JP4716152B2 - 有機発光素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機薄膜のエレクトロルミネッセンス現象を利用した有機発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は有機発光素子の簡略構成図である。
図示するように、この有機発光素子は、陽極１２を膜形成した透明なガラス基板１１の上に、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５を順次膜形成し、さらに、電子輸送層１５に陰極１６を膜形成した構造となっている。
なお、ガラス基板１１は、透明なプラスチック材で形成されたものがある。
【０００３】
陽極１２は、仕事関数の大きい金属や合金によって形成されている。
具体的には、Ａｕ（銅）、ＩＴＯ（インジウム−スズの酸化物）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを使って形成した透明導電性膜の電極となっている。
なお、電極１２は上記の電極物質を真空蒸着やスパッタリングなどの方法によって薄膜形成されている。
【０００４】
また、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５は有機材（有機化合物）によって膜形成されている。
具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）及びＮ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）によって代表される低分子系材料、ポリ−Ｐ−フェニレンビニレン(ＰＰＶ)誘導体によって代表される高分子系材料が使用されている。
【０００５】
上記陰極１６は、仕事関数の小さい金属や合金、または、これら金属や合金の混合物によって形成されている。
具体的には、Ｃａ（カルシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ−Ｌｉ（リチウム）合金、Ｍｇ（マグネシウム）−Ａｇ（銀）合金、Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ｉｎ（インジウム）合金などを真空蒸着やスパッタリングなどの方法によって薄膜形成した電極となっている。
【０００６】
上記した有機発光素子は、陽極１２と陰極１６とに直流電圧を印加することにより、陽極１２より注入される正孔が正孔輸送層１３を経て発光層１４に送られる。
また、陰極１６より注入される電子が電子輸送層１５を経て発光層１４に送られる。
発光層１４では正孔と電子とが再結合し、これによって発光層１４の有機材が励起状態となり励起子が生成する。
【０００７】
このように生成した励起子は発光層１４内を拡散し、続いてその基底状態へと脱励起され、その時に発光し、この発光が正孔輸送層１３、陽極１２、ガラス基板１１を通って射出される。
【０００８】
図１０は、発光層１４が電子輸送層１５を兼ねるように構成された有機発光素子の簡略構成図である。
この発光素子は、ガラス基板１１に陽極１２を膜形成し、その上に、正孔輸送層１３と発光層１４が積層されており、陰極１６が発光層１４に膜形成されている。
【０００９】
図１１は、発光層１４が正孔輸送層１３を兼ねる有機発光素子の簡略構成図である。
この発光素子は、ガラス基板１１に陽極１２を膜形成し、その上に発光層１４と電子輸送層１５とが積層されており、陰極１６が電子輸送層１５に膜形成されている。
【００１０】
図１２は、正孔輸送層１３と電子輸送層１５を備えない有機発光素子の簡略構成図である。
この発光素子は、ガラス基板１１に陽極１２を膜形成し、その上に発光層１４が積層されており、陰極１６が発光層１４に膜形成されている。
【００１１】
図１０、図１１、図１２に示す有機発光素子は、図９に示した有機発光素子と同様に陽極１２と陰極１６とに直流電圧を印加することにより発光し、この発光が陽極１２とガラス基板１１を通って射出する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記した有機発光素子は、発光駆動中に陰極材成分が発光層やその他の有機層内に入って拡散することから、拡散する陰極材成分のために発光輝度が低下する。
【００１３】
また、有機層内に陰極材成分が拡散すると、この陰極材成分を通して陽極にリ−ク電流が流れることがあり、このため、有機発光素子が発光しないことがあるという問題が生ずる。
【００１４】
本発明は上記した実情にかんがみ、有機層に入る陰極材成分を防止して発光輝度を高め、かつ、確実に発光する有機発光素子を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明は、透明基板面に成膜形成した透明な陽極と、この陽極の膜面に積層した有機層と、この有機層の面上に成膜形成した陰極とからなる有機発光素子に関する。
【００１６】
そして、第１の発明では、有機層と陰極との界面に金属と錯体形成する配位子層を設け、前記配位子層は、下記に示す高分子配位子を配位子材料として形成されることを特徴とする有機発光素子を提案する。

【００１７】
第２の発明としては、上記した第１の発明の有機発光素子において、前記配位子層は、前記配位子材料がポリマーマトリックス中に分散していることを特徴とする有機発光素子を提案する。
【００１８】
第３の発明としては、上記した第１または第２の発明の有機発光素子において、前記陰極にＣａを含むことを特徴とする有機発光素子を提案する。
【００１９】
【作用】
このように構成した有機発光素子は、有機層と陰極との間、或いは、有機層のポリマ−マトリックス中に設けた配位子層または有機層に混入させた配位子が陰極材成分と錯体形成し、有機層に拡散する陰極材成分が防止される。
この結果、陰極材成分による発光輝度の低下がなく、また、陰極材成分を通して陽極に流れるリ−ク電流が発生しない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図1は、配位子層を設けた有機発光素子の実施形態を示す簡略構成図である。
【００２１】
本実施形態の有機発光素子は、透明なガラス基板１１（または、透明なプラスチック基板）１１の面上に、透明な陽極１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５を従来例同様に順次成膜形成し、さらに、電子輸送層１５の上に配位子層１０を薄膜形成し、この配位子層１０の面上に陰極１６を金属電極として成膜形成した構成としてある。
【００２２】
上記のように電子輸送層１５と陰極１６との間に設けた配位子層１０は、陰極材成分（金属）と錯体を形成するバッファ層として作用する。
つまり、陰極１６から有機層（１３、１４、１５）へ拡散しようとする金属を配位子層１０で錯体を形成させ、有機層への拡散を防止する。
【００２３】
上記した配位子層１０は次に示すような配位子材料を用いることができる。

【００２４】
また、配位子層１０は、上記の配位子材料を用い、スピンコ−ト、ディップコ−トなどのウェットプロセス、或いは、真空蒸着などのドライプロセスによって薄膜形成することができる。
【００２５】
図２は、発光層１４が電子輸送層を兼ねる従来例同様の有機発光素子に実施する形態で、この発光素子の場合は、発光層１４と陰極１６との間に上記した配位子層１０を設ける。
【００２６】
図３は、発光層１４が正孔輸送層を兼ねる従来例同様の有機発光素子に実施する形態で、この発光素子の場合は、電子輸送層１５と陰極１６との間に上記した配位子層１０を設ける。
【００２７】
図４は、発光層１４が電子輸送層と正孔輸送層とを兼ねる従来例同様の有機発光素子に実施する形態で、この発光素子の場合は、発光層１４と陰極１６との間に上記した配位子層１０を設ける。
【００２８】
一方、配位子層は、成膜性の向上、配位子量の調整のために、有機層のポリマ−マトリックス中に分散させた膜として設けることができる。
【００２９】
すなわち、ウェットプロセスで配位子層を成膜形成する場合、有機材料であるポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカ−ボネ−ト等の高分子化合物と共に配位子材料を溶媒にとかして成膜することによって、ポリマ−マトリックス中に配位子分散させた配位子層を形成することができる。
【００３０】
また、ドライプロセスで成膜形成する場合は、ポリマ−の蒸着重合時に配位子材料を同時に蒸着してポリマ−マトリックス中に配位子を分散させることによって配位子層を形成することができる。
【００３１】
【実施例１】
ガラス基板１１に陽極１２としてＩＴＯを薄膜形成した基板の面上に、発光層１４として、ｐｏｌｙ（２−ｍｅｔｈｏｘｙ，５−（２’−ｅｔｈｙｌ−ｈｅｘｏｘｙ）−１，−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｖｉｎｙｌｅｎｅ）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）をスピンコ−トにより成膜し、その上に配位子層１０として、アセチルアセトンをスピンコ−トにより積層し、さらに、陰極１６として、Ｃａを蒸着し、続いて、Ａｌを蒸着して成膜し、有機発光素子を構成した。
【００３２】
この有機発光素子を駆動して評価したところ、初期の輝度低下がなく、輝度の半減時間が４倍程度に延びた。（従来品：初期の輝度低下率は４０％、輝度の半減時間は５時間）
また、リ−ク電流によって発光しなくなる現象は見られなかった。
なお、初期の輝度低下率は、初期段階で輝度が低下する物の率、半減時間は、輝度が半減するまでの時間である。
【００３３】
図５は、有機層に配位子を混入させた有機発光素子の実施形態を示す簡略構成図である。
本実施形態の有機発光素子は、透明なガラス基板（または、透明なプラスチック基板）１１に、透明な陽極１２を膜形成した基板に、正孔輸送層１３Ｃ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１５Ｃ、陰極１６を順次に成膜形成した構成となっている。
【００３４】
この有機発光素子において、陽極１２と陰極１６は従来例と同様のものであるが、正孔輸送層１３Ｃ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１５Ｃの有機層については、従来例で説明した有機材料に配位子材料を混入させて成膜してある。
【００３５】
配位子材料は、上記したように、クラウンエ−テル誘導体、テトラフェニルボレ−ト誘導体、ＥＤＴＡなどのアミン系化合物、アセチルアセトンなどのジケトン系化合物、また、これらを官能基として含むポリマ−（高分子配位子）を用いることができる。
【００３６】
正孔輸送層１３Ｃ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１５Ｃに配位子を混入させる手段としては、有機材料と配位子材料とを溶解させ、ウェットプロセスによって成膜し、或いは、ドライプロセスによって有機材料と配位子材料とを同時蒸着して成膜することができる。
【００３７】
このように構成した有機発光素子は、有機層に混入させた配位子が金属と錯体を形成することから、有機層に拡散する陰極材成分が減少する。
この結果、発光輝度の低下が少なく、リ−ク電流についても減少し発光が確実なものとなる。
【００３８】
図６は、電子輸送層１５Ｃを備えない有機発光素子の実施形態を、図７は正孔輸送層１３Ｃを備えない有機発光素子の実施形態を、図８は正孔輸送層１３Ｃと電子輸送層１５Ｃを備えない有機発光素子の実施形態を各々示す。
【００３９】
なお、配位子は、正孔輸送層１３Ｃ、発光層１４Ｃ、電子輸送層１５Ｃの全ての層に混入してもよいが、それらのうちの２層或いは一層について混入させる構成としてもよい。
【００４０】
【実施例２】
ガラス基板１１に陽極１２としてＩＴＯを成膜して素子基板を形成した。
そして、発光性の有機材料であるＭＥＨ−ＰＰＶの中に、配位子材料としてアセチルアセトンを１０ｗｔ％混入し、これらの材料をスピンコ−トによって上記素子基板面に成膜形成し、続いて、ＣａとＡｌを蒸着により成膜して有機発光素子を構成した。
【００４１】
このように構成した有機発光素子を駆動して評価したところ、初期の輝度低下がなく、輝度の半減時間が３倍程度に延びた。（従来品：初期の輝度低下率が４０％、輝度の半減時間は５時間）
また、リ−ク電流によって発光しなくなる現象は見られなかった。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記した他に、ウェットプロセス、ドライプロセスで成膜した有機層上に配位子材料を置き、熱をかけて熱拡散させる方法によっても実施することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
上記した通り、本発明では、配位子が陰極材成分と錯体を形成し、有機層に拡散する陰極材成分を極力減少させる構成としたことから、発光輝度の低下が少なく、その上、確実に発光する有機発光素子となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配位子層を設けた実施形態を示す有機発光素子の簡略構成図である。
【図２】発光層が電子輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図１同様の簡略構成図である。
【図３】発光層が正孔輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図１同様の簡略構成図である。
【図４】発光層が電子輸送層と正孔輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図１同様の簡略構成図である。
【図５】正孔輸送層、発光層、電子輸送層に配位子を混入させた実施形態を示す有機発光素子の置簡略構成図である。
【図６】発光層が電子輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図５同様の簡略構成図である。
【図７】発光層が正孔輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図５同様の簡略構成図である。
【図８】発光層が電子輸送層と正孔輸送層を兼ねる構成の有機発光素子の実施形態を示す図５同様の簡略構成図である。
【図９】従来例として示した有機発光素子の簡略構成図である。
【図１０】発光層が電子輸送層を兼ねる構成の従来の有機発光素子を示す図９同様の簡略構成図である。
【図１１】発光層が正孔輸送層を兼ねる構成の従来の有機発光素子を示す図９同様の簡略構成図である。
【図１２】発光層が正孔輸送層と電子輸送層とを兼ねる構成の従来の有機発光素子を示す図９同様の簡略構成図である。
【符号の説明】
１０ 配位子層
１１ ガラス基板
１２ 陽極
１３、１３Ｃ 正孔輸送層
１４、１４Ｃ 発光層
１５、１５Ｃ 電子輸送層
１６ 陰極

Claims (3)

1. 透明基板面に成膜形成した透明な陽極と、この陽極の膜面に積層した有機層と、この有機層の面上に成膜形成した陰極とからなる有機発光素子において、
   有機層と陰極との界面に金属と錯体形成する配位子層を設け、
   前記配位子層は、下記に示す高分子配位子を配位子材料として形成されることを特徴とする有機発光素子。
   

   
2. 前記配位子層は、前記配位子材料がポリマーマトリックス中に分散していることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記陰極にＣａを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機発光素子。

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