JP2697120B2 - 薄膜発光素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜発光素子およびその製造方法Info
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Description
光素子およびその製造方法に関するものである。
富な材料数と分子レベルの合成技術で、安価な大面積フ
ィルム状フルカラー表示素子を実現するものとして注目
を集めている。例えばアントラセンやペリレン等の縮合
多環芳香族系を原料としてLB法や真空蒸着法等で薄膜化
した直流駆動の有機薄膜発光素子が製造され、その発光
特性が研究されている。
有機薄膜発光素子が報告され、強い関心を集めている
(アプライド・フィジックス・レターズ,51巻,913ペー
ジ,1987年参照)。報告によれば、第2図に示すよう
に、強い蛍光を発する金属キレート化合物を有機蛍光体
薄膜層24に、アミン系材料を正孔伝導性有機物の有機正
孔注入層23に使用して明るい緑色発光を得たことが開示
されており、6〜7Vの直流印加で数100cd/m2の輝度が得
られている。また、最大発光効率は1.5lm/Wと、実用レ
ベルに近い性能を持っている。
層23が2層積層した構造を有している新しい有機薄膜発
光素子は、最大発光輝度が1000cd/m2以上の明るい緑色
発光を示す。しかしながら、多色発光する有機薄膜発光
素子については、新しい有機蛍光体薄膜の開発(ジャパ
ニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス,27巻,L269頁,1988年参照)や、別の有機色素の添加
(第4回国際エレクトロルミネセンス・ワークショップ
予稿集,124ページ,1988年参照)などが試みられている
ものの、青色発光を始めとする緑色以外の発光は、輝度
レベル、発光効率などの点で満足できるレベルにない。
圧印加時間とともに素子の電圧−発光特性の高電圧側移
動が顕著であり、低電圧駆動では発光輝度の低下をもた
らしていた。これは、有機薄膜発光素子を構成する有機
薄膜の電気特性の変動が大きいことが原因の1つであっ
た。また、発光輝度の低下を補うために駆動電圧を増加
させると、電力損(ジュール熱)も増大し、その結果、
発光輝度の劣化速度が更に加速されるという悪循環も観
察された。
ためになされたもので、発光色の多様化とともに、素子
発光効率を更に向上させ、かつ劣化速度を低下させるこ
とが可能な薄膜発光素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
に、少なくとも1層以上の発光層を挟持してなる薄膜発
光素子において、少なくとも1つの発光層が、金属酸化
物または金属硫化物中に少なくとも1種の蛍光性有機分
子を分散させたものであることを特徴とする薄膜発光素
子であり、またその製造方法は、少なくとも一方が透明
である一対の電極間に、少なくとも1層以上の発光層を
挟持してなる薄膜発光素子の製造方法において、少なく
とも1つの発光層が、金属アルコキシド、金属アセチル
アセトネートおよび金属カルボキシレートのうちの少な
くとも1種からなる溶液と蛍光性有機分子の少なくとも
1種からなる溶液を混合し、該混合液を基材上に塗布・
成膜することにより形成されたものであることを特徴と
する。
層あるいは発光中心を選択あるいは合成できるという特
徴がある。しかし、従来の発光素子のように、真空蒸着
で製造する場合、高真空下で適当な蒸気圧をもつ有機材
料は、現時点では多くない。特に、有機材料の蒸気圧を
高くすると、その材料のもつ蛍光量子効率が著しく低下
することがよく観察された。蛍光量子効率の高い有機分
子を使用するほど有機薄膜発光素子の発光効率が高くな
るが、従来蒸着で成膜でき、かつこのような条件を満た
す有機材料は少ない。適当な蒸気圧をもつ有機材料で、
かつ高い蛍光量子効率を有するという条件を満足する材
料を得ることは、素子の多色化・高効率化に最も重要で
あるが、きわめて困難であった。
安定した電気的特性を示す有機材料も現時点では多くな
い。
率の高い分子を分散させた薄膜発光素子の開発研究を行
った結果、金属酸化物または金属硫化物に少なくとも1
種の蛍光性有機分子を分散させた蛍光層が良好な結果を
有することを見い出した。
属アセチルアセテートあるいは金属カルボキシレートの
少なくとも1種からなる溶液と、少なくとも1種以上の
蛍光性有機分子からなる溶液を混合し、これを塗布して
成膜する、いわゆるゾル−ゲル法によって金属酸化物よ
りなる有機蛍光体分子添加の発光層を製造することがで
きる。また塗布後の乾燥工程を硫化水素(H2S)雰囲気
中で行えば金属硫化物よりなる発光層が得られる。
ては、有機蛍光分子の基底および励起レベルが材料のバ
ンドギャップ内であることである。これは、有機蛍光体
分子を有効に励起するためである。また、分散させる有
機物の特性劣化を防止するためには、成膜プロセス温度
は250℃以下でなければならない。上記の材料より得ら
れる金属酸化物あるいは硫化物はこのような条件を満た
すことができる。
イ・デバイス化に不可欠な発光層のレジスト工程が可能
である。
し、発光の多色化を図ることが容易にできるようにな
る。即ち、従来、素子は真空蒸着法で製造していたが、
この方法では成膜困難であった、アントラセン,ピレン
等、蛍光の強い有機物の添加が可能となり、この結果、
強い青色発光素子も実現できる。更に本発明では、例え
ばアルミ・キノリノール錯体に対して10-3molのローダ
ミン6Gを混合した溶媒を添加して成膜した発光層を使用
して赤い発光を得ることができる。その添加量は、正確
に再現性よく、簡単に制御できる。
子の断面図である。同図に示すように、ガラス基板1上
にITO透明電極2を形成してからポリ(メチルフェニル
シリレン)約60重量%にN,N,N′,N′−テトラフェニル
−4,4′−ジアミノビフェニルを約40重量%混合したポ
リシリレンからなる有機正孔注入層3を1500Å、トルエ
ン溶媒を使用したディップコーティング法で形成した。
充分乾燥させたのち、Si(OC2H5)4を1:4の比率で水−
アルコール系の溶液で溶かした溶媒を作る。この溶媒の
中に有機蛍光体としてトリス(8−ハイドロキシキノリ
ン)アルミニウムを約40重量%混合し、十分撹拌する。
その後、ガラス基板をこの溶液に浸し、ゆっくり引き上
げて発光層4を形成した。乾燥後の膜厚は約800Åであ
った。最後に、MgとAgを10:1で混合した合金の背面金属
電極5を電子ビーム蒸着法で1500Å形成して薄膜発光素
子が完成する。
約8Vの直流電圧の印加で300cd/m2の緑色の発光が得られ
た。従来の素子に比べ、発光輝度・効率が2〜5倍改善
されていることがわかる。この薄膜発光素子を電流密度
0.5mA/cm2の状態でエージング試験をしたところ、輝度
半減時間は1000時間以上であった。従来の素子では、10
0〜300時間であったから、この素子の信頼性は大幅に改
善されている。また、電気特性のシフトも5V程度と、従
来より大幅に低下した。
ルミニウム有機蛍光体を用いたが、アントラセン,ピレ
ン,テトラセン,スチルベン,ペリレン,キノン,フェ
ナンスレン,ナフタレン誘導体等、他の有機物でも同様
な効果が認められた。また、この有機蛍光体に10-5〜10
-2mol程度のローダミン,シアニン,ピラン,クマリ
ン,フルオレン,POPOP等、他の蛍光の強い有機分子を更
に添加して、各種の発光色を得ることができる。透明電
極はITO以外にZnO:AlやSnO2:Sb,Alなどでもよい。
リス(8−ハイドロキシキノリン)アルミニウムを添加
して、実施例1における発光層4を成膜しても、優れた
薄膜発光素子を形成できた。表−1は、成膜に使用した
材料を示したものである。
アントラセン,ピレン,テトラセン,スチルベン,ペリ
レン,キノン,フェナンスレン,ナフタレン誘導体等の
有機分子を添加して成膜してなる発光層4を使用しても
優れた薄膜発光素子を得ることができた。また、更に添
加する有機分子としてクマリンやフルオレンの誘導体等
が使用できた。
鉛アセチルアセトネート(Zn(COCH2COCH3)2)を含む
溶液を用いた以外は実施例1と同様にして発光層4を成
膜しても優れた薄膜発光素子を形成することができた。
2のような物質を使用して発光層4を形成しても優れた
薄膜発光素子を製造することができた。
ロシアニンを200Å蒸着して有機正孔注入層3とする。
その後、このガラス基板を実施例3で用いた亜鉛アセチ
ルアセトネート溶液に浸し、150℃、硫化水素(H2S)雰
囲気中で乾燥する。そうすると、発光層4の一部が硫化
物となると共に、発光開始電圧の低下が認められた。ま
た、発光輝度の向上も認められた。このように、発光層
4を乾燥させる過程でH2Sを使用し、発光層を硫化して
も優れた薄膜発光素子が製造できた。
の透明な発光層が金属アルコキシドあるいは金属アセチ
ルアセトネートあるいは金属カルボキシレートの中の少
なくとも1種からなる溶液と蛍光性有機分子からなる溶
液を混合し、塗布して成膜したことを特徴とした薄膜発
光素子の製造方法であり、素子を構成する材料そのもの
を限定するものではない。
信頼性が大幅に改善された多色発光の薄膜発光素子およ
びその製造方法が提供される。
る。
有機分子(例えばアントラセン)の添加が可能となり、
素子発光効率が向上した。その結果、発光効率の低さに
起因する発熱や、熱による素子特性劣化の加速などを低
下させることが可能となった。
った。
動薄膜発光素子とその製造方法を提供でき、その工業的
価値は高い。
の断面図、第2図は従来の有機薄膜発光素子の断面図で
ある。 1,21……ガラス基板 2,22……ITO透明電極 3,23……有機正孔注入層 4……発光層 5,25……背面電極 24……有機蛍光体薄膜層
Claims (2)
- 【請求項1】少なくとも一方が透明である一対の電極間
に、少なくとも1層以上の発光層を挟持してなる薄膜発
光素子において、少なくとも1つの発光層が、金属酸化
物または金属硫化物中に少なくとも1種の蛍光性有機分
子を分散させたものであることを特徴とする薄膜発光素
子。 - 【請求項2】少なくとも一方が透明である一対の電極間
に、少なくとも1層以上の発光層を挟持してなる薄膜発
光素子の製造方法において、少なくとも1つの発光層
が、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネートおよ
び金属カルボキシレートのうちの少なくとも1種からな
る溶液と蛍光性有機分子の少なくとも1種からなる溶液
を混合し、該混合液を基材上に塗布・成膜することによ
り形成されたものであることを特徴とする薄膜発光素子
の製造方法。
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JP1107201A JP2697120B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 薄膜発光素子およびその製造方法 |
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JP1107201A JP2697120B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 薄膜発光素子およびその製造方法 |
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