JP2002063985A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/87—Arrangements for heating or cooling
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/80—Constructional details
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- H10K50/844—Encapsulations
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- H10K59/87—Passivation; Containers; Encapsulations
- H10K59/873—Encapsulations
Abstract
(57)【要約】
【課題】高輝度かつ安定に発光するプラスチック基板上
に形成した有機ＥＬ素子を提供すること。 【解決手段】プラスチック製の基板１上の有機ＥＬ素子
を積層する側に、基板１より熱伝導率の高い物質よりな
る放熱層４を形成し、素子駆動時の発熱を効率良く放熱
することにより、素子部の局所的な温度上昇を抑制す
る。その結果、素子の高輝度かつ安定発光性が向上す
る。
に形成した有機ＥＬ素子を提供すること。 【解決手段】プラスチック製の基板１上の有機ＥＬ素子
を積層する側に、基板１より熱伝導率の高い物質よりな
る放熱層４を形成し、素子駆動時の発熱を効率良く放熱
することにより、素子部の局所的な温度上昇を抑制す
る。その結果、素子の高輝度かつ安定発光性が向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ素子に関
し、特にプラスチック基板を使用した有機エレクトロル
ミネッセンス素子（以下、「エレクトロルミネッセン
ス」を「ＥＬ」と略称する）の放熱構造に関するもので
ある。
し、特にプラスチック基板を使用した有機エレクトロル
ミネッセンス素子（以下、「エレクトロルミネッセン
ス」を「ＥＬ」と略称する）の放熱構造に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＥＬ素子には、無機蛍光体を発光材料と
して用いる無機ＥＬ素子と、蛍光性有機材料と電荷輸送
性有機材料を積層した有機ＥＬ素子とがある。有機ＥＬ
素子は、無機ＥＬ素子に比べ、低電圧駆動、高輝度に加
え、有機材料の種類を変えることにより青、緑、赤の可
視域全ての色で発光が得られるという特徴がある。この
ような利点から、有機ＥＬ素子は、フラットパネルディ
スプレイあるいは面光源として研究開発及び実用化が進
められている。
して用いる無機ＥＬ素子と、蛍光性有機材料と電荷輸送
性有機材料を積層した有機ＥＬ素子とがある。有機ＥＬ
素子は、無機ＥＬ素子に比べ、低電圧駆動、高輝度に加
え、有機材料の種類を変えることにより青、緑、赤の可
視域全ての色で発光が得られるという特徴がある。この
ような利点から、有機ＥＬ素子は、フラットパネルディ
スプレイあるいは面光源として研究開発及び実用化が進
められている。
【０００３】従来の有機ＥＬ素子は、図３に示すよう
に、ガラス基板２０上に陽極６，正孔輸送層７，発光層
８，電子輸送層９，陰極１０を順次形成した構成を有し
ている。正孔輸送層７，発光層８，電子輸送層９には有
機材料が用いられる。陽極６から注入される正孔と陰極
１０から注入される電子が発光層８において再結合する
ことによって発光する。
に、ガラス基板２０上に陽極６，正孔輸送層７，発光層
８，電子輸送層９，陰極１０を順次形成した構成を有し
ている。正孔輸送層７，発光層８，電子輸送層９には有
機材料が用いられる。陽極６から注入される正孔と陰極
１０から注入される電子が発光層８において再結合する
ことによって発光する。
【０００４】この有機ＥＬ素子の正孔輸送層、発光層、
電子輸送層に利用する有機材料の中には１００℃程度で
凝集、結晶化する材料もあり、有機ＥＬ素子を数１００
ｍＡ／ｃｍ2程度の電流密度で駆動する際には、素子部
の局所的な発熱によって有機ＥＬ素子の特性が劣化する
問題があった。
電子輸送層に利用する有機材料の中には１００℃程度で
凝集、結晶化する材料もあり、有機ＥＬ素子を数１００
ｍＡ／ｃｍ2程度の電流密度で駆動する際には、素子部
の局所的な発熱によって有機ＥＬ素子の特性が劣化する
問題があった。
【０００５】このために有機ＥＬ素子の放熱性を改善す
る技術が提案されている。例えば、特開平５―１２９０
８２号公報にはガラス基板に熱伝導のよい金属酸化物を
添加してガラス基板の熱伝導性を向上させる技術が開示
されており、特開平１０―１４４４６８号公報には、熱
伝導性のよいサファイアや石英材料の基板を使用する技
術が提案されている。
る技術が提案されている。例えば、特開平５―１２９０
８２号公報にはガラス基板に熱伝導のよい金属酸化物を
添加してガラス基板の熱伝導性を向上させる技術が開示
されており、特開平１０―１４４４６８号公報には、熱
伝導性のよいサファイアや石英材料の基板を使用する技
術が提案されている。
【０００６】また、特開平７―１１１１９２号公報や特
開平１０―２７５６８１号公報には有機ＥＬ素子の放熱
性を改善する方法として、有機ＥＬ素子の陰極上に放熱
層を設ける技術が開示されている。
開平１０―２７５６８１号公報には有機ＥＬ素子の放熱
性を改善する方法として、有機ＥＬ素子の陰極上に放熱
層を設ける技術が開示されている。
【０００７】最近、プラスチック基板上に有機ＥＬ素子
を形成する技術が特開平１０―１４４４６９号公報、特
開平１０―２１４６８３号公報や特開２０００―４８９
５１号公報等に開示されている。プラスチック基板は、
上記の従来のガラス基板と比べて耐衝撃性に優れ、軽
量、薄型のため、携帯情報端末機器用ディスプレイやフ
レキシブルなディスプレイ用有機ＥＬ素子の実装基板と
して注目されている。
を形成する技術が特開平１０―１４４４６９号公報、特
開平１０―２１４６８３号公報や特開２０００―４８９
５１号公報等に開示されている。プラスチック基板は、
上記の従来のガラス基板と比べて耐衝撃性に優れ、軽
量、薄型のため、携帯情報端末機器用ディスプレイやフ
レキシブルなディスプレイ用有機ＥＬ素子の実装基板と
して注目されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラス
チック基板上に形成した有機ＥＬ素子は、プラスチック
基板が熱伝導性がガラス基板に比べて小さいために、上
記の従来のガラス基板上に形成した素子に比べ、低い電
流密度で素子特性が劣化する。そのために、最高輝度が
小さくなり、連続駆動時の寿命が短い等の問題がある。
チック基板上に形成した有機ＥＬ素子は、プラスチック
基板が熱伝導性がガラス基板に比べて小さいために、上
記の従来のガラス基板上に形成した素子に比べ、低い電
流密度で素子特性が劣化する。そのために、最高輝度が
小さくなり、連続駆動時の寿命が短い等の問題がある。
【０００９】上記の特開平７―１１１１９２号公報や特
開平１０―２７５６８１号公報のような有機ＥＬ素子陰
極上に放熱層を設けることも試みられているが、プラス
チック基板の熱伝導性の影響が大きく、プラスチック基
板を使用した有機ＥＬ素子の低電流密度での素子特性劣
化の問題を解決するには至っていない。
開平１０―２７５６８１号公報のような有機ＥＬ素子陰
極上に放熱層を設けることも試みられているが、プラス
チック基板の熱伝導性の影響が大きく、プラスチック基
板を使用した有機ＥＬ素子の低電流密度での素子特性劣
化の問題を解決するには至っていない。
【００１０】したがって、本発明の目的は、放熱特性が
改善され、高輝度かつ安定に発光するプラスチック基板
を用いた有機ＥＬ素子を提供することである。
改善され、高輝度かつ安定に発光するプラスチック基板
を用いた有機ＥＬ素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題を
鋭意研究したところ、上記問題は、一般にプラスチック
の熱伝導率がガラスよりも低いために、素子駆動中に発
生する熱が素子部に保熱され易く、素子部が局所的に温
度上昇することが原因である知見を得た。すなわち、プ
ラスチック基板上に形成した有機ＥＬ素子は、ガラス基
板上に形成した素子に比べ、低い電流密度で正孔輸送
層、発光層、電子輸送層に利用する有機材料が凝集、結
晶化して特性劣化し、また連続駆動の際には、素子部の
温度が高くなるために素子劣化が促進され寿命が短くな
る。
鋭意研究したところ、上記問題は、一般にプラスチック
の熱伝導率がガラスよりも低いために、素子駆動中に発
生する熱が素子部に保熱され易く、素子部が局所的に温
度上昇することが原因である知見を得た。すなわち、プ
ラスチック基板上に形成した有機ＥＬ素子は、ガラス基
板上に形成した素子に比べ、低い電流密度で正孔輸送
層、発光層、電子輸送層に利用する有機材料が凝集、結
晶化して特性劣化し、また連続駆動の際には、素子部の
温度が高くなるために素子劣化が促進され寿命が短くな
る。
【００１２】本発明の第１の構成は、プラスチック製基
板上に、少なくとも陽極、有機発光層、および陰極を積
層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子であっ
て、前記基板は、該基板の熱伝導率より高い熱伝導率を
有する材料よりなる放熱層で被覆されていることを特徴
とする。
板上に、少なくとも陽極、有機発光層、および陰極を積
層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子であっ
て、前記基板は、該基板の熱伝導率より高い熱伝導率を
有する材料よりなる放熱層で被覆されていることを特徴
とする。
【００１３】本発明の第２の構成は、プラスチック製基
板上に、少なくとも複数の陽極、有機発光層、および陰
極を積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子で
あって、前記基板は、該基板の熱伝導率より高い熱伝導
率を有する材料よりなる放熱層で被覆され、前記複数の
陽極間には該各陽極間を充填し、該各陽極の厚さよりも
厚い絶縁層が設置されていることを特徴とする。
板上に、少なくとも複数の陽極、有機発光層、および陰
極を積層してなる有機エレクトロルミネッセンス素子で
あって、前記基板は、該基板の熱伝導率より高い熱伝導
率を有する材料よりなる放熱層で被覆され、前記複数の
陽極間には該各陽極間を充填し、該各陽極の厚さよりも
厚い絶縁層が設置されていることを特徴とする。
【００１４】本発明の上記の第１および第２の構成の有
機ＥＬ素子において、前記放熱層の材料としては、Ａ
ｇ，Ａｕ，Ａｌ，ＳｉＣ，ＢｅＯ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3等
を使用することができる。また、本発明の上記の第２の
構成の有機ＥＬ素子において、前記絶縁層はＳｉＯ x，
Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮまたは熱伝導性ポリイミド
樹脂等の前記基板よりも熱伝導性のよい材料から構成す
ることができる。
機ＥＬ素子において、前記放熱層の材料としては、Ａ
ｇ，Ａｕ，Ａｌ，ＳｉＣ，ＢｅＯ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3等
を使用することができる。また、本発明の上記の第２の
構成の有機ＥＬ素子において、前記絶縁層はＳｉＯ x，
Ａｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮまたは熱伝導性ポリイミド
樹脂等の前記基板よりも熱伝導性のよい材料から構成す
ることができる。
【００１５】本発明の上記第１の構成の有機ＥＬ素子に
おいては、基板と陽極間に配置した放熱層により有機発
光層から発生した熱を効率的に放熱できる。
おいては、基板と陽極間に配置した放熱層により有機発
光層から発生した熱を効率的に放熱できる。
【００１６】本発明の上記第２の構成の有機ＥＬ素子に
おいては、陽極間に絶縁層を配置することにより、陽極
縁部からの漏電防止と有機ＥＬ素子の表示コントラスト
の向上ができる。また、この絶縁層に熱伝導性のよい材
料を使用することによって、上記の第１の構成の有機Ｅ
Ｌ素子よりもさらに素子の放熱効果も向上させることが
できる。
おいては、陽極間に絶縁層を配置することにより、陽極
縁部からの漏電防止と有機ＥＬ素子の表示コントラスト
の向上ができる。また、この絶縁層に熱伝導性のよい材
料を使用することによって、上記の第１の構成の有機Ｅ
Ｌ素子よりもさらに素子の放熱効果も向上させることが
できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明の第1の実施の形態の有機
ＥＬ素子の概略断面図である。本実施の形態の有機ＥＬ
素子は、プラスチック製の基板１の片面または両面（図
１では基板１の下面のみ）に基板1から水分や揮発性物
質の拡散を抑制するガスバリア層３と傷付き防止のため
のコート層２が順次成膜されており、さらに基板１の上
面には放熱層４、絶縁層５が順次形成されている。絶縁
層５の上には陽極６、正孔輸送層７、発光層８、電子輸
送層９が順次形成されており、さらに電子輸送層９の上
には陰極１０が形成されて有機ＥＬ素子が構成されてい
る。なお、図１において、ガスバリア層３は基板１の裏
面に形成されているが、ガスバリア層は基板１の表側
（発光層８が形成される側）でもよく、基板の両面に形
成してもよい。また、基板からの水分等の拡散が問題な
い場合には、ガスバリア層３やコート層２は必ずしも必
要ではない。また絶縁層５も放熱層４と陽極間の絶縁性
が問題ない場合には省くことができる。
ＥＬ素子の概略断面図である。本実施の形態の有機ＥＬ
素子は、プラスチック製の基板１の片面または両面（図
１では基板１の下面のみ）に基板1から水分や揮発性物
質の拡散を抑制するガスバリア層３と傷付き防止のため
のコート層２が順次成膜されており、さらに基板１の上
面には放熱層４、絶縁層５が順次形成されている。絶縁
層５の上には陽極６、正孔輸送層７、発光層８、電子輸
送層９が順次形成されており、さらに電子輸送層９の上
には陰極１０が形成されて有機ＥＬ素子が構成されてい
る。なお、図１において、ガスバリア層３は基板１の裏
面に形成されているが、ガスバリア層は基板１の表側
（発光層８が形成される側）でもよく、基板の両面に形
成してもよい。また、基板からの水分等の拡散が問題な
い場合には、ガスバリア層３やコート層２は必ずしも必
要ではない。また絶縁層５も放熱層４と陽極間の絶縁性
が問題ない場合には省くことができる。
【００１９】基板１の材料としては、ポリエチレンテレ
フタレート，ポリエチレン―２、６―ナフタレート，ポ
リカーボネイト，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフ
ォン，ポリアリレート、フッ素樹脂，ポリプロピレン，
ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂が使用できる。基板１の
厚さは特に制限はないが、０．０５ｍｍ〜１ｍｍである
ことが好ましい。なお、基板１方向から発光層８からの
発光を取り出す場合においては、基板１の可視光領域で
の光線透過率は、１０％以上であることが望ましい。
フタレート，ポリエチレン―２、６―ナフタレート，ポ
リカーボネイト，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフ
ォン，ポリアリレート、フッ素樹脂，ポリプロピレン，
ポリイミド樹脂，エポキシ樹脂が使用できる。基板１の
厚さは特に制限はないが、０．０５ｍｍ〜１ｍｍである
ことが好ましい。なお、基板１方向から発光層８からの
発光を取り出す場合においては、基板１の可視光領域で
の光線透過率は、１０％以上であることが望ましい。
【００２０】ガスバリア層３の材料としては、Ｓｉ
Ｏx，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＮx等を使用することができ、真空
蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等
によって基板１の表面に成膜される。その厚さは、基板
１の水分透過率が２ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下とな
るように適宜決定される。コート層２としては、ＴｉＯ
2等を使用することができる。
Ｏx，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＮx等を使用することができ、真空
蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等
によって基板１の表面に成膜される。その厚さは、基板
１の水分透過率が２ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下とな
るように適宜決定される。コート層２としては、ＴｉＯ
2等を使用することができる。
【００２１】放熱層４は上記のように、基板１上の有機
ＥＬ素子を積層する側の形成し、プラスチック製の基板
１より高い熱伝導率を有する材料よりなり、好ましくは
一桁以上熱伝導率が高い材料よりなる。例えば、基板１
としてポリカーボネイト（熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・
Ｋ）を用いる場合には、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＳｉＣ、Ｂ
ｅＯ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の材料を用いることが好まし
い。放熱層４の形成方法は特に限定されず、真空蒸着
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等適宜
使用できる。
ＥＬ素子を積層する側の形成し、プラスチック製の基板
１より高い熱伝導率を有する材料よりなり、好ましくは
一桁以上熱伝導率が高い材料よりなる。例えば、基板１
としてポリカーボネイト（熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・
Ｋ）を用いる場合には、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、ＳｉＣ、Ｂ
ｅＯ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等の材料を用いることが好まし
い。放熱層４の形成方法は特に限定されず、真空蒸着
法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等適宜
使用できる。
【００２２】絶縁層５としてはＳｉＯx，Ｓｉ3Ｎ4，Ａ
ｌ2Ｏ3等の材料を使用することができ、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法等によって形
成される。
ｌ2Ｏ3等の材料を使用することができ、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法等によって形
成される。
【００２３】図１においては、基板１、コート層２、ガ
スバリア層３、放熱層４、絶縁層５は、コート層／ガス
バリア層／基板／放熱層／絶縁層の順に構成されている
が、その他の構成として、コート層／基板／コート層／
放熱層、コート層／基板／コート層／放熱層／絶縁層、
コート層／ガスバリア層／基板／コート層／放熱層、コ
ート層／ガスバリア層／基板／コート層／放熱層／絶縁
層、コート層／ガスバリア層／基板／ガスバリア層／コ
ート層／放熱層、コート層／ガスバリア層／基板／ガス
バリア層／コート層／放熱層／絶縁層等が考えられる
が、その構成は本発明の要旨を超えない限りこれらの構
成に限定されるものではなく、一つの層に複数の機能を
兼ねさせてもよい。
スバリア層３、放熱層４、絶縁層５は、コート層／ガス
バリア層／基板／放熱層／絶縁層の順に構成されている
が、その他の構成として、コート層／基板／コート層／
放熱層、コート層／基板／コート層／放熱層／絶縁層、
コート層／ガスバリア層／基板／コート層／放熱層、コ
ート層／ガスバリア層／基板／コート層／放熱層／絶縁
層、コート層／ガスバリア層／基板／ガスバリア層／コ
ート層／放熱層、コート層／ガスバリア層／基板／ガス
バリア層／コート層／放熱層／絶縁層等が考えられる
が、その構成は本発明の要旨を超えない限りこれらの構
成に限定されるものではなく、一つの層に複数の機能を
兼ねさせてもよい。
【００２４】陽極６には、正孔輸送層７に効率よく正孔
を注入出来る導電性材料が用いられ、基板１方向から発
光層８からの発光を取り出す場合には、透明電極の可視
光領域での光線透過率は１０％以上であることが望まし
く、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2等の透明導
電材料を用いることが好ましい。また、陽極６の電気抵
抗値は、素子の消費電力や発熱を低減するために、低抵
抗であることが望ましい。陽極６の成膜方法は特に限定
されず、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法等適宜使用できる。
を注入出来る導電性材料が用いられ、基板１方向から発
光層８からの発光を取り出す場合には、透明電極の可視
光領域での光線透過率は１０％以上であることが望まし
く、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ2等の透明導
電材料を用いることが好ましい。また、陽極６の電気抵
抗値は、素子の消費電力や発熱を低減するために、低抵
抗であることが望ましい。陽極６の成膜方法は特に限定
されず、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレー
ティング法等適宜使用できる。
【００２５】正孔輸送層７は、陽極６上に積層形成され
ており、陽極６から効率よく正孔が注入され、正孔を輸
送する能力を持ち、発光層８に対して優れた正孔注入効
果を有し、薄膜形成が容易な材料によりなる。具体的に
は、芳香族三級アミン誘導体、フタロシアニン誘導体等
があるが、これらに限定されるものではない。また、正
孔輸送層７は、上記材料よりなる単層構造でもよいし、
これらの材料よりなる複層構造であってもよい。
ており、陽極６から効率よく正孔が注入され、正孔を輸
送する能力を持ち、発光層８に対して優れた正孔注入効
果を有し、薄膜形成が容易な材料によりなる。具体的に
は、芳香族三級アミン誘導体、フタロシアニン誘導体等
があるが、これらに限定されるものではない。また、正
孔輸送層７は、上記材料よりなる単層構造でもよいし、
これらの材料よりなる複層構造であってもよい。
【００２６】発光層８は、正孔輸送層７上に形成されて
おり、発光材料及び必要に応じてこれに添加するドーピ
ング材料からなる。発光材料は電極又は正孔輸送層、電
子輸送層から注入された電子と正孔が発光層中で再結合
し、効率良く発光することが出来て、かつ薄膜形成が容
易な材料である。また、ドーピング材料は、発光層８か
らの発光効率を向上させたり、発光色を変化させる場合
に発光層中に添加する材料である。発光材料、ドーピン
グ材料の具体例として、アルミニウムキノリノール錯
体、ルブレン、キナクリドン、ＤＣＭ等があるが、これ
らに限定されるものではない。
おり、発光材料及び必要に応じてこれに添加するドーピ
ング材料からなる。発光材料は電極又は正孔輸送層、電
子輸送層から注入された電子と正孔が発光層中で再結合
し、効率良く発光することが出来て、かつ薄膜形成が容
易な材料である。また、ドーピング材料は、発光層８か
らの発光効率を向上させたり、発光色を変化させる場合
に発光層中に添加する材料である。発光材料、ドーピン
グ材料の具体例として、アルミニウムキノリノール錯
体、ルブレン、キナクリドン、ＤＣＭ等があるが、これ
らに限定されるものではない。
【００２７】電子輸送層９は、発光層８上に形成されて
おり、後述する陰極１０から効率よく電子が注入され、
電子を輸送する能力をもち、発光層８に対して優れた電
子注入効果を有し、薄膜形成が容易な材料によりなる。
具体的には、アルミニウムキノリノール錯体、トリアゾ
ール誘導体等があるが、これらに限定されるものではな
い。また、電子輸送層９は、上記材料よりなる単層構造
でもよいし、これらの材料よりなる複層構造であっても
よく、また、発光材料と同じ材料で形成してもよい。
おり、後述する陰極１０から効率よく電子が注入され、
電子を輸送する能力をもち、発光層８に対して優れた電
子注入効果を有し、薄膜形成が容易な材料によりなる。
具体的には、アルミニウムキノリノール錯体、トリアゾ
ール誘導体等があるが、これらに限定されるものではな
い。また、電子輸送層９は、上記材料よりなる単層構造
でもよいし、これらの材料よりなる複層構造であっても
よく、また、発光材料と同じ材料で形成してもよい。
【００２８】正孔輸送層７、発光層８、電子輸送層９の
形成方法は、真空蒸着法、分子線蒸着法等の真空技術を
用いた成膜法の他に、スピンコート法、ＬＢ法等の湿式
成膜法を用いることが出来る。
形成方法は、真空蒸着法、分子線蒸着法等の真空技術を
用いた成膜法の他に、スピンコート法、ＬＢ法等の湿式
成膜法を用いることが出来る。
【００２９】陰極１０は、電子輸送層９上に形成されて
おり、仕事関数が小さく電子輸送層９に対して効率よく
電子を注入する材料よりなり、これら材料の混合物、積
層構造を採用することも出来る。具体的には、Ａｇ／Ｍ
ｇ合金、Ａｌ／Ｌｉ合金、Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ／Ｌｉ
Ｆ等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。成膜方法は特に限定されず、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等適宜使用できる。
おり、仕事関数が小さく電子輸送層９に対して効率よく
電子を注入する材料よりなり、これら材料の混合物、積
層構造を採用することも出来る。具体的には、Ａｇ／Ｍ
ｇ合金、Ａｌ／Ｌｉ合金、Ａｌ／Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ／Ｌｉ
Ｆ等が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。成膜方法は特に限定されず、真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等適宜使用できる。
【００３０】上記の本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子
は、陽極６と陰極１０とに電圧を印加することにより、
両電極６、１０より正孔、電子が注入され、これが発光
層８において再結合し発光する。駆動形式は、直流電
流、パルス電流、交流電流を用いることが出来る。ま
た、本発明の有機ＥＬ素子はマトリクスまたはセグメン
ト方式、あるいはその両者を組み合わせることによって
表示するディスプレイを構成することが好ましい。
は、陽極６と陰極１０とに電圧を印加することにより、
両電極６、１０より正孔、電子が注入され、これが発光
層８において再結合し発光する。駆動形式は、直流電
流、パルス電流、交流電流を用いることが出来る。ま
た、本発明の有機ＥＬ素子はマトリクスまたはセグメン
ト方式、あるいはその両者を組み合わせることによって
表示するディスプレイを構成することが好ましい。
【００３１】以下、実施例に基づいて上記の本発明の実
施の形態の有機ＥＬ素子についてさらに詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。
施の形態の有機ＥＬ素子についてさらに詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。
【００３２】（実施例１）５０ｍｍ×５０ｍｍの両面ハ
ードコート層付きのポリカーボネイト製の基板１（０．
４ｍｍ厚、熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）上に、放熱層
４として厚さ５μｍのＳｉＯx（熱伝導率：１．８Ｗ／
ｍ・Ｋ）をスパッタリングによって成膜した。放熱層４
は絶縁層５も兼ねる。続いて陽極６（透明電極）として
ＩＴＯ膜をスパッタリングによって厚さ１２０ｎｍ積層
し、エッチングによりＩＴＯ膜を２ｍｍ幅の帯状になる
ように形成した。このときのシート抵抗は３０Ω／□で
あった。基板１は、エタノール、純水による超音波洗浄
した後、イソプロピルアルコールによる蒸気乾燥を行っ
た。
ードコート層付きのポリカーボネイト製の基板１（０．
４ｍｍ厚、熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ）上に、放熱層
４として厚さ５μｍのＳｉＯx（熱伝導率：１．８Ｗ／
ｍ・Ｋ）をスパッタリングによって成膜した。放熱層４
は絶縁層５も兼ねる。続いて陽極６（透明電極）として
ＩＴＯ膜をスパッタリングによって厚さ１２０ｎｍ積層
し、エッチングによりＩＴＯ膜を２ｍｍ幅の帯状になる
ように形成した。このときのシート抵抗は３０Ω／□で
あった。基板１は、エタノール、純水による超音波洗浄
した後、イソプロピルアルコールによる蒸気乾燥を行っ
た。
【００３３】有機層の形成は真空蒸着法を用いて行っ
た。真空槽の上部に設置した基板１に対し、下方にモリ
ブデン製のボートを設置し、圧力が１０-4Ｐａ以下に到
達した時点で蒸着を開始、基板１の横に装着した水晶振
動子式膜厚制御装置により蒸着速度を制御した。蒸着速
度は毎秒０．２ｎｍと設定して行った。正孔輸送層７と
して下記化学式（１）で示されるα―ナフチルフェニル
ジアミン（α―ＮＰＤという）を上記条件にて厚さ５０
ｎｍ形成したのち、発光層８として下記化学式（２）で
示されるトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａ
ｌｑという）を厚さ８０ｎｍ順次同条件にて蒸着した。
た。真空槽の上部に設置した基板１に対し、下方にモリ
ブデン製のボートを設置し、圧力が１０-4Ｐａ以下に到
達した時点で蒸着を開始、基板１の横に装着した水晶振
動子式膜厚制御装置により蒸着速度を制御した。蒸着速
度は毎秒０．２ｎｍと設定して行った。正孔輸送層７と
して下記化学式（１）で示されるα―ナフチルフェニル
ジアミン（α―ＮＰＤという）を上記条件にて厚さ５０
ｎｍ形成したのち、発光層８として下記化学式（２）で
示されるトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａ
ｌｑという）を厚さ８０ｎｍ順次同条件にて蒸着した。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】発光層８として上記化学式（２）で示され
るＡｌｑを使用したが、このＡｌｑは電子輸送層９も兼
ねる。
るＡｌｑを使用したが、このＡｌｑは電子輸送層９も兼
ねる。
【００３７】次にマグネシウム―銀合金をそれぞれ独立
のボートより同時に蒸着し陰極１０を形成した。このと
き、マグネシウム対銀の蒸着速度がそれぞれ毎秒１．０
ｎｍ、０．２ｎｍとなるように上記膜厚制御装置にて制
御し、膜厚は２００ｎｍとした。蒸着時にメタルマスク
を用い、２ｍｍ幅の帯状パターンをＩＴＯの帯状パター
ンと直交する方向に形成し陰極１０とした。
のボートより同時に蒸着し陰極１０を形成した。このと
き、マグネシウム対銀の蒸着速度がそれぞれ毎秒１．０
ｎｍ、０．２ｎｍとなるように上記膜厚制御装置にて制
御し、膜厚は２００ｎｍとした。蒸着時にメタルマスク
を用い、２ｍｍ幅の帯状パターンをＩＴＯの帯状パター
ンと直交する方向に形成し陰極１０とした。
【００３８】この素子に電圧を印加すると、１４Ｖで素
子破壊し、最大電流密度は２３２ｍＡ／ｃｍ2、最高輝
度は３２５７ｃｄ／ｍ2を示した。また、窒素雰囲気
中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したところ、
初期４８１ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は３４０時間
であった。
子破壊し、最大電流密度は２３２ｍＡ／ｃｍ2、最高輝
度は３２５７ｃｄ／ｍ2を示した。また、窒素雰囲気
中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したところ、
初期４８１ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は３４０時間
であった。
【００３９】（実施例２）実施例１と同様の構成で、放
熱層４としてスパッタリングにより形成した５μｍ厚の
ＡｌＮ膜（熱伝導率：９０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた有機Ｅ
Ｌ素子を得た。この素子に電圧を印加すると、１５．５
Ｖで素子破壊し、最大電流密度は３４２ｍＡ／ｃｍ2、
最高輝度は４７８４ｃｄ／ｍ2を示した。また、窒素雰
囲気中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したとこ
ろ、初期４７８ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は５３０
時間であった。
熱層４としてスパッタリングにより形成した５μｍ厚の
ＡｌＮ膜（熱伝導率：９０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた有機Ｅ
Ｌ素子を得た。この素子に電圧を印加すると、１５．５
Ｖで素子破壊し、最大電流密度は３４２ｍＡ／ｃｍ2、
最高輝度は４７８４ｃｄ／ｍ2を示した。また、窒素雰
囲気中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したとこ
ろ、初期４７８ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は５３０
時間であった。
【００４０】（実施例３）上記の実施例１と同様の構成
で、放熱層４として真空蒸着により５ｎｍ厚のＡｇ膜
（熱伝導率：４２９Ｗ／ｍ・Ｋ）を形成し、続いて絶縁
層５としてスパッタリングにより１００ｎｍ厚のＳｉＯ
x膜を形成した有機ＥＬ素子を得た。この素子に電圧を
印加すると、１５Ｖで素子破壊し、最大電流密度は３０
６ｍＡ／ｃｍ 2、最高輝度は３１７６ｃｄ／ｍ2を示し
た。また、窒素雰囲気中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で
連続駆動したところ、初期２０２ｃｄ／ｍ2からの輝度
半減時間は４８０時間であった。
で、放熱層４として真空蒸着により５ｎｍ厚のＡｇ膜
（熱伝導率：４２９Ｗ／ｍ・Ｋ）を形成し、続いて絶縁
層５としてスパッタリングにより１００ｎｍ厚のＳｉＯ
x膜を形成した有機ＥＬ素子を得た。この素子に電圧を
印加すると、１５Ｖで素子破壊し、最大電流密度は３０
６ｍＡ／ｃｍ 2、最高輝度は３１７６ｃｄ／ｍ2を示し
た。また、窒素雰囲気中、２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で
連続駆動したところ、初期２０２ｃｄ／ｍ2からの輝度
半減時間は４８０時間であった。
【００４１】（比較例１）実施例１と同様の構成で、放
熱層４を設けない有機ＥＬ素子を得た。この素子に電圧
を印加すると、１２Ｖで素子破壊し、最大電流密度は１
１６ｍＡ／ｃｍ2、最高輝度は２３５６ｃｄ／ｍ2を示し
た。また２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したとこ
ろ、初期５１３ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は１８０
時間であった。このように、基板１に放熱層を設けない
と、最高輝度、駆動安定性共に低い結果となった。
熱層４を設けない有機ＥＬ素子を得た。この素子に電圧
を印加すると、１２Ｖで素子破壊し、最大電流密度は１
１６ｍＡ／ｃｍ2、最高輝度は２３５６ｃｄ／ｍ2を示し
た。また２０ｍＡ／ｃｍ2の定電流で連続駆動したとこ
ろ、初期５１３ｃｄ／ｍ2からの輝度半減時間は１８０
時間であった。このように、基板１に放熱層を設けない
と、最高輝度、駆動安定性共に低い結果となった。
【００４２】（参考例）基板として５０ｍｍ×５０ｍｍ
のガラス基板（７０５９ガラス、１．１ｍｍ厚、熱伝導
率：０．８Ｗ／ｍ・Ｋ）上にＩＴＯをスパッタリングに
よって１２０ｎｍ積層した。続いて、エッチングにより
ＩＴＯを２ｍｍ幅の帯状になるように形成した。このと
きのシート抵抗は３０Ω／□であった。基板は、エタノ
ール、純水による超音波洗浄した後、イソプロピルアル
コールによる蒸気乾燥を行った。有機層、陰極は実施例
１と同様の手順で有機ＥＬ素子を得た。
のガラス基板（７０５９ガラス、１．１ｍｍ厚、熱伝導
率：０．８Ｗ／ｍ・Ｋ）上にＩＴＯをスパッタリングに
よって１２０ｎｍ積層した。続いて、エッチングにより
ＩＴＯを２ｍｍ幅の帯状になるように形成した。このと
きのシート抵抗は３０Ω／□であった。基板は、エタノ
ール、純水による超音波洗浄した後、イソプロピルアル
コールによる蒸気乾燥を行った。有機層、陰極は実施例
１と同様の手順で有機ＥＬ素子を得た。
【００４３】この素子に電圧を印加すると、１７．５Ｖ
で素子破壊し、最大電流密度は４９２ｍＡ／ｃｍ2、最
高輝度は７３８４ｃｄ／ｍ2を示した。また２０ｍＡ／
ｃｍ2の定電流で連続駆動したところ、初期５０１ｃｄ
／ｍ2からの輝度半減時間は６００時間であった。
で素子破壊し、最大電流密度は４９２ｍＡ／ｃｍ2、最
高輝度は７３８４ｃｄ／ｍ2を示した。また２０ｍＡ／
ｃｍ2の定電流で連続駆動したところ、初期５０１ｃｄ
／ｍ2からの輝度半減時間は６００時間であった。
【００４４】次に本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ
素子について図面を参照して説明する。図２は、本発明
の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。
素子について図面を参照して説明する。図２は、本発明
の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。
【００４５】本実施の形態の有機ＥＬ素子は、複数の陽
極の各陽極間を充填し、有機ＥＬ素子の絶縁性の放熱層
４（ＳｉＯx，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3等の絶縁膜からな
る）に接続された絶縁層１２を形成したものである。こ
の絶縁層１２により陽極縁部からの漏電防止と有機ＥＬ
素子の表示コントラストの向上ができる。また、この絶
縁層１２に熱伝導性のよい材料を使用すれば上記の第１
の実施の形態の有機ＥＬ素子よりもさらに素子の放熱効
果も向上させることができる。絶縁層１２の材料として
は、ＳｉＯx，Ａｌ2Ｏ3等の酸化物、Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ
等の窒化物やあるいは熱伝導性ポリイミド樹脂等を使用
することができる。本実施の形態における陽極、陰極、
有機発光層等の形成は、上記の第１の実施の形態と同様
な方法によって行うことができる。なお、図２の図１と
同じ符号のものは図１と同じものを示す。
極の各陽極間を充填し、有機ＥＬ素子の絶縁性の放熱層
４（ＳｉＯx，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3等の絶縁膜からな
る）に接続された絶縁層１２を形成したものである。こ
の絶縁層１２により陽極縁部からの漏電防止と有機ＥＬ
素子の表示コントラストの向上ができる。また、この絶
縁層１２に熱伝導性のよい材料を使用すれば上記の第１
の実施の形態の有機ＥＬ素子よりもさらに素子の放熱効
果も向上させることができる。絶縁層１２の材料として
は、ＳｉＯx，Ａｌ2Ｏ3等の酸化物、Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮ
等の窒化物やあるいは熱伝導性ポリイミド樹脂等を使用
することができる。本実施の形態における陽極、陰極、
有機発光層等の形成は、上記の第１の実施の形態と同様
な方法によって行うことができる。なお、図２の図１と
同じ符号のものは図１と同じものを示す。
【００４６】次に本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬ
素子について図面を参照して説明する。図３は、本発明
の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。
素子について図面を参照して説明する。図３は、本発明
の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。
【００４７】本実施の形態の有機ＥＬ素子は、上記の第
２の実施の形態において、有機ＥＬ素子の放熱層４とし
て、Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ等の導電性の材料を使用する場合
である。この場合には上記の第１の実施の形態と同様に
放熱層４と陽極７間にＳｉＯ x，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3等
からなる絶縁層５を介在させる。
２の実施の形態において、有機ＥＬ素子の放熱層４とし
て、Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ等の導電性の材料を使用する場合
である。この場合には上記の第１の実施の形態と同様に
放熱層４と陽極７間にＳｉＯ x，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3等
からなる絶縁層５を介在させる。
【００４８】本実施の形態も上記の第２の実施の形態と
同様な有機ＥＬ素子の放熱効果が得られる。
同様な有機ＥＬ素子の放熱効果が得られる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではプラス
チック製の基板を使用した有機ＥＬ素子において、基板
と陽極の間に放熱層を設けることによって、素子駆動中
に発生する熱をこの放熱層から放熱することができ、素
子部の局所的な温度上昇を抑制し、高輝度かつ安定に発
光する有機ＥＬ素子を提供できる効果がある。
チック製の基板を使用した有機ＥＬ素子において、基板
と陽極の間に放熱層を設けることによって、素子駆動中
に発生する熱をこの放熱層から放熱することができ、素
子部の局所的な温度上昇を抑制し、高輝度かつ安定に発
光する有機ＥＬ素子を提供できる効果がある。
【００５０】さらに、本発明では、放熱層上の陽極間絶
縁層に熱伝導性のよい材料を使用することにより、さら
に放熱効果を高め、プラスチック基板に実装した有機Ｅ
Ｌ素子の実用性を向上できる効果がある。
縁層に熱伝導性のよい材料を使用することにより、さら
に放熱効果を高め、プラスチック基板に実装した有機Ｅ
Ｌ素子の実用性を向上できる効果がある。
【図１】本発明の第1の実施の形態の有機ＥＬ素子の概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子の概
略断面図である。
略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の有機ＥＬ素子の概
略断面図である。
略断面図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の概略断面図である。
１ 基板 ２ コート層 ３ ガスバリア層 ４ 放熱層 ５，１２ 絶縁層 ６ 陽極 ７ 正孔輸送層 ８ 発光層 ９ 電子輸送層 １０ 陰極 ２０ ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 14/08 Ｃ２３Ｃ 14/08 Ａ Ｄ Ｊ 14/10 14/10 14/12 14/12 14/14 14/14 Ｄ 14/20 14/20 Ｚ Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ 33/22 33/22 Ｚ Ｆターム(参考） 3K007 AB14 AB18 BA06 CA00 CA05 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00 4K029 AA11 BA03 BA04 BA05 BA21 BA44 BA45 BA46 BA47 BA50 BA56 BA58 BB02 BC07 BD01 CA01 CA03 CA05 DB03 DB04 DB05 DB06 DC05
Claims (8)
- 【請求項１】 プラスチック製基板上に、少なくとも陽
極、有機発光層、および陰極を積層してなる有機エレク
トロルミネッセンス素子であって、前記基板は、該基板
の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料よりなる放熱
層で被覆されていることを特徴とする有機エレクトロル
ミネッセンス素子。 - 【請求項２】 プラスチック製基板上に、少なくとも複
数の陽極、有機発光層、および陰極を積層してなる有機
エレクトロルミネッセンス素子であって、前記基板は、
該基板の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料よりな
る放熱層で被覆され、前記複数の陽極間には該各陽極間
を充填し、該各陽極の厚さよりも厚い絶縁層が設置され
ていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項３】 前記絶縁層の材料がＳｉＯx，Ａｌ
2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＡｌＮまたは熱伝導性ポリイミド樹脂
のいずれか一つであることを特徴とする請求項２記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項４】 前記基板の少なくとも片面がガスバリア
層で被覆されていることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項５】 前記ガスバリア層の材料がＳｉＯx，Ａ
ｌ2Ｏ3，ＳｉＮxのいずれかでひとつであることを特徴
とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項６】 前記ガスバリア層は前記基板の水分透過
率が２ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下になるような厚さ
であることを特徴とする請求項４または５記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項７】 前記基板の材料がポリエチレンテレフタ
レート，ポリエチレン―２、６―ナフタレート，ポリカ
ーボネイト，ポリサルフォン，ポリエーテルサルフォ
ン，ポリアリレート，フッ素樹脂，ポリプロピレン，ポ
リイミド樹脂，またはエポキシ樹脂のいずれか一つであ
ることを特徴とする請求項１または２記載の有機エレク
トロルミネッセンス素子。 - 【請求項８】 前記放熱層の材料がＡｇ，Ａｕ，Ａｌ，
ＳｉＣ，ＢｅＯ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3のいずれかひとつで
あることを特徴とする請求項１または２記載の有機エレ
クトロルミネッセンス素子。
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|---|---|---|---|
| JP2000250903A JP2002063985A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
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|---|---|
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