JP2003036980A

JP2003036980A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JP2003036980A
Application number: JP2001224079A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Suzuki; 睦美鈴木; Masao Fukuyama; 正雄福山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】有機電界発光素子の素子構成を改良すること
によって、発光領域を調整して色純度の低下が抑制され
た有機電界発光素子を実現すること。【解決手段】一対の電極とその間に挟まれた少なくと
も一層の有機物からなる発光層を有する有機電界発光素
子において、その発光層中に発光領域を調整する発光領
域制御層を設ける。これにより、発光層以外の層からの
発光を抑制し、色純度の低下を抑制するという作用を有
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、各種の表示装置と
して広範囲に利用される発光素子であって、色純度に優
れた有機電界発光素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電界発光素子は、自己発光のために液晶
素子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため、
古くから多くの研究者によって研究されてきた。現在実
用レベルに達した電界発光素子としては、無機材料のＺ
ｎＳを用いた素子がある。しかし、この様な無機の電界
発光素子は、発光のための駆動電圧として５０Ｖ以上が
必要であるため、広く使用されるには至っていない。

【０００３】これに対して有機材料を用いた電界発光素
子である有機電界発光素子は、従来実用的なレベルから
はほど遠いものであったが、１９８７年にイーストマン
・コダック社のシー・ダブリュ・タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎ
ｇ）らによって開発された積層構造素子によりその特性
が飛躍的に進歩した。彼らは蒸着膜の構造が安定で電子
を輸送することのできる蛍光体からなる層（電子輸送性
発光層）と、正孔を輸送することのできる有機物からな
る層（正孔輸送層）とを積層し、正孔と電子を蛍光体中
に注入して発光させることに成功した。これによって有
機電界発光素子の発光効率が向上し、１０Ｖ以下の電圧
で１０００ｃｄ／ｍ²以上の発光が得られる様になっ
た。その後、電子輸送性発光層を発光層と電子輸送層に
分けるなど、素子を構成する層の機能分離が進められた
結果、現在では１００００ｃｄ／ｍ ²以上の発光特性が
得られている。

【０００４】このように、発光層と正孔輸送層あるいは
／および電子輸送層を組み合わせることにより、各層が
になう機能に適した材料を選択することが可能となり、
特性を大きく向上させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の有機電界発光素子にあっては、発光層を構
成する材料と正孔輸送層あるいは電子輸送層を構成する
材料の組み合わせによっては、電荷の再結合が発光層以
外で起こってしまうことがある。そのため、本来発光層
としては適していない電荷輸送層が発光し、そのことに
より、効率が低くなる、発光スペクトルが変化する、連
続駆動時の輝度低下が早くなるといった不具合がみられ
ることがある。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は、有機電界発光素子の素子構成を
改良することによって、発光領域を調整して色純度の低
下が抑制された有機電界発光素子を実現することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の有機電界発光素
子は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層以
上の有機物からなる発光層を有しており、その発光層中
に発光領域を調整する発光領域制御層が設けられている
ことを特徴とするものである。

【０００８】請求項１に記載の発明は、一対の電極と、
その間に挟まれた少なくとも一層以上の有機物からなる
発光層を有し、その発光層中に発光領域を調整する発光
領域制御層が設けられていることを特徴とする有機電界
発光素子であり、発光層以外の層からの発光を抑制し、
色純度の低下を抑制するという作用を有する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記発光領域制
御層を構成する材料のエネルギーギャップが、発光層を
構成する主な材料のエネルギーギャップよりも０．３ｅ
Ｖ以上大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機電
界発光素子であり、このことにより正孔と電子をバラン
スよく制御することができるという作用を有する。請求
項３に記載の発明は、上記発光領域制御層のイオン化ポ
テンシャルが、発光層を構成する主な材料のイオン化ポ
テンシャルよりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とす
る請求項１に記載の有機電界発光素子であり、このこと
により正孔を効率よく制御することができる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、上記発光領域制
御層の電子親和力が、発光層を構成する主な材料の電子
親和力よりも０．１ｅＶ以上小さいことを特徴とする請
求項１に記載の有機電界発光素子であり、このことによ
り電子を効率よく制御することができるという作用を有
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形
態による有機電界発光素子の概略構成を示す断面図であ
る。この有機電界発光素子は、ベースとなるガラス基板
１上に電極である陽極２を形成し、この陽極２の上に、
上記ガラス基板１および陽極２の側から正孔輸送層３、
発光層４、電子輸送層５、陰極６を形成して成るもので
ある。そして、この実施の形態に係る有機電界発光素子
は、発光層４内の任意の場所に本発明による発光領域制
御層７が形成されて成る。

【００１２】陽極２には透明電極としてインジウム錫酸
化物（ＩＴＯ）や半透明電極としての金薄膜を用いるこ
とができる。

【００１３】電荷輸送層は、正孔輸送層３と電子輸送層
５に大別される。それぞれ、電極からの電荷の注入を容
易にし、注入された電荷を発光領域まで輸送するという
働きをする。電荷輸送層と電極の間に電荷注入層を設け
る場合もある。電荷注入層が正孔注入層である場合、こ
の正孔注入層のための材料としては、陽極からの正孔の
注入を容易にするため、ＨＯＭＯレベルの小さい材料が
使用される。具体的には、銅フタロシアニン（ＣｕＰ
ｃ）やトリス｛４−[（３-メチルフェニル）フェニルア
ミノ]フェニル｝アミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）などが挙
げられる。また正孔輸送層３としては、正孔輸送性の強
い材料が使用され、具体的にはＮ、Ｎ‘−ジフェニル−
Ｎ、Ｎ’−ビス(３−メチルフェニル)１，１‘-ビフェ
ニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）などのトリフェニ
ルアミン誘導体などを用いることができる。

【００１４】一方、電子輸送層５としては電子輸送性の
強い材料を用いることができ、具体的にはフェナントロ
リン誘導体，オキサジアゾール誘導体やトリス（８−ヒ
ドロキシキノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）などに
代表されるキノリノール金属錯体などの使用が検討され
ている。さらに発光領域制御層（電子注入層）７として
はポルフィリン誘導体や上記電子輸送材料と金属との混
合膜を用いることが検討されている。

【００１５】発光層４としては数多くの化合物群が検討
されているが、基本的には電子・正孔の注入が可能でか
つ蛍光・りん光を有する物質であれば使用できる。ま
た、成膜性に優れた材料の中に色素を少量分散させた膜
を発光層として用いることにより、素子の高効率化、長
寿命化および発光色の調整をすることも検討されてい
る。この手法は、単独では結晶化しやすい、あるいは濃
度消光を起こしやすい蛍光色素、りん光色素に対して非
常に有効である。

【００１６】陰極６は有機膜に電子が注入できることが
必要であり、アルカリ金属またはアルカリ土類金属また
はその化合物を構成材料の一つとして用いることが多
い。具体的にはリチウム、マグネシウムやカルシウム、
あるいはこれらの金属や化合物を他の金属と組み合わせ
て用いることができる。

【００１７】本発明によれば、上記発光層４中に発光領
域を調整するための発光領域制御層７を設けることによ
り、発光領域を任意の場所に変えられるようになり、本
来望ましくない発光層４以外からの発光を抑制すること
が可能となる。発光層４を構成する材料のイオン化ポテ
ンシャル、電子親和力などにあわせて発光領域制御層７
に用いる材料を選択することにより、より高い効果を得
ることができる。具体的には、発光層を構成する材料の
エネルギーギャップよりもエネルギーギャップの大きい
材料、イオン化ポテンシャルが大きい材料、電子親和力
が小さい材料を用いることによって、より高い効果を得
ることができる。層の厚さは用いる材料の電荷輸送能に
もよるが、発光層の厚さの２０％以内が望ましい。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を添付の図面
を参照しながら説明する。基板１にはガラス上に透明な
陽極としてインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）をあらかじめ
形成し、電極の形にパターニングしたもの用いた。この
基板１を充分に洗浄した後、当該基板１に蒸着する材料
と一緒に真空装置内にセットし、１０^-4Ｐａまで真空排
気した。その後、正孔輸送層３として、N,N'-ビス[4'-
(N,N-ジフェニルアミノ)-4-ビフェニリル]-N,N'-ジフェ
ニルベンジジン（ＴＰＴ）を５０ｎｍ製膜した。

【００１９】その後、発光層４として化１に示す化合物
（１）（イオン化ポテンシャル５．８６ｅＶ、エネル
ギーギャップ２．９８ｅＶ、電子親和力２．８８ｅ
Ｖ）を１０ｎｍ製膜した。

【化１】・・・・（化１）

【００２０】その後、発光領域制御層７として化２に示
す化合物（２）（イオン化ポテンシャル５．９６ｅ
Ｖ、エネルギーギャップ３．４５ｅＶ、電子親和力
２．５１ｅＶ）を５ｎｍ製膜した。

【化２】・・・・（化２）

【００２１】次に、発光層４として化１の化合物（１）
を１０ｎｍ製膜した。さらに、電子注入輸送層５として
Ａｌｑを２５ｎｍ製膜した後、陰極６としてＡｌＬｉ混
合膜を１５０ｎｍの厚さで製膜し、有機電界発光素子を
作製した。ＡｌＬｉ混合膜はアルミニウムとリチウムを
それぞれ独立な蒸着元から蒸発させる強蒸着法によって
作製した。これらの製膜は一度も真空を破ることなく、
連続して行った。なお、膜厚は水晶振動子によってモニ
ターした。上記有機電界発光素子の作製後、直ちに乾燥
窒素中で電極の取り出しを行い、引き続き特性測定を行
った。得られた素子に電圧を印加したところ、均一な青
色の発光が得られた。発光スペクトルは４７６ｎｍにピ
ークがあり、このピーク位置は化１の化合物（１）のＰ
Ｌスペクトルとほぼ一致していた。

【００２２】（比較例）比較例として、発光領域制御層
７を設けず、かわりに発光層４として化１に示す化合物
（１）を２５ｎｍ製膜したこと以外は実施例と同様にし
て素子を作製し、比較対象有機電界発光素子とした。こ
の比較対象有機電界発光素子に電圧を印加したところ、
均一な青紫色の発光が得られた。発光スペクトルを調べ
たところ、化１の化合物（１）に由来する４７６ｎｍの
ピークのほかに、正孔輸送材料ＴＰＴに由来する４２０
ｎｍのスペクトルが観測された。

【００２３】実施例および比較例に示した結果より、本
実施例で得られた有機電界発光素子は発光層４以外から
の発光が抑制されていることが明らかになった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層以上の有
機物からなる発光層中に、発光領域を調整する発光領域
制御層を設けたため、有機電界発光素子の発光領域を任
意に変えることが可能になるという効果が得られる。ま
た、本発明によれば、発光層以外の層からの発光を抑制
し、色純度の低下を抑制するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る電界発光素子の構
成を示す断面図

【符号の説明】

１ガラス基板２陽極３正孔輸送層４発光層５電子輸送層６陰極７発光領域制御層

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極と、その間に挟まれた少なく
とも一層以上の有機物からなる発光層を有しており、そ
の発光層中に発光領域を調整する発光領域制御層が設け
られていることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】上記発光領域制御層を構成する材料のエ
ネルギーギャップが、発光層を構成する主な材料のエネ
ルギーギャップよりも０．３eV以上大きいことを特徴と
する請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】上記発光領域制御層のイオン化ポテンシ
ャルが、発光層を構成する主な材料のイオン化ポテンシ
ャルよりも０．１ｅＶ以上大きいことを特徴とする請求
項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】上記発光領域制御層の電子親和力が、発
光層を構成する主な材料の電子親和力よりも０．１ｅＶ
以上小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機電界
発光素子。