JPH0652989A - 有機薄膜型電界発光素子 - Google Patents

有機薄膜型電界発光素子

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JPH0652989A
JPH0652989A JP4223208A JP22320892A JPH0652989A JP H0652989 A JPH0652989 A JP H0652989A JP 4223208 A JP4223208 A JP 4223208A JP 22320892 A JP22320892 A JP 22320892A JP H0652989 A JPH0652989 A JP H0652989A
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JP
Japan
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group
layer
light emitting
organic compound
anode
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Pending
Application number
JP4223208A
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English (en)
Inventor
Chihaya Adachi
千波矢 安達
Masabumi Ota
正文 太田
Hirota Sakon
洋太 左近
Toshihiko Takahashi
俊彦 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のEL素子に観察される非発光部を完全
に除去し、発光面の均一性に優れたEL素子の提供。 【構成】 陽極及び陰極と、これらの間に狭持された一
層または複数層の有機化合物層より構成されるEL素子
において、陽極基板上に第1層目に積層される有機化合
物として水素結合能を有する官能基を有する化合物を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光性有機化合物からな
る発光層を有し、電界印加により注入された荷電キャリ
ヤーの再結合により電気エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白色灯、蛍光灯あるいは発光ダイオ
ード等とは異なり、大面積の面状発光体の実現を可能に
する有機薄膜型電界発光素子(以下、EL素子という)
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化及び省スペース
化に伴い、CRTよりも低消費電力で空間占有面積の少
ない平面表示素子へのニーズが高まっている。この様な
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EL素
子への期待が高まっている。
【0003】EL素子の素子構造としてはこれまで2層
構造(ホール注入電極と電子注入電極の間に、ホール輸
送層と発光層が形成された構造(SH−A構造)(特開
昭59−194393、Appl.Phys.Let
t.51,913(1987))、または、ホール注入
電極と電子注入電極の間に輸送層とが形成された構造
(SH−B構造)(特開平2−25092、Appl.
Phys.Lett.55,1489(1989))、
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)(Appl.Phys.Lett.
57,531(1990))の素子構造が報告されてい
る。
【0004】上記ホール注入電極としては、AuやIT
O(indium−tin−oxide)などの様な仕
事関数の大きな電極材料を用い、電子注入電極として
は、Ca、Mg、Al等の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
には現在まで様々な有機材料が報告されている。これら
に使用される有機材料としては、例えば、ホール輸送層
としては芳香族3級アミンが、発光層材料としてはアル
ミニウムトリスオキシン(特開昭59−194393、
特開昭63−295695)、スチリルアミン誘導体、
スチリルベンゼン誘導体等が、また、電子輸送層として
は、オキサジアゾール誘導体等が報告されている。
【0005】現在まで、様々な素子構造及び有機材料を
用いることにより、初期的には1000cd/m2の高
輝度発光及び駆動電圧10V程度の良好な素子が得られ
ており、EL素子の電気的特性としては満足できる性能
が得られている。しかしながら、このEL素子を発光さ
せた場合、素子駆動開始直後から直接約5μm程度の円
形の非発光部(dark spots)が多数観測さ
れ、発光面の均一性に劣りEL素子の耐久性に大きな影
響を与えている。さらに、大きな問題として、素子の連
続駆動を行った場合、駆動開始直後から観察される非発
光部を中心にその半径が広がり、約500時間後には発
光面の約25%がごの非発光部によって覆われてしま
う。
【0006】これらの非発光部のサイズを減少する一つ
の方法として、茨城大学のMasuiらは有機層蒸着層
時に基板を冷却することが効果的であることを報告して
いるが、依然として、非発光部の完全除去には至ってい
ない(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.3
0,No.5A,May,1991,pp.L864−
L866)。また、非発光部のサイズの成長を抑制する
方法として、EL素子の陰極の改良(米国特許5,05
9,861、米国特許5,047,687、米国特許
5,073,446)及びEL素子を強力な脱水剤と共
に封止(特開平3−261091)することが報告され
ているが、根本的に非発光部の除去には至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のEL
素子に観察される非発光部を完全に除去し、発光面の均
一性に優れたEL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】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意検討した結果、陽極及び陰極と、これ
らの間に挟持された一層または複数層の有機化合物層よ
り構成されるEL素子において、陽極基板上に第1層目
に積層される有機化合物が水素結合能を有する官能基を
有する場合、EL素子の非発光部の完全除去に著しく効
果があり、本発明を完成するに至った。
【0009】本発明によれば、陽極及び陰極と、これら
の間に挟持された一層または複数層の有機化合物層より
構成される有機電界発光素子において、前記陽極表面上
に第1層目に積層される有機化合物が水素結合能を有す
ることを特徴とする有機薄膜型電界発光素子が提供され
る。
【0010】本発明で用いる陽極表面上に第1層目に積
層される有機化合物としては、水酸基、カルボン酸基、
カルボニル基、カルボン酸エステル基、エーテル基、ア
ミノ基、イミノ基、スルホン酸基、フォスホン酸基、ス
ルホン酸エステル基又はフォスホン酸エステル基等の水
素結合能を有する官能基を有するものを用いる。また、
これらの有機化合物層は陽極からのホール注入が可能な
電子的性質及びホールを輸送する能力をもつものが好ま
しい。
【0011】以下に、本発明で好ましく使用される陽極
表面上に第1層目に積層される水素結合基を有する置換
基を有する有機化合物の具体例を示すが、本発明は、こ
れらに限定されるものではない。
【表1−(1)】
【表1−(2)】
【表1−(3)】
【表2−(1)】
【表2−(2)】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【0012】本発明におけるEL素子は、有機化合物を
真空蒸着法等により、有機化合物全体で2μmより小さ
い厚み、更に好ましくは、0.01μm〜0.5μmの
厚みに薄膜化することにより有機化合物層を形成し、陽
極及び陰極で挟持することにより構成される。
【0013】以下、図面に沿って本発明をさらに詳細に
説明する。図1は本発明の電界発光素子の代表的な例で
あって、基板上にITO陽極、発光層及び陰極を順次設
けた構成のものである。図1に係わる電界発光素子は使
用する有機化合物が単一でホール輸送性、電子輸送性、
発光性の特性を有する場合あるいは各々の特性を有する
化合物を混合して使用する場合に有用である。
【0014】図2はホール輸送性化合物と電子輸送性化
合物との組合せにより電界発光素子を形成したものであ
る。この構成は有機化合物の好ましい特性を組み合せる
ものであり、ホール輸送性あるいは電子輸送性の優れた
化合物を組み合せることにより電極からのホール注入あ
るいは電子の注入を円滑に行い発光特性の優れた素子を
得ようとするものである。このタイプの場合、組み合せ
る有機化合物の電子的性質に応じてホール輸送層及び電
子輸送層のいずれかもしくは両層が発光する。
【0015】図3はホール輸送層、発光層、電子輸送層
から構成された電界発光素子であり、この場合、発光層
に用いる化合物の対象範囲が極めて広くなるという利点
がある。
【0016】本発明における有機電界発光素子は、必要
により、図1、図2、図3のような構成をとることがで
きる。本発明においては、上記3種類のEL素子におい
て、ホール輸送層(単層型の場合、発光層に対応)には
水素結合能を有する官能基を有する有機化合物を用い
る。また、ホール輸送層を水素結合能を有する官能基を
有するホール輸送層と水素結合能を有する官能基を有し
ないホール輸送層の2層から形成してもよい。この場
合、水素結合能を有する官能基を有するホール輸送層の
膜厚は、20Å程度の単分子層程度の薄い膜厚において
も、また、500Åの膜厚でも非発光部の減少に効果が
ある。本発明の電界発光素子は発光層に電気的にバイア
スを印加し発光させるものであるが、わずかなピンホー
ルによって短絡をおこし、素子として機能しなくなる場
合もあるので、有機層の形成には皮膜形成性に優れた化
合物を併用することが望ましい。さらにこのような皮膜
形成性に優れた化合物とポリマー結合剤を組み合せて発
光層を形成することもできる。この場合に使用できるポ
リマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリビニルトル
エン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリメチルメタ
クリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、
ポリカーボネート、ポリアミド等を挙げることができ
る。また、これらのポリマー結合剤が水素結合剤を有す
る官能基を有する場合も、非発光部の減少に効果があ
る。
【0017】陰極材料としては、仕事関数の小さな銀、
錫、鉛、カルシウム、マグネシウム、マンガン、インジ
ウム、アルミニウム、或はこれらの合金が用いられる。
陽極材料としては、AuやITO、SnO2、ZnO2
の仕事関数の大きな材料が用いられる。陽極および陰極
として用いる材料の内少なくとも一方は、素子の発光波
長領域において十分透明であることが望ましい。具体的
には80%以上の光透過率を有することが望ましい。ま
た、本発明においては、このようにして得られた電界発
光素子の安定性の向上、特に大気中の水分、酸素に対す
る保護のために、別に保護層を設けたり、素子全体をセ
ル中に入れ乾燥剤等を封入、もしくは、真空セル中に封
入してもよい。
【0018】
【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。
【0019】実施例1 膜厚1000ÅのITO(インジウム−スズ−酸化物:
シート抵抗20Ω/□)がコートされたガラス基板を順
次、中性洗剤、イオン交換水、イソプロピルアルコー
ル、トリクロロエチレン、イソプロピルアルコールで超
音波洗浄した。そして、煮沸したイソプロピルアルコー
ル中にITO基板を10分間浸漬し、自然乾燥させた。
乾燥後直ちに蒸着装置に基板をセットし、7×10-7
orrの真空下へ排気した。この真空下において、陽極
基板上に水素結合能を有する官能基を有するホール輸送
材料(H1)を500Å、発光層材料(化1)(E1)
を500Å蒸着した。さらに、発光層上に10:1の原
子比のMgAg電極を2000Å蒸着した。
【化1】 この様にして作製したEL素子を直流電圧印加により発
光させ、光学顕微鏡で発光面を観察したところ、2mm
×2mm角の発光面内には非発光部がまったく観察され
ず、水素結合性のホール輸送材料の使用により非発光部
を消滅することができた。その結果を表7示す。
【0020】比較例 実施例1において、ホール輸送層としては化2で示され
るHCを用いた以外は実施例1と同様にしてEL素子を
作製した。この様にして作製したEL素子を直流電圧印
加により発光させ、光学顕微鏡で発光面を観察したとこ
ろ、2mm×2mm角の発光面内に11700個の円形
の非発光部が多数観察され、またその直径は1μmより
も大きく最大5μmのものが観察された。その結果を表
7に示す。
【化2】
【0021】実施例2 実施例1と同様に基板の洗浄処理を行い、直ちに蒸着装
置に基板をセットし、5×10-7torrの真空下へ排
気した後、基板上に水素結合能を有する官能基を有する
ホール輸送材料(H6)を500Å、発光層材料(E
1)を500Å蒸着した。さらに、発光層上に10:1
の原子比のMgAg電極を2000Å蒸着した。この様
にして作製したEL素子を直流電圧印加により発光さ
せ、光学顕微鏡で発光面を観察したところ、2mm×2
mm角の発光面内には非発光部がまったく観察されず、
非発光部を消滅することができた。その結果を表7に示
す。
【0022】実施例3 実施例1と同様に基板の洗浄処理を行い、直ちに蒸着装
置に基板をセットし、5×10-7torrの真空下へ排
気した後、基板上に水素結合能を有する官能基を有する
ホール輸送材料(H6)を50Å、ホール輸送材料(H
C)を450Å、発光層材料(E1)を500Å蒸着し
た。さらに、発光層上に10:1の原子比のMgAg電
極を2000Å蒸着した。この様にして作製したEL素
子を直流電圧印加により発光させ、光学顕微鏡で発光面
を観察したところ、表7に示されるように2mm×2m
m角の発光面内には非発光部がまったく観察されず、十
分に薄い水素結合能を有する官能基を有するホール輸送
層で電極表面を修飾することでも非発光部消滅に効果が
あることがわかる。
【表7】
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、陽極基板上に接する第
1層目に含有させる有機化合物として、水素結合能を有
する官能基を有する材料を用いたことから、非発光部が
消滅し、均一な発光面を有するEL素子の提供が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる電界発光素子の模式断面図で
ある。
【図2】 本発明に係わる他の電界発光素子の模式断面
図である。
【図3】 本発明に係わる更に他の電界発光素子の模式
断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 俊彦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極及び陰極と、これらの間に挟持され
    た一層または複数層の有機化合物層より構成される有機
    電界発光素子において、前記陽極表面上に第1層目に積
    層される有機化合物が水素結合能を有することを特徴と
    する有機薄膜型電界発光素子。
  2. 【請求項2】 前記有機薄膜型電界発光素子において、
    陽極表面上に第1層目に積層される有機化合物が水酸
    基、カルボン酸基、カルボニル基、カルボン酸エステル
    基、アミノ基、イミノ基、エーテル基、スルホン酸基、
    フォスホン酸基、スルホン酸エステル基又はフォスホン
    酸エステル基を有することを特徴とする有機薄膜型電界
    発光素子。
JP4223208A 1992-07-30 1992-07-30 有機薄膜型電界発光素子 Pending JPH0652989A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1764401A1 (en) * 1998-12-25 2007-03-21 Konica Corporation Electroluminescent material and electroluminescent element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1764401A1 (en) * 1998-12-25 2007-03-21 Konica Corporation Electroluminescent material and electroluminescent element

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