JP2006114759A - 有機エレクトロルミネッセント素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも一組の電極2,5を備え、前記電極2,5間は複数の機能層から構成され、該機能層は少なくとも1種類の高分子物質からなる発光機能を有した層4と、少なくとも1種類の無機酸化物からなる電荷注入層3とを含む。
【選択図】図1
Description
特に、露光ヘッドなどにおいて露光用光源として用いられる場合には、高輝度特性が求められており、更なる高輝度化を求めて鋭意研究がなされている。
また、本発明は、安定に動作し寿命特性に優れた有機EL素子を容易に製造する方法を提供することを目的とする。
この構成により、少なくとも1種類のバッファ層を用いることで、例えば電子の陽極への抜けを防止することができ、発光に寄与することなく電流が流れるのを防止することができる。
例えば遷移金属の化合物は、複数の酸化数をとるため、これにより、複数の電位レベルをとることができ、電荷注入が容易となり、駆動電圧を低減することができる。
この構成により、電子の抜けをブロックすることができ、電子が発光機能を有した層内で有効に発光に寄与するようにすることができる。
この構成により、電子の抜けを生じ易いホール注入層側に電子ブロック層等のバッファ層が形成されており、かつこれらの層の上に発光機能を有した層が形成されるため、発光機能を有した層がホール注入層の成膜時にダメージを受けるのを防止することができる。ここで陰極としては、電子の注入を容易にするためのカルシウム(Ca)層やバリウム(Ba)層など仕事関数の小さい層を発光層側に配した多層構造体として形成するのが望ましい。
図1に本発明の実施の形態における高分子有機EL素子の構成図を示す。
まずガラス基板1上にスパッタリング法によりITO薄膜、続いて真空蒸着法により、金属酸化物薄膜を形成し、これらをフォトリソグラフィによりパターニングすることにより、陽極2および電荷注入層3を形成する。
この後塗布法により高分子材料からなるバッファ層Bおよび発光層4を塗布形成する。
そして最後に陰極5を形成する。
このように本発明の方法によれば、バッファ層Bおよび発光層4が高分子材料を塗布することにより形成されるため、製造が容易でかつ大面積化が可能である。
構造としては図1に示したものと同様であり、図1を参照しつつ説明する。
本実施例1の有機エレクトロルミネッセント素子は、厚さ1mmのコーニング7029#と指称されているガラス製の基板1と、この上層に形成された厚さ20nmのITO薄膜からなる陽極2と、この陽極2の上層に形成された厚さ20nmの酸化モリブデン薄膜からなる電荷注入層3と、電荷注入層3上に形成された、厚さ20nmのポリフルオレン系化合物であるバッファ層Bとしてのポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル,-アルト-コ-(N,N'-ジフェニル)-N,N’ジ(p-ブチル-オキシフェニル)-1,4-ジアミノベンゼン)]Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-alt-co-(N,N'-diphenyl)-N,N’di(p-butyl-oxyphenyl)-1,4-diaminobenzene)]と、厚さ80nmのポリフルオレン系化合物であるポリ[(9,9-ジオクチルフルオレニル-2,7-ジイル)-コ-1,4-ベンゾ-{2,1'-3}-チアジアゾール]Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-1,4-benzo-{2,1'-3}-thiadiazole)]からなる発光層4と、発光層4上に形成された厚さ20nmのカルシウム(Ca)層5aと厚さ100nmのアルミニウム(Al)層5bとからなる陰極5とで構成されている。
バッファ層材料及び発光材料はたとえば日本シーベルヘグナー社にて購入可能である。
これら図2および図3から、本発明の実施例1の有機エレクトロルミネッセント素子であるモリブデン酸化物素子は、幅広い発光強度範囲にわたり安定に動作し、高効率の発光強度を得ることができることがわかる。
図4においては実施例1のモリブデン酸化物素子および比較例1のPEDOT素子の経過時間と印加電圧との関係を曲線(h)、(i)で示すように、実施例1のモリブデン酸化物素子によれば長時間にわたって印加電圧の上昇もなく信頼性の高い駆動を実現することができることがあきらかである。また実施例1のモリブデン酸化物素子および比較例1のPEDOT素子の経過時間と発光強度との関係を曲線(f)、(g)で示すように、実施例1のモリブデン酸化物素子によれば長時間にわたって発光強度の低下がより少なくてすみ、より長寿命である事がわかる。
図5はもっとも単純な有機EL素子の電荷のエネルギー状態を説明するための概略説明図である。また、図6は図5の素子構成に電荷注入層としてのPEDOT層を追加した素子の電荷のエネルギー状態を説明するための簡易説明図、図7は図5の素子構成に電荷注入層としてのモリブデン酸化物層を追加した素子の電荷のエネルギー状態を説明するための概略説明図である。
まず、図5を用いてもっとも単純な有機EL素子の動作について説明する。
図5において陽極のエネルギーレベルを示す線120と発光層のHOMOを示す線27に注目する。図5中におけるこれらの線の位置はそのまま電場のエネルギーを示しており、線20と線127の高さの違いはそのまま両者のエネルギーレベルの違いを示しているものとする。エネルギーレベルが異なるということはそれぞれのエネルギーレベルにあるホールは異なるエネルギーを持っていることを意味しており、一般に図5のような表現においてホールはより下方にあるものが高いエネルギーを持ち、電子はより上方にあるものが高いエネルギーを持つと定義されている。よって、発光層内のホール127は陽極上のホール126よりも高いエネルギーを持っていることになる。このとき、よりエネルギーの低い陽極上のホール126を発光層内に注入するためにはホール126とホール127の差に見合ったエネルギーを外部より与える必要があり、素子に印加される電圧の一部がこれに充当される。
前記実施例1では発光層としてポリフルオレン系化合物を用いたが、この例では発光層4としてPPV系の材料である ポリ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシロシキ)-1,4-フェンレンビニレンPoly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene]を用いている。この材料も実施例1と同様にたとえば日本シーベルへグナー社より購入可能である。
他の構造については前記実施例1と同様に構成した。
この場合、実施例1の場合よりもさらに発光強度を高めることができる。
図8は本発明の実施の形態2における有機EL素子の要部を示す断面図である。
2 陽極
3 電荷注入層
B バッファ層
4 発光層
5 陰極
Claims (21)
- 少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された複数の機能層とを具備し、
前記機能層は少なくとも1種類の高分子物質からなる発光機能を有した層と、少なくとも1種類の無機酸化物からなる電荷注入層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記機能層は少なくとも1種類のバッファ層を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記バッファ層が高分子層で構成される有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記バッファ層が有機溶媒を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記バッファ層の電子親和力をあらわすエネルギー値の絶対値が前記発光機能を有した層の電子親和力をあらわすエネルギー値の絶対値よりも小さい有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層がフルオレン環を含む高分子化合物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記発光機能を有した層がフェニレンビニレン基を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層が遷移金属の酸化物を含む有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層がモリブデンまたはバナジウムの酸化物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層が銅酸化物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層が希土類元素の酸化物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層がランタンの酸化物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層がアルミニウムの酸化物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記電荷注入層が酸化シリコンを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項2乃至17のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記バッファ層は、ホール注入側に配置された電荷注入層と発光機能を有した層との間に配置される有機エレクトロルミネッセント素子。 - 請求項1乃至18のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記一組の電極のうちの一方の電極である陽極は透光性基板上に形成されており、
前記電荷注入層は、前記陽極上に形成されたホール注入層と、
前記発光機能を有した層を介して前記ホール注入層に対向するように、前記発光機能を有した層の上に形成された電子注入層とで構成され、
前記電子注入層上には前記一組の電極のうち他方の電極である陰極が形成された有機エレクトロルミネッセント素子。 - 少なくとも一組の電極と、前記電極間に形成された複数の機能層とを具備し、
前記機能層は少なくとも1種類の高分子物質からなる発光機能を有した層と、少なくとも1種類の無機酸化物からなる電荷注入層とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記発光機能を有した層は、高分子化合物溶液を供給することによって形成される有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 - 請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
透光性基板表面に、電極を形成する工程と、
前記電極上に真空成膜法により無機酸化物層からなる電荷注入層を形成する工程と、
前記電荷注入層上に高分子化合物溶液を供給することによってバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に高分子化合物溶液を供給することによって少なくとも1種類の高分子物質からなる発光機能を有した層を形成する工程と、
前記発光機能を有した層上に電極を形成する工程とを含む有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。 - 請求項20に記載の有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法であって、
前記発光機能を有した層を形成する工程は、塗布法である有機エレクトロルミネッセント素子の製造方法。
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