JPH0997676A

JPH0997676A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JPH0997676A
Application number: JP7254843A
Authority: JP
Inventors: Shiyunichi Onikubo; 俊一鬼久保; Satoshi Okutsu; 聡奥津
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】環境に対する経時安定性の高い陰極を使用し
た、発光劣化が少なく信頼性の高い有機エレクトロルミ
ネッセンス素子を提供する。【解決手段】陽極および陰極間に発光層もしくは発光
層を含む有機化合物薄膜層を備えた有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、陰極が仕事関数４．０ｅＶ未
満であるアルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土
類元素のうちから選ばれる１種の金属元素（Ａ）と、仕
事関数４．０ｅＶ以上のものから選ばれる１種の金属元
素（Ｂ）と、上記で選ばれなかった金属元素であって、
Ｙ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃ
ｄ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｖ，Ｇａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｓｎ，
Ｃｒから選ばれる１種の金属元素（Ｃ）からなる３元合
金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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平面光源や表示に使
用される有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に
関するものであり、特に発光劣化の少ない長寿命発光素
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機物質を使用したＥＬ素子は、固体発
光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が
有望視され、多くの開発が行われている。一般にＥＬ
は、発光層および該層をはさんだ一対の対向電極から構
成されている。発光は、両電極間に電界が印加される
と、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入
される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結
合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際に
エネルギーを光として放出する現象である。

【０００３】従来の有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比
べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かった。
また、特性劣化も著しく実用化には至っていなかった。
近年、１０Ｖ以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率
を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機ＥＬ
素子が報告され、関心を集めている（アプライド・フィ
ジクス・レターズ、５１巻、９１３ページ、１９８７年
参照）。この方法では、金属キレート錯体を蛍光体層、
アミン系化合物を正孔注入層に使用して、高輝度の緑色
発光を得ており、６〜７Ｖの直流電圧で輝度は１０００
ｃｄ／ｍ²、最大発光効率は１．５ｌｍ／Ｗを達成し
て、実用領域に近い性能を持っている。しかしながら、
現在までの有機ＥＬ素子は、構成の改善により発光強度
は改良されつつあるが、繰り返し使用時、および大気中
での長期保存時の安定性に劣るという大きな問題があ
る。

【０００４】発光輝度、効率を改善する手段の１つとし
て、電子の注入効率を向上させるために仕事関数の小さ
い金属やそれを含む合金を陰極として用いることが行わ
れている。例えば、特開平２−１５５９５号公報には主
としてＭｇ合金を用いた例が、特開平４−２１２２８７
号公報、特開平５−１２１１７２号公報、特開平５−１
５９８８２号公報、特開平５−１９８３８０号公報には
Ｌｉ合金を用いた例が開示されている。しかし、これら
の方法では仕事関数の小さい金属、すなわち酸化され易
い金属を含むため、大気中の水分や酸素により陰極の劣
化が進み、輝度低下や駆動電圧の上昇、さらにはダーク
スポットと呼ばれる非発光部分の形成と増大が、経時駆
動中あるいは発光させずに大気下に放置した場合にも観
測される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
輝度、駆動電圧などの素子初期特性を維持しつつ、繰り
返し使用時での安定性の優れた有機ＥＬ素子の提供にあ
る。本発明者らが鋭意検討した結果、仕事関数の異なる
特定の金属の組み合わせからなる３元合金を陰極に使用
した有機ＥＬ素子は経時安定性に優れていることを見い
だし本発明をなすに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、陽極お
よび陰極間に発光層もしくは発光層を含む有機化合物薄
膜層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子におい
て、陰極が仕事関数４．０ｅＶ未満であるアルカリ金
属、アルカリ土類金属、または希土類元素のうちから選
ばれる１種の金属元素（Ａ）と、仕事関数４．０ｅＶ以
上のものから選ばれる１種の金属元素（Ｂ）と、上記で
選ばれなかった金属元素であって、Ｙ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓ
ｃ，Ｌａ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃｄ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐ
ｂ，Ｖ，Ｇａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｓｎ，Ｃｒから選ばれる１
種の金属元素（Ｃ）からなる３元合金であることを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子に関するもの
である。

【０００７】ここで、仕事関数は金属元素やその他の材
料の形態や測定方法、条件により値が大きく異なること
が多く、報告されている値も文献により異なる。本発明
では、主な金属元素の仕事関数は化学便覧改訂３版（日
本化学会編）基礎編IIの４９３ページに記載されている
値を採用した。これらの中には特開平２−１５５９５号
公報に記載されている値と大きく異なるものもあるが、
本発明における金属元素の分類、選択にはこれらの文献
値に限定されない。

【０００８】陰極における金属元素（Ａ）および（Ｂ）
の役割は、従来の２元合金と同様、（Ａ）が主に電子の
注入効率を向上させることによる駆動電圧の低下、およ
び発光効率の向上であり、（Ｂ）が主に（Ａ）の安定化
や有機層への密着性の向上である。これに第３成分とし
て加えられる（Ｃ）は、（Ａ）を化学的に安定化させ
る、（Ａ）の仕事関数を維持する、または合金としての
仕事関数をさらに低下させる、合金の緻密性を向上させ
たり合金組成を均一化することで合金の酸化を抑制す
る、あるいは（Ｃ）の酸化被膜を表面に作ることで合金
内部への水分や酸素の浸透を防止するなどの効果のうち
の１つまたは２つ以上を有する。これらのうちどの効果
が発現するかは（Ｃ）の種類にも拠るが、同じ（Ｃ）で
あっても（Ａ）および（Ｂ）の種類により異なることが
ある。いずれの効果の場合も（Ｃ）は最終的に陰極の性
質、特に（Ａ）の良好な特性を活かしたまま、陰極の経
時的安定性を増加させることに寄与する。

【０００９】本発明において、仕事関数４．０ｅＶ未満
である金属元素（Ａ）としては、具体的にはＣｓ（１．
９５），Ｒｂ（２．１６），Ｋ（２．２８），Ｎａ
（２．３６），Ｌｉ（２．９３）などのアルカリ金属、
Ｂａ（２．５２），Ｓｒ，Ｃａ（２．９），Ｍｇ（３．
６６）などのアルカリ土類金属、Ｅｕ（２．５），Ｙｂ
（２．６），Ｓｍ（２．７），Ｃｅ（２．９），Ｅｒ
（２．９７），Ｇｄ（３．１），Ｙ（３．１），Ｎｄ
（３．２），Ｌａ（３．５），Ｓｃ（３．５）などの希
土類元素がある。ここで、括弧中の値は前出の化学便覧
に記載されているもの（単位：ｅＶ）である。Ｓｒにつ
いてはこの文献には記載がなかった。

【００１０】本発明において、仕事関数４．０ｅＶ以上
である金属元素（Ｂ）は多種類あるが、この中でも典型
金属元素であるＩｎ（４．０９），Ｐｂ（４．２５），
Ａｌ（４．２８），Ｂｉ（４．３４），Ｓｎ（４．４
２），Ｓｂ（４．５５）、遷移金属元素であるＡｇ
（４．２６），Ｃｕ（４．６５），Ｃｏ（５．０），Ａ
ｕ（５．１），Ｎｉ（５．１５），Ｐｄ（５．５５），
Ｐｔ（５．６４）が好ましい。

【００１１】本発明において、金属元素（Ｃ）として
は、希土類元素であるＹ（３．１），Ｇｄ（３．１），
Ｎｄ（３．２），Ｓｃ（３．５），Ｌａ（３．５）、典
型金属元素であるＺｎ（３．６３），Ｍｇ（３．６
６），Ｃｄ（４．０８），Ｉｎ（４．０９），Ｐｂ
（４．２５），Ｇａ（４．３），Ｂｉ（４．３４），Ｓ
ｎ（４．４２）、遷移金属元素であるＺｒ（４．０
５），Ｍｎ（４．１），Ｖ（４．３），Ｔｉ（４．３
３），Ｃｒ（４．５）であるが、これらの金属元素の仕
事関数は括弧中に示した通り３．０ｅＶ以上４．５ｅＶ
以下の範囲にある。ここで、（Ｃ）として選ぶことので
きる金属元素は、金属元素（Ａ）または（Ｂ）としても
選ぶことができるが、どちらの群の金属元素として選ば
れるかは、３元合金における金属元素の組み合わせと合
金中でのそれぞれの金属元素の役割によって確定するも
ので、最初から限定されている訳ではない。また、３元
合金における金属元素の組み合わせにおいて、金属元素
（Ｃ）の仕事関数の値が金属元素（Ａ）と（Ｂ）の仕事
関数の値の間にある必要は必ずしもなく、（Ａ）と
（Ｃ）、あるいは（Ｂ）と（Ｃ）の間に数値の逆転があ
ってもかまわない。

【００１２】本発明において、金属元素（Ｃ）より選ば
れたものの３元合金中での割合は０．１〜５０ａｔ．％
であることが好ましい。ここでａｔ．％とは原子比にお
ける百分率である。０．１％未満であると（Ｃ）を含有
する効果の発揮が期待できず、５０％を越えると効果の
さらなる向上が期待できない上に、他の特性を著しく低
下させる場合もある。

【発明の実施の形態】

【００１３】有機ＥＬ素子は、陽極と陰極間に一層もし
くは多層の有機薄膜を形成した素子である。一層型の場
合、陽極と陰極との間に発光層を設けている。発光層
は、発光材料を含有し、それに加えて陽極から注入した
正孔もしくは陰極から注入した電子を発光材料まで輸送
させるために正孔輸送材料もしくは電子輸送材料を含有
しても良い。多層型は、（陽極／正孔注入層／発光層／
陰極）、（陽極／発光層／電子注入層／陰極）、（陽極
／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極）の多層構成
で積層した有機ＥＬ素子がある。

【００１４】有機ＥＬ素子は、多層構造にすることによ
り、正孔と電子の発光層中での再結合を効率的に起こさ
せることが可能になり、さらにクエンチングによる輝度
や寿命の低下を防ぐことができる。また、必要があれ
ば、発光材料、ドーピング材料、キャリア輸送を行う正
孔輸送材料や電子輸送材料を二種類以上組み合わせて使
用することも出来る。また、正孔注入層、発光層、電子
注入層は、それぞれ二層以上の層構成により形成されて
も良く、正孔もしくは電子が効率よく電極から注入さ
れ、層中で輸送される素子構造が選択される。

【００１５】有機ＥＬ素子の陽極に使用される導電性材
料は、４．０ｅＶより大きな仕事関数を持つものが好適
であり、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバル
ト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジウ
ム等およびそれらの合金、ＩＴＯ基板、ＮＥＳＡ基板に
使用される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、さ
らにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性樹
脂が用いられるが、これらに限定されるものではない。
陽極は、必要があれば二層以上の層構成により形成され
ていても良い。

【００１６】有機ＥＬ素子では、効率良く発光させるた
めに、少なくとも一方は素子の発光波長領域において充
分透明であることが望ましい。また、基板も透明である
ことが望ましい。透明電極は、上記の導電性材料を使用
して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性を
確保するように設定する。発光面の電極は、光透過率を
１０％以上にすることが望ましい。基板は、機械的、熱
的強度を有し、透明であれば限定されるものではない
が、例示すると、ガラス基板、ポリエチレン板、ポリエ
ーテルサルフォン板、ポリプロピレン板等の透明性樹脂
があげられる。

【００１７】本発明に係わる有機ＥＬ素子の有機各層の
形成は、真空蒸着、スパッタリング等の乾式成膜法やス
ピンコーティング、ディッピング等の湿式成膜法のいず
れの方法を適用することができる。膜厚は特に限定され
るものではないが、各層は適切な膜厚に設定する必要が
ある。膜厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大
きな印加電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄す
ぎると、薄膜中にピンホール等が発生して、電界を印加
しても充分な発光輝度が得られない。通常の膜厚は５ｎ
ｍから１０μｍの範囲が適しているが、１０ｎｍから
０．２μｍの範囲がさらに好ましい。

【００１８】湿式成膜法の場合、各層を形成する材料
を、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等
の適切な溶媒に溶解または分散して薄膜を形成するが、
その溶媒はいずれであっても良い。また、いずれの薄膜
においても、成膜性向上、膜のピンホール防止等のため
適切な樹脂や添加剤を使用しても良い。使用の可能な樹
脂としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリア
リレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、
ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチ
ルアクリレート、セルロース等の絶縁性樹脂、ポリ−Ｎ
−ビニルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、
ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げる
ことができる。また、添加剤としては、酸化防止剤、紫
外線吸収剤、可塑剤等を挙げることができる。

【００１９】本発明の有機ＥＬ素子に使用できる発光材
料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフ
タレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネ
ン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリ
レン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、
ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェ
ニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダ
ジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジ
ン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキ
ノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジ
フェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカル
バゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシア
ニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キ
ナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体がある
が、これらに限定されるものではない。

【００２０】正孔輸送材料としては、正孔を輸送する能
力を持ち、発光層または発光材料に対して優れた正孔注
入効果を有し、発光層で生成した励起子の電子注入層ま
たは電子輸送材料への移動を防止し、かつ薄膜形成能の
優れた化合物が挙げられる。具体的には、フタロシアニ
ン系化合物、ナフタロシアニン系化合物、ポルフィリン
系化合物、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾ
ール、イミダゾロン、イミダゾールチオン、ピラゾリ
ン、ピラゾロン、テトラヒドロイミダゾール、オキサゾ
ール、オキサジアゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾ
ン、ポリアリールアルカン、スチルベン、ブタジエン、
ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン型ト
リフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン等
と、それらの誘導体、およびポリビニルカルバゾール、
ポリシラン、導電性高分子等の高分子材料等があるが、
これらに限定されるものではない。

【００２１】電子輸送材料としては、電子を輸送する能
力を持ち、発光層または発光材料に対して優れた電子注
入効果を有し、発光層で生成した励起子の正孔注入層ま
たは正孔輸送材料への移動を防止し、かつ薄膜形成能の
優れた化合物が挙げられる。例えば、フルオレノン、ア
ントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオ
キシド、オキサジアゾール、チアジアゾール、テトラゾ
ール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメ
タン、アントラキノジメタン、アントロン等とそれらの
誘導体があるが、これらに限定されるものではない。ま
た、正孔輸送材料に電子受容物質を、電子輸送材料に電
子供与性物質を添加して増感させることもできる。

【００２２】陰極の製膜法としては、抵抗加熱蒸着、電
子ビーム蒸着、直流スパッタ、ＲＦスパッタ、イオンプ
レーティングなどの方法が挙げられる。抵抗加熱蒸着は
装置の簡便さもあって、比較的低温で蒸発する金属の場
合には非常に好適である。比較的高温で蒸発する金属を
用いる時には、電子ビーム蒸着やスパッタ法がより好ま
しい。蒸着源ないしはスパッタリングターゲットとして
は、方法に応じて、金属単体であっても、合金であって
もかまわない。しかし、抵抗加熱蒸着では、１種あるい
は２種類の合金からそれぞれの金属を所望の比率で同時
に蒸発させることは非常に困難なため、３つの蒸着源を
用いて、３元同時蒸着をすることが好ましい。ただし、
Ｌｉ等の仕事関数の特に小さい金属は、空気中において
非常に不安定なため単体からの蒸着がやや難しいので、
これらの低仕事関数金属と同時に蒸発しない高沸点の金
属との合金から低仕事関数金属のみを蒸発させることが
より好ましい。また、スパッタ法では、Ｌｉなどの単体
はターゲットを作成することが難しいので、合金ターゲ
ットを作成し、比較的元の合金ターゲットに近い組成の
製膜が可能なＲＦスパッタで行うのがより好ましい。

【００２３】陰極として製膜される合金は、必ずしもき
ちんとした結晶状態や金属間化合物を形成している必要
はなく、十分な効果が発揮できるのであればいわゆる固
溶体と呼ばれるアモルファス状態でも良い。

【００２４】本発明は、陰極の安定性あるいは他の特性
をさらに改善するために、さらにもう一種以上の金属成
分を加えることにより、４元以上の合金にすることを妨
げない。また、陰極は必要に応じて二層以上の金属また
は合金により構成されても良く、層の下部と上部でその
組成や成分比率が連続的に変化しても良い。

【００２５】陰極をさらに安定化させるために、水分や
酸素を透過しにくい、これらと反応しにくい、物理的、
化学的に安定な金属または合金を陰極の上に製膜しても
良い。これらの金属または合金は、陰極を形成する金属
成分のうちの１種または２種から選んでもよいし、全く
別の金属成分より形成されても良い。また、水分や酸素
に対するバリア性のさらに高い絶縁性の酸化物や窒化物
を陰極を覆うように形成しても良い。

【００２６】本発明により得られた有機ＥＬ素子の、温
度、湿度、雰囲気等に対する安定性のさらなる向上のた
めに、素子の表面に封止フイルムや封止樹脂等で保護層
を設けたり、シリコンオイル等を封入して素子全体を保
護することも可能である。

【００２７】以上のように、本発明では、有機ＥＬ素子
の陰極に仕事関数の異なる特定の金属の組み合わせから
なる３元合金を用いたため、陰極の酸化を防止し、経時
安定性を高くすることが可能になった。また、この素子
は熱や電流に対しても非常に安定であり、さらには、低
電圧で実用的に使用可能な発光輝度が得られるので、従
来まで大きな問題であった経時での劣化、発光時間を大
幅に向上させ、有機ＥＬ素子の寿命向上に役立てること
ができた。

【００２８】本発明の有機ＥＬ素子は、壁掛けテレビ等
のフラットパネルディスプレイや、平面発光体として、
複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器
類等の光源、表示板、標識灯等へ応用が考えられ、その
工業的価値は非常に大きい。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細
に説明する。

【００３０】実施例１洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、下記化学構造で
示される化合物（１）を真空蒸着して、膜厚５０ｎｍの
正孔注入層を得た。次いで、トリス（８−ヒドロキシキ
ノリン）アルミニウム錯体を発光材料として真空蒸着し
て膜厚５０ｎｍの発光層を作成した。その上に、金属元
素（Ａ）としてＭｇ、金属元素（Ｂ）としてＡｌ、金属
元素（Ｃ）としてＺｎをそれぞれの蒸着源から同時に蒸
発させ、共蒸着を行うことによりＭｇ：Ａｌ：Ｚｎ＝１
０：１：１の合金で膜厚２００ｎｍの膜厚の陰極を形成
した。正孔注入層、発光層および陰極は、１０^-6Ｔｏｒ
ｒの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸着した。この
ようにして作成した有機ＥＬ素子は、直流電圧５Ｖで発
光輝度２２０ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発光効
率は２．１ｌｍ／Ｗであった。この素子を特に封止をせ
ずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続けた
ところ、５００時間後に６５ｃｄ／ｍ²までしか低下し
なかった。またダークスポットも殆ど見られなかった。
また、大気下に１０００時間放置後、発光させたとこ
ろ、ダークスポットは見られず均一な発光を示した。

【化１】化合物（１）

【００３１】実施例２〜２２陰極として表１の組成の合金を使用する以外は、実施例
１と同じ方法で有機ＥＬ素子を作成して、直流電圧５Ｖ
での発光輝度、初期１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続
けた時の、５００時間後の輝度を測定した。結果を表１
に示す。なお、Ｌｉを蒸着する場合はＬｉ：Ａｌ＝１：
１の合金を、Ｓｍを蒸着する場合はＳｍ：Ｃｏ＝１：５
の合金を蒸着源として使用し、ＬｉまたはＳｍのみを蒸
発させた。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【００３４】実施例２３洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、Ｎ，Ｎ' ―（４
―メチルフェニル）―Ｎ，Ｎ' ―（４−ｎ−ブチルフェ
ニル）―フェナントレン―９，１０―ジアミン、トリス
（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体の順にそ
れぞれ５０ｎｍ真空蒸着した。その上に、Ｍｇ：Ａｌ：
Ｚｎ＝７：１：２で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電
極を形成して有機ＥＬ素子を得た。各層は、１０^-6Ｔｏ
ｒｒの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸着した。こ
の素子は、直流電圧５Ｖで３００ｃｄ／ｍ²の黄緑色発
光が得られ、発光効率は１．９ｌｍ／Ｗであった。この
素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で
定電流駆動を続けたところ、５００時間後に６０ｃｄ／
ｍ²までしか低下しなかった。またダークスポットも殆
ど見られなかった。また、大気下に１０００時間放置
後、発光させたところ、ダークスポットは殆ど見られな
かった。

【００３５】実施例２４洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、化合物（１）を
クロロホルムに溶解分散させ、スピンコーティングによ
り膜厚５０ｎｍの正孔注入層を得た。次いで、発光層と
してトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯
体を５０ｎｍ真空蒸着した。その上に、Ｍｇ：Ａｇ：Ｍ
ｎ＝９：１：１で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電極
を形成して有機ＥＬ素子を得た。発光層および陰極は、
１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸
着した。この素子は、直流電圧５Ｖで２８０ｃｄ／ｍ²
の黄緑色発光が得られ、発光効率は２．４ｌｍ／Ｗであ
った。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃ
ｄ／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時間後に
７５ｃｄ／ｍ²までしか低下しなかった。またダークス
ポットも殆ど見られなかった。また、大気下に１０００
時間放置後、発光させたところ、ダークスポットは見ら
れず均一な発光を示した。

【００３６】実施例２５洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例２４と同
様に正孔注入層、発光層を形成した。その上に、Ｌｉ：
Ｉｎ：Ｚｎ＝３：３：４で混合した合金で膜厚２００ｎ
ｍの電極を形成して有機ＥＬ素子を得た。発光層および
陰極は、１０^- ⁶Ｔｏｒｒの真空中で、基板温度室温の
条件下で蒸着した。この素子は、直流電圧５Ｖで２００
ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発光効率は２．５ｌ
ｍ／Ｗであった。この素子を特に封止をせずに、初期輝
度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５０
０時間後に７０ｃｄ／ｍ²までしか低下しなかった。ま
たダークスポットも殆ど見られなかった。また、大気下
に１０００時間放置後、発光させたところ、ダークスポ
ットは全く見られず均一な発光を示した。

【００３７】実施例２６洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基
板温度室温の条件下で真空蒸着により形成した。その上
に、Ｍｇ：Ａｇ：Ｚｎ＝１３：１：２の面積比で分割さ
れたターゲットを用いて、ＲＦスパッタ法によりＡｒガ
ス下、０．５ｋＷの出力で膜厚２００ｎｍの合金薄膜の
電極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は、直流
電圧５Ｖで２３０ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発
光効率は２．４ｌｍ／Ｗであった。この素子を特に封止
をせずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続
けたところ、５００時間後に７０ｃｄ／ｍ²までしか低
下しなかった。またダークスポットも殆ど見られなかっ
た。また、大気下に１０００時間放置後、発光させたと
ころ、ダークスポットは見られず均一な発光を示した。

【００３８】実施例２７洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基
板温度室温の条件下で真空蒸着により形成した。その上
に、Ｌｉ：Ａｌ：Ｙ＝５：８５：１０で予め形成された
合金ターゲットを用いて、ＲＦスパッタ法によりＡｒガ
ス下、０．５ｋＷの出力で膜厚２００ｎｍの合金薄膜の
電極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は、直流
電圧５Ｖで２２０ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発
光効率は２．３ｌｍ／Ｗであった。この素子を特に封止
をせずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続
けたところ、５００時間後に８０ｃｄ／ｍ²までしか低
下しなかった。またダークスポットも見られなかった。
また、大気下に１０００時間放置後、発光させたとこ
ろ、ダークスポットは全く見られず均一な発光を示し
た。

【００３９】実施例２８洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基
板温度室温の条件下で真空蒸着により形成した。その上
に、Ｌｉ：Ｎｉ：Ｚｒ＝１：６：３で予め形成された合
金ターゲットを用いて、ＲＦスパッタ法によりＡｒガス
下、０．５ｋＷの出力で膜厚２００ｎｍの合金薄膜の電
極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は、直流電
圧５Ｖで１８０ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発光
効率は２．５ｌｍ／Ｗであった。この素子を特に封止を
せずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続け
たところ、５００時間後に８５ｃｄ／ｍ²までしか低下
しなかった。またダークスポットも見られなかった。ま
た、大気下に１０００時間放置後、発光させたところ、
ダークスポットは全く見られず均一な発光を示した。

【００４０】実施例２９洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基
板温度室温の条件下で真空蒸着により形成した。その上
に、Ｌｉ：Ａｌ：Ｔｉ＝３：７０：２７で予め形成され
た合金ターゲットを用いて、ＲＦスパッタ法によりＡｒ
ガス下、０．５ｋＷの出力で膜厚２００ｎｍの合金薄膜
の電極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は、直
流電圧５Ｖで２００ｃｄ／ｍ²の黄緑色発光が得られ、
発光効率は２．２ｌｍ／Ｗであった。この素子を特に封
止をせずに、初期輝度１００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を
続けたところ、５００時間後に８０ｃｄ／ｍ²までしか
低下しなかった。またダークスポットも見られなかっ
た。また、大気下に１０００時間放置後、発光させたと
ころ、ダークスポットは全く見られず均一な発光を示し
た。

【００４１】比較例１洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を形成した。その上に、Ｍｇ：Ｉ
ｎ＝１０：１で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電極を
形成して有機ＥＬ素子を得た。各層は１０^-6Ｔｏｒｒの
真空中で、基板温度室温の条件下で真空蒸着により形成
した。この素子は、直流電圧５Ｖで２３０ｃｄ／ｍ²の
黄緑色発光が得られ、発光効率は２．２ｌｍ／Ｗであっ
た。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃｄ
／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時間後には
発光面の７０％以上がダークスポットに覆われ、輝度も
１０ｃｄ／ｍ²以下までに低下してしまった。また、大
気下に１０００時間放置後、発光させたところ、殆ど発
光しなかった。

【００４２】比較例２洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を形成した。その上に、Ｍｇ：Ａ
ｌ＝８：２で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電極を形
成して有機ＥＬ素子を得た。各層は１０^-6Ｔｏｒｒの真
空中で、基板温度室温の条件下で真空蒸着により形成し
た。この素子は、直流電圧５Ｖで１９０ｃｄ／ｍ²の黄
緑色発光が得られ、発光効率は２．１ｌｍ／Ｗであっ
た。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃｄ
／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時間後には
発光面の５０％以上がダークスポットに覆われ、輝度も
１５ｃｄ／ｍ²まで低下してしまった。また、大気下に
１０００時間放置後、発光させたところ、ダークスポッ
トに覆われ発光は非常に弱かった。

【００４３】比較例３洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を形成した。その上に、Ｌｉ：Ａ
ｌ＝３：７で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電極を形
成して有機ＥＬ素子を得た。各層は１０^-6Ｔｏｒｒの真
空中で、基板温度室温の条件下で真空蒸着により形成し
た。この素子は、直流電圧５Ｖで２２０ｃｄ／ｍ²の黄
緑色発光が得られ、発光効率は２．７ｌｍ／Ｗであっ
た。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃｄ
／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時間後に
は、輝度が１０ｃｄ／ｍ²以下まで低下してしまった。
発光面にはダークスポットや輝度ムラが生じていた。大
気下に１０００時間放置後、発光させようとしたとこ
ろ、全く発光しなかった。

【００４４】比較例４洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例２４と同
様に正孔注入層、発光層を形成した。その上に、Ｍｇ：
Ａｇ＝１０：１で混合した合金で膜厚２００ｎｍの電極
を形成して有機ＥＬ素子を得た。各層は１０^-6Ｔｏｒｒ
の真空中で、基板温度室温の条件下で真空蒸着により形
成した。この素子は、直流電圧５Ｖで２７０ｃｄ／ｍ²
の黄緑色発光が得られ、発光効率は２．５ｌｍ／Ｗであ
った。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１００ｃ
ｄ／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時間後に
は発光面の７０％以上がダークスポットに覆われ、輝度
も１０ｃｄ／ｍ²以下までに低下してしまった。また、
大気下に１０００時間放置後、発光させようとしたとこ
ろ、全く発光しなかった。

【００４５】比較例５洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、実施例１と同様
に正孔注入層、発光層を１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基
板温度室温の条件下で真空蒸着により形成した。その上
に、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１で予め形成された合金ターゲ
ットを用いて、ＲＦスパッタ法によりＡｒガス下、０．
５ｋＷの出力で膜厚２００ｎｍの電極を形成して有機Ｅ
Ｌ素子を得た。この素子は、直流電圧５Ｖで２８０ｃｄ
／ｍ²の黄緑色発光が得られ、発光効率は２．４ｌｍ／
Ｗであった。この素子を特に封止をせずに、初期輝度１
００ｃｄ／ｍ²で定電流駆動を続けたところ、５００時
間後には発光面の５０％以上がダークスポットに覆わ
れ、輝度も２０ｃｄ／ｍ²まで低下してしまった。ま
た、大気下に１０００時間放置後、発光させたところ、
ダークスポットに覆われ発光は非常に弱かった。

【００４６】このように、従来の技術による有機ＥＬ素
子が、初期１００ｃｄ／ｍ²が５００時間の継続駆動で
２０ｃｄ／ｍ²以下に低下し、発光面がダークスポット
で覆われたり、ムラが生じるのに対し、本発明の素子
は、５０ｃｄ／ｍ²以上の輝度を保ち、ダークスポット
の発生も殆どなかった。また、従来の技術による有機Ｅ
Ｌ素子が、大気下に放置することにより、殆ど発光しな
くなるのに対し、本発明の素子は十分な輝度の均一発光
を示した。以上の結果から、陰極に本発明で示される３
元合金を使用した有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光効率
を低下させることなく、素子の駆動および保存における
長寿命化を達成した。

【００４７】本発明の有機ＥＬ素子は発光効率、発光輝
度を維持しつつ、長寿命化を達成するものであり、併せ
て使用される発光材料、ドーピング材料、正孔輸送材
料、電子輸送材料、増感剤、樹脂、電極材料等および素
子作製方法を限定するものではない。

【００４８】

【発明の効果】本発明の有機ＥＬ素子は、陰極の劣化が
抑制されたために、従来に比べて環境に対する経時安定
性が高く、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることができた。
以上により、本発明で示した３元合金を、有機ＥＬ素子
の陰極として使用することにより、高い発光輝度、高い
発光効率を維持しつつ、経時劣化の少ない長寿命の有機
ＥＬ素子を容易に作製することが可能になった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極および陰極間に発光層もしくは発光
層を含む有機化合物薄膜層を備えた有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、陰極が仕事関数４．０ｅＶ未
満であるアルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土
類元素のうちから選ばれる１種の金属元素（Ａ）と、仕
事関数４．０ｅＶ以上のものから選ばれる１種の金属元
素（Ｂ）と、上記で選ばれなかった金属元素であって、
Ｙ，Ｇｄ，Ｎｄ，Ｓｃ，Ｌａ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｃ
ｄ，Ｉｎ，Ｍｎ，Ｐｂ，Ｖ，Ｇａ，Ｔｉ，Ｂｉ，Ｓｎ，
Ｃｒから選ばれる１種の金属元素（Ｃ）からなる３元合
金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】仕事関数４．０ｅＶ以上のものとして選
ばれる金属元素（Ｂ）がＩｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ａｌ，Ｂ
ｉ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ
から選ばれる１種の金属元素である請求項１に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】金属元素（Ｃ）として選ばれたものの３
元合金中での割合が０．１〜５０ａｔ．％である請求項
１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。