JP2009170885A - 有機電界発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機電界発光素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、第１電極１１０と、第１電極１１０上に位置する発光層１２０と、発光層１２０上に位置する第１電子輸送層１３１と、第１電子輸送層１３１上に位置し、第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層１３２と、第２電子輸送層１３２上に位置する第２電極１４０と、を含むことによって、低電圧下では電子注入及び輸送を抑制して電流密度を低く維持することができ、それによってブラック実現時に素子発光を抑制することのできる有機電界発光素子に関する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、有機電界発光素子及びその製造方法に関し、特に、低電圧で電子注入及び輸送を抑制して電流密度を低く維持することによって、ブラック実現時に素子発光を抑制することができる有機電界発光素子及びその製造方法(Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ)に関する。

有機電界発光素子は、自発光型ディスプレイとして、薄型かつ軽量、簡素な部品、工程が簡単で理想的構造を有していて高画質に広視野角が確保でき、完璧な動映像実現と高色純度実現が可能であって、低消費電力、低電圧駆動により携帯ディスプレイとして適合な電気的特性を有するメリットがある。

一般の有機電界発光素子の構造は、画素電極が位置していて、前記画素電極上に発光層（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）が位置し、前記発光層上に対向電極が位置する。

また、前記対向電極から前記発光層への電子の注入または輸送を効率的に行うために、前記発光層と前記対向電極との間に電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）または電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）など一つまたは複数層をさらに含むことができる。

従来の素子構造では、対向電極と発光層との間に位置する層は、前記対向電極から前記発光層に近づくほど最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値が階段式に小さく配置されているのが通常である。しかしながら、この構造ではブラック実現のための低電圧下（約４Ｖ以下）でも通常０．１ｍＡ／ｃｍ^２程度の電流密度を維持しながら一定水準の発光効率を有し、ブラック実現時に素子が微細に発光するという短所を有する。このように、ブラック実現時に素子が微細に発光する場合は有機電界発光素子のコントラストが落ち、暗い所でのブラックが明瞭に実現できず、有機電界発光素子の品質が低下するなどの問題点があった。
大韓民国出願公開第２００６−０１３４４６９号明細書

本発明が解決しようとする技術的課題は従来技術の問題点を解決するためのことであって、ブラックを実現するための低電圧下での電子注入及び輸送を抑制して電流密度を低く維持することによって、ブラック実現時に素子発光を抑制することのできる有機電界発光素子及びその製造方法を提供することにある。

本発明は、第１電極と、前記第１電極上に位置する発光層と、前記発光層上に位置する第１電子輸送層と、前記第１電子輸送層上に位置し、前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層と、前記第２電子輸送層上に位置する第２電極とを含むことを特徴とする有機電界発光素子を提供する。

また、本発明は、第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に発光層を形成する工程と、前記発光層上に第１電子輸送層を形成する工程と、前記第１電子輸送層上に前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層を形成する工程と、前記第２電子輸送層上に第２電極を形成する工程とを含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法を提供する。

本発明は、第２電極と第１電子輸送層との間に、前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層を形成することによって、ブラックを実現するための低電圧下で電子注入及び輸送を抑制して電流密度を低く維持しながらブラック実現時に素子の発光を抑制することができ、これによって有機電界発光素子のコントラストが向上され、高品質化を実現することができる。

本発明の前記目的と技術的構成及びその作用効果は、本発明の好適な実施例を示す図面を参照して以下の詳細な説明により明確に理解することができる。説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態による有機電界発光素子の断面図である。

まず、図１Ａに示すように、基板（図示せず）上に第１電極１１０を形成する。前記基板はガラス、プラスチックまたはステンレス鋼などの材質からなる。

前記第１電極１１０はアノードとすることができ、透明電極または反射電極とすることができる。前記第１電極１１０が透明電極の場合、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ酸化物）膜、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：インジウム亜鉛酸化物）膜、ＴＯ（Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：スズ酸化物）膜またはＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：亜鉛酸化物）膜と形成することができる。または前記第１電極１１０が反射電極の場合には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）またはこれらの合金膜で反射膜を形成し、前記反射膜上にＩＴＯ、ＩＺＯ、ＴＯまたはＺｎＯなどの透明膜が積層された構造とすることができる。前記第１電極１１０の形成は、スパッタリング法、気相蒸着（ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンビーム蒸着（ｉｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビーム蒸着（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法またはレーザ除去（ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ）法を用いて行うことができる。

次いで、前記第１電極１１０上に発光層１２０を形成する。

前記発光層１２０を形成する物質には特に制限しない。例えば、青色発光物質としては、オキサジアゾールダイモ染料（ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ ｄｉｍｍｅｒ ｄｙｅｓ（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ））、スピロ化合物（ｓｐｉｒｏ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ： 例えば、Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物（ｔｒｉａｒｙｌａｍｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、ビス（スチリル）アミン、ＤＳＡ、４、４’−ビス（９−エチル−３−カルバゾビニレン）−１、１’−ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、２、５、８、１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ＴＰＢｅ）、９Ｈ−カルバゾール−３、３’−（１、４−フェニレン−ジ−２、１−エテン−ジイル）ビス［９−エチル−（９Ｃ）］（ＢＣｚＶＢ）、４、４−ビス［４−（ジ−ｐ−トルイルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、４−（ジ−ｐ−トルイルアミノ）−４’−［（ジ−ｐ−トルイルアミノ）スチリル］スチルベン（ＤＰＡＶＢ）、４、４’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル（ＢＤＡＶＢｉ）、ビス（３、５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル（２−カルボキシピリジル）イリジウムＩＩＩ（ＦＩｒＰｉｃ）などを用いることができる。

また、緑色発光物質としては、３−（２−ベンゾチアゾールイル）−７−（ジエチルアミノ）クマリン（Ｃｏｕｍａｒｉｎ ６）、２、３、６、７−テトラヒドロ−１、１、７、７、−テトラメチル−１Ｈ、５Ｈ、１１Ｈ−１０−（２−ベンゾチアゾールイル）キノリジ−［９、９ａ、１ｇｈ］クマリン（Ｃ５４５Ｔ）、Ｎ、Ｎ’−ジメチル−キノンアクリドン（ＤＭＱＡ）、トリス（２−フェニルピリジル）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）などを用いることができる。

また、赤色発光物質としては、ルブリン(Ｒｕｂｒｅｎｅ)、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、トリス（ジベンゾイルメタン）フェナントロリンユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ｄｂｍ）３（ｐｈｅｎ））、トリス［４、４’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−（２、２’）−ビピリジン］ルテニウム（ＩＩＩ）錯体（Ｒｕ（ｄｔｂ−ｂｐｙ）３＊２（ＰＦ６））、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、三弗化テノ−イルアセトン（Ｅｕ（ＴＴＡ）３）、ブチル−６−（１、１、７、７−テトラメチル ズロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）(ＤＣＪＴＢ）などを用いることができる。

また、高分子発光物質としては、フェニレン（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）系、フェニレンビニレン（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系、チオフェン（ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）系、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）系及びスピロフルオレン（ｓｐｉｒｏ−ｆｌｕｏｒｅｎｅ）系高分子物質などを用いることができる。

前記発光層１２０上に第１電子輸送層１３１及び該第１電子輸送層上に第２電子輸送層１３２を形成する。本発明による前記第２電子輸送層１３２の最低非占有分子軌道（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値は前記第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも小さいことを特徴とする。特に、前記第１電子輸送層１３１と前記第２電子輸送層１３２との最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値は少なくとも０．２ｅＶ以上の差があることが好ましい。前記第２電子輸送層１３２の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値が前記第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道のエネルギーレベルの絶対値よりも０．２ｅＶ以上小さい場合、ブラックを実現するための低電圧下において、例えば、約４Ｖ以下の低電圧下では、前記第２電子輸送層が第２電極から発光層に注入される電子注入及び移動を抑制する役割を効率的に行って電流密度を低く維持することができる。これに反して、ブラックを実現するためでない電圧範囲内では高い電圧差のために前記第２電子輸送層が電子注入及び移動を抑制することができず、従来と同じ電流密度を維持できることによって、総発光効率においては従来と比べて有意差がない。

前記第２電子輸送層１３２の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値は、前記第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも０．２ｅＶないし１ｅＶ以下小さいことがより好ましい。前記第２電子輸送層１３２の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値が前記第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも１ｅＶ超えた場合には、素子によっては高電圧下において前記発光層１２０での電子注入及び移動を抑制することがある。したがって、ブラック実現の電圧下では電子移動を抑制して素子発光を抑制することができ、ブラック実現以外の電圧下では電子移動を抑制せず、発光層への電子移動を許容する二つの役割をさらに効率的に行うためには、前記第２電子輸送層１３２の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値は、前記第１電子輸送層１３１の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも０．２ｅＶないし１ｅＶ以下に小さいことが特に好ましい。

また、前記第１電子輸送層１３１は、前記発光層１２０への電子注入及び移動を円滑に行うために電子移動度が高い、すなわち、電子移動度が１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上の物質で形成することが好ましい。これに反して、前記第２電子輸送層１３２はブラック実現のための低電圧下では電子注入及び移動を抑制するために前記第１電子輸送層１３１よりも電子移動度が低い物質、すなわち、１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ未満の物質で形成することが好ましく、また前記第２電子輸送層１３２はブラック実現以外の電圧下では電子輸送の機能を効率的に行うために電子移動度が１×１０^−８ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上の物質で形成することが好ましい。

前記第２電子輸送層１３２の厚さは１〜２０ｎｍで形成することが好ましく、厚さが１ｎｍ未満の場合には低電圧下で電子移動を抑制する効率は大きくなく、厚さが２０ｎｍを超えた場合にはブラックを実現するためでない電圧範囲内において電子移動を抑制して発光効率を低下させることがある。したがって、前記第２電子輸送層１３２の厚さが１〜２０ｎｍの場合、ブラック実現の電圧下では電子移動を抑制して素子発光を抑制することができ、ブラック実現以外の電圧下では電子移動を抑制せず、発光層への電子移動を許容するという二つの役割を効率的に行うことができる。

前記第１電子輸送層１３１及び前記第２電子輸送層１３２を形成する物質は、前記記載の最低非占有分子軌道エネルギーレベルと前記電子移動度などを満足させる物質であれば特に制限はない。例えば、前記第１電子輸送層１３１及び前記第２電子輸送層１３２は、オキシゾール系化合物、イソキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール（ｉｓｏｔｈｉａｚｏｌｅ）系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール（ｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）系化合物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系化合物、アルミニウム錯体（例：Ａｌｑ_３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ））、ＢＡｌｑ（ビス（２−メチル−８−キノラート）（ｐ−フェニル−フェノラート）アルミニウム）、ＳＡｌｑ（ビス（２−メチル−８−キノリナート）（トリフェニルシロキシ）アルミニウム（ＩＩＩ））、Ａｌｍｑ_３（トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム）、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２））、ＢＰＱ（ビス（フェニルキノクサリン））、ＴＰＱ（ｓｔａｒｂｕｒｓｔ トリス（フェニルキノクサリン））、１、３、５−トリアジン、ＢＣＰ（２、９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン）、ＢｅＢｑ２（ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノラート）ベリリウム）、ＴＰＢＩ（２、２’、２”−（１、３、５−ベンズインエトリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミタゾール））、Ｅ３（トフルオレン）、及びＣＢＰ（４、４’−Ｎ、Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）のうちから前記第１電子輸送層１３１及び前記第２電子輸送層１３２の条件を満たす物質を選択して適切に組み合わせることができる。

より詳しくは、前記第１電子輸送層１３１／前記第２電子輸送層１３２の形成物質としては、Ａｌｑ_３（ＬＵＭＯエネルギーレベル：−３．１ｅＶ）／ＢＡｌｑ（ＬＵＭＯエネルギーレベル：−２．９ｅＶ）、ＣＢＰ（ＬＵＭＯエネルギーレベル：−３．２ｅＶ）／ＢＡｌｑなどが挙げられる。

次いで、前記第２電子輸送層１３２上に第２電極１４０を形成する。前記第２電極１４０はカソードとすることができ、透過電極または反射電極とすることができる。前記第２電極１３０が透過電極の場合、仕事関数が低い導電性の金属であるＭｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ａｇ及びこれらの合金からなるグループから選択された１種の物質を用いて光が透過できる程度の薄厚で形成して、前記第２電極１３０が反射電極の場合は光が反射できる程度の厚い厚さで形成される。

一方、本発明による有機電界発光素子は、図１Ｂに示すように、前記第１電極１１０と前記発光層１２０との間に、前記第１電極１１０から前記発光層１２０に正孔注入及び移動を効率的にするために、正孔注入層１５０または正孔輸送層１６０をさらに形成することができる。

前記正孔注入層１５０は、アリールアミン系化合物及びスターバースト型アミン類などで形成することができ、より詳しくは、４、４、４トリス（３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミノ（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１、３、５−トリス［４−（３−メチルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＴＢ）またはフタロシアニン銅（ＣｕＰｃ）などで形成することができる。

前記正孔輸送層１６０は、アリレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体または梯子型化合物などで形成することができ、さらに詳しくは、Ｎ、Ｎ’−ジフェニルＮ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１、１’−バイフェニル４、４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ、Ｎ’−ジ（ナフタリン−１−イル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）またはＮ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１、１’−ビフェニル）ジアミン（ＮＰＢ）などで形成することができる。

本発明による有機電界発光素子は、図１Ｂに示すように、前記正孔輸送層１６０上に電子抑制層１７０を形成することができる。前記電子抑制層１７０は有機電界発光素子の駆動過程において前記発光層１２０から生成された励起子の拡散を抑制する役割をする。このような前記電子抑制層１７０は、ＢＡｌｑ、ＢＣＰ、ＣＦ−Ｘ、ＴＡＺまたはスピロ−ＴＡＺを用いて形成することができる。

また、本発明による有機電界発光素子は、図１Ｂに示すように、前記発光層１２０上に正孔抑制層１８０を形成することができる。前記正孔抑制層１８０は前記発光層１２０内で電子移動度よりも正孔移動度が大きい場合、正孔が前記第１電子輸送層１３１に移動することを防止する役割をする。前記正孔抑制層１８０は、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１、３、４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）、スピロ−ＰＢＤ及び３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニル）−１、２、４−トリアゾール（ＴＡＺ）からなるグループから選択された一つの物質で形成することができる。

一方、本発明の実施形態においては、第１電極がアノードであり、第２電極がカソードの場合を説明したが、前記第１電極がカソードであり、前記第２電極がアノードの場合も可能である。このときは、前記第１電極／第２電子輸送層／第１電子輸送層／発光層／第２電極の構造となる。

以下、本発明の好適な実験例を提示する。なお、下記の実験例は本発明の理解を高めるためのものであって、本発明が下記の実験例によって限定されるものではない。

＜実験例＞
第１電極としてＩＴＯを１３０ｎｍ厚さで形成した。続いて、前記第１電極上に正孔注入層としてＩＤＥ−４０６（出光社製）を２１０ｎｍの厚さで形成し、正孔輸送層としてはＮＰＢを２０ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上にホストとしてＣＢＰに、ドーパンドとしてＩｒ（ｐｉｑ）_３を１５ｗｔ％の濃度で混合して４０ｎｍの厚さで赤色発光層を形成した。前記赤色発光層上に第１電子輸送層としてＡｌｑ_３を３０ｎｍ厚さで形成した。前記Ａｌｑ_３の最低非占有分子軌道エネルギーレベルは−３．１ｅＶであった。続いて、前記第１電子輸送層上に第２電子輸送層として、ＢＡｌｑを１０ｎｍ厚さで形成した。前記ＢＡｌｑの最低非占有分子軌道エネルギーレベルは−２．９ｅＶであった。次いで、前記第２電子輸送層上に第２電極としてＭｇＡｇ膜を厚さ１６０Åで形成し、前記ＭｇＡｇ膜上にＡｌ膜を１０００Åの厚さで形成した。

＜比較例＞
第１電極としてＩＴＯを１３０ｎｍ厚さで形成した。続いて、前記第１電極上に正孔注入層としてＩＤＥ−４０６（出光社製）を２１０ｎｍの厚さで形成し、正孔輸送層としてはＮＰＢを２０ｎｍ厚さで形成した。前記正孔輸送層上にホストとしてＣＢＰに、ドーパンドとしてＩｒ（ｐｉｑ）_３を１５ｗｔ％の濃度を混合して４０ｎｍの厚さで赤色発光層を形成した。前記赤色発光層上に第１電子輸送層としてＡｌｑ_３を３０ｎｍ厚さで形成した。続いて、前記第１電子輸送層上に第２電子輸送層なしに、第２電極としてＭｇＡｇ膜を厚さ１６０Åで形成し、前記ＭｇＡｇ膜上にＡｌ膜を１０００Åの厚さで形成した。

図２は、前記実験例及び比較例により製造された有機電界発光素子において、電圧に対する電流密度を測定したグラフである。横軸は電圧（Ｖ）であり、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ^２）である。

図２に示すように、印加された電圧が約４Ｖ以下の低電圧下では、特に、３Ｖないし４Ｖの領域においては、同一電圧が印加された場合、比較例の場合よりも実験例による有機電界発光素子の電流密度が約１／１０と低いことが確認された。実験例による有機電界発光素子の場合、４Ｖ以下の低電圧下で０．０１ｍＡ／ｃｍ^２以下の電流密度値を有し、ブラック実現時に素子発光を効率的に低下させていることを確認することができる。その反面、印加された電圧が５Ｖを超える領域では、実験例と比較例の素子の電流密度に有意差がないことを確認することができる。

したがって、本発明のように、第２電極と第１電子輸送層との間に前記第１電子輸送層より最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも０．２ｅＶ以上小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層を形成することによって、低電圧下では電子注入及び輸送を抑制して電流密度を低く維持してブラック実現時に素子の発光を抑制することができ、高電圧下では第２電極から発光層に近づくほど最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値が階段式にさらに小さく配置される従来の素子と電流密度において有意差がないように駆動することができる。

また、前記第１電子輸送層の電子移動度は、前記第２電子輸送層の電子移動度よりも大きくすることによって、高電圧下において電子輸送を効率的に行うことができる。

本発明の一実施形態による有機電界発光素子の断面図である。 本発明の一実施形態による有機電界発光素子の断面図である。 本発明の実験例及び比較例により製造された有機電界発光素子において、電圧に対する電流密度を測定したグラフである。

符号の説明

１１０ 第１電極、
１２０ 発光層
１３１ 第１電子輸送層、
１３２ 第２電子輸送層、
１４０ 第２電極、
１５０ 正孔注入層、
１６０ 正孔輸送層、
１７０ 電子抑制層、
１８０ 正孔抑制層。

Claims (12)

1. 第１電極と、
   前記第１電極上に位置する発光層と、
   前記発光層上に位置する第１電子輸送層と、
   前記第１電子輸送層上に位置し、前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層と、
   前記第２電子輸送層上に位置する第２電極と、
   を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
2. 前記第２電子輸送層の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値は、前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも０．２ｅＶ以上小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
3. 前記第２電子輸送層の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値は、前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値よりも０．２ないし１ｅＶ以下小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
4. 前記第１電子輸送層の電子移動度は、前記第２電子輸送層の電子移動度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
5. 前記第１電子輸送層の電子移動度は１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
6. 前記第２電子輸送層の電子移動度は１×１０^−８ｃｍ^２／Ｖ・ｓないし１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓ未満であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
7. 前記第２電子輸送層の厚さは１ないし２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
8. 前記第１電子輸送層及び前記第２電子輸送層のそれぞれは、オキシゾール系化合物、イソキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物、Ａｌｑ_３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ））、ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ_３、Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２）、ＢＰＱ（ビス（フェニルキノクサリン））、ＴＰＱ（ｓｔａｒｂｕｒｓｔ トリス（フェニルキノクサリン））、１、３、５−トリアジン、ＢＣＰ（２、９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１、１０−フェナントロリン）、ＢｅＢｑ２（ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノラート）ベリリウム）、ＴＰＢＩ（２、２’、２”−（１、３、５−ベンズインエトリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミタゾール））、Ｅ３（トフルオレン）、及びＣＢＰ（４、４’−Ｎ、Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）からなるグループから選択された一つであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
9. 前記第１電子輸送層はＡｌｑ_３であり、前記第２電子輸送層はＢＡｌｑであることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
10. 前記第１電子輸送層はＣＢＰであり、前記第２電子輸送層はＢＡｌｑであることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
11. 前記有機電界発光素子にブラック実現のため４Ｖ以下の低電圧が印加された場合、０．０１ｍＡ／ｃｍ^２以下の電流密度値を有することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
12. 第１電極を形成する工程と、
    前記第１電極上に発光層を形成する工程と、
    前記発光層上に第１電子輸送層を形成する工程と、
    前記第１電子輸送層上に前記第１電子輸送層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルの絶対値よりも小さい最低非占有分子軌道エネルギーレベルの絶対値を有する第２電子輸送層を形成する工程と、
    前記第２電子輸送層上に第２電極を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。

Images