JPH11214160A

JPH11214160A - 有機発光素子

Info

Publication number: JPH11214160A
Application number: JP10016296A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Hijikata; 俊樹土方; Kazuhiro Enomoto; 和弘榎本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の有機発光素子では、キャリア輸送層と
発光層を構成する有機材料のキャリア移動度が低いた
め、層厚を小さく設定しないと素子抵抗が大きくなり、
低電圧動作が困難になり、また、高電圧下では有機材料
が変質するなどの問題があるため、長寿命化が図れない
問題があった。【解決手段】上記問題点を解決するために、少なくと
も一方が透光性を有する一対の陽極及び陰極の電極間
に、有機化合物からなる発光層と、前記発光層からの発
光を色調変換機能をもつ無機蛍光体が共存する有機キャ
リア輸送層を有することを特徴とする有機発光素子を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイ等へ
の応用が期待されている有機発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報携帯機器の進展や機器の大型
化に伴い、軽量／薄型を特徴とする平面発光素子、特に
エレクトロルミネッセンス素子を適用したディスプレイ
の実用化が期待されている。

【０００３】このエレクトロルミネッセンス素子は、そ
れを構成する材料の種類によって、無機発光素子と有機
発光素子に大別される。無機発光素子は発光部に存在す
る電子を高電界によって加速して発光中心に衝突させる
ことによって発光中心を励起し、その緩和時に発光させ
ようとするものであるため、高電圧印加が必要になる。
例えば、無機発光素子では、発光層にＺｎＳ：Ｍｎ材料
を用いた例がよく知られているが、発光部に高電界を印
加して電子の運動エネルギーを大きくするために１００
Ｖ以上の外部印加電圧を要し、しかも交番電圧を必要と
するために、その用途拡大の阻害要因となっている。

【０００４】一方、有機発光素子は、陽極、陰極から発
光部へ注入された電子とホールとを発光中心で再結合さ
せ、有機分子による励起子の形成を導き、その緩和時に
発生する蛍光を活用するものであり、一般に直流印加が
特徴となっている。従って、有機発光素子は〜２０Ｖ以
下の低電圧で駆動することが可能であり、応用機器の用
途拡大を促進するものとして期待されている。

【０００５】有機発光素子の基本的構成には３種類が提
案されており、１つにホール輸送層と発光層との性質を
兼備した有機化合物層を基本として電子輸送層との２層
からなる構成、２つに電子輸送層と発光層との性質を兼
備した有機化合物層を基本としてホール輸送層との２層
からなる構成、３つに発光層をホール輸送層と電子輸送
層とで挟んだダブルヘテロ構成などであり、それぞれの
構成において最適な材料が開発されている。このような
有機発光素子において、その蛍光の色調は発光層の材料
に依存するため様々な色調を実現するために、発光層と
して用いる材料の検討が色々なされている。様々な色調
の実現が求められる中で、液晶ディスプレイ用バックラ
イト、ＯＡ機器用バックライトとして白色発光が最も期
待されている。このようなバックライトなどの用途に発
光素子を適用する場合には、カラー表示を前提とする
と、白色発光が最も適しているからである。

【０００６】一方、単一の素子として白色発光を得よう
とすると色度的に純粋な白色発光を得ることは難しく、
現在では準白色発光は得られているもののその輝度は低
いものでしかなかった。そこで白色以外の発光色を呈す
る発光素子を用いて、発光層と蛍光層、さらには補色発
光層を組み合わせて白色発光を実現する方法などが試み
られている。例えば、特開昭６１−１６４９５号公報に
よれば無機エレクトロルミネッセンス発光層に蛍光層を
積層方向に配置して、発光色の色調を変化させる方法を
提供し、また、特開昭６０−２５１９５号公報には、無
機ルミネッセンス素子の発光層中に青緑に発光する蛍光
体とローダミンとの混合物を含有させて色純度のよい白
色発光を得ることが示されている。

【０００７】一方、有機発光素子では、日経エレクトロ
ニクス１９９６．１．２９（ｎｏ．６５４）ｐｐ９９〜
１０３に紹介されたカラーディスプレイの一方式に示さ
れているように、陽極となる透明電極の光出射端面側に
色変換層を配置する発光素子構成が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
１６４９５号公報や特開昭６０−２５１９５号公報のよ
うな発光素子の場合、無機エレクトロルミネッセンス素
子を用いているために、高電圧印加が必要であり、消費
電力も大きい問題があり、また、特開昭６０−２５１９
５号公報に提案された発光素子の場合には、発光素子中
に異種物質を混入するために発光素子の寿命が短くなる
という問題が生じた。

【０００９】また、日経エレクトロニクス１９９６．
１．２９（ｎｏ．６５４）ｐｐ９９〜１０３に紹介され
た方法を用いた場合には、有機発光素子に付加された色
変換層がキャリア輸送層から隔離され、保護層中に埋め
込まれているために、発光素子の作製工程を複雑にして
いるという問題があった。また、有機発光素子では、キ
ャリア輸送層（電子輸送層及びホール輸送層）並びに発
光層を構成する材料のキャリア移動度が低いため、層厚
を小さく設定しないと素子抵抗が大きくなり、低電圧動
作が困難になる問題があった。このことは、発光素子の
各層、特に発光層の層厚制御を困難にし、そのために発
光素子の寿命を短くする問題が生じた。また、有機化合
物からなる層にキャリア注入電極を形成するときに、有
機化合物からなる層が変質したり、また、現在一般に用
いられている仕事関数の小さいアルカリ金属やアルカリ
土類金属をキャリア注入電極に用いた場合には素子劣化
が生じ易くなり、発光素子の寿命を短くする原因となっ
ていた。

【００１０】従って、本発明は上記問題点を解決するこ
とで低電圧で駆動し、長寿命で、かつ発光輝度の高い有
機発光素子を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、低電圧駆
動で高輝度の発光素子であり、かつ長寿命を達成するべ
く鋭意研究を行った結果、以下のような構成が好ましい
ことを見いだした。つまり、請求項１に記載の本発明
は、少なくとも一方が透光性を有する一対の陽極及び陰
極の電極間に、有機化合物からなる発光層と、前記発光
層からの発光を色調変換機能をもつ無機蛍光体が共存す
る有機キャリア輸送層を有することを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、前記有機
キャリア輸送層が陽極に接合される場合には、前記無機
蛍光体はｐ型伝導体であり、且つ、前記有機キャリア輸
送層はホール輸送層であり、前記有機キャリア輸送層が
陰極に接合される場合には、前記無機蛍光体はｎ型伝導
体であり、かつ、前記有機キャリア輸送層は電子輸送層
であることを特徴とする。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明は、前記有
機キャリア輸送層には、前記無機蛍光体が微粒粉末状に
共存することを特徴とする。

【００１４】従来、有機蛍光体を有機キャリア輸送層に
適用した場合には、高電圧下で材料の変質が生じやす
く、長期期間安定な有機発光素子を得ることが困難であ
り、この問題を解決しようとして有機蛍光体と有機キャ
リア層あるいは有機発光層との間に保護層を挿入する
と、抵抗が増大し印加電圧に負担がかかることになっ
た。

【００１５】しかし、本発明の有機発光素子の構成のよ
うに、化学的に安定な無機蛍光体を有機キャリア輸送層
に共存させることにより白色発光が容易に実現でき、有
機キャリア層及び有機発光層へのキャリア注入を容易に
することができる。つまり、有機キャリア層に無機蛍光
体を共存させることによって、有機発光層から放射され
る蛍光を吸収して他の波長域に変換した蛍光を放射する
ものである。また、無機蛍光体ではキャリアを発生させ
る目的で不純物を添加することが容易であり、有機蛍光
体を用いた場合と比較して電気抵抗を低減させる働きを
もたせることができる。しかも、無機蛍光体と有機キャ
リア輸送材との接触電位差を低減することができ、高電
圧を印加するまでもなく、それぞれの電極からのキャリ
ア注入を容易に増加させることができるため、より実効
電気伝導度が得られ、発光出力−飽和電圧特性における
飽和現象が改善される。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１に本発明の有機
発光素子の構成図を示す。本実施例では陽極電極側に無
機蛍光体を有機キャリア輸送材に混合して形成したキャ
リア輸送層を設けた有機発光素子である。符号１はガラ
ス基板、２はホール注入用電極、３は無機蛍光体が共存
したキャリア輸送層、４は有機発光層、５は電子注入電
極を示す。

【００１７】まず、５０ｍｍ×２５ｍｍのガラス基板１
の表面にその膜厚が５０ｎｍの透明なＩＴＯ（インジウ
ム・錫酸化物）からなるホール注入電極２（陽極）にＺ
ｎＴｅ：Ｎからなるｐ型無機蛍光体を重量比１０％のビ
スエナミン化合物（N,N-diphenyl-N,N'-di[1-(1,2,3,4-
tetrahydronaphthye)methylene benzidine]）及び２０
％ポリビニルカルバゾールからなるジメチルアセトアミ
ド溶液に混合し、スピンナー法により３μｍの乾燥製膜
を得た。図２にこのビスエナミン化合物の構造式を示
す。この時ｐ型無機蛍光体は１〜３μｍの微粒子粉末と
してキャリア輸送層と共存している。続いて、無機蛍光
体を共存したキャリア輸送層３の上に、ＢｅＢｑ２（bi
s(10-hydrooxybenzo[h]quionate)beryllium)からなる有
機発光層４を５０ｎｍ蒸着した。この成膜表面に電子注
入電極（陰極）５として、ＭｇＩｎを電子ビーム蒸着法
により２００ｎｍ蒸着した。

【００１８】上述した有機発光素子は最大輝度２７４０
０ｃｄ／ｍ²が得られ、電子密度２５ｍＡ／ｃｍ²の時、
駆動電圧８．５Ｖで４３００ｃｄ／ｍ²の輝度が得られ
た。この有機発光素子の発光波長は４００〜６００ｎｍ
と広い分布を持ち、白色発光となった。初期発光輝度４
５０ｃｄ／ｍ²としてＤＣ駆動を行ったところ、２６０
０時間経過したところで発光輝度は半減した。

【００１９】

【発明の効果】本発明のように、有機化合物からなる発
光層から放射される蛍光を吸収して、他の波長帯に変換
した蛍光を放射する無機蛍光体を含んだキャリア輸送層
を形成することによって、発光層から放射される蛍光の
色調を変えて出射させるものことができる。また、色調
変換に用いる無機蛍光体をキャリア供給源として機能さ
せることができる。有機化合物では、一般に不純物添加
による電気伝導度の改善が困難で高抵抗であるが、無機
蛍光体では不純物の添加により熱平衡キャリアを増加す
ることが容易であり、従って、本発明の有機発光素子の
駆動電圧の低減及び有機発光素子の長寿命化させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１に示す有機発光素子の構
成図を示す。

【図２】本発明で用いたビスエナミン化合物の構造式を
示す。

【符号の説明】

１ガラス基板２ホール注入透明電極３無機蛍光体を共存したキャリア輸送層４有機発光層５電子注入電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透光性を有する一対の
陽極及び陰極の電極間に、有機化合物からなる発光層と、前記発光層からの発光を
色調変換機能をもつ無機蛍光体が共存する有機キャリア
輸送層を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】前記有機キャリア輸送層が陽極に接合さ
れる場合には、前記無機蛍光体はｐ型伝導体であり、且
つ、前記有機キャリア輸送層はホール輸送層であり、前記有機キャリア輸送層が陰極に接合される場合には、
前記無機蛍光体はｎ型伝導体であり、かつ、前記有機キ
ャリア輸送層は電子輸送層であることを特徴とする請求
項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】前記有機キャリア輸送層には、前記無機
蛍光体が微粒粉末状に共存することを特徴とする請求項
１または２に記載の有機発光素子。