JP2844135B2

JP2844135B2 - 有機発光素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2844135B2
Application number: JP3148090A
Authority: JP
Inventors: 宏遠藤; 吉彦森
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JPH04349388A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長時間の高輝度発光が
可能な有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子は、
有機発光体を対向電極で挟んで構成されており、一方の
電極からは電子が注入され、もう一方の電極からは正孔
が注入される。注入された電子と正孔が、発光層内で再
結合するときに発光するものである。

【０００３】このような素子には、発光体として、例え
ば単結晶アントラセンのような単結晶物質が用いられた
が、単結晶物質では製造費が高く、機械的強度の点から
も問題が多い。さらに、厚さを薄くすることが容易でな
く、１ｍｍ程度の単結晶では発光は微弱であり、また、
１００ボルト以上の駆動電圧がしばしば必要であり、実
用の域に達していない。

【０００４】そこで、例えばアントラセンの１μｍ以下
の膜を得ようとする試みが蒸着法〔ＴｈｉｎＳｏｌｉ
ｄＦｉｌｍｓ，９４Ｐ．１７１（１９８２）〕によ
り試みられている。ところが、十分な性能を得るには、
厳しく管理された製膜条件の下で、数千オングストロ−
ムの薄膜を形成する必要があり、さらに発光層が精度よ
い薄膜として形成されているものの、キャリア−である
正孔あるいは電子の密度が非常に小さく、キャリア−の
移動や再結合などによる機能分子の励起確率が低いた
め、効率のよい発光が得られず、特に、消費電力や輝度
の点で満足できるものとなっていないのが現状である。

【０００５】さらに、陽極と発光層の間に正孔注入層を
設け、キャリア−である正孔の密度を上げることにより
高い発光効率が得られることが特開昭５７−５１７８１
号公報、特開昭５９−１９４３９３号公報、特開昭６３
−２９５６９５号公報によって知られている。

【０００６】これらにおいては、発光層には、電子注入
輸送性でありかつ高い蛍光効率を有する物質を用いる必
要がある。あるいは、正孔注入輸送性でかつ高い蛍光効
率を有する化合物を発光層として用い、電子注入輸送層
を積層したもの、さらには正孔注入輸送層、発光層、電
子注入輸送層の順に積層したものが提案されている。

【０００７】このような積層型有機エレクトロルミネッ
センス素子以外にも、特願平３−５１１０６号公報に、
少なくとも一方が透明である２つの対向する電極間に蛍
光物質を含み、電極から注入される正孔を移動し該蛍光
物質に与える化合物（以下、正孔移動供与剤と記す）、
および電極から注入される電子を移動し該蛍光物質に与
える化合物（以下、電子移動供与剤と記す）とからなる
発光層を有する分散型電界発光素子が示されている。

【０００８】このような従来の有機エレクトロルミネッ
センス素子においては、いずれの場合においても、電子
注入輸送層、発光層への電子注入を効率的に行うことが
できる仕事関数の小さな材料を陰極に用い、正孔注入輸
送層、発光層への正孔注入を効率的に行うことができる
仕事関数の大きな材料を陽極に用いて直流駆動するのが
一般的である。

【０００９】しかし、このような有機エレクトロルミネ
ッセンス素子を一定電圧の直流電源で駆動すると、時間
経過とともに電流が減少するため輝度が低下してゆき、
これを防ぐために一定電流の直流電源で駆動すると時間
の経過とともに電圧が上昇し、ついには電極破壊に至
る。そのため、長時間の高輝度発光が可能な有機エレク
トロルミネッセンス素子は得られていない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、長時間の高
輝度発光が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を
提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、２つの対
向する電極間に、有機物からなる発光層を有する有機エ
レクトロルミネッセンス素子において、種々の素子構
造、電極材料および駆動方法について鋭意検討した結
果、少なくとも一方が透明である２つの対向する電極間
に蛍光物質を含み、正孔移動供与剤および／または電子
移動供与剤とからなる発光層を有する有機エレクトロル
ミネッセンス素子において、該２つの対向する電極間に
交流電圧を印加することにより、長時間にわたる高輝度
発光が可能となることを見い出し、本発明を完成するに
至った。

【００１２】すなわち、本発明は；少なくとも一方が透
明である２つの対向する電極間に、蛍光物質を含み、正
孔移動供与剤および／または電子移動供与剤とからなる
発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子にお
いて、該２つの対向する電極に交流電圧を印加すること
により発光させることを特徴とする、有機発光素子の駆
動方法である。

【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、少なくとも一方が透明である２つの対向する電極間
に、蛍光物質を含み、正孔移動供与剤および／または電
子移動供与剤とからなる発光層を有する有機エレクトロ
ルミネッセンス素子において、該２つの対向する電極に
交流電圧を印加することにより、直流電圧印加時に比べ
時間経過による輝度の低下が少なく、さらには電極破壊
を起こさず、長時間にわたり高輝度発光を持続できると
いう発見に基づいている。

【００１４】従来の駆動方法において、時間とともに発
光特性が劣化する原因は電極−発光層界面への電荷蓄積
によると推定しており、本発明の方法によって長時間の
高輝度発光が可能となったのは、両方向の電圧印加によ
って界面への電荷蓄積を防ぐことができたためであろう
と推定している。

【００１５】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素
子に用いる電極材料としては、金属や半金属単体、ある
いはそれらの合金、金属間化合物、酸化物、複合酸化
物、炭化物、硫化物、珪化物、よう化物やそれらの複合
材料などの無機導電性物質、あるいはポリアニリン、ポ
リピロ−ル、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフ
ェン、ポリアセチレン、ポリチエニレンビニレンなどの
導電性高分子の中から自由に選択することができる。

【００１６】さらに、電極材料に仕事関数差が０．５ｅ
Ｖ未満の材料の組み合わせを用いた場合には、直流電圧
印加時に比べ時間経過による輝度の低下が少なく、さら
には電極破壊を起こさず、長時間にわたり高輝度発光を
持続できるばかりでなく、印加電圧のいずれの極性にお
いても発光するために、電極材料に仕事関数差が０．５
ｅＶ以上の材料の組み合わせを用いた場合に比べ、高い
発光効率が得られる。

【００１７】電極材料の仕事関数は、例えば昭和６１年
オ−ム社発行の薄膜ハンドブック、４７５頁から知るこ
とができる。この様な電極材料の組み合わせとしては、
例えば次のものを挙げることができる。

【００１８】一方の電極にマグネシウムを主成分として
用いた場合、対極としてはマグネシウム、インジウム、
鉛、マンガンなどを主成分として用いることが挙げられ
る。また、一方の電極にインジウムを主成分として用い
た場合、対極としてはインジウム、アルミニウム、銀、
鉄、錫、クロム、マンガン、鉛などを主成分として用い
ることが挙げられる。また、一方の電極にアルミニウム
を主成分として用いた場合、対極としてはアルミニウ
ム、鉄、銅、銀、錫、アンチモン、鉛、パラジウム、ク
ロム、マンガンなどを主成分として用いることが挙げら
れる。また、一方の電極に銀を主成分として用いた場
合、対極としては鉄、銅、銀、錫、アンチモン、鉛、ク
ロム、マンガンなどを主成分として用いることが挙げら
れる。

【００１９】また、一方の電極に金を主成分として用い
た場合、対極としてはパラジウム、金などを主成分とし
て用いることが挙げられる。また、一方の電極に錫を用
いた場合、対極としては錫、銅、アンチモン、鉄、クロ
ム、鉛、マンガンなどを主成分として用いることが挙げ
られる。また、一方の電極に銅を主成分として用いた場
合、対極としては銅、鉄、アンチモン、クロムなどを主
成分として用いることが挙げられる。また、一方の電極
に鉄を主成分として用いた場合、対極としては鉄、アン
チモン、クロム、鉛、マンガンなどを主成分として用い
ることが挙げられる。

【００２０】また、一方の電極に鉛を主成分として用い
た場合、対極としては鉛、クロム、マンガンなどを主成
分として用いることが挙げられる。また、一方の電極に
アンチモンを主成分として用いた場合、対極としてはア
ンチモン、クロム、マンガンなどを主成分として用いる
ことが挙げられる。また、一方の電極にクロムを主成分
として用いた場合、対極としてはクロム、マンガンなど
を主成分として用いることが挙げられる。また、一方の
電極にマンガンを主成分として用いた場合、対極として
は、マンガンなどを主成分として用いることが挙げられ
る。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を一方の電極に用いた
場合、対極としてはＩＴＯ、酸化錫を用いるか、あるい
はインジウム、鉛、マンガン、アルミニウム、鉄、銀、
錫、アンチモン、クロム、銅などを主成分として用いる
ことが挙げられる。

【００２１】酸化錫を一方の電極に用いた場合、対極と
しては酸化錫、ＩＴＯを用いるか、あるいはインジウ
ム、鉛、マンガン、アルミニウム、鉄、銀、錫、アンチ
モン、クロム、銅などを主成分として用いることが挙げ
られる。

【００２２】これらの金属電極には、導電性を向上させ
る、あるいは有機層への付着力を向上させる、あるいは
安定性を向上させる目的で他の金属が添加されていても
よい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子にお
いて、対向する２つの電極のうち一方は透明あるいは半
透明である必要がある。そのため、一方の電極を十分な
透過率を有する程度に薄くすることが好ましい。

【００２３】電極形成方法としては、真空蒸着やスパッ
タ−などの通常の金属薄膜形成方法を用いることができ
る。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を交流
駆動する場合、対向する２つの電極に印加する交流信号
の波形として正弦波はもちろんのこと、必要に応じて矩
形波、三角波、あるいはそれらの組み合わせや合成によ
って得られた任意の交流波形を用いることができる。従
って、これらの交流波形は上下非対称であってもよい
が、ある繰り返し周期を持ち、かつ１周期内に１度は極
性が変わることが必要とされる。また、その繰り返し周
期は１０秒から１×１０^-6秒、周波数に換算すると０．
１ヘルツから１×１０⁶ヘルツが好ましい。

【００２４】さらに、本発明の有機エレクトロルミネッ
センス素子を駆動するための電源は電圧源であってもよ
く、電流源であってもよい。本発明の有機エレクトロル
ミネッセンス素子は、蛍光物質を含み、正孔移動供与剤
および／または電子移動供与剤からなる発光層を必須構
成成分とし、発光層以外に必要に応じて電極から注入さ
れる正孔を移動し発光層に与える正孔注入輸送層および
／または正孔を発光層内に閉じこめる正孔阻止層、電極
から注入される電子を移動し発光層に与える電子注入輸
送層を設けてもよい。

【００２５】正孔注入輸送層および正孔阻止層、電子注
入輸送層は電極と発光層の間に設ける層であり、それぞ
れ正孔輸送性化合物、電子輸送性化合物により形成され
る。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発
光層、正孔注入輸送層および正孔阻止層、電子注入輸送
層は、蒸着により形成してもよいし、必要に応じて高分
子結着剤を用いて溶液からの塗布により形成してもよ
い。溶液からの塗布により形成する場合には、例えばキ
ャスティング法、ブレ−ドコ−ト法、浸漬塗工法、スピ
ンコ−ト法、スプレイコ−ト法、ロ−ル塗工法などの通
常のよく知られた塗工法により行なうことができる。

【００２６】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素
子の発光層、正孔注入層および正孔阻止層、電子注入輸
送層に用いる材料としては、特願平３−５１１０６号公
報に記載されているそれぞれの化合物の中から任意に用
いることができる。発光層の厚さはいずれの場合におい
ても５０Å以上１μｍ以下が好ましく、最適は５０００
Å以下が好ましい。

【００２７】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素
子は、カラ−デイスプレイやフラットパネルデイスプレ
イ、液晶デイスプレイのバックライト、複写機用の除電
光源やプリンタ−用光源のようなＯＡ機器用として、車
載用デイスプレイやストップランプ等の自動車用部品と
して、あるいは方向指示機やテ−ルランプのような自動
車用部品として、さらには玩具用発光素子や道路工事用
夜間表示等など通常の発光素子が用いられているような
多くの用途が考えられる。さらに、蛍光物資の選択によ
って種々の発光色が得られることから、フルカラ−ディ
スプレ−への応用が期待できる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。

【実施例１〜４】ＩＴＯガラス基板〔ＨＯＹＡ（株）
製〕を、アセトン中で超音波洗浄し風乾したのち、紫外
線洗浄装置〔センエンジニアリング（株）製ＰＬ−１０
−１１０〕で５分間洗浄した。次いで、その上に正孔移
動供与剤としてポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ−ル）〔ＢＡ
ＳＦ社製、ＬｕｖｉｃａｎＭ１７０〕１重量部、電子
移動供与剤として２，５−ビス（１−ナフチル）−１，
３，４−オキサジアゾ−ル〔ＬａｎｃａｓｔｅｒＳｙ
ｎｔｈｅｓｉｓ社製〕１重量部、蛍光物質として３−
（２’−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマ
リン（クマリン６）〔Ｋｏｄａｋ社製〕０．０２重量部
を含む１，２−ジクロルエタン溶液からの浸漬塗工によ
り１０００Åの厚さに発光層を形成した。

【００２９】次いで、その上に２０００Åの厚さにマグ
ネシウムをシャド−マスクを介して０．１ｃｍ²の面積
に真空蒸着した。このようにして製作した素子に実効電
圧２０Ｖ、周波数５０ヘルツの正弦波電圧を印加する
と、ガラス基板側から３００ｃｄ／ｍ²の緑色発光が得
られた。正弦波電圧の周波数を変えた場合について、２
００時間発光後の輝度を初期輝度で除した輝度保持率を
表１に示す。

【００３０】

【比較例１〜２】実施例１〜４に対する比較例として２
０Ｖの直流電圧（０ヘルツ）および２０Ｖ、３×１０⁶
ヘルツの正弦波電圧を印加する以外は実施例１〜４と同
様の実験を行った。２００時間発光後の輝度保持率を実
施例１〜４とともに表１に示す。

【００３１】

【実施例５】実施例１と同様の洗浄を施したガラス基板
上に、一方の電極として真空蒸発着により２００Åの厚
さに銅電極を形成し、その上に正孔移動供与剤としてＮ
−インプロピルカルバゾ−ル、電子移動供与剤として２
−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−
ビフェニリル）−１，３，４−オキサジアゾ−ル（ブチ
ル−ＰＢＤ）〔同仁化学研究所（株）製〕、蛍光物資と
してクマリン６を用い、それぞれの重量比が１：１：
０．０２になるように、１．５×１０^-2ト−ルの圧力下
でそれぞれのるつぼの温度を調整し、１０００Åの厚さ
に発光層を真空蒸着により形成した。

【００３２】次いで、その上に厚さ２０００Å、面積
０．１ｃｍ²のクロム電極を真空蒸着により形成した。
このようにして作製した素子に１×１０³ヘルツ、実効
電圧２２Ｖの三角波電圧を印加すると、ガラス基板側か
ら緑色発光が得られた。さらに２００時間発光後の輝度
保持率は０．７５であった。

【００３３】

【比較例３】実施例５の比較例として、２２Ｖの直流電
圧を印加した以外は、実施例５と同様の実験を行った。
その結果、２００時間発光後の輝度保持率は０．３８で
あった。

【００３４】

【実施例６】一方の電極としてガラス基板上に２００Å
の銀電極を真空蒸着によって形成し、対極として２００
０Åの銀電極を真空蒸着によって形成した以外は、実施
例１と同様にして素子を作製した。このようにして作製
した素子に５０ヘルツ、実効電圧２０Ｖの正弦波電圧を
印加すると、ガラス基板側から初期輝度４１０ｃｄ／ｍ
²の緑色発光が得られた。さらに２００時間発光後の輝
度保持率は０．９５であった。

【００３５】

【比較例４】実施例６の比較例として２０Ｖの直流電圧
を印加した以外は、実施例６と同様の実験を行った。そ
の結果、２００時間後の輝度保持率は０．３３であっ
た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明は、長時間の高輝度発光が可能な
有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動方法である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 33/08 H05B 33/14 H05B 33/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である２つの対向
する電極間に発光層を有し、該発光層が蛍光物質と、電
極から注入される正孔を移動し該蛍光物質に与える化合
物および／または電極から注入される電子を移動し該蛍
光物質に与える化合物とを含有する有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、該２つの対向する電極に交流
電圧を印加することにより発光させることを特徴とす
る、有機発光素子の駆動方法。