JPH10340787A - 有機発光素子及びその製造方法 - Google Patents
有機発光素子及びその製造方法Info
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- JPH10340787A JPH10340787A JP9151001A JP15100197A JPH10340787A JP H10340787 A JPH10340787 A JP H10340787A JP 9151001 A JP9151001 A JP 9151001A JP 15100197 A JP15100197 A JP 15100197A JP H10340787 A JPH10340787 A JP H10340787A
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- Japan
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- light emitting
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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
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
- H10K50/82—Cathodes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 陰極の経時変化及び有機薄膜の変質による有
機発光素子の特性の劣化を防ぐことを課題とする。 【解決手段】 少なくとも基板１、仕事関数が４ｅＶよ
り大きな材料からなる陰極２、絶縁膜３、有機薄膜４及
び陽極５により構成され、かつキャリア注入型であるこ
とを特徴とする有機発光素子及びその製造方法により上
記課題を解決する。
機発光素子の特性の劣化を防ぐことを課題とする。 【解決手段】 少なくとも基板１、仕事関数が４ｅＶよ
り大きな材料からなる陰極２、絶縁膜３、有機薄膜４及
び陽極５により構成され、かつキャリア注入型であるこ
とを特徴とする有機発光素子及びその製造方法により上
記課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機発光素子及び
その製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、耐久
性に優れ、発光効率の高い、キャリア注入型の有機発光
素子及びその製造方法に関する。
その製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、耐久
性に優れ、発光効率の高い、キャリア注入型の有機発光
素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の代表的な有機発光素子としては、
ガラス基板上に、ＩＴＯ透明電極（陽極）／ホール輸送
性有機薄膜（ホール輸送層）／発光性有機薄膜（発光
層）／電子輸送性有機薄膜（電子輸送層）／ＭｇＡｇ共
蒸着膜（陰極）を順次積層した構造が知られている。
ガラス基板上に、ＩＴＯ透明電極（陽極）／ホール輸送
性有機薄膜（ホール輸送層）／発光性有機薄膜（発光
層）／電子輸送性有機薄膜（電子輸送層）／ＭｇＡｇ共
蒸着膜（陰極）を順次積層した構造が知られている。
【０００３】また、特開平５−３０８０号公報では、有
機薄膜上にＭｇＯ等の金属酸化膜を形成してからＭｇ等
の陰極を積層することによって、キャリアの閉じ込め効
果を向上させた有機発光素子が記載されている。
機薄膜上にＭｇＯ等の金属酸化膜を形成してからＭｇ等
の陰極を積層することによって、キャリアの閉じ込め効
果を向上させた有機発光素子が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来（上記公報におい
ても）、陰極から有機薄膜への電子注入効率を高めるた
め、ＭｇやＬｉ等の仕事関数の低い金属を陰極に使用し
ていた（上記公報では４ｅＶ以下）。しかしながら、こ
れらの金属は化学的に不安定であるため、酸化等により
経時変化が生じ、有機発光素子の特性が劣化するという
問題があった。
ても）、陰極から有機薄膜への電子注入効率を高めるた
め、ＭｇやＬｉ等の仕事関数の低い金属を陰極に使用し
ていた（上記公報では４ｅＶ以下）。しかしながら、こ
れらの金属は化学的に不安定であるため、酸化等により
経時変化が生じ、有機発光素子の特性が劣化するという
問題があった。
【０００５】また、上記公報では、有機薄膜と陰極の間
への金属酸化膜の形成は、真空チャンバー内に酸素や水
分を導入して、蒸着中に陰極材料を酸化させることによ
り行われている。しかし、この方法では、有機薄膜も酸
素や水分に晒されることとなるので、有機薄膜が変質
し、注入特性が劣化すると共に素子特性も劣化する恐れ
があった。
への金属酸化膜の形成は、真空チャンバー内に酸素や水
分を導入して、蒸着中に陰極材料を酸化させることによ
り行われている。しかし、この方法では、有機薄膜も酸
素や水分に晒されることとなるので、有機薄膜が変質
し、注入特性が劣化すると共に素子特性も劣化する恐れ
があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者は、化学
的に安定な陰極を使用することにより素子特性の劣化を
抑え、かつ陰極から有機薄膜への電子の注入を容易にし
て発光効率を高めることを目的として検討した結果、本
発明に至った。かくして本発明によれば、少なくとも基
板、仕事関数が４ｅＶより大きな材料からなる陰極、絶
縁膜、有機薄膜及び陽極により構成され、かつキャリア
注入型であることを特徴とする有機発光素子が提供され
る。
的に安定な陰極を使用することにより素子特性の劣化を
抑え、かつ陰極から有機薄膜への電子の注入を容易にし
て発光効率を高めることを目的として検討した結果、本
発明に至った。かくして本発明によれば、少なくとも基
板、仕事関数が４ｅＶより大きな材料からなる陰極、絶
縁膜、有機薄膜及び陽極により構成され、かつキャリア
注入型であることを特徴とする有機発光素子が提供され
る。
【０００７】また、本発明によれば、基板上に、仕事関
数が４ｅＶより大きな材料からなる陰極、絶縁膜、有機
薄膜及び陽極をこの順で形成することを特徴とするキャ
リア注入型の有機発光素子の製造方法が提供される。
数が４ｅＶより大きな材料からなる陰極、絶縁膜、有機
薄膜及び陽極をこの順で形成することを特徴とするキャ
リア注入型の有機発光素子の製造方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を、図１に示す有機発光素
子の概略断面図に基づき説明する。ただし、図１は、本
発明の説明を目的とするものであり、本発明はこの構成
に限定されることはない。まず、基板１上に陰極２を形
成する。本発明に使用できる基板としては、ガラス基
板、石英基板、シリコン基板等が挙げられる。
子の概略断面図に基づき説明する。ただし、図１は、本
発明の説明を目的とするものであり、本発明はこの構成
に限定されることはない。まず、基板１上に陰極２を形
成する。本発明に使用できる基板としては、ガラス基
板、石英基板、シリコン基板等が挙げられる。
【０００９】陰極に使用できる材料としては、仕事関数
が４ｅＶより大きな材料であれば特に限定されない。具
体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｕ等が
挙げられ、特にＡｌが好ましい。これら金属は、従来陰
極に使用されていたＬｉ、Ｍｇ等の金属と比較して化学
的に安定であるため、酸化等による経時変化を抑えるこ
とができる。なお、仕事関数は、電子の注入効率及び駆
動電圧の抑制の観点からは小さい方が好ましく、化学的
安定性の観点からは大きい方が好ましい。従って、好ま
しい仕事関数の範囲は、４．１〜５．２ｅＶである。ま
た、陰極の厚さは、約０．１μｍが好ましい。陰極の形
成方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも使用
することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法及び
電子ビーム蒸着法等が挙げられる。ここで、シリコン基
板を使用した場合は、該シリコン基板の表面層に、リ
ン、砒素等のｎ型不純物、ホウ素等のｐ型不純物を拡散
させた不純物層を陰極として使用してもよい。
が４ｅＶより大きな材料であれば特に限定されない。具
体的には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｕ等が
挙げられ、特にＡｌが好ましい。これら金属は、従来陰
極に使用されていたＬｉ、Ｍｇ等の金属と比較して化学
的に安定であるため、酸化等による経時変化を抑えるこ
とができる。なお、仕事関数は、電子の注入効率及び駆
動電圧の抑制の観点からは小さい方が好ましく、化学的
安定性の観点からは大きい方が好ましい。従って、好ま
しい仕事関数の範囲は、４．１〜５．２ｅＶである。ま
た、陰極の厚さは、約０．１μｍが好ましい。陰極の形
成方法は、特に限定されず、公知の方法をいずれも使用
することができ、例えば、真空蒸着法、スパッタ法及び
電子ビーム蒸着法等が挙げられる。ここで、シリコン基
板を使用した場合は、該シリコン基板の表面層に、リ
ン、砒素等のｎ型不純物、ホウ素等のｐ型不純物を拡散
させた不純物層を陰極として使用してもよい。
【００１０】次に、陰極２上には絶縁膜３が形成され
る。絶縁膜に使用できる材料としては、上記陰極の酸化
物を好適に使用できる。具体的には、Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｕ
2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｕＯ等が挙げ
られる。また、絶縁膜の厚さは、０．００５〜０．０５
μｍが好ましい。絶縁膜の形成方法は、特に限定されな
い。例えば、上記陰極を酸化することにより得ることが
できる。また、絶縁膜が陰極とは異なる金属の酸化物か
らなる場合は、陰極上に所望の金属を積層した後に酸化
する方法や金属の水酸化物等を加熱分解する方法により
形成することができる。酸化は、陽極酸化法により行え
ば、緻密で絶縁耐圧の高い絶縁膜を得ることができるの
で好ましい。ここで、シリコン基板の表面層の不純物層
を陰極として使用した場合は、シリコン基板を熱酸化す
ることによりＳｉＯ2 からなる絶縁膜を簡便に得ること
ができる。
る。絶縁膜に使用できる材料としては、上記陰極の酸化
物を好適に使用できる。具体的には、Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｕ
2 Ｏ、Ａｇ2 Ｏ、Ｆｅ2 Ｏ3 、ＮｉＯ、ＣｕＯ等が挙げ
られる。また、絶縁膜の厚さは、０．００５〜０．０５
μｍが好ましい。絶縁膜の形成方法は、特に限定されな
い。例えば、上記陰極を酸化することにより得ることが
できる。また、絶縁膜が陰極とは異なる金属の酸化物か
らなる場合は、陰極上に所望の金属を積層した後に酸化
する方法や金属の水酸化物等を加熱分解する方法により
形成することができる。酸化は、陽極酸化法により行え
ば、緻密で絶縁耐圧の高い絶縁膜を得ることができるの
で好ましい。ここで、シリコン基板の表面層の不純物層
を陰極として使用した場合は、シリコン基板を熱酸化す
ることによりＳｉＯ2 からなる絶縁膜を簡便に得ること
ができる。
【００１１】次いで、絶縁膜３上には有機薄膜４が形成
される。有機薄膜４は、例えば、電子輸送層／発光層／
ホール輸送層、発光層４ａ／ホール輸送層４ｂ等の積層
体であることが好ましい。電子輸送層に使用できる材料
としては、ガラス転移点が高く、結晶化を起こしにくい
化合物が好ましく、一般に電子写真感光体材料の分野に
おいて電子輸送性化合物として使用されている化合物が
挙げられる。具体的には、オキサジアゾリル誘導体等が
挙げられ、より具体的には、２−（４−ビフェニリル）
−５−（４−ターシャリーブチルフェニル）−１，３，
４−オキサジアゾール等が挙げられる。
される。有機薄膜４は、例えば、電子輸送層／発光層／
ホール輸送層、発光層４ａ／ホール輸送層４ｂ等の積層
体であることが好ましい。電子輸送層に使用できる材料
としては、ガラス転移点が高く、結晶化を起こしにくい
化合物が好ましく、一般に電子写真感光体材料の分野に
おいて電子輸送性化合物として使用されている化合物が
挙げられる。具体的には、オキサジアゾリル誘導体等が
挙げられ、より具体的には、２−（４−ビフェニリル）
−５−（４−ターシャリーブチルフェニル）−１，３，
４−オキサジアゾール等が挙げられる。
【００１２】発光層に使用できる材料としては、具体的
には、キノリールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、キノ
リールベリリウム錯体、テトラフェニルブタジエン誘導
体等が挙げられる。ホール輸送層に使用できる材料とし
ては、具体的には、ジアミン誘導体等が挙げられる。よ
り具体的には、Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−
（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰ
Ｄ）が挙げられる。
には、キノリールアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、キノ
リールベリリウム錯体、テトラフェニルブタジエン誘導
体等が挙げられる。ホール輸送層に使用できる材料とし
ては、具体的には、ジアミン誘導体等が挙げられる。よ
り具体的には、Ｎ，Ｎ−ビス（３−メチルフェニル）−
（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰ
Ｄ）が挙げられる。
【００１３】なお、緑色の発光を所望する場合は、発光
層にＡｌｑ３、ホール輸送層にＴＰＤを使用することが
好ましい。電子輸送層、発光層及びホール輸送層は、そ
れぞれ０．０１〜０．１μｍ、０．０１〜０．１μｍ及
び０．０５〜０．１μｍの厚さを有することが好まし
い。また、これら有機薄膜の形成方法としては、特に限
定されないが、例えば真空蒸着法が挙げられる。
層にＡｌｑ３、ホール輸送層にＴＰＤを使用することが
好ましい。電子輸送層、発光層及びホール輸送層は、そ
れぞれ０．０１〜０．１μｍ、０．０１〜０．１μｍ及
び０．０５〜０．１μｍの厚さを有することが好まし
い。また、これら有機薄膜の形成方法としては、特に限
定されないが、例えば真空蒸着法が挙げられる。
【００１４】この後、有機薄膜４上には陽極５が形成さ
れる。陽極に使用できる材料としては、一般に電子写真
感光体材料の分野において、陽極として使用されている
材料であれば特に限定されない。例えば、ＩＴＯ、Ｓｉ
Ｏ2 等の金属酸化物、Ａｕ、Ｎｉ等の金属が挙げられ
る。ここで、Ａｕ、Ｎｉ等の仕事関数の大きな金属を使
用すれば、ホール輸送層のＨＯＭＯ準位との障壁高さを
低くでき、それによりホール注入効率を向上させること
ができるので好ましい。なお、このような金属を使用す
る場合は、例えば図２に示すように、陽極５又は陰極２
の一方の面積を小さくして、面積の小さい方の電極側か
ら光を取り出すことが好ましい。この場合において、大
きい方の電極の面積と小さい方の電極の面積の比は、
１：０．１〜０．５であることが好ましい。なお、ＩＴ
Ｏのような透明材料以外の材料を電極として使用した場
合は、電極の厚さを薄くすることにより半透明膜として
光を取り出すことも可能である。また、ＩＴＯの成膜時
の基板の加熱温度は２００℃以下が好ましく、１００℃
以下がより好ましい。
れる。陽極に使用できる材料としては、一般に電子写真
感光体材料の分野において、陽極として使用されている
材料であれば特に限定されない。例えば、ＩＴＯ、Ｓｉ
Ｏ2 等の金属酸化物、Ａｕ、Ｎｉ等の金属が挙げられ
る。ここで、Ａｕ、Ｎｉ等の仕事関数の大きな金属を使
用すれば、ホール輸送層のＨＯＭＯ準位との障壁高さを
低くでき、それによりホール注入効率を向上させること
ができるので好ましい。なお、このような金属を使用す
る場合は、例えば図２に示すように、陽極５又は陰極２
の一方の面積を小さくして、面積の小さい方の電極側か
ら光を取り出すことが好ましい。この場合において、大
きい方の電極の面積と小さい方の電極の面積の比は、
１：０．１〜０．５であることが好ましい。なお、ＩＴ
Ｏのような透明材料以外の材料を電極として使用した場
合は、電極の厚さを薄くすることにより半透明膜として
光を取り出すことも可能である。また、ＩＴＯの成膜時
の基板の加熱温度は２００℃以下が好ましく、１００℃
以下がより好ましい。
【００１５】なお、上記では、基板、陰極、絶縁膜、有
機薄膜及び陽極の順で形成した有機発光素子について説
明したが、これに限定されず、基板、陰極、有機薄膜、
絶縁膜及び陽極の順で形成してもよい。但し、上記図１
の構成で有機発光素子を形成した場合、絶縁膜の形成を
有機薄膜の形成前に行うことができるので、有機薄膜は
酸化雰囲気中に晒されず、有機薄膜へのダメージを防ぐ
ことができる。
機薄膜及び陽極の順で形成した有機発光素子について説
明したが、これに限定されず、基板、陰極、有機薄膜、
絶縁膜及び陽極の順で形成してもよい。但し、上記図１
の構成で有機発光素子を形成した場合、絶縁膜の形成を
有機薄膜の形成前に行うことができるので、有機薄膜は
酸化雰囲気中に晒されず、有機薄膜へのダメージを防ぐ
ことができる。
【００１６】次に、本発明の有機発光素子の作用につい
て説明する。なお、説明のために上記図１の積層順の有
機発光素子を使用している。キャリア注入型有機発光素
子では、図４に示すように、陰極の仕事関数と陰極に接
する有機薄膜のＬＵＭＯ準位の差がエネルギー障壁の高
さとなる。図４から判るように、従来の仕事関数の低い
陰極を使用した場合、エネルギー障壁が高くなり、陰極
からの電子注入は妨げられている。
て説明する。なお、説明のために上記図１の積層順の有
機発光素子を使用している。キャリア注入型有機発光素
子では、図４に示すように、陰極の仕事関数と陰極に接
する有機薄膜のＬＵＭＯ準位の差がエネルギー障壁の高
さとなる。図４から判るように、従来の仕事関数の低い
陰極を使用した場合、エネルギー障壁が高くなり、陰極
からの電子注入は妨げられている。
【００１７】これに対して、本発明では、図３に示すよ
うに、バイアス電圧を印加する時に、絶縁膜にかかる電
界強度が大きくなれば、エネルギー障壁が低くなる。つ
まりエネルギー障壁の高さを、絶縁膜の厚さとバイアス
電圧とで制御することが可能となる。従って、仕事関数
の大きな化学的に安定な金属を陰極の材料として使用し
ても、両者を制御することでエネルギー障壁を低く制御
することができるので、絶縁膜をトンネリングした電子
の有機薄膜への注入を容易にすることが可能となる。
うに、バイアス電圧を印加する時に、絶縁膜にかかる電
界強度が大きくなれば、エネルギー障壁が低くなる。つ
まりエネルギー障壁の高さを、絶縁膜の厚さとバイアス
電圧とで制御することが可能となる。従って、仕事関数
の大きな化学的に安定な金属を陰極の材料として使用し
ても、両者を制御することでエネルギー障壁を低く制御
することができるので、絶縁膜をトンネリングした電子
の有機薄膜への注入を容易にすることが可能となる。
【００１８】これに対して、陽極から有機薄膜へ注入さ
れたホールは、電子よりホールのトンネリングの確率が
低いことから、絶縁膜によりブロックされることとな
る。よって、ホールの閉じ込め効率が向上し、発光効率
を上げることができる。
れたホールは、電子よりホールのトンネリングの確率が
低いことから、絶縁膜によりブロックされることとな
る。よって、ホールの閉じ込め効率が向上し、発光効率
を上げることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の有機発光素子によれば、絶縁膜
を介して陰極からの電子注入効率を向上させることがで
きるので、発光効率を上げることができる。更に、仕事
関数が大きな化学的に安定な金属を陰極の材料として使
用できるので、陰極が酸化されることを防ぐことができ
る。従って、酸化による素子特性の劣化が抑制されるの
で、寿命が延び、信頼性も向上させることができる。
を介して陰極からの電子注入効率を向上させることがで
きるので、発光効率を上げることができる。更に、仕事
関数が大きな化学的に安定な金属を陰極の材料として使
用できるので、陰極が酸化されることを防ぐことができ
る。従って、酸化による素子特性の劣化が抑制されるの
で、寿命が延び、信頼性も向上させることができる。
【００２０】更に、本発明の有機発光素子の製造方法に
よれば、基板上に陰極から積層するので、絶縁膜形成時
の雰囲気下に有機薄膜が晒されることがなく、よって有
機薄膜の劣化を防ぐことができる。
よれば、基板上に陰極から積層するので、絶縁膜形成時
の雰囲気下に有機薄膜が晒されることがなく、よって有
機薄膜の劣化を防ぐことができる。
【図１】本発明の有機発光素子の概略断面図である。
【図２】本発明の有機発光素子の陰極と陽極の構成を示
す概略平面図である。
す概略平面図である。
【図３】本発明の有機発光素子へのバイアス電圧の印加
時の概略エネルギー図である。
時の概略エネルギー図である。
【図４】従来の有機発光素子へのバイアス電圧の無印加
時の概略エネルギー図である。
時の概略エネルギー図である。
１ 基板 ２ 陰極 ３ 絶縁膜 ４ 有機薄膜 ４ａ 発光層 ４ｂ ホール輸送層 ５ 陽極
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも基板、仕事関数が４ｅＶより
大きな材料からなる陰極、絶縁膜、有機薄膜及び陽極に
より構成され、かつキャリア注入型であることを特徴と
する有機発光素子。 - 【請求項２】 絶縁膜が、陰極の表面を酸化することに
より形成される酸化物である請求項１の有機発光素子。 - 【請求項３】 基板、陰極、絶縁膜、有機薄膜及び陽極
の順で積層された請求項１又は２の有機発光素子。 - 【請求項４】 基板上に、仕事関数が４ｅＶより大きな
材料からなる陰極、絶縁膜、有機薄膜及び陽極をこの順
で形成することを特徴とするキャリア注入型の有機発光
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151001A JPH10340787A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 有機発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9151001A JPH10340787A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 有機発光素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10340787A true JPH10340787A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=15509126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9151001A Pending JPH10340787A (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | 有機発光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10340787A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000005928A1 (fr) * | 1998-07-22 | 2000-02-03 | Tdk Corporation | Dispositif electroluminescent organique |
| JP2000040592A (ja) * | 1998-07-21 | 2000-02-08 | Casio Comput Co Ltd | 電界発光素子 |
| WO2000010366A1 (en) * | 1998-08-13 | 2000-02-24 | Tdk Corporation | Organic el device |
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| WO2010134237A1 (ja) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | シャープ株式会社 | 有機ｅｌ表示装置及びその製造方法 |
| JP2013165068A (ja) * | 2013-04-15 | 2013-08-22 | Sony Corp | 上面発光型発光素子及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP9151001A patent/JPH10340787A/ja active Pending
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