JPH04212284A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気的な発光、すなわ
ちエレクトロルミネセンス（以下、単にＥＬという）を
用いたＥＬ素子に関し、更に詳しくは、少なくとも陽極
、正孔注入輸送層、有機電子輸送発光層、陰極、もしく
は少なくとも陽極、正孔注入輸送層、有機発光層、電子
注入輸送層、陰極の順で構成される有機薄膜ＥＬ素子に
関するものである。

【従来技術】

【０００２】従来のＥＬ素子は、電極間に高抵抗な絶縁
層を設けた交流駆動型のものが主流で、それらは分散型
ＥＬ素子と薄膜型ＥＬ素子に大きく分類される。分散型
ＥＬ素子の構造は、樹脂バインダー中に分散させた高誘
電率のチタン酸バリウム等の粉末を、背面電極となるア
ルミ箔上に数１０μｍの厚さにコーティングして絶縁層
とし、その上に樹脂バインダー中に分散した硫化亜鉛系
の発光体層を設け、更にその上に透明電極を積層したも
のである。この型の素子は、安価で大面積、厚さ１ｍｍ
以下の面発光体を得られ、液晶表示装置用バックライト
等の用途があるが、輝度が低下しやすい。

【０００３】薄膜ＥＬ素子は、ガラス板に酸化インジウ
ム〜酸化錫（以下単にＩＴＯという）等を被覆した透明
電極基板上に、絶縁層としてスパッタリング法等により
酸化イットリウム等の誘電体薄膜層を数千Å形成し、そ
の上にＺｎＳ系、ＺｎＳｅ系、ＳｒＳ系、ＣａＳ系等の
蛍光体薄膜を電子ビーム蒸着、スパッタリング法等で数
千Å程度積層し、さらに誘電体薄膜層、アルミ等の背面
電極の順に積層された構造になっている。電極間の膜厚
は１〜２μｍ以下である。薄膜型ＥＬ素子は長寿命で高
精細な表示が可能でポータブル型コンピュータ用ディス
プレイ等の用途に適しているが、高価である。

【０００４】どちらの型のＥＬ素子の場合も十分な輝度
を得るためには１００Ｖ以上の交流高電圧を要する。し
かし、例えば、電池でＥＬ素子を発光させる際には、昇
圧トランスを要するため、ＥＬ素子が１ｍｍ以下の薄型
であっても組み込まれた機器全体の厚さを薄くするのは
困難であった。

【０００５】そこで近年、昇圧トランス等の不要な低電
圧直流駆動のＥＬ素子を目指した研究が行なわれており
、その一つとして有機薄膜ＥＬ素子の研究が行われてい
る。

【０００６】特開昭５７−５１７８１号公報、特開昭５
９−１９４３９３号公報、特開昭６３−２６４６９２号
公報、特開昭６３−２９５６９５号公報、ジャパニーズ
・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス第２５
巻第９号７７３頁（１９８６年）、アプライド・フィジ
ィックス・レター第５１巻第１２号９１３頁（１９８７
年）、およびジャーナル・オブ・アプライド・フィジッ
クス第６５巻第９号３６１０頁（１９８９年）等によれ
ば、従来、この種の有機薄膜ＥＬ素子は、以下のように
作られている。

【０００７】まず、ガラス等の透明絶縁性の基板上に蒸
着又はスパッタリング法等で形成した金やＩＴＯの透明
導電性被膜の陽極上に、まず正孔注入輸送層として銅フ
タロシアニン、ポリ３−メチルチオフェン、あるいは「
化１」で示される化合物：

【０００８】

【化１】

【０００９】１，１−ビス（４−ジ−パラ−トリルアミ
ノフェニル）シクロヘキサン（融点１８１．４℃〜１８
２．４℃）、あるいは「化２」で示される化合物：

【０
０１０】

【化２】

【００１１】Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（
３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４
’−ジアミン（融点１５９℃〜１６３℃）等のテトラフ
ェニルジアミン誘導体の層を、蒸着や電解重合法等で１
μｍ程度以下の厚さに単層又は積層して形成する。

【００１２】次に正孔注入輸送層上に、テトラフェニル
ブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２
−フタロペリノン誘導体、トリス（８−キノリノール）
アルミニウム等の有機蛍光体を蒸着、又は樹脂バインダ
ー中に分散させてコーティングすることにより有機電子
輸送発光層を１．０μｍ程度以下の厚さで形成する。最
後に、その上に陰極としてＭｇ，Ｉｎ，Ａｌの単体金属
、またはＭｇとＡｇの合金（原子比１０：１）等を蒸着
する。

【００１３】以上のように作られた素子は、透明電極側
を陽極として２０〜３０Ｖ以下の直流低電圧に印加する
ことにより発光層に正孔と電子が注入され、その再結合
により発光し１０００ｃｄ／ｍ２　程度の輝度が得られ
ている。

【００１４】また、アプライド・フィズィクス・レター
第５７巻第６号５３１頁（１９９０年）等によると、安
達らは図３に示したように、ＩＴＯの陽極上に正孔注入
輸送層としてＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（
３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４
’−ジアミン、有機発光層として１−〔４−Ｎ，Ｎ−ビ
ス（Ｐ−メトキシフェニル）アミノスチリル〕ナフタレ
ン、電子注入輸送層として２−（４−ビフェニル）−５
−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジ
アゾール（以下、単にＢＰＢＤという）、陰極としてＭ
ｇとＡｇの合金を順に積層して得た有機薄膜ＥＬ素子を
作り、同様に２０〜３０Ｖ以下の直流低電圧で１０００
ｃｄ／ｍ２　程度のＥＬ発光を得ている。

【００１５】ここで、有機薄膜ＥＬ素子に用いる陰極材
料の好ましい条件を考えると、■有機薄膜への密着性が
良い。■酸化しにくく安定。■有機薄膜材料の最低空軌
道（以下単にＬＵＭＯという）のエネルギーレベルへの
電子注入がしやすいように低仕事関数である。等があげ
られる。

【００１６】従来、最も用いられてきた陰極材料Ｍｇー
Ａｇ合金（原子比１０：１，仕事関数約３．８ｅＶ）は
、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらが開発したもので、低仕事関数の
Ｍｇ（仕事関数約３．６ｅＶ）の有機薄膜への密着性を
Ａｇを添加し改善したものである。しかし、これは、逆
に空気中ではＭｇ単体よりも金属膜の内部まで腐食が進
行し易くなってしまっている。

【００１７】有機薄膜ＥＬ素子は、ヒートシール時の熱
や有機溶剤を含む接着材に弱いために、従来十分な封止
方法が開発されていなかった。そのため、素子の保存や
駆動は、真空中または乾燥Ａｒガス中等の不活性雰囲気
中で行なわれており、低仕事関数でかつ安定な陰極材料
および空気中で安定に駆動するための封止技術の開発が
求められていた。

【００１８】また、従来最も高輝度が得られる代表的な
電子輸送発光材料として知られているトリス（８−キノ
リノール）アルミニウムのＬＵＭＯのエネルギーレベル
は、大気下で光電子放出法で測定した仕事関数の値から
光学的エネルギーギャップ（２．７５ｅＶ）を引いて求
めると、約３．１ｅＶであり、電子注入輸送材料として
使われているＢＰＢＤの場合は２．７ｅＶである。そこ
で、これらの材料に効率的に電子注入を行ない、１００
００ｃｄ／ｍ２　以上の高輝度の有機薄膜ＥＬ素子を得
るための陰極材料としては、仕事関数が３．１ｅＶより
小さく、高いフェルミレベルを持つＬｉ（仕事関数２．
９ｅＶ）、Ｎａ（同　　２．７５ｅＶ）、Ｋ（同２．１
５ｅＶ）等のアルカリ金属が期待できるが、単体金属で
はきわめて酸化し易く不安定であるため、陰極として用
いることができなかった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するためになされたもので、従来使用されたＭｇ
−Ａｇ合金よりも低仕事関数で、かつ比較的安定な陰極
材料を用いた高輝度有機薄膜ＥＬ素子を提供すること、
および空気中でも劣化しにくい有機薄膜ＥＬ素子を提供
することを目的としてなされたものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、　　
基板上に、少なくとも陽極、正孔注入輸送層、有機電子
輸送発光層、陰極、もしくは少なくとも陽極、正孔注入
輸送層、有機発光層、電子注入輸送層、陰極の順で構成
される有機薄膜ＥＬ素子、または基板上に、少なくとも
陰極、有機電子輸送発光層、正孔注入輸送層、陽極、も
しくは陰極、電子注入輸送層、有機発光層、正孔注入輸
送層、陽極の順で構成される有機薄膜ＥＬ素子において
、陰極側素子面上に金属酸化物、金属沸化物または金属
硫化物からなる封止層を設けたことを特徴とする有機薄
膜ＥＬ素子であり、さらに言えば、基板と接しない面側
に気密性の板または箔を接着することにより素子を密封
した構造の有機薄膜ＥＬ素子である。

【００２１】あるいはまた、前記有機薄膜ＥＬ素子の陰
極が、アルカリ金属元素を６モル％以上含む合金であり
、かつ陰極側素子面上に金属酸化物、金属沸化物または
金属硫化物からなる封止層を設けたものであってもよい
。さらに言えば、基板上に陽極から形成された有機薄膜
ＥＬ素子のアルカリ金属元素を含む陰極上に、アルカリ
金属元素を含まない難腐食性金属陰極層を５００Å以上
の厚さで設けて形成したことを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子である。

【００２２】以下に本発明の実施例を示す図面の図１お
よび図２に基いて説明する。図１は、本発明における有
機薄膜ＥＬ素子を、基板（１）上に陽極（２）、正孔注
入輸送層（３）、有機電子輸送発光層（４）、陰極（５
）、封止層（６）の順に構成し、ガラス板（１５）を接
着剤（１６）にて接着して密封した場合であり、図２の
例は、基板（１）上に陰極（５）から逆の順に構成し、
ガラス板（１５）を接着剤（１６）にて接着して密封し
た場合である。

【００２３】また、図３に示すように、有機電子輸送発
光層（４）を有機発光層（７）と電子注入輸送層（８）
とに機能を分離し、基板（１）上に陽極（２）、正孔注
入輸送層（３）有機発光層（７）、電子注入輸送層（８
）、陰極（５）封止層（６）の順に構成することもでき
るし、また図４に示すように、同様の構成を基板（１）
上に陰極（５）から逆の順に構成することもできる。

【００２４】陽極（２）は、ガラス等の透明絶縁性の基
板（１）上にＩＴＯや酸化亜鉛アルミニウムのような透
明導電性物質を真空蒸着やスパッタリング法等で被覆し
た表面抵抗１０〜５０Ω／平方、可視光線透過率８０％
以上の透明電極、又は金やプラチナを薄く蒸着した半透
明電極が望ましい。

【００２５】しかし、別の場合には、陽極（２）は不透
明で、正孔注入輸送層（３）を通して有機電子輸送発光
層（４）または有機発光層（７）へ正孔注入し易い仕事
関数の大きい金、プラチナ、ニッケル等の金属板、シリ
コン、ガリウムリン、アモルファス炭化シリコン等の仕
事関数が４．８ｅＶ以上の半導体基板、もしくはそれら
の金属や半導体を、絶縁性の基板（１）上に被覆した陽
極（２）に用い、陰極（５）を透明電極もしくは半透明
電極とすることもできる。陰極（５）も不透明であれば
、有機電子輸送発光層（４）または有機発光層（７）の
少なくとも一端が透明である必要がある。

【００２６】次に透明な陽極（２）上に正孔注入輸送層
（３）を形成するが、正孔注入輸送材料の好ましい条件
は、酸化に対して安定で正孔移動度が大、イオン化エネ
ルギーが陽極材料と発光層材料の中間にあり、成膜性が
良く、少なくとも発光層材料の蛍光波長領域において実
質的に透明である必要がある。具体的には、銅フタロシ
アニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン類も
しくはテトラフェニルジアミン誘導体等を単層で、また
は積層して使用する。テトラフェニルジアミン誘導体の
代表的な材料としては、１、１−ビス（４−ジ−パラ−
トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジ
フェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１
，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−
ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（パラ−トリル）−１，１
’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ
’−テトラ（パラ−トリル）−４，４’−ジアミノビフ
ェニル等があげられるが、上記例に特に限定されるもの
ではない。

【００２７】これらの化合物を用いた正孔注入輸送層（
３）の成膜は、透明電極の陽極（２）上に主に蒸着によ
り形成されるが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リメチルフェニルシラン等の樹脂中に、分散させてスピ
ンコート等の方法でコーティングすることによって形成
することも可能である。正孔注入輸送層（３）の膜厚は
、単層または積層により形成する場合においても１μｍ
以下であり、好ましくは０．０３〜０．１μｍである。

【００２８】テトラフェニルジアミン誘導体のように加
熱により溶融する正孔注入輸送材料を用いた場合には、
正孔注入輸送材料の蒸着中または蒸着後に、真空中また
は不活性ガス雰囲気下で蒸着膜の欠陥を除くため、融点
程度以下の温度で基板加熱処理を行っても良い。また、
銅フタロシアニンのように結晶性で蒸着膜表面が凹凸に
なりやすい正孔注入輸送材料を用いた場合には、蒸着中
に基板冷却を行い非晶質な蒸着膜を得ることもできる。

【００２９】次に正孔注入輸送層（３）上に、有機電子
輸送発光層（４）を形成するが、有機電子輸送発光層（
４）に用いる蛍光体は、可視領域に蛍光を有し、適当な
方法で成膜できる任意の蛍光体が可能である。例えば、
アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン、ペリ
レン、テトラフェニルブタジエン、９，１０−ビス（フ
ェニルエチニル）アントラセン、８−キノリノールリチ
ウム、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、トリ
ス（５，７−ジクロロ，８−キノリノール）アルミニウ
ム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）アルミニ
ウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛、トリス（５−フ
ルオロ−８−キノリノール）アルミニウム、ビス〔８−
（パラ−トシル）アミノキノリン〕亜鉛錯体およびカド
ミウム錯体、１，２，３，４−テトラフェニルブタジエ
ン、ペンタフェニルブタジエン等があげられる。

【００３０】有機電子輸送発光層（４）中の蛍光体は、
発光波長変換、発光効率向上のために２種類以上の蛍光
体を混合するか、多種類の蛍光体の発光層を２層以上積
層してもよく、そのうちの一方は赤外域または紫外域に
蛍光を示すものであってもよい。

【００３１】有機電子輸送発光層（４）の成膜方法は、
真空蒸着法、累積膜法、または適当な樹脂バインダー中
に分散させてスピンコートなどの方法でコーティングす
ることにより行なわれる。有機電子輸送発光層（４）の
膜厚は、単層または積層により形成する場合においても
１μｍ以下であり、好ましくは０．０３〜０．１μｍで
ある。

【００３２】次に有機電子輸送発光層（４）を有機発光
層（７）と電子注入輸送層（８）とに機能分離して配す
る場合、電子注入輸送材料の好ましい条件は、電子移動
度が大きく、ＬＵＭＯのエネルギーレベルが有機発光層
材料のＬＵＭＯのエネルギーレベルと同程度から陰極材
料のフェルミレベルの間にあり、仕事関数が有機発光層
材料より大きく、成膜性が良いことである。さらに陽極
（２）が不透明で、透明もしくは半透明の陰極（５）か
ら光を取り出す構成の素子においては少なくとも有機発
光層材料の蛍光波長領域において実質的に透明である必
要がある。例としては、ＢＰＢＤ、３，４，９，１０−
ペリレンテトラカルボキシル−ビス−ベンズイミダゾー
ルなどがあげられるが、上記例に特に限定されるもので
はない。

【００３３】電子注入輸送層（８）の成膜方法は、真空
蒸着法、累積膜法、または適当な樹脂バインダー中に分
散させてスピンコートなどの方法でコーティングするこ
とにより行なわれる。電子注入輸送層（８）の膜厚は、
１μｍ以下であり、好ましくは０．０１〜０．１μｍで
ある。

【００３４】また、正孔注入輸送層、電子輸送発光層、
電子注入輸送層の耐熱性を上げるため、各層の構成材料
の例にあげた有機分子にビニル基、アリル基、メタクリ
ロイルオキシメチル基、メタクリロイルオキシ基、メタ
クリロイルオキシエチル基、アクリロイル基、アクリロ
イルオキシメチル基、アクリロイルオキシエチル基等の
重合性置換基を、ひとつ以上導入し、成膜中または成膜
後に各層をポリマー化してもよいし、各層の構成材料の
成膜性を改善し平滑な膜が形成できるよう各層の構成材
料の例にあげた有機分子に１個以上のメチル基、エチル
基等のアルキル基を導入してもよい。

【００３５】また、ＩＴＯガラス基板と正孔注入輸送層
との密着性を上げるため、ＩＴＯ膜をシラン系、チタネ
−ト系カップリング剤で処理した後、正孔注入輸送層を
設けてもよい。また、有機電子輸送発光層（４）または
有機発光層（７）及び電子注入輸送層（８）を真空蒸着
法により形成する際、蒸着中または蒸着後直ちに水素、
アンモニア等の非電子吸引性または電子供与性のガスを
真空槽に導入し有機分子に吸着させ、有機分子が空気中
の酸素を吸着して膜の電気抵抗が増大することを防ぐこ
ともできる。

【００３６】次に、本発明による陰極（５）を有機電子
輸送発光層（４）または電子注入輸送層（８）上に形成
する。本発明の請求項１記載による陰極合金の主成分は
、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属元素とアルカリ金属
元素以外のより安定なＭｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、
Ａｇ、Ｚｒ等の金属であるが、主成分以外に数モル％以
内の不純物、添加物が含まれていても良い。アルカリ金
属元素の仕事関数は、例えばＬｉは２．９ｅＶ、Ｎａは
２．７５ｅＶ、Ｋは２．１５ｅＶであるから、トリス（
８−キノリノール）アルミニウムのＬＵＭＯレベルより
フェルミレベルが十分高く、効率的な電子注入が期待で
きるがアルカリ金属単体では空気中では非常に酸化し易
いため有機薄膜ＥＬ素子の陰極として用いるのは困難で
あった。

【００３７】そこで本発明ではアルカリ金属元素をＭｇ
、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ａｇ等のアルカリ金
属元素以外の１種以上の金属と合金化することにより安
定化した。共蒸着等の方法で陰極を形成後、素子を真空
から大気に出した場合においても、有機電子輸送発光層
と接する陰極内部までの急速な腐食は防がれる。これは
、合金化したことにより空気に触れる陰極表面に緻密な
酸化膜が形成されるためと考えられる。本発明の陰極合
金中のアルカリ金属元素の割合は６モル％から３０モル
％が好ましく、３０モル％以上の場合は湿気を含む空気
に触れると陰極内部まで酸化、腐食が進行し易くなる。

【００３８】そこで、電子注入を効果的に行うための低
仕事関数陰極層の厚さは５００Å、以下で十分であるか
ら、まずアルカリ金属元素を含む陰極層（９）の厚さを
５００Å程度以下に形成し、図５に示すように、その上
に腐食防止と陰極の導電性を増すために請求項２記載の
ようにアルカリ金属を含まない難腐食性金属陰極層（１
０）の厚さを５００Å以上の厚さで積層し陰極形成を行
なってもよい。難腐食性金属の例としてはＭｇ、Ｓｎ、
Ａｌ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｚｎ等が
あげられるが、上記以外にもアルカリ金属元素および第
４周期より大きいアルカリ土類金属元素以外の金属元素
であれば使用可能である。

【００３９】陰極（５）の形成方法は、抵抗加熱方式に
より１０−５Ｔｏｒｒオーダー以下の真空度の下で成分
ごとに別々の蒸着源から水晶振動子式膜厚計でモニター
しながら共蒸着する。このとき、単層または積層した場
合においても、０．１〜０．３μｍ程度の膜厚で形成さ
れるが、電子ビーム蒸着やスパッタリング法により共蒸
着ではなく、合金ターゲットを用いて成膜することもで
きる。

【００４０】次に素子の有機層、電極の酸化を防ぐため
に素子上に封止層（６）を形成する。封止層（６）は陰
極（５）の形成後直ちに形成する。封止層材料の例とし
ては、ＳｉＯ２　，ＳｉＯ，ＧｅＯ，ＭｏＯ３　等の酸
化物、ＭｇＦ２　，ＬｉＦ，ＢａＦ２　，ＡｌＦ３　，
ＦｅＦ３　等の沸化物、ＧｅＳ，ＳｎＳ等の硫化物等の
バリアー性の高い無機化合物があげられるが、上記例に
限定されるものではない。これらを単体または複合して
蒸着、スパッタリング法等により成膜する。抵抗加熱方
式で蒸着する場合には、低温で蒸着できるＧｅＯが優れ
ている。

【００４１】さらに湿気の浸入を防ぐ為に低吸湿性の光
硬化性接着剤、エポキシ系接着剤等（１５）を用いて、
ガラス板（１６）を接着し密封する。ガラス板以外にも
金属板、プラスチック板等を用いることもできる。有機
物層の紫外線による劣化を防ぎ、ＥＬ素子の長寿命化を
計るため、ＩＴＯガラス基板のガラス面上に、ＺｎＯ膜
等からなる紫外線吸収層を設けたり、ＥＬ発光のスペク
トルを変化させるために、カラーフィルター層や、ＥＬ
発光を吸収して蛍光を発する物質の層を設けることもで
きる。

【００４２】また、陽極のＩＴＯガラス基板上に金、白
金、パラジウム等の単体金属または合金の可視光に対す
る半透明膜を積層した陽極と、不透明で可視光において
高い反射率を有する陰極を用い、陽極と陰極の間隔がＥ
Ｌ発光波長の２分の１の整数倍に有機薄膜の屈折率で補
正した値の厚さになるよう正孔注入輸送層、有機電子輸
送発光層等を積層し光共振器化することにより、ＥＬ発
光波長領域において半値巾の狭いＥＬスペクトルを得る
こともできる。

【００４３】以上のように構成した有機薄膜ＥＬ素子は
、正孔注入輸送層（３）側を正として電源（１１）にリ
−ド線（１２）で接続し直流電圧を印加することにより
空気中で安定に発光するが、交流電圧を印加した場合に
も正孔注入輸送層（３）側の電極が正に電圧印加されて
いる間は発光する。また、以上のように構成した有機薄
膜ＥＬ素子は、有機薄膜の吸収領域における光を照射す
ることにより正孔注入輸送層側の電極が正になるよう光
起電力が発生し、光電池としても機能する。

【００４４】

【実施例】

＜実施例１＞ 以下、本発明のＥＬ素子の実施例を図１に従って、説明
する。まず、透明絶縁性の基板（１）として、厚さ１．
１ｍｍのガラス板を用い、この上に１２００ÅのＩＴＯ
を被覆して陽極（２）とした。この透明導電性ガラス基
板を十分に洗浄後、正孔注入輸送層（３）として、Ｎ，
Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニ
ル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンを５
００Å蒸着した。次に有機電子輸送発光層（４）として
トリス（８−キノリノール）アルミニウムを５００Å蒸
着し、その上面に陰極（５）としてＭｇ−Ｎａ合金を共
蒸着によりＮａの割合が２３モル％となるよう９５Å蒸
着した後、続けてＭｇだけを２１４０Å蒸着した。陰極
（５）の仕事関数は光電子放出法により測定したところ
、３．２ｅＶであった。

【００４５】最後に封止層（６）としてＧｅＯを１．８
μｍ蒸着後、ガラス板（１５）を紫外線硬化接着剤（１
６）で接着し密封した。この素子は３Ｖ以上の直流電圧
印加により黄緑色に発光し、１３Ｖにおいて１０２００
ｃｄ／ｍ２　の輝度を示した。このときの電流密度は５
３６ｍＡ／ｃｍ２　であった。

【００４６】 ＜実施例２＞ 実施例１と同様に透明導電性ガラス上に正孔注入輸送層
（３）、有機電子輸送発光層（４）を順に蒸着した上に
陰極（５）としてＭｇ−Ｌｉ合金を共蒸着によりＬｉの
割合が２６モル％となるよう２２００Å蒸着した。陰極
（５）の仕事関数は光電子放出法により測定したところ
約３．１ｅＶであった。最後に封止層（６）としてＬｉ
Ｆを１μｍ蒸着した。

【００４７】この素子は、３Ｖ以上の直流電圧印加によ
り黄緑色に発光し、１７Ｖにおいて１１１２３ｃｄ／ｍ
２の輝度を示した。このときの電流密度は３９９ｍＡ／
ｃｍ２　であった。

【００４８】 ＜実施例４＞ 実施例１と同様に透明導電性ガラス上に正孔注入輸送層
（３）を蒸着した後、クマリン５４０を０．５モル％含
むトリス（８−キノリノール）アルミニウムを５００Å
蒸着し、その上面に陰極（６）としてＭｇ−Ｌｉ合金を
共蒸着によりＬｉの割合が２６モル％となるよう１００
Å蒸着した後、続けてＭｇだけを２１００Å蒸着した。 最後に封止層（６）としてＧｅＯを２μｍ蒸着後、ガラ
ス板（１５）を紫外線硬化接着剤（１６）で接着し密封
した。この素子は空気中において３Ｖ以上で緑色に発光
し、１４Ｖにおいて４００００ｃｄ／ｍ２の輝度を示し
た。このときの電流密度は５１０ｍＡ／ｃｍ２　であっ
た。 なお、この素子は３か月以上空気中においてもほとんど
劣化せず均一な面発光をした。

【００４９】 ＜実施例５＞ 実施例１と同様に透明導電性ガラス上に正孔注入輸送層
（３）、有機電子輸送発光層（４）を順に蒸着した上に
陰極（５）としてＡｌ−Ｌｉ合金を共蒸着によりＬｉの
割合が２８モル％となるよう２２００Å蒸着した。陰極
（５）の仕事関数は光電子放出法により測定したところ
約３．２ｅＶであった。最後に封止層（６）としてＬｉ
Ｆを０．７μｍ蒸着した。この素子は３Ｖ以上で黄緑色
に発光し、最高輝度は１７Ｖにおいて１０３２２ｃｄ／
ｍ２、電流密度は３４１ｍＡ／ｃｍ２　であった。

【００５０】 ＜比較例１＞ 実施例１と同様に透明導電性ガラス上に正孔注入輸送層
（３）、有機電子輸送発光層（４）を順に蒸着した上に
陰極（５）としてＭｇ−Ａｇ合金をＡｇの割合が１２モ
ル％となるように共蒸着により形成した。陰極（５）の
仕事関数は光電子放出法により測定したところ約３．８
ｅＶであった。最後に封止層（６）としてＭｇＦ２　を
０．３μｍ蒸着した。この素子は３Ｖ以上で黄緑色に発
光し、最高輝度は１７Ｖにおいて５９９０ｃｄ／ｍ２、
電流密度は２６８ｍＡ／ｃｍ２　であった。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、有
機薄膜ＥＬ素子の陰極としてアルカリ金属元素と他の金
属とからなる比較的安定で低仕事関数の合金を用いるこ
とにより、有機電子輸送発光層への電子注入量を従来の
Ｍｇ−Ａｇ合金からなる陰極を用いた場合に比較し、増
やすことができ、有機薄膜ＥＬ素子の高輝度化に効果が
ある。

【００５２】また、アルカリ金属を含む陰極上にアルカ
リ金属を含まない難腐食性金属陰極層を積層すること、
および陰極（素子が基板上に陰極から形成された場合は
陽極）上に金属酸化物、沸化物等の無機化合物から成る
封止層を積層すること、および陰極（素子が基板上に陰
極から形成された場合は陽極）上または封止層上にガラ
ス板や金属板、プラスチック板等で有機薄膜ＥＬ素子を
気密封止することは、有機薄膜ＥＬ素子の長寿命化に効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の一実施例を示す説
明図である。

【図２】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図３】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図４】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【図５】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の他の実施例を示す
説明図である。

【符号の説明】

（１）基板 （２）陽極 （３）正孔注入輸送層 （４）有機電子輸送発光層 （５）陰極 （６）封止層 （７）有機発光層 （８）電子注入輸送層 （９）アルカリ金属を含む陰極層 （１０）難腐食性陰極層 （１１）電源 （１２）リード線 （１３）陰極取り出し口 （１４）陽極取り出し口 （１５）ガラス板 （１６）接着剤