JP3468089B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
有機電界発光素子Info
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- JP3468089B2 JP3468089B2 JP09431998A JP9431998A JP3468089B2 JP 3468089 B2 JP3468089 B2 JP 3468089B2 JP 09431998 A JP09431998 A JP 09431998A JP 9431998 A JP9431998 A JP 9431998A JP 3468089 B2 JP3468089 B2 JP 3468089B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の表示装置と
して広範囲に利用される発光素子であって、特に低い駆
動電圧、高輝度、安定性に優れた有機電界発光素子に関
するものである。
して広範囲に利用される発光素子であって、特に低い駆
動電圧、高輝度、安定性に優れた有機電界発光素子に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電界発光素子は、自己発光のために液晶
素子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため、
旧来多くの研究者によって研究されてきた。現在、実用
レベルに達し商品化されている電界発光素子としては、
無機材料のＺｎＳを用いた素子がある。しかし、この様
な無機の電界発光素子は発光のための駆動電圧として２
００Ｖ程度必要であるため、広く使用されるには至って
いない。
素子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため、
旧来多くの研究者によって研究されてきた。現在、実用
レベルに達し商品化されている電界発光素子としては、
無機材料のＺｎＳを用いた素子がある。しかし、この様
な無機の電界発光素子は発光のための駆動電圧として２
００Ｖ程度必要であるため、広く使用されるには至って
いない。
【０００３】これに対して、有機材料を用いた電界発光
素子である有機電界発光素子は、従来、実用的なレベル
からはほど遠いものであったが、１９８７年にコダック
社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって開発された積層構造素
子により、その特性が飛躍的に進歩した。（Ａｐｐｌ.
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１巻，９１３頁，１９８７
年）彼らは、蒸着膜の構造が安定であって電子を輸送す
ることのできる蛍光体と、正孔を輸送することのできる
有機物を積層し、両方のキャリヤーを蛍光体中に注入し
て発光させることに成功した。
素子である有機電界発光素子は、従来、実用的なレベル
からはほど遠いものであったが、１９８７年にコダック
社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって開発された積層構造素
子により、その特性が飛躍的に進歩した。（Ａｐｐｌ.
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１巻，９１３頁，１９８７
年）彼らは、蒸着膜の構造が安定であって電子を輸送す
ることのできる蛍光体と、正孔を輸送することのできる
有機物を積層し、両方のキャリヤーを蛍光体中に注入し
て発光させることに成功した。
【０００４】これによって、有機電界発光素子の発光効
率が向上し、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ2以
上の発光が得られるようになった。この様な有機電界発
光素子の基本的な発光特性は、非常に優れており、現在
その実用化を妨げている最も大きな課題の一つは安定性
の不足にある。具体的には、発光輝度が低下したり、ダ
ークスポットと呼ばれる発光しない領域が発生したり、
素子の短絡により破壊が起きてしまうことである。この
ような特性劣化の要因の一つに陰極と有機層との界面の
問題が考えられ、課題を解決のために陰極に接する有機
層を改良することが検討されている。
率が向上し、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ2以
上の発光が得られるようになった。この様な有機電界発
光素子の基本的な発光特性は、非常に優れており、現在
その実用化を妨げている最も大きな課題の一つは安定性
の不足にある。具体的には、発光輝度が低下したり、ダ
ークスポットと呼ばれる発光しない領域が発生したり、
素子の短絡により破壊が起きてしまうことである。この
ような特性劣化の要因の一つに陰極と有機層との界面の
問題が考えられ、課題を解決のために陰極に接する有機
層を改良することが検討されている。
【０００５】具体的には有機発光層と陰極の間に芳香族
アミン化合物からなる界面層を設けたり（特開平６−２
６７６５８号公報）、アルカリ金属化合物を含む電子注
入層を設けること（特開平９−１７５７４号公報）など
が開示されているが、これらではまだ不十分である。
アミン化合物からなる界面層を設けたり（特開平６−２
６７６５８号公報）、アルカリ金属化合物を含む電子注
入層を設けること（特開平９−１７５７４号公報）など
が開示されているが、これらではまだ不十分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術にお
いては、発光輝度が低下したり、ダークスポットと呼ば
れる発光しない領域が発生したりして、安定性が不十分
であることが大きな課題である。
いては、発光輝度が低下したり、ダークスポットと呼ば
れる発光しない領域が発生したりして、安定性が不十分
であることが大きな課題である。
【０００７】本発明は、発光効率が高く駆動寿命時の輝
度の低下が小さい有機電界発光素子を提供することを目
的とする。
度の低下が小さい有機電界発光素子を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の電極の
間に有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一
対の電極の内の陰極に接して設けたバッファー層とし
て、少なくともポルフィリン化合物と仕事関数が４．０
ｅＶ以下の金属とが混合されたものを用い、前記陰極に
は前記バッファー層に含まれていない金属を用いること
を特徴とする有機電界発光素子である。
間に有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一
対の電極の内の陰極に接して設けたバッファー層とし
て、少なくともポルフィリン化合物と仕事関数が４．０
ｅＶ以下の金属とが混合されたものを用い、前記陰極に
は前記バッファー層に含まれていない金属を用いること
を特徴とする有機電界発光素子である。
【０００９】このような構成によれば、発光効率が高く
駆動寿命時の輝度の低下が小さい有機電界発光素子が提
供される。
駆動寿命時の輝度の低下が小さい有機電界発光素子が提
供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の第１の発明は、一対の電
極の間に有機層を有する有機電界発光素子であって、前
記一対の電極の内の陰極に接して設けたバッファー層と
して、少なくともポルフィリン化合物と仕事関数が４．
０ｅＶ以下の金属とが混合されたものを用い、前記陰極
には前記バッファー層に含まれていない金属を用いるこ
とを特徴とする有機電界発光素子であり、ポルフィリン
化合物は通常正孔輸送材として考えられているが、上記
の構成で用いることにより、陰極からの電子注入が改善
されるため、発光効率が高く駆動寿命がながくなるとい
う作用を有する。
極の間に有機層を有する有機電界発光素子であって、前
記一対の電極の内の陰極に接して設けたバッファー層と
して、少なくともポルフィリン化合物と仕事関数が４．
０ｅＶ以下の金属とが混合されたものを用い、前記陰極
には前記バッファー層に含まれていない金属を用いるこ
とを特徴とする有機電界発光素子であり、ポルフィリン
化合物は通常正孔輸送材として考えられているが、上記
の構成で用いることにより、陰極からの電子注入が改善
されるため、発光効率が高く駆動寿命がながくなるとい
う作用を有する。
【００１１】本発明の第２の発明は、ポルフィリン化合
物が一般式（２）で示されるものである。
物が一般式（２）で示されるものである。
【００１２】
【化２】
【００１３】（ただし、Ｒ1 〜Ｒ8 は同一でも異なって
もよい水素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基を示
し、Ｒ1 とＲ2 、Ｒ3 とＲ4 、Ｒ5 とＲ6 、Ｒ7 とＲ8
は共同で環を形成してもよく、Ａ1 は−Ｎ＝あるいは−
ＣＲ9 ＝を示し、Ｒ9 は水素原子、ハロゲンまたは１価
の有機残基であり、Ｍ1 は水素原子、金属原子、金属酸
化物、金属ハロゲン化物または１価有機残基を有する金
属である。） これにより、Ｒ1〜Ｒ9 の１価の有機残基としては、分
岐してもしなくてもよいアルキル基、置換または無置換
のアリール基、ビニル基やアリル基等の不飽和炭化水素
基、カルボキシル基、カルボキシアルキル基、ヒドロキ
シル基、アルコキシル基、アシル基、アルキルオキシ
基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ
基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル基、シアノ
基、シアノアルキル基、置換または無置換の３員環以上
の複素環等が用いられ得る。また、Ｒ 1 とＲ2 、Ｒ3 と
Ｒ4 、Ｒ5 とＲ6 、Ｒ7 とＲ8は、共同で環を形成して
もよく、特に芳香族環のベンゼン環やナフタレン環等を
形成した場合にはベンゾポルフィリン化合物、フタロシ
アニン化合物、ナフタロシアニン化合物などと呼ばれる
化合物群となる。このような化合物は安定性が向上した
ものが得られるという作用を有する。
もよい水素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基を示
し、Ｒ1 とＲ2 、Ｒ3 とＲ4 、Ｒ5 とＲ6 、Ｒ7 とＲ8
は共同で環を形成してもよく、Ａ1 は−Ｎ＝あるいは−
ＣＲ9 ＝を示し、Ｒ9 は水素原子、ハロゲンまたは１価
の有機残基であり、Ｍ1 は水素原子、金属原子、金属酸
化物、金属ハロゲン化物または１価有機残基を有する金
属である。） これにより、Ｒ1〜Ｒ9 の１価の有機残基としては、分
岐してもしなくてもよいアルキル基、置換または無置換
のアリール基、ビニル基やアリル基等の不飽和炭化水素
基、カルボキシル基、カルボキシアルキル基、ヒドロキ
シル基、アルコキシル基、アシル基、アルキルオキシ
基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ
基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル基、シアノ
基、シアノアルキル基、置換または無置換の３員環以上
の複素環等が用いられ得る。また、Ｒ 1 とＲ2 、Ｒ3 と
Ｒ4 、Ｒ5 とＲ6 、Ｒ7 とＲ8は、共同で環を形成して
もよく、特に芳香族環のベンゼン環やナフタレン環等を
形成した場合にはベンゾポルフィリン化合物、フタロシ
アニン化合物、ナフタロシアニン化合物などと呼ばれる
化合物群となる。このような化合物は安定性が向上した
ものが得られるという作用を有する。
【００１４】また、Ｍ１は２個の水素原子、１個または
２個の金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属または１
価の有機残基を有する金属であり、金属原子としてはＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｂａ，Ｃａ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｖ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｄ等が用い得る。さらに、１価の有機残
基としては、分岐してもしなくてもよいアルキル基、置
換または無置換のアリール基、ビニル基やアリル基等の
不飽和炭化水素基、カルボキシル基、カルボキシアルキ
ル基、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アシル基、ア
ルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル
基、シアノ基、シアノアルキル基、置換または無置換の
３員環以上の複素環等が用いられ得る。
２個の金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属または１
価の有機残基を有する金属であり、金属原子としてはＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｂａ，Ｃａ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｖ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｄ等が用い得る。さらに、１価の有機残
基としては、分岐してもしなくてもよいアルキル基、置
換または無置換のアリール基、ビニル基やアリル基等の
不飽和炭化水素基、カルボキシル基、カルボキシアルキ
ル基、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アシル基、ア
ルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル
基、シアノ基、シアノアルキル基、置換または無置換の
３員環以上の複素環等が用いられ得る。
【００１５】具体的には、ポルフィン、エチオポルフィ
ン、メソポルフィン、プロトポルフィン、プロトポルフ
ィン亜鉛、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチルポルフィン、２，３，７，８，１２，１
３，１７，１８−オクタエチルポルフィン銅、２，３，
７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフ
ィンマグネシウム、５，１０，１５，２０−テトラフェ
ニルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ルポルフィン銅、５，１０，１５，２０−テトラピリジ
ルポルフィン、テトラベンゾポルフィン、５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン、２，３，７，８，
１２，１３，１７，１８−オクタエチル−５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン、２，７，１２，１
７−テトラ-t-ブチル-５，１０，１５，２０−テトラア
ザポルフィリン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ル−５，１０，１５，２０−テトラアザポルフィリン、
５，１０，１５，２０−テトラフェニル−５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン銅、無金属フタロシ
アニン、銅フタロシアニン、鉛フタロシアニン、亜鉛フ
タロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、コバルト
フタロシアニン、錫フタロシアニン、塩化錫フタロシア
ニン、塩化アルミフタロシアニン、チタニルフタロシア
ニン、ナフタロシアニン、銅ナフタロシアニン銅、コバ
ルトナフタロシアニン、銅−４，４’，４’’，
４’’’テトラアザフタロシアニン等が挙げられる。
ン、メソポルフィン、プロトポルフィン、プロトポルフ
ィン亜鉛、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチルポルフィン、２，３，７，８，１２，１
３，１７，１８−オクタエチルポルフィン銅、２，３，
７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフ
ィンマグネシウム、５，１０，１５，２０−テトラフェ
ニルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ルポルフィン銅、５，１０，１５，２０−テトラピリジ
ルポルフィン、テトラベンゾポルフィン、５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン、２，３，７，８，
１２，１３，１７，１８−オクタエチル−５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン、２，７，１２，１
７−テトラ-t-ブチル-５，１０，１５，２０−テトラア
ザポルフィリン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ル−５，１０，１５，２０−テトラアザポルフィリン、
５，１０，１５，２０−テトラフェニル−５，１０，１
５，２０−テトラアザポルフィリン銅、無金属フタロシ
アニン、銅フタロシアニン、鉛フタロシアニン、亜鉛フ
タロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、コバルト
フタロシアニン、錫フタロシアニン、塩化錫フタロシア
ニン、塩化アルミフタロシアニン、チタニルフタロシア
ニン、ナフタロシアニン、銅ナフタロシアニン銅、コバ
ルトナフタロシアニン、銅−４，４’，４’’，
４’’’テトラアザフタロシアニン等が挙げられる。
【００１６】本発明の第３の発明は、一対の電極の間に
有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一対の
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層として、少
なくとも芳香族アミン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以
下の金属とが混合されたものを用い、陰極にはバッファ
ー層に含まれていない金属を用いることを特徴とする有
機電界発光素子であり、芳香族アミン化合物は通常正孔
輸送材として考えられているが、上記の構成で用いる
と、陰極からの電子注入が容易に起こり発光効率が大幅
に上昇し、このために駆動時の輝度の低下を低減するこ
とが可能となるという作用を有する。
有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一対の
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層として、少
なくとも芳香族アミン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以
下の金属とが混合されたものを用い、陰極にはバッファ
ー層に含まれていない金属を用いることを特徴とする有
機電界発光素子であり、芳香族アミン化合物は通常正孔
輸送材として考えられているが、上記の構成で用いる
と、陰極からの電子注入が容易に起こり発光効率が大幅
に上昇し、このために駆動時の輝度の低下を低減するこ
とが可能となるという作用を有する。
【００１７】上記の芳香族アミン化合物としては有機電
界発光素子に通常用いられているものでよく、芳香族第
３級アミン化合物、スターバーストアミン、芳香族アミ
ンオリゴマーなどがよい。特に、特開平７−１２６６１
５号公報、特開平７−３３１２３８号公報、特開平８−
１００１７２号公報で開示されている芳香族アミン化合
物は耐熱性が向上したものであり最適である。また、仕
事関数が４．０ｅＶ以下の金属としてはアルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類金属、スカンジウム、イット
リウム等がある。
界発光素子に通常用いられているものでよく、芳香族第
３級アミン化合物、スターバーストアミン、芳香族アミ
ンオリゴマーなどがよい。特に、特開平７−１２６６１
５号公報、特開平７−３３１２３８号公報、特開平８−
１００１７２号公報で開示されている芳香族アミン化合
物は耐熱性が向上したものであり最適である。また、仕
事関数が４．０ｅＶ以下の金属としてはアルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類金属、スカンジウム、イット
リウム等がある。
【００１８】本発明の第４の発明は、仕事関数が４．０
ｅＶ以下の金属としてはアルカリ金属またはアルカリ土
類金属であるとよく、特に、Ｌｉ、Ｍｇ，Ｃａ、Ｓｒ等
が好適である。上記バッファー層の形成方法としては真
空蒸着法により上記のポルフィリン化合物あるいは芳香
族アミン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以下の金属をそ
れぞれ別の蒸着源から蒸着する方法が好適であるが、他
の薄膜形成方法を用いてもよい。上記バッファー層の膜
厚は０．５ｎｍ以上あらばよく膜厚を厚くしても特性変
化は小さい。
ｅＶ以下の金属としてはアルカリ金属またはアルカリ土
類金属であるとよく、特に、Ｌｉ、Ｍｇ，Ｃａ、Ｓｒ等
が好適である。上記バッファー層の形成方法としては真
空蒸着法により上記のポルフィリン化合物あるいは芳香
族アミン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以下の金属をそ
れぞれ別の蒸着源から蒸着する方法が好適であるが、他
の薄膜形成方法を用いてもよい。上記バッファー層の膜
厚は０．５ｎｍ以上あらばよく膜厚を厚くしても特性変
化は小さい。
【００１９】本発明の第５の発明は、一対の電極の間に
有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一対の
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層が、一般式
（３）で記述されるポルフィリン化合物を含むものであ
る有機電界発光素子である。
有機層を有する有機電界発光素子であって、前記一対の
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層が、一般式
（３）で記述されるポルフィリン化合物を含むものであ
る有機電界発光素子である。
【００２０】
【化３】
【００２１】（ただし、Ｒ10〜Ｒ17は同一でも異なって
もよい水素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基を示
し、Ａ2は−Ｎ＝あるいは−ＣＲ18＝を示し、Ｒ18は水
素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基であり、Ｍ1 は
水素原子、金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属また
は１価有機残基を有する金属である。） また、Ｒ10〜Ｒ18の１価の有機残基としては、分岐して
もしなくてもよいアルキル基、置換または無置換のアリ
ール基、ビニル基やアリル基等の不飽和炭化水素基、カ
ルボキシル基、カルボキシアルキル基、ヒドロキシル
基、アルコキシル基、アシル基、アルキルオキシ基、ア
リールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ニ
トロ基、アミノ基、アミノアルキル基、シアノ基、シア
ノアルキル基、置換または無置換の３員環以上の複素環
等が用いられ得る。
もよい水素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基を示
し、Ａ2は−Ｎ＝あるいは−ＣＲ18＝を示し、Ｒ18は水
素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基であり、Ｍ1 は
水素原子、金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属また
は１価有機残基を有する金属である。） また、Ｒ10〜Ｒ18の１価の有機残基としては、分岐して
もしなくてもよいアルキル基、置換または無置換のアリ
ール基、ビニル基やアリル基等の不飽和炭化水素基、カ
ルボキシル基、カルボキシアルキル基、ヒドロキシル
基、アルコキシル基、アシル基、アルキルオキシ基、ア
リールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ニ
トロ基、アミノ基、アミノアルキル基、シアノ基、シア
ノアルキル基、置換または無置換の３員環以上の複素環
等が用いられ得る。
【００２２】また、Ｍ1 は２個の水素原子、１個または
２個の金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属または１
価の有機残基を有する金属であり、金属原子としてはＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｂａ，Ｃａ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｖ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｄ等が用い得る。さらに、１価の有機残
基としては、分岐してもしなくてもよいアルキル基、置
換または無置換のアリール基、ビニル基やアリル基等の
不飽和炭化水素基、カルボキシル基、カルボキシアルキ
ル基、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アシル基、ア
ルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル
基、シアノ基、シアノアルキル基、置換または無置換の
３員環以上の複素環等が用いられ得る。
２個の金属原子、金属酸化物、ハロゲン化金属または１
価の有機残基を有する金属であり、金属原子としてはＬ
ｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｂａ，Ｃａ，
Ｍｇ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｓｎ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｖ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｃｄ等が用い得る。さらに、１価の有機残
基としては、分岐してもしなくてもよいアルキル基、置
換または無置換のアリール基、ビニル基やアリル基等の
不飽和炭化水素基、カルボキシル基、カルボキシアルキ
ル基、ヒドロキシル基、アルコキシル基、アシル基、ア
ルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、
アリールチオ基、ニトロ基、アミノ基、アミノアルキル
基、シアノ基、シアノアルキル基、置換または無置換の
３員環以上の複素環等が用いられ得る。
【００２３】具体的には、ポルフィン、エチオポルフィ
ン、メソポルフィン、プロトポルフィン、プロトポルフ
ィン亜鉛、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチルポルフィン、２，３，７，８，１２，１
３，１７，１８−オクタエチルポルフィン銅、２，３，
７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフ
ィンマグネシウム、５，１０，１５，２０−テトラフェ
ニルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ルポルフィン銅、５，１０，１５，２０−テトラピリジ
ルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラアザポル
フィリン、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチル−５，１０，１５，２０−テトラアザポル
フィリン、２，７，１２，１７−テトラ-t-ブチル-５，
１０，１５，２０−テトラアザポルフィリン、５，１
０，１５，２０−テトラフェニル−５，１０，１５，２
０−テトラアザポルフィリン、５，１０，１５，２０−
テトラフェニル−５，１０，１５，２０−テトラアザポ
ルフィリン銅等が挙げられる。
ン、メソポルフィン、プロトポルフィン、プロトポルフ
ィン亜鉛、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチルポルフィン、２，３，７，８，１２，１
３，１７，１８−オクタエチルポルフィン銅、２，３，
７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチルポルフ
ィンマグネシウム、５，１０，１５，２０−テトラフェ
ニルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラフェニ
ルポルフィン銅、５，１０，１５，２０−テトラピリジ
ルポルフィン、５，１０，１５，２０−テトラアザポル
フィリン、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−
オクタエチル−５，１０，１５，２０−テトラアザポル
フィリン、２，７，１２，１７−テトラ-t-ブチル-５，
１０，１５，２０−テトラアザポルフィリン、５，１
０，１５，２０−テトラフェニル−５，１０，１５，２
０−テトラアザポルフィリン、５，１０，１５，２０−
テトラフェニル−５，１０，１５，２０−テトラアザポ
ルフィリン銅等が挙げられる。
【００２４】本発明の第６の発明は、第１から第５のい
ずれかの発明の有機電界発光素子において、陰極が仕事
関数が４．０ｅＶ以上の金属からなる有機電界発光素子
であり、発光効率が高く、駆動寿命が長い素子が可能と
なるという作用を有する。具体的にはアルミニウム、
銀、銅、金、錫、インジイム、マンガン、ニッケル、白
金などが好適である。なお、発光材としては各種の蛍光
性金属錯体化合物、オキサゾール誘導体やスチリル誘導
体などの蛍光性有機色素化合物、ポリパラフェニレンビ
ニレンなどの蛍光性高分子化合物など各種の蛍光材料を
用いることができる。また、発光層にキナクリドンやク
マリン、ルブレン、ペリレンなどの各種蛍光材料をドー
パントとして添加することによりさらに高効率、高輝
度、高信頼性の有機電界発光素子を作製することができ
る。
ずれかの発明の有機電界発光素子において、陰極が仕事
関数が４．０ｅＶ以上の金属からなる有機電界発光素子
であり、発光効率が高く、駆動寿命が長い素子が可能と
なるという作用を有する。具体的にはアルミニウム、
銀、銅、金、錫、インジイム、マンガン、ニッケル、白
金などが好適である。なお、発光材としては各種の蛍光
性金属錯体化合物、オキサゾール誘導体やスチリル誘導
体などの蛍光性有機色素化合物、ポリパラフェニレンビ
ニレンなどの蛍光性高分子化合物など各種の蛍光材料を
用いることができる。また、発光層にキナクリドンやク
マリン、ルブレン、ペリレンなどの各種蛍光材料をドー
パントとして添加することによりさらに高効率、高輝
度、高信頼性の有機電界発光素子を作製することができ
る。
【００２５】また、本発明の素子構造としては以下のも
のが挙げられるが、陰極に接してバッファー層が設けら
れていればどのようなものでもよい。また、通常は基板
上に陽極から陰極の順に積層するが、これとは逆に基板
上に陰極から陽極の順に積層してもよい。
のが挙げられるが、陰極に接してバッファー層が設けら
れていればどのようなものでもよい。また、通常は基板
上に陽極から陰極の順に積層するが、これとは逆に基板
上に陰極から陽極の順に積層してもよい。
【００２６】陽極／発光層／バッファー層／陰極
陽極／正孔輸送層／発光層／バッファー層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／バッファー層
／陰極 陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／バッファー層
／陰極 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／
バッファー層／陰極
／陰極 陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／バッファー層
／陰極 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／
バッファー層／陰極
【００２７】
【実施例】以下に、本発明の具体例を説明する。
【００２８】以下の実施例では、正孔輸送材として（化
４）で示す無置換トリフェニルアミン四量体（ＴＰＴ）
を、発光材としてトリス（８−キノリノール）アルミニ
ウム（以下Ａｌｑという。）を、陰極としてアルミニウ
ムを用い、陽極、正孔輸送層、発光層、バッファー層、
陰極の順に積層した素子の構成を代表的に示すが、本発
明はこの構成に限定されるものではもちろんない。
４）で示す無置換トリフェニルアミン四量体（ＴＰＴ）
を、発光材としてトリス（８−キノリノール）アルミニ
ウム（以下Ａｌｑという。）を、陰極としてアルミニウ
ムを用い、陽極、正孔輸送層、発光層、バッファー層、
陰極の順に積層した素子の構成を代表的に示すが、本発
明はこの構成に限定されるものではもちろんない。
【００２９】
【化４】
【００３０】（実施例１）本実施例の電界発光素子は、
図１に示すように、ガラス基板１上に透明電極２として
ＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送
層３、発光層４、バッファー層５、陰極６の順に蒸着し
て作製した構成を有する。
図１に示すように、ガラス基板１上に透明電極２として
ＩＴＯ電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送
層３、発光層４、バッファー層５、陰極６の順に蒸着し
て作製した構成を有する。
【００３１】まず、十分に洗浄したガラス基板（ＩＴＯ
電極は成膜済み）、ＴＰＴ、Ａｌｑ、銅フタノシアニ
ン、アルミニウム及びリチウムを蒸着装置にセットし
た。ついで、２×１０-6ｔｏｒｒまで排気した後、０．
１ｎｍ／秒の速度でセットしたＴＰＴを蒸着し正孔輸送
層を５０ｎｍ形成した。ついで、セットした発光材のＡ
ｌｑを０．１ｎｍ／秒の速度で蒸着し、膜厚２５ｎｍの
発光層を形成した。
電極は成膜済み）、ＴＰＴ、Ａｌｑ、銅フタノシアニ
ン、アルミニウム及びリチウムを蒸着装置にセットし
た。ついで、２×１０-6ｔｏｒｒまで排気した後、０．
１ｎｍ／秒の速度でセットしたＴＰＴを蒸着し正孔輸送
層を５０ｎｍ形成した。ついで、セットした発光材のＡ
ｌｑを０．１ｎｍ／秒の速度で蒸着し、膜厚２５ｎｍの
発光層を形成した。
【００３２】次に、銅フタロシアニンとリチウムを異な
る蒸着源より蒸着し、銅フタロシアニンとリチウムから
なるバッファー層を２５ｎｍ積層した。その後、アルミ
ニウムの蒸着を０．５ｎｍ／秒の速度で行い、その厚さ
を１５０ｎｍとした。なお、これらの蒸着はいずれも真
空を破らずに連続して行い、膜厚は水晶振動子によって
モニターした。
る蒸着源より蒸着し、銅フタロシアニンとリチウムから
なるバッファー層を２５ｎｍ積層した。その後、アルミ
ニウムの蒸着を０．５ｎｍ／秒の速度で行い、その厚さ
を１５０ｎｍとした。なお、これらの蒸着はいずれも真
空を破らずに連続して行い、膜厚は水晶振動子によって
モニターした。
【００３３】そして、素子作製後、直ちに乾燥窒素中で
電極の取り出しを行い、引続き特性測定を行った。ここ
で、得られた素子の発光効率は、発光輝度５００ｃｄ／
ｍ2の場合の値で定義した。また、駆動寿命は初期輝度
１０００ｃｄ／ｍ2 として一定電流で駆動したときに、
輝度が初期の半分の５００ｃｄ／ｍ2 になる間での時間
で定義した。
電極の取り出しを行い、引続き特性測定を行った。ここ
で、得られた素子の発光効率は、発光輝度５００ｃｄ／
ｍ2の場合の値で定義した。また、駆動寿命は初期輝度
１０００ｃｄ／ｍ2 として一定電流で駆動したときに、
輝度が初期の半分の５００ｃｄ／ｍ2 になる間での時間
で定義した。
【００３４】その結果、本実施例においては、発光特性
は３．１ｃｄ／Ａ、駆動寿命は５１０時間であった。
は３．１ｃｄ／Ａ、駆動寿命は５１０時間であった。
【００３５】一方、比較のために、バッファー層を設け
ない以外は同様にして有機電界発光素子を作製し、特性
を調べた。その結果、発光効率は０．７ｃｄ／Ａ、駆動
寿命は１時間以下であった。
ない以外は同様にして有機電界発光素子を作製し、特性
を調べた。その結果、発光効率は０．７ｃｄ／Ａ、駆動
寿命は１時間以下であった。
【００３６】以上より、本実施例の有機電界発光素子
は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていることが
確認された。
は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていることが
確認された。
【００３７】（実施例２）本実施例では、バッファー層
として（表１）に示したポルフィリン化合物とリチウム
の混合膜を用いた以外は、実施例１と同様に有機電界発
光素子を作製し、その特性を評価した。
として（表１）に示したポルフィリン化合物とリチウム
の混合膜を用いた以外は、実施例１と同様に有機電界発
光素子を作製し、その特性を評価した。
【００３８】その結果を、以下の（表１）に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】（表１）より、本実施例の有機電界発光素
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。
【００４１】（実施例３）本実施例では、バッファー層
として銅フタロシアニンと（表２）示す金属の混合膜を
用いた以外は、実施例１と同様に有機電界発光素子を作
製し、その特性を評価した。
として銅フタロシアニンと（表２）示す金属の混合膜を
用いた以外は、実施例１と同様に有機電界発光素子を作
製し、その特性を評価した。
【００４２】その結果を、以下の（表２）に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】（表２）より、本実施例の有機電界発光素
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。 （実施例４）本実施例では、バッファー層として芳香族
アミン化合物とリチウムの混合膜を用いた以外は、実施
例１と同様に有機電界発光素子を作製し、その特性を評
価した。芳香族アミン化合物としては（化１）に示した
ＴＰＴ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル− Ｎ，Ｎ’ビス（３−
メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−
ジアミンであるＴＰＤ、及び４，４’，４’’−トリス
（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）
トリフェニルアミンであるＭＴＤＡＴＡを用いた。
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。 （実施例４）本実施例では、バッファー層として芳香族
アミン化合物とリチウムの混合膜を用いた以外は、実施
例１と同様に有機電界発光素子を作製し、その特性を評
価した。芳香族アミン化合物としては（化１）に示した
ＴＰＴ、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル− Ｎ，Ｎ’ビス（３−
メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−
ジアミンであるＴＰＤ、及び４，４’，４’’−トリス
（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）
トリフェニルアミンであるＭＴＤＡＴＡを用いた。
【００４５】その結果を、以下の（表３）に示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】（表３）より、本実施例の有機電界発光素
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。 （実施例５）本実施例では、バッファー層として（表
４）に示したポルフィリン化合物のみを用いた以外は、
実施例１と同様に有機電界発光素子を作製し、その特性
を評価した。
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。 （実施例５）本実施例では、バッファー層として（表
４）に示したポルフィリン化合物のみを用いた以外は、
実施例１と同様に有機電界発光素子を作製し、その特性
を評価した。
【００４８】その結果を、以下の（表４）に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】（表４）より、本実施例の有機電界発光素
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。
子は、発光効率、駆動寿命が大幅に改善されていること
が確認された。
【００５１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、一対の
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層が、ポルフ
ィリン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以下の金属を少な
くとも含むものとすることにより、発光効率が高く駆動
寿命時の輝度の低下が小さい有機電界発光素子が得られ
るという有利な効果が得られる。
電極の内の陰極に接して設けたバッファー層が、ポルフ
ィリン化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以下の金属を少な
くとも含むものとすることにより、発光効率が高く駆動
寿命時の輝度の低下が小さい有機電界発光素子が得られ
るという有利な効果が得られる。
【図１】本発明の実施例における有機電界発光素子の構
成図
成図
１ ガラス基板
２ 透明電極
３ 正孔輸送層
４ 発光層
５ バッファー層
６ 陰極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−311161（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−267658（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−133286（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−17574（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−363896（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−233263（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 33/00 - 33/28
Claims (3)
- 【請求項１】 一対の電極の間に有機層を有する有機電
界発光素子であって、前記一対の電極の内の陰極に接し
て設けたバッファー層として、少なくともポルフィリン
化合物と仕事関数が４．０ｅＶ以下の金属とが混合され
たものを用い、前記陰極には前記バッファー層に含まれ
ていない金属を用いることを特徴とする有機電界発光素
子。 - 【請求項２】 ポルフィリン化合物が、一般式（１）で
示されるものであることを特徴とする請求項１記載の有
機電界発光素子。 【化１】 （ただし、Ｒ1 〜Ｒ8 は同一でも異なっていてもよい水
素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基を示し、Ｒ1 と
Ｒ2 、Ｒ3 とＲ4 、Ｒ5 とＲ6 、Ｒ7 とＲ8 は共同で環
を形成してもよく、Ａ1 は−Ｎ＝あるいは−ＣＲ9 ＝を
示し、Ｒ9 は水素原子、ハロゲンまたは１価の有機残基
であり、Ｍ1 は水素原子、金属原子、金属酸化物、ハロ
ゲン化金属または１価有機残基を有する金属である。） - 【請求項３】 陰極が、仕事関数が４．０ｅＶ以上の金
属からなることを特徴とする請求項１または２記載の有
機電界発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09431998A JP3468089B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 有機電界発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09431998A JP3468089B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 有機電界発光素子 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003111141A Division JP2003272869A (ja) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | 有機電界発光素子 |
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09431998A Expired - Fee Related JP3468089B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | 有機電界発光素子 |
Country Status (1)
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| KR100474891B1 (ko) * | 2001-12-20 | 2005-03-08 | 엘지전자 주식회사 | 유기 ｅｌ 디스플레이 소자 |
| JP3849937B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2006-11-22 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 有機ｅｌ素子およびその製造方法 |
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| CN101673808B (zh) | 2003-12-26 | 2012-05-23 | 株式会社半导体能源研究所 | 发光元件 |
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| EP1724852A3 (en) | 2005-05-20 | 2010-01-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting element, light emitting device, and electronic device |
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| JP2010153365A (ja) | 2008-11-19 | 2010-07-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置 |
| US8404500B2 (en) | 2009-11-02 | 2013-03-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing light-emitting element, light-emitting element, light-emitting device, lighting device, and electronic appliance |
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-
1998
- 1998-04-07 JP JP09431998A patent/JP3468089B2/ja not_active Expired - Fee Related
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