(57)【要約】【解決手段】基板上に、陽極と複数の層からなる有機層と陰極とが積層され、上記有機層の陰極に最も近い層が電子輸送層又は電子注入層である有機ＥＬ素子であって、上記電子輸送層又は電子注入層と陰極との間に、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属をドープしてなるアルカリ金属ドープ有機物層を設けたことを特徴とする有機ＥＬ素子。【効果】本発明によれば、駆動電圧が低く、高い輝度と長い寿命を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。【選択図】      図１
2004200031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、陽極と複数の層からなる有機層と陰極とが積層され、上記有機層の陰極に最も近い層が電子輸送層又は電子注入層である有機ＥＬ素子であって、上記電子輸送層又は電子注入層と陰極との間に、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属をドープしてなるアルカリ金属ドープ有機物層を設けたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
上記アルカリ金属がＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
上記アルカリ金属ドープ有機物層の厚さが１〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記アルカリ金属ドープ有機物層を、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを共蒸着することにより形成することを特徴とする有機ＥＬ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ＥＬ素子及びその製造方法に関し、特に、低電圧で駆動する高輝度で寿命の長い有機ＥＬ素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ（エレクトロルミネセント）素子は、有機蛍光性化合物に電場を加えることにより発光させる発光素子であり、一般に、ガラス等の基板上に陽極と、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などの有機層を積層し、更にこの有機層上に陰極を積層した構造を有する。
【０００３】
有機ＥＬ素子の陰極は、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低くするために、陰極から有機層への電子の注入障壁を小さくできるものとする必要がある。このようなものとしては、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの仕事関数が低い金属が挙げられるが、これらアルカリ金属やアルカリ土類金属は、低電圧駆動を可能とするものの、大気中では酸化されやすいという弱点があり、そのため陰極としてこれらの金属を用いた有機ＥＬ素子の寿命は十分なものとはなっておらず、長期にわたり安定的に駆動させ得るものではない。そこで、これまでに陰極の耐酸化性と有機ＥＬ素子の駆動電圧の低減を目的とした様々な検討がなされてきた。
【０００４】
駆動電圧を低下させ陰極の酸化に対する安定性を向上させる方法としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とこれらよりは仕事関数が高いが、耐酸化性が高い金属との合金、例えば、Ｍｇ−Ａｇ合金やＬｉ−Ａｌ合金などを用いる方法（下記特許文献１参照）が報告されている。しかし、この場合もアルカリ金属やアルカリ土類金属を用いている以上、上記したような酸化の問題は完全には避けられない。
【０００５】
また、駆動電圧を低くする方法としては、例えば、有機膜と陰極との間にリチウム化合物薄膜層を設ける方法が提案されている（例えば、下記非特許文献１，２参照）。しかし、この方法は、有機層と陰極との間の密着性が十分とは言えないため、有機ＥＬ素子の寿命を更に長くすることが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１２１１７２号公報
【非特許文献１】
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０００年，Ｖｏｌ．７６，Ｎｏ．８，ｐ．９５８〜９６０
【非特許文献２】
Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９７年，Ｖｏｌ．７０，Ｎｏ．２，ｐ．１５２〜１５４
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、駆動電圧が低く、高輝度かつ長寿命である有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、基板上に、陽極と複数の層からなる有機層と陰極とが積層され、上記有機層の陰極に最も近い層が電子輸送層又は電子注入層である有機ＥＬ素子の、上記電子輸送層又は電子注入層と陰極との間に、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属をドープしてなるアルカリ金属ドープ有機物層を設けることにより、このアルカリ金属ドープ有機物層は、有機化合物である電子輸送層又は電子注入層に比べ導電性が高いため、有機ＥＬ素子の陰極から有機ＥＬ素子の有機層への電子注入障壁を低くでき、有機ＥＬ素子の低駆動電圧化が可能であると共に、アルカリ金属ドープ有機物層は、有機化合物である電子輸送層又は電子注入層と金属である陰極との中間的な物性を有することから両者間に高い密着性を与えることができ、これらにより有機ＥＬ素子の高輝度化と長寿命化が達成できること、また、このようなアルカリ金属ドープ有機物層が、電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを共蒸着することにより形成することができることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、
（１）基板上に、陽極と複数の層からなる有機層と陰極とが積層され、上記有機層の陰極に最も近い層が電子輸送層又は電子注入層である有機ＥＬ素子であって、上記電子輸送層又は電子注入層と陰極との間に、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属をドープしてなるアルカリ金属ドープ有機物層を設けたことを特徴とする有機ＥＬ素子、
（２）上記アルカリ金属がＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種以上であることを特徴とする（１）記載の有機ＥＬ素子、
（３）上記アルカリ金属ドープ有機物層の厚さが１〜１０ｎｍであることを特徴とする（１）又は（２）記載の有機ＥＬ素子、及び
（４）（１）乃至（３）のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子の製造方法であって、上記アルカリ金属ドープ有機物層を、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを共蒸着することにより形成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法
を提供する。
【００１０】
以下、本発明につき更に詳述する。
本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に、陽極と複数の層からなる有機層と陰極とが積層され、上記有機層の陰極に最も近い層が電子輸送層又は電子注入層である有機ＥＬ素子の、上記電子輸送層又は電子注入層と陰極との間に、上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属をドープしてなるアルカリ金属ドープ有機物層を設けたものである。
【００１１】
このような有機ＥＬ素子としては、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示されるように、基板１上に陽極２、正孔輸送層３１及び電子輸送層３２からなる有機層３、アルカリ金属ドープ有機物層４、並びに陰極５が順に積層されたもの、図２に示されるように、基板１上に陽極２、正孔輸送層３１、電子輸送層３２及び電子注入層３３からなる有機層３、アルカリ金属ドープ有機物層４、並びに陰極５が順に積層されたものなどが挙げられる。なお、図１、図２中、６は有機ＥＬ素子に電場を加えるための電源である。
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子において、基板は、ガラス、プラスチックなど有機ＥＬ素子に用いられる公知のものにより構成することができ、また、陽極も、有機ＥＬ素子に用いられる公知のものが適用できる。このような陽極としては、例えば、ＩＴＯ膜などを挙げることができ、スパッタリングなど従来公知の方法で基板上に形成することができる。
【００１３】
本発明において、有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などの有機ＥＬ素子の有機層として用いられる各層を、蒸着など従来公知の方法及び層構成で積層したものである。この有機層は、有機ＥＬ素子に電場を加えたときに、この有機層のいずれかの層が発光するように、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などの各層を選択して複数層組み合せたものであり、本発明の有機層は、有機層の最も陰極側に電子輸送層又は電子注入層が形成されている。このような有機層は、例えば、図１に示されるように陽極側から陰極側に向けて正孔輸送層３１及び電子輸送層３２が積層されたもの、図２に示されるように正孔輸送層３１、電子輸送層３２及び電子注入層３３が積層されたものなどが挙げられる。
【００１４】
上記正孔輸送層としては、従来公知のもの、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、α−ジフェニルナフチルアミン（ＮＰＤ）などを用いることができる。一方、電子輸送層、電子注入層も、特に限定されず、従来公知のものを用いることが可能である。電子輸送層として具体的には、キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）やオキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体などが挙げられる。これら正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層は、いずれも真空蒸着、スピンコート法、キャスト法などの常法に従って積層することができる。
【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子には、上記有機層、即ち、電子輸送層又は電子注入層と、後述する陰極との間に、アルカリ金属ドープ有機物層が設けられている。このアルカリ金属ドープ有機物層は、このアルカリ金属ドープ有機物層と接する電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物にアルカリ金属、好ましくはＬｉ、Ｎａ及びＫから選ばれる１種以上のアルカリ金属をドープしたものであり、このようなアルカリ金属ドープ有機物層は上記電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを共蒸着することにより形成することができる。
【００１６】
具体的には、有機層の最も陰極側の層が電子輸送層の場合、例えば、有機層が陽極側から陰極側に向けて正孔輸送層及び電子輸送層が積層されたものである場合は、正孔輸送層上に電子輸送層を構成する有機化合物を真空蒸着することにより電子輸送層を形成した後、この電子輸送層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを真空槽内で各々加熱して、これらを電子輸送層上に共蒸着させることにより形成することができる。この場合、このアルカリ金属ドープ有機物層を形成するために用いる有機化合物は、電子輸送層を形成する有機化合物と同じものが用いられることとなる。
【００１７】
一方、有機層の最も陰極側の層が電子注入層の場合、例えば、有機層が陽極側から陰極側に向けて正孔輸送層、電子輸送層及び電子注入層が積層されたものである場合も同様に、電子輸送層上に電子注入層を構成する有機化合物を真空蒸着することにより電子注入層を形成した後、この電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを真空槽内で各々加熱して、これらを電子注入層上に共蒸着させることにより形成することができる。この場合、このアルカリ金属ドープ有機物層を形成するために用いる有機化合物は、電子注入層を形成する有機化合物と同じものが用いられることとなる。
【００１８】
共蒸着によりアルカリ金属ドープ有機物層を形成する具体的方法としては、例えば、電子輸送層又は電子注入層を蒸着により形成した後、続いて電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物の蒸発を継続したまま、アルカリ金属の蒸発を開始して、電子輸送層又は電子注入層を構成する有機化合物とアルカリ金属とを真空槽内で同時に蒸発させて共蒸着させる方法が挙げられる。
【００１９】
なお、この場合、有機化合物の蒸発速度に対して金属の蒸発速度が遅くなるように調整して共蒸着することが好ましく、金属を加熱するために用いる抵抗加熱装置等に可変抵抗器などを設けて、有機化合物の蒸発速度に対して金属の蒸発速度が遅くなるように調整して共蒸着することが好ましい。
【００２０】
また、上記アルカリ金属ドープ有機物層の厚さは１〜１０ｎｍであることが好ましい。１ｎｍ未満では、電子注入障壁が十分低くならず、有機ＥＬ素子の駆動電圧が低くならないおそれがあり、１０ｎｍを超えると、有機ＥＬ素子全体の厚さが厚くなりすぎて、逆に駆動電圧が高くなってしまうおそれがある。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子において、陰極は特に限定されず、有機ＥＬ素子の陰極として従来公知のものを用いることができ、蒸着、スパッタリングなど従来公知の方法で形成することができる。陰極としては、例えば、Ｍｇ，Ｃａなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの合金（例えば、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｌｉ−Ａｌ合金等）などを用いることも可能であるが、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層と陰極との間にアルカリ金属ドープ有機物層が設けられており、上記アルカリ金属ドープ有機物層はアルカリ金属を含んでいるため、陰極として上述のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はこれらの合金を用いなくても陰極から有機層への電子注入障壁を低くすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２３】
［実施例、比較例］
ガラス基板上に、スパッタリングによりＩＴＯ膜からなる電極を形成し、次いで、α−ジフェニルナフチルアミン（ＮＰＤ）からなる正孔輸送層（厚さ５０ｎｍ）、キノリノールアルミニウム錯体（Ａｌｑ）からなる電子輸送層（厚さ５０ｎｍ）を順に蒸着させ、電子輸送層の蒸着の最終段階でＬｉの蒸発を開始して、ＡｌｑとＬｉとを共蒸着させることによりＡｌｑにＬｉがドープされたＬｉドープＡｌｑ層（厚さ５ｎｍ  以下、Ａｌｑ−Ｌｉ層と略記する）を形成し、この上にＡｌからなる陰極を形成して有機ＥＬ素子（実施例）を得た。また、上記実施例において形成したＡｌｑ−Ｌｉ層を形成しなかったこと以外は実施例と同様の方法で、電子輸送層上に直接陰極を形成した有機ＥＬ素子（比較例）を得た。
【００２４】
これら実施例及び比較例の有機ＥＬ素子に電流を流したところ、比較例の素子に比べ、実施例の素子のほうが低い電圧で発光した。また、両者に同じ電圧を印加して発光を比較したところ、実施例の素子の方が、輝度が高く、また輝度の半減寿命も長いものであった。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、駆動電圧が低く、高い輝度と長い寿命を有する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【図２】本発明の別の実施例に係る有機ＥＬ素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  有機層
３１  正孔輸送層
３２  電子輸送層
３３  電子注入層
４  アルカリ金属ドープ有機物層
５  陰極
６  電源
【図１】
2004200031.tif 000003
【図２】
2004200031.tif 000004