JPH06231881A - 有機薄膜発光素子 - Google Patents

有機薄膜発光素子

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JPH06231881A
JPH06231881A JP5019120A JP1912093A JPH06231881A JP H06231881 A JPH06231881 A JP H06231881A JP 5019120 A JP5019120 A JP 5019120A JP 1912093 A JP1912093 A JP 1912093A JP H06231881 A JPH06231881 A JP H06231881A
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JP
Japan
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layer
light emitting
organic
thin film
back electrode
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JP5019120A
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English (en)
Inventor
Yotaro Shiraishi
洋太郎 白石
Osamu Nabeta
修 鍋田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】信頼性に優れる有機薄膜発光素子を得る。 【構成】背面電極6上に有機保護層7を設ける。有機保
護層6は背面電極6が接する発光層4または電子注入層
5と同一の有機化合物を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は各種表示装置の発光源
として用いる有機薄膜発光素子に係り、特に素子の保護
層に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブラウン管に代わるフラットディ
スプレイの需要の急増に伴い、各種表示素子の開発及び
実用化が精力的に進められている。エレクトロルミネッ
センス素子(以下EL素子とする)もこうしたニ−ズに
即するものであり、特に全固体の自発発光素子として、
他のディスプレイにはない高解像度及び高視認性により
注目を集めている。現在、実用化されているものは、発
光層にZnS/Mn系を用いた無機材料からなるEL素
子である。しかるに、この種の無機EL素子は発光に必
要な駆動電圧が100V以上と高いため駆動方法が複雑
となり製造コストが高いといった問題点がある。また、
青色発光の効率が低いため、フルカラ−化が困難であ
る。これに対して、有機材料を用いた薄膜発光素子は、
発光に必要な駆動電圧が大幅に低減でき、かつ各種発光
材料の適用によりフルカラ−化の可能性を充分に持つこ
とから、近年研究が活発化している。
【0003】特に、電極/正孔注入層/発光層/電極か
らなる積層型において、発光物質にトリス(8−ヒドロ
キシキノリン)アルミニウムを、正孔注入物質に1,
1′−ビス(4−N,N′−ジトリアミノフェニル)シ
クロヘキサンを用いることにより、10V以下の印加電
圧で1000cd/m2 以上の輝度が得られたという報
告がなされて以来開発に拍車がかけられた(Appl.Phys.
Lett. 51,913,(1987))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この様に、有機材料を
用いた薄膜発光素子は低電圧駆動やフルカラ−化の可能
性等を強く示唆しているものの、性能面で解決しなけれ
ばならない課題が多く残されている。特に長時間駆動に
伴う非発光欠陥の発生は解決を要する。図5は従来の有
機薄膜発光素子を示す断面図である。
【0005】図6は従来の異なる有機薄膜発光素子を示
す断面図である。図7は従来のさらに異なる有機薄膜発
光素子を示す断面図である。図8は従来のさらに異なる
有機薄膜発光素子を示す断面図である。1は絶縁性透明
基板、2は透光性電極、3は正孔注入層、4は発光層、
5は電子注入層、6は背面電極、8は直流電源である。
【0006】上記非発光欠陥の発生は鋭意研究の結果、
素子の背面電極の接合性が発光特性に大きく影響してい
ることを見い出した。従来の素子においては背面電極の
密着性が悪いために連続駆動時に背面電極が剥離する。
また背面電極は周囲の環境にさらされているために酸化
等の劣化を防止することができなかった。この発明は上
述の点に鑑みてなされその目的は、背面電極の剥離およ
び酸化を防止することにより信頼性に優れる有機薄膜発
光素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば、透光性電極と背面電極とからなる一対の電極
と、この電極の内側には注入された電子と正孔を再結合
させて所定の波長の発光を行う発光層を少なくとも備
え、背面電極の外側には積層された有機保護層を有し、
この有機保護層は背面電極の内側に接する層と同一の有
機物質からなる有機薄膜発光素子とすることにより達成
される。
【0008】
【作用】有機保護層は有機能動層と同一の有機物質で形
成されるため、接合界面での結晶化や剥離が防止でき
る。さらに背面電極は環境から完全に遮断されるために
酸素や水分による劣化が防止される。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の実施例に係る有機薄膜発光
素子を示す断面図である。図2はこの発明の異なる実施
例に係る有機薄膜発光素子を示す断面図である。図3は
この発明のさらに異なる実施例に係る有機薄膜発光素子
を示す断面図である。
【0010】図4はこの発明のさらに異なる実施例に係
る有機薄膜発光素子を示す断面図である。1は絶縁性透
明基板、2は透光性電極、3は正孔注入層、4は発光
層、5は電子注入層、6は背面電極、7は有機保護層、
8は直流電源である。絶縁性透明基板1は素子の支持体
でガラス,樹脂等を用いる。
【0011】透光性電極2は金,ニッケル等の半透膜や
インジウムスズ酸化物(ITO),酸化スズ(Sn
2 )あるいはポリピロール等の透明導電膜からなり抵
抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着、スパッタ法あるいは電解
重合法,化学重合法により形成する。該透光性電極2
は、透明性を持たせるために、50〜300nmの厚さ
にすることが望ましい。
【0012】正孔注入層3は正孔を効率良く輸送し、且
つ注入することが必要で発光した光の発光極大領域にお
いてできるだけ透明であることが望ましい。成膜方法と
してスピンコ−ト、キャスティング、LB法、抵抗加熱
蒸着、電子ビ−ム蒸着,分子線エピタキシ等があるが膜
の均一性から抵抗加熱蒸着が一般的である。膜厚は10
ないし200nmであり、好適には20ないし80nm
である。正孔注入物質としてはヒドラゾン化合物,ピラ
ゾリン化合物,スチルベン化合物,アミン系化合物など
が用いられる。
【0013】正孔注入物質の一例が化学式I−1ないし
化学式I−7に示される。
【0014】
【化1】
【0015】発光層4は正孔注入層または透光性電極か
ら注入された正孔と、背面電極または電子注入層より注
入された電子の再結合により効率良く発光を行う。成膜
方法はスピンコ−ト、キャスティング、LB法、抵抗加
熱蒸着、電子ビ−ム蒸着,分子線エピタキシ等があるが
抵抗加熱蒸着が一般的である。膜厚は10ないし200
nmであるが好適には20ないし80nmである。
【0016】発光物質の一例が化学式II−1ないし化学
式II−5に示される。
【0017】
【化2】
【0018】電子注入層5は電子を効率良く発光層に注
入することが望ましい。成膜方法はスピンコ−ト、キャ
スティング、LB法、抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着,
分子線エピタキシ等があるが抵抗加熱蒸着または分子線
エピタキシが一般的である。膜厚は10ないし200n
mであるが好適には20ないし80nmである。電子注
入物質としてはオキサジアゾール誘導体,ペリレン誘導
体などが用いられる。
【0019】電子注入物質の一例が化学式III −1ない
し化学式III −3に示される。
【0020】
【化3】
【0021】背面電極6は電子を効率良く有機層に注入
することが必要である。成膜方法としては抵抗加熱蒸
着,電子ビーム蒸着,スパッタ法が用いられる。背面電
極6用材料としては、仕事関数の小さいMg,Ag,I
n,Ca,Al等およびこれらの合金,積層体等が用い
られる。20ないし500nmの厚さに成膜される。有
機保護層7は背面電極の接する発光層または電子注入層
と同一の有機物質を10ないし1000nmの厚さに積
層する。成膜方法は発光層等と同一である。 実施例1 膜厚約100nmのITOを設けた50mm角で厚さ
1.1mmのガラスを基板とし、該基板を抵抗加熱蒸着
装置内に載置し、前記図1に示すように正孔注入層3、
発光層4、背面電極6、有機保護層7と順次成膜した。
正孔注入層3には化学式I−1に示される有機化合物を
用い、ボート温度300℃にて成膜速度0.2nm/s
として60nm厚さに形成した。続けて発光層4として
前記化学式II−1に示される有機化合物を用いボ−ト温
度約200℃にて加熱し、成膜速度を約0.2nm/s
として60nm厚さに形成した。この後、背面電極6と
してMg/In(10:1の重量比率)を100nm厚
さに形成した。最後に有機保護層7を前記化学式II−1
に示される有機化合物を用いて100nm厚さに形成し
た。以上の成膜は、真空槽内圧を1〜5×10-5Paに
維持して連続形成した。
【0022】以上のようにして作成した有機薄膜発光素
子に初期輝度が200cd/m2 になるよう直流定電圧
を印加して乾燥雰囲気中で連続駆動したところ1000
h以上の間、非発光欠陥は発生しないことがわかった。 実施例2 膜厚約100nmのITOを設けた50mm角で厚さ
1.1mmのガラスを基板とし、該基板を抵抗加熱蒸着
装置内に載置し、図2に示すように発光層4、背面電極
6、有機保護層7と順次成膜した。真空槽内圧は1〜5
×10-5Paに維持して連続形成した。発光層4には前
記化学式II−1に示される有機化合物を用いボ−ト温度
約200℃にて加熱し、成膜速度を約0.2nm/sと
して60nm厚さに形成した。この後、背面電極6とし
て Mg/Sc合金(9:1の重量比率)を電子ビーム
蒸着法により100nm厚さに形成した。最後に有機保
護層7を前記化学式II−1に示される有機化合物を用い
て100nm厚さに形成した。
【0023】以上のようにして作成した有機薄膜発光素
子に初期輝度が200cd/m2 になるよう直流定電圧
を印加して乾燥雰囲気中で連続駆動したところ1000
h以上の間、非発光欠陥は発生しないことがわかった。 実施例3 膜厚約100nmのITOを設けた50mm角で厚さ
1.1mmのガラスを基板とし、該基板を抵抗加熱蒸着
装置内に載置し、前記図3に示すように発光層4、電子
注入層5、背面電極6、有機保護層7と順次成膜した。
発光層4として前記化学式II−1に示される有機化合物
を用いボ−ト温度約200℃にて加熱し、成膜速度を約
0.2nm/sとして60nm厚さに形成した。電子注
入層5には化学式III −1に示される有機化合物を用
い、ボート温度300℃にて成膜速度0.2nm/sと
して60nm厚さに形成した。続けて背面電極6として
Mg/Sc合金(9:1の重量比率)を電子ビーム法
で100nm厚さに形成した。最後に有機保護層7を前
記化学式III −1に示される有機化合物を用いて100
nm厚さに形成した。以上の成膜は、真空槽内圧を1〜
5×10-5Paに維持して連続形成した。
【0024】以上のようにして作成した有機薄膜発光素
子に初期輝度が200cd/m2 になるよう直流定電圧
を印加して乾燥雰囲気中で連続駆動したところ1000
h以上の間、非発光欠陥は発生しないことがわかった。 実施例4 膜厚約100nmのITOを設けた50mm角で厚さ
1.1mmのガラスを基板とし、該基板を抵抗加熱蒸着
装置内に載置し、前記図4に示すように正孔注入層3、
発光層4、電子注入層5、背面電極6、有機保護層7と
順次成膜した。正孔注入層3として前記化学式I−1で
示される有機化合物を用いて60nm厚さに形成した。
発光層4として前記化学式II−1に示される有機化合物
を用いボ−ト温度約200℃にて加熱し、成膜速度を約
0.2nm/sとして60nm厚さに形成した。電子注
入層5には化学式III −1に示される有機化合物を用
い、ボート温度300℃にて成膜速度0.2nm/sと
して60nm厚さに形成した。続けて背面電極6として
Mg/Sc合金(9:1の重量比率)を電子ビーム法
で100nm厚さに形成した。最後に有機保護層7を前
記化学式III −1に示される有機化合物を用いて100
nm厚さに形成した。以上の成膜は、真空槽内圧を1〜
5×10-5Paに維持して連続形成した。
【0025】以上のようにして作成した有機薄膜発光素
子に初期輝度が200cd/m2 になるよう直流定電圧
を印加して乾燥雰囲気中で連続駆動したところ1000
h以上の間、非発光欠陥は発生しないことがわかった。
【0026】
【発明の効果】この発明によれば透光性電極と背面電極
とからなる一対の電極と、この電極の内側には注入され
た電子と正孔を再結合させて所定の波長の発光を行う発
光層を少なくとも備え、背面電極の外側には積層された
有機保護層を有し、この有機保護層は背面電極の内側に
接する層と同一の有機物質からなる有機薄膜発光素子と
するので、背面電極の剥離や酸化が防止され、信頼性に
優れる有機薄膜発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る有機薄膜発光素子を示
す断面図
【図2】この発明の異なる実施例に係る有機薄膜発光素
子を示す断面図
【図3】この発明のさらに異なる実施例に係る有機薄膜
発光素子を示す断面図
【図4】この発明のさらに異なる実施例に係る有機薄膜
発光素子を示す断面図
【図5】従来の有機薄膜発光素子を示す断面図
【図6】従来の異なる有機薄膜発光素子を示す断面図
【図7】従来のさらに異なる有機薄膜発光素子を示す断
面図
【図8】従来のさらに異なる有機薄膜発光素子を示す断
面図
【符号の説明】
1 絶縁性透明基板 2 透光性電極 3 正孔注入層 4 発光層 5 電子注入層 6 背面電極 7 有機保護層 8 直流電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性電極と背面電極とからなる一対の電
    極と、この電極の内側には注入された電子と正孔を再結
    合させて所定の波長の発光を行う発光層を少なくとも備
    え、背面電極の外側には積層された有機保護層を有し、
    この有機保護層は背面電極の内側に接する層と同一の有
    機物質からなることを特徴とする有機薄膜発光素子。
  2. 【請求項2】請求項1記載の素子において、背面電極の
    内側に接する層が発光層であることを特徴とする有機薄
    膜発光素子。
  3. 【請求項3】請求項1記載の素子において、背面電極の
    内側に接する層が電子注入層であることを特徴とする有
    機薄膜発光素子。
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