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JP2003036975A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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Publication number
JP2003036975A
JP2003036975A JP2001224085A JP2001224085A JP2003036975A JP 2003036975 A JP2003036975 A JP 2003036975A JP 2001224085 A JP2001224085 A JP 2001224085A JP 2001224085 A JP2001224085 A JP 2001224085A JP 2003036975 A JP2003036975 A JP 2003036975A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
organic
emission
color adjusting
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001224085A
Other languages
English (en)
Inventor
Mutsumi Suzuki
睦美 鈴木
Masao Fukuyama
正雄 福山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001224085A priority Critical patent/JP2003036975A/ja
Publication of JP2003036975A publication Critical patent/JP2003036975A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機電界発光素子の素子構成を改良すること
によって、色純度の改善された有機電界発光素子を実現
すること。 【解決手段】 本発明の有機電界発光素子は、一対の電
極とその間に挟まれた少なくとも一層以上の有機物から
なる層を有しており、有機層と電極の間に発光色調整層
を挿入したことを特徴とする。これにより、色純度を向
上させることが可能になる。また、上記発光色調整層
が、所望する発光波長域以外の波長域に吸光度を有する
ようにすることすることもでき、これにより不要な発光
を吸収することによりいろ純度の低下を抑制することが
可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の表示装置と
して広範囲に利用される発光素子であって、色純度に優
れた有機電界発光素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電界発光素子は、自己発光のために液晶
素子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため、
古くから多くの研究者によって研究されてきた。現在実
用レベルに達した電界発光素子としては、無機材料のZ
nSを用いた素子がある。しかし、この様な無機の電界
発光素子は、発光のための駆動電圧として50V以上が
必要であるため、広く使用されるには至っていない。
【0003】これに対して有機材料を用いた電界発光素
子である有機電界発光素子は、従来実用的なレベルから
はほど遠いものであったが、1987年にイーストマン
・コダック社のシー・ダブリュ・タン(C.W.Tan
g)らによって開発された積層構造素子によりその特性
が飛躍的に進歩した。彼らは蒸着膜の構造が安定で電子
を輸送することのできる蛍光体からなる層(電子輸送性
発光層)と、正孔を輸送することのできる有機物からな
る層(正孔輸送層)とを積層し、正孔と電子を蛍光体中
に注入して発光させることに成功した。これによって有
機電界発光素子の発光効率が向上し、10V以下の電圧
で1000cd/m2以上の発光が得られる様になっ
た。その後、電子輸送性発光層を発光層と電子輸送層に
分けるなど、素子を構成する層の機能分離が進められた
結果、現在では10000cd/m 2以上の発光特性が
得られている。
【0004】このような有機電界発光素子は、発光層の
材料を変えることにより、赤・青・緑の発光色を揃える
ことができることから、フルカラーディスプレイへの応
用が検討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電子機器などに使用す
るために、より表示品位の高いフルカラーディスプレイ
を実現するためには、それぞれの発光色の色純度を高く
しなくてはならないが、従来の有機電界発光素子には半
値幅の広い蛍光スペクトルを有する発光材料を用いるこ
とが多いため、得られる素子も色純度の低いものが多か
った。
【0006】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、その目的は、有機電界発光素子の素子構
成を改良することによって、色純度の改善された有機電
界発光素子を実現することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の有機電界発光素
子は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層以
上の有機物からなる層を有しており、有機層と電極の間
に発光色調整層を挿入したことを特徴とするものであ
る。
【0008】請求項1に記載の発明は、一対の電極と、
その間に挟まれた少なくとも一層以上の有機物からなる
層を有し、有機層と電極の間に発光色調整層を挿入した
ことを特徴とする有機電界発光素子であり、色純度を向
上するという作用を有する。
【0009】請求項2に記載の発明は、上記発光色調整
層が、所望する発光波長域以外の波長域に吸光度を有す
ることを特徴とするものであり、不要な発光を吸収する
ことによりいろ純度の低下を抑制するという作用を有す
る。
【0010】請求項3に記載の発明は、上記発光色調整
層が、所望する発光波長域が強められるような膜厚に調
整されていることを特徴とするものであり、このことに
より所望の波長域に発光ピークをもつ有機電界発光素子
が実現できるという作用を有する。
【0011】請求項4に記載の発明は、上記発光色調整
層が、電荷輸送材料と金属の混合層からなることを特徴
とするものであり、このことにより発光色調整層の電荷
輸送性が向上し、効率が高く、色純度の良い素子が実現
できるという作用を有する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施の形
態による有機電界発光素子の概略構成を示す断面図であ
る。この有機電界発光素子は、ベースとなるガラス基板
1上に電極である陽極2を形成し、この陽極2の上に、
上記ガラス基板1および陽極2の側から正孔輸送層3、
発光層4、電子輸送層5、発光色調整層6、陰極7を形
成して成るものである。そして、この実施の形態に係る
有機電界発光素子は、電子輸送層5と陰極7との間の場
所に本発明による発光色調整層6が形成されている点が
特徴である。
【0013】陽極2には透明電極としてインジウム錫酸
化物(ITO)や半透明電極としての金薄膜を用いるこ
とができる。
【0014】電荷輸送層は、正孔輸送層3と電子輸送層
5とに大別される。それぞれ、電極からの電荷の注入を
容易にし、注入された電荷を発光領域まで輸送するとい
う働きをする。電荷輸送層と電極の間に電荷注入層を設
ける場合もある。正孔注入層のための材料としては、陽
極2からの正孔の注入を容易にするため、HOMOレベ
ルの小さい材料が使用される。具体的には、銅フタロシ
アニン(CuPc)やトリス{4−[(3-メチルフェニ
ル)フェニルアミノ]フェニル}アミン(m−MTDA
TA)などがあげられる。また正孔輸送層3としては、
正孔輸送性の強い材料が使用され、具体的には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)
などのトリフェニルアミン誘導体などを用いることがで
きる。
【0015】一方、電子輸送層5としては電子輸送性の
強い材料が用いることができ、具体的にはフェナントロ
リン誘導体,オキサジアゾール誘導体やトリス(8−ヒ
ドロキシキノリノール)アルミニウム(Alq)などに
代表されるキノリノール金属錯体などの使用が検討され
ている。さらに電子注入層としてはポルフィリン誘導体
や上記電子輸送材料と金属との混合膜を用いることが検
討されている。
【0016】発光層4としては数多くの化合物群が検討
されているが、基本的には電子・正孔の注入が可能でか
つ蛍光・りん光を有する物質であれば使用できる。ま
た、成膜性に優れた材料の中に色素を少量分散させた膜
を発光層4として用いることにより、有機電界発光素子
の高効率化、長寿命化および発光色の調整をすることも
検討されている。この手法は、単独では結晶化しやす
い、あるいは濃度消光を起こしやすい蛍光色素、りん光
色素に対して非常に有効である。
【0017】陰極7は有機膜に電子が注入できることが
必要であり、アルカリ金属またはアルカリ土類金属また
はその化合物を構成材料の一つとして用いることが多
い。具体的にはリチウム、マグネシウムやカルシウム、
あるいはこれらの金属や化合物を他の金属と組み合わせ
て用いることができる。
【0018】本発明によれば、上記電子輸送層5と陰極
7との間に発光色調整層6を設けることにより、所望す
る発光領域の光のみを素子の外部に取り出すことが可能
となり、有機電界発光素子の色純度を向上させることが
できる。この発光色調整層6には所望する発光波長領域
以外に吸光度を有する材料を使用する。適当な発光材料
と発光色調整層6とを組み合わせることにより、発光層
4からの光の一部を吸収し、色純度を上げることが可能
となる。例えば、青色の発光材料を用いる場合、発光色
調整層6に500nmより長波長の領域に吸収を有する有機
材料を用いることによって、500nm以上の光が吸収さ
れ、緑色の発光成分がカットされることにより色純度が
向上する。また、発光領域と電極間の膜厚を変化させる
と干渉効果によりスペクトルが変化するため、発光色調
整層6を適当な膜厚にすることにより、発光色を変化さ
せることができる。
【0019】また、この発光色調整層6は電荷輸送性を
兼ね備えていることが重要である。そのためには、電荷
輸送材料と金属の混合層を発光色調整層6として用いる
ことが有効である。
【0020】なお、以上の説明では陰極7と有機層であ
る電子輸送層5との間に発光色調整層6を設けた場合に
ついて説明をしたが、陽極2と有機層である正孔輸送層
3との間に発光色調整層6を設けた場合についても同様
な考え方で実施することができる。
【0021】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【0022】(実施例1)基板にはガラス上に透明な陽
極としてインジウム錫酸化膜(ITO)をあらかじめ形
成し、電極の形にパターニングしたもの用いた。このガ
ラス基板1を充分に洗浄した後、蒸着する材料と一緒に
真空装置内にセットし、10-4Paまで真空排気した。
その後、正孔輸送層3としてN,N'-ビス[4'-(N,N-ジフェ
ニルアミノ)-4-ビフェニリル]-N,N'-ジフェニルベンジ
ジン(TPT)を50nm製膜した。その後、発光層4
兼電子輸送層5としてAlqを50nm製膜した。その
後、発光色調整層6として銅フタロシアニン(CuP
c)とリチウム金属の共蒸着膜を140nm製膜した。
CuPcとリチウム金属の混合比はモル比で1:1とし
た。その後、陰極7としてAl/Li混合膜を150n
mの厚さで製膜し、有機電界発光素子を作成した。Cu
Pc/Li混合膜およびAl/Li混合膜は2種類の材料
をそれぞれ独立な蒸着元から蒸発させる共蒸着法によっ
て作製した。これらの製膜は一度も真空を破ることな
く、連続して行った。なお、膜厚は水晶振動子によって
モニターした。有機電界発光素子作製後、直ちに乾燥窒
素中で電極の取り出しを行い、引き続き特性測定を行っ
た。得られた有機電界発光素子に電圧を印加したとこ
ろ、均一な緑色の発光が得られた。発光スペクトルは5
20nmにピークがあり、スペクトル半値幅は81n
m、XYZ表色系における色度座標はx=0.27y=
0.58であった。
【0023】(実施例2)基板にはガラス上に透明な陽
極としてインジウム錫酸化膜(ITO)をあらかじめ形
成し、電極の形にパターニングしたもの用いた。このガ
ラス基板1を充分に洗浄した後、蒸着する材料と一緒に
真空装置内にセットし、10-4Paまで真空排気した。
その後、正孔輸送層3としてTPTを50nm製膜し
た。その後、発光層4として化1に示す化合物(1)を
25nm、電子輸送層5としてAlqを25nm製膜し
た。
【化1】 ・・・・(化1)
【0024】その後、発光色調整層6としてキナクリド
ン(Qd)とリチウム金属の共蒸着膜を125nm製膜
した。Qd中のリチウム金属の含有量はモル比で1:1と
した。その後、陰極7としてAl/Li混合膜を150
nmの厚さで製膜し、有機電界発光素子を作製した。Q
d/Li混合膜およびAl/Li混合膜は2種類の材料を
それぞれ独立な蒸着元から蒸発させる共蒸着法によって
作製した。これらの製膜は一度も真空を破ることなく、
連続して行った。なお、膜厚は水晶振動子によってモニ
ターした。有機電界発光素子作製後、直ちに乾燥窒素中
で電極の取り出しを行い、引き続き特性測定を行った。
得られた有機電界発光素子子に電圧を印加したところ、
均一な緑色の発光が得られた。発光スペクトルは470
nmにピークがあり、スペクトル半値幅は69nm、X
YZ表色系における色度座標はx=0.15y=0.1
6であった。
【0025】(比較例1)比較例1として、発光色調整
層6を設けず、発光層4兼電子輸送層5であるAlq上
に直接陰極7のAl/Li混合層を積層したこと以外は
実施例1と同様に有機電界発光素子を作製した。この有
機電界発光素子に電圧を印加したところ、均一な黄緑色
の発光が得られた。発光スペクトルは526nmにピー
クがあり、スペクトル半値幅は100nm、XYZ表色
系における色度座標はx=0.32y=0.56であっ
た。
【0026】(比較例2)比較例2として、発光色調整
層6を設けず、電子輸送層5であるAlq上に直接陰極
7のAl/Li混合層を積層したこと以外は実施例2と
同様に有機電界発光素子を作製した。この有機電界発光
素子に電圧を印加したところ、均一な黄緑色の発光が得
られた。発光スペクトルは477nmにピークがあり、
スペクトル半値幅は75nm、XYZ表色系における色
度座標はx=0.15y=0.20であった。
【0027】実施例1、2および比較例1、2に示した
結果より、本実施例で得られた有機電界発光素子は発光
スペクトルの半値幅が狭くなっており、色純度が向上し
ていることが明らかとなった。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、一対の電
極と、その間に挟まれた少なくとも一層以上の有機物か
らなる層を有し、有機層と電極の間に発光色調整層を挿
入したため、色純度を向上させることが可能になるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における電界発光素子の構成の断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 陽極 3 正孔輸送層 4 発光層 5 電子輸送層 6 発光色調整層 7 陰極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極と、その間に挟まれた少なく
    とも一層以上の有機物からなる層を有する有機電界発光
    素子において、有機層と電極の間に発光色調整層を挿入
    したことを特徴とする有機電界発光素子。
  2. 【請求項2】 上記発光色調整層が、所望する発光波長
    域以外の波長域に吸光度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。
  3. 【請求項3】 上記発光色調整層が、所望する発光波長
    域が強められるような膜厚に調整されていることを特徴
    とする請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
  4. 【請求項4】 上記発光色調整層が、電荷輸送材料と金
    属の混合層からなることを特徴とする請求項1または2
    に記載の有機電界発光素子。
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