JP3254570B2 - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
有機薄膜ｅｌ素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，面光源等に用いられる
有機薄膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の構造
に関する。
有機薄膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子の構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】有機半導体を使った発光素子は，有機蛍
光体を対向電極に挟んで構成されており，一方の電極か
ら注入された電子と，もう一方の電極から注入された正
孔が，発光層内で再結合するときに発光する。このよう
な素子は，発光体として１９６３年にＭ．Ｐｏｐｅ，
Ｈ．Ｐ．Ｋａｌｌｍａｎｎ等によりアントラセンの単結
晶に直流電圧を印加すると発光がおこることが見いださ
れた。その後，１９８７年にＫＯＤＡＫ社のＴ．Ｗ．Ｔ
ａｎｇ等により有機薄膜積層構造を利用した有機薄膜Ｅ
Ｌ素子として発表されている。そして，その後，このモ
デルを中心に研究開発が活発に行なわれて，現在に至っ
ている。その代表構造を図６に示す。従来の構造は，有
機薄膜の積層構造からなる発光層の形成に際して，真空
蒸着法等の真空成膜技術を使う必要があったため，設備
投資が大きくなり，また，製造工程に難点があり，コス
トの面でも望ましくなかった。さらに，封止枠を形成
し，窒素ガスを封入した構造のために，薄型化の要請に
対応できなかった。
光体を対向電極に挟んで構成されており，一方の電極か
ら注入された電子と，もう一方の電極から注入された正
孔が，発光層内で再結合するときに発光する。このよう
な素子は，発光体として１９６３年にＭ．Ｐｏｐｅ，
Ｈ．Ｐ．Ｋａｌｌｍａｎｎ等によりアントラセンの単結
晶に直流電圧を印加すると発光がおこることが見いださ
れた。その後，１９８７年にＫＯＤＡＫ社のＴ．Ｗ．Ｔ
ａｎｇ等により有機薄膜積層構造を利用した有機薄膜Ｅ
Ｌ素子として発表されている。そして，その後，このモ
デルを中心に研究開発が活発に行なわれて，現在に至っ
ている。その代表構造を図６に示す。従来の構造は，有
機薄膜の積層構造からなる発光層の形成に際して，真空
蒸着法等の真空成膜技術を使う必要があったため，設備
投資が大きくなり，また，製造工程に難点があり，コス
トの面でも望ましくなかった。さらに，封止枠を形成
し，窒素ガスを封入した構造のために，薄型化の要請に
対応できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記の問題
点を解決し，生産性，コスト，薄型光源，軽重量光源，
自由形状の光源を得ることを課題とする。
点を解決し，生産性，コスト，薄型光源，軽重量光源，
自由形状の光源を得ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
手段は，有機発光体を含む発光層に陽極より正孔を注入
し，陰極より電子を注入することにより発光させる有機
薄膜ＥＬ素子において，前記発光層を陽極材料層及び陰
極材料層で挟み込み，その両側に吸湿層，防湿層を配設
したことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子である。本発明
の請求項２記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側
に向かって，正孔注入材料層，有機発光体層，電子注入
材料層が順に積層されていることを特徴とする請求項１
記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項３記載
の手段は，発光層は，正孔注入材料，有機発光体，電子
注入材料が混合された層であることを特徴とする請求項
１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項４記
載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かって，
正孔注入材料の性質を兼ね備えた有機発光体層と電子注
入材料層とが順に積層されていることを特徴とする請求
項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項５
記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料と有機発光体が混合された層と，電子
注入材料層とが順に積層されていることを特徴とする請
求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項
６記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料層と，電子注入材料の性質を兼ね備え
た有機発光体層とが順に積層されていることを特徴とす
る請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請
求項７記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向
かって，正孔注入材料層と，有機発光体と電子注入材料
が混合された層とが順に積層されていることを特徴とす
る請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請
求項８記載の手段は，陰極が，アルミ箔の表面に，仕事
関数の小さい金属またはその合金を，発光層と接する面
に配したものであることを特徴とする請求項１記載の有
機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項９記載の手段
は，仕事関数の小さい金属またはその合金が，Ｍｇ膜，
Ｍｇ：Ａｇの合金または積層膜，Ｍｇ：Ｉｎの合金また
は積層膜であることを特徴とする請求項８記載の有機薄
膜ＥＬ素子である。本発明の請求項１０記載の手段は，
陽極の内側に仕事関数の大きい集電体を配したことを特
徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発
明の請求項１１記載の手段は，仕事関数の大きい集電体
がＡｕ，Ｔｅ，Ｐｔ，Ｓｅ，ＣｕＩ，から選ばれた材料
であることを特徴とする請求項１０記載の有機薄膜ＥＬ
素子である。本発明の請求項１２記載の手段は，集電体
の形状が線状，Ｌ字状，□型状から選ばれた形状である
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の有機
薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項１３記載の手段
は，防湿層がポリエステル樹脂フイルム上に水分の透湿
防止用バリヤー層を設けたもの又は三フッ化塩化エチレ
ン樹脂フイルムにより形成された請求項１記載の有機薄
膜ＥＬ素子である。
手段は，有機発光体を含む発光層に陽極より正孔を注入
し，陰極より電子を注入することにより発光させる有機
薄膜ＥＬ素子において，前記発光層を陽極材料層及び陰
極材料層で挟み込み，その両側に吸湿層，防湿層を配設
したことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子である。本発明
の請求項２記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側
に向かって，正孔注入材料層，有機発光体層，電子注入
材料層が順に積層されていることを特徴とする請求項１
記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項３記載
の手段は，発光層は，正孔注入材料，有機発光体，電子
注入材料が混合された層であることを特徴とする請求項
１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項４記
載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かって，
正孔注入材料の性質を兼ね備えた有機発光体層と電子注
入材料層とが順に積層されていることを特徴とする請求
項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項５
記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料と有機発光体が混合された層と，電子
注入材料層とが順に積層されていることを特徴とする請
求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項
６記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料層と，電子注入材料の性質を兼ね備え
た有機発光体層とが順に積層されていることを特徴とす
る請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請
求項７記載の手段は，発光層は，陽極側から陰極側に向
かって，正孔注入材料層と，有機発光体と電子注入材料
が混合された層とが順に積層されていることを特徴とす
る請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請
求項８記載の手段は，陰極が，アルミ箔の表面に，仕事
関数の小さい金属またはその合金を，発光層と接する面
に配したものであることを特徴とする請求項１記載の有
機薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項９記載の手段
は，仕事関数の小さい金属またはその合金が，Ｍｇ膜，
Ｍｇ：Ａｇの合金または積層膜，Ｍｇ：Ｉｎの合金また
は積層膜であることを特徴とする請求項８記載の有機薄
膜ＥＬ素子である。本発明の請求項１０記載の手段は，
陽極の内側に仕事関数の大きい集電体を配したことを特
徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子である。本発
明の請求項１１記載の手段は，仕事関数の大きい集電体
がＡｕ，Ｔｅ，Ｐｔ，Ｓｅ，ＣｕＩ，から選ばれた材料
であることを特徴とする請求項１０記載の有機薄膜ＥＬ
素子である。本発明の請求項１２記載の手段は，集電体
の形状が線状，Ｌ字状，□型状から選ばれた形状である
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の有機
薄膜ＥＬ素子である。本発明の請求項１３記載の手段
は，防湿層がポリエステル樹脂フイルム上に水分の透湿
防止用バリヤー層を設けたもの又は三フッ化塩化エチレ
ン樹脂フイルムにより形成された請求項１記載の有機薄
膜ＥＬ素子である。
【０００５】以下，従来の図６の有機薄膜ＥＬ素子と対
比させて，図３に，本発明の有機薄膜ＥＬ素子の構造の
要部を展開した斜視図として示す。（これは，後記する
図４（ｃ）の発光層の構成に対応する）有機発光体層２
ｃと正孔注入材料層３とを積層して発光層とし，正孔注
入材料層３側に陽極５を配し，有機発光体層２ｃ側に陰
極１を配する。その上下を吸湿フイルム８，８で挟み，
さらに，その上下を防湿フイルム９，９で挟み，最後に
全体をラミネートして形成されている。上記の構成は，
従来技術との比較で説明したが，実際に，パネル化する
ときは有機発光体層２ｃと正孔注入材料層３の材料と結
合剤とを混ぜて，パネル化することが望ましい。結合剤
は，パネル化の方法によっては，使わなくてもよい。
比させて，図３に，本発明の有機薄膜ＥＬ素子の構造の
要部を展開した斜視図として示す。（これは，後記する
図４（ｃ）の発光層の構成に対応する）有機発光体層２
ｃと正孔注入材料層３とを積層して発光層とし，正孔注
入材料層３側に陽極５を配し，有機発光体層２ｃ側に陰
極１を配する。その上下を吸湿フイルム８，８で挟み，
さらに，その上下を防湿フイルム９，９で挟み，最後に
全体をラミネートして形成されている。上記の構成は，
従来技術との比較で説明したが，実際に，パネル化する
ときは有機発光体層２ｃと正孔注入材料層３の材料と結
合剤とを混ぜて，パネル化することが望ましい。結合剤
は，パネル化の方法によっては，使わなくてもよい。
【０００６】次に，本発明の構成要素の態様について説
明する。本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層２として
は，図４にその構造モデルをしめすように，図４（ｂ）
が標準的で，図４（ａ）及び図４（ｃ）がその応用構造
である。まず，図４（ｂ）の構造について説明する。こ
こで，陽極５と陰極１に挟持された発光層２は陽極５側
から順に正孔注入材料層３，有機発光体層２ｂ，電子注
入材料層４からなる。発光は陽極５から正孔注入材料層
３を通過して正孔が有機発光体層２ｂに入り，陰極１か
ら電子注入材料層４を通過して電子が入り，有機発光体
層２ｂ内で正孔と電子との再結合が起きて，有機発光体
層２ｂ内の分子を励起させて，その励起エネルギを光と
して取り出すのである。図４（ａ）に示す構造の有機発
光体層２ａは，図４（ｂ）の各層のうち，正孔注入材料
と有機発光体との性質を兼ね備えた材料で構成するもの
であり，図４（ｃ）の有機発光体層２ｃは，図４（ｂ）
の各層のうち，有機発光体と電子注入材料との性質を兼
ね備えた材料で構成するものである。また，より発光効
率をあげるため，正孔注入材料層３と有機発光体層２及
び有機発光体層２と電子注入材料層４との間に，それぞ
れ正孔障壁層，電子障壁層等を介在させた構造でもよ
い。さらに，図４（ａ）に示す有機発光体層２ａを，有
機発光体と正孔注入材料とを混合することにより構成し
てもよく，図４（ｃ）に示す有機発光体層２ｃを，有機
発光体と電子注入材料とを混合することにより構成して
もよい。また，発光層を，有機発光体，正孔注入材料，
電子注入材料が均一に混合されたバルク状の単一層とし
て構成すると，パネル化が容易であり，耐久性を向上さ
せる点で有利である。さらに，パネル化してより一層，
実用レベルに近づけるには，正孔注入材料，有機発光
体，電子注入材料等が十分に分子歪の発生しない材料，
すなわち，分子置換基の相互作用の少ない材料よりな
り，また陰極は，仕事関数が小さく，酸化されにくい材
料から構成され，更に，熱的及び電気的に材料が劣化さ
れることのない，十分に選択された材料であることが望
ましい。その上，パネル内の水分を捕集して，外部から
の水分の侵入を防いでパネル化することにより本発明の
有機薄膜ＥＬ素子が得られ，その使用範囲が更に拡大す
る。
明する。本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層２として
は，図４にその構造モデルをしめすように，図４（ｂ）
が標準的で，図４（ａ）及び図４（ｃ）がその応用構造
である。まず，図４（ｂ）の構造について説明する。こ
こで，陽極５と陰極１に挟持された発光層２は陽極５側
から順に正孔注入材料層３，有機発光体層２ｂ，電子注
入材料層４からなる。発光は陽極５から正孔注入材料層
３を通過して正孔が有機発光体層２ｂに入り，陰極１か
ら電子注入材料層４を通過して電子が入り，有機発光体
層２ｂ内で正孔と電子との再結合が起きて，有機発光体
層２ｂ内の分子を励起させて，その励起エネルギを光と
して取り出すのである。図４（ａ）に示す構造の有機発
光体層２ａは，図４（ｂ）の各層のうち，正孔注入材料
と有機発光体との性質を兼ね備えた材料で構成するもの
であり，図４（ｃ）の有機発光体層２ｃは，図４（ｂ）
の各層のうち，有機発光体と電子注入材料との性質を兼
ね備えた材料で構成するものである。また，より発光効
率をあげるため，正孔注入材料層３と有機発光体層２及
び有機発光体層２と電子注入材料層４との間に，それぞ
れ正孔障壁層，電子障壁層等を介在させた構造でもよ
い。さらに，図４（ａ）に示す有機発光体層２ａを，有
機発光体と正孔注入材料とを混合することにより構成し
てもよく，図４（ｃ）に示す有機発光体層２ｃを，有機
発光体と電子注入材料とを混合することにより構成して
もよい。また，発光層を，有機発光体，正孔注入材料，
電子注入材料が均一に混合されたバルク状の単一層とし
て構成すると，パネル化が容易であり，耐久性を向上さ
せる点で有利である。さらに，パネル化してより一層，
実用レベルに近づけるには，正孔注入材料，有機発光
体，電子注入材料等が十分に分子歪の発生しない材料，
すなわち，分子置換基の相互作用の少ない材料よりな
り，また陰極は，仕事関数が小さく，酸化されにくい材
料から構成され，更に，熱的及び電気的に材料が劣化さ
れることのない，十分に選択された材料であることが望
ましい。その上，パネル内の水分を捕集して，外部から
の水分の侵入を防いでパネル化することにより本発明の
有機薄膜ＥＬ素子が得られ，その使用範囲が更に拡大す
る。
【０００７】以下，本発明の有機薄膜ＥＬ素子の各部に
ついて説明する。発光層としては，蛍光色素が用いられ
る。構造によっては，正孔注入材料と電子注入材料の性
質を具備した蛍光色素が用いられる。例えば，蛍光染
料，蛍光顔料，蛍光増白剤，レーザ用染料，蛍光分析用
試薬等があり，以下の条件を満たすものが使われる。 条件；電界印加時に陽極から正孔を陰極から電子を注
入できること。 注入された電荷を移動させ，正孔と電子とが再結合す
る場を提供できること。 発光効率が高いこと。 上記の条件を満足するものとして，正孔を注入し易くす
るために，発光層のイオン化ポテンシャルは，６．０ｅ
Ｖ以下であること，また，電子を注入し易くするために
は，電子親和力が２．５ｅＶ以上であることが望まし
い。前述した図４（ａ）に示すような有機発光体層２ａ
に用いられる正孔注入材料の機能を兼ねる有機発光体と
しては，ピラゾリン２量体等が挙げられる。また，図４
（ｃ）に示すような有機発光体層２ｃに用いられる電子
注入材料の機能を兼ねる有機発光体としては，ペリレ
ン，ナフタレン，クマリン，ビススチリル，ピラジン等
が挙げられる。ただし，ここに挙げた材料については同
一の材料であっても，有機発光体として使用したり，正
孔注入材料あるいは電子注入材料として使用した例が種
々学会等で報告されており，適宜，所望のものを選択し
て用いてもよい。本発明においては，有機発光体，正孔
注入材料，電子注入材料を必要に応じて，結合剤と混合
したものを，スプレー法，スピンナ法，浸漬塗布法，ス
クリーン印刷法，ロ−ルコーター法，ＬＢ法等で電極上
に塗布することができ，真空成膜技術を用いなくてもよ
い。
ついて説明する。発光層としては，蛍光色素が用いられ
る。構造によっては，正孔注入材料と電子注入材料の性
質を具備した蛍光色素が用いられる。例えば，蛍光染
料，蛍光顔料，蛍光増白剤，レーザ用染料，蛍光分析用
試薬等があり，以下の条件を満たすものが使われる。 条件；電界印加時に陽極から正孔を陰極から電子を注
入できること。 注入された電荷を移動させ，正孔と電子とが再結合す
る場を提供できること。 発光効率が高いこと。 上記の条件を満足するものとして，正孔を注入し易くす
るために，発光層のイオン化ポテンシャルは，６．０ｅ
Ｖ以下であること，また，電子を注入し易くするために
は，電子親和力が２．５ｅＶ以上であることが望まし
い。前述した図４（ａ）に示すような有機発光体層２ａ
に用いられる正孔注入材料の機能を兼ねる有機発光体と
しては，ピラゾリン２量体等が挙げられる。また，図４
（ｃ）に示すような有機発光体層２ｃに用いられる電子
注入材料の機能を兼ねる有機発光体としては，ペリレ
ン，ナフタレン，クマリン，ビススチリル，ピラジン等
が挙げられる。ただし，ここに挙げた材料については同
一の材料であっても，有機発光体として使用したり，正
孔注入材料あるいは電子注入材料として使用した例が種
々学会等で報告されており，適宜，所望のものを選択し
て用いてもよい。本発明においては，有機発光体，正孔
注入材料，電子注入材料を必要に応じて，結合剤と混合
したものを，スプレー法，スピンナ法，浸漬塗布法，ス
クリーン印刷法，ロ−ルコーター法，ＬＢ法等で電極上
に塗布することができ，真空成膜技術を用いなくてもよ
い。
【０００８】正孔注入材料は，陽極より注入された正孔
を有機発光体層に伝達する機能を有するもので，この層
を陽極と有機発光体層との間に置くことにより，低い電
圧で多くの正孔を有機発光体層に伝達する機能を有す
る。更に，有機発光体層と正孔注入材料層の界面に存在
する電子の障壁により，陰極から有機発光体層に注入さ
れた電子は，有機発光体層と正孔注入材料層との界面近
傍に蓄積され，発光効率が向上する。この層に用いられ
る材料は，イオン化ポテンシャルが小さく，電界印加時
に１０-6〜１０-2ｃｍ2 ／Ｖ・Ｓの移動度をもつものが
用いられる。
を有機発光体層に伝達する機能を有するもので，この層
を陽極と有機発光体層との間に置くことにより，低い電
圧で多くの正孔を有機発光体層に伝達する機能を有す
る。更に，有機発光体層と正孔注入材料層の界面に存在
する電子の障壁により，陰極から有機発光体層に注入さ
れた電子は，有機発光体層と正孔注入材料層との界面近
傍に蓄積され，発光効率が向上する。この層に用いられ
る材料は，イオン化ポテンシャルが小さく，電界印加時
に１０-6〜１０-2ｃｍ2 ／Ｖ・Ｓの移動度をもつものが
用いられる。
【０００９】電子注入材料は，陰極より注入された電子
を有機発光体に伝達する機能を有し，この層を陰極と有
機発光体層の間に置くことにより，より低い電界で多く
の電子を発光体に注入できる。この電子注入材料として
は，電子受容性の物質が用いられるが，電子受容性が大
きすぎるものは，有機発光体と錯体を形成したり，有機
発光体からエネルギー移動を起こし易いため，このよう
な問題の生じないものを選択する。
を有機発光体に伝達する機能を有し，この層を陰極と有
機発光体層の間に置くことにより，より低い電界で多く
の電子を発光体に注入できる。この電子注入材料として
は，電子受容性の物質が用いられるが，電子受容性が大
きすぎるものは，有機発光体と錯体を形成したり，有機
発光体からエネルギー移動を起こし易いため，このよう
な問題の生じないものを選択する。
【００１０】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光機構は，
注入発光タイプである。比較の意味で述べると，無機薄
膜ＥＬ素子及び粉末分散型ＥＬ素子は，電界発光タイプ
である。従って，注入発光タイプは電極から電荷を注入
するので，電極の材料選択が難しい。言い換えると，陽
極は，仕事関数の大きな金属またはその合金の電気導電
性化合物で，イオン化ポテンシャルが高く，電子親和力
が小さい材料が最適である。例えば，Ａｕ，ＣｕＩ，Ｓ
ｎＯ2 ，ＩＴＯ，Ｐｔ，Ｓｅ，Ｔｅ等である。更に，光
透過率の良いものが使われ，ＩＴＯが普通一般的に使わ
れる。陰極は，仕事関数の小さな金属（目安として４．
０ｅＶ以下）またはその合金の電気導電性化合物で，イ
オン化ポテンシャルが小さく，電子親和力が大きい材料
が使われる。例えば，Ｎａ，Ｎａ−Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃ
ａ等の I，II族 化合物, Ｇａ，ＩｎのIII 族金属
（Ｂ，Ａｌを除く）が最適である。一般的には，Ｍｇが
広く用いることができ，Ｍｇのみでは酸化が早いので，
ＡｇまたはＣｕを３〜１５％添加して，酸化を進みにく
くした材料が使われる。最適範囲の添加量は，５〜１０
％である。Ｉｎについても同様な効果があり，ＭｇにＩ
ｎを添加したものは，劣化が遅い。また，ＭｇにＡｇを
積層したもの，ＭｇにＩｎを積層したものも使用するこ
とができる。この場合に，ＡｇあるいはＩｎの層が発光
層と接触するようにしても，仕事関数が小さいため問題
はない。
注入発光タイプである。比較の意味で述べると，無機薄
膜ＥＬ素子及び粉末分散型ＥＬ素子は，電界発光タイプ
である。従って，注入発光タイプは電極から電荷を注入
するので，電極の材料選択が難しい。言い換えると，陽
極は，仕事関数の大きな金属またはその合金の電気導電
性化合物で，イオン化ポテンシャルが高く，電子親和力
が小さい材料が最適である。例えば，Ａｕ，ＣｕＩ，Ｓ
ｎＯ2 ，ＩＴＯ，Ｐｔ，Ｓｅ，Ｔｅ等である。更に，光
透過率の良いものが使われ，ＩＴＯが普通一般的に使わ
れる。陰極は，仕事関数の小さな金属（目安として４．
０ｅＶ以下）またはその合金の電気導電性化合物で，イ
オン化ポテンシャルが小さく，電子親和力が大きい材料
が使われる。例えば，Ｎａ，Ｎａ−Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃ
ａ等の I，II族 化合物, Ｇａ，ＩｎのIII 族金属
（Ｂ，Ａｌを除く）が最適である。一般的には，Ｍｇが
広く用いることができ，Ｍｇのみでは酸化が早いので，
ＡｇまたはＣｕを３〜１５％添加して，酸化を進みにく
くした材料が使われる。最適範囲の添加量は，５〜１０
％である。Ｉｎについても同様な効果があり，ＭｇにＩ
ｎを添加したものは，劣化が遅い。また，ＭｇにＡｇを
積層したもの，ＭｇにＩｎを積層したものも使用するこ
とができる。この場合に，ＡｇあるいはＩｎの層が発光
層と接触するようにしても，仕事関数が小さいため問題
はない。
【００１１】集電体は，陽極５から有機発光体層（２
ａ，２ｂ，２ｃ）に正孔を注入しやすくするために陽極
５の上に形成する。集電体を形成するにあたっては，パ
ネルの面積にもよるが，代表的には，図５に示すよう
に，発光面積が小さい場合には，図５（ａ）のような線
状の集電体６を，発光面積が中程度の場合には，図５
（ｂ）のようなＬ字状の集電体６を，発光面積が大きい
場合には，図５（ｃ）のような□型状の集電体６を配設
する。集電体６の材質としては，仕事関数の大きい金
属，例えば，Ａｕ，Ｔｅ，Ｐｔ，Ｓｅの他にＣｕＩが用
いられ，スパッタリング法，スクリーン印刷法等により
形成される。
ａ，２ｂ，２ｃ）に正孔を注入しやすくするために陽極
５の上に形成する。集電体を形成するにあたっては，パ
ネルの面積にもよるが，代表的には，図５に示すよう
に，発光面積が小さい場合には，図５（ａ）のような線
状の集電体６を，発光面積が中程度の場合には，図５
（ｂ）のようなＬ字状の集電体６を，発光面積が大きい
場合には，図５（ｃ）のような□型状の集電体６を配設
する。集電体６の材質としては，仕事関数の大きい金
属，例えば，Ａｕ，Ｔｅ，Ｐｔ，Ｓｅの他にＣｕＩが用
いられ，スパッタリング法，スクリーン印刷法等により
形成される。
【００１２】吸湿層は，パッケージングされたときの水
分を除去する役目を持つ。通常使用するものは，ナイロ
ン６フイルムが用いられる。
分を除去する役目を持つ。通常使用するものは，ナイロ
ン６フイルムが用いられる。
【００１３】防湿層は，外部からの水分の侵入を防ぐた
めのフイルムで，通常は三フッ化塩化エチレン樹脂膜ま
たはポリエステル樹脂のフイルム上に水分を通過させな
いバリヤー層，例えば，シリカ蒸着層や塩化ビニリデン
をコートしたものを使うこともできる。すなわち，防湿
効果を施したフイルム上に接着剤をコートし，その目的
に用いられる。
めのフイルムで，通常は三フッ化塩化エチレン樹脂膜ま
たはポリエステル樹脂のフイルム上に水分を通過させな
いバリヤー層，例えば，シリカ蒸着層や塩化ビニリデン
をコートしたものを使うこともできる。すなわち，防湿
効果を施したフイルム上に接着剤をコートし，その目的
に用いられる。
【００１４】
（１）Ａｌ基板 厚み７０μｍ（硬質），純度９９．９
％のものを使用する。 （２）陰極１の形成 形成条件（スパッタリング法） ＤＣスパッタリング装置 ターゲット 組成比 Ｍｇ：Ａｇ＝９〜１０：１ 純度９９．９９％ ガス出し １８０℃ 基板温度 １００℃ スパッタガス圧 ３×１０-3Ｔｏｒｒ スパッタ電流 １Ａ 背圧 ３×１０-7Ｔｏｒｒ スパッタガス Ａｒ（３０ＳＣＣＭ） 予め，表面を軽く逆スパッタリングしておき，上記の条
件で専用マスクを使って，５０〜７０ｎｍの膜形成を行
う。 （３）切断 上記の（２）で膜形成したものを，使用の
大きさに切断する。 〔発光層の形成〕 （４）材料秤量 Ａ；材料 ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール） １．００重量部（正
孔注入材料） ペリレン ０．１３重量部（電
子注入材料） クマリン ０．５０重量部（有
機発光体） １，２ジクロロエタン ５０．００重量部 Ｂ；結合剤 ポリカーボネート樹脂 ５０．００重量部 １，２−ジクロロエタン ５０．００重量部 （５）混合 ホモジナイザーのカップに（４）の材料Ａを２０ｇ入れ
て，２５００ｒｐｍで混合し，つぎに，（４）の材料Ｂ
を２０ｇを追加し，２５００ｒｐｍで混合する。（混合
比 Ａ：Ｂ＝１：１） （６）塗布 所定サイズのＡｌ基板の上に，（１）〜（３）で形成し
たＭｇ：Ａｇ＝１０：１の膜を形成した陰極１上に上記
の混合ペーストを数ｃｃ滴下し，スピンナで３５００ｒ
ｐｍで２０ｓｅｃ間回転して塗布し，膜厚を４０〜７０
ｎｍとした。 （７）乾燥 １２０℃，３０ｍｉｎで乾燥し，その後冷
却する。 （８）電極リード７ Ｔ字型リードを作成する。 （９）リード付 （８）の電極リード７を固定テープと共にＡｌ基板の裏
面側に固定する。 〔陽極の形成〕 （１０）陽極５ ７０μｍのポリエステル樹脂フイルム上に，シート抵抗
１００Ω／□のＩＴＯを形成したものを使用する。光透
過率は８５〜９０％である。 （１１）集電体６の形成 膜形成条件：上記（１０）のＩＴＯ付きフイルムの内側
に，Ａｕにより集電体６を形成する。 ＤＣスパッタリング装置 ターゲット Ａｕ 純度９９．９９９％ ガス出し １５０℃ 基板温度 室温 スパッタガス圧 ３×１０-3Ｔｏｒｒ スパッタガス Ａｒ（３５ＳＣＣＭ） スパッタ電流 １Ａ （１２）切断 上記の（１１）で膜形成した陽極５を使用の大きさに切
断する。 （１３）電極リード７ 上記（８）と同じ。 （１４）リード付 固定テープで電極リード７を所定の
位置に取り付ける。 〔封止〕 （１５）吸湿フイルム８ 厚み１００μｍのナイロン６
フイルムを使用する。 （１６）切断 カッタで吸湿フイルム８を所定の寸法に
切断する。 （１７）防湿フイルム９ 三フッ化塩化エチレン樹脂フイルムに熱賦活性接着剤を
コートした厚み２５０μｍ，透湿率４０ｍｇ／ｍ2 以下
のものを使用する。 （１８）切断 カッタで防湿フイルム９を所定の寸法に
切断する。 （１９）乾燥 発光層２を塗布した陰極１，集電体６を形成した陽極
５，切断した吸湿フイルム８，切断した防湿フイルム９
を９０℃，約１時間の乾燥を行う。 （２０）重ね合わせ 乾燥終了後，すばやく乾燥炉から取り出し，発光層２を
塗布した陰極１の上に，陽極５の集電体６が形成してあ
る面を内側にして重ね合わせ，次に，切断した吸湿フイ
ルム８を上下に合わせ，最後に防湿フイルム９をその上
下に重ね合わせる。 （２１）熱圧着 前工程で重ね合わせたフイルムコンポーネントを，電磁
誘導加熱コイルの間を通過させて，防湿フイルム９に塗
布してある接着剤を溶かして熱圧着する。 熱圧着（ラミネート）条件 上ロ−ラ温度 １３０℃ 下ロ−ラ温度 １３０〜１５０℃ 線圧力 ３０ｋｇ／ｃｍ2 ロ−ラ速度 １０ｃｍ／ｍｉｎ （２２）性能検査 定電流測定法を使って，各パラメー
タ毎に輝度を測定する。
％のものを使用する。 （２）陰極１の形成 形成条件（スパッタリング法） ＤＣスパッタリング装置 ターゲット 組成比 Ｍｇ：Ａｇ＝９〜１０：１ 純度９９．９９％ ガス出し １８０℃ 基板温度 １００℃ スパッタガス圧 ３×１０-3Ｔｏｒｒ スパッタ電流 １Ａ 背圧 ３×１０-7Ｔｏｒｒ スパッタガス Ａｒ（３０ＳＣＣＭ） 予め，表面を軽く逆スパッタリングしておき，上記の条
件で専用マスクを使って，５０〜７０ｎｍの膜形成を行
う。 （３）切断 上記の（２）で膜形成したものを，使用の
大きさに切断する。 〔発光層の形成〕 （４）材料秤量 Ａ；材料 ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール） １．００重量部（正
孔注入材料） ペリレン ０．１３重量部（電
子注入材料） クマリン ０．５０重量部（有
機発光体） １，２ジクロロエタン ５０．００重量部 Ｂ；結合剤 ポリカーボネート樹脂 ５０．００重量部 １，２−ジクロロエタン ５０．００重量部 （５）混合 ホモジナイザーのカップに（４）の材料Ａを２０ｇ入れ
て，２５００ｒｐｍで混合し，つぎに，（４）の材料Ｂ
を２０ｇを追加し，２５００ｒｐｍで混合する。（混合
比 Ａ：Ｂ＝１：１） （６）塗布 所定サイズのＡｌ基板の上に，（１）〜（３）で形成し
たＭｇ：Ａｇ＝１０：１の膜を形成した陰極１上に上記
の混合ペーストを数ｃｃ滴下し，スピンナで３５００ｒ
ｐｍで２０ｓｅｃ間回転して塗布し，膜厚を４０〜７０
ｎｍとした。 （７）乾燥 １２０℃，３０ｍｉｎで乾燥し，その後冷
却する。 （８）電極リード７ Ｔ字型リードを作成する。 （９）リード付 （８）の電極リード７を固定テープと共にＡｌ基板の裏
面側に固定する。 〔陽極の形成〕 （１０）陽極５ ７０μｍのポリエステル樹脂フイルム上に，シート抵抗
１００Ω／□のＩＴＯを形成したものを使用する。光透
過率は８５〜９０％である。 （１１）集電体６の形成 膜形成条件：上記（１０）のＩＴＯ付きフイルムの内側
に，Ａｕにより集電体６を形成する。 ＤＣスパッタリング装置 ターゲット Ａｕ 純度９９．９９９％ ガス出し １５０℃ 基板温度 室温 スパッタガス圧 ３×１０-3Ｔｏｒｒ スパッタガス Ａｒ（３５ＳＣＣＭ） スパッタ電流 １Ａ （１２）切断 上記の（１１）で膜形成した陽極５を使用の大きさに切
断する。 （１３）電極リード７ 上記（８）と同じ。 （１４）リード付 固定テープで電極リード７を所定の
位置に取り付ける。 〔封止〕 （１５）吸湿フイルム８ 厚み１００μｍのナイロン６
フイルムを使用する。 （１６）切断 カッタで吸湿フイルム８を所定の寸法に
切断する。 （１７）防湿フイルム９ 三フッ化塩化エチレン樹脂フイルムに熱賦活性接着剤を
コートした厚み２５０μｍ，透湿率４０ｍｇ／ｍ2 以下
のものを使用する。 （１８）切断 カッタで防湿フイルム９を所定の寸法に
切断する。 （１９）乾燥 発光層２を塗布した陰極１，集電体６を形成した陽極
５，切断した吸湿フイルム８，切断した防湿フイルム９
を９０℃，約１時間の乾燥を行う。 （２０）重ね合わせ 乾燥終了後，すばやく乾燥炉から取り出し，発光層２を
塗布した陰極１の上に，陽極５の集電体６が形成してあ
る面を内側にして重ね合わせ，次に，切断した吸湿フイ
ルム８を上下に合わせ，最後に防湿フイルム９をその上
下に重ね合わせる。 （２１）熱圧着 前工程で重ね合わせたフイルムコンポーネントを，電磁
誘導加熱コイルの間を通過させて，防湿フイルム９に塗
布してある接着剤を溶かして熱圧着する。 熱圧着（ラミネート）条件 上ロ−ラ温度 １３０℃ 下ロ−ラ温度 １３０〜１５０℃ 線圧力 ３０ｋｇ／ｃｍ2 ロ−ラ速度 １０ｃｍ／ｍｉｎ （２２）性能検査 定電流測定法を使って，各パラメー
タ毎に輝度を測定する。
【００１５】上記の構造でパネル化を実施したときの性
能として，電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 において，本発
明の有機薄膜ＥＬ素子と，従来の有機薄膜ＥＬ素子と
して，図７に示すように，ガラス基板上に，陽極として
ＩＴＯ膜，正孔注入材料層としてポリ（Ｎ−ビニルカル
バゾール）膜，有機発光体層としてクマリン膜，電子注
入材料層としてペリレン膜，陰極としてＭｇ：Ａｇ膜
を，順に真空蒸着法により形成したものの，初期輝度及
び５００時間経過後の輝度とを対比した結果を表１に示
す。
能として，電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 において，本発
明の有機薄膜ＥＬ素子と，従来の有機薄膜ＥＬ素子と
して，図７に示すように，ガラス基板上に，陽極として
ＩＴＯ膜，正孔注入材料層としてポリ（Ｎ−ビニルカル
バゾール）膜，有機発光体層としてクマリン膜，電子注
入材料層としてペリレン膜，陰極としてＭｇ：Ａｇ膜
を，順に真空蒸着法により形成したものの，初期輝度及
び５００時間経過後の輝度とを対比した結果を表１に示
す。
【表１】 電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 ，輝度単位：ｃｄ／ｍ2 ここで単純に初期輝度を比較した場合，の従来の有機
薄膜ＥＬ素子が初期輝度は高いが，長期安定性はの本
発明の実施例が良く，実用性に優れている。
薄膜ＥＬ素子が初期輝度は高いが，長期安定性はの本
発明の実施例が良く，実用性に優れている。
【００１６】
【発明の効果】以上のように，本発明によれば，以下の
ような生産性，コスト，薄型光源，軽重量光源，自由形
状の光源等の効果が得られる。更に，具体的に説明すれ
ば， 生産性向上及び低コスト化 従来の有機薄膜ＥＬ素子の発光層の製造に必要であった
真空成膜技術を用いないで，スプレー法，スピンナ法，
浸漬塗布法，スクリーン印刷法，ロ−ルコーター法，Ｌ
Ｂ法等を適用できるので，設備投資が少なくてすみ，製
造工程も容易である。その結果として，低コスト化が達
成でき，その使用範囲の可能性が拡大し，各種のニーズ
に対応できる。 均一な面光源 従来の光源のように，反射，拡散の対策が不要であり，
モジュールに組み込んだ時，よりその効果が大きく現れ
る。 薄型光源 フイルムを使っているため，総膜厚は１．０ｍｍ以下に
設定でき，同様モジュールに組み込んだ時，よりその
効果が大きく現れる。 軽い光源 フイルムを使っているため，重量が軽くなり，同様
モジュールに組み込んだ時，よりその効果が大きく現れ
る。 形状の自由度が大きい 構成材料にフイルムを使っているため，形状の加工がや
りやすい。 専用駆動電源が不要 従来の光源のように，専用の電源を必要とせず，発光面
積によっては乾電池１本で駆動できる。
ような生産性，コスト，薄型光源，軽重量光源，自由形
状の光源等の効果が得られる。更に，具体的に説明すれ
ば， 生産性向上及び低コスト化 従来の有機薄膜ＥＬ素子の発光層の製造に必要であった
真空成膜技術を用いないで，スプレー法，スピンナ法，
浸漬塗布法，スクリーン印刷法，ロ−ルコーター法，Ｌ
Ｂ法等を適用できるので，設備投資が少なくてすみ，製
造工程も容易である。その結果として，低コスト化が達
成でき，その使用範囲の可能性が拡大し，各種のニーズ
に対応できる。 均一な面光源 従来の光源のように，反射，拡散の対策が不要であり，
モジュールに組み込んだ時，よりその効果が大きく現れ
る。 薄型光源 フイルムを使っているため，総膜厚は１．０ｍｍ以下に
設定でき，同様モジュールに組み込んだ時，よりその
効果が大きく現れる。 軽い光源 フイルムを使っているため，重量が軽くなり，同様
モジュールに組み込んだ時，よりその効果が大きく現れ
る。 形状の自由度が大きい 構成材料にフイルムを使っているため，形状の加工がや
りやすい。 専用駆動電源が不要 従来の光源のように，専用の電源を必要とせず，発光面
積によっては乾電池１本で駆動できる。
【図１】本発明の有機薄膜ＥＬ素子の実施例を示し，図
１（ａ）はその構造の要部を展開して説明する斜視図，
図１（ｂ）はその層構成を説明する模式的な側面図であ
る。
１（ａ）はその構造の要部を展開して説明する斜視図，
図１（ｂ）はその層構成を説明する模式的な側面図であ
る。
【図２】本発明の実施例（図１）の製造工程を説明する
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明の別の態様の有機薄膜ＥＬ素子の構造の
要部を展開して説明する斜視図である。
要部を展開して説明する斜視図である。
【図４】本発明における発光層の構造モデルの態様を説
明する図である。
明する図である。
【図５】本発明の集電体の態様を説明する模式平面図で
ある。
ある。
【図６】従来法による有機薄膜ＥＬ素子の側面図であ
る。
る。
【図７】従来法による比較例の有機薄膜ＥＬ素子の側面
図である。
図である。
１ 陰極 ２ 発光層 ２ａ 有機発光体層 ２ｂ 有機発光体層 ２ｃ 有機発光体層 ３ 正孔注入材料層 ４ 電子注入材料層 ５ 陽極 ６ 集電体 ７ 電極リード ８ 吸湿フイルム ９ 防湿フイルム １０１ 陰極 １０２ｃ 発光層 １０３ 正孔注入層 １０５ 陽極 １１１ 封止枠 １１２ Ｎ2 ガス １１３ ガラス
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 33/04 H05B 33/14 H05B 33/22 H05B 33/26
Claims (13)
- 【請求項１】 有機発光体を含む発光層に陽極より正孔
を注入し，陰極より電子を注入することにより発光させ
る有機薄膜ＥＬ素子において，前記発光層を陽極材料層
及び陰極材料層で挟み込み，その両側に吸湿層，防湿層
を配設したことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項２】 発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料層，有機発光体層，電子注入材料層が
順に積層されていることを特徴とする請求項１記載の有
機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項３】 発光層は，正孔注入材料，有機発光体，
電子注入材料が混合された層であることを特徴とする請
求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項４】 発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料の性質を兼ね備えた有機発光体層と電
子注入材料層とが順に積層されていることを特徴とする
請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項５】 発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料と有機発光体が混合された層と，電子
注入材料層とが順に積層されていることを特徴とする請
求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項６】 発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料層と，電子注入材料の性質を兼ね備え
た有機発光体層とが順に積層されていることを特徴とす
る請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項７】 発光層は，陽極側から陰極側に向かっ
て，正孔注入材料層と，有機発光体と電子注入材料が混
合された層とが順に積層されていることを特徴とする請
求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項８】 陰極が，アルミ箔の表面に，仕事関数の
小さい金属またはその合金を，発光層と接する面に配し
たものであることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜
ＥＬ素子。 - 【請求項９】 仕事関数の小さい金属またはその合金
が，Ｍｇ膜，Ｍｇ：Ａｇの合金または積層膜，Ｍｇ：Ｉ
ｎの合金または積層膜であることを特徴とする請求項８
記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項１０】 陽極の内側に仕事関数の大きい集電体
を配したことを特徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ
素子。 - 【請求項１１】 仕事関数の大きい集電体がＡｕ，Ｔ
ｅ，Ｐｔ，Ｓｅ，ＣｕＩ，から選ばれた材料であること
を特徴とする請求項１０記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項１２】 集電体の形状が線状，Ｌ字状，□型状
から選ばれた形状であることを特徴とする請求項１０又
は請求項１１記載の有機薄膜ＥＬ素子。 - 【請求項１３】 防湿層がポリエステル樹脂フイルム上
に水分の透湿防止用バリヤー層を設けたもの又は三フッ
化塩化エチレン樹脂フイルムにより形成された請求項１
記載の有機薄膜ＥＬ素子。
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|---|---|---|---|
| JP31927093A JP3254570B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31927093A JP3254570B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153571A JPH07153571A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3254570B2 true JP3254570B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=18108339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31927093A Ceased JP3254570B2 (ja) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | 有機薄膜ｅｌ素子 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254570B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-11-26 JP JP31927093A patent/JP3254570B2/ja not_active Ceased
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07153571A (ja) | 1995-06-16 |
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