JPH05182760A

JPH05182760A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH05182760A
Application number: JP4000876A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Hatasawa; 剛信畠沢; Shigeru Nomura; 茂野村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-01-07
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】リード線の接続工程で素子の破壊が生じるこ
となく歩留まり良く製造できる有機電界発光素子を提供
すること。【構成】絶縁性基板１１と、ＩＴＯ膜から成る陽極電
極１２と、正孔移動層１３と、有機発光層１４と、金属
薄膜から成る陰極電極１５とでその主要部が構成され、
陽極電極１２並びに陰極電極１５と正孔移動層１３並び
に有機発光層１４とが互いに重合する発光領域１ａ以外
の部位１ｂ、１ｃにリード線１６の接続部位が設定され
ている。そして、発光領域以外の部位でリード線の接続
がなされるため、リード線接続時の物理的又は化学的ダ
メージに伴う発光機能の低下を防止できその歩留まりの
向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機化合物から成る発光
層を備えた有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッ
センス素子）に係り、特に、歩留まり良く製造できる有
機電界発光素子の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子は、例えば特開昭５９
−１９４３９３号公報、特開平２−２１６７９１号公報
等に記載されているように、一般には図９に示すように
少なくとも一方が透明である一対の陽極並びに陰極電極
ａ２、ａ５間に、正孔移動層ａ３及び有機化合物から成
る有機発光層ａ４を設けて構成されている。そして、正
孔移動層ａ３を通じて陽極電極ａ２から供給される正孔
と他方の陰極電極ａ５から供給される電子とが上記有機
発光層ａ４と正孔移動層ａ３の界面で再結合して一重項
励起子を生成し、上記電極ａ２、ａ５と有機発光層ａ４
とが互いに重合する発光領域ａ６から，例えば透明な陽
極電極ａ２を通して発光光線を外部へ出射するものであ
る。

【０００３】ところで、この有機電界発光素子の発光効
率を高めるためには、電子や正孔等の電荷注入効率、電
荷輸送効率、一重項励起子生成確率、一重項励起子の発
光遷移確率等を高めることが重要である。この様な観点
から、例えば、陰極電極ａ５から電子を適切に有機発光
層ａ４に輸送すると共に、正孔移動層ａ３から輸送され
た正孔が一重項励起子生成に関与せず有機発光層ａ４を
透過して陰極電極ａ５へ移動することを防止する電子輸
送層を上記有機発光層ａ４と陰極電極ａ５の間に設け一
重項励起子生成確率を向上させて発光効率を高めた電界
発光素子も開発されている。

【０００４】そして、透明な陽極電極ａ２を通して均一
かつ効率的に発光光線を出射させるため、上記透明な陽
極電極ａ２についてはその端部を発光領域（電極ａ２、
ａ５と有機発光層ａ４とが互いに重合する領域で発光光
線を生ずる部位）ａ６の外部ａ７まで延ばしこの延在部
位にリード線ｂの接続部位ｃが設けられており、一方、
他の陰極電極ａ５の接続端子ｄは発光領域ａ６の内側に
設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記リード
線ｂを薄膜状の各電極ａ２，ａ５に固定する手段として
は、溶剤系導電性接着剤でリード線を固定する方法、無
溶剤系導電性エポキシ接着剤でリード線を固定する方
法、半田付けする方法、機械的圧着による方法等がある
が、上記有機電界発光素子を構成するそれぞれの層は厚
さ数十〜数百ｎｍ程度の薄膜であり、物理的又は化学的
ダメージに対する耐性に劣るためいずれの方法を選択し
ても物理的又は化学的ダメージが避けられない欠点があ
った。

【０００６】例えば、上記陰極電極ａ５は高々数百ｎｍ
の金属薄膜から構成され成膜の際にピンホールの発生を
避けることができないため、溶剤系導電性接着剤を使用
した場合にこの接着剤中に含まれる溶剤が上記ピンホー
ルを通じて内部の有機化合物まで浸透してこれを侵し、
有機電界発光素子が短絡してしまうといった欠点があっ
た。

【０００７】一方、無溶剤系導電性エポキシ接着剤を使
用した場合には上記溶剤系導電性接着剤に較べてその粘
度が高いため、極くわずかな力が加わるだけで上記陰極
電極ａ５等の薄膜が破壊され、また接着剤の硬化の際の
収縮応力によっても破壊され易い欠点があった。

【０００８】同様に、半田付けや機械的圧着による方法
を選択した場合にも有機電界発光素子自体が破壊され易
いといった欠点があった。

【０００９】このようにいずれの方法を選択したとして
もそのリード線の接続工程において有機電界発光素子が
損傷を受け易いため、せいぜい５０％程度の良品を製造
できるに過ぎずその歩留まりが悪い問題点があった。

【００１０】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、歩留まり良く製造
できる有機電界発光素子を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するために手段】このような事情に鑑みて
鋭意検討した結果、本発明者等は上記電極端子又はリー
ド線の接続部位を各電極の上記発光領域以外の部位に設
定することにより、リード線の接続工程に伴う物理的又
は化学的ダメージの低減が図れ、従って、歩留まり良く
有機電界発光素子を製造できることを見出だして本発明
を完成するに至ったものである。

【００１２】すなわち、請求項１に係る発明は、少なく
とも一方が透明である一対の電極間に有機化合物より成
る発光層を備え、上記電極間に電圧を印加することによ
り一対の電極と発光層とが互いに重合する発光領域から
発光光線を出射する有機電界発光素子を前提とし、電極
端子又はリード線の接続部位が各電極の上記発光領域以
外の部位に設定されていることを特徴とするものであ
る。

【００１３】このような技術的手段において上記発光領
域とは一対の電極と発光層とが互いに重合する部位で、
上記電極間に電圧を印加することにより正孔と電子が重
合部位で再結合して発光する領域をいう。

【００１４】尚、発光層に加え正孔移動層や電子輸送層
を備えていてもよい。

【００１５】一方、上記発光領域以外の部位とは発光層
又は一対の電極のうち少なくとも一の層が他の層と重合
されてない部位をいう。この部位においては発光光線を
生ずることがなく、従ってリード線接続工程時に素子の
性能に影響を及ぼすことがないため、リード線の接続工
程に伴う物理的又は化学的ダメージを受けない部位とな
る。

【００１６】次に、請求項２に係る発明は各電極の上記
発光領域以外の部位に電極端子又はリード線の接続部位
を具体的に設定する手段に係わるものである。

【００１７】すなわち請求項２に係る発明は請求項１に
係る有機電界発光素子を前提とし、一対の電極の各端部
が上記発光領域の外側に延ばされ、この部位に上記電極
端子又はリード線の接続部位が設定されていることを特
徴とするものである。

【００１８】なお、本発明に係る有機電界発光素子は、
絶縁性基板上に、真空蒸着法、スパッタリング法、ある
いはＣＶＤ法等の方法で、順次、陽極電極、正孔移動
層、有機発光層、電子輸送層、陰極電極を成膜し、次い
で各電極端子にリード線を接続するか、あるいは各電極
に直接リード線を接続することによって製造することが
できる。また、絶縁性基板上に逆の順（陰極電極、電子
輸送層、有機発光層、正孔移動層、陽極電極の順）で成
膜し、次いでリード線を接続することによって製造する
ことも可能である。この場合、上記正孔移動層から陰極
電極までの各薄膜を成膜する際、あるいは電子輸送層か
ら陽極電極までの各薄膜を成膜する際、開口を有するマ
スクを機械的に移動させて各薄膜を階段状に成膜するこ
とにより上記リード線の接続部位を形成してもよい。

【００１９】そして、上記絶縁性基板としては、例え
ば、ソーダライムガラス、硼珪酸ガラス等のガラス基
板、シリコンウエハーもしくはポリカーボネート、アク
リル、エポキシ等の合成樹脂基板等が適用できる。

【００２０】また、上記一対の電極のうち透明な薄膜電
極としては、ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₂、もしくはＩＴＯなど
の透明電極、もしくは、金またはニッケルから成る半透
明電極など従来公知の電極がいずれも使用可能である。
一方、他の薄膜電極は透明である必要がなく、例えば、
Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、などの仕事関数
の小さな金属の薄膜が使用できる。この金属薄膜電極は
３００オングストローム以上の厚みを有することが好ま
しい。

【００２１】また、上記発光層としては、可視領域に強
い蛍光を示し、かつ、真空蒸着等の方法で成膜できる有
機化合物が適用でき、例えば、ピレン、ペリレン、ペリ
レン誘導体類、ペリノン誘導体類、アントラセン、金属
フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、ポルフィ
リン類、キノリノール金属錯体等が使用できる。

【００２２】尚、この有機電界発光素子が電子輸送層を
備える場合、上記発光層は３０〜１０００オングストロ
ームの厚みを有することが好ましく、有機電界発光素子
が電子輸送層を備えない場合には１００〜３０００オン
グストロームの厚みを有することが好ましい。また１〜
２０オングストローム／ｓｅｃ．の速度で成膜すること
が望ましい。

【００２３】次に、上記正孔移動層は、電場が与えられ
た電極間において陽極からの正孔を適切に効率よく陰極
側へ伝達することのできる正孔伝達化合物により構成さ
れ、その膜厚としては５０〜３０００オングストローム
程度が望ましい。

【００２４】このような正孔伝達化合物のうち無機化合
物としては、例えば、Ｂ（硼素）をドーピングしたＰ型
のアモルファスシリコン薄膜が使用でき、他方、有機化
合物としては、例えば、特開昭５９−１９４３９３号の
第５〜６頁及び米国特許第４１７５９６０号の第１３〜
１４欄に解説されているものなどが使用できる。

【００２５】そして、これらの正孔伝達化合物の好まし
い具体例としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−
（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，
４’−ジアミン、１，１’−ビス（４−ジ−Ｐ−トリル
アミノフェニル）シクロヘキサン、１，１’−ビス（４
−ジ−Ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニル−シ
クロヘキサン、４，４”−ビス（ジフェニルアミノ）ク
ワドリフェニル、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチ
ルフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，−トリ（Ｐ
−トリル）アミンなどの芳香族アミン系化合物が挙げら
れる。

【００２６】また、上記電子輸送層は、電場が与えられ
た電極間において陽極からの正孔をブロックし、陰極か
らの電子を適切に効率よく陰極側へ伝達することのでき
る電子伝達化合物により構成され、その膜厚としては上
記正孔移動層と同様に５０〜３０００オングストローム
程度が望ましい。

【００２７】このような電子伝達化合物のうち無機化合
物としては、Ｐ（燐）をドーピングしたｎ型のアモルフ
ァスシリコン薄膜、もしくはＣｄＳ（ｎ型）、ＣｄＳｅ
（ｎ型）、ＺｎＳ（ｎ型）、ＺｎＳｅ（ｎ型）などの化
合物半導体薄膜等が使用でき、他方、有機化合物として
は、アミノ基またはその誘導体を有するトリフェニルメ
タン、キサンテン、アクリジン、アジン、チアジン、チ
アゾ−ル、オキサジン、アゾ等の各種染料及び顔料、ペ
リノン系顔料、ペリレン系顔料、シアニン色素，２，
４，７−トリニトロフルオレノン、テトラシアノキノジ
メタン、テトラシアノエチレン、及び、下記構造式
（１）で表されるオキサジアゾール誘導体などが挙げら
れる。

【００２８】

【化１】次に、上記リード線等の形成部位は必要最小限の大きさ
であるのが望ましく、導電性接着剤を用いて人の手によ
り形成されるのであれば上記発光領域から２mm以上確保
するのが望ましい。また、基板が耐えられる範囲なら機
械的手法を用いることもできるため、ＬＳＩ等の半導体
集積回路部品を製造する際に用いられるワイヤーボンデ
ィングマシンによりリード線等を形成することも可能で
ある。この場合は用いられる各装置にとって必要な最小
のスペースをリード線等の形成部位として確保しておけ
ばよい。

【００２９】

【作用】請求項１に係る発明によれば、電極端子または
リード線の接続部位が各電極の発光領域以外の部位に設
定されており、また、請求項２に係る発明によれば、一
対の電極の各端部が上記発光領域の外側に延ばされ、こ
の部位に上記電極端子またはリード線の接続部位が設定
されているため、リード線の接続時に生じる物理的又は
化学的ダメージに伴う有機電界発光素子の性能低下を未
然に防止することが可能となる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。［実施例１］この実施例に係る有機電界発光素子１は、
図１に示すように絶縁性基板１１と、この絶縁性基板１
１上に成膜されたＩＴＯ膜から成る陽極電極１２と、こ
の陽極電極１２に隣接して設けられた正孔移動層１３
と、この正孔移動層１３に隣接して設けられた有機発光
層１４と、この有機発光層１４に隣接して設けられ金属
薄膜から成る陰極電極１５とでその主要部が構成されて
いる。

【００３１】そして、図１から明らかなように陽極電極
１２並びに陰極電極１５と正孔移動層１３並びに有機発
光層１４とが互いに重合する発光領域１ａが図の略中央
部に形成されており、また、上記陽極電極１２の端部は
この発光領域１ａの外側（図面左側）へ、一方、陰極電
極１５の端部は上記発光領域１ａの外側（図面右側）へ
延ばされており、かつ、この延ばされた各電極の領域に
リード線１６の接続部位が設定されている。

【００３２】この様に構成された有機電界発光素子は以
下の図２及び図３に示す方法により製造されている。

【００３３】まず、ＩＴＯ膜から成り図１に示された形
状の陽極電極１２が予め形成された硼珪酸ガラスから成
る絶縁性基板１１を用意し、この絶縁性基板１１に対し
開口を有するマスク１Ａをこの開口と上記陽極電極１２
との位置をずらした状態で重合わせて膜形成基板２０を
求めた（図２参照）。

【００３４】そして、背圧５．０×１０^-7ｔｏｒｒ．以
下に設定された真空蒸着装置（図３参照）内に上記膜形
成基板２０をホルダー２０ａにより固定設置し、ボート
加熱法により膜形成基板２０の陽極電極１２上に正孔移
動層１３形成した。すなわち、予めゾーンメルティング
法により精製固化した下記構造式（２）で表される化合
物の中心部約６０％を蒸発源とし、これを熱電対付き加
熱ボード２１上に載置し、加熱して蒸発させると共に、
膜厚及び蒸発速度検出用水晶振動子２６により正孔輸送
層１３の膜厚と蒸発速度を測定しながらシャッター２４
の開口率を制御し、上記膜形成基板２０の陽極電極１２
上に上記化合物から構成された正孔輸送層３を成膜し
た。

【００３５】

【化２】次に、このマスク１Ａを装着したまま、しかも上記真空
蒸着装置の真空をブレークすることなく維持したまま、
同じ真空蒸着装置内でボート加熱法により発光層１４を
形成した。すなわち、下記構造式（３）で示される化合
物を熱電対付き加熱ボード２１上に載置し、上記正孔移
動層１３の場合と同様に膜形成基板２０の正孔移動層１
３上に有機発光層１４を成膜した。

【００３６】

【化３】最後に、上記真空蒸着装置の真空をブレークすることな
く、同じ真空蒸着装置内で電子線加熱法により陰極電極
１５を形成した。すなわち、Ｍｇ：Ａｇ＝７：３の割合
で混合された混合物をＢＮ製電子線加熱蒸着用るつぼ２
２に充填し、電子銃２３により加熱して蒸発させると共
に、膜厚及び蒸発速度検出用水晶振動子２７により陰極
用金属電極１６の膜厚と蒸発速度を測定しながらシャッ
ター２５の開口率を制御し、上記膜形成基板２０の有機
発光層１４上に上記比率の共蒸着薄膜を成膜し、続いて
同様の方法によりこの共蒸着薄膜上に酸化防止のためＡ
ｌを蒸着させて陰極電極１５を形成した。

【００３７】そして、図１に示すように上記陽極電極１
２の発光領域１ａ以外の部位１ｂにリード線１６を接続
すると共に、上記陰極電極１５の発光領域１ａ以外の部
位１ｃにリード線１６を接続した。図１中１７はリード
線１６接続のための接着剤を示している。

【００３８】尚、この接着剤１７としては溶剤系導電性
接着剤と無溶剤系導電性エポキシ接着剤が適用されてお
り、それぞれの接着剤についてリード線１６の接続後に
発光した素子の割合と、この発光した素子のうち面内で
均一に発光した素子の割合について各々調べた。

【００３９】この結果を表１に示す。［実施例２］この実施例に係る有機電界発光素子１は、
図４に示すように絶縁性基板１１と、この絶縁性基板１
１上に成膜されたＩＴＯ膜から成る陽極電極１２と、こ
の陽極電極１２に隣接して設けられた正孔移動層１３
と、この正孔移動層１３に隣接して設けられた有機発光
層１４と、この有機発光層１４に隣接して設けられ金属
薄膜から成る陰極電極１５とでその主要部が構成されて
いる。

【００４０】そして、図４から明らかなように陽極電極
１２並びに陰極電極１５と正孔移動層１３並びに有機発
光層１４とが互いに重合する発光領域１ａが図の略中央
部に形成されており、また、上記陽極電極１２の端部は
この発光領域１ａの外側（図面左側）へ、正孔移動層１
３と有機発光層１４の端部は上記発光領域１ａの外側
（図面右側）へ、また、上記陰極電極１５の端部は上記
発光領域１ａの更に外側（図面右側）へ延ばされてお
り、かつ、この延ばされた各電極の領域にリード線１６
の接続部位が設定されている。

【００４１】この有機電界発光素子１は、図５〜７に示
すように正孔移動層１３と有機発光層１４のそれぞれを
成膜する度にマスク１Ａを右方向にずらした外は実施例
１と同様の方法で求めた。すなわち、図５は正孔移動層
１３成膜時の膜形成基板２０とマスク１Ａの位置関係
を、図６は有機発光層１４成膜時の膜形成基板２０とマ
スク１Ａの位置関係を、図７は陰極電極１５成膜時の膜
形成基板２０とマスク１Ａの位置関係をそれぞれ示して
いる。

【００４２】そして、図４に示すように上記陽極電極１
２の発光領域１ａ以外の部位１ｂにリード線１６を接続
すると共に、上記陰極電極１５の発光領域１ａ以外の部
位１ｃにリード線１６を接続した。図４中１７はリード
線１６接続のための接着剤を示している。

【００４３】この接着剤１７としては実施例１と同様に
溶剤系導電性接着剤と無溶剤系導電性エポキシ接着剤が
適用されており、それぞれの接着剤についてリード線１
６の接続後に発光した素子の割合と、この発光した素子
のうち面内で均一に発光した素子の割合について各々調
べた。

【００４４】この結果を表１に示す。［実施例３］図８に示すように上記陰極電極１５を二分
割して発光領域１ａを二ヶ所に形成した外は実施例１に
係る有機電界発光素子と略同一である。

【００４５】そして、図８に示すようにこの有機電界発
光素子１について、溶剤系導電性接着剤と無溶剤系導電
性エポキシ接着剤を適用して発光領域１ａ以外の部位１
ｂ、１ｃでリード線１６を接続した後、発光した素子の
割合と、この発光した素子のうち面内で均一に発光した
素子の割合を調べた。この結果も表１に示す。［比較例］図９に示すように陰極電極ａ５の端部を延ば
さないで発光領域ａ６内部に設けた外は実施例１と同様
に有機電界発光素子を求めた。

【００４６】そして、図９に示すようにこの有機電界発
光素子について、溶剤系導電性接着剤と無溶剤系導電性
エポキシ接着剤を適用して、発光領域外ａ７でリード線
ｂを陽極電極ａ２に接続し、発光領域外ａ６でリード線
ｂを陰極電極ａ５に接続した後、発光した素子の割合
と、この発光した素子のうち面内で均一に発光した素子
の割合を調べた。この結果も表１に示す。

【００４７】

【表１】表１から明らかなように、リード線を発光領域内部で陰
極電極に接続した比較例に係る有機電界発光素子におい
ては、溶剤系導電性接着剤を使用した場合も無溶剤系導
電性エポキシ接着剤を使用した場合も面内で均一に発光
した素子が製造された全素子の高々５０％（６０％×８
０％）に過ぎないのに対し、いずれのリード線も発光領
域以外の部位で接続した実施例に係る有機電界発光素子
においては、溶剤系導電性接着剤を使用した場合も無溶
剤系導電性エポキシ接着剤を使用した場合も製造された
素子の全数が面内で均一に発光しており、リード線接続
工程における不良品発生がまったくないことが確認でき
た。

【００４８】

【発明の効果】請求項１〜２に係る発明によれば、リー
ド線の接続時に生じる物理的又は化学的ダメージに伴う
有機電界発光素子の性能低下を未然に防止することが可
能となる。

【００４９】このため、大面積の面状光源として使用す
る有機電界発光素子を効率良く製造できる効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る有機電界発光素子の概略斜視図。

【図２】上記有機電界発光素子製造工程における絶縁性
基板とマスクの位置関係を示す説明図。

【図３】実施例において適用された真空蒸着装置の説明
図。

【図４】他の実施例に係る有機電界発光素子の概略斜視
図。

【図５】上記有機電界発光素子の正孔移動層成膜工程に
おける絶縁性基板とマスクの位置関係を示す説明図。

【図６】上記有機電界発光素子の有機発光層成膜工程に
おける絶縁性基板とマスクの位置関係を示す説明図。

【図７】上記有機電界発光素子の陰極電極成膜工程にお
ける絶縁性基板とマスクの位置関係を示す説明図。

【図８】他の実施例に係る有機電界発光素子の概略斜視
図。

【図９】従来の有機電界発光素子の概略斜視図。

【符号の説明】

１有機電界発光素子１１絶縁性基板１２陽極電極１３正孔移動層１４有機発光層１５陰極電極１６リード線１７接着剤１ａ発光領域１ｂ発光領域以外の部位１ｃ発光領域以外の部位１Ａマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である一対の電極間
に有機化合物より成る発光層を備え、上記電極間に電圧
を印加することで一対の電極と発光層とが互いに重合す
る発光領域より発光光線を出射する有機電界発光素子に
おいて、電極端子又はリード線の接続部位が各電極の上記発光領
域以外の部位に設定されていることを特徴とする有機電
界発光素子。
【請求項２】一対の電極の各端部が上記発光領域の外側
に延ばされ、この部位に上記電極端子又はリード線の接
続部位が設定されていることを特徴とする請求項１記載
の有機電界発光素子。