JP3236332B2 - 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Info
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- JP3236332B2 JP3236332B2 JP00682492A JP682492A JP3236332B2 JP 3236332 B2 JP3236332 B2 JP 3236332B2 JP 00682492 A JP00682492 A JP 00682492A JP 682492 A JP682492 A JP 682492A JP 3236332 B2 JP3236332 B2 JP 3236332B2
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Description
【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。
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。
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)。
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】かかる従来の有機EL素子においては、低
仕事関数金属を第1金属とし、さらに成膜性及び安定性
を有する高仕事関数金属を第2金属として第1及び第2
金属の合金材料を陰極とする場合、両者を共蒸着して形
成される。この合金陰極において、第1金属を主成分と
して第2金属は全体金属の1ないし10%程度を存在さ
せている。すなわち、合金陰極全体が共蒸着により均一
混合された薄膜となっている。第2金属は、共蒸着にお
ける第1金属の蒸着を補助する役割を果たしている。
仕事関数金属を第1金属とし、さらに成膜性及び安定性
を有する高仕事関数金属を第2金属として第1及び第2
金属の合金材料を陰極とする場合、両者を共蒸着して形
成される。この合金陰極において、第1金属を主成分と
して第2金属は全体金属の1ないし10%程度を存在さ
せている。すなわち、合金陰極全体が共蒸着により均一
混合された薄膜となっている。第2金属は、共蒸着にお
ける第1金属の蒸着を補助する役割を果たしている。
【0005】しかしながら、従来の合金陰極を有する有
機EL素子は、低駆動電圧で輝度を高くすることは難し
く、その環境安定性も十分とはいえない。
機EL素子は、低駆動電圧で輝度を高くすることは難し
く、その環境安定性も十分とはいえない。
【0006】
【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。
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。
【0007】
【発明の構成】本発明は、陽極と陰極の間に有機化合物
からなる有機層を配す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、3エレクトロンボルト以下
の仕事関数を有する低仕事関数金属である第1金属及び
前記第1金属を安定化せしめる第2金属からなりかつ前
記有機層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、
前記第1金属はリチウムであり、前記第2金属がアルミ
ニウムであり、前記合金領域は、前記アルミニウムの1
00重量部に対して前記リチウムの濃度を0.005〜
0.3重量部好ましくは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。
からなる有機層を配す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、3エレクトロンボルト以下
の仕事関数を有する低仕事関数金属である第1金属及び
前記第1金属を安定化せしめる第2金属からなりかつ前
記有機層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、
前記第1金属はリチウムであり、前記第2金属がアルミ
ニウムであり、前記合金領域は、前記アルミニウムの1
00重量部に対して前記リチウムの濃度を0.005〜
0.3重量部好ましくは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。
【0008】本発明は、陽極と陰極の間に有機化合物か
らなる有機層を配す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、3エレクトロンボルト以下の
仕事関数を有する低仕事関数金属である第1金属及び前
記第1金属を安定化せしめる第2金属からなりかつ前記
有機層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、前
記第1金属はストロンチウムであり、前記第2金属がマ
グネシウムであり、前記合金領域は、前記マグネシウム
の100重量部に対して前記ストロンチウムの濃度を1
0〜40重量部好ましくは10重量部以上25重量部以
下の重量比で含むことを特徴とする。
らなる有機層を配す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、3エレクトロンボルト以下の
仕事関数を有する低仕事関数金属である第1金属及び前
記第1金属を安定化せしめる第2金属からなりかつ前記
有機層及び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、前
記第1金属はストロンチウムであり、前記第2金属がマ
グネシウムであり、前記合金領域は、前記マグネシウム
の100重量部に対して前記ストロンチウムの濃度を1
0〜40重量部好ましくは10重量部以上25重量部以
下の重量比で含むことを特徴とする。
【0009】本発明は、陽極と陰極の間に有機層を配す
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、3エレクトロンボルト以下の仕事関数を有する低
仕事関数金属である第1金属及び前記第1金属を安定化
せしめる第2金属からなり、前記陰極上に積層された保
護電極を有していることを特徴とする。
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、3エレクトロンボルト以下の仕事関数を有する低
仕事関数金属である第1金属及び前記第1金属を安定化
せしめる第2金属からなり、前記陰極上に積層された保
護電極を有していることを特徴とする。
【0010】
【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。
度で低電圧駆動の有機EL素子が得られる。
【0011】
【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に示した本発明による有機EL素子
においては、合金陰極11と陽極である透明電極12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13と有機正孔輸送層14とが配
されている。透明電極2の外側にはガラス基板16が配
されている。保護電極17は、仕事関数、成膜性及び安
定性、さらにコストを考慮すると合金陰極11の組成に
拘らずアルミニウム(Al)またはマグネシウム(Mg)から形
成されることが好ましい。また、第1金属はリチウム(L
i)、ストロンチウム(Sr)等の低仕事関数のアルカリ金属
やアルカリ土類金属であることが好ましい。保護電極1
7の存在によって、合金陰極11における高仕事関数金
属の第2金属の成分割合を増やすことができる。さら
に、かかる構成によって第2金属の効果として第1金属
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ている。
細に説明する。図2に示した本発明による有機EL素子
においては、合金陰極11と陽極である透明電極12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13と有機正孔輸送層14とが配
されている。透明電極2の外側にはガラス基板16が配
されている。保護電極17は、仕事関数、成膜性及び安
定性、さらにコストを考慮すると合金陰極11の組成に
拘らずアルミニウム(Al)またはマグネシウム(Mg)から形
成されることが好ましい。また、第1金属はリチウム(L
i)、ストロンチウム(Sr)等の低仕事関数のアルカリ金属
やアルカリ土類金属であることが好ましい。保護電極1
7の存在によって、合金陰極11における高仕事関数金
属の第2金属の成分割合を増やすことができる。さら
に、かかる構成によって第2金属の効果として第1金属
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ている。
【0012】この合金陰極11の膜厚は合金陰極11及
び保護電極17全体の厚さの2分の1ないし3分の2
で、保護電極17は薄い膜厚であることが好ましい。な
お合金陰極11及び保護電極17全体の厚さは1000
ないし3000オングストローム(Å)であることが好
ましい。また、第1金属と第2金属とを共蒸着した合金
陰極11は、蒸着された合金全体の10ないし30wt%
の第1金属成分を含み、残り70ないし90wt%が第2
金属である。ここでも、低仕事関数金属を第1金属と
し、さらに成膜性及び安定性を有する高仕事関数金属を
第2金属としている。
び保護電極17全体の厚さの2分の1ないし3分の2
で、保護電極17は薄い膜厚であることが好ましい。な
お合金陰極11及び保護電極17全体の厚さは1000
ないし3000オングストローム(Å)であることが好
ましい。また、第1金属と第2金属とを共蒸着した合金
陰極11は、蒸着された合金全体の10ないし30wt%
の第1金属成分を含み、残り70ないし90wt%が第2
金属である。ここでも、低仕事関数金属を第1金属と
し、さらに成膜性及び安定性を有する高仕事関数金属を
第2金属としている。
【0013】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が、アルミニウム
またはマグネシウムを合金陰極11の第2金属成分とし
て、この第2金属から蒸着された単層とすることも好ま
しい。これによって、保護電極17は同一装置で合金陰
極11から続けて成膜が可能となる。具体的に、実施例
1及び2として表1及び2に示す如き合金陰極及び保護
電極の成膜条件の範囲内でそれぞれ成膜し有機EL素子
を製造した。
シウムから形成されることが好ましいが、アルミニウム
またはマグネシウムを合金陰極11の第2金属成分とし
て、この第2金属から蒸着された単層とすることも好ま
しい。これによって、保護電極17は同一装置で合金陰
極11から続けて成膜が可能となる。具体的に、実施例
1及び2として表1及び2に示す如き合金陰極及び保護
電極の成膜条件の範囲内でそれぞれ成膜し有機EL素子
を製造した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】 図3において、製造された有機EL素子の駆動電圧に対
する輝度の特性をグラフに示す。図において、実施例1
のリチウムアルミニウム合金陰極及びアルミニウム保護
電極を有する素子の輝度を○にて示し、実施例2のスト
ロンチウムアルミニウム合金陰極及びアルミニウム保護
電極を有する素子の輝度を◎にて示す。なお、図4にお
いて、比較例として作成したアルミニウム単体からなる
陰極のみを有する有機EL素子の輝度を●にて示す。
する輝度の特性をグラフに示す。図において、実施例1
のリチウムアルミニウム合金陰極及びアルミニウム保護
電極を有する素子の輝度を○にて示し、実施例2のスト
ロンチウムアルミニウム合金陰極及びアルミニウム保護
電極を有する素子の輝度を◎にて示す。なお、図4にお
いて、比較例として作成したアルミニウム単体からなる
陰極のみを有する有機EL素子の輝度を●にて示す。
【0016】図4から明らかなように、これら実施例の
有機EL素子においては、低駆動電圧で高い輝度が得ら
れた。このように、駆動電圧の低下をもたらした。さら
に、他の試験によれば素子の発光中の電圧上昇率を低下
させ、輝度の減衰率をも低下させている。また、合金陰
極中のリチウムまたはストロンチウムが存在しても陰極
の水酸化、酸化は防止される。すなわち、第1金属をリ
チウムとして第2金属をマグネシウムとしてリチウム−
マグネシウムの重量比を変化させて合金陰極を形成し上
記構成の有機EL素子を種々作成して、乾燥雰囲気中で
200時間保存する試験を行った。合金陰極のリチウ
ム:マグネシウムの重量比を50:1000、90:1
000、100:1000、115:1000、30
0:1000と変化させた場合に、重量比90:100
0、100:1000、115:1000及び300:
1000の合金陰極を有する素子は発光能力を維持して
保存出来なかったが、重量比50:1000の合金陰極
を有する素子は保存でき、更に、600時間も発光能力
の保存が出来た。即ち、第2金属マグネシウムが100
0重量部に対して第1金属リチウムを50重量部以下の
重量比であることが好ましい。
有機EL素子においては、低駆動電圧で高い輝度が得ら
れた。このように、駆動電圧の低下をもたらした。さら
に、他の試験によれば素子の発光中の電圧上昇率を低下
させ、輝度の減衰率をも低下させている。また、合金陰
極中のリチウムまたはストロンチウムが存在しても陰極
の水酸化、酸化は防止される。すなわち、第1金属をリ
チウムとして第2金属をマグネシウムとしてリチウム−
マグネシウムの重量比を変化させて合金陰極を形成し上
記構成の有機EL素子を種々作成して、乾燥雰囲気中で
200時間保存する試験を行った。合金陰極のリチウ
ム:マグネシウムの重量比を50:1000、90:1
000、100:1000、115:1000、30
0:1000と変化させた場合に、重量比90:100
0、100:1000、115:1000及び300:
1000の合金陰極を有する素子は発光能力を維持して
保存出来なかったが、重量比50:1000の合金陰極
を有する素子は保存でき、更に、600時間も発光能力
の保存が出来た。即ち、第2金属マグネシウムが100
0重量部に対して第1金属リチウムを50重量部以下の
重量比であることが好ましい。
【0017】同様に、第1金属をストロンチウムとして
第2金属をマグネシウムとしてストロンチウム−マグネ
シウムの重量比を変化させて合金陰極を形成し上記構成
の有機EL素子を種々作成して、乾燥雰囲気中で200
時間保存する試験を行った。合金陰極のストロンチウ
ム:マグネシウムの重量比を400:1000、50
0:1000、600:1000と変化させた場合に、
重量比500:1000及び600:1000の合金陰
極を有する素子は発光能力を維持して保存出来なかった
が、重量比400:1000の合金陰極を有する素子は
保存できた。即ち、第2金属マグネシウムが1000重
量部に対して第1金属ストロンチウムを400重量部以
下の重量比であることが好ましい。
第2金属をマグネシウムとしてストロンチウム−マグネ
シウムの重量比を変化させて合金陰極を形成し上記構成
の有機EL素子を種々作成して、乾燥雰囲気中で200
時間保存する試験を行った。合金陰極のストロンチウ
ム:マグネシウムの重量比を400:1000、50
0:1000、600:1000と変化させた場合に、
重量比500:1000及び600:1000の合金陰
極を有する素子は発光能力を維持して保存出来なかった
が、重量比400:1000の合金陰極を有する素子は
保存できた。即ち、第2金属マグネシウムが1000重
量部に対して第1金属ストロンチウムを400重量部以
下の重量比であることが好ましい。
【0018】他の実施例3として図4に示すように、A
l−Li合金領域Aを有する電極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
間に有機化合物からなり互いに積層されたトリス(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た、保護電極を設
けない2層構造のEL素子を製造した。この素子のAl
−Li陰極薄膜中のLi濃度に関しては、陰極膜と有機
層との界面からの陰極膜の厚さ0Åを越え1500Å以
下の合金領域A範囲内に含まれるLiの濃度を0.00
5wt%以上0.3wt%以下という微小な量に制御す
る。なお、Liの濃度をこの合金領域内に収めるために
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。
l−Li合金領域Aを有する電極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
間に有機化合物からなり互いに積層されたトリス(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た、保護電極を設
けない2層構造のEL素子を製造した。この素子のAl
−Li陰極薄膜中のLi濃度に関しては、陰極膜と有機
層との界面からの陰極膜の厚さ0Åを越え1500Å以
下の合金領域A範囲内に含まれるLiの濃度を0.00
5wt%以上0.3wt%以下という微小な量に制御す
る。なお、Liの濃度をこの合金領域内に収めるために
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。
【0019】この実施例によれば、Al-Li陰極薄膜
中のLi濃度の範囲を厳しく制御することにより、素子
作成の安定性が増すと共に、更に高輝度、高効率な発光
特性が得られる。また、Li濃度を微量化にすることか
ら環境安定性、成膜性に優れたEL素子が提供できる。
更に、合金陰極膜の作製をAlとLiとを別々の蒸発源
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Al-Li合金母材を作っておき、これを蒸発材
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、材料の蒸着ボートへの供
給が容易になる、というメリットがある。また、合金陰
極膜中の膜厚方向へのLi濃度の勾配をつけることが容
易にできる。例えば、Li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Al-Li陰極膜の
作製及び保護膜の作製を連続して行なうことも可能とな
る。
中のLi濃度の範囲を厳しく制御することにより、素子
作成の安定性が増すと共に、更に高輝度、高効率な発光
特性が得られる。また、Li濃度を微量化にすることか
ら環境安定性、成膜性に優れたEL素子が提供できる。
更に、合金陰極膜の作製をAlとLiとを別々の蒸発源
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Al-Li合金母材を作っておき、これを蒸発材
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、材料の蒸着ボートへの供
給が容易になる、というメリットがある。また、合金陰
極膜中の膜厚方向へのLi濃度の勾配をつけることが容
易にできる。例えば、Li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Al-Li陰極膜の
作製及び保護膜の作製を連続して行なうことも可能とな
る。
【0020】具体的に図1に示す保護電極を設けない2
層構造のEL素子を製造した。なお、Al-Li合金領
域電極1を1500Å(即ち、Al-Li合金領域のみからな
る電極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3に、かかるEL素子に
おけるAl-Li陰極のLi濃度を0.024wt%,0.58wt
%,5.6wt%にした時及び純Al陰極の時の300cd/m2発
光時の発光効率を示す。また、表4に、EL素子におけ
る合金領域のLi濃度を0.024wt%,0.048wt
%,0.065wt%にしたときの300cd/m2発光時
の発光効率を示す。
層構造のEL素子を製造した。なお、Al-Li合金領
域電極1を1500Å(即ち、Al-Li合金領域のみからな
る電極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3に、かかるEL素子に
おけるAl-Li陰極のLi濃度を0.024wt%,0.58wt
%,5.6wt%にした時及び純Al陰極の時の300cd/m2発
光時の発光効率を示す。また、表4に、EL素子におけ
る合金領域のLi濃度を0.024wt%,0.048wt
%,0.065wt%にしたときの300cd/m2発光時
の発光効率を示す。
【0021】図5に、かかるEL素子における合金領域
のLi濃度0wt%(純Al),0.007wt%,0.01
6wt%,0.024wt%,0.048wt%,0.065wt
%,0.08wt%,0.2wt%,0.58wt%,及び5.6
wt%に対応する300cd/m2発光時の発光効率をプロ
ットしたグラフを示す。
のLi濃度0wt%(純Al),0.007wt%,0.01
6wt%,0.024wt%,0.048wt%,0.065wt
%,0.08wt%,0.2wt%,0.58wt%,及び5.6
wt%に対応する300cd/m2発光時の発光効率をプロ
ットしたグラフを示す。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】 表3及び4並びに図5から明らかなように、輝度300
cd/m 2 の時に1.5(1m/W)以上と高い効率が
得られるのは、Li濃度が0.005〜0.3wt%好
ましくは0.01wt%以上0.1wt%以下の範囲内
であり、また0.024wt%の時に最大の発光効率が
得られ、表4並びに図5から明らかなように、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。
cd/m 2 の時に1.5(1m/W)以上と高い効率が
得られるのは、Li濃度が0.005〜0.3wt%好
ましくは0.01wt%以上0.1wt%以下の範囲内
であり、また0.024wt%の時に最大の発光効率が
得られ、表4並びに図5から明らかなように、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。
【0024】図6において、EL素子のAl−Li陰極
のLi濃度を0.01wt%以上0.1wt%以下の範
囲,0.007wt%,0.58wt%,5.6wt%
にした時及び純Al陰極の時の輝度(cd/m2)に対
する発光効率(1m/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0.005wt%以上0.3wt%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。
のLi濃度を0.01wt%以上0.1wt%以下の範
囲,0.007wt%,0.58wt%,5.6wt%
にした時及び純Al陰極の時の輝度(cd/m2)に対
する発光効率(1m/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0.005wt%以上0.3wt%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。
【0025】更に図7において、EL素子のAl−Li
陰極のLi濃度を0.065wt%,0.48wt%,
5.6wt%にした時及び純Al陰極の時における、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0.005〜0.
3wt%好ましくは0.01wt%以上0.1wt%以
下の範囲内のLi濃度0.065wt%である有機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。
陰極のLi濃度を0.065wt%,0.48wt%,
5.6wt%にした時及び純Al陰極の時における、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0.005〜0.
3wt%好ましくは0.01wt%以上0.1wt%以
下の範囲内のLi濃度0.065wt%である有機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。
【0026】一方、他の実施例4としては、図4に示す
合金領域Aを有する陰極を有する有機EL素子と同様
に、Al−Liに代えて合金領域Aの組成をMg−Sr
とした電極1と、ITOからなる陽極透明電極2と、こ
れらの間にAlq3からなる有機蛍光体薄膜3及びTP
Dからなる有機正孔輸送層4とから構成された、保護電
極を設けない2層構造のEL素子を製造した。この素子
のMg−Sr陰極薄膜中のSr濃度に関しては、陰極膜
と有機層との界面からの陰極膜の厚さ0Åを越え150
0Å以下の合金領域A範囲内に含まれるSrの濃度を1
0wt%以上40wt%以下という量に制御する。な
お、Srの濃度をこの合金領域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Mg−Sr
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。
合金領域Aを有する陰極を有する有機EL素子と同様
に、Al−Liに代えて合金領域Aの組成をMg−Sr
とした電極1と、ITOからなる陽極透明電極2と、こ
れらの間にAlq3からなる有機蛍光体薄膜3及びTP
Dからなる有機正孔輸送層4とから構成された、保護電
極を設けない2層構造のEL素子を製造した。この素子
のMg−Sr陰極薄膜中のSr濃度に関しては、陰極膜
と有機層との界面からの陰極膜の厚さ0Åを越え150
0Å以下の合金領域A範囲内に含まれるSrの濃度を1
0wt%以上40wt%以下という量に制御する。な
お、Srの濃度をこの合金領域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Mg−Sr
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。
【0027】この実施例によれば、Mg-Sr陰極薄膜
中のSr濃度の範囲を厳しく制御することにより、素子
作成の安定性が増すと共に、更に高輝度高効率な発光特
性が得られる。また、環境安定性、成膜性に優れたEL
素子が提供できる。更に、合金陰極膜の作製をMgとS
r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Mg-Sr合金母材を作ってお
き、これを蒸発材料とすれば、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、材料の
蒸着ボートへの供給が容易になる、というメリットがあ
る。
中のSr濃度の範囲を厳しく制御することにより、素子
作成の安定性が増すと共に、更に高輝度高効率な発光特
性が得られる。また、環境安定性、成膜性に優れたEL
素子が提供できる。更に、合金陰極膜の作製をMgとS
r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Mg-Sr合金母材を作ってお
き、これを蒸発材料とすれば、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、材料の
蒸着ボートへの供給が容易になる、というメリットがあ
る。
【0028】また、合金陰極膜中の膜厚方向へのSr濃
度の勾配をつけることが容易にできる。例えば、Sr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Mg-Sr陰極膜の作製及び保護膜の作製を連続し
て行なうことも可能となる。具体的に図1に示す保護電
極を設けない2層構造のEL素子を製造した。なお、M
g-Sr合金領域電極1を1500Å(即ち、Mg-Sr合金
領域のみからなる電極1)、Alq3薄膜3を550Å、及びTP
D層4を700Åの膜厚にてそれぞれ積層した。表5に、こ
の時のMg-Sr陰極のSr濃度を20.5wt%,35.6wt%
にした時の300cd/m2発光時の効率を示す。また表6に、
Sr濃度を9.37wt%,20.5wt%,26.8wt%にした時の30
0cd/m2発光時の効率を示す。
度の勾配をつけることが容易にできる。例えば、Sr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Mg-Sr陰極膜の作製及び保護膜の作製を連続し
て行なうことも可能となる。具体的に図1に示す保護電
極を設けない2層構造のEL素子を製造した。なお、M
g-Sr合金領域電極1を1500Å(即ち、Mg-Sr合金
領域のみからなる電極1)、Alq3薄膜3を550Å、及びTP
D層4を700Åの膜厚にてそれぞれ積層した。表5に、こ
の時のMg-Sr陰極のSr濃度を20.5wt%,35.6wt%
にした時の300cd/m2発光時の効率を示す。また表6に、
Sr濃度を9.37wt%,20.5wt%,26.8wt%にした時の30
0cd/m2発光時の効率を示す。
【0029】図8に、かかるEL素子における合金領域
のSr濃度3.0wt%,9.37wt%,14.0wt%,2
0.5wt%,26.8wt%,35.6wt%,及び41.0w
t%に対応する300cd/m2発光時の発光効率をプロ
ットしたグラフを示す。
のSr濃度3.0wt%,9.37wt%,14.0wt%,2
0.5wt%,26.8wt%,35.6wt%,及び41.0w
t%に対応する300cd/m2発光時の発光効率をプロ
ットしたグラフを示す。
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】 表5及び6並びに図8から明らかなように、輝度300
cd/m 2 の時に1.5(1m/W)以上と高い効率が
得られるのは、Mg−Sr陰極膜中のSr濃度が10〜
40wt%好ましくは10wt%以上25wt%以下の
範囲にある場合であり、この中で発光効率が最大にして
かつEL素子特性上非常にばらつきの小さい安定な特性
を有するEL素子を得ることができることがわかる。
cd/m 2 の時に1.5(1m/W)以上と高い効率が
得られるのは、Mg−Sr陰極膜中のSr濃度が10〜
40wt%好ましくは10wt%以上25wt%以下の
範囲にある場合であり、この中で発光効率が最大にして
かつEL素子特性上非常にばらつきの小さい安定な特性
を有するEL素子を得ることができることがわかる。
【0032】図9において、EL素子のMg-Sr陰極
のSr濃度を10wt%以上25wt%以下の範囲,3wt%,36w
t%,63wt%にした時の輝度(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Sr濃度が10wt%以上25
wt%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。
のSr濃度を10wt%以上25wt%以下の範囲,3wt%,36w
t%,63wt%にした時の輝度(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Sr濃度が10wt%以上25
wt%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。
【0033】更に図10において、EL素子のMg−S
r陰極のSr濃度を13.9wt%,17.8wt%,
24.8wt%,及び33.2wt%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Sr濃度が10〜40w
t%好ましくは10wt%以上25wt%以下の範囲内
の有機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。
r陰極のSr濃度を13.9wt%,17.8wt%,
24.8wt%,及び33.2wt%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Sr濃度が10〜40w
t%好ましくは10wt%以上25wt%以下の範囲内
の有機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。
【0034】Sr濃度から40wt%以上になるとSr
濃度の増加に従い発光効率は低下し、環境安定性も急激
に悪くなる。また、Sr濃度が10wt%以下になると
Mgの成膜性の悪さを改善することが困難となり、安定
したEL素子を提供することができない。上記した本発
明の実施例においては、製造中の有機EL素子の保存す
るために、素子の周囲を密閉してにアルゴン、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。
濃度の増加に従い発光効率は低下し、環境安定性も急激
に悪くなる。また、Sr濃度が10wt%以下になると
Mgの成膜性の悪さを改善することが困難となり、安定
したEL素子を提供することができない。上記した本発
明の実施例においては、製造中の有機EL素子の保存す
るために、素子の周囲を密閉してにアルゴン、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。
【0035】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。
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。
【0036】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、第1金属
Li及び安定化第2金属Alからなる合金陰極と有機層
との界面からの所定膜厚(0Å以上1500Å以下)の
合金領域内に含まれる第1金属Liの濃度を0.01w
t%以上0.1wt%以下という微小な量に制御するの
で、輝度300cd/m 2 の時の発光効率が1.5(1
m/W)以上と発光効率及び輝度が高くかつ素子の製造
上バラツキを抑えることのできる環境安定性の高い有機
EL素子が得られる。また、本発明によれば、第1金属
Sr及び安定化第2金属Mgからなる合金陰極と有機層
との界面からの所定膜厚(0Åを越え1500Å以下)
の合金領域内に含まれる第1金属Srの濃度を10wt
%以上40wt%以下という微小な量に制御するので、
発光効率及び輝度が高くかつ環境安定性の高い有機EL
素子が得られる。
Li及び安定化第2金属Alからなる合金陰極と有機層
との界面からの所定膜厚(0Å以上1500Å以下)の
合金領域内に含まれる第1金属Liの濃度を0.01w
t%以上0.1wt%以下という微小な量に制御するの
で、輝度300cd/m 2 の時の発光効率が1.5(1
m/W)以上と発光効率及び輝度が高くかつ素子の製造
上バラツキを抑えることのできる環境安定性の高い有機
EL素子が得られる。また、本発明によれば、第1金属
Sr及び安定化第2金属Mgからなる合金陰極と有機層
との界面からの所定膜厚(0Åを越え1500Å以下)
の合金領域内に含まれる第1金属Srの濃度を10wt
%以上40wt%以下という微小な量に制御するので、
発光効率及び輝度が高くかつ環境安定性の高い有機EL
素子が得られる。
【0037】更に、本発明の有機EL素子においては、
基板上に積層された透明陽極、正孔輸送層、発光層、並
びに第1金属及び第2金属からなる合金陰極からなる素
子において、保護電極を合金陰極上に積層しているの
で、低駆動電圧で輝度を高くすることが出来、さらに合
金陰極を完全に被覆することにより環境安定性を高くす
ることができる。
基板上に積層された透明陽極、正孔輸送層、発光層、並
びに第1金属及び第2金属からなる合金陰極からなる素
子において、保護電極を合金陰極上に積層しているの
で、低駆動電圧で輝度を高くすることが出来、さらに合
金陰極を完全に被覆することにより環境安定性を高くす
ることができる。
【図1】有機EL素子を示す構造図である。
【図2】実施例1及び2の有機EL素子を示す構造図で
ある。
ある。
【図3】実施例1及び2並びに比較例の有機EL素子の
輝度駆動電圧特性を示すグラフである。
輝度駆動電圧特性を示すグラフである。
【図4】実施例3及び4の有機EL素子を示す構造図で
ある。
ある。
【図5】実施例3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。
率特性を示すグラフである。
【図6】実施例3の輝度に対する発光効率特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図7】実施例3のEL素子の輝度の経時変化を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図8】実施例4の合金領域のSr濃度に対する発光効
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図9】実施例4の輝度に対する発光効率特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図10】実施例3のEL素子の輝度の経時変化を示す
グラフである。
グラフである。
1 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 11 合金陰極 12 透明電極 13 有機蛍光体薄膜 14 有機正孔輸送層 16 ガラス基板 17 保護電極 A 合金領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永山 健一 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 (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 (56)参考文献 特開 昭60−165771(JP,A) 特開 平2−139893(JP,A) 特開 平2−15595(JP,A) 特開 平4−212287(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/00 - 33/28
Claims (11)
- 【請求項1】 陽極と陰極の間に有機化合物からなる有
機層を配する有機エレクトロネミネッセンス素子であっ
て、前記陰極は、3エレクトロンボルト以下の仕事関数
を有する低仕事関数金属である第1金属及び前記第1金
属を安定化せしめる第2金属からなりかつ前記有機層及
び前記陰極の界面に接する合金領域を有し、前記第1金
属はリチウムであり、前記第2金属がアルミニウムであ
り、前記合金領域は、前記アルミニウムの100重量部
に対して前記リチウムの濃度を0.005重量部以上
0.3重量部以下の重量比で含みかつ、前記有機層及び
前記陰極の界面から1500Å以下の厚さ範囲に存在す
ること、並びに前記合金陰極上に積層された保護電極を
有し、前記合金陰極の膜厚は前記合金陰極及び前記保護
電極全体の厚さの2分の1ないし3分の2であることを
特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項2】 陽極と陰極の間に有機層を配する有機エ
レクトロネミネッセンス素子であって、前記陰極は、3
エレクトロンボルト以下の仕事関数を有する低仕事関数
金属である第1金属及び第1金属を安定化せしめる第2
金属からなりかつ前記有機層及び前記陰極の界面に接す
る合金領域を有し、前記第1金属はストロンチウムであ
り、前記第2金属がマグネシウムであり、前記合金領域
は、前記マグネシウムの100重量部に対して前記スト
ロンチウムの濃度を10重量部以上40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ネミネッセ
ンス素子。 - 【請求項3】 前記合金領域は、前記発光層及び前記陰
極の界面から1500Å以下の厚さ範囲に存在すること
を特徴とする請求項2記載の有機エレクトロネミネッセ
ンス素子。 - 【請求項4】 前記合金陰極上に積層された保護電極を
有していることを特徴とする請求項2記載の有機エレク
トロルミネッセンス素子。 - 【請求項5】 陽極と陰極の間に有機層を配する有機エ
レクトロネミネッセンス素子であって、前記陰極は、3
エレクトロンボルト以下の仕事関数を有する低仕事関数
金属である第1金属及び前記第1金属を安定化せしめる
第2金属からなる合金陰極であり、前記合金陰極上に積
層された保護電極を有し、前記合金陰 極の膜厚は前記合
金陰極及び前記保護電極全体の厚さの2分の1ないし3
分の2であることを特徴とする有機エレクトロネミネッ
センス素子。 - 【請求項6】 前記第1金属はリチウムであることを特
徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項7】 前記合金陰極の前記第1及び第2金属の
重量比は、前記第2金属が1000重量部に対してリチ
ウムが50重量部以下の重量比であることを特徴とする
請求項6記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項8】 前記第1金属はストロンチウムであるこ
とを特徴とする請求項5記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。 - 【請求項9】 前記合金陰極の前記第1及び第2金属の
重量比は、前記第2金属が1000重量部に対してスト
ロンチウムが400重量部以下の重量比であることを特
徴とする請求項8記載の有機エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項10】 第2金属はアルミニウムまたはマグネ
シウムであることを特徴とする請求項5ないし9のいず
れか1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項11】 前記保護電極は前記第2金属からなる
ことを特徴とする請求項5ないし10のいずれか1記載
の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00682492A JP3236332B2 (ja) | 1991-01-29 | 1992-01-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US07/961,506 US5429884A (en) | 1992-01-17 | 1992-10-15 | Organic electroluminescent element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP885891 | 1991-01-29 | ||
| JP3-8858 | 1991-01-29 | ||
| JP00682492A JP3236332B2 (ja) | 1991-01-29 | 1992-01-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121172A JPH05121172A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3236332B2 true JP3236332B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=26341023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00682492A Expired - Fee Related JP3236332B2 (ja) | 1991-01-29 | 1992-01-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236332B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3428152B2 (ja) * | 1994-07-13 | 2003-07-22 | 松下電器産業株式会社 | 有機el素子の製造方法 |
| JP3249297B2 (ja) * | 1994-07-14 | 2002-01-21 | 三洋電機株式会社 | 有機電界発光素子 |
| JP2809175B2 (ja) * | 1996-02-28 | 1998-10-08 | 日本電気株式会社 | 有機薄膜elディスプレイ |
| EP0880305A4 (en) * | 1996-11-27 | 2000-07-05 | Tdk Corp | ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT |
| DE69729394T2 (de) * | 1996-11-29 | 2005-06-02 | Idemitsu Kosan Co. Ltd. | Organische elektrolumineszente Vorrichtung |
| US6172458B1 (en) | 1997-04-30 | 2001-01-09 | Tdk Corporation | Organic electroluminescent device with electrode of aluminum-lithium alloy |
| JPH10321374A (ja) * | 1997-05-20 | 1998-12-04 | Tdk Corp | 有機el素子 |
| US6452218B1 (en) * | 1997-06-10 | 2002-09-17 | Uniax Corporation | Ultra-thin alkaline earth metals as stable electron-injecting electrodes for polymer light emitting diodes |
| JPH11102786A (ja) | 1997-09-29 | 1999-04-13 | Minolta Co Ltd | 有機エレクトロルミネセンス素子 |
| JP3736071B2 (ja) | 1997-09-30 | 2006-01-18 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 有機エレクトロルミネセンス素子 |
| JP2914361B2 (ja) | 1997-10-09 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 有機薄膜el素子 |
| US6558817B1 (en) | 1998-09-09 | 2003-05-06 | Minolta Co., Ltd. | Organic electroluminescent element |
| JP3492535B2 (ja) * | 1998-12-22 | 2004-02-03 | 日本電気株式会社 | 有機薄膜el素子とその製造方法 |
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| JP4094437B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2008-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電気光学装置の作製方法 |
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| EP1173049B1 (en) | 2000-02-02 | 2015-05-27 | Mitsubishi Chemical Corporation | Organic electroluminescent element |
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