JPH0382174A - 発光素子 - Google Patents

発光素子

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JPH0382174A
JPH0382174A JP1217407A JP21740789A JPH0382174A JP H0382174 A JPH0382174 A JP H0382174A JP 1217407 A JP1217407 A JP 1217407A JP 21740789 A JP21740789 A JP 21740789A JP H0382174 A JPH0382174 A JP H0382174A
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light
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Yutaka Ohashi
豊 大橋
Junji Kido
淳二 城戸
Nobuhiro Fukuda
福田 信弘
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、電荷注入をjテう電界発光素子(エレクトロ
ル逅ネッセンス(EL)素子)に関する。
〔背景技術〕
EL素子は、一般に真性型EL素子と注入型EL素子に
分類される。このなかで注入型EL素子の動作機構は、
ダイオードなどのp −n接合に順方向バイアスを印加
して、両側の電極からそれぞれ電子と正孔を注入し、そ
の再結合により光を発生するものである。一般にこのE
L素子は、上記の発光機能を発現する層(発光層〉を、
2つの電極間に配置した構造を有し、これら電極間に電
圧を印加することにより、電気エネルギーを直接光に変
換する発光素子である。この素子の特徴として、直流か
ら交流までの広い駆動周波数範囲で動作し、しかも低電
圧駆動が可能であり、また電気から光への変換効率がよ
いなどの可能性や、従来の発光素子、例えば白熱電球や
、蛍光灯などとは異なり、薄膜パネル、ベルト状、円筒
状等の種々の形状の例えば、線、図、画像等の表示用部
材や、あるいは大面積のパネル等の面状の発光体を実現
化できる可能性を有することである。
この注入型EL素子に用いられる材料は、従来はGaP
等の無機半導体材料が主に使用されてきた。また、最近
になり正札伝導性と電子伝導性の有機化合物薄膜を2層
重ねた注入型発光ダイオード素子が報告された( C,
W、Tang :Appl、Phys、Lett、、、
L±1土m、(1987)193 )aかかる有機材料
を用いた発光素子は、種々の薄膜形成方法が選択でき、
また精度よく大面積で薄膜の形成が可能である等の特徴
を有するため注目されている。
しかしながら、現在知られているEL用の有機材料のみ
で素子を形成した時、発光の強度がある程度限られ、ま
た発光強度が不安定等の問題があり実用化されるに到っ
ていない現状にあり、大面積かつ均一な薄膜の製造が可
能で、しかも量産性に冨み、コスト的にも有利なEL素
子が強く求められている。これに関して、本発明者らは
特願昭63−292467号において、無機半導体薄膜
からなる電荷注入層と有機化合物からなる発光層を電極
間に積層した発光素子を提案した。
本発明者らは、さらに検討を加え、−層耐久性に優れた
発光素子を見出したのでここに開示するものである。
〔発明の開示〕
すなわち、本発明は、2つの電極層を備え、これら2つ
の!極層間に、希土類金属の有機錯体化合物を主に含む
有機化合物薄膜層を有する発光層を設けてなる発光素子
であり、好ましくは、2つの電極層の間に、電荷注入層
を当該発光層に積層して設けた構造の発光素子、である
以下、図面を参照しつつ、本発明を説明する。
第1図はその一つの実施の形態を示す゛ものである。2
つの電極層2.4を備えており、これら2つの電極2,
4層間に、希土類金属の有機錯体化合物を主に含む有機
化合物薄膜層3を有する発光層を設けた発光素子である
。また、第2図は本発明の別の実施例であり、2つの電
極12.14の間に当該有機化合物薄膜層13. it
荷注入層15が積層されて設けられている。なお、第2
図において、電荷注入層15に接する電極を第一電極、
有機化合物Fi4膜層13に接する電極を第二電極と称
することにする。
本発明における発光層は、希土類金属の有機錯体化合物
を含む有機化合物薄膜である。
希土類金属としては、イツトリウム(Y)、ランタン(
La)、セリウム(Ce) 、プラセオジム (Pr)
、ネオジム(Nd)、プロメチウム(h+) 、サマリ
ウム(Sw)、ユーロピウム(Eu) 、ガドリニウム
(Gd) 、テルビウム(Tb) 、ジスプロシウム(
Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er) 、
 ツリウム(r輌) 、  イッテルビウム(Yb)、
ルテチウム(Lu)があるが、なかでも セリウム(C
e) 、プラセオジム(Pr) 、ネオジム(Nd)。
プロメチウム(Pm) 、サマリウム(Sm) 、ユー
ロピウム(Eu) 、テルビウム(Tb) 、 ジスプ
ロシウム(Dy)ホルミウム(■0)+ エルビウム(
Er) 、ツリウム(Tai)、イッテルビウム(Yb
)が好ましい、これら金属の2価、3価あるいは4価イ
オンが用いられる。
また、有機化合物の配位子としては、アセチルアセトン
、ジベンゾイルメタン、2−テノイルトリフロロアセト
ンのようなβ−ジケトン基を有するもの;0−ベンゾイ
ル安息香酸、サリチル酸、0−フタル酸のようなカルボ
ン酸基を有するもの:サリチルアルデヒド、0−ヒドロ
キシアセトフヱノン、0−ヒドロキシベンゾフェノンの
ヒドロキシル基に隣接したケトン基あるいはアルデヒド
基を有するもの:8−ヒドロキンキノリンや5,7−ジ
ブロムオキシンのようなオキシンL2.2°−ビピリジ
ン、2.22′−トリピリジン、1.to−フェナント
ロリンのようなピリジン類などがあり、これらの配位子
は単独あるいは混合して用いられる。
また、本発明においては、高い発光量子効率を持ち、外
部摂動を受けやすいπ電子系を有し、容易に励起されや
すい有機化合物を上記の金属錯体と混合して用いること
を妨げるものではない、当該有機化合物としては、例え
ばルブレンなどの縮を多環芳香族炭化水素; p−ター
フェニル、2゜5−ジフェニルオキサゾール、1.4−
bis−(2−メチルスチリル)−ベンゼン、キサンチ
ン、クマリン、アクリジン、シアニン色素、ベンゾフェ
ノン、フタロシアニン、芳香族アくン、芳香族ボリア逅
ン、キノン構造を有し、励起状態で錯体を形成する化合
物、ポリアセチレン、ポリシラン、また有機金属錯体で
ある。
有機化合物薄膜は非晶質、微結晶、微結晶を含む非晶質
、多結晶、単結晶薄膜の形態で用いられる。なお、薄膜
の厚みは特に限定するものではないが、通常50〜5o
oo人程度が採用される。勿論、この外の範囲も使用す
ることは可能である。
当該の有機化合物薄膜は、真空蒸着法などの各種の物理
的または化学的な薄膜形成法なとで形成されるほか、昇
華法や、塗布法なども有効に用いられる。
本発明において、電荷注入層としては無機半導体薄膜層
を電子または正孔の注入層として有効に用いることがで
きる。また、正孔注入層としては、ア亀ン系の有機化合
物や、ポリピロールやポリチオフェンなどの導電性高分
子も用いることができる。
本発明におけるかかる無機半導体薄膜層としては、II
IJMの無機半導体薄膜、または2種類以上の無機半導
体薄膜の積層膜よりなる。これらは、非晶質薄膜、微結
晶薄膜、多結晶薄膜、単結晶薄膜、または非晶質と微結
晶が交じり合った薄膜、またこれらの積NTi1膜や人
工格子薄膜等が用いられる。
これらの薄膜形成に有用な無機半導体材料は、C,Ge
、Si、Snなどの一元系の半導体、SiCなどの二元
系rV−It/族半導体、AlSb、BN、BP、Ga
N、GaSb、GaAs、GaP1nsb、InAs、
InPなどのm−v族半導体、CdS、CdSe、Cd
Te、ZnO,ZnS、Zn5eなどの■−■族半導体
材料など、さらに多元系の化合物半導体材料などである
ここで好ましい材料であるSi(シリコン)について具
体的に例をあげると、非晶質シリコン(a−5i)、水
素化非晶質シリコン(a−5i:H)、微結晶シリコン
(μc−3t )、多結晶シリコン、単結晶シリコン、
水素化非晶質炭化珪素(5il−xCx:H)、微結晶
炭化珪素(μC−5iC)、単結晶炭化珪素、非晶質窒
化珪素、水素化非晶質窒化珪素、微結晶窒化珪素等が好
適に用いられる。
なお、上記の無機半導体薄膜は、その薄膜自体がp型ま
たはn型の性質を有するものであるか、またはドーピン
グを行い、p型またはn型にして用いられる。なお、厚
みは特に限定されないが、通常、10〜3000人程度
が使用される。勿論、これ以外のものも使用可能である
上記の無機半導体薄膜の製造方法としては、光CVD法
、プラズ?CVD法、熱CVD法、モレキエラービーム
エピタキシー(MBE)法、有機金属分解法(MOCV
D)、蒸着法、スパッタ法、などの各種の物理的または
化学的な薄膜形成法などが用いられる。
本発明における二つの電極層としては、金属。
合金、金属酸化物、金属シリサイドなど、またはそれら
の1種類または2種類以上の積層薄膜が用いられる。よ
り好ましくは、接触している薄膜への電子または正孔の
注入効率のよい材料が選択される。以下、その素子の層
構成が、第2図に示したごとき、例えば、第一電極層、
P型a−3tC:11薄膜層からなる無機半導体薄膜層
、希土類金属の有機錯体化合物からなる発光層である有
機物薄膜層、第二電極層の順序で形成された素子に関し
具体的に例示して説明することにする。
第一電極層は、p型a−3iC:fl半導体薄膜へ正孔
注入効率のよい電極材料をもちいるとよい。この電極材
料として、より具体的に説明すると、−船釣に電子の仕
事関数の大きな金属、合金、金属酸化物などの金属化合
物薄膜や導電性高分子材料、それらの積層された薄膜な
どが用いられる。また、この第一電極から発生する光を
取り出すこともできる。このためには、第一電極が透明
または半透明の物質で形成される。具体的に示すと、ス
ズ酸化物(SnOり、インジウム酸化物、インジウム−
スズ酸化物(ITO)等の金属酸化物の薄膜、またはそ
れらの積層膜や、pt、^u、Se、Pd、NiJ、T
a、Te等の金属や合金薄膜、またそれらの積層膜、C
ulなどの金属塩薄膜、またそれらの積層膜などが好適
なものとして挙げられる。
また、第二の電極層は、希土類金属の有機錯体化合物か
らなる有機物薄膜に電子を注入するため一般的に電子の
仕事関数の小さな金属や合金薄膜、それらの積N薄膜な
どが用いられる。さらにより具体的には、Mg+ t、
L Na+ L Ca、 Rh+ Sr+ Ceなどの
アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg−
Ag等の合金、CCs−0−A 、 Cs3Sb 、 
Na、KSb、(Cs) Na JSb、等の薄膜、ま
たそれらの積層薄膜などが好適である。
本発明の素子は、電極層/発光N/電極層/発光層/電
極層/発光N/電極・−・−・−・−・−と多段かさね
てもよい、この素子構造により、色調の調整や多色化な
ども可能である。また、この素子を、平面上に多数なら
べてもよい、この平面上に並べられた素子では、それぞ
れの素子の発光色を変えたり、RGBフィルターを用い
るなどすることにより、カラー表示用部材としての所望
の機能も発現できる。
以下、実施例により本発明を説明する。
〔実施例1〕 ガラス基板上にITO膜を膜厚800人、さらにその上
に8110!膜を膜厚200大形威し、透明導電膜(T
CO)を形威し、第一の電極層とした。抵抗加熱真空蒸
着法を用いて、テルビウムアセチルアセトナート(Tb
 (acac) s)で膜厚600人の発光層を形成し
た。さらに、この層の上に、電子ビーム蒸着法によりM
g薄膜を堆積し、第二電極層として、第1図に示すとこ
ろの本発明の発光素子を得た。なおMg金属の蒸着膜の
面積は1C−角である。
この発光素子に、直流電圧を印加したところ、tOV以
上で室内蛍光灯下で確認できる明るい緑色の発光が観測
された0発光輝度は高く、長時間、安定な発光状態が維
持された。
〔実施例2) ガラス基板上にITO膜を膜厚800人、さらにその上
にSn0g膜を膜厚200λ形威し、透明導電膜(TC
O)を形威し、第一の電極層とした。抵抗加熱真空蒸着
法を用いて、テルビウムアセチルアセトナート(Tb(
acac) s) とルブレンとの混合された薄膜を、
膜厚600大発光層を形威した。さらに、この層の上に
、電子ビーム蒸着法によりMg薄膜を堆積し、第二電極
層として、第1図に示すところの本発明の発光素子を得
た。なおMg金属の草着腹の面積はlc−角である。
この発光素子に、直流電圧を印加したところ、10V以
上で室内蛍光灯下で確認できる明るい黄色の発光が観測
された0発光輝度は高く、長時間、安定な発光状態が維
持された。
〔実施例3〕 実施例1において、第一の電極と発光層の間にp型a−
SiC:H150人を形威したほかは、実施例1と同様
に形成し、第2図に示す発光素子を得た。
本発光素子において、ITO側をプラス、Mg側をマイ
ナスにすると、電流は電圧の増加とともに増加し、この
逆の極性では電流が流れない、所謂ダイオード特性が得
られた。順方向の電圧印加10Vにおいて、室内の蛍光
灯の下で、明かるい緑色の発光が観測された0発光輝度
は実施例1におけるよりも高く、時間経過に対する輝度
の低下は非常に少なかった。
〔実施例4〕 実施例1において、第一の電極と発光層の間にP型a−
3iC:H150人を形威したほかは、実施例2と同様
に形威し、第2図に示す発光素子を得た。
本発光素子において、ITO側をプラス、Mg側をマイ
ナスにすると、電流は電圧の増加とともに増加し、この
逆の極性では電流が流れない、所謂ダイオード特性が得
られた。順方向の電圧印加10Vにおいて、室内の蛍光
灯の下で、明かるい黄色の発光が観測された0発光輝度
は実施例1におけるよりも高く、時間経過に対する輝度
の低下は非常に少なかった。
〔実施例5〕 実施例1において、第一電極の上に、チオフェンを電界
重合してポリチオフェンとした積層構造の電極を用いた
。また、第一電極上に発光層として、テルビウムアセチ
ルアセトナ−L (Tb(acac) s)を、膜厚6
00人、で堆積した。これ以外は実施例1と同様に製作
し、本発明の発光素子を得た。
順方向の電圧印加12Vにおいて、室内の蛍光灯の下で
、明かるい緑色の発光が観測された0発光輝度は実施例
1と同程度であり、時間経過に対する輝度の低下は非常
に少なかった。
〔発明の効果〕
本発明は、一つの電極から電子を、もう一方の電極から
正孔を注入して動作する注入型EL素子において、発光
層に希土類金属の有m錯体化合物からなる発光機能発現
層を用いることにより、十分な発光輝度と発光輝度の安
定性を有するEL素子と威しえたものである。実施例か
らも明らかな如く、本発明のかかる注入型発光素子は、
従来技術においては別置到達できなかった高性能な発光
素子であり、表示用部材等として産業上きわめて有用な
ものであると云わざるを得ない。
【図面の簡単な説明】
第1図ならびに第2図は本発明の素子の層構成の一例を
示す説明図である。 図において、 1.1t−−・・−m−−−・・ガラス板等の基板、2
.12・・・・・・・−TCO薄膜等よりなる第一電極
層、3.13−−−・・−・・−希土類金属の有機錯体
化合物の有機化合物薄膜からなる発光層、4.14  
  Mg金属薄膜等よりなる第二電極層、15−・・・
−・・・・−・・p型 a−3iC:H等の無機半導体
薄膜層からなる電荷注入層である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つの電極層を備え、これら2つの電極層間に、
    希土類金属の有機錯体化合物を主に含む有機化合物薄膜
    層を有する発光層を設けてなることを特徴とする発光素
    子。
  2. (2)2つの電極層の間に、電荷注入層を当該発光層に
    積層して設けた請求項1記載の発光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11339962A (ja) * 1998-05-25 1999-12-10 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2005347192A (ja) * 2004-06-07 2005-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd エレクトロルミネセンス素子
KR101231457B1 (ko) * 2009-03-24 2013-02-07 엘지이노텍 주식회사 발광소자 및 그 제조방법

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