JP2005347271A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機電界発光素子は、基板と、該基板上に形成された陽極と、該陽極上に形成され、正孔注入層及び正孔輸送層を含む多層構造からなる有機電界発光層と、該有機電界発光層上に形成された陰極と、陽極と有機電界発光層との間に形成された界面劣化防止層とを備えてなる。
【選択図】図4
Description
図1は、従来の有機電界発光素子の構造を示す図である。
図1に示すように、従来の有機電界発光素子は、透明基板101上に形成された陽極102を有する。この陽極102の材料には、通常インジウム錫酸化物(ITO)が使用され、そして陽極102は、基板101がITOで被覆された後、O2 プラズマやUVO(紫外線/オゾン)などで表面処理される。陽極102の表面の不純物が上記の表面処理により除去されるとき、陽極と正孔注入層との間の界面特性が向上し、その結果、正孔注入が容易になる。
電子注入層107として、LiFまたはLi2 Oが約5Åの厚さで薄く被覆されるか、あるいは、Li、Ca、 Mg、Smなどのようなアルカリ金属またはアルカリ土金属が約200Åの厚さで被覆され、それにより、電子の注入が容易になる。
基板と、
前記基板上に形成された陽極と、
前記陽極上に形成され、正孔注入層及び正孔輸送層を含む多層構造からなる有機電界発光層と、
前記有機電界発光層上に形成された陰極と、
前記陽極と有機電界発光層との間に形成された界面劣化防止層と、
を備えてなる。
また、前記界面劣化防止層は、有機物と無機物との混合物からなり、前記有機物は、正孔伝達特性を持つ芳香族アミン化合物であってよい。
この化学構造式において、nは1〜4から選ばれた整数であり、Ar1 、Ar2 及びAr3 はそれぞれ置換されているかまたは置換されていない芳香族基であり得る。
基板上に陽極を形成する段階と、
前記陽極上に、有機物と無機物との混合物からなる界面劣化防止層を形成する段階と、
前記界面劣化防止層上に、正孔注入層を含む有機電界発光層を形成する段階と、
前記有機電界発光層上に陰極を形成する段階と、
からなる。
このとき、有機物層及び無機物層のそれぞれの厚さは、0. 1nm〜10nmであり得、界面劣化防止層の全体の厚さは100nm以下であり得る。
図4及び図5に示すように、まず、透明基板201上に陽極202を形成する。陽極202には通常、インジウム錫酸化物(ITO)が使用される。次いで、陽極202が形成された透明基板201を、O2 プラズマやUVOなどで表面処理することにより、陽極202表面の不純物を除去する。このように陽極202表面の不純物が除去されると、陽極202と正孔注入層との間の界面の特性が良くなり、正孔注入が容易になる。
前記式中、nは1〜4から選ばれた整数であり、前記Ar1 、Ar2 及びAr3 はそれぞれ置換されているかまたは置換されていない芳香族基を表す。
(1)第一の方法は、まず、陽極202上に有機物を、約0.5nmの厚さに真空蒸着法で蒸着し、その上に無機物を、約0.1nmの厚さに積層方式で蒸着する方法である。この方法において、有機物及び無機物のそれぞれの厚さは約0.1nm〜10nmの範囲で適宜選択してもよく、また、有機物と無機物との積層順序を変えてもよい。ここで、界面劣化防止層203の全体の厚さは100nm以下とし得る。
有機物:無機物=X:Y(X=1〜100、Y=1、あるいはX=1 、Y=1〜100)
この式によって有機物と無機物との混合比率を選択し、また、界面劣化防止層203の全体の厚さは100nm以下とし得る。
、有機物と無機物との混合比率を変化させる(濃度勾配を与える)方法である。
すなわち、式X’=無機物/(有機物+無機物) 及び式Y’=有機物/(有機物+無機物) のとき、陽極202と界面劣化防止層203との接触界面ではX’=1、Y’=0であり、界面劣化防止層203と正孔注入層204または正孔輸送層205との接触界面ではX’=0、Y’=1であり、両接触界面の間ではX’値及びY’値が直線的に変化するようにし得る。この方法において、界面劣化防止層203の全体の厚さは100nm以下とし得る。
このように、界面劣化防止層203を、有機物と無機物とを適当な割合で混合して構成すると、陽極202と界面劣化防止層203との間の熱ストレスが緩和され、また、正孔の移動性が低減するため、正孔と電子との間の電荷バランスが最適化され、その結果、有機電界発光素子の発光効率が向上する。
有機電界発光層は、正孔注入層204、正孔輸送層205、発光層206、電子輸送層(ETL) 207及び電子注入層( EIL) 208が順次積層された多層構造からなり、場合によっては、他の層を追加し得、または一部の層を排除し得る。
まず、比較例として、界面劣化防止層(IDPL)を有せず、HIL(またはHTL)にはNPDを使用したこと以外は図5に示す実施形態と同様の、有機電界発光素子を製造した。
図7から、IDPLを有する本発明の素子は作動時間の間の電圧の変化が著しく抑制され、前記IDPLによって界面劣化が抑制されるので、本発明の素子の寿命は比較例の素子の寿命の約2倍であることがわかる。
表1
┌───────────┬───────────┬───────────┐
│ │ 実施例(IDPL) │ 比較例(NPD) │
├───────────┼───────────┼───────────┤
│ 発光効率(cd/A)│ │ │
│(5000nitsにお│ 〜15 │ 〜12 │
│値) │ │ │ ├───────────┼───────────┼───────────┤
│ 寿命(時間) │ │ │
│ (50mA/cm2 にお│ >1200時間 │ 〜600時間 │
│ける値) │ │ │ ├───────────┼───────────┼───────────┤
│ ΔV │ │ │
│(50mA/cm2 にお│ <0.2V │ 〜2V │
│ける値) │ │ │ └───────────┴───────────┴───────────┘
202 陽極
203 界面劣化防止層
204 正孔注入層
205 正孔輸送層
206 発光層
207 電子輸送層
208 電子注入層
209 陰極
Claims (19)
- 基板と、
前記基板上に形成された陽極と、
前記陽極上に形成され、正孔注入層及び正孔輸送層を含む多層構造からなる有機電界発光層と、
前記有機電界発光層上に形成された陰極と、
前記陽極と有機電界発光層との間に形成された界面劣化防止層と、
を備えてなる有機電界発光素子。 - 前記界面劣化防止層が、陽極と正孔注入層または陽極と正孔輸送層との間に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記界面劣化防止層が、有機物と無機物との混合物からなることを特徴とする、請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記有機物が、正孔伝達特性を持つ芳香族アミン化合物であることを特徴とする、請求項3に記載の有機電界発光素子。
- 前記化学構造式において、nは1〜4から選ばれた整数であり、Ar1 、Ar2 及びAr3 はそれぞれ置換されているかまたは置換されていない芳香族基であることを特徴とする、請求項5に記載の有機電界発光素子。
- 前記化学構造式において、Ar1 、Ar2 及びAr3 はフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ビフェニリレルリル基(biphenylylelnyl) 、フェナントレニル基、フルオリル基、ターフェニリル基及びアントラセニル基よりなる群から選ばれたものであり、置換された芳香族基が使用される場合、置換基はメチル基、エチル基、プロピル基、t-ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ジメチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニル基、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子から選ばれたものであることを特徴とする、請求項6に記載の有機電界発光素子。
- 前記無機物が、周期律表上の1A族、2A族、3A族及び4A族のハロゲン化合物または酸化物から選ばれたものであることを特徴とする、請求項3に記載の有機電界発光素子
。 - 前記ハロゲン化合物が、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、FrF、MgF2 、CaF2 、NaCl、CaCl2 、LiCl、KCl、RbCl、CsCl、FrCl及びMgCl2 から選ばれたものであることを特徴とする、請求項9に記載の有機電界発光素子。
- 前記酸化物が、Li2 O、Na2 O、K2 O、BeO、MgO、CaO、B2 O3 、Al2 O3 及びSiO2 から選ばれたものであることを特徴とする請求項9に記載の有機電界発光素子。
- 前記界面劣化防止層の厚さが100nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の有機電界発光素子製造方法。
- 前記界面劣化防止層は、
有機物層と無機物層とが、有機物層/無機物層または無機物層/有機物層の順序で反復的に積層されることにより形成された構造、
有機物と無機物とが予め決定された混合比率で混合された構造及び、
有機物と無機物との混合比率が有機物層と無機物層の間の界面で直線的に変化するように、有機物層と無機物層とが、有機物層/無機物層または無機物層/有機物層の順序で反復的に積層されることにより形成された構造、
から選ばれた構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 基板上に陽極を形成する段階と、
前記陽極上に、有機物と無機物との混合物からなる界面劣化防止層を形成する段階と、
前記界面劣化防止層上に、正孔注入層を含む有機電界発光層を形成する段階と、
前記有機電界発光層上に陰極を形成する段階と、
からなることを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。 - 前記界面劣化防止層が、有機物層と無機物層とを、有機物層/無機物層または無機物層/有機物層の順序で反復的に積層することにより形成されることを特徴とする、請求項14に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記有機物層及び前記無機物層のそれぞれの厚さが0. 1nm〜10nmであり、前記界面劣化防止層の全体の厚さが100nm以下であることを特徴とする、請求項15に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記界面劣化防止層が、有機物と無機物とが混合されるように、有機物と無機物とを同時に蒸着することにより形成されることを特徴とする、請求項14に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記有機物と前記無機物との混合比率が、有機物:無機物=X:Yのとき、X=1〜100、Y=1またはX=1、Y=1〜100であることを特徴とする、請求項17に記載の有機電界発光素子の製造方法。
- 前記界面劣化防止層は、有機物と無機物との混合比率が有機物層と無機物層との間の界面で直線的に変化するように、有機物層と無機物層とを有機物層/無機物層または無機物層/有機物層の順序で積層することにより形成されることを特徴とする、請求項14に記載の有機電界発光素子の製造方法。
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