JP2002289355A - 有機半導体ダイオード及び有機エレクトロルミネセンス素子表示装置 - Google Patents
有機半導体ダイオード及び有機エレクトロルミネセンス素子表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 有機半導体ダイオードを提供する。
【解決手段】 互いに積層された、陽極側の正孔輸送能
力を有する有機化合物からなる少なくとも１つの正孔輸
送層と、陰極側の電子輸送能力を有する有機化合物から
なる少なくとも１つの電子輸送層とからなり、接する正
孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線形電流
電圧特性を有する有機半導体ダイオードにおいて、最も
陽極側の正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが最も陰極
側の電子輸送層の電子親和力より大である。
力を有する有機化合物からなる少なくとも１つの正孔輸
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孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線形電流
電圧特性を有する有機半導体ダイオードにおいて、最も
陽極側の正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが最も陰極
側の電子輸送層の電子親和力より大である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる電気特性を
有する有機化合物薄膜の接合に供給された電子及び正孔
の移動によって非線形電圧電流特性を発現させた２端子
素子すなわち有機半導体ダイオードに関する。
有する有機化合物薄膜の接合に供給された電子及び正孔
の移動によって非線形電圧電流特性を発現させた２端子
素子すなわち有機半導体ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】電流の注入によって発光する有機化合物
のエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬともいう）を利
用して、かかる有機化合物を層状に薄膜形成した発光層
を備えた有機ＥＬ素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）
が知られている。低消費電力及び高表示品質並びに薄型
化が可能なディスプレイとして、かかる有機ＥＬ素子の
複数をマトリクス状に配列して構成される有機ＥＬ素子
表示装置が注目されている。図１に示すように、各々の
有機ＥＬ素子２００は、陽極の透明電極２０１が形成さ
れたガラス板などの透明基板１上に、電子輸送層、発光
層、正孔輸送層などからなる少なくとも１層の有機材料
層２０２、及び陰極の金属電極２０３が積層されたもの
である。透明電極２０１の陽極にプラス、金属電極２０
３の陰極にマイナスの電圧を加え、すなわち、透明電極
及び金属電極間に直流を印加することにより、有機材料
層２０２の中の発光層が発光する。
のエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬともいう）を利
用して、かかる有機化合物を層状に薄膜形成した発光層
を備えた有機ＥＬ素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）
が知られている。低消費電力及び高表示品質並びに薄型
化が可能なディスプレイとして、かかる有機ＥＬ素子の
複数をマトリクス状に配列して構成される有機ＥＬ素子
表示装置が注目されている。図１に示すように、各々の
有機ＥＬ素子２００は、陽極の透明電極２０１が形成さ
れたガラス板などの透明基板１上に、電子輸送層、発光
層、正孔輸送層などからなる少なくとも１層の有機材料
層２０２、及び陰極の金属電極２０３が積層されたもの
である。透明電極２０１の陽極にプラス、金属電極２０
３の陰極にマイナスの電圧を加え、すなわち、透明電極
及び金属電極間に直流を印加することにより、有機材料
層２０２の中の発光層が発光する。
【０００３】有機ＥＬ素子は、容量性の発光素子である
と考えられ、直流の発光駆動電圧が電極間に印加される
と、電荷が容量成分に蓄積され、続いて当該素子の発光
閾値電圧を越えると、有機材料層に電流が流れはじめ、
この電流に略比例した強度で発光する。有機ＥＬ素子表
示装置は、交差している行と列のライン交点において配
置、いわゆるマトリクス状に配置された複数の発光画素
すなわち有機ＥＬ素子からなる画像表示配列を有してい
る発光装置である。この有機ＥＬ素子表示装置の駆動方
法の一例には、単純マトリクス駆動方式と呼ばれるもの
がある。単純マトリクス駆動方式の表示装置は、複数の
陽極ラインと陰極ラインとをマトリクス（格子）状に配
置し、このマトリクス状に配置した陽極ラインと陰極ラ
インの各交点位置毎に有機ＥＬ素子を接続し、この陽極
ラインと陰極ラインのいずれか一方を一定の時間間隔で
順次選択して走査すると共に、この走査に同期して他方
の線を駆動源で駆動することにより、任意の交点位置の
有機ＥＬ素子を発光させるようにしたものである。この
方式ではアクセス時間だけ各有機ＥＬ素子が点灯するの
で大型画面にするには、大電流及び高電圧が必要とな
る。
と考えられ、直流の発光駆動電圧が電極間に印加される
と、電荷が容量成分に蓄積され、続いて当該素子の発光
閾値電圧を越えると、有機材料層に電流が流れはじめ、
この電流に略比例した強度で発光する。有機ＥＬ素子表
示装置は、交差している行と列のライン交点において配
置、いわゆるマトリクス状に配置された複数の発光画素
すなわち有機ＥＬ素子からなる画像表示配列を有してい
る発光装置である。この有機ＥＬ素子表示装置の駆動方
法の一例には、単純マトリクス駆動方式と呼ばれるもの
がある。単純マトリクス駆動方式の表示装置は、複数の
陽極ラインと陰極ラインとをマトリクス（格子）状に配
置し、このマトリクス状に配置した陽極ラインと陰極ラ
インの各交点位置毎に有機ＥＬ素子を接続し、この陽極
ラインと陰極ラインのいずれか一方を一定の時間間隔で
順次選択して走査すると共に、この走査に同期して他方
の線を駆動源で駆動することにより、任意の交点位置の
有機ＥＬ素子を発光させるようにしたものである。この
方式ではアクセス時間だけ各有機ＥＬ素子が点灯するの
で大型画面にするには、大電流及び高電圧が必要とな
る。
【０００４】有機ＥＬ素子表示装置の大型画面化には、
単純マトリクス駆動方式の他に、アクティブマトリクス
駆動方式のものが考えられる。これは、各交点位置毎に
薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistor）を用い
てスイッチングによって画素毎に電流を供給して有機Ｅ
Ｌ素子を発光させるようにしたものである。ＴＦＴには
ｐ−Ｓｉ、ａ−Ｓｉからなる素子が採用され得、また代
わりにＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Fi
eld Effect Transistor）を用い構成することもでき
る。したがって、アクティブマトリクス駆動方式では膨
大なスイッチング回路基板が必要であり、基板上に無機
材料の成膜が必要であるので、高温プロセスがその製造
に用いられる。
単純マトリクス駆動方式の他に、アクティブマトリクス
駆動方式のものが考えられる。これは、各交点位置毎に
薄膜トランジスタ（TFT:Thin Film Transistor）を用い
てスイッチングによって画素毎に電流を供給して有機Ｅ
Ｌ素子を発光させるようにしたものである。ＴＦＴには
ｐ−Ｓｉ、ａ−Ｓｉからなる素子が採用され得、また代
わりにＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Fi
eld Effect Transistor）を用い構成することもでき
る。したがって、アクティブマトリクス駆動方式では膨
大なスイッチング回路基板が必要であり、基板上に無機
材料の成膜が必要であるので、高温プロセスがその製造
に用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】いずれの駆動方式にお
いても、発光素子の瞬時輝度を低くして発光素子の劣化
や破壊を防ぐために、非走査の非発光時、素子に逆方向
電圧を印加するため、発光素子と直列に接続された整流
器を設けること、が提案されている。そこで、本発明の
目的は、比較的低温で作製できる有機半導体ダイオード
を提供すること、並びに有機半導体ダイオードを共通の
基板上に形成した有機ＥＬ素子表示装置を提供すること
にある。
いても、発光素子の瞬時輝度を低くして発光素子の劣化
や破壊を防ぐために、非走査の非発光時、素子に逆方向
電圧を印加するため、発光素子と直列に接続された整流
器を設けること、が提案されている。そこで、本発明の
目的は、比較的低温で作製できる有機半導体ダイオード
を提供すること、並びに有機半導体ダイオードを共通の
基板上に形成した有機ＥＬ素子表示装置を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の有機半導体ダイ
オードは、互いに積層された、陽極側の正孔輸送能力を
有する有機化合物からなる少なくとも１つの正孔輸送層
と、陰極側の電子輸送能力を有する有機化合物からなる
少なくとも１つの電子輸送層とからなり、接する前記正
孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線形電流
電圧特性を有する有機半導体ダイオードであって、最も
陽極側の前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが最も
陰極側の前記電子輸送層の電子親和力より大であること
を特徴とする。かかる有機半導体ダイオードにおいて
は、全ての隣接する２つの前記正孔輸送層の陽極側のイ
オン化ポテンシャルが他方のものより小であることを特
徴とする。かかる有機半導体ダイオードにおいては、全
ての隣接する２つの前記電子輸送層の陰極側の電子親和
力が他方のものより大であることを特徴とする。本発明
の有機エレクトロルミネセンス素子表示装置は、各々
が、陽極及び陰極間に積層された、発光機能を有し少な
くとも電子輸送能又は正孔輸送能力を有する有機化合物
からなる発光層並びに少なくとも正孔輸送能又は電子輸
送能力を有する有機化合物からなるキャリア輸送層から
なる有機エレクトロルミネセンス素子の複数を発光部と
して表示配列された有機エレクトロルミネセンス素子表
示装置であって、前記有機エレクトロルミネセンス素子
の各々に隣接して配置されかつ直列に接続された有機半
導体ダイオードを備え、前記有機半導体ダイオードの各
々は、互いに積層された、陽極側の正孔輸送能力を有す
る有機化合物からなる薄膜の正孔輸送層と、陰極側の電
子輸送能力を有する有機化合物からなる薄膜の電子輸送
層とからなり、接する前記正孔輸送層及び電子輸送層間
への電圧印加時に非線形電流電圧特性を有することを特
徴とする。かかる有機エレクトロルミネセンス素子表示
装置は、前記有機半導体ダイオードの前記正孔輸送層及
び電子輸送層の少なくとも一方は、前記発光層及びキャ
リア輸送層の少なくとも一方の有機化合物と同一である
ことを特徴とする。かかる有機エレクトロルミネセンス
素子表示装置は、前記有機半導体ダイオード及び前記有
機エレクトロルミネセンス素子は、互いに積層されてい
ることを特徴とする。
オードは、互いに積層された、陽極側の正孔輸送能力を
有する有機化合物からなる少なくとも１つの正孔輸送層
と、陰極側の電子輸送能力を有する有機化合物からなる
少なくとも１つの電子輸送層とからなり、接する前記正
孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線形電流
電圧特性を有する有機半導体ダイオードであって、最も
陽極側の前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが最も
陰極側の前記電子輸送層の電子親和力より大であること
を特徴とする。かかる有機半導体ダイオードにおいて
は、全ての隣接する２つの前記正孔輸送層の陽極側のイ
オン化ポテンシャルが他方のものより小であることを特
徴とする。かかる有機半導体ダイオードにおいては、全
ての隣接する２つの前記電子輸送層の陰極側の電子親和
力が他方のものより大であることを特徴とする。本発明
の有機エレクトロルミネセンス素子表示装置は、各々
が、陽極及び陰極間に積層された、発光機能を有し少な
くとも電子輸送能又は正孔輸送能力を有する有機化合物
からなる発光層並びに少なくとも正孔輸送能又は電子輸
送能力を有する有機化合物からなるキャリア輸送層から
なる有機エレクトロルミネセンス素子の複数を発光部と
して表示配列された有機エレクトロルミネセンス素子表
示装置であって、前記有機エレクトロルミネセンス素子
の各々に隣接して配置されかつ直列に接続された有機半
導体ダイオードを備え、前記有機半導体ダイオードの各
々は、互いに積層された、陽極側の正孔輸送能力を有す
る有機化合物からなる薄膜の正孔輸送層と、陰極側の電
子輸送能力を有する有機化合物からなる薄膜の電子輸送
層とからなり、接する前記正孔輸送層及び電子輸送層間
への電圧印加時に非線形電流電圧特性を有することを特
徴とする。かかる有機エレクトロルミネセンス素子表示
装置は、前記有機半導体ダイオードの前記正孔輸送層及
び電子輸送層の少なくとも一方は、前記発光層及びキャ
リア輸送層の少なくとも一方の有機化合物と同一である
ことを特徴とする。かかる有機エレクトロルミネセンス
素子表示装置は、前記有機半導体ダイオード及び前記有
機エレクトロルミネセンス素子は、互いに積層されてい
ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図２は実施形態の有機半導体ダ
イオードを示す。図に示すように、有機半導体ダイオー
ド１１は、ガラスなどの絶縁性の基板１上に形成された
陽極２上に、有機化合物からなる正孔輸送層３と有機化
合物からなる電子輸送層４とが接触するように形成さ
れ、さらに電子輸送層４上に陰極７が成膜されている。
陰極７は対向する陽極２と協働して正孔輸送層３及び電
子輸送層４の接合に電界を印加する。すなわち、陰極７
は電子輸送性の電子輸送層４に電子を注入し、陽極２は
正孔輸送性の正孔輸送層３に正孔を注入する。
を参照しつつ説明する。図２は実施形態の有機半導体ダ
イオードを示す。図に示すように、有機半導体ダイオー
ド１１は、ガラスなどの絶縁性の基板１上に形成された
陽極２上に、有機化合物からなる正孔輸送層３と有機化
合物からなる電子輸送層４とが接触するように形成さ
れ、さらに電子輸送層４上に陰極７が成膜されている。
陰極７は対向する陽極２と協働して正孔輸送層３及び電
子輸送層４の接合に電界を印加する。すなわち、陰極７
は電子輸送性の電子輸送層４に電子を注入し、陽極２は
正孔輸送性の正孔輸送層３に正孔を注入する。
【０００８】また、有機半導体ダイオード１１は互いに
積層された陽極側の正孔輸送層及び陰極側の電子輸送層
とから構成されていればよく、図２とは逆の順序すなわ
ち基板上に陰極、電子輸送層、正孔輸送層、陽極の順で
積層されてもよい。正孔輸送層は正孔輸送能力を有する
有機化合物からなり、電子輸送層は電子輸送能力を有す
る有機化合物からなる。陽極側の正孔輸送層のイオン化
ポテンシャルが陰極側の電子輸送層の電子親和力より大
である。正孔輸送層及び電子輸送層は、それぞれ正孔輸
送能及び電子輸送能力を有する有機化合物の薄膜からな
る多層構造とすることができる。有機半導体ダイオード
は、接する正孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時
に非線形電流電圧特性を有する。陰極は電子輸送層の電
子親和力近傍又は小さい仕事関数を有し、陽極は陰極よ
り大なる仕事関数を有する。なお、図３に示すように、
電子親和力Ｅａは０ｅＶの基準エネルギー準位の真空準
位（ＶＡＣＵＵＭ ＬＥＶＥＬ）から伝導帯ＣＢ下端の
最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）準位へと測定したエネルギ
ーである。イオン化ポテンシャルＩｐは真空準位から価
電子帯ＶＢ上端の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）準位へ
と測定したエネルギーである。金属および金属酸化物材
料について、陽極及び陰極の仕事関数ＷｆＡ、ＷｆＣは
真空準位（０ｅＶ）から各フェルミ準位へと測定したエ
ネルギーである。
積層された陽極側の正孔輸送層及び陰極側の電子輸送層
とから構成されていればよく、図２とは逆の順序すなわ
ち基板上に陰極、電子輸送層、正孔輸送層、陽極の順で
積層されてもよい。正孔輸送層は正孔輸送能力を有する
有機化合物からなり、電子輸送層は電子輸送能力を有す
る有機化合物からなる。陽極側の正孔輸送層のイオン化
ポテンシャルが陰極側の電子輸送層の電子親和力より大
である。正孔輸送層及び電子輸送層は、それぞれ正孔輸
送能及び電子輸送能力を有する有機化合物の薄膜からな
る多層構造とすることができる。有機半導体ダイオード
は、接する正孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時
に非線形電流電圧特性を有する。陰極は電子輸送層の電
子親和力近傍又は小さい仕事関数を有し、陽極は陰極よ
り大なる仕事関数を有する。なお、図３に示すように、
電子親和力Ｅａは０ｅＶの基準エネルギー準位の真空準
位（ＶＡＣＵＵＭ ＬＥＶＥＬ）から伝導帯ＣＢ下端の
最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）準位へと測定したエネルギ
ーである。イオン化ポテンシャルＩｐは真空準位から価
電子帯ＶＢ上端の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）準位へ
と測定したエネルギーである。金属および金属酸化物材
料について、陽極及び陰極の仕事関数ＷｆＡ、ＷｆＣは
真空準位（０ｅＶ）から各フェルミ準位へと測定したエ
ネルギーである。
【０００９】本発明の有機半導体ダイオードで使用する
陽極材料（ANODE）としては、仕事関数ＷｆＡがなるべ
く大きなものがよく、たとえば、４．５ｅＶ以上の金、
白金、パラジウム、インジウムすず酸化物（以下、ＩＴ
Ｏという）、イリジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛やこれら
の合金、あるいは、酸化錫、セレン、ヨウ化銅、ニッケ
ル、などが好ましい。また、ポリ（３−メチルチオフェ
ン）、ポリフェニレンスルフィドあるいはポリアニリン
などの導電性ポリマーも使用することができる。これら
は単独で、あるいはＩＴＯ上にポリアニリンを成膜した
もののように二種以上を積層して用いることもできる。
陽極材料（ANODE）としては、仕事関数ＷｆＡがなるべ
く大きなものがよく、たとえば、４．５ｅＶ以上の金、
白金、パラジウム、インジウムすず酸化物（以下、ＩＴ
Ｏという）、イリジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛やこれら
の合金、あるいは、酸化錫、セレン、ヨウ化銅、ニッケ
ル、などが好ましい。また、ポリ（３−メチルチオフェ
ン）、ポリフェニレンスルフィドあるいはポリアニリン
などの導電性ポリマーも使用することができる。これら
は単独で、あるいはＩＴＯ上にポリアニリンを成膜した
もののように二種以上を積層して用いることもできる。
【００１０】一方、陰極材料（CATHODE）としては、仕
事関数ＷｆＣが小さな金属及び化合物、たとえば、４．
５ｅＶ未満の銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、
インジウム、クロム、リチウムなどのアルカリ金属、マ
グネシウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらの合
金、あるいは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属
化合物などが用いられる。
事関数ＷｆＣが小さな金属及び化合物、たとえば、４．
５ｅＶ未満の銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、
インジウム、クロム、リチウムなどのアルカリ金属、マ
グネシウムなどのアルカリ土類金属、またはこれらの合
金、あるいは、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属
化合物などが用いられる。
【００１１】電子輸送層の電子輸送能力を有する電子輸
送材料は、たとえば、下記式（１）〜（３５）に示され
る有機化合物から選択される。多層構造とする場合、図
４に示すように、電子輸送材料（N-TYPE ORGANICS）は
その電子親和力Ｅａが正孔輸送層と接合する界面に近い
ほど小くなるように選択される（Ｅａ１＜Ｅａ２）。す
なわち、隣り合う２つの電子輸送層の陰極側の電子親和
力が陽極側のものより大である。
送材料は、たとえば、下記式（１）〜（３５）に示され
る有機化合物から選択される。多層構造とする場合、図
４に示すように、電子輸送材料（N-TYPE ORGANICS）は
その電子親和力Ｅａが正孔輸送層と接合する界面に近い
ほど小くなるように選択される（Ｅａ１＜Ｅａ２）。す
なわち、隣り合う２つの電子輸送層の陰極側の電子親和
力が陽極側のものより大である。
【００１２】
【化１】
【００１３】
【化２】
【００１４】
【化３】
【００１５】
【化４】
【００１６】
【化５】
【００１７】
【化６】
【００１８】
【化７】
【００１９】
【化８】
【００２０】
【化９】
【００２１】
【化１０】
【００２２】
【化１１】
【００２３】
【化１２】
【００２４】
【化１３】
【００２５】
【化１４】
【００２６】
【化１５】
【００２７】
【化１６】
【００２８】
【化１７】
【００２９】
【化１８】
【００３０】
【化１９】
【００３１】
【化２０】
【００３２】
【化２１】
【００３３】
【化２２】
【００３４】
【化２３】
【００３５】
【化２４】
【００３６】
【化２５】
【００３７】
【化２６】
【００３８】
【化２７】
【００３９】
【化２８】
【００４０】
【化２９】
【００４１】
【化３０】
【００４２】
【化３１】
【００４３】
【化３２】
【００４４】
【化３３】
【００４５】
【化３４】
【００４６】
【化３５】
【００４７】また、上記式（２３）〜（３５）に示され
るペリレン誘導体などの縮合環化合物は電子輸送層の電
子輸送能力を有する電子輸送材料として好ましく用いら
れる。正孔輸送層の正孔輸送能力を有する正孔輸送材料
は、たとえば、下記式（３６）〜（６４）に示される有
機化合物から選択される。多層構造とする場合、図４に
示すように、正孔輸送材料（P-TYPE ORGANICS）はその
イオン化ポテンシャルＩｐが電子輸送層と接合する界面
に近いほど大きくなるように選択される（Ｉｐ１＜Ｉｐ
２＜Ｉｐ３）。すなわち、隣接する２つの正孔輸送層の
陽極側のイオン化ポテンシャルが陰極側のものより小で
ある。
るペリレン誘導体などの縮合環化合物は電子輸送層の電
子輸送能力を有する電子輸送材料として好ましく用いら
れる。正孔輸送層の正孔輸送能力を有する正孔輸送材料
は、たとえば、下記式（３６）〜（６４）に示される有
機化合物から選択される。多層構造とする場合、図４に
示すように、正孔輸送材料（P-TYPE ORGANICS）はその
イオン化ポテンシャルＩｐが電子輸送層と接合する界面
に近いほど大きくなるように選択される（Ｉｐ１＜Ｉｐ
２＜Ｉｐ３）。すなわち、隣接する２つの正孔輸送層の
陽極側のイオン化ポテンシャルが陰極側のものより小で
ある。
【００４８】
【化３６】
【００４９】
【化３７】
【００５０】
【化３８】
【００５１】
【化３９】
【００５２】
【化４０】
【００５３】
【化４１】
【００５４】
【化４２】
【００５５】
【化４３】
【００５６】
【化４４】
【００５７】
【化４５】
【００５８】
【化４６】
【００５９】
【化４７】
【００６０】
【化４８】
【００６１】
【化４９】
【００６２】
【化５０】
【００６３】
【化５１】
【００６４】
【化５２】
【００６５】
【化５３】
【００６６】
【化５４】
【００６７】
【化５５】
【００６８】
【化５６】
【００６９】
【化５７】
【００７０】
【化５８】
【００７１】
【化５９】
【００７２】
【化６０】
【００７３】
【化６１】
【００７４】
【化６２】
【００７５】
【化６３】
【００７６】
【化６４】
【００７７】なお、上記式（１）〜（６４）中、Ｍｅは
メチル基を示し、Ｅｔはエチル基を示し、Ｂｕはブチル
基を示し、ｔ−Ｂｕは第３級ブチル基を示す。上記（６
３）式に正孔輸送能力を有する銅フタロシアニン、いわ
ゆるＣｕＰｃを示したが、これはポルフィリン誘導体に
含まれ、ポルフィリン誘導体には以下の物質、ポルフィ
ン、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，
２３Ｈ−ポルフィン銅（ＩＩ）、１，１０，１５，２０
−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン亜鉛
（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラキス（ペンタ
フルオロフェニル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン、シ
リコンフタロシアニンオキサイド、アルミニウムフタロ
シアニンクロライド、フタロシアニン（無金属）、ジリ
チウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニ
ン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フ
タロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド、
マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシ
アニン、クロムフタロシアニンフルオライド、も正孔輸
送層として用いられ得る。
メチル基を示し、Ｅｔはエチル基を示し、Ｂｕはブチル
基を示し、ｔ−Ｂｕは第３級ブチル基を示す。上記（６
３）式に正孔輸送能力を有する銅フタロシアニン、いわ
ゆるＣｕＰｃを示したが、これはポルフィリン誘導体に
含まれ、ポルフィリン誘導体には以下の物質、ポルフィ
ン、１，１０，１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，
２３Ｈ−ポルフィン銅（ＩＩ）、１，１０，１５，２０
−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン亜鉛
（ＩＩ）、５，１０，１５，２０−テトラキス（ペンタ
フルオロフェニル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン、シ
リコンフタロシアニンオキサイド、アルミニウムフタロ
シアニンクロライド、フタロシアニン（無金属）、ジリ
チウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニ
ン、クロムフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、鉛フ
タロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド、
マグネシウムフタロシアニン、銅オクタメチルフタロシ
アニン、クロムフタロシアニンフルオライド、も正孔輸
送層として用いられ得る。
【００７８】なお、正孔輸送層又は電子輸送層内には、
上記式の物質以外のものが含まれてもよく、たとえば蛍
光材料又は燐光材料をドープすることもできる。また、
各層のキャリア密度を高めるための無機あるいは有機材
料をドープすることもできる。さらに、正孔輸送層又は
電子輸送層は、それぞれ有機化合物からなる各輸送能を
持つ複数の材料からなる混合層として共蒸着して形成し
てもよく、更に、その混合層を１層以上設けてもよい。
上記式の物質以外のものが含まれてもよく、たとえば蛍
光材料又は燐光材料をドープすることもできる。また、
各層のキャリア密度を高めるための無機あるいは有機材
料をドープすることもできる。さらに、正孔輸送層又は
電子輸送層は、それぞれ有機化合物からなる各輸送能を
持つ複数の材料からなる混合層として共蒸着して形成し
てもよく、更に、その混合層を１層以上設けてもよい。
【００７９】上記有機化合物の正孔輸送材料及び電子輸
送材料は一種の半導体であり、それぞれｐ型有機半導体
材料及びｎ型有機半導体材料（以下単に、ｐ型材料とｎ
型材料ともいう）と考えられる。発明者は、これら有機
輸送材料の電子親和力、イオン化ポテンシャル、電子エ
ネルギーバンドギャップ、フェルミ準位及び移動度、並
びにこれらの有機化合物薄膜の厚みを考慮することによ
り、有機ｐｎ接合を適切に形成することができ、かかる
有機ｐｎ接合を用いて有機半導体ダイオードが得られる
ことを知見した。
送材料は一種の半導体であり、それぞれｐ型有機半導体
材料及びｎ型有機半導体材料（以下単に、ｐ型材料とｎ
型材料ともいう）と考えられる。発明者は、これら有機
輸送材料の電子親和力、イオン化ポテンシャル、電子エ
ネルギーバンドギャップ、フェルミ準位及び移動度、並
びにこれらの有機化合物薄膜の厚みを考慮することによ
り、有機ｐｎ接合を適切に形成することができ、かかる
有機ｐｎ接合を用いて有機半導体ダイオードが得られる
ことを知見した。
【００８０】上記有機化合物の薄膜において、電気特性
の異なる有機薄膜の積層、すなわち接合界面の電気特性
は、各有機薄膜層のイオン化ポテンシャル、電子エネル
ギーバンドギャップ、フェルミ準位、キャリア移動度、
陽極と陰極の仕事関数などにより、素子自体の特性が決
定される。有機ｐｎ接合は、エネルギーバンドギャップ
の違った２種の隣接した有機化合物薄膜を積層すること
により構成される。熱平衡時においては、２種の有機化
合物材料におけるフェルミ準位は全体として一定であ
る。熱平衡は自由電子、正孔のキャリアが接合面を通し
て拡散することにより達成され、その結果、接合内に内
部電界が形成される。この内部電界により、真空準位の
移動及びバンド端の曲がりが生じる。ｐ型材料と有機ｎ
型材料の伝導帯の間で生じた内部電界は、ｎ型材料領域
からしみ出る電子のｐ型材料領域への移動を防ぐ電位バ
リアとして働く。また、価電子帯の間で生じた内部電界
は、ｐ型材料領域からの正孔のｎ型材料への移動を防ぐ
別の電位バリアとして働く。
の異なる有機薄膜の積層、すなわち接合界面の電気特性
は、各有機薄膜層のイオン化ポテンシャル、電子エネル
ギーバンドギャップ、フェルミ準位、キャリア移動度、
陽極と陰極の仕事関数などにより、素子自体の特性が決
定される。有機ｐｎ接合は、エネルギーバンドギャップ
の違った２種の隣接した有機化合物薄膜を積層すること
により構成される。熱平衡時においては、２種の有機化
合物材料におけるフェルミ準位は全体として一定であ
る。熱平衡は自由電子、正孔のキャリアが接合面を通し
て拡散することにより達成され、その結果、接合内に内
部電界が形成される。この内部電界により、真空準位の
移動及びバンド端の曲がりが生じる。ｐ型材料と有機ｎ
型材料の伝導帯の間で生じた内部電界は、ｎ型材料領域
からしみ出る電子のｐ型材料領域への移動を防ぐ電位バ
リアとして働く。また、価電子帯の間で生じた内部電界
は、ｐ型材料領域からの正孔のｎ型材料への移動を防ぐ
別の電位バリアとして働く。
【００８１】有機ｐｎ接合に順方向にバイアス電圧をか
けた場合、電子は陰極よりｎ型材料に、正孔は陽極より
ｐ型材料に注入される。注入された電子と正孔はｐｎ接
合の界面に蓄積される。バイアス電圧が一定の閾値を越
えたときに、電子は電位バリアを越えてｐｎ接合のｎ型
からｐ型材料領域に入り、拡散して正孔と再結合して失
われる。これらキャリアの注入はたとえば有機ＥＬ素子
などの外部回路へ電流として流れる。
けた場合、電子は陰極よりｎ型材料に、正孔は陽極より
ｐ型材料に注入される。注入された電子と正孔はｐｎ接
合の界面に蓄積される。バイアス電圧が一定の閾値を越
えたときに、電子は電位バリアを越えてｐｎ接合のｎ型
からｐ型材料領域に入り、拡散して正孔と再結合して失
われる。これらキャリアの注入はたとえば有機ＥＬ素子
などの外部回路へ電流として流れる。
【００８２】電子輸送層及び正孔輸送層の少なくとも一
方が多層構造で構成された場合、陰極から注入された電
子は、エネルギーレベルの低い方へ移動するため、ｎ型
材料の電子輸送層の各層の最低空分子軌道準位（ＬＵＭ
Ｏ）を順に経由してｐ型材料の正孔輸送層に到達する。
一方、陽極から注入された正孔は、エネルギーレベルの
高い方へ移動するため、ｐ型材料の正孔輸送層の各層の
最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ）を順に経由してｎ型
材料の電子輸送層へ移動する。よって、多層構造で構成
された場合、ｐ型材料の正孔輸送層は、そのイオン化ポ
テンシャルは陽極に近いほど小さくなるように、ｐ型材
料から選択される。また、多層構造で構成された場合、
ｎ型材料の電子輸送層は、その電子親和力は陰極に近い
ほど大きくなるように、ｎ型材料から選択される。
方が多層構造で構成された場合、陰極から注入された電
子は、エネルギーレベルの低い方へ移動するため、ｎ型
材料の電子輸送層の各層の最低空分子軌道準位（ＬＵＭ
Ｏ）を順に経由してｐ型材料の正孔輸送層に到達する。
一方、陽極から注入された正孔は、エネルギーレベルの
高い方へ移動するため、ｐ型材料の正孔輸送層の各層の
最高被占分子軌道準位（ＨＯＭＯ）を順に経由してｎ型
材料の電子輸送層へ移動する。よって、多層構造で構成
された場合、ｐ型材料の正孔輸送層は、そのイオン化ポ
テンシャルは陽極に近いほど小さくなるように、ｐ型材
料から選択される。また、多層構造で構成された場合、
ｎ型材料の電子輸送層は、その電子親和力は陰極に近い
ほど大きくなるように、ｎ型材料から選択される。
【００８３】本発明の有機半導体ダイオードで用いられ
る有機ｐｎ接合を形成するｐ型有機半導体及びｎ型有機
半導体の薄膜は、周知の方法、たとえば、真空蒸着、ス
ピンコート、スパッタリング、または、ゾルーゲルなど
の方法により成膜することができる。有機半導体薄膜の
厚みは、それぞれ５００ｎｍ以下が好ましく、より好ま
しくは、１０ｎｍから２００ｎｍまでである。したがっ
て、有機ｐｎ接合としての厚みは１０００ｎｍ以下であ
れば良く、好ましくは１ｎｍから５００ｎｍまでであ
り、より好ましくは２０ｎｍから４００ｎｍまでであ
る。
る有機ｐｎ接合を形成するｐ型有機半導体及びｎ型有機
半導体の薄膜は、周知の方法、たとえば、真空蒸着、ス
ピンコート、スパッタリング、または、ゾルーゲルなど
の方法により成膜することができる。有機半導体薄膜の
厚みは、それぞれ５００ｎｍ以下が好ましく、より好ま
しくは、１０ｎｍから２００ｎｍまでである。したがっ
て、有機ｐｎ接合としての厚みは１０００ｎｍ以下であ
れば良く、好ましくは１ｎｍから５００ｎｍまでであ
り、より好ましくは２０ｎｍから４００ｎｍまでであ
る。
【００８４】本発明の有機半導体ダイオード素子は、一
般に高温プロセスを必要とする無機質絶縁材料を用いな
いために、比較的低温で素子を作製でき、有機ＥＬ素子
の電流制御などの有機機能素子の制御に適している。具
体的に、正孔輸送層にポルフィリン誘導体を、電子輸送
層にはペリレン誘導体を用いて有機半導体ダイオードを
作製して、その特性を評価した。 ＜実施例１＞膜厚１１００ÅのＩＴＯからなる陽極が形
成されたガラス基板上に以下の薄膜を真空蒸着法によっ
て真空度５．０×１０-6Ｔｏｒｒで積層させた。
般に高温プロセスを必要とする無機質絶縁材料を用いな
いために、比較的低温で素子を作製でき、有機ＥＬ素子
の電流制御などの有機機能素子の制御に適している。具
体的に、正孔輸送層にポルフィリン誘導体を、電子輸送
層にはペリレン誘導体を用いて有機半導体ダイオードを
作製して、その特性を評価した。 ＜実施例１＞膜厚１１００ÅのＩＴＯからなる陽極が形
成されたガラス基板上に以下の薄膜を真空蒸着法によっ
て真空度５．０×１０-6Ｔｏｒｒで積層させた。
【００８５】まず、ＩＴＯ上に、第１正孔輸送層として
上記（６４）式のポルフィリン誘導体（以下、LiPcとい
う））を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形成し
た。次に、第１正孔輸送層上に、第２正孔輸送層として
上記ＣｕＰｃを蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形
成した。次に、第２正孔輸送層上に、第３正孔輸送層と
して上記（４８）式のいわゆるＴＰＤを蒸着速度３Å／
秒で５０ｎｍの厚さに形成した。
上記（６４）式のポルフィリン誘導体（以下、LiPcとい
う））を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形成し
た。次に、第１正孔輸送層上に、第２正孔輸送層として
上記ＣｕＰｃを蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形
成した。次に、第２正孔輸送層上に、第３正孔輸送層と
して上記（４８）式のいわゆるＴＰＤを蒸着速度３Å／
秒で５０ｎｍの厚さに形成した。
【００８６】この後、第３正孔輸送層上に、第１電子輸
送層として上記（２７）式のペリレン誘導体（以下、単
にPery-1という）を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍ蒸着し
た。次に、第１電子輸送層上に、第２電子輸送層として
上記（２８）式のペリレン誘導体（以下、単にPery-2と
いう）を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形成し
た。
送層として上記（２７）式のペリレン誘導体（以下、単
にPery-1という）を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍ蒸着し
た。次に、第１電子輸送層上に、第２電子輸送層として
上記（２８）式のペリレン誘導体（以下、単にPery-2と
いう）を蒸着速度３Å／秒で５０ｎｍの厚さに形成し
た。
【００８７】さらに、第２電子輸送層上に、陰極として
マグネシウム（Ｍｇ）を１０Å／秒で１００ｎｍ積層
し、有機半導体ダイオードを作製した。 ＜実施例２＞上記LiPcの第１正孔輸送層材料と上記TPD
第３正孔輸送層材料との成膜順序並びに上記Pery-1の第
１電子輸送層材料と上記Pery-2の第２電子輸送層材料と
の成膜順序を入れ替えて成膜した以外、実施例１と同一
である実施例２の有機半導体ダイオードを作製した。 ＜実施例３＞上記Pery-1の第１電子輸送層材料と上記Pe
ry-2の第２電子輸送層材料との成膜順序を入れ替えて成
膜した以外、実施例１と同一である実施例３の有機半導
体ダイオードを作製した。
マグネシウム（Ｍｇ）を１０Å／秒で１００ｎｍ積層
し、有機半導体ダイオードを作製した。 ＜実施例２＞上記LiPcの第１正孔輸送層材料と上記TPD
第３正孔輸送層材料との成膜順序並びに上記Pery-1の第
１電子輸送層材料と上記Pery-2の第２電子輸送層材料と
の成膜順序を入れ替えて成膜した以外、実施例１と同一
である実施例２の有機半導体ダイオードを作製した。 ＜実施例３＞上記Pery-1の第１電子輸送層材料と上記Pe
ry-2の第２電子輸送層材料との成膜順序を入れ替えて成
膜した以外、実施例１と同一である実施例３の有機半導
体ダイオードを作製した。
【００８８】この得られた有機半導体ダイオードを一定
電流値０．１ｍＡ／ｍｍ2でそれぞれ駆動したところ、
図５の各曲線に示す電流−電圧特性を示した。第１〜第
３正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐはそれぞれＩ
ｐ（LiPc）＝４．９ｅＶ、Ｉｐ（CuPc）＝５．１ｅＶ、
Ｉｐ（TPD）＝５．４ｅＶであり、第１及び第２電子輸
送層材料の電子親和力ＥａはＥａ（Pery-1）＝３．６７
ｅＶ、Ｅａ（Pery-2）＝３．８５ｅＶであるので、図５
から明らかなように、全ての隣接する２つの正孔輸送層
の陽極側のイオン化ポテンシャルが陰極側のものより小
であれば、良好な整流特性が得られることが分かる。ま
た、全ての隣接する２つの電子輸送層の陰極側の電子親
和力が陽極側のものより大であれば、良好な整流特性が
得られることが分かる。 ＜更なる実施例＞図６に、単純マトリクス駆動方式によ
る有機ＥＬ素子表示装置における表示パネルの一部を示
す。この表示パネル１０９はマトリクス状に配置された
発光画素１１１の複数からなり、各発光画素１１１は赤
色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂの３つの発光部（有機ＥＬ素
子）からなる。１つの発光部当たり、１個の有機半導体
ダイオード１１からなる整流回路と有機半導体ダイオー
ド１１に直列接続された有機ＥＬ素子２００とから構成
される。このような発光部組合せユニットが各画素ごと
に全画素数の数だけ形成されている。発光部組合せユニ
ットは直交する陽極ライン２１及び陰極ライン７１の交
差部位近傍に配置され、各発光部の有機ＥＬ素子には陽
極ライン２１が、有機半導体ダイオード１１には陰極ラ
イン７１が接続されている。
電流値０．１ｍＡ／ｍｍ2でそれぞれ駆動したところ、
図５の各曲線に示す電流−電圧特性を示した。第１〜第
３正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐはそれぞれＩ
ｐ（LiPc）＝４．９ｅＶ、Ｉｐ（CuPc）＝５．１ｅＶ、
Ｉｐ（TPD）＝５．４ｅＶであり、第１及び第２電子輸
送層材料の電子親和力ＥａはＥａ（Pery-1）＝３．６７
ｅＶ、Ｅａ（Pery-2）＝３．８５ｅＶであるので、図５
から明らかなように、全ての隣接する２つの正孔輸送層
の陽極側のイオン化ポテンシャルが陰極側のものより小
であれば、良好な整流特性が得られることが分かる。ま
た、全ての隣接する２つの電子輸送層の陰極側の電子親
和力が陽極側のものより大であれば、良好な整流特性が
得られることが分かる。 ＜更なる実施例＞図６に、単純マトリクス駆動方式によ
る有機ＥＬ素子表示装置における表示パネルの一部を示
す。この表示パネル１０９はマトリクス状に配置された
発光画素１１１の複数からなり、各発光画素１１１は赤
色Ｒ、緑色Ｇ及び青色Ｂの３つの発光部（有機ＥＬ素
子）からなる。１つの発光部当たり、１個の有機半導体
ダイオード１１からなる整流回路と有機半導体ダイオー
ド１１に直列接続された有機ＥＬ素子２００とから構成
される。このような発光部組合せユニットが各画素ごと
に全画素数の数だけ形成されている。発光部組合せユニ
ットは直交する陽極ライン２１及び陰極ライン７１の交
差部位近傍に配置され、各発光部の有機ＥＬ素子には陽
極ライン２１が、有機半導体ダイオード１１には陰極ラ
イン７１が接続されている。
【００８９】有機ＥＬ素子表示装置の有機ＥＬ素子は、
ガラスなどの透明基板１上にて、高仕事関数の透明陽
極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機化合物からな
る発光層、有機化合物からなる電子輸送層及び低仕事関
数の陰極が積層された、陰極及び陽極間に有機材料層
（正孔輸送層、発光層及び電子輸送層）が挟まれた三層
構造を有している。
ガラスなどの透明基板１上にて、高仕事関数の透明陽
極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機化合物からな
る発光層、有機化合物からなる電子輸送層及び低仕事関
数の陰極が積層された、陰極及び陽極間に有機材料層
（正孔輸送層、発光層及び電子輸送層）が挟まれた三層
構造を有している。
【００９０】さらに、発光層が正孔輸送性を有する発光
材料からなるものであれば、正孔輸送層を省いた二層構
造であってもよい。また、発光層が電子輸送性を有する
発光材料からなるものであれば、電子輸送層を省いた二
層構造であってもよい。一方、有機ＥＬ素子は正孔輸送
層、発光層、電子輸送層をそれぞれ複数層で構成して多
層構造とすることもできる。よって、有機ＥＬ素子は、
陽極及び陰極間に積層された、発光機能を有し少なくと
も電子輸送能又は正孔輸送能力を有する有機化合物から
なる発光層、並びに少なくとも正孔輸送能又は電子輸送
能力を有する有機化合物からなるキャリア輸送層から構
成されればよい。
材料からなるものであれば、正孔輸送層を省いた二層構
造であってもよい。また、発光層が電子輸送性を有する
発光材料からなるものであれば、電子輸送層を省いた二
層構造であってもよい。一方、有機ＥＬ素子は正孔輸送
層、発光層、電子輸送層をそれぞれ複数層で構成して多
層構造とすることもできる。よって、有機ＥＬ素子は、
陽極及び陰極間に積層された、発光機能を有し少なくと
も電子輸送能又は正孔輸送能力を有する有機化合物から
なる発光層、並びに少なくとも正孔輸送能又は電子輸送
能力を有する有機化合物からなるキャリア輸送層から構
成されればよい。
【００９１】有機半導体ダイオードは、図６に示すよう
に、島状に有機ＥＬ素子から電気的に独立して形成され
るが、図７に示すように、電極接続部８１によって互い
に電気的に接続して形成される。これにより、直列に接
続された有機半導体ダイオード１１及び有機ＥＬ素子２
００はともに基板上に配置され得る。よって、本発明に
よれば有機半導体ダイオードと有機ＥＬ素子をアレイ状
に一緒に作製することが可能となる。すなわち、有機Ｅ
Ｌ素子表示装置において、有機半導体ダイオードの正孔
輸送層及び電子輸送層の少なくとも一方は、有機ＥＬ素
子の発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方の有機
化合物と同一とすることができる。たとえば、有機ＥＬ
素子及び有機半導体ダイオードの正孔輸送層を共通とす
ることができる。
に、島状に有機ＥＬ素子から電気的に独立して形成され
るが、図７に示すように、電極接続部８１によって互い
に電気的に接続して形成される。これにより、直列に接
続された有機半導体ダイオード１１及び有機ＥＬ素子２
００はともに基板上に配置され得る。よって、本発明に
よれば有機半導体ダイオードと有機ＥＬ素子をアレイ状
に一緒に作製することが可能となる。すなわち、有機Ｅ
Ｌ素子表示装置において、有機半導体ダイオードの正孔
輸送層及び電子輸送層の少なくとも一方は、有機ＥＬ素
子の発光層及びキャリア輸送層の少なくとも一方の有機
化合物と同一とすることができる。たとえば、有機ＥＬ
素子及び有機半導体ダイオードの正孔輸送層を共通とす
ることができる。
【００９２】さらに、図８に示すように、有機ＥＬ素子
及び有機半導体ダイオードの各々は互いに隣接して配置
され得、互いに積層して構成できる。ここで、有機薄膜
ダイオードを有機ＥＬ素子上に形成するための有機半導
体ダイオードの電極面積は、有機半導体ダイオードの容
量を小さくするためになるべく小さく形成することが好
ましいが、整流作用が劣化しない大きさであることが必
要である。
及び有機半導体ダイオードの各々は互いに隣接して配置
され得、互いに積層して構成できる。ここで、有機薄膜
ダイオードを有機ＥＬ素子上に形成するための有機半導
体ダイオードの電極面積は、有機半導体ダイオードの容
量を小さくするためになるべく小さく形成することが好
ましいが、整流作用が劣化しない大きさであることが必
要である。
【００９３】また、本発明による有機ＥＬ素子表示装置
は、発光部の有機ＥＬ素子とこれに直列に接続された有
機半導体ダイオードとの各層の膜厚及び電極の面積を変
化させることにより、それぞれの静電容量について有機
ＥＬ素子よりも小さい静電容量で有機半導体ダイオード
を構成できるので、一走査における発光時間を容量の放
出電荷による残留発光分だけ増やすことができる。故
に、素子の瞬間輝度を低下させても十分な発光輝度を得
られるため、発光部の劣化が抑制されるので発光パネル
の寿命を向上させることができる。
は、発光部の有機ＥＬ素子とこれに直列に接続された有
機半導体ダイオードとの各層の膜厚及び電極の面積を変
化させることにより、それぞれの静電容量について有機
ＥＬ素子よりも小さい静電容量で有機半導体ダイオード
を構成できるので、一走査における発光時間を容量の放
出電荷による残留発光分だけ増やすことができる。故
に、素子の瞬間輝度を低下させても十分な発光輝度を得
られるため、発光部の劣化が抑制されるので発光パネル
の寿命を向上させることができる。
【００９４】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、低温プロセ
スを製造を可能とする有機半導体ダイオードを得ること
ができる。有機ＥＬ素子と有機半導体ダイオードを組み
合わせることで、有機薄膜成膜プロセスだけでディスプ
レイパネルが作製できる。シリコン基板を使わずに有機
薄膜でダイオード素子を作製できるので、有機ＥＬパネ
ルの単純な製造プロセスで、マトリクス駆動方式の有機
ＥＬ素子表示装置の大型フルカラーディスプレイが作製
可能になる。
スを製造を可能とする有機半導体ダイオードを得ること
ができる。有機ＥＬ素子と有機半導体ダイオードを組み
合わせることで、有機薄膜成膜プロセスだけでディスプ
レイパネルが作製できる。シリコン基板を使わずに有機
薄膜でダイオード素子を作製できるので、有機ＥＬパネ
ルの単純な製造プロセスで、マトリクス駆動方式の有機
ＥＬ素子表示装置の大型フルカラーディスプレイが作製
可能になる。
【図１】有機ＥＬ素子を示す概略構造断面図。
【図２】有機半導体ダイオードを示す概略構造断面図。
【図３】二層構造の有機半導体ダイオードのエネルギー
準位を示す図。
準位を示す図。
【図４】多層構造の有機半導体ダイオードのエネルギー
準位を示す図。
準位を示す図。
【図５】実施例の有機半導体ダイオードの電流電圧特性
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図６】単純マトリクス駆動方式による有機ＥＬ素子表
示装置における表示パネルの部分平面図。
示装置における表示パネルの部分平面図。
【図７】直列接続された有機半導体ダイオード及び有機
ＥＬ素子を示す概略構造断面図。
ＥＬ素子を示す概略構造断面図。
【図８】他の実施例の直列接続された有機半導体ダイオ
ード及び有機ＥＬ素子を示す概略構造断面図。
ード及び有機ＥＬ素子を示す概略構造断面図。
１ 基板 ２ 陽極 ３ 正孔輸送層 ４ 電子輸送層 ７ 陰極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０１Ｌ 29/91 Ｇ
Claims (6)
- 【請求項１】 互いに積層された、陽極側の正孔輸送能
力を有する有機化合物からなる少なくとも１つの正孔輸
送層と、陰極側の電子輸送能力を有する有機化合物から
なる少なくとも１つの電子輸送層とからなり、接する前
記正孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線形
電流電圧特性を有する有機半導体ダイオードであって、
最も陽極側の前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが
最も陰極側の前記電子輸送層の電子親和力より大である
ことを特徴とする有機半導体ダイオード。 - 【請求項２】 全ての隣接する２つの前記正孔輸送層の
陽極側のイオン化ポテンシャルが他方のものより小であ
ることを特徴とする請求項１記載の有機半導体ダイオー
ド。 - 【請求項３】 全ての隣接する２つの前記電子輸送層の
陰極側の電子親和力が他方のものより大であることを特
徴とする請求項１又は２記載の有機半導体ダイオード。 - 【請求項４】 各々が、陽極及び陰極間に積層された、
発光機能を有し少なくとも電子輸送能又は正孔輸送能力
を有する有機化合物からなる発光層並びに少なくとも正
孔輸送能又は電子輸送能力を有する有機化合物からなる
キャリア輸送層からなる有機エレクトロルミネセンス素
子の複数を発光部として表示配列された有機エレクトロ
ルミネセンス素子表示装置であって、 前記有機エレクトロルミネセンス素子の各々に隣接して
配置されかつ直列に接続された有機半導体ダイオードを
備え、 前記有機半導体ダイオードの各々は、互いに積層され
た、陽極側の正孔輸送能力を有する有機化合物からなる
薄膜の正孔輸送層と、陰極側の電子輸送能力を有する有
機化合物からなる薄膜の電子輸送層とからなり、接する
前記正孔輸送層及び電子輸送層間への電圧印加時に非線
形電流電圧特性を有することを特徴とする有機エレクト
ロルミネセンス素子表示装置。 - 【請求項５】 前記有機半導体ダイオードの前記正孔輸
送層及び電子輸送層の少なくとも一方は、前記発光層及
びキャリア輸送層の少なくとも一方の有機化合物と同一
であることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロ
ルミネセンス素子表示装置。 - 【請求項６】 前記有機半導体ダイオード及び前記有機
エレクトロルミネセンス素子は、互いに積層されている
ことを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネ
センス素子表示装置。
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|---|---|---|---|
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| EP02252144A EP1251720A3 (en) | 2001-03-26 | 2002-03-25 | Organic semiconductor diode and organic electroluminescence element display device |
| US10/104,048 US6690028B2 (en) | 2001-03-26 | 2002-03-25 | Organic electroluminescence element display device with organic semiconductor diodes |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1251720A3 (ja) |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007528122A (ja) * | 2003-10-02 | 2007-10-04 | マックスデム インコーポレイテッド | 有機ダイオード及び有機材料 |
| WO2013125435A1 (ja) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | 株式会社カネカ | 発光システム及び有機ｅｌ装置 |
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