JPH10321373A - 電界発光素子 - Google Patents
電界発光素子Info
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- JPH10321373A JPH10321373A JP14296097A JP14296097A JPH10321373A JP H10321373 A JPH10321373 A JP H10321373A JP 14296097 A JP14296097 A JP 14296097A JP 14296097 A JP14296097 A JP 14296097A JP H10321373 A JPH10321373 A JP H10321373A
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高輝度の光出力を有し、極めて耐久性のある
電界発光素子を提供する。 【解決手段】 陽極及び陰極と、これらの間に挟持され
た一または複数の有機化合物からなる層とを少なくとも
有する電界発光素子において、前記陽極の仕事関数（Ｗ
ｆ（ａｎｏｄｅ））と、該陽極に接している前記有機化
合物からなる層のフェルミ準位（Ｅｆ（ａｎｏｄｅ））
との関係が下記（Ｉ）式を満足する電界発光素子。 Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）−０．２≦Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）≦Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）＋ ０．２［ｅＶ］ （Ｉ）
電界発光素子を提供する。 【解決手段】 陽極及び陰極と、これらの間に挟持され
た一または複数の有機化合物からなる層とを少なくとも
有する電界発光素子において、前記陽極の仕事関数（Ｗ
ｆ（ａｎｏｄｅ））と、該陽極に接している前記有機化
合物からなる層のフェルミ準位（Ｅｆ（ａｎｏｄｅ））
との関係が下記（Ｉ）式を満足する電界発光素子。 Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）−０．２≦Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）≦Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）＋ ０．２［ｅＶ］ （Ｉ）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光性物質からな
る発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる電界発光素子
に関する。
る発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる電界発光素子
に関する。
【０００２】詳しくは従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発
光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽
量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、
高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）パネルに使用する電界発光素子に関する。
光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽
量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、
高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ）パネルに使用する電界発光素子に関する。
【０００３】
【従来の技術】有機材料の電界発光現象は１９６３年に
ポープ（Ｐｏｐｅ）らによってアントラセン単結晶で観
測され（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．３８（１９６３）２
０４２）、それに続き１９６５年にヘルフリッヒ（Ｈｅ
ｌｆｉｎｃｈ）とシュナイダー（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ）
は注入効率の良い溶液電極系を用いる事により比較的強
い注入型ＥＬの観測に成功している（Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｌｅｔｔ．１４（１９６５）２２９）。
ポープ（Ｐｏｐｅ）らによってアントラセン単結晶で観
測され（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．３８（１９６３）２
０４２）、それに続き１９６５年にヘルフリッヒ（Ｈｅ
ｌｆｉｎｃｈ）とシュナイダー（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ）
は注入効率の良い溶液電極系を用いる事により比較的強
い注入型ＥＬの観測に成功している（Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｌｅｔｔ．１４（１９６５）２２９）。
【０００４】それ以来、米国特許３，１７２，８６２
号、米国特許３，１７３，０５０号、米国特許３，７１
０，１６７号、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．４４（１９６
６）２９０２、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５０（１９６
９）１４３６４、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５８（１９
７３）１５４２、あるいはＣｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．３６（１９７５）３４５等に報告されている様に、
共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共役の有
機活性化剤とで有機発光性物質を形成する研究が行われ
た。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレン、テト
ラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、カ
ルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフェニル、
トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニル、トラン
ス−スチルベン及び１，４−ジフェニルブタジエン等が
有機ホスト物質の例として示され、アンスラセン、テト
ラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例として挙げら
れた。しかしこれらの有機発光性物質はいずれもｌμｍ
以上をこえる厚さを持つ単一層として存在し、発光には
高電界が必要であった。この為、真空蒸着法による薄膜
素子の研究が進められた（例えばＴｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ ９４（１９８２）１７１、Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ ２４（１９８３）７４８、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．２５（１９８６）Ｌ７７３）。しかし薄膜化
は駆動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの
高輝度の素子を得るには至らなかった。
号、米国特許３，１７３，０５０号、米国特許３，７１
０，１６７号、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．４４（１９６
６）２９０２、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５０（１９６
９）１４３６４、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５８（１９
７３）１５４２、あるいはＣｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．３６（１９７５）３４５等に報告されている様に、
共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共役の有
機活性化剤とで有機発光性物質を形成する研究が行われ
た。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレン、テト
ラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、カ
ルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフェニル、
トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニル、トラン
ス−スチルベン及び１，４−ジフェニルブタジエン等が
有機ホスト物質の例として示され、アンスラセン、テト
ラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例として挙げら
れた。しかしこれらの有機発光性物質はいずれもｌμｍ
以上をこえる厚さを持つ単一層として存在し、発光には
高電界が必要であった。この為、真空蒸着法による薄膜
素子の研究が進められた（例えばＴｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ ９４（１９８２）１７１、Ｐｏｌｙｍｅ
ｒ ２４（１９８３）７４８、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．２５（１９８６）Ｌ７７３）。しかし薄膜化
は駆動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの
高輝度の素子を得るには至らなかった。
【０００５】しかし近年タン（Ｔａｎｇ）らは（Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）９１３ある
いは米国特許４，３５６，４２９号）、陽極と陰極との
間に２つの極めて薄い層（電荷輸送層と発光層）を真空
蒸着で積層したＥＬ素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した。この種の積層型有機ＥＬデバイスはその
後も活発に研究され、例えば特開昭５９−１９４３９３
号公報、米国特許４，５３９，５０７号、特開昭５９−
１９４３９３号公報、米国特許４，７２０，４３２号、
特開昭６３−２６４６９２号公報、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１９８９）１４６７、特開平３−
１６３１８８等に記載されている。
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）９１３ある
いは米国特許４，３５６，４２９号）、陽極と陰極との
間に２つの極めて薄い層（電荷輸送層と発光層）を真空
蒸着で積層したＥＬ素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した。この種の積層型有機ＥＬデバイスはその
後も活発に研究され、例えば特開昭５９−１９４３９３
号公報、米国特許４，５３９，５０７号、特開昭５９−
１９４３９３号公報、米国特許４，７２０，４３２号、
特開昭６３−２６４６９２号公報、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１９８９）１４６７、特開平３−
１６３１８８等に記載されている。
【０００６】また更にＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．２７（１９８８）Ｌ２６９．Ｌ７１３には、キャリ
ア輸送と発光の機能を分離した３層構造のＥＬ素子が報
告されており、発光色を決める発光層の色素の選定に際
してもキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度
がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子（あ
るいは励起子）を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる
可能性も示唆される。
ｓ．２７（１９８８）Ｌ２６９．Ｌ７１３には、キャリ
ア輸送と発光の機能を分離した３層構造のＥＬ素子が報
告されており、発光色を決める発光層の色素の選定に際
してもキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度
がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子（あ
るいは励起子）を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる
可能性も示唆される。
【０００７】積層型有機ＥＬ素子の作成には、一般に真
空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によっ
てもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されてい
る（例えば、第５０回応物学会学術講演会講演予稿集ｌ
００６（１９８９）及び第５０回応物学会学術講演会講
演予稿集１０４１（１９９０））。
空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によっ
てもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されてい
る（例えば、第５０回応物学会学術講演会講演予稿集ｌ
００６（１９８９）及び第５０回応物学会学術講演会講
演予稿集１０４１（１９９０））。
【０００８】更には、ホール輸送化合物としてポリビニ
ルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾー
ル誘導体及び発光体としてクマリン６を混合した溶液か
ら浸漬塗布法で形成した混合１層型ＥＬ素子でもかなり
高い発光効率が得られる事が報告されている（例えば、
第３８回応物関係連合講演会講演予稿集１０８６（１９
９１））。上述の様に有機ＥＬデバイスにおける最近の
進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻している。
ルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾー
ル誘導体及び発光体としてクマリン６を混合した溶液か
ら浸漬塗布法で形成した混合１層型ＥＬ素子でもかなり
高い発光効率が得られる事が報告されている（例えば、
第３８回応物関係連合講演会講演予稿集１０８６（１９
９１））。上述の様に有機ＥＬデバイスにおける最近の
進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻している。
【０００９】しかしそれらの研究の歴史はまだまだ浅
く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なさ
れていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の
使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気など
による劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフ
ルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、
赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化
等の問題も未だ十分に解決されていない。
く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なさ
れていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の
使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気など
による劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフ
ルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、
赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化
等の問題も未だ十分に解決されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な従
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素子を提
供する事にある。第二に極めて耐久性のある電界発光素
子を提供する事にある。第三に製造が容易でかつ比較的
安価に提供できる電界発光素子を提供する事にある。
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素子を提
供する事にある。第二に極めて耐久性のある電界発光素
子を提供する事にある。第三に製造が容易でかつ比較的
安価に提供できる電界発光素子を提供する事にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、陽極及
び陰極と、これらの間に挟持された一または複数の有機
化合物からなる層とを少なくとも有する電界発光素子に
おいて、前記陽極の仕事関数（Ｗｆ（ａｎｏｄｅ））
と、該陽極に接している前記有機化合物からなる層のフ
ェルミ準位（Ｅｆ（ａｎｏｄｅ））との関係が下記
（Ｉ）式を満足することを特徴とする電界発光素子であ
る。
び陰極と、これらの間に挟持された一または複数の有機
化合物からなる層とを少なくとも有する電界発光素子に
おいて、前記陽極の仕事関数（Ｗｆ（ａｎｏｄｅ））
と、該陽極に接している前記有機化合物からなる層のフ
ェルミ準位（Ｅｆ（ａｎｏｄｅ））との関係が下記
（Ｉ）式を満足することを特徴とする電界発光素子であ
る。
【００１２】
【数３】 Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）−０．２≦Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）≦Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）＋ ０．２［ｅＶ］ （Ｉ） また、本発明の電界発光素子においては、陽極及び陰極
と、これらの間に挟持された一または複数の有機化合物
からなる層とを少なくとも有する電界発光素子におい
て、前記陰極の仕事関数（Ｗｆ（ｃａｔｈｏｄｅ））
と、該陰極に接している有機化合物からなる層のフェル
ミ準位（Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄｅ））との関係が下記（Ｉ
Ｉ）式を満足することが好ましい。
と、これらの間に挟持された一または複数の有機化合物
からなる層とを少なくとも有する電界発光素子におい
て、前記陰極の仕事関数（Ｗｆ（ｃａｔｈｏｄｅ））
と、該陰極に接している有機化合物からなる層のフェル
ミ準位（Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄｅ））との関係が下記（Ｉ
Ｉ）式を満足することが好ましい。
【００１３】
【数４】 Ｗｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）≦Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）［ｅＶ］ （ＩＩ）
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
るために鋭意研究した結果、陽極及び陰極と、これらの
間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層と
を少なくとも有する電界発光素子において、前記陽極及
び陰極の仕事関数Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）及びＷｆ（ｃａｔ
ｈｏｄｅ）と、それらの陽極及び陰極に接している各々
の有機化合物からなる層のフェルミ準位Ｅｆ（ａｎｏｄ
ｅ）及びＥｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の間に
るために鋭意研究した結果、陽極及び陰極と、これらの
間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層と
を少なくとも有する電界発光素子において、前記陽極及
び陰極の仕事関数Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）及びＷｆ（ｃａｔ
ｈｏｄｅ）と、それらの陽極及び陰極に接している各々
の有機化合物からなる層のフェルミ準位Ｅｆ（ａｎｏｄ
ｅ）及びＥｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の間に
【００１５】
【数５】 Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）−０．２≦Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）≦Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）＋ ０．２ （Ｉ） Ｗｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）≦Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄｅ） （ＩＩ） （単位は［ｅＶ］） の関係があることを特徴とする電界発光素子が極めて好
適である事を見出し、本発明に至った。
適である事を見出し、本発明に至った。
【００１６】本発明において、陽極及び陰極の仕事関数
Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）及びＷｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の値
は、表面分析装置（理研計器社製、ＡＣ−１）を用い
て、光電子放出のしきい値から求めた値を示す。
Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）及びＷｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の値
は、表面分析装置（理研計器社製、ＡＣ−１）を用い
て、光電子放出のしきい値から求めた値を示す。
【００１７】また、有機化合物からなる層のフェルミ準
位Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）及びＥｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の値
は、フェルミ準位測定装置（理研計器社製、ＦＡＣ−
１）を用いて、接触電位法（ケルビン法）から求めた値
を示す。上記の２つの測定は、大気中（温度２０℃、湿
度４０％）で行った。
位Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）及びＥｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）の値
は、フェルミ準位測定装置（理研計器社製、ＦＡＣ−
１）を用いて、接触電位法（ケルビン法）から求めた値
を示す。上記の２つの測定は、大気中（温度２０℃、湿
度４０％）で行った。
【００１８】以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説
明する。図１は本発明の電界発光素子の一例を示す断面
図である。図１は基板１上に陽極２、発光層３及び陰極
４を順次設けた構成のものである。ここで使用する電界
発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送
能及び発光性の性能を単一で有している場合や、それぞ
れの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用であ
る。
明する。図１は本発明の電界発光素子の一例を示す断面
図である。図１は基板１上に陽極２、発光層３及び陰極
４を順次設けた構成のものである。ここで使用する電界
発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送
能及び発光性の性能を単一で有している場合や、それぞ
れの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用であ
る。
【００１９】図２は本発明の電界発光素子の他の例を示
す断面図である。図２は基板１上に陽極２、ホール輸送
層５、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のもの
である。この場合は発光物質はホール輸送性かあるいは
電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有している
材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール
輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場
合に有用である。また、この場合、発光層３はホール輸
送層５および電子輸送層６からなる。
す断面図である。図２は基板１上に陽極２、ホール輸送
層５、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のもの
である。この場合は発光物質はホール輸送性かあるいは
電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有している
材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール
輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場
合に有用である。また、この場合、発光層３はホール輸
送層５および電子輸送層６からなる。
【００２０】図３は本発明の電界発光素子の他の例を示
す断面図である。図３は基板１上に陽極２、ホール輸送
層５、発光層３、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた
構成のものである。
す断面図である。図３は基板１上に陽極２、ホール輸送
層５、発光層３、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた
構成のものである。
【００２１】図４は本発明の電界発光素子の他の例を示
す断面図である。図４は基板１上に陽極２、発光層３、
電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものであ
る。
す断面図である。図４は基板１上に陽極２、発光層３、
電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものであ
る。
【００２２】これらの図３および図４の電界発光素子
は、キヤリヤ輸送と発光の機能を分離したものであり、
ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化
合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料の選択の自
由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物
が使用出来る為、発光色相の多様化が可能となる。また
更に中央の発光層にホールと電子（あるいは励起子）を
有効に閉じ込めて発光効率の向上を図る事も可能にな
る。
は、キヤリヤ輸送と発光の機能を分離したものであり、
ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化
合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料の選択の自
由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物
が使用出来る為、発光色相の多様化が可能となる。また
更に中央の発光層にホールと電子（あるいは励起子）を
有効に閉じ込めて発光効率の向上を図る事も可能にな
る。
【００２３】本発明の構成の電界発光素子は、従来の電
界発光素子に比べ、極めてホール注入性及びエレクトロ
ン注入性に優れており、必要に応じて図１乃至図４のい
ずれの形態でも使用する事が可能である。
界発光素子に比べ、極めてホール注入性及びエレクトロ
ン注入性に優れており、必要に応じて図１乃至図４のい
ずれの形態でも使用する事が可能である。
【００２４】一般に、有機ＥＬ素子は、注入型発光素子
であり、電極からのキャリア（ホールまたはエレクトロ
ン）の注入量に強く依存する。そして、電極（陽極や陰
極）からのキャリア注入は、長時間にわたる使用におい
ても、常に一定であることが望ましい。
であり、電極からのキャリア（ホールまたはエレクトロ
ン）の注入量に強く依存する。そして、電極（陽極や陰
極）からのキャリア注入は、長時間にわたる使用におい
ても、常に一定であることが望ましい。
【００２５】しかし実際、電極の選定にはこれといった
目安もなく長時間使用では素子の劣化に伴い、電極と各
層の電気的物理的なマッチングの不完全さも相まって、
素子を流れる電流（電極からのキャリア注入による）が
減少し、著しい光出力の低下をもたらしていた。
目安もなく長時間使用では素子の劣化に伴い、電極と各
層の電気的物理的なマッチングの不完全さも相まって、
素子を流れる電流（電極からのキャリア注入による）が
減少し、著しい光出力の低下をもたらしていた。
【００２６】しかしながら、本発明の条件式（Ｉ）、
（ＩＩ）を満たした電界発光素子は、電極とそれに接し
ている有機化合物からなる層の電子的なマッチングが最
適な状態にあるため、電極からのキャリア注入量が最適
値（最大）であり、長時間使用時における素子の電流低
下も最小限に抑えることが可能である。
（ＩＩ）を満たした電界発光素子は、電極とそれに接し
ている有機化合物からなる層の電子的なマッチングが最
適な状態にあるため、電極からのキャリア注入量が最適
値（最大）であり、長時間使用時における素子の電流低
下も最小限に抑えることが可能である。
【００２７】次に、本発明の電界発光素子の電極からの
キャリア注入性を観測した一例を示す。層構成は図４と
同様で、陰極はＡｌ，発光層は下記構造式のＡｌｑ3 ，
ホール輸送層は下記構造式の化合物（ａ）
キャリア注入性を観測した一例を示す。層構成は図４と
同様で、陰極はＡｌ，発光層は下記構造式のＡｌｑ3 ，
ホール輸送層は下記構造式の化合物（ａ）
【００２８】
【化１】 とポリカーボネート樹脂（重量比１／１混合）で構成さ
れている。また、陽極として、仕事関数の異なる数種類
の金属（Ａｌ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ）
を半透明に設け、陽極からホール輸送層中へのホール注
入量と発光強度を求めた。結果を図５に示す。
れている。また、陽極として、仕事関数の異なる数種類
の金属（Ａｌ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃｕ）
を半透明に設け、陽極からホール輸送層中へのホール注
入量と発光強度を求めた。結果を図５に示す。
【００２９】横軸は、陽極金属の仕事関数をあらわして
おり、測定は表面分析装置（理研計器社製，ＡＣ−１）
で行なった。
おり、測定は表面分析装置（理研計器社製，ＡＣ−１）
で行なった。
【００３０】また、縦軸の注入された蓄積電荷量は空間
電荷分布測定装置（ファイブ・ラボ（Ｆｉｖｅ Ｌａ
ｂ）社製，ＰＥＡＮＵＴＳ）で測定した。
電荷分布測定装置（ファイブ・ラボ（Ｆｉｖｅ Ｌａ
ｂ）社製，ＰＥＡＮＵＴＳ）で測定した。
【００３１】一方、ホール輸送層のフェルミ準位は、フ
ェルミ準位測定装置（理研計器社製，ＦＡＣ−１）で求
め、その値は４．５２ｅＶであった。
ェルミ準位測定装置（理研計器社製，ＦＡＣ−１）で求
め、その値は４．５２ｅＶであった。
【００３２】図５からわかるように、ホール輸送層のフ
ェルミ準位（４．５２ｅＶ）に対して±０．２ｅＶの範
囲に入っている仕事関数を有する陽極金属では、ホール
注入量がその最大値の約７割を占めており、発光強度も
注入量に依存した形になっている。
ェルミ準位（４．５２ｅＶ）に対して±０．２ｅＶの範
囲に入っている仕事関数を有する陽極金属では、ホール
注入量がその最大値の約７割を占めており、発光強度も
注入量に依存した形になっている。
【００３３】さらに、陽極からのホール注入量と発光強
度を最大限に活かすためには、陽極金属の仕事関数は、
ホール輸送層のフェルミ準位に対して±０．１ｅＶの範
囲に入っている方がより好ましいこともわかる。
度を最大限に活かすためには、陽極金属の仕事関数は、
ホール輸送層のフェルミ準位に対して±０．１ｅＶの範
囲に入っている方がより好ましいこともわかる。
【００３４】このように、ホール輸送性の有機化合物層
のフェルミ準位に対して±０．２ｅＶ、好ましくは±
０．１ｅＶの仕事関数範囲にある電極を有する素子は、
キャリア注入（ホール）が最大限に活かせるため大きな
発光強度と長時間使用時においても素子の電流低下が最
小限に抑えることができる。
のフェルミ準位に対して±０．２ｅＶ、好ましくは±
０．１ｅＶの仕事関数範囲にある電極を有する素子は、
キャリア注入（ホール）が最大限に活かせるため大きな
発光強度と長時間使用時においても素子の電流低下が最
小限に抑えることができる。
【００３５】一方、電子輸送層と陰極の間では、前記の
場合とは、若干異なる現象がみられる。電子輸送性の有
機化合物のフェルミ準位近傍には、陰極から電子を受け
入れる窓が広くひろがっているため（アクセプター性が
強い）、陰極の仕事関数は電子輸送層のフェルミ準位よ
り小さければ小さい程、キャリア注入（電子）が増加
し、大きな発光強度が得られる。
場合とは、若干異なる現象がみられる。電子輸送性の有
機化合物のフェルミ準位近傍には、陰極から電子を受け
入れる窓が広くひろがっているため（アクセプター性が
強い）、陰極の仕事関数は電子輸送層のフェルミ準位よ
り小さければ小さい程、キャリア注入（電子）が増加
し、大きな発光強度が得られる。
【００３６】本発明の電界発光素子においては、発光層
構成成分として、電子写真感光体分野等で研究されてい
るホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール輸送
性発光体化合物（例えば表１〜４に示される化合物等）
あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電子輸
送性発光体化合物（例えば表５〜６に挙げられる化合
物）を必要に応じて２種類以上使用する事も出来る。
構成成分として、電子写真感光体分野等で研究されてい
るホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール輸送
性発光体化合物（例えば表１〜４に示される化合物等）
あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電子輸
送性発光体化合物（例えば表５〜６に挙げられる化合
物）を必要に応じて２種類以上使用する事も出来る。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】
【表４】
【００４１】
【表５】
【００４２】
【表６】
【００４３】本発明の電界発光素子において、発光層は
一般には真空蒸着あるいは適当な結着性樹脂と組み合わ
せて薄膜を形成する。上記結着剤としては広範囲な結着
性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾール樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
リレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ア
クリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。こ
れらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２
種以上混合して用いても良い。
一般には真空蒸着あるいは適当な結着性樹脂と組み合わ
せて薄膜を形成する。上記結着剤としては広範囲な結着
性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾール樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
リレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ア
クリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキ
シ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。こ
れらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２
種以上混合して用いても良い。
【００４４】陽極材料としては仕事関数がなるべく大き
なものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウ
ム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あ
るいは酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅
が好ましい。またポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ
フェニレンスルフィドあるいはポリピロール等の導電性
ポリマーも使用出来る。
なものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウ
ム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あ
るいは酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅
が好ましい。またポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ
フェニレンスルフィドあるいはポリピロール等の導電性
ポリマーも使用出来る。
【００４５】一方、陰極材料としては仕事関数が小さな
銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム、クロムあるいはこれらの合
金が用いられる。
銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム、クロムあるいはこれらの合
金が用いられる。
【００４６】また、陽極及び陰極として用いる材料のう
ち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において５０
％より多くの光を透過する事が好ましい。また、本発明
で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフ
ィルム等が用いられる。
ち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において５０
％より多くの光を透過する事が好ましい。また、本発明
で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフ
ィルム等が用いられる。
【００４７】本発明の電界発光素子は、従来の白熱灯、
螢光灯あるいは発光ダイオードなどと異なり、大面積、
高分解能、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバイス
であり、高度な要求を満たす可能性のあるＥＬパネルに
使用することができる。
螢光灯あるいは発光ダイオードなどと異なり、大面積、
高分解能、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバイス
であり、高度な要求を満たす可能性のあるＥＬパネルに
使用することができる。
【００４８】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。
る。
【００４９】実施例１〜３、比較例１〜２ ガラス板上にそれぞれ鉄、銀、酸化錫−インジウム（Ｉ
ＴＯ）を５０ｎｍの膜厚で蒸着した半透明（または透
明）陽極上に、下記化合物（ｂ）からなるホール輸送層
（膜厚１００ｎｍ）、そしてＡｌｑ3 からなるエレクト
ロン輸送層（発光層兼ねる）（膜厚７５ｎｍ）、さらに
Ａｌからなる陰極（膜厚１２０ｎｍ）を各々順次真空蒸
着により形成し、実施例１、２、３の素子を作成した。
ＴＯ）を５０ｎｍの膜厚で蒸着した半透明（または透
明）陽極上に、下記化合物（ｂ）からなるホール輸送層
（膜厚１００ｎｍ）、そしてＡｌｑ3 からなるエレクト
ロン輸送層（発光層兼ねる）（膜厚７５ｎｍ）、さらに
Ａｌからなる陰極（膜厚１２０ｎｍ）を各々順次真空蒸
着により形成し、実施例１、２、３の素子を作成した。
【００５０】
【化２】
【００５１】一方、陽極としてジルコニウム、銅をそれ
ぞれガラス板上に５０ｎｍの膜厚で蒸着し、金からなる
陰極（膜厚１００ｎｍ）を蒸着した以外は実施例１〜３
と同様の方法で作成した素子を比較例１、２の試料とし
た。
ぞれガラス板上に５０ｎｍの膜厚で蒸着し、金からなる
陰極（膜厚１００ｎｍ）を蒸着した以外は実施例１〜３
と同様の方法で作成した素子を比較例１、２の試料とし
た。
【００５２】表７に各々の試料について陽極及び陰極の
仕事関数Ｗｆ（ｅＶ）を表面分析装置（理研計器社製、
ＡＣ−１）を用いて測定した結果を示す。また、化合物
（ｂ）及びＡｌｑ3 膜のフェルミ準位をフェルミ準位測
定装置（理研計器社製、ＦＡＣ−１）で測定した結果、
それぞれ４．６３ｅＶ、４．７０ｅＶという値が得られ
た。
仕事関数Ｗｆ（ｅＶ）を表面分析装置（理研計器社製、
ＡＣ−１）を用いて測定した結果を示す。また、化合物
（ｂ）及びＡｌｑ3 膜のフェルミ準位をフェルミ準位測
定装置（理研計器社製、ＦＡＣ−１）で測定した結果、
それぞれ４．６３ｅＶ、４．７０ｅＶという値が得られ
た。
【００５３】この様にして作成した素子に電流密度２０
ｍＡ／ｃｍ2 の電流を１００時間流した。その時の結果
を表７に示す。
ｍＡ／ｃｍ2 の電流を１００時間流した。その時の結果
を表７に示す。
【００５４】
【表７】
【００５５】実施例４〜５、比較例３〜４ ガラス板上にＩＴＯ、モリブデンをそれぞれ５０ｎｍの
膜厚で蒸着した半透明（または透明）陽極上に、下記化
合物（ｃ）からなるホール輸送層（膜厚１３０ｎｍ）、
そしてチタニルオキシフタロシアニンからなるエレクト
ロン輸送層（発光層兼ねる）（膜厚１００ｎｍ）、さら
にＡｌからなる陰極（膜厚１２０ｎｍ）を各々順次真空
蒸着により形成し、実施例４、５の素子を作成した。
膜厚で蒸着した半透明（または透明）陽極上に、下記化
合物（ｃ）からなるホール輸送層（膜厚１３０ｎｍ）、
そしてチタニルオキシフタロシアニンからなるエレクト
ロン輸送層（発光層兼ねる）（膜厚１００ｎｍ）、さら
にＡｌからなる陰極（膜厚１２０ｎｍ）を各々順次真空
蒸着により形成し、実施例４、５の素子を作成した。
【００５６】
【化３】
【００５７】一方、陽極として亜鉛、ニッケルをそれぞ
れガラス板上に５０ｎｍの膜厚で蒸着し、プラチナから
なる陰極（膜厚１２５ｎｍ）を蒸着した以外は実施例４
〜５と同様の方法で作成した素子を比較例３、４の試料
とした。表８に各々の試料について陽極及び陰極の仕事
関数Ｗｆ（ｅＶ）を表面分析装置（理研計器社製、ＡＣ
−１）を用いて測定した結果を示す。
れガラス板上に５０ｎｍの膜厚で蒸着し、プラチナから
なる陰極（膜厚１２５ｎｍ）を蒸着した以外は実施例４
〜５と同様の方法で作成した素子を比較例３、４の試料
とした。表８に各々の試料について陽極及び陰極の仕事
関数Ｗｆ（ｅＶ）を表面分析装置（理研計器社製、ＡＣ
−１）を用いて測定した結果を示す。
【００５８】また、化合物（ｃ）及びチタニルオキシフ
タロシアニン膜のフェルミ準位をフェルミ準位測定装置
（理研計器社製、ＦＡＣ−１）で測定した結果、それぞ
れ４．５６ｅＶ、４．９４ｅＶという値が得られた。
タロシアニン膜のフェルミ準位をフェルミ準位測定装置
（理研計器社製、ＦＡＣ−１）で測定した結果、それぞ
れ４．５６ｅＶ、４．９４ｅＶという値が得られた。
【００５９】この様にして作成した素子に電流密度６０
ｍＡ／ｃｍ2 の電流を１００時間流した。その時の結果
を表８に示す。
ｍＡ／ｃｍ2 の電流を１００時間流した。その時の結果
を表８に示す。
【００６０】
【表８】
【００６１】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の一般式
［１］または／および一般式［２］で示される化合物を
用いた電界発光素子は、低い印加電庄で極めて輝度の高
い発光を得ることができ且つ耐久性にも極めて優れてい
る。また素子の作成も真空蒸着あるいはキャスティング
法等で作成でき比較的安価で大面積の素子を容易に作成
する事が可能である。
［１］または／および一般式［２］で示される化合物を
用いた電界発光素子は、低い印加電庄で極めて輝度の高
い発光を得ることができ且つ耐久性にも極めて優れてい
る。また素子の作成も真空蒸着あるいはキャスティング
法等で作成でき比較的安価で大面積の素子を容易に作成
する事が可能である。
【図１】本発明の電界発光素子の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の電界発光素子の他の例を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の電界発光素子の他の例を示す断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の電界発光素子の他の例を示す断面図で
ある。
ある。
【図５】本発明にかかわる電界発光素子の陽極金属の仕
事関数に対する注入蓄積電荷量と発光強度の変化を示す
図である。
事関数に対する注入蓄積電荷量と発光強度の変化を示す
図である。
１ 基板 ２ 陽極 ３ 発光層 ４ 陰極 ５ ホール輸送層 ６ 電子輸送層
Claims (2)
- 【請求項１】 陽極及び陰極と、これらの間に挟持され
た一または複数の有機化合物からなる層とを少なくとも
有する電界発光素子において、前記陽極の仕事関数（Ｗ
ｆ（ａｎｏｄｅ））と、該陽極に接している前記有機化
合物からなる層のフェルミ準位（Ｅｆ（ａｎｏｄｅ））
との関係が下記（Ｉ）式を満足することを特徴とする電
界発光素子。 【数１】 Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）−０．２≦Ｗｆ（ａｎｏｄｅ）≦Ｅｆ（ａｎｏｄｅ）＋ ０．２［ｅＶ］ （Ｉ） - 【請求項２】 陽極及び陰極と、これらの間に挟持され
た一または複数の有機化合物からなる層とを少なくとも
有する電界発光素子において、前記陰極の仕事関数（Ｗ
ｆ（ｃａｔｈｏｄｅ））と、該陰極に接している有機化
合物からなる層のフェルミ準位（Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄ
ｅ））との関係が下記（ＩＩ）式を満足することを特徴
とする請求項１記載の電界発光素子。 【数２】 Ｗｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）≦Ｅｆ（ｃａｔｈｏｄｅ）［ｅＶ］ （ＩＩ）
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14296097A JPH10321373A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | 電界発光素子 |
| US09/080,356 US6586119B1 (en) | 1997-05-19 | 1998-05-18 | Luminescent device |
| EP19980303966 EP0880304A3 (en) | 1997-05-19 | 1998-05-19 | Luminescent device |
| US10/347,378 US20030168971A1 (en) | 1997-05-19 | 2003-01-21 | Luminescent device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14296097A JPH10321373A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | 電界発光素子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003000501A Division JP2003178887A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 電界発光素子用電極材料の選択方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321373A true JPH10321373A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=15327671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14296097A Pending JPH10321373A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | 電界発光素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6586119B1 (ja) |
| EP (1) | EP0880304A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10321373A (ja) |
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| JP4474721B2 (ja) | 2000-03-15 | 2010-06-09 | ソニー株式会社 | 有機又は無機発光素子 |
| US7208868B2 (en) | 2000-03-15 | 2007-04-24 | Sony Corporation | Light-emitting device and its use |
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| DE102007024153A1 (de) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Elektrisches organisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
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| JPH03173095A (ja) | 1989-11-30 | 1991-07-26 | Pioneer Electron Corp | 電界発光素子 |
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-
1997
- 1997-05-19 JP JP14296097A patent/JPH10321373A/ja active Pending
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1998
- 1998-05-18 US US09/080,356 patent/US6586119B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-19 EP EP19980303966 patent/EP0880304A3/en not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-01-21 US US10/347,378 patent/US20030168971A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011222976A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-11-04 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0880304A2 (en) | 1998-11-25 |
| US6586119B1 (en) | 2003-07-01 |
| US20030168971A1 (en) | 2003-09-11 |
| EP0880304A3 (en) | 1999-06-16 |
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