JP3243311B2 - 電界発光素子 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光性物質からなる発
光層を有し、電界を印加することにより電界印加エネル
ギーを直接光エネルギーに変換することが出来る電界発
光素子に関する。詳しくは、従来の白熱灯、蛍光灯ある
いは発光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄
型、軽量、高速動作、更に完全な固体デバイスという特
徴を有し、高度な要求を満たす可能性のあるエレクトル
ミネッセンス(EL)パネルに使用することの出来る電
界発光素子に関する。
光層を有し、電界を印加することにより電界印加エネル
ギーを直接光エネルギーに変換することが出来る電界発
光素子に関する。詳しくは、従来の白熱灯、蛍光灯ある
いは発光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄
型、軽量、高速動作、更に完全な固体デバイスという特
徴を有し、高度な要求を満たす可能性のあるエレクトル
ミネッセンス(EL)パネルに使用することの出来る電
界発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】有機材料の電界発光現像は、1963年
Popeらによってアンスラセン単結晶で観測され
(J.Chem.Phys.38(1963)204
2)、それに続き1965年、HelfinchとSc
hneiderは、注入効率のよい溶液電極系を用いる
ことにより比較的強い注入型ELの観測に成功している
(Phys.Rev.Lett.14(1965)22
9)。それ以来、米国特許3,172,862明細書、
米国特許3,173,050明細書、米国特許3,71
0,167明細書、J.Chem.Phys.44(1
966)2902、J.Chem.Phys.50(1
969)14364、J.Chem.Phys.58
(1973)1542、あるいはChem.Phys.
Lett.36(1975)345等に報告されている
様に、共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共
役の有機活性化剤とで有機発光性物質を形成した研究が
行われた。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレ
ン、テトラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピ
セン、カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフ
ェニル、トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニ
ル、トランス−スチルベン及び1,4−ジフェニルブタ
ジエン等が有機ホスト物質の例として示され、アンスラ
セン、テトラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例と
して挙げられた。
Popeらによってアンスラセン単結晶で観測され
(J.Chem.Phys.38(1963)204
2)、それに続き1965年、HelfinchとSc
hneiderは、注入効率のよい溶液電極系を用いる
ことにより比較的強い注入型ELの観測に成功している
(Phys.Rev.Lett.14(1965)22
9)。それ以来、米国特許3,172,862明細書、
米国特許3,173,050明細書、米国特許3,71
0,167明細書、J.Chem.Phys.44(1
966)2902、J.Chem.Phys.50(1
969)14364、J.Chem.Phys.58
(1973)1542、あるいはChem.Phys.
Lett.36(1975)345等に報告されている
様に、共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共
役の有機活性化剤とで有機発光性物質を形成した研究が
行われた。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレ
ン、テトラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピ
セン、カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフ
ェニル、トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニ
ル、トランス−スチルベン及び1,4−ジフェニルブタ
ジエン等が有機ホスト物質の例として示され、アンスラ
セン、テトラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例と
して挙げられた。
【0003】しかし、これらの有機発光性物質はいずれ
も1μm以上を超える厚さを持つ単一層として存在し、
発光には高電界が必要であった。この為、真空蒸着法に
よる薄膜素子の研究が進められた(例えば、Thin
Solid Films 94(1982)171、P
olymer 24(1983)748、Jpn.J.
Appl.Phys.25(1986)L773)。し
かし、薄膜化は駆動電圧の低減には有効ではあったが、
実用レベルの高輝度の素子を得るには至らなかった。
も1μm以上を超える厚さを持つ単一層として存在し、
発光には高電界が必要であった。この為、真空蒸着法に
よる薄膜素子の研究が進められた(例えば、Thin
Solid Films 94(1982)171、P
olymer 24(1983)748、Jpn.J.
Appl.Phys.25(1986)L773)。し
かし、薄膜化は駆動電圧の低減には有効ではあったが、
実用レベルの高輝度の素子を得るには至らなかった。
【0004】しかし近年、Tangs等は(Appl.
Phys.Lett.51(1987)913あるいは
米国特許4,356,429明細書)、陽極と陰極との
間に2つの極めて薄い層(電荷輸送層と発光層)を真空
蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した。この種の積層型有機ELデバイスはその
後も活発に研究され、例えば、特開昭59−19439
3号公報、米国特許4,539,507明細書、特開昭
59−194393号公報、米国特許4,720,43
2明細書、特開昭63−264692号公報、App
l.Phys.Lett.55(1989)1467、
特開平3−163188号公報等に記載されている。
Phys.Lett.51(1987)913あるいは
米国特許4,356,429明細書)、陽極と陰極との
間に2つの極めて薄い層(電荷輸送層と発光層)を真空
蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した。この種の積層型有機ELデバイスはその
後も活発に研究され、例えば、特開昭59−19439
3号公報、米国特許4,539,507明細書、特開昭
59−194393号公報、米国特許4,720,43
2明細書、特開昭63−264692号公報、App
l.Phys.Lett.55(1989)1467、
特開平3−163188号公報等に記載されている。
【0005】また更に、Jpn.J.Appl.Phy
s.27(1988)L269,L713には、キャリ
ア輸送と発光の機能を分離した3層構造のEL素子が報
告されており、発光色を決める発光層の色素の選択に際
しても、キャリア輸送性能の制約が緩和され選択の自由
度がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子
(あるいは励起子)を有効に閉じ込めて向上をはかる可
能性も示唆されている。積層型有機EL素子作成には、
一般に真空蒸着法が用いられているが、キャスティング
法によってもかなりの明るさの素子が得られることが報
告されている(例えば、第50回応物学会学術講演会講
演予稿集1006(1989)及び第50回応物学会学
術講演会講演予稿集1041(1990))。更には、
ホール輸送化合物としてポリビニルカルバゾール、電子
輸送化合物としてオキサジアゾール誘導体及び発光体と
してクマリン6を混合した溶液から浸漬塗布法で形成し
た混合1層型EL素子でもかなり高い発光効率が得られ
ることが報告されている(例えば、第38回応物関係連
合講演会講演予稿集1086(1991))。上述の様
に有機ELデバイスにおける最近の進歩は著しく、広汎
な用途の可能性を示唆している。
s.27(1988)L269,L713には、キャリ
ア輸送と発光の機能を分離した3層構造のEL素子が報
告されており、発光色を決める発光層の色素の選択に際
しても、キャリア輸送性能の制約が緩和され選択の自由
度がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子
(あるいは励起子)を有効に閉じ込めて向上をはかる可
能性も示唆されている。積層型有機EL素子作成には、
一般に真空蒸着法が用いられているが、キャスティング
法によってもかなりの明るさの素子が得られることが報
告されている(例えば、第50回応物学会学術講演会講
演予稿集1006(1989)及び第50回応物学会学
術講演会講演予稿集1041(1990))。更には、
ホール輸送化合物としてポリビニルカルバゾール、電子
輸送化合物としてオキサジアゾール誘導体及び発光体と
してクマリン6を混合した溶液から浸漬塗布法で形成し
た混合1層型EL素子でもかなり高い発光効率が得られ
ることが報告されている(例えば、第38回応物関係連
合講演会講演予稿集1086(1991))。上述の様
に有機ELデバイスにおける最近の進歩は著しく、広汎
な用途の可能性を示唆している。
【0006】しかしながら、それらの研究の歴史はまだ
まだ浅く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十
分になされていない。現状では、更なる高輝度の光出力
や長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体
や湿気等による劣化等の耐久性の面で未だ問題がある。
更には、フルカラーデスプレー等への応用を考えた場合
の、青、緑及び赤の発光色相を精密に選択できる為の発
光波長の多様化等の問題も未だ十分に解決されていな
い。
まだ浅く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十
分になされていない。現状では、更なる高輝度の光出力
や長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体
や湿気等による劣化等の耐久性の面で未だ問題がある。
更には、フルカラーデスプレー等への応用を考えた場合
の、青、緑及び赤の発光色相を精密に選択できる為の発
光波長の多様化等の問題も未だ十分に解決されていな
い。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】従って本発明の目
的は、第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素
子を提供することにある。又、第二に極めて耐久性のあ
る電界発光素子を提供することにある。更に、第三に製
造が容易で且つ比較的安価に提供することの出来る電界
発光素子材料を提供することにある。
的は、第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素
子を提供することにある。又、第二に極めて耐久性のあ
る電界発光素子を提供することにある。更に、第三に製
造が容易で且つ比較的安価に提供することの出来る電界
発光素子材料を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は下記の本発
明によって達成される。即ち、本発明は、陽極及び陰極
と、これらの間に狭持された一層または複数層の有機化
合物とにより構成される電界発光素子において、陽極
が、少なくとも表面がアルミニウムまたはアルミニウム
合金を陽極酸化することによって形成された多孔質陽極
酸化アルミニウム皮膜の孔中に、仕事関数が4.0eV
以上の導電物質が充填されたものからなることを特徴と
する電界発光素子である。
明によって達成される。即ち、本発明は、陽極及び陰極
と、これらの間に狭持された一層または複数層の有機化
合物とにより構成される電界発光素子において、陽極
が、少なくとも表面がアルミニウムまたはアルミニウム
合金を陽極酸化することによって形成された多孔質陽極
酸化アルミニウム皮膜の孔中に、仕事関数が4.0eV
以上の導電物質が充填されたものからなることを特徴と
する電界発光素子である。
【0009】
【作用】本発明者らは、上記の従来技術の問題点を解決
すべく鋭意研究の結果、陽極及び陰極とこれらの間に狭
持された一層または複数層の有機化合物より構成される
電界発光素子の陽極を、少なくとも表面がアルミニウム
またはアルミニウム合金を陽極酸化することによって形
成された多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中に、仕
事関数が4.0eV以上の導電物質が充填されたものと
すれば、極めて高輝度の光出力を有し、極めて耐久性が
ある電界発光素子となることを見い出し本発明に至っ
た。更に、電界発光素子の作成も、真空蒸着あるいはキ
ャスティング方法等で作成することが出来、比較的安価
で大面積の素子を容易に作成することが可能であること
を見い出し、本発明に至った。
すべく鋭意研究の結果、陽極及び陰極とこれらの間に狭
持された一層または複数層の有機化合物より構成される
電界発光素子の陽極を、少なくとも表面がアルミニウム
またはアルミニウム合金を陽極酸化することによって形
成された多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中に、仕
事関数が4.0eV以上の導電物質が充填されたものと
すれば、極めて高輝度の光出力を有し、極めて耐久性が
ある電界発光素子となることを見い出し本発明に至っ
た。更に、電界発光素子の作成も、真空蒸着あるいはキ
ャスティング方法等で作成することが出来、比較的安価
で大面積の素子を容易に作成することが可能であること
を見い出し、本発明に至った。
【0010】
【好ましい実施態様】以下、好ましい実施態様を挙げ、
図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。図1は、本
発明の電界発光素子の一例の模式図であり、基板上に陽
極、発光層及び陰極を順次設けた構成のものである。発
光層を構成するのに使用される発光物質としては、単一
の物質がそれ自体で、ホール輸送能、エレクトロン輸送
能及び発光性の諸性能を全て有している場合もあるが、
夫々の特性を有する化合物を混ぜて使用する場合も有効
である。図2は、基板上に、陽極、ホール輸送層、エレ
クトロン輸送層及び陰極を順次設けた構成の本発明の電
界発光素子の一例を模式的に示したものである。例え
ば、発光層を形成する発光物質として、ホール輸送性か
あるいはエレクトロン輸送性のいずれか、あるいは両方
の機能を有している材料を用いたものであるが、発光性
の無い単なるホール輸送物質あるいはエレクトロン輸送
物質をこれに組み合わせて用いる場合に有用である。
図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。図1は、本
発明の電界発光素子の一例の模式図であり、基板上に陽
極、発光層及び陰極を順次設けた構成のものである。発
光層を構成するのに使用される発光物質としては、単一
の物質がそれ自体で、ホール輸送能、エレクトロン輸送
能及び発光性の諸性能を全て有している場合もあるが、
夫々の特性を有する化合物を混ぜて使用する場合も有効
である。図2は、基板上に、陽極、ホール輸送層、エレ
クトロン輸送層及び陰極を順次設けた構成の本発明の電
界発光素子の一例を模式的に示したものである。例え
ば、発光層を形成する発光物質として、ホール輸送性か
あるいはエレクトロン輸送性のいずれか、あるいは両方
の機能を有している材料を用いたものであるが、発光性
の無い単なるホール輸送物質あるいはエレクトロン輸送
物質をこれに組み合わせて用いる場合に有用である。
【0011】又、図3は、基板上に陽極、ホール輸送
層、発光層、エレクトロン輸送層及び陰極を順次設けた
構成の本発明の電界発光素子の一例を模式的に示したも
のである。図4は、基板上に陽極、発光層、エレクトロ
ン輸送層及び陰極を順次設けた構成の本発明の電界発光
素子の一例を模式的に示したものである。これらの場合
は、キャリア輸送と発光の機能とが分離されており、ホ
ール輸送性、エレクトロン輸送性、発光性の各特性を有
した化合物が適宜組み合わされて用いられる。この為、
極めて材料の選択の自由度が増すとともに、発光波長を
異にする種々の化合物を使用することが出来、発光色相
の多様化が可能となる。また更に、中央の発光層にホー
ルとエレクトロン(あるいは励起子)を有効に閉じ込め
て発光効率の向上を図ることも可能になる。
層、発光層、エレクトロン輸送層及び陰極を順次設けた
構成の本発明の電界発光素子の一例を模式的に示したも
のである。図4は、基板上に陽極、発光層、エレクトロ
ン輸送層及び陰極を順次設けた構成の本発明の電界発光
素子の一例を模式的に示したものである。これらの場合
は、キャリア輸送と発光の機能とが分離されており、ホ
ール輸送性、エレクトロン輸送性、発光性の各特性を有
した化合物が適宜組み合わされて用いられる。この為、
極めて材料の選択の自由度が増すとともに、発光波長を
異にする種々の化合物を使用することが出来、発光色相
の多様化が可能となる。また更に、中央の発光層にホー
ルとエレクトロン(あるいは励起子)を有効に閉じ込め
て発光効率の向上を図ることも可能になる。
【0012】本発明の電界発光素子は、陽極が、少なく
とも表面がアルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極
酸化することによって形成された多孔質陽極酸化アルミ
ニウム皮膜の孔中に、仕事関数が4.0eV以上の導電
物質が充填されたものであることを特徴とする。本発明
の電界発光素子に使用される基板としては、アルミニウ
ム及びその合金(以下、これ等を単にアルミニウムと云
う)よりなるもの、及びアルミニウム以外の導電性基板
及び絶縁性基板のいずれをも用いることが出来る。しか
し、アルミニウム以外の基板を用いる場合には、少なく
とも他の層と接触する面に、少なくとも5μm以上の膜
厚を有するアルミニウム膜が形成されていることが必要
である。この様なアルミニウム膜は蒸着法、スパッタ
法、イオンプレーティング法によって形成することが出
来る。アルミニウム以外の導電性物質としては、ステン
レス、ニッケル、クロム等の金属及びその合金が挙げら
れ、絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポ
リイミド等の高分子フィルム又はシート、ガラス、セラ
ミック等が挙げられる。
とも表面がアルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極
酸化することによって形成された多孔質陽極酸化アルミ
ニウム皮膜の孔中に、仕事関数が4.0eV以上の導電
物質が充填されたものであることを特徴とする。本発明
の電界発光素子に使用される基板としては、アルミニウ
ム及びその合金(以下、これ等を単にアルミニウムと云
う)よりなるもの、及びアルミニウム以外の導電性基板
及び絶縁性基板のいずれをも用いることが出来る。しか
し、アルミニウム以外の基板を用いる場合には、少なく
とも他の層と接触する面に、少なくとも5μm以上の膜
厚を有するアルミニウム膜が形成されていることが必要
である。この様なアルミニウム膜は蒸着法、スパッタ
法、イオンプレーティング法によって形成することが出
来る。アルミニウム以外の導電性物質としては、ステン
レス、ニッケル、クロム等の金属及びその合金が挙げら
れ、絶縁性支持体としては、ポリエステル、ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポ
リイミド等の高分子フィルム又はシート、ガラス、セラ
ミック等が挙げられる。
【0013】本発明において、良好な特性の陽極酸化ア
ルミニウム皮膜を得るためのアルミニウム材料として
は、純Al系の材料の他に、Al−Mg系、Al−Mg
−Si系、Al−Mg−Mn系、Al−Mn系、Al−
Cu−Mg系、Al−Cu−Ni系、Al−Cu系、A
l−Si系、Al−Cu−Zn系、Al−Cu−Si
系、Al−Cu−Mg−Zn系、Al−Mg−Zn系等
のアルミニウム合金材料の中から適宜選択して使用する
ことが出来る。
ルミニウム皮膜を得るためのアルミニウム材料として
は、純Al系の材料の他に、Al−Mg系、Al−Mg
−Si系、Al−Mg−Mn系、Al−Mn系、Al−
Cu−Mg系、Al−Cu−Ni系、Al−Cu系、A
l−Si系、Al−Cu−Zn系、Al−Cu−Si
系、Al−Cu−Mg−Zn系、Al−Mg−Zn系等
のアルミニウム合金材料の中から適宜選択して使用する
ことが出来る。
【0014】上記の様な基板のアルミニウム面に形成さ
れる多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜は、次の様にして
製造される。基板上に多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜
を形成する為の陽極酸化処理についてより具体的に説明
すると、先ず、表面を鏡面切削仕上げし、所望の形状に
加工されたアルミニウム面を有する基板を、有機溶剤や
純水を用いて洗浄する。引き続いて、基板上に多孔質陽
極酸化アルミニウム皮膜を形成する。ステンレス鋼或い
は硬質ガラス等で作製された電解槽(陽極酸化槽)中
に、電解質溶液(陽極酸化溶液)を所定の液面まで満た
す。電解質溶液としては、多孔質陽極酸化皮膜を形成す
る浴成分、硫酸、リン酸、クロム酸等より選択された無
機多塩基酸、又はしゅう酸、マロン酸、酒石酸等より選
択された有機多塩基酸の、1〜30重量%酸性水溶液が
用いられる。溶媒として用いる純水としては、蒸留水或
いはイオン交換水等を挙げることが出来るが、特に、塩
素分等の不純物が充分に取り除かれていることが、陽極
酸化アルミニウム皮膜の腐蝕防止の為に必要である。
れる多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜は、次の様にして
製造される。基板上に多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜
を形成する為の陽極酸化処理についてより具体的に説明
すると、先ず、表面を鏡面切削仕上げし、所望の形状に
加工されたアルミニウム面を有する基板を、有機溶剤や
純水を用いて洗浄する。引き続いて、基板上に多孔質陽
極酸化アルミニウム皮膜を形成する。ステンレス鋼或い
は硬質ガラス等で作製された電解槽(陽極酸化槽)中
に、電解質溶液(陽極酸化溶液)を所定の液面まで満た
す。電解質溶液としては、多孔質陽極酸化皮膜を形成す
る浴成分、硫酸、リン酸、クロム酸等より選択された無
機多塩基酸、又はしゅう酸、マロン酸、酒石酸等より選
択された有機多塩基酸の、1〜30重量%酸性水溶液が
用いられる。溶媒として用いる純水としては、蒸留水或
いはイオン交換水等を挙げることが出来るが、特に、塩
素分等の不純物が充分に取り除かれていることが、陽極
酸化アルミニウム皮膜の腐蝕防止の為に必要である。
【0015】次いで、この電解質溶液の中に、上記の基
板及びステンレス鋼板あるいはアルミニウム板を夫々電
極として、ある一定の電極間距離を隔てて浸漬する。こ
の際の電極間距離は、0.1cm〜100cmの間にお
いて適宜に設定される。直流電解を行う場合には、直流
電源を用意し、そのプラス端子と基板及びマイナス端子
と陰極板とを、夫々結線し、電解質溶液中のプラス極、
マイナス極の両電極間に通電する。印加する直流として
は、直流成分のみでも、交流成分が重畳したものであっ
てもよい。陽極酸化実施時の電流密度は、0.1〜10
A/cm2の範囲に設定する。成膜成長速度及び冷却効
率を考えるならば、0.5〜3.0A/cm2の範囲に
設定するのが好ましい。
板及びステンレス鋼板あるいはアルミニウム板を夫々電
極として、ある一定の電極間距離を隔てて浸漬する。こ
の際の電極間距離は、0.1cm〜100cmの間にお
いて適宜に設定される。直流電解を行う場合には、直流
電源を用意し、そのプラス端子と基板及びマイナス端子
と陰極板とを、夫々結線し、電解質溶液中のプラス極、
マイナス極の両電極間に通電する。印加する直流として
は、直流成分のみでも、交流成分が重畳したものであっ
てもよい。陽極酸化実施時の電流密度は、0.1〜10
A/cm2の範囲に設定する。成膜成長速度及び冷却効
率を考えるならば、0.5〜3.0A/cm2の範囲に
設定するのが好ましい。
【0016】又、陽極酸化電圧としては、通常3〜15
0V、好ましくは7〜100Vである。この際の、電解
質溶液の液温は、−5〜100℃、好ましくは0〜80
℃に設定する。又、交流電解の場合には、交流電源を用
いて両電極間に交流電圧を印加する。通電する交流とし
ては、実効電圧3〜40V、好ましくは8〜15Vの商
用交流又はそれと同等の効果を有する交番波形を有する
交流が使用される。又、この際の電解質溶液の液温は、
−5〜40℃、好ましくは5〜30℃に設定される。以
上の様にして、形成された多孔質陽極酸化アルミニウム
皮膜は、必要に応じて純水による洗浄等の措置が取られ
た後、乾燥させる。多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の
膜厚は1〜100μm、好ましくは5〜50μmに設定
される。
0V、好ましくは7〜100Vである。この際の、電解
質溶液の液温は、−5〜100℃、好ましくは0〜80
℃に設定する。又、交流電解の場合には、交流電源を用
いて両電極間に交流電圧を印加する。通電する交流とし
ては、実効電圧3〜40V、好ましくは8〜15Vの商
用交流又はそれと同等の効果を有する交番波形を有する
交流が使用される。又、この際の電解質溶液の液温は、
−5〜40℃、好ましくは5〜30℃に設定される。以
上の様にして、形成された多孔質陽極酸化アルミニウム
皮膜は、必要に応じて純水による洗浄等の措置が取られ
た後、乾燥させる。多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の
膜厚は1〜100μm、好ましくは5〜50μmに設定
される。
【0017】次いで、形成された多孔質陽極酸化アルミ
ニウム皮膜の孔の中に、仕事関数が4.0eV以上の導
電物質を充填する。これらの導電物質の充填により、発
光層等へのホール注入性を高めると共に、陽極のホール
輸送性を向上させることが出来る。充填する導電物質
は、仕事関数が4.0eV以上のものであれば、如何な
るものでもよく、例えば、Fe、Ni、Co及びCu等
の金属や、それらの合金、あるいはSnO2、ZnO等
の酸化物及びポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェ
ニレンスルフィドあるいはポリピロール、ポリチェニレ
ンビニレン等の導電性高分子が挙げられる。これらの導
電物質の充填は、浸漬及び電解等の適宜の方法で孔中に
吸着又は沈着あるいは折出させることにより実施するこ
とが出来る。
ニウム皮膜の孔の中に、仕事関数が4.0eV以上の導
電物質を充填する。これらの導電物質の充填により、発
光層等へのホール注入性を高めると共に、陽極のホール
輸送性を向上させることが出来る。充填する導電物質
は、仕事関数が4.0eV以上のものであれば、如何な
るものでもよく、例えば、Fe、Ni、Co及びCu等
の金属や、それらの合金、あるいはSnO2、ZnO等
の酸化物及びポリ(3−メチルチオフェン)、ポリフェ
ニレンスルフィドあるいはポリピロール、ポリチェニレ
ンビニレン等の導電性高分子が挙げられる。これらの導
電物質の充填は、浸漬及び電解等の適宜の方法で孔中に
吸着又は沈着あるいは折出させることにより実施するこ
とが出来る。
【0018】本発明の電界発光素子においては、発光層
構成成分として、電子写真感光体分野等で研究されてい
る、例えば、下記に示される化合物等の、ホール輸送性
化合物やこれ迄知られているホール輸送性発光体化合
物、あるいは、例えば、下記に示される化合物等の、エ
レクトロン輸送性化合物やこれ迄知られているエレクト
ロン輸送性発光体化合物を、必要に応じて2種類以上使
用することも出来る。
構成成分として、電子写真感光体分野等で研究されてい
る、例えば、下記に示される化合物等の、ホール輸送性
化合物やこれ迄知られているホール輸送性発光体化合
物、あるいは、例えば、下記に示される化合物等の、エ
レクトロン輸送性化合物やこれ迄知られているエレクト
ロン輸送性発光体化合物を、必要に応じて2種類以上使
用することも出来る。
【0019】[ホール輸送性化合物] (ホール輸送体)
【化1】
【0020】
【化2】
【0021】(ホール輸送性発光体)
【化3】
【0022】[エレクトロン輸送性化合物] (エレクトロン輸送体)
【化4】
【0023】(エレクトロン輸送性発光体)
【化5】
【0024】一方、陰極材料としては、仕事関数が小さ
な銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム及びクロムあるいはこれらの
合金が用いられる。又、陽極及び陰極として用いる材料
のうち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において
50%より多くの光を透過するものであることが好まし
い。又、本発明で用いる透明性基板としては、ガラス及
びプラスチックフィルム等が用いられる。本発明の電界
発光素子は、従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発光ダイオ
ート等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽量、高速
動作、更に完全な固体デバイスであり、高度な要求を満
たす可能性のあるエレクトロルミネセンス(EL)パネ
ルとして使用される。
な銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム及びクロムあるいはこれらの
合金が用いられる。又、陽極及び陰極として用いる材料
のうち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において
50%より多くの光を透過するものであることが好まし
い。又、本発明で用いる透明性基板としては、ガラス及
びプラスチックフィルム等が用いられる。本発明の電界
発光素子は、従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発光ダイオ
ート等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽量、高速
動作、更に完全な固体デバイスであり、高度な要求を満
たす可能性のあるエレクトロルミネセンス(EL)パネ
ルとして使用される。
【0025】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 < 実施例1> Al−4重量%Mg系合金からなるアルミニウム板を、
蒸留水中で超音波洗浄した。引き続いて、電解質溶液と
して、純水中に13%の硫酸を添加した溶液を用い、液
温を22℃に維持しながら直流電圧16Vをアルミニウ
ム板とステンレス鋼板製陰極との間に、電流密度2.5
[A/cm2]で印加し、60分間陽極酸化を行い、膜
厚30μmの多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜を形成し
た。次いで、このアルミニウム板を蒸留水で充分に水洗
いした後、47g/lの硫酸コバルト及び23g/lの
硼酸を含む水溶液中に浸漬し、液温25℃、実効電圧1
5Vの条件で交流電解を行い、多孔質層の孔中にコバル
トを折出させた。この折出したコバルトの仕事関数を,
表面分析装置(理研計器製 AC−1)を用いて測定し
たところ、4.8[eV]であった。以上の様にして、
コバルト充填多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜が形成さ
れたアルミニウム電極上に、下記の式で示される化合物
(a)からなる発光層100nm、Mg/Ag(10/
1)合金からなる陰極170nmを、各々順次真空蒸着
により形成し、図1に示すような本発明の電界発光素子
を作成した。
説明する。 < 実施例1> Al−4重量%Mg系合金からなるアルミニウム板を、
蒸留水中で超音波洗浄した。引き続いて、電解質溶液と
して、純水中に13%の硫酸を添加した溶液を用い、液
温を22℃に維持しながら直流電圧16Vをアルミニウ
ム板とステンレス鋼板製陰極との間に、電流密度2.5
[A/cm2]で印加し、60分間陽極酸化を行い、膜
厚30μmの多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜を形成し
た。次いで、このアルミニウム板を蒸留水で充分に水洗
いした後、47g/lの硫酸コバルト及び23g/lの
硼酸を含む水溶液中に浸漬し、液温25℃、実効電圧1
5Vの条件で交流電解を行い、多孔質層の孔中にコバル
トを折出させた。この折出したコバルトの仕事関数を,
表面分析装置(理研計器製 AC−1)を用いて測定し
たところ、4.8[eV]であった。以上の様にして、
コバルト充填多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜が形成さ
れたアルミニウム電極上に、下記の式で示される化合物
(a)からなる発光層100nm、Mg/Ag(10/
1)合金からなる陰極170nmを、各々順次真空蒸着
により形成し、図1に示すような本発明の電界発光素子
を作成した。
【0026】
【化6】 この様にして作成した素子の陽極と陰極をリード線で結
び、直流電源を接続し、10Vの電圧を印加したとこ
ろ、電流密度9.9mA/cm2の電流が素子に流れ、
0.17mW/cm2の光出力が確認された。そして、
そのままの電流密度(9.9mA/cm2)を50時間
保ったところ、50時間後でも最終出力0.12mW/
cm2の光出力が13Vの印加電圧で得られた。
び、直流電源を接続し、10Vの電圧を印加したとこ
ろ、電流密度9.9mA/cm2の電流が素子に流れ、
0.17mW/cm2の光出力が確認された。そして、
そのままの電流密度(9.9mA/cm2)を50時間
保ったところ、50時間後でも最終出力0.12mW/
cm2の光出力が13Vの印加電圧で得られた。
【0027】<実施例2> 実施例1と同様のアルミニウム板上に、同様の方法で多
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、23g/lの硫酸
ニッケル及び30g/lの硼酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧14Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にコバルトを折出させた。この折出
したニッケルの仕事関数を表面分析装置(理研計器製
AC−1)を用いて測定したところ、4.6[eV]で
あった。この様にして得られたニッケル充填多孔質陽極
酸化アルミニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成
し、実施例1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作
成した。そしてその得られた素子に、電流密度9.5m
A/cm2の電流を50時間流した。その時の結果を表
1に示す。
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、23g/lの硫酸
ニッケル及び30g/lの硼酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧14Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にコバルトを折出させた。この折出
したニッケルの仕事関数を表面分析装置(理研計器製
AC−1)を用いて測定したところ、4.6[eV]で
あった。この様にして得られたニッケル充填多孔質陽極
酸化アルミニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成
し、実施例1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作
成した。そしてその得られた素子に、電流密度9.5m
A/cm2の電流を50時間流した。その時の結果を表
1に示す。
【0028】<実施例3> 実施例1と同様のアルミニウム板上に、同様の方法で多
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、11g/lの硫酸
第一錫及び5g/lの硫酸アンモニウムを含む水溶液中
に浸漬し、液温24℃、実効電圧37Vの条件で交流電
解を行い、多孔質層の孔中に錫を折出させた。この折出
した錫の仕事関数を表面分析装置(理研計器製 AC−
1)を用いて測定したところ、4.3[eV]であっ
た。この様にして得られた錫充填多孔質陽極酸化アルミ
ニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成し、実施例
1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作成した。そ
してその得られた素子に、電流密度9.0mA/cm2
の電流を50時間流した。その時の結果を表1に示す。
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、11g/lの硫酸
第一錫及び5g/lの硫酸アンモニウムを含む水溶液中
に浸漬し、液温24℃、実効電圧37Vの条件で交流電
解を行い、多孔質層の孔中に錫を折出させた。この折出
した錫の仕事関数を表面分析装置(理研計器製 AC−
1)を用いて測定したところ、4.3[eV]であっ
た。この様にして得られた錫充填多孔質陽極酸化アルミ
ニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成し、実施例
1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作成した。そ
してその得られた素子に、電流密度9.0mA/cm2
の電流を50時間流した。その時の結果を表1に示す。
【0029】<実施例4> 実施例1と同様のアルミニウム板上に、同様の方法で多
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、40g/lの硫酸
及び10g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬し、液温2
5℃に維持しながら、直流電圧18Vの条件で交流電解
を行い、多孔質層の孔中に銅を折出させた。この折出し
た銅の仕事関数を表面分析装置(理研計器製 AC−
1)を用いて測定したところ、5.1[eV]であっ
た。この様にして得られた銅充填多孔質陽極酸化アルミ
ニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成し、実施例
1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作成した。そ
してその得られた素子に、電流密度10mA/cm2の
電流を50時間流した。その時の結果を表1に示す。
孔質陽極酸化皮膜を形成した。次いで、このアルミニウ
ム板を蒸留水で充分に水洗いした後、40g/lの硫酸
及び10g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬し、液温2
5℃に維持しながら、直流電圧18Vの条件で交流電解
を行い、多孔質層の孔中に銅を折出させた。この折出し
た銅の仕事関数を表面分析装置(理研計器製 AC−
1)を用いて測定したところ、5.1[eV]であっ
た。この様にして得られた銅充填多孔質陽極酸化アルミ
ニウム電極上に、発光層及び陰極を順次形成し、実施例
1と同様の方法で本発明の電界発光素子を作成した。そ
してその得られた素子に、電流密度10mA/cm2の
電流を50時間流した。その時の結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】<比較例1> 実施例1において、多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜を
形成した後、多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中に
コバルトを折出させる処理を行わずに、電極を作成した
以外は、実施例1と同様の方法で比較用の素子を作成し
た。そしてその得られた素子に、電流密度8.0mA/
cm2の電流を50時間流した。その時の結果を表2に
示す。
形成した後、多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中に
コバルトを折出させる処理を行わずに、電極を作成した
以外は、実施例1と同様の方法で比較用の素子を作成し
た。そしてその得られた素子に、電流密度8.0mA/
cm2の電流を50時間流した。その時の結果を表2に
示す。
【0032】<比較例2> 実施例1と同様のアルミニウム板上に、同様の方法で多
孔質陽極酸化膜を形成した。次いで、このアルミニウム
板を、蒸留水で充分に水洗いした後、15g/lの硫酸
マグネシウム及び5g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧25Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にマグネシウムを折出させた。この
折出したマグネシウムの仕事関数を、表面分析装置(理
研計器製 AC−1)を用いて測定したところ、3.9
[eV]であった。この様にして得られたマグネシウム
充填多孔質陽極酸化アルミニウム電極上に、発光層及び
陰極を順次形成し、実施例1と同様の方法で比較用の素
子を作成した。そしてその得られた素子に、電流密度
8.9mA/cm2の電流を50時間流した。その時の
結果を表2に示す。
孔質陽極酸化膜を形成した。次いで、このアルミニウム
板を、蒸留水で充分に水洗いした後、15g/lの硫酸
マグネシウム及び5g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧25Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にマグネシウムを折出させた。この
折出したマグネシウムの仕事関数を、表面分析装置(理
研計器製 AC−1)を用いて測定したところ、3.9
[eV]であった。この様にして得られたマグネシウム
充填多孔質陽極酸化アルミニウム電極上に、発光層及び
陰極を順次形成し、実施例1と同様の方法で比較用の素
子を作成した。そしてその得られた素子に、電流密度
8.9mA/cm2の電流を50時間流した。その時の
結果を表2に示す。
【0033】<比較例3> 実施例1と同様のアルミニウム板上に、同様の方法で多
孔質陽極酸化膜を形成した。次いで、このアルミニウム
板を、蒸留水で充分に水洗いした後、30g/lの硫酸
カルシウム及び10g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧30Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にマグネシウムを折出させた。この
折出したカルシウムの仕事関数を、表面分析装置(理研
計器製 AC−1)を用いて測定したところ、3.4
[eV]であった。この様にして得られたカルシウム充
填多孔質陽極酸化アルミニウム電極上に、実施例1と同
様の方法で比較用の素子を作成した。そしてその得られ
た素子に、電流密度8.2mA/cm2の電流を50時
間流した。その時の結果を表2に示す。
孔質陽極酸化膜を形成した。次いで、このアルミニウム
板を、蒸留水で充分に水洗いした後、30g/lの硫酸
カルシウム及び10g/lの硫酸を含む水溶液中に浸漬
し、液温25℃、実効電圧30Vの条件で交流電解を行
い、多孔質層の孔中にマグネシウムを折出させた。この
折出したカルシウムの仕事関数を、表面分析装置(理研
計器製 AC−1)を用いて測定したところ、3.4
[eV]であった。この様にして得られたカルシウム充
填多孔質陽極酸化アルミニウム電極上に、実施例1と同
様の方法で比較用の素子を作成した。そしてその得られ
た素子に、電流密度8.2mA/cm2の電流を50時
間流した。その時の結果を表2に示す。
【0034】
【表2】 表1及び表2から明らかな様に、本発明の電界発光素子
は、比較例の素子に比べて光出力において極めて優れて
いることが分かる。
は、比較例の素子に比べて光出力において極めて優れて
いることが分かる。
【0035】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の電界発光素
子は、低い印加電圧で極めて輝度の高い発光を得ること
が出来、且つ耐久性にも極めて優れている。又、素子の
作成が真空蒸着あるいはキャスティング法等で作成する
ことが出来る為、比較的安価で大面積の素子を容易に作
成することが可能である。
子は、低い印加電圧で極めて輝度の高い発光を得ること
が出来、且つ耐久性にも極めて優れている。又、素子の
作成が真空蒸着あるいはキャスティング法等で作成する
ことが出来る為、比較的安価で大面積の素子を容易に作
成することが可能である。
【図1】図1は、本発明の電界発光素子の代表的な一例
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
【図2】図2は、本発明の電界発光素子の代表的な一例
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
【図3】図3は、本発明の電界発光素子の代表的な一例
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
【図4】図4は、本発明の電界発光素子の代表的な一例
を模式的に示す断面図である。
を模式的に示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−37293(JP,A) 特開 平4−83635(JP,A) 特開 平4−335087(JP,A) 特開 平4−48580(JP,A) 特開 昭60−95884(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/00 - 33/28
Claims (1)
- 【請求項1】 陽極及び陰極と、これらの間に狭持され
た一層または複数層の有機化合物とにより構成される電
界発光素子において、陽極が、少なくとも表面がアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化することによ
って形成された多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中
に、仕事関数が4.0eV以上の導電物質が充填された
ものからなることを特徴とする電界発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35372392A JP3243311B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 電界発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35372392A JP3243311B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 電界発光素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06188074A JPH06188074A (ja) | 1994-07-08 |
JP3243311B2 true JP3243311B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=18432787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35372392A Expired - Fee Related JP3243311B2 (ja) | 1992-12-15 | 1992-12-15 | 電界発光素子 |
Country Status (1)
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---|---|
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---|---|---|---|---|
JP3684614B2 (ja) * | 1995-06-06 | 2005-08-17 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 有機薄膜発光素子およびその製造方法 |
US6175345B1 (en) | 1997-06-02 | 2001-01-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Electroluminescence device, electroluminescence apparatus, and production methods thereof |
JP3236243B2 (ja) * | 1997-06-11 | 2001-12-10 | キヤノン株式会社 | エレクトロ・ルミネセンス装置及びその駆動法 |
US6215244B1 (en) | 1997-06-16 | 2001-04-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Stacked organic light emitting device with specific electrode arrangement |
US6465953B1 (en) * | 2000-06-12 | 2002-10-15 | General Electric Company | Plastic substrates with improved barrier properties for devices sensitive to water and/or oxygen, such as organic electroluminescent devices |
SG142163A1 (en) | 2001-12-05 | 2008-05-28 | Semiconductor Energy Lab | Organic semiconductor element |
EP1367659B1 (en) | 2002-05-21 | 2012-09-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Organic field effect transistor |
US7504049B2 (en) * | 2003-08-25 | 2009-03-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrode device for organic device, electronic device having electrode device for organic device, and method of forming electrode device for organic device |
US7511421B2 (en) * | 2003-08-25 | 2009-03-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Mixed metal and organic electrode for organic device |
JP4698160B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2011-06-08 | 株式会社リコー | 縦型トランジスタおよび発光素子 |
US8049408B2 (en) | 2004-08-10 | 2011-11-01 | Cambridge Display Technology Limited | Light emissive device having electrode comprising a metal and a material which is codepositable with the metal |
JP4534673B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2010-09-01 | 日産自動車株式会社 | 機能性薄膜素子、機能性薄膜素子の製造方法及び機能性薄膜素子を用いた物品 |
JP2007080774A (ja) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Konica Minolta Holdings Inc | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
KR100792823B1 (ko) * | 2006-10-17 | 2008-01-14 | 한양대학교 산학협력단 | 발광 소자 및 그 제조 방법 |
JP5543441B2 (ja) * | 2010-06-28 | 2014-07-09 | パナソニック株式会社 | 有機発光素子とその製造方法、有機表示パネル、有機表示装置 |
JP5141794B2 (ja) * | 2011-06-10 | 2013-02-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 有機el用透明導電膜およびこの透明導電膜を用いた有機el素子 |
-
1992
- 1992-12-15 JP JP35372392A patent/JP3243311B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH06188074A (ja) | 1994-07-08 |
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