JPH03114197A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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- JPH03114197A JPH03114197A JP1253207A JP25320789A JPH03114197A JP H03114197 A JPH03114197 A JP H03114197A JP 1253207 A JP1253207 A JP 1253207A JP 25320789 A JP25320789 A JP 25320789A JP H03114197 A JPH03114197 A JP H03114197A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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使用される有機薄膜
発光素子に関するものである。
発光素子に関するものである。
有機物質を原料としたＥＬ（電界発光）素子は、その豊
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するらのとして注目
を集めている６例えばアントラセンやペリレン等綿合多
環芳香族系を原料としてＬＢ法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光
特性が研究されている。更に、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発光素子が報告され、強
い関心を集めている（アプライド・フィジックス・レタ
ーズ、５１巻、９１３ページ、１９８７年）、これは第
４図に示すように強い蛍光を発する金属キレ−１・化合
物を発光層４４に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の
正孔注入層４３に使用したもので明るい緑色発光を得な
と報告している。６〜７■の直流印加で約１００ ｃｄ
／ｒｒ？の輝度を得ている。４１はガラス板、４２は透
明電極、４５は金属電極である。
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するらのとして注目
を集めている６例えばアントラセンやペリレン等綿合多
環芳香族系を原料としてＬＢ法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光
特性が研究されている。更に、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発光素子が報告され、強
い関心を集めている（アプライド・フィジックス・レタ
ーズ、５１巻、９１３ページ、１９８７年）、これは第
４図に示すように強い蛍光を発する金属キレ−１・化合
物を発光層４４に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の
正孔注入層４３に使用したもので明るい緑色発光を得な
と報告している。６〜７■の直流印加で約１００ ｃｄ
／ｒｒ？の輝度を得ている。４１はガラス板、４２は透
明電極、４５は金属電極である。
更に、発光層への電子注入を促進するため、電子注入層
を追加した３層構造素子が提案されている。
を追加した３層構造素子が提案されている。
第４図に示したような構造をもつ有機薄膜Ｅ Ｌ素子の
発光領域は正孔注入層４３と発光層４４の界面的２００
人程度であるといわれている。他の領域は直接発光には
関与していないと考えられている。
発光領域は正孔注入層４３と発光層４４の界面的２００
人程度であるといわれている。他の領域は直接発光には
関与していないと考えられている。
そればかりか、この非発光領域は高抵抗層として働くた
め、発売間値電圧を上げその結果発光効率を低下させて
いる。更に発光に関与していないこの領域の抵抗値が高
いと高輝度領域での輝度飽和現象を早めてしまう効果が
ある。
め、発売間値電圧を上げその結果発光効率を低下させて
いる。更に発光に関与していないこの領域の抵抗値が高
いと高輝度領域での輝度飽和現象を早めてしまう効果が
ある。
しかし、発光層４４が５００Å以下と薄いと素子のピン
ホール数が大きく増加し、表示素子としての特性を大き
く損ねる結果となる。従って、発光層４４はある程度の
膜厚が代願性向上のために必要であった。
ホール数が大きく増加し、表示素子としての特性を大き
く損ねる結果となる。従って、発光層４４はある程度の
膜厚が代願性向上のために必要であった。
有機薄膜ＥＬ素子の実用化のためには従来の素子と同程
度の信頼性を確保しつつ、発光効率・発光輝度の向上が
求められている。そのためには、従来の素子以上に発光
領域を広げることが必要であるが、従来の技術ではこの
問題を解決することができなかった。
度の信頼性を確保しつつ、発光効率・発光輝度の向上が
求められている。そのためには、従来の素子以上に発光
領域を広げることが必要であるが、従来の技術ではこの
問題を解決することができなかった。
本発明の目的は前記課題を解決した有機薄膜Ｅｌ−素子
を提供することにある。
を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る有機薄膜ＥＬ素
子は、少なくとも一方が透明である一対の電極間に少な
くとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍
光体よりなる発光層を積層してなる有機薄［Ｆ、Ｌ素子
において、前記電荷注入層と発行層間に、電荷注入材料
と有機蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したもので
ある。
子は、少なくとも一方が透明である一対の電極間に少な
くとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍
光体よりなる発光層を積層してなる有機薄［Ｆ、Ｌ素子
において、前記電荷注入層と発行層間に、電荷注入材料
と有機蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したもので
ある。
この有機薄膜ＥＬ素子の発光メカニズムは次のように考
えられている。すなわち、第４図において、ＴＴＯ等の
電［４２から正孔注入層４３へ正孔が流れ込むが、発光
層４４には正孔は入りに＜＜、発光層４４との界面近傍
で正孔濃度が高くなる。一方、電子は金属電極４５から
発光層４４に入り、この中を伝導し正孔注入層４３との
界面に到達する。その結果、正孔注入層４３と発光層４
４の界面では電子と正孔が再結合し、−重環励起子が生
成され、これが発光の源となっていると考えられている
。従来の有機薄膜ＥＬ素子では電子・正孔の移動度が小
さいために再結合領域が非常にせまく、その結果発光領
域がほぼ約２００人程度と、小さいということが最近の
研究から明らかになった。
えられている。すなわち、第４図において、ＴＴＯ等の
電［４２から正孔注入層４３へ正孔が流れ込むが、発光
層４４には正孔は入りに＜＜、発光層４４との界面近傍
で正孔濃度が高くなる。一方、電子は金属電極４５から
発光層４４に入り、この中を伝導し正孔注入層４３との
界面に到達する。その結果、正孔注入層４３と発光層４
４の界面では電子と正孔が再結合し、−重環励起子が生
成され、これが発光の源となっていると考えられている
。従来の有機薄膜ＥＬ素子では電子・正孔の移動度が小
さいために再結合領域が非常にせまく、その結果発光領
域がほぼ約２００人程度と、小さいということが最近の
研究から明らかになった。
有機薄膜ＥＬ素子の場合、正孔注入層と発光層の界面に
正孔注入層と発光層からなる混合層を挿入しても、若干
移動度が低下するものの、ホッピングによる電荷輸送が
可能であった。この電荷輸送過程で電子・正孔再結合の
機会が正孔注入層と発光層が完全に分離している場合に
比べ増え、実質従来素子より再結合領域が拡大していた
０発光効率・輝度の向上が認められた。
正孔注入層と発光層からなる混合層を挿入しても、若干
移動度が低下するものの、ホッピングによる電荷輸送が
可能であった。この電荷輸送過程で電子・正孔再結合の
機会が正孔注入層と発光層が完全に分離している場合に
比べ増え、実質従来素子より再結合領域が拡大していた
０発光効率・輝度の向上が認められた。
正孔注入層としては電子写真等に使用されている有機低
分子材料で、ヒドラゾン誘導体、オフサゾール誘導体、
アミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体などが使用で
きる。有機蛍光体としてはトリス（８−ハイドロキシキ
ノリン）アルミニウム、アントラセン、ペリレン、ナフ
タルイミド、フタロペリノン、トリフェニルシクロペン
タジェン、スチルベン等固体状で強い蛍光を示すものが
使用できる。有」の発光層に電子注入を促進する目的で
、発光層と金属電極の間に電子注入層を挿入した、いわ
ゆる３層楕遺素子においても、電子注入層・発光層間に
混合層を挿入しても、同様に発光特性の向上という効果
が得られた。
分子材料で、ヒドラゾン誘導体、オフサゾール誘導体、
アミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体などが使用で
きる。有機蛍光体としてはトリス（８−ハイドロキシキ
ノリン）アルミニウム、アントラセン、ペリレン、ナフ
タルイミド、フタロペリノン、トリフェニルシクロペン
タジェン、スチルベン等固体状で強い蛍光を示すものが
使用できる。有」の発光層に電子注入を促進する目的で
、発光層と金属電極の間に電子注入層を挿入した、いわ
ゆる３層楕遺素子においても、電子注入層・発光層間に
混合層を挿入しても、同様に発光特性の向上という効果
が得られた。
以下実施例を以て、本発明の詳細な説明する。
（実施例１）
第１図に示すように、ガラス板１上にＩＴＯなどからな
る透明電極２を形成してから、Ｎ、Ｎ。
る透明電極２を形成してから、Ｎ、Ｎ。
Ｎ’ 、Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノビ
フェニル（以下ジアミンと略記）からなる正孔注入層３
を３００人、有機蛍光体としてトリス（８−ハイドロキ
シキノリン）アルミニウム（以下アルミキノリンと略記
）とジアミンが１：１で混合した層からなる混合層４を
５００人、最後にアルミキノリンを使用して発光層５を
３００人順次形成した。Ｉ＆後にＭｇとＩｎが１０：１
で混合した合金の金属型ｔｉｆ１６を電子ビーム蒸着法
で１５００人形成して有機薄膜ＥＬ素子が完成する。
フェニル（以下ジアミンと略記）からなる正孔注入層３
を３００人、有機蛍光体としてトリス（８−ハイドロキ
シキノリン）アルミニウム（以下アルミキノリンと略記
）とジアミンが１：１で混合した層からなる混合層４を
５００人、最後にアルミキノリンを使用して発光層５を
３００人順次形成した。Ｉ＆後にＭｇとＩｎが１０：１
で混合した合金の金属型ｔｉｆ１６を電子ビーム蒸着法
で１５００人形成して有機薄膜ＥＬ素子が完成する。
この素子の発光特性を乾燥窒素中で測定したところ、約
５Ｖの直流電圧の印加で３００ ｃｄ／ｒｒ？の緑色の
発光が得られた。従来の素子に比べ発光輝度・効率が２
から５倍改善されていることがわかる。
５Ｖの直流電圧の印加で３００ ｃｄ／ｒｒ？の緑色の
発光が得られた。従来の素子に比べ発光輝度・効率が２
から５倍改善されていることがわかる。
この有機薄膜発光素子を電流密度０．５１Ａ／−の状態
でエージング試験をしたところ輝度半減時間は１００時
間以上であった。従来の素子では１０から５０時間であ
ったから、この素子の信頼性は大幅に改善されている。
でエージング試験をしたところ輝度半減時間は１００時
間以上であった。従来の素子では１０から５０時間であ
ったから、この素子の信頼性は大幅に改善されている。
また、電気特性のシフトも５層程度と、従来より大幅に
低下した。
低下した。
本発明はトリス（８−ハイドロキシキノリン）アルミニ
ウム有機蛍光体ばかりでなく、アントラセン誘導体、ピ
レン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、ペ
リレン誘導体、キノン誘導体、フェナンスレン誘導体、
ナフタン誘導体等、ナフタルイミド誘導体、フタロペリ
ノン誘導体、シクロペンタジェン誘導体、シアニン誘導
体、その他可視領域で強い蛍光を発する有機物を発光層
５の材料に使用しても同様な効果が認められた。
ウム有機蛍光体ばかりでなく、アントラセン誘導体、ピ
レン誘導体、テトラセン誘導体、スチルベン誘導体、ペ
リレン誘導体、キノン誘導体、フェナンスレン誘導体、
ナフタン誘導体等、ナフタルイミド誘導体、フタロペリ
ノン誘導体、シクロペンタジェン誘導体、シアニン誘導
体、その他可視領域で強い蛍光を発する有機物を発光層
５の材料に使用しても同様な効果が認められた。
また、この有機蛍光体に１０−５から１Ｏ−２ｎｏ１程
度のローダミン、シアニン、ピラン、クマリン、フルオ
レン、ＰＯＰＯＰ、ＰＢＢＯ等、他の蛍光の強い有機分
子を更に添加して、発光波長を変えることができる。透
明電極２はＩＴＯ以外にＺｎＯ：Ａ Ｑ Ｒ？Ｓ ｎ
０２ ： Ｓ ｂ、Ｉ ｎ２０ｓ 、Ａｕなど仕事関数
が４．５ｃＶ以上ある導電性材料であればよい。
度のローダミン、シアニン、ピラン、クマリン、フルオ
レン、ＰＯＰＯＰ、ＰＢＢＯ等、他の蛍光の強い有機分
子を更に添加して、発光波長を変えることができる。透
明電極２はＩＴＯ以外にＺｎＯ：Ａ Ｑ Ｒ？Ｓ ｎ
０２ ： Ｓ ｂ、Ｉ ｎ２０ｓ 、Ａｕなど仕事関数
が４．５ｃＶ以上ある導電性材料であればよい。
（実施例２）
本実施例は第１図において６１０ｎｎから６３０ｒ＋ｎ
に強い蛍光を発するペリレン誘導体を発光層５に用い、
正孔注入層３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた
有機薄膜ＥＬ素子である。第２図に示すように、混合層
４はトリフェニルメタン誘導体１００％からペリレン誘
導体１００％に徐々に変化している。この混合層４の膜
厚は６００人である。ペリレン誘導体からなる発光層５
の膜厚は４００人である。またトリフェニルメタン誘導
体の膜厚は１００人である。最後にＭｇとＩｎが１０＝
１で混合した合金の金属電極６を電子ビーム蒸着法てづ
５００人形成して有機薄膜発光素子が完成する。
に強い蛍光を発するペリレン誘導体を発光層５に用い、
正孔注入層３としてトリフェニルメタン誘導体を用いた
有機薄膜ＥＬ素子である。第２図に示すように、混合層
４はトリフェニルメタン誘導体１００％からペリレン誘
導体１００％に徐々に変化している。この混合層４の膜
厚は６００人である。ペリレン誘導体からなる発光層５
の膜厚は４００人である。またトリフェニルメタン誘導
体の膜厚は１００人である。最後にＭｇとＩｎが１０＝
１で混合した合金の金属電極６を電子ビーム蒸着法てづ
５００人形成して有機薄膜発光素子が完成する。
第２図の混合層４の濃度分布は階段状であっても効果が
認められた。
認められた。
（実施例３）
本実施例は第３図に示すように６１０ｒ＋ｎから６３０
ｎｎｍに強い蛍光を発するフタロペリノン誘導体を発光
層３３に用い、電子注入層３５としてアルミキノリンを
用いた有機薄膜ＥＬ素子である。３１はガラス板、３２
は透明電極である。混合層３４はアルミキノリン１００
％からフタロペリノン誘導体１００％に徐々に変化して
いる。この混合層３４のＩＩ！厚は７００人である。フ
タロペリノン誘導体からなる発光層３３の膜厚は４００
人である。またアルミキノリンの膜厚は３００人である
。最後にＭｇとＩｎが１０：１で混合した合金の背面金
属電極３６を電子ビーム蒸着法で１５００人形成して有
機薄膜発光素子が完成する。
ｎｎｍに強い蛍光を発するフタロペリノン誘導体を発光
層３３に用い、電子注入層３５としてアルミキノリンを
用いた有機薄膜ＥＬ素子である。３１はガラス板、３２
は透明電極である。混合層３４はアルミキノリン１００
％からフタロペリノン誘導体１００％に徐々に変化して
いる。この混合層３４のＩＩ！厚は７００人である。フ
タロペリノン誘導体からなる発光層３３の膜厚は４００
人である。またアルミキノリンの膜厚は３００人である
。最後にＭｇとＩｎが１０：１で混合した合金の背面金
属電極３６を電子ビーム蒸着法で１５００人形成して有
機薄膜発光素子が完成する。
電子注入層３５の材料としてアントラセン、テトラセン
などを用いてもよい、更に、正孔注入層を加えた４層あ
るいは５層構造の素子でも同様な効果が得られた。
などを用いてもよい、更に、正孔注入層を加えた４層あ
るいは５層構造の素子でも同様な効果が得られた。
以上述べたように、本発明により従来の有機薄膜ＥＬ素
子に比べより低い電圧で発光輝度が高く、かつ発光効率
の優れた素子を提供することが可能となった。更に、従
来より低い電圧で明るく発光するため、小さな投入電力
で素子を駆動できる。
子に比べより低い電圧で発光輝度が高く、かつ発光効率
の優れた素子を提供することが可能となった。更に、従
来より低い電圧で明るく発光するため、小さな投入電力
で素子を駆動できる。
この結果、従来の素子に比べ素子劣化が少なく、１００
時間でも駆動電圧の上昇・輝度低下が少ない。
時間でも駆動電圧の上昇・輝度低下が少ない。
このように、本発明は有機薄膜Ｅ Ｌ、素子の工業化に
寄与している。
寄与している。
第１図は本発明の実施例１及び実施例２に１系る有機薄
膜Ｅし素子を示す断面図、第２図は本発明の実施例２に
使用した有機薄膜ＥＬ素子の濃度分布を示す図、第３図
は本発明の実施例３に係る有機薄［ＥＬ素子を示す図、
第４図は従来の有機薄膜ＥＬ素子を示す図である。 １ 、３１．４１・・・ガラス板 ２，３２．４２・・
・透明電極３．４３・・・正孔注入層 ５．３３．４
４・・・発光層３５・・・電子注入層 ４，３４
・・・混合層６、３６．４５・・・金属電極
膜Ｅし素子を示す断面図、第２図は本発明の実施例２に
使用した有機薄膜ＥＬ素子の濃度分布を示す図、第３図
は本発明の実施例３に係る有機薄［ＥＬ素子を示す図、
第４図は従来の有機薄膜ＥＬ素子を示す図である。 １ 、３１．４１・・・ガラス板 ２，３２．４２・・
・透明電極３．４３・・・正孔注入層 ５．３３．４
４・・・発光層３５・・・電子注入層 ４，３４
・・・混合層６、３６．４５・・・金属電極
Claims (1)
- （１）少なくとも一方が透明である一対の電極間に少な
くとも１以上の電荷注入層と少なくとも１以上の有機蛍
光体よりなる発光層を積層してなる有機薄膜ＥＬ素子に
おいて、前記電荷注入層と発行層間に、電荷注入材料と
有機蛍光体とを混合してなる混合層を挿入したことを特
徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2773297B2 JP2773297B2 (ja) | 1998-07-09 |
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ID=17248046
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1253207A Expired - Lifetime JP2773297B2 (ja) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
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