(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に透明陽極と、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層と、電子注入層と、陰極層と、が積層した有機エレクトロルミネセンス素子であって、
前記電子注入層は、リチウムフタロシアニン（Ｌｉ−ＰＣ）からなることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
透明基板上に透明陽極を形成するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、からなる有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
前記陰極層を形成するステップは、真空チャンバー内においてβ−ジケトン誘導体に加速電子を照射して分解ガスの生成温度よりも低温で蒸発せしめて前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上に堆積させて電子注入層を形成するステップを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項３】
透明基板上に透明陽極を形成するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、からなる有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
前記陰極層を形成するステップは、真空チャンバー内においてジピバロイルメタン誘導体に加速電子を照射して分解ガスの生成温度よりも低温で蒸発せしめて前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上に堆積させて電子注入層を形成するステップを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
【請求項４】
透明基板上に透明陽極を形成するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、からなる有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法であって、
前記陰極層を形成するステップは、前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上にリチウムフタロシアニン（Ｌｉ−ＰＣ）からなる有機金属化合物を真空蒸着して電子注入層を形成するステップを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネ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センス（以下、有機ＥＬと称する）素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、有機ＥＬ素子は、ガラス基板１の上に陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電子注入層５、陰極層６を順次、積層した多層構造体７からなる。かかる構造において、陽極２から正孔輸送層３を介して発光層４に正孔が供給され、また、陰極層６から電子注入層５を介して発光層４に電子が供給される。そして発光層４の内部でこの正孔と電子が再結合して発光するのである。
【０００３】
ここで陰極層６がより低い仕事関数を有するような電子を供給しやすいような材料で構成されることで、有機ＥＬ素子の発光強度を上げることができる。仕事関数の低い材料としては、Li（リチウム）、Na（ナトリウム）、K（カリウム）といったアルカリ金属や、Mg（マグネシウム）、Ca（カルシウム）といったアルカリ土類金属がある。しかし、上記の金属は、いずれも反応性が高く、化合物を形成して劣化し易いため、これらを安定化させる元素、例えば、Al（アルミニウム）、Au（金）、Ag（銀）、Cu（銅）、Zn（亜鉛）、Fe（鉄）等が添加されて陰極として用いられる。
【０００４】
また、仕事関数はアルカリ金属やアルカリ土類金属よりも大きくなるが、より安定であるAl（アルミニウム）のような金属を陰極の材料として、その下層の発光層４との間に数原子層程度の厚さのアルカリ金属やアルカリ土類金属または仕事関数の低い希土類金属からなる電子注入層５を挟んだ構造によっても発光層４へ電子が供給されやすくなる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属を陰極層６に用いた場合に比べて陰極自体の劣化も少ない。
【０００５】
従来、陰極層６を形成するステップの前に発光層４の上に数十オングストローム程度のLi（リチウム）を含むLi2O（酸化リチウム）を蒸着して電子注入層５を形成した有機ＥＬ素子があった。この電子注入層５の材料である高純度のLi2Oを発光層４の上に蒸着する手法としては、ＥＢ（電子ビーム）方式や抵抗加熱方式の真空蒸着法が用いられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかるＥＢ方式の真空蒸着法は、電子銃によって加速された電子を蒸着材料の上に照射して該部分を蒸発させ、被蒸着面に蒸着材料を堆積させる手法であって、不純物の少ない蒸着膜を作製することが出来る。しかしながら、蒸着材料へ電子を照射する時に、二次電子や、特性Ｘ線が同時に発生する。特に、蒸着材料がLi2Oの如く高融点の材料（Li2Oの融点は1700℃以上）の場合、二次電子や、特性Ｘ線の発生量も多いため、これが発光層４に達して劣化を引き起こさせる。故に、得られた有機ＥＬ素子は、ダークスポットの如き、発光ムラを生じるため、得られる素子の歩留まりが低かった。
【０００７】
抵抗加熱方式の真空蒸着法は、Ｗ（タングステン）等の高融点金属からなるボート状の抵抗加熱体を具備した蒸発源を用いて、該抵抗加熱体に通電することでその上の蒸着材料を蒸発させて、かかる蒸着材料を被蒸着面に蒸着させるものである。装置はＥＢ方式の真空蒸着装置に比べて安価であるが、蒸発源自体が蒸着材料の融点以上に発熱するため、Li2Oの如き高融点材料を蒸着材料として蒸着する場合、輻射によって被蒸着面である発光層４の表面の温度を上昇させるので、ＥＢ方式の真空蒸着の場合と同様に発光層４等を劣化させてしまう場合があった。
【０００８】
また、ＥＢ方式、抵抗加熱方式の真空蒸着のいずれの場合であっても、高融点のLi2Oの蒸着時にはその真空度が悪化し、故に、蒸着レートが不安定となって、所望の成膜を行うことが難しかった。これは、蒸着材料の加熱時に発生する熱によって、Li2Oが分解してO2などのガスが発生することによる。
そこで本発明は、発光強度が高く且つ高い歩留まりをもって製造できる有機ＥＬ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機ＥＬ素子は、透明基板上に透明陽極と、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層と、電子注入層と、陰極層と、が積層した有機エレクトロルミネセンス素子であって、前記電子注入層はリチウムフタロシアニン（Ｌｉ−ＰＣ）からなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、透明基板上に透明陽極を形成するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、からなり、前記陰極層を形成するステップは、真空チャンバー内においてβ−ジケトン誘導体またはジピバロイルメタン誘導体に加速電子を照射して分解ガスの生成温度よりも低温で蒸発せしめて前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上に堆積させて電子注入層を形成するステップを含むことを特徴とする。
更に、本発明による有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法は、透明基板上に透明陽極を形成するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、からなり、前記陰極層を形成するステップは、前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上にリチウムフタロシアニン（Ｌｉ−ＰＣ）からなる有機金属化合物を真空蒸着して電子注入層を形成するステップを含むことを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明に用いる有機金属化合物としては、エノラート誘導体、オキサゾシン誘導体、アルキン誘導体、アリール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、β−ジケトン誘導体などを用いることができ、特に、β−ジケトン誘導体としては、アセチルアセトン誘導体、ベンゾリルトリフルオロアセトン誘導体、ピバロイルトリフルオロアセトン誘導体、トリフルオロアセチルアセトン誘導体、テノイルトリフルオロアセトン誘導体、フロイルトリフルオロアセトン誘導体、へキサフルロオロアセチルアセ卜ン誘導体、へプタフルオロブタノイルピバロイルメタン誘導体、ジピバロイルメタン誘導体などを用いることができる。さらに、ジピバロイルメタン誘導体としては、Li（C11H19O2）（リチウムジピバロイルメタン；＋Lithium Dipivaloylmethane、以下Li（DPM）と称する。）、K（DPM）の他、Ba（DPM）2、Sr（DPM）2、Ca（DPM）2、Rb（DPM）、Cs（DPM）等を用いることができる。
【００１２】
【作用】
発光層４の上にアルカリ金属等を含む有機金属化合物からなる電子注入層５を形成したので、陰極層６から発光層４に電子が供給され易いため、得られた有機ＥＬ素子は高い発光強度を有する。この有機金属化合物は、金属酸化物に比べて融点が非常に低く、低温での蒸着が可能である。よって、ＥＢ方式の真空蒸着法によって蒸着する場合であっても、発生する二次電子や、特性Ｘ線の発生量が少なく、製造時において発光層４等に劣化を引き起こすことがない。また、抵抗加熱方式の真空蒸着法で蒸着する場合であっても、輻射による発光層４の表面温度の上昇もほとんどなく、製造時において発光層４等に劣化を引き起こすことがない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による有機ＥＬ素子の製造方法によれば、陰極から電子をより容易に放出たらしめる電子注入層５を、発光層４と陰極層６との間に形成したので、得られる有機ＥＬ素子の発光強度が高い。また、電子注入層５を低温で形成することができるので、製造時に素子の構成物に劣化をもたらすことがないため、高い歩留まりで有機ＥＬ素子を得ることが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による有機ＥＬ素子の製造方法の実施例について詳細に説明する。
本発明による有機ＥＬ素子は、図１に示した従来例と同様な構成の多層構造体を有している。まず、透明なガラス基板１上に透光性のＩＴＯからなる陽極２を電極パターン（図示しない）を形成するように蒸着し、その上に、TPD（トリフェニルアミン誘導体）からなる正孔輸送層３を600オングストロームの厚さで蒸着する。さらにＡｌｑ3（アルミキレート錯体）からなる発光層４を550オングストロームの厚さで蒸着し、この上にアルカリ金属であるLiを含む有機金属であるLi（DPM）を蒸発させて堆積させた電子注入層５を膜厚を適宜変更して成膜する。さらにAlからなる陰極層６を膜厚が1000オングストロームとなるように蒸着して、有機ＥＬ素子である多層構造体７を形成する。そして最後にこの多層構造体７を封止被膜８で封止する。なお、Li（DPM）の融点は279.7℃であって、195から210℃の温度で昇華する。Li（DPM）の蒸着は、抵抗加熱方式によって行い、真空蒸着装置のチャンバー内の真空度は、1×10-6Torrとしたが、成膜中この真空度には変化がなく一定であった。従来、Li2Oを蒸着する場合は、チャンバ内の真空度は、安定せず、例えば1×10-6Torrから1×10-3Torrにまで悪化していた。上記の蒸着は、抵抗加熱方式に限定されず、ＥＢ方式であっても良い。
【００１５】
得られた素子はいずれも発光ムラが無く、輝度300cd・m2で発光させたときの発光効率は、Li(DPM)を蒸着に用いた電子注入層５の膜厚が、5、10、20、30、50、70、100、120オングストロームのとき、それぞれ2.03、2.793、2.84、2.93、2.77、2.17、2.57、0.36（lm/w）であった。なお、比較例として、電子注入層５を設けない以外は、その他の層を同条件で形成した素子において、輝度300cd・m2で発光させた際の発光効率は、1.21（lm/w）であった。また、Li2Oを蒸着に用いた電子注入層５を10オングストロームの厚さに形成し、それ以外の他の層を同条件で形成した素子において、300cd・m2で発光させた際の発光効率は、最高で2.98（lm/w）であったが、発光ムラや素子毎の発光効率にばらつきを生じていた。
【００１６】
以上のように、電子注入層５にLi（DPM）を用いることで、発光効率が高い有機ＥＬ素子を高い歩留まりで得ることが出来る。また、Li（DPM）を用いた電子注入層５の膜厚は、少なくとも5〜100オングストロームとすることが好ましい。
他の実施例として、電子注入層５にK（DPM）（カリウムジピバロイルメタン）を用いて、これを50オングストロームの厚さに成膜し、それ以外の層については同一の成膜条件で素子を作成した。上記同様に発光効率を計測したところ、輝度300cd・m2で発光させたとき、3.02（lm/w）であって、良好な発光効率を示した。
【００１７】
また、電子注入層としてLi-PC（リチウムフタロシアニン）を用いて、これを50オングストロームの厚さに成膜し、それ以外の層については上記実施例と同一条件で素子を作成した。同様に発光効率を計測したところ、輝度300cd・m2で発光させたとき、2.75（lm/w）であって良好な発光効率であった。
上記した実施例において、抵抗加熱方式の蒸着法と同様にＥＢ方式の真空蒸着法を用いて、電子注入層５としてLi（DPM）を用いたＥＬ素子は、発光強度が高く、またLi2Oを電子注入層５として用いたとき以上の高い歩留まりが得られた。すなわちこれは、ＥＢ方式の真空蒸着法において、有機金属であるLi（DPM）が、Li2Oと比べて融点が低いため、発生する二次電子や、特性Ｘ線が少なく、多層構造体７に与える劣化の影響が少ないことによる。
【００１８】
上記した実施例においては、電子注入層５の材料としてLi（DPM）を用いたが、これに限られるものではなく、アルカリ金属を含む有機金属化合物で有れば用いることが出来る。このアルカリ金属を含む有機金属化合物としては、エノラート誘導体、オキサゾシン誘導体、アルキン誘導体、アリール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、β−ジケトン誘導体などを用いることができ、特に、β−ジケトン誘導体としては、アセチルアセトン誘導体、ベンゾリルトリフルオロアセトン誘導体、ピバロイルトリフルオロアセトン誘導体、トリフルオロアセチルアセトン誘導体、テノイルトリフルオロアセトン誘導体、フロイルトリフルオロアセトン誘導体、へキサフルロオロアセチルアセ卜ン誘導体、へプタフルオロブタノイルピバロイルメタン誘導体、ジピバロイルメタン誘導体などを用いることができる。さらに、ジピバロイルメタン誘導体としては、Li（DPM）、K（DPM）の他、Ba（DPM）2、Sr（DPM）2、Ca（DPM）2、Rb（DPM）、Cs（DPM）等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  有機ＥＬ素子の断面図である。
【主要部分の符号の説明】
１  ガラス基板
２  陽極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  電子注入層
６  陰極層
７  多層構造体
８  封止被膜
【図１】
0003844105.tif 000002