JPH0428197A - 端面発光型電界発光素子およびその駆動方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電界を印加することにより電気エネルギーを
直接光エネルギーに変換する電界発光素子に関し、より
詳しくは端面より発光する端面発光型電界発光素子に関
する。

［従来の技術］ 従来の電界発光素子（以下、ＥＬ素子と略す）は第３図
に示すように電極の少な（とも一方を透明電極８とし、
発光層１０から放出されたＥＬ光をガラス基板７を通し
て外部に取り出していた。ところが、発光層１０から放
出されるＥＬ光はあらゆる方向に等方間に放出されるた
め、ＥＬ素子の外部に取り出されるまでには、絶縁層９
、透明電極８およびガラス基板７の屈折率の相違により
それぞれの界面で一部が全反射され、外部に取り出され
る光量は全発光量の高々１０％となり効率が悪い。

これを改善するために第４図に示すような端面発光型Ｅ
Ｌ素子が提案されており、発光層１６を挟持する画電極
１４．１８を反射率の高い金属電極とし、発光層１６で
放出されたＥＬ光は両電極間で全反射を繰り返し、最終
的に発光層端面よりＥＬ素子の外部に取り出されるもの
である。この場合にはＥＬ素子内部で吸収される分を除
き、全発光量のうち大部分がＥＬ素子外部に取り出され
効率的には非常に優れている。

［発明が解決しようとする課題］ ＥＬ素子の発光層の厚さは１０００〜１００００人であ
るが、最近、種々の発光波長に対応でき、かつ大面積化
が容易であることから注目を集めている有機薄膜を発光
層として用いる有機薄膜型ＥＬ素子の場合、発光層の厚
さは５０〜１０００人と薄いため、端面発光型とした場
合には、ＥＬ光の利用効率は良くなるが、発光面積が著
しく小さくなるため、用途によっては不都合が生じる。

例えば画像読取装置用光源として用いる場合、原稿の照
射、面積が狭いため読取速度に制約を生じる。また無機
薄膜型ＥＬ素子を端面発光型とした場合にも同様の問題
点が生じる。

本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、発光面積が大きく、かつ発光効率が高い電界発光素
子を提供することにあり、さらに発光の色調を制御でき
る電界発光素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、透明基板の表裏両面に透明電極、少なくとも
一層の発光層および光反射能を有する他の電極がこの順
に積層形成されていることを特徴とする端面発光型電界
発光素子、および前記端面発光型電界発光素子の発光層
の発光スペクトルが透明基板の表裏両面で異なる場合に
おいて、基板の表裏両面の発光層の発光輝度を変化させ
ることによって発光色を制御することを特徴とする端面
発光型電界発光素子の駆動方法に関する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例である端面発光型の有機薄膜
型ＥＬ素子の要部断面図である。第１図において、基板
１は発光層４　ａ、　４　ｂより放出されるＥＬ光を透
過し、またそのＥＬ光の導光路の役目を果たすもので、
ＥＬ光の波長域において十分に透明なものであり、その
材料としては一般的にはガラスやポリエチレンテレフタ
レート、ポリイミド等の透光性樹脂シートが用いられる
。

透明電極２は陽極であり、正孔輸送層３　ａ、　３　ｂ
に正孔を注入し、かつ発光層４ａ、４ｂで放出されたＥ
Ｌ光を基板１に透過させるもので、ニッケル、金、白金
、パラジウムやこれらの合金あるいは酸化錫（ＳｉＯｘ
）、酸化錫インジウム（工ＴＯ）、沃化鋼などの仕事関
数の大きな金属やそれらの合金、化合物が用いられ、ま
たその厚さとしては１００〜５０００人、好ましくは２
００〜１５００人である。

正孔輸送層３　ａ、　３　ｂは透明電極２より注入され
た正孔を発光層４　ａ、　４　ｂへ輸送する層で、正孔
輸送能を有する有機化合物としては、ポリビニルカルバ
ゾールのような正孔輸送能に優れた高分子化合物や正孔
輸送能に優れた低分子化合物が挙げられる。低分子化合
物の例としては、トリフェニルアミン類、スチルベン誘
導体類、オキサジアゾール類等が挙げられ、その具体例
としては、たとえば以下のようなものが例示される。

（Ｈ−１） （Ｈ−３１ （Ｈ−４） またその厚さとしては２００〜５０００人、好ましくは
５００〜１０００人である。また正孔輸送層３ａ、３ｂ
に使用される化合物は同一でも異なっても良い。

発光層４ａ、４ｂは正孔輸送層３　ａ、　３　ｂより輸
送された正孔と電子輸送層５ａ、５ｂより輸送された電
子の再結合により励起されて発光する層で、蛍光性有機
化合物が用いられ、その具体例としては例えば以下に示
す化合物が例示される。

（Ｅ−１） （Ｅ−２） またその厚さとしては５０〜５０００人、好ましくは１
００〜１０００人である。また発光層４　ａ、　４　ｂ
に使用される化合物は同一でも異なっても良いが、異な
った化合物を使用する場合５例えば、発光層４ａに（Ｅ
−１）の化合物を、発光層４ｂに（Ｅ−９）の化合物を
使用した場合、第４図に示すように発光層４ａは単独で
は橙（発光ピークは約６００ｎｍ）　、発光層４ａは単
独では青（発光ピークは約４６０ｎｍ）に発光し、両方
を同時に発光させるとこれらの混合色が得られる。

電子輸送層５ａ、５ｂは陰極６より注入された電子を発
光層４　ａ、　４　ｂへ輸送する層で、電子注入輸送材
料としては、従来より公知の種々のもの用いられ、たと
えば以下に示すようなオキサジアゾール誘導体を用いる
ことができる。

（Ｔ−３） （Ｔ−４） またその厚さとしては２００〜５０００人、好ましくは
５００〜１０００人である。また電荷輸送層５　ａ、　
５　ｂに使用される化合物は同一でも異なっても良い。

陰極６は電子輸送層５ａ、５ｂに電子を注入上また発光
層４　ａ、　４　ｂより放出されたＥＬ光を全反射させ
てＥＬ素子内に閉じ込める反射板の役目も果たすもので
、仕事関数の小さな金属、例えば銀、錫、マグネシウム
、マンガン、アルミニウム、あるいはこれらの合金が用
いられる。またその厚さとしては比較的厚く、通常は８
００Å以上好ましくは１５００Å以上である。

以上の各層はいずれも通常は真空蒸着法により順次形成
されるが、透明電極２、陰極６はスパッタリング法等で
形成しても良い。

発光層として用いる化合物によっては、正孔輸送層また
は電子輸送層を介さなくとも正孔または電子が良く注入
される場合があり、この場合には正孔輸送層または電子
輸送層のいずれか一方、または両方を省略することも可
能である。例えば、化合物（Ｅ−７）を発光層に使用す
る場合は電子輸送層を、化合物（Ｅ−８）を発光層に使
用する場合には正孔輸送層を省略しても素子の輝度はほ
とんど変化しない。また必要に応じて陰極６上に保護層
を設けても良い。

次に本実施例の動作について説明する。透明電極２およ
び陰極６間に電源を接続し電圧を印加すると、透明電極
２が陰極６よりも高電圧になった時に透明電極２から正
孔輸送層３　ａ、　３　ｂに正孔が、また陰極６から電
子輸送層５ａ、５ｂに電子がそれぞれ注入され、続いて
発光層４　ａ、　４　ｂへ輸送される。発光Ｎ４ａ、４
ｂ中に輸送された正孔および電子は再結合し、発光層４
　ａ、　４　ｂ中の分子を励起状態に導（。励起状態の
分子が再び基底状態に戻る際に放出されるエネルギーの
一部がＥＬ光として放出される。この時ＥＬ光はあらゆ
る方向に等方間に放出されるが、陰極６で全反射を繰り
返し、最終的にその進行方向は端面方向に揃う。

この際、基板ｌは透明電極２、正孔輸送層３ａ。

３ｂ、発光層４　ａ、　４　ｂおよび電子輸送層５ａ、
５ｂと比べてかなり厚（その断面積もかなり大きいので
、基板１がＥＬ光の導光路となり、基板１の端面より大
部分のＥＬ光が放出される。

また発光層４　ａ、　４　ｂに異なった化合物を使用し
た場合、例えば前述の化合物（Ｅ−１）、（Ｅ−９）を
使用した場合、単独ではそれぞれ檀、青に発光するが、
両方同時に発光させると、はぼ可視光全域にわたってス
ペクトル成分が存在し、結果として白色光が得られる。

また駆動電圧、周波数、デユーティ比等を変化させて発
光層４ａ、４ｂのそれぞれの発光輝度を変化させること
によって、ＥＬ素子の発光の色調を青から榎に至るあら
ゆる波長域の光に制御することができる。

以上のように有機薄膜型ＥＬ素子を端面発光型とするこ
とによって、発光面積が太き（、かつ発光効率の良いＥ
Ｌ素子とすることが可能となった。さらに各発光層に発
光スペクトルの異なる材料を用い、それぞれの発光輝度
を変化させることによって、ＥＬ素子の発光の色調を制
御することが可能となった。

本実施例では有機薄膜型ＥＬ素子を端面発光型とした例
について説明したが、無機薄膜型ＥＬ素子についても本
発明を応用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように本発明によれば、発光面積
が大きく、かつ発光効率が良好であり、さらに発光の色
調を制御できる端面発光型の薄膜型電界発光素子を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である端面発光型の有機薄嘆
型電界発光素子の要部断面図、第２図は発光層に４　ａ
、　４　ｂに蛍光性有機化合物Ｅ−１およびＥ−９を使
用した時のそれぞれの発光層の波長と発光スペクトル強
度の関係を示すグラフ、第３図は従来の電界発光素子の
要部断面図、第４図は従来の端面発光型電界発光素子の
要部断面図である。 １　　基板、２・・　透明電極（陽極）、３正孔輸送層
、４・・・発光層、５・・・電子輸送層、６　・　陰極
、７・・・ガラス基板、８・・・透明電極、９・・　絶
縁層、ｌＯ・・・発光層、１１・・・絶縁層、１２・　
金属電極、１３・・ガラス基板、１４金属電極、１５・
　絶縁層、１６　　・発光層、１７絶縁層、１８・　金
属電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板の表裏両面に透明電極、少なくとも一層
   の発光層および光反射能を有する他の電極がこの順に積
   層形成されていることを特徴とする端面発光型電界発光
   素子。
2. （２）前記発光層の発光スペクトルが基板の表裏両面で
   異なることを特徴とする請求項１に記載の端面発光型電
   界発光素子。
3. （３）透明基板の表裏両面に透明電極、少なくとも一層
   の発光層および光反射能を有する他の電極がこの順に積
   層形成され、かつ該発光層の発光スペクトルが透明基板
   の表裏両面で異なる端面発光型電界発光素子において、
   基板の表裏両面の発光層の発光輝度を変化させることに
   よって発光色を制御することを特徴とする端面発光型電
   界発光素子の駆動方法。