JPH10106753A - 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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JPH10106753A
JPH10106753A JP8280144A JP28014496A JPH10106753A JP H10106753 A JPH10106753 A JP H10106753A JP 8280144 A JP8280144 A JP 8280144A JP 28014496 A JP28014496 A JP 28014496A JP H10106753 A JPH10106753 A JP H10106753A
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JP
Japan
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cathode layer
cathode
layer
metal
donating property
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Pending
Application number
JP8280144A
Other languages
English (en)
Inventor
Morimitsu Wakabayashi
守光 若林
Tetsuya Tanpo
哲也 丹保
Shigeru Fukumoto
滋 福本
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り陽極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材料が積層されている。EL材料15,
16の表面に、陰極層18,20が積層され、この陰極
層18,20の金属の組成が、EL材料に接している側
からその反対側にかけて、厚み方向に電子供与性の高い
材料の割合が増大した組成となっている。

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、E
L素子の発光効率や寿命特性において、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、この仕事関数が
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、Li,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%に達する場合があり、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】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。
【0006】
【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り陽極が形
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、その他の発光材料を有したEL材料に
よる発光層が積層され、さらに上記EL材料の表面に、
陰極層が積層され、この陰極層の金属の組成が、上記E
L材料に接している側からその反対側にかけて、厚み方
向に電子供与性の高い材料の割合が増大した組成となっ
ているEL素子である。上記陰極層は、相対的に電子供
与性が低いが純度の高い組成の面が上記EL材料に接
し、この部分から電子供与性の高い材料の割合が厚み方
向に増大しているものである。また、上記陰極は、上記
相対的に電子供与性の低い金属であって純度の高い金属
薄膜層が薄く形成され、その上に、上記EL材料側から
その反対側にかけて、厚み方向に電子供与性の高い材料
の割合が連続的に増大した組成に形成されているもので
ある。さらに、上記第二陰極層の上に、この第二陰極層
を外気と遮断する保護層を、金属薄膜または樹脂により
形成したものである。
【0007】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材料の表面に陰極層を上記真空薄
膜形成技術により積層し、この陰極層の積層に際して、
上記陰極層の金属の組成が、上記EL材料に接している
側からその反対側にかけて、厚み方向に電子供与性の高
い材料の割合を増大させて蒸着させるEL素子の製造方
法である。上記陰極層の蒸着に際して、相対的に高純度
の金属材料と、相対的に電子供与性の高い金属材料の両
方の蒸着源を設け、上記EL材料に近い部分の蒸着から
この陰極が形成されるに従い、厚み方向に上記相対的に
電子供与性の高い金属材料の割合を増大させるEL素子
の製造方法である。さらに、上記陰極層の上に、この陰
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。
【0008】この発明のEL素子は、EL材料に接した
純度の高い陰極層の表面部分によりダークスポットの発
生を抑えている。そして、上記陰極層の組成を、EL材
料から離れるに従い連続的に電子供与性の高い金属の割
合を高くし、この電子供与性の高い材料は不純物より拡
散性が高いことから、相対的にEL材料に近い部分の陰
極の不純物が少なく、しかも電子供与性を高くすること
ができるものである。
【0009】
【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(アルミニウム)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、Al
−Li合金の第二陰極層20が500Å〜1000Å程
度の厚さに形成されている。第二陰極層20は、EL材
料の発光層14側aからその反対側bにかけて、電子供
与性の高い材料であるLi割合が連続的に増大した組成
に形成されている。Liの割合は、発光層14側で0.
01%以下に形成され、発光層14の反対側に向かうに
従い、200Å付近で0.1%、500Å〜1000Å
付近で1%程度の割合に形成されている。なお、第二陰
極層20は、厚さが200Å〜1000Å程度の厚さで
適宜変更可能なものである。
【0010】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。
【0011】第二陰極層20の上面には、保護層22が
積層されている。保護層22は、Ag、Al、Cu等の
金属薄膜により形成され、第一,第二陰極層18,20
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24を形成する。
【0012】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し、次に第二陰極層
20を、同様に形成する。
【0013】第一陰極層18、第二陰極層20の蒸着に
際して、相対的に99.999%程度の高純度の金属材
料としてAl、相対的に電子供与性の高い金属材料とし
て99%程度の純度のLiの両方の蒸着源を設け、先ず
第一陰極層18に形成に際しては、上記高純度のAlの
みの蒸着を行なう。そして、所定厚さ形成された後、発
光層14に近い部分から上記高純度のAlにわずにLi
が混合するように第二陰極層20を形成する。第二陰極
層20はその形成に従い、上記蒸着源のLiの温度を上
げて蒸発割合を増大させ、蒸着した第二陰極層20の金
属の組成を、その厚み方向にLiの割合が増大するよう
に制御するものである。
【0014】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。
【0015】次に、第二陰極層20の表面に、保護層2
2を形成する。保護層22の形成は、AlやAg、Cu
を上記真空薄膜形成技術により形成する。この保護層2
2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、電極の取出し部を除いて、樹脂による保護層24
を塗布により形成しても良い。保護層22はハンダ付け
性を考慮すると、AgやCuが好ましい。
【0016】この実施形態のEL素子は、EL材料に接
した純度の高い第一陰極層18によりダークスポットの
発生を抑えている。そして、第一陰極層18の上に第二
陰極層20を形成しその組成を、EL材料から離れるに
従い、厚み方向に連続的に電子供与性の高い金属である
Liの割合を高くしている。これによって、電子供与性
の高い材料は不純物より拡散性が高いことから、相対的
にEL材料に近い部分の陰極の不純物が少なく、しかも
その部分へのLiの拡散が進んで電子供与性を高くする
ことができるものである。
【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と、電子供与性の高いA
L−Li合金の第二陰極層20とを積層したので、純度
の高い第一陰極層18により発光時のダークスポットが
なく、しかも第二陰極層20の発光層14に近い部分へ
のLiが拡散が進行し、電子供与性が高められ、発光効
率が良くなり、寿命も長くなるものである。
【0018】なお、この発明のEL素子の第一陰極層
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、第二陰極層
は、Ai−Li合金の組成の変化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
材料を用いても良い。さらに、第二陰極層を形成後、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、EL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、その発光材料を混
合したもの等、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、
発光層に対して純度の高い材料を陰極として接合して積
層し、その陰極層の電子供与性の高い材料の割合を膜厚
方向に徐々に増加させたので、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 22,24 保護層

Claims (8)

    【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、相対的に高純度の金属によ
    る陰極層が積層され、この陰極層の金属の組成が、上記
    EL材料に接している側からその反対側にかけて、電子
    供与性の高い材料の割合が増大した組成となっているE
    L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】 上記陰極層は、相対的に電子供与性が低
    いが純度の高い組成の面が上記EL材料に接し、この部
    分から電子供与性の高い材料の割合が厚み方向に増大し
    ているものである請求項1または2記載のEL素子。
  4. 【請求項4】 上記陰極は、上記相対的に電子供与性の
    低い金属であって純度の高い金属薄膜層が薄く形成さ
    れ、その上に、上記EL材料側からその反対側にかけ
    て、厚み方向に電子供与性の高い材料の割合が連続的に
    増大した組成に形成されている請求項1または2記載の
    EL素子。
  5. 【請求項5】 上記第二陰極層の上に、この第二陰極層
    を外気と遮断する保護層を形成した請求項4記載のEL
    素子。
  6. 【請求項6】 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積層し、この陰極層の積層
    に際して、上記陰極層の金属の組成が、上記EL材料に
    接している側からその反対側にかけて、厚み方向に電子
    供与性の高い材料の割合を増大するように蒸着させるE
    L素子の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記陰極層の蒸着に際して、相対的に高
    純度の金属材料と、相対的に電子供与性の高い金属材料
    の両方の蒸着源を設け、上記EL材料に近い部分の蒸着
    からこの陰極が形成されるに従い、上記相対的に電子供
    与性の高い金属材料の割合を増大させる請求項6記載の
    EL素子の製造方法。
  8. 【請求項8】 上記陰極層の上に、この陰極層を外気と
    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6または7記
    載のEL素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039018A (zh) * 2020-12-21 2022-02-11 广东聚华印刷显示技术有限公司 阴极及其制备方法以及电致发光器件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039018A (zh) * 2020-12-21 2022-02-11 广东聚华印刷显示技术有限公司 阴极及其制备方法以及电致发光器件
CN114039018B (zh) * 2020-12-21 2024-03-08 广东聚华印刷显示技术有限公司 阴极及其制备方法以及电致发光器件

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