JP2004335442A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘテロ接合界面の課題を解決できるとともに、ＯＬＥＤを用いた装置の寿命を延ばすＯＬＥＤを提供する。
【解決手段】アノード層１０２を、基板１００の上に形成し、第１混合層２０２を、アノード層１０２の上に形成し、混合層２００を第１混合層２０２の上に形成し、第２混合層２０４を混合層２００上に形成し、カソード層１１４を第２混合層２０４の上に形成する。混合層２００における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比がＸ％であるとき、第１混合層２０２における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、アノード層１０２に接着した表面から開始して９９％からＸ％まで徐々に減少する。第２混合層２０４における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、混合層２００に接着した表面から開始してＸ％から９９％まで徐々に増加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機発光素子に関する。更に詳しくは、本発明は、使用寿命を延ばす有機発光素子に関する。

有機発光素子（ＯＬＥＤ）は、高変換率で電気エネルギーを光エネルギーに変換できる。ＯＬＥＤは、通常、光導波路装置、表示パネル、光ピックアップヘッドの発光装置等において使用される。ＯＬＥＤが、広い視野角、速い応答速度、広い動作温度範囲、少ない電力消費、フルカラー表示、低コスト、簡単な製造工程等の多くの利点を提供するので、ＯＬＥＤは、近年ではマクロメディア表示装置の主流となりつつある。

図１は、従来のＯＬＥＤの基本構成の断面図であり、それは、基板１００と、アノード層１０２と、ホール移動層１０６と、有機発光層１０８と、電子移動層１１０と、カソード層１１４とを有する。図１において、アノード層１０２を、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）電極層とし、カソード層１１４を金属電極層とする。電極層の両端に順バイアスがかけられると、電子及びホールがそれぞれ、金属電極層１１４及びＩＴＯ電極層１０２から有機発光層１０８に注入される。負電荷のキャリア（電子）及び正電荷のキャリア（ホール）は、放射結合プロセスを通じて有機発光層１０８で結合され、光子を放出する。しかしながら、従来のＯＬＥＤにおけるホールの移動度は、電子の移動度に比べて約２〜３桁大きい。その結果、ホールの移動度と電子の移動度とのバランスを保つために、ホール注入層１０４は、ＴＴＯ電極層１０２とホール移動層１０６との間に配置され、電子注入層１１２は、金属電極層１１４と電子移動層１１０との間に配置される。これら注入層をこのように形成することによって、ホールの個数と電子の個数とのバランスが保たれる。

それにもかかわらず、キャリアの個数のバランスが取れているにもかかわらず、電荷は、ホール移動層１０６と電子移動層１１０のヘテロ接合界面に蓄積される。その結果、ＯＬＥＤの物理的特性及び電気的特性が劣化し、ＯＬＥＤを用いた装置の寿命も縮まる。

本発明の目的は、ヘテロ接合界面の課題を解決できるとともに、ＯＬＥＤを用いた装置の寿命を延ばすＯＬＥＤを提供することである。

本発明の目的によるこれら及び他の利点を達成するために、アノード層、第１混合層、混合層、第２混合層、及びカソード層を有するＯＬＥＤを設ける。本例において、アノード層は、基板の上に形成され、第１混合層はアノード層上に形成され、混合層は第１混合層上に形成され、第２混合層は混合層上に形成され、カソード層は、第２混合層の上に形成される。第１混合層は、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を有するが、これに限定されるものではない。混合層は、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を有するが、これに限定されるものではない。第２混合層は、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を含むが、これに限定されるものではない。

本発明の好適例において、混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比がＸ％であるとき、第１混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、アノード層に接着した表面から開始して９９％からＸ％まで徐々に減少する。それに対して、第２混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、混合層に接着した表面から開始してＸ％から９９％まで徐々に増加する。

本発明の好適例において、混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比が５０％であるとき、アノード層に接着した表面から開始して９９％から５０％まで徐々に減少する。それに対して、第２混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、混合層に接着した表面から開始して５０％から９９％まで徐々に増加する。

本発明の目的によるこれら及び他の利点を達成するために、アノード層、ホール移動層、混合層、電子移動層及びカソード層を有する他のＯＬＥＤを設ける。アノード層は、基板の上に形成され、ホール移動層は、アノード層の上に形成される。さらに、混合層は、ホール移動層の上に形成され、この場合、混合層を、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物とする。さらに、混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、ホール移動層に接着した表面から開始して９９％から１％まで徐々に減少する。次いで、電子移動層が混合層の上に形成され、カソード層が電子移動層の上に形成される。したがって、他のＯＬＥＤは、開示された発明に含まれる。

したがって、本発明において、第１混合層及び第２混合層は、ホール移動層及び電子移動層に代わって設けられ、それに対して、（有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を用いる）混合層は、従来のＯＬＥＤで見られる図１の単一の有機発光層１０８に代わって設けられる。このようにして、ホール移動層と電子移動層との間の接合であるヘテロ接合界面における電荷の蓄積の課題を、解決することができ、ＯＬＥＤを用いた装置の寿命が延びる。

さらに、本発明の他の態様として、混合層における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比が徐々に変化する。したがって、開示された本発明のＯＬＥＤは、それを用いた装置の寿命を延ばすことができる。

これまでの一般的な説明及び以後の詳細な説明は例示であり、本発明の更なる説明を行う。

本発明を、好適な実施の形態を示す添付図面を参照して説明するが、本発明は、幾多の変更及び変形が可能である。同様な番号を同様な構成要素に付すものとする。

図２は、本発明の好適な実施の形態のＯＬＥＤの断面図である。図２において、本発明は、基板１００、アノード１０２、第１混合層２０２、混合層２００、第２混合層２０４及びカソード層１１４を有するＯＬＥＤを提供する。

本実施の形態では、基板１００を、例えば、ガラス基板又はプラスチック基板とするが、これに限定されない。アノード層１０２を、基板１００の上に形成する。本発明の好適な実施の形態において、アノード層１０２の材料は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）のような透明導電材料又は不透明導電材料を有する。

図２において、第１混合層２０２を、アノード層１０２の上に形成し、混合層２００を第１混合層２０２の上に形成し、第２混合層２０４を混合層２００上に形成し、カソード層１１４を第２混合層２０４の上に形成する。

本発明の好適な実施の形態において、第１混合層２０２の材料を、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物とする。混合層２００の材料を、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物とする。第２混合層２０４の材料を、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物とする。

特に、本発明の好適な実施の形態において、混合層２００における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比がＸ％であるとき、第１混合層２０２における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、アノード層１０２に接着した表面から開始して９９％からＸ％まで徐々に減少する。すなわち、第１混合層２０２において、アノード層１０２に近づくに従って、ホール移動材料の割合が増加し、アノード層１０２から離れるに従って、ホール移動材料の割合が減少する。さらに、第２混合層２０４における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、混合層２００に接着した表面から開始してＸ％から９９％まで徐々に増加する。すなわち、第２混合層において、混合層２００に近づくに従って、電子移動材料の割合が減少し、混合層２００から離れるに従って、電子移動材料の割合が増加する。

本発明の好適な実施の形態において、混合層２００における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比を５０％とする。この場合、第１混合層２０２における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、アノード層１０２に接着した表面から開始して９９％から５０％まで徐々に減少する。また、第２混合層２０４における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、混合層２００に接着した表面から開始して５０％から９９％まで徐々に増加する。

本発明の好適な実施の形態において、第２混合層２０４の上に形成されるカソード層１１４の材料は、不透明導電材料又は透明導電材料を有する。

本発明の好適な実施の形態において、更に好適には、アノード層１０２と第１混合層２０２との間にホール注入層１０４が形成され、カソード層１１４と第２混合層２０４との間に電子注入層１１２が形成される。ホール注入層１０４及び電子注入層１１２が素子に形成されると、素子の電子的な特性及び効率を向上することができる。

これまで説明した本発明の実施の形態において、容量比が厚さ方向に沿って徐々に変化するようホール移動材料及び電子移動材料を混合することによって層を形成し、この層は、単一のホール移動材料又は単一の電子材料を用いて従来の技術で形成された層に代わって用いられる。さらに、本発明の混合層の材料を、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合とし、その混合層は、従来の技術で形成された単一の有機発光材料に代わって用いられる。したがって、第１混合層、第２混合層及び混合層は、ヘテロ接合界面の課題を解決することができ、ヘテロ接合界面間の接合界面でのキャリアの蓄積を回避することができる。したがって、本発明のＯＬＥＤは、それを用いた装置の寿命を延ばすことができる。

図３は、本発明の他の好適な実施の形態のＯＬＥＤの断面図である。図３を参照すると、本発明は、基板１００、アノード層１０２、ホール移動層１０６、混合層３００、電子移動層１１０及びカソード層１１４を有するＯＬＥＤを提供する。

本実施の形態において、基板１００を、例えば、ガラス基板又はプラスチック基板とするが、これに限定されるものではない。アノード層１０２は基板１００の上に形成される。本発明の好適な実施の形態において、アノード層１０２の材料は、不透明導電材料又は透明導電材料を有する。

図３において、ホール移動層１０６はアノード層１０２の上に形成される。混合層３００はホール移動層１０６上に形成され、この場合、混合層３００を、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物とする。混合層３００における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比は、ホール移動層１０６に接着した表面から開始して９９％から１％まで徐々に減少する。したがって、混合層３００において、ホール移動材料の割合は、ホール移動層１０６に接着した表面における電子移動材料の割合に比べて著しく高い。また、ホール移動層１０６から離間した領域における電子移動材料の割合は、ホール移動材料の割合より著しく高い。

さらに、電子移動層１１０は混合層３００上に形成され、カソード層１１４は電子移動層１１０の上に形成され、カソード層１１４の材料は不透明導電材料又は透明導電材料を有する。

本発明の好適な実施の形態において、更に好適には、アノード層１０２とホール移動層１０６との間にホール注入層１０４を形成するとともに、カソード層１１４と電子移動層１１０との間に電子注入層１１２を形成する。ホール注入層１０４及び電子注入層１１２が素子に形成されると、素子の電子的な特性及び効率を向上することができる。

さらに、本発明の混合層３００の材料が有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物であるので、内側における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比が徐々に変化する。したがって、本発明のＯＬＥＤは、それを用いた装置の寿命を延ばすことができる。

したがって、本発明では、第１混合層及び第２混合層を、ホール移動層及び電子移動層の代わりに設け、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を用いた混合層を、従来の有機発光層の単一有機発光材料の代わりに設ける。したがって、ホール移動層と電子移動層との間の接合であるヘテロ接合界面における電荷の蓄積の課題を、解決することができ、かつ、本発明のＯＬＥＤを用いた装置の寿命を延ばすことができる。

さらに、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を用いた本発明の混合層を、従来の有機発光層の代わりに設け、内側における電子移動材料に対するホール移動材料の容量比を徐々に変化させる。したがって、本発明のＯＬＥＤは、それを用いた装置の寿命を延ばすことができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

従来のＯＬＥＤの基本構成の断面図である。 本発明の好適な実施の形態のＯＬＥＤの断面図である。 本発明の他の好適な実施の形態のＯＬＥＤの断面図である。

Claims (11)

1. 基板上に形成されたアノード層と、
   そのアノード層の上に形成され、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を材料とした第１混合層と、
   その第１混合層上に形成され、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を材料とした混合層と、
   その混合層上に形成され、前記ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を材料とした第２混合層と、
   その第２混合層の上に形成されたカソード層とを具え、
   前記混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比がＸ％であるときに、前記第１混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比が、前記アノード層に接着した表面から開始して９９％からＸ％まで徐々に減少し、前記第２混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比が、前記混合層に接着した表面から開始してＸ％から９９％まで徐々に増加することを特徴とする有機発光素子。
2. 前記第１混合層と前記第２混合層との間にホール注入層を更に具えることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
3. 前記第２混合層と前記カソード層との間に電子注入層を更に具えることを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
4. 前記混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比を５０％とし、前記第１混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比が、前記アノード層に接着した表面から開始して９９％から５０％まで徐々に減少し、前記第２混合層における前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比が、前記混合層に接着した表面から開始して５０％から９９％まで徐々に増加することを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
5. 前記アノード層の材料が、透明導電材料又は不透明導電材料を有することを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
6. 前記カソード層の材料が、透明導電材料又は不透明導電材料を有することを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
7. 基板上に形成されたアノード層と、
   そのアノード層の上に形成されたホール移動層と、
   そのホール移動層上に形成され、有機発光材料、ホール移動材料及び電子移動材料の混合物を材料とし、前記電子移動材料に対する前記ホール移動材料の容量比が、前記ホール移動層に接着した表面から始まって９９％から１％まで徐々に減少する混合層と、
   その混合層上に形成された電子移動層と、
   その電子移動層の上に形成されたカソード層とを具えることを特徴とする有機発光素子。
8. 前記ホール移動層と前記アノード層との間にホール注入層を更に具えることを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。
9. 前記電子移動層と前記カソード層との間に電子注入層を更に具えることを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。
10. 前記アノード層の材料が透明導電材料又は不透明導電材料を有することを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。
11. 前記カソード層の材料が透明導電材料又は不透明導電材料を有することを特徴とする請求項７記載の有機発光素子。

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