JPH10255982A - 有機el素子 - Google Patents

有機el素子

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JPH10255982A
JPH10255982A JP9069076A JP6907697A JPH10255982A JP H10255982 A JPH10255982 A JP H10255982A JP 9069076 A JP9069076 A JP 9069076A JP 6907697 A JP6907697 A JP 6907697A JP H10255982 A JPH10255982 A JP H10255982A
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JP
Japan
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organic
light emitting
transparent electrode
emitting layer
work function
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Pending
Application number
JP9069076A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Naka
茂樹 中
Hiroyoshi Mekawa
博義 女川
Tetsuya Tanpo
哲也 丹保
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Hokuriku Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17Carrier injection layers
    • H10K50/171Electron injection layers

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、両極性で発光可能な有機EL
素子を提供する。 【解決手段】 ガラス等の透明基板10上にITO等の
透明な電極材料であり仕事関数の大きい透明電極12
と、この透明電極12に積層されホール輸送材料及び電
子輸送材料を含む有機EL材料の発光層14と、この有
機EL材料の発光層14に積層されAuやAl等の仕事
関数の大きい電極材料による背面電極16を形成する。
有機EL材料の発光層14と透明電極12及び背面電極
16との各積層部分に、1〜数十Å程度の厚さに仕事関
数の小さいLiやMg等の金属からなる電子注入層20
を、島状、穴あき状、ストライプ状、または網目状等の
ほぼ均等に部分的に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、平面光源やディ
スプレイに用いられる有機EL素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば有機EL(エレクトロルミ
ネッセンス)素子は、ガラス基板に透光性のITO膜の
陽極を形成し、その上面に有機EL材料であるトリフェ
ニルアミン誘導体(TPD)等のホール輸送材料及びア
ルミキレート錯体(Alq3)等の電子輸送性発光材料
等を積層している。そしてその上面に、Al,Li,A
g,Mg,In等の陰極を形成している。この有機EL
素子は、ITO膜の陽極とAl−Mg等の背面電極であ
る陰極間に所定の電圧が印加され、発光を生じるもので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ELは、仕事
関数の大きいITOから発光層へホールの注入がなさ
れ、仕事関数の小さい陰極からは、電子が供給されるこ
とにより発光するものである。従って、このITOと背
面電極の極性を逆にして逆バイアスをかけると、上記ホ
ールと電子の注入が起こりにくく、発光が見られない。
また、電子輸送材料とホール輸送材料を順次積層した構
造の場合、逆バイアスであれば、ホールと電子が僅かに
注入されたとしても発光はしない。従って、一つの有機
EL素子において、両極性でEL発光可能な素子は従来
なかった。
【0004】この発明は、上記従来の技術に鑑みてなさ
れたもので、簡単な構成で、両極性で発光可能な有機E
L素子を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、ガラス等の
透明基板上にITO等の透明な電極材料であり仕事関数
の大きい透明電極と、この透明電極に積層されホール輸
送材料及び電子輸送材料を含む有機EL材料の発光層
と、この有機EL材料の発光層に積層されAuやAl等
の仕事関数の大きい電極材料による背面電極を形成し、
上記有機EL材料の発光層と透明電極及び背面電極との
各積層部分に、1〜数十Å程度の厚さに仕事関数の小さ
いLiやMg等の金属からなる電子注入層を、島状、穴
あき状、ストライプ状、または網目状等のほぼ均等に部
分的に形成した有機EL素子である。
【0006】また、上記有機EL材料の発光層を積層構
造として、中央にホールブロック層を形成し、その両側
に、各々異なる発光材料を含有した発光層を形成した有
機EL素子である。
【0007】この発明の有機EL素子は、透明電極側を
陽極、背面電極側を陰極とした順バイアス電位を印加し
た場合は、仕事関数の高いITO等の透明電極から有機
EL材料の発光層へホールの注入が行なわれるととも
に、陰極である背面電極側では仕事関数の低いLi等の
電子注入層から電子の注入が行なわれる。また、逆に透
明電極側を陰極、背面電極側を陽極とした逆バイアス電
位を印加した場合、仕事関数の高いAu等の背面電極か
ら有機EL材料の発光層へホールの注入が行なわれると
ともに、陰極となる透明電極側では仕事関数の低いLi
等の電子注入層から電子の注入が行なわれる。
【0008】また、誘起材料の発光層を各々異なる発光
材料を含有した発光層を形成したことにより、透明電極
と背面電極の電位が順バイアス時と逆バイアス時とで、
中央のホールブロック層により隣接層へホールの注入が
阻止され、異なる発光を可能にするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を基にして説明する。図1、図2はこの発明の
有機EL素子の第一実施形態を示すもので、この実施形
態の有機EL素子は、図示するように、ガラス、透明樹
脂、石英等の透明基板10の表面に、ITO等の仕事関
数の大きい透明な金属材料からなる透明電極12が1μ
m程度の厚さに形成されている。透明電極12の表面に
は、有機EL材料による発光層14が数百Å程度の厚さ
に形成されている。そして、発光層14の表面には、A
uやAl等の仕事関数の大きい金属からなる背面電極1
6が1000Å程度の厚さに形成されている。
【0010】透明電極12と発光層14との間及び背面
電極16と発光層14との間には、各々所定の間隔で均
等に島状または穴あき状の電子注入層20が数Å程度の
極薄い層に形成されている。電子注入層20はLiやM
g等の仕事関数の小さい金属により形成されている。ま
たこの電子注入層20はストライプ状や網目状に形成し
ても良く、その厚さは電子注入が可能な厚さであれば良
く、1〜数十Å程度の厚さで適宜設定可能である。
【0011】有機EL材料の発光層14は、ホール輸送
材料と電子輸送材料が混合された混合材料からなる。発
光層14の母体材料のうちホール輸送材料としては、ト
リフェニルアミン誘導体(TPD)、ヒドラゾン誘導
体、アリールアミン誘導体等がある。また、電子輸送材
料としては、緑色発光材料であるアルミキレート錯体
(Alq3)、青色発光材料であるジスチリルビフェニ
ル誘導体(DPVBi)、その他オキサジアゾール誘導
体、ビスチリルアントラセン誘導体、ベンゾオキサゾー
ルチオフェン誘導体、ペリレン類、チアゾール類等を用
いる。さらに長波長発光色変調するためのドーパントと
して、ジシアノメチレン誘導体(DCM)や、ナイルレ
ッド(Nile Red)、緑色の発光材料としてクマ
リン540(C540)等を適宜添加し、任意の発光色
を得る。またホール輸送材料と電子輸送材料の混合比
は、10:90乃至90:10の範囲で適宜変更可能で
ある。
【0012】この実施形態の有機薄膜EL素子の製造方
法は、先ず基板10上に一面にITO等による透明電極
12を通常の真空蒸着やフラッシュ蒸着、スパッタリン
グその他の真空中の薄膜形成技術により形成する。次
に、LiやMg等の電子注入層20を、上記真空薄膜形
成技術の任意の方法で、マスキングにより島状、穴あき
状、ストライプ状、または網目状等に形成する。次に透
明電極12及び電子注入層20の表面に、有機EL材料
の発光層14を上記真空薄膜形成技術の任意の方法によ
り形成する。さらに、有機EL材料の発光層14の表面
に、LiやMg等の電子注入層20を、上記真空薄膜形
成技術の任意の方法で、上記と同様にマスキングにより
島状、穴あき状、ストライプ状、または網目状等に形成
する。そして、その表面に、上記真空薄膜形成技術のう
ちの任意の方法により、AuやAl等による背面電極1
6を形成する。
【0013】次に、背面電極16の表面には、図示しな
い保護層を適宜形成する。保護層は、AlやAg、さら
に樹脂等により背面電極を被覆するものである。
【0014】ここで蒸着条件は、例えば、真空度が6×
10-6Torrで、有機EL材料の場合50Å/sec
の蒸着速度で成膜する。フラッシュ蒸着法は、予め所定
の比率で混合した有機EL材料を、300〜600℃好
ましくは、400〜500℃に加熱した蒸着源に落下さ
せ、有機EL材料を一気に蒸発させるものである。ま
た、その有機EL材料を容器中に収容し、急速にその容
器を加熱し、一気に蒸着させるものでも良い。
【0015】この実施形態の有機EL素子は、透明電極
12側を陽極、背面電極16側を陰極とした順バイアス
電位を印加した場合、図1に示すように、仕事関数の高
いITO等の透明電極12から有機EL材料の発光層1
4へホール22の注入が行なわれるとともに、陰極であ
る背面電極16側では仕事関数の低いLi、Mg等の電
子注入層20から電子24の注入が行なわれる。そし
て、発光層14中のホール輸送材料及び電子輸送材料及
びその他の発光材料によりEL発光が生じる。また逆
に、透明電極12側を陰極、背面電極16側を陽極とし
た逆バイアス電位を印加した場合、図2に示すように、
仕事関数の高いAuやAl等の背面電極16から有機E
L材料の発光層14へホール22の注入が行なわれると
ともに、陰極となる透明電極12側では仕事関数の低い
LiやMg等の電子注入層20から電子24の注入が行
なわれる。
【0016】この実施形態の有機EL素子によれば、透
明電極12と背面電極16に印加する電位の極性が何れ
であっても有効に発光可能なものであり、電極の極性を
問わない有機EL素子を能にするものである。
【0017】次にこの発明の有機EL素子の第二実施形
態について図3を基にして説明する。ここで上記実施形
態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態の有機EL素子は、発光層14を積層構造
としたもので、発光層14の中央にオキサジアゾール誘
導体(tBu−PBD)や、フェナンロトロリン誘導体
(バソクプロイン)等のホールブロック層26を形成
し、その一方の側の透明電極12側には、TPD、Al
3とDCMの混合層28を形成し、他方の背面電極側
には、TPD、Alq3とC540の混合層29を形成
する。
【0018】この発光層14では、透明電極12が陽極
で背面電極16が陰極の順バイアス時は、透明電極12
から注入されたホール22が、混合層28とホールブロ
ック層26の界面で浸入が阻止され、混合層28でその
DCMによりオレンジ色の発光が得られる。また、透明
電極12が陰極で背面電極16が陽極の逆バイアス時
は、背面電極16から注入されたホール22が混合層2
9とホールブロック層26の界面で浸入が阻止され、混
合層29のC540から緑色の発光が得られる。
【0019】この実施形態の有機EL素子によれば、単
一の素子で異なる発光が得られるものであり、有機EL
素子の小型化やカラーディスプレイとしての用途を開く
ものである。
【0020】なお、この発明の有機EL素子は、仕事関
数の高い電極間に有機EL材料の発光層を形成し、その
電極表面に仕事関数の小さい金属の薄い電子注入層を部
分的に形成したものであれば良く、その金属の厚さや材
料や形状、形成方法は問わない。
【0021】
【発明の効果】この発明の有機EL素子は、透明電極と
背面電極の極性を問わずに使用可能であり、有機EL素
子の用途を広げるものであり、取り扱いも容易なものと
なる。また、電極の極性を変えることにより異なる発光
を得ることもでき、一つの素子で複数の機能を発揮する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一実施形態のEL素子の順バイア
ス時の状態を示す模式的断面図である。
【図2】この発明の第一実施形態のEL素子の逆バイア
ス時の状態を示す模式的断面図である。
【図3】この発明の第二実施形態のEL素子を示す断面
図である。
【符号の説明】
10 基板 12 透明電極 14 発光層 16 背面電極 20 電子注入層 22 ホール 24 電子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に透明な電極材料であり仕事
    関数の大きい透明電極と、この透明電極に積層されホー
    ル輸送材料及び電子輸送材料を含む有機EL材料の発光
    層と、この発光層に積層され仕事関数の大きい電極材料
    による背面電極を形成し、上記有機EL材料の発光層と
    透明電極及び背面電極との各積層間に、仕事関数の小さ
    い金属からなる電子注入層を、ホールの通過が可能な状
    態に形成した有機EL素子。
  2. 【請求項2】 上記電子注入層は、上記各電極と上記発
    光層との間に島状、穴あき状、ストライプ状または網目
    状に形成されている請求項1記載の有機EL素子。
  3. 【請求項3】 上記有機EL材料の発光層は、積層構造
    に形成され、中央にホールブロック層を形成し、その両
    側に各々異なる発光材料を含有した発光層を形成した請
    求項1または2記載の有機EL素子。
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