JP2773297B2 - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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- JP2773297B2 JP2773297B2 JP1253207A JP25320789A JP2773297B2 JP 2773297 B2 JP2773297 B2 JP 2773297B2 JP 1253207 A JP1253207 A JP 1253207A JP 25320789 A JP25320789 A JP 25320789A JP 2773297 B2 JP2773297 B2 JP 2773297B2
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- light
- thin film
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平面光源やディスプレイに使用される有機薄
膜発光素子に関するものである。
膜発光素子に関するものである。
有機物質を原料としたEL（電界発光）素子は、その豊
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するものとして注目
を集めている。例えばアントラセンやペリレン等縮合多
環芳香族系を原料としてLB法や真空蒸着法等で薄膜化し
た直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光特
性が研究されている。更に、最近有機薄膜を２層構造に
した新しいタイプの有機薄膜発光素子が報告され、強い
感心を集めている（アプライド・フィジックス・レター
ズ、51巻、913ページ、1987年）。これは第４図に示す
ように強い蛍光を発する金属キレート化合物を発光層44
に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の正孔注入層43に
使用したもので明るい緑色発光を得たと報告している。
６〜7Vの直流印加で約100cd/m2の輝度を得ている。41は
ガラス板、42は透明電極、45は金属電極である。
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するものとして注目
を集めている。例えばアントラセンやペリレン等縮合多
環芳香族系を原料としてLB法や真空蒸着法等で薄膜化し
た直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光特
性が研究されている。更に、最近有機薄膜を２層構造に
した新しいタイプの有機薄膜発光素子が報告され、強い
感心を集めている（アプライド・フィジックス・レター
ズ、51巻、913ページ、1987年）。これは第４図に示す
ように強い蛍光を発する金属キレート化合物を発光層44
に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の正孔注入層43に
使用したもので明るい緑色発光を得たと報告している。
６〜7Vの直流印加で約100cd/m2の輝度を得ている。41は
ガラス板、42は透明電極、45は金属電極である。
更に、発光層への電子注入を促進するため、電子注入
層を追加した３層構造素子が提案されている。
層を追加した３層構造素子が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕 第４図に示したような構造をもつ有機薄膜EL素子の発
光領域は正孔注入層43と発光層44の界面約200Å程度で
あるといわれている。他の領域は直接発光には関与して
いないと考えられている。そればかりか、この非発光領
域は高抵抗層として働くため、発光閾値電圧を上げその
結果発光効率を低下させている。更に発光に関与してい
ないこの領域の抵抗値が高いと高輝度領域での輝度飽和
現象を早めてしまう効果がある。
光領域は正孔注入層43と発光層44の界面約200Å程度で
あるといわれている。他の領域は直接発光には関与して
いないと考えられている。そればかりか、この非発光領
域は高抵抗層として働くため、発光閾値電圧を上げその
結果発光効率を低下させている。更に発光に関与してい
ないこの領域の抵抗値が高いと高輝度領域での輝度飽和
現象を早めてしまう効果がある。
しかし、発光層44が500Å以下と薄いと素子のピンホ
ール数が大きく増加し、表示素子としての特性を大きく
損ねる結果となる。従って、発光層44はある程度の膜厚
が信頼性向上のために必要であった。
ール数が大きく増加し、表示素子としての特性を大きく
損ねる結果となる。従って、発光層44はある程度の膜厚
が信頼性向上のために必要であった。
有機薄膜EL素子の実用化のためには従来の素子と同程
度の信頼性を確保しつつ、発光効率・発光輝度の向上が
求められている。そのためには、従来の素子以上に発光
領域を広げることが必要であるが、従来の技術ではこの
問題を解決することができなかった。
度の信頼性を確保しつつ、発光効率・発光輝度の向上が
求められている。そのためには、従来の素子以上に発光
領域を広げることが必要であるが、従来の技術ではこの
問題を解決することができなかった。
本発明の目的は前記課題を解決した有機薄膜EL素子を
提供することにある。
提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る有機薄膜EL素
子は、少なくも一方で透明である一対の電極間に少なく
とも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍光
体よりなる発光層を積層してなる有機薄膜EL素子におい
て、前記電荷注入層と発光層間に、電荷注入材料と有機
蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したものである。
子は、少なくも一方で透明である一対の電極間に少なく
とも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍光
体よりなる発光層を積層してなる有機薄膜EL素子におい
て、前記電荷注入層と発光層間に、電荷注入材料と有機
蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したものである。
この有機薄膜EL素子の発光メカニズムは次のように考
えられている。すなわち、第４図において、ITO等の電
極42から正孔注入層43へ正孔が流れ込むが、発光層44に
は正孔は入りにくく、発光層44との界面近傍で正孔濃度
が高くなる。一方、電子は金属電極45から発光層44に入
り、この中を伝導し正孔注入層43との界面に到達する。
その結果、正孔注入層43と発光層44の界面では電子と正
孔が再結合し、一重項励起子が生成され、これが発光の
源となっていると考えられている。従来の有機薄膜EL素
子では電子・正孔の移動度が小さいために再結合領域が
非常にせまく、その結果発光領域がほぼ約200Å程度
と、小さいということが最近の研究から明らかになっ
た。
えられている。すなわち、第４図において、ITO等の電
極42から正孔注入層43へ正孔が流れ込むが、発光層44に
は正孔は入りにくく、発光層44との界面近傍で正孔濃度
が高くなる。一方、電子は金属電極45から発光層44に入
り、この中を伝導し正孔注入層43との界面に到達する。
その結果、正孔注入層43と発光層44の界面では電子と正
孔が再結合し、一重項励起子が生成され、これが発光の
源となっていると考えられている。従来の有機薄膜EL素
子では電子・正孔の移動度が小さいために再結合領域が
非常にせまく、その結果発光領域がほぼ約200Å程度
と、小さいということが最近の研究から明らかになっ
た。
有機薄膜EL素子の場合、正孔注入層と発光層の界面に
正孔注入層と発光層からなる混合層を挿入しても、若干
移動度が低下するものの、ホッピングによる電荷輸送が
可能であった。この電荷輸送過程で電子・正孔再結合の
機会が正孔注入層と発光層が完全に分離している場合に
比べ増え、実質従来素子より再結合領域が拡大してい
た。発光効率・輝度の向上が認められた。
正孔注入層と発光層からなる混合層を挿入しても、若干
移動度が低下するものの、ホッピングによる電荷輸送が
可能であった。この電荷輸送過程で電子・正孔再結合の
機会が正孔注入層と発光層が完全に分離している場合に
比べ増え、実質従来素子より再結合領域が拡大してい
た。発光効率・輝度の向上が認められた。
正孔注入層としては電子写真等に使用されている有機
低分子材料で、ヒドラゾン誘導体、オクサゾール誘導
体、アミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体などが使
用できる。有機蛍光体としてはトリス（８−ハイドロキ
シキノリン）アルミニウム、アントラセン、ペリレン、
ナフタルイミド、フタロペリノン、トリフェニルシクロ
ペンタジエン、スチルベン等固体状で強い蛍光を示すも
のが使用できる。有機の発光層に電子注入を促進する目
的で、発光層と金属電極の間に電子注入層を挿入した、
いわゆる３層構造素子においても、電子注入層・発光層
間に混合層を挿入しても、同様に発光特性の向上という
効果が得られた。
低分子材料で、ヒドラゾン誘導体、オクサゾール誘導
体、アミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体などが使
用できる。有機蛍光体としてはトリス（８−ハイドロキ
シキノリン）アルミニウム、アントラセン、ペリレン、
ナフタルイミド、フタロペリノン、トリフェニルシクロ
ペンタジエン、スチルベン等固体状で強い蛍光を示すも
のが使用できる。有機の発光層に電子注入を促進する目
的で、発光層と金属電極の間に電子注入層を挿入した、
いわゆる３層構造素子においても、電子注入層・発光層
間に混合層を挿入しても、同様に発光特性の向上という
効果が得られた。
以下実施例を以て、本発明を詳細に説明する。
（実施例１） 第１図に示すように、ガラス板１上にITOなどからな
る透明電極２を形成してから、N,N,N′,N′−テトラフ
ェニル−4,4′−ジアミノビフェニル（以下ジアミンと
略記）からなる正孔注入層３を300Å、有機蛍光体とし
てトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム
（以下アルミキノリンと略記）とジアミンが1:1で混合
した層からなる混合層４を500Å、最後にアルミキノリ
ンを使用して発光層５を300Å順次形成した。最後にMg
とInが10:1で混合した合金の金属電極６を電子ビーム蒸
着法で1500Å形成して有機薄膜発光素子が完成する。
る透明電極２を形成してから、N,N,N′,N′−テトラフ
ェニル−4,4′−ジアミノビフェニル（以下ジアミンと
略記）からなる正孔注入層３を300Å、有機蛍光体とし
てトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニウム
（以下アルミキノリンと略記）とジアミンが1:1で混合
した層からなる混合層４を500Å、最後にアルミキノリ
ンを使用して発光層５を300Å順次形成した。最後にMg
とInが10:1で混合した合金の金属電極６を電子ビーム蒸
着法で1500Å形成して有機薄膜発光素子が完成する。
この素子の発光特性を乾燥窒素中で測定したところ、
約5Vの直流電圧の印加で300cd/m2の緑色の発光が得られ
た。従来の素子に比べ発光輝度・効率が２から５倍改善
されていることがわかる。この有機薄膜発光素子を電流
密度0.5mA/cm2の状態でエージング試験をしたところ輝
度半減時間は100時間以上であった。従来の素子では10
から50時間であったから、この素子の信頼性は大幅に改
善されている。また、電気特性のシフトも5V程度と、従
来より大幅に低下した。
約5Vの直流電圧の印加で300cd/m2の緑色の発光が得られ
た。従来の素子に比べ発光輝度・効率が２から５倍改善
されていることがわかる。この有機薄膜発光素子を電流
密度0.5mA/cm2の状態でエージング試験をしたところ輝
度半減時間は100時間以上であった。従来の素子では10
から50時間であったから、この素子の信頼性は大幅に改
善されている。また、電気特性のシフトも5V程度と、従
来より大幅に低下した。
本発明はトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミ
ニウム有機蛍光体ばかりでなく、アントラセン誘導体、
ピレン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、
ペリレン誘導体、キノン誘導体、フェナンスレン誘導
体、ナフタン誘導体等、ナフタルイミド誘導体、フタロ
ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、シアニン
誘導体、その他可視領域で強い蛍光を発する有機物を発
光層５の材料に使用しても同様な効果が認められた。ま
た、この有機蛍光体に10-5から10-2mol程度のローダミ
ン、シアニン、ピラン、クマリン、フルオレン、POPOP,
PBBO等、他の蛍光の強い有機分子を更に添加して、発光
波長を変えることができる。透明電極２はITO以外にZn
O:AlやSnO2:Sb、In2O3、Auなど仕事関数が4.5eV以上あ
る導電性材料であればよい。
ニウム有機蛍光体ばかりでなく、アントラセン誘導体、
ピレン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、
ペリレン誘導体、キノン誘導体、フェナンスレン誘導
体、ナフタン誘導体等、ナフタルイミド誘導体、フタロ
ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、シアニン
誘導体、その他可視領域で強い蛍光を発する有機物を発
光層５の材料に使用しても同様な効果が認められた。ま
た、この有機蛍光体に10-5から10-2mol程度のローダミ
ン、シアニン、ピラン、クマリン、フルオレン、POPOP,
PBBO等、他の蛍光の強い有機分子を更に添加して、発光
波長を変えることができる。透明電極２はITO以外にZn
O:AlやSnO2:Sb、In2O3、Auなど仕事関数が4.5eV以上あ
る導電性材料であればよい。
（実施例２） 本実施例は第１図において610nmから630nmに強い蛍光
を発するペリレン誘導体を発光層５に用い、正孔注入層
３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた有機薄膜EL
素子である。第２図に示すように、混合層４はトリフェ
ニルメタン誘導体100％からペリレン誘導体100％に徐々
に変化している。この混合層４の膜厚は600Åである。
ペリレン誘導体からなる発光層５の膜厚は400Åであ
る。またトリフェニルメタン誘導体の膜厚は100Åであ
る。最後にMgとInが10:1で混合した合金の金属電極６を
電子ビーム蒸着法で1500Å形成して有機薄膜発光素子が
完成する。
を発するペリレン誘導体を発光層５に用い、正孔注入層
３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた有機薄膜EL
素子である。第２図に示すように、混合層４はトリフェ
ニルメタン誘導体100％からペリレン誘導体100％に徐々
に変化している。この混合層４の膜厚は600Åである。
ペリレン誘導体からなる発光層５の膜厚は400Åであ
る。またトリフェニルメタン誘導体の膜厚は100Åであ
る。最後にMgとInが10:1で混合した合金の金属電極６を
電子ビーム蒸着法で1500Å形成して有機薄膜発光素子が
完成する。
第２図の混合層４の濃度分布は階段状であっても効果
が認められた。
が認められた。
（実施例３） 本実施例は第３図に示すように610nmか630nmに強い蛍
光を発するフタロペリノン誘導体を発光層33に用い、電
子注入層35としてアルミキノリンを用いた有機薄膜EL素
子である。31はガラス板、32は透明電極である。混合層
34はアルミキノリン100％からフタロペリノン誘導体100
％に徐々に変化している。この混合層34の膜厚は700Å
である。フタロペリノン誘導体からなる発光層33の膜厚
は400Åである。またアルミキノリンの膜厚は300Åであ
る。最後にMgとInが10:1で混合した合金の背面金属電極
36を電子ビーム蒸着法で1500Å形成して有機薄膜発光素
子が完成する。
光を発するフタロペリノン誘導体を発光層33に用い、電
子注入層35としてアルミキノリンを用いた有機薄膜EL素
子である。31はガラス板、32は透明電極である。混合層
34はアルミキノリン100％からフタロペリノン誘導体100
％に徐々に変化している。この混合層34の膜厚は700Å
である。フタロペリノン誘導体からなる発光層33の膜厚
は400Åである。またアルミキノリンの膜厚は300Åであ
る。最後にMgとInが10:1で混合した合金の背面金属電極
36を電子ビーム蒸着法で1500Å形成して有機薄膜発光素
子が完成する。
電子注入層35の材料としてアントラセン、テトラセン
などを用いてもよい。更に、正孔注入層を加えた４層あ
るいは５層構造の素子でも同様な効果が得られた。
などを用いてもよい。更に、正孔注入層を加えた４層あ
るいは５層構造の素子でも同様な効果が得られた。
以上述べたように、本発明により従来の有機薄膜EL素
子に比べより低い電圧で発光輝度が高く、かつ発光効率
の優れた素子を提供することが可能となった。更に、従
来より低い電圧で明るく発光するため、小さな投入電力
で素子を駆動できる。この結果、従来の素子に比べ素子
劣化が少なく、100時間でも駆動電圧の上昇・輝度低下
が少ない。
子に比べより低い電圧で発光輝度が高く、かつ発光効率
の優れた素子を提供することが可能となった。更に、従
来より低い電圧で明るく発光するため、小さな投入電力
で素子を駆動できる。この結果、従来の素子に比べ素子
劣化が少なく、100時間でも駆動電圧の上昇・輝度低下
が少ない。
このように、本発明は有機薄膜EL素子の工業化に寄与
している。
している。
第１図は本発明の実施例１及び実施例２に係る有機薄膜
EL素子を示す断面図、第２図は本発明の実施例２に使用
した有機薄膜EL素子の濃度分布を示す図、第３図は本発
明の実施例３に係る有機薄膜EL素子を示す図、第４図は
従来の有機薄膜EL素子を示す図である。 1,31,41……ガラス板、2,32,42……透明電極 3,43……正孔注入層、5,33,44……発光層 35……電子注入層、4,34……混合層 6,36,45……金属電極
EL素子を示す断面図、第２図は本発明の実施例２に使用
した有機薄膜EL素子の濃度分布を示す図、第３図は本発
明の実施例３に係る有機薄膜EL素子を示す図、第４図は
従来の有機薄膜EL素子を示す図である。 1,31,41……ガラス板、2,32,42……透明電極 3,43……正孔注入層、5,33,44……発光層 35……電子注入層、4,34……混合層 6,36,45……金属電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−196475（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−216790（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−35083（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−37858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−44982（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H05B 33/14 H05B 33/22
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも一方が透明である一対の電極間
に少なくとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の
有機蛍光体よりなる発光層を積層してなる有機薄膜EL素
子において、前記電荷注入層と発光層間に、電荷注入材
料と有機蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したこと
を特徴とする有機薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253207A JP2773297B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1253207A JP2773297B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03114197A JPH03114197A (ja) | 1991-05-15 |
| JP2773297B2 true JP2773297B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17248046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1253207A Expired - Lifetime JP2773297B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773297B2 (ja) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03190088A (ja) * | 1989-12-20 | 1991-08-20 | Sanyo Electric Co Ltd | 有機ｅｌ素子 |
| JPH0711244A (ja) * | 1993-06-24 | 1995-01-13 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | 薄膜電界発光素子並びにその製造方法 |
| JP3534445B2 (ja) * | 1993-09-09 | 2004-06-07 | 隆一 山本 | ポリチオフェンを用いたｅｌ素子 |
| EP0666298A3 (en) * | 1994-02-08 | 1995-11-15 | Tdk Corp | Organic electroluminescent element and compound used therein. |
| JP3861400B2 (ja) | 1997-09-01 | 2006-12-20 | セイコーエプソン株式会社 | 電界発光素子およびその製造方法 |
| GB9805476D0 (en) | 1998-03-13 | 1998-05-13 | Cambridge Display Tech Ltd | Electroluminescent devices |
| JP2000133453A (ja) * | 1998-10-22 | 2000-05-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| JP2000164359A (ja) * | 1998-11-25 | 2000-06-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| JP2001052870A (ja) * | 1999-06-03 | 2001-02-23 | Tdk Corp | 有機ｅｌ素子 |
| WO2001026425A1 (fr) * | 1999-10-05 | 2001-04-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent et procede de fabrication correspondant, et afficheur et dispositif d'eclairage comprenant ledit dispositif |
| JP3651347B2 (ja) * | 2000-03-16 | 2005-05-25 | 松下電器産業株式会社 | 有機電界発光素子 |
| SG125891A1 (en) | 2000-09-08 | 2006-10-30 | Semiconductor Energy Lab | Light emitting device, method of manufacturing thesame, and thin film forming apparatus |
| SG138467A1 (en) | 2000-12-28 | 2008-01-28 | Semiconductor Energy Lab | Luminescent device |
| TW545080B (en) | 2000-12-28 | 2003-08-01 | Semiconductor Energy Lab | Light emitting device and method of manufacturing the same |
| TW518909B (en) | 2001-01-17 | 2003-01-21 | Semiconductor Energy Lab | Luminescent device and method of manufacturing same |
| TW519770B (en) | 2001-01-18 | 2003-02-01 | Semiconductor Energy Lab | Light emitting device and manufacturing method thereof |
| SG118110A1 (en) | 2001-02-01 | 2006-01-27 | Semiconductor Energy Lab | Organic light emitting element and display device using the element |
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| US20030010288A1 (en) | 2001-02-08 | 2003-01-16 | Shunpei Yamazaki | Film formation apparatus and film formation method |
| TW582121B (en) | 2001-02-08 | 2004-04-01 | Semiconductor Energy Lab | Light emitting device |
| US7432116B2 (en) | 2001-02-21 | 2008-10-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method and apparatus for film deposition |
| SG118118A1 (en) * | 2001-02-22 | 2006-01-27 | Semiconductor Energy Lab | Organic light emitting device and display using the same |
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| US6956240B2 (en) | 2001-10-30 | 2005-10-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting device |
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