JP3490856B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、ホール注入電極
と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた
発光層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子
に係り、特に、電子注入電極を改善して、十分な輝度の
発光が長期にわたって安定して行なえる有機エレクトロ
ルミネッセンス素子に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、情報機器の多様化等にともなっ
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力が少なく容積の小さい平面表示素子のニーズが高ま
り、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロル
ミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目さ
れている。 【0003】そして、このようなEL素子は、使用する
材料によって無機EL素子と有機EL素子とに大別され
る。 【0004】ここで、無機EL素子は、一般に発光部に
高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光
中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光
させるようになっている。これに対し、有機EL素子
は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子
とホールとを発光部内に注入し、このように注入された
電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を
励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に
戻るときに蛍光を発光するようになっている。 【0005】そして、無機EL素子の場合には、上記の
ように高電界を作用させるために、その駆動電圧として
100〜200Vと高い電圧を必要とするのに対して、
有機EL素子の場合には、5〜20V程度の低い電圧で
駆動できるという利点があった。 【0006】また、上記の有機EL素子の場合には、発
光材料である螢光物質を選択することによって適当な色
彩に発光する発光素子を得ることができ、マルチカラー
やフルカラーの表示装置等としても利用できるという期
待があり、さらに低電圧で面発光できるために、近年、
このような有機EL素子について様々な研究が行なわれ
るようになった。 【0007】そして、近年においては、このような有機
EL素子として、ホール注入電極と電子注入電極との間
にホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたD
H構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と
電子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む
発光層とが積層されたSH−A構造と称される二層構造
のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホー
ル輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたSH
−B構造と称される二層構造のものが開発されている。 【0008】また、従来の有機EL素子においては、上
記のホール注入電極や電子注入電極からホールや電子が
効率よく注入されるようにするため、ホール注入電極と
しては、仕事関数が大きいインジウム−スズ酸化物(I
TO)等が用いられる一方、電子注入電極としては、仕
事関数が小さいマグネシウム−インジウム合金やリチウ
ム−アルミニウム合金等が広く利用されていた。 【0009】しかし、電子注入電極に使用される上記の
マグネシウム−インジウム合金やリチウム−アルミニウ
ム合金等は一般に酸化されやすく、これにより電子注入
電極としての特性が低下し、有機EL素子の耐環境性や
信頼性が悪くなり、有機EL素子の寿命が短くなるとい
う問題があった。 【0010】また、従来の有機EL素子においては、上
記の発光層やホール輸送層や電子輸送層等の有機層を真
空蒸着法等によって形成するようにしているが、これら
の有機層に使用されている従来の有機材料は一般に安定
性が十分ではなく、時間が経過するに連れてこれらの有
機材料が次第に結晶化し、これにより有機EL素子に短
絡等が生じ、長期にわたって安定した発光が行なえなく
なるという問題もあった。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、ホール注
入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を
用いた発光層が設けられた有機EL素子における上記の
ような問題を解決することを課題とするものであり、電
子注入電極にマグネシウム−インジウム合金やリチウム
−アルミニウム合金を用いた場合と同様に、電子注入電
極からの電子の注入が効率よく行なえると共に、マグネ
シウム−インジウム合金やリチウム−アルミニウム合金
のように酸化されて電子注入電極の特性が低下するとい
うことが少なく、耐環境性に優れ、また発光層やホール
輸送層や電子輸送層等の有機層に使用した有機材料が時
間が経過するに連れて次第に結晶化して有機EL素子に
短絡等が生じるということも抑制され、長期にわたって
十分な輝度の光を安定して発光できる有機EL素子を提
供することである。 【0012】 【課題を解決するための手段】この発明における請求項
1の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上
記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子
注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光層
が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子におい
て、上記の電子注入電極にイリジウムを用いると共に、
イリジウムを使用した電子注入電極における発光層側の
面にアモルファス状態になった酸化イリジウムの層を設
けるようにしたのである。 【0013】そして、この発明における有機EL素子の
ように、電子注入電極にイリジウムを用いると、このイ
リジウムにおける仕事関数が比較的低いため、電子が効
率よく注入されるようになると共に、このイリジウムが
マグネシウム−インジウム合金やリチウム−アルミニウ
ム合金に比べて酸化されにくくて安定であるため、従来
のように電子注入電極の特性が低下して、有機EL素子
の耐環境性や信頼性が悪くなるということも少なく、長
期にわたって十分な輝度の光を安定して発光できるよう
になる。 【0014】 【0015】そして、このようにイリジウムを使用した
電子注入電極における発光層側の面にアモルファス状態
になった酸化イリジウムの層を設けると、このアモルフ
ァス状態になった酸化イリジウムが発光層等の有機層と
接触し、これにより有機層に使用した有機材料の結晶化
が抑制され、長期にわたって安定した発光が行なえるよ
うになる。 【0016】なお、この発明における有機EL素子の素
子構造は、前記のDH構造、SH−A構造、SH−B構
造の何れの構造のものであってもよい。 【0017】 【実施例】以下、この発明の実施例に係る有機EL素子
を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、比較例
を挙げ、この発明の実施例における有機EL素子の場
合、長期にわたって十分な輝度の発光が行なえることを
明らかにする。なお、この発明における有機EL素子は
下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、
その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施で
きるものである。 【0018】(実施例1)この実施例1の有機EL素子
においては、図1に示すように、1mmのガラス基板1
1上に、前記のITOで構成されて膜厚が80〜100
nmになったホール注入電極12と、下記の化1に示す
トリフェニルアミン誘導体(MTDATA)で構成され
て膜厚が60nmになったホール輸送層13と、下記の
化2に示す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(TPD)からなるホスト材料に下記の化3
に示すルブレンが5重量%ドープされて膜厚が40nm
になった発光層14と、下記の化4に示す10−ベンゾ
[h]キノリノール−ベリリウム錯体(BeBq2 )で
構成されて膜厚が40〜50nmになった電子輸送層1
5と、イリジウム(Ir)で構成されて膜厚が200n
mになった電子注入電極16とが順々に形成され、前記
のDH構造になっている。 【0019】 【化1】 【0020】 【化2】 【0021】 【化3】 【0022】 【化4】 【0023】ここで、この実施例1の有機EL素子を製
造する場合について具体的に説明する。 【0024】先ず、ITOで構成されたホール注入電極
12が表面に形成されたガラス基板11を中性洗剤によ
り洗浄した後、これをアセトン中で20分間、エタノー
ル中で20分間それぞれ超音波洗浄し、さらに上記のガ
ラス基板11を沸騰したエタノール中に約1分間入れて
取り出した後、このガラス基板11をすぐに窒素ブロー
により乾燥させた。 【0025】次いで、このガラス基板11を抵抗加熱さ
せながら、このガラス基板11に形成されたホール注入
電極12の上に、前記のMTDATAを真空蒸着させて
ホール輸送層13を形成し、またこのホール輸送層13
の上に前記のTPDとルブレンとを真空下で共蒸着させ
て発光層14を形成し、さらにこの発光層14の上に前
記のBeBq2 を真空蒸着させて電子輸送層15を形成
した。その後、この電子輸送層15の上に真空下でIr
を電子ビーム蒸着させて電子注入電極16を形成した。 【0026】そして、この実施例1の有機EL素子にお
けるホール注入電極12をプラス、電子注入電極16を
マイナスにして電圧を印加すると、電圧15V,電流密
度300mA/cm2 で、最高輝度が6000cd/m
2 になった高輝度なルブレンによる発光が得られた。 【0027】(実施例2)この実施例2の有機EL素子
においては、上記の実施例1における有機EL素子の製
造において、BeBq2 で構成された電子輸送層15の
上に、真空下で酸化イリジウムを電子ビーム蒸着させ、
図2に示すように、電子輸送層15の上に膜厚が10n
mでアモルファス状態になった酸化イリジウム(Ir
O)の層16aを設け、この酸化イリジウムの層16a
の上に、実施例1の場合と同様にして、イリジウムで構
成されて膜厚が200nmになった電子注入電極16を
設けるようにした。 【0028】そして、この実施例2の有機EL素子にお
けるホール注入電極12をプラス、電子注入電極16を
マイナスにして電圧を印加すると、電圧15V,電流密
度300mA/cm2 で、最高輝度が4000cd/m
2 になった高輝度なルブレンによる発光が得られた。 【0029】(比較例1)この比較例1の有機EL素子
においては、上記の実施例1における有機EL素子にお
いて、BeBq2 で構成された電子輸送層15の上に、
マグネシウム−インジウム合金で構成されて膜厚が20
0nmになった電子注入電極16を設けるようにした。 【0030】次に、上記の実施例1,2及び比較例1の
各有機EL素子におけるホール注入電極12をプラス、
電子注入電極16をマイナスにして電圧を印加し、各有
機EL素子における初期輝度が1000cd/m2 にな
るように発光させ、これを3カ月連続発光させた後にお
ける各有機EL素子の発光輝度を測定し、その結果を下
記の表1に示した。 【0031】 【表1】 【0032】この結果、電子注入電極16にイリジウム
を用いた実施例1,2の各有機EL素子は、電子注入電
極16にマグネシウム−インジウム合金を用いた比較例
1の有機EL素子に比べて、3カ月連続発光させた後に
おける輝度の低下が少なくなっており、特に、電子輸送
層15とイリジウムで構成された電子注入電極16との
間にアモルファス状態になった酸化イリジウムの層16
aを設けた実施例2の有機EL素子においては、電子輸
送層15等における有機材料の結晶化が抑制されて、3
カ月連続発光させた後における輝度の低下がより少なく
なっていた。 【0033】 【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
有機EL素子においては、電子注入電極にイリジウムを
用いるようにしたため、マグネシウム−インジウム合金
やリチウム−アルミニウム合金を用いた従来のものと同
様に、電子注入電極から電子が効率よく注入されるよう
になると共に、マグネシウム−インジウム合金やリチウ
ム−アルミニウム合金を用いた場合に比べて安定で酸化
されにくく、従来のように電子注入電極の特性が低下し
て、有機EL素子の耐環境性や信頼性が悪くなるという
ことも少なく、長期にわたって十分な輝度の光を安定し
て発光できるようになった。 【0034】さらに、この発明における有機エレクトロ
ルミネッセンス素子において、イリジウムを使用した電
子注入電極における発光層側の面にアモルファス状態に
なった酸化イリジウムの層を設けると、このアモルファ
ス状態になった酸化イリジウムにより発光層等の有機層
に使用した有機材料の結晶化も抑制されて、より長期に
わたって安定した発光が行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明の実施例1に係る有機EL素子の構造
を示した概略説明図である。 【図2】この発明の実施例2に係る有機EL素子の構造
を示した概略説明図である。 【符号の説明】 11 ガラス基板 12 ホール注入電極 13 ホール輸送層 14 発光層 15 電子輸送層 16 電子注入電極 16a アモルファス状態になった酸化イリジウムの層

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
    に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられた有
    機エレクトロルミネッセンス素子において、上記電子注
    入電極にイリジウムを使用し、上記電子注入電極におけ
    る発光層側の面にアモルファス状態になった酸化イリジ
    ウムの層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子
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