JPH06168785A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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JPH06168785A
JPH06168785A JP4320948A JP32094892A JPH06168785A JP H06168785 A JPH06168785 A JP H06168785A JP 4320948 A JP4320948 A JP 4320948A JP 32094892 A JP32094892 A JP 32094892A JP H06168785 A JPH06168785 A JP H06168785A
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electrode
electrodes
organic electroluminescent
light emitting
voltage
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Masayuki Fujita
政行 藤田
Kenji Sano
健志 佐野
Takanori Fujii
孝則 藤井
Yoshitaka Nishio
佳高 西尾
Yuji Hamada
祐次 浜田
Kenichi Shibata
賢一 柴田
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機電界発光素子の輝度を変化させるに際
し、駆動電圧は一定のまま、加算回路を必要とすること
なく発光輝度を変化させることのできる有機電界発光素
子を提供することを目的とする。 【構成】 少なくとも一方が透明、又は、半透明の第
一、第二の電極2、4の間に、少なくとも発光層3を担
持した有機電界発光素子において、第一、第二の電極
2、4の対向方向と交差する方向の発光層3の外表面
に、絶縁層5を介して第三の電極6を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機電界発光素子に関
し、詳しくはその輝度の制御に関す。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化に伴って、CR
Tより低電圧で空間占有容積の少ない平面表示素子のニ
ーズが高まっている。このような平面表示素子として
は、液晶、プラズマディスプレイ等があるが、特に、最
近は自己発光型で表示が鮮明な電界発光素子〔エレクト
ロルミネッセンス(EL)素子〕が注目されている。
【0003】上記した電界発光素子の中でも、有機電界
発光素子は、電極から注入された電荷(ホール、また
は、電子)が発光体中で再結合して発光するという、い
わゆる「注入型発光」であるため、低電圧で駆動するこ
とができる。しかも、有機化合物の分子構造を変更する
ことによって、任意の発光色を容易に得ることができる
という利点もある。従って、有機電界発光素子はこれか
らのディスプレイデバイスとして非常に有望である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな有機電界発光素子においては、発光の輝度を制御す
る場合は、駆動電圧を増減させることによって行なって
いた。このような素子の輝度の変化を利用したものとし
て、例えば、センサで二酸化炭素の検出を行った際に、
その結果によって発光輝度を変更し、作業者、監視者へ
の注意を喚起するといった用途に利用するインジケータ
が考えられる。
【0005】このように素子をインジケータとして用い
る場合、一定の駆動電圧とセンサにより出力された検出
電圧を加算した後、加算された値を新たな駆動電圧とし
て、有機電界発光素子の電極間に印加し、発光輝度を変
化させ使用していた。しかしながら、この方法では、上
記したように駆動回路の電圧を変更させるために、加算
回路が必要で構成が複雑になるという問題が生じる。
【0006】本発明は上記問題点に鑑み、駆動電圧は一
定のままで、加算回路を必要とすることなく輝度を変化
させることのできる有機電界発光素子を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、少なくとも一方が透明、又は、半透明の第
一、第二の電極の間に、少なくとも有機色素からなる薄
膜を担持した有機電界発光素子において、第一、第二の
電極の対向方向と交差する方向の有機色素の薄膜の外表
面に、絶縁層を介して第三の電極を設けたことを特徴と
する。
【0008】
【作用】本発明の有機電界発光素子によれば、第一、第
二の電極間に存在する薄膜の有機色素がn型半導体の性
質を持つ物質の場合、第一の電極を正極とし、第二の電
極を負極として、第一、第二の電極間に電圧をかけた状
態で、第一、第二の電極間にかかっているのと逆方向の
電圧を第二、第三の電極間にかけると、薄膜中の第三の
電極付近にキャリアの存在しない空乏層が形成される。
この空乏層は第二、第三の電極間にかける電圧を高くす
ると更に広がり、薄膜中でキャリアが流れにくくなり、
結果として第一、第二の電極間に流れる電流値は低くな
る。一般に、有機電界発光素子の輝度は、第一、第二の
電極間に流れる電流値が高くなれば、高輝度になり、低
くなれば低輝度になる。したがって、この場合有機電界
発光素子の輝度は低下する。
【0009】一方、第一、第二の電極間にかける電圧と
同方向の電圧を第二、第三の電極間にかけると、薄膜中
の第三の電極付近に負電荷が蓄積し、第一の電極付近で
の電界強度が強まり、第一の電極側からのホールの注入
効率が高まり、この結果として第一、第二の電極間に流
れる電流値が高くなり、有機電界発光素子の輝度が高く
なる。
【0010】また、第一、第二の電極間に存在する薄膜
の有機色素がp型半導体の性質を持つ場合は、第一、第
二の電極間にかかる電圧と同方向の電圧を第二、第三の
電極間にかけると、薄膜中の第三の電極付近に空乏層が
形成され、第一、第二の電極間に流れる電流値は低くな
る。また、逆方向に電圧をかけると、薄膜中の第三の電
極付近に正電荷が蓄積し、第二の電極付近での電界強度
が強まり、第一、第二の電極間に流れる電流値が高くな
り、発光輝度は高くなる。
【0011】
【実施例】
(実施例)本発明の一実施例を、以下図面を用いて説明
を行なう。図1、本発明の一実施例の上面図であり、図
2は図1のII−II断面図である。図1、及び、2におい
て、ガラス基板1上に、第一の電極としてホール注入電
極2(1000Å)、発光層3(1000Å)、第二の
電極として電子注入電極4(2000Å)、絶縁層5
(0.5μm)、第三の電極6(2000Å)が順に形
成されている。
【0012】上記ガラス基板1上面は正方形で、平坦で
ある。このガラス基板1上面の一辺aの中央部からガラ
ス基板1の中央部に向かって帯状のホール注入電極2が
設けられている。上記帯状のホール注入電極2の幅は約
2mmで、その長さはガラス基板1の一辺の長さの半分
よりやや長く設定されている。辺a側のホール注入電極
2が一部露出し、他のホール注入電極2の外部露出部分
は覆うように、発光層3が設けられている。さらに発光
層3の上部からガラス基板1にかけて帯状の電子注入電
極4が設けられている。この電子注入電極4は、ガラス
基板1上面の辺aと対向する辺bの中央部からガラス基
板1の中央部に向かって設けられている。電子注入電極
4の幅は約2mmで、その長さはガラス基板1の一辺の
長さの半分よりやや長く、電子注入電極4のガラス基板
1側端部は、発光層3を介してホール注入電極2と重な
り合うようになっている。
【0013】ホール注入電極2の辺a側端部、電子注入
電極4の辺b側端部が一部露出し、両電極のその他の外
部露出部分、及び発光層3を覆うように絶縁層5が設け
られている。第三の電極6は外部露出している両電極と
直接接触したり、或いは、上面から見て他の電極と重な
り合わないように絶縁層5の上部から側面にかけて形成
されている。
【0014】さらに第一の電極であるホール注入電極2
と、第二の電極である電子注入電極4と、第三の電極6
とには、図1に示すように電源と接続されている。ま
た、上記したホール注入電極2にはインジウム−スズ酸
化物(ITO)が、発光層3にはn型半導体の性質を持
つトリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム錯体
が(下記化1に示す)、電子注入電極4には金が、絶縁
層5にはポリパラフェニレン(PPP 下記化2に示
す)が、第三の電極6としてはアルミニウムが、それぞ
れ材料として用いられている。
【0015】
【化1】
【0016】
【化2】
【0017】このような構成の有機電界発光素子は、以
下のようにして作成を行なった。先ず、ガラス基板1上
にインジウム−スズ酸化物(ITO)を製膜する。イン
ジウム−スズ酸化物の薄膜にマスキングを施し、王水で
エッチングし、約2ミリ幅の帯状のホール注入電極2を
形成する。続いて、エッチングした基板を流水洗浄し、
その後洗剤液、IPAを用いて脱脂洗浄を行う。
【0018】ホール注入電極2の辺a側端部以外のホー
ル注入電極2の外部露出部分が覆われるように、1×1
-5Torrの真空下で、トリス(8−ヒドロキシキノ
リン)アルミニウム錯体を真空蒸着し発光層3を形成し
た。次に、マスクを用いて、発光層3の上部からガラス
基板1上面にかけて電子注入電極4として金を2mm幅
に蒸着し、発光層3上の電子注入電極4が発光層3を介
してホール注入電極2と重なり合うように形成した。
【0019】さらに、ホール注入電極2の辺a側端部、
及び、電子注入電極4の辺b側端部が露出し、両電極の
その他の部分と発光層3とを覆うようにポリパラフェニ
レンを真空蒸着し、絶縁層5を形成した。上記絶縁層5
の上に、両電極と上面から見て重なり合わない位置に、
マスクを用いてアルミニウムを蒸着させ、第三の電極6
を作成した。
【0020】最後に、図1に示すようにそれぞれの電極
に電源を接続する。 (実験)上記した本発明の有機電界発光素子を用い、第
二と第三の電極間の電圧を変化させた時の第一の電極と
第二の電極間に流れる電流の値の変化、及び、輝度の変
化を測定したのでその結果をそれぞれ図3、図4に示
す。
【0021】尚、図中、I1,2 、V1,2 、V2,3 、Lは
それぞれ第一、第二の電極間に流れる電流(μA)、第
一、第二の電極間の電圧(V)、第二、第三の電極間の
電圧(V)、有機電界発光素子の発光輝度を示す。図3
から明らかなように、第二と第三の電極間の電圧を変化
させることにより、第一の電極と第二の電極間に流れる
電流値が変化していることがわかる。
【0022】また、図4に示すように、上記のような電
流の増減により、輝度の変化が起こっていることがわか
る。更に図5には、V1,2 が15Vの時のLとV2,3
の関係を示した。このように第三の電極に印加する電圧
によって容易に素子の発光強度を変化させることがで
き、輝度制御の簡易化が可能となる。 (その他の事項) 上記実施例では、第三の電極を片方だけ設けたが、第
一、第二の電極を挟むように形成してもよい。但し、こ
の際も、第三の電極蒸着の際に上から見て第一、或い
は、第二の電極と重ならないように、マスクの位置に注
意する必要がある。
【0023】また、上面から見て、第一、第二の電極と
重なり合う部分以外であれば、絶縁層を介して、発光層
の外表面に第三の電極を設けることができる。 上記実施例では、発光層3を形成する際に、真空蒸着
法を用いていたが、トリス(8−ヒドロキシキノリン)
アルミニウム錯体を0.5%ドープしたポリチオフェン
(下記化3に示す)のクロロホルム溶液をスピンコート
法により塗布し、加熱処理して発光層3を製膜してもよ
い。
【0024】
【化3】
【0025】上記実施例では、第一、第二の電極間に
発光層3のみが存在する場合を記載したが、ホール注入
電極2と発光層3との間にホール輸送層、又は、電子注
入電極4と発光層3との間に電子輸送層を設けることも
できる。例えば、トリス(8−ヒドロキシキノリン)ア
ルミニウム錯体を発光層に用いた場合は、ホール輸送層
として、下記化4に示すジアミン誘導体を用いることが
できる。
【0026】
【化4】
【0027】更に、ホール輸送層、電子輸送層両方を設
けることもできる。 絶縁層5の形成の方法として、上記実施例では真空蒸
着法により形成したが、ポリパラフェニレンをクロロホ
ルムに溶かし、4%クロロホルム溶液を作成し、この溶
液をスピンコート法によって塗布加熱乾燥を行い、0.
5μmの厚みに製膜することもできる。 上記実施例では、発光層の材料として、n型半導体の
性質を有する材料を用いたが、p型半導体の性質を有す
るものを用いることもできる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の有機電界発光素子では、加算回路等を用い、駆動
電圧を変えることによって発光強度を制御していたのに
対し、本発明の素子は第一、第二の電極間にかかる駆動
回路の電圧は一定のまま、加算回路等を必要とせず、第
二、第三の電極間にかかる電圧によって輝度を制御する
ことができる。
【0029】従って、本発明の素子を各種センサと組み
合わせて、センサ出力を第三の電極に入力するようにす
れば、センサ出力に応じた発光輝度の変化を観測するこ
とができ、センサインジケータとして用いることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る有機電界発光素子の上面図
である。
【図2】図1に示す有機電界発光素子のII−II断面図で
ある。
【図3】I1,2 −V1,2 特性を示すグラフである。
【図4】L−V1,2 特性を示すグラフである。
【図5】V1,2 が15Vの時のL−V2,3 特性を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 第一の電極(ホール注入電極) 3 発光層 4 第二の電極(電子注入電極) 5 絶縁層 6 第三の電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 佳高 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 浜田 祐次 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 柴田 賢一 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方が透明、又は、半透明の第
    一、第二の電極の間に、少なくとも有機色素からなる薄
    膜を担持した有機電界発光素子において、 第一、第二の電極の対向方向と交差する方向の有機色素
    の薄膜の外表面に、絶縁層を介して第三の電極を設けた
    ことを特徴とする有機電界発光素子。
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