JP2003086375A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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JP2003086375A
JP2003086375A JP2001279022A JP2001279022A JP2003086375A JP 2003086375 A JP2003086375 A JP 2003086375A JP 2001279022 A JP2001279022 A JP 2001279022A JP 2001279022 A JP2001279022 A JP 2001279022A JP 2003086375 A JP2003086375 A JP 2003086375A
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JP
Japan
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light emitting
vapor deposition
emitting layer
host material
organic electroluminescent
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JP2001279022A
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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】 基板10上に陽極11と陰極15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有機電界発光素子である。前記
有機層は蒸着による成膜後にホスト材料とゲスト材料と
が所定のドーピング割合となる発光層14を有する。こ
の発光層14は、前記ホスト材料単独、及び、前記ホス
ト材料と前記ゲスト材料とを所定の混合比で混合したも
のを共蒸着して得る。

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、透光性ガラ
スから成る基板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を形成し、この上に正孔注入
層、発光層、アルミニュウムリチウム合金(Al:Li)の
被膜から成る陰極を順次形成し、前記陽極と前記陰極と
の間に電源を接続することにより、前記陽極で発生した
正孔は前記正孔注入層と前記発光層との界面へ伝達さ
れ、ここで前記陰極から伝達された電子と結合して、可
視光線を発する構成が開示されている。
【0003】また、正孔注入を促進させるために、前記
正孔注入層と前記発光層との間に、正孔輸送層を介在さ
せる構成のOLED、前記正孔注入層と前記正孔輸送層
とを一体化した正孔注入・輸送層とする構成のOLE
D、更に、前記発光層と前記陰極との間に電子輸送層を
介在させる構成のOLED等も知られており、前記構成
と同様に、前記陽極で発生した正孔は前記正孔注入層と
前記発光層との界面へ伝達され、ここで前記陰極から伝
達された電子と結合して、可視光線を発し、この発光
は、前記基板を通して前記OLEDの外部へ照射され
る。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】ところで、前記発光層は、ホスト材料に微
量のゲスト材料を所定のドーピング割合となるように蒸
着で成膜したものであるが、これを形成するに際して
は、前記ホスト材料と前記ゲスト材料とを個別の坩堝に
入れて各々を加熱する所謂共蒸着法が用いられていた
(例えば特開平11−204261号公報参照)。
【0005】斯かる共蒸着法では、前記ホスト材料と前
記ゲスト材料とのドーピング割合が小さい、例えば重量
比100:1以下(「以下」とは、前記ゲスト材料の割合が
小さくなることを意味する。以下同じ)になると、前記
ゲスト材料の蒸着を安定に制御することが困難となり、
発光特性や温度特性などの特性の再現性が悪くなるとい
う問題があった。
【0006】また、『月刊ディスプレイ1998年4月号』
の第55〜58ページに掲載された「混合単層蒸着膜を用い
た有機EL素子」の中において第56ページには、ホール
輸送材料TPD、電子輸送性発光材料のAlq3および発光
材料のDCMをあらかじめ目標の混合比で混合してある
粉体を蒸着ボード(前記坩堝に相当)に充填し真空中で
蒸発させる混合単層型のOLEDが開示されている。
【0007】斯かる混合単層型では、成膜後のドーピン
グ割合は前記蒸着ボードへの充填比とほぼ一致すること
が可能であり、前記共蒸着の問題を改善することができ
るものの、前記蒸着ボードを10秒以内に摂氏約400度ま
で上昇させて約20nm/秒の蒸着速度で行う必要があり、
蒸着速度が速いことに起因して膜の均一性の確保が困難
であり、また大面積の作成には不向きであるという問題
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有機電
界発光素子であって、前記有機層は蒸着による成膜後に
ホスト材料とゲスト材料とが所定のドーピング割合とな
る発光層を有し、前記ホスト材料単独、及び、前記ホス
ト材料と前記ゲスト材料とを所定の混合比で混合したも
のを共蒸着して前記発光層を得るものである。
【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有機電界発光
素子であって、前記有機層は蒸着による成膜後にホスト
材料とゲスト材料とが所定のドーピング割合となる発光
層を有し、前記ホスト材料単独、及び、前記ホスト材料
と前記ゲスト材料とを前記ドーピング割合よりも大きい
混合比で混合したものを共蒸着して前記発光層を得るも
のである。
【0011】特に、請求項1または請求項2において請
求項3に記載のように、前記蒸着は、抵抗加熱法または
真空蒸着法である。
【0012】特に、請求項1または請求項2において請
求項4に記載のように、前記ドーピング割合は、前記ホ
スト材料と前記ゲスト材料との混合比が重量比100:1以
下である。
【0013】特に、請求項1または請求項2において請
求項5に記載のように、前記蒸着の速度は、0.01〜2nm
/秒である。
【0014】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。
【0015】
【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。
【0016】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、後述す
る膜厚70[nm]の発光層14、及びAl:Liから成る膜厚150
[nm]の陰極15を順次積層形成して成り、陽極11と陰
極15との間に数ボルト〜数十ボルトの直流電源16を
接続するものである。
【0017】なお、発光層14と陰極15との間にAlq3
から成る電子輸送層を介在させて、陰極15から発光層
14への電子の供給を促進させる構成とすることも可能
である。
【0018】発光層14は、ホスト材料とゲスト材料と
から構成され、発光特性や温度特性などの所望の特性を
得るために適宜好ましい材料が必要量用いられるが、前
記ホスト材料に対して前記ゲスト材料のドーピング割合
が小さい、例えば前記ホスト材料:前記ゲスト材料=10
0:1以下の場合に本発明は適しており、以下に斯かる構
成のOLEDの製造方法について説明する。
【0019】本実施の形態の製造装置は、図2で示すよ
うな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の2つの坩堝21,21aと
膜厚モニタ用水晶振動子22を有し、OLEDのベース
となる基板10を真空槽20内の坩堝21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が坩堝21,21aと対向する
状態で真空槽20内にセットされる。
【0020】そして、電極用アルミボード23で坩堝2
1,21a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15を順次積
層形成するため、坩堝21,21aと基板10との間に
位置するマスク24やシャッター25をマイクロコンピ
ュータ(マイコン)26により制御する構成となってい
る。
【0021】すなわち、マイコン26は、膜厚計27を
介して水晶振動子22からの膜厚データや8チャンネル
A/Dコンバータ28を介して坩堝21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29を介して坩堝21の切り替え
とマスク24やシャッター25の制御を行うと共に、2
チャンネルD/Aコンバータ30を介してアルミボード
23を制御する。
【0022】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15を連続蒸着することができる。
【0023】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、陰極
15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1
1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O
LEDとなる。
【0024】更に、前記各構成における発光層14と陰
極15との間に、陰極15から発光層14へ移動する電
子の注入効率を高めることを目的とする電子輸送層を介
在させても良く、少なくとも片側より光を取り出す事が
できるOLEDとなる。ただ、この構成において、前記
電子輸送層が光の透過を妨げる場合には、基板10を通
して発光層14からの発光を外部へ照射する構成にする
ことが望ましい。
【0025】次に、発光層14の形成方法について説明
すると、発光層14は、ホスト材料とゲスト材料とから
構成されるもので、白色の発光を得る場合には、出光興
産製の商品名「IDE120」から成るホスト材料に出光興産
製の商品名「IDE103」から成るゲスト材料を用いてお
り、発光層14の成膜後のドーピング割合が重量比200
0:1となるように形成する場合を説明する。
【0026】発光層14の成膜後のドーピング割合が重
量比2000:1となるように、前記ホスト材料と前記ゲスト
材料とを個別の坩堝に入れて各々を加熱する所謂共蒸着
法で形成することは、微量な前記ゲスト材料の蒸着を安
定に制御することが困難となることを前述した。
【0027】そこで、まず、前記ホスト材料と前記ゲス
ト材料との混合比が前記ドーピング割合よりも大きい
(すなわち、前記ゲスト材料の割合が大きい)混合比で
ある重量比50:1となるように計量し、均一となるように
乳鉢で混合した後、これをゲスト材料用の坩堝21aに
セットする。
【0028】この際、前記有機蛍光体材料の均一化を確
かめるために、混合したものにブラックライトを照射し
て、均一な発光が得られるか否かで判断することは望ま
しい。
【0029】次に、前記ホスト材料を単独でホスト材料
用の坩堝21にセットする。この坩堝21の量は、発光
層14の成膜後のドーピング割合が重量比2000:1となる
ように設定するものであり、計算上では、坩堝21aの
重量の40倍が必要である。しかし、この量は、使用する
材料や蒸着速度等の蒸着条件により必ずしも計算通りに
はならず、前記蒸着条件に応じて補正する必要がある。
【0030】そして、これら坩堝21,21aの前記材
料を前記抵抗加熱法により数nm/秒の蒸着速度により基
板10に蒸着させる。
【0031】このように、蒸着前に前記ホスト材料と前
記ゲスト材料とを混合し、他の前記ホスト材料と共に蒸
着(共蒸着)させることにより、微量な前記ゲスト材料
は、同一の坩堝21a内の前記ホスト材料に引きずられ
る形で前記ホスト材料と一緒に蒸着し、坩堝21aの混
合比は重量比50:1と前記ゲスト材料の蒸着を安定に制御
することが十分なレベルにあり、これらと同時に坩堝2
1の前記ホスト材料も蒸着することから、一回の共蒸着
作業で坩堝21,21aにセットした前記ホスト材料と
坩堝21aにセットした前記ゲスト材料とを同時に蒸着
(共蒸着)させて発光層14を形成することができる。
【0032】これにより、前記有機蛍光体材料を作成す
る時点における前記ホスト材料と前記ゲスト材料との混
合比に応じて所定のドーピング割合の発光層14を再現
性良く得ることができ、特に混合比が重量比1000:1以下
の微量ドーパント制御による発光層14の形成に大きな
効果を有し、しかも作業工程を簡素化できる。
【0033】発光層14の形成には、抵抗加熱法の他に
も真空蒸着法等によっても可能である。
【0034】なお、前記方法による発光層14の形成に
おいて、発光層14の成膜後の前記ドーピング割合が大
きい、すなわち前記ゲスト材料が多い場合には、前記材
料に係らず、前記ホスト材料と前記ゲスト材料とのドー
ピング割合とを予め求めて計量し、均一となるように乳
鉢で混合した後、これを坩堝にセットすることで蒸着が
可能であり、本願発明は、重量比100:1以下であるドー
ピング割合が小さい場合に有効である。
【0035】また、発光層14の蒸着の速度は、できる
だけ低い(遅い)レートが望ましく、0.01〜2nm/秒が
最適である。
【0036】
【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 陰極 16 電源

Claims (5)

    【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
    を取り出す有機電界発光素子であって、前記有機層は蒸
    着による成膜後にホスト材料とゲスト材料とが所定のド
    ーピング割合となる発光層を有し、前記ホスト材料単
    独、及び、前記ホスト材料と前記ゲスト材料とを所定の
    混合比で混合したものを共蒸着して前記発光層を得るこ
    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
    を取り出す有機電界発光素子であって、前記有機層は蒸
    着による成膜後にホスト材料とゲスト材料とが所定のド
    ーピング割合となる発光層を有し、前記ホスト材料単
    独、及び、前記ホスト材料と前記ゲスト材料とを前記ド
    ーピング割合よりも大きい混合比で混合したものを共蒸
    着して前記発光層を得ることを特徴とする有機電界発光
    素子。
  3. 【請求項3】 前記蒸着は、抵抗加熱法または真空蒸着
    法であることを特徴とする請求項1または請求項2に記
    載の有機電界発光素子。
  4. 【請求項4】 前記ドーピング割合は、前記ホスト材料
    と前記ゲスト材料との混合比が重量比100:1以下である
    ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機
    電界発光素子。
  5. 【請求項5】 前記蒸着の速度は、0.01〜2nm/秒であ
    ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有
    機電界発光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525163A (ja) * 2007-04-16 2010-07-22 イーストマン コダック カンパニー 気化した有機材料の微調整

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