JPH05326143A

JPH05326143A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH05326143A
Application number: JP4126396A
Authority: JP
Inventors: Takanori Fujii; 孝則藤井; Kenji Sano; 健志佐野; Masayuki Fujita; 政行藤田; Yoshitaka Nishio; 佳高西尾; Yuji Hamada; 祐次浜田; Kenichi Shibata; 賢一柴田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1993-12-10
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JP3268819B2; US5457357A

Abstract

(57)【要約】【目的】密着性が良く、真空中で形成することが可能
な保護膜を有する、劣化の少ない高性能な有機電界発光
素子を提供することを目的とする。【構成】一対の電極間に有機薄膜層を挟持してなる有
機電界発光素子において、有機薄膜層の露出面側であ
り、少なくとも一対の電極が対向する領域の近傍が、そ
の電極と異なる材質の金属からなる金属膜６で被覆され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対の電極間に有機薄
膜層を挟持してなる有機電界発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界発光素子としては無機電界発光素子
と、有機電界発光素子とが知られている。この電界発光
素子のうち、有機電界発光素子は、低電圧で駆動でき、
しかも任意の発光色が得られるという利点を有してお
り、これからの表示素子として有望である。

【０００３】この有機電界発光素子のうち、現在研究の
主流となっているのは、C. Adachiet. al., J.J.A.P. V
ol.27,No. 2, L269 (1988) に示される３層構造を有し
たものについてである。典型的な３層構造は、図６に示
すような、ガラス基板６１上に、ホール注入電極６２、
ホール輸送層６３、有機発光層６４、電子輸送層６５、
及び電子注入電極６６を順次積層したものであり、特に
ホール輸送層６３、有機発光層６４及び電子輸送層６５
の３層接合を有するために３層構造と称される。

【０００４】また、有機電界発光素子にはこの他にも、
上記３層構造の、電子輸送層または、ホール輸送層を
有さない２層構造のものもあり、このなかでも最近研究
の主流になっているのは、C. W. Tang., et. al., App
l. Phsy. Lett. Vol. 51, No.12, 913 (1987) に示され
る、ホール輸送層と発光層との２層接合を有し、電界輸
送層を欠いている２層構造の素子についてである。

【０００５】ところで、このような有機電界発光素子
は、従来から以下のような解決すべき問題を抱えてい
た。即ち、有機電界発光素子では、空気中の湿気や酸素
が、電極、特に上部電極と、有機薄膜層とが接触してい
る部分の近傍で、有機層が露出している部分から侵入
し、素子の劣化、及び剥離が進行する。このような素子
の劣化が起こると、素子の非発光領域が広がるため、発
光面積は減少し、発光時の設計寸法が維持できない等の
問題があった。

【０００６】特にドットマットリックスディスプレイの
ように、寸法の精度を要求される装置においては、その
問題は大きく影響する。上記のような空気中の湿気や酸
素による有機電界発光素子の劣化を防止する方法として
は、発光素子全体にアクリル等の樹脂を塗着することに
よって、保護膜を形成し、劣化を防止するモールド等が
従来から知られている

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法では、以下のような問題を生じる。即ち、上記方法で
は、樹脂を素子に塗着する際に樹脂の素子に対する密着
が不完全で、素子と樹脂との間に隙間等が生じる場合が
あり、この密着性の悪い部分が大気と接触し、素子の劣
化が進行する。

【０００８】また、上記方法では、保護膜を作製するた
めに、真空中で素子を作製した後に一旦大気中に出して
樹脂の塗着を行わなければならなかった。このため、保
護膜作製中に素子が直接大気にふれたり、また、保護膜
中に大気中の酸素や湿気が混入することがあり、作製直
後から素子の劣化がはじまってしまう。本発明は上記問
題点に鑑み、密着性が良く、真空中で形成することが可
能な保護膜を有する、劣化の少ない高性能な有機電界発
光素子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】上記目的を達成するため
に、本発明では、一対の電極間に有機薄膜層を挟持して
なる有機電界発光素子において、有機薄膜層の露出面側
であり、少なくとも一対の電極が対向する領域の近傍
が、その電極と異なる材質の金属からなる保護膜で被覆
されていることを特徴とする。

【００１０】また、上記保護膜によって被覆された側の
電極が陰極である場合、電極より仕事関数が大きい金属
で被覆することを特徴とする。また、上記保護膜によっ
て被覆された側の電極が陽極である場合、電極より仕事
関数の小さい金属で被覆することを特徴とする。更に、
上記保護膜が、真空蒸着することによって形成されてい
ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】ここで、有機薄膜層とは、３層構造の場合、ホ
ール輸送層と電子輸送層と有機発光層のことであり、２
層構造の場合はホール輸送層、または電子輸送層と有機
発光層のことである。本発明のように保護膜の材料とし
て金属を用いた場合、真空蒸着による保護膜の形成が可
能となった。

【００１２】金属を真空蒸着させると、金属原子のほぼ
ひとつひとつが素子表面に密着していくように、保護膜
が形成されていく。これにより、素子と保護膜との密着
性が従来の方法に比べて高まり、密着性の悪い部分から
起こる素子の劣化を防止することができる。尚、金属膜
を有機発光層の露出面であって、少なくとも一対の電極
が対向する領域の近傍に設けたのは、一対の電極が対向
する部分で発光がおこるため、この部分の劣化が進行す
ると、発光に支障が生じるからである。

【００１３】また、金属からなる保護膜の形成が、真空
中における一連の素子作製工程の中で行うことができる
ので、保護膜作製中に素子が直接大気にふれることがな
く、また、保護膜中に大気中の酸素や湿気が混入するこ
ともない。このため、素子作製時より確実に素子の劣化
が抑制される。尚、ここで被覆する金属は、それ自身が
発光電極とならないように被覆される側の電極よりキャ
リア注入性の低いものを用いる。つまり、電子注入電極
（陰極）に対しては、電極より電子注入性の低い、即
ち、仕事関数の大きい金属を保護膜の材料として用い、
ホール注入電極（陽極）に対しては、電極よりホール注
入性の低い、即ち仕事関数の小さい金属を保護膜の材料
として用いる。

【００１４】

【実施例】

〔実施例〕以下に、図面を参照しながら、本発明の実施
例について説明を行う。図１は、本発明の一例に係る有
機電界発光素子の断面図である。平坦なガラス基板１上
に、例えば２ｍｍ幅を有した帯状のホール注入電極（陽
極）２が、図２に示すようにｘ方向に形成されている。
この上に、ガラス基板１と同様の面積を有した、ホール
輸送層３（１００Å）、有機発光層４（９００Å）が順
に形成されている。そして有機発光層４上には、例えば
２ｍｍの帯状の電子注入電極（陰極）５が、図２に示す
ようにｙ方向に形成されている。

【００１５】さらに、図２に示すように有機発光層４上
面の露出部分の一部には金属膜６が形成されている。こ
こで、露出部分の一部とはホール注入電極２と電子注入
電極５とが対向する領域の近傍、及び電子注入電極の側
面から上面を含む部分Ａのことである。尚、保護膜を設
ける範囲としては、少なくとも大気が侵入しない程度
の、電極の側面から有機発光層４の露出部分にまたがっ
た部分であるといえる。

【００１６】この場合、金属膜６を電子注入電極側に設
けるので、金属膜６の材料としては、電極より仕事関数
の大きい金属を用いなければならない。本実施例では、
電子注入電極には、仕事関数が３．７ｅＶのＭｇＩｎ合
金を使用しているので、金属膜６としては、これより仕
事関数の大きいアルミニウム（仕事関数４．３ｅｖ）
を用い、真空蒸着することにより形成した。

【００１７】尚、図１、２において、電子、およびホー
ル注入電極２は、それぞれ一本づつしか示されていない
が、実際には複数本の電極が、それぞれ平行して設けら
れている。また、上記ホール注入電極２にはＩＴＯが、
上記ホール輸送層３にはポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール
が、有機発光層４にはトリス（８−キノリノール）アル
ミニウムがそれぞれ用いられている。

【００１８】上記のような構成の有機電界素子は以下の
ようにして作製した。ガラス基板１上に陽極２としてＩ
ＴＯ膜を被覆し、２ｍｍ幅にパターニングする。その上
にホール輸送層３としてポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール
を、有機発光層４としてトリス（８−キノリノール）ア
ルミニウムを、それぞれ約１０^-6Ｔｏｒｒの真空度で順
次蒸着する。そして電子注入電極５としてＭｇＩｎ合金
を、２ｍｍ幅で且つ陽極と直交するように金属マスクを
用いて蒸着する。次に、図２のように、有機発光層４の
露出部であり、且つ、ホール注入電極２と、電子注入電
極５が対向する領域の近傍Ａに金属膜６としてアルミニ
ウムを蒸着した。この蒸着に対しても金属マスクを用い
た。

【００１９】このように作製した有機電界発光素子を、
以下（ａ）素子と称する。〔比較例〕図３に示すように、金属膜６を設けない以外
は、上記実施例と同様に素子を作製した。このように作
製した有機電界発光素子を、以下（ｘ）素子と称する。〔実験〕本発明の（ａ）素子、および比較例の（ｘ）素
子を用いて、素子の保存時間と非発光領域の増加の関係
を測定したので、その結果を図４に示す。

【００２０】尚、実験条件としては、大気中で、２５、
９０、１４０、１８０、２５０時間保存を行った後のそ
れぞれの有機電界発光素子について、その非発光領域を
測定したので、その結果を図４に示す。図４から明らか
なように、（ａ）素子は金属による被覆が施されている
ため、非発光領域は生じなかった。

【００２１】一方、金属膜で被覆されていない（ｘ）素
子は、図５に示すように有機発光層の露出部とホール電
極と電子注入電極が対向する部分の境Ｂから劣化が進行
し、図４のように、保存時間が長くなるにつれて非発光
領域が増加し続ける。〔その他の事項〕電子注入電極側に金属膜を形成する場合、上記実施
例に用いたアルミニウム以外にも、仕事関数の高い金
属、具体的には、金、銀、銅、鉄、白金、鉛、錫、クロ
ム、コバルト、インジウム、マンガン、ニッケル、パラ
ジウム、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、コバル
ト、ガリウム、インジウム、モリブデン、ニオブ、オス
ミウム、レニウム、ルテニウム、アンチモン、タンタ
ル、チタン、バナジウム、タングステン、ジルコニウ
ム、およびこれらの金属を含む合金を用いた場合も同様
の効果が得られることを実験で確認した。

【００２２】また、上記実施例では、電子注入電極側に
有機発光層が露出している場合について説明を行った
が、電子輸送層が露出している場合にも金属による被覆
を行うことによって同様の効果を得ることができる。ホール注入電極側についても、有機発光層、または
ホール輸送層といった有機薄膜が露出している場合、仕
事関数の低い金属を用いて金属膜を形成することによっ
て同様の効果が得られる。

【００２３】ホール注入電極に金属膜を設ける場合の具
体的な金属の種類としては、リチウム、ナトリウム、カ
ルシウム、バリウム、セリウム、セシウム、エルビウ
ム、ユーロピウム、ガドリニウム、カリウム、ランタ
ン、ネオジウム、ルビジウム、スカンジウム、サマリウ
ム、イットリウム、イッテルビウム、亜鉛、及びこれら
の金属を含む合金を挙げることができる。

【００２４】また両電極側に金属膜を用いてもよいこと
は明らかである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
保護膜として金属を用いたことにより、有機薄膜層との
密着性が良くなり、これと同時に、真空中における一連
の素子作製の工程の中で保護膜を形成することができ
た。このため、空気中の湿気や酸素による有機電界発光
素子の劣化を防止することができ、非発光領域の増加が
素子作製直後より抑制され、素子の発光面積、及び設計
寸法を維持でき、素子の耐久性を向上させることができ
た。

【００２６】これらのことにより、有機電界発光素子の
表示デバイス等における実用化を可能にするという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機電界発光素子の一実施例を示す断
面図である。

【図２】本発明の有機電界発光素子の要部上面図であ
る。

【図３】比較例の有機電界発光素子の要部上面図であ
る。

【図４】保存時間と有機電界発光素子の非発光領域の関
係を示したグラフである。

【図５】比較例の素子の劣化の様子を示した上面図であ
る。

【図６】従来の有機電界発光素子の断面図である。

【符号の説明】

２ホール注入電極５電子注入電極６金属膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西尾佳高守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者浜田祐次守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者柴田賢一守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に有機薄膜層を挟持してな
る有機電界発光素子において、上記有機薄膜層の露出面側であり、少なくとも一対の電
極が対向する領域の近傍が、その電極と異なる材質の金
属からなる保護膜で被覆されていることを特徴とする有
機電界発光素子。
【請求項２】上記保護膜によって被覆された側の電極
が陰極である場合、電極より仕事関数が大きい金属で被
覆することを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素
子。
【請求項３】上記保護膜によって被覆された側の電極
が陽極である場合、電極より仕事関数の小さい金属で被
覆することを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素
子。
【請求項４】上記保護膜が、真空蒸着することによっ
て形成されていることを特徴とする請求項１〜３記載の
有機電界発光素子。