JP3189438B2 - 有機薄膜発光素子 - Google Patents
有機薄膜発光素子Info
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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Landscapes
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Description
として用いる有機薄膜発光素子に係り、特に信頼性に優
れる有機薄膜発光素子の構造に関する。
スプレイの需要の急増に伴い、各種表示素子の開発及び
実用化が精力的に進められている。エレクトロルミネッ
センス素子(以下EL素子とする)もこうしたニ−ズに
即するものであり、特に全固体の自発発光素子として、
他のディスプレイにはない高解像度及び高視認性により
注目を集めている。現在、実用化されているものは、発
光層にZnS/Mn系を用いた無機材料からなるEL素
子である。しかるに、この種の無機EL素子は発光に必
要な駆動電圧が100V以上と高いため駆動方法が複雑
となり製造コストが高いといった問題点がある。また、
青色発光の効率が低いため、フルカラ−化が困難であ
る。これに対して、有機材料を用いた薄膜発光素子は、
発光に必要な駆動電圧が大幅に低減でき、かつ各種発光
材料の適用によりフルカラ−化の可能性を充分に持つこ
とから、近年研究が活発化している。
らなる積層型において、発光剤にトリス(8−ヒドロキ
シキノリン)アルミニウムを、正孔注入剤に1,1′−
ビス(4−N,N−ジトリアミノフェニル)シクロヘキ
サンを用いることにより、10V以下の印加電圧で10
00cd/m2 以上の輝度が得られたという報告がなさ
れて以来開発に拍車がかけられた(Appl.Phys.Lett. 5
1,913,(1987))。
用いた薄膜発光素子は低電圧駆動やフルカラ−化の可能
性等を強く示唆しているものの、性能面で解決しなけれ
ばならない課題が多く残されている。特に約1万時間の
長時間駆動に伴う特性劣化の問題は乗り越えなければな
らない課題である。また、フルカラー化におけるRGB
三原色の発光を可能にする発光材料の開発、また有機層
の膜厚が1μm以下であるために、成膜性が良好でピン
ホール等の電気的欠陥がなく、電子,正孔の輸送能力に
優れた有機材料の開発、有機層への電荷の注入性に優れ
る電極材料の選択等がある。
で安価な有機材料の開発や素子形成方法の改良等も重要
な課題である。現在劣化機構の解明を中心に研究が進め
られ、連続駆動時の雰囲気依存性の検討から大気中の水
分により上部電極と有機膜界面の剥離が発生し、これが
劣化原因となる等の推測や、駆動時の電流密度の低減に
より劣化速度が低減し、寿命の向上に繋がるといった知
見が得られつつある。
的は、大気中の水分の影響を受けにくい上に電流密度を
低減することが可能な素子構造を開発することにより信
頼性に優れる有機薄膜発光素子を提供することにある。
よれば、絶縁性透明基板と、電極と、電荷注入層/発光
層の結合体とを有し、前記結合体は電極を介して絶縁性
透明基板上に多段に積層され、電極は正極と負極とが結
合体を介して交互に配置されるとともに同一極性の電極
は絶縁性透明基板上で相互に電気的に接続され、前記結
合体はその積層に際し、後段の結合体が前段の結合体を
全体的に被覆してなるとすることにより達成される。
ているので各段の輝度を低くし且つ各段の結合体の輝度
を積分して全体の輝度を高めることができる。従って各
段の結合体に印加される電圧を低くし各段の電流密度を
下げて駆動することが可能となる。
体的に被覆されるので前段の結合体には大気中より水分
が拡散せず電極の剥離による素子劣化を防ぐことができ
る。
素子を示す断面図である。図2はこの発明の異なる実施
例に係る有機薄膜発光素子を示す断面図である。図3は
この発明のさらに異なる実施例に係る有機薄膜発光素子
を示す断面図である。
る有機薄膜発光素子を示す断面図である。11,21,
31,41は絶縁性透明基板、12,18,25,3
6,46,52は正極、13,17,24,26,3
5,37,44,47,51は正孔注入層、14,1
6,23,27,34,38,43,48,50は発光
層、15,22,28,32,42,49,300は負
極、33,39は電子注入層、19,29,301,4
5は直流電源である。
ス,樹脂等を用いる。発光面となるときは透明な材料を
用いる。正極は金,ニッケル等の半透膜やインジウムス
ズ酸化物(ITO),酸化スズ(SnO2 )等の透明導
電膜からなり抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着、スパッタ
法により形成する。該正極は、透明性を持たせるため
に、100〜3000Åの厚さにすることが望ましい。
注入することが必要で発光した光の発光極大領域におい
てできるだけ透明であることが望ましい。成膜方法とし
てスピンコ−ト、キャスティング、LB法、抵抗加熱蒸
着、電子ビ−ム蒸着等があるが抵抗加熱蒸着が一般的で
ある。膜厚は100ないし2000Åであり、好適には
200ないし800Åである。正孔注入物質としてはヒ
ドラゾン化合物,ピラゾリン化合物,スチルベン化合
物,アミン系化合物などが用いられる。代表的な正孔注
入物質が以下に示される。
れた正孔と、負極または電子注入層より注入された電子
の再結合により効率良く発光を行う。成膜方法はスピン
コ−ト、キャスティング、LB法、抵抗加熱蒸着、電子
ビ−ム蒸着等があるが抵抗加熱蒸着が一般的である。膜
厚は100ないし2000Åであるが好適には200な
いし800Åである。代表的な発光物質が以下に示され
る。
することが望ましい。成膜方法はスピンコ−ト、キャス
ティング、LB法、抵抗加熱蒸着、電子ビ−ム蒸着等が
あるが抵抗加熱蒸着が一般的である。膜厚は100ない
し2000Åであるが好適には200ないし800Åで
ある。電子注入物質としてはオキサジアゾール誘導体,
ペリレン誘導体などが用いられる。以下に代表的な電子
注入物質が示される。
とが必要である。成膜方法としては抵抗加熱蒸着,電子
ビーム蒸着,スパッタ法が用いられる。負極用材料とし
ては仕事関数の小さいMg,Ag,In,Ca,Al等
およびこれらの合金,積層体,Alを添加した酸化亜鉛
等が用いられる。Alを添加した酸化亜鉛は電子ビーム
蒸着,スパッタ法によりAl添加量0.5ないし3%の
範囲とし基板温度200℃以下、好適には100℃以下
で成膜することが好ましい。厚さは100ないし200
0Å厚さに形成する。Al等の半透膜は抵抗加熱蒸着法
で300ないし800Å厚さに形成する。 実施例1 図1はこの発明の実施例に係る有機薄膜発光素子を示す
断面図である。膜厚約1000ÅのITOである正極1
2を設けたガラス基板11を抵抗加熱蒸着装置内に載置
し、正孔注入層13、発光層14と順次成膜した。成膜
に際して、真空槽内圧は8×10-4Paとした。正孔注
入層13には前記化学式(5−1)に示される化合物を
用いボート温度200℃、成膜速度2Å/sにて500
Å厚さに形成した。続けて発光層14として前記化学式
(6−1)に示される化合物を用いボ−ト温度約200
℃にて加熱し、成膜速度を約2Å/sとして600Å厚
さに形成した。
スパッタ装置内に載置し、亜鉛ペレット上にAlワイヤ
を載せた試料をターゲットとしてAr:O2 =1:1の
混合ガスを流しながらスパッタし、Al添加酸化亜鉛か
らなる透明な負極15を1000Å厚さに形成した。こ
のAl添加酸化亜鉛透明負極15の可視光線透過率は約
85%である。次に試料をスパッタ装置から取り出し、
再度抵抗加熱蒸着装置内に載置し、前記発光層14、正
孔注入層13と同一の材料を用いて、同一の条件下で発
光層16、正孔注入層17の順に500Åの厚さに形成
した。最後に正極18としてAgを1000Åの厚さに
形成した。 比較例1 上記実施例において発光層16、正孔注入層17、正極
18を形成しない他は実施例1と同様にして有機薄膜発
光素子を形成した。
印加したところ緑色(中心波長:550nm)の均一な
発光が得られた。輝度100cd/m2 における電圧、
電流密度、発光効率、輝度半減時間を表1に示す。
が二段積層されているために、単一の結合体が負担する
輝度は低くてすみ、そのために単一の結合体が必要とす
る電流密度の低減することができ、有機薄膜発光素子全
体として寿命が向上する。さらに二段目の結合体は一段
目の結合体を全体的に被覆するので一段目の結合体への
水分の侵入が阻止され、有機薄膜発光素子の信頼性が向
上する。
比し低減できるから、発光効率においても同等か、若干
の向上がみられる。 実施例2 図2はこの発明の異なる実施例に係る有機薄膜発光素子
を示す断面図である。ガラス基板21上にAl添加酸化
亜鉛からなる透明な負極22を膜厚約1000Åの厚さ
に設けた。次に発光層23と正孔注入層24を順次成膜
した。発光層23と、正孔注入層24は実施例1と同一
の条件で作成した。
装置を用い700Å厚さに形成した。この正極の光透過
率は約70%である。引き続いて正孔注入層26と発光
層27を前記と同様にして順次作成した。最後に負極2
8をMgとAgの合金(Mg/Ag=10:1)を用い
て1000Å厚さに抵抗加熱蒸着法により形成した。 比較例2 上記実施例において正孔注入層26、発光層27、負極
28を形成しない他は実施例2と同様にして有機薄膜発
光素子を形成した。
印加したところ緑色(中心波長:550nm)の均一な
発光が得られた。輝度100cd/m2 における電圧、
電流密度、発光効率、輝度半減時間を表2に示す。
光素子を示す断面図である。ガラス基板31上にAl添
加酸化亜鉛からなる透明な負極32を膜厚約1000Å
の厚さに設けた。次に電子注入層33、発光層34、正
孔注入層35を順次成膜した。電子注入層は前記化学式
(7−2)を用いボート温度約300℃で加熱し、成膜
速度2Å/sとして400Å厚さに形成した。発光層3
4と、正孔注入層35は実施例1と同一の条件で作成し
た。
装置を用い700Å厚さに形成した。この正極の光透過
率は約70%である。引き続いて正孔注入層37と発光
層38と電子注入層39を前記と同様にして順次作成し
た。 最後に負極300をMgとAgの合金(Mg/A
g=10:1)を用いて1000Å厚さに抵抗加熱蒸着
法により形成した。 比較例3 上記実施例3において正孔注入層37、発光層38、負
極300を形成しない他は実施例3と同様にして有機薄
膜発光素子を形成した。
印加したところ緑色(中心波長:550nm)の均一な
発光が得られた。輝度100cd/m2 における電圧、
電流密度、発光効率、輝度半減時間を表3に示す。
光素子を示す断面図である。ガラス基板41上にAl添
加酸化亜鉛からなる透明な負極42を膜厚約1000Å
の厚さに設けた。次に発光層43と正孔注入層44を順
次成膜した。発光層43と、正孔注入層44は実施例1
と同一の条件で作成した。
装置を用い700Å厚さに形成した。この正極の光透過
率は約70%である。引き続いて正孔注入層47、発光
層48、負極49、発光層50、正孔注入層51を前記
と同様にして作成した。正極52はAgを1000Å形
成した。本素子は正孔注入層と発光層の結合体が三組積
層されている。 比較例4 前記比較例2と同一である。
印加したところ緑色(中心波長:550nm)の均一な
発光が得られた。輝度100cd/m2 における電圧、
電流密度、発光効率、輝度半減時間を表4に示す。
極と、電荷注入層/発光層の結合体とを有し、前記結合
体は電極を介して絶縁性透明基板上に多段に積層され、
電極は正極と負極とが結合体を介して交互に配置される
とともに同一極性の電極は絶縁性透明基板上で相互に電
気的に接続され、前記結合体はその積層に際し、後段の
結合体が前段の結合体を全体的に被覆してなるので、電
荷注入層/発光層の結合体各段の輝度を低くし且つ各段
の結合体の輝度を積分して素子全体の輝度を高めること
ができる。従って各段の結合体に印加される電圧を低く
し各段の電流密度を下げて駆動することができ信頼性に
優れる有機薄膜発光素子が得られる。
て前段にある結合体は後段の結合体により全体的に被覆
されるので前段の結合体には大気中より水分が拡散せず
電極の剥離による素子劣化を防ぐことができ信頼性に優
れる有機薄膜発光素子が得られる。
す断面図
子を示す断面図
発光素子を示す断面図
発光素子を示す断面図
1 正孔注入層 14,16,23,27,34,38,43,48,5
0 発光層 15,22,28,32,42,49,300 負極 33,39 電子注入層 19,29,301,45 直流電源
Claims (5)
- 【請求項1】絶縁性透明基板と、電極と、電荷注入層/
発光層の結合体とを有し、 前記結合体は電極を介して絶縁性透明基板上に多段に積
層され、 電極は正極と負極とが結合体を介して交互に配置される
とともに同一極性の電極は絶縁性透明基板上で相互に電
気的に接続され、 前記結合体はその積層に際し、後段の結合体が前段の結
合体を全体的に被覆してなることを特徴とする有機薄膜
発光素子。 - 【請求項2】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、電荷注入層/発光層の結合体は正孔注入層と発光層
であることを特徴とする有機薄膜発光素子。 - 【請求項3】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、電荷注入層/発光層の結合体は正孔注入層と電子注
入層と前二者に挟まれた発光層であることを特徴とする
有機薄膜発光素子。 - 【請求項4】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、各発光層は同一の発光物質からなることを特徴とす
る有機薄膜発光素子。 - 【請求項5】請求項1記載の有機薄膜発光素子におい
て、各電荷注入層は同一の電荷注入物質からなることを
特徴とする有機薄膜発光素子。
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