JP2003178887A - 電界発光素子用電極材料の選択方法 - Google Patents
電界発光素子用電極材料の選択方法Info
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- JP2003178887A JP2003178887A JP2003000501A JP2003000501A JP2003178887A JP 2003178887 A JP2003178887 A JP 2003178887A JP 2003000501 A JP2003000501 A JP 2003000501A JP 2003000501 A JP2003000501 A JP 2003000501A JP 2003178887 A JP2003178887 A JP 2003178887A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高輝度の光出力を有し、極めて耐久性のある
電界発光素子用の電極材料の選択方法を提供する。 【解決手段】 陽極及び陰極からなる電極、及びこれら
の間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層
とを少なくとも有する電界発光素子の前記電極材料の選
択方法に関して、前記陽極の仕事関数(Wf(anod
e))と、該陽極に接している前記有機化合物からなる
層のフェルミ準位(Ef(anode))、及び前記陰
極の仕事関数(Wf(cathode))と、該陰極に
接している有機化合物からなる層のフェルミ準位(Ef
(cathode))との関係が下記(I)及び(I
I)式を満足する電界発光素子用電極材料の選択方法。 【数1】
電界発光素子用の電極材料の選択方法を提供する。 【解決手段】 陽極及び陰極からなる電極、及びこれら
の間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層
とを少なくとも有する電界発光素子の前記電極材料の選
択方法に関して、前記陽極の仕事関数(Wf(anod
e))と、該陽極に接している前記有機化合物からなる
層のフェルミ準位(Ef(anode))、及び前記陰
極の仕事関数(Wf(cathode))と、該陰極に
接している有機化合物からなる層のフェルミ準位(Ef
(cathode))との関係が下記(I)及び(I
I)式を満足する電界発光素子用電極材料の選択方法。 【数1】
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光性物質からな
る発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる電界発光素子
に用いる電極材料の選択方法に関する。
る発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる電界発光素子
に用いる電極材料の選択方法に関する。
【0002】詳しくは従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発
光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽
量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、
高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセ
ンス(EL)パネルに使用する電界発光素子に用いる電
極材料の選択方法に関する。
光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽
量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、
高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセ
ンス(EL)パネルに使用する電界発光素子に用いる電
極材料の選択方法に関する。
【0003】
【従来の技術】有機材料の電界発光現象は1963年に
ポープ(Pope)らによってアントラセン単結晶で観
測され(非特許文献1)、それに続き1965年にヘル
フリッヒ(Helfinch)とシュナイダー(Sch
neider)は注入効率の良い溶液電極系を用いる事
により比較的強い注入型ELの観測に成功している(非
特許文献2)。
ポープ(Pope)らによってアントラセン単結晶で観
測され(非特許文献1)、それに続き1965年にヘル
フリッヒ(Helfinch)とシュナイダー(Sch
neider)は注入効率の良い溶液電極系を用いる事
により比較的強い注入型ELの観測に成功している(非
特許文献2)。
【0004】それ以来、特許文献1〜3、非特許文献3
〜6等に報告されている様に、共役の有機ホスト物質と
縮合ベンゼン環を持つ共役の有機活性化剤とで有機発光
性物質を形成する研究が行われた。ナフタレン、アンス
ラセン、フェナンスレン、テトラセン、ピレン、ベンゾ
ピレン、クリセン、ピセン、カルバゾール、フルオレ
ン、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレンオキサ
イド、ジハロビフェニル、トランス−スチルベン及び
1,4−ジフェニルブタジエン等が有機ホスト物質の例
として示され、アンスラセン、テトラセン、及びペンタ
セン等が活性化剤の例として挙げられた。しかしこれら
の有機発光性物質はいずれもlμm以上をこえる厚さを
持つ単一層として存在し、発光には高電界が必要であっ
た。この為、真空蒸着法による薄膜素子の研究が進めら
れた(例えば、非特許文献7〜9)。しかし薄膜化は駆
動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの高輝
度の素子を得るには至らなかった。
〜6等に報告されている様に、共役の有機ホスト物質と
縮合ベンゼン環を持つ共役の有機活性化剤とで有機発光
性物質を形成する研究が行われた。ナフタレン、アンス
ラセン、フェナンスレン、テトラセン、ピレン、ベンゾ
ピレン、クリセン、ピセン、カルバゾール、フルオレ
ン、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレンオキサ
イド、ジハロビフェニル、トランス−スチルベン及び
1,4−ジフェニルブタジエン等が有機ホスト物質の例
として示され、アンスラセン、テトラセン、及びペンタ
セン等が活性化剤の例として挙げられた。しかしこれら
の有機発光性物質はいずれもlμm以上をこえる厚さを
持つ単一層として存在し、発光には高電界が必要であっ
た。この為、真空蒸着法による薄膜素子の研究が進めら
れた(例えば、非特許文献7〜9)。しかし薄膜化は駆
動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの高輝
度の素子を得るには至らなかった。
【0005】しかし近年タン(Tang)らは、陽極と
陰極との間に2つの極めて薄い層(電荷輸送層と発光
層)を真空蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動
電圧で高輝度を実現した(非特許文献10あるいは特許
文献4)。この種の積層型有機ELデバイスはその後も
活発に研究され、例えば特許文献5〜10および非特許
文献11等に記載されている。
陰極との間に2つの極めて薄い層(電荷輸送層と発光
層)を真空蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動
電圧で高輝度を実現した(非特許文献10あるいは特許
文献4)。この種の積層型有機ELデバイスはその後も
活発に研究され、例えば特許文献5〜10および非特許
文献11等に記載されている。
【0006】また更に非特許文献12には、キャリア輸
送と発光の機能を分離した3層構造のEL素子が報告さ
れており、発光色を決める発光層の色素の選定に際して
もキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度がか
なり増し、更には中央の発光層にホールと電子(あるい
は励起子)を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる可能
性も示唆される。
送と発光の機能を分離した3層構造のEL素子が報告さ
れており、発光色を決める発光層の色素の選定に際して
もキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度がか
なり増し、更には中央の発光層にホールと電子(あるい
は励起子)を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる可能
性も示唆される。
【0007】積層型有機EL素子の作成には、一般に真
空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によっ
てもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されてい
る(例えば、非特許文献13〜14)。
空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によっ
てもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されてい
る(例えば、非特許文献13〜14)。
【0008】更には、ホール輸送化合物としてポリビニ
ルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾー
ル誘導体及び発光体としてクマリン6を混合した溶液か
ら浸漬塗布法で形成した混合1層型EL素子でもかなり
高い発光効率が得られる事が報告されている(例えば、
非特許文献15)。上述の様に有機ELデバイスにおけ
る最近の進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻してい
る。
ルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾー
ル誘導体及び発光体としてクマリン6を混合した溶液か
ら浸漬塗布法で形成した混合1層型EL素子でもかなり
高い発光効率が得られる事が報告されている(例えば、
非特許文献15)。上述の様に有機ELデバイスにおけ
る最近の進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻してい
る。
【0009】しかしそれらの研究の歴史はまだまだ浅
く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なさ
れていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の
使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気など
による劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフ
ルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、
赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化
等の問題も未だ十分に解決されていない。
く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なさ
れていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の
使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気など
による劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフ
ルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、
赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化
等の問題も未だ十分に解決されていない。
【0010】
【特許文献1】米国特許第3,172,862号明細書
【特許文献2】米国特許第3,173,050号明細書
【特許文献3】米国特許第3,710,167号明細書
【特許文献4】米国特許第4,356,429号明細書
【特許文献5】特開昭59−194393号公報
【特許文献6】米国特許第4,539,507号明細書
【特許文献7】特開昭59−194393号公報
【特許文献8】米国特許第4,720,432号明細書
【特許文献9】特開昭63−264692号公報
【特許文献10】特開平3−163188号公報
【非特許文献1】“J.Chem.Phys.”38
(1963年)p.2042
(1963年)p.2042
【非特許文献2】“Phys.Rev.Lett.”1
4(1965年)p.229
4(1965年)p.229
【非特許文献3】“J.Chem.Phys.”44
(1966年)p.2902
(1966年)p.2902
【非特許文献4】“J.Chem.Phys.”50
(1969年)p.14364
(1969年)p.14364
【非特許文献5】“J.Chem.Phys.”58
(1973年)p.1542
(1973年)p.1542
【非特許文献6】“Chem.Phys.Lett.”
36(1975年)p.345
36(1975年)p.345
【非特許文献7】“Thin Solid Film
s”94(1982年)p.171
s”94(1982年)p.171
【非特許文献8】“Polymer”24(1983
年)p.748
年)p.748
【非特許文献9】“Jpn.J.Appl.Phy
s.”25(1986年)L773
s.”25(1986年)L773
【非特許文献10】“Appl.Phys.Let
t.”51(1987年)p.913
t.”51(1987年)p.913
【非特許文献11】“Appl.Phys.Let
t.”55(1989年)p.1467
t.”55(1989年)p.1467
【非特許文献12】“Jpn.J.Appl.Phy
s.”27(1988年)L269.L713
s.”27(1988年)L269.L713
【非特許文献13】“第50回応物学会学術講演会講演
予稿集”p.l006(1989年)
予稿集”p.l006(1989年)
【非特許文献14】“第50回応物学会学術講演会講演
予稿集”p.1041(1990年)
予稿集”p.1041(1990年)
【非特許文献15】“第38回応物関係連合講演会講演
予稿集”p.1086(1991年)
予稿集”p.1086(1991年)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な従
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素子に用
いる電極材料の選択方法を提供する事にある。第二に極
めて耐久性のある電界発光素子に用いる電極材料の選択
方法を提供する事にある。第三に製造が容易でかつ比較
的安価に提供できる電界発光素子に用いる電極材料の選
択方法を提供する事にある。
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素子に用
いる電極材料の選択方法を提供する事にある。第二に極
めて耐久性のある電界発光素子に用いる電極材料の選択
方法を提供する事にある。第三に製造が容易でかつ比較
的安価に提供できる電界発光素子に用いる電極材料の選
択方法を提供する事にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、陽極及
び陰極からなる電極、及びこれらの間に挟持された一ま
たは複数の有機化合物からなる層とを少なくとも有する
電界発光素子の前記電極材料の選択方法に関して、前記
陽極の仕事関数(Wf(anode))と、該陽極に接
している前記有機化合物からなる層のフェルミ準位(E
f(anode))、及び前記陰極の仕事関数(Wf
(cathode))と、該陰極に接している有機化合
物からなる層のフェルミ準位(Ef(cathod
e))との関係が下記(I)及び(II)式を満足する
ことを特徴とする電界発光素子用電極材料の選択方法で
ある。
び陰極からなる電極、及びこれらの間に挟持された一ま
たは複数の有機化合物からなる層とを少なくとも有する
電界発光素子の前記電極材料の選択方法に関して、前記
陽極の仕事関数(Wf(anode))と、該陽極に接
している前記有機化合物からなる層のフェルミ準位(E
f(anode))、及び前記陰極の仕事関数(Wf
(cathode))と、該陰極に接している有機化合
物からなる層のフェルミ準位(Ef(cathod
e))との関係が下記(I)及び(II)式を満足する
ことを特徴とする電界発光素子用電極材料の選択方法で
ある。
【0013】
【数2】
【0014】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
るために鋭意研究した結果、陽極及び陰極と、これらの
間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層と
を少なくとも有する電界発光素子の前記電極材料の選択
方法において、前記陽極及び陰極の仕事関数Wf(an
ode)及びWf(cathode)と、それらの陽極
及び陰極に接している各々の有機化合物からなる層のフ
ェルミ準位Ef(anode)及びEf(cathod
e)の間に
るために鋭意研究した結果、陽極及び陰極と、これらの
間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層と
を少なくとも有する電界発光素子の前記電極材料の選択
方法において、前記陽極及び陰極の仕事関数Wf(an
ode)及びWf(cathode)と、それらの陽極
及び陰極に接している各々の有機化合物からなる層のフ
ェルミ準位Ef(anode)及びEf(cathod
e)の間に
【0015】
【数3】
の関係があることを特徴とする電界発光素子用電極材料
を選択することが極めて好適である事を見出し、本発明
に至った。
を選択することが極めて好適である事を見出し、本発明
に至った。
【0016】本発明において、陽極及び陰極の仕事関数
Wf(anode)及びWf(cathode)の値
は、表面分析装置(理研計器社製、AC−1)を用い
て、光電子放出のしきい値から求めた値を示す。
Wf(anode)及びWf(cathode)の値
は、表面分析装置(理研計器社製、AC−1)を用い
て、光電子放出のしきい値から求めた値を示す。
【0017】また、有機化合物からなる層のフェルミ準
位Ef(anode)及びEf(cathode)の値
は、フェルミ準位測定装置(理研計器社製、FAC−
1)を用いて、接触電位法(ケルビン法)から求めた値
を示す。上記の2つの測定は、大気中(温度20℃、湿
度40%)で行った。
位Ef(anode)及びEf(cathode)の値
は、フェルミ準位測定装置(理研計器社製、FAC−
1)を用いて、接触電位法(ケルビン法)から求めた値
を示す。上記の2つの測定は、大気中(温度20℃、湿
度40%)で行った。
【0018】以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説
明する。図1は本発明に係る電界発光素子の一例を示す
断面図である。図1は基板1上に陽極2、発光層3及び
陰極4を順次設けた構成のものである。ここで使用する
電界発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン
輸送能及び発光性の性能を単一で有している場合や、そ
れぞれの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用で
ある。
明する。図1は本発明に係る電界発光素子の一例を示す
断面図である。図1は基板1上に陽極2、発光層3及び
陰極4を順次設けた構成のものである。ここで使用する
電界発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン
輸送能及び発光性の性能を単一で有している場合や、そ
れぞれの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用で
ある。
【0019】図2は本発明に係る電界発光素子の他の例
を示す断面図である。図2は基板1上に陽極2、ホール
輸送層5、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成の
ものである。この場合は発光物質はホール輸送性かある
いは電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有して
いる材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホ
ール輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用い
る場合に有用である。また、この場合、発光層3はホー
ル輸送層5および電子輸送層6からなる。
を示す断面図である。図2は基板1上に陽極2、ホール
輸送層5、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成の
ものである。この場合は発光物質はホール輸送性かある
いは電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有して
いる材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホ
ール輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用い
る場合に有用である。また、この場合、発光層3はホー
ル輸送層5および電子輸送層6からなる。
【0020】図3は本発明に係る電界発光素子の他の例
を示す断面図である。図3は基板1上に陽極2、ホール
輸送層5、発光層3、電子輸送層6及び陰極4を順次設
けた構成のものである。
を示す断面図である。図3は基板1上に陽極2、ホール
輸送層5、発光層3、電子輸送層6及び陰極4を順次設
けた構成のものである。
【0021】図4は本発明に係る電界発光素子の他の例
を示す断面図である。図4は基板1上に陽極2、発光層
3、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成のもので
ある。
を示す断面図である。図4は基板1上に陽極2、発光層
3、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成のもので
ある。
【0022】これらの図3および図4の電界発光素子
は、キヤリヤ輸送と発光の機能を分離したものであり、
ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化
合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料の選択の自
由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物
が使用出来る為、発光色相の多様化が可能となる。また
更に中央の発光層にホールと電子(あるいは励起子)を
有効に閉じ込めて発光効率の向上を図る事も可能にな
る。
は、キヤリヤ輸送と発光の機能を分離したものであり、
ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化
合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料の選択の自
由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物
が使用出来る為、発光色相の多様化が可能となる。また
更に中央の発光層にホールと電子(あるいは励起子)を
有効に閉じ込めて発光効率の向上を図る事も可能にな
る。
【0023】本発明の構成の電界発光素子は、従来の電
界発光素子に比べ、極めてホール注入性及びエレクトロ
ン注入性に優れており、必要に応じて図1乃至図4のい
ずれの形態でも使用する事が可能である。
界発光素子に比べ、極めてホール注入性及びエレクトロ
ン注入性に優れており、必要に応じて図1乃至図4のい
ずれの形態でも使用する事が可能である。
【0024】一般に、有機EL素子は、注入型発光素子
であり、電極からのキャリア(ホールまたはエレクトロ
ン)の注入量に強く依存する。そして、電極(陽極や陰
極)からのキャリア注入は、長時間にわたる使用におい
ても、常に一定であることが望ましい。
であり、電極からのキャリア(ホールまたはエレクトロ
ン)の注入量に強く依存する。そして、電極(陽極や陰
極)からのキャリア注入は、長時間にわたる使用におい
ても、常に一定であることが望ましい。
【0025】しかし実際、電極の選定にはこれといった
目安もなく長時間使用では素子の劣化に伴い、電極と各
層の電気的物理的なマッチングの不完全さも相まって、
素子を流れる電流(電極からのキャリア注入による)が
減少し、著しい光出力の低下をもたらしていた。
目安もなく長時間使用では素子の劣化に伴い、電極と各
層の電気的物理的なマッチングの不完全さも相まって、
素子を流れる電流(電極からのキャリア注入による)が
減少し、著しい光出力の低下をもたらしていた。
【0026】しかしながら、本発明の条件式(I)、
(II)を満たした電界発光素子は、電極とそれに接し
ている有機化合物からなる層の電子的なマッチングが最
適な状態にあるため、電極からのキャリア注入量が最適
値(最大)であり、長時間使用時における素子の電流低
下も最小限に抑えることが可能である。
(II)を満たした電界発光素子は、電極とそれに接し
ている有機化合物からなる層の電子的なマッチングが最
適な状態にあるため、電極からのキャリア注入量が最適
値(最大)であり、長時間使用時における素子の電流低
下も最小限に抑えることが可能である。
【0027】次に、本発明に係る電界発光素子の電極か
らのキャリア注入性を観測した一例を示す。層構成は図
4と同様で、陰極はAl,発光層は下記構造式のAlq
3 ,ホール輸送層は下記構造式の化合物(a)
らのキャリア注入性を観測した一例を示す。層構成は図
4と同様で、陰極はAl,発光層は下記構造式のAlq
3 ,ホール輸送層は下記構造式の化合物(a)
【0028】
【化1】
【0029】とポリカーボネート樹脂(重量比1/1混
合)で構成されている。また、陽極として、仕事関数の
異なる数種類の金属(Al,Fe,Pd,Ag,Au,
Ni,Cu)を半透明に設け、陽極からホール輸送層中
へのホール注入量と発光強度を求めた。結果を図5に示
す。
合)で構成されている。また、陽極として、仕事関数の
異なる数種類の金属(Al,Fe,Pd,Ag,Au,
Ni,Cu)を半透明に設け、陽極からホール輸送層中
へのホール注入量と発光強度を求めた。結果を図5に示
す。
【0030】横軸は、陽極金属の仕事関数をあらわして
おり、測定は表面分析装置(理研計器社製,AC−1)
で行なった。
おり、測定は表面分析装置(理研計器社製,AC−1)
で行なった。
【0031】また、縦軸の注入された蓄積電荷量は空間
電荷分布測定装置(ファイブ・ラボ(Five La
b)社製,PEANUTS)で測定した。
電荷分布測定装置(ファイブ・ラボ(Five La
b)社製,PEANUTS)で測定した。
【0032】一方、ホール輸送層のフェルミ準位は、フ
ェルミ準位測定装置(理研計器社製,FAC−1)で求
め、その値は4.52eVであった。
ェルミ準位測定装置(理研計器社製,FAC−1)で求
め、その値は4.52eVであった。
【0033】図5からわかるように、ホール輸送層のフ
ェルミ準位(4.52eV)に対して±0.2eVの範
囲に入っている仕事関数を有する陽極金属では、ホール
注入量がその最大値の約7割を占めており、発光強度も
注入量に依存した形になっている。
ェルミ準位(4.52eV)に対して±0.2eVの範
囲に入っている仕事関数を有する陽極金属では、ホール
注入量がその最大値の約7割を占めており、発光強度も
注入量に依存した形になっている。
【0034】さらに、陽極からのホール注入量と発光強
度を最大限に活かすためには、陽極金属の仕事関数は、
ホール輸送層のフェルミ準位に対して±0.1eVの範
囲に入っている方がより好ましいこともわかる。
度を最大限に活かすためには、陽極金属の仕事関数は、
ホール輸送層のフェルミ準位に対して±0.1eVの範
囲に入っている方がより好ましいこともわかる。
【0035】このように、ホール輸送性の有機化合物層
のフェルミ準位に対して±0.2eV、好ましくは±
0.1eVの仕事関数範囲にある電極を有する素子は、
キャリア注入(ホール)が最大限に活かせるため大きな
発光強度と長時間使用時においても素子の電流低下が最
小限に抑えることができる。
のフェルミ準位に対して±0.2eV、好ましくは±
0.1eVの仕事関数範囲にある電極を有する素子は、
キャリア注入(ホール)が最大限に活かせるため大きな
発光強度と長時間使用時においても素子の電流低下が最
小限に抑えることができる。
【0036】一方、電子輸送層と陰極の間では、前記の
場合とは、若干異なる現象がみられる。電子輸送性の有
機化合物のフェルミ準位近傍には、陰極から電子を受け
入れる窓が広くひろがっているため(アクセプター性が
強い)、陰極の仕事関数は電子輸送層のフェルミ準位よ
り小さければ小さい程、キャリア注入(電子)が増加
し、大きな発光強度が得られる。
場合とは、若干異なる現象がみられる。電子輸送性の有
機化合物のフェルミ準位近傍には、陰極から電子を受け
入れる窓が広くひろがっているため(アクセプター性が
強い)、陰極の仕事関数は電子輸送層のフェルミ準位よ
り小さければ小さい程、キャリア注入(電子)が増加
し、大きな発光強度が得られる。
【0037】本発明に係る電界発光素子においては、発
光層構成成分として、電子写真感光体分野等で研究され
ているホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール
輸送性発光体化合物(例えば表1〜4に示される化合物
等)あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電
子輸送性発光体化合物(例えば表5〜6に挙げられる化
合物)を必要に応じて2種類以上使用する事も出来る。
光層構成成分として、電子写真感光体分野等で研究され
ているホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール
輸送性発光体化合物(例えば表1〜4に示される化合物
等)あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電
子輸送性発光体化合物(例えば表5〜6に挙げられる化
合物)を必要に応じて2種類以上使用する事も出来る。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】
【表5】
【0043】
【表6】
【0044】本発明に係る電界発光素子において、発光
層は一般には真空蒸着あるいは適当な結着性樹脂と組み
合わせて薄膜を形成する。上記結着剤としては広範囲な
結着性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾー
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リアリレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素
樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。これらは単独または共重合体ポリマーとして1種ま
たは2種以上混合して用いても良い。
層は一般には真空蒸着あるいは適当な結着性樹脂と組み
合わせて薄膜を形成する。上記結着剤としては広範囲な
結着性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾー
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リアリレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹
脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素
樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。これらは単独または共重合体ポリマーとして1種ま
たは2種以上混合して用いても良い。
【0045】陽極材料としては仕事関数がなるべく大き
なものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウ
ム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あ
るいは酸化錫、酸化錫インジウム(ITO)、ヨウ化銅
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ピロール等の導電性
ポリマーも使用出来る。
なものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウ
ム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あ
るいは酸化錫、酸化錫インジウム(ITO)、ヨウ化銅
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ピロール等の導電性
ポリマーも使用出来る。
【0046】一方、陰極材料としては仕事関数が小さな
銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム、クロムあるいはこれらの合
金が用いられる。
銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム、クロムあるいはこれらの合
金が用いられる。
【0047】また、陽極及び陰極として用いる材料のう
ち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において50
%より多くの光を透過する事が好ましい。また、本発明
で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフ
ィルム等が用いられる。
ち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において50
%より多くの光を透過する事が好ましい。また、本発明
で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフ
ィルム等が用いられる。
【0048】本発明に係る電界発光素子は、従来の白熱
灯、螢光灯あるいは発光ダイオードなどと異なり、大面
積、高分解能、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバ
イスであり、高度な要求を満たす可能性のあるELパネ
ルに使用することができる。
灯、螢光灯あるいは発光ダイオードなどと異なり、大面
積、高分解能、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバ
イスであり、高度な要求を満たす可能性のあるELパネ
ルに使用することができる。
【0049】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。
る。
【0050】実施例1〜3、比較例1〜2
ガラス板上にそれぞれ鉄、銀、酸化錫−インジウム(I
TO)を50nmの膜厚で蒸着した半透明(または透
明)陽極上に、下記化合物(b)からなるホール輸送層
(膜厚100nm)、そしてAlq3 からなるエレクト
ロン輸送層(発光層兼ねる)(膜厚75nm)、さらに
Alからなる陰極(膜厚120nm)を各々順次真空蒸
着により形成し、実施例1、2、3の素子を作成した。
TO)を50nmの膜厚で蒸着した半透明(または透
明)陽極上に、下記化合物(b)からなるホール輸送層
(膜厚100nm)、そしてAlq3 からなるエレクト
ロン輸送層(発光層兼ねる)(膜厚75nm)、さらに
Alからなる陰極(膜厚120nm)を各々順次真空蒸
着により形成し、実施例1、2、3の素子を作成した。
【0051】
【化2】
【0052】一方、陽極としてジルコニウム、銅をそれ
ぞれガラス板上に50nmの膜厚で蒸着し、金からなる
陰極(膜厚100nm)を蒸着した以外は実施例1〜3
と同様の方法で作成した素子を比較例1、2の試料とし
た。
ぞれガラス板上に50nmの膜厚で蒸着し、金からなる
陰極(膜厚100nm)を蒸着した以外は実施例1〜3
と同様の方法で作成した素子を比較例1、2の試料とし
た。
【0053】表7に各々の試料について陽極及び陰極の
仕事関数Wf(eV)を表面分析装置(理研計器社製、
AC−1)を用いて測定した結果を示す。また、化合物
(b)及びAlq3 膜のフェルミ準位をフェルミ準位測
定装置(理研計器社製、FAC−1)で測定した結果、
それぞれ4.63eV、4.70eVという値が得られ
た。
仕事関数Wf(eV)を表面分析装置(理研計器社製、
AC−1)を用いて測定した結果を示す。また、化合物
(b)及びAlq3 膜のフェルミ準位をフェルミ準位測
定装置(理研計器社製、FAC−1)で測定した結果、
それぞれ4.63eV、4.70eVという値が得られ
た。
【0054】この様にして作成した素子に電流密度20
mA/cm2 の電流を100時間流した。その時の結果
を表7に示す。
mA/cm2 の電流を100時間流した。その時の結果
を表7に示す。
【0055】
【表7】
【0056】実施例4〜5、比較例3〜4
ガラス板上にITO、モリブデンをそれぞれ50nmの
膜厚で蒸着した半透明(または透明)陽極上に、下記化
合物(c)からなるホール輸送層(膜厚130nm)、
そしてチタニルオキシフタロシアニンからなるエレクト
ロン輸送層(発光層兼ねる)(膜厚100nm)、さら
にAlからなる陰極(膜厚120nm)を各々順次真空
蒸着により形成し、実施例4、5の素子を作成した。
膜厚で蒸着した半透明(または透明)陽極上に、下記化
合物(c)からなるホール輸送層(膜厚130nm)、
そしてチタニルオキシフタロシアニンからなるエレクト
ロン輸送層(発光層兼ねる)(膜厚100nm)、さら
にAlからなる陰極(膜厚120nm)を各々順次真空
蒸着により形成し、実施例4、5の素子を作成した。
【0057】
【化3】
【0058】一方、陽極として亜鉛、ニッケルをそれぞ
れガラス板上に50nmの膜厚で蒸着し、プラチナから
なる陰極(膜厚125nm)を蒸着した以外は実施例4
〜5と同様の方法で作成した素子を比較例3、4の試料
とした。表8に各々の試料について陽極及び陰極の仕事
関数Wf(eV)を表面分析装置(理研計器社製、AC
−1)を用いて測定した結果を示す。
れガラス板上に50nmの膜厚で蒸着し、プラチナから
なる陰極(膜厚125nm)を蒸着した以外は実施例4
〜5と同様の方法で作成した素子を比較例3、4の試料
とした。表8に各々の試料について陽極及び陰極の仕事
関数Wf(eV)を表面分析装置(理研計器社製、AC
−1)を用いて測定した結果を示す。
【0059】また、化合物(c)及びチタニルオキシフ
タロシアニン膜のフェルミ準位をフェルミ準位測定装置
(理研計器社製、FAC−1)で測定した結果、それぞ
れ4.56eV、4.94eVという値が得られた。
タロシアニン膜のフェルミ準位をフェルミ準位測定装置
(理研計器社製、FAC−1)で測定した結果、それぞ
れ4.56eV、4.94eVという値が得られた。
【0060】この様にして作成した素子に電流密度60
mA/cm2 の電流を100時間流した。その時の結果
を表8に示す。
mA/cm2 の電流を100時間流した。その時の結果
を表8に示す。
【0061】
【表8】
【0062】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の(I)およ
び(II)式で示される関係を満足する電極材料を選択
した電界発光素子は、低い印加電庄で極めて輝度の高い
発光を得ることができ且つ耐久性にも極めて優れてい
る。また素子の作成も真空蒸着あるいはキャスティング
法等で作成でき比較的安価で大面積の素子を容易に作成
する事が可能である。
び(II)式で示される関係を満足する電極材料を選択
した電界発光素子は、低い印加電庄で極めて輝度の高い
発光を得ることができ且つ耐久性にも極めて優れてい
る。また素子の作成も真空蒸着あるいはキャスティング
法等で作成でき比較的安価で大面積の素子を容易に作成
する事が可能である。
【図1】本発明に係る電界発光素子の一例を示す断面図
である。
である。
【図2】本発明に係る電界発光素子の他の例を示す断面
図である。
図である。
【図3】本発明に係る電界発光素子の他の例を示す断面
図である。
図である。
【図4】本発明に係る電界発光素子の他の例を示す断面
図である。
図である。
【図5】本発明に係る電界発光素子の陽極金属の仕事関
数に対する注入蓄積電荷量と発光強度の変化を示す図で
ある。
数に対する注入蓄積電荷量と発光強度の変化を示す図で
ある。
1 基板
2 陽極
3 発光層
4 陰極
5 ホール輸送層
6 電子輸送層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 土志田 嘉
東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ
ノン株式会社内
(72)発明者 上野 和則
東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ
ノン株式会社内
Fターム(参考) 3K007 AB02 AB06 AB11 AB18 CC00
DB03 FA01
Claims (3)
- 【請求項1】 陽極及び陰極からなる電極、及びこれら
の間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層
とを少なくとも有する電界発光素子の前記電極材料の選
択方法に関して、前記陽極の仕事関数(Wf(anod
e))と、該陽極に接している前記有機化合物からなる
層のフェルミ準位(Ef(anode))、及び前記陰
極の仕事関数(Wf(cathode))と、該陰極に
接している有機化合物からなる層のフェルミ準位(Ef
(cathode))との関係が下記(I)及び(I
I)式を満足することを特徴とする電界発光素子用電極
材料の選択方法。 【数1】 - 【請求項2】 前記仕事関数は、光電子放出のしきい値
から求めた値であり、かつ前記フェルミ準位は接触電位
法から求めた値であることを特徴とする請求項1に記載
の電界発光素子用電極材料の選択方法。 - 【請求項3】 前記仕事関数及びフェルミ準位の測定に
関して、大気中(温度20℃、湿度40%)でなされた
値であることを特徴とする請求項2に記載の電界発光素
子用電極材料の選択方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000501A JP2003178887A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 電界発光素子用電極材料の選択方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003000501A JP2003178887A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 電界発光素子用電極材料の選択方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14296097A Division JPH10321373A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | 電界発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003178887A true JP2003178887A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19198104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003000501A Abandoned JP2003178887A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 電界発光素子用電極材料の選択方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003178887A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013512439A (ja) * | 2009-11-24 | 2013-04-11 | ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファウンデーション,インク. | 赤外線放射を感知する方法および装置 |
US9997571B2 (en) | 2010-05-24 | 2018-06-12 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for providing a charge blocking layer on an infrared up-conversion device |
US10134815B2 (en) | 2011-06-30 | 2018-11-20 | Nanoholdings, Llc | Method and apparatus for detecting infrared radiation with gain |
US10700141B2 (en) | 2006-09-29 | 2020-06-30 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Method and apparatus for infrared detection and display |
US10749058B2 (en) | 2015-06-11 | 2020-08-18 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Monodisperse, IR-absorbing nanoparticles and related methods and devices |
-
2003
- 2003-01-06 JP JP2003000501A patent/JP2003178887A/ja not_active Abandoned
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10700141B2 (en) | 2006-09-29 | 2020-06-30 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Method and apparatus for infrared detection and display |
JP2013512439A (ja) * | 2009-11-24 | 2013-04-11 | ユニバーシティ オブ フロリダ リサーチ ファウンデーション,インク. | 赤外線放射を感知する方法および装置 |
US9997571B2 (en) | 2010-05-24 | 2018-06-12 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for providing a charge blocking layer on an infrared up-conversion device |
US10134815B2 (en) | 2011-06-30 | 2018-11-20 | Nanoholdings, Llc | Method and apparatus for detecting infrared radiation with gain |
US10749058B2 (en) | 2015-06-11 | 2020-08-18 | University Of Florida Research Foundation, Incorporated | Monodisperse, IR-absorbing nanoparticles and related methods and devices |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061025 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20061222 |