JP2581165B2 - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/42—Transparent materials
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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
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平面光源やディスプレイに利用される有機薄
膜EL（電界発光）素子に関するものである。
膜EL（電界発光）素子に関するものである。
有機物質を原料としてEL素子は、安価な大面積フルカ
ラー表示素子を実現するものとして注目を集め、一時期
活発に研究されたものの、ZnS:Mn系の無機薄膜EL素子に
比べ輝度が低く、特性劣化も激しかったため、実用には
到らなかった。また駆動電圧がDC100V程度と高かった事
も実用化への障害になっていた。
ラー表示素子を実現するものとして注目を集め、一時期
活発に研究されたものの、ZnS:Mn系の無機薄膜EL素子に
比べ輝度が低く、特性劣化も激しかったため、実用には
到らなかった。また駆動電圧がDC100V程度と高かった事
も実用化への障害になっていた。
ところが、最近有機薄膜を２層構造にした新しいタイ
プの有機薄膜EL素子が報告され、この素子に強い関心が
集められている。（参考文献：アプライド・フィジック
ス・レターズ,51巻,913ページ,1987年）。この文献によ
れば螢光性金属キレート錯体を有機螢光体薄膜層に、ア
ミン系材料を正孔伝導層に使用して明るい緑色発光が得
られ、６〜7Vの直流電圧印加で数100cd/m2の輝度を有
し、最大螢光効率は1.51m/Wと、実用レベルに近い性能
を持っていることが報告されている。
プの有機薄膜EL素子が報告され、この素子に強い関心が
集められている。（参考文献：アプライド・フィジック
ス・レターズ,51巻,913ページ,1987年）。この文献によ
れば螢光性金属キレート錯体を有機螢光体薄膜層に、ア
ミン系材料を正孔伝導層に使用して明るい緑色発光が得
られ、６〜7Vの直流電圧印加で数100cd/m2の輝度を有
し、最大螢光効率は1.51m/Wと、実用レベルに近い性能
を持っていることが報告されている。
この２層有機薄膜EL素子は、第３図に示すようにガラ
ス基板21上に透明電極22を形成し、その上に正孔注入層
23と有機薄膜発光層24とをそれぞれ500Å程度積層し、
最上層に背面電極25を形成してシール用カバー26で覆っ
たものである。
ス基板21上に透明電極22を形成し、その上に正孔注入層
23と有機薄膜発光層24とをそれぞれ500Å程度積層し、
最上層に背面電極25を形成してシール用カバー26で覆っ
たものである。
ところで、前述した従来の２層構造の有機薄膜EL素子
は、初期特性としては実用レベルの発光特性を持ってい
る。しかし、問題は発光特性の劣化が非常に速いことで
ある。例えば、乾燥アルゴン中で5mA/cm2の一定電流で
駆動したところ、初期50cd/m2であった輝度が100時間後
15〜20cd/m2に低下した。この間、印加電圧は約5.5Vよ
り14Vに上昇している。また、素子製造過程に充分注意
を払い、さらに素子にシールをしても、この劣化を防止
することが困難であった。EL素子として実用化のために
は、少なくとも一定電圧印加のもとで輝度半減時間が10
00時間であることが必要である。
は、初期特性としては実用レベルの発光特性を持ってい
る。しかし、問題は発光特性の劣化が非常に速いことで
ある。例えば、乾燥アルゴン中で5mA/cm2の一定電流で
駆動したところ、初期50cd/m2であった輝度が100時間後
15〜20cd/m2に低下した。この間、印加電圧は約5.5Vよ
り14Vに上昇している。また、素子製造過程に充分注意
を払い、さらに素子にシールをしても、この劣化を防止
することが困難であった。EL素子として実用化のために
は、少なくとも一定電圧印加のもとで輝度半減時間が10
00時間であることが必要である。
本発明の目的は上記課題を解決した有機薄膜EL素子を
提供することにある。
提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明による有機薄膜EL素
子においては、少なくとも一方が透明である一対の電極
間に、有機螢光体薄膜層と、該層の一面に接して積層さ
れた正孔伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有機螢
光体薄膜層の他方の面に接して積層された電子伝導性を
示す無機半導体薄膜層との三層の積層構造を有するもの
である。
子においては、少なくとも一方が透明である一対の電極
間に、有機螢光体薄膜層と、該層の一面に接して積層さ
れた正孔伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有機螢
光体薄膜層の他方の面に接して積層された電子伝導性を
示す無機半導体薄膜層との三層の積層構造を有するもの
である。
第３図に示す従来の２層有機薄膜EL素子をガラスで充
分にシールをし、その素子を乾燥アルゴン中でエージン
グ試験をしたところ、さきに述べたように輝度低下・発
光闘値電圧の上昇という劣化が生じた。この劣化原因を
詳細に調査した結果、以下に示す２点が主な原因であっ
た。一つは正孔注入層からの正孔注入効率が低下してい
ること、他の一つは背面電極界面の劣化であった。正孔
注入効率の低下は、素子駆動時に発生する0.2W/cm2前
後のジュール熱で、一般に耐熱性の劣る有機正孔注入層
材の変質と、通電自体による正孔注入層の高抵抗化に
より生じている。背面電極界面の劣化は、背面電極及
びガラスシール形成時に有機螢光体薄膜層が大気に触
れ、このとき酸素や湿気を吸着すること、高い電子注
入効率を持つマグネシウム等化学的活性の高い金属を使
用しているため、電極界面で電気化学反応が生じること
による。
分にシールをし、その素子を乾燥アルゴン中でエージン
グ試験をしたところ、さきに述べたように輝度低下・発
光闘値電圧の上昇という劣化が生じた。この劣化原因を
詳細に調査した結果、以下に示す２点が主な原因であっ
た。一つは正孔注入層からの正孔注入効率が低下してい
ること、他の一つは背面電極界面の劣化であった。正孔
注入効率の低下は、素子駆動時に発生する0.2W/cm2前
後のジュール熱で、一般に耐熱性の劣る有機正孔注入層
材の変質と、通電自体による正孔注入層の高抵抗化に
より生じている。背面電極界面の劣化は、背面電極及
びガラスシール形成時に有機螢光体薄膜層が大気に触
れ、このとき酸素や湿気を吸着すること、高い電子注
入効率を持つマグネシウム等化学的活性の高い金属を使
用しているため、電極界面で電気化学反応が生じること
による。
上記、及びは使用材料そのものに由来した問題
であり、プロセスの改善や素子構造の改造では解決でき
ない。更にを解決するためにはシール工程に多くの時
間が必要になり、経済的に不都合である。
であり、プロセスの改善や素子構造の改造では解決でき
ない。更にを解決するためにはシール工程に多くの時
間が必要になり、経済的に不都合である。
そこで、上記、の問題を解決する手段として従来
の有機正孔注入材料に比べ格段に安定性が優れていると
ともに、高い正孔濃度・移動度を有している正孔伝導
（Ｐ）型無機半導体に注目した。さらに背面電極界面の
問題解決の手段として、電子注入効率の高い無機半導体
薄膜を電子注入材料として試みた。本発明は、従来の有
機正孔注入層材料及び電子注入材料の代わりに正孔及び
電子伝導性の無機半導体を正孔注入層及び電子注入層と
して使用した結果、安定な発光特性を有する素子が得ら
れたことに因っている。
の有機正孔注入材料に比べ格段に安定性が優れていると
ともに、高い正孔濃度・移動度を有している正孔伝導
（Ｐ）型無機半導体に注目した。さらに背面電極界面の
問題解決の手段として、電子注入効率の高い無機半導体
薄膜を電子注入材料として試みた。本発明は、従来の有
機正孔注入層材料及び電子注入材料の代わりに正孔及び
電子伝導性の無機半導体を正孔注入層及び電子注入層と
して使用した結果、安定な発光特性を有する素子が得ら
れたことに因っている。
正孔及び電子伝導性無機半導体材料としては、Si1-xC
x（０≦Ｘ≦１）が実用的に優れていた。非晶質あるい
は微結晶のSi1-xCx薄膜は大面積成膜も容易であり、ド
ーピングによりPN制御することも簡単である。また、通
電や温度により電気特性の劣化も少なく、電極材料との
電気化学的反応もない。従来の素子は電子注入金属材料
に依存していたが、本発明による素子はそのような依存
性が無いためアルミニウム等の金属も使用できるように
なった。更に透光性も優れている。有機螢光体薄膜を形
成後、真空中で連続して電子あるいは正孔注入層を形成
することができるため素子形成後のシール工程を大幅に
短縮できた。
x（０≦Ｘ≦１）が実用的に優れていた。非晶質あるい
は微結晶のSi1-xCx薄膜は大面積成膜も容易であり、ド
ーピングによりPN制御することも簡単である。また、通
電や温度により電気特性の劣化も少なく、電極材料との
電気化学的反応もない。従来の素子は電子注入金属材料
に依存していたが、本発明による素子はそのような依存
性が無いためアルミニウム等の金属も使用できるように
なった。更に透光性も優れている。有機螢光体薄膜を形
成後、真空中で連続して電子あるいは正孔注入層を形成
することができるため素子形成後のシール工程を大幅に
短縮できた。
Si1-xCx以外にCul,CuSやGaAs,ZnTeなどのIII−Ｖ族,I
I−VI族化合物をはじめとする各種Ｐ型あるいはＮ型無
機半導体を組み合わせて使用することができる。
I−VI族化合物をはじめとする各種Ｐ型あるいはＮ型無
機半導体を組み合わせて使用することができる。
従来の有機薄膜EL素子は直流低駆動電圧という特徴が
あった。また、有機螢光体材料を使用しているため多色
発光が容易であると期待されていた。しかし、信頼性・
寿命が充分でなかった。これに対し、本発明ではＰ型お
よびＮ型無機半導体薄膜より安定にキャリアを注入する
ことにより有機薄膜EL素子の特徴を生かしたまま、従来
より大幅に信頼性が高い素子を提供できる。
あった。また、有機螢光体材料を使用しているため多色
発光が容易であると期待されていた。しかし、信頼性・
寿命が充分でなかった。これに対し、本発明ではＰ型お
よびＮ型無機半導体薄膜より安定にキャリアを注入する
ことにより有機薄膜EL素子の特徴を生かしたまま、従来
より大幅に信頼性が高い素子を提供できる。
以下実施例にしたがって本発明の有機薄膜EL素子を詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図において、ガラス基板１上に順に透明電極（IT
O）2,P型Si1-xCxによる正孔注入層3,有機螢光体薄膜層
4,N型Si1-xCxによる電子注入層５及び背面電極６が順次
積層されている。すなわち、一対の電極2,6間に、有機
螢光体薄膜層４と、その両面にそれぞれ接して積層され
たＰ型Si1-xCx薄膜およびＮ型Si1-xCx薄膜による正孔注
入層３と電子注入層５との三層の積層構造を有するもの
である。なお、その全体はシール用カバー７で覆われて
いる。前記Si1-xCx（０≦Ｘ≦１）による正孔注入層３
及び電子注入層５はECRプラズマCVD法で形成した。電気
伝導率は10-3〜101Scm-1程度のＰ型あるいはＮ型半導体
薄膜である。薄膜は100〜1000Åであり、ほとんど透明
である。有機螢光体薄膜４の膜厚は50〜1000Å形成し
た。ここに使用した材料は螢光性金属キノリンキレート
錯体である。その化学式を第２図に示す。
O）2,P型Si1-xCxによる正孔注入層3,有機螢光体薄膜層
4,N型Si1-xCxによる電子注入層５及び背面電極６が順次
積層されている。すなわち、一対の電極2,6間に、有機
螢光体薄膜層４と、その両面にそれぞれ接して積層され
たＰ型Si1-xCx薄膜およびＮ型Si1-xCx薄膜による正孔注
入層３と電子注入層５との三層の積層構造を有するもの
である。なお、その全体はシール用カバー７で覆われて
いる。前記Si1-xCx（０≦Ｘ≦１）による正孔注入層３
及び電子注入層５はECRプラズマCVD法で形成した。電気
伝導率は10-3〜101Scm-1程度のＰ型あるいはＮ型半導体
薄膜である。薄膜は100〜1000Åであり、ほとんど透明
である。有機螢光体薄膜４の膜厚は50〜1000Å形成し
た。ここに使用した材料は螢光性金属キノリンキレート
錯体である。その化学式を第２図に示す。
背面電極６の材料は、銀マグネシウム合金で、電子ビ
ーム蒸着で約2000Å形成した。
ーム蒸着で約2000Å形成した。
この素子にITO2側を正、銀マグネシウムによる背面電
極６側を負として約10Vの直流電圧を印加することによ
り、約500cd/m2の明るい緑色発光を得ることができた。
また定電圧印加の状態で100時間エージングを行なった
ところ、輝度低下は10％程度であり、格段に安定性が向
上した。また、周囲温度が70℃、温度が60％RHであって
も劣化は非常に少なかった。
極６側を負として約10Vの直流電圧を印加することによ
り、約500cd/m2の明るい緑色発光を得ることができた。
また定電圧印加の状態で100時間エージングを行なった
ところ、輝度低下は10％程度であり、格段に安定性が向
上した。また、周囲温度が70℃、温度が60％RHであって
も劣化は非常に少なかった。
尚、有機螢光体薄膜層４を形成する材料は強い螢光を
示す有機化合物であれば一般に使用することができる。
例えば、本実施例に示したアルミニウムのキノリンキレ
ート錯体を始め、銅，カドニウム，マグネシウム等のキ
ノリン錯体や、金属フタロシアニン錯体等や、アントラ
セン、テトラセン、ナフタセン等の縮合多環化合物全般
とその誘導体が使用できる。本発明は使用される有機螢
光体材料を制限するものではない。
示す有機化合物であれば一般に使用することができる。
例えば、本実施例に示したアルミニウムのキノリンキレ
ート錯体を始め、銅，カドニウム，マグネシウム等のキ
ノリン錯体や、金属フタロシアニン錯体等や、アントラ
セン、テトラセン、ナフタセン等の縮合多環化合物全般
とその誘導体が使用できる。本発明は使用される有機螢
光体材料を制限するものではない。
また、無機正孔あるいは電子注入層3,5もSi1-xCxに限
定するものではなく、他にCuI,CuSあるいはＰ型のIII−
V,II−VIあるいはIV族半導体薄膜が使用できる。電極は
銀・マグネシウム合金のほか、マグネシウム、インジウ
ム、アルミニウム、スズ、金、白金や銀が使用できた。
ただし、電極が金の場合にはEL発光が弱くなった。
定するものではなく、他にCuI,CuSあるいはＰ型のIII−
V,II−VIあるいはIV族半導体薄膜が使用できる。電極は
銀・マグネシウム合金のほか、マグネシウム、インジウ
ム、アルミニウム、スズ、金、白金や銀が使用できた。
ただし、電極が金の場合にはEL発光が弱くなった。
以上説明したように本発明の有機薄膜EL素子によれば
次のような効果がある。すなわち、 １）従来の有機薄膜EL素子に比べ、エージングによる輝
度低下が少なくなった。
次のような効果がある。すなわち、 １）従来の有機薄膜EL素子に比べ、エージングによる輝
度低下が少なくなった。
２）従来の有機薄膜EL素子に比べ、周囲温度および湿度
による特性変化が少なくなった。
による特性変化が少なくなった。
３）従来の有機薄膜EL素子に比べ、駆動電圧が低くする
ことができた。これは、低電圧で有効に正孔および電子
を注入できるようになったためである。例えば、DC6Vで
も実用レベルの輝度が得られた。
ことができた。これは、低電圧で有効に正孔および電子
を注入できるようになったためである。例えば、DC6Vで
も実用レベルの輝度が得られた。
このように本発明により有機薄膜EL素子を実用レベル
まで引き上げることができ、その工業的価値は高い。
まで引き上げることができ、その工業的価値は高い。
第１図は本発明の実施例に係る有機薄膜EL素子の断面構
造を示す図、第２図は本発明に用いた螢光性金属キノリ
ンキレート錯体の化学式を示す図、第３図は従来の有機
薄膜EL素子の断面構造を示す図である。 １……ガラス基板、２……透明電極 ３……Ｐ型Si1-xCx薄膜（正孔伝導性を示す無機半導体
薄膜層） ４……有機螢光体薄膜層 ５……Ｎ型Si1-xCx薄膜（電子伝導性を示す無機半導体
薄膜層） ６……背面電極
造を示す図、第２図は本発明に用いた螢光性金属キノリ
ンキレート錯体の化学式を示す図、第３図は従来の有機
薄膜EL素子の断面構造を示す図である。 １……ガラス基板、２……透明電極 ３……Ｐ型Si1-xCx薄膜（正孔伝導性を示す無機半導体
薄膜層） ４……有機螢光体薄膜層 ５……Ｎ型Si1-xCx薄膜（電子伝導性を示す無機半導体
薄膜層） ６……背面電極
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも一方が透明である一対の電極間
に、有機螢光体薄膜層と、該層の一面に接して積層され
た正孔伝導性を示す無機半導体薄膜層と、前記有機螢光
体薄膜層の他方の面に接して積層された電子伝導性を示
す無機半導体薄膜層との三層の積層構造を有することを
特徴とする有機薄膜EL素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14298788A JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14298788A JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312874A JPH01312874A (ja) | 1989-12-18 |
| JP2581165B2 true JP2581165B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=15328298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14298788A Expired - Lifetime JP2581165B2 (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2581165B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2000315581A (ja) * | 1999-04-30 | 2000-11-14 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 |
| WO2008075615A1 (en) | 2006-12-21 | 2008-06-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light-emitting element and light-emitting device |
| CN113036043B (zh) * | 2019-12-24 | 2022-05-27 | Tcl科技集团股份有限公司 | 量子点发光二极管及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6276576A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Toshiba Corp | 注入型発光素子 |
-
1988
- 1988-06-09 JP JP14298788A patent/JP2581165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01312874A (ja) | 1989-12-18 |
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