JPH06325872A - 有機電界発光素子 - Google Patents
有機電界発光素子Info
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- JPH06325872A JPH06325872A JP5116207A JP11620793A JPH06325872A JP H06325872 A JPH06325872 A JP H06325872A JP 5116207 A JP5116207 A JP 5116207A JP 11620793 A JP11620793 A JP 11620793A JP H06325872 A JPH06325872 A JP H06325872A
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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]
- H10K50/17—Carrier injection layers
- H10K50/171—Electron injection layers
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 陽極、有機発光層、陰極を順次積層した有機
電界発光素子であって、有機発光層と陰極との間に有機
リン化合物を含有する界面層を設けたことを特徴とする
有機電界発光素子。 【効果】 長期に渡って安定な発光特性をわ維持でき、
ダークスポットのはっせいを抑制することができる有機
電界発光素子を提供できる。
電界発光素子であって、有機発光層と陰極との間に有機
リン化合物を含有する界面層を設けたことを特徴とする
有機電界発光素子。 【効果】 長期に渡って安定な発光特性をわ維持でき、
ダークスポットのはっせいを抑制することができる有機
電界発光素子を提供できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機電界発光素子に関す
るものであり、詳しくは、有機化合物から成る発光層に
電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに関するもの
である。
るものであり、詳しくは、有機化合物から成る発光層に
電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜型の電界発光素子としては、
無機材料のII−VI族化合物半導体であるZnS、Ca
S、SrS等に、発光中心であるMnや希土類元素(E
u、Ce、Tb、Sm等)をドープしたものが一般的で
あるが、上記の無機材料から作製した電界発光素子は、
1)交流駆動が必要(50〜1000Hz)、2)駆動
電圧が高い(〜200V)、3)フルカラー化が困難
(特に青色が問題)、4)周辺駆動回路のコストが高
い、という問題点を有している。
無機材料のII−VI族化合物半導体であるZnS、Ca
S、SrS等に、発光中心であるMnや希土類元素(E
u、Ce、Tb、Sm等)をドープしたものが一般的で
あるが、上記の無機材料から作製した電界発光素子は、
1)交流駆動が必要(50〜1000Hz)、2)駆動
電圧が高い(〜200V)、3)フルカラー化が困難
(特に青色が問題)、4)周辺駆動回路のコストが高
い、という問題点を有している。
【0003】しかし、近年、上記問題点の改良のため、
有機薄膜を用いた電界発光素子の開発が行われるように
なった。特に、発光効率を高めるために電極からのキャ
リアー注入の効率向上を目的とした電極種類の最適化を
行い、芳香族ジアミンから成る有機正孔輸送層と8−ヒ
ドロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る発光層を
設けた有機電界発光素子の開発(Appl.Phys.
Lett.,51巻,913頁,1987年)により、
従来のアントラセン等の単結晶を用いた電界発光素子と
比較して発光効率の大幅な改善がなされている。
有機薄膜を用いた電界発光素子の開発が行われるように
なった。特に、発光効率を高めるために電極からのキャ
リアー注入の効率向上を目的とした電極種類の最適化を
行い、芳香族ジアミンから成る有機正孔輸送層と8−ヒ
ドロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る発光層を
設けた有機電界発光素子の開発(Appl.Phys.
Lett.,51巻,913頁,1987年)により、
従来のアントラセン等の単結晶を用いた電界発光素子と
比較して発光効率の大幅な改善がなされている。
【0004】また、有機発光層としては、ポリ(p−フ
ェニレンビニレン)(Nature,347巻,539
頁,1990年;Appl.Phys.Lett.,6
1巻,2793頁,1992年)、ポリ[2−メトキ
シ,5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニ
レンビニレン](Appl.Phys.Lett.,5
8巻,1982頁,1991年;Thin Solid
Films,216巻,96頁,1992年;Nat
ure,357巻,477頁,1992年)、ポリ(3
−アルキルチオフェン)(Jpn.J.Appl.Ph
ys,30巻,L1938頁,1991年;J.App
l.Phys.,72巻,564頁,1992年)等の
高分子材料の開発や、ポリビニルカルバゾール等の高分
子に発光材料と電子移動材料を混合した素子(応用物
理,61巻,1044頁,1992年)も開発されてい
る。
ェニレンビニレン)(Nature,347巻,539
頁,1990年;Appl.Phys.Lett.,6
1巻,2793頁,1992年)、ポリ[2−メトキ
シ,5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニ
レンビニレン](Appl.Phys.Lett.,5
8巻,1982頁,1991年;Thin Solid
Films,216巻,96頁,1992年;Nat
ure,357巻,477頁,1992年)、ポリ(3
−アルキルチオフェン)(Jpn.J.Appl.Ph
ys,30巻,L1938頁,1991年;J.App
l.Phys.,72巻,564頁,1992年)等の
高分子材料の開発や、ポリビニルカルバゾール等の高分
子に発光材料と電子移動材料を混合した素子(応用物
理,61巻,1044頁,1992年)も開発されてい
る。
【0005】以上に示した様な有機電界発光素子におい
ては、通常、陽極としてはインジウム錫酸化物(IT
O)のような透明電極が用いられるが、陰極に関しては
電子注入を効率よく行うために仕事関数の低い金属電極
が用いられ、マグネシウム合金やカルシウム等が使われ
ている。有機電界発光素子の最大の問題点は素子の寿命
であり、寿命を制限する一つの要因が陰極材料に由来す
るダークスポット(素子の発光部で発光しない部分をさ
す)の発生である。このために、長期間保存する場合
に、有機電界発光素子内のダークスポットの数・大きさ
が増加して、結果として素子の寿命が短いものとなって
いる。
ては、通常、陽極としてはインジウム錫酸化物(IT
O)のような透明電極が用いられるが、陰極に関しては
電子注入を効率よく行うために仕事関数の低い金属電極
が用いられ、マグネシウム合金やカルシウム等が使われ
ている。有機電界発光素子の最大の問題点は素子の寿命
であり、寿命を制限する一つの要因が陰極材料に由来す
るダークスポット(素子の発光部で発光しない部分をさ
す)の発生である。このために、長期間保存する場合
に、有機電界発光素子内のダークスポットの数・大きさ
が増加して、結果として素子の寿命が短いものとなって
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これまでに開示されて
いる有機電界発光素子では、電界発光は陽極から注入さ
れた正孔と陰極から注入された電子との再結合によりも
たらされる。一般に、キャリアの注入は、電子の場合、
陰極と有機発光層との界面における注入障壁を乗り越え
て行われなければならない。この電子注入障壁を低くし
て注入効率を向上させるために、マグネシウム合金やカ
ルシウム等の低仕事関数の金属電極が陰極として使用さ
れている。しかしながら、これらの金属材料は有機発光
層との密着性が悪いために有機発光層から剥離したり、
陰極を有機発光層上に蒸着する際や蒸着後にも、陰極材
料と有機発光層材料との間で反応がおき、長期間の保存
中に素子の発光特性が劣化したりダークスポットの発生
をもたらすことが問題となっていた。
いる有機電界発光素子では、電界発光は陽極から注入さ
れた正孔と陰極から注入された電子との再結合によりも
たらされる。一般に、キャリアの注入は、電子の場合、
陰極と有機発光層との界面における注入障壁を乗り越え
て行われなければならない。この電子注入障壁を低くし
て注入効率を向上させるために、マグネシウム合金やカ
ルシウム等の低仕事関数の金属電極が陰極として使用さ
れている。しかしながら、これらの金属材料は有機発光
層との密着性が悪いために有機発光層から剥離したり、
陰極を有機発光層上に蒸着する際や蒸着後にも、陰極材
料と有機発光層材料との間で反応がおき、長期間の保存
中に素子の発光特性が劣化したりダークスポットの発生
をもたらすことが問題となっていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記実状に
鑑み、長期間に渡って安定な発光特性を維持でき、ダー
クスポットの発生を抑制することができる有機電界発光
素子を提供することを目的として鋭意検討した結果、有
機発光層と陰極の間に有機リン化合物を含有する界面層
を設けることが好適であることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
鑑み、長期間に渡って安定な発光特性を維持でき、ダー
クスポットの発生を抑制することができる有機電界発光
素子を提供することを目的として鋭意検討した結果、有
機発光層と陰極の間に有機リン化合物を含有する界面層
を設けることが好適であることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
【0008】即ち、本発明の要旨は、陽極、有機発光
層、陰極を順次積層した有機電界発光素子であって、有
機発光層と陰極の間に有機リン化合物を含有する界面層
を設けたことを特徴とする有機電界発光素子に存する。
以下、本発明の有機電界発光素子について図面に従い説
明する。図1は、本発明の有機電界発光素子の構造例を
模式的に示す断面図であり、1は基板、2a、2bは導
電層、3は有機発光層、4は界面層を各々表わす。
層、陰極を順次積層した有機電界発光素子であって、有
機発光層と陰極の間に有機リン化合物を含有する界面層
を設けたことを特徴とする有機電界発光素子に存する。
以下、本発明の有機電界発光素子について図面に従い説
明する。図1は、本発明の有機電界発光素子の構造例を
模式的に示す断面図であり、1は基板、2a、2bは導
電層、3は有機発光層、4は界面層を各々表わす。
【0009】基板1は、本発明の有機電界発光素子の支
持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金
属箔、プラスチックフィルムやシート等が用いられる
が、ガラス板や、ポリエステル、ポリメタアクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリサルホン等の透明な合成樹
脂基板が好ましい。基板1上には導電層2aが設けられ
るが、この導電層2aとしては通常、アルミニウム、
金、銀、ニッケル、パラジウム、テルル等の金属、イン
ジウム及び/又はスズの酸化物等の金属酸化物やヨウ化
銅、カーボンブラックあるいはポリ(3−メチルチオフ
ェン)等の導電性高分子等により構成される。導電層の
形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法等により行
われることが多いが、銀等の金属微粒子あるいはヨウ化
銅、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導
電性高分子微粉末等の場合には、適当なバインダー樹脂
溶液に分散し、基板上に塗布することにより形成するこ
ともできる。さらに、導電性高分子の場合は電解重合に
より直接基板上に薄膜を形成したり、基板上に塗布して
形成することもできる(Appl.Phys.Let
t.,60巻,2711頁,1992年)。導電層2a
の厚みは、必要とする透明性により異なるが、透明性が
必要とされる場合は、可視光の透過率が60%以上、好
ましくは80%以上であることが望ましく、この場合、
厚みは、通常、5〜1000nm、好ましくは10〜5
00nm程度である。
持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金
属箔、プラスチックフィルムやシート等が用いられる
が、ガラス板や、ポリエステル、ポリメタアクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリサルホン等の透明な合成樹
脂基板が好ましい。基板1上には導電層2aが設けられ
るが、この導電層2aとしては通常、アルミニウム、
金、銀、ニッケル、パラジウム、テルル等の金属、イン
ジウム及び/又はスズの酸化物等の金属酸化物やヨウ化
銅、カーボンブラックあるいはポリ(3−メチルチオフ
ェン)等の導電性高分子等により構成される。導電層の
形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法等により行
われることが多いが、銀等の金属微粒子あるいはヨウ化
銅、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導
電性高分子微粉末等の場合には、適当なバインダー樹脂
溶液に分散し、基板上に塗布することにより形成するこ
ともできる。さらに、導電性高分子の場合は電解重合に
より直接基板上に薄膜を形成したり、基板上に塗布して
形成することもできる(Appl.Phys.Let
t.,60巻,2711頁,1992年)。導電層2a
の厚みは、必要とする透明性により異なるが、透明性が
必要とされる場合は、可視光の透過率が60%以上、好
ましくは80%以上であることが望ましく、この場合、
厚みは、通常、5〜1000nm、好ましくは10〜5
00nm程度である。
【0010】不透明でよい場合は導電層2aは基板1と
同一でもよい。また、さらには上記の導電層は異なる物
質を積層することも可能である。図1の例では、導電層
2aは陽極(アノード)として正孔注入の役割を果たす
ものである。一方、導電層2bは陰極(カソード)とし
て、界面層4を通して有機発光層3に電子を注入する役
割を果たす。導電層2bとして用いられる材料は、前記
導電層2a用の材料を用いることが可能であるが、効率
よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ま
しく、スズ、マグネシウム、インジウム、アルミニウ
ム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。
導電層2bの膜厚は通常、導電層2aと同様である。ま
た、図1には示してはいないが、導電層2bの上にさら
に基板1と同様の基板を設けることもできる。但し、導
電層2aと2bの少なくとも一方は透明性の良いことが
電界発光素子としては必要である。このことから、導電
層2aと2bのうちどちらか一方は、10〜500nm
の膜厚であることが好ましく、透明性の良いことが望ま
れる。
同一でもよい。また、さらには上記の導電層は異なる物
質を積層することも可能である。図1の例では、導電層
2aは陽極(アノード)として正孔注入の役割を果たす
ものである。一方、導電層2bは陰極(カソード)とし
て、界面層4を通して有機発光層3に電子を注入する役
割を果たす。導電層2bとして用いられる材料は、前記
導電層2a用の材料を用いることが可能であるが、効率
よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ま
しく、スズ、マグネシウム、インジウム、アルミニウ
ム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。
導電層2bの膜厚は通常、導電層2aと同様である。ま
た、図1には示してはいないが、導電層2bの上にさら
に基板1と同様の基板を設けることもできる。但し、導
電層2aと2bの少なくとも一方は透明性の良いことが
電界発光素子としては必要である。このことから、導電
層2aと2bのうちどちらか一方は、10〜500nm
の膜厚であることが好ましく、透明性の良いことが望ま
れる。
【0011】導電層2aの上には有機発光層3が設けら
れるが、有機発光層3は、電界を与えられた電極間にお
いて、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電
子がを効率よく輸送して再結合させ、かつ、再結合によ
り効率よく発光する材料から形成される。通常、この有
機発光層3は発光効率の向上のために、図2に示すよう
に、正孔輸送層3aと電子輸送層3bに分割して機能分
離型にすることが行われる(Appl.Phys.Le
tt.,51巻,913頁,1987年)。
れるが、有機発光層3は、電界を与えられた電極間にお
いて、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電
子がを効率よく輸送して再結合させ、かつ、再結合によ
り効率よく発光する材料から形成される。通常、この有
機発光層3は発光効率の向上のために、図2に示すよう
に、正孔輸送層3aと電子輸送層3bに分割して機能分
離型にすることが行われる(Appl.Phys.Le
tt.,51巻,913頁,1987年)。
【0012】上記の機能分離型素子において、正孔輸送
材料としては、導電層2aからの正孔注入効率が高く、
かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる
材料であることが必要である。そのためには、イオン化
ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さ
らに安定性にすぐれ、トラップとなる不純物が製造時や
使用時に発生しにくいことが要求される。
材料としては、導電層2aからの正孔注入効率が高く、
かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる
材料であることが必要である。そのためには、イオン化
ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さ
らに安定性にすぐれ、トラップとなる不純物が製造時や
使用時に発生しにくいことが要求される。
【0013】このような正孔輸送化合物としては、例え
ば、特開昭59−194393号公報及び米国特許第
4,175,960号の第13〜14欄に解説される、
N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニ
ル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン:
1,1’−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)
シクロヘキサン:4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)
クワドロフェニル等の芳香族アミン系化合物、特開平2
−311591号公報に示されるヒドラゾン化合物、米
国特許第4,950,950号公報に示されるシラザン
化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用い
るか、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。上
記の化合物以外に、ポリビニルカルバゾールやポリシラ
ン(Appl.Phys.Lett.,59巻,276
0頁,1991年)等の高分子材料が挙げられる。
ば、特開昭59−194393号公報及び米国特許第
4,175,960号の第13〜14欄に解説される、
N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニ
ル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン:
1,1’−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)
シクロヘキサン:4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)
クワドロフェニル等の芳香族アミン系化合物、特開平2
−311591号公報に示されるヒドラゾン化合物、米
国特許第4,950,950号公報に示されるシラザン
化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用い
るか、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。上
記の化合物以外に、ポリビニルカルバゾールやポリシラ
ン(Appl.Phys.Lett.,59巻,276
0頁,1991年)等の高分子材料が挙げられる。
【0014】上記の有機正孔輸送材料は塗布法あるいは
真空蒸着法により前記導電層2a上に積層することによ
り正孔輸送層3aを形成する。塗布の場合は、有機正孔
輸送化合物を1種又は2種以上と必要により正孔のトラ
ップにならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗
布性改良剤等の添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調整
し、スピンコート法等の方法により導電層2a上に塗布
し、乾燥して有機正孔輸送層3を形成する。バインダー
樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポ
リエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が
多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望まし
く、50重量%以下が好ましい。
真空蒸着法により前記導電層2a上に積層することによ
り正孔輸送層3aを形成する。塗布の場合は、有機正孔
輸送化合物を1種又は2種以上と必要により正孔のトラ
ップにならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗
布性改良剤等の添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調整
し、スピンコート法等の方法により導電層2a上に塗布
し、乾燥して有機正孔輸送層3を形成する。バインダー
樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポ
リエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が
多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望まし
く、50重量%以下が好ましい。
【0015】真空蒸着法の場合には、有機正孔輸送材料
を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を
適当な真空ポンプで10-6Torrにまで排気した後、
ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと
向き合って置かれた基板上に層を形成する。正孔輸送層
3aの膜厚は、通常、10〜300nm、好ましくは3
0〜100nmである。この様に薄い膜を一様に形成す
るためには、真空蒸着法がよく用いられる。
を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を
適当な真空ポンプで10-6Torrにまで排気した後、
ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと
向き合って置かれた基板上に層を形成する。正孔輸送層
3aの膜厚は、通常、10〜300nm、好ましくは3
0〜100nmである。この様に薄い膜を一様に形成す
るためには、真空蒸着法がよく用いられる。
【0016】正孔輸送層3aの材料としては有機化合物
の代わりに無機材料を使用することも可能である。無機
材料に要求される条件は、有機正孔輸送化合物と同じで
ある。正孔輸送層3に用いられる無機材料としては、p
型水素化非晶質シリコン、p型水素化非晶質炭化シリコ
ン、p型水素化微結晶性炭化シリコン、あるいは、p型
硫化亜鉛、p型セレン化亜鉛等が挙げられる。これらの
無機正孔輸送層はCVD法、プラズマCVD法、真空蒸
着法、スパッタ法等により形成される。
の代わりに無機材料を使用することも可能である。無機
材料に要求される条件は、有機正孔輸送化合物と同じで
ある。正孔輸送層3に用いられる無機材料としては、p
型水素化非晶質シリコン、p型水素化非晶質炭化シリコ
ン、p型水素化微結晶性炭化シリコン、あるいは、p型
硫化亜鉛、p型セレン化亜鉛等が挙げられる。これらの
無機正孔輸送層はCVD法、プラズマCVD法、真空蒸
着法、スパッタ法等により形成される。
【0017】無機正孔輸送層の膜厚も有機正孔輸送層と
同様に、通常、10〜300nm、好ましくは300〜
1000nmである。正孔輸送層3aの上には電子輸送
層3bが設けられるが、電子輸送層3bは、電界を与え
られた電極間において陰極からの電子を効率よく正孔輸
送層の方向に輸送することができる化合物より形成され
る。
同様に、通常、10〜300nm、好ましくは300〜
1000nmである。正孔輸送層3aの上には電子輸送
層3bが設けられるが、電子輸送層3bは、電界を与え
られた電極間において陰極からの電子を効率よく正孔輸
送層の方向に輸送することができる化合物より形成され
る。
【0018】有機電子輸送化合物としては、導電層2b
からの電子注入効率が高く、かつ、注入された電子を効
率よく輸送することができる化合物であることが必要で
ある。そのためには、電子親和力が大きく、しかも電子
移動度が大きく、さらに安定性にすぐれトラップとなる
不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であるこ
とが要求される。
からの電子注入効率が高く、かつ、注入された電子を効
率よく輸送することができる化合物であることが必要で
ある。そのためには、電子親和力が大きく、しかも電子
移動度が大きく、さらに安定性にすぐれトラップとなる
不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であるこ
とが要求される。
【0019】このような条件を満たす材料としては、テ
トラフェニルブタジエン等の芳香族化合物(特開昭57
−51781号公報)、8−ヒドロキシキノリンのアル
ミニウム錯体等の金属錯体(特開昭59−194393
号公報)、シクロペンタジエン誘導体(特開平2−28
9675号公報)、ペリノン誘導体(特開平2−289
676号公報)、オキサジアゾール誘導体(特開平2−
216791号公報)、ビススチリルベンゼン誘導体
(特開平1−245087号公報、同2−222484
号公報)、ペリレン誘導体(特開平2−189890号
公報、同3−791号公報)、クマリン化合物(特開平
2−191694号公報、同3−792号公報)、希土
類錯体(特開平1−256584)、ジスチリルピラジ
ン誘導体(特開平2−252793号公報)、p−フェ
ニレン化合物(特開平3−33183号公報)、チアジ
アゾロピリジン誘導体(特開平3−37292号公
報)、ピロロピリジン誘導体(特開平3−37293号
公報)、ナフチリジン誘導体(特開平3−203982
号公報)等が挙げられる。
トラフェニルブタジエン等の芳香族化合物(特開昭57
−51781号公報)、8−ヒドロキシキノリンのアル
ミニウム錯体等の金属錯体(特開昭59−194393
号公報)、シクロペンタジエン誘導体(特開平2−28
9675号公報)、ペリノン誘導体(特開平2−289
676号公報)、オキサジアゾール誘導体(特開平2−
216791号公報)、ビススチリルベンゼン誘導体
(特開平1−245087号公報、同2−222484
号公報)、ペリレン誘導体(特開平2−189890号
公報、同3−791号公報)、クマリン化合物(特開平
2−191694号公報、同3−792号公報)、希土
類錯体(特開平1−256584)、ジスチリルピラジ
ン誘導体(特開平2−252793号公報)、p−フェ
ニレン化合物(特開平3−33183号公報)、チアジ
アゾロピリジン誘導体(特開平3−37292号公
報)、ピロロピリジン誘導体(特開平3−37293号
公報)、ナフチリジン誘導体(特開平3−203982
号公報)等が挙げられる。
【0020】これらの化合物を用いた有機電子輸送層
は、電子を輸送する役割と、正孔と電子の再結合の際に
発光をもたらす役割を同時に果しており、発光層を兼ね
ている。有機正孔輸送化合物が発光機能を有する場合
は、有機電子輸送層は電子を輸送する役割だけを果た
す。
は、電子を輸送する役割と、正孔と電子の再結合の際に
発光をもたらす役割を同時に果しており、発光層を兼ね
ている。有機正孔輸送化合物が発光機能を有する場合
は、有機電子輸送層は電子を輸送する役割だけを果た
す。
【0021】素子の発光効率を向上させるとともに発光
色を変える目的で、例えば、8−ヒドロキシキノリンの
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること(J.Appl.Ph
ys.,65巻,3610頁,1989年)も行われて
いる。本発明においても上記の有機電子輸送材料をホス
ト材料として各種の蛍光色素を10-3〜10モル%ドー
プすることにより、素子の発光特性をさらに向上させる
ことができる。電子輸送層3bの膜厚は、通常、10〜
200nm、好ましくは30〜100nmである。
色を変える目的で、例えば、8−ヒドロキシキノリンの
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること(J.Appl.Ph
ys.,65巻,3610頁,1989年)も行われて
いる。本発明においても上記の有機電子輸送材料をホス
ト材料として各種の蛍光色素を10-3〜10モル%ドー
プすることにより、素子の発光特性をさらに向上させる
ことができる。電子輸送層3bの膜厚は、通常、10〜
200nm、好ましくは30〜100nmである。
【0022】有機電子輸送層も有機正孔輸送層と同様の
方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用
いられる。有機電界発光素子の発光効率をさらに向上さ
せる方法として、電子輸送層3bの上にさらに他の電子
輸送層3cを積層することが考えられる(図3参照)。
この電子輸送層3cに用いられる化合物には、陰極から
の電子注入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きいこ
とが要求される。この様な電子輸送材料としては、
方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用
いられる。有機電界発光素子の発光効率をさらに向上さ
せる方法として、電子輸送層3bの上にさらに他の電子
輸送層3cを積層することが考えられる(図3参照)。
この電子輸送層3cに用いられる化合物には、陰極から
の電子注入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きいこ
とが要求される。この様な電子輸送材料としては、
【0023】
【化1】
【0024】
【化2】
【0025】等のオキサジアゾール誘導体(Appl.
Phys.Lett.,55巻,1489頁,1989
年;Jpn.J.Appl.Phys.,31巻,18
12頁,1992年)やそれらをポリメチルメタクリレ
ート等の樹脂に分散した系(Appl.Phys.Le
tt.,61巻,2793頁,1992年)、又は、n
型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレ
ン化亜鉛等が挙げられる。電子輸送層3cの膜厚は、通
常、5〜200nm、好ましくは10〜100nmであ
る。
Phys.Lett.,55巻,1489頁,1989
年;Jpn.J.Appl.Phys.,31巻,18
12頁,1992年)やそれらをポリメチルメタクリレ
ート等の樹脂に分散した系(Appl.Phys.Le
tt.,61巻,2793頁,1992年)、又は、n
型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレ
ン化亜鉛等が挙げられる。電子輸送層3cの膜厚は、通
常、5〜200nm、好ましくは10〜100nmであ
る。
【0026】また、機能分離を行わない単層型の有機発
光層3としては、先に挙げたポリ(p−フェニレンビニ
レン)(Nature,347巻,539頁,1990
年;Appl.Phys.Lett.,61巻,279
3頁,1992年)、ポリ[2−メトキシ,5−(2’
−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン]
(Appl.Phys.Lett.,58巻,1982
頁,1991年;Thin Solid Films,
216巻,96頁,1992年;Nature,357
巻,477頁,1992年)、ポリ(3−アルキルチオ
フェン)(Jpn.J.Appl.Phys,30巻,
L1938頁,1991年;J.Appl.Phy
s.,72巻,564頁,1992年)等の高分子材料
や、ポリビニルカルバゾール等の高分子に発光材料と電
子移動材料を混合した系(応用物理,61巻,1044
頁,1992年)がある。
光層3としては、先に挙げたポリ(p−フェニレンビニ
レン)(Nature,347巻,539頁,1990
年;Appl.Phys.Lett.,61巻,279
3頁,1992年)、ポリ[2−メトキシ,5−(2’
−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン]
(Appl.Phys.Lett.,58巻,1982
頁,1991年;Thin Solid Films,
216巻,96頁,1992年;Nature,357
巻,477頁,1992年)、ポリ(3−アルキルチオ
フェン)(Jpn.J.Appl.Phys,30巻,
L1938頁,1991年;J.Appl.Phy
s.,72巻,564頁,1992年)等の高分子材料
や、ポリビニルカルバゾール等の高分子に発光材料と電
子移動材料を混合した系(応用物理,61巻,1044
頁,1992年)がある。
【0027】有機発光層の上に界面層4が設けられる。
界面層の役割としては、有機発光層との親和性があると
同時に陰極との密着性がよく、かつ、化学的に安定で陰
極形成時及び/又は形成後の有機発光層と陰極の反応を
抑制する効果を有することが挙げられる。また、均一な
薄膜形状を与えることも陰極との密着性の点で重要であ
る。本発明者らは、このような役割を果たす材料とし
て、有機リン化合物が好適であることを見い出した。
界面層の役割としては、有機発光層との親和性があると
同時に陰極との密着性がよく、かつ、化学的に安定で陰
極形成時及び/又は形成後の有機発光層と陰極の反応を
抑制する効果を有することが挙げられる。また、均一な
薄膜形状を与えることも陰極との密着性の点で重要であ
る。本発明者らは、このような役割を果たす材料とし
て、有機リン化合物が好適であることを見い出した。
【0028】有機リン化合物から成る界面層は、前述の
有機正孔輸送材料と同様に、塗布法あるいは真空蒸着法
により形成される。本発明においては、有機電界発光素
子における有機発光層と陰極との間の界面層材料とし
て、有機リン化合物を用いることにより優れた素子の安
定性が達成される。
有機正孔輸送材料と同様に、塗布法あるいは真空蒸着法
により形成される。本発明においては、有機電界発光素
子における有機発光層と陰極との間の界面層材料とし
て、有機リン化合物を用いることにより優れた素子の安
定性が達成される。
【0029】界面層に用いられる有機リン化合物として
は、リン原子を含有する有機リン化合物なら利用できる
が、好ましくは含芳香族リン化合物、さらには、リン原
子に芳香環が結合した有機リン化合物である。具体例を
以下の構造式(1)〜(8)に示すが、これらに限定す
るものではない。
は、リン原子を含有する有機リン化合物なら利用できる
が、好ましくは含芳香族リン化合物、さらには、リン原
子に芳香環が結合した有機リン化合物である。具体例を
以下の構造式(1)〜(8)に示すが、これらに限定す
るものではない。
【0030】
【化3】
【0031】
【化4】
【0032】上記に示した有機リン化合物を界面層に用
いる場合、これらの化合物同士をさらに混合して用いて
もよい。有機リン化合物から成る界面層を有する本発明
における有機電界発光素子は、以下に示すような層構成
のものが挙げられる。
いる場合、これらの化合物同士をさらに混合して用いて
もよい。有機リン化合物から成る界面層を有する本発明
における有機電界発光素子は、以下に示すような層構成
のものが挙げられる。
【0033】
【表1】 陽極/有機発光層/界面層/陰極、 陽極/高分子から成る有機発光層/界面層/陰極、 陽極/高分子に分散させた有機発光層/界面層/陰極、 陽極/正孔輸送層/有機電子輸送性発光層/界面層/陰
極、 陽極/有機正孔輸送性発光層/有機電子輸送層/界面層
/陰極、 陽極/正孔輸送層/有機電子輸送性発光層/電子輸送層
/界面層/陰極、 界面層4の膜厚は、通常、2〜100nm、好ましくは
5〜30nmである。
極、 陽極/有機正孔輸送性発光層/有機電子輸送層/界面層
/陰極、 陽極/正孔輸送層/有機電子輸送性発光層/電子輸送層
/界面層/陰極、 界面層4の膜厚は、通常、2〜100nm、好ましくは
5〜30nmである。
【0034】上記の各層構成において、界面層として有
機発光層、有機電子輸送性発光層、有機電子輸送層又は
電子輸送層の陰極界面近傍に有機リン化合物を50モル
%以上含む領域(層)を設けてもよい。即ち、本発明に
おいては、有機電界発光素子における有機発光層と陰極
との間の界面層として、有機リン化合物50モル%以上
含有する層を設けることにより、優れた素子の安定性が
達成されるのである。
機発光層、有機電子輸送性発光層、有機電子輸送層又は
電子輸送層の陰極界面近傍に有機リン化合物を50モル
%以上含む領域(層)を設けてもよい。即ち、本発明に
おいては、有機電界発光素子における有機発光層と陰極
との間の界面層として、有機リン化合物50モル%以上
含有する層を設けることにより、優れた素子の安定性が
達成されるのである。
【0035】尚、図1とは逆の構造、即ち、基板上に導
電層2b、界面層4、有機発光層3、導電層2aの順に
積層することも可能であり、既述した様に少なくとも一
方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発
光素子を設けることも可能である。同様に、図2及び図
3とは逆の構造に積層することも可能である。
電層2b、界面層4、有機発光層3、導電層2aの順に
積層することも可能であり、既述した様に少なくとも一
方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発
光素子を設けることも可能である。同様に、図2及び図
3とは逆の構造に積層することも可能である。
【0036】
【実施例】次に、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例により限定されるものではない。 実施例1 図2に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法
で作製した。
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例により限定されるものではない。 実施例1 図2に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法
で作製した。
【0037】ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物
(ITO)透明導電膜を120nm堆積したものをアセ
トンで超音波洗浄、純水で水洗、イソプロピルアルコー
ルで超音波洗浄、乾燥窒素で乾燥、UV/オゾン洗浄を
行った後、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度
が2×10-6Torr以下になるまで油拡散ポンプを用
いて排気した。
(ITO)透明導電膜を120nm堆積したものをアセ
トンで超音波洗浄、純水で水洗、イソプロピルアルコー
ルで超音波洗浄、乾燥窒素で乾燥、UV/オゾン洗浄を
行った後、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度
が2×10-6Torr以下になるまで油拡散ポンプを用
いて排気した。
【0038】有機正孔輸送層材料として、以下の構造式
(H1)に示すN,N’−ジフェニル−N,N’−(3
−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’
−ジアミン
(H1)に示すN,N’−ジフェニル−N,N’−(3
−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’
−ジアミン
【0039】
【化5】
【0040】をセラミックるつぼに入れ、るつぼの周囲
のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時
のるつぼの温度は、160〜170℃の範囲で制御し
た。蒸着時の真空度は2×10-6Torrで、蒸着時間
3分20秒で膜厚60nmの有機正孔輸送層3aを得
た。次に、有機電子輸送層3bの材料として、以下の構
造式(E1)に示すアルミニウムの8−ヒドロキシキノ
リン錯体Al(C9H6NO)3
のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時
のるつぼの温度は、160〜170℃の範囲で制御し
た。蒸着時の真空度は2×10-6Torrで、蒸着時間
3分20秒で膜厚60nmの有機正孔輸送層3aを得
た。次に、有機電子輸送層3bの材料として、以下の構
造式(E1)に示すアルミニウムの8−ヒドロキシキノ
リン錯体Al(C9H6NO)3
【0041】
【化6】
【0042】を上記有機正孔輸送層3aの上に同様にし
て蒸着を行なった。この時のるつぼの温度は230〜2
70℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度は2×10-6
Torr、蒸着時間は3分30秒、膜厚は75nmであ
った。この層は発光層としての役割を果たす。次に、界
面層4として、先に示した有機リン化合物(1)を有機
電子輸送性発光層3bの上に、有機正孔輸送層3aと同
様にして蒸着を行った。蒸着時の真空度は2×10-6T
orr、蒸着時間は1分、膜厚は10nmであった。
て蒸着を行なった。この時のるつぼの温度は230〜2
70℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度は2×10-6
Torr、蒸着時間は3分30秒、膜厚は75nmであ
った。この層は発光層としての役割を果たす。次に、界
面層4として、先に示した有機リン化合物(1)を有機
電子輸送性発光層3bの上に、有機正孔輸送層3aと同
様にして蒸着を行った。蒸着時の真空度は2×10-6T
orr、蒸着時間は1分、膜厚は10nmであった。
【0043】最後に陰極として、マグネシウムと銀の合
金電極を2元同時蒸着法によって膜厚150nmで蒸着
した。蒸着はモリブデンボートを用いて、真空度は3×
10 -6Torr、蒸着時間は4分30秒で光沢のある膜
が得られた。マグネシウムと銀の原子比は10:1.5
であった。この様にして作製した有機電界発光素子のI
TO電極(陽極)にプラス、マグネシウム・銀合金電極
(陰極)にマイナスの直流電圧を印加したところ、一様
な黄緑色の発光を示し、発光のピーク波長は560nm
であった。この素子を作製直後と真空中に長期間保存
後、発光特性を測定した結果を表−1に示す。ダークス
ポットの面積は、素子からの発光をCCDカメラを用い
て撮影した後、画像解析により定量化した値を示す。発
光特性の低下はみられず、ダークスポットの発生も少な
かった。
金電極を2元同時蒸着法によって膜厚150nmで蒸着
した。蒸着はモリブデンボートを用いて、真空度は3×
10 -6Torr、蒸着時間は4分30秒で光沢のある膜
が得られた。マグネシウムと銀の原子比は10:1.5
であった。この様にして作製した有機電界発光素子のI
TO電極(陽極)にプラス、マグネシウム・銀合金電極
(陰極)にマイナスの直流電圧を印加したところ、一様
な黄緑色の発光を示し、発光のピーク波長は560nm
であった。この素子を作製直後と真空中に長期間保存
後、発光特性を測定した結果を表−1に示す。ダークス
ポットの面積は、素子からの発光をCCDカメラを用い
て撮影した後、画像解析により定量化した値を示す。発
光特性の低下はみられず、ダークスポットの発生も少な
かった。
【0044】比較例1 界面層4を設けなかったこと以外は実施例1と同様にし
て、図2に示す構造の有機電界発光素子を作製した。こ
の素子の作製後と真空中保存後の発光特性の測定結果を
表−1に示す。発光効率は低下し、駆動電圧の増加、さ
らに顕著なダークスポットの発生がみられた。
て、図2に示す構造の有機電界発光素子を作製した。こ
の素子の作製後と真空中保存後の発光特性の測定結果を
表−1に示す。発光効率は低下し、駆動電圧の増加、さ
らに顕著なダークスポットの発生がみられた。
【0045】
【表2】
【0046】
【発明の効果】本発明の有機電界発光素子は、陽極、有
機発光層、陰極が基板上に順次設けられ、有機発光層と
陰極との間に特定の化合物を含有する界面層が設けられ
ているため、両導電層を電極として電圧を印加した場
合、長期に渡り、安定した発光特性を得ることができ
る。
機発光層、陰極が基板上に順次設けられ、有機発光層と
陰極との間に特定の化合物を含有する界面層が設けられ
ているため、両導電層を電極として電圧を印加した場
合、長期に渡り、安定した発光特性を得ることができ
る。
【0047】従って、本発明の電界発光素子はフラット
パネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁
掛けテレビ)の分野や面発光体としての特徴を生かした
光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器
類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考
えられ、その技術的価値は非常に大きい。
パネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁
掛けテレビ)の分野や面発光体としての特徴を生かした
光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器
類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考
えられ、その技術的価値は非常に大きい。
【図1】本発明の有機電界発光素子の一実施例を示した
模式断面図。
模式断面図。
【図2】本発明の有機電界発光素子の別の実施例を示し
た模式断面図。
た模式断面図。
【図3】本発明の有機電界発光素子のその他の実施例を
示した模式断面図。
示した模式断面図。
1 基板 2a、2b 導電層 3 有機発光層 3a 正孔輸送層 3b 有機電子輸送層 3c 3bとは異なる化合物で構成される有機電子輸送
層 4 界面層
層 4 界面層
Claims (1)
- 【請求項1】 陽極、有機発光層、陰極を順次積層した
有機電界発光素子であって、有機発光層と陰極の間に有
機リン化合物を含有する界面層を設けたことを特徴とす
る有機電界発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5116207A JPH06325872A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 有機電界発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5116207A JPH06325872A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 有機電界発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06325872A true JPH06325872A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14681495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5116207A Pending JPH06325872A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 有機電界発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06325872A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0950254A4 (en) * | 1996-12-23 | 2002-11-27 | Univ Princeton | LUMINESCENT ORGANIC DEVICE CONTAINING A PROTECTIVE LAYER |
US20160322216A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymer, organic layer composition, and method of forming patterns |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP5116207A patent/JPH06325872A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0950254A4 (en) * | 1996-12-23 | 2002-11-27 | Univ Princeton | LUMINESCENT ORGANIC DEVICE CONTAINING A PROTECTIVE LAYER |
US20160322216A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymer, organic layer composition, and method of forming patterns |
US9873815B2 (en) * | 2015-04-30 | 2018-01-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymer, organic layer composition, and method of forming patterns |
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