JPH05198380A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH05198380A
JPH05198380A JP4006823A JP682392A JPH05198380A JP H05198380 A JPH05198380 A JP H05198380A JP 4006823 A JP4006823 A JP 4006823A JP 682392 A JP682392 A JP 682392A JP H05198380 A JPH05198380 A JP H05198380A
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Toru Namiki
徹 並木
Hitoshi Sato
均 佐藤
Kenichi Nagayama
健一 永山
Terukazu Watanabe
輝一 渡辺
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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光効率及び輝度が高くかつ環境安定性の高
い有機エレクトロルミネッセンス素子(EL素子)を提
供する。 【構成】 基板上に順に積層された、陽極と、有機正孔
輸送層と、有機発光層と、インジウム及びリチウムから
なりかつ発光層との界面に接する合金領域を有する陰極
とからなる有機EL素子において、陰極と有機層(発光
層又は電子輸送層)との界面からの所定膜厚(0Å以上
10000Å以下)の合金領域内に含まれるLiの濃度
を0.01wt%以上0.1wt%以下という微小な量に制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は有機エレクトロルミネッセンス素
子(以下、有機EL素子と称する)に関する。
【0002】
【背景技術】有機EL素子として、図1に示すように、
陰極である金属電極1と陽極である透明電極2との間に
有機化合物からなり互いに積層された発光層としての有
機蛍光体薄膜3と有機正孔輸送層4とが配された2層構
造のものがある。ここで、有機正孔輸送層4は陽極から
正孔を注入され易くする機能と電子をブロックする機能
とを有している。透明電極2の外側にはガラス基板6が
配されており、金属電極1から注入された電子と透明電
極2から注入された正孔との再結合によって励起子が生
じ、この励起子が放射失活する過程で光を放ち、この光
が透明電極2及びガラス基板6を介して外部に放出され
る。
【0003】ところで、従来の有機EL素子において
は、電子注入に有効な材料なので陰極の金属電極1とし
て3エレクトロンボルト以下の仕事関数の低い金属材料
(低仕事関数金属という)を用いることが望ましい。し
かし、この低仕事関数金属の陰極はその成膜の容易性、
安定性等に問題が有るので、3エレクトロンボルトを越
える高い仕事関数を有する金属材料(高仕事関数金属と
いう)が、現状としてアルミニウム、マグネシウムやマ
グネシウムインジウム合金、マグネシウムアルミニウム
合金、マグネシウム銀合金等の単独材料または共蒸着さ
れた合金材料が、陰極に用いられている(特開昭第63
−295695号公報参照)。
【0004】しかしながら、従来の合金陰極を有する有
機EL素子においては、その環境安定性及び成膜性も十
分とはいえず、例えば、アルミニウムマグネシウム合金
からなる陰極を有する有機EL素子においては、特に発
光する発光エリア(1ドット:2×2mm)内に非発光部
(以下、黒点という)が発生し時間と共に成長するという
問題がある。また、従来の合金陰極の材料によっては、
低駆動電圧で輝度を高くすることは難しく、高発光効率
で高輝度な有機EL素子が得られていない。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、発光効率及び輝度が高
くかつ環境安定性の高い有機EL素子を提供することで
ある。
【0006】
【発明の構成】本発明の有機EL素子は、基板上に順に
積層された、陽極と、有機化合物からなる正孔輸送層
と、有機化合物からなる発光層と、陰極とからなる有機
エレクトロルミネッセンス素子であって、前記陰極はイ
ンジウム(In)及びリチウム(Li)からなりかつ前記発
光層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、前記
合金領域は前記インジウムの100重量部に対して前記
リチウムの濃度を0.01重量部以上0.1重量部以下
の重量比で含むことを特徴とする。
【0007】
【発明の作用】本発明によれば、環境安定性の高い高輝
度で低電圧駆動の有機EL素子が得られる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳
細に説明する。図2に示すように本実施例による有機E
L素子は、In-Li合金領域Aを有する陰極電極1
と、インジウムスズ酸化物(ITO)からなる陽極透明電
極2と、これらの間に互いに積層された例えばトリス
(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3)からなる有
機蛍光体薄膜3及び例えば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)からなる有機正孔輸送
層4と、をガラス基板6上に積層して構成される。特
に、陰極1のIn-Li合金領域Aは発光層3及び陰極
1の界面に接するように形成されている。このように、
本実施例によるEL素子は陰極合金領域材料としてIn
-Li合金を用いている。
【0009】陰極1のIn-Li合金領域A中のLi濃度
に関して、陰極膜と有機層との界面から陰極膜の厚さ0
Å以上10000Å以下の合金領域A範囲内に含まれるLi
の濃度を0.01wt%以上0.1wt%以下という非常に微小な
量に制御する。なお、Liの濃度をこの合金領域A内に
収めるためには、共蒸着法ではなく、あらかじめ適当な
組成比でAl-Liの合金母材を作っておき、これを一
源の抵抗加熱蒸着あるいは電子ビーム法にて形成するこ
とが望ましい。
【0010】この実施例によれば、高輝度高効率な発生
特性が得られ、特に黒点の発生成長を著しく抑制する高
い環境安定性及び良好な成膜性が得られ、素子作成の安
定性が増し(即ち、ばらつきのない安定した素子が得ら
れる)、連続発光試験による輝度の減衰率が小さくな
る、等の利点を生じる。更に、合金陰極膜の作製をIn
とLiを別々の蒸発源から同時に飛ばす共蒸着ではな
く、あらかじめ適当な組成比でIn-Li合金母材を作
っておき、これを蒸着材料とすれば、膜作製時の制御が
容易になり、安定した素子を供給し易い、材料の保管、
蒸着ボートへの供給が容易になるという利点もある。ま
た、In-Li陰極膜中のLi濃度について、膜厚方向
への濃度勾配をつけることが容易にできる。例えば、L
i濃度を陰極膜と有機EL層との界面へ向けて漸次高く
する又は低くすることができる。これによって一つの蒸
着源からIn-Li陰極膜の作成-保護膜の作成を連続し
て行なうことも可能となる。
【0011】具体的に図1に示す2層構造のEL素子を
製造した。なお、In-Li合金領域電極1を9000Å(即
ち、In-Li合金領域のみからなる陰極電極1)、Alq3
薄膜3を550Å、及びTPD層4を700Åの膜厚にてそれぞ
れ積層した。表1に、この時のIn-Li陰極膜中のL
i濃度を0.025wt%,0.032wt%,0.067wt%,及び0.12w
t%にした時並びに純In陰極にした時の300cd/m2発生
時の効率を示す。
【0012】図3に、かかるEL素子における合金領域
のLi濃度0wt%(純Al),0.004wt%,0.00
8wt%,0.017wt%,0.025wt%,0.032wt
%,0.067wt%,及び0.12wt%に対応する300
cd/m2発光時の発光効率をプロットしたグラフを示
す。
【0013】
【表1】 表1及び図3から明らかなように、Li濃度が0.01wt%
以上0.1wt%以下の時に最大の発光効率が得られると共
に、この範囲内で陰極を形成すればEL素子の特性上非
常にばらつきの小さい安定した素子が得られることがわ
かる。
【0014】図4において、かかるEL素子のIn-L
i陰極のLi濃度を0.01wt%以上0.1wt%以下の範囲,
0.008wt%,0.12wt%にした時及び純In陰極の時の輝
度(cd/m2)に対する発光効率(lm/W)をグラフに示す。図
から明らかなように、これら実施例の電極の合金領域内
のLi濃度が0.01wt%以上0.1wt%以下の範囲内である
有機EL素子においては、高い発光効率が得られた。
【0015】更に図5において、本実施例の連続発光試
験による輝度減衰率を調べた結果を、EL素子のIn-
Li陰極のLi濃度を0.017wt%,0.025wt%,及び0.10
wt%にした時における、それぞれの輝度の経時変化によ
り劣化する割合(輝度割合)をグラフとして示す。図から
明らかなように、これら実施例の電極の合金領域内のL
i濃度が0.01wt%以上0.1wt%以下の範囲内にある有機
EL素子においては、経時変化による輝度劣化が少なく
長寿命化されたことがわかる。
【0016】更に、図6及び7において本実施例の環境
安定性及び成膜性をEL素子の発光エリア観察試験によ
り調べた結果を示す。図6(a)に、本実施例のEL素
子の作製直後の発光部(ドット内)の状態の拡大写真を
示す。図6(b)に、本実施例のEL素子の700時間後
の発光部の状態の拡大写真を示す。また、図7に、比較
用としてMg-Al合金陰極からなるEL素子を作製し
た作製直後(図7(a))及び600時間後(図7
(b))の発光ドット内の状態を撮影した拡大写真を示
す。いずれのEL素子も真空デシケータ保存された状態
で観察、撮影された。
【0017】この図6及び7から明らかなように、陰極
材料にMg-Alを用いた素子は時間の経過と共に、黒
点が拡大成長しているのに対し、陰極材料にIn-Li
を用いた本実施例は全く黒点の発生が見られない。図8
の他の実施例に示すように、陰極1上に保護電極17が
積層することも好ましい。保護電極17はアルミニウム
またはマグネシウムから形成されることが好ましい。保
護電極17の存在によって、陰極1を安定化せしめるの
に加えて、陰極及び保護電極全体のシート抵抗を減少さ
せる効果がある。
【0018】また、製造中の有機EL素子を保存するた
めに、素子の周囲を密閉してアルゴン、窒素等の不活性
ガスを封止して行うか、または、大気をともに封止する
場合は素子の近傍に素子から遮断して五酸化二燐を存在
させて封入すると好ましい。なお、上記した本発明の実
施例においては、2層構造の有機EL素子について説明
したが、本発明はこれに限らない。本発明は、有機層と
して有機蛍光体薄膜及び有機正孔輸送層の他に、合金陰
極から電子を注入させ易くするために有機蛍光体薄膜及
び陰極間に有機電子輸送層を備えた3層構造のものにも
適用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、基板上に
順に積層された、陽極と、有機正孔輸送層と、有機発光
層と、インジウム及びリチウムからなりかつ発光層との
界面に接する合金領域を有する陰極とからなる有機EL
素子において、陰極と有機層(発光層又は電子輸送層)
との界面からの所定膜厚(0Å以上10000Å以下)
の合金領域内に含まれるLiの濃度を0.01wt%以上0.1w
t%以下という微小な量に制御するので、発光効率を高
くすることができ、環境安定性の高い高輝度で低電圧駆
動の有機EL素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】有機EL素子を示す構造図である。
【図2】本発明による実施例の有機EL素子を示す構造
図である。
【図3】実施例の合金領域のLi濃度に対する発光効率
特性を示すグラフである。
【図4】実施例の輝度に対する発光効率特性を示すグラ
フである。
【図5】実施例のEL素子の輝度の経時変化を示すグラ
フである。
【図6】実施例のEL素子の作製直後(図6(a))及
び700時間後(図6(b))の発光部(ドット内)の拡
大平面写真を示す図である。
【図7】比較例のEL素子の作製直後(図7(a))及
び600時間後(図7(b))の発光部(ドット内)の拡
大平面写真を示す図である。
【図8】本発明による他の実施例の有機EL素子を示す
構造図である。
【主要部分の符号の説明】
1 合金陰極 2 透明電極 3 有機蛍光体薄膜 4 有機正孔輸送層 6 ガラス基板 17 保護電極 A 合金領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【発明の構成】本発明の有機EL素子は、基板上に順に
積層された、陽極と、有機化合物からなる正孔輸送層
と、有機化合物からなる発光層と、陰極とからなる有機
エレクトロルミネッセンス素子であって、前記陰極はイ
ンジウム(In)及びリチウム(Li)からなりかつ前記発
光層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、前記
合金領域は前記インジウムの100重量部に対して前記
リチウムの濃度を0.005〜0.11重量部好ましく
0.01重量部以上0.1重量部以下の重量比で含む
ことを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】陰極1のIn-Li合金領域A中のLi濃度
に関して、陰極膜と有機層との界面から陰極膜の厚さ0
を越え10000Å以下の合金領域A範囲内に含まれるL
iの濃度を0.005wt%以上0.11wt%以下という非常に微
小な量に制御する。なお、Liの濃度をこの合金領域A
内に収めるためには、共蒸着法ではなく、あらかじめ適
当な組成比でAl-Liの合金母材を作っておき、これ
を一源の抵抗加熱蒸着あるいは電子ビーム法にて形成す
ることが望ましい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【表1】 表1及び図3から明らかなように、輝度300cd/m2時の発
光効率が1.5(lm/W)以上と高い効率が得られるのは、
i濃度が0.005〜0.11wt%好ましくは0.01wt%以上0.1wt
%以下の範囲であって、その中で最大の発光効率が得ら
れると共に、この範囲内で陰極を形成すればEL素子の
特性上非常にばらつきの小さい安定した素子が得られる
ことがわかる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、基板上に
順に積層された、陽極と、有機正孔輸送層と、有機発光
層と、インジウム及びリチウムからなりかつ発光層との
界面に接する合金領域を有する陰極とからなる有機EL
素子において、陰極と有機層(発光層又は電子輸送層)
との界面からの所定膜厚(0Åを越え10000Å以
下)の合金領域内に含まれるLiの濃度を0.005wt%以
0.11wt%以下という微小な量に制御するので、発光効
率を高くすることができ、環境安定性の高い高輝度で低
電圧駆動の有機EL素子が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 輝一 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に順に積層された、陽極と、有機
    化合物からなる正孔輸送層と、有機化合物からなる発光
    層と、陰極とからなる有機エレクトロルミネッセンス素
    子であって、前記陰極はインジウム及びリチウムからな
    りかつ前記発光層及び前記陰極の界面に接する合金領域
    を有し、前記合金領域は前記インジウムの100重量部
    に対して前記リチウムの濃度を0.01重量部以上0.
    1重量部以下の重量比で含むことを特徴とする有機エレ
    クトロルミネッセンス素子。
  2. 【請求項2】 前記合金領域は、前記発光層及び前記陰
    極の界面から0Å以上10000Å以下の厚さ範囲に存
    在することを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロ
    ルミネッセンス素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07288185A (ja) * 1994-04-20 1995-10-31 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜el素子
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