JP2949966B2 - 有機薄膜発光素子 - Google Patents

有機薄膜発光素子

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JP2949966B2
JP2949966B2 JP3289004A JP28900491A JP2949966B2 JP 2949966 B2 JP2949966 B2 JP 2949966B2 JP 3289004 A JP3289004 A JP 3289004A JP 28900491 A JP28900491 A JP 28900491A JP 2949966 B2 JP2949966 B2 JP 2949966B2
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昌美 黒田
洋太郎 白石
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は各種表示装置の発光源
として用いる有機薄膜発光素子に係り、特に素子の正孔
注入層に用いられる電荷注入輸送物質に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブラウン管に代わるフラットディ
スプレイの需要の急増に伴い、各種表示素子の開発及び
実用化が精力的に進められている。エレクトロルミネッ
センス素子(以下EL素子とする)もこうしたニ−ズに
即するものであり、特に全固体の自発発光素子として、
他のディスプレイにはない高解像度及び高視認性により
注目を集めている。現在、実用化されているものは、発
光層にZnS/Mn系を用いた無機材料からなるEL素
子である。しかるに、この種の無機EL素子は発光に必
要な駆動電圧が200V程度と高いため駆動方法が複雑
となり製造コストが高いといった問題点がある。また、
青色発光の効率が低いため、フルカラ−化が困難であ
る。これに対して、有機材料を用いた薄膜発光素子は、
発光に必要な駆動電圧が大幅に低減でき、かつ各種発光
材料の添加によりフルカラ−化の可能性を充分に持つこ
とから、近年研究が活発化している。
【0003】特に、電極/正孔注入層/発光層/電極か
らなる積層型において、発光剤にトリス(8−ヒドロキ
シキノリン)アルミニウムを、正孔注入剤に1,1’−
ビス(4−N,N−ジトリアミノフェニル)シクロヘキ
サンを用いることにより、10V以下の印加電圧で10
00cd/cm2 以上の輝度が得られたという報告がな
されて以来開発に拍車がかけられた(Appl.Phys.Lett.
51,913,(1987)) 。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この様に、有機材料を
用いた薄膜発光素子は低電圧駆動やフルカラ−化の可能
性等を強く示唆しているものの、性能面で解決しなけれ
ばならない課題が多く残されている。特に約1万時間の
長時間駆動に伴う特性劣化の問題は乗り越えなければな
らない課題である。また、フルカラー化における課題で
ある青色発光に関しては、ジスチリルベンゼン誘導体
(特開平1-245087号公報記載)等幾つかの青色発光材料
が開発されているが、未だ低発光輝度・低安定性といっ
た問題を残している。発光材料としては成膜性にすぐれ
発光効率が高く且つ安定であることが必要である。また
電荷注入材料としては成膜性に優れ電荷輸送能および発
光層への電荷の注入効率が高いことが必要で特開昭57
−51781号公報、特開昭59−194393号公報
等に開示されたものが知られている。
【0005】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、新規な正孔注入輸送物質を用いることにより、発
光特性と安定性にすぐれるEL素子を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、正極と負極とからなる一対の電極と、その間に
挟まれた電荷注入層とさらに電荷注入層に挟まれた発光
層とを有し、電荷注入層は電子注入層と正孔注入層の少
なくとも正孔注入層からなり、正孔注入層は一般式
(I)で示されるチオフェン系化合物を含み、発光層は
注入された電子と正孔を再結合させて発光するものであ
り、一対の電極はその少なくとも一方が光透過性である
こと、および
【0007】
【化3】 (一般式(I)中、R1,2,3 およびR4 はそれぞれ
置換されてもよいアルキル基,アリール基、R5,6
それぞれ水素原子,ハロゲン原子,アルキル基,アルコ
キシ基,ヒドロキシ基,アリール基、nは1,2,3の
整数を表す。)
【0008】正極と負極とからなる一対の電極と、その
間に挟まれた電荷注入層とさらに電荷注入層に挟まれた
発光層とを有し、電荷注入層は電子注入層と正孔注入層
の少なくとも正孔注入層からなり、正孔注入層は一般式
(II) で示されるチオフェン系化合物を含み、発光層は
注入された電子と正孔を再結合させて発光するものであ
り、一対の電極はその少なくとも一方が光透過性である
とすることにより達成される。
【0009】
【化4】 (一般式(II)中、R11, 12, 15およびR16はそれ
ぞれ置換されてもよいアルキル基,アリール基、R13,
14, 17, 18, 19およびR20はそれぞれ水素原
子,ハロゲン原子,アルキル基,アルコキシ基,アリー
ル基を表す。)
【0010】一般式(I)または一般式(II)で示され
るチオフェン系化合物は公知の方法て合成することがで
きる。例えば対応するカルボニル化合物をベンツヒドリ
ルフォスフォニック アシド ディエチル エステル
(Benzhydrylphosphonic aci
d diethyl ester)等の試薬とアルカリ
存在下適当な溶媒中で反応させることにより容易に合成
できる。前記一般式(I)、(II)の具体例として以下
のものが挙げられる。
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】
【化7】
【0014】
【化8】
【0015】
【化9】
【0016】
【作用】一般式(I)または一般式(II)で示されるチ
オフェン系化合物を正孔注入層に用いると正孔注入層に
おける正孔の易動度が大きくなるとともに発光層に対す
る正孔の注入性も大きくなるものと推定される。また一
般式(I)あるいは一般式(II)で示されるチオフェン
系化合物を正孔注入材料として用いると良好な膜の形成
が可能となり膜中に発生するピンホール等の電気的欠陥
が少なくなる。
【0017】
【実施例】本発明におけるチオフェン系化合物を用いた
有機薄膜発光素子の具体的実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1はこの発明の実施例に係る有機
薄膜発光素子を示す断面図である。(発光は図中の矢印
にて示す方向に進む)。ガラス等の絶縁性透明基板1上
に金、ニッケル等の半透膜やインジウムスズ酸化物(I
TO)、酸化スズ(SnO2 )等の透明導電膜からなる
正極2を抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着、スパッタ法に
より形成する。該正極2は、透明性を持たせるために、
100〜3000Åの厚さにすることが望ましい。次に
正孔注入層3、発光層4と順次有機薄膜を成膜する。両
層ともにスピンコ−ト、キャスティング、LB法、抵抗
加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着等により成膜できるが、膜の
均一性から抵抗加熱蒸着が好ましい。また、両層の膜厚
は、それぞれ200〜2000Å,好適には300〜8
00Åである。最後に負極5を蒸着にて形成する。なお
負極5用材料としては、仕事関数の小さいMg,Ag,
In,Ca,Al等およびこれらの合金等が用いられ
る。
【0018】図2はこの発明の異なる実施例に係る有機
薄膜発光素子を示す断面図である。(発光は図中の矢印
にて示す方向に進む)。ガラス等の絶縁性透明基板1上
に金、ニッケル等の半透膜やインジウムスズ酸化物(I
TO)、酸化スズ(SnO2 )等の透明導電膜からなる
正極2を、図1と同様に形成し、正孔注入層3,発光層
4、さらに電子注入層7の3層を成膜する。正孔注入層
3,発光層4および電子注入層7の膜厚はすべて上記図
1の場合と同様にそれぞれ200〜2000Å,好適に
は300〜800Åである。最後に負極5をMg,A
g,In,Ca,Al等およびこれらの合金等を用いて
蒸着する。
【0019】実施例1 膜厚約1000ÅのITOを設けた50mm角のガラス
を基板とし該基板を抵抗加熱蒸着装置内にセットし、前
記図1に示すように正孔注入層、発光層と順次成膜し
た。成膜に際して、真空槽内圧は6×10-6Torrと
した。正孔注入層には前記化学式(I−1)で示される
チオフェン系化合物を用い、ボ−ト温度100ないし1
80℃にて成膜速度を約2Å/sとして600Å形成し
た。続けて発光層として(8−ヒドロキシキノリン)ア
ルミニウムをボ−ト温度100ないし300℃の範囲で
加熱し、成膜速度を約2Å/sとして600Å形成し
た。この後、試料を真空槽から取り出し、直径5mmド
ットパタ−ン用ステンレス製マスクを取りつけ、新たに
抵抗加熱蒸着装置内にセットし負極5としてMg/Ag
(10:1の重量比率)を形成した。上記実施例1にお
いて、該チオフェン系化合物からなる正孔注入層は均一
な蒸着膜となり、かつ該直径5mmの有機発光素子に直
流電圧10Vを印加したところ、緑色(発光中心波長5
30nm)で1500cd/m2 の輝度を有する均一な
発光が得られた。50時間を越える連続発光においても
良好な安定性を確認した。
【0020】実施例2 膜厚約1000ÅのITOを設けた50mm角のガラス
を基板とし該基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、前記
図2に示す様に正孔注入層、発光層、電子注入層と順次
成膜した。真空槽内圧は6×10-6Torrとした。正
孔注入層には前記化学式(II−1)に示すチオフェン系
化合物を用い、ボート温度150ないし250℃の範囲
で加熱し成膜速度を2Å/sとして600Å形成した。
さらに同じく真空を破らずに続けて電子注入層として下
記構造式(III )に示したペリレンテトラカルボン酸誘
導体を700Å形成した。この後該基板を真空槽から取
り出し、直径5mmのドットパタ−ンからなるステンレ
ス製マスクを取りつけ、新たに抵抗加熱蒸着装置内に装
着し負極5としてMg/Ag(10:1の比率)を形成
した。前記実施例2において、化学式(II−1)で示さ
れるチオフェン系化合物からなる正孔注入層は均一な蒸
着膜となり且つ該直径5mmの有機薄膜発光素子に直流
電圧10Vを印加したところ、緑色(発光中心波長53
0nm)で1600cd/m2 の輝度を有する均一な発
光が得られた。50hを越える連続発光においても良好
な安定性が得られた。
【0021】
【化10】
【0022】実施例3 正孔注入層に前記化学式(I−13)で示されるチオフ
ェン系化合物を用い、他はすべて実施例1と同一の条件
にて素子を作製した。本実施例3において素子に直流電
圧10Vを印加したところ、緑色(発光中心波長530
nm)の均一な発光が得られ50hを越える連続発光に
おいても良好な安定性が得られた。
【0023】
【発明の効果】この発明によれば正孔注入層に一般式
(I)または一般式(II)で示されるチオフェン系化合
物を用いるので正孔注入層における正孔の易動度が大き
くなるとともに発光層に対する正孔の注入性も大きくな
るものと考えられるうえ、良好な膜の形成が可能とな
り、膜中に発生するピンホール等の電気的欠陥が少なく
なる。このようにして発光輝度と均一発光性と安定性に
優れる有機薄膜発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る有機薄膜発光素子を示
す断面図
【図2】この発明の異なる実施例に係る有機薄膜発光素
子を示す断面図
【符号の説明】
1 絶縁性透明基板 2 正極 3 正孔注入層 4 発光層 5 負極 6 直流電源 7 電子注入層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−59356(JP,A) 特開 平2−196475(JP,A) 特開 平5−209172(JP,A) 特開 平4−136949(JP,A) 特開 平1−313892(JP,A) 特許2814739(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 33/00 - 33/28 G03G 5/00 - 5/16 REGISTRY(STN) CA(STN)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極と負極とからなる一対の電極と、その
    間に挟まれた電荷注入層とさらに電荷注入層に挟まれた
    発光層とを有し、 電荷注入層は電子注入層と正孔注入層の少なくとも正孔
    注入層からなり、正孔注入層は一般式(I)で示される
    チオフェン系化合物を含み、 発光層は注入された電子と正孔を再結合させて発光する
    ものであり、 一対の電極はその少なくとも一方が光透過性であること
    を特徴とする有機薄膜発光素子。 【化1】 (一般式(I)中、R1,2,3 およびR4 はそれぞれ
    置換されてもよいアルキル基,アリール基、R5,6
    それぞれ水素原子,ハロゲン原子,アルキル基,アルコ
    キシ基,ヒドロキシ基,アリール基、nは1,2,3の
    整数を表す。)
  2. 【請求項2】正極と負極とからなる一対の電極と、その
    間に挟まれた電荷注入層とさらに電荷注入層に挟まれた
    発光層とを有し、 電荷注入層は電子注入層と正孔注入層の少なくとも正孔
    注入層からなり、正孔注入層は一般式(II) で示される
    チオフェン系化合物を含み、 発光層は注入された電子と正孔を再結合させて発光する
    ものであり、 一対の電極はその少なくとも一方が光透過性であること
    を特徴とする有機薄膜発光素子。 【化2】 (一般式(II)中、R11, 12, 15およびR16はそれ
    ぞれ置換されてもよいアルキル基,アリール基、R13,
    14, 17, 18, 19およびR20はそれぞれ水素原
    子,ハロゲン原子,アルキル基,アルコキシ基,アリー
    ル基を表す。)
  3. 【請求項3】請求項1記載の素子において、R1,2,
    3,4 はそれぞれC 6 5 基、R5,6 はそれぞれ水素
    原子、nは1であることを特徴とする有機薄膜発光素
    子。
  4. 【請求項4】請求項1記載の素子において、R1,2,
    3,4 はそれぞれC 6 5 基、R5,6 はそれぞれ水素
    原子、nは2であることを特徴とする有機薄膜発光素
    子。
  5. 【請求項5】請求項2記載の素子において、R11,
    12, 15, 16はそれぞれC6 5 基、R13, 14,
    17, 18,19, 20はそれぞれ水素原子であることを
    特徴とする有機薄膜発光素子。
  6. 【請求項6】請求項1または2記載の素子において、発
    光層は(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウムを含む
    ものであることを特徴とする有機薄膜発光素子。
  7. 【請求項7】請求項1または2記載の素子において、電
    子注入層はペリレンテトラカルボン酸を含むものである
    ことを特徴とする有機薄膜発光素子。
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JP4614272B2 (ja) * 2004-12-28 2011-01-19 国立大学法人京都大学 新規チオフェン誘導体及びそれを用いたトランジスタ素子
CN115626911B (zh) * 2022-12-07 2023-03-31 天津大学 反式二噻吩乙烯类衍生物及其制备方法和应用

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