JPH05335084A - 発光素子 - Google Patents
発光素子Info
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- JPH05335084A JPH05335084A JP4137298A JP13729892A JPH05335084A JP H05335084 A JPH05335084 A JP H05335084A JP 4137298 A JP4137298 A JP 4137298A JP 13729892 A JP13729892 A JP 13729892A JP H05335084 A JPH05335084 A JP H05335084A
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、素子の長寿命化を図り、高性能な
発光素子を提供することを目的とする。 【構成】 電界を印加することによって発光する第一発
光層３と、第一発光層３よりも前方に設けられ、第一発
光層３において発光した光により励起され発光する第二
発光層５とを有する発光素子。
発光素子を提供することを目的とする。 【構成】 電界を印加することによって発光する第一発
光層３と、第一発光層３よりも前方に設けられ、第一発
光層３において発光した光により励起され発光する第二
発光層５とを有する発光素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光励起により発光する
発光層を有する発光素子に関する。
発光層を有する発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化に伴って、ＣＲ
Ｔより低消費電力で空間占有容積が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などがあるが、特に
最近自己発光型で表示が鮮明な電界発光素子が〔エレク
トロルミネッセンス（ＥＬ）素子〕が注目されている。
Ｔより低消費電力で空間占有容積が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などがあるが、特に
最近自己発光型で表示が鮮明な電界発光素子が〔エレク
トロルミネッセンス（ＥＬ）素子〕が注目されている。
【０００３】上記電界発光素子には、無機ＥＬ素子と、
有機ＥＬ素子とがあり、この中でも有機ＥＬ素子は電極
から注入された電荷（ホール、および電子）が発光体中
で再結合して発光するという、所謂「注入発光型」であ
るため低電圧で駆動することができ、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った利点を有しており、こ
れからの表示素子として非常に有望である。
有機ＥＬ素子とがあり、この中でも有機ＥＬ素子は電極
から注入された電荷（ホール、および電子）が発光体中
で再結合して発光するという、所謂「注入発光型」であ
るため低電圧で駆動することができ、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った利点を有しており、こ
れからの表示素子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】しかしながら、従来の
有機ＥＬ素子において、素子を駆動する際に両電極間に
印加した電圧は低電圧であっても、素子間にかかる電場
は、１０5 Ｖ／ｃｍのオーダとなり、このように高い電
場がかかると、電子なだれが生じ、絶縁破壊を起こす場
合がある。
有機ＥＬ素子において、素子を駆動する際に両電極間に
印加した電圧は低電圧であっても、素子間にかかる電場
は、１０5 Ｖ／ｃｍのオーダとなり、このように高い電
場がかかると、電子なだれが生じ、絶縁破壊を起こす場
合がある。
【０００５】またそれと同時に、有機化合物からなる有
機発光層は導電性がないため、キャリアの移動度は低
く、抵抗値は高い。その結果、両電極間に電圧を印加し
発光させると、素子抵抗による発熱が生じ、有機発光層
の溶融あるいは熱分解が起こるなどして、発光色の変化
が起こったり、発光しなくなるということがあった。更
に、有機発光層は主に蒸着法により製膜するので膜の状
態はアモルファスであることが多く、熱的に不安定であ
る。
機発光層は導電性がないため、キャリアの移動度は低
く、抵抗値は高い。その結果、両電極間に電圧を印加し
発光させると、素子抵抗による発熱が生じ、有機発光層
の溶融あるいは熱分解が起こるなどして、発光色の変化
が起こったり、発光しなくなるということがあった。更
に、有機発光層は主に蒸着法により製膜するので膜の状
態はアモルファスであることが多く、熱的に不安定であ
る。
【０００６】以上のようなことが原因となり、従来のも
のでは素子の寿命が短いという問題があった。本発明
は、上記問題点に鑑み、素子の長寿命化を図り、高性能
な発光素子を提供することを目的とする。
のでは素子の寿命が短いという問題があった。本発明
は、上記問題点に鑑み、素子の長寿命化を図り、高性能
な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、発光素子が、電界を印加することによって発光する
第一の発光層と、前記第一の発光層の前方に設けられ、
第一の発光層において発光した光により励起され発光す
る第二の発光層とを有することを特徴とする。
に、発光素子が、電界を印加することによって発光する
第一の発光層と、前記第一の発光層の前方に設けられ、
第一の発光層において発光した光により励起され発光す
る第二の発光層とを有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記のように構成することによって、以下のよ
うに作用する。即ち、本発明の発光素子に直流電圧また
は、交流電圧を印加すると、第一発光層において電界発
光が生じる。その光が、第二発光層に入射すると、第二
発光層に用いた発光材料が入射してきた光により光励起
され、発光が起こり、この光が外部に取り出される。
うに作用する。即ち、本発明の発光素子に直流電圧また
は、交流電圧を印加すると、第一発光層において電界発
光が生じる。その光が、第二発光層に入射すると、第二
発光層に用いた発光材料が入射してきた光により光励起
され、発光が起こり、この光が外部に取り出される。
【０００９】これにより、直接発光を外部に取り出す第
二発光層の発光材料に高電場がかかったり、電圧をかけ
ることにより起こる発熱が起こったりすることがない。
尚、第一発光層としては、無機材料が望ましい。
二発光層の発光材料に高電場がかかったり、電圧をかけ
ることにより起こる発熱が起こったりすることがない。
尚、第一発光層としては、無機材料が望ましい。
【００１０】
〔実施例１〕図１に本発明の一例に係る発光素子の断面
図が示されている。図１において、第一のガラス基板１
の一方の表面に、ホール注入電極２、第一発光層３、電
子注入電極４が順に形成されており、第一のガラス基板
１の他方の表面に、第二発光層５、第二のガラス基板６
が第一のガラス基板１の側から順に形成されている。ま
た、第一発光層３の両表面には、第一発光層３を挟み込
む形で、第一発光層３の耐電圧性を高めるための膜７が
設けられている。
図が示されている。図１において、第一のガラス基板１
の一方の表面に、ホール注入電極２、第一発光層３、電
子注入電極４が順に形成されており、第一のガラス基板
１の他方の表面に、第二発光層５、第二のガラス基板６
が第一のガラス基板１の側から順に形成されている。ま
た、第一発光層３の両表面には、第一発光層３を挟み込
む形で、第一発光層３の耐電圧性を高めるための膜７が
設けられている。
【００１１】尚、第二発光層５で発光した光は、図１の
矢印Ａ方向に取り出される。また、上記ホール注入電極
２、および電子注入電極４には、それぞれリード線８が
接続されており、電圧を印加できるようになっている。
上記第一のガラス基板１に用いられるガラスとしては、
第一発光層３で発光した光が効率よく第二発光層５に投
射するためにできるだけ透明度の高いものがよい。
矢印Ａ方向に取り出される。また、上記ホール注入電極
２、および電子注入電極４には、それぞれリード線８が
接続されており、電圧を印加できるようになっている。
上記第一のガラス基板１に用いられるガラスとしては、
第一発光層３で発光した光が効率よく第二発光層５に投
射するためにできるだけ透明度の高いものがよい。
【００１２】上記ホール注入電極２としては、第一発光
層３で発光した光を、第二発光層５に投射するために、
透明でなければならない。ここではホール注入電極２の
材料として、インジウム−スズ酸化物を用いた。上記第
一発光層３としては、熱に安定で、第二発光層５を光励
起するために、第二発光層５に用いた材料よりも発光波
長の短い光を呈する材料が用いられる。ここでは、第一
発光層３の材料として、Ｃｅが少量添加されたＳｒＳを
用いた。
層３で発光した光を、第二発光層５に投射するために、
透明でなければならない。ここではホール注入電極２の
材料として、インジウム−スズ酸化物を用いた。上記第
一発光層３としては、熱に安定で、第二発光層５を光励
起するために、第二発光層５に用いた材料よりも発光波
長の短い光を呈する材料が用いられる。ここでは、第一
発光層３の材料として、Ｃｅが少量添加されたＳｒＳを
用いた。
【００１３】尚、図１において、リード線８をホール注
入電極２の上部表面に接続しているため、第一発光層３
は、第二発光層５よりも小さいが、リード線８をホール
注入電極２側面に接続することにより、第二発光層５と
同じ大きさで形成することができる。さらに、上記電子
注入電極４としては、ＭｇＩｎ合金が、第一発光層３の
耐電圧性を高めるための膜７にはＢａＴｉＯ3 が、それ
ぞれ用いられている。
入電極２の上部表面に接続しているため、第一発光層３
は、第二発光層５よりも小さいが、リード線８をホール
注入電極２側面に接続することにより、第二発光層５と
同じ大きさで形成することができる。さらに、上記電子
注入電極４としては、ＭｇＩｎ合金が、第一発光層３の
耐電圧性を高めるための膜７にはＢａＴｉＯ3 が、それ
ぞれ用いられている。
【００１４】また、上記第二発光層５には、上記したよ
うに第一発光層３で発光した光で、第二発光層５の材料
が励起されるように、第一発光層３に用いた材料の発光
波長より、発光波長の長い有機化合物が用いられる。こ
こでは、第一のガラス基板１表面の半分の領域にトリス
（８−キノリノール）アルミニウム錯体（下記化１に示
す）が用いられ、残りの半分の領域にフタロペリノン誘
導体（下記化２に示す）が用いられている。
うに第一発光層３で発光した光で、第二発光層５の材料
が励起されるように、第一発光層３に用いた材料の発光
波長より、発光波長の長い有機化合物が用いられる。こ
こでは、第一のガラス基板１表面の半分の領域にトリス
（８−キノリノール）アルミニウム錯体（下記化１に示
す）が用いられ、残りの半分の領域にフタロペリノン誘
導体（下記化２に示す）が用いられている。
【００１５】
【化１】
【００１６】
【化２】
【００１７】上記のような構成の発光素子は、図２に示
すような工程を経て作製された。以下、図を参照しなが
ら発光素子の作製方法の説明を行う。先ず、厚さ約０．
２ｍｍ、縦横５０ｍｍ×５０ｍｍの透明な第一のガラス
基板１を市販の洗剤、次にアセトンを用いて超音波洗浄
し、約１１０℃の乾燥機中で乾燥を行った。
すような工程を経て作製された。以下、図を参照しなが
ら発光素子の作製方法の説明を行う。先ず、厚さ約０．
２ｍｍ、縦横５０ｍｍ×５０ｍｍの透明な第一のガラス
基板１を市販の洗剤、次にアセトンを用いて超音波洗浄
し、約１１０℃の乾燥機中で乾燥を行った。
【００１８】この上に２ｍｍ幅のストライプ状に型抜き
した金属性のマスクを載せ、スパッタ法によりインジウ
ム−スズ酸化物（ＩＴＯ）膜を１０００Åの厚みでつ
け、透明なホール注入電極２を作製した（図２ａ）。こ
のホール注入電極２が形成されたガラス基板状に、第一
発光層３として、Ｃｅを少量添加したＳｒＳの蒸着膜を
形成した。さらにこの第一発光層３となるＳｒＳ：Ｃｅ
膜の耐電圧性を増すための膜７として、誘電性の高いＢ
ａＴｉＯ3 を、ＳｒＳ：Ｃｅ膜を形成する前後に、第一
発光層３をサンドイッチする形で、ｒｆスパッタ法によ
り製膜した（図２ｂ）。このＢａＴｉＯ3 膜も含めた第
一発光層３の膜厚は全体で約１μｍである。
した金属性のマスクを載せ、スパッタ法によりインジウ
ム−スズ酸化物（ＩＴＯ）膜を１０００Åの厚みでつ
け、透明なホール注入電極２を作製した（図２ａ）。こ
のホール注入電極２が形成されたガラス基板状に、第一
発光層３として、Ｃｅを少量添加したＳｒＳの蒸着膜を
形成した。さらにこの第一発光層３となるＳｒＳ：Ｃｅ
膜の耐電圧性を増すための膜７として、誘電性の高いＢ
ａＴｉＯ3 を、ＳｒＳ：Ｃｅ膜を形成する前後に、第一
発光層３をサンドイッチする形で、ｒｆスパッタ法によ
り製膜した（図２ｂ）。このＢａＴｉＯ3 膜も含めた第
一発光層３の膜厚は全体で約１μｍである。
【００１９】このようにＢａＴｉＯ3 膜により上下を挟
まれた形で設けられた第一発光層３上に、先に形成した
ホール注入電極２のラインと直行する方向に２ｍｍ幅の
ストライプ型のマスクをかぶせて、ＭｇＩｎ合金を２０
００Åの厚さに蒸着し、電子注入電極４を形成した（図
２ｃ）。この上から封止剤として、シリコンオイルやエ
ポキシ系の樹脂を用いて、封入してもよい。
まれた形で設けられた第一発光層３上に、先に形成した
ホール注入電極２のラインと直行する方向に２ｍｍ幅の
ストライプ型のマスクをかぶせて、ＭｇＩｎ合金を２０
００Åの厚さに蒸着し、電子注入電極４を形成した（図
２ｃ）。この上から封止剤として、シリコンオイルやエ
ポキシ系の樹脂を用いて、封入してもよい。
【００２０】上記第一発光層３を形成した側と、反対側
のガラス表面上にトリス（８−キノリノール）アルミニ
ウム錯体、及びフタロペリノン誘導体を面の半分の領域
にそれぞれ約１０００Åの膜厚に真空蒸着した（図２
ｄ）。これを第二発光層５とする。この有機層を保護す
るために、０．８ｍｍ厚の第二のガラス基板６を重ねて
固定した（図２ｅ）。
のガラス表面上にトリス（８−キノリノール）アルミニ
ウム錯体、及びフタロペリノン誘導体を面の半分の領域
にそれぞれ約１０００Åの膜厚に真空蒸着した（図２
ｄ）。これを第二発光層５とする。この有機層を保護す
るために、０．８ｍｍ厚の第二のガラス基板６を重ねて
固定した（図２ｅ）。
【００２１】このように作製した発光素子を、以下
（ａ）素子と称する。上記（ａ）素子の、ホール注入電
極２と電子注入電極４の間に５ｋＨｚの交流電圧を印加
することによって、先ず第一発光層３において、青緑色
の電界発光が生じる。この光は透明なホール注入電極
２、第一のガラス基板１を通り、第二発光層５に入射す
る。入射した光によって第二発光層５に用いた発光材料
が光励起され、発光が生じ、第二のガラス基板６を経て
トリス（８キノリノール）アルミニウム錯体の蒸着膜側
からは、緑色の発光が、フタロペリノン誘導体の蒸着膜
側からは黄橙色の発光が認められた。 〔比較例〕図３に示すように、ガラス基板１１上に、ホ
ール注入電極１２と、ホール輸送層１３と、発光層１４
と、電子注入電極１５が順に形成された有機電界発光素
子。
（ａ）素子と称する。上記（ａ）素子の、ホール注入電
極２と電子注入電極４の間に５ｋＨｚの交流電圧を印加
することによって、先ず第一発光層３において、青緑色
の電界発光が生じる。この光は透明なホール注入電極
２、第一のガラス基板１を通り、第二発光層５に入射す
る。入射した光によって第二発光層５に用いた発光材料
が光励起され、発光が生じ、第二のガラス基板６を経て
トリス（８キノリノール）アルミニウム錯体の蒸着膜側
からは、緑色の発光が、フタロペリノン誘導体の蒸着膜
側からは黄橙色の発光が認められた。 〔比較例〕図３に示すように、ガラス基板１１上に、ホ
ール注入電極１２と、ホール輸送層１３と、発光層１４
と、電子注入電極１５が順に形成された有機電界発光素
子。
【００２２】ホール注入電極１２の材料としてはＩＴＯ
が、ホール輸送層１３の材料としてはポリビニルカルバ
ゾールが、発光層１４の材料としてはトリス（８キノリ
ノール）アルミニウム錯体が、電子注入電極１５の材料
としてはＭｇＩｎ合金がそれぞれ用いられている。上記
構成の発光素子を、以下（ｘ）素子と称する。 〔実験〕本発明の（ａ）素子、および比較例の（ｘ）素
子を用いて、発光寿命を測定したので、その結果を以下
に説明する。
が、ホール輸送層１３の材料としてはポリビニルカルバ
ゾールが、発光層１４の材料としてはトリス（８キノリ
ノール）アルミニウム錯体が、電子注入電極１５の材料
としてはＭｇＩｎ合金がそれぞれ用いられている。上記
構成の発光素子を、以下（ｘ）素子と称する。 〔実験〕本発明の（ａ）素子、および比較例の（ｘ）素
子を用いて、発光寿命を測定したので、その結果を以下
に説明する。
【００２３】尚、ここで、発光寿命とは初期輝度の半減
期のことをいう。本発明の（ａ）素子は、駆動電圧１０
Ｖ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 の条件で、大気中で発光
寿命が、１００時間であった。比較例の（ｘ）素子は、
駆動電圧１０Ｖ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 の条件で、
発光寿命が、約２０時間であった。
期のことをいう。本発明の（ａ）素子は、駆動電圧１０
Ｖ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 の条件で、大気中で発光
寿命が、１００時間であった。比較例の（ｘ）素子は、
駆動電圧１０Ｖ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ2 の条件で、
発光寿命が、約２０時間であった。
【００２４】上記結果から明らかなように、本発明の素
子構造を用いることにより、発光素子の長寿命化を図る
ことができた。 〔その他の事項〕 上記実施例に用いた第一発光層の材料以外の材料を
用いることが可能である。下記表１にＳｒＳ：Ｃｅ以外
に第一発光層の材料として用いることのできる発光材料
と、その材料を用いた場合に使用できる第二発光層の材
料を示す。
子構造を用いることにより、発光素子の長寿命化を図る
ことができた。 〔その他の事項〕 上記実施例に用いた第一発光層の材料以外の材料を
用いることが可能である。下記表１にＳｒＳ：Ｃｅ以外
に第一発光層の材料として用いることのできる発光材料
と、その材料を用いた場合に使用できる第二発光層の材
料を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】 上記実施例においては、第一発光層の
材料として、無機の発光材料を用いたが、有機材料であ
っても、耐電圧性が高く、熱的に安定であれば、用いる
ことができる。 上記実施例においては、第二発光層に２つの種類の
違う発光材料を用いたが、一種類の発光材料を用いて形
成することも、或いは３つ以上の種類の違った発光材料
を用いることもできる。
材料として、無機の発光材料を用いたが、有機材料であ
っても、耐電圧性が高く、熱的に安定であれば、用いる
ことができる。 上記実施例においては、第二発光層に２つの種類の
違う発光材料を用いたが、一種類の発光材料を用いて形
成することも、或いは３つ以上の種類の違った発光材料
を用いることもできる。
【００２７】複数の発光材料を第二発光層に用いる場
合、上記実施例の他、ドット単位で製膜を行うマスキン
グ法やスクリーン印刷法によって素子の作製を行うこと
も可能である。 上記実施例においては、ホール注入電極と第二発光
層の間に第一のガラス基板が設けられているが、この第
一のガラス基板は必ずしも設ける必要はなく、ホール注
入電極と第二発光層とが直接接触した状態、或いはホー
ル注入電極と第二発光層とが離れた状態で構成すること
も可能である。
合、上記実施例の他、ドット単位で製膜を行うマスキン
グ法やスクリーン印刷法によって素子の作製を行うこと
も可能である。 上記実施例においては、ホール注入電極と第二発光
層の間に第一のガラス基板が設けられているが、この第
一のガラス基板は必ずしも設ける必要はなく、ホール注
入電極と第二発光層とが直接接触した状態、或いはホー
ル注入電極と第二発光層とが離れた状態で構成すること
も可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発光した光を外部に取り出す第二の発光層に電圧を印加
しないので、第二の発光層に高電場がかかることや、素
子抵抗による発熱が生じることはなく、素子の耐久性が
向上するという効果を奏した。加えて、従来では、高電
場、または発熱等により生じる耐久性の問題で素子に用
いる色素の種類が限定されていたものが、第一の発光層
で発光した光によって励起される材料を第二発光層に用
いるという条件を満たしていれば、幅広く発光層に用い
る蛍光性色素を選択することが出来るようになり、平面
フルカラーディスプレイの選択範囲が広がる。
発光した光を外部に取り出す第二の発光層に電圧を印加
しないので、第二の発光層に高電場がかかることや、素
子抵抗による発熱が生じることはなく、素子の耐久性が
向上するという効果を奏した。加えて、従来では、高電
場、または発熱等により生じる耐久性の問題で素子に用
いる色素の種類が限定されていたものが、第一の発光層
で発光した光によって励起される材料を第二発光層に用
いるという条件を満たしていれば、幅広く発光層に用い
る蛍光性色素を選択することが出来るようになり、平面
フルカラーディスプレイの選択範囲が広がる。
【図１】本発明の発光素子の断面図である。
【図２】本発明の発光素子の製造工程を示す図である。
【図３】比較例の有機電界発光素子の断面図である。
３ 第一発光層 ５ 第二発光層
───────────────────────────────────────────────────── 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)
- 【請求項１】 電界を印加することによって発光する第
一の発光層と、 前記第一の発光層の前方に設けられ、第一の発光層にお
いて発光した光により励起され発光する第二の発光層と
を有することを特徴とする発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13729892A JP3553619B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13729892A JP3553619B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335084A true JPH05335084A (ja) | 1993-12-17 |
| JP3553619B2 JP3553619B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=15195419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13729892A Expired - Fee Related JP3553619B2 (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553619B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1012383A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 多色発光装置およびその製造方法 |
| US6551440B2 (en) | 1998-06-24 | 2003-04-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing color electroluminescent display apparatus and method of bonding light-transmitting substrates |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP13729892A patent/JP3553619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1012383A (ja) * | 1996-06-26 | 1998-01-16 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 多色発光装置およびその製造方法 |
| US6551440B2 (en) | 1998-06-24 | 2003-04-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing color electroluminescent display apparatus and method of bonding light-transmitting substrates |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3553619B2 (ja) | 2004-08-11 |
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