JP3238787B2 - 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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JP3238787B2
JP3238787B2 JP06387593A JP6387593A JP3238787B2 JP 3238787 B2 JP3238787 B2 JP 3238787B2 JP 06387593 A JP06387593 A JP 06387593A JP 6387593 A JP6387593 A JP 6387593A JP 3238787 B2 JP3238787 B2 JP 3238787B2
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表示装置に工業的に有
用なエレクトロルミネッセンス素子（Electroluminesce
nt elemnt ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、自己発光することから視認性が高
く、また完全に固体性であることから衝撃耐性に優れて
いるので、エレクトロルミネッセンス素子（以下「ＥＬ
素子」と称する）が各種の表示機器における発光装置の
用途として注目されている。
【０００３】ＥＬ素子は、発光体材料に無機化合物を用
いる無機物のそれと、発光体材料に有機化合物を用いる
有機物のそれとに分類される。とりわけ、有機ＥＬ素子
は印加電圧を大幅に低下させることができるので、それ
らの商業化のための研究が活発に行われている。
【０００４】この有機ＥＬ素子の原理は、それぞれ負の
電極および正の電極から注入された電子および正孔が、
有機の発光層で互いに再結合し、それによって発光体材
料の励起状態である励起子を生成するという現象に基づ
く。こうして生成された励起子は、該発光層内に拡散
し、次いで、その基底状態へと脱励起されたときに発光
する。したがって、放射された光の波長は、基底状態と
励起状態との間のエネルギー差にのみ依存する。
【０００５】上記の原理から明白であるように、有機Ｅ
Ｌ素子には交流電圧を印加する必要がなく、その上、適
当な発光体材料を選定できる無数の有機化合物が存在す
ることから、所望のいかなる色の光も得ることができ
る。
【０００６】該有機ＥＬ素子の構成は、基本的には
（１）陽極／発光層／陰極（単層型）である。正孔伝達
層または電子伝達層が適当に与えられている構成、例え
ば（２）陽極／正孔伝達層／発光層／陰極（第４図を参
照）（３）陽極／発光層／電子伝達層／陰極および
（４）陽極／正孔伝達層／発光層／電子伝達層／陰極
（多層型）という構成も知られている。
【０００７】素子（１）に用いられる発光層の材料は、
それ自体で強い蛍光を有し、正孔および電子の両方を伝
達する高い能力を有し、更に両電極からそれらを効率的
に受容する能力を有することが必要である。しかし、こ
れらの機能を満足させる物質は知られておらず、かろう
じて条件を満たす物質でさえ、きわめて不充分な性能の
素子しか与えない。
【０００８】（３）型および（４）型の素子には電子伝
達層が必要であるが、この層に用い得る電子伝達能力を
有する有機化合物は、概して不安定である。それらを用
いて有機ＥＬ素子を製造したときは、素子の寿命はきわ
めて短い。
【０００９】これに対して、（２）型の素子の正孔伝達
活性の高い安定な有機化合物は、電子写真用感光材料を
含む分野に広く知られている。それらを用いた有機ＥＬ
素子の製造に関する研究が広く行われている。従来から
多大な努力が、特に新規な発光体材料を探求するために
［例えば、特開平 1-245087 号公報参照］、更には発光
体材料と正孔伝達材料との間の最適化のためにまたは有
機ＥＬ素子に適した新規な正孔伝達材料を探求するため
に［例えば、特開平 3-54288号公報参照］払われてき
た。しかしながら、それらの多くは低い発光能力および
短い寿命のために用途が制限されている。
【００１０】最近の例として、Takeuchiらは、無定形の
正孔伝達層を用いることにより、また発光層にドープす
ることによりアルミノキノリン（ＡｌＱ３）の輝度を増
大させることを試みた［Polymer Preprint, Japan , 4
0, Nos. 5〜11, E963(1991)］。しかしながら、ドーピ
ングを用いて輝度を増大できることは知られている［C.
W. Tang ら、J. Appl. Phys.,65、3610$3616 (1989)］。
Takeuchiによる研究は、発光層の改良という点でTangの
研究と原理的に同一である。
【００１１】Minatoらは陰極材料の仕事関数について研
究し、陰極として低い仕事関数を有する金属、発光材料
としてＡｌＱ3 及び正孔伝達層としてテトラアリールジ
アミンを用いて、特に陰極から発光層への電子の注入効
率に対する陰極材料の影響について研究した［Polymer
Preprint, Japan, 40, Nos.5$11, E963 (1991)］。Mina
toは輝度を増大させるために二つの方法を用いた。その
一つは低い仕事関数を有する２種類の金属の共蒸着法に
よる合金を用いて陰極を製作することである。Minatoに
よる第二の方法は、低い仕事関数を有するＭｇと高い仕
事関数を有するＡｇとの合金を含む陰極を用いる［C.W.
Tang ら、Appl. Phys. Lett.,51,913$915(1987)］。こ
の方法はＭｇおよびＡｇの共蒸着を用い、C.W. Tang ら
の１９８７年の研究に続くものである。Minatoらは、よ
り低い仕事関数はより高い電子注入効率およびより高い
発光量子収率をもたらすという結論に達したが、対応す
る日本語の予稿集［Polymer Preprints, Japan, Japane
se Edition, 40, No10, 3582(1991)］によれば、Ｌｉ合
金以外の金属種を用いて満足すべき結果を得ることには
失敗している。
【００１２】［Polymer Preprint, Japan, 40, Nos.5$1
1, E969(1991) ］によれば、Imaiらは上記のTakeuchiら
と同様の方法で数万cd／m2の輝度を得た。Takeuchi［Po
lymer Preprints, Japan, Japanese Edition, 40, No1
0, 3602(1991)］によって示された量子収率は、Tang
［C.W. Tang ら、J. Appl. Phys., 65, 3610(1989)］の
得たと同じ値であり、改良は全くなされていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、陽極
／正孔伝達層／発光層／陰極への低い印加電圧を用いて
従来提案されたものより高い輝度を与えることが可能
な、かつ用いる材料に制限のないＥＬ素子を提供するこ
とである。
【００１４】本発明のもう一つの目的は、従来のＥＬ素
子より長い寿命のＥＬ素子を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極（１
３）、正孔伝達層（１５）、発光層（１７）および陰極
（１９）がこの順序で積層された有機エレクトロルミネ
ッセンス素子（１）であって、該陰極が高い仕事関数を
有する金属を含む金属ブロック部分（以下「金属Ａ」と
称する）および低い仕事関数を有する金属を含む金属ブ
ロック部分（以下「金属Ｂ」と称する）を含み、金属Ａ
および金属Ｂの金属ブロック部分の両方が発光層（１
７）に接触していることを特徴とする有機エレクトロル
ミネッセンス素子に関する。
【００１６】金属Ａおよび金属Ｂの金属ブロック部分を
提供する方法は、発光層が金属Ａの金属ブロック部分お
よび金属Ｂの金属ブロック部分の両方に接触している限
り、第１図に示されるそれに限定されず、第２図および
第３図に示されるような場合の方法を包含してもよい。
【００１７】ここで、「金属ブロック部分」という用語
は、第１〜３図に概念的に示されているように、金属の
原子が凝集して金属の単数または複数のブロックを形成
することを意味する。このことは、金属Ａおよび金属Ｂ
の原子が合金、例えば金属Ａおよび金属Ｂを真空蒸着法
を用いて共蒸着させたとき、すなわち金属Ａおよび金属
Ｂを基材上に同時に真空蒸着させたときに通常形成され
るような、固溶体、共晶混合物、金属間化合物またはそ
れらの組合わせを形成しないことを意味する。ここで、
そのような合金はその合金を構成する各金属の仕事関数
のいずれとも異なる仕事関数を有することに留意すべき
である。
【００１８】本発明では、金属Ａの金属ブロック部分お
よび金属Ｂの金属ブロック部分は、それぞれ金属Ａまた
はＢの固有の仕事関数を保持している。
【００１９】金属Ａおよび金属Ｂの金属ブロック部分
は、当技術に公知であるいかなる化学的、物理的または
物理化学的方法を用いても発光層の表面に形成される。
例えば、蒸着させて薄膜を形成させ、その薄膜を食刻し
て更に第二の金属を蒸着させるという手法を所望の目的
に適用してもよい。
【００２０】クラスタービーム蒸着法を本発明の金属ブ
ロック部分を形成させる目的に適用してもよい。
【００２１】また、塗布または印刷の手法を、発光層上
に金属ブロック部分を形成させるために用いてもよい。
【００２２】金属Ａおよび金属Ｂのブロック部分の所望
の構造を得るために、金属Ａの不連続膜を、形成されつ
つあるその膜の形成過程と構造を観察しながら金属Ａを
蒸着させることによって形成させ、次いで、金属Ａの不
連続膜上に金属Ｂを更に蒸着させることが最も好まし
い。蒸着法による膜形成の最初の段階において、多くの
金属は不連続膜を形成することは当技術に広く知られて
いる。そこで、金属Ａの膜厚は、金属Ａの所望の膜が得
ることができるか否かを判定するための良い尺度となり
得る。しかしながら、金属Ａの蒸着を減圧下で（真空中
で）達成しようとする場合には、蒸着の方法、とりわけ
不連続膜蒸着の方法は、蒸着させようとする金属の種
類、金属と発光層との組合わせ、基材の温度、蒸着速度
などに強く依存することから、金属Ａの蒸着状態を予測
することは概して困難である。
【００２３】本発明の陰極を生成させるための好ましい
実施態様では、金属Ａを発光層の表面に蒸着して、厚さ
が好ましくは２〜２００Åの範囲、より好ましくは５〜
１５０Åの範囲、一層好ましくは５〜１００Åの範囲で
あって、均一に構成された膜を形成させるのではなく、
金属Ａの断続的な不連続膜または島状の模様を発光層上
に形成する極めて薄い膜を形成させ、そして金属Ｂを更
に蒸着して、金属Ａの断絶した部分または島の間の部分
を金属Ｂで充填し、金属Ｂの部分を発光層の表面に接触
させることによって、陰極が形成される。
【００２４】ここで、金属Ａの島状の模様の厚さは、蒸
着させようとする金属Ａの種類に応じて異なることに注
意しなければならない。
【００２５】金属Ｂの層の厚さは、それが電気伝導性を
保有する限り臨界的ではないが、厚さが少なくとも５０
０Åであれば充分である。
【００２６】第１図に示した陰極は、上記に説明かつ記
載したとおりに形成させてもよいが、第２図に示した陰
極は、好ましくは、第１図の金属Ａおよび金属Ｂを互い
に入れ換える以外は第１図に示した場合と同じ方法に従
い、初めに金属Ｂを蒸着して金属Ｂの不連続膜を形成さ
せ、次いで金属Ａの薄膜を形成させることによって形成
させてもよい。
【００２７】金属Ｂの接触面積に対する発光層との金属
Ａの接触面積の比率は、特に臨界的ではない。しかし、
前者に対する後者の百分率は、蒸着させる金属の種類、
金属Ａと金属Ｂの組合わせなどにもよるが、好ましくは
２〜９８％、より好ましくは５〜９７％、最も好ましく
は７〜９５％であってよい。
【００２８】金属ＡとしてＡｕを用いる場合、Ａｕの膜
厚と、発光層に対するＡｕの面積の百分率との間の関係
は、電子顕微鏡を用いた観察（例えば、第８図参照）の
結果および第１表に示した結果に基づいて判定される。
【００２９】
【表１】
【００３０】「仕事関数」という用語は、例えば、化学
便覧第３版（日本化学会）およびＣＲＣ Handbook of C
hemistry and Physicsに記載された光電子放射法を用い
て得られた値（φ）を意味する。
【００３１】金属Ａについての「高い仕事関数」という
用語は、（φA ）値が好ましくは４．２eVを超えること
を意味し、金属Ｂについての「低い仕事関数」という用
語は、（φB ）値が好ましくは４．２eVを超えないこと
を意味する。更に、本発明では、金属Ａおよび金属Ｂ
を、φA とφB との差、すなわちφA −φB が、０．４
eV以上、好ましくは０．４〜２．５eV、より好ましくは
０．５〜２．０eVとなるように選ぶべきである。別の表
現では、好ましい範囲は２．５eV≧φA −φB ≧０．４
eVであり、より好ましい範囲は２．０eV≧φA −φB ≧
０．５eVである。故に、差φA −φB が少なくとも０．
４eVであるかぎり、金属Ａ及び金属Ｂはどのような仕事
関数を有するものから選択されてもよい。したがって、
４．２８という仕事関数を有するＡｌ（アルミニウム）
を、Ａｌと組み合わせようとする金属に応じて、金属Ａ
または金属Ｂとして用いてもよい。Ｍｇ（φ＝３．６６
eV）を金属Ｂとして用いる場合は、Ａｌ（φ＝４．２８
eV）を金属Ａとして用いることができ、Ａｕ（φ＝５．
１）を金属Ａとして用いる場合は、Ａｌを金属Ｂとして
用いてもよい。
【００３２】本発明に用い得る金属Ａおよび金属Ｂを第
２表に示した。
【００３３】
【表２】
【００３４】高い仕事関数を有する金属として、好まし
くはＮｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕおよびその合
金を挙げることができる。より好ましくはＰｔ、Ｐｄ、
ＮｉおよびＡｕが挙げられる。
【００３５】低い仕事関数を有する金属として、好まし
くはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｉｎおよびそ
の合金を挙げることができる。より好ましいそれは、Ｌ
ｉ、Ｉｎ、ＡｌおよびＭｇならびにその合金である。
【００３６】正孔層および発光層は、それぞれ正孔また
は電子を選択的に伝導し、薄膜にしたときに、できるだ
け均質であり、かつ実質的にピンホールを全く含まない
材料を用いることが好ましい。陽極（１３）または陰極
（１９）から注入された正孔または電子は、発光層（１
７）で再結合して発光する。
【００３７】正孔伝達層（１５）としては、公知のいか
なる材料も用いることができる。例えば、使用できるも
のは、トリアゾール誘導体類、オキサジアゾール誘導体
類、イミダゾール誘導体類、ピラゾリン誘導体類、ピラ
ゾロン誘導体類、ヒドラゾン誘導体類、スチルベン誘導
体類、第三級芳香族アミン化合物類、スチリルアミン化
合物類、金属および非金属の各種フタロシアニン類なら
びにその誘導体がある［例えば、特開平 3-54288号公
報］。
【００３８】正孔伝達層（１５）および発光層の膜厚
は、好ましくはそれぞれ１０〜２００，０００Åの範囲
である。１０Åに満たない膜厚は、正孔および電子をそ
れぞれ陰極（１９）および陽極（１３）に漏洩させる傾
向があり、ルミネセンスを全く発生させないおそれがあ
る。２００，０００Åを超える膜厚は、正孔および電子
の再結合部域への到達を妨げて、ルミネセンスを全く発
生させない。
【００３９】発光層（１７）としては、公知のいかなる
材料も用いることができる［例えば、特開平 1-256584
号公報］。高い蛍光を有し、固体薄膜の状態で正孔およ
び電子の注入を受けやすく、かつ均質な薄膜を形成する
ことができ、該薄膜が長期間安定であるならば、制限は
ない。
【００４０】正孔伝達層（１５）および発光層（１７）
は、それぞれ少なくとも２種類の複数の成分で構成する
ことができる。この目的のために、本方法は、例えば各
層に用いられる材料を共蒸着すること、および蒸着源と
して各材料の混合物を用いることを包含する。各有機層
での結晶化は有機ＥＬ素子の劣化の原因であるといわれ
ているが、上記の方法を用いることによって、各成分の
結晶化を防ぐことができ、寿命を延ばすこともできる。
【００４１】陽極（１３）用の材料として、本発明の目
的を達成できる公知のいかなる材料を用いてもよい。し
かし、正孔伝達層（１５）への正孔注入効率を向上させ
るには、高い仕事関数を有する伝導性材料が陽極（１
３）に用いられる。また、発光層（１７）から放射され
るルミネセンスを効率的に放出するには、陽極（１３）
の層はルミネセンスの波長域で高い透過率を有すること
が好ましい。代表的には、好ましくはニッケル、白金、
パラジウムおよびそれらの合金、ＩＴＯ（酸化インジウ
ムスズ）ならびにＳｎＯ2 （酸化第二スズ）を用いても
よい。可視光線の領域では本来不透明である陽極材料、
例えばニッケルおよび金の場合は、薄膜の厚さを約１０
〜２００Åにして、透過率を確保することが不可欠であ
る。
【００４２】いくつかの材料は、空気中に置いたときの
漸進的酸化および吸湿性に起因して、特性の劣化を生じ
る可能性がある。したがって、必要であれば保護層を備
えてもよく、または素子全体をセル内に収容し、セルを
シリコーン油で満たしてもよい。
【００４３】本発明の更なる目的は、陽極、正孔伝達
層、発光層および陰極層がこの順序で積層されて含まれ
る有機電子発光素子の製造法であって、発光層上に、初
めに、高い仕事関数を有する金属を高い仕事関数を有す
る金属の不連続膜を形成するような膜厚に真空蒸着法を
用いて蒸着し、次いで、高い仕事関数を有するその金属
上に低い仕事関数を有する金属を真空蒸着法を用いて蒸
着することによって、陰極層を形成させ、これによっ
て、蒸着した高い仕事関数を有する金属と蒸着した低い
仕事関数を有する金属との両方を発光層に接触させるこ
とを特徴とする製造法である。本発明の他の目的は、陽
極、正孔伝達層、発光層および陰極層がこの順序で積層
されて含まれる有機電子発光素子の製造法であって、発
光層上に、初めに、低い仕事関数を有する金属を低い仕
事関数を有する金属の不連続膜を形成するような膜厚に
真空蒸着法を用いて蒸着し、次いで、低い仕事関数を有
するその金属上に高い仕事関数を有する金属を真空蒸着
法を用いて蒸着することによって、陰極層を形成させ、
これによって、蒸着した高い仕事関数を有する金属と蒸
着した低い仕事関数を有する金属との両方を発光層に接
触させることを特徴とする製造法である。
【００４４】本発明の有機薄膜によるＥＬ素子は、上記
の各層を基材（１１）の表面に積層させることによって
製造される。この膜は、注型法、ラングミュア−ブロジ
ェット法（ＬＢ法）及びその他の方法を用いて形成させ
ることができるが、特に好適であるのは真空蒸着法であ
る。第５図は、そのような真空被覆装置の模式的例示で
ある。基材上に陽極を蒸着するために、高融点材料、例
えばＩＴＯを用いる場合は電子ビーム加熱法を用い、ま
た相対的に低融点である材料、例えば金を用いる場合は
抵抗加熱法を用いて、陽極材料をその融点より高い温度
に加熱し、かつ気化させる。蒸着中の真空度は、好まし
くは１ｘ１０-3トル以下、より好ましくは１ｘ１０-5ト
ル以下である。蒸着源（２０）と基材（１１）との間の
距離は、好ましくは１５cm以上である。正孔伝達層、発
光層および陰極を連続的に蒸着する場合に均質で緻密な
膜を製造するには、蒸着源のボート（容器）温度、蒸着
速度および基材の温度を、用いる材料に従って精密に制
御することが必要である。
【００４５】注型法を用いて該ＥＬ素子の有機層を形成
させる場合には、発光層は少なくとも１種類の発光体材
料を含み、所望ならば正孔伝達材料、電子伝達材料およ
び樹脂性結合材を含有する。正孔伝達層は少なくとも１
種類の正孔伝達材料を含み、所望ならば樹脂性結合材を
含有する。電子伝達層は少なくとも１種類の電子伝達材
料を含み、所望ならば樹脂性結合材を含有する。注型法
は、例えば特開平 4-2096 号公報に記載されている。
【００４６】樹脂性結合材としては、ポリカーボネート
（ビスフェノールＡ、ＳまたはＺ型）、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルカルバゾー
ル、ポリビニルブチラール、ポリアリレート、ポリビニ
ルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルア
ミド、ポリアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニ
リデン、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂およ
びフェノキシ樹脂を例示することができる。単一の化合
物、または上記化合物の２種類以上を含有する混合物が
結合材として用いられる。
【００４７】積層型の場合、下方の層に用いられる結合
材は、その被覆に際して上方の層への溶解を防止する化
学的耐性を有していなければならない。そのような目的
のためには、良好な化学的耐性を有するケイ素樹脂の使
用が推奨される。多官能単量体は被覆後に三次元的構造
の形態に硬化させることによって、化学的に耐性とする
ことができる。
【００４８】各有機層の薄膜を形成させ方法としては、
浸漬コーティング法、スピンコーティング法、吹き付け
コーティング法およびバーコーティング法を挙げること
ができる。
【００４９】層およびＥＬ素子（注型法による）の形成
の際の薄膜の好適な厚さは下記のとおりである。
【００５０】単層型（１）の場合は、発光層の薄膜の好
適な厚さは０．０２〜５μm である。多層型（２）〜
（４）の各有機層については、０．０１〜２μm という
薄膜の厚さが好ましく、有機層全体については５μm を
超えない厚さが好ましい。
【００５１】ＥＬ素子の発光のための印加電圧は、本発
明において寿命を維持するためには、一般的には４〜３
０ボルト、好ましくは４〜２０ボルトの範囲である。
【００５２】
【実施例】
実施例１：ＩＴＯガラス製の基材（松崎真空社製、ＩＴ
Ｏ薄膜の厚さ：２，０００Å、シート抵抗：１０Ω／cm
2 ）上に、６．０ｘ１０-6トルの真空下、０．８Å／秒
の蒸着速度での真空蒸着法を用い、式（Ｉ）：
【００５３】
【化１】
【００５４】で示される化合物を正孔伝達物質として５
００Åの膜厚に蒸着して、正孔伝達層（１５）を形成さ
せた。
【００５５】次いで、こうして製造した正孔伝達層（１
５）上に、６．０ｘ１０-6トルおよび０．８Å／秒とい
う蒸着条件下で、式（１）：
【００５６】
【化２】
【００５７】で示される化合物を発光材料として５００
Åの膜厚に蒸着して、発光層（１７）を形成させた。
【００５８】次いで、発光層（１７）上に、５．０ｘ１
０-6トルの真空および０．１Å／秒の蒸着速度で金を陰
極層Ａ（１９Ａ）として５Åの薄膜の厚さに蒸着した。
【００５９】次いで、その上に、陰極層Ｂ（１９Ｂ）と
してマグネシウムを２，０００Åの薄膜の厚さに蒸着し
た。
【００６０】ＩＴＯ側を陽極（１３）として、マグネシ
ウム側を陰極（１９）として用いることによって、１０
Ｖのバイアス電圧を上記の素子に印加した。５素子の平
均値として、１，６２０cd／m2の輝度を示すルミネセン
スが確認された。輝度の測定にはミノルタカメラ株式会
社製のLuminometer ＬＳ−１１０を用いた。
【００６１】実施例２〜１１：正孔伝達物質、発光物
質、陰極薄膜の厚さ及びその他を第３表に示した。その
他の実験条件は、実施例１と同じになるようにした。実
験に用いた有機材料を下記に示した。
【００６３】［正孔伝達材料］
【化３】
【００６４】［発光材料］
【化４】
【００６５】［電子伝達層材料］
【化５】
【００６６】
【表３】
【００６７】実施例１２：実施例３によって製造した素
子に１２Ｖの電圧を印加したときは、１１，３００cd／
m2の輝度を示す発光が確認された。
【００６８】実施例１３：Ａｕに代えてＮｉを用いた以
外は実施例３と同じ方法で素子を製造した。この素子に
１０Ｖのバイアス電圧を印加したときは、５素子の平均
値として１，７５６cd／m2の輝度を示す発光が確認され
た。
【００６９】比較例１〜５：陰極層Ａを備えない以外は
実施例１と完全に同じ方法で素子を製造した。構成及び
結果を第４表に示した。
【００７０】
【表４】
【００７１】比較例６：比較例１によって製造した素子
に１２Ｖの電圧を印加した。２，１００cd／m2の輝度が
達成された。
【００７２】実施例および比較例の結果の検討から明ら
かなように、高い仕事関数を有する金属を含む陰極層Ａ
および低い仕事関数を有する金属を含む陰極層Ｂを、発
光層上にこの順序で積層した陰極により、高い輝度を達
成することができる。これは、同じ輝度という観点から
は、慣用の実施例より低い電圧で素子を起動でき、した
がって、放熱が妨げられて、素子の寿命または耐用期間
を延長させることを意味する。
【００７３】実施例１４および比較例７：正孔伝達層お
よび発光層の膜厚がそれぞれ２５０Åとなるようにした
以外は、実施例３と同じである素子に関して、Ａｕブロ
ック部分（Ａｕの膜厚は２０Å）の効果を調べた。それ
ぞれの素子について、印加バイアス電圧（Ｖ）と輝度
（cd／m2）との関係を第６図に示した。第６図から、本
発明の電子発光素子はより低いバイアス電圧でより高い
輝度を示し、かつ作動できることを理解することができ
る。
【００７４】実施例１５および比較例８：それぞれ実施
例３および比較例１で製造したものと同じ素子に、５０
mA／cm2定常電流を通電し、ミノルタカメラ株式会社製
のLuminometer ＬＳ−１１０を用いて１０分ごとに輝度
を測定した。
【００７５】その結果を第７図に示した。第７図から、
本発明の素子は比較例の素子と比較して、より長い時間
にわたってより高い輝度を維持できることを理解するこ
とができる。
【００７６】実施例１６：ＩＴＯガラスである基材上
に、２５０Åの膜厚に正孔伝達化合物（Ｉ）、その後２
５０Åの膜厚に発光体材料（１）を蒸着し、更に２０Å
の膜厚に金（Ａｕ）を蒸着した。こうして蒸着させたＡ
ｕの状態を調べるために、下記の実験を実施した。すな
わち、こうして蒸着したＡｕを担持する試料の表面に、
１．３ｘ１０-5トル前後の減圧下で、２００Å前後の膜
厚に更に炭素を蒸着した。得られた蒸着薄膜を担持する
試料をアセトン中に静かに浸漬して、炭素に担持される
有機物を溶解させた。次いで、蒸留水を入れたバットに
試料を移した。剥離して浮遊する薄膜を、電子顕微鏡に
よる観察に使用するための商業的に入手可能な銅製金網
（１５０メッシュ）上にすくい取り、透過型電子顕微鏡
( ＪＥＯＬ社製、日本；モデル：ＪＥＭ−２０００Ｆ
Ｘ）を用いて１００kVの加速電圧下に、３ｘ１０５の直
接倍率で観察した。その結果を第８図に示した。Ａｕの
不連続な蒸着が確認された（第８図参照）。このことは
低い仕事関数を有する金属Ｂ、例えばＭｇを金の不連続
膜上に蒸着したときは、ＡｕおよびＭｇの両方が発光層
の表面と接触するということを意味する。
【００７７】本明細書では、蒸着法という手法、例えば
真空中での蒸着および電子ビーム蒸着法を用いて形成さ
せた不連続膜の厚さは、真空被覆装置（第５図参照）の
内部に備えた水晶発振器の膜形成に伴う共鳴周波数の変
化を計測し、次いで、膜の密度と音響インピーダンスの
比を用いて計算することによって測定される。
【００７８】更に、蒸着法という手法を用いて形成され
る有機層および負電極層Ｂの厚さは、不連続膜における
と同じ方法で測定される。
【００７９】陰極Ａおよび陰極Ｂを含む単層型ＥＬ素子
と陰極Ｂのみを含む単層型ＥＬ素子（ここで、ＥＬ素子
はスピンコーティング法を用いて形成される）とを比較
することによって、本発明の効果をより詳細に更に説明
する。
【００８０】実施例１７：上記の発光体材料（４）２．
００ｘ１０−６モル、上記の正孔伝達材料（IV）１．２
８ｘ１０-4モルおよび上記の電子伝達材料（Ｅ１）７．
００ｘ１０-5モルを充分に混合し、トルエン３．００モ
ルに加えることによって、発光層に用いるための組成物
を得た。
【００８１】ＥＬ素子の製造：ＩＴＯガラスである基材
（松崎真空社製、ＩＴＯ薄膜の厚さ：２，０００Å、シ
ート抵抗：１０Ω／cm2 ）上に、上記の発光組成物をス
ピンコーター（共栄半導体株式会社製：ＩＨ−III Ｄ）
を用いて１，５００Åの膜厚で被覆し、６０℃で３０分
間乾燥して、発光層を形成させた。
【００８２】こうして形成された発光層に、５．０ｘ１
０-6トルの真空下、０．１Å／秒の蒸着速度で、陰極層
Ａとして金を２０Åの薄膜の厚さで蒸着した。次いで、
その上に陰極層Ｂとしてマグネシウムを蒸着して２，０
００Åの厚さの薄膜を形成させた。
【００８３】ＥＬ素子の測定：ＩＴＯ側を陽極とし、マ
グネシウム側を陰極として用いることによって、上記の
素子に２０Ｖのバイアス電圧を印加した。５素子の平均
値として６０cd／m2輝度を示すルミネセンスが確認され
た。輝度の測定にはミノルタカメラ株式会社製のLumino
meter ＬＳ−１１０を用いた。
【００８４】実施例１８：上記の発光体材料（５）を用
いた以外は実施例１７と同じ方法でＥＬ素子を製造し
た。結果を第５表に示した。
【００８５】実施例１９：上記の発光材料（６）を用い
たこと以外は実施例１７と同じ方法でＥＬ素子を製造し
た。結果を第５表に示した。
【００８６】比較例９：陰極層Ａを備えない以外は実施
例１７と同じ方法で素子を製造した。結果を第６表に示
した。
【００８７】比較例１０：陰極層Ａを備えない以外は実
施例１８と同じ方法で素子を製造した。結果を第６表に
示した。
【００８８】比較例１１：陰極層Ａを備えない以外は実
施例１９と同じ方法で素子を製造した。結果を第６表に
示した。
【００８９】
【表５】
【００９０】
【表６】
【００９１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の層構造の例を概念的に
示した図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の層構造の例を概念的に
示した図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の層構造の例を概念的に
示した図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の層構造の例を概念的に示
した図である。
【図５】本発明のＥＬ素子の製造に用いることのできる
真空被覆装置の模式図である。
【図６】比較例と比較した本発明の素子の輝度−バイア
ス電圧特性を示したグラフである。
【図７】ＥＬ光度の時間の経過による減衰を示したグラ
フである。
【図８】実施例１６で得られたＡｕ薄膜の不連続膜構造
を示す電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１ ＥＬ素子 １１ 基材 １３ 陽極 １５ 正孔伝達層 １７ 発光層 １９ 陰極 １９Ａ 金属ブロック部分Ａ １９Ｂ 金属ブロック部分Ｂ ２０ 蒸着源 ２１ 陰極 ４５ 蒸着源のボート（容器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生田 桂 兵庫県神戸市東灘区西岡本４−１−10 (72)発明者 出野 貴 兵庫県宝塚市泉町27−１−Ｂ−７ (56)参考文献 特開 平２−15595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−6795（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−19993（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−101892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陽極（１３）、正孔伝達層（１５）、発
    光層（１７）および陰極（１９）がこの順序で積層され
    た有機エレクトロルミネッセンス素子（１）であって、
    該陰極が高い仕事関数を有する金属を含む金属ブロック
    部分（１９Ａ）と低い仕事関数を有する金属を含む金属
    ブロック部分（１９Ｂ）とを含み、高い仕事関数を有す
    る金属の金属ブロック部分と低い仕事関数を有する金属
    の金属ブロック部分の両方が発光層（１７）に接触して
    い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。
  2. 【請求項２】 高い仕事関数を有する金属の仕事関数と
    低い仕事関数を有する金属の仕事関数との差が０．４eV
    以上である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセン
    ス素子。
  3. 【請求項３】 該差が０．４〜２．５eVの範囲である請
    求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 【請求項４】 Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇもしくは
    Ｃｕまたはその合金が、高い仕事関数を有する金属とし
    て用いられる請求項１または２記載の有機エレクトロル
    ミネッセンス素子。
  5. 【請求項５】 Ｎｉ、Ａｕ、ＰｔもしくはＰｄまたはそ
    の合金が、高い仕事関数を有する金属として用いられる
    請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 【請求項６】 Ａｌ、Ｍｇ、ＬｉもしくはＩｎまたはそ
    の合金が、低い仕事関数を有する金属として用いられる
    請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 【請求項７】 高い仕事関数を有する金属薄膜の厚さが
    ２〜２００Åである請求項１記載の有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子。
  8. 【請求項８】 高い仕事関数を有する金属薄膜の厚さが
    ５〜１５０Åである請求項７記載の有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子。
  9. 【請求項９】 陽極、正孔伝達層、発光層および陰極層
    がこの順序で積層されて含まれる請求項１の有機エレク
    トロルミネッセンス素子の製造法であって、発光層上
    に、初めに、高い仕事関数を有する金属を高い仕事関数
    を有する金属の不連続膜を形成させるような膜厚に真空
    蒸着法を用いて蒸着し、次いで、高い仕事関数を有する
    その金属上に低い仕事関数を有する金属を真空蒸着法を
    用いて蒸着することによって、陰極層を形成させ、これ
    によって、蒸着した高い仕事関数を有する金属と蒸着し
    た低い仕事関数を有する金属との両方を発光層に接触さ
    せることを特徴とする製造法。
  10. 【請求項１０】 陽極、正孔伝達層、発光層および陰極
    層がこの順序で積層されて含まれる請求項１の有機エレ
    クトロルミネッセンス素子の製造法であって、発光層上
    に、初めに、低い仕事関数を有する金属を低い仕事関数
    を有する金属の不連続膜を形成させるような膜厚に真空
    蒸着法を用いて蒸着し、次いで、低い仕事関数を有する
    その金属上に高い仕事関数を有する金属を真空蒸着法を
    用いて蒸着することによって、陰極層を形成させ、これ
    によって、蒸着した高い仕事関数を有する金属と蒸着し
    た低い仕事関数を有する金属との両方を発光層に接触さ
    せることを特徴とする製造法。
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