JPH08185982A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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Abstract
られたキャリア輸送層や発光層における有機材料の劣化
が少なく、長期にわたって安定した発光が行なえる有機
EL素子を提供する。 【構成】 ホール注入電極2と電子注入電極5との間
に、少なくとも有機材料を用いたキャリア輸送層3と発
光層4とが積層されてなる有機エレクトロルミネッセン
ス素子において、金属窒化物又は金属炭化物からなる放
熱層6を設けた。
Description
子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いたキャ
リア輸送層と発光層とが積層されてなる有機エレクトロ
ルミネッセンス素子に係り、特に、有機材料を用いたキ
ャリア輸送層や発光層の劣化が少なく、長期にわたって
安定した発光が行なえる有機エレクトロルミネッセンス
素子に関するものである。
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力や空間占有面積が少ない平面表示素子のニーズが高
まり、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロ
ルミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目
されている。
って無機EL素子と有機EL素子に大別され、無機EL
素子においては、一般に発光部に高電界を作用させ、電
子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これ
により発光中心を励起させて発光させるようになってい
る一方、有機EL素子においては、電子注入電極とホー
ル注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に
注入させ、このように注入された電子とホールとを発光
中心で再結合させて、有機分子を励起状態にする。そし
て、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに
蛍光を発光するようになっている。
ように高電界を作用させるため、その駆動電圧として1
00〜200Vと高い電圧を必要とするのに対し、上記
の有機EL素子においては、5〜20V程度の低い電圧
で駆動できるという利点があった。また、このような有
機EL素子においては、発光材料である螢光物質を選択
することによって適当な色彩に発光する発光素子を得る
ことができ、フルカラーの表示装置等としても利用でき
るという期待があり、近年、このような有機EL素子に
ついて様々な研究が行なわれるようになった。
構造としては、ホール注入電極と電子注入電極との間に
ホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたDH
構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と電
子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む発
光層とが積層されたSH−A構造と称される二層構造の
ものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール
輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたSH−
B構造と称される二層構造のものが知られていた。
のように無機EL素子に比べて低電圧で駆動でき、多色
化が容易であるという利点を有しているが、その材料と
して有機材料を使用しているため、無機EL素子に比べ
て寿命が短く、長期にわたって安定した発光が行なえな
いという欠点があった。
機EL素子において、その発光が長期にわたって安定し
て行なえるようにするために様々な研究が行なわれ、例
えば、特開平4−212284号公報に示されるよう
に、有機EL素子に金属酸化物等の薄膜からなる封止層
を設け、これによって陰極材料の酸化を抑制するように
したもの等が提案された。
らなる封止層を設け、陰極材料の酸化を抑制した場合で
あっても、依然としてその寿命が短く、長期にわたって
安定した発光が行なえないという問題があった。
素子における上記のような問題を解決することを課題と
するものであり、ホール注入電極と電子注入電極との間
に設けられたキャリア輸送層や発光層における有機材料
の劣化が少なく、長期にわたって安定した発光が行なえ
る有機EL素子を提供することを目的とするものであ
る。
記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子
注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いたキャリ
ア輸送層と発光層とが積層されてなる有機エレクトロル
ミネッセンス素子において、金属窒化物又は金属炭化物
からなる放熱層を設けるようにしたのである。
のホール注入電極として、金やITO(インジウム−ス
ズ酸化物)等の仕事関数の大きな材料を用いるようにす
る一方、電子注入電極としては、マグネシウム等の仕事
関数の小さな電極材料を用いるようにし、EL光を取り
出すために、少なくとも一方の電極を透明にする必要が
あり、一般にはホール注入電極に透明で仕事関数の大き
いITOを用いるようにする。
子構造は、前記のDH構造,SH−A構造,SH−B構
造の何れの構造のものであっても良い。
使用する金属窒化物や金属炭化物としては、絶縁性で熱
伝導性の高いものを用いることが好ましく、例えば、金
属窒化物としては窒化アルミニウム(AlN)を、また
金属炭化物としては炭化ケイ素(SiC)を用いること
が好ましい。なお、このような放熱層をEL光の取り出
し側の部分に設ける場合には、上記の放熱層にAlN等
の透明材料を用いることが好ましく、SiC等の不透明
の材料の場合には、この放熱層をメッシュ状等に形成し
てEL光が通過できるようにすることが必要である。
記のホール注入電極から注入されたホールと電子注入電
極から注入された電子とが、有機材料を用いた発光層の
部分において再結合して有機分子を励起状態し、この有
機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光
するようになっており、ホールと電子とが再結合した際
に熱が発生したとしても、この熱が上記の放熱層を通し
て外部に放熱され、再結合時における熱によって発光層
やキャリア輸送層に用いた有機材料が劣化するというこ
とが抑制されるようになる。
からなる放熱層を電子注入電極を覆うようにして設ける
と、この放熱層により電子注入電極の酸化も抑制される
ようになる。
を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、比較例
を挙げ、この実施例における有機EL素子が耐久性等の
点で優れていることを明らかにする。
素子は、図1に示すように、ガラス基板1上に、ITO
で構成されて膜厚が2000Åになった透明なホール注
入電極2と、下記化1に示す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(以下、MTPDと略
す。)で構成されて膜厚が500Åになったホール輸送
層3と、下記化2に示すトリス(8−キノリノール)ア
ルミニウムで構成されて膜厚が500Åになった発光層
4と、マグネシウム・インジウム合金で構成されて膜厚
が2000Åになった電子注入電極5とが順々に形成さ
れたSH−A構造になっている。そして、上記のホール
注入電極2と電子注入電極5とにそれぞれリード線10
を接続させて電圧を印加させるようにすると共に、上記
の電子注入電極5を被覆するようにしてAlNで構成さ
れた膜厚が500Åの放熱層6を設けている。
る方法を具体的に説明する。
たホール注入電極2を形成したものを中性洗剤により洗
浄した後、これをアセトン中で20分間、エタノール中
で20分間それぞれ超音波洗浄を行なった。
電極2上に、上記のMTPDを蒸着させてホール輸送層
3を形成し、このホール輸送層3上に上記のトリス(8
−キノリノール)アルミニウムを真空蒸着させて発光層
4を形成し、さらにこの発光層4の上にマグネシウム・
インジウム合金からなる電子注入電極5を真空蒸着によ
り形成した。なお、これらの蒸着は何れも真空度1×1
0-5Torr、基板温度20℃で行なうと共に、ホール
輸送層3及び発光層4については、その蒸着速度を2Å
/secの条件で行なった。
電極5の上にAlNで構成された放熱層6を設けるにあ
たっては、Alをターゲットに用い、N2 :Ar=1:
1の雰囲気条件下においてRFスパッタリングにより形
成するようにし、この時のスパッタ条件は、真空度1×
10-2Torr、基板温度20℃、電力200W(付着
速度100Å/h)で行なった。
設けると、ホール注入電極3から注入されたホールと電
子注入電極5から注入された電子とが発光層4の部分に
おいて再結合して発光する際に熱が発生したとしても、
この熱が蓄積されることなくこの放熱層6を通して放熱
されるようになった。また、この放熱層6に用いたAl
Nは耐化学薬品性に優れると共に強度が大きく、さらに
このAlNの熱膨張率が5.3×10-6/℃で、ガラス
基板1の熱膨張率8×10-6/℃に比較的似ているた
め、この放熱層6が良好な封止層としても作用し、電子
注入電極5の酸化等も抑制されるようになった。
おいては、図2に示すように、上記実施例1と同様に、
ガラス基板1上にITOで構成された透明なホール注入
電極2と、MTPDで構成されたホール輸送層3と、ト
リス(8−キノリノール)アルミニウムで構成された発
光層4と、マグネシウム・インジウム合金で構成された
電子注入電極5とを順々に形成する一方、この比較例に
おいては、上記の電子注入電極5上にエポキシ樹脂で構
成された封止層7を設けるようにした。
この比較例1の有機EL素子とを、それぞれ乾燥空気中
で10mA/cm2 の定電流で駆動させて連続発光試験
を行ない、各有機EL素子におけるEL光の輝度がどの
ように変化するかを測定し、その結果を図3に示した。
なお、この図3においては、有機EL素子における初期
輝度を1としてその変化を示した。
設けた実施例1の有機EL素子はエポキシ樹脂で構成さ
れた封止層7を設けた比較例1の有機EL素子に比べ
て、輝度が半減する時間が約1.2倍の78時間に向上
していた。
素子も、前記実施例1の有機EL素子と同様に、ガラス
基板1上に、ITOで構成された透明なホール注入電極
2と、MTPDで構成されたホール輸送層3と、トリス
(8−キノリノール)アルミニウムで構成された発光層
4と、マグネシウム・インジウム合金で構成された電子
注入電極5とが形成されたSH−A構造になっている
が、この実施例の有機EL素子においては、図4に示す
ように、上記のホール注入電極2とホール輸送層3との
間に、EL光が通過できるように、メッシュ状になった
SiCで構成された膜厚が500Åの放熱層6を形成す
ると共に、上記の電子注入電極5上に上記比較例1の場
合と同様にエポキシ樹脂で構成された封止層7を設けて
いる。
ホール輸送層3との間にメッシュ状になったSiCで構
成された放熱層6を設けるにあたっては、前記の実施例
1の場合と同様に、ガラス基板1上にITOで構成され
たホール注入電極2を形成したものを中性洗剤により洗
浄し、これをアセトン中で20分間、エタノール中で2
0分間それぞれ超音波洗浄を行なった後、メタルマスク
を用いたプラズマCVD法により、シラン(SiH4 )
とメタン(CH4 )とを1:1の比で用い、基板温度2
50℃、電力150mW/cm2 の条件下で、線幅30
μm,格子の大きさ30μmのメッシュ状になったSi
Cの放熱層6を形成した。
の放熱層6を形成した後は、前記実施例1の場合と同様
にして、MTPDで構成されたホール輸送層3と、トリ
ス(8−キノリノール)アルミニウムで構成された発光
層4と、マグネシウム・インジウム合金で構成された電
子注入電極5とを順々に形成した後、上記の比較例の場
合と同様に、この電子注入電極5上にエポキシ樹脂で構
成された封止層7を設けるようにした。
いても、上記実施例1の有機EL素子と同様に、乾燥空
気中で10mA/cm2 の定電流で駆動させて連続発光
試験を行ない、この有機EL素子におけるEL光の輝度
がどのように変化するかを測定し、その結果を上記比較
例1の有機EL素子の結果と合わせて図5に示した。な
お、この図5においても、図3の場合と同様に有機EL
素子における初期輝度を1としてその変化を示した。
とホール輸送層3との間にメッシュ状になったSiCか
らなる放熱層6を設けた実施例2の有機EL素子は、上
記の比較例1の有機EL素子に比べて、輝度が半減する
時間が約1.1倍の70時間に向上していた。
構造がSH−A構造になった有機EL素子の例を示した
だけであるが、この発明における有機EL素子はSH−
A構造ものに限られず、前記のDH構造やSH−B構造
のものであっても同様の効果が得られる。
6による熱放散をより効率よく行なうために、放熱層6
にヒートシンクを接合させるようにすることも可能であ
る。
有機EL素子においては、ホール注入電極から注入され
たホールと電子注入電極から注入された電子とが、有機
材料を用いた発光層の部分において再結合して発光する
際に熱が発生したとしても、この熱が金属窒化物や金属
炭化物で構成された放熱層を通して外部に放熱されるよ
うになり、発光層やキャリア輸送層に用いた有機材料が
熱によって劣化するということが少なくなり、従来の有
機EL素子に比べて長期にわたって安定した発光が行な
えるようになった。
からなる放熱層を電子注入電極を覆うようにして設ける
と、この放熱層により電子注入電極の酸化も抑制され、
より安定した発光が行なえるようになった。
略断面図である。
ある。
る連続発光特性を示した図である。
略断面図である。
る連続発光特性を示した図である。
子
Claims (1)
- 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、少なくとも有機材料を用いたキャリア輸送層と発光
層とが積層されてなる有機エレクトロルミネッセンス素
子において、金属窒化物又は金属炭化物からなる放熱層
が設けられたことを特徴とする有機エレクトロルミネッ
センス素子。
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JP34028494A JP3553672B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
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ID=18335473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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