JPH06290873A - 有機薄膜発光素子 - Google Patents
有機薄膜発光素子Info
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Abstract
正極7を積層して有機薄膜発光素子を得る。
Description
層構造に係り、特に有機薄膜層と透光性正極の二層に係
る積層構造に関する。
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。エレクトロルミネセ
ンス素子(電場発光素子)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Z
nS/Mn系を用いた無機材料からなる電場発光素子で
ある。しかるに、この種の無機電場発光素子は発光に必
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薄膜電場発光
素子(以下有機薄膜発光素子という)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。
らなる積層型において、発光剤にトリス(8−ヒドロキ
シキノリン)アルミニウムを、正孔注入剤に1,1−ビ
ス(4−N,N−ジトリルアミノフェニル)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10
00cd/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. 5
1,913,(1987))。
図である。絶縁性基板1の上に透光性正極7、正孔注入
層5、発光層4、電子注入層3そして金属負極2が積層
される。8は電源である。正孔注入層5、発光層4、電
子注入層3は有機物質を用いて成膜される。透光性正極
7はインジウムスズ酸化物ITO や酸化亜鉛等を用いて形
成される。
金,積層体が用いられる。
来の有機薄膜発光素子においては絶縁性基板上のインジ
ウムスズ酸化物ITO 正極の表面平滑性が悪いために正極
上に形成される有機層に膜質の低下や界面の乱れが発生
し有機薄膜発光素子の発光安定性や発光効率が阻害され
るという問題があった。また負極が環境に晒されるため
に酸化や剥離を起こしそのためにダークスポットなど非
発光欠陥が生じるといった問題があった。
す断面図である。これは前記した従来の有機薄膜発光素
子とは積層順序が逆となっている。このような構成の有
機薄膜発光素子においては絶縁性支持体1上の金属負極
は表面平滑性が良好であるために金属負極上の有機薄膜
層の膜質は良質である。さらに金属負極は有機薄膜層に
よって保護される形となっており、酸化や剥離等の不安
定要因が除かれる。最上層の透光性正極は酸化物であ
り、耐環境性は高い。
発光素子にあっては透光性正極の成膜に際して高いエネ
ルギが有機薄膜層に印加されるため有機薄膜層に凝集や
結晶化が起こり、有機薄膜層の膜厚が不均一化して膜質
の低下を生じ、電界分布にアンバランスを生じて発光欠
陥が生じるという問題があった。またこの電界分布のア
ンバランスは局所的な発熱を起こし、このために透光性
正極が有機薄膜層から剥離するに至るという問題もあっ
た。
的は逆構造の有機薄膜発光素子において有機薄膜層の膜
質の低下を防止して発光安定性に優れる有機薄膜発光素
子を提供することにある。
よれば有機薄膜を用いる電場発光素子であって、(1)
絶縁性支持体と、(2)金属負極と、(3)有機薄膜層
と、(4)金属薄膜層と、(5)透光性正極とを包含
し、絶縁性支持体は素子の支持体であり、有機薄膜層は
発光層と電荷注入層のうちの少なくとも発光層からな
り、金属負極と透光性正極は有機薄膜層に電場を印加し
て発光層を光らせ、金属薄膜層は発光層からの光を透過
して透光性正極に導き、絶縁性支持体の上に金属負極
と、有機薄膜層と、金属薄膜層と、透光性正極が順次積
層されるものであるとすることにより達成される。
金属薄膜層に吸収分散される。そのために有機薄膜層の
結晶化が防止される。
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。
る有機薄膜発光素子を示す断面図である。1は絶縁性基
板、2は金属負極、3は電子注入層、4は発光層、5は
正孔注入層、6は金属薄膜層、7は透光性正極、8は電
源である。絶縁性基板1は素子の支持体でガラス,樹脂
等が用いられる。透光性正極7は効率良く正孔を注入
し、低抵抗で発光の極大波長で透明で環境安定性か高い
ことが必要である。透光性正極としてはインジウムスズ
酸化物(ITO),酸化スズ(SnO2 )等の透明導電
膜が用いられる。成膜方法は抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム
蒸着、スパッタ法により形成する。該透光性正極7は、
透明性を持たせるために、10〜500nmの厚さにす
ることが望ましい。
5の上に抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着、スパッタ法に
より形成する。金属薄膜層6の材料としては正孔の注入
性、下地となる正孔注入層5または発光層4への密着性
等の観点から白金,金,銀,ニッケル,銅およびこれら
の合金または積層体が適当である。金属薄膜層の膜厚は
発光の極大波長に対する透過率が80%を越えることが
望ましい。
つ注入することが必要で発光した光の発光極大波長領域
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−ム蒸着等があるが抵抗加熱蒸着が一
般的である。膜厚は10〜500nmの厚さであり好適
にはl0ないし100nmである。正孔注入物質として
は化学式(I−1)ないし化学式(I−7)に示す有機
物質またはその誘導体のうち少なくとも一種類を成分と
する。代表的な正孔注入物質が以下に示される。
ら注入された正孔と、金属負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、分子線エピタキシが好ましい。膜厚は1
0ないし500nmであるが好適には10ないし100
nmである。発光物質としては化学式(II−1)ないし
化学式(II−5)に示すような有機物質またはその誘導
体の少なくとも一種類が用いられる。
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。金属負
極用材料としては、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。電子注入層3は電子を効率良く輸送し、且つ注
入することが必要で発光した光の発光極大波長領域にお
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−ム蒸着等があるが抵抗加熱蒸着が一般的
である。膜厚は5〜500nmの厚さであり好適にはl
0ないし100nmであ。、電子注入層質としては化学
式(III −1)ないし化学式(III −3)に示すような
有機物質またはその誘導体のうち少なくとも一種類が用
いられる。代表的な電子注入層質が以下に示される。
mのガラス基板上に、図1に示すように発光層4、正孔
注入層5を順次成膜した。発光層には上記化学式(II−
1)に示す発光物質を用いて抵抗加熱蒸着方式により7
0nm厚さに成膜した。正孔注入層5は化学式(I −
1)に示す化合物を用いて抵抗加熱蒸着方式により50
nm厚さに成膜した。金属薄膜層6として白金,金,銀
または銅を電子ビーム蒸着法により10nm厚さに成膜
した。以上の成膜方法は1〜5×10-5Paの真空度を
維持して行った。最後に透光性正極としてインジウムス
ズ酸化物ITO を酸素ガスのもとで電子ビーム蒸着法によ
り100nm厚さに成膜した。 比較例1 金属薄膜層がないこと、積層の順序が逆であること以外
は実施例1と同様にして有機薄膜発光素子を作成した。 比較例2 金属薄膜層がないこと以外は実施例1と同様にして有機
薄膜発光素子を作成した。
子に直流電圧を印加して連続駆動した。駆動電圧は初期
輝度が200cd/m2 となるように調整した。発光安
定性の目安として素子の発光輝度が初期の1/2になる
までの時間を輝度半減寿命と定義した。また発光欠陥の
有無を初期と1000h後において測定した。結果が表
1に示される。
て測定される。輝度半減寿命と発光欠陥とは必ずしも一
致するものではない。金属薄膜層に白金または金を用い
ることにより輝度半減時間が最大で31倍になった。ま
た1000hの連続駆動後においても発光欠陥は検知さ
れない。 実施例2 膜厚約100nmのMgIn金属負極を設けた厚さ1.1m
mのガラス基板上に、図2に示すように発光層4を成膜
した。発光層には上記化学式(II−1)に示す発光物質
を用いて抵抗加熱蒸着方式により70nm厚さに成膜し
た。金属薄膜層6として白金,金,銀または銅を電子ビ
ーム蒸着法により10nm成膜した。以上の成膜方法は
1〜5×10-5Paの真空度を維持して行った。最後に
透光性正極7としてインジウムスズ酸化物ITO を酸素ガ
スのもとで電子ビーム蒸着法により100nm成膜し
た。 比較例3 金属薄膜層がないこと、積層の順序が逆であること以外
は実施例2と同様にして有機薄膜発光素子を作成した。 比較例4 金属薄膜層がないこと以外は実施例2と同様にして有機
薄膜発光素子を作成した。
子に直流電圧を印加して連続駆動した。駆動電圧は初期
輝度が200cd/m2 となるように調整した。発光安
定性の目安として素子の発光輝度が初期の1/2になる
までの時間を輝度半減寿命と定義した。また発光欠陥の
有無を初期と1000h後において測定した。結果が表
2に示される。
時間が最大で34倍になった。また1000hの連続駆
動後においても発光欠陥は検知されない。 実施例3 膜厚約100nmのMgIn金属負極を設けた厚さ1.1m
mのガラス基板上に、図3に示すように電子注入層3、
発光層4を成膜した。電子注入層3は化学式(III −
1)に示す化合物を用い抵抗加熱蒸着法により50nm
の厚さに成膜した。発光層4には上記化学式(II−1)
に示す発光物質を用いて抵抗加熱蒸着方式により70n
m厚さに成膜した。金属薄膜層6として白金,金,銀ま
たは銅を電子ビーム蒸着法により10nm成膜した。以
上の成膜方法は1〜5×10-5Paの真空度を維持して
行った。最後に透光性正極7としてインジウムスズ酸化
物ITO を酸素ガスのもとで電子ビーム蒸着法により10
0nm成膜した。 比較例5 金属薄膜層がないこと、積層の順序が逆であること以外
は実施例3と同様にして有機薄膜発光素子を作成した。 比較例6 金属薄膜層がないこと以外は実施例3と同様にして有機
薄膜発光素子を作成した。
子に直流電圧を印加して連続駆動した。駆動電圧は初期
輝度が200cd/m2 となるように調整した。発光安
定性の目安として素子の発光輝度が初期の1/2になる
までの時間を輝度半減寿命と定義した。また発光欠陥の
有無を初期と1000h後において測定した。結果が表
3に示される。
時間が最大で30倍になった。また1000hの連続駆
動後においても発光欠陥は検知されない。 実施例4 膜厚約100nmのMgIn金属負極を設けた厚さ1.1m
mのガラス基板上に、図4に示すように電子注入層3、
発光層4、正孔注入層5を成膜した。電子注入層3は化
学式(III −1)に示す化合物を用い抵抗加熱蒸着法に
より50nmの厚さに成膜した。発光層4には上記化学
式(II−1)に示す発光物質を用いて抵抗加熱蒸着方式
により70nm厚さに成膜した。正孔注入層5は化学式
(I−1)に示す化合物を用い、抵抗加熱蒸着法により
50nmの厚さに成膜した。金属薄膜層6として白金,
金,銀または銅を電子ビーム蒸着法により10nm成膜
した。以上の成膜方法は1〜5×10-5Paの真空度を
維持して行った。最後に透光性正極7としてインジウム
スズ酸化物ITO を酸素ガスのもとで電子ビーム蒸着法に
より100nm成膜した。 比較例8 金属薄膜層がないこと、積層の順序が逆であること以外
は実施例4と同様にして有機薄膜発光素子を作成した。 比較例7 金属薄膜層がないこと以外は実施例4と同様にして有機
薄膜発光素子を作成した。
子に直流電圧を印加して連続駆動した。駆動電圧は初期
輝度が200cd/m2 となるように調整した。発光安
定性の目安として素子の発光輝度が初期の1/2になる
までの時間を輝度半減寿命と定義した。また発光欠陥の
有無を初期と1000h後において測定した。結果が表
4に示される。
時間が最大で27倍になった。また1000hの連続駆
動後においても発光欠陥は検知されない。
発光素子であって、(1)絶縁性支持体と、(2)金属
負極と、(3)有機薄膜層と、(4)金属薄膜層と、
(5)透光性正極とを包含し、絶縁性支持体は素子の支
持体であり、有機薄膜層は発光層と電荷注入層のうちの
少なくとも発光層からなり、金属負極と透光性正極は有
機薄膜層に電場を印加して発光層を光らせ、金属薄膜層
は発光層からの光を透過して透光性正極に導き、絶縁性
支持体の上に金属負極と、有機薄膜層と、金属薄膜層
と、透光性正極が順次積層されるものであるとするので
透光性正極成膜時に印加される高いエネルギは金属薄膜
層に吸収分散される。そのために有機薄膜層の膜質の低
下がなくなり、発光欠陥の発生が防止され、発光安定性
に優れる有機薄膜発光素子が得られる。
す断面図
子を示す断面図
発光素子を示す断面図
発光素子を示す断面図
Claims (6)
- 【請求項1】有機薄膜を用いる電場発光素子であって、 (1)絶縁性支持体と、 (2)金属負極と、 (3)有機薄膜層と、 (4)金属薄膜層と、 (5)透光性正極とを包含し、 絶縁性支持体は素子の支持体であり、 有機薄膜層は発光層と電荷注入層のうちの少なくとも発
光層からなり、 金属負極と透光性正極は有機薄膜層に電場を印加して発
光層を光らせ、 金属薄膜層は発光層からの光を透過して透光性正極に導
き、 絶縁性支持体の上には金属負極と、有機薄膜層と、金属
薄膜層と、透光性正極が順次積層されるものであること
を特徴とする有機薄膜発光素子。 - 【請求項2】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、電荷注入層は正孔注入層であり、金属薄膜層と発光
層の間に設けられることを特徴とする有機薄膜発光素
子。 - 【請求項3】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、電荷注入層は電子注入層であり金属負極と発光層の
間に設けられることを特徴とする有機薄膜発光素子。 - 【請求項4】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、電荷注入層は正孔注入層と電子注入層であり、正孔
注入層は金属薄膜層と発光層の間に、また電子注入層は
金属負極と発光層の間に設けられることを特徴とする有
機薄膜発光素子。 - 【請求項5】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、金属薄膜層は白金または金からなることを特徴とす
る有機薄膜発光素子。 - 【請求項6】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、金属薄膜層は異種金属の積層体であることを特徴と
する有機薄膜発光素子。
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