JPH10270172A - 有機エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents
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-
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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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Abstract
層への電子注入におけるエネルギー障壁を低下させ、陰
極材料の仕事関数に関わらず低駆動電圧を実現する。 【構成】 陰極電極6に接する有機化合物層を金属酸化
物あるいは金属塩でドーピングした金属ドーピング層5
とし、陰極から有機化合物層への電子注入障壁を小さく
し、駆動電圧を低下させた有機EL素子。
Description
る有機エレクトロルミネッセント素子(以下、有機EL素
子)に関するものである。
ら構成される有機エレクトロルミネッセント素子(以
下、有機EL素子)は、低電圧駆動の大面積表示素子を実
現するものとして注目されている。Tangらは素子の高効
率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層
し、正孔と電子がそれぞれ陽極、陰極よりバランスよく
注入される構造とし、しかも有機層の膜厚が2000Å以下
とすることで、10V 以下の印加電圧で1000cd/m2 と外部
量子効率1%の実用化に十分な高輝度、高効率を得るこ
とに成功した(Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987).
)。この高効率素子において、Tangらは基本的に絶縁
物とみなされる有機化合物に対して、金属電極から電子
を注入する際に問題となるエネルギー障壁を低下させる
ため、仕事関数の小さいMg( マグネシウム)を使用し
た。その際、Mgは酸化しやすく、不安定であるのと、有
機表面への接着性に乏しいので比較的安定で、しかも有
機表面に密着性の良いAg(銀)と共蒸着により合金化し
て用いた。
用物理学会学術講演会、講演予稿集28a-PB-4、p.1040)
およびパイオニア株式会社のグループ(第54回応用物
理学会学術講演会、講演予稿集29p-ZC-15 、p.1127)
は、Mgより更に仕事関数の小さいLi(リチウム)を用い
Al(アルミニウム)と合金化する事により安定化させ陰
極として用いることにより、Mg合金を用いた素子より低
い駆動電圧と高い発光輝度を達成している。また、本発
明者らは有機化合物層上にLiを単独で10Å程度に極めて
薄く蒸着し、その上から銀を積層した二層型陰極が低駆
動電圧の実現に有効であることを報告している(IEEE T
rans. Electron Devices., 40, 1342 (1993))。
光層全体にLi塩を均一にドーピングし、駆動電圧を低下
する事に成功している(Science, 269, 1086 (1995)
)。これは電圧印加によってポリマー発光層中に均一
分散したLi塩を解離させ、陰極と陽極近傍にそれぞれLi
イオンと対イオンを分布させることにより電極近傍のポ
リマー分子をin situ でドーピングするものである。こ
の場合、陰極近傍のポリマーは電子供与性(ドナー)ド
ーパントであるLiによって還元されたラジカルアニオン
状態で存在するため、陰極からの電子注入障壁はLiドー
ピングしない場合より極めて低くなる(Science, 269,
1086 (1995) )。
ック社のHungらはフッ化リチウム(LiF )や酸化マグネ
シウム(MgO )などの誘電体を極めて薄く(5 〜10Å)
電子輸送性有機化合物層と陰極との間に挿入することに
より、陰極からの電子注入障壁を低下させ低電圧駆動を
実現している。この二層型陰極を有する素子では、誘電
体が陰極と有機化合物層の間に存在することにより、誘
電体に接する有機化合物のエネルギー準位(バンド構
造)が変化し、陰極からの電子注入が容易になると解釈
されている(Appl. Phys. Lett., 70, 152 (1997) )。
も電極の酸化等による素子劣化が起こる上、配線材料と
しての機能を考慮しなければならないので、合金電極で
は電極材料選択において制限を受ける。本発明者らの二
層型陰極では、Li層の厚みが20Å以上では陰極機能しな
いうえ(IEEE Trans. Electron Devices., 40, 1342(19
93))、極めて薄い10Å程度のLiの蒸着は膜厚制御が困
難であり素子作製の再現性に問題がある。また、Pei ら
の発光層中に塩を添加して電界にて解離させるin situ
ドーピング法では、解離したイオンの電極近傍までの移
動時間が律速となり、素子応答速度が著しく遅くなる欠
点がある。Hungらの二層型陰極においても最適な誘電体
層膜厚が5 Åと極めて薄いため、有機化合物上へ均一な
膜厚を有する誘電体超薄膜層を作製しにくい欠点があ
る。
ものであり、その目的は陰極から有機化合物層への電子
注入におけるエネルギー障壁を低下させることにより、
陰極材料の仕事関数に関わらず低駆動電圧を実現するこ
とを目的とする。本発明の他の目的は、Alの様な従来よ
り配線材として一般に用いられてきた安価で安定な金属
を陰極材料として単独で用いた場合でも、上述の合金を
電極として用いた場合と同様、若しくはそれ以上の特性
を発現しうる素子を提供することである。
金属酸化物あるいは金属塩などの誘電体でドーピングす
ると、陰極から有機化合物層への電子注入障壁が小さく
なり、駆動電圧を低下させることができることを見い出
して完成されたものである。すなわち、本発明の有機E
L素子は、対向する陽極電極と陰極電極の間に、有機化
合物から構成される少なくとも一層の発光層を有するEL
素子において、陰極電極との界面に、金属酸化物あるい
は金属塩でドーピングした有機化合物層を有することを
特徴としている。
子の一実施形態を示す模式図である。ガラス基板( 透明
基板)1上には、順に、陽極電極を構成する透明電極
2、正孔輸送性を有する正孔輸送層3、発光層4、金属
ドーピング層5および陰極となる背面電極6を積層して
なっている。これらの要素(層)のうち、ガラス基板
(透明基板)1、透明電極2、正孔輸送層3、発光層
4、および陰極電極6は周知の要素であり、金属ドーピ
ング層5が本発明で提案した要素(層)である。有機EL
素子の具体的な積層構成としては、この他、陽極/発光
層/金属ドーピング層/陰極、陽極/正孔輸送層/発光
層/金属ドーピング層/陰極、陽極/正孔輸送層/発光
層/電子輸送層/金属ドーピング層/陰極、陽極/正孔
注入層/発光層/金属ドーピング層/陰極、陽極/正孔
注入層/正孔輸送層/発光層/金属ドーピング層/陰
極、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送
層/金属ドーピング層/陰極、などが挙げられるが、本
発明による有機EL素子は、金属ドーピング層5を陰極
電極6との界面に有するものであればいかなる素子構成
であっても良い。
に電子輸送層8が存在し、この電子輸送層8と陰極電極
6の界面に金属ドーピング層5が設けられている例を示
している。金属ドーピング層5は、有機化合物中に誘電
体である金属酸化物や金属塩がドーパントとして存在し
ており、このため、ドーパントに接する有機分子のバン
ド構造が変化し、LUMO準位が下がる。この結果、陰極か
らの電子注入が容易になる。
従来の有機EL素子の陰極界面部分を示している。この例
は誘電体薄膜層9を陰極電極6と電子輸送層8との界面
に有する場合であるが、この素子では誘電体に接する陰
極界面近傍の有機化合物のバンド構造が変化し、電子が
注入される有機化合物の最低空準位(LUMO)が低下し、
陰極からの電子注入が容易になると言われてきたが、本
発明による有機EL素子では、図3の従来の陰極界面構造
に比較して、さらに陰極からの電子注入が容易となり、
駆動電圧を低下させることができる。
ある有機化合物層への電子注入過程は、陰極表面での有
機化合物の還元、すなわちラジカルアニオン状態の形成
である(Phys. Rev. Lett., 14, 229 (1965))。これは
すなわち有機化合物の最低空準位(LUMO)への電子注入
である。したがって、LUMO準位の低い有機化合物ほど陰
極から電子が注入しやすい。本発明の素子においては、
予め有機化合物のLUMOを低下させる効果のある金属酸化
物あるいは金属塩を陰極に接触する有機化合物層中にド
ーピングする事により、陰極電極からの電子注入に際す
るエネルギー障壁を低下させることができる。金属ドー
ピング層5は、このように金属酸化物あるいは金属塩か
らなるドーパント物質をドーピングした有機化合物層で
ある。金属ドーピングした有機化合物は先に述べたよう
にLUMO準位が低くなるので、陰極からの電子注入エネル
ギー障壁が小さく、従来の有機EL素子と比べて駆動電圧
を低下できる。しかも陰極には一般に配線材として用い
られている安定なAlのような金属を使用できる。
子エネルギー準位を変化させ、LUMO準位を低下させるこ
とのできるLi等のアルカリ金属、Mg等のアルカリ土類金
属、あるいは稀土類金属を含む遷移金属の金属酸化物や
金属塩であれば特に限定はないが、金属酸化物の場合
は、Li2O、Na2O、K2O 、Rb2O、Cs2O、MgO 、CaO など、
金属塩の場合はLiF 、NaF 、KF、RbF 、CsF 、MgF2、Ca
F2、SrF2、BaF2、LiCl、NaCl、KCl 、RbCl、CsCl、MgCl
2 、CaCl2 、SrCl2 、BaCl2 などを好適に用いることが
できる。
に限定されないが、0.1〜99重量%であることが好ま
しい。0.1重量%未満では、ドーパントの濃度が低す
ぎドーピングの効果が小さく、99重量%を超えると、
膜中のドーパント濃度が高過ぎ、陰極近傍で電子が注入
されるべき有機化合物濃度が逆に低すぎるので、ドーピ
ングの効果が下がる。また、この金属ドーピング層の厚
みは、特に限定されないが10Å〜2000Åが好ましい。10
Å未満では、金属ドーピング層の膜厚が薄すぎ、均一な
膜が得られにいうえ、電子が注入されるべきLUMO準位の
下がった有機分子の量が少なすぎる。また、2000Åを超
えると有機層全体の膜厚が厚すぎ、逆に駆動電圧の上昇
を招くので好ましくない。
なる薄膜形成法であってもよく、たとえば蒸着法やスパ
ッタ法が使用できる。また、溶液からの塗布で薄膜形成
が可能な場合には、スピンコーティング法やディップコ
ーティング法などの溶液からの塗布法が使用できる。こ
の場合、ドーピングされる有機化合物とドーパントを不
活性なポリマー中に分散して用いても良い。
して使用できる有機化合物としては、特に限定はない
が、p-テルフェニルやクアテルフェニルなどの多環化合
物およびそれらの誘導体、ナフタレン、テトラセン、ピ
レン、コロネン、クリセン、アントラセン、ジフェニル
アントラセン、ナフタセン、フェナントレンなどの縮合
多環炭化水素化合物及びそれらの誘導体、フェナントロ
リン、バソフェナントロリン、フェナントリジン、アク
リジン、キノリン、キノキサリン、フェナジンなどの縮
合複素環化合物およびそれらの誘導体や。フルオロセイ
ン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペ
リノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニ
ルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、オキサジア
ゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチ
リル、ピラジン、シクロペンタジエン、オキシン、アミ
ノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアン
トラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラ
ン、ポリメチン、メロシアニン、キナクリドン、ルブレ
ン等およびそれらの誘導体などを挙げることができる。
22557 号公報、特開平8-81472 号公報、特開平5-9470号
公報、特開平5-17764 号公報に開示されている金属キレ
ート錯体化合物、特に金属キレート化オキサノイド化合
物では、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム、ビス
(8-キノリノラト)マグネシウム、ビス[ベンゾ(f)-
8- キノリノラト]亜鉛、ビス(2-メチル-8- キノリノ
ラト)アルミニウム、トリス(8-キノリノラト)インジ
ウム、トリス(5-メチル-8- キノリノラト)アルミニウ
ム、8-キノリノラトリチウム、トリス(5-クロロ-8- キ
ノリノラト)ガリウム、ビス(5-クロロ-8- キノリノラ
ト)カルシウムなどの8-キノリノラトあるいはその誘導
体を配位子として少なくとも一つ有する金属錯体が好適
に使用される。
公報、特開平7-278124号公報、特開平7-228579号公報に
開示されているオキサジアゾール類、特開平7-157473号
公報に開示されているトリアジン類、特開平6-203963号
公報に開示されているスチルベン誘導体およびジスチリ
ルアリーレン誘導体、特開平6-132080号公報や特開平6-
88072 号公報に開示されているスチリル誘導体、特開平
6-100857号公報や特開平6-207170号公報に開示されてい
るジオレフィン誘導体も発光層、電子輸送層、金属ドー
ピング層として好ましい。
アゾール系、ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤も
使用でき、例えば、特開昭59-194393 号公報に開示され
ているものが挙げられる。その代表例としては、2,5-ビ
ス(5,7-ジ-t- ベンチル-2-ベンゾオキサゾリル)-1,3,
4- チアゾール、4,4'- ビス(5,7-t-ペンチル-2- ベン
ゾオキサゾリル)スチルベン、4,4'- ビス[5,7-ジ-
(2-メチル-2- ブチル)-2- ベンゾオキサゾリル]スチ
ルベン、2,5-ビス(5.7-ジ-t- ペンチル-2- ベンゾオキ
サゾリル)チオフェン、2,5-ビス[5-(α, α- ジメチ
ルベンジル)-2-ベンゾオキサゾリル]チオフェン、2,5
-ビス[5,7-ジ- (2-メチル-2- ブチル)-2- ベンゾオ
キサゾリル]-3,4- ジフェニルチオフェン、2,5-ビス
(5-メチル-2- ベンゾオキサゾリル)チオフェン、4,4'
- ビス(2-ベンゾオキサゾリル)ビフェニル、5-メチル
-2- {2-[4-(5-メチル-2- ベンゾオキサゾリル)フェ
ニル]ビニル}ベンゾオキサゾール、2-[2-(4-クロロ
フェニル)ビニル]ナフト(1,2-d)オキサゾールなどの
ベンゾオキサゾール系、2,2'-(p-フェニレンジピニレ
ン)-ビスベンゾチアゾールなどのベンゾチアゾール系、
2-{2-[4-(2-ベンゾイミダゾリル)フェニル〕ビニ
ル}ベンゾイミダゾール、2-[2-(4-カルボキシフェニ
ル)ビニル]ベンゾイミダゾールなどのベンゾイミダゾ
ール系などの蛍光増白剤が挙げられる。
えば欧州特許第0373582 号明細書に開始されているもの
を用いることができる。その代表例としては、1,4-ビス
(2-メチルスチリル)ベンゼン、1,4-ビス(3-メチルス
チリル)ベンゼン、1,4-ビス(4-メチルスチリル)ベン
ゼン、ジスチリルベンゼン、1,4-ビス(2-エチルスチリ
ル)ベンゼン、1,4-ビス(3-エチルスチリル)ベンゼ
ン、1,4-ビス(2-メチルスチリル)-2- メチルベンゼ
ン、1,4-ビス(2-メチルスチリル)-2- エチルベンゼン
などが挙げられる。
いるジスチリルピラジン誘導体も発光層、電子輸送層、
金属ドーピング層として用いることができる。その代表
例としては、2,5-ビス(4-メチルスチリル)ピラジン、
2,5-ビス(4-エチルスチリル)ピラジン、2,5-ビス[2-
(1-ナフチル)ビニル]ピラジン、2,5-ビス(4-メトキ
シスチリル)ピラジン、2,5-ビス[2-(4-ビフェニル)
ビニル]ピラジン、2,5-ビス[2-(1-ピレニル)ビニ
ル]ピラジンなどが挙げられる。
平3-231970号公報に開示されているジメチリディン誘導
体を発光層、電子輸送層、金属ドーピング層の材料とし
て用いることもできる。その代表例としては、1,4-フェ
ニレンジメチリディン、4,4'- フェニレンジメチリディ
ン、2,5-キシリレンジメチリディン、2,6-ナフチレンジ
メチリディン、1,4-ビフェニレンジメチリディン、1,4-
p-テレフェニレンジメチリディン、9,10- アントラセン
ジイルジメチリディン、4,4'- (2,2- ジ-t- ブチルフェ
ニルビニル)ビフェニル、4,4'-(2,2-ジフェニルビニ
ル)ビフェニル、など、及びこれらの誘導体や、特開平
6-49079 号公報、特開平6-293778号公報に開示されてい
るシラナミン誘導体、特開平6-279322号公報、特開平6-
279323号公報に開示されている多官能スチリル化合物、
特開平6-107648号公報や特開平6-92947 号公報に開示さ
れているオキサジアゾール誘導体、特開平6-206865号公
報に開示されているアントラセン化合物、特開平6-1451
46号公報に開示されているオキシネイト誘導体、特開平
4-96990 号公報に開示されているテトラフェニルブタジ
エン化合物、特開平3-296595号公報に開示されている有
機三官能化合物、さらには、特開平2-191694号公報に開
示されているクマリン誘導体、特開平2-196885号公報に
開示されているペリレン誘導体、特開平2-255789号に開
示されているナフタレン誘導体、特開平2-289676号及び
特開平2-88689 号公報に開示されているフタロペリノン
誘導体、特開平2-250292号公報に開示されているスチリ
ルアミン誘導体などが挙げられる。さらに、従来有機EL
素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いるこ
とができる。
層として使用されるアリールアミン化合物類としては、
特に限定はないが、特開平6-25659 号公報、特開平6-20
3963号公報、特開平6-215874号公報、特開平7-145116号
公報、特開平7-224012号公報、特開平7-157473号公報、
特開平8-48656 号公報、特開平7-126226号公報、特開平
7-188130号公報、特開平8-40995 号公報、特開平8-4099
6 号公報、特開平8-40997 号公報、特開平7-126225号公
報、特開平7-101911号公報、特開平7-97355 号公報に開
示されているアリールアミン化合物類が好ましく、例え
ば、N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノフェニ
ル、N,N'- ジフェニル-N,N'-ジ(3-メチルフェニル)-
4,4'-ジアミノビフェニル、2,2-ビス(4-ジ-p- トリル
アミノフェニル)プロパン、N,N,N',N'-テトラ-p- トリ
ル-4,4'-ジアミノビフェニル、ビス(4-ジ-p- トリルア
ミノフェニル)フェニルメタン、N,N'- ジフェニル-N,
N'-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4'-ジアミノビフェニ
ル、N,N,N',N'-テトラフェニル-4,4'-ジアミノジフェニ
ルエーテル、4,4'- ビス(ジフェニルアミノ)クオード
リフェニル、4-N,N-ジフェニルアミノ- (2-ジフェニル
ビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4'-N,N-ジフェニルアミ
ノスチルベンゼン、N-フェニルカルバゾール、1,1-ビス
(4- ジ-p- トリアミノフェニル)- シクロヘキサン、
1,1-ビス(4-ジ-p-トリアミノフェニル)-4- フェニル
シクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2- メチルフ
ェニル)- フェニルメタン、N,N,N-トリ(p-トリル)ア
ミン、4-(ジ-p- トリルアミノ)-4'-[4 (ジ-p- トリ
ルアミノ)スチリル]スチルベン、N,N,N',N'-テトラ-p
- トリル-4,4'-ジアミノ- ビフェニル、N,N,N',N'-テト
ラフェニル-4,4'-ジアミノ- ビフェニルN-フェニルカル
バゾール、4,4'- ビス[N-(1-ナフチル)-N- フェニル
- アミノ]ビフェニル、4,4''-ビス[N-(1-ナフチル)
-N- フェニル- アミノ]p-ターフェニル、4,4'- ビス
[N-(2-ナフチル)-N- フェニル- アミノ]ビフェニ
ル、4,4'- ビス[N-(3-アセナフテニル)-N- フェニル
- アミノ]ビフェニル、1,5-ビス[N-(1-ナフチル)-N
- フェニル- アミノ]ナフタレン、4,4'- ビス[N-(9-
アントリル)-N- フェニル- アミノ]ビフェニル、4,
4''-ビス[N-(1-アントリル)-N- フェニル- アミノ]
p-ターフェニル、4,4'- ビス[N-(2-フェナントリル)
-N- フェニル- アミノ]ビフェニル、4,4'- ビス[N-
(8-フルオランテニル)-N- フェニル- アミノ]ビフェ
ニル、4,4'-ビス[N-(2-ピレニル)-N- フェニル- ア
ミノ]ビフェニル、4,4'- ビス[N-(2-ペリレニル)-N
- フェニル- アミノ]ビフェニル、4,4'- ビス[N-(1-
コロネニル)-N- フェニル- アミノ]ビフェニル、2,6-
ビス(ジ-p- トリルアミノ)ナフタレン、2,6-ビス[ジ
- (1-ナフチル)アミノ]ナフタレン、2,6-ビス[N-
(1-ナフチル)-N- (2-ナフチル)アミノ]ナフタレ
ン、4.4''-ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミノ]ターフ
ェニル、4.4'- ビス{N-フェニル-N- [4-(1-ナフチ
ル)フェニル]アミノ}ビフェニル、4,4'- ビス[N-フ
ェニル-N- (2-ピレニル)- アミノ]ビフェニル、2,6-
ビス[N,N-ジ(2-ナフチル)アミノ]フルオレン、4,
4''- ビス(N,N-ジ-p- トリルアミノ)ターフェニル、
ビス(N-1-ナフチル)(N-2-ナフチル)アミンなどがあ
る。さらに、従来有機EL素子の作製に使用されている公
知のものを適宜用いることができる
送性発光層として、上述の有機化合物をポリマー中に分
散したものや、ポリマー化したものも使用できる。ポリ
パラフェニレンビニレンやその誘導体などのいわゆるπ
共役ポリマー、ポリ(N-ビニルカルバゾール)に代表さ
れるホール輸送性非共役ポリマー、ポリシラン類のシグ
マ共役ポリマーも用いることができる。
は、特に限定はないが、銅フタロシアニンなどの金属フ
タロシアニン類および無金属フタロシアニン類、カーボ
ン膜、ポリアニリンなどの導電性ポリマーが好適に使用
できる。さらに、前述のアリールアミン類に酸化剤とし
てルイス酸を作用させ、ラジカルカチオンを形成させて
正孔注入層として用いることもできる。
金属であれば限定はないが、特に配線電極として一般に
広く使用されているアルミニウムが好ましい。
説明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。なお、有機化合物および金属の蒸着には、真空機工
社製VPC-400 真空蒸着機を使用した。膜厚の測定はスロ
ーン社製DekTak3ST 触針式段差計を用いた。素子の特性
評価には、菊水PBX 40-2.5直流電源、岩通VOAC-7510 マ
ルチメーター、トプコンBM-8輝度計を使用した。素子の
ITO を陽極、Alを陰極として直流電圧を0.5 V/2秒あ
るいは1V/2秒の割合でステップ状に印加し、電圧上
昇1秒後の輝度および電流値を測定した。また、ELスペ
クトルは浜松ホトニクスPMA-10オプチカルマルチチャン
ネルアナライザーを使用して定電流駆動し測定した。
ある。ガラス基板1上に、陽極透明電極2として、シー
ト抵抗15Ω/□のITO (インジウム−スズ酸化物、旭硝
子社製電子ビーム蒸着品)がコートされている。その上
に正孔輸送性を有する下記式1:
で400 Åの厚さに成膜し、正孔輸送層3を形成した。
として緑色発光を有する下記式2:
体層(以下「Alq」という)4を3と同じ条件で600 Åの
厚さに真空蒸着して形成した。次に、前記発光層4の上
に金属ドーピング層5として、Alq とLiF をLiF が2重
量%となるように各々の蒸着速度を調整して100 Å成膜
した。最後に、前記金属ドーピング層5の上に陰極とな
る背面電極6としてAlを蒸着速度15Å/秒で1000Å蒸着
した。発光領域は縦0.5cm 、横0.5cm の正方形状とし
た。前記の有機EL素子において、陽極電極であるITO と
陰極電極であるAl6との間に、直流電圧を印加し、発光
層Alq4からの緑色発光の輝度を測定した。この素子から
は15000cd/m2の高輝度を13V において示した。このとき
の電流密度は440mA/cm2 であった。
D を400 Åの厚さに成膜し、その上に、発光層としてAl
q を3と同じ条件で600 Åの厚さに真空蒸着して形成し
た。そして、Alq の上から陰極としてAlを2000Å蒸着し
た。この素子では15V で最高6700cd/m2 の輝度しか与え
ず、輝度の向上と駆動電圧を下げるのに金属ドーピング
層5が有効であることがわかる。
NPD を400 Åの厚さに成膜し、その上に、Alq を500 Å
蒸着した後に、LiF のみを100 Åの厚さに真空蒸着して
形成し、その上から陰極としてAlを2000Å蒸着した。こ
の素子では電流が全く注入されず、素子からの発光が観
測されなかった。これはLiF のみ100 Å挿入したのでは
LiF 層が完全な絶縁体層であるため、陰極からの電子注
入が行われなかったと思われる。したがって、LiF が10
0 Åの場合には陰極に接する部分には電子注入のために
有機分子が必要であることを示している。
%となるように各々の蒸着速度を調整して1000Å成膜し
た。また、Alq のみを蒸着して1000Å成膜した試料も作
製した。これらの可視紫外吸収スペクトルにおいて、Al
q のみを蒸着した膜ではキノリン環による吸収が400nm
付近に見られたが、LiF をドーピングしたAlq 膜ではこ
のようなキノリン環による強い吸収が375nm に見られ
た。これはLiF がAlq 分子の近傍に存在することでAlq
分子のエネルギー準位が変化していることを表してい
る。
4としてAlq を600 Å真空蒸着した後、Alq と酸化リチ
ウム(Li2O)を金属ドーピング層5としてLi2O濃度が3
重量%となるよう100 Åの厚みに共蒸着した。その上か
ら、陰極電極6として、Alを1000Å蒸着し素子を作製し
た。この素子は印加電圧13Vで最高輝度16000cd/m2と
電流密度480mA/cm2 を与え、実施例1と同じく、低い駆
動電圧で高輝度を与えた。
NPD を400 Åの厚さに成膜し、その上に、Alq を600 Å
蒸着した後に、Li2Oのみを100 Åの厚さに真空蒸着して
形成し、その上から陰極としてAlを2000Å蒸着した。こ
の素子では電流が全く注入されず、発光は観測されなか
った。これはLi2Oのみ100 Å挿入したのではLi2O層が完
全な絶縁体層であるため、陰極からの電子注入が行われ
なかったと思われる。したがって、金属ドーピング層に
は電子注入のために有機化合物との共蒸着が必要不可欠
であることを示している。
4としてAlq を500 Å真空蒸着した後、バソフェナント
ロリンとLi2Oを金属ドーピング層5としてLi2Oが3重量
%となるように100 Åの厚みに共蒸着した。その上か
ら、陰極電極6としてAlを1000Å蒸着し素子を作製し
た。この素子は印加電圧13Vで最高輝度21000cd/m2、電
流密度630mA/cm2 を与え、実施例1と同じく、低い駆動
電圧で高輝度を与えた。
属酸化物と金属塩の少なくとも一方によってドーピング
した有機化合物層(金属ドーピング層)を陰極電極との
界面に設けることによって、駆動電圧が低く、高効率、
高輝度発光素子の作製を可能にした。したがって、本発
明の有機EL素子は、実用性が高く、表示素子や光源とし
ての有効利用を期待できる。
面図である。
ある。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 対向する陽極電極と陰極電極の間に、有
機化合物から構成される少なくとも一層の発光層を有す
る有機エレクトロルミネッセント素子において、上記陰
極電極との界面に、金属酸化物または金属塩でドーピン
グした有機化合物層を金属ドーピング層として有するこ
とを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の素子において、上記金属
酸化物が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、または稀
土類金属を含む遷移金属の金属酸化物からなる有機エレ
クトロルミネッセント素子。 - 【請求項3】 請求項1記載の素子において、上記金属
塩が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、稀土類金属を
含む遷移金属の金属塩からなる有機エレクトロルミネッ
セント素子。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の素子
において、金属ドーピング層の金属酸化物または金属塩
の濃度が、0.1 〜99重量%である有機エレクトロルミネ
ッセント素子。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の素子
において、金属ドーピング層の厚さが、10Å〜2000Åで
ある有機エレクトロルミネッセント素子。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項記載の素子
において、陰極構成材料の少なくとも一つがアルミニウ
ムである有機エレクトロルミネッセント素子。
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