JPH0428196A - 有機薄膜型電界発光素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電界を印加することにより電気エネルギーを直
接光エネルギーに変換でき、大面積の面状発光体の実現
を可能にする電界発光素子に関する。

［従来の技術］ 従来、電界発光素子としては無機化合物からなる薄膜を
積層構成したものが知られている。この無機薄膜型電界
発光素子は一般に第２図に示されるようにガラス基板８
上に透明電極９　（ＩＴＯ）　、絶縁層１０（Ｓｉ、Ｎ
、）　、発光層１１（ＺｎＳ：Ｍｎ）、絶縁層１２（ｓ
ｉｉＮＪ　、金属電極１３（ＡＱ）の各層が順次形成さ
れている。このような無機薄膜型電界発光素子は発光輝
度は高いものの、駆動電圧は１００〜２００■と高く、
専用の高耐圧駆動ＩＣが必要である。また発光層用母体
材料や活性剤として使用できる材料は限定されており、
しかも所望の発光波長で輝度の高い素子が必ずしも得ら
れるわけではない。

これに対して、近年有機薄膜を積層した電界発光素子の
作製が試みられるようになった。これらは、例えば、特
開昭５７−５１７３１号公報に開示されている如（、発
光体となるべき有機化合物の薄膜を電子及びまたは正孔
を選択的に伝導する材料の薄膜で挟持し、その両側に電
極を設けた構造を有する。

このような有機薄膜型電界発光素子においては無機薄膜
型電界発光素子と比べて、発光層用材料の選択の範囲が
広く、種々の発光波長を有するものが見出されている。

また一般に駆動電圧も５〜６０Ｖ程度と低（、且つ大面
積化も容易であることから、フルカラーデイスプレィを
始めとする各種発光９表示デバイスへの応用が期待され
ている。

このような有機薄膜型電界発光素子（以下、有機ＥＬ素
子と記す）の−例の模式断面図を第３図に示す。第３図
において一般的には陽極１６側を透明電極とし、ＥＬ光
は陽極１６側より基板１５を通して外部に放射される。

素子の高輝度化のためには陽極１６の電気抵抗は低い方
が望ましく、従って、透明電極の膜厚は厚くなる。例え
ば、酸化スズインジウムを陽極とした場合、シート抵抗
５０Ω／口で６００〜８００人、２０Ω／口で１３００
〜１５００人の膜厚が必要とされる。また、駆動電圧を
下げるために陽極１６、陰極２０間に峡持された有機化
合物層、すなわち、正孔輸送層Ｉ７、発光層１８および
電子輸送層１９をできるだけ薄くする傾向にある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、これらの有機化合物層の膜厚を薄（した場合
、第３図のＡ部においては有機化合物層の膜厚が他の部
分に比べて相対的に薄くなり、陽極１６と陰極２０が接
近する。その結果、陽極端部で絶縁破壊を起こしゃす（
なり素子の寿命を縮める。また陰極もＡ部においては薄
くなるので断線を生じやすく素子の耐久性が低下する。

本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、陽極端部での絶縁破壊や陰極の断線を生じることが
なく、かつ低駆動電圧、高輝度の有機薄膜型電界発光素
子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板上に陽極、有機化合物薄膜による少なく
とも一層以上の電荷キャリア輸送層および発光層、およ
び陰極がこの順に積層形成された有機薄膜型電界発光素
子において、該電荷キャリア輸送層の厚さの総計が該陽
極の厚さと同等以上であることを特徴とする有機薄膜型
電界素子に関する。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明に使用する基板の材料としては、発光層より放出
されるＥＬ光の波長域において十分な透光性を有するも
のが用いられ、−数的にはガラスまたはポリエステル等
の透光性の樹脂シートが用いられる。また陽極は透明電
極であり、正孔輸送層に正孔を注入し、かつ発光層で放
出されたＥＬ光を基板に透過させるもので、ニッケル、
金、白金、パラジウムやこれらの合金あるいは酸化錫ｆ
ｓｎＯｚ）、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）　、沃化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物が用
いられる。

また正孔輸送層は陽極より注入された正孔を発光層に輸
送する層で、正孔輸送能を有する有機化合物としては、
ポリビニルカルバゾールのような正孔輸送能に優れた高
分子化合物や正孔輸送能に優れた低分子化合物が挙げら
れる。低分子化合物の例としては、トリフェニルアミン
類、スチルベン誘導体類、オキサジアゾール類等が挙げ
られ、その具体例としては、たとえば以下のようなもの
が例示される。

また発光層は正孔輸送層より輸送された正孔と電子輸送
層より輸送された電子の再結合により励気されて発光す
る層で、蛍光性有機化合物が用いられ、その具体的とし
てはたとえば以下に示す化合物が例示される。

また電子輸送層は陰極より注入された電子を発光層に輸
送する層で、発光層に対して優れた注入効果を有し、発
光層で生じる励起子の電子輸送層への移動を防止し、か
つ真空蒸着法による薄膜形成能に優れた有機化合物であ
り、たとえば以下に示すようなオキサジアゾール誘導体
を用いることができる。

きｈＨｓ また陰極は電子輸送層に電子を注入し、また発光層より
放出されたＥＬ光を反射させるもので、仕事関数の小さ
な銀、錫、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム
等の金属やこれらの合金が使用される。

以上の各層は、ガラス等の透明基板上に順次積層されて
素子として構成されるわけであるが、素子の安定性の向
上、特に大気中の水分に対する保護のために別に保護層
を設けたり、素子全体をセル中に入れ、シリコーンオイ
ル等を封入するようにしても良い。

以上の各層はいずれも通常は真空蒸着法により順次形成
されるが、陽極および陰極はスパッタリング法等で形成
しても良い。

また発光層として用いる化合物によっては正孔輸送層ま
たは電子輸送層を介さなくても正孔、電子が良く注入さ
れる場合もある。このような時には正孔輸送層または電
子輸送層のいずれか一方を省略することも可能である。

本発明においては陽極端部での絶縁破壊や陰極の断線を
防止するために、・有機化合物層、即ち、正孔輸送層、
発光層および電子輸送層を厚（することを検討したが、
そのうち正孔輸送層と電子輸送層の膜厚を厚くことによ
って良好ＥＬ素子を得ることができる。発光層を厚くし
た場合、発光輝度の低下が生じる。それは以下の理由に
よるものである。有機ＥＬ素子が発光するためには第１
図に示すように陽極１より正孔輸送層３に注入された正
孔６、および陰極２より電子輸送層４に注入された電子
７が発光層５中で再結合する。発光層５に使用される有
機化合物はその分子構造の違いにより正孔６または電子
７のいずれか一方をより選択的に伝導しやすい性質をも
つため、発光の生じる部分は発光層５の内部よりもむし
ろ発光層５と正孔輸送層３または電子輸送層４との界面
近傍である。例えば、発光層化合物が正孔６を選択的に
伝導しやすい場合、発光層５と電子輸送層４との界面付
近で発光が生じている。発光層化合物は正孔輸送層３お
よび電子輸送層４の化合物よりも正孔輸送能あるいは電
子輸送能が劣るため、発光層６を厚くした場合には正孔
６および電子７の再結合の効率が低下し、その結果、有
機ＥＬ素子の発光効率が低下して発光輝度の低下が生じ
る。

従って、発光層５の厚さを抑えて、正孔輸送層３および
／または電子輸送層４を厚（することによって、陽極端
部での絶縁破壊や陰極の断線を防止することができる。

その厚さとしては、正孔輸送層３と電子輸送層４を合わ
せた厚さ（どちらか一方しかない場合はその厚さ）を少
なくとも陽極１の厚さより大きいことが好ましい。また
正孔輸送層３および電子輸送層４は発光層５に比べて正
孔６および電子７の輸送能が高いので、発光層５よりも
厚くすることによる発光効率の低下はわずかな程度に防
止できる。

［実施例］ 次に本発明を実施例を挙げて説明する。

実施例ｒ 所定形状にパターニングされた厚さ８００人の酸化スズ
インジウムの陽極が形成されたガラス基板の上に正孔輸
送層、発光層、電子輸送層として下記構造式（Ｉ）、（
ｎ）、（ｍ）の有機化合物をこの順に真空蒸着法により
成膜形成した。

さらにこの上に真空蒸着法により陰極として厚さ７５０
人のアルミニウムを成膜し、第１表に示すような有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。

第 表 このようにして作製された有機ＥＬ素子に直流電源を接
続して陽極側が高電位になるように電圧を印加して駆動
させた。素子１−Ｃにおいては他の素子に比べてかなり
低い電圧（１０〜１５■）で絶縁破壊し、また陰極の断
線による作動不能が生じた。また素子１−Ｂはこのよう
な問題は生じなかったものの、素子１−Ａに比べて同一
印加電圧時の輝度は１局であった。一方、素子１−Ａは
絶縁耐圧も約４０Ｖと高く、輝度も２５Ｖ印加時で約１
０００ｃｄ／ｍ”と３種類中最も高かった。また陰極の
断線も生じなかった。

実施例２ 実施例１と同様な陽極の形成されたガラス基板の上に正
孔輸送層、発光層兼電子輸送層として下記構造式（ＩＶ
）、（Ｖ）の有機化合物をこの順に真空蒸着法により成
膜形成した。

さらにこの上に陰極としてマグネシウム／銀の合金（原
子比で１０：１）を厚さ７５０人に真空蒸着し、第２表
に示すような有機ＥＬ素子を作製した。

第 表 このようにして作製した有機ＥＬ素子を実施例１と同様
に駆動させたところ、同一印加電圧での輝度は素子２−
Ｃが最も高く（５ｖ駆動時で約１５００ｃｄ／ｍ２）　
、次が素子２−Ａ（同　約１２００ｃｄ／ｍ２）最も低
いのが素子２−Ｂ（同　約７００　ｃｄ／ｍ”）であっ
た。ところが素子２−Ｃは約１５Ｖで絶縁破壊な生じ、
その他陰極の断線による作動不能部分が見られたが、こ
れに対して素子２−Ａ　、２−Ｂは約３５Ｖまで絶縁耐
圧を示し、この時の輝度は素子２−Ｃで約６０００ｃｄ
／ｍ”、２−Ｂで約３５００ｃｄ／ｍ２であった。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように本発明の有機薄膜型電界発
光素子においては、陽極端部の絶縁破壊や陰極の断線を
防止することができるので耐久性が向上する。また発光
層を厚くする場合に比べて発光輝度の低下も防止できる
ので高い発光効率を有する有機薄膜型電界発光素子を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は有機薄膜型電界発光素子が発光する状態を示す
断面図、第２図は従来の無機薄膜型電界発光素子の模式
断面図、第３図は従来の有機薄膜型電界発光素子の一例
の模式断面図である。 １・・・陽極、２・・　陰極、３・・・正孔輸送層、４
・・・電子輸送層、５・・・発光層、６・・・正孔、７
・・・電子、８・・・ガラス基板、９・・・透明電極、
１０・・・絶縁層、１１・・・発光層、１２・・・絶縁
層、 １３・・・ 金属電極、 １４・・・ 電源、 １５・・・ 基板、 １６・ 陽極、 １７・・・ 正孔輸送層、 発光層、 電子輸送層、 ２０・・・ 陰極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に陽極、有機化合物薄膜による少なくとも一層
   以上の電荷キャリア輸送層および発光層、および陰極が
   この順に積層形成された有機薄膜型電界発光素子におい
   て、該電荷キャリア輸送層の厚さの総計が該陽極の厚さ
   と同等以上であることを特徴とする有機薄膜型電界素子
   。