JP2002280184A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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JP2002280184A
JP2002280184A JP2001075122A JP2001075122A JP2002280184A JP 2002280184 A JP2002280184 A JP 2002280184A JP 2001075122 A JP2001075122 A JP 2001075122A JP 2001075122 A JP2001075122 A JP 2001075122A JP 2002280184 A JP2002280184 A JP 2002280184A
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organic
cathode
layer
electroluminescent device
organic electroluminescent
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Sodan Kaneko
双男 金子
Eigo Sakai
栄吾 坂井
Kazunari Shinpo
一成 新保
Keizo Kato
景三 加藤
Takahiro Kawakami
貴浩 川上
Toyoyasu Tadokoro
豊康 田所
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Nippon Seiki Co Ltd
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Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易に形成でき、安定した特性が得られる有
機電界発光素子の提供を目的とする。 【解決手段】 透光性の基板10上に陽極11と陰極1
6とで挟んだ少なくとも1層以上の有機層14で構成さ
れる有機電界発光素子である。有機層14と陰極16と
の間にキャリア注入障壁を低下させるための金属/有機
膜から成る超薄膜積層を1層以上有するバッファ層15
を介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機電界発光素子
(OLED)に関する。
【0002】
【従来の技術】有機化合物から成る発光層を有するOL
EDは、直流低電圧駆動を実現するものとして注目され
ており、例えば、特公平6−32307号公報には、図
5で示すように、透光性ガラスから成る基板1の上面に
インジウムスズ酸化物(ITO)の半透明被膜から成る陽
極2を形成し、この上に正孔注入層3、発光層4、アル
ミニュウム(Al)の被膜から成る陰極5を順次形成し、
陽極2と陰極5との間に電源6を接続することにより、
陽極2で発生した正孔は正孔注入層3と発光層4との界
面へ伝達され、ここで陰極5から伝達された電子と結合
して、可視光線を発するものである。
【0003】また、正孔注入を促進させるために、正孔
注入層3と発光層4との間に、正孔輸送層を介在させる
構成のOLEDや、正孔注入層3と前記正孔輸送層とを
一体化した正孔注入・輸送層とする構成のOLEDも知
られており、前記構成と同様に、陽極2で発生した正孔
は正孔注入層3と発光層4との界面へ伝達され、ここで
陰極5から伝達された電子と結合して、可視光線を発
し、この光は、基板1を通して前記OLEDの外部へ照
射される。
【0004】斯かるOLEDにおいて、高輝度、高効率
の最良のデバイス性能を達成するために、発光層4に電
子を注入しやすい構成として、発光層4と陰極5との間
に電子注入効率を向上させるためのバッファ層を設ける
ことが知られている。
【0005】例えば、前記バッファ層として、特開平1
0−74586号公報(文献1)には、フッ化リチウム
(LiF)を用いるもの、また、特開平10−74586
号公報(文献2)には、トリキノリノレートアルミニウ
ム(Alq3)とリチウム(Li)とから成る金属ドーピング
層を用いるものが、それぞれ開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】文献1によると、前記
バッファ層の膜厚は、0.2〜0.5nmであるが、このような
薄膜を均一に形成することは極めて難しく、特性にバラ
ツキを生じやすいという問題があった。
【0007】文献2によると、2源共蒸着を行うため、
安定にレートを制御することが困難で、特性にバラツキ
を生じやすいという問題があった。
【0008】この発明は、容易に形成でき、安定した特
性が得られる前記バッファ層を有するOLEDの提供を
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のOLEDは、請求項1に記載のように、基
板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくとも1層以上の有機
層で構成される少なくとも片側より光を取り出す事がで
きる有機電界発光素子であって、前記有機層と前記陰極
との間にキャリア注入障壁を低下させるための金属/有
機膜から成る超薄膜積層を1層以上有するバッファ層を
介在させるものである。
【0010】また、請求項2に記載のように、基板上に
陽極と陰極とで挟んだ少なくとも1層以上の有機層で構
成される少なくとも片側より光を取り出す事ができる有
機電界発光素子であって、前記有機層と前記陰極との間
にキャリア注入障壁を低下させるためのアルカリ金属/
有機膜から成る超薄膜積層を1層以上有するバッファ層
を介在させるものである。
【0011】また、請求項3に記載のように、基板上に
陽極と陰極とで挟んだ少なくとも1層以上の有機層で構
成される少なくとも片側より光を取り出す事ができる有
機電界発光素子であって、前記有機層と前記陰極との間
にキャリア注入障壁を低下させるためのアルカリ土類金
属/有機膜から成る超薄膜積層を1層以上有するバッフ
ァ層を介在させるものである。
【0012】また、請求項4に記載のように、基板上に
陽極と陰極とで挟んだ少なくとも1層以上の有機層で構
成される少なくとも片側より光を取り出す事ができる有
機電界発光素子であって、前記有機層と前記陰極との間
にキャリア注入障壁を低下させるためのアルカリ金属化
合物/有機膜から成る超薄膜積層を1層以上有するバッ
ファ層を介在させるものである。
【0013】また、請求項5に記載のように、基板上に
陽極と陰極とで挟んだ少なくとも1層以上の有機層で構
成される少なくとも片側より光を取り出す事ができる有
機電界発光素子であって、前記有機層と前記陰極との間
にキャリア注入障壁を低下させるためのアルカリ土類金
属化合物/有機膜から成る超薄膜積層を1層以上有する
バッファ層を介在させるものである。
【0014】特に、請求項1から請求項5において請求
項6に記載のように、前記有機膜は、電子輸送性の有機
材料から成るものである。
【0015】これにより、安定した特性が得られるOL
EDを容易に形成することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明を、添付図面に示した実施
の形態に基づき説明する。
【0017】本実施の形態の構成は、図1で示すよう
に、透光性ガラスから成る基板10の上面にITOの半透
明被膜から成る膜厚100[nm]の陽極11を形成し、この
上に銅フタロシアニン(CuPc)から成る膜厚20[nm]の正
孔注入層12、N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−N,
N'−ジフェニル−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジアミン
(TPD)から成る膜厚70[nm]の正孔輸送層13、Alq3か
ら成る膜厚70[nm]の発光層14、後述するバッファ層1
5及びAlから成る膜厚150[nm]の陰極16を順次積層形
成して成り、陽極11と陰極16との間に電源17を接
続するものである。
【0018】バッファ層15は、AlとAlq3とを積層した
超薄膜(bilayers:バイレイヤーズ)積層を1層以上有
して形成され、例えば、1バイレイヤーズ積層当たりの
膜厚3[nm]の3層バイレイヤーズ積層構造から成り、こ
れら有機層(正孔注入層12、正孔輸送層13、発光層
14、バッファ層15)と陰極16は蒸着により形成さ
れる。
【0019】次に、斯かる構成のOLEDの製造方法に
ついて説明する。
【0020】本実施の形態の製造装置は、図2で示すよ
うに、連続蒸着装置から構成されており、20は真空槽
であって、この中に複数の蒸着用ルツボ21,22と膜
厚モニタ用水晶振動子23を有し、OLEDのベースと
なる基板10を真空槽20内のルツボ21,22の上方
にセットする。この基板10は、陽極11が塗布等によ
り形成された後、表面活性剤で超音波洗浄処理され、脱
イオン化水で洗浄され、トルエン蒸気で脱脂され、強酸
化剤で表面処理され、陽極11が蒸着用ルツボ21,2
2と対向する状態で真空槽20内にセットされる。
【0021】そして、電極用アルミボード24でルツボ
21,22を加熱することにより、陽極11の上面(図
2では図面の下方)に前記有機層及び陰極16を順次積
層形成するため、ルツボ21,22と基板10との間に
位置するマスク25やシャッター26をマイクロコンピ
ュータ(マイコン)27により制御する構成となってい
る。
【0022】すなわち、マイコン27は、膜厚計28を
介して水晶振動子23からの膜厚データや8チャンネル
A/Dコンバータ29を介してルツボ21,22にセッ
トした熱電対(図示しない)からの温度データを得て、
8ビット3ポートPPI制御回路30を介してルツボ2
1,22の切り替えとマスク25やシャッター26の制
御を行うと共に、2チャンネルD/Aコンバータ31を
介してアルミボード24を制御する。
【0023】これにより、真空槽20内の高真空下(〜
2×10↑−↑5[Torr])において、全ての前記有機層
と陰極16を連続蒸着することができる。
【0024】図3,図4には、斯かる装置を用いて製造
した本実施の形態(本発明品)のOLEDの特性(破
線)に関するもので、同一装置を用いて製造したバッフ
ァ層15を有しないOLED(従来品)の特性(実線)
も併記することで、両者の違いを示している。なお、両
者の有効発光面積はそれぞれ13[平方mm]である。
【0025】図3の電流密度−電圧特性によれば、本発
明品は、従来品に比べて、電流密度の増加が確認された
が、これは界面におけるキャリアの注入障壁の緩和によ
る電子注入の増加によるものと考えられる。
【0026】また、図4の電流−電圧印加時間特性によ
れば、本発明品は、従来品に比べて、電流の時間減衰量
が小さくなり、安定となることが分かった。
【0027】このように、バッファ層15を設けること
により、駆動電圧や電流の減衰量を抑えることができ、
安定した特性が得られるOLEDを実現することができ
た。
【0028】特に、バッファ層15は、文献1のよう
に、形成することが難しい薄膜ではないので製造が容易
であり、文献2のように、共蒸着ではなく連続蒸着で形
成することができるため製造が容易である。
【0029】なお、バッファ層15を構成する前記バイ
レイヤーズ積層は、前述のような金属/有機膜の組み合
わせの他、アルカリ金属/有機膜、アルカリ土類金属/
有機膜、アルカリ金属化合物/有機膜、アルカリ土類化
合物/有機膜等でも良く、仕事関数の低い金属材料と有
機材料との組み合わせで実現することができる。
【0030】また、前記バイレイヤーズ積層は、1層以
上であれば良く、有機材料/アルカリ金属/有機材料の
ような構造であっても良い。
【0031】また、基板10をガラス等の透光性基板と
することにより、この基板10を通して発光層14から
の発光を外部へ照射する、すなわち、少なくとも片側よ
り光を取り出す事ができるOLEDとなり、一方、バッ
ファ層15や陰極16を透光性とすることにより、これ
らバッファ層15や陰極16を通して発光層14からの
発光を外部へ照射する、すなわち、少なくとも片側より
光を取り出す事ができるOLEDとなり、以上を組み合
わせて用いることも可能である。更に、基板10をシリ
コン等の非透光性基板としてこの上に陰極16、バッフ
ァ層15、発光層14、陽極11(必要に応じて発光層
14と陽極11との間に正孔輸送層13、及び/又は、
正孔注入層12、あるいは、これらを一体化した層を介
在させても良い)をこの順番で積層形成することによ
り、基板10の反対側である陽極11を通して発光層1
4からの発光を外部へ照射する、すなわち、少なくとも
片側より光を取り出す事ができるOLEDとなる。
【0032】
【発明の効果】この発明は、容易に形成でき、安定した
特性が得られるOLEDを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の構成を説明する模式断
面図。
【図2】 同上の製造装置の概略図。
【図3】 同上の電流密度−電圧特性を示す図。
【図4】 同上の電流−電圧印加時間特性を示す図。
【図5】 従来の技術の構成を説明する模式断面図。
【符号の説明】
10 基板 11 陽極 12 正孔注入層(有機層) 13 正孔輸送層(有機層) 14 発光層(有機層) 15 バッファ層 16 陰極 17 電源
フロントページの続き (72)発明者 加藤 景三 新潟県新潟市五十嵐2の町8050番地 新潟 大学内 (72)発明者 川上 貴浩 新潟県新潟市五十嵐2の町8050番地 新潟 大学内 (72)発明者 田所 豊康 新潟県長岡市藤橋1丁目190番地1 日本 精機株式会社アールアンドデイセンター内 Fターム(参考) 3K007 AB06 AB11 AB18 CA01 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくと
    も1層以上の有機層で構成される少なくとも片側より光
    を取り出す事ができる有機電界発光素子であって、前記
    有機層と前記陰極との間にキャリア注入障壁を低下させ
    るための金属/有機膜から成る超薄膜積層を1層以上有
    するバッファ層を介在させることを特徴とする有機電界
    発光素子。
  2. 【請求項2】 基板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくと
    も1層以上の有機層で構成される少なくとも片側より光
    を取り出す事ができる有機電界発光素子であって、前記
    有機層と前記陰極との間にキャリア注入障壁を低下させ
    るためのアルカリ金属/有機膜から成る超薄膜積層を1
    層以上有するバッファ層を介在させることを特徴とする
    有機電界発光素子。
  3. 【請求項3】 基板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくと
    も1層以上の有機層で構成される少なくとも片側より光
    を取り出す事ができる有機電界発光素子であって、前記
    有機層と前記陰極との間にキャリア注入障壁を低下させ
    るためのアルカリ土類金属/有機膜から成る超薄膜積層
    を1層以上有するバッファ層を介在させることを特徴と
    する有機電界発光素子。
  4. 【請求項4】 基板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくと
    も1層以上の有機層で構成される少なくとも片側より光
    を取り出す事ができる有機電界発光素子であって、前記
    有機層と前記陰極との間にキャリア注入障壁を低下させ
    るためのアルカリ金属化合物/有機膜から成る超薄膜積
    層を1層以上有するバッファ層を介在させることを特徴
    とする有機電界発光素子。
  5. 【請求項5】 基板上に陽極と陰極とで挟んだ少なくと
    も1層以上の有機層で構成される少なくとも片側より光
    を取り出す事ができる有機電界発光素子であって、前記
    有機層と前記陰極との間にキャリア注入障壁を低下させ
    るためのアルカリ土類金属化合物/有機膜から成る超薄
    膜積層を1層以上有するバッファ層を介在させることを
    特徴とする有機電界発光素子。
  6. 【請求項6】 前記有機膜は、電子輸送性の有機材料か
    ら成ることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか
    に記載の有機電界発光素子。
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