(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と電子注入電極と、これらの電極間に少なくとも発光層を有する有機層とを有し、
前記発光層と電子注入電極との間には無機絶縁性電子輸送層を有し、
前記発光層とホール注入電極との間にはホール注入輸送層を有し、
この無機絶縁性電子輸送層と電子注入電極との間には有機の電子注入層を有し、
前記無機絶縁性電子輸送層は、主成分として酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化リチウム、酸化ルビジウム、酸化カリウム、酸化ナトリウム、および酸化セシウムから選択される１種または２種以上の酸化物を含有し、
前記ホール注入輸送層は、電子をブロックするとともにホールを搬送するための導通パスを有する高抵抗の無機ホール注入輸送層であり、
前記高抵抗の無機ホール注入輸送層は、シリコンおよび／またはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、この主成分を（Ｓｉ１−ＸＧｅＸ）Ｏｙと表したとき
０≦ｘ≦１、
１．７≦ｙ≦２．２
であり、
さらに、仕事関数４．５eV以上の金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物のいずれか１種以上を含有し、
前記金属は、Ａｕ，Ｒｕ、Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種以上であり、
前記金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物は、前記高抵抗の無機ホール注入輸送層中に分散している有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記無機絶縁性電子輸送層は、各構成成分が全成分に対して、
主成分：８０〜９９ mol％、
安定剤：  １〜２０ mol％
含有し、
前記安定剤は、酸化シリコンおよび／または酸化ゲルマニウムである請求項１の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記無機絶縁性電子輸送層の膜厚は、０．１〜２nmである請求項１または２の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記高抵抗の無機ホール注入輸送層は、抵抗率が１〜１×１０１１Ω・cmである請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物の含有量は、０．２〜４０ mol％である請求項１〜４のいずれかの有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記高抵抗の無機ホール注入輸送層の膜厚は、０．２〜１００nmである請求項１〜５のいずれかの有機ＥＬ素子。
【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（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、詳しくは、有機化合物の薄膜に電界を印加して光を放出する素子に用いられる無機／有機接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、ガラス上に大面積で素子を形成できるため、ディスプレー用等に研究開発が進められている。一般に有機ＥＬ素子は、ガラス基板上にＩＴＯ等の透明電極を形成し、その上に有機アミン系のホール輸送層、電子導電性を示しかつ強い発光を示すたとえばＡｌｑ3 材からなる有機発光層を積層し、さらに、ＭｇＡｇなどの仕事関数の小さい電極を形成し、基本素子としている。
【０００３】
これまでに報告されている素子構造としては、ホール注入電極及び電子注入電極の間に１層または複数層の有機化合物層が挟まれた構造となっており、有機化合物層としては、２層構造あるいは３層構造がある。
【０００４】
２層構造の例としては、ホール注入電極と電子注入電極の間にホール輸送層と発光層が形成された構造または、ホール注入電極と電子注入電極の間に発光層と電子輸送層が形成された構造がある。３層構造の例としては、ホール注入電極と電子注入電極の間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造がある。また、単一層に全ての役割を持たせた単層構造も高分子や混合系で報告されている。
【０００５】
図２および図３に、有機ＥＬ素子の代表的な構造を示す。
図２では基板１１上に設けられたホール注入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物であるホール輸送層１４と発光層１５が形成されている。この場合、発光層１５は、電子輸送層の機能も果たしている。
【０００６】
図３では、基板１１上に設けられたホール注入電極１２と電子注入電極１３の間に有機化合物であるホール輸送層１４と発光層１５と電子輸送層１６が形成されている。
【０００７】
これら有機ＥＬ素子においては、共通して、信頼性が問題となっている。すなわち、有機ＥＬ素子は、原理的にホール注入電極と、電子注入電極とを有し、これら電極間から効率よくホール・電子を注入輸送するための有機層を必要とする。しかしながら、これらの材料は、製造時にダメージを受けやすく、電極との親和性にも問題がある。また、有機薄膜の劣化もＬＥＤ、ＬＤに較べると著しく大きいという問題を有している。
【０００８】
電界発光（ＥＬ）素子は、電界の影響により発光する。このようなＥＬを構成する半導体層での作用は、一対の電極から半導体に注入される電子−ホール対の放射結合を通して行われる。その一例としては、ＧａＰおよび同様なIII 族−Ｖ族半導体を基礎とする発光ダイオードがある。これらの素子は、効果的且つ広範囲に利用されているものの、その大きさが非常に微小であるために大面積ディスプレイに使用するに際しては、困難を伴うばかりか不経済でもある。大面積ディスプレイへの使用が可能な代替品の材料は幾種類か知られている。そして、このような無機半導体のなかでもＺｎＳが最も有用である。しかしながら、この系は無視できない実用上の欠点、第１に信頼性が乏しいという問題がある。ＺｎＳに係るメカニズムの一例は、強電界下において、半導体を通って１種のキャリヤが加速されることにより、放射発光によって緩和する半導体の局部的励起が生じることであると考えられる。
【０００９】
このような問題を解決するために、有機材料と無機半導体材料のそれぞれのメリットを利用する方法が考えられている。すなわち、有機ホール輸送層を無機ｐ型半導体に置き換えた有機／無機半導体接合である。このような検討は、特許第２６３６３４１号、特開平２−１３９８９３号公報、特開平２−２０７４８８号公報、特開平６−１１９９７３号公報で検討されているが、発光特性や基本素子の信頼性で従来素子の有機ＥＬを越える特性を得ることが極めて困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機材料と無機材料の有するメリットを併せ持ち、高効率、長寿命で低コストな有機ＥＬ素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的は、以下の構成により達成される。
（１）  ホール注入電極と電子注入電極と、これらの電極間に少なくとも発光層を有する有機層とを有し、
前記発光層と電子注入電極との間には無機絶縁性電子輸送層を有し、
前記発光層とホール注入電極との間にはホール注入輸送層を有し、
この無機絶縁性電子輸送層と電子注入電極との間には有機の電子注入層を有し、
前記無機絶縁性電子輸送層は、主成分として酸化ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化リチウム、酸化ルビジウム、酸化カリウム、酸化ナトリウム、および酸化セシウムから選択される１種または２種以上の酸化物を含有し、
前記ホール注入輸送層は、電子をブロックするとともにホールを搬送するための導通パスを有する高抵抗の無機ホール注入輸送層であり、
前記高抵抗の無機ホール注入輸送層は、シリコンおよび／またはゲルマニウムの酸化物を主成分とし、この主成分を（Ｓｉ１−ＸＧｅＸ）Ｏｙと表したとき
０≦ｘ≦１、
１．７≦ｙ≦２．２
であり、
さらに、仕事関数４．５eV以上の金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物のいずれか１種以上を含有し、
前記金属は、Ａｕ，Ｒｕ、Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種以上であり、
前記金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物は、前記高抵抗の無機ホール注入輸送層中に分散している有機ＥＬ素子。
（２）  前記無機絶縁性電子輸送層は、各構成成分が全成分に対して、
主成分：８０〜９９ mol％、
安定剤：  １〜２０ mol％
含有し、
前記安定剤は、酸化シリコンおよび／または酸化ゲルマニウムである上記（１）の有機ＥＬ素子。
（３）  前記無機絶縁性電子輸送層の膜厚は、０．１〜２nmである上記（１）または（２）の有機ＥＬ素子。
（４）  前記高抵抗の無機ホール注入輸送層は、抵抗率が１〜１×１０１１Ω・cmである請求項上記（１）〜（３）のいずれかの有機ＥＬ素子。
【００１２】
（５）  前記金属および／または金属の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物の含有量は、０．２〜４０ mol％である上記（１）〜（４）のいずれかの有機ＥＬ素子。
（６）  前記高抵抗の無機ホール注入輸送層の膜厚は、０．２〜１００nmである上記（１）〜（５）のいずれかの有機ＥＬ素子。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極と、これらの電極間に少なくとも発光層を有する有機層とを有し、前記発光層と電子注入電極との間には無機絶縁性電子注入輸送層を有し、この無機絶縁性電子輸送層と電子注入電極との間には有機の電子注入層を有する。
【００１４】
電子注入電極材料は、低仕事関数の物質が好ましく、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系、あるいはこれらの酸化物等を用いることが好ましい。また、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属の酸化物、フッ化物でもよい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１〜１２at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）等が挙げられる。電子注入電極層にはこれらの材料からなる薄膜、それらの２種類以上の多層薄膜が用いられる。
【００１５】
電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以上、好ましくは０．５nm以上、特に１nm以上とすればよい。また、その上限値には特に制限はないが、通常膜厚は１〜５００nm程度とすればよい。電子注入電極の上には、さらに補助電極（保護電極）を設けてもよい。
【００１６】
補助電極の厚さは、電子注入効率を確保し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するため、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは５０nm以上、さらには１００nm以上、特に１００〜５００nmの範囲が好ましい。補助電極層が薄すぎると、その効果が得られず、また、補助電極層の段差被覆性が低くなってしまい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、補助電極層が厚すぎると、補助電極層の応力が大きくなるため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう等といった弊害が生じてくる。
【００１７】
補助電極は、組み合わせる電子注入電極の材質により最適な材質を選択して用いればよい。例えば、電子注入効率を確保することを重視するのであればＡｌ等の低抵抗の金属を用いればよく、封止性を重視する場合には、ＴｉＮ等の金属化合物を用いてもよい。
【００１８】
電子注入電極と補助電極とを併せた全体の厚さとしては、特に制限はないが、通常５０〜５００nm程度とすればよい。
【００１９】
ホール注入電極材料は、ホール注入層等へホールを効率よく注入することのできるものが好ましく、仕事関数４．５eV〜５．５eVの物質が好ましい。具体的には、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3 ）、酸化スズ（ＳｎＯ2 ）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを主組成としたものが好ましい。これらの酸化物はその化学量論組成から多少偏倚していてもよい。Ｉｎ2 Ｏ3 に対するＳｎＯ2 の混合比は、１〜２０wt％、さらには５〜１２wt％が好ましい。また、ＩＺＯでのＩｎ2 Ｏ3 に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２〜３２wt％程度である。
【００２０】
ホール注入電極は、仕事関数を調整するため、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を含有していてもよい。酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）の含有量は、ＩＴＯに対するＳｉＯ2 の mol比で０．５〜１０％程度が好ましい。ＳｉＯ2 を含有することにより、ＩＴＯの仕事関数が増大する。
【００２１】
光を取り出す側の電極は、発光波長帯域、通常４００〜７００nm、特に各発光光に対する光透過率が５０％以上、さらには８０％以上、特に９０％以上であることが好ましい。透過率が低くなりすぎると、発光層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝度を得難くなってくる。
【００２２】
電極の厚さは、５０〜５００nm、特に５０〜３００nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと透過率の低下や剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、十分な効果が得られず、製造時の膜強度等の点でも問題がある。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記発光層と、電子注入電極（陰電極）との間に、有機層を介して無機絶縁性電子輸送層を有する。
【００２４】
このように、無機材料からなる無機絶縁性電子輸送層を設けることで、無機材料の有するメリットと、有機材料の有するメリットとを併せもった有機ＥＬ素子とすることができる。すなわち、電極や発光層と、電子注入輸送層との界面での物性が安定し、製造が容易になる。また、従来の有機電子注入層を有する素子と同等かそれ以上の輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので従来のものよりも寿命が長く、リークやダークスポットの発生も少ない。また、比較的高価な有機物質ではなく、安価で入手しやすい無機材料を用いているので、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００２５】
無機絶縁性電子輸送層は、陰電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能およびホールを妨げる機能を有するものである。この層は、発光層に注入されるホールや電子を増大・閉じこめさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。
【００２６】
すなわち、無機絶縁性電子輸送層を、上記主成分等により構成することにより、特別に電子注入機能を有する電極を形成する必要がなく、比較的安定性が高く、導電率の良好な金属電極を用いることができる。そして、無機絶縁性電子注入輸送層の電子注入輸送効率が向上すると共に、素子の寿命が延びることになる。
【００２７】
無機絶縁性電子輸送層は、主成分として酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ2Ｏ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および酸化カルシウム（ＣａＯ）の１種または２種以上を含有する。
これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよく、２種以上を用いる場合の混合比は任意である。また、これらのなかでは酸化ストロンチウムが最も好ましく、次いで酸化マグネシウム、酸化カルシウム、さらに酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）の順で好ましく、次いで酸化ルビジウム（Ｒｂ2Ｏ）、次いで酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、および酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）が好ましい。これらを混合して用いる場合には、これらのなかで酸化ストロンチウムが４０ mol％以上、または酸化リチウムと酸化ルビジウムの総計が４０ mol％以上、特に５０ mol％以上含有されていることが好ましい。
【００２８】
無機絶縁性電子輸送層は、好ましくは安定剤として酸化シリコン（ＳｉＯ2）、および／または酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2）を含有する。これらはいずれか一方を用いてもよいし、両者を混合して用いてもよく、その際の混合比は任意である。
【００２９】
上記の各酸化物は、通常、化学量論的組成（stoichiometric composition）となっているが、これから多少偏倚し、非化学量論的組成（non-stoichiometry）となっていてもよい。
【００３０】
また、本発明の無機絶縁性電子輸送層は、好ましくは上記各構成成分が全成分に対して、ＳｒＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＳｉＯ2、ＧｅＯ2に換算して、
主成分：８０〜９９ mol％、より好ましくは９０〜９５ mol％、
安定剤：  １〜２０ mol％、より好ましくは  ５〜１０ mol％、
含有する。
【００３１】
無機絶縁性電子輸送層の膜厚としては、好ましくは０．１〜２nm、より好ましくは０．３〜０．８nmである。電子注入層がこれより薄くても厚くても、電子注入層としての機能を十分に発揮できなくなくなってくる。
【００３２】
無機絶縁性電子輸送層には、他に、不純物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。
【００３３】
なお、無機絶縁性電子輸送層全体の平均値としてこのような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚方向に濃度勾配を有する構造としてもよい。
【００３４】
無機絶縁性電子輸送層は、通常、非晶質状態である。
【００３５】
上記の無機絶縁性電子輸送層の製造方法としては、スパッタ法、蒸着法などの各種の物理的または化学的な薄膜形成方法などが考えられるが、スパッタ法が好ましい。なかでも、上記第１成分と第２成分のターゲットを別個にスパッタする多元スパッタが好ましい。多元スパッタにすることで、それぞれのターゲットに好適なスパッタ法を用いることができる。また、１元スパッタとする場合には、第１成分と第２成分の混合ターゲットを用いてもよい。
【００３６】
無機絶縁性電子輸送層をスパッタ法で形成する場合、スパッタ時のスパッタガスの圧力は、０．１〜１Paの範囲が好ましい。スパッタガスは、通常のスパッタ装置に使用される不活性ガス、例えばＡｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒ等が使用できる。
また、必要によりＮ2 を用いてもよい。スパッタ時の雰囲気としては、上記スパッタガスに加えＯ2 を１〜９９％程度混合して反応性スパッタを行ってもよい。
【００３７】
スパッタ法としてはＲＦ電源を用いた高周波スパッタ法や、ＤＣスパッタ法等が使用できる。スパッタ装置の電力としては、好ましくはＲＦスパッタで０．１〜１０Ｗ／cm2 の範囲が好ましく、成膜レートは０．５〜１０nm／min 、特に１〜５nm／min の範囲が好ましい。
【００３８】
成膜時の基板温度としては、室温（２５℃）〜１５０℃程度である。
【００３９】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、有機層として上記発光層以外に無機の電子輸送層に加え有機の電子注入層を有する。
【００４０】
有機材料からなる電子注入層には、電子注入輸送性材料を用いることが好ましい。
【００４１】
具体的には電子注入層は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。
【００４２】
電子注入輸送層は発光層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電子注入層の形成は、発光層と同様に、蒸着等によればよい。
【００４３】
有機の電子注入層の厚さは、特に制限されるものではなく、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm程度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。
【００４４】
発光層は、少なくとも発光機能に関与する１種類、または２種類以上の有機化合物薄膜、またはその積層膜からなる。
【００４５】
発光層は、ホール（正孔）および電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。発光層には、比較的電子的にニュートラルな化合物を用いることで、電子とホールを容易かつバランスよく注入・輸送することができる。
【００４６】
発光層の厚さは、特に制限されるものではなく、形成方法によっても異なるが、通常５〜５００nm程度、特に１０〜３００nmとすることが好ましい。
【００４７】
有機ＥＬ素子の発光層には、発光機能を有する化合物である蛍光性物質を含有させる。このような蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体等が挙げられる。
さらには、特開平８−１２６００号公報（特願平６−１１０５６９号）に記載のフェニルアントラセン誘導体、特開平８−１２９６９号公報（特願平６−１１４４５６号）に記載のテトラアリールエテン誘導体等を用いることができる。
【００４８】
また、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントとしての使用が好ましい。このような場合の発光層における化合物の含有量は０．０１〜１０体積％、さらには０．１〜５体積％であることが好ましい。また、ルブレン系では０．０１〜２０体積％程度が好ましい。ホスト物質と組み合わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上する。
【００４９】
ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、さらには８−キノリノールまたはその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このようなアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８７４号等に開示されているものを挙げることができる。
【００５０】
具体的には、まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］等がある。
【００５１】
また、８−キノリノールまたはその誘導体のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であってもよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナフトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III) 等がある。
【００５２】
このほか、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) −μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III) 等であってもよい。
【００５３】
このほかのホスト物質としては、特開平８−１２６００号公報（特願平６−１１０５６９号）に記載のフェニルアントラセン誘導体や特開平８−１２９６９号公報（特願平６−１１４４５６号）に記載のテトラアリールエテン誘導体なども好ましい。
【００５４】
発光層は電子注入輸送層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。これらの蛍光性物質を蒸着すればよい。
【００５５】
また、発光層は、必要に応じて、少なくとも１種のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、さらにはこの混合層中にドーパントを含有させることが好ましい。このような混合層における化合物の含有量は、０．０１〜２０体積％、さらには０．１〜１５体積％とすることが好ましい。
【００５６】
混合層では、キャリアのホッピング伝導パスができるため、各キャリアは極性的に有利な物質中を移動し、逆の極性のキャリア注入は起こりにくくなるため、有機化合物がダメージを受けにくくなり、素子寿命がのびるという利点がある。
また、前述のドーパントをこのような混合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移行させることができるとともに、発光強度を高め、素子の安定性を向上させることもできる。
【００５７】
混合層に用いられるホール注入輸送性化合物および電子注入輸送性化合物は、各々、後述のホール注入輸送性の化合物および電子注入輸送性の化合物の中から選択すればよい。
【００５８】
電子注入輸送性の化合物としては、キノリン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いることが好ましい。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラアリールエテン誘導体を用いるのも好ましい。
【００５９】
ホール注入輸送性の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送材料であるトリフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。
【００６０】
この場合の混合比は、それぞれのキャリア移動度とキャリア濃度によるが、一般的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／１、さらに好ましくは１０／９０〜９０／１０、特に好ましくは２０／８０〜８０／２０程度となるようにすることが好ましい。
【００６１】
また、混合層の厚さは、分子層一層に相当する厚み以上で、有機化合物層の膜厚未満とすることが好ましい。具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好ましい。
【００６２】
また、混合層の形成方法としては、異なる蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもできる。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ましいが、場合によっては、化合物が島状に存在するものであってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質を蒸着するか、あるいは、樹脂バインダー中に分散させてコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形成する。
【００６３】
真空蒸着の条件は特に限定されないが、１０-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低くしたり、ダークスポットの発生・成長を抑制したりすることができる。
【００６４】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましい。
【００６５】
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層とホール注入電極との間にホール注入輸送層として、有機のホール注入輸送層を油していてもよい。
【００６６】
有機のホール注入輸送層には、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報、特開平５−２３４６８１号公報、特開平５−２３９４５５号公報、特開平５−２９９１７４号公報、特開平７−１２６２２５号公報、特開平７−１２６２２６号公報、特開平８−１００１７２号公報、ＥＰ０６５０９５５Ａ１等に記載されている各種有機化合物を用いることができる。例えば、テトラアリールベンジシン化合物（トリアリールジアミンないしトリフェニルジアミン：ＴＰＤ）、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等である。これらの化合物は、１種のみを用いても、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用するときは、別層にして積層したり、混合したりすればよい。
【００６７】
発光層、有機のホール注入輸送層、電子注入層の形成には、均質な薄膜が形成できることから、真空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．２μm 以下の均質な薄膜が得られる。
結晶粒径が０．２μm を超えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高くしなければならなくなり、電子、ホールの注入効率も著しく低下する。
【００６８】
真空蒸着の条件は特に限定されないが、１０-4Pa以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低くしたり、ダークスポットの発生・成長を抑制したりすることができる。
【００６９】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましい。
【００７０】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記発光層と、ホール注入電極との間に、ホール注入輸送層として高抵抗の無機ホール注入輸送層を有してもよい。
【００７１】
このように、ホールの導通パスを有し、電子をブロックできる高抵抗の無機ホール注入輸送層を発光層とホール注入電極との間に配置することで、発光層へホールを効率よく注入することができ、発光効率が向上するとともに駆動電圧が低下する。
【００７２】
また、好ましくは高抵抗の無機ホール注入輸送層の主成分としてシリコンや、ゲルマニウム等の金属または半金属の酸化物を用い、これに仕事関数４．５eV以上、好ましくは４．５〜６eVの金属や、半金属および／またはこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物のいずれか１種以上を含有させて導電パスを形成することにより、ホール注入層から発光層側の有機層へ効率よくホールを注入することができる。しかも、発光層からホール注入電極側への電子の移動を抑制することができ、発光層でのホールと電子との再結合を効率よく行わせることができる。また、無機材料の有するメリットと、有機材料の有するメリットとを併せもった有機ＥＬ素子とすることができる。本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ホール輸送層を有する素子と同等かそれ以上の輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので従来のものよりも寿命が長く、リークやダークスポットの発生も少ない。また、比較的高価な有機物質ばかりではなく、安価で入手しやすく製造が容易な無機材料も用いることで、製造コストを低減することもできる。
【００７３】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、その抵抗率が好ましくは１〜１×１０11Ω・cm、特に１×１０3〜１×１０8Ω・cmである。高抵抗の無機ホール注入輸送層の抵抗率を上記範囲とすることにより、高い電子ブロック性を維持したままホール注入効率を飛躍的に向上させることができる。高抵抗の無機ホール注入輸送層の抵抗率は、シート抵抗と膜厚からも求めることができる。この場合、シート抵抗は４端子法等により測定することができる。
【００７４】
主成分の材料は、シリコン、ゲルマニウムの酸化物であり、好ましくは
（Ｓｉ1-xＧｅx）Ｏyにおいて
0004543446.tif 000002
である。高抵抗の無機ホール注入輸送層の主成分は、酸化ケイ素でも酸化ゲルマニウムでもよく、それらの混合薄膜でもよい。ｙがこれより大きくても小さくてもホール注入機能は低下してくる傾向がある。組成は、例えばラザフォード後方散乱、化学分析等で調べればよい。
【００７５】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、さらに主成分に加え、仕事関数４．５eV以上の金属（半金属を含む）の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物を含有することが好ましい。仕事関数４．５eV以上、好ましくは４．５〜６eVの金属は、好ましくはＡｕ，Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種また２種以上である。これらは一般に金属としてあるいは酸化物の形で存在する。また、これらの炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物であってもよい。これらを混合して用いる場合の混合比は任意である。これらの含有量は好ましくは０．２〜４０ mol％、より好ましくは１〜２０ mol％である。含有量がこれより少ないとホール注入機能が低下し、含有量がこれを超えると電子ブロック機能が低下してくる。２種以上を併用する場合、合計の含有量は上記の範囲にすることが好ましい。
【００７６】
上記金属または金属（半金属を含む）の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物および硼化物は、通常、高抵抗の無機ホール注入輸送層中に分散している。分散粒子の粒径としては、通常、１〜５nm程度である。この導体である分散粒子同士との間で高抵抗の主成分を介してホールを搬送するためのホッピングパスが形成されるものと考えられる。
【００７７】
高抵抗の無機ホール注入輸送層には、他に、不純物として、Ｈやスパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を合計５at％以下含有していてもよい。
【００７８】
なお、高抵抗の無機ホール注入輸送層全体の平均値としてこのような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚方向に濃度勾配を有する構造としてもよい。
【００７９】
高抵抗の無機ホール注入輸送層は、通常、非晶質状態である。
【００８０】
高抵抗の無機ホール注入輸送層の膜厚としては、好ましくは０．２〜１００nm、より好ましくは０．２〜３０nm、特に０．２〜１０nm程度が好ましい。高抵抗の無機ホール注入輸送層がこれより薄くても厚くても、ホール輸送層としての機能を十分に発揮できなくなくなってくる。
【００８１】
上記の高抵抗の無機ホール注入輸送層の製造方法としては、スパッタ法、蒸着法などの各種の物理的または化学的な薄膜形成方法などが考えられるが、スパッタ法が好ましい。なかでも、上記主成分と金属または金属酸化物等のターゲットを別個にスパッタする多元スパッタが好ましい。多元スパッタにすることで、それぞれのターゲットに好適なスパッタ法を用いることができる。また、１元スパッタとする場合には、主成分のターゲット上に上記金属または金属酸化物等の小片を配置し、両者の面積比を適当に調整することにより、組成を調整してもよい。
【００８２】
高抵抗の無機ホール注入輸送層をスパッタ法で形成する場合、成膜条件等は上記無機絶縁性電子注入輸送層の場合と同様である。
【００８３】
本発明の有機ＥＬ素子は、高抵抗の無機ホール注入輸送層を有することにより、耐熱性、耐候性が向上し、素子の長寿命化を図れる。また、比較的高価な有機物質ではなく、安価で入手しやすい無機材料を用いているので、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。さらには、従来問題のあった無機材料である電極との接続性も良好になる。このため、リーク電流の発生やダークスポットの発生を抑えることができる。
【００８４】
本発明の有機ＥＬ素子は、上記発光層とホール注入電極との間に、ホール注入輸送層として無機絶縁性ホール注入輸送層を有してもよい。この無機絶縁性ホール注入輸送層は、シリコンおよび／またはゲルマニウムの酸化物を主成分とする。
【００８５】
また、好ましくは、
主成分の平均組成、より好ましくはラザフォード後方散乱により得られる主成分の平均組成を、
（Ｓｉ1-xＧｅx）Ｏyと表したとき
0004543446.tif 000003
である。
【００８６】
このように、無機絶縁性ホール注入輸送層の主成分である酸化物を上記組成範囲とすることにより、ホール注入電極から発光層側の有機層へ効率よくホールを注入することができる。しかも、有機層からホール注入電極への電子の移動を抑制することができ、発光層でのホールと電子との再結合を効率よく行わせることができる。また、ホール注入輸送を目的としているため、逆バイアスをかけると発光しない。特に、時分割駆動方式など、高い発光輝度が要求されるディスプレイに効果的に応用でき、無機材料の有するメリットと、有機材料の有するメリットとを併せもった有機ＥＬ素子とすることができる。本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ホール注入輸送層を有する素子と同等の輝度が得られ、しかも、耐熱性、耐候性が高いので従来のものよりも寿命が長く、リークやダークスポットの発生も少ない。また、比較的高価な有機物質ではなく、安価で入手しやすい無機材料を用いているので、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００８７】
酸素の含有量を表すｙは、上記組成範囲となっていればよく、１．７以上であって１．９９以下である。ｙがこれより大きくても、ｙがこれより小さくてもホール注入能が低下し、輝度が低下してくる。また、好ましくは、好ましくは１．８５以上であって１．９８以下である。
【００８８】
無機絶縁性ホール注入輸送層は、酸化ケイ素でも酸化ゲルマニウムでもよく、それらの混合薄膜でもよい。これらの組成比を表すｘは、０≦ｘ≦１である。また、好ましくはｘは０．４以下、より好ましくは０．３以下、特に０．２以下であることが好ましい。
【００８９】
あるいは、ｘは好ましくは０．６以上、より好ましくは０．７以上、特に０．８以上であってもよい。
【００９０】
上記酸素の含有量は、ラザフォード後方散乱により得られた膜中の平均組成であるが、これに限定されるものではなく、これと同等な精度が得られる分析方法であればいずれの手法を用いてもよい。
【００９１】
無機絶縁性ホール注入輸送層には、他に、不純物として、スパッタガスに用いるＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等を好ましくは合計１０at％以下、より好ましくは０．０１〜２wt％、特に０．０５〜１．５wt％程度含有していてもよい。これらの元素は１種でも２種以上を含有していてもよく、これらを２種以上用いる場合の混合比は任意である。
【００９２】
これらの元素はスパッタガスとして使用され、無機絶縁性ホール注入輸送層成膜時に混入する。これらの元素の含有量が多くなるとトラップ効果が極端に低下し、所望の性能が得られない。
【００９３】
スパッタガスの含有量は、成膜時の圧力と、スパッタガスと酸素の流量比、成膜レート等により、特に成膜時の圧力で決められる。スパッタガスの含有量を上記範囲とするためには、高真空側で成膜した方が好ましく、具体的には、１Pa以下、特に０．１〜１Paの範囲が好ましい。
【００９４】
なお、無機絶縁性ホール注入輸送層全体の平均値としてこのような組成であれば、均一でなくてもよく、膜厚方向に濃度勾配を有する構造としてもよい。この場合は、有機層（発光層）界面側が酸素プアであることが好ましい。
【００９５】
無機絶縁性ホール注入輸送層は、通常、非晶質状態である。
【００９６】
無機絶縁性ホール注入輸送層の膜厚としては、特に制限はないが、好ましくは０．０５〜１０nm、より好ましくは０．１〜５nm、特に１〜５nm、あるいは０．５〜３nm程度である。ホール注入層がこれより薄くても厚くても、ホール注入を十分には行えなくなってくる。
【００９７】
上記の無機絶縁性ホール注入輸送層の製造方法としては、スパッタ法、ＥＢ蒸着法などの各種の物理的または化学的な薄膜形成方法などが可能であるが、スパッタ法が好ましい。
【００９８】
本発明の有機ＥＬ素子は、無機のホール注入輸送層を設けることにより、耐熱性、耐候性が向上し、素子の長寿命化を図れる。また、比較的高価な有機物質ではなく、安価で入手しやすい無機材料を用いているので、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。さらには、従来問題のあった無機材料である電極との接続性も良好になる。このため、リーク電流の発生やダークスポットの発生を抑えることができる。
【００９９】
さらに、素子の有機層や電極の劣化を防ぐために、素子上を封止板等により封止することが好ましい。封止板は、湿気の浸入を防ぐために、接着性樹脂層を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2 等の不活性ガス等が好ましい。また、この封止ガスの水分含有量は、１００ppm 以下、より好ましくは１０ppm 以下、特には１ppm 以下であることが好ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常０．１ppm 程度である。
【０１００】
封止板の材料としては、好ましくは平板状であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このようなガラス材として、コストの面からアルカリガラスが好ましいが、この他、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス組成のものも好ましい。特に、ソーダガラスで、表面処理の無いガラス材が安価に使用でき、好ましい。封止板としては、ガラス板以外にも、金属板、プラスチック板等を用いることもできる。
【０１０１】
封止板は、スペーサーを用いて高さを調整し、所望の高さに保持してもよい。
スペーサーの材料としては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好ましい。スペーサーは、通常、粒径の揃った粒状物であるが、その形状は特に限定されるものではなく、スペーサーとしての機能に支障のないものであれば種々の形状であってもよい。その大きさとしては、円換算の直径が１〜２０μm 、より好ましくは１〜１０μm 、特に２〜８μm が好ましい。このような直径のものは、粒長１００μm 以下程度であることが好ましく、その下限は特に規制されるものではないが、通常直径と同程度以上である。
【０１０２】
なお、封止板に凹部を形成した場合には、スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。使用する場合の好ましい大きさとしては、前記範囲でよいが、特に２〜８μm の範囲が好ましい。
【０１０３】
スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。
【０１０４】
接着剤としては、安定した接着強度が保て、気密性が良好なものであれば特に限定されるものではないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いることが好ましい。
【０１０５】
本発明において、有機ＥＬ構造体を形成する基板としては、非晶質基板たとえばガラス、石英など、結晶基板たとえば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰなどがあげられ、またこれらの結晶基板に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ層を形成した基板も用いることができる。また金属基板としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いることができ、好ましくはガラス基板が用いられる。基板は、光取り出し側となる場合、上記電極と同様な光透過性を有することが好ましい。
【０１０６】
さらに、本発明素子を、平面上に多数並べてもよい。平面上に並べられたそれぞれの素子の発光色を変えて、カラーのディスプレーにすることができる。
【０１０７】
基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコントロールしてもよい。
【０１０８】
色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを用いれば良いが、有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すればよい。
【０１０９】
また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収するような短波長の外光をカットできるカラーフィルターを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
【０１１０】
また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用いてカラーフィルターの代わりにしても良い。
【０１１１】
蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行うものであるが、組成としては、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成される。
【０１１２】
蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いことが望ましい。実際には、レーザー色素などが適しており、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニン等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系化合物等を用いればよい。
【０１１３】
バインダーは、基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。また、基板上にホール注入電極と接する状態で形成される場合、ホール注入電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ）の成膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。
【０１１４】
光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りない場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しないような材料を選べば良い。
【０１１５】
本発明の有機ＥＬ素子は、通常、直流駆動型、パルス駆動型のＥＬ素子として用いられるが、交流駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、２〜３０V 程度とされる。
【０１１６】
本発明の有機ＥＬ素子は、例えば図１に示すように、基板１／ホール注入電極２／ホール注入輸送層３／発光層４／無機絶縁性電子輸送層５／有機の電子注入層６／電子注入電極７とが順次積層された構成としてもよい。また、上記の積層順を逆にした、いわゆる逆積層構成としてもよい。これらは、たとえば、ディスプレーの仕様や作製プロセス等により、適宜選択し使用される。図１において、ホール注入電極２と電子注入電極７の間には、駆動電源Ｅが接続されている。
【０１１７】
また、上記発明の素子は、膜厚方向に多段に重ねてもよい。このような素子構造により、発光色の色調調整や多色化を行うこともできる。
【０１１８】
本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイとしての応用の他、例えばメモり読み出し／書き込み等に利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用いることができる。
【０１１９】
【実施例】
＜実施例１＞
ガラス基板としてコーニング社製商品名７０５９基板を中性洗剤を用いてスクラブ洗浄した。
【０１２０】
この基板上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＲＦマグネトロンスパッタリング法により、基板温度２５０℃で、膜厚２００nmのＩＴＯホール注入電極層を形成した。
【０１２１】
ＩＴＯ電極層等が形成された基板の表面をＵＶ／Ｏ3 洗浄した後、蒸着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０-4Pa以下まで減圧した。
【０１２２】
次いで、蒸着法により、ＭＴＤＡＴＡを蒸着速度０．１nm／secで１０nmの厚さに蒸着してホール注入層を形成し、ＴＰＤを蒸着速度０．１nm／secで２０nmの厚さに蒸着してホール輸送層を形成した。
【０１２３】
続けて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｍ−ビフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）と、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）と、ルブレンとを、全体の蒸着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、発光層とした。ＴＰＤ：Ａｌｑ3 ＝１：１（重量比）、この混合物に対してルブレンを５体積％ドープした。
【０１２４】
さらに、減圧を保ったまま、スパッタ装置に移し、原料として酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ2Ｏ）、酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）を、全成分に対しそれぞれ、
ＳｒＯ：８０ mol％
Ｌｉ2Ｏ：１０ mol％
ＳｉＯ2 ：１０ mol％
となるように混合したターゲットを用い、無機電子注入輸送層を０．８nmの膜厚に成膜した。このときの成膜条件として、基板温度２５℃、スパッタガスＡｒ、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．５Pa、投入電力５Ｗ／cm2 とした。このとき、初めにスパッタガスをＡｒ：１００％として１００SCCM供給しながら無機電子注入輸送層を０．４nmの膜厚に成膜し、続けてＡｒ／Ｏ2 ：１／１として１００SCCM供給しながら無機電子注入輸送層を０．４nmの膜厚に成膜した。
【０１２５】
さらに、減圧を保ったまま、蒸着装置に移し、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を、全体の蒸着速度０．２nm/secとして３０nmの厚さに蒸着し、電子注入層とした。
【０１２６】
次いで、減圧を保ったまま、ＡｌＬｉ（Ｌｉ：７at％）を１nmの厚さに蒸着し、続けてＡｌを２００nmの厚さに蒸着し、電子注入電極および補助電極とし、最後にガラス封止して有機ＥＬ素子を得た。
【０１２７】
得られた有機ＥＬ素子を空気中で、１０mA／cm2 の定電流密度で駆動したところ、初期輝度は９５０cd／m2 、駆動電圧６．９V であった。
【０１２８】
＜実施例２＞
実施例１において、無機絶縁性電子輸送層の主成分、安定剤を、それぞれ、ＳｒＯからＭｇＯ、ＣａＯ、またはこれらの混合酸化物に、Ｌｉ2ＯからＫ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、またはこれらの混合酸化物に、ＳｉＯ2 からＧｅＯ2 、またはＳｉＯ2 とＧｅＯ2 の混合酸化物に代えたところほぼ同様な結果が得られた。また、陰電極構成材料を、ＡｌからＡｇ，Ｉｎ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ、またはこれらの合金としても同様であった。
【０１２９】
＜実施例３＞
実施例１において、ホール注入輸送層を形成する際に、スパッタ装置にて、ターゲットにＳｉＯ2と、この上に所定の大きさのＡｕのペレットを配置して用い、高抵抗の無機ホール注入輸送層を２nmの膜厚に成膜した。このときのスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ2：５sccmで、室温（２５℃）下、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．２〜２Pa、投入電力５００Ｗとした。成膜した高抵抗の無機ホール注入輸送層の組成は、ＳｉＯ1.9にＡｕを４ mol％含有するものであった。
【０１３０】
その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様にして評価したところ、発光輝度が向上し、駆動電圧が低下した他は実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
【０１３１】
＜実施例４＞
実施例３において、高抵抗の無機ホール注入輸送層を成膜する際、ターゲットにＧｅＯ2と、このターゲット上に所定の大きさのＡｕのペレットを配置し、高抵抗の無機ホール注入輸送層を２０nmの膜厚に成膜した。このときのスパッタガスはＡｒ：３０sccm、Ｏ2：５sccmで、室温（２５℃）下、成膜レート１nm／min、動作圧力０．２〜２Pa、投入電力５００Ｗとした。成膜した無機ホール注入輸送層の組成は、ＧｅＯ2にＡｕを２ mol％含有するものであった。
【０１３２】
その他は実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を得た。得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様にして評価したところ、実施例３とほぼ同様の結果が得られた。
【０１３３】
＜実施例５＞
実施例３、４において、高抵抗の無機ホール注入輸送層を成膜する際にスパッタガスのＯ2流量、および膜組成によりターゲットを変えてその主成分の組成をＳｉＯ1.7、ＳｉＯ1.95、ＧｅＯ1.96、Ｓｉ0.5Ｇｅ0.5Ｏ1.92とした他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、発光輝度を評価したところほぼ同等の結果が得られた。
【０１３４】
＜実施例６＞
実施例３〜５において、高抵抗の無機ホール注入輸送層の金属を、ＡｕからＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｓｎ，Ｃｒ，Ｉｒ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，ＰｄおよびＣｏのいずれか１種以上、またはこれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硼化物に代えても同等の結果が得られた。
【０１３５】
＜実施例７＞
実施例１において、ホール注入輸送層を成膜する際にスパッタ装置にて、ターゲットにＳｉＯ2 を用い、無機絶縁性ホール注入輸送層を２nmの膜厚に成膜した。このときのスパッタガスはＡｒに対しＯ2 を５％混入して用いた、基板温度２５℃、成膜レート１nm／min 、動作圧力０．５Pa、投入電力５Ｗ／cm2 とした。
成膜したホール注入輸送層の組成は、ＳｉＯ1.9 であった。
【０１３６】
その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。得られた有機ＥＬ素子を実施例１と同様にして評価したところ、発光輝度が向上した他は実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
【０１３７】
＜実施例８＞
実施例７において、無機絶縁性ホール注入輸送層を成膜する際に、ターゲットの組成をＳｉＯ2 とし、スパッタガスのＯ2 流量を変えてＡｒに対する混合比を５％とし、その組成をＳｉＯ1.9 とした他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、ターゲットの組成をＳｉＯ2 とし、スパッタガスのＯ2 流量を変えてＡｒに対する混合比を３０％とし、その組成をＳｉＯ1.95とした他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、ターゲットの組成をＧｅＯ2 とし、スパッタガスのＯ2 流量を変えてＡｒに対する混合比を３０％とし、その組成をＧｅＯ1.96とした他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、ターゲットの組成をＳｉ0.5Ｇｅ0.5Ｏ2 とし、スパッタガスのＯ2 流量を変えてＡｒに対する混合比を１０％とし、その組成をＳｉ0.5Ｇｅ0.5Ｏ1.92とした他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、評価した。
【０１３８】
その結果、いずれの有機ＥＬ素子も実施例７とほぼ同様の結果が得られることが確認できた。
【０１３９】
＜比較例＞
実施例１において、ＩＴＯホール注入電極を形成した後、蒸着法により、ＭＴＤＡＴＡを蒸着速度０．１nm／secで１０nmの厚さに蒸着してホール注入層を形成し、ＴＰＤを蒸着速度０．１nm／secで２０nmの厚さに蒸着してホール輸送層を形成した。また、発光層を形成した後、さらにトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）とを、蒸着速度０．２nm/secとして４０nmの厚さに蒸着し、有機の電子注入輸送層を形成した。その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、実施例１と同様にして評価したところ、１０mA／cm2 の定電流密度で駆動した初期輝度は７５０cd／m2 であった。
【０１４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、有機材料と無機材料の有するメリットを併せ持ち、高効率、長寿命で低コストな有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の基本構成を示す概略断面図である。
【図２】従来の有機ＥＬ素子の構成例を示した概略断面図である。
【図３】従来の有機ＥＬ素子の他の構成例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    ホール注入電極
３    ホール注入輸送層
４    発光層
５    高抵抗の無機電子輸送層
６    電子注入層
７    電子注入電極
１１    基板
１２    ホール注入電極
１３    電子注入電極
１４    ホール輸送層
１５    発光層
１６    電子輸送層
【図１】
0004543446.tif 000004
【図２】
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【図３】
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