JPH02204996A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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イスプレィに使用される有機薄膜
ＥＬ素子に関するものである。

［従来の技術］ 有機物質を原料としたＥＬ（電界発光）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
集めている。例えばアントラセンやペリレン等の縮合多
環芳香族系を原料としてＬＢ法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜Ｅｌ素子が製造され、その発光
特性が研究されている。しかし、従来の有機薄膜ＥＬ素
子は駆動電圧が高く、かつその発光輝度・効率が無機薄
膜ＥＬ素子のそれと比べて低かった。また、発光特性の
劣化も著しく、実用レベルのものはできなかった。

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、強い関心を集めてい
る（アプライド・フィジックス・レターズ、５１巻、９
１３ページ、１９８１年参照）。報告によれば、この有
機薄膜Ｅし素子は、第２図に示すように、強い蛍光を発
する金属キレート鏡体を有機蛍光体薄膜層２４に使用し
、アミン系材料を正孔伝導性有機物の正孔注入層２３に
使用して２層構造とし、これらを透明電極２２および背
面電極２５で挟むことにより、明るい緑色発光を得たこ
とが開示されており、６〜７■の直流電圧印加で数１０
０Ｃｄ／　ｍの輝度を得ている。また、最大発光効率は
１．５ｊ！ｍ／Ｗと、実用レベルに近い性能を持ってい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したように、有機蛍光体＊ｍと有機物の正孔注入層
とが２層積層した構造を有する新しい有機薄膜ＥＬ素子
は、最大発光輝度が１０００　Ｃｄ／　ｍ以上の明るい
緑色発光を示す。この素子は電流駆動型であるために、
上記の輝度を得るためには１００ｍＡ／　ｃｍ２以上の
電流を流さなければならない。

しかし、従来使用していた有機物の正孔注入層では安定
して充分な電流を流すことができなかつた。これは通電
とともに正孔注入層が劣化し、その結果、正孔が有機蛍
光体層に注入されにくくなるためでおる。また、電力損
（ジュール熱）の増大で、素子の発光効率低下を招いて
いた。更に、この有機薄膜ＥＬ素子のジュール熱で発光
輝度の劣化速度が加速されていた。

本発明は、以上述べたような従来の事情に鑑みてなされ
たもので、素子発光効率が向上し、発光Ｒ度の劣化速度
が低下した有機薄膜ＥＬ素子を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、少なくとも一方が透明である一対の電極間に
、少なくとも有機正孔注入層と有機蛍光体薄膜層が積層
されてなる有機薄膜ＥＬ素子において、有機正孔注入層
が、一般式； （式中、Ｒ１およびＲ２はそれぞれ同一でも異なってい
てもよく、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基
、置換アルキル基、置換アリール基、置換シクロアルキ
ル基またはフルコキシ基を示す）の１種または２種以上
を構造単位として有するポリシリレン化合物を含む有機
正孔伝導性薄膜からなることを特徴とする有機薄膜ＥＬ
素子である。

本発明で用いられるポリシリレン化合物は、平均分子量
が３０．０００〜８０，０００．重合度が２００〜６０
０のものが好ましい。

また、ポリシリレン化合物の具体的な例としては、ポリ
（メチルフェニルシリレン）、ポリ（メチルフェニルシ
リレンーコージメチルシリレン）、ポリ（シクロヘキシ
ルメチルシリレン）、ポリ（ｔ−ブチルメチルシリレン
）、ポリ（フェニルエチルシリレン）、ポリ（ｎ−プロ
ピルメチルシリレン）、ポリ（ｐ−トリルメチルシリレ
ン）、ポリ（シクロトリメチレンシリレン）、ポリ（シ
クロテトラメチレンシリレン）、ポリ（シクロペンタメ
チレンシリレン）、ポリ（ジーｔ−プチルシリレンーコ
ージメチルシリレン）、ポリ（ジフェニルシリレンーコ
ージメチルシリレン）、ポリ（シアノエチルメチルシリ
レン）、ポリ（２−アセトキシエチルメチルシリレン）
、ポリ（２−カルボメトキシエチルメチルシリレン）、
ポリ（フェニルメチルシリレン）等がある。有機正孔伝
導性薄膜中には、上記のポリシリレン化合物の他に、例
えば、１．１−ビス（４−ジ−ｏ−トリルアミノフェニ
ル）シクロヘキサン、４，４゛−ビス（ジフェニルアミ
ノ）クオドリフェニル、Ｎ、Ｎ、Ｎ−トリス（ｐ−トリ
ル）アミン、オフサジアゾール等を適当な割合で混合し
たものでもよい。有機正孔伝導性薄膜の膜厚は１００八
以上であることが好ましい。

本発明による有機薄膜ＥＬ素子は、第１図にその基本的
構成を示すように、透明なガラス基板１上に、透明でか
つ正孔注入電極であるＩＴＯ透明電極２が形成され、該
電極上に有機正孔注入層としてポリシリレン薄膜層３が
形成され、ＩＴＯ透明電極２からの正孔注入効率および
正孔注入層内の輸送効率が高められている。ポリシリレ
ン薄膜層３上には有機蛍光体薄膜層４および背面電極５
が形成されて本発明の有機薄膜Ｅし素子が構成されてい
る。また、本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、有機蛍光体薄
膜と背面電極の間に有機電子注入層を設置した、いわゆ
る３層構造の有機簿膜ＥＬ素子であってもよい。

本発明による有機薄膜ＥＬ素子は、従来のものに比べ、
効率は２から５倍改善される。また、従来よりも発光効
率が改善されただけ、ジュール熱の発生量が少なくなり
、この結果、素子の発熱に伴う発光特性の劣化も少なく
なる。

［作用］ ２層構造の有機薄膜Ｅ「素子の発光メカニズムは次のよ
うであると考えられている。即ち、ＩＴＱ等の正孔注入
電極から正孔注入層に正孔が注入され、その層を伝導し
て有機蛍光体薄膜層に正孔が注入される。一方、仕事関
数の低い金属を主体とした電子注入電極から電子が有機
蛍光体薄膜層に注入される。注入された電子は有機蛍光
体薄膜層を伝導し、正孔注入層との界面で正孔と再結合
して一重項励起子を生成する。この結果、有機蛍光体層
より発光が生じる。

有機薄膜ＥＬ素子の発光効率を向上させるには、電荷注
入効率、電荷の輸送効率、励起子生成および発光遷移確
率を高めることが重要である。特に素子の印加電圧が高
くなると有機蛍光体薄膜層と正孔注入層の界面での再結
合、即ち励起子生成効率が低下するので低電圧で正孔の
注入および輸送効率を改善させることが重要である。従
来の素子で特に問題であった点は、通電とともに有機正
孔注入層が劣化し、その結果、正札の注入および輸送効
率が低下したことである。その結果、正孔注入層の抵抗
が増大し、このことが駆動電圧の上昇およびジュール熱
の増大などの問題を引き起こすことになる。

本発明においては、有機正孔注入層の材料としてポリシ
リレン化合物薄膜を用いることにより、正孔の注入効率
および正孔注入層内の輸送効率が高められ、その結果、
良好な特性を有する有機薄膜ＥＬ素子を得ることができ
る。

［実施例］ 次に本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略断面図である。

第１図に示すように、ガラス基板１上にＩＴＯ透明電極
２を形成してからポリ（メチルフェニルシリレン）約６
０重量％にＮ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ−テトラフェニル−４，４
−ジアミノビフェニルを約４０重量％混合したポリシリ
レン薄膜層３を１５００人、トルエン溶媒を使用したデ
イツプコーティング法で形成した。その後、有は蛍光体
薄膜層４を５００人、１叶６　丁ｏｒｒの真空中で蒸着
して形成した。ここで、有機蛍光体としては、トリス（
８−ハイドロキシキノリン）アルミニウムを用いた。最
後に、ＭｇとＡｇを１０：１で混合した合金の背面金属
電極５を電子ビーム蒸着法で１５００人形成して有機薄
膜ＥＬ素子が完成する。

この素子の発光特性を乾燥窒素中で測定したところ、約
８ｖの直流電圧の印加で３００ｃｄ／　′ｒＩｉの発光
が得られた。従来の素子に比べ、発光輝度・効率が２か
ら５倍改善されている。この有機薄膜ＥＬ素子を電流密
度０．５ｍＡ／Ｃｍ２の状態でエージング試験をしたと
ころ、輝度半減時間は１ｏｏｏ時間以上であった。従来
の素子では１００から３００時間であったから、この素
子の信頼性は大幅に改善されている。

なお、ポリ（メチルフェニルシリレンーコージメチルシ
リレン）等のみを単独で用い、アミン類を混合していな
いポリシリレン薄膜でも同様な効果が認められた。

また、本発明の素子はトリス（８−ハイドロキシキノリ
ン）アルミニウム有機蛍光体を用いた場合ばかりでなく
、他の有機蛍光体を用いた場合でも同様な効果が認めら
れた。透明電極はＩＴＯ以外にＳｎＯ２：３ｂＳＺｎＯ
：Ａｊ！やＡＵなどでもよい。

このように本発明で重要な点は、透明な正孔注入層とし
てポリシリレン化合物を含む材料よりなる薄膜を用いる
ことを特徴とした有機薄膜ＥＬ素子であり、正孔注入層
以外の素子を構成する材料そのものを限定するものでは
ない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば発光特性および信
頼性が大幅に改善された有機薄膜ビし素子が提供される
。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略断面図、第２図は従来
の有機簿膜ＥＬ素子の概略断面図である。 １．２１・・・ガラス基板 ２．２２・・・ＩＴＯ透明電極 ３・・・ポリシリレン薄膜層 ４．２４・・・有機蛍光体薄Ｖ層 ５．２５・・・背面電極 ２３・・・有機正孔注入層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が透明である一対の電極間に、少
   なくとも有機正孔注入層と有機蛍光体薄膜層が積層され
   てなる有機薄膜ＥＬ素子において、有機正孔注入層が、
   一般式； ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＾１およびＲ＾２はそれぞれ同一でも異なつ
   ていてもよく、アルキル基、アリール基、シクロアルキ
   ル基、置換アルキル基、置換アリール基、置換シクロア
   ルキル基またはアルコキシ基を示す） の１種または２種以上を構造単位として有するポリシリ
   レン化合物を含む有機正孔伝導性薄膜からなることを特
   徴とする有機薄膜ＥＬ素子。