(57)【要約】【課題】リーク電流を抑制することが可能な有機ＥＬ素子を提供すること。【解決手段】互いに対向配置されたアノード電極２およびカソード電極７と、アノード２電極およびカソード電極７の間に介在し、かつ有機物質からなる発光層５と、を備える有機ＥＬ素子Ａ１であって、アノード電極２と発光層５との間には、立体障害構造を持つ有機化合物を含む正孔輸送層４が介在する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されたアノード電極およびカソード電極と、
上記アノード電極およびカソード電極の間に介在し、かつ有機物質からなる発光層と、
を備える有機ＥＬ素子であって、
上記アノード電極と上記発光層との間には、立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が介在することを特徴とする、有機ＥＬ素子。
【請求項２】
上記立体障害構造を持つ有機化合物は、フェニレンジアミン型の化合物である、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層は、その厚さが１００〜１０００Åである、請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極間に有機層を介在させ、この有機層に電界を与えることにより発光させる有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の有機ＥＬ素子の一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された有機ＥＬ素子Ｘは、基板９１上にアノード電極９２、正孔注入層９３、正孔輸送層９４、発光層９５、電子輸送層９６、陰極バッファ層９７、およびカソード電極９８が積層された構造とされている。基板９１は、透明なガラス製であり、アノード電極９２は、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明電極とされている。正孔注入層９３は、アノード電極９２からの正孔を発光層９５に向けて注入するための層であり、銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃ）からなる。正孔輸送層９４は、正孔注入層９３からの正孔を発光層９５へと輸送するための層であり、ＮＰＢ（N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene）からなる。発光層９５は、有機物からなり、赤色光、緑色光、青色光などを自発光する層である。電子輸送層９６は、カソード電極９８からの電子を発光層９５へと輸送するための層である。陰極バッファ層９７は、カソード電極９８からの電子注入を安定化させるための層であり、たとえばＬｉＦからなる。カソード電極９８は、たとえばＡｌ製である。
【０００３】
アノード電極９２には、電源Ｐの＋極が接続される。カソード電極９８には、電源Ｐの−極が接続される。アノード電極９２とカソード電極９８との間に電圧が印加されると、発光層９５において正孔と電子とが再結合する。この再結合によって発光層９５が発光する。発光層９５から図中上方へと進行する光は、カソード電極９８によって図中下方へと反射される。この反射された光と、発光層９５から図中下方へと発せられた光とが、アノード電極９２および基板９１を透して図中下方へと出射される。このように、有機ＥＬ素子Ｘは、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子として構成されている。
【０００４】
しかしながら、たとえば真空蒸着法を用いて正孔注入層９３を形成する場合、図６に示すように、厚さ方向に突出する突起９３ａが形成されてしまうことがある。これは、正孔注入層９３の材料であるＣｕＰｃが比較的結晶成長しやすい物質であるからである。このような突起９３ａを有する正孔注入層９３上に、正孔輸送層９４を形成すると、正孔輸送層９４から突起９３ａの先端が突出するおそれが大きい。正孔輸送層９４の材質であるＮＰＢも、ＣｕＰｃと同様に比較的結晶成長しやすく、突起９３ａの形状に依存せずに比較的平坦に成膜されるからである。突起９３ａが突出した状態で発光層９５を形成すると、正孔注入層９３と発光層９５とが部分的に導通してしまう。このような導通部分は、電流を集中的に流しやすいため、いわゆるリーク電流を生じる原因となる。したがって、たとえば有機ＥＬ素子Ｘを用いてディスプレイを構成した場合、クロストーク発光などの不具合を生じることとなっていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、リーク電流を抑制することが可能な有機ＥＬ素子を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される有機ＥＬ素子は、互いに対向配置されたアノード電極およびカソード電極と、上記アノード電極およびカソード電極の間に介在し、かつ有機物質からなる発光層と、を備える有機ＥＬ素子であって、上記アノード電極と上記発光層との間には、立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が介在することを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物は、比較的結晶成長しにくいものであり、その成膜過程がいわゆるアモルファス状態で進行する。このため、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が形成される部分に急峻な突起が存在しても、これを完全に覆うことが可能である。これにより、上記発光層が上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層を介さずにその他の層と不当に導通することを回避することが可能である。したがって、上記有機ＥＬ素子のリーク電流を抑制することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記立体障害構造を持つ有機化合物は、フェニレンジアミン型の化合物である。このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層をアモルファス状態とするのに適している。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層は、その厚さが１００〜１０００Åである。このような構成によれば、上記立体障害構造を持つ有機化合物を含む層が形成される部分に生じた急峻な突起を覆いつつ、上記アノード電極からの正孔の注入および輸送を適切に促進させることができる。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第１実施形態を示している。本実施形態の有機ＥＬ素子Ａ１は、基板１、アノード電極２、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、およびカソード電極７を備えている。有機ＥＬ素子Ａ１は、基板１の図中下面から光を出射する、いわゆるボトムエミッション型の有機Ｅｌ素子として構成されている。
【００１４】
基板１は、たとえばガラスからなる透明基板である。基板１は、アノード電極２、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、およびカソード電極７を支持するためのものである。
【００１５】
アノード電極２は、電源Ｐの＋極に接続されており、正孔を供給するための電極である。アノード電極２は、たとえばＩＴＯからなる透明電極とされている。アノード電極２の表面は、たとえば研磨処理が施されており、比較的平坦な面とされている。
【００１６】
正孔注入層３は、アノード電極２から発光層５への正孔注入効率を向上させる役割を有するものである。正孔注入層３は、たとえばＣｕＰｃからなる。
【００１７】
正孔輸送層４は、発光層５への正孔の移動を効率良く行うとともに、発光層５における電子と正孔との再結合効率を高める役割を有するものである。正孔輸送層４は、立体障害構造を持つ有機化合物を含んでいる。この立体障害構造を持つ有機化合物としては、たとえばフェニレンジアミン型の化合物を用いる。
【００１８】
発光層５は、発光物質を含んでおり、アノード電極２からの正孔とカソード電極７からの電子とが再結合することにより励起子を生成する場である。上記励起子が発光層５内を移動する過程において上記発光物質が発光する。発光層５に含まれる発光物質の種類を選択することにより、赤色光、緑色光および青色光などを自発光するように構成されている。上記発光物質としては、たとえばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、ジトルイルビニルビフェニル、トリ（ジベンゾイルメチル）フェナントロリンユーロピウム錯体（Ｅｕ（ＤＢＭ）3（Ｐｈｅｎ））、およびフェニルピリジンイリジウム化合物などの蛍光またはりん光性発光物質を使用することができる。もちろん、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリアルキルチオフェン、ポリフルオレン、およびこれらの誘導体などのような高分子発光物質を用いてもよい。
【００１９】
電子輸送層６は、発光層５への電子の移動を効率良く行うとともに、発光層５における電子と正孔との再結合効率を高める役割を有するものである。電子輸送層６を構成する材料としては、たとえばアントラキノジメタン、ジフェニルキノン、ペリレンテトラカルボン酸、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンズオキサゾール、およびこれらの誘導体を用いることができる。電子輸送層６上には、陰極バッファ層８１が形成されている。陰極バッファ層８１は、たとえばＬｉＦからなり、電子の注入効率を高めるための層である。なお、電子輸送層６と陰極バッファ層８１との間に電子注入層をさらに形成してもよい。
【００２０】
カソード電極７は、電源Ｐの−極に接続されており、電子を供給するための電極である。カソード電極７は、たとえばＡｌからなり、比較的反射率が高い層とされている。
【００２１】
次に、有機ＥＬ素子Ａ１の作用について説明する。
【００２２】
図２は、有機ＥＬ素子Ａ１の正孔注入層３、正孔輸送層４、および発光層５の積層部分を示している。正孔注入層３を形成するＣｕＰｃは、比較的結晶成長しやすい材質である。このため、たとえば真空蒸着法によって正孔注入層３を形成するときに、基板１の面内方向、すなわち図中左右方向においてＣｕＰｃの結晶成長の度合いが局部的にばらつく傾向がある。結晶成長の度合いがばらつくと、正孔注入層３の各部の厚さに大小が生じる。この厚さが周囲部分よりも顕著に大である部分は、図２に示す突起３ａとなる。
【００２３】
本実施形態においては、正孔注入層３上に形成される正孔輸送層４は、その材質がフェニレンジアミン型の化合物とされている。フェニレンジアミン型の化合物は、立体障害構造を持つ有機化合物である。このため、正孔輸送層４をたとえば真空蒸着法によって形成するときには、ＣｕＰｃやＮＰＢと比べて極端に結晶成長が進展しにくい。このような正孔輸送層４は、アモルファス状態で成膜されやすい。アモルファス状態の成膜においては、正孔輸送層４の厚さ分布が突起３ａなどの正孔注入層３の形状に大きく依存される。この結果、正孔輸送層４は、正孔注入層３の形状を倣うように形成されることとなり、突起３ａを完全に覆うものとなる。これにより、突起３ａが発光層５内に進入することを回避することが可能であり、正孔注入層３と発光層５とが直接導通することを防止することができる。したがって、有機ＥＬ素子Ａ１のリーク電流を抑制することが可能であり、たとえば有機ＥＬ素子Ａ１を用いたディスプレイにおいてクロストーク発光などが生じるおそれを小さくすることができる。
【実施例】
【００２４】
以下、有機ＥＬ素子Ａ１の実施例、およびこれの比較例を作製し、これらの素子の特性を測定した。
【００２５】
実施例１においては、以下の方法により有機ＥＬ素子Ａ１を作製した。まず、ガラス製の基板１上に、ＩＴＯからなるアノード電極２を形成する。このアノード電極２上に、厚さ２００ÅのＣｕＰｃからなる正孔注入層３を真空蒸着法により形成する。次に、正孔注入層３上に厚さ４００Åのフェニレンジアミン型の化合物からなる正孔輸送層４を真空蒸着法により形成する。また、正孔輸送層４上に厚さ４００Åの発光層５を真空蒸着法により形成する。さらに、発光層５上に、厚さ２００Åの電子輸送層６、厚さ５Åの陰極バッファ層８１を真空蒸着法により形成する。そして、厚さ１５００ÅのＡｌからなるカソード電極７を形成する。
【００２６】
比較例においては、正孔輸送層４をＮＰＢを用いて形成した点を除き、上述した実施例１と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製した。
【００２７】
実施例１および比較例１の有機ＥＬ素子のそれぞれに、逆バイアスとなる−１５Ｖの電圧を印加したときのリーク電流を測定した。その測定結果を、表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示すように、実施例１および比較例の有機ＥＬ素子を比較すると、比較例においては、リーク電流の大きさが−２５７ｎＡであったが、実施例１においては、リーク電流が−１０３ｎＡであった。実施例１によれば、上記リーク電流を比較例の半分以下とすることができた。これは、図２に示したように、正孔注入層３に生じた突起３ａがフェニレンジアミン型の化合物からなる正孔輸送層４によって完全に覆われた状態とすることにより、正孔注入層３と発光層５とが直接導通することを防止したためと考えられる。また、正孔輸送層４の厚さを１００〜１０００Åとすれば、このようなリーク電流の抑制効果と、正孔の輸送効果とを適切に発揮させることが可能であった。
【００３０】
図３および図４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００３１】
図３は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第２実施形態を示している。本実施形態の有機ＥＬ素子Ａ２は、単独の正孔輸送層を備えない点と、フィルタ８２および色変換層８３を備える点とが、上述した第１実施形態と異なっている。本図に示されたように、アノード電極２と発光層５との間に正孔注入層３のみが形成されている。正孔注入層３は、フェニレンジアミン型の化合物によって形成されている。本実施形態においては、正孔注入層３が、第１実施形態の正孔輸送層４の機能を兼ねる構成とされている。
【００３２】
フィルタ８２および色変換層８３は、基板１上に積層されており、保護層８４によって覆われている。色変換層８３は、発光層５から発せられた光に対して波長変換を施すことにより、色調が変化された光として透過させるための層であり、一般的に有機物質からなる。たとえば、発光層５から発せられた青色光に対して波長変換を施すことにより赤色光あるいは緑色光として出射する。フィルタ８２は、たとえば赤色光または緑色光などに特有の波長帯域の光を選択的に透過させることにより、これらの光の彩度を高めるための層である。
【００３３】
このような実施形態においては、有機物質からなる色変換層８３が脆弱であるため、アノード電極２に研磨処理を施すと、保護層８４を介しているにもかかわらず色変換層８３が破壊されるおそれが大きい。このため、アノード電極２には研磨処理を施すことが困難である。アノード電極２を透明電極とするために採用されているＩＴＯは、比較的結晶成長しやすい。このため、上述した第１実施形態における正孔注入層３と同様に、図４に示す突起２ａが形成されやすい。この突起２ａが発光層５内に進入すると、リーク電流を増大させてしまう。
【００３４】
本実施形態においては、アノード電極２上の正孔注入層３がフェニレンジアミン型の化合物によって形成されている。このため、正孔注入層３によって突起２ａを完全に覆うことができる。したがって、アノード電極２と発光層５とが直接導通することを防止可能であり、有機ＥＬ素子Ａ２のリーク電流を抑制することができる。
【００３５】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る有機ＥＬ素子の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３６】
本発明でいう立体障害構造を持つ有機化合物は、図２に示す突起３ａや図４に示す突起２ａを完全に覆うことが可能な程度に、アモルファス状態で成膜される材質であって、正孔の注入や輸送を促進するのに適した材質であればよい。フェニレンジアミン型の化合物は、このような材質のうち特に本発明が意図する効果を発揮させるのに好ましい材質であり、立体障害構造を持つ有機化合物としては、このほかにスピロ誘導体、オルトテトラフェニレン誘導体、およびトリフェニルアミン誘導体などがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す有機ＥＬ素子の要部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る有機ＥＬ素子の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】図３に示す有機ＥＬ素子の要部拡大断面図である。
【図５】従来の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。
【図６】図５に示す有機ＥＬ素子の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ１，Ａ２  有機ＥＬ素子
１      基板
２      アノード電極
３      正孔注入層
４      正孔輸送層
５      発光層
６      電子輸送層
７      カソード電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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