JPH0541281A

JPH0541281A - 電界発光装置

Info

Publication number: JPH0541281A
Application number: JP3216518A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nakano; 辰夫中野; Seiichi Yamazaki; 清一山崎; Hiroyuki Hara; 裕幸原; Kazuo Kato; 和男加藤; Shinichiro Asai; 新一郎浅井
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】有機薄膜電界発光素子を駆動すると発熱す
る。この発熱で水分等を原因とする素子の劣化が急速に
促進されて耐久性が低下する欠点を改良する。【構成】少なくとも一方が透明である陽極と陰極の間
に、少なくとも一種類の有機化合物を含む電界発光物質
層を設けた有機薄膜電界発光素子を脱水剤を含有する弗
素化炭素からなる不活性液状化合物中に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極間に電界発光性有
機層を設けた素子で、平面光源や表示装置に利用される
有機薄膜電界発光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機化合物で電解発光物質を原料
とした電界発光素子（ＥＬ素子）は、安価で大きな面積
のフルカラー表示装置を実現するものとして注目を集め
ている。例えば、有機化合物として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膜法や真
空蒸着法で薄膜化した有機薄膜素子が開発され、その発
光特性が研究されている。しかし、従来の有機薄膜ＥＬ
素子は駆動電圧が高く、かつその発光輝度の効率が無機
薄膜ＥＬ素子のそれに比べて低かった。また有機薄膜Ｅ
Ｌ素子は、発光時の劣化も著しく実用レベルのものでは
なかった。ところが、最近、有機薄膜を２層構造にした
新しいタイプの有機薄膜ＥＬ素子が報告され、強い関心
を集めている（アブライド、フイジックス、レターズ、
５１巻、９１３ページ、１９８７）。報告によれば、駆
動電圧６〜７ｖで数１００ｃｄ／ｍ2 輝度を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この有機薄膜
ＥＬ素子は電流駆動型であるために、電極間に高電流を
流さなければならない。その結果該ＥＬ素子は、ジュー
ル熱による発熱で素子の劣化を加速し、著しい場合には
素子が破壊する。また、本発明者らは、水分が該ＥＬ素
子の劣化を引き起こす大きな原因の１つであることを見
い出した。本発明は、以上述べたような原因で著しく劣
化する従来の有機薄膜ＥＬ素子の事情に鑑みてなされた
ものであり、有機薄膜ＥＬ素子を高度に脱水できる特定
の液に保持することにより、劣化の原因となる水分を取
り除き電極間に電流を流す際に発生するジュール熱を極
力抑えて、有機薄膜ＥＬ素子の耐久性を向上させた有機
薄膜電界発光装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、少な
くとも一方が透明である陽極と陰極の間に、少なくとも
一種類の有機化合物を含む電界発光物質層を設けた有機
薄膜電界発光素子を、脱水剤を含有する弗素化炭素から
なる不活性液状化合物中に保持することを特徴とする電
界発光装置である。

【０００５】本発明に用いる有機薄膜ＥＬ素子は、陽極
と有機化合物からなる有機電界発光物質層、又は陽極と
無機半導体及び有機化合物からなる電界発光物質並びに
陰極を基本構成としている。そして陽極は、例えば金、
白金、パラジウム等の金属薄膜又は錫、インジウム−錫
等の酸化膜が用いられ、透明であるとなお好ましい。ま
た陰極は、真空蒸着が可能な固体金属であれば、金属が
単独蒸着でも共蒸着でもかまわない。

【０００６】また電極間に設けられる有機化合物からな
る有機電界発光物質とは、例えば、正孔輸送剤と電子輸
送発光剤、又は正孔輸送剤、発光剤及び電子輸送剤、さ
らに前記組み合わせからなる物質間又は該組み合わせか
らなる物質と層間で成分が連続して変化する傾斜構造部
分を示すもの、及び該組み合わせからなる物質の混合物
である。

【０００７】正孔輸送剤の具体例としては、芳香族アミ
ン誘導体、ポリインデン誘導体、ポリアニリン誘導体、
フタロシアニン、ポリビニルフタロシアニン、オキサジ
アゾール誘導体、その他の正孔輸送能を有する化合物及
びこれらの混合物や他のポリマーへの高濃度混合物等で
ｐ型半導性を示す有機化合物である。

【０００８】次に電子輸送剤の具体例としては、2-(4-t
ert-Butylphenyl)-1,2,3-oxadiazole 及び5,10,15,20-t
etra(x)porphyrinでx ＝２−ピリジル基、３−ピリジル
基、４−ピリジル基、４−キノジル基、６−キノジル基
及びキノキサリル基等でｎ型半導体的性質を示す化合物
である。

【０００９】さらに電子輸送発光剤の具体例としては、
オキシンと金属の錯体、テトラフェニルシクロペンタジ
エン、ペンタフェニルシクロペンタジエン及び電子輸送
剤を混合した発光性有機化合物等がある。また発光性有
機化合物としては、紫外線を照射して蛍光を発生する多
くの化合物が含まれる。

【００１０】そして電極間に設けられる電界発光性物質
は、例えば（１）ｐ型無機半導体薄膜と有機電子輸送発
光剤、（２）ｐ型無機半導体薄膜と有機発光剤及び有機
電子輸送剤、（３）ｐ型無機半導体薄膜と有機正孔輸送
剤及び有機電子輸送発光剤、（４）ｐ型無機半導体薄
膜、有機正孔輸送剤、有機発光剤及び有機電子輸送剤、
更に（５）ｐ型無機半導体薄膜と前記有機物質の混合薄
膜である。ｐ型無機半導体薄膜の具体例としては、Ｐ型
無定型シリコン及びＰ型無定型炭化シリコン等がある。
そして上記の化合物は、それぞれの性質を有する代表的
なものであり、本発明はこれらに限定されるものでな
い。

【００１１】次に本発明に使用する脱水剤は、脱水能が
強力な固体であれば全て使用することができ、例えば、
合成ゼオライト、シリカゲル、無水塩化カルシウム、無
水硫酸カリウム、ゼオライト等多数のものがある。特
に、合成ゼオライトは組成が一定であり、純粋なこと及
び形状を選択できること等から好ましい脱水剤である。
上記の化合物は、脱水剤として代表的なものであり、本
発明はこれらに限定されるものではない。

【００１２】また本発明に使用する弗素化炭素からなる
不活性液状化合物としては、液状弗素化炭素化合物であ
れば種々の沸点のものが使用できる。しかし、実用上低
沸点の液体は封止に特別な技術を必要とし、また封止材
料も蒸気圧に対抗する材料及び構造が必要となる。好ま
しくは沸点５０℃以上の液状弗素化炭素化合物である。
そして具体的な例は、住友スリーエム社から市販されて
いる商品名フロリナートＦＣ−７２（沸点５６℃）、フ
ロリナートＦＣ−８４（沸点８０℃）、フロリナートＦ
Ｃ−７７（沸点９７℃）、フロリナートＦＣ−７５（沸
点１０２℃）フロリナートＦＣ−４０（沸点１５５
℃）、フロリナートＦＣ−４３（沸点１７４℃）及びフ
ロリナートＦＣ−７０（沸点２１５℃）が挙げられる。

【００１３】脱水剤を含有した液状弗素化炭素化合物中
に電界発光素子を浸漬する方法は、例えば（１）透明な
容器に例えば小穴を有する容器に入れた乾燥剤を投入
し、片隅に保持して、次いで液状弗素化炭素化合物を入
れ、電極端子を付けた電界発光素子を投入して、電極を
引出し、蓋をしてシールする方法、（２）例えば乾燥剤
を充填した小穴を有する軟質パイプを、電極端子が付い
た電界発光素子の周囲に置き、少なくとも一方が透明な
プラスチックのシートで両面を覆い、電極端子がプラス
チック外に出るように袋状にシールし、液状弗素化炭素
化合物を注入後、注入口をシールする方法、（３）乾燥
剤を充填した小穴を有する軟質パイプを電極端子を付け
た電界発光素子の周囲に配置して、非発光側に、注入口
の付いた一方面が開いた箱体を電極端子が外に出るよう
な配置で接合して、注入口から液状弗素化炭素化合物を
注入後、注入口をシールする方法が使用できる。そして
浸漬容器にフィン等の熱交換部品が付けられれば、更に
好ましい。また液状弗素化炭素化合物は、電界発光素子
を浸漬する前に、乾燥した不活性ガスを吹き込む等の操
作で、脱酸素処理をしておくと、酸素の影響を抑えるこ
とができる。

【００１４】次いで、電界発光素子を浸漬した液状弗素
化炭素化合物のパッケージ方法は、少なくとも電界発光
素子の発光面側が透明である容器になるように、設計し
たものが好ましい。また、電界発光素子の光を取り出さ
ない側にのみ液状弗素化炭素化合物を浸漬するように封
止するのも必要箇所のみへの適用とする点では好ましい
方法である。

【００１５】電界発光素子を浸漬した液状弗素化炭素化
合物のパッケージング材料は、液状弗素化炭素化合物が
化学的にも極めて安定であるため、多くの物質が使用可
能である。更に、接合材料及び接着剤等についてもパッ
ケージ材料同様多くの材料が使用できる。

【００１６】この様に、本発明は実用上重要な多くの特
徴を有しているが、最も重要な点は、電界発光素子の劣
化を加速する発熱を効果的に除去できることと、本発明
の強力な脱水剤を含有する液状弗素化炭素化合物に浸漬
することにより、組み立て時の取扱い中や電界発光素子
及び電極端子等から持ち込まれる電界発光素子の劣化原
因の１つである水分が除去されることにあり、加えて、
弗素化炭素化合物が化学的に極めて安定な液体であるこ
と等により、電界発光素子の劣化が改良されることを特
徴とする有機薄膜電界発光装置である。

【００１７】

【作用】有機薄膜電界発光素子も改良されてきたとは云
え、光への変換効率は微々たるもので、電流の大部分は
熱として放射される。無機化合物に比べ有機化合物は熱
に対して弱く、結晶化や物質によっては分解する場合も
ある。一般的な反応のように、発生する熱が劣化反応を
加速すると考えられるから、前記素子から発生する熱を
効果的に除去することにより、素子の劣化を飛躍的に改
良すると推定される。この様な考えに基づき、熱に対す
る問題解決のために鋭意研究したところ、本発明は、液
状弗素化炭素化合物に電界発光素子を浸漬することで熱
の問題が解決出来ることを見い出した。更に、液状弗素
化炭素化合物が効果的に金属蒸着で形成した電極の変質
を効果的に防止し、かつ、有機化合物からなる正孔輸送
剤や電子輸送発光剤等の有機薄膜層を全く変化させない
性質を有し、飛躍的に劣化が改良されることを見い出し
た。しかし、実際の電界発光装置を組み立てる上で、雰
囲気から混入する水分及び素子、電極端子及び配線等か
ら水分が混入してしまい、本来の効果が激減してしま
う。そこで本発明者らは、素子の劣化の原因となる極く
微量の水分も取り去るよう鋭意研究した結果、強力な脱
水剤を液状弗素化炭素化合物に含有させることが有効で
あることを突き止め本発明に至った。

【００１８】本発明に使用する弗素化炭素からなる不活
性液状化合物は、完全に弗素化された構造を有している
ため、無色、透明及び無臭の不活性で低粘度の液体で大
きな絶縁耐力を有し、かつ熱伝導性はシリコン油の２
倍，強制送風冷却と比較すると５倍の能力がある。更
に、水も油もほとんど溶解しない性質を有しており、電
極間に設けられている有機化合物で形成された有機薄膜
層を溶解することもない。更に、本発明のごとく脱水剤
を液状弗素化炭素化合物に含有させることにより、電界
発光素子の劣化が進行しにくい特性に加えて、劣化の原
因となる組み立て時に持ち込まれる水分をも除去できる
ために実用的に優れた特性を有する有機薄膜電界発光装
置が得られる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。実施例１基板ガラスに１０００ÅのＩＴＯ（酸化インジウム−酸
化錫膜）膜を形成した透明電極付きガラス基板（松崎真
空社製）をアセトン中で超音波洗浄し、次いで、エタノ
ール中で煮沸処理した。更に、空気組成のプラズマ処理
をした。この表面処理した透明電極付きガラス基板を真
空装置にセットし、５×１０-6 torr の真空度で N,N'-
ジフェニル-N,N'-(3−メチルフェニル)-1,1'−ビフェニ
ル-4,4'-ジアミン（以下ＴＰＤという）を２００Å蒸着
し、引続きＴＰＤと 8−オキシキノリンのアルミニウム
錯体（以下Ａｌｑ³という）との成分が連続して変化す
る濃度勾配を持つ部分（傾斜構造部）１００Åを形成
し、引続きＡｌｑ³を２００Å蒸着した。更に、マグネ
シウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）を１０：１の原子比で２０
００Å共蒸着して有機薄膜電界発光素子を作製した。作
製した素子は、電極引出し端子を介して配線を引出した
これら一式を、液状弗素化炭素化合物（住友スリーエム
社製：商品名「フロリナートＦＣ−４３」、沸点１７４
℃，流動点−５０゜Ｃ）１００ml中に１ｇの合成ゼオラ
イト（東ソ−社製：商品名「ゼオラム」）を添加した溶
液中に浸漬して直流で駆動した結果、最高輝度７２００
ｃｄ／ｍ²の緑色発光を観察した。また、電流密度１
０．２ｍＡ／ｃｍ²，発光輝度８０ｃｄ／ｍ²の条件で
は１４０時間後も輝度の低下はなかった。

【００２０】比較例１実施例１で作成した有機薄膜電界発光素子を８×１０-5
torr のガラスベルジャー型真空容器中で約５００ｃｄ
／ｍ²で駆動させたところガラス基板の破れを伴う素子
破壊が発生した。開放後、素子の状態を調べたところ、
素子が非常に熱くなっていた。

【００２１】比較例２実施例１で作成した有機薄膜電界発光素子を大気中で直
流駆動させたところ、駆動電圧１９ｖで最高輝度２５０
０ｃｄ／ｍ²をピークに輝度が低下し２３ｖで破壊し
た。更に、発光輝度８０ｃｄ／ｍ²の条件で駆動させた
結果、２０時間後には陰極金属が変質して大きな非発光
部が形成された。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば信
頼性が大幅に改善された有機薄膜電界発光装置が提供さ
れる。このように、本発明により有機薄膜電界発光素子
を実用レベルまで引き上げることができ、その工業的価
値は高いものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤和男東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社総合研究所内 (72)発明者浅井新一郎東京都町田市旭町３丁目５番１号電気化学工業株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明である陽極と陰極の
間に、少なくとも一種類の有機化合物を含む電界発光物
質層を設けた有機薄膜電界発光素子を、脱水剤を含有す
る弗素化炭素からなる不活性液状化合物中に保持するこ
とを特徴とする電界発光装置。
【請求項２】脱水剤が合成ゼオライトである請求項１記
載の電界発光装置。