JPH03230583A - Organic-film light emitting element - Google Patents

Organic-film light emitting element

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JPH03230583A
JPH03230583A JP2025100A JP2510090A JPH03230583A JP H03230583 A JPH03230583 A JP H03230583A JP 2025100 A JP2025100 A JP 2025100A JP 2510090 A JP2510090 A JP 2510090A JP H03230583 A JPH03230583 A JP H03230583A
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JP
Japan
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organic film
organic
light emitting
electrode
film
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JP2025100A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ekusa
俊 江草
Nobuhiro Motoma
信弘 源間
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To make the light emitting efficiency of the title element higher by using a plurality of organic films and utilizing a carrier enclosing effect obtained by a band-gap difference. CONSTITUTION:This organic-film light emitting element is constituted of the first electrode (M1) 6, first organic film (O1) 5, third organic film (O3) 4, second organic film (O2) 3, and second electrode (M2) 2 in the order from the top. The second electrode 2 is a transparent electrode of ITO, etc., formed on, for example, a glass substrate 1 and light is taken out from the substrate 1 side. The light emitting layer between the organic films 5 and 3 is constituted of a single or a plurality of organic films 4 having a narrow band gap and, when a bias voltage is applied across the electrodes 6 and 2, electrons and holes injected into the first and second organic films from the first and second electrodes, respectively, are enclosed in the light emitting layer. Therefore, light emission efficiently takes place in the light emitting layer due to the recombination of the carriers.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、有機膜を用いた発光素子に係り、特に複数の
有機膜の組合わせにより高効率の発光を可能とした有機
膜発光素子に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a light emitting device using an organic film, and in particular to a light emitting device that makes it possible to emit light with high efficiency by combining a plurality of organic films. The present invention relates to an organic film light emitting device.

(従来の技術) 近年、表示素子や照明素子等として用いられるf導膜発
光素子の研究開発が盛んに行われている。例えば、凡用
大学の斎藤省吾は、1986年に金属電極/芳香族色素
/ポリチオフェン/透明電極を用いた有機2層構造素子
を報告している( J 、  J 、 Appl、Ph
ys 、 25.L773,198B) 。ココでは、
有機膜の膜厚が1μm以上あり、印加電圧も100Vと
大きい。これに対して、コダック社のC,W、Tang
等は、Mg −Ag / A Iq3 /ジアミン/I
TOという有機2層構造で、有機膜の膜厚を1000Å
以下にすることによって、印加電圧10V以下で駆動し
て実用上十分な輝度を示す素子が得られたことを報告し
ている(A P L。
(Prior Art) In recent years, research and development of f-conductive film light emitting elements used as display elements, lighting elements, etc. have been actively conducted. For example, Shogo Saito of Bonyo University reported in 1986 an organic two-layer structure device using a metal electrode/aromatic dye/polythiophene/transparent electrode (J, J, Appl, Ph.
ys, 25. L773, 198B). Here,
The thickness of the organic film is 1 μm or more, and the applied voltage is as high as 100V. On the other hand, Kodak's C, W, Tang
etc. are Mg-Ag/AIq3/diamine/I
It has an organic two-layer structure called TO, and the thickness of the organic film is 1000 Å.
It has been reported that by doing the following, an element that can be driven with an applied voltage of 10 V or less and exhibits sufficient brightness for practical use was obtained (APL).

51.913.1987 )。これらの発光素子は、電
子注入性的な色素と正孔注入性的な色素とを組合わせて
有機2層構造とすることを基本とし、有機膜をできるだ
け薄くすること、電子注入側の金属電極に仕事関数の小
さいものを選ぶこと、真空蒸着法或いは昇華法によって
有機膜を形成する際に電気的欠陥が発生しないような材
料を選択すること、等を主要な特徴としている。凡用大
学の斎藤省吾は更に1988年には、電子注入層/発光
層/正孔注入層という有機3層構造素子を提案し、発光
層に高いフォトルミネセンスを示す色素を選ぶことによ
って高輝度発光が得られることを示した(J 、  J
 、  Al)pl、Phys  、  27.L26
9,1988)  。
51.913.1987). These light-emitting devices are based on an organic two-layer structure that combines an electron-injecting dye and a hole-injecting dye, making the organic film as thin as possible, and using metal electrodes on the electron-injecting side. The main characteristics include selecting a material with a small work function, and selecting a material that will not cause electrical defects when forming an organic film by vacuum evaporation or sublimation. Furthermore, in 1988, Shogo Saito of Bonyo University proposed an organic three-layer structure element consisting of an electron injection layer, a light emitting layer, and a hole injection layer, and achieved high brightness by selecting a dye with high photoluminescence for the light emitting layer. It was shown that luminescence could be obtained (J, J
, Al) pl, Phys, 27. L26
9, 1988).

その他これまでに、各種の杓゛導膜の組合わせによる発
光素子構造、単層の有機膜であっても、発光剤と正孔注
入剤を混合することによっである程度の発光が認められ
ること、発光体であるA1.q3の特性劣化に関する研
究等が次々に報告されており、また同様の特許出願が多
くなされている。
In addition, so far, it has been observed that light emitting device structures are created by combining various types of dielectric films, and that even a single layer organic film emits light to some extent by mixing a luminescent agent and a hole injection agent. , A1. which is a light emitter. Studies on the deterioration of the characteristics of q3 have been reported one after another, and many similar patent applications have been filed.

(発明が解決しようとする課題) 有機膜発光素子は、発光輝度についてはほぼ実用段階ま
できているが、発光効率や素子寿命。
(Problems to be Solved by the Invention) Organic film light emitting devices have almost reached the practical stage in terms of luminance, but there are issues with luminous efficiency and device life.

素子作成プロセス等はまだまだ技術的に未解決の問題が
多い。発光効率は現状では良くて1%1通常0.1%程
度である。発光効率が低いことは発光に寄与しない電流
が電極間に流れることを意味し、この電流はジュール熱
を発生するから素子寿命を低下させる大きい原因となっ
ている。したがって有機膜発光素子を実用化するために
は、発光効率を少なくとも数%から10%以上まで高め
ることが望まれる。
There are still many unresolved technical problems in the device fabrication process. At present, the luminous efficiency is at best about 1% and usually about 0.1%. Low luminous efficiency means that a current that does not contribute to luminescence flows between the electrodes, and this current generates Joule heat, which is a major cause of shortening the device life. Therefore, in order to put organic film light emitting devices into practical use, it is desirable to increase the luminous efficiency from at least a few percent to 10% or more.

発光効率を高めるためには、素子構造の最適化と、用い
る材料の電気的性質の最適化が必要である。これまでの
ところ、有機材料の性質に関しては、電子(正孔)輸送
性、電子(正孔)注入性。
In order to increase luminous efficiency, it is necessary to optimize the device structure and the electrical properties of the materials used. So far, the properties of organic materials have been focused on electron (hole) transport and electron (hole) injection properties.

発光性といった定性的な定義しかなされておらず、これ
では素子条件が十分規定されているとはいえない。
Only qualitative definitions such as luminescence have been made, and it cannot be said that the device conditions are sufficiently defined.

本発明は、複数の有機膜の積層構造と金属電極の組合わ
せにおいて、それらの各材料の電気的性質を厳密に定義
した上で、高効率の発光を可能とした有機膜発光素子を
提供することを目的とする。
The present invention provides an organic film light emitting device that enables highly efficient light emission by strictly defining the electrical properties of each material in a combination of a stacked structure of a plurality of organic films and a metal electrode. The purpose is to

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 有機膜は一種の半導体とみなせるので、有機膜を積層し
た素子においては各層の接合面における電気的特性が素
子特性を支配する。すなわち金属電極の仕事関数と、有
機膜の伝導帯レベル、フェルミレベルおよび価電子帯レ
ベルを考えたときに、各接合面でそれぞれのエネルギー
レベルがどの様な関係にあるかが重要になる。本発明は
この様な観点から、半導体モデルを用いて高効率発光の
素子構造を提案する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) Since an organic film can be regarded as a type of semiconductor, in an element in which organic films are stacked, the electrical characteristics at the bonding surfaces of each layer govern the element characteristics. That is, when considering the work function of the metal electrode and the conduction band level, Fermi level, and valence band level of the organic film, it is important to consider the relationship between the energy levels at each junction surface. From this perspective, the present invention proposes a highly efficient light emitting device structure using a semiconductor model.

すなわち本発明に係る発光素子は、第1および第2の電
極間に複数の有機膜の積層体を挟んだ構造を基本とする
That is, the light emitting element according to the present invention has a basic structure in which a laminate of a plurality of organic films is sandwiched between first and second electrodes.

本発明の第1の発光素子は、この様な基本構造において
、第1の電極に接する第1の有機膜と。
The first light emitting element of the present invention has such a basic structure, and includes a first organic film in contact with a first electrode.

第2の電極に接する第2の自゛導膜の間に発光層として
の第3の有機膜が設けられ、第3の有機膜のバンドギャ
ップか第1および第2の有機膜のそれより小さく設定さ
れている。
A third organic film as a light emitting layer is provided between the second self-conducting film in contact with the second electrode, and the band gap of the third organic film is smaller than that of the first and second organic films. It is set.

具体的には、第1.第2の電極の仕事関数をそれぞれE
MI+  EM□とし、第1の有機膜の伝導帯下端の真
空準位からのエネルギー差(以下これを単に伝導帯レベ
ルと呼ぶ)、フェルミレベルの真空準位からのエネルギ
ー差(以下これを単にフェルミレベルと呼ぶ)および価
電子帯の上端の真空準位からのエネルギー差(以下これ
を単に価電子帯レベルと呼ぶ)をそれぞれE。1.El
およびEv+とし、第2の有機膜の伝導帯レベル、フェ
ルミレベルおよび価電子帯レベルをそれぞれEc2,E
2およびEv□とし、第3の有機膜の伝導帯レベル。
Specifically, 1. The work function of the second electrode is E
MI + EM level) and the energy difference from the vacuum level at the top of the valence band (hereinafter simply referred to as the valence band level), respectively. 1. El
and Ev+, and the conduction band level, Fermi level and valence band level of the second organic film are Ec2 and E, respectively.
2 and Ev□, and the conduction band level of the third organic film.

フェルミレベルおよび価電子帯レベルをそれぞれEc3
,E3およびEv3としたとき、E M+ < E 1
              ・・・(1)E2<EM
2           ・・・(2)E c+> E
 C2−(3) E vl> E V2          − (4)
を満たし、かつ E C3> E C2−(5) E v+> E V3           ”’ (
[i)を満たすように材料が選択されていることを特徴
とする。(1)式および(2)式の関係は、具体的には
、EMI  EcIおよびEv□−EM2がそれぞれ1
eV以下、好ましくは0.5〜0.3eV以下となるよ
うにする。
Fermi level and valence band level are respectively Ec3
, E3 and Ev3, E M+ < E 1
...(1) E2<EM
2...(2)E c+>E
C2-(3) E vl> E V2-(4)
and E C3> E C2-(5) E v+> E V3 ''' (
The material is selected so as to satisfy [i]. Specifically, the relationship between equations (1) and (2) is that EMI EcI and Ev□-EM2 are each 1
eV or less, preferably 0.5 to 0.3 eV or less.

また本発明の第2の発光素子は、第1の発光素子の第3
の有機膜の部分が更に複数層の有機膜により構成される
。すなわち、第1の電極に接する第1の有機膜と第2の
電極に接する第2の有機膜の間に、発光層として少なく
とも第3および第4の有機膜の二層の積層体が設けられ
、これら第3および第4の有機膜のバンドギャップが第
1および第2の有機膜のそれより小さく設定されている
ことを特徴とする。
Further, the second light emitting element of the present invention has a third light emitting element of the first light emitting element.
The organic film portion is further composed of a plurality of layers of organic films. That is, a two-layer laminate of at least third and fourth organic films is provided as a light emitting layer between a first organic film in contact with the first electrode and a second organic film in contact with the second electrode. , the third and fourth organic films are characterized in that the band gaps are set smaller than those of the first and second organic films.

具体的には、第4の有機膜の伝導帯レヘル、フェルミレ
ベルおよび価電子帯レベルをそれぞれEc,、E4およ
びEv4としたとき、E u+ < E +     
         ・・(ア)E4<EM□     
    ・・・(8)を満たし、かつ E cl−E C3> E (4> E C2・・(9
)E V2〜E V4< E v3< E v+   
   −’ (10)を満すように材料が選択されてい
ることを特徴とする。
Specifically, when the conduction band level, Fermi level, and valence band level of the fourth organic film are respectively Ec, E4 and Ev4, E u+ < E +
...(A) E4<EM□
...(8) is satisfied, and E cl-E C3> E (4> E C2...(9
)E V2~E V4< E v3< E v+
-' The material is selected so as to satisfy (10).

(作用) 本発明による有機膜発光素rにおいては、第1、第2の
有機膜の間の発光層がバンドギャップの狭い単層または
複数層の有機膜により構成されている。したがって第1
.第2の71ti間にバイアス電圧を印加すると、第1
.第2の電極からそれぞれ第1.第2の有機膜に注入さ
れた電子、正孔は、発光層内に閉じ込められる。この結
果、発光層内でキャリアの再結合による発光が効率よく
行われる。すなわちキャリア閉込めの効果によって発光
再結合に寄与しない電流がなくなるために発光効率が高
くなり、また素子寿命が長くなる。
(Function) In the organic film light emitting device r according to the present invention, the light emitting layer between the first and second organic films is composed of a single layer or multiple layers of organic films with a narrow band gap. Therefore, the first
.. When a bias voltage is applied between the second 71ti, the first
.. from the second electrode to the first electrode, respectively. Electrons and holes injected into the second organic film are confined within the light emitting layer. As a result, light is efficiently emitted by carrier recombination within the light emitting layer. That is, due to the effect of carrier confinement, there is no current that does not contribute to radiative recombination, resulting in higher luminous efficiency and longer device life.

具体的に第1の発光素子において上述した条件式を’t
Jaす材料を選択すれば、第1の電極と第1の有機膜の
間は第1の電極から第1の有機膜に電子が注入され易い
接合であり(条件式(1) ) 、第2の電極と第2の
有機膜の間は第2の電極から第2の有機膜に正孔が注入
される品い接合である(条件式(2))。したがって第
1.第2の電極間に第2の電極側が正となるバイアス電
圧を印加すると、第1の電極から第1の有機膜に電子が
注入され、第2の電極から第2の有機膜に正孔が注入さ
れる。
Specifically, the above conditional expression for the first light emitting element is
If a suitable material is selected, there is a junction between the first electrode and the first organic film where electrons are easily injected from the first electrode to the first organic film (conditional expression (1)), and the second The space between the electrode and the second organic film is a quality junction in which holes are injected from the second electrode to the second organic film (conditional expression (2)). Therefore, the first. When a bias voltage is applied between the second electrodes so that the second electrode side is positive, electrons are injected from the first electrode into the first organic film, and holes are injected from the second electrode into the second organic film. Injected.

そして条件式(3)によって第2の何機膜は第1の何機
膜からの電子に対してブロックとなり、条件式(4)に
よって第1の有機膜は第2の有機膜の正孔に対してブロ
ックとなり、条件式(5) (6)によって第3の6機
膜に電子、正孔が閉じ込められる。
According to conditional expression (3), the second organic film blocks electrons from the first organic film, and according to conditional expression (4), the first organic film blocks holes from the second organic film. On the other hand, it becomes a block, and electrons and holes are confined in the third hexagonal film according to conditional expressions (5) and (6).

これにより、高効率の発光が可能となる。This enables highly efficient light emission.

また第2の発光素子においては、条件式(9)(10〉
によって発光層である第3.第4の有機膜内にキャリア
閉じ込めの条件が満される。そして第3の有機膜と第4
の有機膜の間には、条件式(9)によって第3の有機膜
から第4の有機膜への電子の流れに障壁が形成され、条
件式(lO)によって第3の有機膜から第3の有機膜へ
の正孔の流れに障壁が形成される。そしてバイアス電圧
がある値を越えると第3の有機膜の電子は第4の有機膜
にトンネル注入された第4の有機膜内で再結合し、第3
の有機膜の正孔は第3の何機膜にトンネル注入されて第
3の有機膜内で再結合する。これらの再結合過程で、そ
れぞれ第3および第4の角゛導膜の材料で決まる波長で
発光を生じる。
Furthermore, in the second light emitting element, conditional expressions (9) (10>
The third layer is a light-emitting layer. The conditions for carrier confinement within the fourth organic film are satisfied. and a third organic film and a fourth organic film.
According to conditional expression (9), a barrier is formed in the flow of electrons from the third organic film to the fourth organic film, and a barrier is formed between the organic films from the third A barrier is formed in the flow of holes into the organic film. Then, when the bias voltage exceeds a certain value, the electrons in the third organic film recombine within the fourth organic film tunnel-injected into the fourth organic film, and the electrons in the third organic film recombine.
Holes in the organic film are tunnel-injected into the third organic film and recombined within the third organic film. These recombination processes produce light emission at wavelengths determined by the materials of the third and fourth angular guiding films, respectively.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は一実施例の発光素子断面構造を示す。FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a light emitting device according to one embodiment.

この素子は、上から見て第1の電極(M+)6゜第1の
何機膜(0+ )5.第3の何機膜4.第2の何機膜(
0,)4および第2の電極(M2 )  2により構成
されている。第2の電極2はこの実施例ではガラス基板
1に形成されたITO等の透明電極であって、光は基板
1側から取出される。この素子の製造プロセスは、後に
具体的に説明するが、基板上に真空蒸着法、真空昇華法
等によって順次膜を積層形成する。
This element has a first electrode (M+) of 6 degrees and a first membrane (0+) of 5 degrees when viewed from above. 3rd number of planes 4. The second membrane (
0, ) 4 and a second electrode (M2) 2. In this embodiment, the second electrode 2 is a transparent electrode made of ITO or the like formed on the glass substrate 1, and light is extracted from the substrate 1 side. The manufacturing process for this element will be explained in detail later, but films are sequentially formed on a substrate by vacuum evaporation, vacuum sublimation, or the like.

第2図は、この発光素子を構成する各層がそれぞれ独立
した状態でのバンド図を示す。第1の有機膜(0,)5
の伝導帯レベルをE。1.フェルミレベルをE11価電
子帯レベルをEvlとし、第2の有機膜(0□)3の伝
導帯レベルをE。2.フェルミレベルをE21価電子帯
レベルをEv2とし、第3の有機膜(0,)4の伝導帯
レベルをEc3+フエルミレベルをE32価電子帯レベ
ルをE v3トしたとき、図示のように、Ec3〉E 
cl> E C21E v+ > E V2> E V
3なる材料が選ばれている。また第1の電極5は、仕事
関数EMIが、EM、<E、であり、第1のa機膜5に
対して電子を注入しゃすい関係に選ばれている。第2の
電極2は、仕事関数EM2が、EM2〉E2であり、第
2の有機膜3に対して正孔を注入しやすい関係に選ばれ
ている。
FIG. 2 shows a band diagram in a state where each layer constituting this light emitting element is independent. first organic film (0,)5
The conduction band level of E. 1. The Fermi level is E11, the valence band level is Evl, and the conduction band level of the second organic film (0□)3 is E. 2. When the Fermi level is E21, the valence band level is Ev2, and the conduction band level of the third organic film (0,)4 is Ec3+Fermi level is E32, the valence band level is Ev3, as shown in the figure, Ec3>E.
cl>E C21E v+>E V2>E V
Three materials have been selected. Further, the first electrode 5 has a work function EMI of EM, <E, and is selected in such a manner that electrons are easily injected into the first a-mechanical film 5. The second electrode 2 has a work function EM2 such that EM2>E2, and is selected so that holes can be easily injected into the second organic film 3.

第3図を用いてこの実施例の素子の動作を説明する。第
3図(a)は、この実施例の発光素子の熱平衡状態での
バンド図である。熱平衡状態では系のフェルミレベルが
一致する。したがって第2図に示す電極の仕11イ関数
および有機膜の各エネルギーレベルの大小関係から、第
3図(a)に示すように、第1の電極6と第1の有機膜
5の間は第1の電極6から電子か7十人しやすい接合が
形成される。
The operation of the device of this embodiment will be explained using FIG. FIG. 3(a) is a band diagram of the light emitting device of this example in a thermal equilibrium state. In thermal equilibrium, the Fermi levels of the system coincide. Therefore, from the size relationship between the electrode function 11 and each energy level of the organic film shown in FIG. 2, as shown in FIG. 3(a), the distance between the first electrode 6 and the first organic film 5 is An electronic junction is formed from the first electrode 6.

第2の電極2と第2の有機膜3の間は第2の電極2から
正孔が注入しやすい接合か形成される。そして第1の何
機II’2.5と第2の有機膜3の間には、これらより
バンドギャップの小さい第3の角゛導膜4が挟まれた構
成となる。
A junction is formed between the second electrode 2 and the second organic film 3 to which holes can easily be injected from the second electrode 2. A third angular conductive film 4 having a smaller band gap than these is sandwiched between the first organic film II'2.5 and the second organic film 3.

第3図(l〕)は、この実施例の発光素子に、第1ノ電
極6に対して第2の電極2に正のあるバイアス電圧Vを
印加したときの素子のバンド図である。
FIG. 3(l) is a band diagram of the light emitting device of this example when a positive bias voltage V is applied to the second electrode 2 with respect to the first electrode 6.

第1の電極6からは第1の有機膜5に電子が注入され、
第2の、電極2からは第2の有機膜3に正孔が注入され
て、これらの電子、正孔は、電子、正孔に対して共に電
位の井戸となっている第3の有機膜4に閉込められる。
Electrons are injected from the first electrode 6 into the first organic film 5,
Holes are injected from the second electrode 2 into the second organic film 3, and these electrons and holes are injected into the third organic film, which serves as a potential well for both electrons and holes. be trapped in 4.

この閉込められた電子。This trapped electron.

正孔が互いに再結合する事によって、発光する。Light is emitted when holes recombine with each other.

第1および第2の有機膜5,3は第3の有機膜4に比べ
てバンドギャップが大きいから、第3の有機膜3て発し
た光は第1.第2の有機膜53で再吸収されることなく
、外部に取り出される。
Since the first and second organic films 5 and 3 have a larger band gap than the third organic film 4, the light emitted from the third organic film 3 is transmitted to the first. It is taken out to the outside without being reabsorbed by the second organic film 53.

なおこの実施例の発光素子におけるような各接合面での
エネルギーレベルの大小関係を設定した材料を選択する
に当たっては、そのエネルギーレベルの大小関係を11
定する方法が必要である。これは、次に説明するような
本発明者等が発見した方法を用いればよい。
Note that when selecting a material with a set energy level magnitude relationship at each bonding surface as in the light emitting element of this example, the energy level magnitude relationship is determined by
A method is needed to determine the This can be done by using a method discovered by the inventors as described below.

第11図に示すように、金属電極11/シリコン12/
シリコン酸化膜13/有機膜14/金属電極15からな
る素子を形成する。この素子に第12図に示すような三
角波電圧を印加し、その時の素子の変位電流を7Ill
j定する。いま素子の容量をCとすれば、変位電流は、 1−C−dV/dt で表される。第11図の素子で有機膜14がない場合を
考えると、素子は通常知られたMO3素子となり、その
容量はシリコン酸化膜13によって決まる。これに対し
て有機膜14がある場合には、6゛機112.14のフ
ェルミレベルと金属電極15の仕事関数の大小関係によ
って次のような変位電流が観測される。
As shown in FIG. 11, metal electrode 11/silicon 12/
A device consisting of silicon oxide film 13/organic film 14/metal electrode 15 is formed. A triangular wave voltage as shown in Fig. 12 is applied to this element, and the displacement current of the element at that time is 7Ill.
i decide. Now, if the capacitance of the element is C, the displacement current is expressed as 1-C-dV/dt. Considering the device shown in FIG. 11 without the organic film 14, the device becomes a commonly known MO3 device, the capacitance of which is determined by the silicon oxide film 13. On the other hand, when the organic film 14 is present, the following displacement current is observed depending on the magnitude relationship between the Fermi level of the 6' machine 112.14 and the work function of the metal electrode 15.

<a)金属電極]5の仕事関数と有機膜14のフェルミ
レベルが略笠しい場合 この場合、金属電極15と有機膜14の接合は電子、正
孔いずれに対しても高い障壁を持つ接合となる。したが
って有機膜14は絶縁体とみなせるため、素子容;はシ
リコン酸化膜と有機膜の直列容量となり、M OS素子
のそれより小さい一定値を小す。これにより、第12図
のような三角波電圧を素子に印加したときの変位電流は
、第13図に示すような一定の小さい値を示す。
<a) Metal electrode] When the work function of 5 and the Fermi level of the organic film 14 are approximately strong In this case, the junction between the metal electrode 15 and the organic film 14 is a junction with a high barrier to both electrons and holes. Become. Therefore, since the organic film 14 can be regarded as an insulator, the device capacitance is the series capacitance of the silicon oxide film and the organic film, and is reduced to a constant value smaller than that of the MOS device. As a result, when a triangular wave voltage as shown in FIG. 12 is applied to the element, the displacement current exhibits a constant small value as shown in FIG. 13.

(b)金属電極15の仕事関数が有機膜14のフェルミ
レベルより小さい場合 この場合、金属電極15と有機膜14の接合は、金属電
極15からH機膜14に対して電子が注入されやすい接
合を形成する。したがって第12図の三角波電圧を素子
に印加したとき、金属電極15側が負になると金属電極
15から有機膜14に電子が注入され、この電子は有機
膜14と酸化膜13の界面に蓄積される。この状態では
素子容量は酸化膜13で決まる値となり、第14図に示
すように変位電流はMO5素子のレベルまで増加する。
(b) When the work function of the metal electrode 15 is smaller than the Fermi level of the organic film 14 In this case, the junction between the metal electrode 15 and the organic film 14 is a junction where electrons are easily injected from the metal electrode 15 to the H-machine film 14. form. Therefore, when the triangular wave voltage shown in FIG. 12 is applied to the device, when the metal electrode 15 side becomes negative, electrons are injected from the metal electrode 15 into the organic film 14, and these electrons are accumulated at the interface between the organic film 14 and the oxide film 13. . In this state, the element capacitance becomes a value determined by the oxide film 13, and the displacement current increases to the level of the MO5 element, as shown in FIG.

印加電圧が金属電極15側が正になる極性では、有機膜
14内の電子は金属電極15に流れ去り、変位電流は有
機膜14が絶縁体であるとした場合の小さい値まで減少
する。
When the applied voltage has a positive polarity on the metal electrode 15 side, electrons in the organic film 14 flow away to the metal electrode 15, and the displacement current decreases to a small value when the organic film 14 is an insulator.

(c)金属電極15の仕事関数が有機膜14のフェルミ
レベルより大きい場合 この場合、金属電極15と有機膜14の接合は、金属電
極15から有機膜14に対して正孔が注入されやすい接
合を形成する。したがって第12図の三角波電圧を素子
に印加したとき、金属電極15側が正になると金属電極
15から有機膜14に正孔が注入され、この正孔は有機
膜14と酸化膜13の界面に蓄積される。この状態では
素子容量は酸化膜13で決まる値となり、第15図に示
すように変位電流はMO5素子のレベルまで増加する。
(c) When the work function of the metal electrode 15 is larger than the Fermi level of the organic film 14 In this case, the junction between the metal electrode 15 and the organic film 14 is a junction where holes are easily injected from the metal electrode 15 into the organic film 14. form. Therefore, when the triangular wave voltage shown in FIG. 12 is applied to the device, when the metal electrode 15 side becomes positive, holes are injected from the metal electrode 15 into the organic film 14, and these holes are accumulated at the interface between the organic film 14 and the oxide film 13. be done. In this state, the element capacitance becomes a value determined by the oxide film 13, and the displacement current increases to the level of the MO5 element, as shown in FIG.

印加電圧が金属電極15側が負になる極性では、有機膜
14内の正孔は金属電極15に流れ去り、変位電流は有
機膜14が絶縁体であるとした場合の小さい値まで減少
する。
When the applied voltage has a negative polarity on the metal electrode 15 side, the holes in the organic film 14 flow away to the metal electrode 15, and the displacement current decreases to a small value when the organic film 14 is an insulator.

以上は、金属電極と有機膜の間の関係であるが、次に第
11図の素子構造における有機膜14の部分を第1.第
2の何機膜の積層構造として同様の変位電流測定を行う
。これにより、二つの白゛導膜の伝導帯レベル、フェル
ミレベル、価電子帯レベルの関係が明らかになる。
The above is the relationship between the metal electrode and the organic film.Next, the organic film 14 portion in the device structure of FIG. A similar displacement current measurement is performed for a second layered structure of several membranes. This clarifies the relationship between the conduction band level, Fermi level, and valence band level of the two white conductive films.

例えば、第11図の素子構造に於いて、何機膜14の金
属電極15に接する部分が第1の有a!膜141であり
、その下が第2の有機膜142であるとする。そして金
属電極15から第1の有機膜14、に電子が注入される
とする。これは先の有機膜が中層の素子で調べられてい
る。もし、変位電流が金属電極15側が負の状態でMO
3素子レベルまで流れてるとすれば、第1のH機成14
、に注入された電子はさらに第2のa機成41□まて注
入されている事になる。これにより、第2のh#1膜1
4゜は伝導帯レベルが第1の有機膜14、のそれより低
いことが分かる。この様なMO3素子レベルの変位電流
が観測されないならば、第2の有機膜14゜は伝導帯レ
ベルが第1の有機膜14.のそれより高いことが分かる
For example, in the device structure shown in FIG. 11, the portion of the membrane 14 in contact with the metal electrode 15 has the first a! It is assumed that there is a film 141 and a second organic film 142 underneath it. It is assumed that electrons are injected from the metal electrode 15 into the first organic film 14. This has been investigated using the aforementioned device with an organic film in the middle layer. If the displacement current is negative on the metal electrode 15 side, the MO
If it flows to the three-element level, the first H mechanism 14
, are further injected into the second a mechanism 41□. As a result, the second h#1 film 1
It can be seen that the conduction band level at 4° is lower than that of the first organic film 14. If such a displacement current at the MO3 element level is not observed, the conduction band level of the second organic film 14° is the same as that of the first organic film 14. It can be seen that it is higher than that of .

価電子帯レベルについても、正孔注入を利用した同様の
変位電流A11l定によって大小関係が分かる。
Regarding the valence band level, the magnitude relationship can also be determined by similarly determining the displacement current A111 using hole injection.

第1図の素子構造を用いた有機多色発光素子のより具体
的な実施例を次に説明する。
A more specific example of an organic multicolor light emitting device using the device structure shown in FIG. 1 will be described next.

実施例1 第1図の素子において、 第1の電t!6:エルビウム膜 第1の有機膜5: 第2の何機膜3: 第3の有機膜4: 第2の電極2:ITO膜 を用いた。Example 1 In the element of Fig. 1, The first electricity! 6: Erbium film First organic film 5: Second what machine film 3: Third organic film 4: Second electrode 2: ITO film was used.

この材料系が第2図の条件を満すことは、先に説明した
変位電流M[定法によって確認されている。
That this material system satisfies the conditions shown in FIG. 2 has been confirmed by the previously explained displacement current M [standard method].

素子作成プロセスは次の通りである。ITO膜が形成さ
れたガラス基板上にまず、真空昇華法(丘空度〜10−
6Torr)により第2の有機膜3を200〜1000
人形成し、続いて同様の真空昇華法によって第3の有機
膜4.第1の有機膜5を順次200〜1000人ずつ形
成し、最後に真空蒸着法によってエルビウム膜を200
〜1000人形成する。
The device fabrication process is as follows. First, on the glass substrate on which the ITO film was formed, a vacuum sublimation method (Okado ~ 10-
The second organic film 3 was heated to a temperature of 200 to 1000
A third organic film 4. is then formed by a similar vacuum sublimation method. The first organic film 5 is sequentially formed by 200 to 1,000 people, and finally the erbium film is deposited by 200 to 1,000 people by vacuum evaporation.
~1000 people will be formed.

得られた素子にITO電極が正になるバイアスを印加す
ると、5Vで1.0mAの電流が流れ、輝度1000C
d/m2の発光が見られた。発光効率は約10%であっ
た。
When a bias that makes the ITO electrode positive is applied to the resulting device, a current of 1.0 mA at 5 V flows, and the brightness is 1000 C.
Luminescence of d/m2 was observed. The luminous efficiency was about 10%.

ちなみに、第1.第2の有機膜を設けず、発光層として
の第3の有機膜単層を用いた場合、輝度は低く、20V
印加で100mAの電流を流しても、500Cd/m2
 (発光効率0.5%)シカ得られなかった。これから
、第1.第2の有機膜で発光層を挟んでキャリア閉込め
を行うことが発光効率の向上に寄与していることが理解
される。
By the way, No. 1. When the second organic film is not provided and a third organic film single layer is used as a light emitting layer, the brightness is low and 20V
Even if a current of 100mA is applied, 500Cd/m2
(Luminescence efficiency 0.5%) No deer was obtained. From now on, the first. It is understood that carrier confinement by sandwiching the light-emitting layer between the second organic films contributes to improving the light-emitting efficiency.

第1図の素子構造を基本として、異なる材料系を用いた
二つの実施例を次に説明する。
Two embodiments using different material systems based on the element structure shown in FIG. 1 will now be described.

第4図はその一つの素子の各層の接合前のバンド図を第
2図に対応させて示したものである。第2図と比較して
明らかなようにこの実施例では、第2の有機膜3と第3
の有機膜4の間で、Ev2〜E0なる条件を満し、第1
の有機膜5と第3の有機膜4の間で、EcI<Ec3な
る条件を満す。その他の条件は先の実施例と同様である
FIG. 4 shows a band diagram of each layer of one element before bonding, corresponding to FIG. 2. As is clear from a comparison with FIG. 2, in this embodiment, the second organic film 3 and the third
satisfies the conditions Ev2 to E0, and the first
The condition EcI<Ec3 is satisfied between the organic film 5 and the third organic film 4. Other conditions are the same as in the previous example.

第5図(a) (b)はこの実施例の発光素子の動作説
明図である。第5図(a)は熱十衡状態でバンド図であ
り、図示のようにこの実施例では、第1の有機膜5と第
3の有機膜4の間で、第1の有機膜5から第3の有機膜
3への電子の流れに対して障壁(ΔEc−E(l  E
c3)が形成される。この電子に対する障壁は正孔に対
する障壁(ΔEv=Ev□−E VJ)に比べると小さ
い。これにバイアスを印加した状態が第5図(b)であ
る。第1の電極6から第1の有機膜5に注入された電子
は、第3の有機膜4との間の障壁接合に蓄積され、第2
の電極2から第2の有機膜3に注入された正孔は何等ブ
ロックされずに第3の有機膜4まで流れて、第1の有機
膜5との間の障壁接合に蓄積される。
FIGS. 5(a) and 5(b) are explanatory views of the operation of the light emitting device of this embodiment. FIG. 5(a) is a band diagram in a thermal equilibrium state, and as shown in the figure, in this embodiment, between the first organic film 5 and the third organic film 4, A barrier (ΔEc-E(l E
c3) is formed. This barrier to electrons is smaller than the barrier to holes (ΔEv=Ev□−E VJ). The state in which a bias is applied to this is shown in FIG. 5(b). Electrons injected from the first electrode 6 into the first organic film 5 are accumulated in the barrier junction with the third organic film 4, and
The holes injected from the electrode 2 into the second organic film 3 flow to the third organic film 4 without being blocked in any way, and are accumulated in the barrier junction with the first organic film 5.

こうして第1の有機膜5と第3の有機膜4の間の接合に
蓄積されたキャリアは、電気二重層を形成する。この電
気二重層の厚みは色素の分子間距離(〜10人)である
から、結果としてここには、10’V/CDI程度以上
の大きい電界が形成される。
The carriers thus accumulated at the junction between the first organic film 5 and the third organic film 4 form an electric double layer. Since the thickness of this electric double layer is the intermolecular distance of the dye (~10 people), as a result, a large electric field of about 10'V/CDI or more is formed here.

この強電界によって、第1の有機膜5内の電子は第3の
有機膜4にトンネル注入され第3の有機膜4内で発光再
結合する。
Due to this strong electric field, electrons in the first organic film 5 are tunnel-injected into the third organic film 4 and recombined within the third organic film 4 .

第6図は別の素子の接合前の各層のバンド図である。こ
の実施例の場合には、図に示すように、第1の有機膜5
と第3の有機膜4の間で、EcI〜Ec3なる条件に設
定され、第2の有機膜3と第3の有機膜4の間で、Ev
2<Ev3なる条件に設定されている。それ以外は第2
図と同様である。
FIG. 6 is a band diagram of each layer of another element before bonding. In the case of this embodiment, as shown in the figure, the first organic film 5
and the third organic film 4, the conditions are set to EcI to Ec3, and between the second organic film 3 and the third organic film 4, Ev
The condition is set such that 2<Ev3. Other than that, the second
It is similar to the figure.

第7図(a) (b)はこの実施例の発光素子の動作説
明図である。第7図(a)は熱平衡状態でのバンド図で
あり、図ホのようにこの実施例では、第2の有機膜3と
第3の有機膜4の間で、第2の有機膜3から第3の有機
膜3への正孔の流れに対して障壁(ΔEv=Evs  
Ev□)が形成される。この正孔に対する障壁は電子に
対する障壁(ΔEc−E C3E C2)に比べると小
さい。これにバイアスを印加した状態が第7図(b)で
ある。第1の電極6から第1の白゛導膜5に注入された
電子は、何等ブロックされずに第3のbm膜4まで流れ
て第2の有機膜3との間の障壁接合に蓄積され°、第2
の電極2から第2のH機成3に注入された正孔は、第3
の有機p!に4との間の障壁接合に蓄積される。
FIGS. 7(a) and 7(b) are explanatory views of the operation of the light emitting element of this embodiment. FIG. 7(a) is a band diagram in a thermal equilibrium state, and as shown in FIG. A barrier (ΔEv=Evs
Ev□) is formed. This barrier to holes is smaller than the barrier to electrons (ΔEc-E C3E C2). The state in which a bias is applied to this is shown in FIG. 7(b). Electrons injected from the first electrode 6 into the first white conductive film 5 flow to the third BM film 4 without being blocked in any way and are accumulated in the barrier junction between it and the second organic film 3. °, second
The holes injected from the electrode 2 into the second H mechanism 3 are
Organic p! is accumulated in the barrier junction between 4 and 4.

こうして第2の有機膜3と第3の有機膜4の間の接合に
蓄積されたキャリアは、電気二重層を形成する。そして
バイアス電圧がある値を越えると、第2の有機膜3内の
正孔は第3の有機膜4にトンネル注入され、第3の有機
膜4内で発光再結合する。
The carriers thus accumulated at the junction between the second organic film 3 and the third organic film 4 form an electric double layer. When the bias voltage exceeds a certain value, the holes in the second organic film 3 are tunnel-injected into the third organic film 4 and are recombined within the third organic film 4 .

これらの実施例によっても、第3の有機膜には多数のキ
ャリアが閉じ込められる結果、効率の高い発光が得られ
る。
Also in these embodiments, a large number of carriers are confined in the third organic film, resulting in highly efficient light emission.

次に発光層を複数の有機膜の積層構造とした実施例を説
明する。
Next, an example in which the light emitting layer has a stacked structure of a plurality of organic films will be described.

第8図はその様な実施例の素子構造を示す断面図である
。第1図と比較して明らかなように、この実施例では、
第1の有機膜5と第2の有機膜3により挟まれた発光層
領域が第3の有機膜4と第4の有機Wk7の積層体とな
っている。
FIG. 8 is a sectional view showing the element structure of such an embodiment. As is clear from a comparison with FIG. 1, in this example,
The light emitting layer region sandwiched between the first organic film 5 and the second organic film 3 is a laminate of the third organic film 4 and the fourth organic Wk7.

第9図はこの素子の各構成層の接合前のバンド図である
。図に示すようにこの実施例では、E、>E、>E4>
E2 E  C3E  vi<  E  c I   E  
v+Ec4Ev4<Ec2Ev2 E CI= E C3> E C4 E V 2 〜E va < E V 3なる条件を満
たすように材料が組合わされている。
FIG. 9 is a band diagram of each constituent layer of this device before bonding. As shown in the figure, in this example, E, >E, >E4>
E2 E C3E vi< E c I E
The materials are combined so as to satisfy the following conditions: v+Ec4Ev4<Ec2Ev2 ECI=EC3>EC4EV2 to Eva<EV3.

第10図(a)はこの実施例の素子の熱平衡状態でのバ
ンド図である。バンドギャップの大きい第1、第2の有
機膜5,3の間にバンドギャップの小さい第3.第4の
有機膜4,7が挟まれている。
FIG. 10(a) is a band diagram of the device of this example in a thermal equilibrium state. Between the first and second organic films 5 and 3 having a large band gap, there is a third organic film having a small band gap. Fourth organic films 4 and 7 are sandwiched between them.

そして伝導帯を見ると、第1の有機膜5と第3の有機膜
4の間は滑らかであり、第3の有機膜4と第4の有機膜
7の間に障壁(ΔEc=Ec4 Ec3)が形成されて
いる。この電子に対する障壁は、第4の有機膜7と第2
の何機膜3の間のそれよりは小さい。−h゛価電子帯を
見ると、第2の何機膜5と第4のf−i機成7の間は滑
らかであり、第3の何機膜4と第4のa機p&7の間に
障壁(ΔE、−Ev3〜E V4)が形成されている。
Looking at the conduction band, the space between the first organic film 5 and the third organic film 4 is smooth, and there is a barrier between the third organic film 4 and the fourth organic film 7 (ΔEc=Ec4 Ec3). is formed. This barrier to electrons is formed by the fourth organic film 7 and the second
is smaller than that between membranes 3 and 3. -h Looking at the valence band, there is a smooth transition between the second several-layer film 5 and the fourth f-i mechanism 7, and between the third several-layer film 4 and the fourth a-layer p&7. A barrier (ΔE, -Ev3 to E V4) is formed.

この正孔に対する障壁は、第3の有機膜4と第1の有機
膜5の間のそれよりは小さい。
This barrier to holes is smaller than that between the third organic film 4 and the first organic film 5.

第10図(b)はこの実施例の素子に第2の電極2側が
正となるバイアス電圧を印加した時のバンド図である。
FIG. 10(b) is a band diagram when a bias voltage such that the second electrode 2 side is positive is applied to the element of this example.

第1の電極6からは第2の有機膜5に767−が注入さ
れ、この電子は第3の有機膜4にまで転送されて第4の
有機膜7との開の障壁接合に蓄積される。第2の電極2
からは第2の有機膜3に正孔が注入され、この正孔は第
4の有機膜7にまで転送されて第3の有機膜4との間の
障壁接合に蓄積される。こうしてこの実施例では、第3
゜第4の有機膜4,7の接合部に電気二重層が形成され
る。そしてバイアス電圧がある一定値を越えると、第3
の有機膜4から第4の有機膜7に電子がトンネル注入さ
れて第4の有機膜7内で発光再結合し、また第4の何機
膜7から第3の有機膜4に正孔がトンネル注入されて第
3の有機膜4内で発光再結合する。
767- is injected from the first electrode 6 into the second organic film 5, and these electrons are transferred to the third organic film 4 and accumulated in the open barrier junction with the fourth organic film 7. . second electrode 2
From then on, holes are injected into the second organic film 3, and these holes are transferred to the fourth organic film 7 and accumulated in the barrier junction with the third organic film 4. Thus, in this example, the third
An electric double layer is formed at the junction between the fourth organic films 4 and 7. When the bias voltage exceeds a certain value, the third
Electrons are tunnel-injected from the organic film 4 to the fourth organic film 7 and recombined in the fourth organic film 7, and holes are tunnel-injected from the fourth organic film 7 to the third organic film 4. The light is tunnel-injected and recombined to emit light within the third organic film 4.

この場合、第3の何機膜4での発光再結合と第4の有機
膜7での発光再結合のしきい値が同じであれば、第3の
有機膜4での発光と第4の有機膜7での発光の混色とな
る。しきい値が異なれば、いずれか一方での発光が優先
する。例えば第1のしきい値で第3の有機膜4での発光
が生じ、さらにバイアスを上げて第2のしきい値で第4
の有機膜7での発光がこれに重なる。材料を選べはこの
優先順位は逆になる。いずれにしてもこの場合・バイア
スにより発光色を制御できる一画素多色表示が可能にな
る。
In this case, if the threshold values for the luminescent recombination in the third organic film 4 and the luminescent recombination in the fourth organic film 7 are the same, the luminescent recombination in the third organic film 4 and the fourth organic film 7 are the same. This results in color mixture of light emitted from the organic film 7. If the threshold values are different, light emission from one of them takes priority. For example, light emission occurs in the third organic film 4 at the first threshold, and by further increasing the bias, light emission occurs at the fourth organic film at the second threshold.
The light emission from the organic film 7 overlaps with this. When choosing materials, this order of priority is reversed. In any case, in this case, single pixel multicolor display in which the emitted light color can be controlled by bias is possible.

この実施例においても、発光層である第3および第4の
有機膜の部分はバンドギャップが広い第1および第2の
有機膜により挾まれており、したがってキャリア閉じ込
め効果によって、高効率の発光がiりられる。
In this example as well, the third and fourth organic films, which are light-emitting layers, are sandwiched between the first and second organic films having a wide bandgap, and therefore highly efficient light emission is achieved due to the carrier confinement effect. I can get it.

具体的に発光層に二層を用いた実施例を説明する。An example in which two layers are used as the light-emitting layer will be specifically described.

実施例2 第8図の素子において、 第1の電極6:エルビウム膜 第1の有機膜5:テトラニトロビフルオレノニル第3の
有機膜4: 第4の有機膜7:ビコロネニル 第2の有機膜3:実施例1に同じ 第1の電極2:ITO 素子作成プロセスは先の実施例1で説明したのと基本的
に同様である。得られた素子にバイアスを印加したとこ
ろ、5Vの印加電圧で約10mAの電流が流れ、約20
00Cd/m2の輝度の発光が認められた。発光効率は
約20%であった。
Example 2 In the device shown in FIG. 8, first electrode 6: erbium film first organic film 5: tetranitrobifluorenonyl third organic film 4: fourth organic film 7: bicoronenyl second organic film Film 3: Same as Example 1 First electrode 2: ITO The device fabrication process is basically the same as that described in Example 1 above. When a bias was applied to the obtained element, a current of about 10 mA flowed at an applied voltage of 5 V, and a current of about 20 mA flowed.
Light emission with a brightness of 00 Cd/m2 was observed. The luminous efficiency was about 20%.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、複数層の有a!膜を
用い、バンドギャップの違いによるキャリア閉込めの効
果を利用して高い発光効率を得ることを可能とした有機
膜発光素子を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of layers can be used. It is possible to provide an organic film light-emitting element that uses a film and makes it possible to obtain high luminous efficiency by utilizing the effect of carrier confinement due to a difference in band gap.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の発光素子を示す断面図、 第2図はその各層の接合前の電気的特性を示すバンド図 第3図(a) (b)はその素子動作を説明するための
それぞれ熱平衡状態とバイアス状態のバンド図、第4図
は他の実施例の発光素子の各層の接合前の電気的特性を
示すバンド図、 第5図(a) (b)はその素子動作を説明するだめの
それぞれ熱平衡状態とバイアス状態のバンド図、第6図
は他の実施例の発光素子の各層の接合前の電気的特性を
示すバンド図、 第7図(a) (b)はその素子動作を説明するための
それぞれ熱平衡状態とバイアス状態のバンド図、第8図
は更に他の実施例の発光素子を示す断面図、 第9図はその各層の接合前の電気的特性を示すバンド図
、 第10図(a) (b)はその素子動作を説明するため
のそれぞれ熱平衡状態とバイアス状態のバンド図、 第11図は有機膜の特性を知るための変位電流測定法を
説明するための図、 第12図はその印加電圧波形を示す図、第13図は有機
膜がない場合の変位電流−電圧特性を示す図、 第14図および第15図は有機膜かある場合の変位電流
−電圧特性を示す図である。 1・・・ガラス基板、2・・・第2の電極、3・・・第
2の有機膜、4・・・第3の有機膜、7・・・第4の有
機膜、5・・・第1の有機膜、6・・・第1の電極。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a band diagram showing the electrical characteristics of each layer before bonding. Fig. 3 (a) and (b) explain the operation of the device. Figure 4 is a band diagram showing the electrical characteristics of each layer of a light emitting device of another example before bonding, and Figures 5(a) and (b) are band diagrams of the device in thermal equilibrium state and bias state. Band diagrams for the thermal equilibrium state and bias state are used to explain the operation, and FIG. 6 is a band diagram showing the electrical characteristics of each layer of the light emitting device of another embodiment before bonding. FIG. 7(a) (b) are band diagrams in a thermal equilibrium state and a bias state to explain the operation of the device, FIG. 8 is a cross-sectional view showing a light emitting device of another example, and FIG. 9 is a diagram showing the electrical characteristics of each layer before bonding. Figures 10(a) and 10(b) are band diagrams for the thermal equilibrium state and bias state, respectively, to explain the device operation. Figure 11 explains the displacement current measurement method for understanding the characteristics of organic films. Figure 12 is a diagram showing the applied voltage waveform, Figure 13 is a diagram showing the displacement current-voltage characteristics when there is no organic film, and Figures 14 and 15 are diagrams showing the displacement current-voltage characteristics when there is an organic film. FIG. 3 is a diagram showing displacement current-voltage characteristics. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Glass substrate, 2...2nd electrode, 3...2nd organic film, 4...3rd organic film, 7...4th organic film, 5... first organic film, 6... first electrode;

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)相対向する第1,第2の電極の間に複数層の有機
膜が挟まれた構造を有する有機発光素子において、前記
複数の有機膜は、前記第1の電極に接して設けられた第
1の有機膜と、前記第2の電極に接して設けられた第2
の有機膜と、これら第1の有機膜と第2の有機膜に挟ま
れて発光層となる第1,第2の有機膜よりバンドギャッ
プの小さい第3の有機膜とを有することを特徴とする有
機膜発光素子。
(1) In an organic light emitting device having a structure in which a plurality of organic films are sandwiched between first and second electrodes facing each other, the plurality of organic films are provided in contact with the first electrode. a first organic film provided in contact with the second electrode; and a second organic film provided in contact with the second electrode.
and a third organic film having a bandgap smaller than that of the first and second organic films, which is sandwiched between the first organic film and the second organic film and serves as a light emitting layer. organic film light emitting device.
(2)前記第1,第2の電極の仕事関数をそれぞれE_
M_1,E_M_2とし、 前記第1の有機膜の伝導帯の下端,フェルミレベルおよ
び価電子帯の上端の真空準位からのエネルギー差をそれ
ぞれE_c_1,E_1およびE_v_1とし、前記第
2の有機膜の伝導帯の下端,フェルミレベルおよび価電
子帯の上端の真空準位からのエネルギー差をそれぞれE
_c_2,E_2およびE_v_2とし、前記第3の有
機膜の伝導帯の下端および価電子帯の上端の真空準位か
らのエネルギー差をそれぞれE_c_3およびE_v_
3としたとき、E_M_1<E_1 E_2<E_M_2 E_c_1>E_c_2 E_v_1>E_v_2 を満たし、かつ E_c_3>E_c_2 E_v_1>E_v_3 を満たすように材料が選択されていることを特徴とする
請求項1記載の有機膜発光素子。
(2) The work functions of the first and second electrodes are each E_
M_1, E_M_2, the energy difference from the vacuum level at the lower end of the conduction band, the Fermi level, and the upper end of the valence band of the first organic film are respectively E_c_1, E_1, and E_v_1, and the conduction of the second organic film is The energy difference from the vacuum level at the bottom of the band, the Fermi level, and the top of the valence band is expressed as E
_c_2, E_2 and E_v_2, and the energy difference from the vacuum level at the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band of the third organic film is E_c_3 and E_v_, respectively.
3. The organic film light emitting device according to claim 1, wherein the material is selected so that E_M_1<E_1 E_2<E_M_2 E_c_1>E_c_2 E_v_1>E_v_2 and E_c_3>E_c_2 E_v_1>E_v_3 are satisfied. element.
(3)前記第3の有機膜のフェルミレベルの真空準位か
らのエネルギー差をE_3としたとき、E_M_1<E
_3<E_M_2 を満たし、かつ E_c_1≦E_c_3 E_v_3≦E_v_2 を満たすことを特徴とする請求項2記載の有機膜発光素
子。
(3) When the energy difference from the Fermi level vacuum level of the third organic film is E_3, E_M_1<E
3. The organic film light emitting device according to claim 2, wherein _3<E_M_2 and E_c_1≦E_c_3 E_v_3≦E_v_2 are satisfied.
(4)前記第3の有機膜のフェルミレベルの真空準位か
らのエネルギー差をE_3としたとき、 E_3<E_
M_2 を満たし、かつ  E_c_1>E_c_3  E_v_3≦E_v_2 を満たすことを特徴とする請求項2記載の有機膜発光素
子。
(4) When the energy difference from the Fermi level vacuum level of the third organic film is E_3, E_3<E_
The organic film light emitting device according to claim 2, wherein the organic film light emitting device satisfies M_2 and E_c_1>E_c_3 E_v_3≦E_v_2.
(5)前記第3の有機膜のフェルミレベルの真空準位か
らのエネルギー差をE_3としたとき、 E_M_1<
E_3 を満たし、かつ  E_c_1≦E_c_3  E_v_3>E_v_2 を満たすことを特徴とする請求項2記載の有機膜発光素
子。
(5) When the energy difference from the Fermi level vacuum level of the third organic film is E_3, E_M_1<
The organic film light emitting device according to claim 2, wherein E_3 is satisfied, and E_c_1≦E_c_3 E_v_3>E_v_2.
(6)相対向する第1,第2の電極の間に複数層の有機
膜が挟まれた構造を有する有機発光素子において、前記
複数の有機膜は、前記第1の電極に接して設けられた第
1の有機膜と、前記第2の電極に接して設けられた第2
の有機膜と、これら第1の有機膜と第2の有機膜に挟ま
れて発光層となる第1,第2の有機膜よりバンドギャッ
プの小さい第3および第4の有機膜の積層体とを有する
ことを特徴とする有機膜発光素子。
(6) In an organic light emitting device having a structure in which a plurality of organic films are sandwiched between first and second electrodes facing each other, the plurality of organic films are provided in contact with the first electrode. a first organic film provided in contact with the second electrode; and a second organic film provided in contact with the second electrode.
an organic film, and a laminate of third and fourth organic films having a smaller band gap than the first and second organic films, which are sandwiched between the first organic film and the second organic film and serve as a light emitting layer. An organic film light emitting device comprising:
(7)前記第1,第2の電極の仕事関数をそれぞれE_
M_1,E_M_2とし、  前記第1の有機膜の伝導帯の下端および価電子帯の上
端の真空準位からのエネルギー差をそれぞれE_c_1
およびE_v_1とし、  前記第2の有機膜の伝導帯の下端および価電子帯の上
端の真空準位からのエネルギー差をそれぞれE_c_2
およびE_v_2とし、  前記第3の有機膜の伝導帯の下端,フェルミレベルお
よび価電子帯の上端の真空準位からのエネルギー差をそ
れぞれE_c_3,E_3およびE_v_3とし、 前
記第4の有機膜の伝導帯の下端,フェルミレベルおよび
価電子帯の上端の真空準位からのエネルギー差をそれぞ
れE_c_4,E_4およびE_v_4としたとき、  E_M_1<E_3  E_4<E_M_2 を満たし、かつ  E_c_1〜E_c_4>E_c_4>E_c_2 
E_v_2〜E_v_4<E_v_3<E_v_1を満
たすように材料が選択されていることを特徴とする請求
項6記載の有機膜発光素子。
(7) The work functions of the first and second electrodes are each E_
M_1 and E_M_2, and the energy difference from the vacuum level at the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band of the first organic film is E_c_1, respectively.
and E_v_1, and the energy difference from the vacuum level at the lower end of the conduction band and the upper end of the valence band of the second organic film is E_c_2, respectively.
and E_v_2, and the energy differences from the vacuum level at the lower end of the conduction band, the Fermi level, and the upper end of the valence band of the third organic film are respectively E_c_3, E_3, and E_v_3, and the conduction band of the fourth organic film is When the energy differences from the vacuum level at the lower end of the Fermi level and the upper end of the valence band are respectively E_c_4, E_4 and E_v_4, E_M_1<E_3 E_4<E_M_2 is satisfied, and E_c_1~E_c_4>E_c_4>E_c_2
7. The organic film light emitting device according to claim 6, wherein the material is selected so as to satisfy E_v_2 to E_v_4<E_v_3<E_v_1.
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