JP3033317B2 - 有機薄膜発光素子 - Google Patents

有機薄膜発光素子

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JP3033317B2
JP3033317B2 JP4014381A JP1438192A JP3033317B2 JP 3033317 B2 JP3033317 B2 JP 3033317B2 JP 4014381 A JP4014381 A JP 4014381A JP 1438192 A JP1438192 A JP 1438192A JP 3033317 B2 JP3033317 B2 JP 3033317B2
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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、特に発光層の発
光物質に関する。
【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。また該有機薄膜の膜厚はサブミクロ
ン以下であるため、成膜性が良好な材料の開発が必要で
ある。さらには量産性の観点から、大量製造が容易で安
価な有機材料の開発や素子形成方法の改良等も重要な技
術課題である。
【0005】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、新規な緑色発光用物質を開発することにより高輝
度で安定性に優れ、さらに成膜性が良好で安価かつ容易
に製造可能な有機薄膜発光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
まれた発光層と電荷注入層とを有し、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、
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、下記一般式(I)のチオフェン系化合物を
含むものであるとすることにより達成される。
【0007】
【化2】 〔式(I)中、R1,2,はそれぞれ水素原子,アルキル
基,置換されても良いアリ−ル基を表し、R3,4,5,
6 はそれぞれアルキル基,置換されても良いアリ−ル
基,複素環基を表し、nは1ないし3の整数を表す。〕
【0008】前記一般式(I)の具体例として以下のも
のが挙げられる。
【0009】
【化3】
【0010】
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】
【作用】本発明者等は前記目的を達成するために各種物
質について多くの実験を重ねた結果、詳細は不明である
が前記一般式(I)で示される化合物が有効であること
を見いだした。
【0014】
【実施例】前記一般式(I)で示される化合物は例えば
一般式(II)で示されるアルデヒド類と一般式(III)で
示されるwittig試薬との反応により容易に合成す
ることができる。
【0015】
【化7】 〔式(II) と式(III)中、R1,2,はそれぞれ水素原
子,アルキル基,置換されても良いアリ−ル基を表し、
3,4,はそれぞれアルキル基,置換されても良いアリ
−ル基,複素環基を表し、nは1ないし3の整数を表
す。〕
【0016】以下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100〜2000Å,好適には200〜8
00Åである。最後に負極6を蒸着にて形成する。なお
負極6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,積層体等が用
いられる。
【0017】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(IT
O)、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5の3層を成膜する。正孔注入層3,
発光層4および電子注入層の膜厚はすべて上記図1の場
合と同様にそれぞれ100〜2000Å,好適には20
0〜800Åである。最後に負極6をMg,Ag,I
n,Ca,Al等およびこれらの合金,積層体等を用い
て蒸着する。
【0018】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。正孔注入層には下記構造式(IV)に示すトリフェ
ニルジアミン誘導体を用い、ボ−ト温度約300℃にて
成膜速度を約2Å/sとして600Å形成した。続けて
発光層として前記化学式( I−1)で示されるチオフェ
ン系化合物をボ−ト温度約200℃にて加熱し、成膜速
度を約2Å/sとして600Å形成した。この後、基板
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6として Mg/Inアロイ(10:
1の重量比率)を1000Å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発光層は均一な
蒸着膜となり、かつ該直径5mmの有機発光素子に直流
電圧を印加したところ、緑色(発光中心波長510〜5
30nm)の均一な発光が得られた。また発光輝度10
0cd/cm2 で50時間以上の安定性を確認した。ま
た発光層を含む有機蒸着積層膜は大気中において500
h以上保存しても結晶化せず安定であることが確認でき
た。
【0019】
【化8】
【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(IV)に示すトリフェニルジア
ミン誘導体を用い、実施例1と同様にして600Å形成
した。続いて発光層として化学式(I−1)で示される
るチオフェン系化合物をボ−ト温度約300℃にて加熱
し、成膜速度を約2Å/sとして600Å形成した。さ
らに続けて電子注入層として下記構造式(V)に示すペ
リレンテトラカルボン酸誘導体を用い、600Å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6としてM
g/Inアロイ(10:1の比率)を1000Å形成し
た。前記実施例2において、該チオフェン系化合物から
なる発光層は均一な蒸着膜となり、かつ該直径5mmの
有機薄膜発光素子に直流電圧を印加したところ、緑色
(発光中心波長510〜530nm)の均一な発光が得
られた。また発光輝度100cd/cm2 で50時間以
上の安定性を確認した。 また発光層を含む有機蒸着積
層膜は大気中において500h以上保存しても結晶化せ
ず安定であることが確認できた。
【化9】
【0021】実施例3 発光層に化学式(I−8)で示されるチオフェン系化合
物を用いる他は、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、該チオフェン系化合
物からなる発光層は均一な蒸着膜となり、かつ該直径5
mmの有機薄膜発光素子に直流電圧を印加したところ、
緑色(発光中心波長520〜550nm)の均一な発光
が得られた。また発光輝度100cd/cm2 で50時
間以上の安定性を確認した。 また発光層を含む有機蒸
着積層膜は大気中において500h以上保存しても結晶
化せず安定であることが確認できた。
【0022】実施例4 発光層に化学式(I−8)で示されるチオフェン系化合
物を用いる他は、すべて実施例2と同一の条件にて素子
を作製した。本実施例4において、該チオフェン系化合
物からなる発光層は均一な蒸着膜となり、かつ該直径5
mmの有機薄膜発光素子に直流電圧を印加したところ、
緑色(発光中心波長520〜550nm)の均一な発光
が得られた。また発光輝度100cd/cm2 で50時
間以上の安定性を確認した。 また発光層を含む有機蒸
着積層膜は大気中において500h以上保存しても結晶
化せず安定であることが確認できた。
【0023】実施例5 発光層に化学式(I−19)で示されるチオフェン系化
合物を用いる他は、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5において、該チオフェン系化
合物からなる発光層は均一な蒸着膜となり、かつ該直径
5mmの有機薄膜発光素子に直流電圧を印加したとこ
ろ、緑色(発光中心波長520〜530nm)の均一な
発光が得られた。また発光輝度100cd/cm2 で5
0時間以上の安定性を確認した。 また発光層を含む有
機蒸着積層膜は大気中において500h以上保存しても
結晶化せず安定であることが確認できた。
【0024】実施例6 発光層に化学式(I−19)で示されるチオフェン系化
合物を用いる他は、すべて実施例2と同一の条件にて素
子を作製した。本実施例6において、該チオフェン系化
合物からなる発光層は均一な蒸着膜となり、かつ該直径
5mmの有機薄膜発光素子に直流電圧を印加したとこ
ろ、緑色(発光中心波長520〜550nm)の均一な
発光が得られた。また発光輝度100cd/cm2 で5
0時間以上の安定性を確認した。 また発光層を含む有
機蒸着積層膜は大気中において500h以上保存しても
結晶化せず安定であることが確認できた。
【0025】
【発明の効果】この発明によれば正極と負極とからなる
一対の電極と、その間に挟まれた発光層と電荷注入層と
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、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、一般式(I)の
チオフェン系化合物を含むものであるので高輝度かつ安
定な緑色発光が実現する。また成膜性に優れ、安価かつ
容易に合成されることから、大量製造に適した有機薄膜
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 電子注入層 6 負極 7 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−125360(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 11/06 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (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
    間に挟まれた発光層と電荷注入層とを有し、 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、 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、下記一般式(I)のチオフェン系化合物を
    含むものであることを特徴とする有機薄膜発光素子。 【化1】 〔式(I)中、R1,2,はそれぞれ水素原子,アルキル
    基,置換されても良いアリ−ル基を表し、R3,4,5,
    6 はそれぞれアルキル基,置換されても良いアリ−ル
    基,複素環基を表し、nは1ないし3の整数を表す。〕
  2. 【請求項2】請求項1記載の素子において、R1,2,
    水素原子、R3,4,5 6 ははフェニル基であること
    を特徴とする有機薄膜発光素子。
  3. 【請求項3】請求項1記載の素子において、R1,2,
    水素原子、R3,6はトリル(p)基、R4,5 はフェ
    ニル基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,
    水素原子、R3,4はフェニル基、R5,6 はトリル
    (p)基であることを特徴とする有機薄膜発光素子。
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