JPH0487187A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。

（従来の技術） 電界発光を利用したエレクトロルミネッセンス（以下、
ＥＬと略す）素子は、薄型平面デイスプレィ素子、液晶
デイスプレィの背面光源、平面光源などに用いられてい
る。現在、実用に供されているＥＬ素子は、蛍光体を分
散させた発光層に交流電圧を印加して発光させる、いわ
ゆる分散型ＥＬ素子である。分散型ＥＬ素子では、数１
０Ｖ１１０ｋＨｚ以上の交流電圧を印加する必要がある
ため、その駆動電源が、ＥＬ素子か組み込まれる小型ノ
く一ソナルコンピュータなどの電子回路の雑音源となり
、機器の本来の機能を阻害する原因となっている。

近年、発光層材料として有機化合物を用い、１０Ｖ程度
の低い直流電圧で駆動でき、従来の分散型ＥＬ素子と同
等の輝度を有する有機ＥＬ素子か開発され、分散型ＥＬ
素子の欠点を克服できる新たな素子として注目を集めて
いる（　Ｃ，Ｗ、Ｔａｎｇ　ａｎｄＳ、Ａ、　ＶａｎＳ
Ｉｙｋｅ、　Ａｐｐｌ　、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、　、　
ｖｏｌ　、　５１　、　ｐｐ、　９１３−９１５（１９
８７）；特開昭６３−２６４６２９号公報）。有機ＥＬ
素子においては、発光層に用いる有機化合物を変化させ
ることにより、発光の色調を変化させることができる。

特に、分散型ＥＬ素子では困難であった、青色の発光を
得ることも容易である。このように種々の利点を有する
ため、有機ＥＬ素子はフルカラー平面デイスプレー素子
として非常に有望である。

しかし、有機ＥＬ素子は、寿命が短いという重大な欠点
を持っている。現在のところ、連続的に駆動させて初期
の輝度を維持できる時間は、数ｉｏｏ時間が限度である
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、寿命の長い有機ＥＬ素子を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、透明基
板上に形成された透明導電Ｈ電極と、金属膜電極と、こ
れらの電極間に挟持された有機化合物からなる発光層と
を有し、前記１対の電極間に電場を印加して前記発光層
を発光させるエレクトロルミネッセンス素子において、
前記透明導電膜電極の前記発光層と接触する面の平坦度
が、前記発光層の膜厚の１／１０〜１／１００の範囲で
あることを特徴とするものである。

本発明における有機ＥＬ素子は、透明基板上に、透明導
電膜電極、発光層、及び金属膜電極か順次形成された構
造を有している。透明基板としては例えばガラス基板が
用いられる。透明導電膜電極の材料としては例えばイン
ジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）か用いられる。発光層の
材料としては各種有機化合物が用いられる。発光層の構
成は、正孔輸送層と電子輸送層（狭義の発光層）とを積
層したものか一般的である。本発明における発光層の厚
さとは、発光に関与する有機化合物の層の厚さを意味す
る。したがって、正孔輸送層と電子輸送層とを積層した
場合には、両者の合計の厚さである。金属膜電極の材料
としては各種の金属、合金が用いられる。透明導電膜電
極、発光層、及び金属膜電極は、スパッタリング法や真
空蒸着法（抵抗加熱方式、電子ビーム加熱方式）などの
製膜法により、形成される。

このような構造を有する有機ＥＬ素子は、１対の電極か
らそれぞれ注入された電子と正孔とが発光層で再結合す
ることによる発光現象を利用した素子であり、動作的に
は発光ダイオードと類似している。有機ＥＬ素子におい
ては、低電圧駆動を実現するために、発光層の膜厚を数
１００ｎｍ以下にすることが要求される。

本発明において、透明導電膜電極の表面の平坦度は、基
準長さを０．２５ｍｍとして測定された十点平均粗さ（
ＪＩＳ　ＢＯ６０１）の値を意味する。透明導電膜電極
の発光層と接触する面の平坦度を、発光層の膜厚の１／
１０〜１／１００の範囲としたのは、以下のような理由
による。

まず、本発明者らは、有機ＥＬ素子の劣化する原因につ
いて鋭意検討した結果、以下のような結論に達した。有
機ＥＬ素子では、電極から電子・正孔が注入された後に
、発光性再結合が生じるほかに、非発光性再結合が生じ
て発光層中に熱が発生ずる。この熱は、有機発光層材料
の結晶化を誘起する。このため、結晶粒の成長により、
発光層中で空孔など欠陥か発生したり、金属電極か破損
し、これらが有機ＥＬ素子を劣化させる原因となる。

有機ＥＬ素子を長寿命化するためには、有機発光層材料
として、結晶化に要する活性化エネルギーの高い材料を
選択することが考えられる。しかし、現在のところ、結
晶化に要する活性化エネルギーを定量化できる手段かな
いため、最適な材料を選択することは困難である。

本発明者らは、更に結晶化の初期過程を詳細に検討した
結果、有機発光層と接する透明導電膜電極の凹凸部分が
結晶化の核になることを見出した。

そして、この凹凸を平坦化することにより、結晶化の核
が減少し、結晶粒成長に伴う有機ＥＬ素子の劣化を抑制
できることを見出した。一方、−足表面積のＥＬ素子か
らの発光強度を最大にするためには、電極からより多数
の電子・正孔を注入すればよい。そのためには、発光層
と電極との接触面積をより大きくすればよい。

電極の平坦化により結晶化の核を減少させることと、発
光層と電極との接触面積を増大させることとは、相反す
る素子構造を要求するものである。

本発明者らは、素子全体の性能を最適化する観点から種
々実験し、発光層の膜厚に対する、透明導電膜電極の発
光層と接触する面の平坦度の範囲を求めた。すなわち、
平坦度が発光層の膜厚の１／１０を超えると素子の劣化
か進行して寿命か短くなり、１／１００未満では大きな
発光強度を得ることができない。そして、透明導電膜電
極の発光層と接触する面の平坦度を、発光層の膜厚の１
／１０〜１／１００の範囲にすれば、長寿命及び発光強
度の両者を満足できる。透明導電膜電極の平坦度は、例
えば製膜後に研磨することにより調整することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に本実施例で作製した直流駆動有機ＥＬ素子の構
造を示す。透明基板１上に、透明導電膜電極２、正孔輸
送層３、電子輸送層４、金属膜電極５が順次積層されて
ＥＬナセル構成されている。

本実施例においては、ＥＬナセル以下のようにして作製
された。

透明基板としてガラス基板を用い、このガラス基板を有
機溶剤により脱脂洗浄しておいた。透明導電膜電極材料
としてインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）を用いた。ガ
ラス基板上に、スパッタリング法により、平均膜厚３０
０ｎ＋１のＩＴＯ薄膜を形成した。

ＩＴＯ薄膜を製膜後、研磨粒子としてカーボランダムを
用い、表面粗さ計による一ｊ定を行い、表面の平坦度が
２Ｏｒ＋ｍ以下、２ｎｍ以上となるように研磨した（実
施例１〜５）。比較のために、研磨処理を行わなかった
もの（比較例１）、及び平坦度をｌｎｍ未満にしたもの
（比較例２）を作製した。

表面の平坦度は、基準長さを０　、２５　＋ａｍとして
測定した十点平均粗さの値である（ＪＩＳ　ＢＯ６０１
）。更に、ランプ加熱により、真空中、３００°Ｃて、
３０分間熱処理して、膜抵抗を５０Ω／口に調整した。

正孔輸送層材料としては、下記１式で表わされるヒドラ
ゾン化合物を用いた。ＩＴＯ電極上に、抵抗加熱真空蒸
着法により、膜厚１００ｎｍのヒドラゾン化合物の薄膜
を形成した。蒸着時のホード温度は、予備実験により決
定された、ヒドラゾン化合物の熱分解が生じない値を採
用した。また、水晶振動子式膜厚モニターにより監視し
なから、蒸着ボートに通電する時間を調整することによ
り、ヒドラゾン化合物薄膜の膜厚を制御した。

電子輸送層材料としては、下記り式で表わされるトリス
（８−キノリツール）アルミニウム（以下、八ρ１．と
略す）を用いた。正孔輸送層上に、前記と同縁に、抵抗
加熱真空蒸着法により、膜厚１００ｎｍのＡｇｑ３の薄
膜を形成した。

金属膜電極材料としては、Ｍｇ−Ａｇ合金（Ｍｇ／Ａｇ
−１／１０）を使用した。この合金のペレットを蒸発源
とし、所定形状のマスクを用いて電子ビーム蒸着法によ
り、膜厚３００ｒ＋ｍ、面積４×４關２の薄膜電極を形
成した。この際、蒸発源を収容したルツボには、アルミ
製のカバーを設け、電子源であるフィラメントからの輻
射熱か有機膜に達するのを防止した。

有機膜及び金属膜電極は、スパッタ槽、抵抗加熱蒸着槽
、電子ビーム蒸着槽を連結した製膜装置を用いて形成し
、一連の工程の間に、素子を外気に触れさせることなく
各真空槽を移動させた。このように素子を外気にさらさ
ないようにすれば、有機層の酸化、膜へのゴミの付着な
ど、素子特性を劣化させる要因を除去する点で有利であ
る。

以上のようにして作製された各ＥＬセルについて、気温
２５℃、相対湿度５０％において、ＩＴＯ電極側を正、
金属電極側を負として電圧を印加し、発光特性を測定し
た。測定内容は、ＩＯＶを印加した発光時の電流、輝度
計により測定した電圧印加直後の発光輝度、及び発光輝
度が通電開始時の半分になる時間で定義される寿命であ
る。これらの結果を表１に示す。

表　　　　　１ ［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、輝度か高く、かつ
寿命の長い有機エレクトロルミｔ・ノセンス素子を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における有機エレクトロルミネ
ッセンス素子の構成を示す図である。 １・・・透明基板、２・・・透明導電膜電極、３・・正
孔輸送層、４・・・電子輸送層、５・・金属膜電極。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　透明基板上に形成された透明導電膜電極と、金属膜電
   極と、これらの電極間に挟持された有機化合物からなる
   発光層とを有し、前記１対の電極間に電場を印加して前
   記発光層を発光させるエレクトロルミネッセンス素子に
   おいて、前記透明導電膜電極の前記発光層と接触する面
   の平坦度が、前記発光層の膜厚の１／１０〜１／１００
   の範囲であることを特徴とする有機エレクトロルミネッ
   センス素子。