JPH1092583A - El素子とその製造方法 - Google Patents

El素子とその製造方法

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JPH1092583A
JPH1092583A JP8265561A JP26556196A JPH1092583A JP H1092583 A JPH1092583 A JP H1092583A JP 8265561 A JP8265561 A JP 8265561A JP 26556196 A JP26556196 A JP 26556196A JP H1092583 A JPH1092583 A JP H1092583A
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JP
Japan
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cathode layer
layer
negative electrode
electrode layer
laminated
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Pending
Application number
JP8265561A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Tanpo
哲也 丹保
Shigeru Fukumoto
滋 福本
Morimitsu Wakabayashi
守光 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • H10K50/82Cathodes
    • H10K50/826Multilayers, e.g. opaque multilayers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、発光効率が良く、寿命が長
く、ダークスポットのない均一な発光を可能にする。 【解決手段】 ガラス等の透明基板10上にITO等の
透明な電極材料による陽極12が形成され、その透明電
極の陽極12の上面にホール輸送材料15及び電子輸送
材料16のEL材料が積層され、EL材料の表面に、相
対的に高純度の第一陰極層18が薄く積層され、さらに
その表面に相対的に純度が低いが電子供与性の高い第二
陰極層20が薄く積層される。第二陰極層20の表面に
相対的に高純度の第三陰極層24が第一陰極層18より
も厚く形成され、この第三陰極層24の表面に、第二陰
極層22よりも厚く且つ第二陰極層22よりも電子供与
性の高い第四陰極層26を形成する。第四陰極層26の
上に、この第四陰極層26を外気と遮断する保護層が、
金属薄膜または樹脂により形成されている。層した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面光源やディ
スプレイに用いられるEL素子とその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば有機EL(エレクトロルミ
ネッセンス)素子は、図2に示すように、ガラス基板1
に透光性のITO膜の陽極2を形成し、その上面にトリ
フェニルアミン誘導体(TPD)等のホール輸送材料3
を設け、その上にアルミキレート錯体(Alq3)等の
電子輸送材料4を積層している。そしてその上面に、A
l,Li,Ag,Mg,In等の陰極5を形成してい
る。この有機EL素子は、陽極2と陰極5間に所定の電
圧が印加され、発光を生じるものである。そして、この
有機EL素子の製造に際しては、ガラス基板1上に電極
材料及びEL材料を真空蒸着により形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、陰極5は、電
子輸送材料4に電子を供給する電子供与性が高いことが
望まれ、その指標としてはその材料の仕事関数あり、こ
の仕事願数が低いことが要求される。この仕事関数の低
い材料としてはNa,Li,Mg,Caなどがあるが、
取り扱いの容易性からEL素子に使用可能な材料は、L
i,Mg等に限られている。
【0004】しかし、上記従来の技術の陰極5を構成す
る材料であるLi,Mg等の電子供与性の高い材料、即
ち仕事関数の低い材料は、反応性が高く一般に高純度の
ものが得られにくく、またそれらの合金においても同様
であり、通常99%程度の純度が限界であった。そし
て、不純物の存在は、EL素子のダークスポットの原因
となり、純度99%程度では、ダークスポットの存在面
積が発光面の30%に達する場合がり、実用上問題とな
っていた。一方、これら以外のAl等の材料は高純度の
ものが得られるが、電子供与性が劣り、EL素子の発光
効率や寿命が落ちるという問題があった。
【0005】また、本願出願人により、上記問題点を解
決するために、EL材料の表面に、相対的に高純度のA
l等の第一陰極層を積層し、さらにその表面に相対的に
純度が低いが電子供与性の高いAl−Li合金による第
二陰極層を積層したEL素子も提案されている。しか
し、この構造によっても、高純度のAl層を厚くする
と、Liの量が少なくなくなり、発光効率が落ちてしま
い、またAl層を薄くすると不純物の影響が強くなり、
ダークスポットが発生しやすくなるという相反する問題
があった。
【0006】この発明は、上記従来の技術に鑑みてなさ
れたもので、簡単な構成で、発光効率が良く、寿命が長
く、ダークスポットのない均一な発光を可能にするEL
素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、ガラス等の
透明基板上にITO等の透明な電極材料による陽極が形
成され、その透明電極の陽極の上面にホール輸送材料及
び電子輸送材料のEL材料が積層され、さらに上記EL
材料の表面に、相対的に高純度の第一陰極層が薄く積層
され、さらにその表面に相対的に純度が低いが電子供与
性の高い第二陰極層が薄く積層され、この第二陰極層の
表面に相対的に高純度の第三陰極層が上記第一陰極層よ
りも厚く形成され、この第三陰極層の表面に、上記第二
陰極層よりも厚く且つ上記第二陰極層よりも電子供与性
の高い第四陰極層が形成されたEL素子である。さら
に、上記第四陰極層の上に、この第四陰極層を外気と遮
断する保護層が、金属薄膜または樹脂により形成された
ものである。
【0008】またこの発明は、ガラス等の透明基板上
に、真空蒸着やスパッタリング、その他の真空薄膜形成
技術により、ITO等の透明な電極材料の陽極を形成
し、その透明電極の陽極の上面に上記真空薄膜形成技術
によりホール輸送材料及び電子輸送材料のEL材料を積
層し、さらに上記EL材料の表面に、相対的に高純度の
第一陰極層を上記真空薄膜形成技術により薄く積層し、
さらにその表面に相対的に純度が低いが電子供与性の高
い第二陰極層を上記真空薄膜形成技術により薄く積層
し、この第二陰極層の表面に相対的に高純度の第三陰極
層を上記第一陰極層よりも厚く上記真空薄膜形成技術に
より積層し、この第三陰極層の表面に、上記第二陰極層
よりも厚く且つ上記第二陰極層よりも電子供与性の高い
第四陰極層を上記真空薄膜形成技術により積層するEL
素子の製造方法である。上記真空薄膜形成技術による各
層の形成は、一連の工程で行われる。さらに、上記第四
陰極層の上に、この第四陰極層を外気と遮断する保護層
を上記真空薄膜形成技術により形成し、その表面に樹脂
の保護層を塗布するものである。
【0009】この発明のEL素子は、陰極として純度の
高い第一陰極層と、電子供与性の高い第二陰極層との薄
膜を形成し、これにより、ダークスポットがほとんどな
く、第二陰極層により発光効率も良くなるようにし、さ
らに、より発光効率を良くするために、高純度の第三陰
極層を介して電子供与性がより高い第四陰極層を設け
て、Li等の電子供与性の高い金属原子が第三陰極層に
拡散し、さらにダークスポットがなく発光効率も良く、
寿命も長いものにすることができるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を基にして説明する。図1はこの発明のEL素
子の一実施形態を示すもので、この実施形態のEL素子
は、有機薄膜EL素子であり、図示するように、ガラ
ス、透明樹脂、石英等の透明基板10の表面に、ITO
等の透明な電極である陽極12が形成されている。陽極
12の表面には、EL材料による発光層14が形成され
ている。そして、発光層14の表面には、99.999
%以上の純度のAlによる第一陰極層18が50Å程度
の厚さに形成され、その上面に、Liを0.01%以下
の微量含むAl−Li合金の第二陰極20が50Å程度
の厚さに形成されている。第二陰極層20のLiの割合
を0.01%以下としたのは、Liを少なくすることに
より、不純物を少なくし、できるだけ純度の高い合金に
するためである。
【0011】第二陰極層22の上には、99.999%
以上の純度のAlによる第三陰極層22が200Å程度
の厚さに形成され、その上面に、Liを0.05%程度
含むAl−Li合金の第四陰極24が200Å程度の厚
さに形成されている。第四陰極層24のLiの割合を
0.05%程度としたのは、Liを第二陰極層20より
多くして、Liの第三陰極層22への拡散量を多くし、
発光効率をより高くするためである。なお、第一、第二
陰極層18,20の厚さは、適宜設定可能であり、相対
的に第三、第四陰極層22,24より薄く、純度の高い
ものにすれば良い。そして、第三、第四陰極層22,2
4は、各々厚さが100Åから1000Å程度の範囲て
適宜変更可能なものであり、より好ましくは、電子供与
性が良くダークスポットの発生しにくい範囲として、2
00Åから500Å程度の厚さにすれば良い。
【0012】EL材料の発光層14は、母体材料のうち
ホール輸送材料15としては、トリフェニルアミン誘導
体(TPD)、ヒドラゾン誘導体、アリールアミン誘導
体等がある。また、電子輸送材料16としては、アルミ
キレート錯体(Alq3)、ジスチリルビフェニル誘導
体(DPVBi)、オキサジアゾール誘導体、ビスチリ
ルアントラセン誘導体、ベンゾオキサゾールチオフェン
誘導体、ペリレン類、チアゾール類等を用いる。上記ホ
ール輸送材料15と電子輸送材料16の比は、10:9
0乃至90:10の範囲で適宜変更可能である。
【0013】第四陰極層24の上面には、保護層26が
積層されている。保護層26は、Ag、Al等の金属薄
膜により形成され、各陰極層18,20,22,24及
び発光層14を外気から遮断するものである。そして、
フェノール、エポキシ等の樹脂や、導電性塗料により保
護層28を形成する。
【0014】この実施形態の有機薄膜EL素子の製造方
法は、先ず基板10上に一面にITO等による陽極12
を蒸着やフラッシュ蒸着、スパッタリングその他の真空
中の薄膜形成技術により形成する。次に、EL材料の発
光層14を、ホール輸送材料15、電子輸送材料16の
順に、上記薄膜形成技術の任意の方法により順次形成す
る。EL材料14の層の表面には導電性材料15の層を
一面に、上記真空薄膜形成技術のうちの任意の方法によ
り形成する。この後、第一陰極層18を蒸着等の上記真
空薄膜形成技術で所定の厚さに形成する。次に第二陰極
層20を、同様に形成する。
【0015】次に、第二陰極層20の表面に、第三陰極
層22を同様に形成し、さらに、第四陰極層24を同様
に形成する。そして、保護層26を形成する。保護層2
6は、AlやAgを上記真空薄膜形成技術により同様に
形成する。この保護層26の形成までを真空炉中で一連
に行なうものである。そして、さらに、電極の取出し部
を除いて、樹脂による保護層28を塗布により形成して
も良い。なお、保護層26はハンダ付け性を考慮する
と、Agが好ましい。
【0016】ここで蒸着条件は、例えば、真空度が6×
10-6Torrで、EL材料の場合50Å/secの蒸
着速度で成膜する。フラッシュ蒸着法は、予め所定の比
率で混合した有機EL材料を、300〜600℃好まし
くは、400〜500℃に加熱した蒸着源に落下させ、
有機EL材料を一気に蒸発させるものである。また、そ
の有機EL材料を容器中に収容し、急速にその容器を加
熱し、一気に蒸着させるものでも良い。
【0017】この実施形態のEL素子は、陰極として純
度の高いAlの第一陰極層18を形成し、純度が高く電
子供与性も高いAL−Li合金の第二陰極層20を薄く
形成し、不純物がなく電子供与性もある程度高い陰極を
形成し、ダークスポットの発生を押えつつ、ある程度の
発光効率を確保している。そして、さらに、高純度の第
三陰極層14を相対的に厚く形成し、不純物の影響を抑
え、電子供与性をより高めるために、Liの割合が第二
電極層よりも多いAL−Li合金の第四陰極層26を形
成したものである。これにより、純度の高い第一陰極層
18及び比較的純度の高い第二陰極層20により発光時
のダークスポットがなく、発光効率もある程度良以上確
保し、さらに、純度の高い第三陰極層22を介して、L
iの多い第四陰極層26を形成することにより、Liが
第三陰極層に大量に拡散し、第三陰極層24の電子供与
性が高められ、発光効率がより良くなるものである。
【0018】なお、この発明のEL素子の第一、第三陰
極層は、高純度のAl以外に、高純度が得られ発光層に
悪影響を与えないAg,Inでも良い。また、第二、第
四陰極層は、Ai−Li合金の成分比率は適宜変更可能
であり、他のMg等の合金や、その他電子供与性の高い
金属材料単体でも良い。さらに、第二、第四陰極層を形
成後、温度を100℃程度に保って、拡散を促進するこ
とにより、さらに効率を上げることができる。また、E
L材料も、ホール輸送材料と電子輸送材料を積層したも
のの他、これらを混合して蒸着したもの等、適宜選択可
能なものであり、発光色も任意に選択可能である。
【0019】
【発明の効果】この発明のEL素子とその製造方法は、
陰極として、発光層に純度の高い材料を薄く積層し、そ
の上に電子供与性の高い材料を薄く積層し、さらに、そ
の上に相対的に厚く高純度の陰極材料を積層し、その上
に、電子供与性の高い材料を相対的に厚く形成したので
EL素子を、ダークスポットがなく、しかも発光効率が
良く、寿命も長いものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態のEL素子の断面図であ
る。
【図2】従来ののEL素子の断面図である。
【符号の説明】
10 基板 12 陽極 14 発光層 15 ホール輸送材料 16 電子輸送材料 18 第一陰極層 20 第二陰極層 22 第三陰極層 24 第四陰極層 26,28 保護層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に透明な電極材料により陽極
    が形成され、その透明な陽極の上面にホール輸送材料及
    び電子輸送材料のEL材料が積層され、上記EL材料の
    表面に、相対的に高純度の第一陰極層が薄く積層され、
    さらにその表面に相対的に純度が低いが電子供与性の高
    い第二陰極層が薄く積層され、この第二陰極層の表面に
    相対的に高純度の第三陰極層が上記第一陰極層よりも厚
    く形成され、この第三陰極層の表面に、上記第二陰極層
    よりも厚く且つ上記第二陰極層よりも電子供与性の高い
    第四陰極層が形成されたEL素子。
  2. 【請求項2】 上記EL材料は、有機EL材料である請
    求項1記載のEL素子。
  3. 【請求項3】 上記第四陰極層の上に、この第四陰極層
    を外気と遮断する保護層を形成した請求項1または2記
    載のEL素子。
  4. 【請求項4】 透明基板上に、真空薄膜形成技術により
    透明な電極材料の陽極を形成し、その透明陽極の上面に
    上記真空薄膜形成技術によりEL材料を積層し、さらに
    上記EL材料の表面に、相対的に高純度の第一陰極層を
    上記真空薄膜形成技術により薄く積層し、さらにその表
    面に相対的に純度が低いが電子供与性の高い第二陰極層
    を上記真空薄膜形成技術により薄く積層し、この第二陰
    極層の表面に相対的に高純度の第三陰極層を上記第一陰
    極層よりも厚く上記真空薄膜形成技術により積層し、こ
    の第三陰極層の表面に、上記第二陰極層よりも厚く且つ
    上記第二陰極層よりも電子供与性の高い第四陰極層を上
    記真空薄膜形成技術により積層するEL素子の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 上記第四陰極層の上に、この第四陰極層
    を外気と遮断する保護層を上記真空薄膜形成技術により
    形成し、その表面に樹脂の保護層を塗布する請求項4記
    載のEL素子の製造方法。
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Cited By (4)

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