JPH08109373A - 有機薄膜el素子 - Google Patents
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Abstract
EL素子とマトリクス型有機ELデバイスの提供。 【構成】 正孔輸送帯が陽極に接する正孔輸送層と発光
層に接するブロッキング層又は陽極に接する正孔注入
層、正孔注入層に接する正孔輸送層、発光層に接するブ
ロッキング層からなる有機薄膜EL素子において、正孔
輸送層に下記一般式(AはC10以下のアルキリデン
基、シクロアルキリデン基等を示し、Ar1 〜Ar6 は
アリーレン基又はアリール基を示し、X、Yは−CR1
=C(Ar7 )(Ar8 )で示される置換基を示す。A
r7 、Ar8 はアリール基を示す。)で示されるトリフ
ェニルアミン誘導体を少なくとも一種含む。
Description
リクス状に発光画素が配置されてなる有機薄膜ELデバ
イスに関する。
た正孔と陰極から注入された電子が発光層内で再結合
し、励起状態を経て発光する現象を利用するものであ
る。従って、有機薄膜層は発光層の発光材料の性質によ
って種々の素子構成が検討されているが、基本的には強
い蛍光を発する有機発光層を陽極と陰極で挟むことで素
子が完成できる。更に、発光の高効率化や安定駆動のた
めには、正孔輸送帯、電子輸送帯を設けたり、有機発光
層へゲスト分子をドーピングすることが有効とされてい
る。特に、タング(Tang)とバンスリィク(Van
Slyke)らの新しい構成の有機薄膜EL素子(アプ
ライド・フィジックス・レターズ(Applied P
hysics Letters)、51巻、913ペー
ジ、1987年)は、10V以下の駆動電圧で、100
0cd/m2 以上の輝度、最高効率が1.51m/Wの
発光が得られている。これは、適切な材料と素子構成の
選択によって、有機薄膜EL素子を高効率・高輝度に発
光させることが可能であることを示唆するものである。
タングらが、開発した素子で特に重要であった点は、発
光層であるトリス(8−ヒドロキシキノリノールアルミ
ニウム)(以下Alqと記す)を用い、発光層と陽極間
にトリフェニルジアミンの誘導体を正孔輸送層として適
用したことにある。トリフェニルジアミンの誘導体の正
孔輸送層への適用は、発光層への正孔の注入効率を向上
させること、陰極から注入された電子をブロックし、励
起子の生成効率を向上させること、また、発光層で生成
した励起子を発光層内に閉じ込める役目を担っている。
割を担うだけでなく、発光の安定駆動も担っている。中
でも、正孔輸送帯が2層の積層構造において、顕著に寿
命特性の改善が成されている。例えば、バンスリィクら
は、陽極上にポルフィリン系の正孔注入層を設け、その
上にトリフェニルジアミンの誘導体の正孔輸送層を形成
した系で、5mA/cm2 で500時間程度の連続発光を
得ている。この時、電圧は6Vから7.2Vの増加で済
むと述べられている(特開昭63−295695号公
報、米国特許第4,720,432号)。
る正孔輸送層として、スターバースト分子である4,
4′,4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミ
ノ)トリフェニルアミン(以下m−MTDATAと記
す)を用い、更に発光層に接する正孔輸送層として、従
来より知られているN,N′−ジフェニル−N,N′−
ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニ
ル]−4,4′−ジアミン(以下TPDと記す)を適用
し、発光層であるAlqを従来の素子構造より高効率で
発光させている。また、初期輝度300cd/m2 での
輝度の半減は定電駆動で300時間であると報告されて
いる(アプライド・フィジックス・レターズ(Appl
ied Physics Letters)、65巻、
807ページ、1994年)。城田らの系では、TPD
を発光層とm−MTDATAの間に導入することで発光
層のAlqへの正孔の注入障壁が段階的になり、正孔注
入効率が上がることによって発光効率が向上したものと
考えられている。大略すると、M−MTDATAの正孔
輸送層は薄膜の安定性に寄与し、一方TPDは、正孔注
入の高効率化に寄与している。
TO上に順次、銅フタロアシニンとトリフェニルアミン
を側鎖に有するポリフォスファゼンポリマーとTPDと
からなる正孔輸送帯を設け、更にその上にキナクリドン
をドープしたAlqの発光層を設けた素子を作成してい
る(ポリマー・プレプリンツ・ジャパン(Polyme
r Preprints Japan)、42巻、61
5ページ、1993年)。この系では2ヶ月間室内放置
した後、素子を定電流で連続駆動すると、初期輝度58
7cd/m2 で、166時間後に半減すると報告されて
いる。
よる素子開発だけではない。タングらの報告以来、有機
薄膜EL素子の基本性能が向上し、安価なカラー表示デ
バイスを実現するものとして注目され、応用が検討され
ている。
細なマトリクスディスプレイとその駆動方法の例が報告
されている(特願平05−253866号公報)。前記
報告によると新規の電流制御用薄膜トランジスタ(以下
TFTと記す)を含む構成の駆動回路が有機薄膜EL素
子に適用された。単純マトリクス型の有機ELデバイス
で課題とされた駆動パルスの高デューティ化に伴う輝度
低下が抑えられた。すなわち、画素が増加しても輝度低
下を伴わず有機薄膜EL素子を駆動できることが示され
た。
高効率で発光表示させるために、有機薄膜EL素子の研
究開発は材料を含んだ素子の改良から駆動方法の改良に
到るデバイスの研究まで幅広く行われている。
素子やマトリクス型の有機薄膜ELデバイスは他の発光
デバイスでは達成できなかった高輝度・高効率発光を示
す。しかし、素子に一定電流を流し、連続駆動すること
で発光輝度が経時に低下し、電圧上昇と効率低下を招
く。また、発光が経時に不均一となり、マトリクス型の
有機薄膜ELデバイスにおいては、輝度むらを招いた。
これらの現象の原因の一つは、有機薄膜、特に正孔輸送
帯の薄膜層が駆動時に発生する熱によって結晶化を引き
起こしたり、あるいは保存経時による結晶化を引き起こ
し、結果として有機薄膜層に均一に電界印加ができなく
なるためと考えられている。
で、高ガラス転移点を有する正孔輸送材料が合成され有
機薄膜EL素子に適用されている。例えば、鶴岡(Ts
uruoka)らは、高ガラス転移温度を有し、且つ高
正孔移動度のビストリフェニルアミンスチリル化合物を
合成し、有機薄膜EL素子の正孔輸送用に適用した(日
本化学会第68回秋季年回予稿集、499ページ、19
94年)。この系では、素子は陽極/正孔輸送層/発光
層/陰極より構成されている。前記素子は、従来より知
られている正孔輸送材料、例えばTPDを使用した系と
比較すると、定電流駆動による輝度の半減時間は同程度
であるが、電流密度当たりの輝度が半減する。鶴岡らの
系で、電流密度当たりの輝度が小さいのは、発光層内で
生成した励起子が正孔輸送層でブロックされずクエンチ
ングされることや、発光層内に注入された電子が再結合
せず陽極側に移動しているためである。
送帯における正孔の輸送効率を低減せず、更に、発光層
で生成した励起子や電子の閉じ込めが十分達成され、し
かも熱による結晶化を生じないための正孔輸送材料を適
切な構成の正孔輸送帯に導入することが重要である。
リクス型有機ELデバイスにおいて高発光効率の発光を
有効に生かしつつ、更に駆動安定性の向上のために、適
切な構成の正孔輸送帯を備えた有機薄膜EL素子を提供
することにある。
め、高効率発光を示し、且つ駆動安定性の向上をめざし
て、正孔輸送帯を探索した結果、前記特開平5−197
172号公報に示される正孔輸送材料を本発明に用いる
正孔輸送帯の正孔輸送層に適用することで特性の優れた
有機薄膜EL素子やマトリクス型有機薄膜ELデバイス
が得られることを見いだし本発明に至った。
くとも一方が透明な一対の電極間に少なくとも正孔輸送
帯域を有する有機薄膜EL素子であって、正孔輸送帯が
陽極に接する正孔輸送層と発光層に接するブロッキング
層、あるいは陽極に接する正孔注入層と前記正孔注入層
に接する正孔輸送層と発光層に接するブロッキング層か
らなる有機薄膜EL素子において、前記正孔輸送層が下
記一般式(1)で示されるヒストリフェニルアミンスチ
リル誘導体を含有することを特徴とする有機薄膜EL素
子である。
置換のアルキリデン基、シクロアルキリデン基、あるい
は酸素原子、硫黄原子、あるいは置換または非置換のア
ミノ基を示す。Ar1 、Ar3 、Ar4 、Ar5 は置換
又は非置換のアリーレン基を示す。Ar2 、Ar6 は置
換又は非置換のアリール基を示す。X、Yは下記一般式
(2)で示されるような置換基を示す。
のアリール基を示す。R1 は水素原子、ハロゲン原子、
水酸基、置換又は非置換のアミノ基、又は置換基を有し
ても良い炭素数1〜6の低級アルキル基を示す。) Ar7 及びAr8 のアリール基としては、フェニル基、
ナフチル基等が挙げられる。
基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等、アルコ
キシン基としてはメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ
基、プトキシ基等、アルキル基としては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基等、ハロゲン原子として
は、フッ素、塩素、臭素、沃素原子等が挙げられる。
ン、2.2−プロピリデン、2−メチルプロピリデン
基、シクロアルキリデン基としては、シクロヘキシリデ
ン基、4−tert−ブチルシクロヘキシリデン基等、
アミノ基としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、
フェニルアミノ基が挙げられる。
r5 、Ar6 のアリール又はアリーレン基としては、フ
ェニル、ナフチル、アンスリル、フェニレン、ナフチレ
ン、アンスレン等が挙げられる。
般式(1)の化合物の例を表1〜表26に示すが、本発
明はこれに限定されるものではない。
に接する前記ブロッキング層が、10nm以下の膜厚であ
り、前記ブロッキング層の励起エネルギーは隣接する発
光層の励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。更
に好ましくは、陽極に接する前記正孔注入層が、30nm
以下の膜厚であることが好ましい。
一般式(1)で示される正孔輸送材料を含有する正孔輸
送層は、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE法)あるい
は溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーテ
ィング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコ
ート法等の塗布法による公知の方法で形成することがで
きる。また、本発明においては、正孔輸送層として、一
般式(1)で示される化合物に既知の正孔輸送材料を混
合することも可能である。既知の正孔輸送材料としては
特に限定されないが、例えばトリフェニルジアミン誘導
体、オキサジアゾール誘導体、ポルフィリン誘導体、ス
チルベン誘導体、アリールアミン誘導体などを用いるこ
とができる。更に本発明においては、正孔輸送層として
一般式(1)で示される化合物を既知の高分子を媒体と
して、これに分散した層として用いることもできる。前
記高分子としては、正孔輸送性を極度に阻害しないもの
が望ましく、例えば、ポリ−(N−ビニルカルバゾー
ル)、ポリカーボネート、ポリメチルアクリレート、ポ
リメチルメタクリレート、ポリスチレン系重合体、ポリ
シリレン系重合体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポ
リフェニレンビニレンなどが適用できる。
正孔輸送層と発光層の間にブロッキング層を設けること
が必要である。前記ブロッキング層は、TPD等を用い
ることができるが、城田らの系ではTPDは発光層への
正孔の注入効率の向上を達成するために用いられたが、
本発明で導入する前記ブロッキング層は、発光層内で生
成した励起子の閉じ込めと陰極から発光層に注入された
電子の閉じ込めを担っている。従って、本発明のブロッ
キング層は、城田らの系で導入された正孔輸送層(TP
D)とは、本質的に役割が異なるものである。
度に正孔の注入特性を阻害するものでなければ特に限定
されるものではないが、励起エネルギーが隣接する発光
層材料のそれよりも大きいことが望ましい。また、不必
要に膜厚を大きくすることは、発光の駆動電圧を大きく
するので、前記ブロッキング層の厚さは10nm以下であ
ることが望ましい。本発明においてブロッキング層とし
て適用できる化合物としては、発光効率を低減させない
範囲で、例えば公知のトリフェニルジアミン誘導体、オ
キサジアゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、ブタジエン
誘導体、スチリル誘導体、ピラリゾン誘導体、ベンジジ
ン誘導体などが挙げられる。
の間に正孔注入層を設けることも有効である。正孔注入
層は陽極からの安定な正孔注入を達成すべく導入するも
のであるが、有機薄膜層と陽極の密着性を保持する役目
を担う必要がある。不必要に膜厚を大きくすることは、
発光の駆動電圧を大きくしたり、薄膜表面に不均一発光
を招く凹凸をもたらす可能性があり、前記正孔注入層は
30nm以下の膜厚が望ましい。本発明において適用でき
る正孔注入層は例えば“色素ハンドブック:講談社’8
6年”に記載されているスピロ化合物、アゾ化合物、キ
ノン化合物、インジゴ化合物、ジフェニルメタン化合
物、キナクリドン化合物、ポリメチル化合物、アクリジ
ン化合物、ポルフィリン化合物等の縮合多環系の色素が
適用できる。また、芳香族アミン等の“オーガニック
セミコンダクターズ:フェルラックケミエ社’74年
(ORGANIC SEMICONDUCTORS:V
ERLAG CHEMIE’74)”に記載されている
低分子有機P型半導体も適用できる。
層材料は特に限定されず、公知の発光材料を適用でき
る。例えば、8−ヒドロキシキノリノール及びその誘導
体の金属錯体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ジス
チリルアリール誘導体、クマリン系誘導体、キナクリド
ン誘導体、ペリレン系誘導体、ポリメチン系誘導体、ア
ントラセン誘導体、ポリビニルカルバゾールなどが挙げ
られる。
を発光層と陰極の間に設けても良い。電子輸送材料は特
に限定されるものではないが、8−ヒドロキシキノリノ
ール及びその誘導体、オキシジアゾール誘導体、ジフェ
ニルキノン誘導体などの適用が可能である。
送帯に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上
の仕事関数を有することが効果的である。陽極材料の具
体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化
錫(NESA)、金、銀、白金、銅等が適用できる。陰
極としては、電子輸送帯又は発光層に電子を注入する目
的で、仕事関数の小さい材料が好ましく、特に限定され
ないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネ
シウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム
−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、ア
ルミニウム−スカンジウム−リチウム合金等が使用でき
る。尚、素子を酸素や湿気から守る目的で、金属酸化
物、金属硫化物、金属沸化物等から形成される封止層を
設けることも有効である。
る。
構造を図1に示す。以下に本発明の実施例1に用いる有
機薄膜EL素子の作成手順について説明する。素子は陽
極/正孔輸送層/ブロッキング層/発光層/陰極により
構成されている。ガラス基板上にITOをスパッタリン
グによってシート抵抗が20Ω/□になるように製膜
し、陽極とした。その上に正孔輸送層として、化合物2
をMBE法を用いて5.8×10-9Torr真空下、3
0nm形成した。次に、ブロッキング層として、N,N′
−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)
−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミンをM
BE法にて6.5×10-9Torr真空下、5nm形成し
た。更に、発光層として、トリス(8−ヒドロキシキノ
リノールアルミニウム)をMBE法にて9×10-9To
rr真空下、75nm形成した。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。図3に示すように、本実施例における電流密度−輝
度特性は、比較例1と比べて同じ輝度において電流密度
が小さい。これは、本発明の正孔輸送帯を適用したこと
で発光効率が向上したことを示唆するものである。図4
に示すように、定電流駆動で初期輝度300cd/m2
における、輝度の半減時間は380時間であり、比較例
1と比べ寿命特性が向上していることがわかる。これ
は、本発明の正孔輸送帯を適用したことで、駆動による
正孔輸送帯の安定性が向上したことを示唆するものであ
る。
るが、ブロッキング層が存在しない比較例5の素子と比
較しても、発光効率及び寿命特性が大幅に改善されてい
る。
5と比べ本発明の有機薄膜EL素子の正孔輸送帯の効果
による基本特性の向上がみられた。
た化合物No.2の代わりに下記表28に示す化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして有機薄膜EL素子を
作成し評価した。
L素子について説明する。ガラス基板上にITOをスパ
ッタリングによってシート抵抗が20Ω/□になるよう
に製膜し、陽極とした。その上に正孔輸送層として、
1,1−ビス−(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニ
ル)シクロヘキサンをMBE法にて4.5×10-9To
rr真空下、30nm形成した。次に、ブロッキング層と
して、N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メ
チルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′
−ジアミンをMBE法にて5.6×10-9Torr真空
下、5nm形成した。更に、発光層として、トリス(8−
ヒドロキシキノリノールアルミニウム)をMBE法にて
9×10-9Torr真空下、75nm形成した。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。図3に示すように、本比較例における電流密度−輝
度特性は、実施例1と比べて同じ輝度において電流密度
が大きい。また、図4に示すように、本比較例における
寿命特性は、実施例1と比べて半減時間が短い。
断面構造を図2に示す。以下に実施例21の有機薄膜E
L素子について説明する。素子は陽極/正孔注入層/正
孔輸送層/ブロッキング層/発光層/陰極により構成さ
れている。ガラス基板上にITOをスパッタリングによ
ってシート抵抗が20Ω/□になるように製膜し、陽極
とした。その上に正孔注入層として、チタニウムフタロ
シアニンオキシドをMBE法によって2×10-8Tor
r真空下、5nm形成した。次に、正孔輸送層として、化
合物2をMBE法を用いて5.8×10-9Torr真空
下、30nm形成した。次に、ブロッキング層として、
N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフ
ェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジア
ミンをMBE法にて6.5×10-9Torr真空下、5
nm形成した。更に、発光層として、トリス(8−ヒドロ
キシキノリノールアルミニウム)をMBE法にて9×1
0-9Torr真空下、75nm形成した。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。図5に示すように、本実施例における電流密度−輝
度特性は、比較例2と比べて同じ輝度において電流密度
が小さい。これは、本発明の正孔輸送帯を適用したこと
で発光効率が向上したことを示唆するものである。図6
に示すように、定電流駆動で初期輝度300cd/m2
における、輝度の半減時間は510時間であり、比較例
2と比べて寿命特性が向上していることがわかる。これ
は、本発明の正孔輸送帯を適用したことで、駆動による
正孔輸送帯の安定性が向上したことを示唆するものであ
る。
明の有機薄膜EL素子の正孔輸送帯の効果による基本特
性の向上がみられた。
用した化合物No.2の代わりに下記表31に示す化合
物を用いた以外は実施例21と同様にして有機薄膜EL
素子を作成し評価した。
L素子について説明する。ガラス基板上にITOをスパ
ッタリングによってシート抵抗が20Ω/□になるよう
に製膜し、陽極とした。その上に正孔注入層として、チ
タニウムフタロシアニンオキシドをMBE法によって2
×10-8Torr真空下、5nm形成した。次に、正孔輸
送層として、1,1−ビス−(4−ジ−パラ−トリルア
ミノフェニル)シクロヘキサンをMBE法を用いて5.
8×10-9Torr真空下、30nm形成した。次に、ブ
ロッキング層として、N,N′−ジフェニル−N,N′
−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニ
ル]−4,4′−ジアミンをMBE法にて6.5×10
-9Torr真空下、5nm形成した。更に、発光層とし
て、トリス(8−ヒドロキシキノリノールアルミニウ
ム)をMBE法にて9×10-9Torr真空下、75nm
形成した。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。図5に示すように、本比較例における電流密度−輝
度特性は、実施例21と比べて同じ輝度において電流密
度が大きい。また、図6に示すように、本比較例におけ
る寿命特性は、実施例21と比べて半減時間が短い。
発明の正孔輸送帯を適用した有機薄膜EL素子を用い
て、マトリクス型有機薄膜ELデバイスを作成した。図
7及び図8は有機薄膜EL素子に逆スタガ型のa−Si
TFTを適用し、ガラス基板上に有機薄膜EL素子を駆
動する回路を作成した場合の実施例42の平面図及び断
面図である。以下、図7及び図8を用いて実施例42の
作成手順について述べる。
成長し、走査電極線3N 及び3N+1、電荷保持容量Cの
一方の電極、スイッチングトランジスタのゲート電極G
QS、電流制御トランジスタのゲート電極GQIをパターニ
ングし、更にゲート絶縁膜としてSiO2 を400nm成
長した後、第一コンタクトホール56Aを開ける。
成するためのイントリンジックアモルファスシリコン
(i−a−Si)、オーミックコンタクトを取るための
n+ アモルファスシリコン(n+ −a−Si)をそれぞ
れ300nm及び50nm成長し、パターニングしてアイラ
ンドを形成する。このアイランドは、後にTFT(電流
制御用トランジスタQI 及びスイッチングトランジスタ
QS )のチャネル部が形成される部分である。
して信号線1M 、電流制御用トランジスタQI のソース
電極SQI及びドレイン電極DQI、スイッチングトランジ
スタQS のドレイン電極及びソース電極、電荷保持容量
Cのもう一方の電極を形成する。更に、電流制御用及び
スイッチングの各TFTのアイランドのi−a−Si及
びn+ −a−Siを、各TFTのソース電極及びドレイ
ン電極用のCrをマスクとしてi−aーSiの途中まで
エッチングし、各TFTのチャネル部を形成する。
御用トランジスタQI のソース電極SQIとこの後の工程
で成長される陰極(有機薄膜EL素子の一方の電極)5
5とを接続するための第2コンタクトホール56Bをエ
ッチングして開ける。
nm形成する。ITOは更に、リフトオフ法によってパタ
ーニングして有機薄膜EL素子の陽極を形成する。この
ようにして1画素が100×300μm 2 サイズで40
0×640画素数のパネルが作られる。
機薄膜層を形成する。本実施例に用いる有機薄膜EL素
子の有機薄膜層52は陽極側から正孔輸送帯である正孔
注入層52A、正孔輸送層52B、ブロッキング層52
C、及び発光層52Dよりなっている。上記のパネル上
に正孔注入層52Aとして、チタニウムフタロシアニン
オキシドをMBE法によって20nm形成した。次に、正
孔輸送層をディッピング法にて形成する。正孔輸送層の
材料は以下のようにして作成した。化合物2とポリ−
(N−ビニルカルバゾール)が重量比で1:1になるよ
うにジクロロメタンに溶解し、化合物2が1%含まれる
ジクロロメタン溶液を作成した。この溶液からディップ
コーターを用いて正孔輸送層を55nm形成する。次に、
ブロッキング層として、N,N′−ジフェニル−N,
N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフ
ェニル]−4,4′−ジアミンをMBE法にて6.5×
10-9Torr真空下、10nm形成した。更に、発光層
として、トリス(8−ヒドロキシキノリノールアルミニ
ウム)と3,9−ペリレンジカルボン酸ジフェニルエス
テルとを各々別の蒸着源からの共蒸着法によって3,9
−ペリレンジカルボン酸ジフェニルエステルが発光層の
1.4モル%含まれるように90nm形成した。
含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパ
ッタ法にて蒸発させ、リチウムを抵抗加熱源から蒸発さ
せる方法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるよう
に30nm形成した。更に、シリコンが1モル%、更に銅
が1.5モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガ
ス中でRFスパッタ法にて陰極保護層として300nm形
成した。
まれるTFT駆動のマトリクス型有機ELデバイスが完
成する。
デバイスの動作を図9を用いて説明する。図9におい
て、いま、走査電極線3N+1 が選択されスイッチングト
ランジスタQS がオン状態になると、M列目の信号電極
線1M の電圧がスイッチングトランジスタQS を通して
電荷保持用容量Cに供給される。走査電極線3N+1 が非
選択の状態になるとスイッチングトランジスタQS がオ
フになって、信号線1Mの電圧が電荷保持用容量Cに保
持される。容量Cの端子電圧は電流制御用トランジスタ
QI のゲート・ソース間に印加され、トランジスタQI
のゲート電圧・ドレイン電流特性に応じた電流が、電源
電極5→有機薄膜EL素子→トランジスタQI →走査電
極線3N という経路で流れ、有機薄膜EL素子が発光す
る。この時、有機薄膜EL素子の輝度と容量Cに印加す
る電圧との関係が分かっていれば、所定の輝度で有機薄
膜EL素子を発光させることが可能である。
端の電圧が8.5Vで駆動したところ、約380cd/
m2 の輝度を示した。
イスの全画素を発光させて、寿命試験を行った。平均輝
度100cd/m2 の初期輝度に対する半減時間は46
0時間であった。比較例3のマトリクス型有機薄膜EL
デバイスの場合が、280時間であるから約1.6倍寿
命特性が改善されている。画素欠陥部(非発光領域)の
割合は初期が約10%であったが、460時間後には2
0%まで増加したが、比較例3における割合よりも大幅
に改善されている。
することで、従来より駆動安定性に優れたマトリクス型
有機薄膜ELデバイスが得られることを示唆するもので
ある。
L素子はTFT上に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、ブ
ロッキング層、発光層、陰極の順に形成し、光をTFT
のガラス基板を通して取り出す方法を用いたが、TFT
上に陰極、発光層、ブロッキング層、正孔輸送層、正孔
注入層、陽極の順に形成し、光を陽極を通して取り出す
方法を用いても良い。
ビス−(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)シクロ
ヘキサンとポリ−(N−ビニルカルバゾール)が重量比
で1:1になるようにジクロロメタンに溶解し、1,1
−ビス−(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)シク
ロヘキサンが1%含まれるジクロロメタン溶液を作成
し、この溶液からディップコーターを用いて正孔輸送層
を55nm形成する以外、実施例42と同様のTFT駆動
のマトリクス型有機薄膜ELデバイスを作成した。
端の電圧を8.5Vで駆動したところ、約290cd/
m2 の輝度を示した。全画素を発光させて、寿命試験を
行ったところ、平均輝度100cd/m2 の初期輝度に
対する半減時間は280時間であった。画素欠陥部(非
発光領域)の割合は初期が約15%であったが、280
時間後には35%まで増加した。
に用いる有機薄膜EL素子の作成手順について説明す
る。素子は図2に示すように陽極/正孔注入層/正孔輸
送層/ブロッキング層/発光層/陰極により構成されて
いる。ガラス基板上にITOをスパッタリングによって
シート抵抗が20Ω/□になるように製膜し、陽極とし
た。その上に正孔注入層としてキナクリドンをMBE法
を用いて、6.5×10-9Torr真空下、5nm形成し
た。次に、正孔輸送層をディッピング法にて形成する。
正孔輸送層の材料は以下のように作成した。化合物2と
ポリ−(N−ビニルカルバゾール)が重量比で1:1に
なるようにジクロロメタンに溶解し、化合物2が1%含
まれるジクロロメタン溶液を作成した。この溶液からデ
ィップコーターを用いて正孔輸送層を55nm形成する。
次に、ブロッキング層として、1,1−ビス−(4−ジ
−パラ−トリルアミノフェニル)シクロヘキサンをMB
E法を用いて5.8×10-9Torr真空下、5nm形成
した。発光層として、トリス(8−ヒドロキシキノリノ
ールアルミニウム)をMBE法にて9×10-9Torr
真空下、75nm形成した。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。本実施例において、100cd/m2 における電流
密度は、2.94mA/cm2 であり、比較例4の場合よ
り、電流密度が小さい。これは、本発明の正孔輸送帯を
適用したことで発光効率が向上したことを示唆するもの
である。定電流駆動で初期輝度300cd/m2 での輝
度の半減時間は、580時間であり、比較例4と比べて
240時間長い。これは、本発明の正孔輸送帯を適用し
たことで、駆動による正孔輸送帯の安定性が向上したこ
とを示唆するものである。
ビス−(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)シクロ
ヘキサンとポリ−(N−ビニルカルバゾール)が重量比
で1:1になるようにジクロロメタンに溶解し、1,1
−ビス−(4−ジ−パラ−トリルアミノフェニル)シク
ロヘキサンが1%含まれるジクロロメタン溶液を作成
し、この溶液からディップコーターを用いて正孔輸送層
を55nm形成する以外、実施例42と同様の有機薄膜E
L素子を作成した。
た。本比較例において、100cd/m2 における電流
密度は、3.15mA/cm2 であり、実施例43の場合
より、電流密度が大きい。定電流駆動で初期輝度300
cd/m2 での輝度の半減時間は、340時間であり、
実施例43と比べて240時間短い。
L素子について説明する。本比較例ではブロッキング層
は設けられていない。素子は陽極/正孔輸送層/発光層
/陰極により構成されている。ガラス基板上にITOを
スパッタリングによってシート抵抗が20Ω/□になる
ように製膜し、陽極とした。その上に正孔輸送層とし
て、化合物2をMBE法を用いて5.8×10-9Tor
r真空下、30nm形成した。更に、発光層として、トリ
ス(8−ヒドロキシキノリノールアルミニウム)をMB
E法によって9×10-9Torr真空下、75nm形成し
た。
まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中でRFスパッ
タ法で蒸発し、リチウムを抵抗加熱源から蒸発させる方
法でリチウムが陰極の0.3モル%を占めるように20
nm形成した。更に、陰極の保護層としてスカンジウムが
1モル%含まれるアルミニウム合金をアルゴンガス中の
RFスパッタ法により300nm形成した。
た。本比較例において、100cd/m2 における電流
密度は、5.63mA/cm2 であり、実施例1の場合よ
り、電流密度が大きい。定電流駆動で初期輝度300c
d/m2 での輝度の半減時間は170時間であった。
を有機薄膜EL素子に適用することで、有機薄膜EL素
子やマトリクス型有機ELデバイスにおいて低電力性を
有効に発揮しながら寿命特性など素子の駆動安定性を従
来のものより高めることができる。
輸送帯を有する有機薄膜EL素子の断面図である。
43に用いた正孔輸送帯を有する有機薄膜EL素子の説
明図である。
度特性を示すグラフである。
すグラフである。
輝度特性を示すグラフである。
示すグラフである。
薄膜ELデバイスを構成する画素を示す平面レイアウト
図である。
ELデバイスを構成する画素の断面図である。
薄膜ELデバイスを駆動する回路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも一方が透明な一対の電極間に少
なくとも正孔輸送帯域を有し、前記正孔輸送帯が陽極に
接する正孔輸送層と発光層に接するブロッキング層、あ
るいは陽極に接する正孔注入層と前記正孔注入層に接す
る正孔輸送層と発光層に接するブロッキング層からなる
有機薄膜EL素子において、前記正孔輸送層が下記一般
式(1)で示されるヒストリフェニルアミンスチリル誘
導体を含有することを特徴とする有機薄膜EL素子。 【化1】 (式中、Aは炭素数10以下の置換又は非置換のアルキ
リデン基、シクロアルキリデン基、あるいは酸素原子、
硫黄原子、あるいは置換または非置換のアミノ基を示
す。Ar1 、Ar3 、Ar4 、Ar5 は置換又は非置換
のアリーレン基を示す。Ar2 、Ar6 は置換又は非置
換のアリール基を示す。X、Yは下記一般式(2)で示
されるような置換基を示す。 【化2】 ここで、Ar7 、Ar8 は置換又は非置換のアリール基
を示す。R1 は水素原子、ハロゲン原子、水酸基、置換
又は非置換のアミノ基、又は置換基を有しても良い炭素
数1〜6の低級アルキル基を示す。) - 【請求項2】発光層に接する前記ブロッキング層の膜厚
が、10nm以下であり、前記ブロッキング層の励起エネ
ルギーは隣接する発光層の励起エネルギーよりも大きい
ことを特徴とする請求項1記載の有機薄膜EL素子。 - 【請求項3】陽極に接する前記正孔注入層の膜厚が30
nm以下であることを特徴とする請求項1記載の有機薄膜
EL素子。
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