JP2004296185A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光層に有機リン光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低下させる。
【解決手段】陽極、有機化合物からなる発光層及び陰極が順次積層されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層である有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】 図１
【解決手段】陽極、有機化合物からなる発光層及び陰極が順次積層されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層である有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有機エレクトロルミネッセンス素子は発光材料として有機蛍光材料を用いたものが主流である。これに対して、イリジウム錯体などの有機リン光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は高い効率が期待できることから盛んに研究されるようになってきている。しかし、有機リン光性材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は有機蛍光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子と比較して駆動電圧が高くなるといった問題点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光層に有機リン光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低下させることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、有機化合物からなる発光層及び陰極が順次積層されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層であることを特徴とする。
【０００５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陽極と発光層との間に有機化合物からなる正孔輸送層が形成されていてもよいし、発光層と陰極との間に有機化合物からなる電子輸送層が形成されていてもよいし、正孔輸送層および電子輸送層が形成されていてもよい。
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に用いられる正孔輸送性を有する低分子有機材料としては、たとえばトリフェニルアミン誘導体が用いられる。
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層がさらに電子輸送材料を有する低分子有機材料を含有していてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、発光層に正孔輸送性を有する低分子有機材料を添加することにより、有機リン光材料を発光させるために必要な低移動度のホスト材料を含む発光層におけるキャリアの移動度を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低下できることを見出した。
【０００９】
図１に、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図の一例を示す。図１に示すように、絶縁性基板１１上に、陽極１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、および陰極１６が形成されている。陽極１２と陰極１６は互いに直交する方向に延びている。なお、正孔輸送層１３と電子輸送層１５は必ずしも設ける必要はない。
【００１０】
通常は基板１１側から光を取り出すので、透明かつ絶縁性を有するガラスなどが基板材料として用いられる。陽極１２は導電性を有し、かつ可視光に対し透明であり、所望の形状に加工されている。正孔輸送層１３は、正孔輸送性を有する有機材料からなる。発光層１４は、有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層からなる。有機薄膜１５は、電子輸送性を有する有機材料からなる。陰極１６は、導電性を有し、可視光を反射する性質を有し、所望の形状に加工されている。
【００１１】
陽極１２は、高仕事関数であること、表面形状が平坦であり断面が台形状であること、デバイスに対し充分な正孔供給が可能なこと、安定なことが好ましい。陽極としては、インジウム酸化膜とスズ酸化膜の混合物であるＩＴＯや、インジウム酸化膜と亜鉛酸化膜の混合物であるＩＺＯなどが挙げられる。
【００１２】
陰極１６は、有機薄膜に効率よく電子の注入が可能であること、形成後の表面が平坦であること、酸化しにくく安定であることが望ましい。陰極１６には、Ａｌ、Ｅｒなどの単体金属、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＡｌＭｇ、ＣｓＴｅなどの合金、Ｃａ／Ａｌ、ＭｇＡｌ、Ｌｉ／Ａｌ、Ｃｓ／Ａｌ、Ｃｓ２Ｏ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＥｒＦ３／Ａｌなどの積層体が用いられる。
【００１３】
発光層に使用される有機材料について説明する。
有機リン光材料としては、たとえばトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムＩｒ（ｐｐｙ）３が挙げられる。
【００１４】
ホスト材料は、リン光材料を効率よく発光させる作用を有する有機材料である（バルドーら、アプライド・フィジックス・レターズ、７５巻、１号、４頁、１９９９年）。ホスト材料としては、その三重項励起エネルギー準位が、リン光材料の三重項励起エネルギー準位よりも大きい必要がある。ホスト材料としては、たとえば４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）などが挙げられる。
【００１５】
正孔輸送性を有する低分子有機材料としては、トリフェニルアミン誘導体、たとえばＮ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）が挙げられる。
【００１６】
発光層には、さらに電子輸送性を有する低分子有機材料を含有させてもよい。電子輸送性を有する低分子有機材料としては、たとえばバソクプロイン（ＢＣＰ）が挙げられる。
【００１７】
なお、使用し得る材料は上記材料に限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
発光層を形成するために以下の有機材料を用意した。すなわち、正孔輸送性を有する低分子有機材料としてＮ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、リン光材料のホスト材料として４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）、リン光材料としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムＩｒ（ｐｐｙ）３を用意した。
【００２０】
正孔輸送層にもＴＰＤを用いた。電子輸送層に用いる電子輸送材料としては、バソクプロイン（ＢＣＰ）を用意した。
【００２１】
これらの材料を用い、透明基板上に、ＩＴＯからなる陽極／ＴＰＤ（２００Å）からなる正孔輸送層／ＴＰＤ＋ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）３（６００Å）からなる発光層／ＢＣＰ（２００Å）からなる電子輸送層／ＬｉＦ（１０Å）Ａｌ（７００Å）からなる陰極を積層し、図１に示す構造を有する有機ＥＬ素子を試作した。
【００２２】
このとき、発光層の材料の混合比率を変化させて３種の有機ＥＬ素子を製造した。具体的には、あらかじめＴＰＤ：ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３＝０：１００：５、１０：９０：５、および２０：８０：５の重量比で混合した３種の粉末を調製した。発光層の形成時にこれらの粉末のうちいずれかを用い、タンタルボードに入れて真空中で十分に加熱して蒸着することにより発光層を形成した。
【００２３】
試作した有機ＥＬ素子を、ＩＴＯ電極側を正、Ａｌ電極側を負にして電圧を印加して駆動させ、素子特性を評価した。
【００２４】
図２に有機ＥＬ素子の電流密度−印加電圧特性を示す。図３に有機ＥＬ素子の発光効率−電流密度特性を示す。
【００２５】
図２から、同一の電流密度で駆動させることを想定すると、発光層に正孔輸送材料であるＴＰＤを含有する有機ＥＬ素子は、ＴＰＤを含有しない有機ＥＬ素子と比較して、駆動電圧を低くできることがわかる。
【００２６】
また、図３から、発光層にＴＰＤ：ＣＢＰ＝１０：９０の割合でＴＰＤを含有する有機ＥＬ素子は、ＴＰＤを含有しない有機ＥＬ素子と比較して、高い発光効率が得られることがわかる。図１のような単純マトリックスの有機ＥＬ素子は通常１０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度で駆動させるので、本発明の有機ＥＬ素子は好適である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、発光層に正孔輸送性を有する低分子有機材料を添加することで駆動電圧を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図。
【図２】本発明の実施例において作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−電圧特性を示す図。
【図３】本発明の実施例において作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率−電流密度特性を示す図。
【符号の説明】
１１…基板、１２…陽極、１３…正孔輸送層、１４…発光層、１５…電子輸送層、１６…陰極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有機エレクトロルミネッセンス素子は発光材料として有機蛍光材料を用いたものが主流である。これに対して、イリジウム錯体などの有機リン光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は高い効率が期待できることから盛んに研究されるようになってきている。しかし、有機リン光性材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は有機蛍光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子と比較して駆動電圧が高くなるといった問題点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光層に有機リン光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低下させることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、有機化合物からなる発光層及び陰極が順次積層されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層であることを特徴とする。
【０００５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、陽極と発光層との間に有機化合物からなる正孔輸送層が形成されていてもよいし、発光層と陰極との間に有機化合物からなる電子輸送層が形成されていてもよいし、正孔輸送層および電子輸送層が形成されていてもよい。
【０００６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に用いられる正孔輸送性を有する低分子有機材料としては、たとえばトリフェニルアミン誘導体が用いられる。
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層がさらに電子輸送材料を有する低分子有機材料を含有していてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、発光層に正孔輸送性を有する低分子有機材料を添加することにより、有機リン光材料を発光させるために必要な低移動度のホスト材料を含む発光層におけるキャリアの移動度を向上させ、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を低下できることを見出した。
【０００９】
図１に、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図の一例を示す。図１に示すように、絶縁性基板１１上に、陽極１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、および陰極１６が形成されている。陽極１２と陰極１６は互いに直交する方向に延びている。なお、正孔輸送層１３と電子輸送層１５は必ずしも設ける必要はない。
【００１０】
通常は基板１１側から光を取り出すので、透明かつ絶縁性を有するガラスなどが基板材料として用いられる。陽極１２は導電性を有し、かつ可視光に対し透明であり、所望の形状に加工されている。正孔輸送層１３は、正孔輸送性を有する有機材料からなる。発光層１４は、有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層からなる。有機薄膜１５は、電子輸送性を有する有機材料からなる。陰極１６は、導電性を有し、可視光を反射する性質を有し、所望の形状に加工されている。
【００１１】
陽極１２は、高仕事関数であること、表面形状が平坦であり断面が台形状であること、デバイスに対し充分な正孔供給が可能なこと、安定なことが好ましい。陽極としては、インジウム酸化膜とスズ酸化膜の混合物であるＩＴＯや、インジウム酸化膜と亜鉛酸化膜の混合物であるＩＺＯなどが挙げられる。
【００１２】
陰極１６は、有機薄膜に効率よく電子の注入が可能であること、形成後の表面が平坦であること、酸化しにくく安定であることが望ましい。陰極１６には、Ａｌ、Ｅｒなどの単体金属、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ、ＡｌＭｇ、ＣｓＴｅなどの合金、Ｃａ／Ａｌ、ＭｇＡｌ、Ｌｉ／Ａｌ、Ｃｓ／Ａｌ、Ｃｓ２Ｏ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＥｒＦ３／Ａｌなどの積層体が用いられる。
【００１３】
発光層に使用される有機材料について説明する。
有機リン光材料としては、たとえばトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムＩｒ（ｐｐｙ）３が挙げられる。
【００１４】
ホスト材料は、リン光材料を効率よく発光させる作用を有する有機材料である（バルドーら、アプライド・フィジックス・レターズ、７５巻、１号、４頁、１９９９年）。ホスト材料としては、その三重項励起エネルギー準位が、リン光材料の三重項励起エネルギー準位よりも大きい必要がある。ホスト材料としては、たとえば４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）などが挙げられる。
【００１５】
正孔輸送性を有する低分子有機材料としては、トリフェニルアミン誘導体、たとえばＮ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）が挙げられる。
【００１６】
発光層には、さらに電子輸送性を有する低分子有機材料を含有させてもよい。電子輸送性を有する低分子有機材料としては、たとえばバソクプロイン（ＢＣＰ）が挙げられる。
【００１７】
なお、使用し得る材料は上記材料に限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
発光層を形成するために以下の有機材料を用意した。すなわち、正孔輸送性を有する低分子有機材料としてＮ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、リン光材料のホスト材料として４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル（ＣＢＰ）、リン光材料としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムＩｒ（ｐｐｙ）３を用意した。
【００２０】
正孔輸送層にもＴＰＤを用いた。電子輸送層に用いる電子輸送材料としては、バソクプロイン（ＢＣＰ）を用意した。
【００２１】
これらの材料を用い、透明基板上に、ＩＴＯからなる陽極／ＴＰＤ（２００Å）からなる正孔輸送層／ＴＰＤ＋ＣＢＰ＋Ｉｒ（ｐｐｙ）３（６００Å）からなる発光層／ＢＣＰ（２００Å）からなる電子輸送層／ＬｉＦ（１０Å）Ａｌ（７００Å）からなる陰極を積層し、図１に示す構造を有する有機ＥＬ素子を試作した。
【００２２】
このとき、発光層の材料の混合比率を変化させて３種の有機ＥＬ素子を製造した。具体的には、あらかじめＴＰＤ：ＣＢＰ：Ｉｒ（ｐｐｙ）３＝０：１００：５、１０：９０：５、および２０：８０：５の重量比で混合した３種の粉末を調製した。発光層の形成時にこれらの粉末のうちいずれかを用い、タンタルボードに入れて真空中で十分に加熱して蒸着することにより発光層を形成した。
【００２３】
試作した有機ＥＬ素子を、ＩＴＯ電極側を正、Ａｌ電極側を負にして電圧を印加して駆動させ、素子特性を評価した。
【００２４】
図２に有機ＥＬ素子の電流密度−印加電圧特性を示す。図３に有機ＥＬ素子の発光効率−電流密度特性を示す。
【００２５】
図２から、同一の電流密度で駆動させることを想定すると、発光層に正孔輸送材料であるＴＰＤを含有する有機ＥＬ素子は、ＴＰＤを含有しない有機ＥＬ素子と比較して、駆動電圧を低くできることがわかる。
【００２６】
また、図３から、発光層にＴＰＤ：ＣＢＰ＝１０：９０の割合でＴＰＤを含有する有機ＥＬ素子は、ＴＰＤを含有しない有機ＥＬ素子と比較して、高い発光効率が得られることがわかる。図１のような単純マトリックスの有機ＥＬ素子は通常１０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度で駆動させるので、本発明の有機ＥＬ素子は好適である。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、発光層に正孔輸送性を有する低分子有機材料を添加することで駆動電圧を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の断面図。
【図２】本発明の実施例において作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−電圧特性を示す図。
【図３】本発明の実施例において作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率−電流密度特性を示す図。
【符号の説明】
１１…基板、１２…陽極、１３…正孔輸送層、１４…発光層、１５…電子輸送層、１６…陰極。
Claims (6)
- 陽極、有機化合物からなる発光層及び陰極が順次積層されている有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が有機リン光材料と、有機リン光材料のホスト材料と、正孔輸送性を有する低分子有機材料との混合層であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 陽極と発光層との間に、有機化合物からなる正孔輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 発光層と陰極との間に、有機化合物からなる電子輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 陽極と発光層との間に、有機化合物からなる正孔輸送層が形成され、発光層と陰極との間に、有機化合物からなる電子輸送層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 正孔輸送性を有する低分子有機材料がトリフェニルアミン誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層がさらに電子輸送材料を有する低分子有機材料を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085006A JP2004296185A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085006A JP2004296185A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004296185A true JP2004296185A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33400033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003085006A Pending JP2004296185A (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004296185A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006135295A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Samsung Sdi Co Ltd | 有機電界発光素子 |
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| WO2002074015A2 (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | The Trustees Of Princeton University | Materials and devices for blue phosphorescence based organic light emitting diodes |
| JP2002319492A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光装置 |
| JP2003007467A (ja) * | 2001-06-19 | 2003-01-10 | Honda Motor Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| JP2003068461A (ja) * | 2001-06-15 | 2003-03-07 | Canon Inc | 発光素子 |
| JP2004172068A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Optrex Corp | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003085006A patent/JP2004296185A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| JP2002319492A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-10-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光装置 |
| WO2002074015A2 (en) * | 2001-03-14 | 2002-09-19 | The Trustees Of Princeton University | Materials and devices for blue phosphorescence based organic light emitting diodes |
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| JP2006135295A (ja) * | 2004-11-05 | 2006-05-25 | Samsung Sdi Co Ltd | 有機電界発光素子 |
| US8911881B2 (en) | 2004-11-05 | 2014-12-16 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting device |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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