JP4926229B2 - 有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents
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図4の積層構成を有する従来の有機EL素子を基準例として作製した。ガラス基板11上に陽極透明電極層12として、シ−ト抵抗10Ω/□のITO(インジウム−スズ酸化物、日本板硝子社製)がコ−トされている。その上にホ−ル輸送性(電子供与性)を有する下記式:
図5に実施例1の有機EL素子の積層構造を示す。ガラス基板21上に陽極透明電極層(陽極電極層)22として、シ−ト抵抗10Ω/□のITO(インジウム−スズ酸化物、日本板硝子社製)がコ−トされている。その上に金属酸化物であるV2O5とホ−ル輸送性を有する有機化合物としてのαNPDをモル比率V2O5:αNPD=4:1で共蒸着し、100Åの厚さの混合膜に成膜して、ホ−ル注入層27を形成した。その後は、上記の基準例と同様に、ホ−ル輸送層23であるαNPD、発光層24であるAlq、電子注入層(金属ド−ピング層、低抵抗電子輸送層)25、陰極電極層(陰極)26を順次積層した。なお、ホ−ル輸送層23、発光層24、及び電子注入層25で発光層を含む有機構造体28を構成している。
図6に実施例2の有機EL素子の積層構造を示す。ガラス基板31上に陽極透明電極層32として、シ−ト抵抗10Ω/□のITO(インジウム−スズ酸化物、日本板硝子社製)がコ−トされている。その上に金属酸化物であるV2O5とホ−ル輸送性を有する有機化合物としてのαNPDをモル比率V2O5:αNPD=4:1で共蒸着し、1000Åの厚さの混合膜に成膜して、本発明のホ−ル注入層37を形成した。その後は、上記の基準例と同様に、ホ−ル輸送層33である αNPD、発光層34であるAlq、電子注入層(金属ド−ピング層)35、陰極電極層36を順次積層した。なお、ホ−ル輸送層33、発光層34及び電子注入層35で発光層を含む有機構造体38を構成している。実施例2の有機EL素子において、陽極透明電極層32であるITOと陰極電極層36であるAlとの間に、直流電圧を印加し、発光層34(Alq)から緑色発光の輝度を測定した。その結果を図7、図8、図9、図10中の白三角プロット(△)で示す。また、実施例2の素子の発光スペクトルを図11の細線で示した。
(1)実施例1及び実施例2の素子は、実施例1及び実施例2のようなホール注入層を有さない基準例の素子に比べて、駆動電圧が低く(図7)、最高輝度も高い(図8、図10)。
(2)実施例1及び実施例2の素子は、基準例の素子と比較して、高電流密度領域(1000mA/cm2の電流密度単位の領域)でも電流効率(量子効率)の低下がほとんど観測されない(図9)ため、素子の信頼性が高い。
(3)実施例1及び実施例2の素子のように、ホ−ル注入層の膜厚を厚くしても素子の駆動電圧は上昇することがなく、むしろ実施例2のようにホ−ル注入層の膜厚が厚い方が、より低電圧で所望の電流密度を得ることができる(図7)。
(4)発光スペクトルは、前記ホ−ル注入層が1000Åと厚い素子(実施例2)は干渉効果によってピ−ク位置が長波長側にシフトし(図11)、本発明のホ−ル注入層が色調制御にも利用できることが分かった。(実施例2の素子が基準例や実施例1の素子と比べて最高電流効率で若干低い値を示しているのは、この干渉効果によるものである。)
図12に実施例3のトップエミッション構造有機EL素子の積層構造を示す。ガラス基板41上にAl(アルミニウム、仕事関数4.2eV)を10Å/秒の蒸着速度で1000Åの厚さに成膜して陽極電極層42を形成した。その上に金属酸化物であるV2O5とホ−ル輸送性を有する有機化合物としてのαNPDをモル比率V2O5:αNPD=4:1で共蒸着し、100Åの厚さの混合膜に成膜して、本発明のホ−ル注入層47を形成した。その上にホ−ル輸送層43としてαNPDを10-6Torr(1Torr=133.32Pa)下で、2Å/秒の蒸着速度で600Åの厚さに成膜し、次に発光層44としてAlqをホ−ル輸送層43と同じ条件で600Åの厚さに真空蒸着して形成した。
図18に実施例4の有機EL素子の積層構造を示す。実施例4の素子は、通常の有機EL素子とは逆の順番に、すなわち、基板上に、陰極透明電極層、発光層を含む有機構造体、ホ−ル注入層、及び陽極電極層が順に積層されている。ガラス基板51上に陰極透明電極層56として、シ−ト抵抗10Ω/□のITO(インジウム−スズ酸化物、日本板硝子社製)がコ−トされている。その上に電子注入層(金属ドーピング層)55として、BCPとCsをモル比率BCP:Cs=4:1で共蒸着し100Åの厚さの混合膜に成膜した。
図24に実施例5の有機EL素子の積層構造を示す。実施例5の素子は、通常の有機EL素子とは逆の順番に、すなわち、基板上に、陰極透明電極層、発光層を含む有機構造体、ホ−ル注入層、及び陽極透明電極層が順に積層されている。ガラス基板61上に陰極透明電極層66として、シ−ト抵抗10Ω/□のITO(インジウム−スズ酸化物、日本板硝子社製)がコ−トされている。その上に電子注入層65として、BCPとCsをモル比率BCP:Cs=4:1で共蒸着し100Åの厚さの混合膜に成膜した。
参考例として、本発明のホール注入層の比抵抗(Ω・cm)を、被測定物の比抵抗の値(レンジ)によって2種類の方法で測定した。
(1)並置法で測定
−○− ITO 4.6×10-4Ω・cm
−●−V2O5 7.2×104Ω・cm
−▲− (V2O5:αNPD=4:1)の共蒸着膜 2.0×103Ω・cm
−◇− (V2O5:αNPD=1:1)の共蒸着膜 3.6×104Ω・cm
−+− (V2O5:αNPD=1:2)の共蒸着膜 2.9×105Ω・cm
−□− (V2O5:2−TNATA=4:1)の共蒸着膜 5.8×103Ω・cm
−△− ITO/V2O5/Al 2.8×105Ω・cm
−☆− ITO/Cs:BCP/Al 1.7×105Ω・cm
−▼− Al/Alq3/Al 4.8×1013Ω・cm
−★− ITO/αNPD/Al 1.5×1013Ω・cm
−■− ITO/V2O5:αNPD(50Å)/αNPD(1000Å)/V2O5:αNPD(50Å)/Al 8.0×108Ω・cm
この結果に示すように、V2O5を含むホール注入層の比抵抗は、1.0×102Ω・cm以上かつ1.0×1010Ω・cm未満の範囲内にある。
2、28、38、48、58、68 発光層を含む有機構造体
3、27、37、47、57、67 ホ−ル注入層
21、31、41、51、61 ガラス基板
22、32、62 陽極電極層(陽極透明電極層)
23、33、43、53、63 ホール輸送層
24、34、44、54、64 発光層
25、35、45、55、65 電子注入層
26、36 陰極電極層(陰極層)
46、56、66 陰極電極層(陰極透明電極層)
Claims (6)
- スパッタリング法で成膜されたITOからなる陽極電極層と、
前記陽極電極層と対向して基板上に配置された陰極電極層と、
前記陽極電極層と前記陰極電極層との間に位置する、前記陽極電極層に接するホ−ル注入層と、
前記ホール注入層と前記陰極電極層との間に位置し、前記ホール注入層に接する前記ホール輸送層と、
前記ホール輸送層と前記陰極電極層との間に位置し、前記ホール輸送層に接する発光層と、
前記発光層と前記陰極電極層との間に位置し、前記発光層に接する電子注入層と、
を有し、
前記陽極電極層と前記陰極電極層の少なくとも一方は透明であり、
前記基板上に前記陰極電極層から前記陽極電極層までの順に積層され、
前記ホ−ル注入層は、V 2 O 5 とαNPDを共蒸着してなる混合膜であり、
前記ホール輸送層は、αNPDからなり、
前記電子注入層は、BCPとCsを共蒸着してなり、
前記ホール注入層は、前記陽極電極層の形成プロセスにおいて、前記ホール輸送層、前記発光層、及び前記電子注入層を含む有機構造体へのダメージを低減させるダメージ低減層として機能す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に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、前記ホール注入層、前記ホール輸送層、前記発光層、及び電子注入層を含む発光ユニットを複数個有し、前記発光ユニットのそれぞれが少なくとも一層からなる電荷発生層によって仕切られており、
前記電荷発生層が1.0×102 Ω・cm以上の比抵抗を有する電気的絶縁層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又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、前記αNPDは、イオン化ポテンシャルが5.7eVより小さく、ホ−ル輸送性を有し、前記混合膜は、前記V 2 O 5 と前記αNPDとの酸化還元反応によって生成した前記αNPDのラジカルカチオンと前記V 2 O 5 のラジカルアニオンからなる電荷移動錯体を有し、前記電荷移動錯体中の前記ラジカルカチオンが、電圧印加時に前記陰極電極層の方向へ移動することにより、前記発光層へホ−ルが注入され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乃至請求項3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、前記スパッタリング法に使用されるスパッタリング装置は、所定距離隔てて対向配置した一対のタ−ゲットの各々の周辺の前方に電子を反射する反射電極を設けると共に、磁界発生手段により各タ−ゲットの周辺部の近傍にその面に平行な部分を有する平行磁界を形成した対向タ−ゲット式スパッタリング装置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乃至請求項4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、前記V 2 O 5 が抵抗加熱蒸着法、電子ビ−ム蒸着法、又はレ−ザ−ビ−ム蒸着法によって成膜されてい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乃至請求項5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、前記ホ−ル注入層の比抵抗が、1.0×10 2 Ω・cm以上かつ1.0×10 10 Ω・cm未満の範囲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。
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