JP2000243569A - 有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法 - Google Patents
有機エレクトロルミネセンス素子及びその製造方法Info
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Abstract
のできる有機EL素子及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明による有機EL素子は、透明基板
上に透明陽極と、発光層を含む有機エレクトロルミネセ
ンス材料層と、陰極層とが順に積層した有機エレクトロ
ルミネセンス素子であって、前記有機エレクトロルミネ
センス材料層と前記陰極層との間に、アルカリ金属を含
む有機金属化合物からなる電子注入層を有することを特
徴とする。
Description
ミネセンス(以下、有機ELと称する)素子及びその製
造方法に関する。
ラス基板1の上に陽極2、正孔輸送層3、発光層4、電
子注入層5、陰極層6を順次、積層した多層構造体7か
らなる。かかる構造において、陽極2から正孔輸送層3
を介して発光層4に正孔が供給され、また、陰極層6か
ら電子注入層5を介して発光層4に電子が供給される。
そして発光層4の内部でこの正孔と電子が再結合して発
光するのである。
るような電子を供給しやすいような材料で構成されるこ
とで、有機EL素子の発光強度を上げることができる。
仕事関数の低い材料としては、Li(リチウム)、Na(ナ
トリウム)、K(カリウム)といったアルカリ金属や、M
g(マグネシウム)、Ca(カルシウム)といったアルカ
リ土類金属がある。しかし、上記の金属は、いずれも反
応性が高く、化合物を形成して劣化し易いため、これら
を安定化させる元素、例えば、Al(アルミニウム)、Au
(金)、Ag(銀)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Fe(鉄)等
が添加されて陰極として用いられる。
土類金属よりも大きくなるが、より安定であるAl(アル
ミニウム)のような金属を陰極の材料として、その下層
の発光層4との間に数原子層程度の厚さのアルカリ金属
やアルカリ土類金属または仕事関数の低い希土類金属か
らなる電子注入層5を挟んだ構造によっても発光層4へ
電子が供給されやすくなる。また、アルカリ金属やアル
カリ土類金属を陰極層6に用いた場合に比べて陰極自体
の劣化も少ない。
発光層4の上に数十オングストローム程度のLi(リチウ
ム)を含むLi2O(酸化リチウム)を蒸着して電子注入層
5を形成した有機EL素子があった。この電子注入層5
の材料である高純度のLi2Oを発光層4の上に蒸着する手
法としては、EB(電子ビーム)方式や抵抗加熱方式の
真空蒸着法が用いられていた。
蒸着法は、電子銃によって加速された電子を蒸着材料の
上に照射して該部分を蒸発させ、被蒸着面に蒸着材料を
堆積させる手法であって、不純物の少ない蒸着膜を作製
することが出来る。しかしながら、蒸着材料へ電子を照
射する時に、二次電子や、特性X線が同時に発生する。
特に、蒸着材料がLi2Oの如く高融点の材料(Li2Oの融点
は1700℃以上)の場合、二次電子や、特性X線の発生量
も多いため、これが発光層4に達して劣化を引き起こさ
せる。故に、得られた有機EL素子は、ダークスポット
の如き、発光ムラを生じるため、得られる素子の歩留ま
りが低かった。
ステン)等の高融点金属からなるボート状の抵抗加熱体
を具備した蒸発源を用いて、該抵抗加熱体に通電するこ
とでその上の蒸着材料を蒸発させて、かかる蒸着材料を
被蒸着面に蒸着させるものである。装置はEB方式の真
空蒸着装置に比べて安価であるが、蒸発源自体が蒸着材
料の融点以上に発熱するため、Li2Oの如き高融点材料を
蒸着材料として蒸着する場合、輻射によって被蒸着面で
ある発光層4の表面の温度を上昇させるので、EB方式
の真空蒸着の場合と同様に発光層4等を劣化させてしま
う場合があった。
のいずれの場合であっても、高融点のLi2Oの蒸着時には
その真空度が悪化し、故に、蒸着レートが不安定となっ
て、所望の成膜を行うことが難しかった。これは、蒸着
材料の加熱時に発生する熱によって、Li2Oが分解してO2
などのガスが発生することによる。そこで本発明は、発
光強度が高く且つ高い歩留まりをもって製造できる有機
EL素子及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
子は、透明基板上に透明陽極と、発光層を含む有機エレ
クトロルミネセンス材料層とが順に積層した有機エレク
トロルミネセンス素子であって、前記有機エレクトロル
ミネセンス材料層と、陰極層との間に、アルカリ金属を
含む有機金属化合物からなる電子注入層を有することを
特徴とする。
センス素子の製造方法は、透明基板上に透明陽極を形成
するステップと、発光層を含む有機エレクトロルミネセ
ンス材料層を形成するステップと、陰極層を形成するス
テップと、からなり、 前記陰極層を形成するステップ
は、前記有機エレクトロルミネセンス材料層の上にアル
カリ金属を含む有機金属化合物を蒸着して電子注入層を
形成するステップを含むことを特徴とする。
ては、エノラート誘導体、オキサゾシン誘導体、アルキ
ン誘導体、アリール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポ
ルフィリン誘導体、β−ジケトン誘導体などを用いるこ
とができ、特に、β−ジケトン誘導体としては、アセチ
ルアセトン誘導体、ベンゾリルトリフルオロアセトン誘
導体、ピバロイルトリフルオロアセトン誘導体、トリフ
ルオロアセチルアセトン誘導体、テノイルトリフルオロ
アセトン誘導体、フロイルトリフルオロアセトン誘導
体、へキサフルロオロアセチルアセ卜ン誘導体、へプタ
フルオロブタノイルピバロイルメタン誘導体、ジピバロ
イルメタン誘導体などを用いることができる。さらに、
ジピバロイルメタン誘導体としては、Li(C11H19O2)
(リチウムジピバロイルメタン;+Lithium Dipivaloyl
methane、以下Li(DPM)と称する。)、K(DPM)の他、
Ba(DPM)2、Sr(DPM)2、Ca(DPM)2、Rb(DPM)、Cs
(DPM)等を用いることができる。
化合物からなる電子注入層5を形成したので、陰極層6
から発光層4に電子が供給され易いため、得られた有機
EL素子は高い発光強度を有する。この有機金属化合物
は、金属酸化物に比べて融点が非常に低く、低温での蒸
着が可能である。よって、EB方式の真空蒸着法によっ
て蒸着する場合であっても、発生する二次電子や、特性
X線の発生量が少なく、製造時において発光層4等に劣
化を引き起こすことがない。また、抵抗加熱方式の真空
蒸着法で蒸着する場合であっても、輻射による発光層4
の表面温度の上昇もほとんどなく、製造時において発光
層4等に劣化を引き起こすことがない。
よれば、陰極から電子をより容易に放出たらしめる電子
注入層5を、発光層4と陰極層6との間に形成したの
で、得られる有機EL素子の発光強度が高い。また、電
子注入層5を低温で形成することができるので、製造時
に素子の構成物に劣化をもたらすことがないため、高い
歩留まりで有機EL素子を得ることが出来る。
の製造方法の実施例について詳細に説明する。本発明に
よる有機EL素子は、図1に示した従来例と同様な構成
の多層構造体を有している。まず、透明なガラス基板1
上に透光性のITOからなる陽極2を電極パターン(図
示しない)を形成するように蒸着し、その上に、TPD
(トリフェニルアミン誘導体)からなる正孔輸送層3を
600オングストロームの厚さで蒸着する。さらにAlq3
(アルミキレート錯体)からなる発光層4を550オング
ストロームの厚さで蒸着し、この上にアルカリ金属であ
るLiを含む有機金属であるLi(DPM)を蒸発させて堆積
させた電子注入層5を膜厚を適宜変更して成膜する。さ
らにAlからなる陰極層6を膜厚が1000オングストローム
となるように蒸着して、有機EL素子である多層構造体
7を形成する。そして最後にこの多層構造体7を封止被
膜8で封止する。なお、Li(DPM)の融点は279.7℃であ
って、195から210℃の温度で昇華する。Li(DPM)の蒸
着は、抵抗加熱方式によって行い、真空蒸着装置のチャ
ンバー内の真空度は、1×10-6Torrとしたが、成膜中こ
の真空度には変化がなく一定であった。従来、Li2Oを蒸
着する場合は、チャンバ内の真空度は、安定せず、例え
ば1×10-6Torrから1×10-3Torrにまで悪化していた。上
記の蒸着は、抵抗加熱方式に限定されず、EB方式であ
っても良い。
輝度300cd・m2で発光させたときの発光効率は、Li(DPM)
を蒸着に用いた電子注入層5の膜厚が、5、10、20、3
0、50、70、100、120オングストロームのとき、それぞ
れ2.03、2.793、2.84、2.93、2.77、2.17、2.57、0.36
(lm/w)であった。なお、比較例として、電子注入層5
を設けない以外は、その他の層を同条件で形成した素子
において、輝度300cd・m2で発光させた際の発光効率は、
1.21(lm/w)であった。また、Li2Oを蒸着に用いた電子
注入層5を10オングストロームの厚さに形成し、それ以
外の他の層を同条件で形成した素子において、300cd・m2
で発光させた際の発光効率は、最高で2.98(lm/w)であ
ったが、発光ムラや素子毎の発光効率にばらつきを生じ
ていた。
を用いることで、発光効率が高い有機EL素子を高い歩
留まりで得ることが出来る。また、Li(DPM)を用いた
電子注入層5の膜厚は、少なくとも5〜100オングストロ
ームとすることが好ましい。他の実施例として、電子注
入層5にK(DPM)(カリウムジピバロイルメタン)を用
いて、これを50オングストロームの厚さに成膜し、それ
以外の層については同一の成膜条件で素子を作成した。
上記同様に発光効率を計測したところ、輝度300cd・m2で
発光させたとき、3.02(lm/w)であって、良好な発光効
率を示した。
フタロシアニン)を用いて、これを50オングストローム
の厚さに成膜し、それ以外の層については上記実施例と
同一条件で素子を作成した。同様に発光効率を計測した
ところ、輝度300cd・m2で発光させたとき、2.75(lm/w)
であって良好な発光効率であった。上記した実施例にお
いて、抵抗加熱方式の蒸着法と同様にEB方式の真空蒸
着法を用いて、電子注入層5としてLi(DPM)を用いた
EL素子は、発光強度が高く、またLi2Oを電子注入層5
として用いたとき以上の高い歩留まりが得られた。すな
わちこれは、EB方式の真空蒸着法において、有機金属
であるLi(DPM)が、Li2Oと比べて融点が低いため、発
生する二次電子や、特性X線が少なく、多層構造体7に
与える劣化の影響が少ないことによる。
の材料としてLi(DPM)を用いたが、これに限られるも
のではなく、アルカリ金属を含む有機金属化合物で有れ
ば用いることが出来る。このアルカリ金属を含む有機金
属化合物としては、エノラート誘導体、オキサゾシン誘
導体、アルキン誘導体、アリール誘導体、フタロシアニ
ン誘導体、ポルフィリン誘導体、β−ジケトン誘導体な
どを用いることができ、特に、β−ジケトン誘導体とし
ては、アセチルアセトン誘導体、ベンゾリルトリフルオ
ロアセトン誘導体、ピバロイルトリフルオロアセトン誘
導体、トリフルオロアセチルアセトン誘導体、テノイル
トリフルオロアセトン誘導体、フロイルトリフルオロア
セトン誘導体、へキサフルロオロアセチルアセ卜ン誘導
体、へプタフルオロブタノイルピバロイルメタン誘導
体、ジピバロイルメタン誘導体などを用いることができ
る。さらに、ジピバロイルメタン誘導体としては、Li
(DPM)、K(DPM)の他、Ba(DPM)2、Sr(DPM)2、Ca
(DPM)2、Rb(DPM)、Cs(DPM)等を用いることができ
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 透明基板上に透明陽極と、発光層を含む
有機エレクトロルミネセンス材料層と、陰極層と、が積
層した有機エレクトロルミネセンス素子であって、 前記有機エレクトロルミネセンス材料層と陰極層との間
に、アルカリ金属を含む有機金属化合物からなる電子注
入層を有することを特徴とする有機エレクトロルミネセ
ンス素子。 - 【請求項2】 前記有機金属化合物は、β−ジケトン誘
導体であることを特徴とする請求項1記載の有機エレク
トロルミネセンス素子。 - 【請求項3】 前記有機金属化合物は、ジピバロイルメ
タン誘導体であることを特徴とする請求項1記載の有機
エレクトロルミネセンス素子。 - 【請求項4】 前記有機金属化合物は、Li(C11H19O2)
であることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロ
ルミネセンス素子。 - 【請求項5】 前記有機金属化合物は、K(C11H19O2)
であることを特徴とする請求項1記載の有機エレクトロ
ルミネセンス素子。 - 【請求項6】 前記有機金属化合物は、リチウムフタロ
シアニン(Li-PC)であることを特徴とする請求項1記
載の有機エレクトロルミネセンス素子。 - 【請求項7】 透明基板上に透明陽極を形成するステッ
プと、発光層を含む有機エレクトロルミネセンス材料層
を形成するステップと、陰極層を形成するステップと、
からなる有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法で
あって、 前記陰極層を形成するステップは、前記有機エレクトロ
ルミネセンス材料層の上にアルカリ金属を含む有機金属
化合物を蒸着して電子注入層を形成するステップを含む
ことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子の製
造方法。 - 【請求項8】 前記有機金属化合物は、β−ジケトン誘
導体であることを特徴とする請求項7記載の有機エレク
トロルミネセンス素子の製造方法。 - 【請求項9】 前記有機金属化合物は、ジピバロイルメ
タン誘導体であることを特徴とする請求項7記載の有機
エレクトロルミネセンス素子の製造方法。 - 【請求項10】 前記有機金属化合物は、Li(C11H19O2)
であることを特徴とする請求項7記載の有機エレクトロ
ルミネセンス素子の製造方法。 - 【請求項11】 前記有機金属化合物は、K(C11H19O2)
であることを特徴とする請求項7記載の有機エレクトロ
ルミネセンス素子の製造方法。 - 【請求項12】 前記有機金属化合物は、リチウムフタロ
シアニン(Li-PC)であることを特徴とする請求項7記
載の有機エレクトロルミネセンス素子の製造方法。
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|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-02-16 JP JP03769499A patent/JP3844105B2/ja not_active Expired - Fee Related
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