(57)【要約】【課題】特定の無機化合物を含有した電極層を利用し、透明性や耐久性に優れ、駆動電圧が低く、発光輝度が高い有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。【解決手段】陽極層１０と有機発光層１４と陰極層１６とを順次に積層した有機エレクトロルミネッセンス素子１００において、陽極層１０と陰極層１６との少なくとも一方が、Ａ−１群から選択される少なくとも一つの無機化合物、及び、下記Ｂ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、を含有している。ここでＡ−１群は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物である。Ｂ−１群はランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物である。このように特定の有機化合物からなる陽極層１０等を備えることにより、透明性や耐久性に優れ、駆動電圧が低くとも、高い発光輝度が得られる有機ＥＬ素子を提供することができる。【選択図】　　　図１
2004119272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電極層と基材からなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板であって、当該電極層が、下記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、及びＢ−１群から選択される少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
Ａ−１群：Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物。
Ｂ−１群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸窒化物又は窒化物。
【請求項２】
少なくとも電極層と基材からなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板であって、当該電極層が、下記Ａ−２群から選択される少なくとも一つの化合物、及びＢ−２群から選択される少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
Ａ−２群：Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物。
Ｂ−２群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド。
【請求項３】
前記電極層が陽極層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項４】
前記電極層が陰極層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項５】
前記電極層が比抵抗値が１Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項６】
前記Ａ−１群又はＡ−２群の化合物が、Ｓｎ，Ｉｎ及びＺｎのカルコゲナイド又は窒化物のいずれかである請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項７】
前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物が、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＨｏの酸化物のいずれかである請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項８】
前記電極層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物の含有量を０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値としてなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項９】
前記電極層の膜厚を１〜１００ｎｍの範囲内の値としてなる請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板。
【請求項１０】
少なくとも陽極層と、有機発光層と、陰極層とを順次に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極層及び陰極層、又は、いずれか一方の電極層が、下記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、及び、下記Ｂ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、を含有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ａ−１群：Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物
Ｂ−１群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸化窒素、又は窒化物。
【請求項１１】
少なくとも陽極層と、有機発光層と、陰極層とを順次に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極層及び陰極層、又は、いずれか一方の電極層が、下記Ａ−２群から選択される少なくとも一つの化合物、及び、下記Ｂ−２群から選択される少なくとも一つの化合物、を含有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ａ−２群：Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物
Ｂ−２群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド。
【請求項１２】
前記陽極層及び陰極層、又はいずれか一方の電極層、の比抵抗値を１Ω・ｃｍ未満の値としてなる請求項１０又は１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記Ａ−１群又はＡ−２群の化合物が、Ｓｎ，Ｉｎ及びＺｎのカルコゲナイド又は窒化物のいずれかである請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物が、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＨｏのいずれかの物質の酸化物である請求項１２又は請求項１３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記電極層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物の含有量を０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値としてなる請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記電極層の膜厚を１〜１００ｎｍの範囲内の値としてなる請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】
前記陽極層と有機発光層との間、及び、前記陰極層と有機発光層との間、もしくはいずれか一方の間に、前記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの化合物及びＢ−１群から選択される少なくとも一つの化合物を含有する無機薄膜層、又は、前記Ａ−２群から選択される少なくとも一つの化合物及びＢ−２群から選択される少なくとも一つの化合物を含有する無機薄膜層を設けてなる請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１８】
前記有機発光層が、下記一般式（化学式１）〜（化学式３）のいずれかの構造式で表されるスチリル基を有する芳香族化合物の少なくとも一つを含んでなる請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2004119272.tif 000010
ここで、一般式（化学式１）中、Ａｒ１は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４の少なくとも一つは芳香族基であり、縮合数ｎは、１〜６の整数である。
【化２】
2004119272.tif 000011
ここで、一般式（化学式２）中、Ａｒ５は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ６及びＡｒ７は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｍは、１〜６の整数である。
【化３】
2004119272.tif 000012
ここで、一般式（化学式３）中、Ａｒ８及びＡｒ１４は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ９〜Ａｒ１３は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８〜Ａｒ１４の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、それぞれ０又は１である。
【請求項１９】
請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記電極層をスパッタリング法により形成し、前記有機発光層を真空蒸着法により形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する場合もある）及び有機ＥＬ素子に用いる基板、さらにその製造方法に関する。さらに詳しく述べれば、民生用及び工業用の表示機器（ディスプレイ）あるいはプリンターヘッドの光源等に用いることに好適な有機ＥＬ素子及びその有機ＥＬ素子に用いる基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電極間に有機発光層を挟持した構造を有する有機ＥＬ素子が、以下に示す理由等から鋭意研究され、開発の対象とされている。
【０００３】
（１）完全固体素子であるため、取り扱いや製造が容易である。
【０００４】
（２）自己発光が可能であるため、発光部材を必要としない。
【０００５】
（３）視認性に優れているため、ディスプレイに好適である。
【０００６】
（４）フルカラー化が容易である。
【０００７】
しかしながら、有機発光層は、有機物であり、一般に電子や正孔を輸送しにくいため劣化しやすく、長期間使用すると経時変化によってリーク電流が生じやすいという問題が知られている。
【０００８】
このような問題に対して、従来から種々の工夫がされてきた。
【０００９】
例えば、後述する特許文献１には、陽極の仕事関数と正孔輸送層のイオン化エネルギーとの間のエネルギー差を小さくし、長寿命化を図った有機ＥＬ素子が示されている。このような目的を達成するために、陽極に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）よりも仕事関数が大きく、かつ、導電性である金属酸化物材料を用いることが特許文献１に記載されている。このような導電性金属酸化物としては、例えば、ＲｕＯｘ　、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５が記載されており、これらの金属酸化物を用いた有機ＥＬ素子が特許文献１に開示されている。
【００１０】
また、この特許文献１においては、光透過率（％）を向上させるために、これらの導電性の金属酸化物材料からなる薄膜とＩＴＯとを積層した２層構造の陽極が提案されている。
【００１１】
また、下記特許文献２には、長期間の使用を可能にすべく、電極と有機発光層との間に、絶縁性薄膜層を備えた有機ＥＬ素子が開示されている。この特許文献２に開示された有機ＥＬ素子は、具体的には、陽極層と有機発光層との間、あるいは陰極層と有機発光層との間に、窒化アルミニウムや窒化タンタル等からなる絶縁性薄膜層を備えた構成を採用している。
【００１２】
また、下記特許文献３には、ｍ−ＭＴＤＡＴＡやテトラアリールジアミン誘導体等を使用することのない低コストの有機ＥＬ素子を提供することを目的として、電極と有機発光層との間に、ＮｉＯにＩｎ２Ｏ３　，ＺｎＯ，ＳｎＯ２又はＢ，Ｐ，Ｃ，Ｎ，Ｏの少なくとも一つを添加した無機材料層、あるいはＮｉ１−ｘＯ（０．０５≦ｘ≦０．５）よりなる無機材料層を形成した有機ＥＬ素子が開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２８２４４１１号公報（特開平９−６３７７１号公報）
【特許文献２】
特開平８−２８８０６９号公報
【特許文献３】
特開平９−２６００６３号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された有機ＥＬ素子は、ＲｕＯｘ、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５等の金属酸化物材料を使用しても、正孔の移動性や耐久性がいまだ不充分であると考えられる。また、ＲｕＯｘ　、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５等の金属酸化物材料は、光吸収係数の値が２７０００ｃｍ−１以上であり、大きな値を示す。これは、着色の程度が強いことを意味する。したがって、これらの金属酸化物材料からなる陽極層は、可視光域における光透過率（％）が、例えばＩＴＯの約１／９〜１／５という極端に低い値を示している。そのため、有機ＥＬ素子としては、発光効率が低かったり、外部に取り出せる光量が少ないという問題が存在する。また、これらの金属酸化物材料からなる薄膜とＩＴＯとを積層した２層構造の陽極を構成しても、光透過率（％）はＩＴＯの約１／２程度であり、いぜんとして値が低く、実用に供する値ではないという問題の存在が確認できた。また、この２層構造の陽極層を構成する場合、ＩＴＯや金属酸化物薄膜の厚さを所定範囲内の値にそれぞれ制限しなければならず、製造上の制約が大きいという問題も見られる。
【００１４】
また、上記特許文献２に開示された有機ＥＬ素子では、絶縁性薄膜層に窒化アルミニウムや窒化タンタル等を使用しているため、この部分（絶縁性薄膜層）で電圧のロス（電圧降下）があり、結果として駆動電圧が高くなりやすいという問題が見られた。
【００１５】
そこで、本願の発明者らは上記問題を鋭意検討したところ、有機ＥＬ素子の電極層に特定の無機化合物を組み合わせて使用することにより、透明性や耐久性に優れ、しかも、低電圧（例えば、直流１０Ｖ以下）の駆動電圧を印加した場合でも優れた発光輝度が得られることを見出した。
【００１６】
すなわち、本発明は、特定の無機化合物を含有した電極層を備えさせることによって、透明性や耐久性に優れるとともに、駆動電圧が低く、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような有機ＥＬ素子を効率的に製造可能な有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のような手段を採用する。
【００１８】
まず、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、少なくとも電極層と基材からなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板であって、当該電極層が、下記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、及びＢ−１群から選択される少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。
【００１９】
ここで、Ａ−１群とは、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド（Ｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅ）、酸窒化物、又は窒化物であり、Ｂ−１群とは、ランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸窒化物又は窒化物である。
【００２０】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板の別の構成は、少なくとも電極層と基材からなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板であって、当該電極層が、Ａ−２群から選択される少なくとも一つの化合物、及びＢ−２群から選択される少なくとも一つの化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。
【００２１】
ここで、Ａ−２群とは、Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物であり、Ｂ−２群とは、ランタノイド系元素のカルコゲナイドである。
【００２２】
本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記電極層が陽極層であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記電極層が陰極層であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。
【００２４】
これらの発明の構成によれば、Ａ−１群の化合物と、Ｂ−１群の化合物とを組み合わせて使用するか、あるいはＡ−２群の化合物と、Ｂ−２群の化合物とを組み合わせて使用することにより、電極層のイオン化ポテンシャルを効率的に上昇させることができる。したがって、上記本発明の有機ＥＬ素子用基板を用いて有機ＥＬ素子を構成すれば、耐久性に優れるとともに、駆動電圧が低く、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２５】
また、このように構成した電極層は、エッチング特性にも優れているという特徴がある。さらに、このようにＡ−１群、Ａ−２群、Ｂ−１群あるいはＢ−２群の少なくとも一つの群にＳｉのカルコゲナイド又はその窒化物を電極層に含むことにより、その電極層を形成する際の基材との間の密着力をより向上させることができ、しかも、電極層をより均一に形成することができる。なお、これらの無機化合物により陽極層を構成した場合には、正孔の注入性を考慮して、イオン化ポテンシャルを５．６ｅＶ以上の値とするのが好ましい。一方、陰極層を構成した場合には、電子の注入性を考慮して、イオン化ポテンシャルを４．０ｅＶ未満の値とするのが好ましい。
【００２６】
本発明で示した材料は、イオン化ポテンシャルが５．８ｅＶ以上にすることが可能であり、陽極の材料として極めて好適である。
【００２７】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記電極層が比抵抗値を１Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。
【００２８】
このような手段を採用れば、電極層の抵抗が高いことを原因として、表示画面中に発光ムラが生じる現象を防止することができる。
【００２９】
したがって、このように電極層の比抵抗値を制限することにより、電子や正孔の注入性を向上させることができ、さらに、有機ＥＬ素子の駆動電圧をより低いものとすることができる。なお、逆に、電極層の構成材料の比抵抗値が１Ω・ｃｍを超える場合には、比抵抗値が１Ω・ｃｍ未満の構成材料からなる電極層との２層構造とすることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記Ａ−１群又はＡ−２群の化合物が、Ｓｎ，Ｉｎ及びＺｎのカルコゲナイド又は窒化物のいずれかである有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。これらの化合物は、Ａ−１群又はＡ−２群の化合物の中でも特に消光性が低く、発光輝度が高い有機ＥＬ素子を構成することができる。
【００３１】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物が、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＨｏの酸化物のいずれかである有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。これらの化合物を組み合わせて使用することにより、電極層におけるイオン化ポテンシャル及びバンドギャップエネルギーの値の調整がそれぞれ容易となる。
【００３２】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記電極層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物の含有量を０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値としてなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。このような範囲内の値とすることにより、高い透明性（光透過率）を維持したまま、電極層におけるイオン化ポテンシャルの値の調整をより容易とすることができる。また、このように構成された電極層は、酸等によるエッチング特性が優れているという特徴がある。
【００３３】
また、本発明の有機ＥＬ素子用基板は、前記電極層の膜厚を１〜１００ｎｍの範囲内の値としてなる有機エレクトロルミネッセンス素子用基板である。このように構成することにより、より耐久性に優れるとともに、駆動電圧が低く、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を製造することができる。また、このような範囲の電極層の厚さであれば、有機ＥＬ素子の厚さが過度に厚くなることもない。
【００３４】
次に、有機ＥＬ素子にかかる本発明の構成を説明する。
【００３５】
まず、本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも陽極層と、有機発光層と、陰極層とを順次に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極層及び陰極層、又は、いずれか一方の電極層が、下記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、及び、下記Ｂ−１群から選択される少なくとも一つの化合物、を含有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００３６】
ここで、Ａ−１群とは、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物であり、Ｂ−１群とは、ランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物である。
【００３７】
また、本発明の他の有機ＥＬ素子は、少なくとも陽極層と、有機発光層と、陰極層とを順次に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記陽極層及び陰極層、又は、いずれか一方の電極層が、下記Ａ−２群から選択される少なくとも一つの無機化合物、及び、下記Ｂ−２群から選択される少なくとも一つの化合物、を含有してなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００３８】
ここで、Ａ−２群とは、Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物であり、Ｂ−２群とは、ランタノイド系元素のカルコゲナイドである。
【００３９】
このようにＡ−１群の化合物と、Ｂ−１群の化合物とを組み合わせて使用するか、あるいはＡ−２群の化合物と、Ｂ−２群の化合物とを組み合わせて使用することにより、電極層のイオン化ポテンシャルを効率的に上昇させることができる。したがって、耐久性に優れるとともに、駆動電圧が低く、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を得ることができる。また、このように構成した電極層は、エッチング特性にも優れているという特徴がある。さらに、このようにＡ−１群、Ａ−２群、Ｂ−１群あるいはＢ−２群の少なくとも一つの群にＳｉのカルコゲナイド又はその窒化物を電極層に含むことにより、その電極層を形成する際の基材との間の密着力をより向上させることができ、しかも、電極層をより均一に形成することができる。
【００４０】
なお、これらの化合物により陽極層を構成した場合には、正孔の注入性を考慮して、イオン化ポテンシャルを５．６ｅＶ以上の値とするのが好ましい。一方、陰極層を構成した場合には、電子の注入性を考慮して、イオン化ポテンシャルを４．０ｅＶ未満の値とするのが好ましい。本発明で示した材料は、イオン化ポテンシャルが５．８ｅＶ以上にすることが可能であり、陽極材料として極めて好適である。
【００４１】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、前記陽極層及び陰極層、又はいずれか一方の電極層、の比抵抗値を１Ω・ｃｍ未満の値としてなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。このような構成によって、電極層の抵抗が高いことを原因とする表示画面内の発光ムラの発生を防止することができる。
【００４２】
したがって、このように電極層の比抵抗値を制限することにより、電子や正孔の注入性を向上させることができる。さらに、有機ＥＬ素子の駆動電圧をより低いものとすることができる。なお、逆に、電極層の構成材料の比抵抗値が１Ω・ｃｍを超える場合には、比抵抗値が１Ω・ｃｍ未満の構成材料からなる電極層との２層構造とすることが好ましい。
【００４３】
また、本発明は、前記Ａ−１群又はＡ−２群の化合物が、Ｓｎ，Ｉｎ及びＺｎのカルコゲナイド又は窒化物のいずれかである有機エレクトロルミネッセンス素子である。これらの化合物は、Ａ−１群又はＡ−２群の化合物の中でも特に消光性が低いため、より発光輝度が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を実現できる。
【００４４】
また、本発明は、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物が、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＨｏのいずれかの物質の酸化物である有機エレクトロルミネッセンス素子である。これらの化合物を組み合わせて使用することにより、電極層におけるイオン化ポテンシャル及びバンドギャップエネルギーの値の調整がそれぞれ容易となる。
【００４５】
また、本発明は、前記電極層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、前記Ｂ−１群又はＢ−２群の化合物の含有量を０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値としてなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。このような範囲内の値とすることにより、高い透明性（光透過率）を維持したまま、より容易に電極層におけるイオン化ポテンシャルの値の調整を行うことができる。また、このように構成された電極層は、酸等によるエッチング特性が優れているという特徴がある。
【００４６】
また、本発明は、前記電極層の膜厚を１〜１００ｎｍの範囲内の値としてなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。このように構成することにより、より耐久性に優れるとともに、駆動電圧が低く、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を得ることができる。また、このような範囲の電極層の厚さであれば、有機ＥＬ素子の厚さが過度に厚くなることもない。
【００４７】
また、本発明は、前記陽極層と有機発光層との間、及び、前記陰極層と有機発光層との間、もしくはいずれか一方の間に、前記Ａ−１群から選択される少なくとも一つの無機化合物及びＢ−１群から選択される少なくとも一つの化合物を含有する無機薄膜層、又は、前記Ａ−２群から選択される少なくとも一つの化合物及びＢ−２群から選択される少なくとも一つの化合物を含有する無機薄膜層を設けてなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００４８】
このように無機薄膜層をさらに設けることにより、リーク電流を効率的に抑止することができ、有機ＥＬ素子の高効率化を図ることができ、しかも、耐久性も向上する。
【００４９】
なお、陽極層と有機発光層との間に無機薄膜層を設ける場合には、陽極層と無機薄膜層との組成を異なるようにすることが非常に好ましい。具体的には、陽極層に、Ａ−１群化合物／Ｂ−１群化合物＝７０〜９０ａｔ．％／０．５〜１０ａｔ．％からなる化合物を使用した場合には、無機薄膜層には、Ａ−１群化合物／Ｂ−１群化合物＝５０〜９０ａｔ．％未満／１０ａｔ．％超〜５０ａｔ．％からなる化合物を使用することが好ましい。また、Ａ−２及びＢ−２群の化合物を用いた場合も同様である。
【００５０】
また、本発明は、前記有機発光層が、下記一般式（化学式１）〜（化学式３）のいずれかの構造式で表されるスチリル基を有する芳香族化合物の少なくとも一つを含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００５１】
【化４】
2004119272.tif 000003
ここで、一般式（化学式１）中、Ａｒ１は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４の少なくとも一つは芳香族基であり、縮合数ｎは、１〜６の整数である。
【００５２】
【化５】
2004119272.tif 000004
ここで、一般式（化学式２）中、Ａｒ５は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ６及びＡｒ７は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｍは、１〜６の整数である。
【００５３】
【化６】
2004119272.tif 000005
ここで、一般式（化学式３）中、Ａｒ８及びＡｒ１４は、炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ９〜ｒ１３は、それぞれ水素原子又は炭素数が６〜４０の芳香族基であり、Ａｒ８〜Ａｒ１４の少なくとも一つはスチリル基で置換されており、縮合数ｐ、ｑ、ｒ、ｓは、それぞれ０又は１である。
【００５４】
また、本発明は、これまで述べた有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、前記電極層をスパッタリング法により形成し、前記有機発光層を真空蒸着法により形成することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法である。このように形成すると、緻密で、均一な膜厚を有する正孔注入層や有機発光層を形成することができる。したがって、より均一な発光輝度を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、参照する図面は、この発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状及び配置関係を概略的に示してあり、実際の素子等とは各部の比率は異なる。したがって、この発明は図示例にのみ限定されるものではない。また、図面では、断面を表すハッチングを省略する場合がある。
【００５６】
［第１の実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の有機ＥＬ素子における第１の実施形態について説明する。図１は、有機ＥＬ素子１００の断面図である。この図に示すように、有機ＥＬ素子１００は、陽極層１０、有機発光層１４及び陰極層１６を、基板（図示せず）上に順次に積層した構造である。
【００５７】
以下、第１の実施形態における特徴的な部分である陽極層１０及び有機発光層１４を中心に説明する。その他の構成部分、例えば、陰極層１６等の構成や製法についてはごく簡単に説明するものとし、言及していない部分については、有機ＥＬ素子の分野において一般的に知られている各種の構成や製法を採ることができる。
【００５８】
なお、第１の実施形態においては、陽極層１０を、以下に述べるＡ−１群又はＡ−２群（以下、これをＡ群と総称する）及びＢ−１群又はＢ−２群（以下、これをＢ群と総称する）からなる化合物から構成している。しかしながら、上記無機化合物の仕事関数を４．０ｅＶ未満の値とした上で、陰極層１６を、上記無機化合物から構成しても良い。
【００５９】
（１）陽極層１０の構成材料
第１の本実施の形態の陽極層１０は、下記Ａ−１群の無機化合物及びＢ−１群の化合物を組み合わせて含有する構成、又は、下記Ａ−２群の無機化合物及びＢ−２群の化合物を組み合わせて含有する構成、のいずれかを採用している。ただし、Ａ−１群の無機化合物及びＢ−１群の化合物の組み合わせと、Ａ−２群の無機化合物及びＢ−２群の化合物の組み合わせと、の間にはその一部において重複している化合物がある。
【００６０】
Ａ−１群：Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物
Ａ−２群：Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｍｇのカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物
Ｂ−１群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド、酸窒化物、又は窒化物
Ｂ−２群：ランタノイド系元素のカルコゲナイド
このように、Ａ群とＢ群の２種の化合物を組み合わせる理由は、上述したように、いずれか一方（Ａ群又はＢ群）のみの化合物（有機化合物又は無機化合物）では、イオン化ポテンシャルの値を効率的に上昇させることが困難なためである。具体的には、イオン化ポテンシャルを５．８ｅＶを超える値まで上昇させることが困難となるためである。
【００６１】
したがって、Ａ−１群の無機化合物及びＢ−１群の化合物を組み合わせ、又はＡ−２群の無機化合物及びＢ−２群の化合物を組み合わせて、陽極層１０を構成することにより、イオン化ポテンシャルを極めて大きな値である５．８ｅＶ以上とすることができる。その結果、耐久性や透明性に優れるとともに、駆動電圧が低く（比抵抗が低い）、しかも発光輝度が高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００６２】
また、Ａ−１群の無機化合物及びＢ−１群の化合物を組み合わせた化合物、あるいはＡ−２群の無機化合物及びＢ−２群の化合物を組み合わせた化合物、は、酸、例えば、塩酸や蓚酸によるエッチング特性が優れているという特徴を有する。具体的には、酸処理部と、非処理部との境界における断面が平滑であり、当該酸処理部と、非処理部との領域を明確に区別することができる。よって、このような無機化合物で構成した電極層は、電極パターンのエッチング精度に優れており、微小電極や複雑な形状の電極であっても、断線や変形、あるいは抵抗値増加等が少なくなるという効果が得られる。
【００６３】
Ａ群無機化合物
なお、より具体的なＡ−１群の無機化合物としては、ＳｉＯｘ　（１≦ｘ≦２），ＧｅＯｘ　（１≦ｘ≦２），ＳｎＯ２　，ＰｂＯ，Ｉｎ２Ｏ３　，ＺｎＯ，ＧａＯ，ＣｄＯ，ＺｎＳ，ＺｎＣｅ，ＣｄＳｅ，Ｉｎｘ　Ｚｎｙ　Ｏ（０．２≦ｘ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５），ＺｎＯＳ，ＣｄＺｎＯ，ＣｄＺｎＳ，ＭｇＩｎＯ，ＣｄＩｎＯ，ＭｇＺｎＯ，ＧａＮ，ＩｎＧａＮ，ＭｇＺｎＳＳｅ等が挙げられる。
【００６４】
また、具体的なＡ−２群の無機化合物としては、上記Ａ−１群の無機化合物からＳｉＯｘ　（１≦ｘ≦２）等を除いた化合物が挙げられる。ここで、もちろん、ＺｎＯはＺｎの酸化物であり、ＺｎＳはＺｎの硫化物をそれぞれ意味しているが、特に、本実施の形態では、ＺｎとＯ、ＺｎとＳはそれぞれ１：１の比率で正規組成しているばかりでなく、それからはずれた比率の化合物も含む。
【００６５】
また、Ａ−１群及びＡ−２群の無機化合物では、特に、Ｓｎ，Ｉｎ及びＺｎのカルコゲナイド又はこれらの窒化物が好ましい材料である。この理由も、一部上述したように、これらの化合物は、Ａ−１群及びＡ−２群の無機化合物の中でも吸収係数が小さく、特に消光性が低く、透明性に優れているため、外部に取り出すことができる光量を多くすることができるためである。また、上述したＧｅ，Ｓｎ，Ｚｎ及びＣｄのカルコゲナイドにおいては、特に、これらの酸化物であることがより好ましい。
【００６６】
Ｂ群化合物
また、具体的なＢ−１群の化合物としては、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、ＣｅＮ、ＰｒＮ、ＮｄＮ、ＳｍＮ、ＥｕＮ、ＧｄＮ、ＴｂＮ、ＤｙＮ、ＨｏＮ、ＥｒＮ、ＴｍＮ、ＹｂＮ、ＬｕＮ等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【００６７】
また、具体的なＢ−２群の化合物としては、Ｃｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｔｂ４Ｏ７、Ｄｙ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３からなる群から選択した一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【００６８】
これらのＢ−１群及びＢ−２群の化合物のうち、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ及びＨｏの酸化物、すなわち、ＣｅＯｘ　，Ｎｄ２Ｏ３，Ｓｍ２Ｏ３，Ｅｕ２Ｏ３　，Ｔｂ４Ｏ７　，及びＨｏ２Ｏ３　であることがより好ましい。この理由も、一部上述したように、これらの無機化合物を使用することにより、陽極層１０におけるイオン化ポテンシャルの値をより効率的に上昇させることができるためである。
【００６９】
Ｂ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）化合物の含有量
次に、Ｂ群（Ｂ−１群又はＢ−２群を単にＢ群と称する）の化合物の含有量について説明する。かかるＢ群の化合物の含有量を、陽極層１０の全体量を１００ａｔ．％としたときに、０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、Ｂ群の化合物の含有量が０．５ａｔ．％未満となると、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの調整性が悪化するためである。具体的には、イオン化ポテンシャルを５．６５〜６．４０ｅＶの範囲内に調整することが困難となる場合があるためである。一方、Ｂ群の化合物の含有量が３０ａｔ．％を超えると、導電性が低下したり、着色したり、あるいは透明性（光透過率）が低下する場合があるためである。
【００７０】
したがって、陽極層１０におけるイオン化ポテンシャルの値の調整性と、透明性等とのバランスがより良好となることから、Ｂ群の化合物の含有量を、陽極層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、０．８〜２０ａｔ．％の範囲内の値とすることがより好ましく、１〜１０ａｔ．％の範囲内の値とすることがよりさらに好ましい。
【００７１】
Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群）化合物の含有量
なお、Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群を単に、Ａ群と称する）の無機化合物の含有量は、陽極層１０をＡ群（Ａ−１群又はＡ−２群）及びＢ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）の化合物から構成する場合には、全体量である１００ａｔ．％から、かかるＢ群の化合物の含有量を差し引いた値となる。したがって、Ｂ群の化合物の含有量が陽極層１０の中で０．５〜３０ａｔ．％の範囲内の値の場合は、Ａ群の無機化合物の陽極層１０中の含有量は、７０〜９９．５ａｔ．％の範囲内の値となる。
【００７２】
ただし、陽極層１０内に、Ａ群及びＢ群以外の化合物（第三成分）を含む場合には、当該第三成分の含有量を考慮して、Ａ群の無機化合物の含有量を定めることが好ましい。
【００７３】
陽極層の膜厚及び構造
また、陽極層１０の膜厚は、特に制限されるものではないが、具体的に、０．５〜１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましい。この理由は、陽極層１０の膜厚が０．５ｎｍ未満となると、長期間使用した場合に、ピンホールが生じて、リーク電流が観察される場合があるためであり、一方、陽極層１０の膜厚が１０００ｎｍを超えると、電極の透明性が低くなり、発光輝度が低下する場合があるためである。したがって、耐久性と駆動電圧の値等のバランスがより良好となるため、陽極層１０の膜厚を１．０〜８００ｎｍの範囲内の値とするのがより一層好ましく、２．０〜３００ｎｍの範囲内の値とするのがさらにより一層好ましい。また、陽極層１０の構造についても、特に制限されるものでなく、単層構造であっても、二層以上の複層構造であっても良い。したがって、より高い透明性（光透過率）やより高い導電性を得たい場合には、より透明性の高い導電電極層やより導電性の高い導電電極層、例えばＩＴＯやＩｎ２　Ｏ３　−ＺｎＯ上に積層し、二層構造とすることもできる。
【００７４】
陽極層の比抵抗
次に、陽極層１０の比抵抗について説明する。かかる比抵抗の値は特に制限されるものではないが、例えば、１Ω・ｃｍ未満の値とすることが好ましい。この理由は、比抵抗の値が１Ω・ｃｍ以上となると、画素内の発光の不均一性が生じるほか、製造する有機ＥＬ素子の駆動電圧が高くなる場合があるためである。したがって、より低い駆動電圧を達成するために、陽極層１０の比抵抗を４０ｍΩ・ｃｍ以下の値とするのがより好ましく、１ｍΩ・ｃｍ以下の値とするのがさらにより好ましい。なお、陽極層１０の比抵抗の値は、四探針法抵抗測定機を用いて、表面抵抗を測定した上、別途膜厚を測定することにより、算出することができる。
【００７５】
陽極層の形成方法
次に、陽極層１０を形成する方法について説明する。かかる形成方法は特に特定の方法に制限されるものではない。例えば、スパッタリング法、蒸着法、スピンコート法、キャスト法を用いたゾルゲル法、スプレイパイロリシス法、イオンプレーティング法等の方法を採ることができる。特に、高周波マグネトロンスパッタリング法を採ることが好ましい。具体的には、真空度１×１０−７〜１×１０−３Ｐａ、成膜速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃の条件でスパッタリングすることが好ましい。
【００７６】
（２）有機発光層
次に、有機発光層の説明を行う。
【００７７】
有機発光層の構成材料
有機発光層１４の構成材料として使用する有機発光材料は、以下の３つの機能を併せ持つことが好ましい。
【００７８】
（ａ）電荷の注入機能：電界印加時に陽極あるいは正孔注入層から正孔を注入することができるとともに、陰極層あるいは電子注入層から電子を注入することができる機能。
【００７９】
（ｂ）輸送機能：注入された正孔及び電子を電界の力で移動させる機能。
【００８０】
（ｃ）発光機能：電子と正孔の再結合の場を提供し、これらを発光につなげる機能。
【００８１】
ただし、上記（ａ）〜（ｃ）の各機能全てを併せ持つことは、必ずしも必要ではなく、例えば正孔の注入輸送性が電子の注入輸送性より大きく優れているものの中にも有機発光材料として好適なものがある。したがって、有機発光層１４における電子の移動が促進されて、有機発光層１４の内部の中央付近で正孔と電子が再結合可能な材料であれば好適に使用することができる。
【００８２】
ここで、有機発光層１４における再結合性を向上させるために、有機発光材料の電子移動度を、１×１０−７ｃｍ２　／Ｖ・ｓ以上の値とするのが好ましい。この理由は、１×１０−７ｃｍ２　／Ｖ・ｓ未満の値となると、有機ＥＬ素子における高速応答が困難となったり、発光輝度が低下する場合があるためである。したがって、有機発光材料の電子移動度を、１．１×１０−７〜２×１０−３ｃｍ２　／Ｖ・ｓの範囲内の値とするのがより好ましく、１．２×１０−７−７〜１．０×１０−３ｃｍ２　／Ｖ・ｓの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
【００８３】
また、有機発光層１４における有機発光材料の正孔移動度よりも、電子移動度の値を小さくするのが好ましい。この関係が逆の場合には、有機発光層１４に使用可能な有機発光材料が過度に制限される場合があり、また、発光輝度が低下する場合があるためである。一方、有機発光材料の電子移動度を、正孔移動度の値の１／１０００よりも大きくすることが好ましい。電子移動度が過度に小さくなると、有機発光層１４の内部の中央近傍で正孔と電子が再結合することが困難となり、やはり発光輝度が低下する場合があるためである。したがって、有機発光層１４における有機発光材料の正孔移動度（μｈ　）と電子移動度（μｅ　）とが、μｈ　／２＞μｅ　＞μｈ　／５００の関係を満足するのがより好ましく、μｈ　／３＞μｅ　＞μｈ　／１００の関係を満足するのがさらに好ましい。
【００８４】
また、本第１の実施形態において、有機発光層１４には、上述した一般式（１）〜（３）で表されるスチリル基を有する芳香族環化合物を使用することが好ましい。このようなスチリル基を有する芳香族環化合物を使用することにより、上述した有機発光層１４における有機発光材料の電子移動度及び正孔移動度の条件を容易に満足することができる。一般式（１）〜（３）における炭素数が６〜４０の芳香族基のうち、好ましい核原子数５〜４０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラニル、フェナンスリル、ピレニル、コロニル、ビフェニル、ターフェニル、ピローリル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル等が挙げられる。
【００８５】
また、好ましい核原子数５〜４０のアリーレン基としては、フェニレン、ナフチレン、アントラニレン、フェナンスリレン、ピレニレン、コロニレン、ビフェニレン、ターフェニレン、ピローリレン、フラニレン、チオフェニレン、ベンゾチオフェニレン、オキサジアゾリレン、ジフェニルアントラニレン、インドリレン、カルバゾリレン、ピリジレン、ベンゾキノリレン等が挙げられる。なお、炭素数が６〜４０の芳香族基は、さらに置換基により置換されていても良く、好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数１〜６のアルコキシ基（エトキシ基、メトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、核原子数５〜４０のアリール基、核原子数５〜４０のアリール基で置換されたアミノ基、核原子数５〜４０のアリール基を有するエステル基、炭素数１〜６のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子が挙げられる。
【００８６】
また、有機発光層１４に、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤や、スチリルベンゼン系化合物、８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体を併用することも好ましい。また、ジスチリルアリーレン骨格の有機発光材料、例えば４，４’一ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル等をホストとし、当該ホストに青色から赤色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系あるいはホストと同様の蛍光色素をドープしたものを併用することも好適である。
【００８７】
有機発光層の形成方法
次に、有機発光層１４を形成する方法について説明する。かかる形成方法は特定の方法に限定されるものではない。例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、スパッタリング法等の方法を採用することができる。例えば、真空蒸着法により形成する場合は、蒸着温度５０〜４５０℃、真空度１×１０−７〜１×１０−３Ｐａ、成膜速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃の条件を採ることが好ましい。
【００８８】
また、結着剤と有機発光材料とを所定の溶剤に溶かして溶液状態とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、有機発光層１４を形成することができる。なお、有機発光層１４は、形成方法や形成条件を適宜選択し、気相状態の材料化合物から沈着されて形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化されて形成された膜である分子堆積膜とすることが好ましい。通常、この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは、凝集構造や高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により十分に区別することができる。
【００８９】
有機発光層の膜厚
有機発光層１４の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜適切な膜厚を選択することができるが、現実には５ｎｍ〜５μｍの範囲内の値が好ましい場合が多い。この理由は、有機発光層の膜厚が５ｎｍ未満となると、発光輝度や耐久性が低下する場合があり、一方、有機発光層１４の膜厚が５μｍを超えると、印加電圧の値が高くなる場合が多いためである。したがって、発光輝度や印加電圧の値等とのバランスがより良好となることから、有機発光層１４の膜厚を１０ｎｍ〜３μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、２０ｎｍ〜１μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００９０】
（３）陰極層
陰極層１６には、仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満の）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、セシウム、銀等の一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。また陰極層１６の厚さも特に制限されるものではないが、１０〜１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、１０〜２００ｎｍの範囲内の値とするのがより好ましい。
【００９１】
（４）その他
また、図１には示さないが、有機ＥＬ素子１００への水分や酸素の侵入を防止するための封止層を、有機ＥＬ素子１００全体を覆うように設けることも好ましい。好ましい封止層の材料としては、テトラフルオロエチレンと、少なくとも一種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体；共重合主鎖中に環状構造を有する合フッ素共重合体；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン又はクロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体等が挙げられる。
【００９２】
さらに、好ましい封止層の材料としては、吸収率１％以上の吸水性物質；吸水率０．１％以下の防湿性物質；Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ，ＳｉＯ，ＳｉＯ２２，ＧｅＯ，ＮｉＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，Ｆｅ２Ｏ，Ｙ２Ｏ３　，ＴｉＯ２　等の金属酸化物；ＭｇＦ２　，ＬｉＦ，ＡｌＦ３　，ＣａＦ２　等の金属フッ化物；パーフルオロアルカン，パーフルオロアミン，パーフルオロポリエーテル等の液状フッ素化炭素；及び当該液状フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させた組成物等が挙げられる。
【００９３】
また、封止層の形成にあたっては、真空蒸着法、スピンコート法、スパッタリング法、キャスト法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励超イオンプレーティング法）、反応性スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法等を適宜採用することができる。
【００９４】
［第２の実施形態］
次に、図２を参照して、この発明の第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態における有機ＥＬ素子１０２の断面図であり、陽極層１０、無機薄膜層１２、有機発光層１４及び陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次に積層した構造を有していることを表している。このように無機薄膜層１２を設けることにより、注入された正孔を効率的に輸送することができる。したがって、無機薄膜層１２を設けることにより、有機ＥＬ素子１０２の低電圧駆動が可能となるとともに、耐久性も向上する。
【００９５】
なお、第２の実施形態の有機ＥＬ素子１０２における特徴的な事項は、陽極層１０と、有機発光層１４との間に、無機薄膜層１２を挿入してあることである。
【００９６】
この点以外は、第１の実施形態の有機ＥＬ素子１００と同一の構造を有している。
【００９７】
したがって、以下の説明は、主に、第２の実施形態における特徴的な部分である無機薄膜層１２についてのものであり、その他の構成部分、例えば陰極層１６等については、第１の実施形態と同様の構成であるので第１の実施の形態の説明を参照されたい。
【００９８】
まず、無機薄膜層１２を構成する無機化合物としては、上述した陽極層１０を構成するＡ群（Ａ−１群又はＡ−２群）及びＢ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）の化合物の組み合わせが挙げられる。したがって、かかるＢ群の化合物の含有量を、陽極層１０と同様に、無機薄膜層の全体量を１００ａｔ．％としたときに、０．５〜５０ａｔ．％の範囲内の値とすることが好ましく、１．０〜４０ａｔ．％の範囲内の値とすることがより好ましく、５．０〜３０ａｔ．％の範囲内の値とすることがさらに好ましい。また、その膜厚や形成方法についても、陽極層１０と同様の構成とすることが好ましい。
【００９９】
ただし、陽極層１０と有機発光層１４との間に無機薄膜層１２を設ける場合には、陽極層１０と無機薄膜層１４との組成を異ならせる必要がある。具体的に、陽極層１０には、Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群）／Ｂ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）＝７０〜９０ａｔ．％／０．５〜１０ａｔ．％からなる化合物を使用し、一方、無機薄膜層１２には、Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群）／Ｂ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）＝５０〜９０ａｔ．％未満／１０ａｔ．％超〜５０ａｔ．％からなる無機化合物を使用することが好ましい。この理由は、Ｂ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）の化合物量がこの範囲外となると、透明性が低下したり、比抵抗が大きくなり、電極として好ましくないためである。
【０１００】
［第３の実施形態］
次に、図３を参照して、この発明の第３の実施形態について説明する。図３は、第３の実施形態における有機ＥＬ素子１０４の断面図であり、陽極層１０、無機薄膜層１２、正孔輸送層１３、有機発光層１４及び陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次に積層した構造を有していることを表している。
【０１０１】
本第３の実施の形態においては、第１や第２の実施の形態に加え、正孔輸送層１３をさらに設けることにより、注入された正孔を効率的に輸送することができる。したがって、正孔輸送層１３を設けることにより、有機ＥＬ素子１０４の低電圧駆動が可能となるとともに、耐久性も向上する。
【０１０２】
なお、本第３の実施形態の有機ＥＬ素子１０４は、無機薄膜層１２と、有機発光層１４との間に、正孔輸送層１３を挿入してある点を除いては、第２の実施形態の有機ＥＬ素子１０２と同一の構造を有している。したがって、以下の説明は、第３の実施形態における特徴的な部分である正孔輸送層１３を中心に行う。その他の構成部分、例えば陰極層１６等については、第１及び第２の実施形態と同様の構成とすることができるので、上記第１及び第２の実施の形態の説明を参照されたい。
【０１０３】
（１）正孔輸送層１３の構成材料
正孔輸送層１３は、有機化合物又は無機化合物で構成することが好ましい。このような有機材料としては、例えば、フタロシアニン化合物、ジアミン化合物、含ジアミンオリゴマー及び含チオフェンオリゴマー等を挙げることができる。また、好ましい無機化合物の材料としては、例えば、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、α−ＳｉＣ、マイクロクリスタルシリコン（μＣ−Ｓｉ）、μＣ−ＳｉＣ、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ　−Ｖ族化合物、非晶質炭素、結晶質炭素及びダイヤモンド等を挙げることができる。また、別種の無機材料として、酸化物、フッ化物及びチッ化物が挙げられ、より具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＳｉＯｘ　（１≦ｘ≦２）、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＧａＩｎＮ、ＧｅＯｘ　（１≦ｘ≦２）、ＬｉＦ、ＳｒＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＵｇＦ２、ＳｉＮｘ　（１≦ｘ≦４／３）等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、正孔移動度が１×１０６ｃｍ２／Ｖ・秒以上の値（印加電圧１×１０４〜１×１０６　Ｖ／ｃｍ）であり、かつ、イオン化ポテンシャルの値が５．５ｅＶ以下の値となるように構成材料を選択することが好ましい。
【０１０４】
（２）正孔輸送層１３の構造及び形成方法
また、正孔輸送層１３は、一層構造に限らず、例えば、二層構造又は三層構造であっても良い。さらに、正孔輸送層１３の膜厚についても特に制限されるものではないが、例えば０．５ｎｍ〜５μｍの範囲内の値とするのが好ましい。また、正孔輸送層１３の形成方法についても特に制限はなく種々の方法を採用可能である。しかし現実的には、正孔注入層の形成方法と同様の方法を採ることが好ましい。
【０１０５】
［第４の実施形態］
次に、図４を参照して、この発明の第４の実施形態について説明する。図４は、第４の実施形態における有機ＥＬ素子１０６の断面図であり、陽極層１０、無機薄膜層１２、正孔輸送層１３、有機発光層１４、電子注入層１５及び陰極層１６を、基板上（図示せず。）に順次に積層した構造を有していることを表している。このように、本題４の実施の形態においては、電子注入層１５を設けることにより、電子を効率的に注入する機能を発揮することができる。したがって、電子注入層１５を設けることにより、電子の有機発光層１４への移動が容易となり、有機ＥＬ素子１０６の応答性能が改善される。
【０１０６】
なお、第４の実施形態における有機ＥＬ素子１０６の特徴的な点は、有機発光層１４と陰極層１６との間に、電子注入層１５を挿入してある点である。この点除けば、第４の実施の形態の有機ＥＬ素子１０６は、第３の実施形態の有機ＥＬ素子１０４と同一の構造を有している。したがって、以下の説明は、第４の実施形態における特徴的な部分である電子注入層１５を中心に行い、その他の構成部分については、上で述べた第１〜第３の実施の形態と同様の構成、もしくは有機ＥＬ素子の分野において一般的に公知な構成、を採用することができる。
【０１０７】
（１）電子注入層の構成材料
電子注入層１５は、有機化合物あるいは無機化合物から構成することが好ましい。特に、有機化合物から構成することにより、陰極からの電子の注入性や耐久性により優れた有機ＥＬ素子とすることができる。ここで、好ましい有機化合物としては、８―ヒドロキシキノリンやオキサジアゾール、あるいはこれらの誘導体、例えば、８―ヒドロキシキノリンを含む金属キレートオキシノイド化合物等が挙げられる。
【０１０８】
また、電子注入層１５を無機化合物で構成する場合、この無機化合物として、絶縁体又は半導体を使用することが好ましい。電子注入層１５が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができるのである。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド（酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物）、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層１５がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。
【０１０９】
具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられる。好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【０１１０】
また、電子注入層１５を半導体で構成する場合、好ましい半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層１５を構成する無機化合物は、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子注入層１５がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【０１１１】
（２）電子親和力
また、第４の実施形態における電子注入層１５の電子親和力は、１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とすることが好ましい。電子親和力の値が１．８ｅＶ未満となると、電子注入性が低下し、駆動電圧の上昇，発光効率の低下をまねく傾向があり、一方で、電子親和力の値が３．６ｅＶを超えると、発光効率の低い錯体が発生しやすくなったり、ブロッキング接合の発生を効率的に抑制することができる。したがって、電子注入層の電子親和力を、１．９〜３．０ｅＶの範囲内の値とすることがより好ましく、さらに２．０〜２．５ｅＶの範囲内の値とすることがより一層好ましい。また、電子注入層１５と有機発光層１４との電子親和力の差を１．２ｅＶ以下の値とすることが好ましく、０．５ｅＶ以下の値とすることがより好ましい。この電子親和力の差が小さいほど、電子注入層１５から有機発光層１４への電子注入が容易となり、応答性能が改善された有機ＥＬ素子１０６を構成することができる。
【０１１２】
（３）エネルギーギャップ
また、第４の実施形態における電子注入層１５のエネルギーギャップ（バンドギャップエネルギー）を２．７ｅＶ以上の値とすることが好ましく、３．０ｅＶ以上の値とすることがより好ましい。このように、エネルギーギャップの値を所定値以上、例えば２．７ｅＶ以上と大きな値とすることによって、正孔が有機発光層１４を超えて電子注入層１５に移動してしまうことを少なくすることができる。したがって、正孔と電子との再結合の効率が向上し、有機ＥＬ素子１０６の発光輝度が高まるとともに、電子注入層１５自体が発光することを回避することができる。
【０１１３】
（４）構造
次に、無機化合物からなる電子注入層１５の構造について説明する。かかる電子注入層１５の構造は特に制限されるものではなく、例えば、一層構造であっても良く、あるいは、二層構造又は三層構造であっても良い。また、電子注入層１５の厚さについても特に制限はなく、状況により種々の厚みを採用することができる。現実的には、例えば０．１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましい。この理由は、無機化合物からなる電子注入層１５の厚さが０．１ｎｍ未満となると、電子注入性が低下したり、あるいは機械的強度が低下する場合があるためである。その一方、無機化合物からなる電子注入層１５の厚さが１０００ｎｍを超えると、高抵抗となるため、有機ＥＬ素子１０６の応答性能が劣化、すなわち高速応答が困難となったり、あるいは成膜に長時間を要する場合があるためである。したがって、無機化合物からなる電子注入層１５の厚さは０．５〜１００ｎｍの範囲内の値とするのがより好ましく、１〜５０ｎｍの範囲内の値とするのがより一層好ましい。
【０１１４】
（５）形成方法
次に、電子注入層１５を形成する方法について説明する。電子注入層１５の形成方法については、均一な厚さを有する薄膜層として形成できれば特に制限があるものではない。例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、スッパリング法等、各種の方法を適用することができる。
【０１１５】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、複数の無機化合物を用いた場合であっても、構成材料の組成比が均一である、エッチング特性や透明性に優れた陽極層１６が得られる。結果として、駆動電圧が小さく、しかも発光輝度や耐久性に優れた有機ＥＬ素子が効率的に得られる製造方法を提供するものである。すなわち、第５の実施形態においては、特定のターゲット及びスパッタリング法を用いて、陽極層１６を形成することを第１の特徴としている。また、第５の実施形態は、例えば、複数の有機発光材料を用いた場合であっても、構成材料の組成比が均一な有機発光層１４が得られる。結果として、駆動電圧が小さく、高い発光輝度が得られ、しかも耐久性に優れた有機ＥＬ素子が効率的に得られる製造方法を提供するものである。すなわち、第５の実施形態においては、特定の真空蒸着法を用いて、複数の有機化合物から有機発光層１４を形成することを第２の特徴としている。
【０１１６】
構成材料の組成比が均一であるという特性を有する有機ＥＬ素子を得るために、少なくとも陽極層１０と有機発光層１４とを、大気に露出せず、一貫した同一真空条件で形成することが好ましい。第５の実施形態においては、スパッタリング法を実施する真空槽と真空蒸着法を実施する真空槽とを共用していることを第３の特徴としている。その理由は、構成材料の組成比が均一な特性を有する有機ＥＬ素子を得るためである。そこで、第５の実施形態においては、一つの真空槽内に、スパッタリング法を実施するために必要な加熱装置及び、基板保持手段のみならず、真空蒸着法を実施するするために必要な加熱装置、蒸着源等を備えることにより、スパッタリング法を実施する真空管と真空蒸着法を実施する真空槽とを共有することができる。なお、第５の実施形態の変形例として、スパッタリング用の真空槽と真空蒸着用の真空槽とをそれぞれ別途に設け、それらを予め連結しておく構成も採用可能である。このような変形よれば、真空蒸着法を実施した後所定の搬送装置により基板をスパッタリング法用の真空槽内に移動させることによって、真空槽を共有する場合と同様の結果が得られる。また、本第５の実施の形態で説明する有機ＥＬ素子の構成は、理解の容易のため、第４の実施形態と同様としてある。
【０１１７】
第５の実施形態において採用した製造方法によれば、下記に示す各層を、それぞれに対応する製法により形成した。
【０１１８】
陽極層１０：　高周波マグネトロンスパッタリング法
無機薄膜層１２：高周波マグネトロンスパッタリング法
正孔輸送層１３：真空蒸着法
有機発光層１４：真空蒸着法
電子注入層１５：真空蒸着法
陰極層１６：　真空蒸着法
（１）陽極層及び無機薄膜層の形成
陽極層１０及び無機薄膜層１２を高周波マグネトロンスパッタリング法で形成するにあたり、Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群）及びＢ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）の化合物からなるターゲットを用いることが好ましい。具体的には、ターゲットは、少なくともＡ群（Ａ−１群又はＡ−２群）及びＢ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）を所定割合で含んでいなければならない。また、原材料であるターゲット（平均粒子径１μｍ以下）は、溶液法（共沈法）（濃度：０．０１〜１０ｍｏｌ／リットル、溶媒：多価アルコール等、沈殿形成剤：水酸化カリウム等）、物理混合法（撹拌機：ボールミル、ビーズミル等、混合時間：１〜２００時間）を用いることにより均一に混合された後、焼結（温度１２００〜１５００℃、時間１０〜７２時間、より好ましくは、２４〜４８時間）し、さらに成型（プレス成型やＨＩＰ成型等）して得られたものが好ましい。このときに、成型する際の昇温速度を１〜５０℃／分の範囲内の値とするのがより好ましい。これらの方法により得られたターゲットは、構成材料の組成比が均一あるという特性を有しているという特徴がある。なお、スパッタリング条件だけで組成比等を調節することができることから、Ａ群（Ａ−１群又はＡ−２群）及びＢ群（Ｂ−１群又はＢ−２群）の化合物を、それ別個に、スパッタリングすることも好ましい。
【０１１９】
また、スパッタリングの条件は、特に制限されるものでないが、アルゴン等の不活性ガス中、プラズマ出力をターゲットの表面積１ｃｍ２　あたり０．３〜４Ｗ、真空度１×１０−７〜１×１０−３Ｐａ、成膜速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、成膜時間５〜１２０分、基板温度−５０〜３００℃の条件を採ることが好ましい。このようなスパッタリング条件であれば経済的であり、また、均一な膜厚を有する緻密な陽極層１６及び無機薄膜層１２を形成することができるからである。
【０１２０】
（２）有機発光層１４の形成
図５及び図６を参照して、異なる蒸着材料を同時に蒸発させて有機発光層１４を形成する方法を説明する。まず、真空蒸着装置２０１を用い、基板２０３に当該基板２０３を自転させるための回転軸線２１３Ａを設定する。次に、蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆをそれぞれ基板２０３の回転軸線２１３Ａから離れた位置に配設し、基板２０３を自転させる。それと同時に、当該基板２０３に対向して配置した複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから異なる蒸着材料を同時に蒸発させて蒸着を行う。このようにして、有機発光層１４を得ることができる。
【０１２１】
ここで、図５及び図６に示す真空蒸着装置２０１は、真空槽２１０と、この真空槽２１０内の上部に設置された基板２０３を固定するための基板ホルダ２１１と、この基板ホルダ２１１の下方に対向配置された蒸着材料を充填するための複数（６個）の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆとを含んで構成されている。この真空槽２１０は、排気手段（図示せず）により、内部を所定の減圧状態に維持できるようになっている。なお、蒸着源の数は、図面上６つ示されているが、これに限定されるものではなく、５つ以下であっても良く、あるいは７つ以上であっても良い。
【０１２２】
また、基板ホルダ２１１は、基板２０３の周縁部を支持する保持部２１２を備え、真空槽２１０内で、基板２０３を水平に保持するように構成されている。この基板ホルダ２１１の上面の中央部分には、基板２０３を回転（自転）させるための回転軸部２１３が垂直方向に立設されている。この回転軸部２１３には、回転騒動手段であるモータ２１４が接続され、モータ２１４の回転動作により、基板ホルダ２１１に保持された基板２０３が、当該基板ホルダ２１１とともに回転軸部２１３を回転中心として自転するようになっている。すなわち、基板２０３の中心には、回転軸部２１３による回転軸線２１３Ａが垂直方向に設定されている。
【０１２３】
次に、このように構成された真空蒸着装置２０１を用いて、二種類の有機発光材料（ホスト材料とドーパント材料）から、有機発光層１２を基板２０３上に成膜する方法について、具体的に説明する。まず、図５に示すような平面正方形状の基板２０３を用意し、この基板２０３を基板ホルダ２１１の保持部２１２に係止して水平な状態とする。この点、図５に示す基板２０３が水平状態に保持されているということは、基板２０３が基板ホルダ２１１の保持部２１２に係止して水平な状態であることを示している。
【０１２４】
ここで、有機発光層１２を成膜するにあたり、仮想円２２１上で、隣接する二つの蒸着源２１２Ｂ及び２１２Ｃに、ホスト材料とドーパント材料とをそれぞれ充填する。充墳の後、排気手段により真空槽２１０内を所定の真空度、例えば１．０×１０−４Ｔｏｒｒになるまで減圧する。次いで、蒸着源２１２Ｂ及び２１２Ｃを加熱して、各蒸着源２１２Ｂ及び２１２Ｃからそれぞれホスト材料とドーパント材料とを同時に蒸発させる。それと同時に、モータ２１４を回転騒動させて、基板２０３を回転軸線２１３Ａに沿って所定速度、例えば１〜１００ｒｐｍで回転させる。このようにして、基板２０３を自転させながらホスト材料とドーパント材料とを共蒸着して有機発光層１２を成膜する。このとき、図６に示すように、蒸着源２１２Ｂ及び２１２Ｃは、基板２０３の回転軸線２１３Ａから、水平方向に所定距離Ｍだけずれた位置に設けられているので、基板２０３の回転により、ホスト材料やドーパント材料等の蒸着材料における基板２０３への入射角度を規則的に変化させることができる。したがって、蒸着材料を基板２０３に対して一様に付着させることができ、電子注入層１５の膜面内で、蒸着材料の組成比が均一である薄膜層を確実に成膜することができる。例えば、濃度ムラが±１０％（モル換算）である薄膜層を成膜することができることである。また、このように蒸着を実施することにより、基板２０３を公転させなくても良いので、そのスペースや設備が不要になり、最小限のスペースで経済的に成膜を行うことができる。ここで、基板２０３を公転させるとは、基板以外に存在する回転軸の周りを回転させることをいい、自転させる場合よりも広い空間が必要となる。
【０１２５】
また、同時蒸着を実施するにあたり、基板２０３の形状は特に限定されることはない。一例として、図５に示すように、基板２０３が短形平板状であり、基板２０３の辺の長さがそれぞれ同一である場合には、この基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心とする仮想円２２１の円周上に沿って複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆを配設し、仮想円２２１の半径をＭ、基板２０３の一辺の長さをＬとしたときに、Ｍ＞（１／２）×Ｌを満足ような短形平板状であることが望ましい。これに対し、基板２０３の辺の長さがそれぞれ同一でなく、異なる場合には、最も長い辺の長さをＬとする。このように構成することにより、複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆから、基板２０３に対する蒸着材料の入射角度を互いに同一にできるので、蒸着材料の組成比をより容易に制御することができる。また、このように構成することにより、蒸着材料が、基板２０３に対して一定の入射角度を以て蒸発されるため、垂直に入射することがなくなり、膜面内における組成比の均一性を一層向上させることができる。
【０１２６】
また、第５の実施形態の製造方法を実施するにあたり、図５に示すように、複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆを、基板２０３の回転軸線２１３Ａを中心とする仮想円２２１の円周上に配設し、複数の蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆの配設数（個数）をｎとしたときに、各蒸着源２１２Ａ〜２１２Ｆを、仮想円２２１の中心から３６０°／ｎの角度で配設することが好ましい。例えば、蒸着源２１２を６個配設する場合には、仮想円２２１の中心から６０°の角度で配設することが好適である。このように配置すると、基板２０３の各部分に対して、複数の蒸着材料を順次重ねるように成膜できるので、膜の厚さ方向において、組成比が規則的に異なる薄膜層を容易に成膜することができる。
【０１２７】
次に、上述した同時蒸着方法により成膜した有機発光層１４における組成の均一性についてより詳細に説明する。一例として、ホスト材料としてＡｌｑを用い、ドーパント材料としてＣｓを用い、図７に示す基板２０３を５ｒｐｍで回転させながら、厚さ約１０００オングストローム（設定値）の薄膜層を以下の条件で同時蒸着した。
【０１２８】
Ａｌｑの蒸着速度：　０．１〜０．３ｎｍ／ｓ
Ｃｓの蒸着速度：　０．１〜０．３ｎｍ／ｓ
Ａｌｑ／Ｃｓの膜厚：１０００オングストローム（設定値）
なお、Ａｌｑの化学構造式は図８に示されている。
【０１２９】
次いで、図７に示すガラス基板２０３上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）における得られた薄膜層の膜厚を、触針式膜厚計を用いて測定するとともに、Ｃｓ／Ａｌ（Ａｌｑ中のＡｌ）組成比（原子比）をＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用いて測定した。なお、図７に示すガラス基板２０３上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）は、基板２０３の表面を、予め１６等分して、一辺の長さＰが５０ｍｍの正方形の区画を設定し、これらの区画における任意の角部（１３箇所）としたものである。得られた結果を表１に示す。
【０１３０】
【表１】
2004119272.tif 000006
一方、ガラス基板２０３を回転させないほかは、上記同時蒸着方法と同様の蒸着条件において、厚さ約１０００オングストローム（設定値）の薄膜層を形成した。得られた薄膜層の測定点（４Ａ〜４Ｍ）におけるの膜厚及びＣｓ／Ａｌの組成比（原子比）を測定し、結果を表２に示す。
【０１３１】
【表２】
2004119272.tif 000007
これらの結果から明らかなように、上述した同時蒸着方法によれば、基板２０３上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）にて、膜厚が１００８〜１０９３オングストロームの範囲内という極めて均一な厚さで、かつ、Ｃｓ／Ａｌの組成比（原子比）が１．０〜１．１０の範囲内という極めて均一な組成比である薄膜層が得られることが確認された。一方、上述した同時蒸着方法と異なる製造方法を用いた場合、基板２０３上の測定点（４Ａ〜４Ｍ）にて、膜厚が８８４〜１０６７オングストロームの範囲内の値であり、Ｃｓ／Ａｌの組成比が０．６〜１．３の範囲内の値であることが確認された。
【０１３２】
【実施例】
［実施例１］
（１）有機ＥＬ素子の製造準備（ターゲットの作成）
酸化インジウムと酸化セリウムとの粉末（平均粒子径１μｍ以下）を、Ｃｅ／（Ｉｎ＋Ｃｅ）のモル比が０．０５になるように、湿式ボールミル容器内に収容し、７２時間にわたって混合粉砕した。次いで、得られた粉砕物を造粒してから、直径４インチ、厚さ５ｍｍの寸法にプレス成形した。これを焼成炉に収容した後、１４００℃の温度で、３６時間加熱焼成し、陽極層１０用のターゲット１を製造した。
【０１３３】
（２）陽極層１０の形成
次いで、高周波スパッタリング装置と真空蒸着装置における共用の真空槽内に厚さ１．１ｍｍ、縦２５ｍｍ、横７５ｍｍの透明なガラス基板及び、得られたターゲット１を配置し、高周波スパッタリング装置を稼働して、厚さ７５ｎｍの透明電極膜を陽極層１０として形成し基板を得た。なお、真空度を３×１０−１Ｐａまで減圧した状態で、アルゴンガスに酸素ガスを混入したガスを封入し、当該雰囲気中において、到達真空度５×１０−４Ｐａ、基板温度２５℃、投入電力１００Ｗ、成膜時間１４分の条件で、スパッタリングした。以下、このガラス基板と陽極層１０とを併せて基板とする。続いて、この基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、さらに、Ｎ２（窒素ガス）雰囲気中で乾燥させた後、ＵＶ（紫外線）及びオゾンを用いて１０分間洗浄した。この状態で、基板における陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値をＡＣ−１（理研計器社製）を用いて測定したところ、６．２０ｅＶであった。また、陽極層１０を形成した基板の光透過率（波長５５０ｎｍ）を測定したところ、８９％であった。
【０１３４】
（３）真空蒸着装置における処理
真空槽の基板ホルダに基板を装着し、次いで、真空槽内を、１×１０−６Ｔｏｒｒ以下の真空度になるまで減圧した後、基板の陽極層１０及び無機薄膜層１２上に、正孔輸送層１３、有機発光層１４、電子注入層１５及び陰極層１６を順次積層して有機ＥＬ素子を得た。なお、このとき、有機発光層１４の形成から陰極層１６の形成までの間は、一度も真空状態を破ることなく、同一真空条件であった。
【０１３５】
まず、正孔輸送材料としてＴＢＤＢを６０ｎｍ真空蒸着した。次に発光層としてＤＰＶＤＰＡＮとＤ１を真空下で４０ｎｍ共蒸着した。このときのＤＰＶＤＰＡＮの蒸着速度：は４０ｎｍ／ｓであり、Ｄ１の蒸着速度は　１ｎｍ／ｓであった。
【０１３６】
なお、ＴＢＤＢの化学構造式は、図８に示されている。また、ＤＰＶＤＰＡＮの化学構造式も、図８に示されている。また、Ｄ１の化学構造式も、図８に示されている。
【０１３７】
次いで、電子注入層としてＡｌｑを２０ｎｍ真空蒸着した。
【０１３８】
最後に、Ａｌ及びＬｉを真空蒸着し、電子注入層１５上に陰極層１６を形成し、有機ＥＬ素子とした。このときのＡｌの蒸着速度は　１ｎｍ／ｓであり、Ｌｉの蒸着速度は　０．０１ｎｍ／ｓであり、Ａｌ／Ｌｉの膜厚は２００ｎｍであった。
【０１３９】
（４）有機ＥＬ素子の評価得られた有機ＥＬ素子における陰極層１６をマイナス（−）電極、陽極層１０をプラス（＋）電極として、両電極間に４．８Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６４ｎｉｔ（ｃｄ／ｍ２）であった。また、発光色は青色であることを確認した。さらに、耐久性評価として、１０ｍＡ／ｃｍ２で定電流駆動したところ、１０００時間以上経過後にも、特にリーク電流の発生は見られなかった。
【０１４０】
【表３】
2004119272.tif 000008
【表４】
2004119272.tif 000009
［実施例２］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化ネオジウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であるターゲット３を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．８５ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に５．３Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１５８ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４１】
［実施例３］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化サマリウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であり、かつ、金属全体におけるサマリウムのモル比（Ｓｍ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｓｍ））が０．０４であるターゲット４を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．９５ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に５．０Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６８ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４２】
［実施例４］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化ユウロピウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であり、かつ、金属全体におけるユウロピウムのモル比（Ｅｕ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｅｕ））が０．０４であるターゲット５を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．８０ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に５．１Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６５ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４３】
［実施例５］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化テルビウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であり、かつ、金属全体におけるテルビウムのモル比（Ｔｂ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｔｂ））が０．０６であるターゲット６を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．８４ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に５．１Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は１６５ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は９５ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４４】
［実施例６］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化ホルニウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であり、かつ、金属全体におけるホルニウムのモル比（Ｈｏ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｈｏ））が０．１２であるターゲット７を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．８２ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に５．１Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６６ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４５】
［実施例７］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛と、酸化セリウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．８であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．１であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であり、かつ、金属全体におけるセリウムのモル比（Ｃｅ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ＋Ｃｅ））が０．０６であるターゲット８を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．９８ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に４．９Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６４ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４６】
［実施例８］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化セリウムとからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ））が０．９であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ））が０．１であるターゲット８を用いて７５ｎｍの膜厚に成膜した基板に、酸化亜鉛を主体とし、金属全体におけるセリウムのモル比（Ｃｅ／（Ｚｎ＋Ｃｅ））が０．０５であるターゲットを用いて２０ｎｍの膜厚を成膜した基板を用いた。その他の製造条件は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、６．１８ｅＶであり、透過率は７９％であった。また、得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に４．８Ｖの直流電圧を印加した。このときの電流密度は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６２ｎｉｔ（ｃｄ／ｍ２）であった。また、発光色は青色であることを確認した。さらに、耐久性評価として、１０ｍＡ／ｃｍ２で定電流駆動したところ、１０００時間以上経過後にも、特にリーク電流の発生は見られなかった。
【０１４７】
［比較例１］
実施例１におけるターゲット１のかわりに、酸化インジウムと、酸化スズと、酸化亜鉛とからなる、インジウムのモル比（Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．６であり、スズのモル比（Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））が０．３であり、亜鉛（Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｚｎ））のモル比が０．１であるターゲット９を用いた。その他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作成した。なお、陽極層１０のイオン化ポテンシャルの値は、５．２３ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子に実施例１と同様に、電極間に６．０Ｖの直流電圧を印加したところ、電流密度の値は２．０ｍＡ／ｃｍ２であり、発光輝度は１６６ｎｉｔであった。また、発光色は青色であることを確認した。
【０１４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、特定の有機化合物からなる陽極層等を備えることにより、透明性や耐久性に優れ、駆動電圧が低くとも、高い発光輝度が得られる有機ＥＬ素子を提供することができるようになった。また、特定の無機化合物からなる陽極層等は、優れたエッチング特性を有していることも確認された。
【０１４９】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用基板によれば、このような良好な性能を示す有機エレクトロルミネッセンス素子を容易に製造することができる。
【０１５０】
また、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法によれば、上述した透明性や耐久性に優れ、駆動電圧が低くとも、高い発光輝度が得られる有機ＥＬ素子を効率的に提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２】第２の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図３】第３の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図４】第４の実施形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図５】第５の実施形態における真空蒸着装置の斜視図である。
【図６】第５の実施形態における真空蒸着装置の断面図である。
【図７】基板における測定点の説明に供する図である。
【図８】各化学物質を表す化学構造式の図である。
【符号の説明】
１０　陽極層
１２　無機薄膜層
１３　正孔輸送層
１４　有機発光層
１５　電子注入層
１６　陰極層
３０　基板
１００，１０２，１０４，１０６　有機ＥＬ素子
２０１　真空蒸着装置
２０３　基板
２１０　真空槽
２１１　基板ホルダ
２１２　保持部
２１２Ａ、２１２Ｂ、２１２Ｃ、２１２Ｄ、２１２Ｅ、２１２Ｆ　蒸着源
２１３　回転軸部
２１３Ａ　回転軸線
２１４　モータ
２２１　仮想円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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