JPH01312874A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH01312874A JPH01312874A JP63142987A JP14298788A JPH01312874A JP H01312874 A JPH01312874 A JP H01312874A JP 63142987 A JP63142987 A JP 63142987A JP 14298788 A JP14298788 A JP 14298788A JP H01312874 A JPH01312874 A JP H01312874A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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- Optics & Photonics (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は平面光源やデイスプレィに利用される有機薄膜
ＥＬ（電界発光）索子に関するものである。
ＥＬ（電界発光）索子に関するものである。
有機物質を原料としてＥＬ素子は、安価な大面積フルカ
ラー表示素子を実現するものとして注目を集め、−時期
活発に研究されたものの、ＺｎＳ ：Ｍｎ系の無機薄膜
ＥＬ素子に比べ輝度が低く、特性劣化も激しかったため
、実用には到らなかった。
ラー表示素子を実現するものとして注目を集め、−時期
活発に研究されたものの、ＺｎＳ ：Ｍｎ系の無機薄膜
ＥＬ素子に比べ輝度が低く、特性劣化も激しかったため
、実用には到らなかった。
また、駆動電圧がＤＣ１００Ｖ程度と高かった事も実用
化への障害になっていた。
化への障害になっていた。
ところが、最近有機薄膜を２層構造にした新しいタイプ
の有機薄膜ＥＬ素子が報告され、この素子に強い関心が
集められている。（参考文献ニアブライド・フィジック
ス・レターズ、５１巻、９１３ページ、 １９８７年）
、この文献によれば螢光性金属キレート錯体を有機螢光
体薄膜層に、アミン系材料を正孔伝導層に使用して明る
い緑色発光が得られ、６〜７ｖの直流電圧印加で数１０
０ ｃｄ／イの輝度を有し、最大螢光効率は１．５１
ｎ／Ｗと、実用レベルに近い性能を持っていることが報
告されている。
の有機薄膜ＥＬ素子が報告され、この素子に強い関心が
集められている。（参考文献ニアブライド・フィジック
ス・レターズ、５１巻、９１３ページ、 １９８７年）
、この文献によれば螢光性金属キレート錯体を有機螢光
体薄膜層に、アミン系材料を正孔伝導層に使用して明る
い緑色発光が得られ、６〜７ｖの直流電圧印加で数１０
０ ｃｄ／イの輝度を有し、最大螢光効率は１．５１
ｎ／Ｗと、実用レベルに近い性能を持っていることが報
告されている。
この２層有機薄［ＥＬ素子は、第３図に示すようにガラ
ス基板２１上に透明電極２２を形成し、その上に正孔注
入層２３と有機薄膜発光層２４とをそれぞれ５００ Ａ
程度積層し、最上層に背面電極２５を形成してシール用
カバー２６で覆ったものである。
ス基板２１上に透明電極２２を形成し、その上に正孔注
入層２３と有機薄膜発光層２４とをそれぞれ５００ Ａ
程度積層し、最上層に背面電極２５を形成してシール用
カバー２６で覆ったものである。
ところで、前述した従来の２ノー構造の有機薄膜Ｅ Ｌ
素子は、初期特性としては実用レベルの発光特性を持っ
ている。しかし、問題は発光特性の劣化が非常に速いこ
とである０例えば、乾燥アルゴン中で５１ｍＡ／ｃｄの
一定電流で駆動したところ、初期５０ｃｄ／ ｒｒ？で
あった輝度が１００時間時間１５〜２０ｃｄ／ばに低下
した。この間、印加電圧は約５．５Ｖより１４Ｖに上昇
している。また、素子製造過程に充分注意を払い、さら
に素子にシールをしても、この劣化を防止することが困
難であった。ＥＬ素子として実用化のためには、少なく
とも一定電圧印加のもとて輝度半減時間が１０００時間
であることか必要である。
素子は、初期特性としては実用レベルの発光特性を持っ
ている。しかし、問題は発光特性の劣化が非常に速いこ
とである０例えば、乾燥アルゴン中で５１ｍＡ／ｃｄの
一定電流で駆動したところ、初期５０ｃｄ／ ｒｒ？で
あった輝度が１００時間時間１５〜２０ｃｄ／ばに低下
した。この間、印加電圧は約５．５Ｖより１４Ｖに上昇
している。また、素子製造過程に充分注意を払い、さら
に素子にシールをしても、この劣化を防止することが困
難であった。ＥＬ素子として実用化のためには、少なく
とも一定電圧印加のもとて輝度半減時間が１０００時間
であることか必要である。
本発明の目的は上記課題を解決した有機薄膜Ｅ１、素子
を提供することにある。
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明による有機薄１摸ＥＬ
素子においては、少なくとも一方が透明である一対の電
極間に、有機螢光体薄膜Ｉ−と、積層の一面に接して積
層された正孔伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有
機螢光体薄膜層の他方の面に接して積層された電子伝導
性を示す無機半導体薄膜層との三層の積１１構造を有す
るものである。
素子においては、少なくとも一方が透明である一対の電
極間に、有機螢光体薄膜Ｉ−と、積層の一面に接して積
層された正孔伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有
機螢光体薄膜層の他方の面に接して積層された電子伝導
性を示す無機半導体薄膜層との三層の積１１構造を有す
るものである。
第３図に示す従来の２層有機薄膜ＥＬ素子をガラスで充
分にシールをし、その素子を乾燥アルゴン中でエージン
グ試験をしたところ、さきに述べたように輝度低下・発
光閾値電圧の上昇という劣化が生じた。この劣化原因を
詳細に調査した結果、以下に示す２点が主な原因であっ
た。一つは正孔注入層からの正孔注入効率が低下してい
ること、他の一つは背面電極界面の劣化であった。正孔
注入効率の低下は、■素子駆動時に発生する０、 ２Ｗ
／ｉ前後のジュール熱で、一般に耐熱性の劣る有機正孔
注入層材の変質と、■通電自体による正孔注入層の高抵
抗化により生じている。背面電極界面の劣化は、■背面
電極及びガラスシール形成時に有機螢光体薄膜層が大気
に触れ、このとき酸素や湿気を吸着すること、■高い電
子注入効率を持つマグネシウム等化学的活性の高い金属
を使用しているため、電極界面で電気化学反応か生じる
ことによる。
分にシールをし、その素子を乾燥アルゴン中でエージン
グ試験をしたところ、さきに述べたように輝度低下・発
光閾値電圧の上昇という劣化が生じた。この劣化原因を
詳細に調査した結果、以下に示す２点が主な原因であっ
た。一つは正孔注入層からの正孔注入効率が低下してい
ること、他の一つは背面電極界面の劣化であった。正孔
注入効率の低下は、■素子駆動時に発生する０、 ２Ｗ
／ｉ前後のジュール熱で、一般に耐熱性の劣る有機正孔
注入層材の変質と、■通電自体による正孔注入層の高抵
抗化により生じている。背面電極界面の劣化は、■背面
電極及びガラスシール形成時に有機螢光体薄膜層が大気
に触れ、このとき酸素や湿気を吸着すること、■高い電
子注入効率を持つマグネシウム等化学的活性の高い金属
を使用しているため、電極界面で電気化学反応か生じる
ことによる。
上記■、■及び■は使用材料そのものに由来した問題で
あり、プロセスの改善や素子構造の改造では解決できな
い、更に■を解決するためにはシール工程に多くの時間
が必要になり、経済的に不都合である。
あり、プロセスの改善や素子構造の改造では解決できな
い、更に■を解決するためにはシール工程に多くの時間
が必要になり、経済的に不都合である。
そこで、上記■、■の問題を解決する手段として従来の
有機正孔注入材料に比べ格段に安定性が優れているとと
もに、高い正孔濃度・移動度を有している正孔伝導（Ｐ
）型無機半導体に注目した。
有機正孔注入材料に比べ格段に安定性が優れているとと
もに、高い正孔濃度・移動度を有している正孔伝導（Ｐ
）型無機半導体に注目した。
さらに背面電極界面の問題解決の手段として、電子注入
効率の高い無機半導体薄膜を電子注入材料として試みな
１本発明は、従来の有機正孔注入層材料及び電子注入材
料の代わりに正孔及び電子伝導性の無機半導体を正孔注
入層及び電子注入層として使用した結果、安定な発光特
性を有する素子が得られたことに囚っている。
効率の高い無機半導体薄膜を電子注入材料として試みな
１本発明は、従来の有機正孔注入層材料及び電子注入材
料の代わりに正孔及び電子伝導性の無機半導体を正孔注
入層及び電子注入層として使用した結果、安定な発光特
性を有する素子が得られたことに囚っている。
正孔及び電子伝導性８！機半導体材料としては、Ｓ ｉ
ｌ−Ｘ ｃｘ （０≦Ｘ≦１）が実用的に優れてい
た。非晶質あるいは微結晶のＳ ｉ ＋ −ｘ Ｃｘ薄
膜は大面積成膜も容易であり、ドーピングによりＰＮ制
御することも簡昨である。また、通電や温度による電気
特性の変化も少なく、電極材料との電気化学的反応もな
い、従来の素子は電子注入金属材料に依存していたが、
本発明による素子はそのような依存性が無いためアルミ
ニウム等の金属も使用できるようになった。更に透光性
も優れている。
ｌ−Ｘ ｃｘ （０≦Ｘ≦１）が実用的に優れてい
た。非晶質あるいは微結晶のＳ ｉ ＋ −ｘ Ｃｘ薄
膜は大面積成膜も容易であり、ドーピングによりＰＮ制
御することも簡昨である。また、通電や温度による電気
特性の変化も少なく、電極材料との電気化学的反応もな
い、従来の素子は電子注入金属材料に依存していたが、
本発明による素子はそのような依存性が無いためアルミ
ニウム等の金属も使用できるようになった。更に透光性
も優れている。
有機螢光体薄膜を形成後、真空中で連続して電子あるい
は正孔注入層を形成することができるため素子形成後の
シール工程を大幅に短縮できた。
は正孔注入層を形成することができるため素子形成後の
シール工程を大幅に短縮できた。
Ｓ ｉ ＋ −ｘ Ｃｘ以外にＣｕ １．ＣｕＳやＧａ
Ａｓ。
Ａｓ。
ＺｎＴｅなどの■−ｖ族、ＩＩ−Ｖｌ族化合物をはじめ
とする各種Ｐ型あるいはＮ型無機半導体を組み合わせて
使用することができる。
とする各種Ｐ型あるいはＮ型無機半導体を組み合わせて
使用することができる。
従来の有機薄膜ＥＬ素子は直流低駆動電圧という特徴が
あった。また、有機螢光体材料を使用しているため多色
発光が容易であると期待されていた。しかし、信頼性・
寿命が充分でなかった。これに対し、本発明ではＰ型お
よびＮ型無機半導体薄膜より安定にキャリアを注入する
ことにより有機薄膜ＥＬ素子の特徴を生かしたまま、従
来より大幅に信頼性が高い素子を提供できる。
あった。また、有機螢光体材料を使用しているため多色
発光が容易であると期待されていた。しかし、信頼性・
寿命が充分でなかった。これに対し、本発明ではＰ型お
よびＮ型無機半導体薄膜より安定にキャリアを注入する
ことにより有機薄膜ＥＬ素子の特徴を生かしたまま、従
来より大幅に信頼性が高い素子を提供できる。
以下実施例にしたがって本発明の有機薄膜Ｅ Ｉ−素子
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
第１図において、ガラス基板１上に順に透明型１ｆｆｉ
（ＩＴＯ）２．Ｐ型Ｓｉ＋−ｘＣｘによる正孔注入層３
．有機螢光体薄膜層４．Ｎ型Ｓ ｉ Ｉ−ｘ Ｃｘによ
る電子注入層５及び背面電極６がｉＡ次積層されている
。すなわち、一対の電極２．６間に、有機螢光体薄膜層
４と、その両面にそれぞれ接して積層されたＰ型ｓｔ＋
−ｘｃｘｌ膜およびＮ型Ｓ ｌ ＋−ｘ Ｃｘ薄膜によ
る止孔注入層３と電子注入層５との三層の積層構造を有
するものである。なお、その全体はシール用カバー７で
覆われている。
（ＩＴＯ）２．Ｐ型Ｓｉ＋−ｘＣｘによる正孔注入層３
．有機螢光体薄膜層４．Ｎ型Ｓ ｉ Ｉ−ｘ Ｃｘによ
る電子注入層５及び背面電極６がｉＡ次積層されている
。すなわち、一対の電極２．６間に、有機螢光体薄膜層
４と、その両面にそれぞれ接して積層されたＰ型ｓｔ＋
−ｘｃｘｌ膜およびＮ型Ｓ ｌ ＋−ｘ Ｃｘ薄膜によ
る止孔注入層３と電子注入層５との三層の積層構造を有
するものである。なお、その全体はシール用カバー７で
覆われている。
萌記５ｉｔ−ｘｃｘ（０≦Ｘ≦１）による正孔注入層３
及び電子注入層５はＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成しな
、電気伝導率は１０−１〜１０’ ５ｃｔｓ−’程度の
Ｐ型あるいはＮ型半導体薄膜である。膜厚は１００〜１
０００人であり、はとんど透明である。有機螢光体薄膜
４の膜厚は５０〜１０００人形成した、ここに使用した
材料は螢光性金属キノリンキレート錯体である。その化
学式を第２図に示す。
及び電子注入層５はＥＣＲプラズマＣＶＤ法で形成しな
、電気伝導率は１０−１〜１０’ ５ｃｔｓ−’程度の
Ｐ型あるいはＮ型半導体薄膜である。膜厚は１００〜１
０００人であり、はとんど透明である。有機螢光体薄膜
４の膜厚は５０〜１０００人形成した、ここに使用した
材料は螢光性金属キノリンキレート錯体である。その化
学式を第２図に示す。
背面電極６の材料は、銀マグネシウム合金で、電子ビー
ム蒸着で約２０００人形成した。
ム蒸着で約２０００人形成した。
この素子にＩ ’ｒ’ ０２側を正、銀マグネシウムに
よる背面電極６側を賃として約１０Ｖの直流電圧を印加
することにより、約５００ｃｄ／ ｒｄの明るい緑色発
光を得ることができた。また定電圧印加の状態で１００
時間エージングを行なったところ、ｆｆ度低下は１０％
程度であり、格段に安定性か向上した。
よる背面電極６側を賃として約１０Ｖの直流電圧を印加
することにより、約５００ｃｄ／ ｒｄの明るい緑色発
光を得ることができた。また定電圧印加の状態で１００
時間エージングを行なったところ、ｆｆ度低下は１０％
程度であり、格段に安定性か向上した。
また、周囲温度が７０℃、湿度が６０％Ｒ，Ｈであって
も劣化は非常に少なかった。
も劣化は非常に少なかった。
尚、有機螢光体薄膜層４を形成する材料は強い螢光を示
す有機化合物であれば一般に使用することができる０例
えば、本実施例に示したアルミニウムのキノリンキレー
ト錯体を始め、銅、カドニウム、マグネシウム等のキノ
リン錯体や、金属フタロシアニン錯体等や、アントラセ
ン、テトラセン、ナフタセン等の縮合多環化合物全般と
その誘導体が使用できる０本発明は使用される有機螢光
体材料を制限するものではない。
す有機化合物であれば一般に使用することができる０例
えば、本実施例に示したアルミニウムのキノリンキレー
ト錯体を始め、銅、カドニウム、マグネシウム等のキノ
リン錯体や、金属フタロシアニン錯体等や、アントラセ
ン、テトラセン、ナフタセン等の縮合多環化合物全般と
その誘導体が使用できる０本発明は使用される有機螢光
体材料を制限するものではない。
また、無機正孔あるいは電子注入層３，５もＳ １ ＋
−ｘ Ｃｚに限定するものではなく、他にＣｕｊ、Ｃｕ
ＳあるいはＰ型のｍ−ｖ、ｎ−ｖｒあるいは■族生導体
薄膜が使用できる。電極は銀・マグネシウム合金のほか
、マグネシウム、インジウム、アルミニウム、スズ、金
、白金や銀が使用できた。
−ｘ Ｃｚに限定するものではなく、他にＣｕｊ、Ｃｕ
ＳあるいはＰ型のｍ−ｖ、ｎ−ｖｒあるいは■族生導体
薄膜が使用できる。電極は銀・マグネシウム合金のほか
、マグネシウム、インジウム、アルミニウム、スズ、金
、白金や銀が使用できた。
ただし、電極が金の場合にはＥＬ発光が弱くなった。
以上説明したように本発明の有機薄膜ＥＬ素子によれば
次のような効果がある。すなわち、１）従来の有機薄膜
ＥＬ素子に比べ、エージングによる輝度低下が少なくな
った。
次のような効果がある。すなわち、１）従来の有機薄膜
ＥＬ素子に比べ、エージングによる輝度低下が少なくな
った。
２）従来の有機薄膜ＥＬ素子に比べ、周囲温度および湿
度による特性変化が少なくなった。
度による特性変化が少なくなった。
３）従来の有機薄膜ＥＬ素子に比べ、駆動重任が低くす
ることができた。これは、低電圧で有効に正孔および電
子を注入できるようになったためである０例えば、ＤＣ
６Ｖでも実用レベルの輝度が得られた。
ることができた。これは、低電圧で有効に正孔および電
子を注入できるようになったためである０例えば、ＤＣ
６Ｖでも実用レベルの輝度が得られた。
このように本発明により有機′ｐｉＭＥＬ素子を実用レ
ベルまで引き上げることができ、その工業的価値は高い
。
ベルまで引き上げることができ、その工業的価値は高い
。
第１図は本発明の実施例に係る有機薄膜ＥＬ素子の断面
構造を示す図、第２図は本発明に用いた螢光性金属キノ
リンキレート錯体の化学式を示す図、第３図は従来の有
機薄膜ＥＬ素子の断面構造を示す図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明電極３−Ｐ
型５ｉｔ−ｘｃｘ薄膜 （正孔伝導性を示す無機半導体薄膜Ｈ１）４・・・有機
螢光体薄膜層 ５ ・Ｎ型Ｓｊ＋−ｘＣｘ薄膜 （電子伝導性を示す無機半導体薄膜層）６・・・背面電
極 第２図 第３図
構造を示す図、第２図は本発明に用いた螢光性金属キノ
リンキレート錯体の化学式を示す図、第３図は従来の有
機薄膜ＥＬ素子の断面構造を示す図である。 １・・・ガラス基板 ２・・・透明電極３−Ｐ
型５ｉｔ−ｘｃｘ薄膜 （正孔伝導性を示す無機半導体薄膜Ｈ１）４・・・有機
螢光体薄膜層 ５ ・Ｎ型Ｓｊ＋−ｘＣｘ薄膜 （電子伝導性を示す無機半導体薄膜層）６・・・背面電
極 第２図 第３図
Claims (1)
- （１）少なくとも一方が透明である一対の電極間に、有
機螢光体薄膜層と、該層の一面に接して積層された正孔
伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有機螢光体薄膜
層の他方の面に接して積層された電子伝導性を示す無機
半導体薄膜層との三層の積層構造を有することを特徴と
する有機薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14298788A JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14298788A JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312874A true JPH01312874A (ja) | 1989-12-18 |
| JP2581165B2 JP2581165B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=15328298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14298788A Expired - Lifetime JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581165B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02207488A (ja) * | 1989-02-07 | 1990-08-17 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 薄膜型発光素子 |
| JPH0377299A (ja) * | 1989-08-21 | 1991-04-02 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| JPH03107861U (ja) * | 1990-02-21 | 1991-11-06 | ||
| US5105233A (en) * | 1990-03-13 | 1992-04-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor luminescent device having organic/inorganic junction |
| JP2000315581A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| US6433355B1 (en) | 1996-06-05 | 2002-08-13 | International Business Machines Corporation | Non-degenerate wide bandgap semiconductors as injection layers and/or contact electrodes for organic electroluminescent devices |
| WO2008075615A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting element and light-emitting device |
| JP5358050B2 (ja) * | 1998-06-26 | 2013-12-04 | 出光興産株式会社 | 発光装置 |
| CN113036043A (zh) * | 2019-12-24 | 2021-06-25 | Tcl集团股份有限公司 | 量子点发光二极管及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3279310B2 (ja) | 2000-09-18 | 2002-04-30 | 株式会社デンソー | 有機ｅｌ素子のエージング方法 |
| JP3250561B1 (ja) | 2000-12-27 | 2002-01-28 | 株式会社デンソー | 有機ｅｌ素子の製造方法 |
Citations (1)
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| JPS6276576A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 注入型発光素子 |
-
1988
- 1988-06-09 JP JP14298788A patent/JP2581165B2/ja not_active Expired - Lifetime
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