JPH10162960A - 有機el発光素子 - Google Patents
有機el発光素子Info
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- JPH10162960A JPH10162960A JP8331634A JP33163496A JPH10162960A JP H10162960 A JPH10162960 A JP H10162960A JP 8331634 A JP8331634 A JP 8331634A JP 33163496 A JP33163496 A JP 33163496A JP H10162960 A JPH10162960 A JP H10162960A
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- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
- H05B33/26—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode
- H05B33/28—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the composition or arrangement of the conductive material used as an electrode of translucent electrodes
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
- H10K50/81—Anodes
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K50/80—Constructional details
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射防止層を設けることなく、コントラスト
を改善でき、低コストの有機EL発光素子を提供する。 【解決手段】 透明基板を有し、この基板上に、陽電
極、発光層および陰電極が順次形成されており、前記陽
電極は発光波長帯域での光透過率が30〜70%となる
ように、錫および/または亜鉛と、鉄とをドープした酸
化インジウムを含有する有機EL発光素子とした。
を改善でき、低コストの有機EL発光素子を提供する。 【解決手段】 透明基板を有し、この基板上に、陽電
極、発光層および陰電極が順次形成されており、前記陽
電極は発光波長帯域での光透過率が30〜70%となる
ように、錫および/または亜鉛と、鉄とをドープした酸
化インジウムを含有する有機EL発光素子とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機化合物を用いた有
機EL発光素子(以下、有機EL素子ともいう)に関
し、さらに詳細には、発光層に正孔を供給する陽電極に
関する。
機EL発光素子(以下、有機EL素子ともいう)に関
し、さらに詳細には、発光層に正孔を供給する陽電極に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、有機EL発光素子が盛んに研究さ
れている。これは、例えば図3に示すように、ガラス基
板21上に形成された錫ドープ酸化インジウム(IT
O)などの透明電極(陽電極)22’上にテトラフェニ
ルジアミン(TPD)などのホール輸送材料を蒸着等に
より薄膜23とし、さらにアルミキノリノール錯体(A
lq3 )などの蛍光物質を発光層24として積層し、さ
らにMgなどの仕事関数の小さな金属電極(陰電極)2
5を形成した基本構成を有する素子で、10V 前後の電
圧で数100〜1000cd/cm2ときわめて高い輝度が得
られることで注目されている。
れている。これは、例えば図3に示すように、ガラス基
板21上に形成された錫ドープ酸化インジウム(IT
O)などの透明電極(陽電極)22’上にテトラフェニ
ルジアミン(TPD)などのホール輸送材料を蒸着等に
より薄膜23とし、さらにアルミキノリノール錯体(A
lq3 )などの蛍光物質を発光層24として積層し、さ
らにMgなどの仕事関数の小さな金属電極(陰電極)2
5を形成した基本構成を有する素子で、10V 前後の電
圧で数100〜1000cd/cm2ときわめて高い輝度が得
られることで注目されている。
【0003】このような有機EL素子の陰電極として用
いられる材料は、発光層へ電子を多く注入するものが有
効であると考えられている。換言すれば、仕事関数の小
さい材料ほど陰電極として適していると言える。仕事関
数の小さい材料としては種々のものがあるが、EL発光
素子の陰電極として用いられるものとしては、例えば特
開平4−233194号公報に記載されているMgA
g、MgIn等の合金や、アルカリ金属と仕事関数の大
きな金属との組み合わせとしてAlCa、AlLi等が
知られている。
いられる材料は、発光層へ電子を多く注入するものが有
効であると考えられている。換言すれば、仕事関数の小
さい材料ほど陰電極として適していると言える。仕事関
数の小さい材料としては種々のものがあるが、EL発光
素子の陰電極として用いられるものとしては、例えば特
開平4−233194号公報に記載されているMgA
g、MgIn等の合金や、アルカリ金属と仕事関数の大
きな金属との組み合わせとしてAlCa、AlLi等が
知られている。
【0004】有機EL素子が上記図3のような構造の場
合、陰電極25側には透光性がないため、陽電極22'
側から発光光を取り出すこととなる。ところで、陰電極
25は上記のように金属等で構成されているため、光を
反射する。したがって、発光層から生じた光の一部は、
この陰電極25で反射されて陽電極22' 側からの出射
光の一部となり、発光輝度の増大に寄与する。
合、陰電極25側には透光性がないため、陽電極22'
側から発光光を取り出すこととなる。ところで、陰電極
25は上記のように金属等で構成されているため、光を
反射する。したがって、発光層から生じた光の一部は、
この陰電極25で反射されて陽電極22' 側からの出射
光の一部となり、発光輝度の増大に寄与する。
【0005】一方、陰電極25で反射した光は散乱され
るため、発光層24からの光とは出射角が異なり、ディ
スプレイとして使用した場合など、非発光領域、あるい
は光遮蔽領域にまで散乱光が回り込み、コントラストを
低下させる要因となっていた。特に、照明の強い環境
や、太陽光の下で使用する場合、外部から進入した太陽
光等の強い光が反射光となり、さらにコントラストを低
下させ、非常に見難い画面を生じる要因となっていた。
るため、発光層24からの光とは出射角が異なり、ディ
スプレイとして使用した場合など、非発光領域、あるい
は光遮蔽領域にまで散乱光が回り込み、コントラストを
低下させる要因となっていた。特に、照明の強い環境
や、太陽光の下で使用する場合、外部から進入した太陽
光等の強い光が反射光となり、さらにコントラストを低
下させ、非常に見難い画面を生じる要因となっていた。
【0006】コントラストを改善する方法として、例え
ば基板の有機EL素子形成面と反対側に反射防止層を設
けて、コントラストの低下を防止するといった対策が考
えられる。しかし、このような反射防止層を余分に設け
ると、製造工程や、部品点数が増加し、有機EL素子の
コストの増大を招くという問題がある。
ば基板の有機EL素子形成面と反対側に反射防止層を設
けて、コントラストの低下を防止するといった対策が考
えられる。しかし、このような反射防止層を余分に設け
ると、製造工程や、部品点数が増加し、有機EL素子の
コストの増大を招くという問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、反射
防止層を設けることなく、コントラストの低下を防止で
き、低コストの有機EL発光素子を提供することであ
る。
防止層を設けることなく、コントラストの低下を防止で
き、低コストの有機EL発光素子を提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
の本発明により達成される。 (1) 透明基板を有し、この基板上に、陽電極、発光
層および陰電極が順次形成されており、前記陽電極は発
光波長帯域での光透過率が30〜70%である有機EL
発光素子。 (2) 前記陽電極は錫および/または亜鉛と、鉄とを
ドープした酸化インジウムを含有する上記(1)の有機
EL発光素子。 (3) 前記陽電極は、それぞれ酸素欠乏型の錫および
/または亜鉛をドープした酸化インジウムである上記
(3)の有機EL発光素子。 (4) 前記陽電極と基板との間に透明電極を有する上
記(1)〜(3)のいずれかの有機EL発光素子。
の本発明により達成される。 (1) 透明基板を有し、この基板上に、陽電極、発光
層および陰電極が順次形成されており、前記陽電極は発
光波長帯域での光透過率が30〜70%である有機EL
発光素子。 (2) 前記陽電極は錫および/または亜鉛と、鉄とを
ドープした酸化インジウムを含有する上記(1)の有機
EL発光素子。 (3) 前記陽電極は、それぞれ酸素欠乏型の錫および
/または亜鉛をドープした酸化インジウムである上記
(3)の有機EL発光素子。 (4) 前記陽電極と基板との間に透明電極を有する上
記(1)〜(3)のいずれかの有機EL発光素子。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0010】本発明の有機EL発光素子は、透明基板上
に、陽電極、発光層および陰電極の順に形成され、かつ
前記陽電極の発光波長帯域での光透過率を30〜70%
としたものである。
に、陽電極、発光層および陰電極の順に形成され、かつ
前記陽電極の発光波長帯域での光透過率を30〜70%
としたものである。
【0011】半透明陽電極としては、錫ドープ酸化イン
ジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZ
O)、錫・亜鉛ドープ酸化インジウム(ITZO)等の
透明材質を主成分とするが、特にITOあるいはIZ
O、とりわけITOがドーパントとしての着色成分との
親和性、光透過率の調製の容易さの点で優れている。半
透明陽電極の光透過率は30〜70%、好ましくは40
〜60%の範囲である。光透過率が70%を超えるとコ
ントラストの低下を防止できる効果がなくなる。光透過
率が30%未満になると、発光層からの発光自体が減衰
され、発光素子として必要な輝度が得られない。ここで
光透過率とは、発光波長帯域を含む少なくとも100nm
の波長帯域、特に好ましくは400〜700nmの波長帯
域での、入射光と出射光の比をいい、輝度とは通常、例
えばトプコン社製の輝度計等により測定され、コントラ
ストとは、このような輝度計により測定される発光部と
非発光部の輝度の比をいう。
ジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZ
O)、錫・亜鉛ドープ酸化インジウム(ITZO)等の
透明材質を主成分とするが、特にITOあるいはIZ
O、とりわけITOがドーパントとしての着色成分との
親和性、光透過率の調製の容易さの点で優れている。半
透明陽電極の光透過率は30〜70%、好ましくは40
〜60%の範囲である。光透過率が70%を超えるとコ
ントラストの低下を防止できる効果がなくなる。光透過
率が30%未満になると、発光層からの発光自体が減衰
され、発光素子として必要な輝度が得られない。ここで
光透過率とは、発光波長帯域を含む少なくとも100nm
の波長帯域、特に好ましくは400〜700nmの波長帯
域での、入射光と出射光の比をいい、輝度とは通常、例
えばトプコン社製の輝度計等により測定され、コントラ
ストとは、このような輝度計により測定される発光部と
非発光部の輝度の比をいう。
【0012】半透明陽電極は、(1)前記透明材質に着
色成分をドープしたもの、(2)前記透明材質の酸化物
を酸素欠乏型にしたものが好ましい。
色成分をドープしたもの、(2)前記透明材質の酸化物
を酸素欠乏型にしたものが好ましい。
【0013】(1)ドープする着色成分としてはFeで
ある。ドープ後に生じた酸化鉄はFeOであってもFe
2 O3 であってもよい。上記透過率の半透明陽電極とす
るには、例えば透明材質がITO、IZOの場合、これ
らに対しFeO、Fe2 O3がFe換算で、1〜15重
量%の範囲で含有されていることが好ましい。その際、
透明材質のうちITOでは、通常In2 O3 とSnOと
を化学量論組成で含有するが、O量は多少これから偏倚
していてもよい。InOX ・SnOY とすると、Xは
1.0〜2.0、Yは0.8〜1.2の範囲が好まし
い。In2 O3 に対しSnOの混合比は、モル%で1〜
20%が好ましく、さらには5〜12%が好ましい。I
ZOでは、通常In2 O3 とZnOとを化学量論組成で
含有するが、O量は多少これから偏倚していてもよい。
InOZ ・ZnOV とすると、Zは1.0〜2.0、V
は0.8〜1.2の範囲が好ましい。In2 O3 に対し
ZnOの混合比は、モル%で1〜20%が好ましく、さ
らには5〜12%が好ましい。ITO、IZOともにそ
の他にSn、Ti、Pb等が酸化物の形で、酸化物換算
にして1モル%以下含まれていてもよい。さらに、これ
らITOとIZOの混合物であってもよく、その場合の
混合比は任意である。
ある。ドープ後に生じた酸化鉄はFeOであってもFe
2 O3 であってもよい。上記透過率の半透明陽電極とす
るには、例えば透明材質がITO、IZOの場合、これ
らに対しFeO、Fe2 O3がFe換算で、1〜15重
量%の範囲で含有されていることが好ましい。その際、
透明材質のうちITOでは、通常In2 O3 とSnOと
を化学量論組成で含有するが、O量は多少これから偏倚
していてもよい。InOX ・SnOY とすると、Xは
1.0〜2.0、Yは0.8〜1.2の範囲が好まし
い。In2 O3 に対しSnOの混合比は、モル%で1〜
20%が好ましく、さらには5〜12%が好ましい。I
ZOでは、通常In2 O3 とZnOとを化学量論組成で
含有するが、O量は多少これから偏倚していてもよい。
InOZ ・ZnOV とすると、Zは1.0〜2.0、V
は0.8〜1.2の範囲が好ましい。In2 O3 に対し
ZnOの混合比は、モル%で1〜20%が好ましく、さ
らには5〜12%が好ましい。ITO、IZOともにそ
の他にSn、Ti、Pb等が酸化物の形で、酸化物換算
にして1モル%以下含まれていてもよい。さらに、これ
らITOとIZOの混合物であってもよく、その場合の
混合比は任意である。
【0014】(2)透明材質を酸素欠乏型として、上記
透過率の半透明陽電極とするには、透明材質がITO、
IZOの場合、錫/インジウムおよび亜鉛/インジウム
は0.5〜2倍であって、ITOまたはIZOにIn、
Sn、Znの1種以上を1〜20重量%過剰にドープさ
せたものが好ましい。
透過率の半透明陽電極とするには、透明材質がITO、
IZOの場合、錫/インジウムおよび亜鉛/インジウム
は0.5〜2倍であって、ITOまたはIZOにIn、
Sn、Znの1種以上を1〜20重量%過剰にドープさ
せたものが好ましい。
【0015】このような半透明陽電極の厚さは、電荷注
入を十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好まし
くは50〜500nm、さらには50〜300の範囲が好
ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚
いと剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、製造
時の膜強度や電子輸送能力の点で問題がある。
入を十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好まし
くは50〜500nm、さらには50〜300の範囲が好
ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚
いと剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、製造
時の膜強度や電子輸送能力の点で問題がある。
【0016】この半透明陽電極層は蒸着法等によっても
形成できるが、好ましくはスパッタ法により形成するこ
とが好ましい。
形成できるが、好ましくはスパッタ法により形成するこ
とが好ましい。
【0017】半透明陽電極、特に酸素欠乏型の半透明陽
電極とする場合、発光層と反対側の面に透明電極層を設
けてもよい。
電極とする場合、発光層と反対側の面に透明電極層を設
けてもよい。
【0018】このような透明電極としては、前記透明材
質としてのITO、IZO等が挙げられる。この透明電
極の厚さは、電荷注入を十分行える一定以上の厚さを有
すれば良く、好ましくは50〜500nm、さらには50
〜300の範囲が好ましい。また、その上限は特に制限
はないが、あまり厚いと剥離などの心配が生じる。厚さ
が薄すぎると、製造時の膜強度や電子輸送能力の点で問
題がある。この透明電極は蒸着法などによっても形成で
きるが、半透明陽電極等との連続製膜が可能な点で、ス
パッタ法が好ましい。なお、この積層タイプの陽電極の
光透過率も30〜70%の範囲である。
質としてのITO、IZO等が挙げられる。この透明電
極の厚さは、電荷注入を十分行える一定以上の厚さを有
すれば良く、好ましくは50〜500nm、さらには50
〜300の範囲が好ましい。また、その上限は特に制限
はないが、あまり厚いと剥離などの心配が生じる。厚さ
が薄すぎると、製造時の膜強度や電子輸送能力の点で問
題がある。この透明電極は蒸着法などによっても形成で
きるが、半透明陽電極等との連続製膜が可能な点で、ス
パッタ法が好ましい。なお、この積層タイプの陽電極の
光透過率も30〜70%の範囲である。
【0019】このような、半透明陽電極層と、透明電極
層とからなる陽電極全体の厚さは、50nm以上、好まし
くは100nm以上とすればよい。また、その上限値には
特に制限はないが、1000μm 以下、好ましくは10
0μm 以下でよい。
層とからなる陽電極全体の厚さは、50nm以上、好まし
くは100nm以上とすればよい。また、その上限値には
特に制限はないが、1000μm 以下、好ましくは10
0μm 以下でよい。
【0020】半透明陽電極、透明電極の形成にスパッタ
法を用いる場合、好ましくはIn2O3 にSnOやZn
O、あるいはこれに加えてFeをドープしたターゲット
を用いたDCスパッタ、あるいはRFスパッタ法により
形成することが好ましい。スパッタ法により陰電極を成
膜した場合、蒸着により成膜したものより発光輝度の経
時変化が少ない。その投入電力としては、好ましくは
0.1〜4W/cm2 の範囲が好ましい。
法を用いる場合、好ましくはIn2O3 にSnOやZn
O、あるいはこれに加えてFeをドープしたターゲット
を用いたDCスパッタ、あるいはRFスパッタ法により
形成することが好ましい。スパッタ法により陰電極を成
膜した場合、蒸着により成膜したものより発光輝度の経
時変化が少ない。その投入電力としては、好ましくは
0.1〜4W/cm2 の範囲が好ましい。
【0021】スパッタガスとしては特に限定するもので
はなく、Ar、He、Ne、Kr、Xe等の不活性ガ
ス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。このよ
うなスパッタガスのスパッタ時における圧力としては、
通常0.1〜20Pa程度でよい。
はなく、Ar、He、Ne、Kr、Xe等の不活性ガ
ス、あるいはこれらの混合ガスを用いればよい。このよ
うなスパッタガスのスパッタ時における圧力としては、
通常0.1〜20Pa程度でよい。
【0022】透明電極に酸化鉄をドープする方法として
は、ターゲットに、Fe、FeO、Fe2 O3 等をIT
OやIZOに混入したものを用いる。ドーパントの混入
率は、Feの場合、0.3〜30重量%、FeOの場
合、0.3〜30重量%が好ましい。
は、ターゲットに、Fe、FeO、Fe2 O3 等をIT
OやIZOに混入したものを用いる。ドーパントの混入
率は、Feの場合、0.3〜30重量%、FeOの場
合、0.3〜30重量%が好ましい。
【0023】本発明の有機EL素子の第1の構成例を図
1に、第2の構成例を図2に示す。図1に示されるEL
素子は、基板21上に、半透明陽電極としての陽電極2
2、正孔注入・輸送層23、発光および電子注入輸送層
24、陰電極25を順次有する。また、図2に示される
有機EL素子は陽電極22に、半透明陽電極22aと、
透明電極22bとを用いたものである。
1に、第2の構成例を図2に示す。図1に示されるEL
素子は、基板21上に、半透明陽電極としての陽電極2
2、正孔注入・輸送層23、発光および電子注入輸送層
24、陰電極25を順次有する。また、図2に示される
有機EL素子は陽電極22に、半透明陽電極22aと、
透明電極22bとを用いたものである。
【0024】本発明のEL素子は、図示例に限らず、種
々の構成とすることができ、例えば発光層と陰電極との
間に電子注入輸送層を介在させた構成とすることもでき
る。
々の構成とすることができ、例えば発光層と陰電極との
間に電子注入輸送層を介在させた構成とすることもでき
る。
【0025】陰電極は蒸着やスパッタ法により成膜し、
発光層等の有機物層は真空蒸着等により、陽電極は上記
の方法により成膜することができるが、これらの膜のそ
れぞれは、必要に応じてマスク蒸着または膜形成後にエ
ッチングなどの方法によってパターニングでき、これに
よって、所望の発光パターンを得ることができる。さら
には、基板が薄膜トランジスタ(TFT)であって、そ
のパターンに応じて各膜を形成することでそのまま表示
および駆動パターンとすることもできる。最後に、Si
OX 等の無機材料、テフロン等の有機材料からなる保護
層を形成すればよい。
発光層等の有機物層は真空蒸着等により、陽電極は上記
の方法により成膜することができるが、これらの膜のそ
れぞれは、必要に応じてマスク蒸着または膜形成後にエ
ッチングなどの方法によってパターニングでき、これに
よって、所望の発光パターンを得ることができる。さら
には、基板が薄膜トランジスタ(TFT)であって、そ
のパターンに応じて各膜を形成することでそのまま表示
および駆動パターンとすることもできる。最後に、Si
OX 等の無機材料、テフロン等の有機材料からなる保護
層を形成すればよい。
【0026】陰電極の構成材料としては、電子注入を効
果的に行うために、低仕事関数の物質として、例えば、
K、Li、Na、Mg、La、Ce、Ca、Sr、B
a、Al、Ag、In、Sn、Zn、Zr等の金属元素
単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む2
成分、3成分の合金系を用いることが好ましい。合金系
としては、例えばAg・Mg(Ag:1〜20at%)、
Al・Li(Li:0.5〜10at%)、In・Mg
(Mg:50〜80at%)、Al・Ca(Ca:5〜2
0at%)等が好ましい。
果的に行うために、低仕事関数の物質として、例えば、
K、Li、Na、Mg、La、Ce、Ca、Sr、B
a、Al、Ag、In、Sn、Zn、Zr等の金属元素
単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む2
成分、3成分の合金系を用いることが好ましい。合金系
としては、例えばAg・Mg(Ag:1〜20at%)、
Al・Li(Li:0.5〜10at%)、In・Mg
(Mg:50〜80at%)、Al・Ca(Ca:5〜2
0at%)等が好ましい。
【0027】また、陰電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行える一定以上の厚さとすればよく、50nm以上、好
ましくは100nm以上とすればよい。また、その上限値
には特に制限はないが、通常膜厚は100〜500nm程
度とすればよい。
分行える一定以上の厚さとすればよく、50nm以上、好
ましくは100nm以上とすればよい。また、その上限値
には特に制限はないが、通常膜厚は100〜500nm程
度とすればよい。
【0028】保護層は、透明であっても不透明であって
もよく、透明とする場合には、透明な材料(例えばSi
O2 、SIALON等)を選択して用いるか、あるいは
厚さを制御して透明(好ましくは発光光の透過率が80
%以上)となるようにすればよい。一般に、保護層の厚
さは50〜1200nm程度とする。保護層の形成方法に
ついては特に限定するものではなく、蒸着等でもよい
が、スパッタ法によれば、陰電極との連続製膜が可能で
ある。
もよく、透明とする場合には、透明な材料(例えばSi
O2 、SIALON等)を選択して用いるか、あるいは
厚さを制御して透明(好ましくは発光光の透過率が80
%以上)となるようにすればよい。一般に、保護層の厚
さは50〜1200nm程度とする。保護層の形成方法に
ついては特に限定するものではなく、蒸着等でもよい
が、スパッタ法によれば、陰電極との連続製膜が可能で
ある。
【0029】次に、本発明のEL素子に設けられる有機
物層について述べる。
物層について述べる。
【0030】発光層は、正孔(ホール)および電子の注
入機能、それらの輸送機能、正孔と電子の再結合により
励起子を生成させる機能を有する。発光層には比較的電
子的にニュートラルな化合物を用いることが好ましい。
入機能、それらの輸送機能、正孔と電子の再結合により
励起子を生成させる機能を有する。発光層には比較的電
子的にニュートラルな化合物を用いることが好ましい。
【0031】電荷輸送層は、陽電極からの正孔の注入を
容易にする機能、正孔を輸送する機能および電子を妨げ
る機能を有し、正孔注入輸送層とも称される。
容易にする機能、正孔を輸送する機能および電子を妨げ
る機能を有し、正孔注入輸送層とも称される。
【0032】このほか、必要に応じ、例えば発光層に用
いる化合物の電子注入輸送機能がさほど高くないときな
ど、前述のように、発光層と陰電極との間に、陰電極か
らの電子の注入を容易にする機能、電子を輸送する機能
および正孔を妨げる機能を有する電子注入輸送層を設け
てもよい。
いる化合物の電子注入輸送機能がさほど高くないときな
ど、前述のように、発光層と陰電極との間に、陰電極か
らの電子の注入を容易にする機能、電子を輸送する機能
および正孔を妨げる機能を有する電子注入輸送層を設け
てもよい。
【0033】正孔注入輸送層および電子注入輸送層は、
発光層へ注入される正孔や電子を増大・閉じ込めさせ、
再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。
発光層へ注入される正孔や電子を増大・閉じ込めさせ、
再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。
【0034】なお、正孔注入輸送層および電子注入輸送
層は、それぞれにおいて、注入機能を持つ層と輸送機能
を持つ層とに別個に設けてもよい。
層は、それぞれにおいて、注入機能を持つ層と輸送機能
を持つ層とに別個に設けてもよい。
【0035】発光層の厚さ、正孔注入輸送層の厚さおよ
び電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、形成方法に
よっても異なるが、通常、5〜100nm程度、特に10
〜100nmとすることが好ましい。
び電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、形成方法に
よっても異なるが、通常、5〜100nm程度、特に10
〜100nmとすることが好ましい。
【0036】正孔注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送
層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層
の厚さと同程度もしくは1/10〜10倍程度とすれば
よい。電子もしくは正孔の、各々の注入層と輸送層を分
ける場合は、注入層は1nm以上、輸送層は20nm以上と
するのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚さの
上限は、通常、注入層で100nm程度、輸送層で100
nm程度である。このような膜厚については注入輸送層を
2層設けるときも同じである。
層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層
の厚さと同程度もしくは1/10〜10倍程度とすれば
よい。電子もしくは正孔の、各々の注入層と輸送層を分
ける場合は、注入層は1nm以上、輸送層は20nm以上と
するのが好ましい。このときの注入層、輸送層の厚さの
上限は、通常、注入層で100nm程度、輸送層で100
nm程度である。このような膜厚については注入輸送層を
2層設けるときも同じである。
【0037】また、組み合わせる発光層や電子注入輸送
層や正孔注入輸送層のキャリア移動度やキャリア密度
(イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる)を
考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合
領域・発光領域を自由に設計することが可能であり、発
光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光
スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能にで
きる。
層や正孔注入輸送層のキャリア移動度やキャリア密度
(イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる)を
考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合
領域・発光領域を自由に設計することが可能であり、発
光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光
スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能にで
きる。
【0038】本発明のEL素子の発光層には発光機能を
有する化合物である蛍光性物質を含有させる。この蛍光
性物質としては、例えば、特開昭63−264692号
公報等に開示されているようなトリス(8−キノリノラ
ト)アルミニウム等の金属錯体色素が挙げられる。この
他、これに加え、あるいは単体で、キナクリドン、クマ
リン、ルブレン、スチリル系色素、その他テトラフェニ
ルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、1
2−フタロペリノン誘導体等を用いることもできる。発
光層は電子注入輸送層を兼ねたものであってもよく、こ
のような場合はトリス(8−キノリノラト)アルミニウ
ム等を使用することが好ましい。これらの蛍光性物質を
蒸着等すればよい。
有する化合物である蛍光性物質を含有させる。この蛍光
性物質としては、例えば、特開昭63−264692号
公報等に開示されているようなトリス(8−キノリノラ
ト)アルミニウム等の金属錯体色素が挙げられる。この
他、これに加え、あるいは単体で、キナクリドン、クマ
リン、ルブレン、スチリル系色素、その他テトラフェニ
ルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、1
2−フタロペリノン誘導体等を用いることもできる。発
光層は電子注入輸送層を兼ねたものであってもよく、こ
のような場合はトリス(8−キノリノラト)アルミニウ
ム等を使用することが好ましい。これらの蛍光性物質を
蒸着等すればよい。
【0039】また、必要に応じて設けられる電子注入輸
送層には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム等
の有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘
導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘
導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、
ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。
上述のように、電子注入輸送層は発光層を兼ねたもので
あってもよく、このような場合はトリス(8−キノリノ
ラト)アルミニウム等を使用することが好ましい。電子
注入輸送層の形成も発光層と同様に蒸着等によればよ
い。
送層には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム等
の有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘
導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘
導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、
ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。
上述のように、電子注入輸送層は発光層を兼ねたもので
あってもよく、このような場合はトリス(8−キノリノ
ラト)アルミニウム等を使用することが好ましい。電子
注入輸送層の形成も発光層と同様に蒸着等によればよ
い。
【0040】なお、電子注入輸送層を電子注入層と電子
輸送層とに分けて設層する場合は、電子注入輸送層用の
化合物のなかから好ましい組合せを選択して用いること
ができる。このとき、陰電極側から電子親和力の値の大
きい化合物の層の順に積層することが好ましい。このよ
うな積層順については電子注入輸送層を2層以上設ける
ときも同様である。
輸送層とに分けて設層する場合は、電子注入輸送層用の
化合物のなかから好ましい組合せを選択して用いること
ができる。このとき、陰電極側から電子親和力の値の大
きい化合物の層の順に積層することが好ましい。このよ
うな積層順については電子注入輸送層を2層以上設ける
ときも同様である。
【0041】また、正孔注入輸送層には、例えば、特開
昭63−295695号公報、特開平2−191694
号公報、特開平3−792号公報、特開平5−2346
81号公報、特開平5−239455号公報、特開平5
−299174号公報、特開平7−126225号公
報、特開平7−126226号公報、特開平8−100
172号公報、EP0650955A1等に記載されて
いる各種有機化合物を用いることができる。例えば、テ
トラアリールベンジシン化合物(テトラアリールジアミ
ンないしテトラフェニルジアミン:TPD)、芳香族三
級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、ト
リアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有
するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等であ
る。これらの化合物は2種以上を併用してもよく、併用
するときは別層にして積層したり、混合したりすればよ
い。
昭63−295695号公報、特開平2−191694
号公報、特開平3−792号公報、特開平5−2346
81号公報、特開平5−239455号公報、特開平5
−299174号公報、特開平7−126225号公
報、特開平7−126226号公報、特開平8−100
172号公報、EP0650955A1等に記載されて
いる各種有機化合物を用いることができる。例えば、テ
トラアリールベンジシン化合物(テトラアリールジアミ
ンないしテトラフェニルジアミン:TPD)、芳香族三
級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、ト
リアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有
するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等であ
る。これらの化合物は2種以上を併用してもよく、併用
するときは別層にして積層したり、混合したりすればよ
い。
【0042】正孔注入輸送層を正孔注入層と正孔輸送層
とに分けて設層する場合は、正孔注入輸送層用の化合物
のなかから好ましい組合せを選択して用いることができ
る。このとき、陽電極(ITO等)側からイオン化ポテ
ンシャルの小さい化合物の層の順に積層することが好ま
しい。また陽電極表面には薄膜性の良好な化合物を用い
ることが好ましい。このような積層順については、正孔
注入輸送層を2層以上設けるときも同様である。このよ
うな積層順とすることによって、駆動電圧が低下し、電
流リークの発生やダークスポットの発生・成長を防ぐこ
とができる。また、素子化する場合、蒸着を用いている
ので1〜10nm程度の薄い膜も、均一かつピンホールフ
リーとすることができるため、正孔注入層にイオン化ポ
テンシャルが小さく、可視部に吸収をもつような化合物
を用いても、発光色の色調変化や再吸収による効率の低
下を防ぐことができる。
とに分けて設層する場合は、正孔注入輸送層用の化合物
のなかから好ましい組合せを選択して用いることができ
る。このとき、陽電極(ITO等)側からイオン化ポテ
ンシャルの小さい化合物の層の順に積層することが好ま
しい。また陽電極表面には薄膜性の良好な化合物を用い
ることが好ましい。このような積層順については、正孔
注入輸送層を2層以上設けるときも同様である。このよ
うな積層順とすることによって、駆動電圧が低下し、電
流リークの発生やダークスポットの発生・成長を防ぐこ
とができる。また、素子化する場合、蒸着を用いている
ので1〜10nm程度の薄い膜も、均一かつピンホールフ
リーとすることができるため、正孔注入層にイオン化ポ
テンシャルが小さく、可視部に吸収をもつような化合物
を用いても、発光色の色調変化や再吸収による効率の低
下を防ぐことができる。
【0043】正孔注入輸送層は、発光層等と同様に上記
の化合物を蒸着すればよい。
の化合物を蒸着すればよい。
【0044】本発明において、陽電極として用いられる
透明電極は、好ましくは発光した光の透過率が80%以
上となるように陽電極の材料および厚さを決定すること
が好ましい。具体的には、例えば、錫ドープ酸化インジ
ウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZ
O)、SnO2 、ドーパントをドープしたポリピロール
などを陽電極に用いることが好ましい。また、陽電極の
厚さは10〜500nm程度とすることが好ましい。ま
た、素子の信頼性を向上させるために駆動電圧が低いこ
とが必要である。
透明電極は、好ましくは発光した光の透過率が80%以
上となるように陽電極の材料および厚さを決定すること
が好ましい。具体的には、例えば、錫ドープ酸化インジ
ウム(ITO)、亜鉛ドープ酸化インジウム(IZ
O)、SnO2 、ドーパントをドープしたポリピロール
などを陽電極に用いることが好ましい。また、陽電極の
厚さは10〜500nm程度とすることが好ましい。ま
た、素子の信頼性を向上させるために駆動電圧が低いこ
とが必要である。
【0045】基板材料としては、基板側から発光した光
を取り出す構成の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明材料を用いる。また、基板に色フィルター膜
や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を
用いて発光色をコントロールしてもよい。
を取り出す構成の場合、ガラスや石英、樹脂等の透明な
いし半透明材料を用いる。また、基板に色フィルター膜
や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を
用いて発光色をコントロールしてもよい。
【0046】基板上に半透明陽電極あるいは透明電極と
半透明陽電極を形成し、その上にアルミキノリノール錯
体などの発光材料を積層し、さらに、陰電極を積層し、
最後に保護膜として、SiO2 膜などをスパッタ法にて
形成した発光素子は、陽電極と反射防止層とが一体とし
て形成できるため、製造工数、部品点数を削減でき、低
コストの有機EL素子を提供できる。なお、陽電極に光
の透過率を制限する半透明陽電極を用いることで、発光
層からの発光光も減衰されるが、外部からの入射光は2
度半透明陽電極を通過することとなり、発光した光と反
射光との輝度の差が大きくなり、コントラストが改善さ
れる。
半透明陽電極を形成し、その上にアルミキノリノール錯
体などの発光材料を積層し、さらに、陰電極を積層し、
最後に保護膜として、SiO2 膜などをスパッタ法にて
形成した発光素子は、陽電極と反射防止層とが一体とし
て形成できるため、製造工数、部品点数を削減でき、低
コストの有機EL素子を提供できる。なお、陽電極に光
の透過率を制限する半透明陽電極を用いることで、発光
層からの発光光も減衰されるが、外部からの入射光は2
度半透明陽電極を通過することとなり、発光した光と反
射光との輝度の差が大きくなり、コントラストが改善さ
れる。
【0047】本発明の有機EL素子は、通常、直流駆動
型のEL素子として用いられるが、交流駆動またはパル
ス駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、5〜2
0V程度とされる。
型のEL素子として用いられるが、交流駆動またはパル
ス駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、5〜2
0V程度とされる。
【0048】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を比較例ととも
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。
に示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【0049】<実施例1> 〔半透明陽電極の製膜〕ガラス基板上にDCスパッタ法
にて、半透明陽電極を100nmの厚さに製膜し、半透明
電極とした。
にて、半透明陽電極を100nmの厚さに製膜し、半透明
電極とした。
【0050】このときのターゲットにはIn2 O3 にS
nO2 (10モル%)とFe2 O3(5重量%)とを混
入したものを用い、スパッタガスにはArを用い、ガス
圧は1Paとした。また、動作温度は80℃、投入電力は
1W/cm2 、基板・ターゲット間は8cmであった。膜組
成はIn2 O3 にSnO2 が10モル%、そしてこの中
にFeが5重量%含有されていた。このときの、400
〜700nmの波長帯域での光の透過率は約50%であつ
た。
nO2 (10モル%)とFe2 O3(5重量%)とを混
入したものを用い、スパッタガスにはArを用い、ガス
圧は1Paとした。また、動作温度は80℃、投入電力は
1W/cm2 、基板・ターゲット間は8cmであった。膜組
成はIn2 O3 にSnO2 が10モル%、そしてこの中
にFeが5重量%含有されていた。このときの、400
〜700nmの波長帯域での光の透過率は約50%であつ
た。
【0051】〔有機EL素子の作製〕次いで中性洗剤、
アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタ
ノール中から引き上げて乾燥した。この半透明陽電極表
面をUV/O3 洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダ
ーに固定して、槽内を1×10-4Pa以下まで減圧した。
アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタ
ノール中から引き上げて乾燥した。この半透明陽電極表
面をUV/O3 洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダ
ーに固定して、槽内を1×10-4Pa以下まで減圧した。
【0052】次いで減圧状態を保ったまま、N,N’−
ジフェニル−N,N’−m−トリル−4,4’−ジアミ
ノ−1,1’−ビフェニル(TPD)を蒸着速度0.2
nm/secで55nmの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とし
た。
ジフェニル−N,N’−m−トリル−4,4’−ジアミ
ノ−1,1’−ビフェニル(TPD)を蒸着速度0.2
nm/secで55nmの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とし
た。
【0053】さらに、減圧を保ったまま、Alq3 :ト
リス(8−キノリノラト)アルミニウムを蒸着速度0.
2nm/secで50nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送・発
光層とした。
リス(8−キノリノラト)アルミニウムを蒸着速度0.
2nm/secで50nmの厚さに蒸着して、電子注入輸送・発
光層とした。
【0054】次いで、真空蒸着装置からスパッタ装置に
移し、Ag・Mgをターゲットとして、DCスパッタ法
により陰電極を、レート10nm/min で、150nmの厚
さに成膜した。このときのスパッタガスにはArを用
い、ガス圧は1Paとした。また投入電力は、100W、
基板・ターゲット間は8cmであった。
移し、Ag・Mgをターゲットとして、DCスパッタ法
により陰電極を、レート10nm/min で、150nmの厚
さに成膜した。このときのスパッタガスにはArを用
い、ガス圧は1Paとした。また投入電力は、100W、
基板・ターゲット間は8cmであった。
【0055】最後にSiO2 を200nmの厚さにスパッ
タして保護層として、有機薄膜発光素子(EL素子)を
得た。
タして保護層として、有機薄膜発光素子(EL素子)を
得た。
【0056】この有機薄膜発光素子に直流電圧を印加
し、10mA/cm2の一定電流密度で連続駆動させた。初期
には、8.5V 、200cd/cm2の緑色(発光極大波長λ
max =520nm)の発光が確認できた。輝度の半減時間
は500時間で、その間の駆動電圧の上昇は1V であっ
た。また、ダークスポットの出現および成長は全くなか
った。さらにその後も電流リークを起こさず、安定した
発光を継続した。
し、10mA/cm2の一定電流密度で連続駆動させた。初期
には、8.5V 、200cd/cm2の緑色(発光極大波長λ
max =520nm)の発光が確認できた。輝度の半減時間
は500時間で、その間の駆動電圧の上昇は1V であっ
た。また、ダークスポットの出現および成長は全くなか
った。さらにその後も電流リークを起こさず、安定した
発光を継続した。
【0057】<実施例2>実施例1の有機EL素子にお
いて、陽電極として酸素欠乏型の半透明陽電極を以下の
ように製膜する他は同様にして有機EL素子を得た。
いて、陽電極として酸素欠乏型の半透明陽電極を以下の
ように製膜する他は同様にして有機EL素子を得た。
【0058】このときのターゲットにはIn2 O3 にS
nO2 (10モル%)を混入したものを用い、スパッタ
ガスにはArを流量50sccm、H2を流量5sccmで用
い、動作温度100℃、投入電力は1W/cm2 、基板・
ターゲット間は8cmであった。膜組成はIn2 O3 +S
nO2 (10モル%)にIn・Snが7重量%過剰に検
出された。このときの、400〜700nmの波長帯域で
の光の透過率は約50%であつた。
nO2 (10モル%)を混入したものを用い、スパッタ
ガスにはArを流量50sccm、H2を流量5sccmで用
い、動作温度100℃、投入電力は1W/cm2 、基板・
ターゲット間は8cmであった。膜組成はIn2 O3 +S
nO2 (10モル%)にIn・Snが7重量%過剰に検
出された。このときの、400〜700nmの波長帯域で
の光の透過率は約50%であつた。
【0059】<実施例3>実施例1、2において、IT
OをIZO(ZnO5モル%)にかえたところ、ほぼ同
等の結果を得た。
OをIZO(ZnO5モル%)にかえたところ、ほぼ同
等の結果を得た。
【0060】
【発明の効果】本発明によれば、特別な反射防止層を設
けることなくコントラストの改善が図れ、しかも低コス
トの有機EL素子が可能となる。
けることなくコントラストの改善が図れ、しかも低コス
トの有機EL素子が可能となる。
【図1】本発明の有機EL素子の第1の構成例を示す概
念図である。
念図である。
【図2】本発明の有機EL素子の第2の構成例を示す概
念図である。
念図である。
【図3】従来の有機EL素子の構成例を示す概念図であ
る。
る。
21 基板 22 陽電極 22a 半透明陽電極 22b 透明電極 23 正孔注入・輸送層 24 発光層 25 陰電極
Claims (4)
- 【請求項1】 透明基板を有し、この基板上に、陽電
極、発光層および陰電極が順次形成されており、 前記陽電極は発光波長帯域での光透過率が30〜70%
である有機EL発光素子。 - 【請求項2】 前記陽電極は錫および/または亜鉛と、
鉄とをドープした酸化インジウムを含有する請求項1の
有機EL発光素子。 - 【請求項3】 前記陽電極は、それぞれ酸素欠乏型の錫
および/または亜鉛をドープした酸化インジウムである
請求項1の有機EL発光素子。 - 【請求項4】 前記陽電極と基板との間に透明電極を有
する請求項1〜3のいずれかの有機EL発光素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8331634A JPH10162960A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 有機el発光素子 |
EP97309569A EP0845925A3 (en) | 1996-11-27 | 1997-11-27 | Organic electroluminescent light emitting device |
US08/980,274 US5952779A (en) | 1996-11-27 | 1997-11-28 | Organic electroluminescent light emitting device comprising an anode having a light transmittance of 30 to 70% |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8331634A JPH10162960A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 有機el発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10162960A true JPH10162960A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18245857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8331634A Pending JPH10162960A (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 有機el発光素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5952779A (ja) |
EP (1) | EP0845925A3 (ja) |
JP (1) | JPH10162960A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002063929A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Nec Corporation | Dispositif électroluminescent organique |
JP2006236839A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Mitsubishi Electric Corp | 有機電界発光型表示装置 |
KR100735786B1 (ko) * | 1998-07-21 | 2007-07-06 | 소니 가부시끼 가이샤 | 유기 전계 발광 소자 |
KR100809931B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-03-06 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 유기 발광소자 및 그 제조방법 |
JP2008078024A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Seiko Epson Corp | 有機エレクトロルミネッセンス装置 |
US7474045B2 (en) | 2002-05-17 | 2009-01-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device having TFT with radiation-absorbing film |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2331765A (en) * | 1997-12-01 | 1999-06-02 | Cambridge Display Tech Ltd | Sputter deposition onto organic material using neon as the discharge gas |
JPH11195487A (ja) * | 1997-12-27 | 1999-07-21 | Tdk Corp | 有機el素子 |
EP0966050A3 (de) | 1998-06-18 | 2004-11-17 | Osram Opto Semiconductors GmbH & Co. OHG | Organische Leuchtdiode |
US6338908B1 (en) | 1998-06-26 | 2002-01-15 | Tdk Corporation | Organic electroluminescent device |
JP4142782B2 (ja) | 1998-06-26 | 2008-09-03 | Tdk株式会社 | 有機el素子 |
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