JPH08288069A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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Abstract
うことが少なく、長期にわたって安定した発光が行なえ
る有機EL素子を提供する。 【構成】 ホール注入電極2と電子注入電極6との間に
少なくとも発光層4を含む有機層が形成されてなる有機
エレクトロルミネッセンス素子において、少なくとも上
記の何れか一方の電極と有機層との間に絶縁性薄膜層3
を設けるようにし、好ましくは、この絶縁性薄膜層を構
成する材料に窒化物を、より好ましくは窒化アルミニウ
ム又は窒化タンタルを用いるようにした。
Description
子注入電極との間に少なくとも発光層を含む有機層が形
成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子に係
り、特に、長期にわたって安定した発光が行なえる有機
エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力や空間占有面積が少ない平面表示素子のニーズが高
まり、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロ
ルミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目
されている。
って無機EL素子と有機EL素子に大別され、無機EL
素子においては、一般に発光部に高電界を作用させ、電
子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これ
により発光中心を励起させて発光させるようになってい
る一方、有機EL素子においては、電子注入電極とホー
ル注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に
注入させ、このように注入された電子とホールとを発光
中心で再結合させて、有機分子を励起状態にさせ、この
ように励起状態にある有機分子が基底状態に戻るときに
蛍光を発光するようになっている。
ように高電界を作用させるため、その駆動電圧として1
00〜200Vと高い電圧を必要とするのに対して、上
記の有機EL素子においては、5〜20V程度の低い電
圧で駆動できるという利点があった。また、このような
有機EL素子においては、発光材料である螢光物質を選
択することによって適当な色彩に発光する発光素子を得
ることができ、フルカラーの表示装置等としても利用で
きるという期待があり、近年、このような有機EL素子
について様々な研究が行なわれるようになった。
構造としては、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を積層させたDH
構造と称される三層構造のものや、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電子輸送性に富む発
光層とが積層されたSH−A構造と称される二層構造の
ものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール
輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたSH−
B構造と称される二層構造のものが知られていた。
のように無機EL素子に比べて低電圧で駆動でき、多色
化が容易であるという利点を有しているが、連続発光さ
せた場合に、その発光時による熱によって発光層等の有
機層が劣化してピンホールが発生し、これによりリーク
電流が流れて、電圧と共にその輝度が低下し、最後には
ショートして発光しなくなるという問題があり、無機E
L素子に比べて寿命が短く、長期にわたって安定した発
光が行なえないという欠点があった。
素子における上記のような問題を解決することを課題と
するものであり、ホール注入電極と電子注入電極との間
に少なくとも発光層を含む有機層が形成された有機EL
素子において、連続発光させた場合にも輝度が低下する
ということが少なく、長期にわたって安定した発光が行
なえる有機EL素子を提供することを目的とするもので
ある。
記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子
注入電極との間に少なくとも発光層を含む有機層が形成
されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子におい
て、少なくとも上記の何れか一方の電極と有機層との間
に絶縁性薄膜層を設けるようにしたのである。
おいては、そのホール注入電極に金やITO(インジウ
ム−スズ酸化物)等の仕事関数の大きな材料を用いるよ
うにする一方、電子注入電極にはマグネシウム等の仕事
関数の小さな材料を用いるようにし、EL光を有効に取
り出すために、少なくとも一方の電極を透明にする必要
があり、一般にはホール注入電極に透明で仕事関数の大
きいITOを用いるようにする。
子構造は、ホール注入電極と電子注入電極との間に少な
くとも発光層を含む有機層が形成されていればよく、前
記のDH構造,SH−A構造,SH−B構造の何れの構
造のものであっても良い。
いて、上記の電極と有機層との間に設ける絶縁性薄膜層
を構成する材料としては、例えば、AlN,BN,Ga
N,Li3 N,Si3 N4 ,TaN,TiN等の窒化
物、Al2 O3 ,BaO,CaO,Fe2 O3 ,Ge
O,GeO2 ,MgO,MoO3 ,NiO,SiO,S
iO2 ,TiO,TiO2 ,Ti2 O3 ,Y2 O3 等の
酸化物、CuS,EuS,GeS,SnS,SrS,Z
nS等の硫化物、SiC,TiC等の炭化物、AlF
3 ,BaF2 ,FeF3 ,LiF,MgF2 等の弗化
物、更にはポリエチレン,ポリプロピレン,ポリエチレ
ンテレフタレート,ポリメチルメタクリレート,ポリス
チレン,ポリカーボネート,ポリウレタン,ポリイミド
等の高分子材料を使用することができ、有機EL素子が
より長期にわたって安定した発光が行なえるようにする
ためには、絶縁性薄膜層を構成する材料に記の窒化物を
用いることが好ましい。
光層との間に設けるにあたっては、この有機EL素子に
おける駆動電圧の上昇を少なくするために、この絶縁性
薄膜層の膜厚を薄く均一に形成することが好ましく、上
記の無機材料からなる絶縁性薄膜層を設ける場合には、
例えば、スパッタ法等の高エネルギー法を用い、膜形成
時に基板を加熱させることが好ましく、また上記の高分
子化合物からなる絶縁性薄膜層を設ける場合には、例え
ばスピンコート法や蒸着重合法を用いて薄い均一な膜を
形成することが好ましい。なお、スパッタ法等の高エネ
ルギー法で絶縁性薄膜層を発光層等が有機層の上に形成
すると、これにより有機層が劣化してしまうため、この
ような方法で絶縁性薄膜層を設ける場合には、絶縁性薄
膜層を電極上に形成した後、この絶縁性薄膜層の上に発
光層等の有機層を設けるようにすることが好ましい。
ール注入電極と電子注入電極の少なくとも一方の電極と
発光層等の有機層との間に設ければよいが、絶縁性薄膜
層をAlNのように仕事関数の大きな材料で構成する場
合には、ホール注入電極側に設けることがより好まし
い。
機層との間に設けてEL光をホール注入電極側から取り
出す場合、この絶縁性薄膜層によって取り出されるEL
光の輝度が低下しないように、可視光の透過性に優れた
絶縁性薄膜層を設けることが好ましく、この場合には、
絶縁性薄膜層を透過性に優れたAlNで構成することが
好ましい。
記のように絶縁性薄膜層を電極と発光層を含む有機層と
の間に設けるようにしたため、この絶縁性薄膜層によっ
てリーク電流の発生が抑制されるようになる。
の窒化物で構成されたものを用いると、より長期にわた
って安定した発光が行なえるようになり、さらに絶縁性
薄膜層をホール注入電極と有機層との間に設けて光をホ
ール注入電極側から取り出す場合、この絶縁性薄膜層を
AlNで構成すると、取り出されるEL光の輝度が低下
するということも少なくなる。
を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、比較例
を挙げ、この実施例の有機EL素子が耐久性等の点で優
れていることを明らかにする。
は、図1に示すように、ガラス基板1上に、透明なIT
Oで構成された膜厚が2000Åのホール注入電極2
と、AlNで構成された膜厚が50Åの絶縁性薄膜層3
と、下記の化1に示す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、MTPDと略す。)に下
記の化2に示すルブレンが5重量%ドープされた膜厚が
500Åのホール輸送性の発光層4と、下記の化3に示
すトリス(8−キノリノール)アルミニウムで構成され
た膜厚が500Åの電子輸送層5と、マグネシウム・イ
ンジウム合金で構成された膜厚が2000Åの電子注入
電極6とが順々に積層されたSH−B構造になってい
る。
は、上記のホール注入電極2と電子注入電極6とにそれ
ぞれリード線10を接続させて電圧を印加させるように
している。
る方法を具体的に説明する。
電極2が形成されたものを中性洗剤により洗浄した後、
これをアセトン中で20分間、エタノール中で20分間
それぞれ超音波洗浄を行なった。
パッタ装置にセットし、上記のホール注入電極2上にA
lNからなる絶縁性薄膜層3を形成した。なお、この絶
縁性薄膜層3を形成するにあたっては、純度99.99
9%のAlをターゲットに使用し、N2 :Al=1:1
の雰囲気条件で、反応圧力を4×10-3Torr、基板
温度を200℃、電力を400Wにし、成膜速度16.
7Å/分で3分間成膜を行なった。
し、ルブレンがMTPDに対して5重量%の濃度になる
ようにして、これらを真空中で上記の絶縁性薄膜層3上
に共蒸着させて発光層4を形成した後、この発光層4上
にトリス(8−キノリノール)アルミニウムを真空蒸着
させて電子輸送層5を形成し、最後に、この電子輸送層
5上にマグネシウム・インジウム合金からなる電子注入
電極6を真空蒸着により形成した。なお、これらの真空
蒸着は、真空度1×10-5Torr、基板温度20℃、
各層の蒸着速度2Å/秒の条件で行なった。
は、上記実施例1の有機EL素子における絶縁性薄膜層
3だけを変更させるようにした。
り、実施例2においては、実施例1と同様にRFマグネ
トロンスパッタ装置を用い、純度99.99%のTaを
ターゲットに使用して、ホール注入電極2上にTaNで
構成された膜厚が50Åの絶縁性薄膜層3を設けるよう
にした。また、実施例3においては、前記のホール注入
電極2上に真空蒸着によってSiOで構成された膜厚が
50Åの絶縁性薄膜層3を設けるようにした。なお、こ
のSiOの絶縁性薄膜層3を形成するにあたっては、ホ
ール注入電極2が形成されたガラス基板1を真空蒸着装
置にセットし、純度99.9%のSiO粉末をモリブデ
ンボートに入れ抵抗加熱法により、真空度1×10-5T
orr、基板温度20℃、蒸着速度16.7Å/分の条
件で3分間成膜を行なった。
おいては、図2に示すように、実施例1の有機EL素子
における絶縁性薄膜層3を設けないようにし、それ以外
については、実施例1の場合と同様にして、ガラス基板
1上にホール注入電極2と、ホール輸送性の発光層4
と、電子輸送層5と、電子注入電極6とを順々に積層さ
れた構造になっている。
有機EL素子をそれぞれ乾燥空気中で10mA/cm2
の定電流により連続発光させ、各有機EL素子の発光開
始時及び1000時間発光後における輝度を測定すると
共に、発光開始時に対する1000時間発光後における
輝度の割合を求め、これらの結果を下記の表1に示し
た。
ては、92時間発光後においてその輝度が半減してい
た。
例1〜3に示すようにホール注入電極2と発光層3との
間に絶縁性薄膜層3を設けた有機EL素子は、絶縁性薄
膜層3を設けていない比較例1の有機EL素子に比べて
長期にわたって安定した発光が行なえ、またAlNやT
aNの窒化物からなる絶縁性薄膜層3を設けた実施例
1,2の有機EL素子は、SiOからなる絶縁性薄膜層
3を設けた実施例3の有機EL素子より長期にわたって
安定した発光が行なえるようになっていた。
B構造になった有機EL素子の例を示しただけである
が、SH−A構造やDH構造になった有機EL素子にお
いても同様の結果が得られる。
基板1上に形成されたホール注入電極2上に絶縁性薄膜
層3を形成し、この絶縁性薄膜層3の上に発光層4を設
けるようにしたが、絶縁性薄膜層3を電子注入電極6側
に設けることも可能であり、図示していないが、基板上
に形成された電子注入電極の上に絶縁性薄膜層を形成
し、この絶縁性薄膜層の上に発光層等の有機層を設ける
ようにしてもよい。
有機EL素子においては、絶縁性薄膜層を電極と発光層
等の有機層との間に設けるようにしたため、この絶縁性
薄膜層によってリーク電流の発生が抑制され、連続発光
させた場合にも輝度が低下するということが少なく、長
期にわたって安定した発光が行なえるようになった。
の窒化物で構成されたものを用いると、より長期にわた
って安定した発光が行なえるようになり、さらに絶縁性
薄膜層をホール注入電極と有機層との間に設けて光をホ
ール注入電極側から取り出すにあたって、この絶縁性薄
膜層をAlNで構成すると、取り出されるEL光の輝度
が低下するということも少なく、十分な輝度のEL光が
安定して得られるようになった。
の状態を示した概略図である。
概略図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間に
少なくとも発光層を含む有機層が形成されてなる有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、少なくとも上記
の何れか一方の電極と有機層との間に絶縁性薄膜層を設
けたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項2】 請求項1に記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子において、上記の絶縁性薄膜層を構成する
材料に窒化物を用いたことを特徴とする有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 - 【請求項3】 請求項1に記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子において、上記の絶縁性薄膜層を構成する
材料に窒化アルミニウム或いは窒化タンタルを用いたこ
とを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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