JP4499039B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置 - Google Patents
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Description
そこで、このような欠点を解決するため、電流効率を向上させる様々な改良がなされている。
例えば、有機EL素子を複数積層し、個々の有機EL素子の発光を重ね合わせて取り出すことにより、電流効率を向上させる技術が開示されている。例えば、RGBの素子を積み重ねる方法が開示されている(米国特許第5932895号明細書参照)。しかし、この方法は、発光効率を向上させるものではない。また、複数の素子を積層した構成で、効率の点で優れたものも開示されている(特開平11−312585号公報、特開平11−312584号公報、特開2003−45676号公報参照)。しかし、これらは、寿命の点で必ずしも十分ではない。
このように、有機EL素子の高効率化には、未だ多くの問題が残されているというのが現状である。
1.陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、前記発光層の間には中間電極層が介在し、
前記中間電極層は、単一層、又は複数の層からなる積層体であり、この中間電極層の少なくとも一層が、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなる、有機エレクトロルミネッセンス素子。
2.前記半導体性材料が、カルコゲナイドである1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3.前記半導体性材料が、カルコゲナイド及びアルカリ金属からなる1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4.前記半導体性材料が、導電性酸化物である1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5.前記導電性酸化物が、遷移金属を含む4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6.前記遷移金属を含む導電性酸化物が、NbOx、LaOx、NdOx、SmOx、EuOx、MoOx、ReOx、WOx、OsOx、IrOx、PtOx(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物である5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7.前記半導体性材料が、遷移金属を含む導電性酸化物であるアクセプター成分と、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属であるドナー成分とからなる1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8.前記半導体性材料が、LixTi2O4、LixV2O4、ErxNbO3、LaxTiO3、SrxVO3、CaxCrO3、SrxCrO3、AxMoO3、AV2O5(A=K、Cs、Rb、Sr、Na、Li、Ca)(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物である7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9.前記半導体性材料が、下記一般式(1)で表される導電性有機ラジカル塩である1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
DyAz (1)
[式中、Dは、ドナー性の分子又は原子であり、Aは、アクセプター性の分子又は原子であり、yは、1〜5の整数であり、zは、1〜5の整数である。]
10.前記Dが、下記一般式(2)〜(9)で表される分子である9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11.前記Aが、下記一般式(10)〜(13)で表される分子である9又は10に記載の有エレクトロルミネッセンス素子。
12.前記Dが、アルカリ金属又はアルカリ土類金属である11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13.陽極と陰極との間に少なくとも1層以上の発光層を有し、
前記陰極が、少なくとも一つの金属酸化物を含み、前記陰極の光透過率が80%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子。
14.前記陰極上に、透明性物質からなる封止膜を有し、前記封止膜の面積が、前記陰極と陽極とが重なる発光領域の面積よりも大きい13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
15.前記透明性物質が、Si、Ge、Mg、Ta、Ti、Zn、Sn、In、Pb及びBiからなる群から選択される少なくとも一つの元素の酸化物、窒化物又は酸窒化物である14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
16.前記透明性物質が、Mo、V、Cr、W、Ni、Co、Mn、Ir、Pt、Pd、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er及びYbからなる群から選択される少なくとも一つの元素の酸化物、窒化物又は酸窒化物である14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
17.前記陰極中のドナー成分の含有量が2〜20wt%である請求項13〜16のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
18.陽極と陰極との間に1層以上の発光層を有し、前記陽極と、少なくとも一つの発光層の間、及び前記陰極と、少なくとも一つの発光層の間にバイポーラ性電荷注入層が介在する有機エレクトロルミネッセンス素子。
19.前記バイポーラ性電荷注入層が、少なくとも一つのドナー成分と、少なくとも一つのアクセプター成分とからなる18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
20.前記アクセプター成分が、遷移金属の酸化物又は窒化物である19に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
21.前記ドナー成分が、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属である19又は20に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
22.前記バイポーラ性電荷注入層が、Cs、Li、Na及びKからなる群から選択される少なくとも一つの元素の単体と、MoOx、VOx、ReOx、RuOx、WOx、ZnOx、TiOx、CuOx(x=0.5〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物との混合物からなる18〜21のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
23.前記単体の含有量が2〜20wt%である22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
24.前記半導体材料の抵抗率が、0.001Ω・cm以上100Ω・cm未満である1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
25.陽極と陰極との間に少なくとも1層以上の発光層を有し、
前記陰極が、少なくとも一つのドナー成分と、少なくとも一つの金属酸化物からなるアクセプター成分とを含み、前記陰極の光透過率が80%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子。
26.前記中間電極層が、前記バイポーラ性電荷注入層からなる1〜12及び24のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
27.前記陽極又は前記陰極がバイポーラ性電荷注入層と同じである18〜23、25及び26のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
28.1〜27のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含んで構成される表示画面を有する表示装置。
(A)陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、発光層の間には中間電極層が介在し、中間電極層は、単一層、又は複数の層からなる積層体であり、この中間電極層の少なくとも一層が、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなる、有機EL素子
(B)陽極と陰極との間に少なくとも1層以上の発光層を有し、陰極が、少なくとも一つのドナー成分と、少なくとも一つの金属酸化物からなるアクセプター成分とを含み、その光透過率が80%以上である有機EL素子
(C)陽極と陰極との間に1層以上の発光層を有し、陽極と、少なくとも一つの発光層の間、及び陰極と、少なくとも一つの発光層の間にバイポーラ性電荷注入層が介在する有機EL素子
[中間電極層]
本発明の有機EL素子(A)は、陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、これら発光層の間に、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなる中間電極層が介在している。
即ち、図1に示すように、中間電極層6は、陰極2側の発光層4と接するA面からは正孔を注入し、陽極10側の発光層8と接するB面からは電子を注入する。
このような中間電極層は、発光層その他の有機層との密着性が良好であるため、本発明の有機EL素子は、従来の素子よりも、素子寿命をより長くすることができる。
導電性酸化物としては、遷移金属を含むものがより好ましく、例えば、NbOx、LaOx、NdOx、SmOx、EuOx、MoOx、ReOx、WOx、OsOx、IrOx、PtOx(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物が挙げられる。
DyAz (1)
[式中、Dは、ドナー性の分子又は原子であり、Aは、アクセプター性の分子又は原子であり、yは、1〜5の整数であり、zは、1〜5の整数である。]
[式中、A1は、炭素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル原子であり、A2は、炭素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子又は酸素原子であり、R1は、水素原子又は炭素数1〜50のアルキル基であり、R2は、炭素数1〜50のアルキル基又は炭素数1〜50のチオアルキル基であり、R3は、水素原子、炭素数1〜50のチオアルキル基又は炭素数1〜50のセレノアルキル基であり、これらは相互に独立である。]
R1〜R3において、炭素数1〜50のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシイソブチル基、1,2−ジヒドロキシエチル基、1,3−ジヒドロキシイソプロピル基、2,3−ジヒドロキシ−t−ブチル基、1,2,3−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、1−クロロエチル基、2−クロロエチル基、2−クロロイソブチル基、1,2−ジクロロエチル基、1,3−ジクロロイソプロピル基、2,3−ジクロロ−t−ブチル基、1,2,3−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、1−ブロモエチル基、2−ブロモエチル基、2−ブロモイソブチル基、1,2−ジブロモエチル基、1,3−ジブロモイソプロピル基、2,3−ジブロモ−t−ブチル基、1,2,3−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、1−ヨードエチル基、2−ヨードエチル基、2−ヨードイソブチル基、1,2−ジヨードエチル基、1,3−ジヨードイソプロピル基、2,3−ジヨード−t−ブチル基、1,2,3−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、1−アミノエチル基、2−アミノエチル基、2−アミノイソブチル基、1,2−ジアミノエチル基、1,3−ジアミノイソプロピル基、2,3−ジアミノ−t−ブチル基、1,2,3−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、1−シアノエチル基、2−シアノエチル基、2−シアノイソブチル基、1,2−ジシアノエチル基、1,3−ジシアノイソプロピル基、2,3−ジシアノ−t−ブチル基、1,2,3−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、1−ニトロエチル基、2−ニトロエチル基、2−ニトロイソブチル基、1,2−ジニトロエチル基、1,3−ジニトロイソプロピル基、2,3−ジニトロ−t−ブチル基、1,2,3−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、1−ノルボルニル基、2−ノルボルニル基等が挙げられる。また、炭素数1〜50のチオアルキル基、炭素数1〜50のセレノアルキル基としては、それぞれ、上記アルキル基に、硫黄原子、セレン原子が結合した基が挙げられる。
[式中、Ar1は、ハロゲンで置換可能な
で表される有機基(A3は、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子であり、A4は、硫黄原子又はセレン原子であり、これらは相互に独立である)である。]
[式中、A5は、炭素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子又は酸素原子であり、A6は、炭素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル原子であり、Mは、ニッケル原子、パラジウム原子、白金原子又は亜鉛原子であり、R4は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜50のアルキル基、又は炭素数1〜50のアルコキシ基であり、これらは相互に独立である。]
R4において、炭素数1〜50のアルキル基は、上記と同様である。また、ハロゲンとしては、塩素、臭素等が、炭素数1〜50のアルコキシ基としては、上記アルキル基に、酸素原子が結合した基が挙げられる。
具体的な半導体性材料としては、LixTi2O4、LixV2O4、ErxNbO3、LaxTiO3、SrxVO3、CaxCrO3、SrxCrO3、AxMoO3、AV2O5(A=K、Cs、Rb、Sr、Na、Li、Ca)(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つが好適である。
さらに、半導体性材料は、カルコゲナイド及びアルカリ金属からなることも好ましい。好ましい例としては、LiZnSe、LiZnSi、LiZnO、LiInO等が挙げられる。
有機EL素子の発光層は、以下の機能を併せ持つものである。即ち、
(1)注入機能;電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能
(2)輸送機能;注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
(3)発光機能;電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
である。
ただし、本発明では、発光層において、正孔の注入され易さと電子の注入され易さに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。
ここで、分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、LB法により形成された薄膜(分子累積膜)とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭57−51781号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
[式中、Ar2は、核炭素数6〜50の芳香族環であり、X1は、置換若しくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族基、置換若しくは無置換の核原子数5〜50の芳香族複素環基、置換若しくは無置換の炭素数1〜50のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1〜50のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素数1〜50のアラルキル基、置換若しくは無置換の核原子数5〜50のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の核原子数5〜50のアリールチオ基、置換若しくは無置換の炭素数1〜50のカルボキシル基、置換若しくは無置換のスチリル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基又はヒドロキシル基であり、mは、1〜5の整数であり、nは、0〜6の整数である。]
このうち、好ましくは、フェニル環、ナフチル環、アントラセン環、アセナフチレン環、フルオレン環、フェナントレン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環、トリナフチレン環であり、さらに好ましくは、フェニル環、ナフチル環、アントラセン環、フルオレン環、フェナントレン環、フルオランテン環、ピレン環、クリセン環、ペリレン環である。
このうち、好ましくは、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−フェナントリル基、1−ナフタセニル基、2−ナフタセニル基、9−ナフタセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−ビフェニルイル基、3−ビフェニルイル基、4−ビフェニルイル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−t−ブチルフェニル基、2−フルオレニル基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、3−フルオランテニル基である。
ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
[式中、Ar3〜Ar5は、置換若しくは無置換の核炭素数6〜50の芳香族基、又は置換若しくは無置換のスチリル基であり、pは、1〜4の整数である。]
尚、p≧2の時、複数のAr4、Ar5は、それぞれ同じでも異なっていてもよい。
有機薄膜EL素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化亜鉛錫合金(IZO)、酸化錫(NESA)、金、銀、白金、銅等が適用できる。
陽極は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
本発明では、発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率を10%より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選択される。
陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム/酸化アルミニウム、セシウム、カルシウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属、アルカリカルコゲナイド、アルカリ土類カルコゲナイドなどが挙げられる。
この陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
本発明では、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率を10%より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は、通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmである。
[上取り出し構成]
有機EL素子(B)は、陰極から発光を取出す構成である。TFT(THIN FILM TRANSISTOR)で有機EL素子を起動する場合、通常の素子で用いられている基板取出しでは、基板上のTFT等により、開口率が小さく、ディスプレイとして十分な輝度を得られないという問題点があった。そのため、光の取出し方法を、通常の基板側からではなく、基板の反対側、即ち、陰極側から取出す技術が非常に有用であった。
しかし、このように光取出しの方向を変えるには、取出し方向に透明な電極を配置する必要がある。有機EL素子では、透明電極としてITOが通常用いられるが、良好なITO膜を得るには、基板温度を200℃以上にしなければならない。しかし、有機EL素子は、有機物で構成されており、200℃では、層構造の変化等により、素子劣化が発生する。そのため、光取出し側の電極としてITOを用いることができない。
そこで、本発明者らは、陰極を以下のように構成した。
有機EL素子(B)の陰極は、少なくとも一つのドナー成分と、少なくとも一つの金属酸化物からなるアクセプター成分を含む。
ここで、ドナー成分としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられ、アクセプター成分としては、例えば、遷移金属酸化物等が挙げられる。
ドナー成分と、金属酸化物のアクセプター成分からなる材料は、陰極として効率よく電子を注入でき、なおかつ、透過率が高いため、陰極から光を取出す構成においては優れている。例えば、ドナー成分のみでは、陰極として電子の注入には優れていても、透明性が悪い場合がある。また、金属酸化物は、透明であるが、陰極としての機能がない。従って、両者を最適な濃度で混合することで、透明性と電子注入性の両方が可能になる。透明性を確保するため、金属酸化物は多い方が好ましく、50wt%以上が好ましい。また、ドナー成分は、少なすぎると電子を注入できないため、2〜20wt%が好ましい。また、膜厚は、0.1nm〜10μmの範囲が好ましいが、薄膜として機能し、電流を流すためには、膜厚は0.5nm〜1μmが特に好ましい。
金属酸化物を陰極とした場合、電気抵抗を小さくするために、膜厚を厚くすると、透過率が低下する可能性がある。その場合、補助配線と組合わせることで、画素へ電流を供給する経路に発生する電気抵抗を低下させることができる。
また、本発明の陰極は、金属酸化物を用いているため、安定性に優れており、連続駆動の半減寿命も長くなる。
有機EL素子(B)は、陰極における光透過率が80%以上、好ましくは90%以上である。ここで、透過率とは、少なくとも有機EL素子の発光成分の波長領域での光に関するもので、入射光と透過光の強度の比を表すものである。透過率は高く、透明であるほど発光効率を低減させないため好ましい。
また、光取出し効率を高めるためには、各層の屈折率と膜厚の設計が非常に重要である。単層では透明な材料でも、積層することで、界面での反射が発生すること等も有る。
有機EL素子(B)は、陰極上に、透明性物質からなる封止膜を有し、その封止膜の面積が、陰極と陽極とが重なる発光領域の面積よりも大きいことが好ましい。
封止膜は、主に大気中に含まれる水分や酸素を、有機EL素子まで到達させないことを目的とするものである。従って、酸素や水分を透過させないものほど好ましい。酸素透過率は、少ないほど好ましいが、0.01ml/m2/day以下が特に好ましい。水分透過率は、少ないほど好ましいが、0.01ml/m2/day以下が特に好ましい。
封止膜を構成する透明性物質としては、具体的には、Si、Ge、Mg、Ta、Ti、Zn、Sn、In、Pb、Biの酸化物、窒化物又は酸窒化物が特に好ましい。また、Mo、V、Cr、W、Ni、Co、Mn、Ir、Pt、Pd、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er、Ybの酸化物、窒化物又は酸窒化物も好ましい。
封止膜の膜厚は、薄すぎると十分な封止効果が得られず、素子の膜厚に比べて厚すぎると、封止膜の応力により、素子にリークが発生することがある。従って、10nm〜100μmが好ましく、特に好ましくは100nm〜10μmである。成膜方法は、真空蒸着、スパッタ法、EB法、CVD法、塗布法等があるが、真空蒸着法やスパッタ法が特に好ましい。
また、封止方法は、必ずしも封止膜のみで行う必要はなく、他の手段と組合わせてもよい。具体的には、透明性の封止缶や封止板は、ガラス、石英等の無機の透明材料や、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン等の透明なプラスチックを用いることができる。
[バイポーラ性電荷注入層]
バイポーラ性電荷注入層は、正孔と電子の両方を発光層へ注入可能な材料である。通常、電子と正孔を注入する特性は、全く異なるものであり、単一の物質を積層せず、単層で用いた場合には、電子と正孔を両方発生できるのは、金属である。金属は、電子のエネルギー準位からなるバンドの中に、フェルミエネルギーがあるため、電子は非常に小さいエネルギーで励起され、室温では熱で励起された電子が多数発生している。従って、金属は、電子と正孔を多数発生することができる。しかし、通常の有機物は、電子と正孔の準位には数eVのエネルギー差があり、金属のフェルミ準位を電子か正孔のどちらかの準位に合わせると、もう一方の準位とのエネルギー差が大きくなる。従って、金属は、通常の有機物に対しては、バイポーラ性電荷注入層として好適ではない。
しかし、バイポーラ性電荷注入層を用いれば、発光層の両側に同じ材料で挟むことでも、十分な発光効率を得ることができる。バイポーラ性電荷注入層の具体的な電子構造はまだ解明されていないが、本発明者らは、全くの同一の材料を用いていながら、正孔も電子も効率よく注入することを発見した。もし、バイポーラ性がなければ、正孔注入と電子注入に同一の材料を用いると、電子か正孔のどちらかが過剰であり、電流効率が低いはずである。
このような材料としては、ドナー成分とアクセプター成分を含むものが好ましい。より具体的には、アクセプター成分としては、遷移金属の酸化物又は窒化物であることが好ましく、ドナー成分としては、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属が好ましい。より好ましくは、Cs、Li、Na及びKからなる群から選択される少なくとも一つの元素の単体と、MoOx、VOx、ReOx、RuOx、WOx、ZnOx、TiOx、CuOx(x=0.5〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物との混合物である。ドナー成分とアクセプター成分の混合比は、バイポーラ性があれば特に制限されるものではないが、ドナー成分が2〜20wt%であるものが好ましい。
また、バイポーラ性電荷注入層は、光学的に透明であることが好ましい。膜厚は、0.1nm〜10μmが好ましいが、薄膜として機能し、電流を流すためには、膜厚は0.5nm〜1μmが特に好ましい。
本発明では、このバイポーラ性電荷注入層を、有機EL素子(A)の中間電極層として用いることができる。また、有機EL素子(C)の陰極又は陽極として用いることもできる。
[正孔注入・輸送層]
正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常5.5eV以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば104〜106V/cmの電界印加時に、少なくとも10−4cm2/V・秒であれば好ましい。
具体例として、例えば、トリアゾール誘導体(米国特許3,112,197号明細書等参照)、オキサジアゾール誘導体(米国特許3,189,447号明細書等参照)、イミダゾール誘導体(特公昭37−16096号公報等参照)、ポリアリールアルカン誘導体(米国特許3,615,402号明細書、同第3,820,989号明細書、同第3,542,544号明細書、特公昭45−555号公報、同51−10983号公報、特開昭51−93224号公報、同55−17105号公報、同56−4148号公報、同55−108667号公報、同55−156953号公報、同56−36656号公報等参照)、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体(米国特許第3,180,729号明細書、同第4,278,746号明細書、特開昭55−88064号公報、同55−88065号公報、同49−105537号公報、同55−51086号公報、同56−80051号公報、同56−88141号公報、同57−45545号公報、同54−112637号公報、同55−74546号公報等参照)、フェニレンジアミン誘導体(米国特許第3,615,404号明細書、特公昭51−10105号公報、同46−3712号公報、同47−25336号公報、特開昭54−53435号公報、同54−110536号公報、同54−119925号公報等参照)、アリールアミン誘導体(米国特許第3,567,450号明細書、同第3,180,703号明細書、同第3,240,597号明細書、同第3,658,520号明細書、同第4,232,103号明細書、同第4,175,961号明細書、同第4,012,376号明細書、特公昭49−35702号公報、同39−27577号公報、特開昭55−144250号公報、同56−119132号公報、同56−22437号公報、西独特許第1,110,518号明細書等参照)、アミノ置換カルコン誘導体(米国特許第3,526,501号明細書等参照)、オキサゾール誘導体(米国特許第3,257,203号明細書等に開示のもの)、スチリルアントラセン誘導体(特開昭56−46234号公報等参照)、フルオレノン誘導体(特開昭54−110837号公報等参照)、ヒドラゾン誘導体(米国特許第3,717,462号明細書、特開昭54−59143号公報、同55−52063号公報、同55−52064号公報、同55−46760号公報、同55−85495号公報、同57−11350号公報、同57−148749号公報、特開平2−311591号公報等参照)、スチルベン誘導体(特開昭61−210363号公報、同第61−228451号公報、同61−14642号公報、同61−72255号公報、同62−47646号公報、同62−36674号公報、同62−10652号公報、同62−30255号公報、同60−93455号公報、同60−94462号公報、同60−174749号公報、同60−175052号公報等参照)、シラザン誘導体(米国特許第4,950,950号明細書)、ポリシラン系(特開平2−204996号公報)、アニリン系共重合体(特開平2−282263号公報)、特開平1−211399号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)等を挙げることができる。
また、米国特許第5,061,569号に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば、4,4’−ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)ビフェニル(NPD)、また、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された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(MTDATA)等を用いることができる。
また、発光層の材料として示した前述の芳香族ジメチリディン系化合物の他、p型Si、p型SiC等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。
有機半導体層は、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、10−10S/cm以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平8−193191号公報に開示してある含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
電子注入層及び電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きく、また、付着改善層は、この電子注入層の中で、特に陰極との付着が良い材料からなる層である。
これらの層の材料としては、例えば、8−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体が好適であり、その具体例としては、オキシン(一般に、8−キノリノール又は8−ヒドロキシキノリン)のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物が挙げられる。
(i)下記一般式(16)〜(18)で表されるオキサジアゾール誘導体
[式中、Ar6,Ar7,Ar8,Ar10,Ar11,Ar14は、それぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Ar9,Ar12,Ar13は、置換又は無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
ここで、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基が挙げられる。また、アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。また、置換基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性のものが好ましい。
[式中、A7は、窒素原子又は炭素原子であり、R5は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基であり、nは、0〜4の整数であり、nが2以上の整数であるとき、複数のR5は、互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のR5同士で互いに結合して、置換又は無置換の炭素環式脂肪族環、又は、置換又は無置換の炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ar15は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基であり、Ar16は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基であり、(ただし、Ar15、Ar16のいずれか一方は、置換基を有していてもよい炭素数10〜60の縮合環基、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロ縮合環基である)、L1、L2は、それぞれ単結合、置換基を有していてもよい炭素数6〜60の縮合環、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロ縮合環又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基である。]
HAr17−L3−Ar18−Ar19 (20)
[式中、HAr17は、置換基を有していても良い炭素数3〜40の含窒素複素環であり、L3は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、Ar18は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60の2価の芳香族炭化水素基であり、Ar19は、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基である。]
[式中、X2及びY1は、それぞれ独立に炭素数1〜6までの飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はX2とY1が結合して飽和若しくは不飽和の環を形成した構造であり、R6〜R9は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換若しくは無置換の炭素数1〜6までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、若しくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である(ただし、R6及びR9がフェニル基の場合、X2及びY1は、アルキル基及びフェニル基ではなく、R6及びR9がチエニル基の場合、X2及びY1は、一価炭化水素基を、R7及びR8は、アルキル基、アリール基、アルケニル基又はR7とR8が結合して環を形成する脂肪族基を同時に満たさない構造であり、R6及びR9がシリル基の場合、R7、R8、X2及びY1は、それぞれ独立に、炭素数1から6の一価炭化水素基又は水素原子でなく、R6及びR7でベンゼン環が縮合した構造の場合、X2及びY1は、アルキル基及びフェニル基ではない)。]
[式中、R10〜R17及びZ2は、それぞれ独立に、水素原子、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、X3、Y2及びZ1は、それぞれ独立に、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Z1とZ2の置換基は相互に結合して縮合環を形成してもよく、nは1〜3の整数を示し、nが2以上の場合、Z1は異なってもよい。ただし、nが1、X3、Y2及びR11がメチル基であって、R17が水素原子又は置換ボリル基の場合、及びnが3でZ1がメチル基の場合を含まない。]
[式中、Q1〜Q2は、下記一般式(24)の構造を有する配位子であり、8−ヒドロキシキノリン、2−メチル−8−ヒドロキシキノリン等のキノリン残基があるが、これらに限られるものではない。L4は、ハロゲン原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換の複素環基、−OR(Rは、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、置換若しくは非置換の複素環基、又は−O−Ga−Q3(Q4)(Q3及びQ4は、Q1及びQ2と同様である))で表される基である。]
[式中、環B1及びB2は、互いに結合した置換若しくは無置換のアリール環若しくは複素環構造である。]
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb及びZnの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Na(仕事関数:2.36eV)、K(仕事関数:2.28eV)、Rb(仕事関数:2.16eV)及びCs(仕事関数:1.95eV)からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ca(仕事関数:2.9eV)、Sr(仕事関数:2.0〜2.5eV)、及びBa(仕事関数:2.52eV)からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、K、Rb及びCsからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Rb又はCsであり、最も好ましいのは、Csである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が2.9eV以下の還元性ドーパントとして、これら2種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Csを含んだ組み合わせ、例えば、CsとNa、CsとK、CsとRbあるいはCsとNaとKとの組み合わせであることが好ましい。Csを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
有機EL素子は、超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じ易い。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
絶縁層に用いられる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。本発明では、これらの混合物や積層物を用いてもよい。
本発明の有機EL素子は、透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板とは、有機EL素子を支持する基板であり、400〜700nmの可視光における透過率が50%以上で、平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
以下に、本発明の有機EL素子(A)の代表的な構成例を示す。
(a)陽極/発光層/中間電極層/発光層/陰極
(b)陽極/正孔注入層/発光層/中間電極層/発光層/陰極
(c)陽極/正孔注入層/発光層/中間電極層/正孔注入層/発光層/陰極
(d)陽極/発光層/電子注入層/中間電極層/発光層/電子注入層/陰極
(e)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(f)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極
(g)陽極/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(h)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(i)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/付着改善層/陰極
(j)陽極/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(k)陽極/無機半導体層/絶縁層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/中間電極層/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
以上、例示した材料及び方法により、陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、中間電極層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機EL素子を作製することができる。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機EL素子を作製することもできる。
まず、適当な透光性基板上に、陽極材料からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極を作製する。次に、この陽極上に、正孔注入層を設ける。正孔注入層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られ易く、かつ、ピンホールが発生し難いなどの点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物(正孔注入層の材料)、目的とする正孔注入層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に、蒸着源温度50〜450℃、真空度10−7〜10−3torr、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、膜厚5nm〜5μmの範囲で適宜選択することが好ましい。
次に、正孔注入層上に発光層を設ける。発光層も、上述した有機発光材料を、真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機薄膜化することにより形成できる。これらの方法の中でも、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から、真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
次に、電子注入層を設ける。電子注入層も、上述した有機発光材料を、真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機薄膜化することにより形成できる。これらの方法の中でも、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から、真空蒸着法が好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物により異なるが、一般的に正孔注入層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
次に、この電子注入層の上に中間電極層を設け、さらに、中間電極層上に正孔注入層を設ける。これらの層は、正孔注入層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は、正孔注入層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
次に、発光層及び電子注入層を上記と同様にして成膜する。
最後に、陰極を積層して有機EL素子を得ることができる。陰極は、金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
本発明では、一回の真空引きで一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
本発明の有機EL素子における各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じ易く、逆に厚過ぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数nmから1μmの範囲が好ましい。
実施例1
25mm×75mm×1.1mm厚のITO(膜厚130nm)透明電極付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間、次に、電気抵抗20MΩmの蒸留水で超音波洗浄を5分間、さらに、イソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行った後、ITO基板を取り出し乾燥を行った。その後、直ぐにサムコインターナショナル研究所製UVオゾン装置にて、UVオゾン洗浄を30分間行った。
まず、透明電極ラインが形成されている側の面上に、透明電極を覆うようにして、蒸着速度0.1nm/secで、膜厚60nmのN,N’−ビス(N,N’−ジフェニル−4−アミノフェニル)−N,N−ジフェニル−4,4’−ジアミノ−1,1’−ビフェニル(以下、TPD232)膜を成膜した。このTPD232膜は、正孔注入層として機能する。
さらに、金属Alを蒸着速度0.8nm/secにて蒸着させ、金属陰極を形成し、有機EL発光素子を作製した。この素子は、発光層を合計3層含む素子となった。
寿命測定は、室温下で行い、定電流直流駆動で、最初に初期輝度が3000nitのときの電流値に合わせ、連続通電を行って評価した。半減寿命は、初期輝度が半分になった時の経過時間である。また、半減時の電圧上昇は、駆動を開始した時の電圧と半減時の電圧の差である。
中間電極層として、CsとTCNQを、それぞれ蒸着速度0.01nm/sec、0.1nm/secで共蒸着し、膜厚1nmに成膜した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
中間電極層として、ITOをスパッタで蒸着速度0.4nm/sにて、膜厚10nmに成膜した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
TPD232、TBDB、H1及びD1、Alq及びLiの次にAlを成膜し、積層回数を1回とした以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
実施例1において、中間電極層として、Cs及びMoOxの代わりに、Li、Zn及びSeを、それぞれ蒸着速度0.01nm/secで共蒸着し、膜厚1nmに成膜した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
実施例1において、電子注入層として、Alqのみを膜厚20nmに成膜し、中間電極層として、Cs及びMoOxの代わりに、CsTeを、蒸着速度0.1nm/secで、膜厚1nmに成膜し、その上にMoOx(x=2〜3)を蒸着速度0.1nm/secで、膜厚5nmに成膜した積層膜を用いた以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
実施例1において、中間電極層として、Cs及びMoOxの代わりに、V2O5を、蒸着速度0.01nm/secで、膜厚1nmに成膜した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製し、性能を評価した。結果を表1に示す。
本比較例では、寿命測定の結果、実施例1に比べ、半減時の電圧上昇が大きかった。
比較例2と同様にして有機EL素子を作製した。ただし、基板は、AgとITOを積層したもので、Agの膜厚は20nmであり、ITOの上にTPD232、TBDP、H1及びD1の順に、比較例2と同様に成膜するが、その上に、電子輸送層として、Alqを膜厚20nmに成膜し、その上に、陰極として、Cs及びMoO3を蒸着速度0.01nm/sec、0.02nm/secにて、膜厚が1.0nm(Cs:MoO3=0.3:0.7、体積比)となるように共蒸着した。その上に、MoO3を蒸着速度0.02nm/secで膜厚100nmで蒸着した。
得られた素子の初期性能は、電圧4.5Vで、電流密度1mA/cm2、輝度110nit、色度(0.16,0.26)、電流効率11cd/Aであった。その時の輝度半減寿命は、初期輝度3,000nitで2,500hrであった。
陰極として、MgとAgを、蒸着速度1.5nm/sec、0.1nm/secで、膜厚が1.6nm(Mg:Ag=1.5:0.1、体積比)となるように共蒸着し、その上にITOを蒸着速度0.4nm/secで、膜厚100nmに成膜した以外は、実施例5と同様にして有機EL素子を作製した。
得られた素子の初期性能は、電圧6.0Vで、電流密度1mA/cm2、輝度80nit、色度(0.16,0.26)、電流効率8cd/Aであった。その時の輝度半減寿命は、初期輝度3,000nitで1,200hrであった。
比較例2と同様にして有機EL素子を作製した。ただし、ITOとTPD232の間に、バイポーラ性電荷注入層として、Cs及びMoO3を、蒸着速度0.01nm/sec、0.09nm/secにて、膜厚が1.0nm(Cs:MoO3=1:9、体積比)となるように共蒸着し、AlqとLiを共蒸着した層の代わりに、Alqの単層膜を20nm成膜し、前記AlqとAlの間に、Cs及びMoO3を、蒸着速度0.01nm/sec、0.09nm/secにて、膜厚をそれぞれ0.1nm、0.9nmに共蒸着した。
得られた素子の初期性能は、電圧4.5Vで、電流密度1mA/cm2、輝度110nit、色度(0.16,0.26)、電流効率11cd/Aであった。その時の輝度半減寿命は、初期輝度3,000nitで2,500hrであった。
Claims (8)
- 陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、前記発光層の間には中間電極層が介在し、
前記中間電極層は、単一層、又は複数の層からなる積層体であり、この中間電極層の少なくとも一層が、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなり、
前記半導体性材料が、カルコゲナイド及びアルカリ金属からなる有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、前記発光層の間には中間電極層が介在し、
前記中間電極層は、単一層、又は複数の層からなる積層体であり、この中間電極層の少なくとも一層が、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなり、
前記半導体性材料が、NbOx、LaOx、NdOx、SmOx、EuOx、MoOx、ReOx、WOx、OsOx、IrOx、PtOx(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物である有機エレクトロルミネッセンス素子(但し、半導体性材料がRe2O7である場合を除く)。 - 陽極と陰極との間に少なくとも2層以上の発光層を有し、前記発光層の間には中間電極層が介在し、
前記中間電極層は、単一層、又は複数の層からなる積層体であり、この中間電極層の少なくとも一層が、0.001〜10,000Ω・cmの抵抗率を示す半導体性材料からなり、
前記半導体性材料が、遷移金属を含む導電性酸化物であるアクセプター成分と、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属であるドナー成分とからなる有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記半導体性材料が、LixTi2O4、LixV2O4、ErxNbO3、LaxTiO3、SrxVO3、CaxCrO3、SrxCrO3、AxMoO3、AV2O5(A=K、Cs、Rb、Sr、Na、Li、Ca)(x=0.2〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物である請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 基板上に、陽極、正孔注入層、発光層、電子注入層及び陰極をこの順に有し、
前記、正孔注入層及び電子注入層が、バイポーラ性電荷注入層であり、
前記バイポーラ性電荷注入層が、少なくとも一つのドナー成分と、少なくとも一つのアクセプター成分とからなり、
前記アクセプター成分が、遷移金属の酸化物又は窒化物であり、
前記ドナー成分が、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属である、有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記バイポーラ性電荷注入層が、Cs、Li、Na及びKからなる群から選択される少なくとも一つの元素の単体と、MoOx、VOx、ReOx、RuOx、WOx、ZnOx、TiOx、CuOx(x=0.5〜5)からなる群から選択される少なくとも一つの酸化物との混合物からなる請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記単体の含有量が2〜20wt%である請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含んで構成される表示画面を有する表示装置。
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