(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に透光性電極、有機蛍光性物質を含有する発光層及び背面電極を順次積層してなる素子層であって、発光層の発光色が異なる素子層を少なくとも２層有する多重型多色発光有機電界発光素子において、発光層の発光色が異なる素子層間に層間絶縁膜を有し、この層間絶縁膜が、熱ＣＶＤ法により積層されたポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリモノブロムパラキシリレン、ポリシアノパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリメチルパラキシリレン又はポリエチルパラキシリレンから選ばれた少なくとも１種のポリパラキシリレン系高分子化合物の１層又は２層以上からなることを特徴とする多重型多色発光有機電界発光素子。
【請求項２】
層間絶縁膜が、ポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリモノブロムパラキシリレン、ポリシアノパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリメチルパラキシリレン又はポリエチルパラキシリレンから選ばれた少なくとも１種のポリパラキシリレン系高分子化合物の層を２層以上有する請求項１記載の多重型多色発光有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機電界発光素子に関し、さらに詳しくは透明基板上に透光性電極、発光層及び背面電極を順次積層してなる多重型多色発光有機電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のブラウン管に代わるフラットパネルディスプレイの需要の急増に伴い、各種表示素子の開発及び実用化が精力的に進められている。電界発光素子もこうしたニーズに応えるものであり、特に全体が固体の自発光素子であって他のディスプレイにはない高解像度及び高視認性を有することから注目を集めている。そして現在実用化されているものとしては、発光層にＺｎＳ／Ｍｎ系の無機材料を用いた無機電界発光素子が知られている。しかしながら、この種の無機電界発光素子においては、発光に必要な駆動電圧が１００Ｖ以上と高く、このために駆動方法が複雑になって製造コストが高くなるという問題があるほか、青色発光の効率が低くてフルカラー化が困難であるという問題もある。
【０００３】
これに対して、有機材料を用いた薄膜有機電界発光素子は、その発光に必要な駆動電圧を大幅に低くすることができ、また各種の発光材料の適用によりフルカラー化の可能性も充分にあり、近年その研究が活発化している。中でも、フルカラー化に際し、色の同調方法は素子応用への大きな研究課題となっている。
【０００４】
従来の有機電界発光素子は、一つの素子からは一色の光しか発光しない（特開平５−１９８３７８号公報等）。このため、フルカラーディスプレイにおいて、必要な色の３原色である赤、緑及び青を発光させるためには、それぞれの色の素子を微細にかつ規則正しく並べることが必須になり、素子によっては、必要な色の画素数分だけ微細にかつ規則正しく並べることは非常に困難なことであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、各々の素子を同時に駆動して多色発光可能な多重型多色発光有機電界発光素子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を鋭意検討した結果、有機電界発光素子の層構成に特徴を持たせることで、前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、透明基板上に透光性電極、有機蛍光性物質を含有する発光層及び背面電極を順次積層してなる素子層であって発光層の発光色が異なる素子層を少なくとも２層有する多重型多色発光有機電界発光素子において、発光層の発光色が異なる素子層間に層間絶縁膜を有し、この層間絶縁膜が、熱ＣＶＤ法により積層されたポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリモノブロムパラキシリレン、ポリシアノパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリメチルパラキシリレン又はポリエチルパラキシリレンから選ばれた少なくとも１種のポリパラキシリレン系高分子化合物の１層又は２層以上からなることを特徴とする多重型多色発光有機電界発光素子である。
【０００８】
また、本発明は、上記の多重型多色発光有機電界発光素子において、層間絶縁膜が、ポリパラキシリレン、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリモノブロムパラキシリレン、ポリシアノパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリメチルパラキシリレン又はポリエチルパラキシリレンから選ばれた少なくとも１種のポリパラキシリレン系高分子化合物の層を２層以上有する多重型多色発光有機電界発光素子である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の多重型多色発光有機電界発光素子（以下、多重有機電界発光素子ともいう）の基本概念の一例を示す側面断面図である。
本発明の多重有機電界発光素子は、透明基板１の上に、透光性電極２、有機蛍光性物質を含有する発光層（以下、発光層ともいう）３及び背面電極４を順次積層して第１素子層Ａとし、この上に更に、透光性電極２’、発光層３’及び背面電極４’を順次積層して第２素子層Ｂとし、このような素子層が２以上積層された構造とされている。そして、発光層３、３’はそれぞれ異なる色を発光するように構成され、また第１素子層Ａの背面電極４と第２素子層Ｂの透光性電極２’との間には層間絶縁膜５が設けられている。なお、図１には、第１素子層Ａと第２素子層Ｂの２層の素子層からなる二重型二色発光有機電界発光素子の例を示したが、更にこれに層間絶縁膜を介して他の色を発光する第３素子層を設けるなど多重型多色発光有機電界発光素子とすることもできる。
【００１０】
本発明の多重有機電界発光素子に用いられる透明基板は、透明性を有する基板であれば特に限定されるものではないが、耐熱性の点からガラス基板が好ましい。
【００１１】
各素子層の透光性電極としては、例えば金、ニッケル等の半透膜や、インジウムスズ酸化物（以下、ＩＴＯという）、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛アルミニウム、ポリピロール等の透明導電膜などが挙げられる。その形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、電解重合法などが挙げられる。
【００１２】
また、発光層は、有機蛍光性物質を含有するものであればよく、透光性電極、正孔注入層又は正孔注入輸送層から注入された正孔と、背面電極、電子注入層又は電子注入輸送層から注入された電子との高効率な再結合により発光する有機蛍光性物質が用いられる。このような有機蛍光性物質としては、例えば８−オキシキノリンのアルミニウム錯体、芳香族化合物などが挙げられる。その形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スピンコート法、キャスティング法、ＬＢ法、分子線エピタキシ法などがあげられる。
【００１３】
本発明の多重有機電界発光素子における発光層は、有機蛍光性物質を含有するものであればよいが、さらに正孔注入層、正孔注入輸送層、電子注入輸送層などを設けてもよい。
【００１４】
正孔注入層を設ける場合、透光性電極から高効率で正孔を注入し、かつ発光した光の発光極大領域においてできるだけ透明なものを用いることが好ましい。正孔注入層に用いる材料としては、例えばアミン化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、シラン化合物、ポルフィリン化合物、フタロシアニン、ポリビニルカルバゾール、その他の芳香族化合物や、無定形Ｐ型シリコン、無定形Ｐ型炭化シリコンなどが挙げられる。その形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、スピンコート法、キャスティング法、ＬＢ法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシ法、化学気相蒸着法などが挙げられる。
【００１５】
また、正孔注入輸送層には、正孔を効率よく注入及び輸送し、かつ発光した光の発光極大領域においてできるだけ透明なものを用いることが好ましい。正孔注入輸送層に用いる材料としては、正孔注入層と同様、例えばアミン化合物、ヒドラゾン化合物、ピラゾリン化合物、シラン化合物、ポルフィリン化合物、フタロシアニン、ポリビニルカルバゾール、その他の芳香族化合物や、無定形Ｐ型シリコン、無定形Ｐ型炭化シリコンなどが挙げられる。その形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、スピンコート法、キャスティング法、ＬＢ法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシ法、化学気相蒸着法などが挙げられる。
【００１６】
さらに、電子注入輸送層を設ける場合、電子を効率よく注入輸送できるものであればよい。電子注入輸送層に用いる材料としては、例えば８−オキシキノリンのアルミニウム錯体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジオキサゾール誘導体、チオピランジオキシド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、ペリレン誘導体、ジオキサン誘導体、オキサジアゾール化合物、オキサトリアゾール化合物、その他の有機化合物や、無定形ｎ型シリコン、無機半導体などが挙げられる。その形成方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スピンコート法、キャスティング法、ＬＢ法、分子線エピタキシ法などが挙げられる。
【００１７】
背面電極は、電子を効率よく有機層（発光層、電子注入層、電子注入輸送層等）に注入できるものであればよく、一般的には、仕事関数の小さいＬｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃａ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｂｉ等の単独金属の薄膜や、これらの２成分、３成分等の積層、共蒸着、合金等の複合化合物の薄膜などが用いられる。この背面電極の形成方法としては、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などが挙げられる。
【００１８】
本発明の多重有機電界発光素子には、積層した素子と素子の層間に層間絶縁膜を設ける必要がある。例えば、図１において、第１素子層Ａの背面電極４と第２素子層Ｂの透光性電極２’との間に層間絶縁膜５を設けることが必要である。この層間絶縁膜５は背面電極４の外表面側に設ける。この際、層間絶縁膜５は、背面電極４のみを被覆してもよいが、発光層３を含む有機層全体を被覆することが好ましい。また、最外層の背面電極４’は、層間絶縁膜で被覆してもしなくてもよいが、被覆する場合は、背面電極４’のみを被覆してもよく、発光層３’を含む有機層全体を被覆してもよい。有機電界発光素子の寿命の観点からは、発光層３’を含む有機層全体を被覆することが好ましい。なお、素子層が３層以上が存在する場合は、同様に各層間に層間絶縁膜を設ける必要がある。
【００１９】
このような層間絶縁膜は、耐熱性がよく透明であり、製膜する際に発光素子に悪影響を与えないものであれば特に限定されるものではない。本発明に用いる層間絶縁膜の材料としては、特にポリパラキシリレン系高分子化合物が好ましい。ポリパラキシリレン系高分子化合物は、電気絶縁性が優れ、層の両側に形成された有機電界発光素子の駆動時に電気的相互作用を全く与えることなく、各々独立に駆動させることが可能となる。また、酸素と水分透過性が著しく低く、有機電界発光素子への劣化原因である酸素と水分を接触抑制することもでき、有機電界発光素子のよりいっそうの長寿命化を図ることができる。
【００２０】
このポリパラキシリレン系高分子化合物としては、例えばポリパラキシリレン（ユニオン・カーバイト社製  商品名  パリレンＮ）、ポリモノクロロパラキシリレン（同パリレンＣ）、ポリジクロロパラキシリレン（同パリレンＤ）などの他、ポリモノブロムパラキシリレン、ポリシアノパラキシリレン、ポリメチルパラキシリレン、ポリエチルパラキシリレンなどが挙げられる。
【００２１】
これらのポリパラキシリレン系高分子化合物は、単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて２層以上の積層構造をもつ層間絶縁膜を形成してもよい。また、これらの層間絶縁膜の総膜厚を１．０μｍ以上とすると、水分やガスとの接触を抑制できるので好ましい。
【００２２】
この層間絶縁膜は、熱ＣＶＤ法により形成することが好ましい。熱ＣＶＤ法は、原料となるジパラキシリレン系低分子化合物を気相重合し、有機電界発光素子の背面電極側へ製膜する、重合・製膜を真空を破らずに進行する連続プロセスであり、酸素、水分の接触を抑制できる方法である。この熱ＣＶＤ法は、製膜する際の有機電界発光素子の温度が室温程度に抑えることができ、発光特性に悪影響を及ぼさずに製膜できる。
【００２３】
なお、前記の発光層、正孔注入層、正孔注入輸送層、電子注入層、電子注入輸送層の各有機層の耐熱性を上げるために、各層を構成する有機化合物に重合性置換基を導入し、製膜前、製膜中又は製膜後に高分子化させてもよい。
【００２４】
次に、本発明の多重型多色発光有機電界発光素子の具体的構成例を図２に基づいて説明する。図２は、二重型二色発光有機電界発光素子（以下、二重有機電界発光素子ともいう）の一例を示す側面断面図である。
透明基板１１の上に透光性電極１２ａと、正孔注入輸送層１２ｂ、正孔輸送層１２ｃ及び発光層兼電子注入輸送層１２ｄ（図中、１２ｂ〜１２ｄで示す）と背面電極１２ｅとで構成された第１素子層Ａが積層され、発光層兼電子注入輸送層１２ｄの上にポリモノクロロパラキシリレン層間絶縁膜１３ａ及びポリパラキシリレン層間絶縁膜１３ｂが積層され、更にその上に透光性電極１２ａ’と、正孔注入輸送層１２ｂ’、正孔輸送層１２ｃ’及び発光層兼電子注入輸送層１２ｄ’（図中、１２ｂ’〜１２ｄ’で示す）と背面電極１２ｅ’とで構成された第２素子層Ｂが積層されて、二重有機電界発光素子を形成する。
なお、上記の具体的構成例には、二重有機電界発光素子の例を示したが、三重以上の多重型多色発光有機電界発光素子であってもよく、また層間絶縁膜が一層のみでもよく、三層以上の多層であってもよく、さらに他のポリパラキシリレン系高分子化合物を用いたものであってもよい。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
以下の方法により、図２に示す二重有機電界発光素子を製作した。
まず、透明基板１１としてガラス基板を用い、この上に透光性電極１２ａとして電子ビーム蒸着法によりＩＴＯを積層した抵抗率１５Ω／□及び電極面積２mm×２mmのＩＴＯ付ガラス基板（ミクロ技研製）を用いた。ターボ分子ポンプによる真空蒸着装置と昇華金属用のモリブデンボード抵抗加熱方式により、蒸着速度をアルバック製の水晶振動子型膜厚コントローラーで制御しながら、蒸着中の真空度２〜３×１０-7torrで上記ＩＴＯ付ガラス基板のＩＴＯ層の上に、有機薄膜群（正孔注入輸送層１２ｂ、正孔輸送層１２ｃ、発光色素にクマリンを用いた発光層兼電子注入輸送層１２ｄ）を積層し、更にその上に真空蒸着法によりアルミニウムとリチウムの合金を積層して背面電極１２ｅを設け、第１素子層Ａを構成した。
【００２７】
次に、第１素子層Ａの背面電極１２ｅ側の表面にポリモノクロロパラキシリレン層間絶縁膜１３ａを熱ＣＶＤ法により１μｍの厚さで積層し、更にその上にポリパラキシリレン層間絶縁膜１３ｂを熱ＣＶＤ法により０．３μｍの厚さで積層して２種類のポリパラキシリレン系高分子化合物による２層の層間絶縁膜を形成した。
【００２８】
更に、この層間絶縁膜１３ｂの表面に透光性電極１２ａ’として金を蒸着し、発光色素にＤＣＭを用いた以外は、第１素子層Ａと全く同様の方法で第２素子層Ｂを構成することによって、二重有機電界発光素子を製作した。
【００２９】
このようにして製作した二重有機電界発光素子の各々の素子に１０Ｖの電圧を印加したところ、両素子間の電気的相互作用は全くなく、独立に橙色と緑色の光が放射された。この発光スペクトルを浜松ホトニクス社製Ｐｈｔｏｎｉｃ  Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ−１０（ＰＭＡ−１０）により測定した。図３に発光スペクトルのグラフを示す。
【００３０】
実施例２
第２素子Ｂの透光性電極１２ａ’をスパッタリング法によるＩＴＯ電極とした以外は、実施例１と全く同様の方法で二重有機電界発光素子を製作した。このようにして製作した二重有機電界発光素子の各々の素子に１０Ｖの電圧を印加したところ、両素子間の電気的相互作用は全くなく、独立に橙色と緑色の光が放射された。
【００３１】
比較例１
実施例１と同様にして二重有機電界発光素子を製作したが、ポリパラキシリレン系高分子化合物からなる層間絶縁膜１３ａ及び１３ｂを形成することなく、第１素子層Ａの表面にスッパッタリング法によるＩＴＯ陽極電極を形成して、二重有機電界発光素子とした。このようにして製作した二重有機電界発光素子の各々の素子に１０Ｖの電圧を印加したところ、一時的に橙色の発光が確認されたが、第１層発光素子Ａからは全く発光が確認されなかった。また、一時的に発光した橙色の光はその後消失した。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、各層の発光層に使用する発光色素に異なる化合物を用い、かつ発光素子層と発光素子層との間に層間絶縁膜を形成することにより、異なる色を安定的に発光させることができる多重型多色発光有機電界発光素子を製作することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多重型多色発光有機電界発光素子の基本概念の一例を示す側面断面図である。
【図２】本発明の多重型多色発光有機電界発光素子の具体的構成例を示す側面断面図である。
【図３】実施例１の二重型二色発光有機電界発光素子の発光スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
１                  透明基板
２、２’            透光性電極
３、３’            発光層
４、４’            背面電極
５                  層間絶縁膜
Ａ                  第１素子層
Ｂ                  第２素子層
１１                透明基板
１２ａ、１２ａ’    透光性電極
１２ｂ、１２ｂ’    正孔注入輸送層
１２ｃ、１２ｃ’    正孔輸送層
１２ｄ、１２ｄ’    発光層兼電子注入輸送層
１２ｅ、１２ｅ’    背面電極
１３ａ、１３ａ’    ポリモノクロロパラキシリレン層間絶縁膜
１３ｂ、１３ｂ’    ポリパラキシリレン層間絶縁膜
【図１】
0003887079.tif 000002
【図２】
0003887079.tif 000003
【図３】
0003887079.tif 000004