JPH08138868A

JPH08138868A - 有機薄膜ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH08138868A
Application number: JP7239239A
Authority: JP
Inventors: Chihaya Adachi; 千波矢安達; Kazukiyo Nagai; 一清永井; Nozomi Tamoto; 望田元
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＬ素子の長期連続駆動において、陽極と陽
極に接する発光層のイオン化ポテンシャルを制御するこ
とにより、高耐久性を有するＥＬ素子を提供すること。【解決手段】基板上において互いに対向する陽極と陰
極との間に配置された有機発光層を有する有機ＥＬ素子
において、前記陽極のイオン化ポテンシャル（Ｉｐａ）
と、それに接する有機発光層のイオン化ポテンシャル
（Ｉｐｌ）とが、それぞれ下記式（１）又は（２）の関
係を満足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。Ｉｐａ＞５．０ｅＶ（１）Ｉｐｌ＜５．２５ｅＶ（２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光性物質から成
る有機発光層を有し、電圧を印加することにより電気エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換でき、従来の白熱
灯、蛍光灯あるいは発光ダイオード等とは異なり、フラ
ットパネルディスプレイの実現を可能にする有機ＥＬ表
示素子、特に、長時間の高輝度発光（高耐久性）が可能
な有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器の多様化及び省スペース
化に伴い、ＣＲＴよりも低消費電力で空間占有面積の小
さい平面表示素子へのニーズが高まってきている。この
ような平面表示装置としては、液晶、プラズマディスプ
レイ等があるが、特に最近は自己発光型で表示が鮮明
な、また、直流低電駆動が可能な有機ＥＬ素子への期待
が高まっている。有機ＥＬ素子の素子構造としては、こ
れまで２層構造（陽極と陰極の間にホール注入輸送層と
発光層が形成された構造（ＳＨ−Ａ構造）（特開昭５９
−１９４３９３号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５
１，９１３（１９８７）、または、陽極と陰極の間に発
光層と電子注入輸送層が形成された構造（ＳＨ−Ｂ構
造）（米国特許第５０８５９４７号明細書、特開平２−
２５０９２号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５，
１４８９（１９８９））、あるいは３層構造（陽極と陰
極の間にホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層が
形成された構造（ＤＨ構造）Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．５７，５３１（１９９０））等の積層型の素子構
造が報告されている。さらに最近ではホール注入輸送層
もしくは電子注入輸送層が２層以上から構成されている
ＥＬ素子構造が報告されている（特開平５−９４８８０
号、米国特許第４７２０４３２号明細書）。

【０００３】上記陽極としてはＡｕやＩＴＯ（インジウ
ム−スズ酸化物）などの様な仕事関係の大きな電極材料
を用い、陰極としてはＣａ、Ｍｇ、Ａｌ等及びそれらの
合金等の仕事関数の小さな電極材料を用いる。また、現
在まで、上記ホール注入輸送層、発光層、電子注入輸送
層に使用可能な材料として様々な有機化合物が報告され
ている。これらに使用される有機材料としては、例え
ば、ポール注入輸送層としては芳香族第３級アミン、フ
タロシアニン類等が、発光層材料としてはアルミニウム
トリスオキシン（特開昭５９−１９４３９３号、特開昭
６３−２９５６９５号）、スチリルアミン誘導体、スチ
リルベンゼン誘導体（特開平２−２０９９８８号）、ア
ミノピレン誘導体等が、また、電子注入輸送層としては
オキサジアゾール誘導体（日本化学会誌Ｎｏ．１１，１
５４０（１９９１）、特開平４−３６３８９４号、特開
平５−２０２０１１号）等が報告されている。

【０００４】現在まで様々な素子構造及び有機材料を用
いることにより、初期的には１０００ｃｄ／ｍ²以上の
高輝度発光、駆動電圧１０Ｖ以下のＥＬ素子が得られて
いる。しかしながら、連続駆動を行った場合、経時で光
出力の低下及び駆動電圧の上昇が観測され、ついには短
絡モードでＥＬ素子自体の破壊が生じる。このＥＬ素子
の劣化は有機材料の経時における結晶化やそれに伴う有
機層内での空間電荷の蓄積、及び、一定方向の電界印加
による誘電分極のため有機分子が分極を起こし素子の電
気的性質が変化、また、電極の酸化等による劣化が生じ
ると考えられている。そこで、これらの連続駆動に伴う
素子の劣化を抑制する手段として、材料面からの検討及
びＥＬ素子の駆動方法によって耐久性を向上する試みが
これまでなされている。例えば、これらを解決する手段
として、陽極であるインジウム錫酸化物層を酸処理する
ことにより（特開平４−１４７９５）、また、インジウ
ム錫酸化物からなる陽極をプラズマ処理することにより
（特開平５−３４７１８８）、駆動電圧を低下させる方
法が提案されているが、未だ十分に満足できるＥＬ特性
のものは得られていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＥＬ素子の
長期連続駆動において、陽極と陽極に接する発光層のイ
オン化ポテンシャルを制御することにより、高耐久性を
有するＥＬ素子を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討した結果、ＥＬ素子を構成する
陽極のイオン化ポテンシャルをある特定の値より大き
く、また陽極に接する有機発光層のイオン化ポテンシャ
ルをある特定の値より小さくなるように制御した場合、
耐久性が向上することを見い出し本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明によれば、蛍光層単層型、少な
くとも１層から構成されるホール注入輸送層／蛍光層
型、蛍光層／少なくとも１層から構成される電子注入輸
送層型、少なくとも１層から構成されるホール注入輸送
層／蛍光層／少なくとも１層から構成される電子注入輸
送層型、のいずれかから構成される有機ＥＬ素子におい
て、前記陽極のイオン化ポテンシャル（Ｉｐａ）と、そ
れに接する有機発光層のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ
ｌ）とが、それぞれ下記式（１）又は（２）の関係を満
足することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供され
る。Ｉｐａ＞５．０ｅＶ（１）Ｉｐｌ＜５．２５ｅＶ（２）

【０００７】有機ＥＬ素子は、陽極からホール注入輸送
層へのホールの注入、ホール注入輸送層内でのホール輸
送、さらに、ホール注入輸送層から蛍光層へのホール注
入プロセス、また、電子注入に関しては、陰極から電子
注入輸送層への電子注入、電子注入輸送層内での電子輸
送、さらに、電子注入輸送層から蛍光層への電子注入プ
ロセスから成る。そして、発光層内へ注入された電子と
ホールが再結合して、励起子を生成、そしてＥＬ発光と
いうプロセスをとる。この複数のプロセスにおいて素子
の劣化を引き起こす劣化要因の一つとしてジュール熱の
発生がある。そのため、それぞれキャリヤー注入障壁の
低下、キャリヤー輸送能の向上が素子のジュール熱発生
の抑制に効果的であり、耐久性の向上につながる。たと
えば、安達らは陽極に接するホール注入輸送層のイオン
化ポテンシャルを小さくすることにより、陽極とホール
注入輸送層の注入障害を小さくし耐久性の向上が可能で
あることを報告している（特開平５−２３９４５５）。
特にイオン化ポテンシャル５．０８ｅＶを有する材料を
陽極との界面に用いることにより耐久性が向上すること
を報告している。このことは、さらにイオン化ポテンシ
ャルを小さくすることにより、より高耐久化が期待され
るのであるが、有機材料のイオン化ポテンシャルをさら
に小さくすることは、π共役系の拡大やドナー基の導入
により可能であるが、イオン化ポテンシャルが小さくな
りすぎると材料が酸化されやすいことや、バンドギャッ
プが小さくなりすぎるために、ＥＬ材料としては不適当
となる。

【０００８】そこで、本発明者らは、有機材料面からの
検討に加え、電極及びそれに接する発光層について鋭意
検討を行い、陽極のイオン化ポテンシャル（Ｉｐａ）を
５．０ｅＶよりも大きく、またそれに接する有機発光層
のイオン化ポテンシャル（Ｉｐｌ）を５．２５ｅＶより
小さく制御することにより、有機ＥＬ素子の高耐久化が
可能であることを見い出し本発明に到達したのである。
なお、陽極として用いているＩＴＯ等のイオン化ポテン
シャルは、理研計器製のＡＣ−１等により決定すること
ができる。さらにより厳密には、汎用の光電子紫外可視
分光法により決定することも可能である。有機層を適当
な溶媒により溶解させ、陽極表面から除去した後に、直
ちに測定を行うことが好ましい。また、有機層のイオン
化ポテンシャルの決定は一般的に困難であるが、積層有
機多層膜もしくは単層膜を有機溶媒等により抽出させ、
それぞれの成分に分離したのち、再び有機膜を構成する
ことによりイオン化ポテンシャルの測定が可能である。

【０００９】本発明で用いる陽極のイオン化ポテンシャ
ル（Ｉｐａ）は、前記したように、Ｉｐａ＞５．０ｅＶ（１）なる条件式を満足する必要がある。イオン化ポテンシャ
ルＩｐａが５．０ｅＶ以下であると、経時での光出力の
低下及び駆動電圧が上昇してしまい、ＥＬ素子自体の破
壊が生じ、有機ＥＬ素子の高耐久化を実現することがで
きない。陽極のイオン化ポテンシャルを５．０ｅＶより
大きくするには、陽極を構成する材料を選択することに
より達成できる。陽極に用いる材料としては、Ｉｐａ＞
５．０ｅＶを満足するものであれば、いずれのものも使
用でき、たとえば、ニッケル、金、白金、パラジウムや
これらの合金等の金属あるいは、酸化錫、酸化錫インジ
ウム、ヨウ化銅等の化合物及びこれらの混合物等の金属
化合物、さらには、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ
パラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポ
リチオフェン等の導電性高分子等が使用できるが、透明
性の観点から、４００ｎｍ〜８００ｎｍの可視域におい
て約６０％以上の透過率を有するインジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）、酸化錫、及び白金、ニッケルの半導明スパ
ッタ膜等のいわゆる透明電極が好ましく、特にインジウ
ム錫酸化物（ＩＴＯ）が好ましい。

【００１０】上記電極材料を用いる場合、必要であるな
らば、電極表面をプラズマ放電等の表面処理によりＩｐ
＞５．０ｅＶの条件を満足するように処理を行うことが
好ましい。プラズマに用いるガス種としては種々のガス
が利用できる。酸素等が特に好ましいが、窒素、アルゴ
ン等の不活性ガスや、それらの混合ガスも利用できる。
また、本発明においては、必要に応じ電極表面を予め塩
酸、硝酸、硫酸、酢酸等の酸及びそれらの混合物、もし
くは各種アルカリにより溶媒処理を行い、その後イオン
化ポテンシャルの値を５．０ｅＶより大きくなるように
処理する方法を採用してもよい。

【００１１】また、陽極と接する有機発光層のイオン化
ポテンシャル（Ｉｐｌ）は、前記したように、Ｉｐｌ＜５．２５ｅＶ（２）なる条件式を満足する必要がある。イオン化ポテンシャ
ルＩｐｌが５．２５ｅＶ以上であると有機ＥＬ素子の耐
久性が低下する。該発光層のイオン化ポテンシャル（Ｉ
ｐｌ）を５．２５ｅＶより小さくするには、発光層の層
構成、或いは、発光層材料、ホール注入輸送材料等、又
はそれら材料の組み合せを適宜選択することにより達成
できる。

【００１２】本発明の有機薄層ＥＬ素子は、前記Ｉｐａ
が５．０ｅＶより大きく、かつ、Ｉｐｌが５．２５ｅＶ
より小さいものであるが、ＩｐａとＩｐｌとの差は０．
２５ｅＶ以内が好ましい。

【００１３】本発明の有機ＥＬ素子に用いる陰極材料と
しては、仕事関数の小さな金属、例えば、銀、錫、鉛、
マグネシウム、マンガン、アルミニウム、カルシウム、
リチウム等、或いはこれらの合金が用いられる。また、
陽極及び陰極として用いる材料のうち、少なくとも一方
は素子の発光波長領域において十分に透明であることが
好ましい。具体的には８０％以上の光透過率を有するこ
とが好ましい。

【００１４】本発明の有機ＥＬ素子の素子構成に特別な
制限はないが、たとえば図１に示す様に（ａ）発光層
（蛍光層）単層型、（ｂ）少なくとも１層以上から構成
されるホール注入輸送層／蛍光層型、（ｃ）蛍光層／少
なくとも１層以上から構成される電子注入輸送層、
（ｄ）少なくとも１層以上から構成されるホール注入輸
送層／蛍光層／少なくとも１層以上から構成される電子
注入輸送層等が挙げられる。

【００１５】また、本発明の有機ＥＬ素子の有機層は蒸
着により形成してもよいし、また、必要に応じて高分子
結着剤を用いて溶媒塗布法（キャスト法、スピンコート
法、ブレードコート法、ディッピング法等）により形成
してもよい。

【００１６】以下、本発明の有機ＥＬ素子に使用する有
機化合物の具体例を示す。電子注入輸送層材料としては
従来公知のものが用いられ、例えば、下記に示すような
オキサジアゾール誘導体を用いることができる。

【００１７】

【表１−（１）】

【００１８】

【表１−（２）】

【００１９】

【表１−（３）】

【００２０】ホール注入輸送材料としては、従来公知の
ものが用いられ、例えば以下に示す化合物及びそれらの
混合物が利用できる。

【表２−（１）】

【００２１】

【表２−（２）】

【００２２】蛍光層材料としては、従来公知のものが利
用でき、例えば以下に示した化合物及びそれらの混合物
が用いられる。また前記ホール注入輸送材料と前記電子
注入輸送材料との混合物を用いることもできる。

【表３−（１）】

【表３−（２）】

【００２３】

【発明の効果】本発明の有機ＥＬ表示素子は、長期連続
駆動においても経時での光出力の低下や駆動電圧の上昇
がなく、素子の劣化が抑制され耐久性に優れたものであ
る。従って、本発明の有機ＥＬ素子は、フラットパネル
ディスプレイや液晶ディスプレイのバックライトとして
の用途や、スキャナーの光源、複写機の除電機の除電光
源などのＯＡ機器への用途、また、簡単な表示素子への
応用が可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。

【００２５】実施例１中性洗剤、酸素系洗浄剤、イソプロピルアルコールで順
次超音波洗浄し、イソプロピルアルコール中で煮沸し、
注意深く溶媒中から引き上げたＩＴＯ（インジウムース
ズ酸化物：膜厚２０００Å以下）基板をヤマト科学社製
のプラズマリアクター（ＰＲ−５０１Ａ）により下記の
条件下で行った。真空度０．０２ｔｏｒｒ高周波出力５０Ｗ発振周波数１３．５６ＭＨｚ反応時間１５分このようにして表面処理を行ったＩＴＯ基板のイオン化
ポテンシャルを理研計器製表面分析装置によりイオン化
ポテンシャルを測定したところ、イオン化ポテンシャル
Ｉｐａは５．２５ｅＶを示した。そして、この基板を真
空蒸着装置にセットし、０．６×１０~⁶ｔｏｒｒの真空
度まで排気した。そして、ホール注入輸送層として前記
化合物（ＨＴＭ−１）を４００Å、蛍光層として前記化
合物（ＥＭ−１）を１５０Å、第２電子注入輸送層とし
て前記化合物（ＥＴＭ−５）を１５０Å、さらに第１電
子注入輸送層として前記化合物（ＥＴＭ−１１）を３０
０Å蒸着した。さらに、基板上にマスクをセットし、Ｍ
ｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸着速度比）の陰極合金を２００
０Å形成し、２ミリ×２ミリ角のＥＬ素子を作成した。
なお、ここで用いたＨＴＭ−１は、イオン化ポテンシャ
ルＩｐｌは５．０８ｅＶを有しており、前記条件式
（２）を満足する。また蒸着時の基板温度は室温で行っ
た。このようにして作成したＥＬ素子を繰り返し周波数
ｆ＝１００Ｈｚ、最大電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ²とな
る矩形波（図２参照）を印加し連続耐久試験を行った。
素子に電圧を印加直後の実効電圧は３．４Ｖを示し、き
わめて低駆動電圧で素子は機能した。このときの初期輝
度は４７ｃｄ／ｍ²であった。また図３に示す様に素子
の経時における電圧の上昇も小さく、７７５時間経過後
においても４．８Ｖの値を示した。

【００２６】比較例１プラズマリアクターによるＩＴＯ基板処理を行わなかっ
た以外は実施例１と同様にＥＬ素子の作成を行った。こ
のようにして作成したＥＬ素子を実施例１と同様な駆動
法で連続駆動試験を行ったところ、初期実効電圧は５．
７Ｖであり実施例１よりも高い駆動電圧を必要とした。
このときの初期輝度は５１．０ｃｄ／ｍ²であった。さ
らに経時においては、図３に示す様に実施例１と比べ電
圧の上昇が激しく、８５０時間経過後においては１１．
７Ｖの駆動電圧を必要とした。この素子に用いたＩＴＯ
基板のイオン化ポテンシャルはＩｐａ４．６６ｅＶであ
り、条件式（１）の関係を満足しなかった。

【００２７】実施例２実施例１と同様にＥＬ素子の作成を行った。ただし、プ
ラズマ処理時間を５分間とした。このようにして作成し
たＥＬ素子を繰り返し周波数ｆ＝１００Ｈｚ、最大電流
密度が３０ｍＡ／ｃｍ²となる矩形波を印加し連続耐久
試験を行った。素子に電圧を印加直後の実効電圧は３．
３０Ｖを示し、きわめて低駆動電圧で素子は機能した。
このときの初期輝度は４０．３ｃｄ／ｍ²であった。ま
た経時における電圧の上昇も小さく、４５６時間経過後
においても４．２２Ｖの値を示した。このようにして表
面処理を行ったＩＴＯ基板のイオン化ポテンシャルを理
研計器製表面分析装置によりイオン化ポテンシャルを測
定したところ、Ｉｐａ＝５．２５ｅＶを示し、条件式
（１）の関係を満足するものであった。

【００２８】実施例３中性洗剤、酸素系洗浄剤、イソプロピルアルコールで順
次超音波洗浄し、イソプロピルアルコール中で煮沸し、
注意深く溶媒中から引き上げたＩＴＯ（インジウムース
ズ酸化物：膜厚２０００Å以下）基板をヤマト科学社製
のプラズマリアクター（ＰＲ−５０１Ａ）により下記の
条件下で処理を行った。真空度０．０２ｔｏｒｒ高周波出力５０Ｗ発振周波数１３．５６ＭＨｚ反応時間０、１、５分そして、これらの基板を真空蒸着装置にセットし、０．
６×１０~⁶ｔｏｒｒの真空度まで排気した。そして、ホ
ール注入輸送層として前記化合物（ＨＴＭ−１）を４０
０Å、蛍光層として前記化合物（ＥＭ−１）を１５０
Å、第２電子注入輸送層として前記化合物（ＥＴＭ−１
２）を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層として前記
化合物（ＥＴＭ−１１）を３００Å蒸着した。さらに、
基板上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸
着速度比）の陰極合金を２０００Å形成し、２ミリ×２
ミリ角のＥＬ素子を作成した。なお、ここで用いたＨＴ
Ｍ−１は、イオン化ポテンシャルＩｐｌは５．０８ｅＶ
を有しており、前記条件式（２）を満足する。また蒸着
時の基板温度は室温で行った。このようにして作成した
ＥＬ素子を直流定電流条件下で最大電流密度が１０ｍＡ
／ｃｍ²となるように電圧を印加し連続耐久試験を行っ
た。表４にＩＴＯ膜のイオン化ポテンシャルの値、及び
素子の耐久特性について示す。明らかにＩＴＯ膜のイオ
ン化ポテンシャルが５．０ｅＶ以上の場合は初期駆動電
圧が低く、かつ経時での電圧上昇も抑制されていること
がわかる。

【表４】

【００２９】実施例４中性洗剤、酸素系洗浄剤、イソプロピルアルコールで順
次超音波洗浄し、イソプロピルアルコール中で煮沸し、
注意深く溶媒中から引き上げたＩＴＯ（インジウム−ス
ズ酸化物：膜厚２０００Å以下）基板をヤマト科学社製
のプラズマリアクター（ＰＲ−５０１Ａ）により下記の
条件下で処理を行った。真空度０．０２ｔｏｒｒ高周波出力５０Ｗ発振周波数１３．５６ＭＨｚ反応時間０、１、５分そして、これらの基板を真空蒸着装置にセットし、０．
６×１０~⁶ｔｏｒｒの真空度まで排気した。そして、ホ
ール注入輸送層として前記化合物（ＨＴＭ−１）を４０
０Å、蛍光層として前記化合物（ＥＭ−１）を１５０
Å、第２電子注入輸送層として前記化合物（ＥＴＭ−１
３）を１５０Å、さらに第１電子注入輸送層として前記
化合物（ＥＴＭ−１１）を３００Å蒸着した。さらに、
基板上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸
着速度比）の陰極合金を２０００Å形成し、２ミリ×２
ミリ角のＥＬ素子を作成した。なお、ここで用いたＨＴ
Ｍ−１は、５．０８ｅＶのイオン化ポテンシャルＩｐｌ
を有しており、前記条件式（２）を満足する。また蒸着
時の基板温度は室温で行った。このようにして作成した
３種類のＥＬ素子の電流・電圧特性を測定したところ図
４のような結果になり、プラズマ処理により素子抵抗が
約１／２に低下していることがわかり、ホール注入障壁
が低下していることがわかる。

【００３０】実施例５実施例４と同様に、中性洗剤、酸素系洗浄剤、イソプロ
ピルアルコールで順次超音波洗浄し、イソプロピルアル
コール中で煮沸し、注意深く溶媒中から引き上げたＩＴ
Ｏ（インジウム−スズ酸化物：膜厚２００００Å以下）
基板をヤマト科学社製のプラズマリアクター（ＰＲ−５
０１Ａ）により下記の条件で処理を行った。真空度０．０２ｔｏｒｒ高周波出力５０Ｗ発振周波数１３．５６ＭＨｚ反応時間３分このようにして表面処理を行ったＩＴＯ基板のイオン化
ポテンシャルを測定したところＩｐａ＝５．２０ｅＶを
示した。これらの基板を真空蒸着装置にセットし、０．
６×１０~⁶ｔｏｒｒの真空度まで排気した。そして、ホ
ール注入輸送層として前記化合物（ＨＴＭ−１）を５０
０Å、蛍光層として前記化合物（ＥＭ５）を５００Å蒸
着した。さらに、基板上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａ
ｇ＝１０：１（蒸着速度比）の陰極合金を２０００Å形
成し、２ミリ×２ミリ角のＥＬ素子を作成した。なお、
ここで用いたＨＴＭ−１は、５．０８ｅＶのイオン化ポ
テンシャルＩｐｌを有しており、前記条件式（２）を満
足する。また蒸着時の基板温度は室温で行った。このよ
うにして作成したＥＬ素子を直流定電流条件下で電流密
度が１０ｍＡ／ｃｍ²となるように電圧を印加し連続耐
久試験を行ったところ、未処理のＩＴＯ膜を用いた場合
と比較して初期駆動電圧が低く、また経時での電圧上昇
も抑制されていた。

【００３１】実施例６実施例４と同様に、中性洗剤、酸素系洗浄剤、イソプロ
ピルアルコールで順次超音波洗浄し、イソプロピルアル
コール中で煮沸し、注意深く溶媒中から引き上げたＩＴ
Ｏ（インジウム−スズ酸化物：膜厚２０００Å以下）基
板をヤマト科学社製のプラズマリアクター（ＰＲ−５０
１Ａ）により下記の条件下で処理を行った。真空度０．０２ｔｏｒｒ高周波出力５０Ｗ発振周波数１３．５６ＭＨｚ反応時間３分このようにして表面処理を行ったＩＴＯ基板のイオン化
ポテンシャルを測定したところＩｐ＝５．２０ｅＶを示
した。これらの基板を真空蒸着装置にセットし、０．６
×１０~⁶ｔｏｒｒの真空度まで排気した。そして、蛍光
層として前記化合物（ＥＭ−７）を１０００Å蒸着し
た。さらに、基板上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａｇ＝
１０：１（蒸着速度比）の陰極合金を２０００Å形成
し、２ミリ×２ミリ角のＥＬ素子を作成した。なお、こ
こで用いたＥＭ−７のイオン化ポテンシャルＩｐｌは
５．１１ｅＶであり、前記条件式（２）を満足する。ま
た蒸着時の基板温度は室温で行った。このようにして作
成したＥＬ素子を直流定電流条件下で電流密度が１０ｍ
Ａ／ｃｍ²となるように電圧を印加し連続耐久試験を行
ったところ、未処理のＩＴＯ膜を用いた場合と比較して
初期駆動電圧が低く、また経時での電圧上昇も抑制され
ていた。

【００３２】実施例７実施例５と同様に基板の処理を行った。そして、これら
の基板を真空蒸着装置にセットし、０．６×１０^-6ｔｏ
ｒｒの真空度まで排気した。そして、ホール注入輸送層
として前記化合物（ＨＴＭ−１）を５００Å、蛍光層と
して前記化合物（ＥＭ−５）を５００Å、さらに、基板
上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸着速
度比）の陰極合金を２０００Å形成し、２ミリ×２ミリ
角のＥＬ素子を作成した。なお、蒸着時の基板温度は室
温で行った。このようにして作成したＥＬ素子を直流定
電流条件下で最大電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ²となるよ
うに電圧を印加し連続耐久試験を行った。その結果５０
０時間以上の連続駆動においても、４００ｃｄ／ｍ²以
上の発光輝度が観測された。ここで用いたＨＴＭ−１は
５．０８ｅＶのイオン化ポテンシャルＩｐｌを有してお
り、前記条件下（２）を満足する。

【００３３】比較例２実施例５と同様に基板の処理を行った。そして、これら
の基板を真空蒸着装置にセットし、０．６×１０^-6ｔｏ
ｒｒの真空度まで排気した。そして、ホール注入輸送層
としてＮ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−
ビフェニル−４，４’−ジアミンを５００Å、発光層と
して前記化合物（ＥＭ−５）を５００Å、さらに、基板
上にマスクをセットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸着速
度比）の陰極合金を２０００Å形成し、２ミリ×２ミリ
角のＥＬ素子を作成した。なお、蒸着時の基板温度は室
温で行った。このようにして作成したＥＬ素子を直流定
電流条件下で最大電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ²となるよ
うに電圧を印加し連続耐久試験を行った。その結果１０
０時間以上の連続駆動において実施例８と比較して顕著
な発光輝度の低下が観測された。ここで用いたホール注
入輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐｌは５．２９ｅＶ
であり、前記条件式（２）を満足しなかった。

【００３４】実施例８実施例５と同様に基板の処理を行った。そして、これら
の基板を真空蒸着装置にセットし、０．６×１０^-6ｔｏ
ｒｒの真空度まで排気した。そして、蛍光層として前記
化合物ＥＭ−８を５００Å、電子注入輸送層としてＥＴ
Ｍ−１を５００Å形成した。さらに、基板上にマスクを
セットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸着速度比）の陰極
合金を２０００Å形成し、２ミリ×２ミリ角のＥＬ素子
を作成した。なお、蒸着時の基板温度は室温で行った。
このようにして作成されたＥＬ素子を直流定電流条件下
で最大電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ²となるように電圧を
印加し連続耐久試験を行った。その結果数時間経過後に
おいても発光が観察された。ここで用いたＥＭ−８は
５，２３ｅＶのイオン化ポテンシャルＩｐｌを有してお
り、前記条件式（２）を満足する。

【００３５】比較例３実施例５と同様に基板の処理を行った。そして、これら
の基板を真空蒸着装置にセットし、０．６×１０^-6ｔｏ
ｒｒの真空度まで排気した。そして、蛍光層として下記
化合物ＥＭ−９を５００Å、電子注入輸送層としてＥＴ
Ｍ−１を５００Å形成した。さらに、基板上にマスクを
セットし、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（蒸着速度比）の陰極
合金を２０００Å形成し、２ミリ×２ミリ角のＥＬ素子
を作成した。なお、蒸着時の基板温度は室温で行った。
このようにして作成したＥＬ素子を直流定電流条件下で
最大電流密度が３０ｍＡ／ｃｍ²となるように電圧を印
加し連続耐久試験を行った。その結果、数分後において
発光は観測されなかった。ここで用いたＥＭ−９は５．
７２ｅＶのイオン化ポテンシャルＩｐｌを有しており、
前記条件式（２）を満足しなかった。

【化１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる有機ＥＬ素子の素子構造断面図（ａ）発光層単層型（ｂ）ホール注入輸送層／発光層型（ｃ）発光層／電子注入輸送層型（ｄ）ホール注入輸送層／発光層／電子注入輸送層型

【図２】本発明に係わる有機ＥＬ素子の駆動波形図。

【図３】本発明に係わる有機ＥＬ素子の連続駆動にとも
なう印加電圧の経時変化図。

【図４】本発明に係わる有機ＥＬ素子の電流・電圧特性
図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上において互いに対向する陽極と陰
極との間に配置された有機物質から成る有機発光層を有
する有機ＥＬ素子において、前記陽極のイオン化ポテン
シャル（Ｉｐａ）と、それに接する有機発光層のイオン
化ポテンシャル（Ｉｐｌ）とが、それぞれ下記式（１）
又は（２）の関係を満足することを特徴とする有機薄膜
ＥＬ素子。Ｉｐａ＞５．０ｅＶ（１）Ｉｐｌ＜５．２５ｅＶ（２）
【請求項２】前記有機発光層が、蛍光層のみから構成
されていることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜Ｅ
Ｌ素子。
【請求項３】前記有機発光層が、少なくとも一層から
構成されるホール注入輸送層と蛍光層から構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項４】有機発光層が、蛍光層と少なくとも一層
の電子注入輸送層から構成されていることを特徴とする
請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項５】有機発光層が、少なくとも一層から構成
されるホール注入輸送層と蛍光層と少なくとも一層から
構成される電子注入輸送層から構成されていることを特
徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
【請求項６】前記陽極がインジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）から構成されていることを特徴とする請求項１、
２、３、４又は５記載の有機薄膜ＥＬ素子。