JP4611578B2

JP4611578B2 - 有機エレクトロルミネッセント素子

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Publication number: JP4611578B2
Application number: JP2001225847A
Authority: JP
Inventors: 淳二城戸; 敏男松本; 時雄水上
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP2003045676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面光源や表示素子に利用される有機エレクトロルミネッセント素子（以下、有機ＥＬ素子と略記することがある。）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対向する陽極電極と陰極電極との間に、有機化合物からなる発光層を有する有機ＥＬ素子は、近年、低電圧駆動の大面積表示素子を実現するものとして注目されている。Tangらは、素子の高効率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、ホールと電子がそれぞれ陽極、陰極よりバランスよく注入される構造とし、しかも有機層の層厚を２０００Å以下とすることで、１０Ｖ以下の印加電圧で１０００cd／ｍ² と外部量子効率１％の実用化に十分な高輝度、高効率を得ることに成功した（Appl． Phys．Lett．，51, 913 (1987). ）。
しかしながら、従来の有機ＥＬ素子は、素子寿命の観点では、表示ディスプレイ用途で必要とされる約１００cd／ｍ²程度の輝度でようやく１万時間を超える半減寿命が達成されるに至ったにすぎず、照明用途等で必要とされる約１０００cd／ｍ²乃至約１００００cd／ｍ²程度の輝度で実用上必要な素子寿命を得ることは、現段階では依然として難しいとされ、実際にそのような高輝度、長寿命の有機ＥＬ素子は未だ実現していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は従来の有機ＥＬ素子では達成困難であった高輝度発光での長寿命を実現した素子構造を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究の結果、対向する陽極電極と陰極電極の間に、複数の発光ユニットを、それぞれ等電位面を形成する層で仕切って積層した構成とすることによって、この素子においては両電極間に所定電圧が印加されたとき、各発光ユニットが直列的に接続されて、同時に発光することになり、既知の有機ＥＬ素子では実現不可能であった高い電流効率（又は量子効率）を実現できることを見い出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、対向する陽極電極と陰極電極の間に複数個の発光ユニットを有し、陽極電極はＩＴＯで形成され、陰極電極はＡｌで形成され、発光ユニットがそれぞれ１層の等電位面を形成する層としてのＩＴＯによって仕切られており、発光ユニットは、それぞれ、ホール注入層としてのαＮＰＤと、ＡｌｑとＮＫＸ−１５９５の混合層と、電子注入層としての、バソクプロインと金属セシウムの混合層と、を順次成膜した構成であることを特徴とする。
【０００５】
本明細書において、発光ユニットとは、有機化合物からなる発光層を含む積層構造を有し、従来の有機ＥＬ素子の構成要素のうち陽極電極と陰極電極を除いた積層体部分を意味し、陽極と陰極との間に所定電圧を印加したとき発光しうるものである。
また、等電位面を形成する層（以下、単に、等電位面と称することもある）とは、電圧印加時に層内で厚さ方向にも、面方向にも電位差が実質的にない層を意味する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記のように、既知の有機ＥＬ素子の基本構造である陽極電極／発光ユニット（有機層、２層以上の積層構造が一般的）／陰極電極のうち、両電極に挟まれた発光ユニットが２個以上存在し、各発光ユニットが等電位面として機能する層によって仕切られていることを特徴としている。
従来の有機ＥＬ素子は、図１に示すように、単一の発光ユニットが電極に挟まれた構造となっており、陰極側から電子（ｅ−）、陽極側からホール（ｈ＋）を注入して発光ユニット内で再結合し、励起状態を生成し発光する。
これに対して、図２に示す本発明による有機ＥＬ素子は、等電位面によって仕切られた複数の発光ユニット内で、電子−ホール再結合が生じ、したがって複数の発光が電極間で発生する。
【０００７】
本発明の有機ＥＬ素子において、等電位面を形成する材料としては、一般に、可視光の透過率が５０％以上の透明導電材料を使用するのが好ましい。可視光の透過率が５０％未満であると、生成した光が等電位面を通過する際に吸収され、複数個の発光ユニットを積層しても高い電流効率が得られなくなる。透明導電材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ₂、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯx 、ＶＯx 、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ₂、ＣｕＧａＯ₂、ＳｒＣｕ₂Ｏ₂、ＬａＢ₆、ＲｕＯ₂などの導電性無機化合物が挙げられる。
また、透明性を確保出来る程度の極薄の金属薄膜を等電位面として使用することができる。
さらに、誘電体と金属膜を積層してなる構造のものを使用することもできる。それらの例としては、Ａｕ／Ｂｉ₂Ｏ₃ 等の２層膜や、ＳｎＯ₂／Ａｇ／ＳｎＯ₂、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ₂Ｏ₃／Ａｕ／Ｂｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂／ＴｉＮ／ＴｉＯ₂、ＴｉＯ₂／ＺｒＮ／ＴｉＯ₂等の多層膜が知られている。
金属薄膜又は２層以上の多層膜中の金属膜は、膜厚を１０ｎｍ以下とするのが好ましく、０．５〜１０ｎｍとするのが好ましい。この膜厚が１０ｎｍを超えると、光の透過率が５０％以下になり、発光効率が下がってしまう。
【０００８】
また、等電位面を形成する材料としては、導電性有機物を使用することもできる。それらの例としては、Ｃ₆₀等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物などが挙げられる。
【０００９】
本発明において、発光ユニットとは、前述のように、従来の有機ＥＬ素子を構成する要素のうち、陽極と陰極とを除いた構成要素をさす。
従来の有機ＥＬ素子の構成としては、例えば、（陽極）／発光層／（陰極）、（陽極）／ホール輸送層／発光層／（陰極）、（陽極）／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／（陰極）、（陽極）／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／（陰極）などが挙げられる。
本発明による有機ＥＬ素子においては、各発光ユニットが等電位面によって仕切られて、複数個（２個以上）存在するものであれば、該発光ユニットは、いかなる積層構造を有していてもよく、発光層、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層などに用いる物質についても、特に制限はなく、従来これらの層の形成に用いられた任意の物質であってよい。
発光層に用いられる発光材料についても、特に制限はなく、公知の任意のものが使用され、例えば、各種の蛍光材料、燐光材料などが挙げられる。
【００１０】
陰電極材料としては、一般的には仕事関数の小さい金属、またそれらを含む合金、金属酸化物等が用いられることが多い。具体的にはＬｉ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属、Ｅｕ等の希土類金属等からなる金属単体、もしくは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等との合金などが挙げられる。また、本発明者らが提案した、陰電極と有機層との界面に金属ドーピング有機層を用いる構成（特開平１０−２７０１７１号公報参照）では、陰電極は導電性材料であれば、その仕事関数等の性質は別段、制限とはならない。また、同様に本発明者らが特開平１１−２３３２６２号公報及び特開２０００−１８２７７４号公報に開示した技術を使用して、例えば、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｙ、Ｓｃ、Ｓｉなどの金属、もしくはこれらの金属を含有する合金を陰電極材料として使用することもできる。これらのうち、特に、配線電極として一般に広く使用されているアルミニウムが好ましい。
また、陽極電極材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・すず酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）などの透明材料を使用する。
【００１１】
この新しい素子構造を有する本発明の有機ＥＬ素子は、次の点で従来の有機ＥＬ素子とは大きく異なる特徴を持つ。
まず、従来の有機ＥＬ素子においては、素子内に注入された電子数と放出された光子数の比率である量子効率の上限は理論上、１（＝１００％）であったが、本発明による有機ＥＬ素子においては、理論上の限界はない。何故なら図２に示されるホール（ｈ＋）注入は有機分子の基底状態の分子軌道からの電子の引き抜きを意味しており、等電位面の陰極側に接する層の基底状態の分子軌道から引き抜かれた電子は、陽極側に接する層の励起状態の分子軌道に注入されることで発光性励起状態を作り出すために再利用されるからである。
従って、等電位面として定義された層によって仕切られた複数個の発光ユニットの量子効率の総和が本発明の有機ＥＬ素子の量子効率となり、その値に上限は無い。
つまり、本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子が複数個、金属導線によって直列に接続されている状態と回路的には同一であるが、等電位面が透明な膜構造であるため、依然として従来の有機ＥＬ素子と同様の面状発光が可能である。
【００１２】
勿論、本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子が複数個（ｎ個）、直列に接続された構造を有するため、駆動電圧は各発光ユニットによって消費される電位降下分（Ｖn）の総和（Ｖ＝Ｖ₁＋Ｖ₂＋……Ｖn）であることは、言うまでもない。従って、従来の有機ＥＬ素子の利点であるとされてきた１０Ｖ以下での低駆動電圧は、発光ユニットの数（ｎ）が増えれば増えるほど実現不可能となるのは、本発明の素子においては当然である。
にも拘わらず、本発明の有機ＥＬ素子は、従来の有機ＥＬ素子と比較していくつかの優位点を有する。
まず、有機ＥＬ素子の輝度は、電流密度にほぼ比例するため、高輝度を得ようとすれば、必然的に高い電流密度が必要である。一方、素子寿命は（駆動電圧ではなく）電流密度に反比例し、従って高輝度発光は、素子寿命を短くする。
しかしながら、本発明の有機ＥＬ素子は、例えばｎ倍の輝度を得たい場合は、電極間に存在する同一の構成の発光ユニットをｎ個とし、電流密度をほぼ一定に保ったまま実現できる。この時、前述の通り駆動電圧もｎ倍、もしくはそれ以上になるのは当然であるが、ｎ倍の高輝度が寿命を犠牲にせずに実現できることの利点は、計り知れない。
【００１３】
その他に、例えば、単純マトリクス構造の表示ディスプレイを応用例とした場合は、電流密度の減少は、配線抵抗による電圧降下や基板の温度上昇を従来の場合に比べて大きく低減出来る点で、本発明の素子構造は有利である。また、発光素子部分の電圧が従来の素子に比べて高いことは、配線抵抗による電圧降下分が輝度減少にさほど影響を与えないことを意味し、ただでさえ配線部分の電圧降下が小さい本発明の素子構造の特徴と相俟って、従来の素子では不可能であった定電圧制御による単純マトリクス構造の表示デバイスの実現が可能であることも意味する。
【００１４】
【実施例】
図３は、本発明による有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。ガラス基板（透明基板）１上には、順に、陽極電極を構成する透明電極２、発光ユニット３−１、等電位面４−１、発光ユニット３−２、等電位面４−２、．．．．．、等電位面４−（ｎ−１）、発光ユニット３−ｎと繰り返され、最後に陰極電極５が積層されている。これらの要素（層）のうち、ガラス基板（透明基板）１、透明電極２、発光ユニット（３−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）、陰極電極５は周知の要素であり、等電位面（４−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）によって仕切られた、発光ユニット（３−ｎ、但しｎ＝１、２、３……）が複数個、両電極間に存在する点が本発明の有機ＥＬ素子の新しい点である。
【００１５】
また、有機ＥＬ素子は、電極材料の持つ性質の一つである仕事関数が素子の特性（駆動電圧等）を左右するといわれている。本発明の有機ＥＬ素子における等電位面（４−ｎ）は、陽極電極方向に電子、陰極電極方向にホールを注入しているため、上記の発光ユニットの構成要素のうち特に電子注入（輸送）層とホール注入（輸送）層の形成法は、各発光ユニットへの電荷（電子及びホール）注入に際しての、エネルギー障壁を低減するためには重要な要素となる。
【００１６】
例えば、各等電位面（４−ｎ）から陽電極側に電子注入をする際には、特開平１０−２７０１７１号公報に開示されているように、発光ユニットを、等電位面の陽極側に接する層として、有機化合物と電子供与性（ドナー）ドーパントとして機能する金属との混合層からなる電子注入層を有する構成とするのが好ましい。
ここで、ドナードーパントは、仕事関数が４．２ｅＶ以下のアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属のうちから選択された１種以上の金属からなるのが好ましい。これらの金属の詳細については、特開平１０−２７０１７１号公報に記載されている。
また、上記の電子注入層中のドナードーパント金属のモル比率は、有機化合物に対して０．１〜１０であるのが好ましい。このモル比率が０．１未満では、ドーパントにより還元された分子（以下、還元分子）の濃度が低過ぎ、ドーピング効果が小さく、１０倍を超えると、膜中のドーパント濃度が有機分子濃度をはるかに超え、還元分子の膜中濃度が極端に低下するので、ドーピングの効果も下がってしまう。
上記のような電子注入層を有する構成の発光ユニットとすることにより、等電位面を形成する材料の仕事関数に拘わらず、エネルギー障壁のない、電子注入が実現される。
【００１７】
また、発光ユニットは、等電位面の陽極側に接する層として、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属のうちから選択される金属からなる膜厚が５ｎｍ以下、好ましくは０．２〜５ｎｍの層からなる電子注入層を有する構成であってもよい。この膜厚が５ｎｍを超えると、光の透過率が減少してしまうと同時に、反応性が高く、空気中で不安定な該金属が過剰に存在することで、素子を不安定にすることも知られているので好ましくない。
さらに、特開平１１−２３３２６２号公報及び特開２０００−１８２７７４号公報に記載の「有機金属錯体（該錯体化合物中の金属イオンは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属等の低仕事関数金属から選択される）と該有機金属錯体中の金属イオンを真空中で金属に還元する金属との組み合わせ」からなる電子注入層を採用し、使用する還元金属（Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｔｉ等）の膜厚を透明性を確保出来る程度に極薄にして、電子注入層としてもよい。
【００１８】
また例えば、各等電位面（４−ｎ）から陰電極側にホール注入する際には、本発明者らが特開平１１−２５１０６７号公報において提案した有機物をルイス酸化学的に酸化しうる性質を有する電子受容性化合物（ルイス酸化合物）がドープされたホール注入層を等電位面の陰極側に接触する層として形成しておくと、等電位面（４−ｎ）を形成する材料の仕事関数に拘わらず、エネルギー障壁のない、ホール注入を実現することができる。
さらに、透明性を確保出来る極薄の電子受容性化合物（ルイス酸化合物）層を形成して、ホール注入層としてもよい。この場合、膜厚は３０ｎｍ以下とするのが好ましく、０．５〜３０ｎｍの範囲とするのが好ましい。膜厚が３０ｎｍを超えると、光の透過率が減少してしまうと同時に、反応性が高く、空気中で不安定な該ルイス酸化合物が過剰に存在することで、素子を不安定にすることも知られているので、好ましくない。
【００１９】
電子受容性化合物（ルイス酸化合物）としては、特に制限はないが、例えば、塩化第２鉄、臭化第２鉄、ヨウ化第２鉄、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、５フッ化砒素、３フッ化硼素等の無機化合物や、ＤＤＱ（ジシアノ−ジクロロキノン）、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、４Ｆ−ＴＣＮＱ（テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン等の有機化合物を使用することができる。
ホール注入層中の有機化合物と電子受容性化合物（ドーパント化合物）のモル比率は、有機化合物に対して０．１〜１０の範囲であるのが好ましい。ドーパントの比率が０．１未満であるとドーパントにより酸化された分子（以下、酸化分子と称することがある）の濃度が低過ぎ、ドーピングの効果が小さく、１０倍を超えると、膜中のドーパント濃度が有機分子濃度をはるかに超え、酸化分子の膜中濃度が極端に低下するので、ドーピングの効果も下がる。
【００２０】
本発明に用いる発光ユニットにおいて、陰極や陽極に直接接している層に関しては、それぞれ等電位面の陽極側に接する層、等電位面の陰極側に接する層と同一構成にしてもよいし、組成の異なる電子注入層やホール注入層を使用することもできる。もちろん、従来の有機ＥＬ素子に使用されてきた電子注入層やホール注入層をそのまま好適に使用することができる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、有機化合物、金属及び透明導電膜の成膜には、日本ビーテック製真空蒸着機及びＦＴＳコーポレーション製ＮＦＴＳスパッタリング装置を使用した。膜厚の測定には、テンコール社製Ｐ１０触針式段差計を用いた。素子の特性評価には、ケースレー（keithley）社ソースメータ２４００、トプコンＢＭ−８輝度計を使用した。素子のＩＴＯを陽極、Ａｌを陰極として直流電圧を０．２Ｖ／２秒の割合でステップ状に印加し、電圧上昇１秒後の輝度及び電流値を測定した。また、ＥＬスペクトルは、浜松ホトニクスＰＭＡ−１１オプチカルマルチチャンネルアナライザーを使用して定電流駆動し測定した。
【００２２】
基準例（従来の有機ＥＬ素子の作製例）
図４に示した積層構造を有する従来の有機ＥＬ素子を下記のようにして作製した。
ガラス基板１上には、陽極透明電極２として、シート抵抗２０Ω／□のＩＴＯ（インジウム・すず酸化物、三容真空社製スパッタ蒸着品）が所定パターンにコートされている〔図９の（ａ）参照〕。その上に有機物成膜用金属マスク〔図９の（ｂ）〕を介して正孔輸送性を有する下記式（１）：
【化１】

で表されるαＮＰＤを１０^-6torr下で、２Å／秒の蒸着速度で６００Åの厚さに成膜し、ホール輸送層６を形成した。
【００２３】
次に、前記ホール輸送層の上に、発光層７として下記式（２）：
【化２】

で表されるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（以下、Alqと略記することがある）と、緑色発光蛍光色素であるクマリン誘導体〔商品名：ＮＫＸ−１５９５）（日本感光色素社製）〕を、この蛍光色素が１重量％の濃度となるように各々の蒸着速度を調整して４００Åの厚さに成膜した。
【００２４】
次に、前記発光層７の上に特開平１０−２７０１７１号公報に記載の金属ドーピング電子注入層８として、下記式（３）：
【化３】

で示されるバソクプロインと金属セシウム（Cs）をモル比で１：１となるように各々の蒸着速度を調整して３００Åの厚さに成膜した。
【００２５】
次に、陰極電極５として陰極成膜用金属マスク〔図９の（ｄ）参照〕を介してＡｌを蒸着速度１０Å／秒で１０００Åの厚さ蒸着した。この工程によって発光領域は縦０．２ｃｍ、横０．２ｃｍの正方形状となる。この有機ＥＬ素子において、陽極電極であるＩＴＯと陰極電極であるＡｌとの間に、直流電圧を印加し、発光層（Alq：ＮＫＸ−１５９５の共蒸着層）からの緑色発光の諸特性を測定した。図５、図６、図７及び図８中の○プロットは、この素子（基準例）の輝度（cd／ｍ²)−電圧（Ｖ）特性、輝度（cd／ｍ²)−電流密度（mA／ｍ²)特性、輝度（cd／ｍ²)−電流効率（cd／Ａ)、電流密度（mA/ｃｍ²)−電流効率（cd／Ａ）を示すものである。
また、代表的輝度値での諸特性を表１にまとめた。
【００２６】
【表１】

【００２７】
実施例１
基準例と同じく、図９の（ａ）に示した所定パターンにコートされているＩＴＯ上に有機物成膜用金属マスク〔図９の（ｂ）〕を介して、発光ユニット３−１を成膜した。すなわち、αＮＰＤを６００Å、Alq：ＮＫＸ−１５９５＝１００：１の層を４００Å、バソクプロインと金属セシウム（Cs）の混合層を３００Åの厚さに順次成膜した。
次に、前記金属ドーピング層の上に等電位面４−１として、ＩＴＯを本発明者らが特願２００１−１４２６７２号で提案したスパッタリングの手法を用いて、成膜速度４Å／秒で１００Åの厚さに成膜した。この層（等電位面）は発光エリアと一致する様、縦０．２ｃｍ、横０．２ｃｍの正方形状のみに成膜するため、金属マスク〔図９の（ｃ）〕を用いて成膜した。
次に、有機物成膜用金属マスク（図９の（ｂ））にもどして前述の工程をもう一度繰り返し発光ユニット３−２を成膜した。すなわち、αＮＰＤを６００Å、Alq：NKX-1595＝１００：１の層を４００Å、バソクプロインと金属セシウム（Cs）の混合層を３００Åの厚さに、順次成膜した。
最後に、陰極電極５として陰極成膜用金属マスク〔図９の（ｄ）〕を介して、Ａｌを蒸着速度１０Å／秒で１０００Åの厚さに蒸着し、図９の（ｅ）に示したパターンを有する有機ＥＬ素子を得た。該工程によって発光領域は縦０．２ｃｍ、横０．２cmの正方形状とした。
この実施例１で得られた有機ＥＬ素子の鳥瞰図を図１１に、積層構造を図１２に示す。
この有機EL素子において、陽極電極であるＩＴＯと陰極電極であるＡｌとの間に、直流電圧を印加し、発光層（Alq：NKX-1595の共蒸着層）からの緑色発光の諸特性を測定した。図５、図６、図７、図８中の□プロットは、この素子（実施例１）の輝度（cd／ｍ²)−電圧（Ｖ）特性、輝度（cd／ｍ²)−電流密度（mA／ｍ²)特性、輝度（cd／ｍ²)−電流効率（cd／Ａ)、電流密度（mA/ｃｍ²)−電流効率（cd／Ａ）を示すものである。
また、この実施例１で作製した素子の代表的輝度値での諸特性を表２にまとめた。
【００２８】
【表２】

【００２９】
この様に発光ユニットが等電位面によって仕切られて２個存在するこの有機ＥＬ素子は、基準例の有機EL素子と比べて、ほぼ同輝度での電流効率（ひいては量子効率）を比較すると、ほぼ２倍の値を示した。
また、発光スペクトルを観察すると、ＮＫＸ−１５９５の蛍光スペクトルとほぼ一致したが、スペクトルの半値幅が基準例と比較して若干細くなった（図１０参照）のは、２つの発光ユニットの内、最初に成膜した発光ユニット３−１からの発光が陰極で反射され、その陰極での反射光と、直接基板方向に放射された発光との位相がほぼ一致したための、干渉効果によると考えられる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の有機ＥＬ素子は、電極間に複数の発光ユニットを等電位面で仕切って配置することで、電流密度を一定に保ったまま、従来の有機ＥＬ素子では実現し得なかった高輝度領域での長寿命素子が実現可能であり、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となり、さらに、単純マトリクス構造の表示ディスプレイを応用例とした場合は、やはり、配線抵抗による電圧降下や基板の温度上昇を大きく低減出来るので、従来の素子では不可能と思われていた大面積単純マトリクス表示ディスプレイも実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の有機ＥＬ素子の動作機構を示す説明図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の動作機構を示す説明図である。
【図３】本発明の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【図５】基準例と本発明の実施例１で作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧−輝度特性を示すグラフである。
【図６】基準例と本発明の実施例１で作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧−電流密度特性を示すグラフである。
【図７】基準例と本発明の実施例１で作製した有機ＥＬ素子の輝度−電流効率特性を示すグラフである。
【図８】基準例と本発明の実施例１で作製した有機ＥＬ素子の電流密度−電流効率特性を示すグラフである。
【図９】本発明の有機ＥＬ素子の製造工程図である。
【図１０】基準例と本発明の実施例１で作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトル図である。
【図１１】本発明の有機ＥＬ素子の断面構造を表す鳥瞰図である。
【図１２】実施例１で作製した有機ＥＬ素子の積層構造を示す略示断面図である。
【符号の説明】
１透明基板
２透明陽極電極
３−１発光ユニット
３−２発光ユニット
３−ｎ発光ユニット
４−１等電位面
４−２等電位面
４−ｎ等電位面
５陰極電極
６ホール輸送層
７発光層
８電子注入層

Claims

対向する陽極電極と陰極電極の間に複数個の発光ユニットを有し、
前記陽極電極はＩＴＯで形成され、
前記陰極電極はＡｌで形成され、
前記発光ユニットがそれぞれ１層の等電位面を形成する層としてのＩＴＯによって仕切られており、
前記発光ユニットは、それぞれ、ホール注入層としてのαＮＰＤと、ＡｌｑとＮＫＸ−１５９５の混合層と、電子注入層としての、バソクプロインと金属セシウムの混合層と、を順次成膜した構成であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記等電位面を形成する層が可視光に対して５０％以上の透過率を有する有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項２記載の素子において、前記等電位面を形成する層が膜厚１０ｎｍ以下の層である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記電子注入層中の電子供与性ドーパント金属のモル比率が、前記電子注入層中の有機化合物に対して０．１〜１０である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記等電位面の陽極電極側に接する層としての前記電子注入層の膜厚が５ｎｍ以下である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記等電位面の陽極電極側に接する層としての前記電子注入層が、有機金属錯体化合物に含有される金属イオンを真空中において金属に還元しうる金属で還元して生成した金属と有機化合物とからなる有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記ホール注入層中の有機物をルイス酸化学的に酸化しうる性質を有する電子受容性化合物のモル比率が、この有機化合物に対して０．１〜１０である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記等電位面の陰極電極側に接する層として、ホール注入層が、電子受容性化合物からなり、膜厚３０ｎｍ以下である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記複数個の発光ユニットが互いに異なる発光スペクトルを有する有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記複数個の発光ユニットのそれぞれからの発光の重ね合わせによって発光色が白色である有機エレクトロルミネッセント素子。
請求項１記載の素子において、前記複数個の発光ユニットのうち少なくとも一つの発光ユニットが燐光発光材料を含む発光層を有する有機エレクトロルミネッセント素子。