JPH06111938A - 電界発光素子 - Google Patents

電界発光素子

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JPH06111938A
JPH06111938A JP4262485A JP26248592A JPH06111938A JP H06111938 A JPH06111938 A JP H06111938A JP 4262485 A JP4262485 A JP 4262485A JP 26248592 A JP26248592 A JP 26248592A JP H06111938 A JPH06111938 A JP H06111938A
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organic
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Yuji Hamada
祐次 浜田
Kenji Sano
健志 佐野
Masayuki Fujita
政行 藤田
Takanori Fujii
孝則 藤井
Kenichi Shibata
賢一 柴田
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定なホール輸送層を有した耐久性の高い電
界発光素子を提供することを目的とする。 【構成】 ホール注入電極2と電子注入電極5との間
に、ホール輸送層3と有機発光層4とがホール注入電極
2側から順に形成された電界発光素子において、上記ホ
ール輸送層2がアクセプターとなる不純物を含有したダ
イアモンド薄膜であることを特徴とする電界発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電界発光素子に関し、
詳しくはそのホール輸送層に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化にともなって、
CRTより低消費電力で空間占有容積の少ない平面表示
素子のニーズが高まっている。このような、平面表示素
子としては、液晶、プラズマディスプレイなどがある
が、特に、最近は自己発光型で、表示が鮮明な電界発光
素子「エレクトロルミネッセンス(EL)素子」が注目
されている。
【0003】ここで、上記EL素子は構成する材料によ
り無機EL素子と有機EL素子とに大別する事ができ、
無機EL素子は既に実用化されている。しかしながら、
上記無機EL素子の駆動方式は、高電界の印加によっ
て、加速された電子が発光中心を衝突励起させるとい
う、所謂「衝突励起型発光」であるため、高電圧で駆動
させる必要がある。このため、周辺機器の高コスト化を
招来するという課題を有していた。これに対し、上記有
機EL素子は電極から注入された電荷(ホール、及び電
子)が発光体中で再結合して発光するという、所謂「注
入型発光」であるため、低電圧で駆動することができ
る。しかも、有機化合物の分子構造を変更することによ
って任意の発光色を容易に得ることが出来るといった利
点もある。したがって、有機EL素子はこれらの表示素
子としては非常に有望である。
【0004】ここで、有機EL素子は一般に2層構造
「ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホール輸送
層と発光層とが形成された構造(SH−A構造)、また
は、ホール注入電極と電子注入電極との間に発光層と電
子輸送層とが形成された構造(SH−B構造)」、或い
は3層構造「ホール注入電極と電子注入電極との間に、
ホール輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造
(DH構造)」のような素子構造を有している。上記ホ
ール注入電極としては、金やITO(インジウム−スズ
酸化物)のような仕事関数の大きな電極材料を用い、上
記電子注入電極としては、Mgのような仕事関数の小さ
な電極材料を用いる。また上記ホール輸送層、発光層、
電子輸送層には有機材料が用いられ、ホール輸送層はp
型半導体の性質、電子輸送層はn型半導体の性質、SH
−B構造ではp型半導体の性質、DH構造では中性に近
い性質を有する材料が用いられる。何れにしてもホール
注入電極から注入されたホールと、電子注入電極から注
入された電子が、発光層とホール(または電子)輸送層
の界面、および発光層内で再結合して発光するという原
理である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、有機電界発光素子のホール輸送層には、有機材料
が用いられている。しかしながら、現在用いられている
有機材料は、素子作製の際に薄膜にした場合、結晶が析
出してしてしまい、素子の劣化の原因になっていた。
【0006】また、現在用いられている有機材料は耐熱
性が悪いという問題があった。例えば、有機電界発光素
子は1000cd/cm2 以上の高輝度で発光した場
合、発光面の温度は約100℃になる。ところが、一般
にホール輸送材料として使用されているジアミン類は、
融点が150℃前後であり、容易に熱による劣化が起こ
り、これも素子の劣化を引き起こすという問題があっ
た。
【0007】本発明は、上記問題を解決するために成さ
れたものであり、安定なホール輸送層を有した耐久性の
高い電界発光素子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ホール注入電極と電子注入電極との間
に、ホール輸送層と有機発光層と有機電子輸送層とがホ
ール注入電極側から順に形成された電界発光素子、或い
はホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層
と有機発光層とがホール注入電極側から順に形成された
電界発光素子において、上記ホール輸送層がアクセプタ
ーとなる不純物を含有したダイアモンド薄膜であること
を特徴とする。
【0009】
【作用】上記のように構成することにより以下のような
作用が得られる。ダイアモンドの結晶中にアクセプター
となる不純物を混入させることにより、ホール輸送材料
として用いる材料の条件である、p型半導体の性質を有
することになる。
【0010】このようなダイアモンドを薄膜とした場
合、ダイアモンド薄膜は最初から微結晶の集合体になっ
ている。したがって、この状態で安定であるので有機薄
膜のように、製膜後結晶の成長は起こらず、素子化した
後の安定性が高い。また、このダイアモンド薄膜は耐熱
性が高く、500℃までは正常にホール輸送材料の働き
を行なう。従って、有機EL素子は1000cd/cm
2 以上の高輝度で発光する場合、発光面の温度は100
℃になっても、熱による劣化が起こることはなく、素子
の耐久性を向上することができる。
【0011】このように、ダイアモンド薄膜は有機材料
の欠点を補う優れた特性を持っている。加えて、ダイア
モンド薄膜はキャリア移動度が高く(ホールで500〜
1870cm2 /V・S)発光層に到達するホールの数
も多くなるため、有機発光層内で、電子と再結合する確
率が高くなり発光効率がよくなる。
【0012】また、ダイアモンド薄膜のバンドギャップ
は大きいため、電子とホールの再結合により励起された
励起子のエネルギーより、ダイアモンドの励起状態のエ
ネルギーのほうが高い。従って、励起子がダイアモンド
の励起状態のエネルギーにエネルギー移動して、消滅す
ることはなく効率よく発光できる。
【0013】
【実施例】
(実施例)図1は、本発明の実施例に係る電界発光素子
の断面図であり、ガラス基板1の上には、ホール注入電
極(陽極)2と、ホール輸送層3と、有機発光層4と、
電子注入電極5が順に形成されている。ホール注入電極
2と電子注入電極(陰極)5に電圧を印加することによ
って、有機発光層で発光した光は、矢印Aのように直接
ガラス基板1からとり出されるか、或いは矢印Bのよう
に電子注入電極で反射したものがガラス基板1から取り
出される。
【0014】それぞれの構成材料としては、以下のよう
なものを用いた。先ず、ホール注入電極2には、仕事関
数が大きく、しかも発光した光を効率よくガラス基板1
から取り出すために、透明なインジウム−スズ酸化物
(ITO)が用いられている。ホール輸送層3には、キ
ャリア移動度が高く(ホールについて、500〜187
0cm2 /V・S)、バンドギャップが広く(5.5e
V)、しかも薄膜にした際に結晶の析出がなく、耐熱性
の高いダイアモンドが用いられている。但し、このダイ
ヤモンドは、アクセプターとなる不純物として、ホウ素
を含有したものである。
【0015】有機発光層4には、緑色発光呈するアルミ
キノリレート錯体(下記化1に示す)が用いられてい
る。
【0016】
【化1】
【0017】電子注入電極は、仕事関数の小さい材料と
してMgIn合金(10:1)が用いられている。上記
構成の電界発行素子は、以下のようにして作製した。先
ず、ガラス基板1上に、ホール注入電極2としてインジ
ウム−スズ酸化物が形成された基板を、中性洗剤により
洗浄した後、アセトン中で20分間、エタノール中で2
0分間、超音波洗浄を行った。ついで、上記基板を沸騰
したエタノール中に約1分間入れ、取り出した後、すぐ
に送風乾燥をおこなった。
【0018】この後、上記ITOからなるホール注入電
極2上に熱フィラメントCVD法により、ダイアモンド
薄膜を作製した。具体的には、先ずB2 3 をメタノー
ルに溶解し、それをアセトンで希釈した後、それらから
発生する揮発ガスを熱分解させて、基板上にダイアモン
ド薄膜を形成させホール輸送層3を形成した。続いて、
ホール輸送層3上にアルミキノリレート錯体を真空蒸着
法に製膜し、有機発光層4を形成した。さらに、当該有
機発光層4上にMgIn合金を10対1の比率で共蒸着
させ、電子注入電極5を形成した。
【0019】尚、真空蒸着の条件は、何れも真空度1×
10-6Torr、基板温度20℃、有機層の蒸着速度2
Å/secという条件下で行なった。このような電界発
光素子を、以下(a)素子と称する。 (比較例)ホール輸送層3の材料として、下記化2ジア
ミン誘導体を用い、ホール輸送層3形成の際に当該ジア
ミン誘導体を真空蒸着法により製膜した以外は、上記実
施例と同様に電界発光素子を作製した。
【0020】このような電界発光素子を、以下(x)素
子と称する。
【0021】
【化2】
【0022】(実験)本発明(a)素子、比較例(x)
素子を用いて、発光輝度、発光ピーク波長、及び、耐久
性を調べたので以下にその結果を示す。本発明の(a)
素子については、電圧18V、電流密度170mA/c
2 で最高輝度が8000cd/m2 、発光ピーク波長
が515nmの緑色発光を得ることができた。
【0023】この(a)素子を放置した場合、11ヵ月
経過しても、発光面に変化はなく、発光させると均一な
発光が得られた。一方、比較例の(x)素子について
は、電圧14V、電流密度140mA/cm2 で、最高
輝度が4500cd/m2 、発光ピーク波長が510n
mの緑色発光を得ることができた。
【0024】しかしながら、この(x)素子を放置した
場合、10日間放置した時点でホール輸送層に用いたジ
アミン誘導体が結晶化し、発光面が不均一となった。ま
た、発光輝度を比較すると、比較例の(x)素子が最高
輝度が4500cd/cm2 で有るのに対して、本発明
の(a)素子は、8000cd/m2 と大変高輝度な発
光となった。これは、ダイモンド薄膜のキャリア移動度
が高く、バンドギャップも広いことに起因する発光効率
のよさのために引き起こされたものである。
【0025】尚、上記実施例では、発光させない状態で
放置した場合の耐久性について、比較をおこなったが、
発光を行わせた際の安定性も同様にすぐれていると考え
られる。また、上記実施例では、素子構造が2層構造の
場合について記載したが、3層構造の場合にも同様の効
果を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ホール輸送層の材料として、耐熱性が高く、結晶化しな
いダイアモンドを用いることにより、耐久性の高い高性
能な電界発光素子を提供できるといった効果を奏する。
さらに加えて、発光効率もよくなり、発光輝度を上昇さ
せることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】有機電界発光素子の断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ホール注入電極 3 ホール輸送層 4 有機発光層 5 電子注入電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 孝則 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 柴田 賢一 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
    に、ホール輸送層と有機発光層と有機電子輸送層とがホ
    ール注入電極側から順に形成された電界発光素子、或い
    はホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層
    と有機発光層とがホール注入電極側から順に形成された
    電界発光素子において、 上記ホール輸送層がアクセプターとなる不純物を含有し
    たダイアモンド薄膜であることを特徴とする電界発光素
    子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144474A (ja) * 1996-11-15 1998-05-29 Kobe Steel Ltd ダイヤモンド膜を有する発光素子及び平面パネルディスプレイ
US5783292A (en) * 1994-09-29 1998-07-21 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Electroluminescent device with organic-inorganic composite thin film
US6198218B1 (en) * 1997-12-18 2001-03-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Organic light emitting device using diamond film
JP2009239309A (ja) * 2009-07-14 2009-10-15 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置

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JP2009239309A (ja) * 2009-07-14 2009-10-15 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置

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