JPH118074A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発光層にダメージを与えることが少なく、発光
性能が高い有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子
を生産性良く得る。 【解決手段】陽極２と陰極４との間に、有機発光材料か
らなる発光層３を設けた有機ＥＬ素子であって、陰極４
としての金属電極をメッキ法で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽極と陰極との間
に有機発光材料からなる発光層を設けた有機エレクトロ
ルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている有機ＥＬ素子は、
例えば、陽極である透明電極と陰極である金属電極との
間に、有機発光材料からなる発光層が配置されている。
この有機の発光層は一般に、発光材料、電子輸送材料、
正孔輸送材料および色素材料等からなる薄膜により構成
されている。電子輸送材料、正孔輸送材料はそれぞれ別
の層になっている場合もある。

【０００３】陽極である透明電極の外側にはガラス基板
が配置されており、金属電極から注入された電子と透明
電極から注入された正孔とが発光層中で再結合し、それ
によって生じた励起子が放射失活する過程で光を放ち、
この光が透明電極およびガラス基板を介して外部に放出
される。

【０００４】陽極に用いられる透明電極としては、一般
にＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ の複合酸化物）が使用
され、蒸着法やスパッタリング法で形成される（特開平
５−２８８３４、特開平５−１６６４１４等）。陰極に
用いられる金属電極としては、低仕事関数で高電気伝導
の材料、例えばＭｇ−Ａｇ合金（Ａｐｐl ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．，５１９１３（１９８７））、Ｍｇ−Ｉｎ合
金（特開平４−２１２２８７）等が蒸着法やスパッタリ
ング法等で形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】陰極である金属電極に
要求される特性は、高電気伝導、低仕事関数、化学的安
定性、長期安定性、発光層との接着強度等である。上記
従来法である蒸着法やスパッタリング法では、高価で生
産性が低い真空工程が必要であり、特にスパッタリング
法では下地の発光層にダメージを与えやすい。また、発
光層との接着強度も不充分になりやすく、陰極として高
融点金属の形成が困難である等の問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来法で形成する金属電極
に比較してより低コストで生産性良く製造でき、下地の
発光層にダメージを与えることなく、接着強度の高い陰
極としての金属電極を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、陽極と陰極と
の間に、有機発光材料からなる発光層を設けた有機ＥＬ
素子において、陰極をメッキ法で形成した金属電極とし
たことを特徴とする有機ＥＬ素子を提供する。さらに、
その発光層が、発光材料の他に、電解質を含む有機ＥＬ
素子を提供する。

【０００８】また、陽極と陰極との間に、有機発光材料
からなる発光層を設けた有機ＥＬ素子の製造方法におい
て、発光層の上に陰極としての金属電極をメッキ法で形
成することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法を提供
する。さらに、その金属電極の金属が銅、銀、インジウ
ム、ガリウムまたはそれらから選ばれる１種以上の金属
を主成分とする合金である有機ＥＬ素子の製造方法、お
よび、その発光層表面を、物理的粗面化処理により親水
化した後、陰極を形成する有機ＥＬ素子の製造方法を提
供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、陽極、発光層、陰極
を有し、必要によりこれに正孔輸送層や電子輸送層を含
む有機ＥＬ素子の陰極としての金属電極を、メッキ法で
形成することにより、従来の陰極と比較して、低コスト
で生産性良く、かつ発光層にダメージを与えることな
く、発光層との接着強度の高い陰極を作ることができ
る。

【００１０】本発明における有機ＥＬ素子は、陽極と陰
極との間に発光層を有する。必要によりこれにさらに正
孔輸送層、電子注入層を含むこともできる。これらを含
んでいれば、その他のものを付加的に含んでいても本発
明の有機ＥＬ素子として適用可能である。

【００１１】図１は、本発明の有機ＥＬ素子の代表例の
正面図である。図１において、１はガラス、セラミッ
ク、プラスチック等の基板、２は陽極、３は発光層、４
は陰極を示す。

【００１２】本発明の陽極には、一般には透明導電膜が
用いられる。具体的には、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂ 等の透明導
電膜が用いられる。さらには仕事関数の大きいアルミニ
ウム、金などの金属、酸化亜鉛、酸化クロムなどの酸化
物半導体、ホウ化ジルコニウム等の導電性化合物等も使
用できる。

【００１３】この陽極の作製方法としては、基板上に、
蒸着法、スパッタリング法等により形成することが一般
的である。陽極の膜厚は、必要とする透明性に依存する
が、可視光の透過率が６０％以上、特には８０％以上、
となるようにすることが好ましい。この場合の膜厚は５
〜１０００ｎｍ、特には１０〜５００ｎｍ、が好まし
い。

【００１４】発光層は、有機発光材料で構成される。こ
の発光層には必要に応じて正孔輸送材料、色素材料、電
子輸送材料等が含まれる。本発明では、発光層は、発光
層１層自体または必要に応じてそれに積層される正孔輸
送層や電子輸送層を含めたものを意味している。

【００１５】有機発光材料としては、有機ＥＬ素子の発
光層に使用するものとして知られている有機化合物が使
用できる（特開平５−１５９８８２、特開昭６３−２９
５６９５、特開平３−２３１９７０参照）。例えば、ト
リス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、ＡＬＱ
という）等が使用できるが、今後開発される有機物であ
っても発光能を示すものであれば採用できる。

【００１６】正孔輸送材料としては、従来から光導電材
料の正孔輸送層の有機材料として知られているものや、
有機ＥＬ素子の正孔輸送層に使用するものとして知られ
ているものが使用できる（特開平５−１５９８８２、米
国特許第３５６７４５０号明細書等参照）。例えば、
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（３−メチルフェニル）−１，
１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンを代表とする一
群の化合物や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール等のうち
から選択することもできる。また、正孔の注入および電
子の障壁性のいずれかを有するものであれば、今後開発
される材料であってもよい。

【００１７】色素材料としては、既知の材料を使用でき
る。例えば、クマリン系色素、スチルベン系色素、オキ
サゾール系色素、ペリレン系色素やアントラセン誘導
体、ナフタセン誘導体、ペリレン誘導体、キナクドリン
誘導体等幅広く使用できる。

【００１８】この発光層を形成する方法は、それ自体公
知の方法、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト
法、等を採用すればよい。今後、開発される発光層の形
成方法も採用できる。

【００１９】この発光層の陽極側に正孔輸送層を層状に
設けることもできる。この正孔輸送層に用いられる正孔
輸送材料は上記のような公知の正孔輸送層の材料が使用
できる。また、この発光層の陰極側に電子輸送層を設け
ることもできる。この電子輸送層には、例えば、フェニ
ルビフェニルオキサジアゾール等の公知の電子正孔輸送
層の材料が使用できる。

【００２０】本発明の陰極の金属電極は、メッキ法によ
って形成される。具体的には、電気メッキ法、無電解メ
ッキ法のいずれでもよい。この陰極の金属の材料は、メ
ッキできる金属であれば使用でき、そのうち、銅、銀、
インジウム、ガリウムまたはそれらから選ばれる１種ま
たは２種以上の金属を主成分とする合金がメッキしやす
く好ましい。この陰極の層の厚みに関しては２０〜２５
０ｎｍ、特には５０〜１５０ｎｍ、程度が好ましい。

【００２１】また、あらかじめ発光層の表面をプラズマ
処理、ＵＶ処理または電子線処理等の物理的粗面化処理
により粗面化してより親水化することが好ましい。これ
により、発光層上に陰極を均一に形成でき、陰極と発光
層との接着強度も上がる。なお、発光層の表面とは、前
記したように発光層の陰極側に電子輸送層が形成されて
いる場合には、その電子輸送層の表面を意味する。

【００２２】さらに、この発光層中に、あらかじめテト
ラ−ｎ−ブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等
の電解質を添加しておくと、陰極と発光層との接着強度
はさらに向上する。また、発光層の表面が疎水性の場合
は、有機溶剤を用いてメッキすることが好ましい。

【００２３】有機ＥＬ素子の陰極を、本発明のメッキ法
で形成することにより、長期信頼性が高く、画面の輝度
が高い有機ＥＬ素子が得られる。

【００２４】

【実施例】実施例により本発明の有機ＥＬ素子について
具体的に説明する。

【００２５】「例１（実施例）」図１に示すような構成
で有機ＥＬ素子を形成した。まずガラス基板上にスパッ
タリング法により、陽極２としてのＩＴＯ膜を１００ｎ
ｍ積層した。その上に、発光層３として、ポリビニルカ
ルバゾール１２０ｍｇ、２，５−ビス（１−ナフチル）
−１，３，４−オキサジアゾール７０ｍｇ、クマリン６
を６ｍｇ、１，２−ジクロロエタン５ｍｇの混合物の溶
液をスピンコートして、２００ｎｍの膜を形成した。そ
の上に、無電解メッキ法により、銅を１００ｎｍメッキ
して陰極４を形成した。

【００２６】「例２（実施例）」例１と同様の方法で、
陽極２および発光層３を形成した後、周波数１３ＭＨ
ｚ、空気圧２ｍｍＨｇでプラズマ処理を行い、その上
に、例１と同様の方法で陰極４である銅の層を無電解メ
ッキ法により厚さ１００ｎｍ形成した。

【００２７】「例３（実施例）」例１と同様の方法で、
陽極２を形成した。発光層３として、例１の組成に、テ
トラ−ｎ−ブチルアンモニウムテトラフルオロボレート
２０ｍｇを加えた混合物を用い、例１と同様の方法で２
００ｎｍの膜を形成した。その後、例２と同様の方法で
プラズマ処理を行い、その上に、例１と同様の方法で銅
の層を無電解メッキ法により厚さ１００ｎｍ形成した。

【００２８】「例４（比較例）」例１と同様の方法で、
陽極２および発光層３を形成した後、その上に、蒸着法
により、陰極としてのＭｇＡｇ合金の層を１００ｎｍ形
成した。

【００２９】「発光特性試験」上記各例で調製された有
機ＥＬ素子について、発光特性試験を行った。陰極と陽
極間に５ｍＡの直流を流して、輝度が初期値の半分にな
る時間を測定した。この結果を図２に示す。図２におい
て、縦軸は輝度（Ｃｄ／ｍ² ）を示し、横軸は時間を示
す。図２から、例１〜例３の有機ＥＬ素子はいずれも例
４に較べて、長時間輝度を保つことがわかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、有機ＥＬ素子の陰極として
の金属電極を、メッキ法により形成したものであり、こ
れにより従来技術に比較して、発光層にダメージを与え
ることが少なく、接着強度の高い陰極が得られ、初期お
よび長期の発光性能が高い有機ＥＬ素子が得られる。

【００３１】本発明によれば、従来の蒸着法やスパッタ
リング法により形成された陰極に比較して、高輝度が得
られ、素子作製の安定性が増し、連続発光試験による輝
度の減衰率が小さくなる等々の利点を有する。本発明
は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の代表例の正面図。

【図２】例１〜例４の輝度特性のグラフ。

【符号の説明】

１：基板 ２：陽極 ３：発光層 ４：陰極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極と陰極との間に、有機発光材料からな
   る発光層を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子に
   おいて、陰極をメッキ法で形成した金属電極としたこと
   を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 【請求項２】発光層が、発光材料の他に、電解質を含む
   請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 【請求項３】陽極と陰極との間に、有機発光材料からな
   る発光層を設けた有機エレクトロルミネッセンス素子の
   製造方法において、発光層の上に陰極としての金属電極
   をメッキ法で形成す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の製造方法。
4. 【請求項４】金属電極の金属が銅、銀、インジウム、ガ
   リウムまたはそれらから選ばれる１種以上の金属を主成
   分とする合金である請求項３記載の製造方法。
5. 【請求項５】発光層表面を、物理的粗面化処理により親
   水化した後、陰極を形成する請求項３または４記載の製
   造方法。