JPH03274695A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH03274695A JPH03274695A JP2072203A JP7220390A JPH03274695A JP H03274695 A JPH03274695 A JP H03274695A JP 2072203 A JP2072203 A JP 2072203A JP 7220390 A JP7220390 A JP 7220390A JP H03274695 A JPH03274695 A JP H03274695A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は平面光源やデイスプレィに使用される有機薄膜
発光素子に関するものである。
発光素子に関するものである。
［従来の技術１
有機物質を原料としたＥＬ（電界発光〉素子は、その豊
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するものとして注目
を集めている。例えばアントラセンやペリレン等縮合多
環芳香族系を原料としてＬＢ法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光
特性が研究されている。
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するものとして注目
を集めている。例えばアントラセンやペリレン等縮合多
環芳香族系を原料としてＬＢ法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光
特性が研究されている。
ざらに、最近有機薄膜を２層構造にした新しいタイプの
有機薄膜発光素子が報告され、強い関心を集めている（
アプライド・フィジックス・レターズ、５１巻、９１３
ページ、１９８７年）。報告によれば、第４図に示すよ
うに、強い蛍光を発する金属キレート化合物を発光Ｍ４
４に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の正孔注入層４
３に使用し、これらをガラス基板４１上に形成された透
明電極４２と金属電極４５との間に挿入することにより
、明るい緑色発光を得たことが開示されており、６〜７
■の直流印加で約１００ ｃｄ／ｍ２の輝度を得ている
。
有機薄膜発光素子が報告され、強い関心を集めている（
アプライド・フィジックス・レターズ、５１巻、９１３
ページ、１９８７年）。報告によれば、第４図に示すよ
うに、強い蛍光を発する金属キレート化合物を発光Ｍ４
４に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の正孔注入層４
３に使用し、これらをガラス基板４１上に形成された透
明電極４２と金属電極４５との間に挿入することにより
、明るい緑色発光を得たことが開示されており、６〜７
■の直流印加で約１００ ｃｄ／ｍ２の輝度を得ている
。
この有機薄膜ＥＬ素子は、簡便な真空蒸着法と１００℃
以下の低温成膜プロセスで製造でき、かつ赤から青まで
の発光素子を安価に提供できる可能性を秘めている。
以下の低温成膜プロセスで製造でき、かつ赤から青まで
の発光素子を安価に提供できる可能性を秘めている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、第４図に示したような構造をもつ有機薄
膜ＥＬ素子の印加電圧に対する発光特性は、電圧印加時
間と共に高電圧側にシフトする傾向があり、この現象は
、有機材料を取り替えても観測され、素子構造自体に原
因があると考えられている。このような素子の駆動と共
に発光特性が変化してしまう現象は、次のような問題を
引き起こしている。即ち、発光閾値電圧の上昇は、容易
な駆動法である定電圧駆動を困難にし、更に発光効率の
低下を招いていた。また、輝度低下を補償するために駆
動電圧を上げることは、素子発光効率、絶縁破壊、発熱
による素子劣化の力Ｉ速を招いていた。
膜ＥＬ素子の印加電圧に対する発光特性は、電圧印加時
間と共に高電圧側にシフトする傾向があり、この現象は
、有機材料を取り替えても観測され、素子構造自体に原
因があると考えられている。このような素子の駆動と共
に発光特性が変化してしまう現象は、次のような問題を
引き起こしている。即ち、発光閾値電圧の上昇は、容易
な駆動法である定電圧駆動を困難にし、更に発光効率の
低下を招いていた。また、輝度低下を補償するために駆
動電圧を上げることは、素子発光効率、絶縁破壊、発熱
による素子劣化の力Ｉ速を招いていた。
本発明は以上述べたような課題を克服して、定電圧で多
色・高輝度発光が可能であり、素子劣化が少なく長寿命
で実用性のある有機薄膜ＥＬ素子を提供することを目的
とする。
色・高輝度発光が可能であり、素子劣化が少なく長寿命
で実用性のある有機薄膜ＥＬ素子を提供することを目的
とする。
［課題を解決するための手段１
前述の課題解決のために本発明が提供する手段は、少な
くとも一方が透明である一対の電極間に、少なくとも１
以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍光体より
なる発光層との積層膜が形成された有機酵１１ＷＥＬ素
子において、少なくとも一方の積層膜と電極との間に有
機電荷移動錯体と電荷注入材料あるいは有機電荷移動錯
体と有機蛍光体を含む混合層を挿入したことを特徴とす
る有機薄膜ＥＬ素子である。
くとも一方が透明である一対の電極間に、少なくとも１
以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍光体より
なる発光層との積層膜が形成された有機酵１１ＷＥＬ素
子において、少なくとも一方の積層膜と電極との間に有
機電荷移動錯体と電荷注入材料あるいは有機電荷移動錯
体と有機蛍光体を含む混合層を挿入したことを特徴とす
る有機薄膜ＥＬ素子である。
本発明が提供する他の手段は、少なくとも一方が透明で
ある一対の電極間に、少なくとも１以上の電荷注入層と
少なくとも１以上の有機蛍光体よりなる発光層との積層
膜が形成された有機薄膜ＥＬ素子において、少なくとも
一方の積層膜と電極との間に電極材料と電荷注入材料あ
るいは電極材料と有機蛍光体を含む混合層を挿入したこ
とを特徴とする有機酵１１１ＥＬ素子である。
ある一対の電極間に、少なくとも１以上の電荷注入層と
少なくとも１以上の有機蛍光体よりなる発光層との積層
膜が形成された有機薄膜ＥＬ素子において、少なくとも
一方の積層膜と電極との間に電極材料と電荷注入材料あ
るいは電極材料と有機蛍光体を含む混合層を挿入したこ
とを特徴とする有機酵１１１ＥＬ素子である。
［作用］
有ｖｓ薄膜Ｅ［素子の印加電圧に対する発光特性が、電
圧印加時間と共に高電圧側にシフトする現象は、有機薄
膜ＥＬ素子に使用している有機材料に対する依存性は少
なく、素子構造自体に原因がある。
圧印加時間と共に高電圧側にシフトする現象は、有機薄
膜ＥＬ素子に使用している有機材料に対する依存性は少
なく、素子構造自体に原因がある。
即ち、発光特性の高電圧側シフトは、電極界面における
エネルギー障壁が電圧印加時間と共に高くなることに起
因している。この点に関して種々検討した結果、強電界
電荷注入により電極界面で深いトラップレベルが生成さ
れ、これにより電極界面に同極性電荷層、すなわちホモ
電荷層が形成されることが判明した。新たに形成された
ホモ電荷層は界面のエネルギー障壁を高くする。ホモ電
荷は素子駆動と共に蓄積され、その結果、駆動電圧か電
圧印加時間と共に上昇してゆく。
エネルギー障壁が電圧印加時間と共に高くなることに起
因している。この点に関して種々検討した結果、強電界
電荷注入により電極界面で深いトラップレベルが生成さ
れ、これにより電極界面に同極性電荷層、すなわちホモ
電荷層が形成されることが判明した。新たに形成された
ホモ電荷層は界面のエネルギー障壁を高くする。ホモ電
荷は素子駆動と共に蓄積され、その結果、駆動電圧か電
圧印加時間と共に上昇してゆく。
ホモ電荷層とエネルギー障壁の上昇の関係は、界面に蓄
積される電荷量と電ｖＪ＠幅のべき乗に比例している。
積される電荷量と電ｖＪ＠幅のべき乗に比例している。
電極と有機薄膜との間に比較的抵抗の低い層を挿入し、
電極界面に集中していたホモ電荷層を分散し、電荷層幅
を広げることにより、エネルギー障壁幅の上昇を抑える
ことかできる。
電極界面に集中していたホモ電荷層を分散し、電荷層幅
を広げることにより、エネルギー障壁幅の上昇を抑える
ことかできる。
本発明においては、ホモ電荷層の緩和・中和の方法とし
て、電極と接する有機薄膜層に有機電荷移動鏡体あるい
は電極材料を添ｈａした混合層を挿入する。
て、電極と接する有機薄膜層に有機電荷移動鏡体あるい
は電極材料を添ｈａした混合層を挿入する。
また、電極との界面に混合層を挿入することで、電極と
の密着性が向上するので、その結果、電極剥離による素
子劣化を大幅に低減できる。
の密着性が向上するので、その結果、電極剥離による素
子劣化を大幅に低減できる。
［実施例］
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例１
第１図に示すように、カラス基板１上にＩＴｏなどから
なる透明電極２を形成してから、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−
テトラフェニル−４，４゛−ジアミノビフエニル（以下
、ジアミンと略記する。）からなる正孔注入層３を６０
０Ａ、有機蛍光体としてトリス〈８−ハイドロキシキノ
リン〉アルミニウム（以下、アルミキノリンと略記する
。〉を使用して発光層４を５００Ａ形威した。引き続い
て、ＴＴＦ （テトラチオフルバレン）とＴＣＮＱ （
テトラシアノキノジメタン）からなる有機電荷移動錯体
とアルミキノリンを含む混合層５を第２図に示すような
連続的に変化する分布で３００Å形成する。最後にＭｇ
とｉｎを１０：１で混合した合金の金属電極６を電子ビ
ーム蒸着法で１５００ Ａ形成して有機簿膜発光素子が
完成する。
なる透明電極２を形成してから、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−
テトラフェニル−４，４゛−ジアミノビフエニル（以下
、ジアミンと略記する。）からなる正孔注入層３を６０
０Ａ、有機蛍光体としてトリス〈８−ハイドロキシキノ
リン〉アルミニウム（以下、アルミキノリンと略記する
。〉を使用して発光層４を５００Ａ形威した。引き続い
て、ＴＴＦ （テトラチオフルバレン）とＴＣＮＱ （
テトラシアノキノジメタン）からなる有機電荷移動錯体
とアルミキノリンを含む混合層５を第２図に示すような
連続的に変化する分布で３００Å形成する。最後にＭｇ
とｉｎを１０：１で混合した合金の金属電極６を電子ビ
ーム蒸着法で１５００ Ａ形成して有機簿膜発光素子が
完成する。
この素子の発光特性を乾燥窒素中で測定したところ、約
５Ｖの直流電圧の印す口で３００ ｃｄ／ｍ２の緑色の
発光が得られた。この有機薄膜発光素子を電流密度０．
５ ｍＡ／Ｃｍ２の状態でエージング試験をしたところ
、輝度半減時間は１０００時間以上であった。従来の素
子では１００から５００時間であったから、この素子の
信頼性は大幅に改善されている。
５Ｖの直流電圧の印す口で３００ ｃｄ／ｍ２の緑色の
発光が得られた。この有機薄膜発光素子を電流密度０．
５ ｍＡ／Ｃｍ２の状態でエージング試験をしたところ
、輝度半減時間は１０００時間以上であった。従来の素
子では１００から５００時間であったから、この素子の
信頼性は大幅に改善されている。
また、電気特性のシフトも５層程度と、従来より大幅に
低下した。
低下した。
本実施例ではトリス（８−ハイドロキシキノリン〉アル
ミニウム有機蛍光体を用いたが、アントラセン誘導体、
ピレン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、
ペリレン誘導体、キノン誘導体。
ミニウム有機蛍光体を用いたが、アントラセン誘導体、
ピレン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、
ペリレン誘導体、キノン誘導体。
フェナンスレン誘導体、ナフタン誘導体、ナフタルイミ
ド誘導体、フタロペリノン誘導体、シクロペンタジェン
誘導体、シアニン誘導体、その他可視領域で強い蛍光を
発する有機物を発光層４の材料に使用しても同様な効果
が認められた。また、これらの有機蛍光体に、１０−５
〜１０−２ｍｏｌ程度のローダミン、シアニン、ビラン
、クマリン、フルオレン、ＰＯＰＯＰ、ＰＢＢＯ等、他
の蛍光の強い有機分子をざらに添加して、発光波長を変
えることができる。透明電極２はＩＴＯ以外に、ＺｎＯ
：Ａ２や５ｒｌＯ２： Ｓｂ、Ｉ ｎ２０３、Ａｕ。
ド誘導体、フタロペリノン誘導体、シクロペンタジェン
誘導体、シアニン誘導体、その他可視領域で強い蛍光を
発する有機物を発光層４の材料に使用しても同様な効果
が認められた。また、これらの有機蛍光体に、１０−５
〜１０−２ｍｏｌ程度のローダミン、シアニン、ビラン
、クマリン、フルオレン、ＰＯＰＯＰ、ＰＢＢＯ等、他
の蛍光の強い有機分子をざらに添加して、発光波長を変
えることができる。透明電極２はＩＴＯ以外に、ＺｎＯ
：Ａ２や５ｒｌＯ２： Ｓｂ、Ｉ ｎ２０３、Ａｕ。
Ｃｕ Ｉｘ、Ｐｔなど仕事関数が４．５ｅＶ以上ある導
電性材料であればよい。
電性材料であればよい。
また金属電極６は透明電極２より仕事関数が低いもので
あればＭｃＮｎ以外でもよい。
あればＭｃＮｎ以外でもよい。
実施例２
第１図と同じ構造で、６１０ ｎｍから６３０ ｎｍに
強い蛍光を発するぺ１ルン誘導体を発光層４に用い、正
札注入層３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた有
機薄膜ＥＬ素子を作製した。混合層５はペリレン誘導体
１００％からＭｇ １００％まで、電極方向に連続的に
変化させた。最後にＭＣＩとＩｎが１０：１で混合した
合金の金属電極６を電子ビーム蒸着法で１５００ Ａ形
戒して有機薄膜発光素子が完成する。
強い蛍光を発するぺ１ルン誘導体を発光層４に用い、正
札注入層３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた有
機薄膜ＥＬ素子を作製した。混合層５はペリレン誘導体
１００％からＭｇ １００％まで、電極方向に連続的に
変化させた。最後にＭＣＩとＩｎが１０：１で混合した
合金の金属電極６を電子ビーム蒸着法で１５００ Ａ形
戒して有機薄膜発光素子が完成する。
このようにして作製した有機薄膜ＥＬ素子は金属電極と
有機発光層の密着性に優れ、長時間駆動しても電極の剥
離は観測できなかった。
有機発光層の密着性に優れ、長時間駆動しても電極の剥
離は観測できなかった。
実施例３
第３図に示すように、５３０ ｎｍがら５５０ ｎｍに
強い蛍光を発するナフタルイミド誘導体を発光層３４に
、電子注入層３５としてアルミキノリンを用いた。
強い蛍光を発するナフタルイミド誘導体を発光層３４に
、電子注入層３５としてアルミキノリンを用いた。
混合層３３および３６はそれぞれナフタルイミド誘導体
とＣｕＩｘを、およびアルミキノリンとＴＴＦ・ＴＣＮ
Ｑ錯体をそれぞれ連続的に変化したちのよりなる。最後
にＭｇとＩｎが１０：１で混合した合金の背面金属電極
３７を電子ヒーム蒸着法で１５０ＯＡ形成して有機薄膜
発光素子が完成す〜る。
とＣｕＩｘを、およびアルミキノリンとＴＴＦ・ＴＣＮ
Ｑ錯体をそれぞれ連続的に変化したちのよりなる。最後
にＭｇとＩｎが１０：１で混合した合金の背面金属電極
３７を電子ヒーム蒸着法で１５０ＯＡ形成して有機薄膜
発光素子が完成す〜る。
電子注入＠３５の材料としては、アントラセン、テトラ
センなどを用いてもよい。更に、ジアミン等、正孔注入
層を正孔注入電極であるＩＴＯ界面に挿入した４層ある
いはＩＴＯ界面と正孔注入層の間に、例えばジアミンに
ＣＩＪ Ｉ、を添加した混合層を挿入した５Ｍ構造の素
子でも同様な効果が得られた。
センなどを用いてもよい。更に、ジアミン等、正孔注入
層を正孔注入電極であるＩＴＯ界面に挿入した４層ある
いはＩＴＯ界面と正孔注入層の間に、例えばジアミンに
ＣＩＪ Ｉ、を添加した混合層を挿入した５Ｍ構造の素
子でも同様な効果が得られた。
なお、本実施例では、いずれも混合層として、その組成
が連続的に変化したものを用いたが、不連続に変化する
もの、あるいは均一組成のものであってもよい。また、
混合層に含ませる材料は、隣接する電極あるいは有機層
の構成成分に限定されることはなく、要求特性を満足す
るものであればよい。
が連続的に変化したものを用いたが、不連続に変化する
もの、あるいは均一組成のものであってもよい。また、
混合層に含ませる材料は、隣接する電極あるいは有機層
の構成成分に限定されることはなく、要求特性を満足す
るものであればよい。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明により従来の有機薄１１ＥＬ
素子に比べて発光特性の駆動時間に対する特性のドリフ
トが少ない優れた素子を提供することが可能となった。
素子に比べて発光特性の駆動時間に対する特性のドリフ
トが少ない優れた素子を提供することが可能となった。
更に、電極の剥離による素子劣化も減少し、長寿命の有
機薄膜ＥＬ素子が提供できる。
機薄膜ＥＬ素子が提供できる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図実
施例における混合層の組成分布図、第３図は本発明の別
の一実施例の断面図、第４図は従来技術による有機薄膜
ＥＬ素子の断面図である。 １、３１．４１・・・ガラス基板 ２、３２．４２・・・透明電極 ３．４３・・・正孔注入層 ４、３４．４４・・・発光層 ５、３３．３６・・・混合層 ６、３７．４５・・・金属電極 ３５・・・電子注入層
施例における混合層の組成分布図、第３図は本発明の別
の一実施例の断面図、第４図は従来技術による有機薄膜
ＥＬ素子の断面図である。 １、３１．４１・・・ガラス基板 ２、３２．４２・・・透明電極 ３．４３・・・正孔注入層 ４、３４．４４・・・発光層 ５、３３．３６・・・混合層 ６、３７．４５・・・金属電極 ３５・・・電子注入層
Claims (2)
- （１）少なくとも一方が透明である一対の電極間に、少
なくとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機
蛍光体よりなる発光層との積層膜が形成された有機薄膜
ＥＬ素子において、少なくとも一方の積層膜と電極との
間に有機電荷移動錯体と電荷注入材料あるいは有機電荷
移動錯体と有機蛍光体を含む混合層を挿入したことを特
徴とする有機薄膜ＥＬ素子。 - （２）少なくとも一方が透明である一対の電極間に、少
なくとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機
蛍光体よりなる発光層との積層膜が形成された有機薄膜
ＥＬ素子において、少なくとも一方の積層膜と電極との
間に電極材料と電荷注入材料あるいは電極材料と有機蛍
光体を含む混合層を挿入したことを特徴とする有機薄膜
ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2072203A JP2926845B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
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|---|---|---|---|
| JP2072203A JP2926845B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
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|---|---|
| JPH03274695A true JPH03274695A (ja) | 1991-12-05 |
| JP2926845B2 JP2926845B2 (ja) | 1999-07-28 |
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ID=13482445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2072203A Expired - Lifetime JP2926845B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
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