JP2009152113A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度化を図ることが可能なトップエミッション型の有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】基板１と、基板１に支持された有機層３と、有機層３を挟んで基板１とは反対側に位置する透明電極層４と、を備える有機ＥＬ素子Ａ１であって、基板１は、金属または熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である半導体からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ素子に関する。

図３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上に金属電極層９２、有機層９３、透明電極層９４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、金属電極層９２は、たとえばＡｌからなる。有機層９３は、たとえば正孔注入層９３ａ、正孔輸送層９３ｂ、発光層９３ｃ、および電子輸送層９３ｄが積層されている。正孔注入層９３ａは、金属電極層９２からの正孔を発光層９３ｃに向けて注入するための層である。正孔輸送層９３ｂは、正孔注入層９３ａからの正孔を発光層９３ｃへと輸送するための層である。発光層９３ｃは、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９３ｄは、透明電極層９４からの電子を発光層９３ｃへと輸送するための層である。透明電極層９４は、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。発光層９３ｃが発光すると、この光は、透明電極層９４を透して上方に出射される。

しかしながら、有機層９３は発光時に発熱する。有機ＥＬ素子Ｘをたとえば照明用途に用いる場合、有機層９３の面積を拡大することが求められる。広大となった有機層９３には、熱がこもりやすい。有機層９３のうち不当に高温となった部分は、発光効率が著しく低下する。このため、有機ＥＬ素子Ｘに非発光部が生じる、あるいは有機ＥＬ素子Ｘ自体が発光し得ないおそれがあるという問題があった。

特開２００７−３１１２７７号公報

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、高輝度化を図ることが可能なトップエミッション型の有機ＥＬ素子を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される有機ＥＬ素子は、基板と、上記基板に支持された有機層と、上記有機層を挟んで上記基板とは反対側に位置する透明電極層と、を備える有機ＥＬ素子であって、上記基板は、金属または熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である半導体からなることを特徴としている。

このような構成によれば、上記有機層の発光時に発生した熱を上記基板を介して放散することが可能である。これにより、上記有機層に非発光部が生じることを抑制可能であり、上記有機ＥＬ素子の高輝度化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、金属からなり、かつ上記有機層と接している。このような構成によれば、上記有機層に発生した熱は、上記基板に直接伝熱する。これにより、上記基板による放熱効果をさらに高めることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板と上記有機層との間には、絶縁層および電極層が上記基板側から順に積層されている。このような構成によれば、上記絶縁層は、比較的平滑な面とすることが容易であるため、上記有機層の形成に適している。

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。

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。

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、有機層３、および透明電極層４を備えている。有機ＥＬ素子Ａ１は、透明電極層４の上面から光を出射するトップエミッション型の有機ＥＬ素子として構成されており、たとえば面状光を照射する照明用途に用いられる。

基板１は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、ステンレス鋼などの金属からなる金属基板である。基板１は、有機層３と接合されており、電源Ｐの＋極に接続されている。すなわち、基板１は、アノード電極としての機能を有している。基板１には、改質層１１が形成されている。改質層１１は、基板１と有機層３との間のエネルギー準位のギャップを縮小するために設けられており、基板１のうち有機層３が形成されている表層部分に対して酸化処理や不純物の注入および拡散処理が施された層である。また、基板１には、研磨処理やメッキ処理が施されている。これらの処理によって、基板１の表面は、有機層３を形成するのに適した平滑な面となっている。

有機層３は、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、発光層３３、および電子輸送層３４が積層されたものである。正孔注入層３１は、基板１から発光層３３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３１は、たとえば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）からなる。

正孔輸送層３２は、発光層３３への正孔の移動を効率良く行うとともに、発光層３３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３２は、たとえばＮＰＢからなる。

発光層３３は、発光物質を含んでおり、基板１からの正孔と透明電極層４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３３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３３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。

電子輸送層３４は、発光層３３への電子の移動を効率良く行うとともに、発光層３３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３４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。

透明電極層４は、たとえばＩＴＯまたはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなり、電源Ｐの−極に接続されている。透明電極層４は、有機層３に対して電子を供給するカソード電極として機能する。

次に、有機ＥＬ素子Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、有機層３は、基板１と直接接している。基板１の材質である上述した金属は、たとえば透明電極層４を形成するＩＴＯと比べて熱伝導率が顕著に大きい。このため、有機層３の発光時に発生した熱を、基板１を介して適切に逃がすことが可能である。したがって、有機層３に非発光部が生じることを防止することが可能であり、有機ＥＬ素子Ａ１の高輝度化を図ることができる。このような有機ＥＬ素子Ａ１は、広い領域に対して面状光を照射する照明用途に適している。

改質層１１を設けることにより、基板１と有機層３とのエネルギー準位のギャップを縮小することが可能である。これにより、有機層３から基板１への伝熱を促進しつつ、基板１から有機層３へと適切に正孔を供給できる。

図２は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態の有機ＥＬ素子Ａ２は、絶縁層１２および電極層２を備えている点が、上述した実施形態と異なっている。なお、本図において、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。

絶縁層１２は、たとえばＳｉＯ₂からなり、基板１の表面を覆っている。電極層２は、絶縁層１２と有機層３との間に介在している。電極層２は、たとえばＡｌからなる金属電極層であり、電源Ｐの＋極に接続されている。すなわち、本実施形態においては、上述した実施形態と異なり、基板１ではなく電極層２がアノード電極として機能する。電極層２としては、Ａｌに代表される金属からなる金属電極層のほかに、たとえばＩＴＯからなる透明電極層を用いてもよい。

本実施形態の場合、基板１の材質として、上述した金属のほかに、半導体を用いてもよい。この半導体としては、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、たたとえばＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＮが該当する。

このような実施形態によっても、有機層３からの熱を基板１を介して放熱することにより、有機ＥＬ素子Ａ２の高輝度化を図ることができる。また、絶縁層１２は比較的平滑な面を構成しやすいため、有機層３を形成するのに適しているという利点がある。

絶縁層１２としては、基板１に対して酸化処理を施すことによって形成された金属酸化物層を採用してもよい。この場合、絶縁層１２の表面を平滑化するために、たとえば研磨処理を施すことが好ましい。

本実施形態の場合、基板１の材質として、上述した金属のほかに、半導体を用いてもよい。この半導体としては、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、たとえばＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＮが該当する。このような材質を用いても、上述した放熱促進の効果が得られる。

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。

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。 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。 従来の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 有機ＥＬ素子
１ 基板
２ 電極層
３ 有機層
４ 透明電極層
１１ 改質層
１２ 絶縁層
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 発光層
３４ 電子輸送層

Claims (3)

1. 基板と、
   上記基板に支持された有機層と、
   上記有機層を挟んで上記基板とは反対側に位置する透明電極層と、
   を備える有機ＥＬ素子であって、
   上記基板は、金属または熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である半導体からなることを特徴とする、有機ＥＬ素子。
2. 上記基板は、金属からなり、かつ上記有機層と接している、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
3. 上記基板と上記有機層との間には、絶縁層および電極層が上記基板側から順に積層されている、請求項１に記載の有機ＥＬ素子。

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