JP2000243563A

JP2000243563A - 有機発光素子

Info

Publication number: JP2000243563A
Application number: JP11044008A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Horii; 正俊堀井; Koichi Takayama; 浩一高山; Akio Ogawa; 昭雄小川; Shinichi Tanaka; 進一田中; Yuki Komatsu; 悠紀小松; Yukitoshi Jinde; 行俊甚出
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】青色発光の有機材と橙色発光の有機材とから
なる発光層を設けるだけの簡単な素子構成によって白色
発光の有機発光素子を提供すること。【解決手段】ガラス基板２１に陽極２２を膜形成し、
その上に、正孔輸送層２３、青色発光層２４、橙色発光
層２５、電子輸送層２６を積層形成し、さらに、電子輸
送層２６に陰極２７を膜形成した構成としてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】カラ−液晶表示器のバックラ
イトやその他の照明器などとして使用する白色発光の有
機発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３（Ａ）は有機発光素子の一例を示す
簡略図である。図示するように、この有機発光素子は、
陽極１２を膜形成したガラス基板１１の上に、正孔輸送
層１３、発光層１４、電子輸送層１５の有機材が順次膜
形成し、さらに、電子輸送層（電子注入層）１５に陰極
１６を膜形成した構造となっている。

【０００３】ガラス基板１１は、透明なプラスチック材
で形成されている。陽極１２は、仕事関数の大きい金属
や合金によって形成されている。具体的には、Ａｕ
（金）などの金属、ＩＴＯ（インジウム−スズの酸化
物）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）など
を使って形成した透明電極膜となっている。そして、こ
の電極は、上記の電極材を蒸着やスパッタリングなどの
方法によって薄膜形成されている。

【０００４】また、正孔輸送層１３、発光層１４、電子
輸送層１５は有機材（有機化合物）によって膜形成され
ている。具体的には、Ａｌｑ_３（アルミキレ−ト錯
体）、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）によって代表される低
分子系材やＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）誘導体に
よって代表される高分子系材が使用されている。

【０００５】上記陰極１６は、仕事関数の小さい金属や
合金、または、これら金属や合金の混合物によって形成
されている。具体的には、Ｃａ（カルシウム）、Ａｌ
（アルミニウム）、Ａｌ−Ｌｉ（リチウム）合金、Ｍｇ
（マグネシウム）−Ａｇ（銀）合金、Ｍｇ−Ａｌ合金、
Ｍｇ−Ｉｎ（インジウム）合金などを蒸着やスパッタリ
ングなどの方法によって薄膜形成した陰極電極となって
いる。

【０００６】上記した有機発光素子は、陽極１２と陰極
１６とに直流電圧を印加することにより、陽極１２より
注入される正孔が正孔輸送層１３を経て発光層１４に送
られる。また、陰極１６より注入される電子が電子輸送
層１５を経て発光層１４に送られる。発光層１４では正
孔と電子とが再結合し、これによって発光層の有機材が
励起状態となり励起子が生成する。

【０００７】このように生成した励起子は発光層内を拡
散し、続いてその基底状態へと脱励起され、その時に発
光し、この発光が正孔輸送層１３、陽極１２、ガラス基
板１１を通って射出される。

【０００８】図３（Ｂ）は、発光層１４が電子輸送層１
５を兼ねるように構成された有機発光素子の簡略図であ
る。この発光素子は、ガラス基板１１に陽極１２を膜形
成し、その上に、正孔輸送層１３と発光層１４が積層さ
れており、陰極１６が発光層１４に膜形成されている。

【０００９】図３（Ｃ）は正孔輸送層１３を備えない有
機発光素子の簡略図である。この発光素子は、ガラス基
板１１に陽極１２を膜形成し、その上に発光層１４と電
子輸送層１５とが積層されており、陰極１６が電子輸送
層１５に膜形成されている。

【００１０】図３（Ｄ）は、正孔輸送層１３と電子輸送
層１５を備えない有機発光素子の簡略図である。この発
光素子は、ガラス基板１１に陽極１２を膜形成し、その
上に発光層１４が積層されており、陰極１６が発光層１
４に膜形成されている。

【００１１】図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示
す有機発光素子は、図３（Ａ）に示した有機発光素子と
同様に陽極１２と陰極１６とに直流電圧を印加すること
により発光し、この発光が陽極１２とガラス基板１１を
通って射出する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の有機発
光素子の発光色は、発光層１４の有機材に依存するとこ
ろが大きい。現在では、緑色、黄色、橙色、赤色、青色
の発光色の有機発光素子が実用化され、また、提案され
ている。

【００１３】しかし、白色発光の有機発光素子について
は未だ存在しない。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色
素を混合した単層の発光層を設けて白色発光させる手段
や、Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の発光層を順次積層して白色発光
させる手段などが考えられるが、いずれの手段も色バラ
ンスと輝度の調整が難しく実用化されていない。

【００１４】本発明は、上記した実情にかんがみ、簡単
な素子構成によって、所望の輝度特性で白色発光する有
機発光素子を提案することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため本発明は、有機材を直流電圧によって給電し、陽極
側から送られるホ−ルと陰極側から送られる電子とを有
機材で結合させ発光させる有機発光素子に関する。

【００１６】そして、第１の発明では、青色発光の有機
材と橙色発光の有機材とからなる発光層を設け、直流給
電により白色発光させる構成としてある。

【００１７】また、第２の発明では、青色発光の有機材
を陽極側とし、橙色発光の有機材を陰極側として積層し
た発光層を設けた構成としてある。

【００１８】さらに、第３の発明では、青色発光の有機
材と橙色発光の有機材とで発光層を形成し、さらに、所
定の電圧値の定電圧パルス、または、所定の電流値の定
電流パルスによって給電し白色発光させる構成としてあ
る。

【００１９】

【作用】上記有機発光素子は、青色発光の有機材と橙色
発光の有機材とからなる発光層を備えるため、発光色が
給電する電圧値または電流値によって、橙色、白色、青
色の順に、また、この逆順に大きく変化する。

【００２０】したがって、白色発光となる電圧値または
電流値により給電することにより、発光素子が白色発光
する。このことから、白色発光となる電圧値の定電圧パ
ルス、または、白色発光となる電流値の定電流パルスに
よって給電駆動する構成とすることにより、所望の輝度
特性で安定した白色発光を得ることができる。また、青
色発光の有機材を陽極側に設けることにより、青色光が
橙色発光の有機材によって吸収されることがない。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面に沿って説明する。図１（Ａ）は白色発光する有機
発光素子の一実施形態を示す簡略図である。図示する如
く、この有機発光素子は、ガラス基板２１に陽極２２を
膜形成し、その上に、正孔輸送層２３、青色発光層２
４、橙色発光層２５、電子輸送層２６を積層し、さら
に、電子輸送層２６に陰極２７を膜形成した構成として
ある。

【００２２】ガラス基板２１は、透明または半透明のガ
ラス、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ−ト）、ポリカ
−ボネイト、非晶質ポリオレフィン等を使用して形成す
ることができる。

【００２３】陽極２２は、従来例同様に、Ａｕ等の半透
明の金属、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等を蒸着やスパッ
タリングなどの方法で透明導電膜として形成することが
できる。なお、この陽極２２については、厚さ１０〜５
００ｎｍ程度とし、光の透過率を８０％以上とすること
が好ましい。

【００２４】正孔輸送層２３は、ホ−ル移動度が高く、
かつ、透明で成膜性の良いものが好ましい。したがつ
て、ＴＰＤ等のトリフェニルアミン導電体の他、フタロ
シアニン、銅フタロシアニン等のポリオレフィン系化合
物、ヒドラゾン誘導体、アリ−ルアミン誘導体等を用い
て形成することができる。

【００２５】なお、正孔輸送層２３は、正孔注入機能を
有する層と正孔輸送機能を有する層とを個別に設けても
よい。この構成では、正孔注入層は陽極２２からの正孔
の注入を容易にする機能を有し、正孔輸送層は正孔を輸
送する機能と電子を妨げる機能を有するようになる。ま
た、上記のように正孔注入層と正孔輸送層とを別々に設
ける場合は、これら層膜厚は１０〜２００ｎｍ程度とす
ることが好ましい。

【００２６】青色発光層２４は、発光波長帯域の極大波
長が４００〜５５０ｎｍの有機材を使用する。具体的に
は、極大波長が４６０〜５００ｎｍ程度の有機材を使用
して形成することが好ましい。このような有機材として
は、ジスチリル誘導体、トリアゾ−ル誘導体等がある。
また、この青色発光層２４は、単一の発光材で発光さ
せ、或いは、２種類以上の発光体を混合させて発光させ
る構成としてもよい。

【００２７】橙色発光層２５は、発光は波長帯域の極大
波長が５７０〜６２０ｎｍの有機材を使用する。具体的
には、極大波長が５７０〜５９０ｎｍ程度の有機材を使
用して形成することが好ましい。このような有機材とし
ては、ＤＣＭＩ（スチリル色素）等がある。（ＤＣＭｌ：４−ｄｉｃｙａｎｏｍｅ＋ｈｙ−ｌｅｎｅ
−６−（Ｐ−ｄｉｍｅ＋ｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙ
ｌ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−４Ｈ−ｐｙｒａｎ）また、この橙色発光層２５についても、単一の発光材で
発光させ、或いは、２種類以上の発光体を混合させて発
光させる構成としてもよい。

【００２８】青色発光層２４と橙色発光層２５の厚さは
特に制限されないが、５〜１００ｎｍ程度とすることが
好ましい。ただ、これら発光層２４、２５の膜厚につい
ては、正孔輸送層２３や電子輸送層２６のキヤリア移動
度等を考慮しながらコントロ−ルすれば、これら発光層
２４、２５の再結合領域、発光領域を自由に変えること
ができるから、発光素子の駆動電圧と発光色との関係を
制御することができる。

【００２９】電子輸送層２６は、アルミキレ−ト錯体
（Ａｌｑ_３）、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢ
ｉ）、オキサジアヅ−ル誘導体、ビスチリルアントラセ
ン誘導体、ベンゾオキサゾ−ルチオフェン誘導体等を使
用して形成することができ、膜厚としては１０〜２００
ｎｍ程度とすることが好ましい。

【００３０】陰極２７は、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｉ（チ
タン）等の金属、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等の
Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ（ストロンチウ
ム）合金等のＡｌ合金、或いは、ＬｉＦ（弗化リチウ
ム）、ＣａＦ_２（弗化カルシュウム）、ＬｉＯ（酸化リ
チウム）等の仕事関数の低い金属の弗化物又は酸化物を
電子輸送層２６の上に薄く成膜し、その上に金属層を形
成する等、低仕事関数で耐食性に優れた材料で形成する
ことができる。

【００３１】この陰極２７の膜厚は、電子注入を充分に
行なえる一定以上の厚さがあればよく、５０ｎｍ程度以
上あればよい。上限として限りがないが、例えば、１０
０〜５００ｎｍ程度とすることが好ましい。

【００３２】上記のように構成した有機発光素子は、陽
極２２と陰極２７とに直流電圧を印加することにより発
光する。つまり、陽極２２より注入された正孔が正孔輸
送層２３を経て発光層に送られ、また、陰極２７より注
入された電子が電子輸送層２６を経て発光層に送られ、
発光層において正孔と電子が結合し、このとき発光す
る。また、この有機発光素子は印加する電圧値又は電流
値を変化させると、発光色が橙色、白色、青色の順に、
また、この逆順に変わる。したがって、この有機発光素
子は、橙色発光素子、白色発光素子、青色発光素子とし
て用途によって使い分けることができる。

【００３３】このように、この有機発光素子は所定の電
圧値又は電流値によって給電することにより白色発光素
子となるから、白色発光となる電圧値の定電圧パルス、
また、白色発光となる電流値の定電流パルスで給電する
ことにより、所望の輝度で安定した白色発光するものと
なる。

【００３４】図１（Ｂ）は、発光層が電子輸送層２６を
兼ねる構成とした有機発光素子の簡略図である。この有
機発光素子は、ガラス基板２１に陽極２２を膜形成し、
その上に、正孔輸送層２３、青色発光層２４、橙色発光
層２５を積層し、さらに、橙色発光層２５に陰極２７を
膜形成してある。

【００３５】図１（Ｃ）は、正孔輸送層２３を備えない
構成とした有機発光素子の簡略図である。この有機発光
素子は、ガラス基板２１に陽極２２を膜形成し、その上
に、青色発光層２４、橙色発光層２５、電子輸送層２６
を積層し、さらに、電子輸送層２６に陰極２７を膜形成
してある。

【００３６】図１（Ｄ）は、正孔輸送層２３と電子輸送
層２６を備えない有機発光素子の簡略図である。この有
機発光素子は、ガラス基板２１に陽極２２を膜形成し、
その上に、青色発光層２４と橙色発光層２５を積層し、
さらに、橙色発光層２５に陰極２７を膜形成してある。

【００３７】図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）に示
した有機発光素子も図１（Ａ）の有機発光素子と同様
に、白色発光させることができ、発光層の発光が陽極２
２とガラス基板２１を通って射出される。

【００３８】

【実施例】次に、上記した有機発光素子の実施例につい
て説明する。実施例１．基板はガラス基板を使用し、このガラス基
板にＩＴＯ透明電極をスパッタリング法により形成して
陽極を設けた。ＩＴＯの抵抗値は１０Ω／□であった。
ＩＴＯを設けたガラス基板は所定の形状にエッチングし
た後、アセトン、イソプロピルアルコ−ル等で超音波洗
浄し、さらに、乾燥させた。続いて、このガラス基板を
さらにＵＶ−Ｏ_３（紫外線照射によりオゾンを生成し、
オゾンにより汚れを除去する）洗浄した後、真空蒸着槽
内にセットし、槽内を１×１０^−５Ｔｏｒｒ程度まで減
圧した。

【００３９】このように処理したガラス基板に、正孔注
入層としてｍ−ＭＴＤＡＴＡを０．２〜０．４ｎｍ／ｓ
ｅｃのレ−トで１００ｎｍ蒸着し、続いて、正孔輸送層
としてＴＰＤを０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃのレ−トで
１００ｎｍ蒸着した。

【００４０】次に、青色発光層としてＴＰＢ（テトラフ
ェニルブタジエン）を０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃのレ
−トで８０ｎｍ蒸着した。さらに、橙色発光層としてＡ
ｌｑ_３にＤＣＭを微量ド−プした層を設けた。この層は
Ａｌｑ_３とＤＣＭを各々２つの蒸着源に仕込み、同時に
蒸着することにより得た。Ａｌｑ_３を０．２〜０．４ｎ
ｍ／ｓｅｃのレ−トで２０ｎｍ蒸着し、その間、ＤＣＭ
も０．０１〜０．０２ｎｍ／ｓｅｃのレ−トで同時に蒸
着を行った。以上の方法により、Ａｌｑ_３に対しＤＣＭ
を５ｗｔ％ド−プした橙色発光層を得た。

【００４１】続いて、電子輸送層としてＡＩｑ_３を０．
２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃのレ−トで１００ｎｍ蒸着し
た。最後に、ＭｇＡｇ電極をｗｔ比でＭｇ：Ａｇ＝２
０：１となるようにして、膜厚２００ｎｍ蒸着し陰極を
形成した。

【００４２】このように実施した有機発光素子に直流電
圧を印加して色度を測定した。図２はこの測定結果を示
す色度座標図である。この実施例１の有機発光素子は曲
線ａによって示す測定結果を得た。なお、この測定での
色度は、Ｘ＝０．４４、Ｙ＝０．４４（４Ｖ印加時）か
ら、Ｘ＝０．３７、Ｙ＝０．３８（２０Ｖ印加時）まで
印加電圧を上昇変化させた。

【００４３】この実施例１の有機発光素子は、図２より
分かる通り、２０Ｖ印加電圧でやや黄色みがかってはい
るが、比較的に白い発光色が得られた。

【００４４】実施例２．実施例１における青色発光層
の膜厚を９５ｎｍとし、橙色発光層の膜厚を５ｎｍとし
た。このように実施した青色発光層と橙色発光層以外は
実施例１の有機発光素子と同じ構成とした。この実施例
２の有機発光素子の測定結果は、図２に示す曲線ｂの様
になった。

【００４５】なお、色度は、Ｘ＝０．３７、Ｙ＝０．４
１（４Ｖ印加時）から、Ｘ＝０．３０、Ｙ＝０．３３
（２０Ｖ印加時）まで印加電圧を上昇変化させた。図２
より分かる通り、この実施例２の有機発光素子は、低い
電圧でさらに白い発光色が得られた。なお、カラ−テレ
ビの標準方式であるＮＴＳＣ方式においては、色度座標
上のＸ＝Ｙ＝０．３３が白色の標準点となるから、この
値に近い程良い。

【００４６】以上、本発明の実施形態と実施例について
説明したが、発光層については、陽極側に青色発光層２
４を、陰極側に橙色発光層２５を各々配置することが好
ましいが、この反対に、陽極側に橙色発光層２５を、陰
極側に青色発光層２４を各々配置してもよい。

【００４７】

【発明の効果】上記した通り、本発明によれば、青色発
光の有機材と橙色発光の有機材とからなる発光層を設け
るだけの簡単な素子構成によって白色発光の有機発光素
子を提供することができる。

【００４８】また、青色発光の有機材を陽極側に、橙色
発光の有機材を陰極側に各々設けたことから、青色発光
が橙色発光材を通らずに透明基板に達するので、青色発
光が橙色発光材に吸収されることがなく、効果的に白色
発光する発光素子となる。

【００４９】また、この発明の有機発光素子は、所定の
電圧値の定電圧パルスまたは、所定の電流値の定電流パ
ルスによって給電駆動することにより、所望の輝度で安
定した白色発光する発光素子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は、本発明の一実施形態を示す有機
発光素子の簡略図である。図１（Ｂ）は、電子輸送層を
備えない構成とした図１（Ａ）同様の有機発光素子を示
す簡略図である。図１（Ｃ）は、正孔輸送層を備えない
構成とした図１（Ａ）同様の有機発光素子を示す簡略図
である。図１（Ｄ）は、正孔輸送層と電子輸送層とを備
えない構成とした図１（Ａ）同様の有機発光素子を示す
簡略図である。

【図２】本発明の各実施例の測定結果を示す色度座標図
である。

【図３】図３（Ａ）は、従来例として示した有機発光素
子の簡略図である。図３（Ｂ）は、電子輸送層を備えな
い図３（Ａ）同様の有機発光素子を示す簡略図である。
図３（Ｃ）は、正孔輸送層を備えない図３（Ａ）同様の
有機発光素子を示す簡略図である。図３（Ｄ）は、正孔
輸送層と電子輸送層とを備えない図３（Ａ）同様の有機
発光素子を示す簡略図である。

【符号の説明】

２１ガラス基板２２陽極２３正孔輸送層２４青色発光層２５橙色発光層２６電子輸送層２７陰極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川昭雄東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ −電気株式会社内 (72)発明者田中進一東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ −電気株式会社内 (72)発明者小松悠紀東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ −電気株式会社内 (72)発明者甚出行俊東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ −電気株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB04 CA01 CA05 CB01 DA00 DA01 DB03 EB00 FA01 FA03 GA02 GA04 5C058 AA06 AB03 BA29 BA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機材を給電して発光させる有機発光素
子において、青色発光の有機材と橙色発光の有機材とか
らなる発光層を設け、直流給電により白色発光させる構
成としたことを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】青色発光の有機材を陽極側とし、橙色発
光の有機材を陰極側として積層した発光層を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
【請求項３】所定の電圧値の定電圧パルス、または、
所定の電流値の定電流パルスによって給電し白色発光さ
せる構成としたことを特徴とする請求項１記載の有機発
光素子。