JPH08185979A - 有機電界発光素子の製造方法 - Google Patents
有機電界発光素子の製造方法Info
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Abstract
子の製造方法を提供する。 【構成】基板上に形成された、陽極及び陰極により挟持
された有機発光層を駆動時の電流密度の5〜1000倍
の電流密度でエージングする有機電界発光素子の製造方
法
Description
方法に関するものであり、詳しくは、有機化合物から成
る発光層に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスの
製造方法に関するものである。
しては、無機材料の〓−〓族化合物半導体であるZn
S、CaS、SrS等に、発光中心であるMnや希土類
元素(Eu、Ce、Tb、Sm等)をドープしたものが
一般的であるが、上記の無機材料から作製したEL素子
は、 1)交流駆動が必要(50〜1000Hz)、 2)駆動電圧が高い(〜200V)、 3)フルカラー化が困難(特に青色が問題)、 4)周辺駆動回路のコストが高い、 という問題点を有している。
有機薄膜を用いたEL素子の開発が行われるようになっ
た。特に、発光効率を高めるために電極からのキャリア
ー注入の効率向上を目的とした電極の種類の最適化を行
い、芳香族ジアミンから成る有機正孔輸送層と8−ヒド
ロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る有機発光層
とを設けた有機電界発光素子の開発(Appl.Phy
s.Lett.,51巻,913頁,1987年)によ
り、従来のアントラセン等の単結晶を用いたEL素子と
比較して発光効率の大幅な改善がなされ、実用特性に近
づいている。
層の材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(N
ature,347巻,539頁,1990年;App
l.Phys.Lett.,61巻,2793頁,19
92年)、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキ
シルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン](App
l.Phys.Lett.,58巻,1982頁,19
91年;ThinSolid Films,216巻,
96頁,1992年;Nature,357巻,477
頁,1992年)、ポリ(3−アルキルチオフェン)
(Jpn.J.Appl.Phys,30巻,L193
8頁,1991年;J.Appl.Phys.,72
巻,564頁,1992年)等の高分子材料の開発や、
ポリビニルカルバゾール等の高分子に低分子の発光材料
と電子移動材料とを混合した素子(応用物理,61巻,
1044頁,1992年)の開発も行われている。
光素子を光源としてまたは表示素子として用いるために
は、発光特性の安定性が要求される。しかしながら、従
来の有機電界発光素子は駆動時間とともに発光輝度が低
下し、特に、初期の輝度低下が激しく、初期輝度に対す
る輝度の半減時間として130時間の例が報告されてい
る(電気通信学会技術研究報告,EID91−91,4
7頁,1991年)。また、定電流駆動で100時間駆
動した時、駆動電圧6〜7Vが14Vまで増加すること
も報告されている(Appl.Phys.Lett.,
51巻,913頁,1987年)。このような発光特性
の不安定性は、有機電界発光素子を実用化する上で大き
な問題である。特に駆動時の電流−電圧特性が安定しな
いことは階調性を有する表示ができないことを意味す
る。
て、階段状の波形で順電圧を駆動電圧の値まで印加する
ことが提案されている(特開平4−14794号公報)
が、このエージング工程後も1時間後の輝度が初期輝度
の80%程度であって輝度低下が大きく、安定化が不十
分である。また、他の安定化方法として有機電界発光素
子を50℃以上有機化合物の融点以下で加熱処理するこ
とが提案されている(特開平5−182764号公報)
が、輝度の半減時間は18〜25時間と大きな改善はな
い。
圧−電流特性)の不安定性は、駆動時の発熱による有機
層の結晶化や凝集、陰極と有機層とのコンタクトの劣化
等が考えられるが、これまでのところその原因はまだ明
確に解明されていないのが現状である。
とは、ファクシミリ、複写機、液晶ディスプレイのバッ
クライト等の光源としては大きな問題であり、フラット
パネル・ディスプレイ等の表示素子としても好ましくな
い特性である。本発明は上記実状に鑑み、安定した発光
特性を有する有機電界発光素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
は、基板上に形成された、陽極及び陰極により挟持され
た有機発光層を駆動時の電流密度の5〜1000倍の電
流密度でエージングすることを特徴とする有機電界発光
素子の製造方法、に存する。以下、本発明の有機電界発
光素子の製造方法について、添付図面を参照しつつ説明
する。
界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、1は
基板、2は陽極、3は有機発光層、4は陰極を各々表わ
す。基板1は本発明の有機電界発光素子の支持体となる
ものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラ
スチックフィルムやシートなどが用いられるが、ガラス
板や、ポリエステル、ポリメタアクリレート、ポリカー
ボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂基板が好
ましい。
は有機発光層への正孔注入の役割を果たすものである。
この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、
パラジウム、テルル等の金属、インジウム及び/または
スズの酸化物などの金属酸化物やヨウ化銅、カーボンブ
ラック、あるいは、ポリ(3−メチルチオフェン)等の
導電性高分子などにより構成される。陽極の形成は通
常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われる
ことが多いが、銀などの金属微粒子あるいはヨウ化銅、
カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性
高分子微粉末などの場合には、適当なバインダー樹脂溶
液に分散し、基板上に塗布することにより形成すること
もできる。さらに、導電性高分子の場合は電解重合によ
り直接基板上に薄膜を形成したり、基板上に塗布して形
成することもできる(Appl.Phys.Let
t.,60巻,2711頁,1992年)。また、陽極
を異なる物質で積層することも可能である。陽極2の厚
みは、必要とする透明性により異なるが、透明性が必要
とされる場合は、可視光の透過率が60%以上、好まし
くは80%以上であることが望ましく、この場合、厚み
は、通常、5〜1000nm、好ましくは10〜500
nm程度である。
でもよい。さらに、上記の陽極の上に異なる導電材料を
積層することも可能である。陽極2の上には有機発光層
3が設けられるが、有機発光層3は、電界を与えられた
電極間において、陽極から注入された正孔と陰極から注
入された電子とを効率よく輸送して再結合させ、かつ、
再結合により効率よく発光する材料から形成される。通
常、この有機発光層3は発光効率の向上のために、図2
に示すように、正孔輸送層3aと電子輸送層3bとに分
割して機能分離型にすることが行われる(Appl.P
hys.Lett.,51巻,913頁,1987
年)。
材料としては、陽極2からの正孔注入効率が高く、か
つ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材
料であることが必要である。そのためには、イオン化ポ
テンシャルが小さく、しかも正孔移動度が大きく、さら
に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用
時に発生しにくいことが要求される。
ば、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニ
ル)シクロヘキサン等の3級芳香族アミンユニットを連
結した芳香族ジアミン化合物(特開昭59−19439
3号公報)、4,4’−ビス[フェニル−1−ナフチル
アミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミノ
基を含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した
芳香族アミン(特開平5−234681号公報)、トリ
フェニルベンゼンの誘導体でスターバースト構造を有す
る芳香族トリアミン(米国特許第4,923,774
号)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メ
チルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’
−ジアミン等の芳香族ジアミン(米国特許第4,76
4,625号)、α,α,α’,α’−テトラメチル−
α,α’−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)
−p−キシレン(特開平3−269084号公報)、分
子全体として立体的に非対称なトリフェニルアミン誘導
体(特開平4−129271号公報)、ピレニル基に芳
香族ジアミノ基が複数個置換した化合物(特開平4−1
75395号公報)、エチレン基で3級芳香族アミンユ
ニットを連結した芳香族ジアミン(特開平4−2641
89号公報)、スチリル構造を有する芳香族ジアミン
(特開平4−290851号公報)、チオフェン基で芳
香族3級アミンユニットを連結したもの(特開平4−3
04466号公報)、スターバースト型芳香族トリアミ
ン(特開平4−308688号公報)、ベンジルフェニ
ル化合物(特開平4−364153号公報)、フルオレ
ン基で3級アミンを連結したもの(特開平5−2547
3号公報)、トリアミン化合物(特開平5−23945
5号公報)、ビス(ジピリジルアミノ)ビフェニル(特
開平5−320634号公報)、N,N,N−トリフェ
ニルアミン誘導体(特開平6−1972号公報)、フェ
ノキサジン構造を有する芳香族ジアミン(特願平5−2
90728号)、ジアミノフェニルフェナントリジン誘
導体(特願平6−45669号)、ヒドラゾン化合物
(特開平2−311591号公報)、シラザン化合物
(米国特許第4,950,950号公報)、シラナミン
誘導体(特開平6−49079号公報)、ホスファミン
誘導体(特開平6−25659号公報)、キナクリドン
化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用い
ても、必要に応じて、混合して用いてもよい。
である、ポリビニルカルバゾールやポリシラン(App
l.Phys.Lett.,59巻,2760頁,19
91年)、ポリホスファゼン(特開平5−310949
号公報)、ポリアミド(特開平5−310949号公
報)、ポリビニルトリフェニルアミン(特願平5−20
5377)、トリフェニルアミン骨格を有する高分子
(特開平4−133065号公報)、トリフェニルアミ
ン単位をメチレン基等で連結した高分子(Synthe
tic Metals,55−57巻,4163頁,1
993年)、芳香族アミン構造を含有するポリメタクリ
レート(J.Polym.Sci.,Polym.Ch
em.Ed.,21巻,969頁,1983年)等の高
分子材料が挙げられる。
真空蒸着法により前記陽極2上に積層することにより正
孔輸送層3aを形成する。塗布の場合は、有機正孔輸送
化合物の1種または2種以上と、必要により正孔のトラ
ップにならないバインダー樹脂やレベリング剤等の塗布
性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調製
し、スピンコート法などの方法により陽極2上に塗布
し、乾燥して有機正孔輸送層3aを形成する。バインダ
ー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、
ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量
が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ま
しく、50重量%以下が好ましい。
を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を
適当な真空ポンプで10-6Torrにまで排気した後、
ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと
向き合って置かれた基板上に層を形成させる。
に、アクセプタとして、芳香族カルボン酸の金属錯体及
び/または金属塩(特開平4−320484号公報)、
ベンゾフェノン誘導体およびチオベンゾフェノン誘導体
(特開平5−295361号公報)、フラーレン類(特
開平5−331458号公報)を10-3〜10重量%の
濃度でドープして、フリーキャリアとしての正孔を生成
させ、低電圧駆動とすることが可能である。
00nm、好ましくは30〜100nmである。この様
に薄い膜を一様に形成するためには、真空蒸着法がよく
用いられる。正孔輸送層3aの材料としては有機化合物
の代わりに無機材料を使用することも可能である。無機
材料に要求される条件は、有機正孔輸送化合物と同じで
ある。正孔輸送層3aに用いられる無機材料としては、
p型水素化非晶質シリコン、p型水素化非晶質炭化シリ
コン、p型水素化微結晶性炭化シリコン、あるいは、p
型硫化亜鉛、p型セレン化亜鉛等が挙げられる。これら
の無機正孔輸送層はCVD法、プラズマCVD法、真空
蒸着法、スパッタ法等により形成される。
同様に、通常、10〜300nm、好ましくは30〜1
00nmである。正孔輸送層3aの上には電子輸送層3
bが設けられるが、電子輸送層3bは、電界を与えられ
た電極間において陰極からの電子を効率よく正孔輸送層
3aの方向に輸送することができる化合物より形成され
る。
性化合物としては、陰極4からの電子注入効率が高く、
かつ、注入された電子を効率よく輸送することができる
化合物であることが必要である。そのためには、電子親
和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定
性に優れトラップとなる不純物が製造時や使用時に発生
しにくい化合物であることが要求される。
トラフェニルブタジエンなどの芳香族化合物(特開昭5
7−51781号公報)、8−ヒドロキシキノリンのア
ルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−1943
93号公報)、シクロペンタジエン誘導体(特開平2−
289675号公報)、ペリノン誘導体(特開平2−2
89676号公報)、オキサジアゾール誘導体(特開平
2−216791号公報)、ビススチリルベンゼン誘導
体(特開平1−245087号公報、同2−22248
4号公報)、ペリレン誘導体(特開平2−189890
号公報、同3−791号公報)、クマリン化合物(特開
平2−191694号公報、同3−792号公報)、希
土類錯体(特開平1−256584)、ジスチリルピラ
ジン誘導体(特開平2−252793号公報)、p−フ
ェニレン化合物(特開平3−33183号公報)、チア
ジアゾロピリジン誘導体(特開平3−37292号公
報)、ピロロピリジン誘導体(特開平3−37293号
公報)、ナフチリジン誘導体(特開平3−203982
号公報)などが挙げられる。
は、電子を輸送する役割と、正孔と電子の再結合の際に
発光をもたらす役割を同時に果している。有機正孔輸送
層3aが発光機能を有する場合は、電子輸送層3bは電
子を輸送する役割だけを果たす。
色を変える目的で、例えば、8−ヒドロキシキノリンの
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること(J.Appl.Ph
ys.,65巻,3610頁,1989年)も行われて
いる。本発明においても上記の有機電子輸送材料をホス
ト材料として各種の蛍光色素を10-3〜10重量%ドー
プすることにより、素子の発光特性をさらに向上させる
ことができる。電子輸送層3bの膜厚は、通常、10〜
200nm、好ましくは30〜100nmである。
方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用
いられる。有機電界発光素子の発光効率をさらに向上さ
せる方法として、電子輸送層3bの上にさらに他の電子
輸送層3cを積層することもできる(図3参照)。この
電子輸送層3cに用いられる化合物には、陰極からの電
子注入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きいことが
要求される。この様な電子輸送材料としては、オキサジ
アゾール誘導体(Appl.Phys.Lett.,5
5巻,1489頁,1989年;Jpn.J.App
l.Phys.,31巻,1812頁,1992年)や
それらをポリメチルメタクリレート等の樹脂に分散した
系(Appl.Phys.Lett.,61巻,279
3頁,1992年)、フェナントロリン誘導体(特開平
5−331459号公報)、または、n型水素化非晶質
炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛等が挙
げられる。電子輸送層3cの膜厚は、通常、5〜200
nm、好ましくは10〜100nmである。
としては、先に挙げたポリ(p−フェニレンビニレン)
(Nature,347巻,539頁,1990年;A
ppl.Phys.Lett.,61巻,2793頁,
1992年)、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチル
ヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン](A
ppl.Phys.Lett.,58巻,1982頁,
1991年;ThinSolid Films,216
巻,96頁,1992年;Nature,357巻,4
77頁,1992年)、ポリ(3−アルキルチオフェ
ン)(Jpn.J.Appl.Phys,30巻,L1
938頁,1991年;J.Appl.Phys.,7
2巻,564頁,1992年)等の高分子材料や、ポリ
ビニルカルバゾール等の高分子に発光材料と電子移動材
料とを混合した系(応用物理,61巻,1044頁,1
992年)が挙げられる。
役割を果たす。陰極として用いられる材料としては、前
記陽極2に使用される材料を用いることが可能である
が、効率よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金
属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、アル
ミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用い
られる。
る。また、図1には示していないが、陰極4の上にさら
に基板1と同様の基板を設けることもできる。但し、陽
極2と陰極4との少なくとも一方は透明性の良いことが
EL素子としては必要である。このことから、陽極2と
陰極4の一方は、10〜500nmの膜厚であることが
好ましく、透明性の良いことが望まれる。
に陰極4、有機発光層3、陽極2の順に積層することも
可能であり、既述した様に少なくとも一方が透明性の高
い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設ける
ことも可能である。同様に、図2及び図3とは逆の構造
に積層することも可能である。
以下に示すような層構成の有機電界発光素子を本発明に
用いることができる。 陽極/有機正孔輸送性発光層/電子輸送層/陰極、 陽極/正孔注入層/正孔輸送性発光層/電子輸送層/陰
極、 陽極/正孔輸送層/電子輸送層/界面層/陰極、 陽極/正孔輸送層/電子輸送層/他の電子輸送層/界面
層/陰極、 陽極/正孔注入層/正孔輸送性発光層/電子輸送層/界
面層/陰極。
孔注入の効率を上げ、駆動電圧を下げる機能を有するも
のである。この目的のためにイオン化ポテンシャルの低
い材料が望ましく、フタロシアニン化合物やポルフィリ
ン化合物(特開昭57−51781号公報、特開昭63
−295695号公報)が正孔注入層材料として使用さ
れる。
層とのコンタクトを向上させるためのもので、芳香族ジ
アミン化合物(特開平6−267658号公報)、キナ
クリドン化合物(特願平5−116204号)、ナフタ
セン誘導体(特願平5−116205号)、有機シリコ
ン化合物(特願平5−116206号)、有機リン化合
物(特願平5−116207号)、N−フェニルカルバ
ゾール骨格を有する化合物(特願平6−199562
号)、N−ビニルカルバゾール重合体(特願平6−20
0942号)等が挙げられる。界面層の膜厚は、通常、
2〜100nm、好ましくは5〜30nmである。界面
層を設ける代わりに、有機発光層及び電子輸送層の陰極
界面近傍に上記界面層材料を50重量%以上含む領域を
設けてもよい。
には、保護膜を形成した後、さらに素子全体を封止する
必要がある。保護膜の材料としてはAl、Ni、Au、
Ag等の金属(特開平3−141588号公報、特開平
4−6795号公報、特開平4−19993号公報、米
国特許第5,059,862号、特開平4−36389
6号公報、特開平5−315078号公報)、金属の酸
化物(特開平4−212284号公報、特開平4−73
886号公報、特開平5−335080号公報)、金属
のフッ化物(特開平4−212284号公報)、金属の
硫化物(特開平4−212284号公報)、金属の窒化
物(特開平4−73886号公報)、高分子(特開平4
−137483号公報、特開平4−206386号公
報、特開平4−233192号公報、特開平4−267
097号公報、特開平4−355096号公報)、プラ
ズマ重合膜(特開平5−101886号公報)等が挙げ
られる。封止方法としては、素子を気密ケースに入れて
内部に酸素吸着剤や水分吸着剤を入れる方法(特開平3
−37991号公報、特開平3−261091号公
報)、素子を不活性液体やオイル中に入れる方法(特開
平4−363890号公報、特開平5−36475号公
報、特開平5−41281号公報、特開平5−1144
86号公報、特開平5−129080号公報)、光硬化
樹脂を使用する方法(特開平4−267097号公報、
特開平5−182759号公報、特開平5−29097
6号公報)等が挙げられる。
方法におけるエージング工程について説明する。一般
に、表示素子や光源として実用上要求される発光輝度
は、50〜100cd/m2 である。この輝度を達成す
るために有機電界発光素子は、通常、0.1〜100m
A/cm2 の範囲の電流密度で駆動される。ここで電流
密度は、パネルの場合は各画素に流れる電流を画素の面
積で割った値であり、光源の場合は全電流を発光部の面
積で割った値である。この範囲の電流密度で素子を連続
駆動した場合、発光輝度の半減時間は18〜25時間
(特開平5−182764号公報)、60時間(応用物
理,62巻,1015頁,1993年)、130時間
(電気通信学会技術研究報告,EID91−91,47
頁,1991年)であり、その後も輝度や電流−電圧特
性は安定しない(Poymer Preprints,
Japan,42巻,3号,615頁,1993年)。
時間で安定化させるために、有機電界発光素子の層構成
を形成させた後、エージング工程として、実際に素子を
駆動する時に用いる駆動電流密度の5〜1000倍の電
流密度で予め駆動することを特徴とする。エージング時
の電流密度が5倍未満の場合は、エージングの効果は小
さく、発光特性の安定化も得られない。エージング時の
電流密度が1000倍を越える場合は、絶縁破壊や素子
の局所的な融解等により素子に致命的な損傷が起こる場
合があるので好ましくない。また、エージング時の電流
密度としては0.01〜1A/cm2の範囲内にあるこ
とが好ましく、特に0.01〜0.5A/cm2の範囲
内にあることが好ましい。0.01A/cm2未満の場
合は、エージングの効果は小さく、発光特性の安定化も
得られない場合がある。エージング時の電流密度が1A
/cm2を越える場合は、素子に致命的な損傷が起こる
ことがある。エージング時間は製造工程から考えて短い
ことが望ましく、エージング時の電流密度を高くすれば
短時間で完了する。実用的には10時間以内でエージン
グ処理が終了することが好ましい。また、エージング時
の電流波形は直流、交流、パルスのいずれでもよい。本
発明のエージング工程では、素子中に存在する微少なリ
ークパスを修復するとともに、電極と有機層界面でのコ
ンタクトを向上させ、発光特性を安定化させることがで
きる。
ENCE社製;IT2−50型)で測定した有機電界発
光素子の発熱温度の関係を示す。前記有機電界発光素子
は図2に示した構造を有し、陽極としてはインジウム・
錫酸化物(120nm)、正孔輸送層としては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(60n
m)、発光層としては8−ヒドロキシキノリンのアルミ
ニウム錯体(75nm)、陰極としてはマグネシウムと
銀との合金(原子比でMg:Ag=10:1.5;膜厚
130nm)を各々使用した。本発明でのエージング工
程では、通常、5〜15V程度の電圧となるので、1〜
4W/cm2程度の電力密度となることが見込まれ、素
子の発熱温度としては40〜50℃程度が見込まれる。
従って、本発明が適用される有機電界発光素子に使用さ
れる有機材料としては、ガラス転移温度(示差熱分析法
で通常測定され、以下、Tgと記す)が60℃以上であ
ることが好ましく、さらに好ましくは80℃以上あるこ
とが望まれる。それ以下のTgを示す材料ではエージン
グ中に発生する駆動電流によるジュール熱で薄膜形状が
劣化(結晶化、凝集等)することが予想される。エージ
ング方法としてはアニールによる熱的な工程も考えられ
るが、本発明で得られる発光特性の安定化効果はアニー
ルでは得られず、駆動電流密度の5〜1000倍の電流
密度でエージングを行うことが本質的である。
して用いるためには、一般にマトリクスアドレス方式
(特開平2−66873号公報;電気通信学会技術研究
報告,OME89−46,37,1989年)が採用さ
れる。この単純マトリクスパネルにおいては前記陽極及
び陰極がXYマトリクスを形成し、それらはX個のデー
タラインとY本のスキャンラインに対応する。この様な
単純マトリクスパネルのエージングにおいてはX個のデ
ータをすべてONにした状態でスキャンラインを順次O
Nにしていく方法がとられる。このエージング方法にお
いては各スキャンラインはYの数に応じたデューティで
パルス的に駆動されることになる。エージングをさらに
高速で行うためには、スキャンラインを外部ですべて短
絡させて行う方式でもよい。
ストークの問題や画素数が増えたときのデューティが非
常に小さくなるために発光輝度が低下する問題がある
が、これらの問題を解決するためにアクティブ・マトリ
クス回路で駆動することが考えられる(特開平2−14
8687号公報、特願平5−116208号)。上記の
アクティブ・マトリクス型パネルの場合は、各画素に対
応するデータをすべてONにしてエージングすればよ
い。
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例の記載に限定されるものではない。 参考例1 (エージング前の有機電界発光素子の作成例
1) 図2に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法
で作製した。
(ITO)透明導電膜を120nm堆積したもの(ジオ
マテック社製;電子ビーム成膜品)を、フォトリソグラ
フィと塩酸エッチングで2mm幅のストライプにパター
ニングして陽極を形成した後、アセトンで超音波洗浄、
純水で水洗、イソプロピルアルコールで超音波洗浄、乾
燥窒素で乾燥、UV/オゾン洗浄を経て、真空蒸着装置
内に設置して、装置内の真空度が2×10-6Torr以下に
なるまで液体窒素トラップを備えた油拡散ポンプを用い
て排気した。上記装置内に配置されたセラミックるつぼ
に入れた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(H1):
熱して蒸着を行った。この時のるつぼの温度は、160
〜170℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度は2×1
0-6Torrで、蒸着時間2分10秒で膜厚60nmの
正孔輸送層3aを得た。次に、発光機能を有する電子輸
送層3bの材料として、以下の構造式のアルミニウムの
8−ヒドロキシキノリン錯体、Al(C9H6NO)3(E
1):
着を行なった。この時のるつぼの温度は230〜270
℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度は2×10-6To
rr、蒸着時間は2分40秒、膜厚は75nmであっ
た。
の合金電極を2元同時蒸着法によって膜厚150nmで
蒸着した。蒸着はモリブデンボートを用いて、真空度は
5×10-6Torr、蒸着時間は3分30秒で光沢のあ
る膜が得られた。マグネシウムと銀の原子比は10:
1.5であった。この時、陰極はシャドーマスクを用い
て2mm幅のストライプ状に蒸着し、陽極のITOスト
ライプとは直交するようにした。従って、素子のサイズ
としては2mm×2mmとなる。
て走査型示差熱分析装置(セイコー電子工業社製;DS
C−20)により示差熱分析を行ったところ、正孔輸送
材料(H1)のTgは63℃、発光材料(E1)のTg
は103℃であった。以上の様にして作製した素子を乾
燥窒素雰囲気下で、別のガラス板とガラス製のスペーサ
とを用いてエポキシ樹脂(チバガイギー社製;アラルダ
イト)により貼り合わせて封止した。この時、2枚のガ
ラス板に挟まれたスペーサの空間に減圧下で加熱乾燥し
たシリカゲル粉末(純正化学社製青色5〜10メッシュ
をメノウ乳鉢ですりつぶしたもの)を吸湿剤として適量
入れた。
極)にプラス、マグネシウム・銀合金電極(陰極)にマ
イナスの直流電圧を印加して、定電流駆動で電流密度を
90mA/cm2として4時間エージングした。エージ
ング終了後、電流密度を15mA/cm2として連続駆
動した時の初期輝度は99cd/m2であった。輝度の
減衰特性を図5に示す。エージング後からの輝度の半減
時間は1000時間であった。素子の駆動は大気下25
℃で行った。
5mA/cm2として24時間エージングした。エージ
ング終了後、電流密度を15mA/cm2として連続駆
動した時の初期輝度は157cd/m2であった。輝度
の減衰特性を図5に示す。エージング後からの輝度の半
減時間は450時間であった。
5mA/cm2として4時間40分エージングした。エ
ージング終了後、電流密度を22.5mA/cm2とし
て連続駆動した時の初期輝度は159cd/m2であっ
た。エージング後からの輝度の半減時間は430時間で
あった。
15mA/cm2の電流密度で連続駆動した時の初期輝
度は350cd/m2で、輝度の半減時間は20時間で
あった。
素子の製造例2) 正孔輸送層の材料として以下に示すジアミノフェニルフ
ェナントリジン誘導体(H2):
電界発光素子を作製した。尚、この正孔輸送材料(H
2)のTgは101℃であった。
電流密度を75mA/cm2として5時間エージングし
た。エージング終了後、電流密度を15mA/cm2と
して連続駆動した時の初期輝度は45cd/m2であっ
た。エージング後の輝度の減衰特性を図6に示す。
5mA/cm2として24時間エージングした。エージ
ング終了後、電流密度を15mA/cm2として連続駆
動した時の初期輝度は82cd/m2であった。エージ
ング後の輝度の減衰特性を図6に示す。
素子の製造例3) 正孔輸送層の材料として以下に示す芳香族ジアミン(H
3):
電界発光素子を作製した。尚、正孔輸送材料(H3)の
Tgは96℃であった。
電流密度を90mA/cm2として4時間エージングし
た。エージング終了後、電流密度を15mA/cm2と
して連続駆動した時の初期輝度は123cd/m2であ
り、エージング後の輝度の半減時間は4000時間であ
った。エージング後の輝度の減衰特性を図7に示す。
5mA/cm2として24時間エージングした。エージ
ング終了後、電流密度を15mA/cm2として連続駆
動した時の初期輝度は171cd/m2であった。輝度
の減衰特性を図7に示す。エージング後からの輝度の半
減時間は1000時間であった。
15mA/cm2の電流密度で連続駆動した時の初期輝
度は332cd/m2で、輝度の半減時間は30時間で
あった。
た。アニール終了後、電流密度を15mA/cm2とし
て連続駆動した時の初期輝度は342cd/m2であっ
た。アニール後からの輝度の半減時間は45時間であっ
た。このアニール処理では、高電流密度でのエージング
による輝度の安定効果は得られなかった。
度で1時間エージングした後、引続き、5mA/cm2
の電流密度で連続駆動した時の発光特性を図8に示す。
この時のエージング後の初期輝度は49cd/m2であ
り、輝度の半減時間は外挿により30000時間以上と
なった。
mA/cm2として24時間エージングした。エージン
グ終了後、引続き、電流密度を5mA/cm2として連
続駆動した時の初期輝度は76cd/m2であった。輝
度の減衰特性を図8に示す。エージング後からの輝度の
半減時間は3000時間であった。
5mA/cm2の電流密度で連続駆動した時の初期輝度
は114cd/m2で、輝度の半減時間は200時間で
あった。
より、駆動時に安定した発光特性を示す素子を得ること
ができる。従って、本発明による有機電界発光素子はフ
ラットパネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ
用や壁掛けテレビ)や面発光体としての特徴を生かした
光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器
類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考
えられ、その技術的価値は大きいものである。
した模式断面図。
を示した模式断面図。
構造例を示した模式断面図。
測定例。
子の駆動特性。
子の駆動特性。
子の駆動特性。
子の駆動特性。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に形成された、陽極及び陰極によ
り挟持された有機発光層を駆動時の電流密度の5〜10
00倍の電流密度でエージングすることを特徴とする有
機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項2】 有機発光層を0.01 〜1A/cm2
の電流密度でエージングする請求項1に記載の有機電界
発光素子の製造方法。
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