JPH0773972A

JPH0773972A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH0773972A
Application number: JP5221206A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hara; 裕幸原; Tatsuo Nakano; 辰夫中野; Kazuo Kato; 和男加藤
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】低い駆動電圧で、高輝度が得られる有機電界
発光素子を得る。【構成】電極の少なくとも一方が透明電極からなり、
（Ａ）陽極、（Ｂ）複数の酸無水物を含む化合物とエポ
キシ系樹脂との硬化物を熱処理して得られる硬化物層、
（Ｃ）少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発光
物質層及び（Ｄ）陰極の順序に構成されたことを特徴と
する有機電界発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極間に少なくとも一
種類の有機化合物からなる電界発光物質層を設けた素子
で、平面光源や表示装置に利用される、低い駆動電圧で
高輝度が得られる有機電界発光素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機化合物を原料とした電界発光
素子は、安価な大面積のフルカラー表示装置を実現する
ものとして注目を集めている。例えば、アントラセンや
ペリレン等の縮合多環芳香族系化合物を原料として、Ｌ
Ｂ膜法や真空蒸着法で薄膜化した有機電界発光素子が開
発され、その発光特性が注目されている。最近、Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、ＶＯＬ５１、p.９１３、
（１９８７）に、有機薄膜を２層構造にした新しいタイ
プの有機電界発光素子が報告されている。しかしなが
ら、これまで報告された有機電界発光素子は高輝度では
あるが、他の発光素子に比べ電力あたりの発光輝度が低
く、その結果寿命も短いという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極間に少
なくとも一種類の有機化合物からなる電界発光物質層を
設けた素子で、電極からの電荷の注入効率を向上させ、
低い駆動電圧で高輝度が得られる有機電界発光素子を提
供することを目的とするものである。

【０００４】本発明者らは、従来の構成である、陽極、
少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発光物質層
及び陰極からなる有機電界発光素子について、電極から
の電荷の注入効率を向上させるべく、鋭意検討した結
果、陽極と前記の電界発光物質層の間に、新たに複数の
酸無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂との硬化物を熱
処理して得られる硬化物層を設けることによって、電荷
の注入効率を向上させ、低い駆動電圧で高い輝度を発現
する有機電界発光素子を見いだし、本発明に到達した。

【０００５】

【課題を解決する手段】すなわち、本発明は、電極の少
なくとも一方が透明電極からなり、（Ａ）陽極、（Ｂ）
複数の酸無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂との硬化
物を熱処理して得られる硬化物層（Ｃ）少なくとも一種
類の有機化合物からなる電界発光物質層及び（Ｄ）陰極
の順序に構成されたことを特徴とする有機電界発光素子
を提供するものである。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
有機電界発光素子は、陽極、少なくとも一種類の有機化
合物からなる電界発光物質層及び陰極を基本構成として
いる。本発明の有機電界発光素子を構成する電界発光物
質層は、少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発
光物質からなるものであり、必要に応じて、該電界発光
物質層の片側又は両側に、正孔輸送層又は／及び電子輸
送層を含むものであってもよい。さらに、電界発光物質
層は、電子輸送能を有する発光物質層又は正孔輸送能を
有する発光物質層であってもよい。

【０００７】その構成としては、（１）１層型、（２）
２層型及び（３）３層型がある。（１）１層型は少なく
とも一種類の有機化合物からなる電界発光物質層をもつ
ものである。（２）２層型は２種類のタイプがあり、
（２）−１は陽極に近い側に正孔輸送層をもち、陰極に
近い側に少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発
光物質層をもつものであり、（２）−２は陽極に近い側
に少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発光物質
層をもち、陰極に近い側に電子輸送層をもつものであ
る。（３）３層型は陽極に近い側に正孔輸送層、陰極に
近い側に電子輸送層をもち、正孔輸送層と電子輸送層の
間に少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発光物
質層をもつものである。

【０００８】次に、図１に示した本発明の有機電界発光
素子の断面構造を用いて、具体的に説明する。ガラス、
透明プラスチック等の透明基板Ｅの上に、陽極Ａとなる
透明電極を形成する。この透明電極の材料としては導電
性の金属酸化物、半透明の金属薄膜が用いられる。具体
的には金、白金、パラジウム等の金属薄膜または錫、錫
・ドープ・酸化インジウム等の酸化薄膜が用いらる。薄
膜の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング
法、メッキ法などが用いられる。

【０００９】次に、この上に複数の酸無水物を含む化合
物とエポキシ系樹脂との硬化物を熱処理して得られる硬
化物層Ｂを形成する。熱処理して得られる硬化物層Ｂ
は、複数の酸無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂を製
膜し、予備硬化させ、さらに、これを熱処理して硬化物
層を設けるものである。その形成方法としては複数の酸
無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂を真空共蒸着法を
用いて製膜後、予備硬化し、さらに熱処理し硬化する方
法、あるいは複数の酸無水物を含む化合物とエポキシ系
樹脂を混合した溶液をスピンコーティング法、キャステ
ィング法、ディッピング法等を用いて製膜後、予備硬化
し、さらに熱処理し硬化する方法がある。広い面積に均
一な薄膜を形成するという点において真空蒸着法が特に
好ましい。複数の酸無水物を含む化合物とエポキシ系樹
脂の重量比は３０：１〜１：３０の範囲が好ましく、特
に１０：１〜１：１０の範囲が好ましい。前記の通り、
共蒸着後、さらに、予備硬化処理及び熱処理による硬化
を行う。予備硬化処理は空気中、室温〜２００℃で行う
ことが好ましく、熱処理による硬化は、２００℃〜１０
００℃で行うことが好ましい。これらは不活性ガス中ま
たは真空下で行うことが好ましく、特に真空下で行うこ
とが好ましい。以上の操作により、複数の酸無水物を含
む化合物とエポキシ系樹脂との硬化物を熱処理して得ら
れる硬化物層が形成される。硬化物層の膜厚としては、
好ましくは１０Å〜１μｍであり、特に好ましくは２０
Å〜２０００Åの範囲である。

【００１０】本発明に使用されるエポキシ系化合物とし
ては、ビフェニル型エポキシ化合物、ナフタレン型エポ
キシ化合物、ビスフェノールＡ型エポキシ化合物、ビス
フェノールＦ型エポキシ化合物、ビスフェノールＳ型エ
ポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、環式脂肪
族エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合
物、グリシジルアミン型エポキシ化合物、複素環式エポ
キシ化合物等があり、好ましくはビフェニル型エポキシ
化合物である。さらに、これらのオリゴマー又はポリマ
ーも使用できる。具体例としては、下記の化１、化２及
び化３に示す化学式のものを挙げることができるが、こ
れらは代表的な例であり、本発明はこれらに限定される
ものではない。尚、化学式中のｎの数値は１以上の整数
である。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】本発明において、複数の酸無水物を含む化
合物とは、１分子中に２個以上の酸無水物を含む化合物
である。酸無水物とは、カルボン酸のカルボキシル基２
個から１分子の水が失われて、二つのアシル基が１個の
酸素原子を共有する形の化合物のものを言う。具体例と
しては、化４に示す化学式のものを挙げることができる
が、これらの化合物は代表的な例であり、本発明はこれ
らに限定されるものではない。

【００１５】

【化４】

【００１６】ついで、複数の酸無水物を含む化合物とエ
ポキシ系樹脂との硬化物を熱処理して得られる硬化物層
Ｂの上に、電界発光物質層Ｃを形成する。電界発光物質
層Ｃとしては、例えば、（１）１層型は、有機化合物か
らなる電界発光物質層から形成される。（２）２層型の
（２）−１は、正孔輸送層として正孔輸送剤をもち、発
光層として電子輸送能を有する発光剤をもつもので形成
され、（２）−２は、電子輸送層として電子輸送剤、発
光層として正孔輸送能を有する発光剤をもつもので形成
される。（３）３層型は、正孔輸送層として正孔輸送
剤、発光層として発光剤、電子輸送層として電子輸送剤
とする場合等の組合せから形成される。更に上記組合せ
からなる物質の混合物または該組合せからなる物質層の
層間で成分が連続して変化する傾斜構造を示すもの等が
ある。また、正孔輸送剤や電子輸送剤は無機半導体であ
ってもよい。

【００１７】本発明の電界発光物質層Ｃを形成する電界
発光物質としては、一般的に使われている、正孔輸送能
を有する発光剤及び電子輸送能を有する発光剤等が用い
られる。正孔輸送能を有する発光剤としては、トリフェ
ニルアミン誘導体等があり、具体的には、化５の（４）
に示すＮＳＤが挙げられる。電子輸送能を有する発光剤
としては、具体的には、トリス（８オキシキノリネー
ト）アルミニウム（Ａｌｑ3と略す）等が挙げられる。
正孔輸送剤としては、芳香族アミン誘導体、ポルフィン
誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリビニルカルバゾー
ル、および無定形Ｐ型シリコン、無定形Ｐ型炭化シリコ
ン等が用いられる。具体的には、化５の（１）に示す芳
香族アミン誘導体の N,N'-ジフェニルーN,N'-(3-メチル
フェニル)-1,1'ービフェニルー4,4'ージアミン（ＴＰＤ
と略す）等が用いられる。電子輸送剤としては、オキサ
ジアゾール誘導体、無定形ｎ型シリコン等があり、具体
的には、化５の（２）に示すＰＢＤ及び化５の（３）に
示すＯＸＤが挙げられる。

【００１８】

【化５】

【００１９】これらの電界発光物質層Ｃの形成方法とし
ては、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスティ
ング法、ディッピング法等がある。なお、均一な薄膜を
形成するという点において、蒸着法及びスピンコーティ
ング法が好ましい。

【００２０】電界発光物質層Ｃは、少なくともピンホー
ルが発生しないような膜厚である必要がある反面、余り
厚いと、高い駆動電圧が必要となり好ましくない。した
がって、電界発光物質層の膜厚は、好ましくは１０Å〜
１μｍ、特に好ましくは５０Å〜２０００Åである。

【００２１】本発明において、正孔輸送層として正孔輸
送剤、電子輸送層として電子輸送剤を設ける場合は、少
なくともピンホールが発生しないような膜厚である必要
がある反面、余り厚いと、高い駆動電圧が必要となり好
ましくない。したがって、これらの膜厚は、好ましくは
１０Å〜１μｍ、特に好ましくは５０Å〜２０００Åで
ある。

【００２２】次に、電界発光物質層Ｃの上に陰極Ｄを設
けるが、陰極を形成する物質の具体例としてはＡｌ、Ｉ
ｎ、Ｍｇ等の金属、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｉｎ−Ａｇ合金、
Ｍｇ−Ｉｎ合金、グラファイト薄膜等が挙げられる。真
空蒸着やスパッタ膜が形成できる固体金属であれば、単
独金属薄膜でも共蒸着合金でもよい。この中で仕事関数
が小さい物質が特に好ましい。このようにして本発明の
有機電界発光素子が製造される。

【００２３】

【作用】複数の酸無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂
との硬化物を熱処理して得られる硬化物層の作用として
は、陽極から有機電界発光物質層への正孔の注入が改良
されるため、駆動電圧が低下し、高輝度が得られる。更
に、絶縁耐圧の高い硬化物層を用いることにより、耐絶
縁破壊性が向上するなど素子の駆動安定性が大幅に改良
される。

【００２４】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。

【００２５】実施例１ガラス基板として、１０００ÅのＩＴＯ（錫・ドープ・
酸化インジウム）膜が形成された透明電極付きガラス基
板（松崎真空社製）を用い、この基板をアセトン中で超
音波洗浄し、次いで、オーブン中、５００℃で加熱処理
した。この表面処理した透明電極付きガラス基板を真空
装置にセットし、２×１０-5torrの真空中で、ＩＴＯ膜
上にビフェニルエポキシ化合物（商品名「ＹＸ４０００
Ｈ」、油化シェルエポキシ（株）社製）と無水ピロメリ
ット酸（半井化学薬品（株）社製）を重量比で２：１の
割合にて、６５０Å共蒸着した。その後、真空装置から
取り出し、オーブン中、１５０℃で１２時間、予備硬化
処理した。さらに、真空中で８００℃で１０分間熱処理
し硬化物層を形成した。

【００２６】この複数の酸無水物を含む化合物とエポキ
シ系樹脂との硬化物を熱処理して得られる硬化物層を設
けた透明電極付きガラス基板を真空装置にセットし、８
×１０^-6 torrの真空度で正孔輸送剤の N,N'-ジフェニ
ルーN,N'-(3-メチルフェニル）-1,1'-ビフェニル-4,4'-
ジアミン（ＴＰＤ）を６５０Å蒸着し、引き続き発光剤
のトリス（８オキシキノリネート）アルミニウム（Ａｌ
ｑ3）を６５０Å蒸着した。更に、マグネシウム（Ｍ
ｇ）と銀（Ａｇ）を１０：１の原子比で２８７０Å共蒸
着し有機電界発光素子を作成した。この有機電界発光素
子を直流で駆動した結果、緑色の発光が観察された。駆
動電圧１３Ｖ、発光輝度７，９９０ｃｄ／ｍ²であっ
た。また、発光表面も均一であった。

【００２７】比較例１実施例１において、ビフェニルエポキシ化合物と無水ピ
ロメリット酸を共蒸着せず、それ以外は同様に行った。
この有機電界発光素子を直流で駆動した結果、緑色の発
光が観察された。駆動電圧１６Ｖ、発光輝度３，３１０
ｃｄ／ｍ²であった。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複数の酸
無水物を含む化合物とエポキシ系樹脂との硬化物を熱処
理して得られる硬化物層を設けることにより、従来の有
機電界発光素子に比較して、駆動電圧が低下し、最高輝
度が向上し、発光の均一性をより向上することができ
た。更に、絶縁耐圧の高い硬化物層を用いることによ
り、耐絶縁破壊性が向上するなど素子の駆動安定性が大
幅に改良されるため、その工業的価値は高いものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機電界発光素子の断面構造を示す。

【符号の説明】

Ａ陽極（透明電極）Ｂ硬化物層Ｃ電界発光物質層Ｄ陰極Ｅ透明基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極の少なくとも一方が透明電極からな
り、（Ａ）陽極、（Ｂ）複数の酸無水物を含む化合物と
エポキシ系樹脂との硬化物を熱処理して得られる硬化物
層（Ｃ）少なくとも一種類の有機化合物からなる電界発
光物質層及び（Ｄ）陰極の順序に構成されたことを特徴
とする有機電界発光素子。