JP2000058260A - 両面発光型エレクトロルミネッセンス素子および両面自発光型情報表示素子 - Google Patents
両面発光型エレクトロルミネッセンス素子および両面自発光型情報表示素子Info
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Abstract
こせるエレクトロルミネッセンス素子とそれを用いた両
面自発光型情報表示素子を提供する。 【解決手段】 素子の中央にカソード金属電極を設け、
その両面に有機エレクトロルミネッセンス材料を設け
る。更に、有機エレクトロルミネッセンス材料上にアノ
ード電極としてITO透明電極を設ける。以上のように
して、両面発光型エレクトロルミネッセンス素子を構成
する。さらに、当該両面発光型エレクトロルミネッセン
ス素子の両面に文字及び絵等の情報を含んだ情報表示板
を取り付け、両面自発光型情報表示素子を構成する。
Description
ロルミネッセンス光を発光させられるエレクトロルミネ
ッセンス素子に関するものであり、両面に文字・絵等の
情報標識・表示板を取り着けられる電界・両面発光型平
面光源を実現する装置に用いられる。
すように、仕事関数の大きな透明電極101と仕事関数
の小さな金属電極103との間にエレクトロルミネッセ
ンス材料102が挟まれている。仕事関数の大きな透明
電極はアノード(陽極)電極としてエレクトロルミネッ
センス材料中にホール107を注入し、仕事関数の小さ
な金属電極がカソード(陰極)電極としてエレクトロル
ミネッセンス材料中に電子108(エレクトロン)を注
入する。注入されたホールとエレクトロンが、エレクト
ロルミネッセンス材料中で再結合し、エキシトン105
を形成する。エキシトンが緩和する際に、発光分子を励
起し、そこから発光106が起こる。この様にして、電
界印加109により、エレクトロルミネッセンスと呼ば
れる発光が起こる。従来のエレクトロルミネッセンス素
子は図4に示されるように、発生した光は、一方の透明
電極101から外部に出ていく。そのために、従来のエ
レクトロルミネッセンス素子では、片面発光のみが可能
であって、例えば、エレクトロルミネッセンス素子をバ
ックライトに用いる従来技術としては、これまでに、特
開平9−49887号公報のデジタル表示部、特開平9
−53213号公報の自発光式標識、特開平9−227
79号公報のエレクトロルミネッセンスパネル、特開平
9−5452号公報の照明付時計、特開平8−3388
85号公報の照明装置付電子時計、特開平8−3136
51号公報の指針式時計、等が公開されている。しかし
ながら、これらのバックライトとしてのエレクトロルミ
ネッセンス素子は、あくまでも片面発光であり、その片
面発光部にしか表示したい文字および絵等の情報表示板
が設けることが出来ない。
ネッセンス素子では、上述したように、片面でしか発光
しないために、その片面発光部にしか表示したい文字お
よび絵等の情報表示板を設けることが出来ない。本発明
では、上述した従来のエレクトロルミネッセンス素子の
欠点を解決し、エレクトロルミネッセンス素子が、両面
で発光し、それら両面に文字および絵等の情報表示板を
設けることが出来る事を可能にすることを目的とするも
のである。
クトロルミネッセンス素子では、図1に示すように、仕
事関数の小さな金属電極3を中央に挟む構造をしてい
る。その両面にエレクトロルミネッセンス材料2を設け
ている。更に、そのエレクトロルミネッセンス材料上に
仕事関数の大きな透明電極1を設けている(請求項
1)。透明電極1は、透明ガラス基板および、透明プラ
スチック基板等で保護・保持する事も可能である(請求
項10および11)。また、金属電極についても、薄膜
及び板状の形態を取り得る(請求項8および9)。金属
電極が板状の時には、金属電極自身が、本発明の両面発
光型エレクトロルミネッセンス素子の保持体にもなる。
金属電極と各透明電極との間は導線でつながれ、同一の
電源9または、別々の電源9aおよび9bを用いること
が可能である(請求項12、13および14)。
ンス素子では、図1に示すように、仕事関数の小さな金
属電極を中央に挟む構造をしている。その両面にエレク
トロルミネッセンス材料を設けている。更に、その上に
仕事関数の大きな透明電極を設けている。透明電極は、
透明ガラスおよび、透明プラスチック等で保護・保持す
る事も可能である。また、金属電極についても、薄膜及
び板状の形態を取り得る。金属電極が板状の時には、金
属電極自身が、本発明の両面発光型エレクトロルミネッ
センス素子の保持体にもなる。金属電極と各透明電極と
の間は導線でつながれ、同一の電源または、別々の電源
を用いることが可能である。エレクトロルミネッセンス
材料としては、ポリマー型、ポリマー分散型、有機分子
積層型のいずれをも用いることが出来る(請求項5、6
および7)。また、2つのエレクトロルミネッセンス材
料が、同一種類の材料で形成される場合と別々の材料で
形成される場合とがある請求項2、3および4)。同一
種類の材料で形成される場合には、同一の電源で、同一
電圧を印加して発光させる(請求項12)。この場合に
は、同一の発光スペクトル特性を示すエレクトロルミネ
ッセンスが発光される。即ち、同じ色の発光が両面で起
こる。別々の材料で形成される場合には、一般には、2
つの別々の電源で、各エレクトロルミネッセンス材料に
別々の最適の電圧を印加する(請求項14)。しかしな
がら、この場合にも、同一の電源で両方のエレクトロル
ミネッセンス材料に同一の電圧を印加しても良い(請求
項13)。この、別々のエレクトロルミネッセンス材料
で形成される場合には、一般には、それぞれ異なったス
ペクトル特性を持つエレクトロルミネッセンス光を発光
する。即ち、異なる色の発光が両面で起こる。この、両
面発光素子の発光面の上に、文字および絵の情報表示板
(請求項16)のように各種情報を示す標識板(請求項
15)及び表示板を設ける。これらの標識板及び表示板
は同一の内容の情報でも良いし、別々の情報でも良い。
これらの標識板及び表示板は、その下の各エレクトロル
ミネッセンス素子からの発光で、夜間でもその内容が鮮
明に表示される。さて、透明電極としては酸化インジウ
ム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化インジウム
(InO2)を使う。基板はガラス基板と透明ポリマー
を用いるが、ガラス基板は石英ガラス、アルカリガラ
ス、無アルカリガラスの内のどれでも良く、ガラス基板
と透明電極との間は酸化珪素(SiO2)でコートして
おく。金属電極としては、マグネシウムと銀の合金(M
g/Ag)等のマグネシウム合金、アルミニウムとリチ
ウムとの合金(Al/Li)等のアルミニウム合金等を
用いる。これら金属電極は薄膜状と板状のどちらでも良
いが、板状の場合には、金属電極が保持体にも成る。エ
レクトロルミネッセンス材料としてはポリマー系の材
料、ポリマー分散型材料、分子積層型材料の3通りを用
いることが出来る。ポリマー系の材料としては、ポリパ
ラフェニレンビニレン(PPV)系ポリマー、ポリパラ
フェニレン(PPP)系ポリマー、ポリチオフェン(P
T)系ポリマー、ポリシラン(PS)系ポリマー等のπ
共役性ポリマー等を用いる。ポリマー分散型材料として
は、ホストポリマーとして、ポリビニルカルバゾールお
よびその誘導体ポリマー、ポリメチルアクリレート、ポ
リメチルメタアクリレート等を用い、これらに電荷輸送
剤、発光材を分散した材料を用いる。電荷輸送剤、発光
材については、以下に述べる分子積層型材料に用いる電
荷輸送剤、発光材が共通に用いられる。分子積層型材料
は、電子輸送剤とホール輸送剤との電荷輸送剤および発
光材が単層、2層、3層に積層される(参照文献:筒
井、応用物理、第66巻、第2号(1997)p.10
9)。電子輸送剤には、トリス(8−ヒドロキシ−キノ
リノ)アルミニウム(AlQ3(tris(8-hydroxy-quinol
ino)aluminium))、ビス(8−ヒドロキシ−キノリ
ノ)ベリリウム(BeQ2(bis(8-hydroxy-quinolino)b
eryllium))、ジンク−ビス−ベンゾオキサゾール(Z
n(BOZ)2(Zinc-bis-benzoxazole))、ジンク−
ビス−ベンゾチアゾール(Zn(BTZ)2(Zinc-bis-
benzothiazole))、トリス(1,3−ジフェニル−
1,3−プロパンジオノ)モノフェナンスロリン)Eu
(III)(Eu(DBM)3(Phen)(tris(1,3-diphe
nyl-1,3-propanediono))(monophenanthroline)Eu(II
I)))、2−ビフェニル−5−(パラ−ter−ブチル
フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(Butyl
−PBD(2-biphenyl-5-(para-ter-butylphenyl)-1,3,
4-oxadiazole))、1−フェニル−2−ビフェニル−5
−パラ−ter−ブチルフェニル−1,3,4−トリア
ゾール(TAZ(1-phenyl-2-biphenyl-5-para-ter-but
ylphenyl-1,3,4-triazole))、1,3,5−トリス
(4−ter−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジ
アゾリル)ベンゼン(TPOB(1,3,5-tris(4-ter-but
ylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl)benzene))、等の内少な
くとも一つを用いる。ホール輸送剤には、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(TP
D(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-[1,
1′-biphenyl]-4,4′-diamine)、N,N′−ジフェニ
ル−N,N′−ビス(α−ナフチル)−[1,1′−ビ
フェニル]−4,4′−ジアミン4,4′−ビス[N−
(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル
(α−NPD(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(α-naphtyl)
-[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine:4,4′-bis[N-(1-na
phtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl))、4,4′−ビス
(9−カルバゾリル)−1,1′−ビフェニル(Cz−
TPD(4,4′-Bis(9-carbazolyl)-1,1′-bipheny
l))、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸
二無水物(PTCDA(3,4,9,10-perylenetetracarbox
ylic dianhydride))、銅フタロシアニン(CuPc
(Copperphtarocyanine))、亜鉛(II)5,10,1
5,20−テトラフェニルポルフィリン(ZnTPP
(Zinc(II)5,10,15,20-tetraphenylporphyrin))、
4,4′−ビス(10−フェノキサジニル)ビフェニル
(PO−TPD(4,4′-Bis(10-phenoxazinyl)bipheny
l))、4,4′−ビス(10−フェノチアジニル)ビ
フェニル(PT−TPD(4,4′-Bis(10-phenothiaziny
l)biphenyl))、4,4′−(2,2−ジフェニルビニ
レン)−1,1′−ビフェニル(DPBI(4,4′-(2,2
-diphenylvinylene)-1,1′-biphenyl))、4,4′−
(2,2−ジ−パラメチルフェニルビニレン)−1,
1′−ビフェニル(DTVBI(4,4′-(2,2-di-parame
thylphenylvinylene)-1,1′-biphenyl))、4,4′,
4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)ト
リフェニルアミン(m−MTDATA(4,4′,4″-tris
(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine))、4
−ビフェニルアミノフェニル−ビフェニルヒドラゾン
(HDRZ(4-biphenylaminophenyl-biphenylhydrazon
e))、4,4′,4″−トリ(N−カルバゾリル)ト
リフェニルアミン(TCTA(4,4′,4″-tri(N-carbaz
olyl)triphenylamine))、Ru(II)(2,2’−ビ
ピリジルルテニウム錯体[Ru(bpy)3]2 +等の内、
少なくとも一つを用いる。発光材には、3−(2′−ベ
ンゾチアゾル−7−N,N−ジエチルアミノクマリン
(クマリン540、3-(2′-Benzothiazole)-7-N,N-diet
hylaminocoumarin(化1)):
−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン(D
CM1、4-Dicyanmethylene-2-methyl-6-(p-dimethylam
inostyryl)-4H-pyran(化2)):
−(オクタヒドロキノリジン[c,d]スチリル)−4
H−ピラン(DCM2、4-Dicyanmethylene-2-methyl-6
-(octahydroquinolizine[c,d]styryl)-4H-pyran(化
3)):
(化4)):
ivatives(化5)〜(化9)):
る。なお、分子積層型材料では、電荷輸送剤も発光材と
して働くため、レーザ発振させたい波長により、発光材
を添加するかどうかを決める。電荷輸送剤の発光波長で
良いならば、発光材を添加する必要はない。発光させる
ために用いる電源は、太陽電池、乾電池、2次電池、1
00V電源、200V電源、燃料電池等のいずれでも良
く、電圧値と周波数特性をそれぞれのエレクトロルミネ
ッセンス材料に合わせて、最適値を用いる。
/リチウム合金(Al/Li=10/1)をカソード電
極として設ける。その両側に、有機エレクトロルミネッ
センス材料として、ポリパラフェニレンビニレン(PP
V)を用いる。それぞれのPPV上にITO透明電極を
施す。電源は図1の(a)に示すように、一つの共通電
極で、両側のPPVに同一の電位15Vを印加する。そ
の結果、波長500nmを中心波長にする緑青色の25
00カンデラ/m2の光が発光した。この、両面に図2
の(a)の様に、(b)と(c)に示される標識板とし
て情報表示板1および2を取り付けたところ、夜間でも
鮮明に、標識の内容が認識できた。
ウム/銀合金(Mg/Hg=10/1)をカソード電極
として設ける。有機エレクトロルミネッセンス材料とし
ては、ポリビニルカルバゾール(PVK)分散型材料を
用いる。即ち、PVK中にトリス(8−ヒドロキシ−キ
ノリノ)アルミニウム(AlQ3(tris(8-hydroxy-quin
olino)aluminium))とDCM2を分散させる。この有
機エレクトロルミネッセンス材料を金属電極の両側に設
ける。さらに、ITO透明電極をそれぞれ設け、同一の
電源9から、それぞれに同一の電位10Vを印加した。
その結果、630nmに中心波長を有する、赤色の28
00カンデラ/m2の光が発光した。この、両面に図2
の(a)の様に、(b)と(c)に示される標識板とし
ての情報表示板1および2を取り付けたところ、夜間で
も鮮明に、標識の内容が認識できた。
ウム/銀合金(Mg/Hg=10/1)をカソード電極
として設ける。有機エレクトロルミネッセンス材料とし
ては、一方にホール輸送剤4,4′,4″−トリ(N−
カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA(4,4′,
4″-tri(N-carbazolyl)triphenylamine))に電子輸送
剤1,3,5−トリス(4−ter−ブチルフェニル−
1,3,4−オキサジアゾリル)ベンゼン(TPOB
(1,3,5-tris(4-ter-butylphenyl-1,3,4-oxadiazolyl)b
enzene))を積層させたものを用いる。他方にはホール
輸送剤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(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methy
lphenyl)-[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine))を、電
子輸送剤に1,3,5−トリス(4−ter−ブチルフ
ェニル−1,3,4−オキサジアゾリル)ベンゼン(T
POB(1,3,5-tris(4-ter-butylphenyl-1,3,4-oxadiaz
olyl)benzene))を積層させたものを用いる。各エレク
トロルミネッセンス材料上に、ITO透明電極を設け
る。電源は図1の(b)に示すように、2つの電源で、
各エレクトロルミネッセンス材料に別々の電位を印加す
る。ここでは、ホール輸送剤TPDを含むエレクトロル
ミネッセンス材料側に15V、ホール輸送剤TCTAを
含むエレクトロルミネッセンス材料側に18Vをそれぞ
れ印加した。その結果、ホール輸送剤TPDを含むエレ
クトロルミネッセンス材料側からは、480nmを中心
波長とする、青緑色の2000カンデラ/m2の光が発
光した。一方ホール輸送剤TPDを含むエレクトロルミ
ネッセンス材料側からは、510nmに中心波長を持つ
緑青色の2300カンデラ/m2の光が発光した。こ
の、両面に図2の(a)の様に、(b)と(c)に示さ
れる標識板を取り付けたところ、夜間でも鮮明に、標識
の内容が認識できた。人間の目は500nm付近に最大
感度を有するので、この表示板は薄暮には特に有効であ
る。
ニウム/リチウム合金(Al/Li=10/1)をカソ
ード電極として施す。有機エレクトロルミネッセンス材
料としては、ホール輸送剤TPDに電子輸送剤トリス
(8−ヒドロキシ−キノリノ)アルミニウム(Al
Q3)を、発光材として4,4′−(2,2−ジフェニ
ルビニレン)−1,1′−ビフェニル(DPBI(4,
4′-(2,2-diphenylvinylene)-1,1′-biphenyl))を積
層させたものを用いる。両側とも上記の同一の有機エレ
クトロルミネッセンス材料を用いる。これら有機エレク
トロルミネッセンス材料上にITO透明電極を施し、電
源は図1の(a)に示すように、一つの共通電極で、両
側の有機エレクトロルミネッセンス材料に同一の電位1
5Vを印加する。その結果、波長480nmを中心波長
にする青緑色の3500カンデラ/m2の光が発光し
た。この、両面に図(2)の(a)の様に、(b)と
(c)に示される標識板を取り付けたところ、夜間でも
鮮明に、標識の内容が認識できた。人間の目は500n
m付近に最大感度を有するので、この表示板は薄暮には
特に有効である。
ニウム/リチウム合金(Al/Li=10/1)をカソ
ード電極として施す。有機エレクトロルミネッセンス材
料としては、ポリビニルカルバゾール(PVK)分散型
材料を用いる。即ち、PVK中にAlQ3(tris(8-hydr
oxy-quinolino)aluminium)とローダミンー6G(R−
6G)を分散させる。この有機エレクトロルミネッセン
ス材料を金属電極の両側に設ける。さらに、ITO透明
電極をそれぞれ設け、同一の電源から、それぞれに同一
の電位15Vを印加した。その結果、580nmに中心
波長を有する、2000カンデラ/m2の黄燈色の光が
発光した。この、両面に図(2)の(a)の様に、
(b)と(c)に示される標識板を取り付けたところ、
夜間でも鮮明に、標識の内容が認識できた。
ルミネッセンス素子は、仕事関数の小さな金属電極を中
央に挟み、その両面にエレクトロルミネッセンス材料を
設け、さらに、各エレクトロルミネッセンス材料上に透
明電極を設けたことにより、両面で発光させることがで
きる。
も一方が、ポリマー材料であるので、本発明素子の機械
的強度を増すことができる。
も一方が、ポリマー分散型材料であるので、本発明素子
の機械的強度を増すことができる。
も一方が、有機分子積層型材料であるので、本発明素子
の薄膜化を達成することができる。
ポリマー材料であるので、同一の発光スペクトル特性を
示す発光が得られる。
ポリマー分散型材料であるので、同一の発光スペクトル
特性を示す発光が得られる。
有機分子積層型材料であるので、同一の発光スペクトル
特性を示す発光が得られる。
薄膜化を達成することができる。
レクトロルミネッセンス素子の保護体とすることができ
る。
で、透明電極劣化の防止と本発明素子の保護体とするこ
とができる。
れているので、透明電極劣化の防止と本発明素子の保護
体とすることができる。
電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料を、
同一の電圧で発光させることにより2つの材料が同一の
場合は、同一輝度に、別々の場合は一般に別々の輝度に
することができる。
電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料を、
同一の電圧で発光させることにより2つの材料が同一の
場合は、同一輝度に、別々の場合は一般に別々の輝度に
することができる。
電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料を、
別々の電圧で発光させることにより両面の発光輝度を任
意に設定することができる。
は、本発明にかかわる両面発光型エレクトロルミネッセ
ンス素子2つの透明電極上に、それぞれ光を通過しうる
標識板を設けたことにより、両面発光して情報表示板を
得ることができ、夜間でも鮮明に認識できる。
あることにより、夜間でも鮮明に認識できる両面自発光
型情報素子を得ることができる。
ス素子を示す説明図。(a)は1電源方式、(b)は2
電源方式。
説明図。(a)は断面図、(b)は情報表示板1、
(c)は情報表示板2。
説明図。
説明図。
金属電極、4 リード線、5 情報表示板1、6 情
報表示板2。
Claims (16)
- 【請求項1】 仕事関数の小さな金属電極を中央に挟
み、その両面にエレクトロルミネッセンス材料を設け、
さらに、各エレクトロルミネッセンス材料上に透明電極
を設けたことを特徴とする両面発光型エレクトロルミネ
ッセンス素子。 - 【請求項2】 エレクトロルミネッセンス材料の少なく
とも一方が、ポリマー材料であることを特徴とする請求
項1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項3】 エレクトロルミネッセンス材料の少なく
とも一方が、ポリマー分散型材料であることを特徴とす
る請求項1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項4】 エレクトロルミネッセンス材料の少なく
とも一方が、有機分子積層型材料であることを特徴とす
る請求項1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項5】 エレクトロルミネッセンス材料の両方
が、ポリマー材料であることを特徴とする請求項1記載
の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項6】 エレクトロルミネッセンス材料の両方
が、ポリマー分散型材料であることを特徴とする請求項
1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項7】 エレクトロルミネッセンス材料の両方
が、有機分子積層型材料であることを特徴とする請求項
1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項8】 金属電極が薄膜であることを特徴とする
請求項1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項9】 金属電極が板状であることを特徴とする
請求項1記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項10】 透明電極がガラス基板で保持されてい
ることを特徴とする請求項1記載の両面発光型エレクト
ロルミネッセンス素子。 - 【請求項11】 透明電極が透明プラスチック基板で保
持されていることを特徴とする請求項1記載の両面発光
型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項12】 金属電極と2つの透明電極との間を1
つの電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料
を、同一の電圧で発光させることを特徴とする請求項1
記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項13】 金属電極と2つの透明電極との間を別
々の電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料
を、同一の電圧で発光させることを特徴とする請求項1
記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項14】 金属電極と2つの透明電極との間を別
々の電源で繋ぎ、2つのエレクトロルミネッセンス材料
を、別々の電圧で発光させることを特徴とする請求項1
記載の両面発光型エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項15】 請求項1、13または14記載の両面
発光型エレクトロルミネッセンス素子を用いて、2つの
透明電極上に、それぞれ光を通過しうる標識板を設けた
ことを特徴とする両面自発光型情報表示素子。 - 【請求項16】 前記標識板が文字および絵の情報表示
板である請求項15記載の両面自発光型情報表示素子。
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JP10223881A JP2000058260A (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 両面発光型エレクトロルミネッセンス素子および両面自発光型情報表示素子 |
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