JPH07176384A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機ＥＬ素子の駆動にともなう発熱を除去
し、発熱による素子の発光特性の劣化を防止して、長期
に亘って安定な発光特性が維持されるとともに、長寿命
の有機ＥＬ素子を提供する。 【構成】 基板１の、一対の電極２，４間に有機発光材
料３を挟持した構造体１０側もしくはその反対側の表面
上、または内部に、良熱伝導性の線状体５を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機ＥＬ（電界発光）
素子に関する。さらに詳しくは、主に、情報産業機器用
の各種ディスプレーや発光素子に好適に用いられる、長
期に亘って安定な発光特性が維持され、長寿命の有機Ｅ
Ｌ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＥＬ素子には無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素
子とがあり、いずれのＥＬ素子も自己発光性であるため
に視認性が高く、また完全固体素子であるために耐衝撃
性に優れるとともに取扱いが容易である。このため、グ
ラフィックディスプレイの画素やテレビ画像表示装置の
画素、または面光源等としての研究開発および実用化が
進められている。

【０００３】有機ＥＬ素子は、互いに対向する二つの電
極間に有機物を挟持してなる構造体であり有機物はさら
に発光層、正孔注入層／発光層，発光層／電子注入層，
正孔注入層／発光層／電子注入層のような積層体、また
は、正孔注入材料と電子注入材料のうち少なくとも一つ
と発光材料とを混合した構造になっている。電極は通常
陰極にはＹｂ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｉｎなどの仕事関数の小さ
な物質が用いられ、陽極にはＡｕ，Ｎｉ，ＩＴＯなどの
仕事関数が大きな物質が用いられる。また発光面側の電
極は発光した光を通すように透明または半透明である。
このような有機ＥＬ素子は、発光材料に注入された電子
と正孔とが再結合するときに生じる発光を利用するもの
である。このため有機ＥＬ素子は、発光層の厚さを薄く
することにより例えば４．５Ｖという低電圧での駆動が
可能で応答も速いといった利点や輝度が注入電流に比例
するために高輝度のＥＬ素子を得ることができるといっ
た利点を有している。また、発光材料の蛍光性の有機固
体の種類を変えることにより、青、緑、黄、赤の可視域
すべての色の発光を得ることができる。有機ＥＬ素子
は、このような利点、特に低電圧での駆動が可能である
という利点を有していることから、現在、実用化のため
に研究が続けられている。

【０００４】このような有機ＥＬ素子は、電流注入型の
発光素子であるので駆動中にジュール熱が発生する。と
ころが有機ＥＬ素子を構成している発光材料や正孔注入
材料、電子注入材料である有機固体は熱により分解した
り結晶化して素子の性能が劣化してしまう。また金属電
極も温度が高くなると酸化し易い。したがって、実用的
な有機ＥＬ素子や有機ＥＬデバイスを得るためには有機
固体や金属電極が熱劣化しないように効率よく熱を逃し
てやる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような観点から、
基板に熱伝導率の大きなものを使う素子（特開平５−１
２９０８２号公報）が開示されている。しかし、基板の
熱伝導性を向上させるだけでは充分な効果は得られず、
また、基板の屈折率や熱膨張率、光透過特性、強度等も
変えてしまうため、満足できるものではなかった。また
放熱層としてフルオロカーボン油を使う素子（特開平５
−１１４４８６号公報）も開示されている。しかし、液
体を使うことは取扱いの面で困難を伴うことが多く、ま
た液体を封入するため、衝撃を受けた際の液漏れの心配
があった。さらに、Ｈｅ等のガスに封入することによっ
て熱伝導性を上げる方法（特開平４−２４９０９２号公
報）も開示されている。しかしこれも同様にガス漏れの
心配があった。本発明は、上述の問題に鑑みなされたも
のであり、有機ＥＬ素子の駆動にともなう発熱を除去
し、発熱による素子の発光特性の劣化を防止して、長期
に亘って安定な発光特性が維持されるとともに、長寿命
の有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、基板上に、その少なくとも一方が
透明または半透明の互いに対向する一対の電極間に有機
発光材料を挟持してなる構造体を形成してなる有機ＥＬ
素子において、前記基板の、少なくとも前記構造体側も
しくはその反対側の表面上、または内部に、良熱伝導性
の線状体を配設してなることを特徴とする有機ＥＬ素子
が提供される。

【０００７】また、前記線状体の熱伝導率が５０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子が提供さ
れる。

【０００８】また、基板上に、その少なくとも一方が透
明または半透明の互いに対向する一対の電極間に有機発
光材料を挟持してなる構造体を形成してなる有機ＥＬ素
子において、前記構造体の外表面に、熱伝導性物質を含
有する保護層が積層されてなることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子が提供される。

【０００９】また、前記構造体の外表面に熱伝導性物質
を含有する保護層が積層されてなることを特徴とする有
機ＥＬ素子が提供される。

【００１０】また、前記保護層の単位面積あたりの熱抵
抗が、２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下であることを特徴とする有
機ＥＬ素子が提供される。

【００１１】また、前記熱伝導性物質が、平均粒径１０
０ｎｍ〜１０００μｍの熱伝導性粒子であることを特徴
とする有機ＥＬ素子が提供される。

【００１２】さらに、前記熱伝導性物質が、熱伝導率が
２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の電気絶縁性無機物であることを特
徴とする有機ＥＬ素子が提供される。

【００１３】以下、本発明を具体的に説明する。以下、
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の構造体の構成を説明
する。本発明に用いられる素子の構造体の構成は、特に
限定されるものではなく任意の構成を採ることができ
る。たとえば、陽極／発光層／陰極、陽極／正孔注入層
／発光層／陰極、陽極／発光層／電子注入層／陰極、又
は陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極を挙げ
ることができる。また各層が複数の層の積層体でもよい
し、複数の材料の混合層でもよい。これらの有機物各層
はたとえば特願平５−０２８６５９号に提案された有機
物を入れた容器を電子線により加熱して、その有機物を
その容器から蒸発させ、かつ、その蒸発させた有機物を
一方の電極上に堆積させて有機物層を形成する方法を用
いて形成することができる。各層の厚さは特に限定され
るものではない。陰陽の電極を除いた各層の厚さは通常
５ｎｍ〜５μｍである。また材料は通常有機ＥＬ素子に
使われるものなら特に限定されない。以下、具体的に、
陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
からなる有機ＥＬ素子の構造体の各構成について説明す
る。

【００１４】基板 本発明に用いられる有機ＥＬ素子は、素子を支持する基
板上にて形成することが好ましい。本発明に用いられる
基板は、透明性を有するものが好ましく、具体的にはガ
ラス，透明プラスチック，石英などを挙げることができ
る。

【００１５】電極 本発明に用いられる電極は、その少なくとも一方が透明
または半透明の互いに対向する一対の電極（陽極及び陰
極）からなる。透明または半透明とするのは透光性を得
るためである。 −１ 陽極 本発明に用いられる陽極としては、仕事関数の大きい
（４ｅＶ以上）金属，合金，電気伝導性化合物及びこれ
らの混合物を電極物質とするものを好適に用いることが
できる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなど
の金属，ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ₂ ，ＺｎＯなどの誘電
性を有した透明材料または半透明材料を挙げることがで
きる。この陽極は、これらの極物質を蒸着やスパッタリ
ングなどの方法により、薄膜を形成させることにより作
成することができる。この電極より発光を取り出す場合
には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、
また、電極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下とする
ことが好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１
０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で
選ぶことができる。

【００１６】−２ 陰極 一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）
金属，合金，電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電
極物質とするものを用いることができる。このような電
極物質の具体例としては、ナトリウム，ナトリウム−カ
リウム合金，マグネシウム，リチウム，マグネシウム／
銅混合物，Ａｌ／（Ａｌ₂ Ｏ₃ ），インジウム，希土類
金属などを挙げることができる。該陰極は、これらの電
極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜
を形成させることにより、作製することができる。ま
た、電極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下とするこ
とが好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ，好ましく
は５０〜２００ｎｍの範囲で選ぶことができる。なお、
このＥＬ素子においては、該陽極又は陰極のいずれか一
方を透明又は半透明とすることが、電極自体が発光を透
過して、発光の取り出し効率を向上させるため好まし
い。

【００１７】発光層 発光層の材料として使用可能な有機化合物としては、特
に限定はないが、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾ
ール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤、金属キ
レート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合
物等を挙げることができる。

【００１８】具体的に化合物名を示せば、例えば、特開
昭５９−１９４３９３号公報に開示されているものを挙
げることができる。その代表例としては２，５−ビス
（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリ
ル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４’−ビス
（５，７−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）ス
チルベン、４，４’−ビス［５，７−ジ−（２−メチル
−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル］スチルベ
ン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベ
ンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス［５−
α，α−ジメチルベンジル−２−ベンゾオキサゾリル］
チオフェン、２，５−ビス［５，７−ジ−（２−メチル
−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル］−３，４ジ
オフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２
−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４’−ビス
（２−ベンゾオキサゾリル）ビフェニル、５−メチル−
２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリ
ル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール、２−［２
−（４−クロロフェニル）ビニル］ナフト［１，２−
ｄ］オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２−２’
−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾー
ル等のベンゾチアゾール系、２−［２−［４−（２−ベ
ンゾイミダゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾイミダゾ
ール、２−［２−（４−カルボキシフェニル）ビニル］
ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光
増白剤を挙げることができる。さらに、他の有用な化合
物は、ケミストリー・オブ・シンセティック・ダイズ１
９７１，６２８〜６３７頁および６４０頁に列挙されて
いる。

【００１９】前記キレート化オキシノイド化合物として
は、例えば特開昭６３−２９５６９５号公報に開示され
ているものを用いることができる。その代表例として
は、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス
（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ
［ｆ］−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−
８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス
（８−キノリノ−ル）インジウム、トリス（５−メチル
−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノール
リチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガ
リウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシ
ウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−
キノリノニル）メタン］等の８−ヒドロキシキノリン系
金属錯体やジリチウムエピントリジオン等を挙げること
ができる。

【００２０】また、前記スチリルベンゼン系化合物とし
ては、例えば欧州特許第０３１９８８１号明細書や欧州
特許第０３７３５８２号明細書に開示されているものを
用いることができる。その代表例としては、１，４−ビ
ス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３
−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチ
ルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−
ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス
（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−
メチルスチリル）−２−メチルベンゼン、１，４−ビス
（２−メチルスチリル）−２−エチルベンゼン等を挙げ
ることができる。

【００２１】また、特開平２−２５２７９３号公報に開
示されているジスチリルピラジン誘導体も発光層の材料
として用いることができる。その代表例としては、２，
５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビ
ス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス［２
−（１−ナフチル））ビニル］ピラジン、２，５−ビス
（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス［２
−（４−ビフェニル）ビニル］ピラジン、２，５−ビス
［２−（１−ピレニル）ビニル］ピラジン等を挙げるこ
とができる。その他のものとして、例えば欧州特許第０
３８７７１５号明細書に開示されているポリフェニル系
化合物も発光層の材料として用いることもできる。

【００２２】さらに、上述した蛍光増白剤、金属キレー
ト化オキシノイド化合物、およびスチリルベンゼン系化
合物等以外に、例えば１２−フタロペリノン（J. Appl.
Phys., 第２７巻，Ｌ７１３（１９８８年））、１，４
−ジフェニル−１，３−ブタジエン、１，１，４，４−
テトラフェニル−１，３ブタジエン（以上Appl. Phys.
Lett.,第５６巻，Ｌ７９９（１９９０年））、ナフタル
イミド誘導体（特開平２−３０５８８６号公報）、ペリ
レン誘導体（特開平２−１８９８９０号公報）、オキサ
ジアゾール誘導体（特開平２−２１６７９１号公報、ま
たは第３８回応用物理学関係連合講演会で浜田らによっ
て開示されたオキサジアゾール誘導体）、アルダジン誘
導体（特開平２−２２０３９３号公報）、ピラジリン誘
導体（特開平２−２２０３９４号公報）、シクロペンタ
ジエン誘導体（特開平２−２８９６７５号公報）、ピロ
ロピロール誘導体（特開平２−２９６８９１号公報）、
スチリルアミン誘導体（Appl. Phys. Lett.,第５６巻，
Ｌ７９９（１９９０年））、クマリン系化合物（特開平
２−１９１６９４号公報）、国際公開公報ＷＯ９０／１
３１４８やAppl. Phys. Lett.,vol 58,18,P1982(1991)
に記載されているような高分子化合物等も、発光層の材
料として用いることができる。

【００２３】本発明では、特に発光層の材料として、芳
香族ジメチリディン系化合物（欧州特許第０３８８７６
８号明細書や特開平３−２３１９７０号公報に開示のも
の）を用いることが好ましい。具体例としては、１，４
−フェニレンジメチリディン、４，４−フェニレンジメ
チリディン、２，５−キシレンジメチリディン、２，６
−ナフチレンジメチリディン、１，４−ビフェニレンジ
メチリディン、１，４−ｐ−テレフェニレンジメチリデ
ィン、９，１０−アントラセンジイルジルメチリディ
ン、４，４’−ビス（２，２−ジ−ｔ−ブチルフェニル
ビニル）ビフェニル、４，４’−ビス（２，２−ジフェ
ニルビニル）ビフェニル等、およびそれらの誘導体を挙
げることができる。

【００２４】このようにして形成される発光層の厚さに
ついては特に限定はなく、状況に応じて適宜選択するこ
とができるが、通常５ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
有機ＥＬ素子における発光層は、電界印加時に、陽極ま
たは正孔注入層から正孔を注入することができ、かつ陰
極または電子注入層から電子を注入することができる注
入機能、注入された電荷（電子と正孔）を電界の力で移
動させる輸送機能、電子と正孔の再結合の場を提供し、
これを発光につなげる発光機能等を有している。なお、
正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさとの間に
は違いがあっても構わない。また、正孔と電子の移動度
で表される輸送機能に大小があってもよいが、少なくと
もどちらか一方を移動させることが好ましい。

【００２５】正孔注入層 必要に応じて設けられる正孔注入層の材料としては、従
来より光伝導材料の正孔注入材料として慣用されている
ものや有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されている公知
のものの中から任意のものを選択して用いることができ
る。正孔注入層の材料は、正孔の注入、電子の障壁性の
いづれかを有するものであり、有機物あるいは無機物の
どちらでもよい。

【００２６】具体例としては、例えばトリアゾール誘導
体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オ
キサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号
明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１
６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体
（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２
０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細
書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号
公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１
０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８
６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−
３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体およびピ
ラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細
書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８
８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−
１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５
６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同
５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公
報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジ
アミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細
書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２
号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３
４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−
１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体
（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１
８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細
書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３
２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細
書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３
５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５
５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公
報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１
０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導
体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、
オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号
明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体
（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノ
ン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、
ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明
細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０
６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６
７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１
１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平
２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体
（特開昭６１−２１０３６３号公報、同６１−２２８４
５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２
２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３
６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−
３０２５５号公報、同６０−９３４４５号公報、同６０
−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同
６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体
（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラ
ン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共
重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−
２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリ
ゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることが
できる。

【００２７】正孔注入層の材料としては上記のものを使
用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６
３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第
三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物（米国特
許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０
３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４
９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−
７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５
６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公
報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５
号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物を用い
ることが好ましい。

【００２８】上記ポルフィリン化合物の代表例として
は、ポルフィン、１，１０，１５，２０−テトラフェニ
ル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィン銅（II）、１，１０，
１５，２０−テトラフェニル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフ
ィン亜鉛（II）、５，１０，１５，２０−テトラキス
（ペンタフルオロフェニル）−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフ
ィン、シリコンフタロシアニンオキシド、アルミニウム
フタロシアニンクロリド、フタロシアニン（無金属）、
ジリチウムフタロシアニン、銅テトラメチルフタロシア
ニン、銅フタロシアニン、クロムフタロシアニン、亜鉛
フタロシアニン、鉛フタロシアニン、チタニウムフタロ
シアニンオキシド、Ｍｇフタロシアニン、銅オクタメチ
ルフタロシアニン等を挙げることができる。

【００２９】また、前記芳香族第三級アミン化合物およ
びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェ
ニル、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、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルア
ミノフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−
トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ，
Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノ
フェニル、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフ
ェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジ
メチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン、
ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメ
タン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メト
キシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノ
フェニルエーテル、４，４’−ビス（ジフェニルアミ
ノ）クオードリフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリ
ル）アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−
［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、
４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニ
ル）ベンゼン、３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニ
ルアミノスチルベンゼン、Ｎ−フェニルカルバゾール等
を挙げることができる。また、発光層の材料として示し
た前述の芳香族ジメチリディン系化合物も、正孔注入層
の材料として使用することができる。

【００３０】正孔注入層としての厚さは特に制限されな
いが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この正孔注入層
は、上述した材料の１種または２種以上からなる一層構
造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層
からなる複層構造であってもよい。

【００３１】電子注入層 必要に応じて設けられる電子注入層は、陰極より注入さ
れた電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、
その材料としては従来公知の化合物の中から任意のもの
を選択して用いることができる。

【００３２】具体例としては、ニトロ置換フルオレノン
誘導体、特開昭５７−１４９２５９号公報、同５８−５
５４５０号公報、同６３−１０４０６１号公報等に開示
されているアントラキノジメタン誘導体、Polymer Prep
rints,Japan Vol.37,No.3(1988)p.681等に記載されてい
るジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導
体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無
水物、カルボジイミド、Japanese Journal of Applied
Physics,27,L 269(1988)、特開昭６０−６９６５７号公
報、同６１−１４３７６４号公報、同６１−１４８１５
９号公報等に開示されているフルオレニリデンメタン誘
導体、特開昭６１−２２５１５１号公報、同６１−２３
３７５０号公報等に開示されているアントラキノジメタ
ン誘導体およびアントロン誘導体、Appl. Phys. Lett.,
55,15,1489や前述の第３８回応用物理学関係連合講演会
で浜田らによって開示されたオキサジアゾール誘導体、
特開昭５９−１９４３９３号公報に開示されている一連
の電子伝達性化合物等が挙げられる。なお、特開昭５９
−１９４３９３号公報では前記電子伝達性化合物を発光
層の材料として開示しているが、本発明者の検討によれ
ば、電子注入層の材料としても用いることができること
が明らかとなった。

【００３３】また、８−キノリノール誘導体の金属錯
体、具体的にはトリス（８−キノリノール）アルミニウ
ム、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノ−ル）ア
ルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノ
−ル）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリ
ノ−ル）アルミニウム等や、これらの金属錯体の中心金
属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、またはＰｂに置き
代わった金属錯体等も電子注入層の材料として用いるこ
とができる。その他に、メタルフリーあるいはメタルフ
タロシアニンまたはそれらの末端がアルキル基、スルホ
ン基等で置換されているものも望ましい。また、発光層
の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電
子注入層の材料として用いることができる。

【００３４】電子注入層としての厚さは特に制限されな
いが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この電子注入層
は、上述した材料の１種または２種以上からなる一層構
造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層
からなる複層構造であってもよい。

【００３５】次に、各発明ごとにその特徴部分を図面を
参照しつつ具体的に説明する。 １．第一の発明 第一の発明の有機ＥＬ素子は、図１および図２に示すよ
うに、基板１の、少なくとも構造体側もしくはその反対
側の表面上、または内部に、良熱伝導性の線状体５を配
設してなる。第一の発明に用いられる基板１の材料とし
ては、前述のものの中でも、熱伝導性のよいものが好ま
しい。具体的には石英，ダイヤモンド，サファイア等を
挙げることができるが、ガラス，プラスチックまたはポ
リマー等を用いてもよい。

【００３６】これらの基板１の熱伝導性を向上させるた
めに、本発明においては良熱伝導性の線状体５を用い
る。この線状体５は基板１の構造体１０側、もしくはそ
の反対側のいずれか一方、または両方にあってもよく、
また基板１の内部にあってもよい。線状体５が十分細く
φ１０μｍ以下である場合は、図１（ｂ）に示すよう
に、陽極２が形成されている部分に対応した基板１の外
側、もしくは内部、またはその両方にあってもよく、ま
た陽極２上にあってもよい。

【００３７】また、線状体５の断面形状は円形，楕円
形，台形，長方形，正方形のいずれでもよく、また線状
体５の形状は、線状のみならず板状や薄膜状であっても
よい。

【００３８】線状体５の材質としては、熱伝導度の良い
ものであるならば特に制限はないが、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上であることが好ましい。具体的には金，銀，鉄，銅，
アルミニウム等の金属、石英，ダイヤモンド，ダイヤモ
ンド−グラファイト混合物、サファイア等の無機物等を
挙げることができる。線状体５の材質として、導電性の
材料を用いる場合は、この線状体５と電極２，４とは接
触させずに配置する。また線状体５同士も接触させずに
配置する。

【００３９】線状体５の太さは特に制限はなく、素子設
計上に制約がなければ太い方が熱伝導性がよいので好ま
しい。基板１上への線状体５の作成法は、特に制限はな
く、たとえば真空蒸着，スパッタリング，接着剤による
装着、基板への埋め込み、樹脂によって基板に塗り固め
る等の方法を挙げることができる。

【００４０】線状体５は、構造体の短絡を防止するため
熱容量の大きい部分に導かれ、そこから放熱されること
が望ましい。

【００４１】線状体の本数については、その太さ、素子
の構造、大きさにもよるが、たとえば２５×７５×１ｍ
ｍの基板を用いた場合には、１０〜１０００００本が好
ましい。

【００４２】２．第二の発明 第二の発明の有機ＥＬ素子は、図３に示すように構造体
１０の外表面に、熱伝導性物質を含有する保護層６が積
層されてなる。 １）保護層の熱抵抗 本発明における熱抵抗Ｒとは、単位表面積あたりの熱抵
抗をいう。保護層の熱伝導率λ；全体の熱抵抗をＲｔと
すると Ｒｔ＝１／λ・ｄ／Ｓ（単位 Ｋ／Ｗ） で表される。ｄは保護層の厚み、Ｓは表面積である。単
位面積あたりの熱抵抗はＳ＝１としてＲ＝ｄ／λであ
る。熱抵抗を使うと保護層全体の伝熱性を評価すること
ができる。すなわち熱伝導率の小さな物質でも層厚を薄
くすれば熱抵抗を小さくすることができ、保護層内外の
温度差を小さくすることができる。Ｒ＜２×１０^-4であ
ることが、効果的に発生した熱を外に放出できるため好
ましい。

【００４３】２）保護層に用いる物質 熱伝導性物質 本発明に用いられる保護層は、二以上の物質を混合して
形成されるが、その物質のうち少なくとも一種類は熱伝
導性物質である必要がある。この熱伝導性物質は、１Ｗ
／ｍＫ以上の熱伝導率を有することが好ましい。２０Ｗ
／ｍＫ以上の熱伝導率を有することがさらに好ましい。
具体的には、結晶性のＳｉＯ₂ ，ダイヤモンド，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＮ，アルミナ，酸化チタン，ＢＮ，ＳｉＣ，Ｓ
ｉ₃Ｎ₄，ベリリア，酸化銅，酸化ゲルマニウム，二酸化
ゲルマニウム，ＡｇＣｌ，ＧｅＳ₃，硫酸銅，ＷＣ，Ｃ
ｄＳ，Ｐｂ₃ Ｏ₄ ，ジルコニア，酸化亜鉛，ＢａＴｉＯ
₃などの無機固体、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔなどの金属
を挙げることができ、中でも酸化しにくいものが好まし
い。また、ＬＢ膜，配向ポリエチレンのような高度に配
向させた有機物も好適に用いることができる。シリカゲ
ルやゼオライトなどの吸着性の無機物は表面に細孔があ
り熱伝導性が小さいので好ましくない。

【００４４】他の混合物質 保護層に用いる他の混合物質としては特に制限はない。
すなわち、前述のように保護層に少なくとも一種類の熱
伝導性の物質を用いるならば他の物質を適当な条件で混
合することにより熱抵抗の条件を満たすことができるの
で、他の混合物質（以下ホストとよぶ）は熱伝導性等に
特に制限はない。従って、ホストにはその他の有利な物
性を持った物質を用いるのが好ましい。有利な物性と
は、例えば加工性や防湿性である。これらを有する好ま
しいホストとしては、例えば、テトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ），ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣ
ＴＦＥ），ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ＦＥ
Ｐ，ＥＴＦＥ，ＰＦＡ、または下記Ａ，Ｂに示すような
フッ素系高分子を挙げることができる。 Ａ：テトラフロルオロエチレンの共重合体でありコモノ
マーの構造式が下記式（Ｉ）で表されるフッ素系高分子

【００４５】

【化１】 ［式（Ｉ）中、ＸおよびＸ’はＦ，ＣｌまたはＨであ
り、これらＸおよびＸ’は同一でも異なっていてもよ
い。またＲは−ＣＦ＝ＣＦ−または下記式（ｉ）

【００４６】

【化２】 ｛式（ｉ）中、Ｒ’，Ｒ”はＦ，Ｃｌ，−ＣＯＦ，−Ｃ
ＯＯ−アルキル基，アルキル基，過フッ化アルキル基，
水素置換過フッ化アルキル基（「アルキル基」は炭素数
１〜６のアルキル基である。）｝を示す。］

【００４７】Ｂ：一般式が下記式（II）、 ＣＦ₂ ＝ＣＦ−（ＣＦ₂ ）_n −Ｏ−（ＣＦ₃）_m −ＣＦ＝ＣＦ₂ （II） （式中、ｎおよびｍはそれぞれ独立に０〜５の整数であ
り、かつｎ＋ｍは１〜６の整数である）で表される両末
端に二重結合を有するパーフルオロエーテル（Ｂ１）お
よび、前記（Ｂ１）のパーフルオロエーテルと、ラジカ
ル重合可能な単量体とをラジカル共重合して得られる、
重合体主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体（Ｂ
２）また、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ），塩化ビニリデン，ポリパラキシレン，ポリイミ
ド，パラフィン，ワックス，ポリスチレン，ポリブテ
ン，ポリアミド，ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）
など熱可塑性樹脂、またエポキシ樹脂に代表される熱硬
化性樹脂を用いることができる。無機物としては、白板
ガラス，青板ガラスなどの無機ガラスを用いることがで
きる。

【００４８】３）保護層の構成 ホストと熱伝導性物質とを混合して一層の保護層として
用いるが、多層としてもよい。この保護層の形成方法と
しては特に制限はないが、例えば下記の方法を挙げるこ
とができる。ホストが溶媒に可溶な場合は、その溶液に
もう一方の物質を混合分散する。その際不溶な方の物質
は微粒子，繊維状，平板状の形態をとることが好まし
い。ゲストのサイズは微粒子なら粒径１００ｎｍ〜１０
００μｍ、さらに好ましくは１０００ｎｍ〜１０μｍ、
繊維状なら長さ１００μｍ〜１０ｍｍ、断面径１００ｎ
ｍ〜１０μｍ、平板状なら厚さ１００ｎｍ〜１０００μ
ｍ、面積は１０００ｎｍ角〜３μｍ角が好ましい。この
場合、溶媒によっては有機ＥＬ素子を構成する有機物を
劣化させるおそれがあるので、保護層を塗布する前に耐
溶媒層を被覆しておくことが好ましい。上記の場合には
形成方法として湿式法が好ましい。

【００４９】ホストが溶融成形可能な場合、混練機を用
いて二種類以上の物質を混合することが可能であるの
で、あらかじめ混合してフィルム状に成形しておいたも
のを接着剤で張り合わせ、それを有機ＥＬ素子に適当な
接着剤や熱圧着で張り合わせることができる。また、袋
状に成形し、ＥＬ素子を中に入れて封印することもでき
る。熱伝導性物質の形態は上述の場合と同様である。そ
の他一般的な形成方法として、たとえば蒸着法，ＣＶＤ
法，プラズマ重合法，スパッタリング法，ＭＢＥ法，蒸
着重合法，電子ビーム蒸着法などの気相成膜法を挙げる
ことができる。あらかじめ蒸着源に二つ以上の混合物を
仕込んでおき加熱蒸発させ混合膜を作製する。また、各
物質について別々の蒸発源を準備して各々別の蒸発源か
ら蒸発させて基板上で混合することもできる。

【００５０】保護層の膜厚は、熱抵抗の条件を満たすよ
うに膜厚を設定する。保護層全体の熱伝導率は混合系の
熱伝導率から計算により求めることができる。すなわち
Ｂｒｕｇｇｅｍａｎｎの式やＭａｘｗｅｌｌの式、ｆｒ
ｉｃｋｅ，Ｈａｍｉｌｔｏｎの式によって求めることが
できる。これらの式から混合系の熱伝導率を計算し、膜
厚から熱抵抗を求めることができる。混合割合も熱抵抗
から逆算して決めることができる。一般に、成膜性か
ら、ホストの方を多く混合することが好ましい。好まし
い混合割合は熱伝導性物質が２体積％〜６０体積％であ
る。さらに、好ましくは１０〜５０体積％である。ただ
し、熱伝導性物質として金属を用いる場合は、２〜３０
体積％、さらに好ましくは１０〜３０体積％である。金
属を充填しすぎると電気絶縁性が損なわれるおそれがあ
る。なお、効果的に熱を系外に放出するため、この保護
層に放熱用のフィンを取り付けてもよい。

【００５１】さらに第一の発明と第二の発明とを適宜組
合せたものであってもよい。

【００５２】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。 実施例１ 透明支持基板として、２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ
の石英基板上に透明電極であるＩＴＯを１００ｎｍ製膜
してあるもの（ジオマティック社製）を用いた。この基
板をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄処理
したのち、乾燥ヘリウムガスを吹き付け乾燥し、さら
に、サムコインターナショナル社製ＵＶ３００を用いて
ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。この基板のＩＴＯ
を成膜した面の、ＩＴＯの形成されていない部分に、ワ
イヤーを配設した。すなわち、この基板を市販の蒸着装
置（日本真空技術社製）の基板ホルダーに取り付け固定
し、ＩＴＯを被覆するマスクをとりつけタングステン製
のバスケット型加熱ボートに銀ワイヤー５００ｍｇを入
れ、真空槽を１０^-4Ｐａまで減圧し、ボートを加熱して
銀を蒸着しワイヤーを基板上に配設した。ワイヤーの厚
みは５００ｎｍであった。この上に、ＴＰＤＡ（ジアミ
ン化合物）を１０００Å真空蒸着してホール輸送層を形
成した。次いで、このホール輸送層上にＡｌキノリノー
ル錯体（Ａｌｑ₃を１０００Å真空蒸着してキャリア輸
送層を形成した。ついで、このキャリア輸送層上に発光
層を形成した。最後に、この発光層上に、ＡｇＭｇ電極
を蒸着し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。これを窒素
中、８Ｖ−１０５ｃｄ／ｍ² で駆動させたところ、１０
０時間後も６５ｃｄ／ｍ² であった。

【００５３】比較例１ 石英基板上に銀ワイヤーを配設しなかったこと以外は実
施例１と同様にして素子を作製し、窒素中８Ｖ−１００
ｃｄ／ｍ² で駆動させたところ、１００時間後には１３
ｃｄ／ｍ² まで輝度が落ちた。

【００５４】比較例２ 基板としてＳｉＯ₂ ／Ａｌ₂Ｏ₃ ／Ｂｉ₂Ｏ₃ ガラスを用
い、かつ、銀ワイヤーを配設しなかったこと以外は実施
例１と同様にして素子を作製し、窒素中８Ｖ−１０３ｃ
ｄ／ｍ² で駆動させたところ、１００時間後には２７ｃ
ｄ／ｍ² まで輝度が落ちた。

【００５５】実施例２ ワイヤーとして銀の代わりにダイヤモンドをイオン化蒸
着したこと以外は実施例１と同様にして市販の蒸着装置
で素子を作製し、窒素中８Ｖ−１０５ｃｄ／ｍ² で駆動
させたところ、１００時間後には７２ｃｄ／ｍ² だっ
た。ダイヤモンドはメタンガスを１０^-6ｔｏｒｒの真空
槽内で１０^-1ｔｏｒｒになるまで封入し、フィラメント
電流Ｉ_f ＝２５Ａ、基体電圧Ｖ_a ＝−５００Ｖ、フィラ
メント電圧Ｖ_d ＝−３０Ｖ、電磁コイルの磁束密度４０
０ガウスの条件でイオン化蒸着した。ダイヤモンド膜の
厚みは１μｍであった。

【００５６】実施例３ ２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのサイズのガラス基板
上にＩＴＯ電極を１００ｎｍの厚さで成膜したものを透
明支持基板とした。これをイソプロピルアルコールで３
０分間超音波洗浄した後、純水で３０分間洗浄し、最後
に再びイソプロピルアルコールで３０分間超音波洗浄し
た。そしてこの透明支持基板を市販の真空蒸着装置（日
本真空技術社製）の基板ホルダーに固定し、モリブデン
製の抵抗加熱ボートに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（ＴＰＤＡ）を２００ｍｇ入
れ、また異なるモリブデン製抵抗加熱ボートにトリス
（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ₃）を２０
０ｍｇ入れ真空チャンバー内を１×１０^-4Ｐａまで減圧
した。その後、ＴＰＤＡ入りの前記ボートを２１５〜２
２０℃まで加熱し、ＴＰＤＡを蒸着速度０．１〜０．３
ｎｍ／ｓで基板上に堆積させ膜厚６０ｎｍの正孔注入層
を成膜した。このときの基板温度は室温であった。これ
を真空槽から取り出すことなく正孔注入層の上に、もう
一つのボートよりＡｌｑ₃ を発光層として６０ｎｍ積層
蒸着した。蒸着条件は、ボート温度が２７５℃で蒸着速
度が０．１〜０．２ｎｍ、基板温度は室温であった。次
に、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム１ｇを
入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートにインジウ
ム５００ｍｇを入れた。その後真空槽を２×１０^-4Ｐａ
まで減圧してインジウムを０．０３〜０．０８ｎｍ／ｓ
の蒸着速度で蒸発させ同時に抵抗加熱法によりもう一方
のモリブデン製ボートからマグネシウムを１．７〜２．
８ｎｍ／ｓの蒸着速度で蒸着した。マグネシウム、イン
ジウムのボート温度は、それぞれ５００℃、８００℃程
度であった。以上の条件でマグネシウムとインジウムの
混合金属電極を発光層の上に１５０ｎｍ積層蒸着し対向
電極とした。このようにしてＩＴＯ／ＴＰＤＡ／Ａｌｑ
₃ ／Ｍｇ：Ｉｎの素子の構成の構成体を作製した。この
構成体の初期性能は電圧６．５Ｖ、電流密度３ｍＡ／ｃ
ｍ³、輝度１００ｃｄ／ｍ² で電力変換効率１．６ ｌ
ｍ／Ｗであった。次に、保護層として住友スリーエム社
製、商品名：フロリナートＦＣ−４３（溶媒）１ｍｌ
に、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−２，２−
ジメチル１，３−ジオキソ−ルとの無定形共重合体粉末
（商品名：テフロンＡＦＮｏ．１６００、デュポン社
製）５０ｇを溶解させた溶液にＣｕ微粉末（粒径５００
ｎｍ）を５０体積％分散させたものを構造体に塗布して
キャスト膜を作製した（膜厚１００μｍ）。

【００５７】実施例４ ＰＣＴＦＥペレットを混練機にかけ、ＢＮ粉末（粒径１
μｍ）を４０体積％溶融分散し、厚さ１００μｍのフィ
ルムに成形し、このフィルムによって実施例３と同様に
して作製した構成体を被覆し、周囲を接着剤（商品名：
セメダインハイスーパー）でガラス基板と接着して保護
層とした。

【００５８】比較例３ 保護層をポリエチレンの蒸着膜（膜厚１００μｍ）で構
成したこと以外は実施例３と同様にした。

【００５９】比較例４ 保護層を膜厚２００μｍのエポキシ樹脂（チバガイギー
社製、商品名：アラルダイト）で構成したこと以外は実
施例３と同様にした。

【００６０】実施例と比較例の有機ＥＬ素子を、初期輝
度１００ｃｄ／ｍ² でＮ₂ （窒素）雰囲気下で定電流連
続駆動した。輝度は輝度計（ミノルタＣＳ−１００）で
測定した。その結果を下記表に示す。 ［表１］ ──────────────────────────────────── 半減寿命 破壊寿命 一ヶ月後の発光 保護層熱抵抗 （Ｋ／Ｗ） ──────────────────────────────────── 実施例３ 3,000 20,000以上 変化なし 1.3×10^-5 実施例４ 2,500 20,000以上 変化なし 1.6×10^-4 比較例３ 500 3,000 熱のためダークスポット発生 5.0×10^-4 比較例４ 500 2,000 熱のためダークスポット発生 1.0×10^-3 ──────────────────────────────────── 半減時間、破壊時間の単位は「時間」である。実施例
３，４の素子は１年後も発光を継続した。

【００６１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によって、
駆動に伴なう発熱を除去し、発熱による素子の発光特性
の劣化を防止して、長期に亘って安定な発光特性が維持
されるとともに、長寿命の有機ＥＬ素子を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の発明の有機ＥＬ素子の一実施例を模式的
に示す断面図である。

【図２】第一の発明の有機ＥＬ素子に用いられる線状体
の配置の一例を示す説明図である。

【図３】第二の発明の有機ＥＬ素子の一実施例を模式的
に示す断面図である。

【符号の説明】

１…基板 ２…陽極 ３…有機発光材料 ４…陰極 ５…線状体 ６…伝導性物質を含有する保護層 １０…構造体 ２０…有機ＥＬ素子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、その少なくとも一方が透明ま
   たは半透明の互いに対向する一対の電極間に有機発光材
   料を挟持してなる構造体を形成してなる有機ＥＬ素子に
   おいて、 前記基板の、少なくとも前記構造体側もしくはその反対
   側の表面上、または内部に、良熱伝導性の線状体を配設
   してなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 前記線状体の熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・Ｋ
   以上であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素
   子。
3. 【請求項３】 基板上に、その少なくとも一方が透明ま
   たは半透明の互いに対向する一対の電極間に有機発光材
   料を挟持してなる構造体を形成してなる有機ＥＬ素子に
   おいて、前記構造体の外表面に、熱伝導性物質を含有す
   る保護層が積層されてなることを特徴とする有機ＥＬ素
   子。
4. 【請求項４】 前記構造体の外表面に熱伝導性物質を含
   有する保護層が積層されてなることを特徴とする請求項
   １または２記載の有機ＥＬ素子。
5. 【請求項５】 前記保護層の単位面積あたりの熱抵抗
   が、２×１０^-4Ｋ／Ｗ以下であることを特徴とする請求
   項３または４記載の有機ＥＬ素子。
6. 【請求項６】 前記熱伝導性物質が、平均粒径１００ｎ
   ｍ〜１０００μｍの熱伝導性粒子であることを特徴とす
   る請求項３〜５のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子。
7. 【請求項７】 前記熱伝導性物質が、熱伝導率が２０Ｗ
   ／ｍ・Ｋ以上の電気絶縁性無機物であることを特徴とす
   る請求項３〜６のいずれか１項記載の有機ＥＬ素子。