JP5277319B2 - 有機el素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
2 陽極
3 有機機能層
31 発光層
32 両極性電荷発生層
33 ホール注入層
34 ホール輸送層
35 電荷発生促進層
35 電荷発生促進層
4 ホール受電極
図1に示すように、本実施形態に従う有機EL素子は、基板1上に、陽極として機能する第1電極2、少なくとも一層以上の発光層31を含む有機機能層3、およびホール受電極として機能する第2電極4が積層された構造である。第1電極2と第2電極4の間に有機機能層3を配置する構造は、従来における構造と同様である。しかしながら、本実施形態では、バイアス電圧が印加されると電子とホール(正孔)を生成する両極性電荷発生層32を、発光層31と第2電極4の間に位置するように有機機能層3内に配置したことによって、第2電極4が、従来のような電子注入型の電極(陰極)ではなく、発光層31からホールを受け取るホール受電極となっている。
続いて、図1に示した構造の有機EL素子を製造する方法の一例について、図6を参照しながら説明する。但し、詳述した通り、本実施形態に従う有機EL素子は、種々の材料を適用することが可能である。従って、以下においては、説明の便宜上、両極性電荷発生層32の材料にフラーレンを用い、酸素により両極性に変化させて両極性電荷発生層32にした一例について説明する。
本実施形態は、図1に例示した第1実施形態の変形例である。すなわち、図7に示すように、発光層31と両極性電荷発生層32の間に、電荷発生促進層35を配置したことを除けば図1に例示した構造と同様である。この電荷発生促進層35は、両極性電荷発生層32の層内における電荷発生を促進させるために配置する。電荷発生促進層35は、例えば、LiFやMgF2などの材料を用いて、例えば蒸着法によって成膜することができる。図4及び実施例1に例示したLi2Oによる電子注入層も、電荷発生促進層35として機能する。このような構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、電荷発生促進層35を配置して第1電極2と第2電極4の間の膜厚を大きくすることで、短絡などの不良を防止することができる。
本実施形態は、図7に示した第3実施形態をさらに変形した変形例である。すなわち、図8に示すように、両極性電荷発生層32とホール受電極4の間に、第2の電荷発生促進層36を配置したことを除けば図7に例示した構造と同様である。第2の電荷発生促進層36も、両極性電荷発生層32の層内における電荷発生を促進させるために配置する。勿論、第1の電荷発生促進層35については省略することもできる。本実施形態の電荷発生促進層36としては、例えばMoO3、V2O5、HAT−CNなどの材料を用いて、例えば蒸着法によって成膜することができる。このような構成であっても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
ガラス基板1上に、公知技術によりスパッタ法にてITO陽極2を形成し、真空蒸着法にて、ホール注入層33としてCuPc、ホール輸送層34としてαNPD、発光層31としてAlq3、電子注入のための電荷発生促進層35としてLiF、両極性電荷発生層32としてC60、ホール受電極4としてAuを成膜し、有機EL素子を作製した。
実施例2では、実際に酸素が浸入したC60が両極性の電荷発生層となっていて、Auがホール受電極4となっているかの実証実験として行った。両極性電荷発生層32のC60とホール受電極4とするAuとの間に、電荷発生促進層36であるαNPDを挿入した有機EL素子を作製した。電荷発生促進層36のαNPDは電子輸送性が乏しいため、Auから電子が注入されることはない構造となる。作製方法は以下のように行った。
Claims (9)
- 少なくとも1層以上の発光層を含む有機機能層を、第1電極と第2電極の間に配置した有機EL素子であって、
前記有機機能層が電子とホールを生成する両極性電荷発生層を含み、
前記第1電極および第2電極の一方の電極がホール受電極であり、前記ホール受電極と前記発光層との間に前記両極性電荷発生層が形成され、
前記両極性電荷発生層が、素子周囲の雰囲気に含まれる酸素によって端部側から両極性に変化して発光領域が形成される有機半導体を含む材料で形成されていることを特徴とする有機EL素子。 - 前記第1電極および第2電極の他方の電極が陽極であり、
前記両極性電荷発生層が、前記発光層とホール受電極との間に配置され、電子とホールを生成する材料を含む単一層で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。 - 前記ホール受電極の仕事関数が4.0eV以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL素子。
- 前記両極性電荷発生層のイオン化ポテンシャル(Ip)と電子親和力(Ea)の差が、2.5eV以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機EL素子。
- 前記有機半導体がフラーレン又はフラーレン誘導体であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記発光層と両極性電荷発生層の間の第1の電荷発生促進層、及び/又は、前記両極性電荷発生層とホール受電極の間の第2の電荷発生促進層をさらに有し、前記第1の電荷発生促進層はLiF、MgF 2 、Li 2 Oのいずれかで形成され、前記第2の電荷発生促進層はMoO 3 、V 2 O 5 、HAT−CNのいずれかで形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、両極性電荷発生層、ホール受電極の順に積層され、前記第1の電荷発生促進層を有する場合には前記発光層と前記両極性電荷発生層の間に前記第1の電荷発生促進層が配置され、前記第2の電荷発生促進層を有する場合には前記両極性電荷発生層とホール受電極の間に前記第2の電荷発生促進層が配置されることを特徴とする請求項6に記載の有機EL素子。
- 少なくとも1層以上の発光層を含む有機機能層を、第1電極と第2電極の間に配置した有機EL素子を製造する方法であって、
前記有機機能層を構成する層の一つに電子とホールを生成する両極性電荷発生層を形成することによって、前記第1及び第2電極の一方の電極をホール受電極とし、前記ホール受電極と前記発光層との間に前記両極性電荷発生層を形成し、
前記両極性電荷発生層を形成する材料が、素子周囲の雰囲気に含まれる酸素によって端部側から両極性に変化して発光領域が形成される有機半導体を含み、前記材料を用いて真空下で成膜した後に、酸素を含む気体に曝すか、又は酸素を含む気体を供給して両極性電荷発生層にしたことを特徴とする有機EL素子の製造方法。 - 少なくとも発光領域の全体に亘って前記有機半導体が両極性に変化した後に、素子を封止することを特徴とする請求項8に記載の有機EL素子の製造方法。
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