JPH1197169A

JPH1197169A - 発光素子及び発光素子用の保護材料

Info

Publication number: JPH1197169A
Application number: JP9269218A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kono; 一郎河野; Hiroyasu Sadabetto; 裕康定別当
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-09
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3900617B2

Abstract

(57)【要約】【課題】いわゆるダークスポットの成長による劣化を
防ぎ、製品寿命の長い発光素子及び発光素子用の保護材
料を提供する。【解決手段】透明な基板１０の上に、アノード電極
（透明電極）１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極（低
仕事関数金属電極）１３を順次形成し、これらの上に保
護層１４を形成する。保護層１４は、例えば、Ｓｉ、Ｚ
ｎなどの酸化物または硫化物からなるガラス形成材料
（ホスト）に、Ｓｃ、Ｃｅなどの単体、酸化物または硫
化物からなるガラス修飾材料（ゲスト）をドープしたも
のによって構成される。ガラス修飾材料は、ガラス形成
材料の分子の網目を切断し、ガラス形成材料の分子間に
できた空間に入り込む。このため、保護層１４は、ガラ
ス形成材料のみからなるガラスよりも密な構造のガラス
となり、Ｏ₂やＨ₂Ｏがカソード電極１３に侵入するのを
防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子及び発光
素子用の保護材料に関し、特に発光素子の劣化を防ぐこ
とができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電極間に有機エレクトロルミ
ネッセンス（ＥＬ）薄膜を電極で挟み込み、これらの電
極間に電圧を印加して有機ＥＬ薄膜にキャリアを注入す
ることで発光を得る有機ＥＬ素子が知られている。この
有機ＥＬ素子は、一般に、ガラス等で構成された基板上
に、透明電極で構成されたアノード電極、有機ＥＬ層、
さらに低仕事関数金属電極で構成されたカソード電極が
順次形成されてなるものである。

【０００３】この有機ＥＬ素子の形成プロセスにおい
て、パーティクル（小さなゴミ、塵、不要物などをい
う。以下、同じ）が存在すると、特に有機ＥＬ層を形成
する直前のアノード電極上に存在すると、その上に製膜
する有機ＥＬ層とアノード電極との界面にパーティクル
が存在したままとなる。このような状態で完成した有機
ＥＬ素子のアノード電極とカソード電極との間に電圧を
印加すると、電極間がショートしてパーティクルが存在
した部分のカソード電極及び有機ＥＬ層が欠損してピン
ホールが生じる。また、蒸着によって有機ＥＬ層を製膜
するときに、アノード電極上に存在するパーティクルの
部分に有機ＥＬ層が製膜できずに、小さなピンホールが
形成されることがある。このままカソード電極を形成し
た場合には、アノード電極とカソード電極との間に電圧
を印加すると、当該ピンホール部分がショートし、カソ
ード電極にピンホールが生じる。そして、このようにし
て生じたピンホールから酸素（Ｏ₂）や水（Ｈ₂Ｏ）が侵
入して、活性なカソード電極が酸化する。カソード電極
は、酸化すると有機ＥＬ層に電子の注入が困難となり、
この酸化した部分は有機ＥＬ層に所定の電圧を印加して
も発光しない部分（以下、ダークスポットという）とな
ってしまう。しかも、ダークスポットは、侵入するＯ2
_及びＨ₂Ｏによって時間の経過と共に大きくなる。この
ダークスポットの成長により、有機ＥＬ素子が発光する
光の光量は、時間の経過と共に小さくなるという問題が
あった。

【０００４】つまり、有機ＥＬ素子を製品化するに当た
っては、このダークスポットの成長をいかに抑えるかが
重要な課題となっていた。カソード電極が外気に触れな
いようにＯ₂及びＨ₂Ｏの侵入による酸化の進行を抑制
し、有機ＥＬ素子の製品寿命を長くするために、従来次
のような方法が用いられていた。

【０００５】図１１〜図１３は、従来例の有機ＥＬ素子
７〜９の構造を示す断面図である。これらの有機ＥＬ素
子７〜９は、いずれも透明な基板１０上に、透明電極か
らなるアノード電極１１、正孔輸送層１２ａと電子輸送
性発光層１２ｂとからなる有機ＥＬ層１２、及び低仕事
関数金属電極からなるカソード電極１３が順次積層され
てなるものである。そして、カソード電極１３を外気か
ら遮断するために、図１１の有機ＥＬ素子７では、第２
基板７５を基板１０に対向して設け、基板１０と第２基
板７５との間をシール材７６によって封止していた。ま
た、図１２の有機ＥＬ素子８では、基板１０上に形成さ
れたアノード電極１１、有機ＥＬ層１２及びカソード電
極１３を有機系樹脂からなる封止層８５で被覆して封止
していた。また、図１３の有機ＥＬ素子９では、基板１
０上に形成されたアノード電極１１、有機ＥＬ層１２及
びカソード電極１３を、ＧｅＯ、ＭｏＯ₃、ＧｅＳ、Ｓ
ｎＳ、ＬｉＦ等の金属酸化物、金属フッ化物あるいは金
属硫化物からなるからなる封止層９５で被覆して封止し
ていた。

【０００６】しかしながら、上記従来例の有機ＥＬ素子
７〜９には、次のような問題があった。図１１に示した
有機ＥＬ素子７は、２枚の基板が必要となるため、全体
の構成が厚くなり、コスト高となっていた。また、外気
の遮断性は、シール材７６のガス透過性に依存するが、
シール材７６は、ガス透過性が完全ではなく、十分に外
気を遮断することができなかった。このため、シール材
７６を介してＯ₂及びＨ₂Ｏが侵入し、カソード電極１３
が酸化してダークスポットが発生、成長していた。

【０００７】図１２に示した有機ＥＬ素子８では、封止
層８５に用いられている有機系樹脂の外気遮断性が十分
でなかった。このため、封止層８５を介してＯ₂及びＨ₂
Ｏが侵入し、カソード電極１３が酸化してダークスポッ
トが発生、成長していた。図１３に示した有機ＥＬ素子
９でも、封止層９５に用いられているＧｅＯ、Ｍｏ
Ｏ₃、ＧｅＳ、ＳｎＳ、ＬｉＦは、その粒径が比較的大
きく、この粒子の隙間からＯ₂及びＨ₂Ｏが侵入してしま
った。これにより、カソード電極１３が酸化してダーク
スポットが発生、成長していた。

【０００８】すなわち、従来より用いられていた方法で
は、いずれの場合もＯ₂及びＨ₂Ｏの侵入によるカソード
電極１３の酸化を十分に抑制することができなかった。
このため、従来の有機ＥＬ素子７〜９では、ダークスポ
ットの発生、成長を十分に抑え込むことができず、製品
寿命を長くすることができなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消するためになされたものであり、いわ
ゆるダークスポットの成長による劣化を防ぎ、製品寿命
の長い発光素子及び発光素子用のガラス材料を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる発光素子は、透明電極
と、金属電極と、前記透明電極と前記金属電極との間に
介在させた発光層とを基板上に形成した発光素子であっ
て、前記透明電極、前記金属電極及び前記発光層を被覆
し、かつ、単独でアモルファス構造をとることができる
ホスト材料に不純物をゲスト材料としてドープしたガラ
ス材料からなる保護層を備える、ことを特徴とする。

【００１１】前記保護層を構成するガラス材料は、上記
のように構成したことによって、前記ホスト材料を構成
する分子の隙間に、前記不純物が物理的に入り込み、或
いは前記不純物がホスト材料を構成する分子と化学結合
し、結合構造が密なものとなる。従って、前記保護層に
よって外部から酸素及び水が侵入することを防ぐことが
できる。このため、前記金属電極の酸化を抑止すること
ができ、ダークスポットの成長による発光素子の劣化を
防ぐことができ、発光素子の製品寿命が長いものとな
る。

【００１２】上記発光素子において、前記ホスト材料
は、酸素原子との単結合エネルギーが３７０（kJ/mol）
以上である原子の酸化物によって構成され、前記ゲスト
材料は、酸素原子との単結合エネルギーが３７０（kJ/m
ol）未満である原子の単体または酸化物によって構成さ
れる、ものとすることができる。

【００１３】上記発光素子において、前記ホスト材料
は、酸素原子との単結合エネルギーが２６０（kJ/mol）
以上である原子の酸化物によって構成され、前記ゲスト
材料は、酸素原子との単結合エネルギーが２６０（kJ/m
ol）未満である原子の単体または酸化物によって構成さ
れる、ものとすることもできる。

【００１４】上記発光素子において、前記ホスト材料
は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン、ヒ素のうち
の何れか１種類以上の酸化物または硫化物によって構成
され、前記ゲスト材料は、アルミニウム、亜鉛、ベリリ
ウムのうちの何れか１種類以上の酸化物または硫化物に
よって構成される、ものとすることもできる。

【００１５】上記発光素子において、前記ホスト材料
は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン、ヒ素のうち
の何れか１種類以上の酸化物または硫化物によって構成
され、前記ゲスト材料は、スカンジウム、ランタン、イ
ットリウム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチ
ウム、マグネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１
種類以上の単体、酸化物または硫化物によって構成され
る、ものとすることもできる。

【００１６】上記発光素子において、前記ホスト材料
は、アルミニウム、亜鉛、ベリリウムのうちの何れか１
種類以上の酸化物または硫化物によって構成され、前記
ゲスト材料は、スカンジウム、ランタン、イットリウ
ム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マ
グネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１種類以上の
酸化物または硫化物によって構成される、ものとするこ
ともできる。

【００１７】上記発光素子において、前記透明電極、前
記発光層及び前記金属電極は、例えば、前記透明電極、
前記発光層、前記金属電極の順で基板側から積層されて
形成されたものとすることができる。この場合、前記金
属電極は、３０００（Å）以上の層厚で形成されている
ことを好適とする。

【００１８】この構成は、前記発光層が有機エレクトロ
ルミネッセンス層であるときに、特に顕著な効果を生じ
る。

【００１９】すなわち、有機エレクトロルミネッセンス
材料は熱に弱いため、前記保護層を例えば、スパッタ法
によって形成するときに、前記金属電極を３０００
（Å）以上の層厚とすることによって、スパッタリング
によって生じる熱から前記有機エレクトロルミネッセン
ス層を保護することができる。

【００２０】上記発光素子は、さらに、前記保護層の上
に積層して形成された金属膜を備える構成とすることが
できる。

【００２１】また、上記発光素子は、さらに、前記保護
層の上に積層して形成され、前記保護層を封止する有機
系樹脂からなる封止層を備える構成とすることもでき
る。

【００２２】このように構成した場合、前記保護層に何
らかの欠陥があっても、その欠陥を前記金属膜及び前記
保護層によって被覆することができる。このため、前記
保護層の欠陥部分から酸素及び水が侵入することを防ぐ
ことができる。これにより、前記金属電極の酸化による
ダークスポットの成長を、よりいっそう抑止することが
できる。

【００２３】また、上記発光素子は、さらに、前記基板
に対向して配置された対向基板と、前記基板と前記対向
基板との間を封止するシール材とを備える構成とするこ
ともできる。この場合、前記シール材によって前記基板
と前記対向基板との間を封止することによって形成され
た空間に、絶縁性のオイルを充填してもよい。

【００２４】このように構成した場合、前記対向基板
（及び前記オイル）によっても外部からの酸素及び水の
侵入を防ぐことができる。これにより、前記金属電極の
酸化によるダークスポットの成長を、よりいっそう抑止
することができる。

【００２５】上記目的を達成するため、本発明の第２の
観点にかかる発光素子用の保護材料は、３次元綱目状構
造の酸化物或いは硫化物の分子間の隙間に、１種類以上
の単体、酸化物、硫化物のいずれかから選択される充填
材が混在される、ことを特徴とする。

【００２６】上記発光素子用の保護材料は、前記３次元
綱目状構造の酸化物或いは硫化物が、ケイ素、ホウ素、
ゲルマニウム、リン、ヒ素のうちの何れか１種類以上の
酸化物または硫化物であり、前記充填材が、アルミニウ
ム、亜鉛、ベリリウムのうちの何れか１種類以上の酸化
物または硫化物である、ものとすることができる。

【００２７】上記発光素子用の保護材料は、また、前記
３次元綱目状構造の酸化物或いは硫化物が、ケイ素、ホ
ウ素、ゲルマニウム、リン、ヒ素のうちの何れか１種類
以上の酸化物または硫化物であり、前記充填材が、スカ
ンジウム、ランタン、イットリウム、スズ、バリウム、
カルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、リチウ
ム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、セ
リウムのうちの何れか１種類以上の単体、酸化物または
硫化物である、ものとしてもよい。

【００２８】上記発光素子用の保護材料は、また、前記
３次元綱目状構造の酸化物或いは硫化物が、アルミニウ
ム、亜鉛、ベリリウムのうちの何れか１種類以上の酸化
物または硫化物であり、前記充填材が、スカンジウム、
ランタン、イットリウム、スズ、バリウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、マグネシウム、リチウム、ナトリ
ウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、セリウムのう
ちの何れか１種類以上の単体、酸化物または硫化物であ
る、ものとしてもよい。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。

【００３０】［第１の実施の形態］図１は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子１の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子１は、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１と、有機Ｅ
Ｌ層１２と、カソード電極１３と、保護層１４とから構
成されている。

【００３１】基板１０は、絶縁性を有し、可視光に対し
て十分な透過性を有する透明のガラスまたはプラスチッ
クなどによって構成されている。アノード電極１１は、
可視光に対して十分な透過性を有し、後述する正孔輸送
層１２ａに十分に正孔を注入することができるＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ−Ｉｎ₂Ｏ₃化合物あるい
はＳｎＯ₂などの透明電極から構成される。

【００３２】有機ＥＬ層１２は、アノード電極１１の側
に形成された正孔輸送層１２ａと、カソード電極１３の
側に形成された電子輸送性発光層１２ｂとの２層構造に
よって構成されている。正孔輸送層１２ａは、化１に示
すα−ＮＰＤから構成される。

【化１】

【００３３】電子輸送性発光層１２ｂは、化２に示すＢ
ｅｂｑ２から構成される。

【化２】

【００３４】有機ＥＬ層１２は、アノード電極１１とカ
ソード電極１３との間に電圧を印加し、電極間の有機Ｅ
Ｌ層１２内に電流が流れて正孔と電子とが再結合するこ
とによって励起されたエネルギーを電子輸送性発光層１
２ｂが吸収することによって発光する。有機ＥＬ層１２
は、電子輸送性発光層１２ｂとしてＢｅｂｑ２を用いて
いることにより、アノード電極１１を介して基板１０側
に緑色の光を発するものである。

【００３５】カソード電極１３は、電子輸送性発光層１
２ｂに十分電子を注入することができるＭｇ、Ｍｇ：Ｉ
ｎ合金あるいはＭｇ：Ａｇ合金などの低仕事関数の金属
電極から構成される。カソード電極１３の層厚は、保護
層１４を形成するときにスパッタリングによるダメージ
から有機ＥＬ層１３を保護するために、３０００（Å）
以上に形成することが望ましい。

【００３６】保護層１４は、特殊な構造のガラスからな
るものであり、以下の（１）〜（３）の何れかの構成を
有するものである。なお、以下の（１）〜（３）におい
て、ガラス形成材料は、酸素原子との間の単結合エネル
ギーが３７０（kJ/mol）以上（好ましくは４００（kJ/m
ol））であるＳｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｐ、Ａｓから選択される
元素の酸化物からなる。ＳｉとＯとの単結合エネルギー
は、４４３（kJ/mol）であり、Ｂ、Ｇｅ、Ｐ及びＡｓ
の各々とＯとの単結合エネルギーはそれぞれ、３７２、
４４３及び４６４（kJ/mol）である。ガラス形成材料
は、単独でアモルファス構造をとることができる。

【００３７】ガラス修飾材料は、酸素原子との単結合エ
ネルギーが２６０（kJ/mol）未満であるＳｃ、Ｌａ、
Ｙ、Ｓｎ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、
Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｅから選択される元素の酸化物またはこ
れらの原子の単体からなる。Ｓｃ、Ｌａ、Ｙ、Ｓｎ、Ｂ
ａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓ
の各々とＯとの単結合エネルギーはそれぞれ、２５１、
２４２、２０９、１９２、１３８、１３４、１３４１５
５、１５１、８４、５４、５０及び、４２（kJ/mol）で
ある。

【００３８】中間材料は、酸素原子との単結合エネルギ
ーが２６０（kJ/mol）以上、３７０（kJ/mol）未満であ
るＡｌ、Ｚｎ、Ｂｅから選択される元素の酸化物からな
る。Ａｌ、Ｚｎ及びＢｅの各々とＯとの単結合エネルギ
ーはそれぞれ、３３４、３０１及び２６３（kJ/mol）で
ある。中間材料は、単独でアモルファス構造をとること
ができる。なお、これらの材料は、酸化物の代わりに硫
化物を用いてもよい。

【００３９】（１）ガラス形成材料をホスト、ガラス修
飾材料をゲストとするもの。保護層１４の材料全体を１
００（mol％）としたとき、５〜３０（mol％）のガラス
修飾材料をガラス形成材料にドープすると、ガラス形成
材料のみで構成されたガラスの網目の一部が切断され
る。そして、図２（Ａ）に示すように、ガラス修飾材料
の原子が、網目の切断によって形成されたガラス形成材
料の原子の隙間に入り込む。これによって、ガラス形成
材料のみで構成されたガラスよりも密な構造のガラスと
なる。

【００４０】（２）ガラス形成材料をホスト、中間材料
をゲストとするもの。保護層１４の材料全体を１００
（mol％）としたとき、５〜３０（mol％）の中間材料を
ガラス形成材料にドープすると、ガラス形成材料のみで
構成されたガラスの網目の一部が切断される。そして、
図２（Ｂ）に示すように、中間材料の原子が、網目の切
断によって形成されたガラス形成材料の原子の隙間に入
り込むと共に、その一部はガラス形成材料と結合する。
これによって、ガラス形成材料のみで構成されたガラス
よりも密な構造のガラスとなる。

【００４１】（３）中間材料をホスト、ガラス修飾材料
をゲストとするもの。保護層１４の材料全体を１００
（mol％）としたとき、５〜３０（mol％）のガラス修飾
材料を中間材料にドープすると、中間材料の結合の網目
の一部が切断される。そして、図２（Ｃ）に示すよう
に、ガラス修飾材料の原子が、網目の切断によって形成
された中間材料の原子の隙間に入り込むと共に、その一
部が中間材料と結合する。これによって、ガラス形成材
料のみで構成されたガラスよりも密な構造のガラスとな
る。

【００４２】保護層１４は、このように原子が密となっ
た構造のガラスで構成されていることによって、Ｏ₂及
びＨ₂Ｏの侵入を阻止することができる。また、保護層
１４は、絶縁性を有し、アノード電極１１とカソード電
極１３との間に電圧を印加しても、これらの電極間をシ
ョートさせることがない。なお、保護層１４の層厚は、
３０００（Å）以上であることを好適とする。

【００４３】なお、図示しないが、アノード電極１１及
びカソード電極１３には、有機ＥＬ素子１の発光／非発
光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれぞれ
設けられている。これらの端子は、保護層１４の外側に
引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続されてい
る。

【００４４】以下、有機ＥＬ素子１の製造プロセスにつ
いて説明する。まず、基板１０上にスパッタ法でＩＴ
Ｏ、ＺｎＯ−Ｉｎ₂Ｏ₃化合物あるいはＳｎＯ₂などの透
明電極材料を堆積させる。そして、堆積させた透明電極
材料のうちの不要部分、すなわちアノード電極１１とな
る部分以外の部分をフォトリソグラフィー法により取り
除く。これにより、アノード電極１１が形成される。

【００４５】次に、アノード電極１１の大きさ以下の窓
を設けたメタルマスクを所定の位置に合わせ、正孔輸送
層材料であるα−ＮＰＤと電子輸送性発光層材料である
Ｂｅｂｑ２とをメタルマスクの窓からアノード電極１１
の上に順次真空蒸着する。これにより、正孔輸送層１２
ａと電子輸送性発光層１２ｂとからなる有機ＥＬ層１２
が形成される。

【００４６】次に、有機ＥＬ層１２の大きさ以下の窓を
設けたメタルマスクを所定の位置に合わせ、Ｍｇ、Ｍ
ｇ：Ｉｎ合金あるいはＭｇ：Ａｇ合金などの低仕事関数
の金属をメタルマスクの窓から有機ＥＬ層１２の上に真
空蒸着する。これにより、カソード電極１３が形成され
る。

【００４７】以上の工程によって、アノード電極１１、
有機ＥＬ層１２及びカソード電極１３が形成された基板
１０（以下、発光側基板という）を低温成膜が可能なス
パッタ装置のチャンバーに固定する。そして、メタルマ
スクを所定の位置に合わせ、保護層１４を構成する材料
の比率に応じた所定の割合でガラス形成材料、ガラス修
飾材料及び／または中間材料をＡｒ雰囲気下において発
光側基板にスパッタリングする。なお、この工程でのス
パッタリングは、例えば、対向ターゲットスパッタ、マ
グネトロンスパッタ、イオンビームスパッタあるいはＥ
ＣＲスパッタによって行うことができる。ただし、いず
れの方法によっても発光側基板の表面の温度は、１００
℃以下の低温とする。なお、保護層１４の形成は、イオ
ンビーム、イオンプレーティング等の蒸着法によっても
行うことができる。

【００４８】以下、有機ＥＬ素子１におけるダークスポ
ットの発生例と、保護層１４がダークスポットの成長を
抑止する作用について、図３を参照して説明する。上記
のプロセスにおいて有機ＥＬ層１２を形成する前に、ア
ノード電極１１の上にパーティクルが存在したとする。
このような場合、上記のプロセスを経ると、図３（Ａ）
に示すように、有機ＥＬ層１２にパーティクルＰが存在
したままの有機ＥＬ素子１が形成される。

【００４９】図３（Ａ）に示した有機ＥＬ素子１のアノ
ード電極１１とカソード電極１３との間に、有機ＥＬ層
１２を発光させるべく所定の電圧を印加すると、その電
界の強さによってアノード電極１１とカソード電極１３
との間がショートする。このときのエネルギーによっ
て、図３（Ｂ）に示すように、ショートした部分すなわ
ちパーティクルが存在した部分の有機ＥＬ層１２及びカ
ソード電極１３が欠損してピンホールＰＨを生じる。ま
た、蒸着によって有機ＥＬ層１２を製膜するときに、ア
ノード電極１１上に存在するパーティクルの部分に有機
ＥＬ層１２が製膜できずに、小さなピンホールが形成さ
れることがある。このままカソード電極１３を形成した
場合にも、アノード電極１１とカソード電極１３との間
に電圧を印加すると、当該ピンホール部分がショート
し、図３（Ｂ）に示すとおりに、カソード電極１３にピ
ンホールが生じる。

【００５０】ここで、保護層１４がなかった場合を考え
る。有機ＥＬ素子に保護層１４がない場合には、図３
（Ｃ’）に示すように、ピンホールＰＨの部分からカソ
ード電極１３の内部に外気中に存在するＯ₂及びＨ₂Ｏが
侵入する。カソード電極１３は、ピンホールＰＨの部分
から侵入してきたＯ₂及びＨ₂Ｏによって、図中黒く塗り
つぶしたように有機ＥＬ層１２との界面までが酸化す
る。こうしてカソード電極１３の有機ＥＬ層１２との界
面が酸化すると、アノード電極１１とカソード電極１３
との間に電圧を印加しても、有機ＥＬ層１２の電子輸送
性発光層１２ａに電子が十分に注入されなくなる。これ
によって、有機ＥＬ層１２が発光しない部分であるダー
クスポットＤＳが生じ、このダークスポットの大きさ
は、カソード電極１３の酸化の進行に伴って、時間と共
に成長する。

【００５１】一方、この実施の形態の有機ＥＬ素子１の
ように保護層１４を設けている場合は、図３（Ｃ）に示
すように、保護層１４を構成するガラス材料が密な構造
となっているため、Ｏ₂及びＨ₂Ｏの分子が透過できるよ
うな隙間がほとんどなく、Ｏ₂及びＨ₂Ｏの侵入が阻止さ
れる。このため、外気中に存在するＯ₂及びＨ₂Ｏがカソ
ード電極１３のピンホールＰＨへの侵入が阻止され、時
間の経過によってもカソード電極１３の酸化があまり進
行しない。このため、ダークスポットＤＳの成長が抑止
される。

【００５２】以上説明したように、この実施の形態の有
機ＥＬ素子１では、カソード電極１３を被覆する保護層
１４が構成原子が密な特殊な構造のガラスによって構成
されている。この保護層１４は、原子が密な状態となっ
ていることにより、外部からＯ₂及びＨ₂Ｏがカソード電
極１３に侵入することを阻止することができる。このた
め、この実施の形態の有機ＥＬ素子１では、カソード電
極１３の酸化を抑制することができ、ダークスポットの
成長による劣化を防ぐことができる。従って、この実施
の形態の有機ＥＬ素子１は、従来の有機ＥＬ素子に比べ
て、製品寿命が長くなる。

【００５３】また、有機ＥＬ素子１の製造プロセスにお
いて、保護層１４は低温でガラス形成材料、ガラス修飾
材料及び／または中間材料をスパッタリングすることに
よって形成しているので、熱に弱い有機ＥＬ層１２の発
光輝度その他の特性に影響を及ぼすことがない。

【００５４】［第２の実施の形態］図４は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子２の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子２も、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図４に示すように、有機ＥＬ素子２は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１と、有機Ｅ
Ｌ層１２と、カソード電極１３と、保護層１４と、第２
保護層２５とから構成されている。

【００５５】有機ＥＬ素子２において、基板１０、アノ
ード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極１３及び
保護層１４の構成は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１の対応するものと実質的に同一である。なお、アノー
ド電極１１及びカソード電極１３には、第１の実施の形
態の有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子１の発光／
非発光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれ
ぞれ設けられている。これらの端子は、第２保護層２５
の外側に引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続さ
れている。

【００５６】第２保護層２５は、ＡｌやＣｒ等の金属単
体、合金、または複数種の可視光に対して高い反射性を
示す金属を積層して構成される。第２保護層２５は、上
記の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子１の上に、Ａｌや
Ｃｒ等の金属をスパッタ法あるいは真空蒸着法によって
製膜することによって形成される。

【００５７】この実施の形態の有機ＥＬ素子２は、保護
層１４に何らかの欠陥があっても、その欠陥を第２保護
層２５で被覆することができる。また、第２保護層２５
自体がＯ₂やＨ₂Ｏの侵入を抑止する効果がある。このた
め、保護層１４の欠陥部分からＯ₂やＨ₂Ｏがカソード電
極１３に侵入することを防ぐことができる。このため、
この実施の形態の有機ＥＬ素子２によれば、第１の実施
の形態の有機ＥＬ素子１と同等かそれ以上の効果を得る
ことができる。そして、有機ＥＬ素子２が発光した光の
うち、それぞれの部材１０、１１、１２での界面での反
射により基板１０側に出射せずに保護層１４側に出射さ
れた光が、第２保護層２５により反射されて基板１０側
に出射するので、より高い輝度での表示が可能となる。

【００５８】［第３の実施の形態］図５は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子３の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子３も、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図５に示すように、有機ＥＬ素子２は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１と、有機Ｅ
Ｌ層１２と、カソード電極１３と、保護層１４と、封止
層３５とから構成されている。

【００５９】有機ＥＬ素子３において、基板１０、アノ
ード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極１３及び
保護層１４の構成は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１の対応するものと実質的に同一である。なお、アノー
ド電極１１及びカソード電極１３には、第１の実施の形
態の有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子３の発光／
非発光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれ
ぞれ設けられている。これらの端子は、封止層３５の外
側に引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続されて
いる。

【００６０】封止層３５は、有機系のＵＶ硬化樹脂や熱
硬化樹脂によって構成されている。封止層３５は、第１
の実施の形態の有機ＥＬ素子１の上に溶解された樹脂を
流し込み、金型によって所定の形に整形することによっ
て形成される。

【００６１】この実施の形態の有機ＥＬ素子３は、保護
層１４に何らかの欠陥があっても、その欠陥を封止層３
５で被覆することができる。また、封止層３５自体がＯ
₂やＨ₂Ｏの侵入を抑止する効果がある。このため、保護
層１４の欠陥部分からＯ₂やＨ₂Ｏがカソード電極１３に
侵入することを防ぐことができる。このため、この実施
の形態の有機ＥＬ素子３によれば、第１の実施の形態の
有機ＥＬ素子１と同等かそれ以上の効果を得ることがで
きる。

【００６２】［第４の実施の形態］図６は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子４の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子４も、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図６に示すように、有機ＥＬ素子４は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１、有機ＥＬ
層１２、カソード電極１３及び保護層１４と、基板１０
に対向して設けられた第２基板４５と、基板１０と第２
基板４５との間を封止するシール材４６とから構成され
ている。

【００６３】有機ＥＬ素子６において、基板１０、アノ
ード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極１３及び
保護層１４の構成は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１の対応するものと実質的に同一である。なお、アノー
ド電極１１及びカソード電極１３には、第１の実施の形
態の有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子４の発光／
非発光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれ
ぞれ設けられている。これらの端子は、シール材４６の
外側に引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続され
ている。

【００６４】第２基板４５は、ガラス、プラスチックま
たはフィルムによって構成される。シール材４６は、Ｕ
Ｖ硬化性のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂あるいは熱
硬化性樹脂によって構成され、基板１０と第２基板４５
とを減圧下で接着する。従って、基板１０、４５及びシ
ール材４６で囲まれた空間４７はＯ₂やＨ₂Ｏが極めて希
薄な状態であり、さらに、シール材４６は、基板１０及
び第２基板４５に密着するので、外部からＯ₂やＨ₂Ｏが
侵入してくるのをかなりの程度で防ぐことができる。な
お、空間４７にシリコンオイルを封入してもよい。

【００６５】この実施の形態の有機ＥＬ素子４では、基
板１０と第２基板４５とをシール材４６によって封止す
ることによって、外部からＯ₂やＨ₂Ｏが侵入することを
かなりの程度で防ぐことができる。さらに、保護層１４
によってＯ₂やＨ₂Ｏがカソード電極１３に侵入すること
を防ぐことができる。このため、この実施の形態の有機
ＥＬ素子４によれば、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１と同等かそれ以上の効果を得ることができる。

【００６６】［第５の実施の形態］図７は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子５の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子５も、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図７に示すように、有機ＥＬ素子５は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１、有機ＥＬ
層１２、カソード電極１３、保護層１４及び接着層５６
と、基板１０に対向し、接着層５６に積層されて接着さ
れている第２基板５５とから構成されている。

【００６７】有機ＥＬ素子５において、基板１０、アノ
ード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極１３及び
保護層１４の構成は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１の対応するものと実質的に同一である。第２基板５５
の構成は、第４の実施の形態の有機ＥＬ素子４の第２基
板４５の構成と実質的に同一である。なお、アノード電
極１１及びカソード電極１３には、第１の実施の形態の
有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子５の発光／非発
光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれぞれ
設けられている。これらの端子は、接着層５６の外側に
引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続されてい
る。

【００６８】接着層５６は、低吸湿性の光硬化接着剤、
エポキシ系接着剤などによって構成される。接着層５６
として、低吸湿性のものを用いることによって、湿気
（Ｈ₂Ｏ）の侵入をかなりの程度で防ぐことができる。
また、第２基板２５によって上部からのＯ₂やＨ₂Ｏの侵
入をかなりの程度で防ぐことができる。

【００６９】この実施の形態の有機ＥＬ素子５では、保
護層１４及び接着層５６の厚さが薄いことから、接着層
５６と第２基板５５とによってＯ₂やＨ₂Ｏの侵入をかな
りの程度で防ぐことができる。さらに、保護層１４によ
ってＯ₂やＨ₂Ｏがカソード電極１３に侵入することを防
ぐことができる。このため、この実施の形態の有機ＥＬ
素子５によれば、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子１と
同等かそれ以上の効果を得ることができる。

【００７０】［第６の実施の形態］図８は、この実施の
形態の有機ＥＬ素子６の構造を示す断面図である。この
有機ＥＬ素子６も、ページャや携帯電話などの表示部の
バックライトとして用いられる全面発光型のものであ
る。図８に示すように、有機ＥＬ素子６は、基板１０上
に順次積層して形成されたアノード電極１１、有機ＥＬ
層１２、カソード電極１３及び保護層１４と、基板１０
側を開口部とし、基板１０に対向して設けられた缶型基
板６５と、基板１０と缶型基板６５との間を封止するシ
ール材６６と、シール材６６によって封止された基板１
０と缶型基板６５との間の空間部に充填されたオイル６
７とから構成されている。

【００７１】有機ＥＬ素子２において、基板１０、アノ
ード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソード電極１３及び
保護層１４の構成は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子
１の対応するものと実質的に同一である。なお、アノー
ド電極１１及びカソード電極１３には、第１の実施の形
態の有機ＥＬ素子１と同様に、有機ＥＬ素子６の発光／
非発光に応じて所定の電圧を印加するための端子がそれ
ぞれ設けられている。これらの端子は、シール材６６の
外側に引き出され、それぞれ所定の駆動回路に接続され
ている。

【００７２】缶型基板６５は、ガラスまたはプラスチッ
クによって構成され、基板１０側の一底面を開口したも
のである。シール材６６は、ＵＶ硬化性のアクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂あるいは熱硬化性樹脂によって構成
され、基板１０と缶型基板６５とを接着する。シール材
６６は、基板１０及び缶型基板６５に密着し、外部から
Ｏ₂やＨ₂Ｏが侵入してくるのをかなりの程度で防ぐこと
ができる。オイル６７は、シリコンオイルやトートシー
ル等の絶縁性を有するオイルによって構成される。オイ
ル６７は、疎水性を有する。

【００７３】この実施の形態の有機ＥＬ素子６では、基
板１０と缶型基板６５とをシール材６６によって封止す
ることによって、外部からＯ₂やＨ₂Ｏが侵入することを
かなりの程度で防ぐことができる。また、オイル６７に
よって外部からのＨ₂Ｏの侵入を防ぐことができる。さ
らに、保護層１４によってＯ₂やＨ₂Ｏがカソード電極１
３に侵入することを防ぐことができる。このため、この
実施の形態の有機ＥＬ素子６によれば、第１の実施の形
態の有機ＥＬ素子１と同等かそれ以上の効果を得ること
ができる。

【００７４】［実施の形態の変形］本発明は、上記の第
１〜第６の実施の形態で示したものに限られず、様々な
変形が可能である。以下、上記の実施の形態の変形例に
ついて、説明する。

【００７５】上記の第３の実施の形態では、封止層３５
は、有機系透明樹脂によって構成されていたが、金属酸
化物、金属フッ化物あるいは金属硫化物から構成したも
のであってもよい。また、封止層３５は、保護層１４を
被覆して形成していたが、第２の実施の形態の有機ＥＬ
素子２において保護層１４の上に形成された第２保護層
２５の上に被覆して形成してもよい。

【００７６】上記の第４〜第６の実施の形態では、第１
の実施の形態の有機ＥＬ素子１の構成に第２基板４５、
５５や缶型基板６５などの構成を加えていた。しかしな
がら、第２、第３の実施の形態の有機ＥＬ素子２、３の
構成や、上記した第２保護層の上に封止層を形成した有
機ＥＬ素子の構成に加えて、第２基板や缶型基板などの
構成を加えてもよい。

【００７７】上記の第１〜第６の実施の形態では、透明
電極によって構成されたアノード電極１１は基板１０の
側に、カソード電極１３は有機ＥＬ層１２を挟んで、基
板１０の反対側に形成されていた。そして、有機ＥＬ層
１２が発光した光は、基板１０の側から外部に放出され
ていた。しかしながら、例えば、カソード電極を基板側
に、アノード電極を有機ＥＬ層を挟んで基板の反対側に
形成した有機ＥＬ素子にも適用することができる。もっ
とも、この場合は、基板の反対側に形成されるアノード
電極、保護層、第２保護層、封止層、接着層、第２基
板、缶型基板、あるいはオイルは、有機ＥＬ層で発光し
た光を十分に透過することができる材料で構成しなけれ
ばならない。

【００７８】上記の第１〜第６の実施の形態では、有機
ＥＬ層１２は、α−ＮＰＤからなる正孔輸送層１２ａと
Ｂｅｂｑ２からなる電子輸送性発光層１２ｂの２層構造
で形成されており、緑色の光を発するものであった。こ
れに対し、有機ＥＬ層１２は、正孔輸送性発光層と電子
輸送層との２層構造、あるいは正孔輸送層、発光層及び
電子輸送層の３層構造で形成してもよい。また、これら
の各層に使用する有機ＥＬ材料を選択することによっ
て、緑色以外の任意の波長成分の光を発する有機ＥＬ素
子を構成することもできる。さらには、本発明は、無機
ＥＬ材料などの他の発光材料を発光層として用いた発光
素子にも適用することができる。

【００７９】上記の第１〜第６の実施の形態では、保護
層１４に、（１）ガラス形成材料にガラス修飾材料をド
ープしたもの、（２）ガラス形成材料に中間材料をドー
プしたもの、（３）中間材料にガラス修飾材料をドープ
したもの、の何れかの構造のガラスを適用していた。し
かしながら、これら（１）〜（３）の構造のガラスは、
基板１０、第２基板４５、５５あるいは缶型基板６５に
適用してもよい。これにより、基板１０、第２基板４
５、５５あるいは缶型基板６５を介して外部からＯ₂及
びＨ₂Ｏがカソード電極１３へ侵入することも防ぐこと
ができる。

【００８０】上記の第１〜第６の実施の形態では、ペー
ジャや携帯電話などの表示部のバックライトとして用い
る全面発光型の有機ＥＬ素子に本発明を適用した場合に
ついて説明した。しかしながら、本発明は、画像をセグ
メント表示する発光素子や、単純マトリクス方式やアク
ティブマトリクス方式で画像をドットマトリクス表示す
る発光素子にも適用することができる。

【００８１】

【実施例】本発明の効果を確認するため、次のような実
験を行った。［実施例１］この実施例においては、図１に示した構成
で、次のような条件を有する有機ＥＬ素子（１）〜
（４）を用意した。

【００８２】アノード電極１１は、有機ＥＬ素子（１）
〜（４）とも、２０００（Å）の層厚のＩＴＯによって
構成した。有機ＥＬ層１２は、有機ＥＬ素子（１）〜
（４）とも、５００（Å）の層厚のＢｅｂｑ２からなる
正孔輸送層１２ａと、５００（Å）の層厚のα−ＮＰＤ
からなる電子輸送性発光層１２ｂとの２層構造によって
構成した。カソード電極１３は、有機ＥＬ素子（１）〜
（４）とも、５０００（Å）の層厚のＭｇ：Ｉｎ合金に
よって構成した。

【００８３】保護層１４は、有機ＥＬ素子（１）では、
形成しなかった。すなわち、有機ＥＬ素子（１）におい
て保護層１４の層厚は、０（Å）とした。有機ＥＬ素子
（２）〜（４）のいずれにおいても、保護層１４には、
図２（Ｃ）に示すような構造の、ＺｎＳをホストとし、
２０（mol％）のＣｅＯ_x（Ｃｅ、ＣｅＯ、ＣｅＯ₂が混
在したもの）をゲストとしてドープしたＺｎＳ−ＣｅＯ
_xを使用した。ＣｅＯ_xは、斜線が付された円で示すよう
に、３次元綱目状構造のＺｎｓの隙間に物理的に混在し
ている。ただし、保護層１４の層厚は、有機ＥＬ素子
（２）では１０００（Å）、有機ＥＬ素子（３）では４
０００（Å）、有機ＥＬ素子（４）では１００００
（Å）とした。

【００８４】これらの有機ＥＬ素子（１）〜（４）を気
温８０℃、湿度９０％の環境条件下に放置した。そし
て、時間の経過によって有機ＥＬ素子（１）〜（４）の
それぞれにおいてダークスポットがどのように成長する
かを観察した。

【００８５】有機ＥＬ素子（１）〜（４）における時間
の経過によるダークスポットの個数の変化を表１に示
す。

【表１】

【００８６】また、有機ＥＬ素子（１）〜（４）におけ
る時間の経過によるダークスポットの面積比率の変化を
表２に示す。また、このダークスポットの面積比率の変
化を図９にグラフで表す。

【表２】

【００８７】また、有機ＥＬ素子（１）〜（４）におけ
る時間の経過によるダークスポットの最大直径の変化を
表３に示す。また、このダークスポットの最大直径の変
化を図１０にグラフで表す。

【表３】

【００８８】なお、これらの実験結果において、初期状
態（０時間）におけるダークスポットの数、面積比率及
び最大直径は、有機ＥＬ素子の製造上の問題に起因す
る。以下、上記の実験結果に基づいて、本発明の効果が
いかに得られたかを考察する。

【００８９】上記の表及びグラフで示すように、有機Ｅ
Ｌ素子（１）及び（２）では、ダークスポットの数は１
４４時間後にほぼ半減するものの、面積比率は３０％を
超え、また、最大直径も０．２５mm以上となる。ここ
で、ダークスポットの数の減少は、ダークスポットの成
長によって２以上のダークスポットが繋がって１つのダ
ークスポットを生じるためであると思われる。

【００９０】保護層１４を設けていない有機ＥＬ素子
（１）は、Ｏ₂あるいはＨ₂Ｏのカソード電極１３への侵
入を阻止できないため、上記結果が示すように、ダーク
スポットの成長を抑止できない。上記結果は、有機ＥＬ
素子（２）でもダークスポットの成長を十分に抑止でき
ないことを示している。言い換えれば、保護層１４があ
っても、その層厚が１０００（Å）程度ではＯ₂あるい
はＨ₂Ｏのカソード電極１３への侵入を阻止できないこ
とを示している。

【００９１】有機ＥＬ素子（３）では、ダークスポット
の数は時間によってほとんど変化なく、１４４時間後で
も面積比率は１２％台に、最大直径は０．１８mmに止ま
る。この結果から、保護層１４の層厚を４０００（Å）
とすれば、ダークスポットの成長が抑止される、すなわ
ち、保護層１４がＯ₂あるいはＨ₂Ｏのカソード電極１３
への侵入をかなりの部分で阻止していることがわかる。
保護層１４は、これと同時にダークスポットの発生もあ
る程度抑止する効果があることがわかる。

【００９２】有機ＥＬ素子（４）では、ダークスポット
の数は時間の経過と共に微増している。しかしながら、
１４４時間後のダークスポットの面積比率は２．８％
に、最大直径は０．１６mmに止まる。また、２８８時間
後でもダークスポットの面積比率は５．２％に、最大直
径は０．２２mmに止まる。この結果は、保護層１４の層
厚を１００００（Å）とすれば、ダークスポットの成長
がよりいっそう抑止される、すなわち、保護層１４は、
その層厚が厚ければ厚いほど、Ｏ₂あるいはＨ₂Ｏのカソ
ード電極１３への侵入を阻止できることがわかる。

【００９３】以上の結果から、ある程度の層厚以上のＺ
ｎＳ−ＣｅＯ_xからなる保護層１４を設けることによっ
て、カソード電極１３へのＯ₂あるいはＨ₂Ｏの侵入を阻
止することができ、ダークスポットの成長を抑止するこ
とができる。しかも、保護層１４の層厚が厚くなればな
るほどその効果が大きくなり、本発明の効果が生じてい
ることがわかる。保護層１４は、これと同時にダークス
ポットの発生もある程度抑止する効果があることがわか
る。すなわち、保護層１４は、Ｚｎｓの３次元綱目状構
造の隙間にＣｅＯ_xが埋まるように混在している極めて
緻密な分子構造により、Ｏ₂あるいはＨ₂Ｏの侵入を抑止
できるものであることが確認された。

【００９４】［実施例２］この実施例においては、図１
に示した構成で、次のような条件を有する有機ＥＬ素子
（５）、（６）を用意した。有機ＥＬ素子（５）、
（６）共に、アノード電極１１、有機ＥＬ層１２、カソ
ード電極１３の構成は、実施例１の有機ＥＬ素子（１）
〜（４）と同一とした。

【００９５】保護層１４は、有機ＥＬ素子（６）では、
図２（Ａ）に示すような構造の、ＳｉＯ₂をホストと
し、２０（mol％）のＣｅＯ_x（Ｃｅ、ＣｅＯ、ＣｅＯ₂
が混在したもの）をゲストとしてドープしたＳｉＯ₂−
ＣｅＯ_xを使用した。ＣｅＯ_xは、斜線が付された円で示
すように、３次元綱目状構造のＳｉＯ₂の隙間に物理的
に混在している。この場合の保護層１４の層厚は、３２
００（Å）とした。有機ＥＬ素子（５）では、上記実施
の形態で示した構造を有しない純物質を保護層１４とし
て設けた。この場合の保護層１４の層厚は、４０００
（Å）とした。

【００９６】これらの有機ＥＬ素子（５）、（６）を気
温８０℃、湿度９０％の環境条件下に放置した。そし
て、時間の経過によって有機ＥＬ素子（５）、（６）の
それぞれにおいてダークスポットがどのように成長する
かを観察した。

【００９７】有機ＥＬ素子（５）、（６）における時間
の経過によるダークスポットの面積比率の変化を表４に
示す。

【表４】

【００９８】以下、上記の実験結果に基づいて、本発明
の効果がいかに得られたかを考察する。上記の表に示す
ように、保護層１４がＳｉＯ₂の純物質からなる有機Ｅ
Ｌ素子（５）では、２４時間が経過するとダークスポッ
トの面積比率が６．５８（％）に達している。これに対
し、保護層１４にＣｅＯ_xをゲストとしてドープした有
機ＥＬ素子（６）では、１４４時間を経過してもダーク
スポットの面積比率は４．７１（％）にしかすぎなかっ
た。

【００９９】この結果から、保護層１４においてＳｉＯ
₂にＣｅＯ_xをドープすることによって、ダークスポット
の成長が抑制されることがわかる。これは、ＳｉＯ₂に
ＣｅＯ_xをドープすることによって、カソード電極１３
へのＯ₂あるいはＨ₂Ｏの侵入が阻止されるためであると
思われる。以上のように、この実験結果によって本発明
の効果が生じていることがわかる。すなわち、保護層１
４は、ＳｉＯ₂の３次元綱目状構造の隙間にＣｅＯ_xが埋
まるように混在している極めて緻密な分子構造により、
Ｏ₂あるいはＨ₂Ｏの侵入を抑止できるものであることが
確認された。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の発光素子
では、保護層を設けたことによって酸素及び水が外部か
ら金属電極に侵入することを防ぐことができる。このた
め、金属電極の酸化を抑止することができ、ダークスポ
ットの成長による発光素子の劣化を防ぐことができる。
このため、本発明では、製品寿命の長い発光素子を提供
することができる。

【０１０１】また、本発明の発光素子用の保護材料を使
用して発光素子を形成した場合、ガラスを構成する分子
の隙間から酸素及び水が侵入することを防ぐことができ
る。このため、発光素子に使用されている金属電極の酸
化を抑止することができ、ダークスポットの成長による
発光素子の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の有機ＥＬ素子に使用
される保護層の材料の構造を示す図である。

【図３】図１の有機ＥＬ素子におけるダークスポットの
発生例と、その成長の抑止について説明する図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態の有機ＥＬ素子の構
造を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例１のダークスポットの面積比率
の経過時間による変化を示すグラフである。

【図１０】本発明の実施例１のダークスポットの最大直
径の経過時間による変化を示すグラフである。

【図１１】従来例の有機ＥＬ素子の構造を示す断面図で
ある。

【図１２】従来例の有機ＥＬ素子の構造を示す断面図で
ある。

【図１３】従来例の有機ＥＬ素子の構造を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１〜６・・・有機ＥＬ素子、１０・・・基板、１１・・・アノー
ド電極、１２・・・有機ＥＬ層、１２ａ・・・正孔輸送層、１
２ｂ・・・電子輸送性発光層、１３・・・カソード電極、１４
・・・保護層、２５・・・第２保護層、３５・・・封止層、４５・
・・第２基板、４６・・・シー材、５５・・・第２基板、５６・・
・接着層、６５・・・缶型基板、６６・・・シール材、６７・・・
オイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明電極と、金属電極と、前記透明電極と
前記金属電極との間に介在させた発光層とを基板上に形
成した発光素子であって、前記透明電極、前記金属電極及び前記発光層を被覆し、
かつ、単独でアモルファス構造をとることができるホス
ト材料に不純物をゲスト材料としてドープしたガラス材
料からなる保護層を備える、ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】前記ホスト材料は、酸素原子との単結合エ
ネルギーが３７０（kJ/mol）以上である原子の酸化物に
よって構成され、前記ゲスト材料は、酸素原子との単結合エネルギーが３
７０（kJ/mol）未満である原子の単体または酸化物によ
って構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】前記ホスト材料は、酸素原子との単結合エ
ネルギーが２６０（kJ/mol）以上である原子の酸化物に
よって構成され、前記ゲスト材料は、酸素原子との単結合エネルギーが２
６０（kJ/mol）未満である原子の単体または酸化物によ
って構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】前記ホスト材料は、ケイ素、ホウ素、ゲル
マニウム、リン、ヒ素のうちの何れか１種類以上の酸化
物または硫化物によって構成され、前記ゲスト材料は、アルミニウム、亜鉛、ベリリウムの
うちの何れか１種類以上の酸化物または硫化物によって
構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】前記ホスト材料は、ケイ素、ホウ素、ゲル
マニウム、リン、ヒ素のうちの何れか１種類以上の酸化
物または硫化物によって構成され、前記ゲスト材料は、スカンジウム、ランタン、イットリ
ウム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、
マグネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビ
ジウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１種類以上
の単体、酸化物または硫化物によって構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】前記ホスト材料は、アルミニウム、亜鉛、
ベリリウムのうちの何れか１種類以上の酸化物または硫
化物によって構成され、前記ゲスト材料は、スカンジウム、ランタン、イットリ
ウム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、
マグネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビ
ジウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１種類以上
の酸化物または硫化物によって構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】前記透明電極、前記発光層及び前記金属電
極は、前記透明電極、前記発光層、前記金属電極の順で
基板側から積層されて形成されており、前記金属電極は、３０００（Å）以上の層厚で形成され
ている、ことを特徴とする請求項１乃至６に記載の発光素子。
【請求項８】前記発光層は、有機エレクトロルミネッセ
ンス層である、ことを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】３次元綱目状構造の酸化物或いは硫化物の
分子間の隙間に、１種類以上の単体、酸化物、硫化物の
いずれかから選択される充填材が混在される、ことを特徴とする発光素子用の保護材料。
【請求項１０】前記３次元綱目状構造の酸化物或いは硫
化物は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン、ヒ素の
うちの何れか１種類以上の酸化物または硫化物であり、前記充填材は、アルミニウム、亜鉛、ベリリウムのうち
の何れか１種類以上の酸化物または硫化物である、ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子用の保護材
料。
【請求項１１】前記３次元綱目状構造の酸化物或いは硫
化物は、ケイ素、ホウ素、ゲルマニウム、リン、ヒ素の
うちの何れか１種類以上の酸化物または硫化物であり、前記充填材は、スカンジウム、ランタン、イットリウ
ム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マ
グネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１種類以上の
単体、酸化物または硫化物である、ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子用の保護材
料。
【請求項１２】前記３次元綱目状構造の酸化物或いは硫
化物は、アルミニウム、亜鉛、ベリリウムのうちの何れ
か１種類以上の酸化物または硫化物であり、前記充填材は、スカンジウム、ランタン、イットリウ
ム、スズ、バリウム、カルシウム、ストロンチウム、マ
グネシウム、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、セシウム、セリウムのうちの何れか１種類以上の
単体、酸化物または硫化物である、ことを特徴とする請求項９に記載の発光素子用の保護材
料。