JPH10149882A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH10149882A
JPH10149882A JP8308808A JP30880896A JPH10149882A JP H10149882 A JPH10149882 A JP H10149882A JP 8308808 A JP8308808 A JP 8308808A JP 30880896 A JP30880896 A JP 30880896A JP H10149882 A JPH10149882 A JP H10149882A
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electron injection
electron
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    • H10K50/00Organic light-emitting devices
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホール注入電極と電子注入電極との間に、少
なくとも有機材料を用いた発光層が設けられた有機EL
素子において、電子注入電極からの電子の注入が効率よ
く行なえると共に、この電子注入電極が酸化されて特性
が低下するということが少なく、また発光層等に使用し
た有機材料が時間が経過するに連れて次第に結晶化し
て、有機EL素子に短絡等が生じるということも抑制さ
れ、長期にわたって十分な輝度の光を安定して発光でき
る有機EL素子を提供する。 【構成】 ホール注入電極12と電子注入電極16との
間に、少なくとも有機材料を用いた発光層14が設けら
れてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
電子注入電極をアモルファス金属で構成すると共に、こ
の電子注入電極における発光層側の面に仕事関数の低い
金属層16aを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ホール注入電極
と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた
発光層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス
素子に係り、電子注入電極における電子の注入効率を低
下させることなく、この電子注入電極の安定性を向上さ
せた有機エレクトロルミネッセンス素子に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化等にともなっ
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力が少なく容積の小さい平面表示素子のニーズが高ま
り、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロル
ミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目さ
れている。
【0003】そして、このようなEL素子は、使用する
材料によって無機EL素子と有機EL素子とに大別され
る。
【0004】ここで、無機EL素子は、一般に発光部に
高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光
中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光
させるようになっている。これに対し、有機EL素子
は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子
とホールとを発光部内に注入し、このように注入された
電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を
励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に
戻るときに蛍光を発光するようになっている。
【0005】そして、無機EL素子の場合には、上記の
ように高電界を作用させるために、その駆動電圧として
100〜200Vと高い電圧を必要とするのに対して、
有機EL素子の場合には、5〜20V程度の低い電圧で
駆動できるという利点があった。
【0006】また、上記の有機EL素子の場合には、発
光材料である螢光物質を選択することによって適当な色
彩に発光する発光素子を得ることができ、マルチカラー
やフルカラーの表示装置等としても利用できるという期
待があり、さらに低電圧で面発光できるために、近年、
このような有機EL素子について様々な研究が行なわれ
るようになった。
【0007】そして、近年においては、このような有機
EL素子として、ホール注入電極と電子注入電極との間
にホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたD
H構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と
電子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む
発光層とが積層されたSH−A構造と称される二層構造
のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホー
ル輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたSH
−B構造と称される二層構造のものが開発されている。
【0008】また、従来の有機EL素子においては、上
記のホール注入電極や電子注入電極からホールや電子が
効率よく注入されるようにするため、ホール注入電極と
しては、仕事関数が大きいインジウム−スズ酸化物(I
TO)等が用いられる一方、電子注入電極としては、仕
事関数が小さいマグネシウム−インジウム合金やリチウ
ム−アルミニウム合金等が広く利用されていた。
【0009】しかし、電子注入電極に使用される上記の
マグネシウム−インジウム合金やリチウム−アルミニウ
ム合金等は一般に酸化されやすく、これにより電子注入
電極としての特性が低下し、有機EL素子の耐環境性や
信頼性が悪くなり、有機EL素子の寿命が短くなるとい
う問題があった。
【0010】また、上記のような従来の有機EL素子を
使用すると、上記の発光層等に使用されている有機材料
が次第に結晶化し、これにより有機EL素子に短絡等が
生じ、長期にわたって安定した発光が得られなくなると
いう問題もあった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、ホール注
入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を
用いた発光層が設けられた有機EL素子における上記の
ような問題を解決することを課題とするものであり、電
子注入電極からの電子の注入が効率よく行なえると共
に、この電子注入電極が酸化されて特性が低下するとい
うことが少なく、また発光層等に使用した有機材料が時
間が経過するに連れて次第に結晶化して、有機EL素子
に短絡等が生じるということも抑制され、長期にわたっ
て十分な輝度の光を安定して発光できる有機EL素子を
提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明における有機エ
レクトロルミネッセンス素子においては、上記のような
課題を解決するため、ホール注入電極と電子注入電極と
の間に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられ
てなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、上
記の電子注入電極をアモルファス金属で構成すると共
に、この電子注入電極における発光層側の面に仕事関数
の低い金属層を設けた。
【0013】そして、この発明における有機EL素子の
ように、電子注入電極をアモルファス金属で構成する
と、マグネシウム−インジウム合金やリチウム−アルミ
ニウム合金を用いた従来の電子注入電極のように酸化さ
れて、その特性が低下するということが少なくなり、有
機EL素子の耐環境性や信頼性が向上すると共に、アモ
ルファス金属で構成されて電子注入電極によって発光層
等に使用されている有機材料の結晶化が抑制され、有機
EL素子における短絡等も少なくなり、長期にわたって
安定した発光が行なえようになる。
【0014】また、この発明の有機EL素子において
は、上記のような電子注入電極における発光層側の面に
仕事関数の低い金属層を設けているため、この金属層を
通して電子が効率よく注入されるようになり、長期にわ
たって十分な輝度の発光が安定して行なえるようにな
る。
【0015】ここで、この発明における有機EL素子に
おいて、電子注入電極を構成するアモルファス金属とし
ては、例えば、Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,N
i,Cu等の遷移金属元素の少なくとも1つと、B,
C,P,Siの少なくとも1つの元素とを含むアモルフ
ァス金属等を用いることができ、具体的には、Fe80
20,Fe7813Si9 ,Fe5 Co70Si1510等のア
モルファス金属を用いることができる。
【0016】また、この電子注入電極における発光層側
の面に設ける仕事関数の低い金属層を構成する材料とし
ては、例えば、従来より一般に電子注入電極に使用され
ているマグネシウム−インジウム合金やリチウム−アル
ミニウム合金等を用いることができる。
【0017】また、この発明における有機EL素子にお
いて、上記のように電子注入電極における発光層側の面
に仕事関数の低い金属層を設けるにあたり、この金属層
の膜厚が厚くなり過ぎると、電子注入電極によって発光
層等に使用されている有機材料の結晶化を十分に抑制す
ることができなくなるため、この金属層の膜厚を40n
m以下にすることが好ましい。
【0018】なお、この発明における有機EL素子の素
子構造は、前記のDH構造、SH−A構造、SH−B構
造の何れの構造のものであってもよい。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例に係る有機EL素子
を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、比較例
を挙げ、この発明の実施例における有機EL素子の場
合、長期にわたって十分な輝度の発光が行なえることを
明らかにする。なお、この発明における有機EL素子
は、下記の実施例に示したものに限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実
施できるものである。
【0020】(実施例1)この実施例1の有機EL素子
においては、図1に示すように、1mmのガラス基板1
1上に、前記のITOで構成されて膜厚が80〜100
nmになったホール注入電極12と、下記の化1に示す
トリフェニルアミン誘導体(MTDATA)で構成され
て膜厚が60nmになったホール輸送層13と、下記の
化2に示すN,N’−ジフェニル−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(TPD)からなるホスト材料に下記の化3
に示すルブレンが5重量%ドープされて膜厚が40nm
になった発光層14と、下記の化4に示す10−ベンゾ
[h]キノリノール−ベリリウム錯体(BeBq2 )で
構成されて膜厚が40〜50nmになった電子輸送層1
5と、マグネシウム−インジウム合金で構成されて膜厚
が10nmになった金属層16aと、Fe80 20からな
るアモルファス金属で構成されて膜厚が200nmにな
った電子注入電極16とが順々に形成されて前記のDH
構造になっている。
【0021】
【化1】
【0022】
【化2】
【0023】
【化3】
【0024】
【化4】
【0025】ここで、この実施例1の有機EL素子を製
造する場合について具体的に説明する。
【0026】先ず、ITOで構成されたホール注入電極
12が表面に形成されたガラス基板11を中性洗剤によ
り洗浄した後、これをアセトン中で20分間、エタノー
ル中で20分間それぞれ超音波洗浄し、さらに上記のガ
ラス基板11を沸騰したエタノール中に約1分間入れて
取り出した後、このガラス基板11をすぐに窒素ブロー
により乾燥させた。
【0027】次いで、このガラス基板11を抵抗加熱さ
せながら、このガラス基板11に形成されたホール注入
電極12の上に、前記のMTDATAを真空蒸着させて
ホール輸送層13を形成し、またこのホール輸送層13
の上に前記のTPDとルブレンとを真空下で共蒸着させ
て発光層14を形成し、さらにこの発光層14の上に前
記のBeBq2 を真空蒸着させて電子輸送層15を形成
した後、この電子輸送層15の上にマグネシウム−イン
ジウム合金を真空蒸着させて金属層16aを形成した。
そして、この金属層16aの上にスパッタリングにより
Fe8020からなるアモルファス金属を被着させて電子
注入電極16を形成した。
【0028】(実施例2)この実施例2の有機EL素子
においては、上記の実施例1における有機EL素子にお
いて、マグネシウム−インジウム合金で構成された金属
層16aの膜厚を70nmにし、それ以外については、
実施例1の場合と同様にして有機EL素子を得た。
【0029】(比較例1)この比較例1の有機EL素子
においては、上記の実施例1の有機EL素子におけるB
eBq2 で構成された電子輸送層15の上に、図2に示
すように、マグネシウム−インジウム合金で構成されて
膜厚が200nmになった電子注入電極16を設けるよ
うにし、マグネシウム−インジウム合金で構成された金
属層16aは設けないようにした。
【0030】そして、上記の実施例1,2及び比較例1
の各有機EL素子において、ホール注入電極12をプラ
ス、電子注入電極16をマイナスにして電圧を印加する
と、何れも電圧14V,電流密度300mA/cm2
で、最高輝度が8000cd/m2 になった高輝度なル
ブレンによる発光が得られた。
【0031】また、これらの各有機EL素子における初
期輝度が1000cd/m2 になるように発光させ、こ
れを3カ月連続発光させた後における各有機EL素子の
発光輝度を測定し、その結果を下記の表1に示した。
【0032】
【表1】
【0033】この結果、電子輸送層15の上に、従来の
ようにマグネシウム−インジウム合金からなる電子注入
電極16を設けた比較例1の有機EL素子に比べて、マ
グネシウム−インジウム合金で構成された金属層16a
とFe8020からなるアモルファス金属で構成された電
子注入電極16とを設けた実施例1,2の各有機EL素
子の方が3カ月連続発光させた後における輝度の低下が
少なくなっており、特に、上記の金属層16aの膜厚を
40nm以下にした実施例1の有機EL素子において
は、電子輸送層15等における有機材料の結晶化が抑制
されて、3カ月連続発光させた後における輝度の低下が
より少なくなっていた。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
有機EL素子においては、電子注入電極をアモルファス
金属で構成すると共に、この電子注入電極における発光
層側の面に仕事関数の低い金属層を設けているため、こ
の金属層を通して電子が効率よく注入されると共に、マ
グネシウム−インジウム合金やリチウム−アルミニウム
合金を用いた従来の電子注入電極に比べて電子注入電極
が安定化して、電子注入電極の特性が低下するというこ
とが少なくなり、また発光層等に使用されている有機材
料の結晶化も抑制されるようになった。
【0035】この結果、この発明における有機EL素子
の場合、有機EL素子の耐環境性や信頼性が向上すると
共に、有機EL素子における短絡等の発生も少なくな
り、長期にわたって十分な輝度の発光が安定して行なえ
るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1,2に示した有機EL素子
の構造を示した概略説明図である。
【図2】比較例1の有機EL素子の構造を示した概略説
明図である。
【符号の説明】
11 ガラス基板 12 ホール注入電極 13 ホール輸送層 14 発光層 15 電子輸送層 16 電子注入電極 16a 金属層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
    に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられてな
    る有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の
    電子注入電極をアモルファス金属で構成すると共に、こ
    の電子注入電極における発光層側の面に仕事関数の低い
    金属層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネ
    ッセンス素子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子において、上記の仕事関数の低い金属層
    の膜厚を40nm以下にしたことを特徴とする有機エレ
    クトロルミネッセンス素子。
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