JP3250561B1

JP3250561B1 - 有機ｅｌ素子の製造方法

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Publication number: JP3250561B1
Application number: JP2000398751A
Authority: JP
Inventors: 耕一宮下; 貴好栗山; 昌彦石井
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: KR20020053773A; US20020123291A1; KR100458999B1; TW527850B; US6626717B2; JP2002203672A

Abstract

【要約】【課題】陽極と陰極との間に、有機発光材料よりなる
発光層を挟んでなる有機ＥＬ素子に対して、輝度の経時
変化を抑制するためにエージングを行うようにした有機
ＥＬ素子の製造方法において、エージング条件を最適化
する。【解決手段】有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測
定される輝度の経時変化曲線を、３個の指数関数の足し
合わせよりなるフィティング曲線として求め、このフィ
ティング曲線を解析して、輝度経時劣化速度の最も遅い
第１項成分と、それ以外の第２及び第３項成分とに分離
し、輝度が第１項成分の初期値Ａ１とほぼ同程度になる
までエージングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機ＥＬ（エレク
トロルミネッセンス）素子において、発光時間の経過に
よる輝度の変化を抑制するためのエージングを行う製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に有
機発光材料よりなる発光層を挟んでなるものであり、こ
れら電極や発光層は、スパッタ法や蒸着法等を用いて成
膜することができる。

【０００３】このような有機ＥＬ素子は、自己発光のた
め、視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可
能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこ
で、有機ＥＬ素子は、薄膜型ディスプレイ、照明器具、
バックライト等としての活用が期待できる。

【０００４】しかしながら、有機ＥＬ素子は、長時間安
定に発光させることが困難であり、この問題に対して、
従来、素子全体の外側を覆い外気を遮断する、発光材料
の耐久性を向上させる、電極の低電圧化等の方法が採ら
れてきた。

【０００５】この素子の長寿命化に関する方法の一つ
に、製造工程において、陽極と陰極との間に電流を印加
するエージングを行うことによって、輝度の経時変化を
抑制し素子特性を安定化させる方法が知られている（特
開平５−１８２７６４号公報、特開平８−１８５９７９
号公報、特開平１０−２０８８８０号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エージング方法においては、素子の初期特性がどのよう
に変化するまでエージングすればよいかといった時間的
な考察がなされていない。エージング処理は、処理後の
発光効率を低下させる処理であるため、過度にエージン
グを行うと、輝度の経時劣化は抑制できても、発光効率
が著しく低減し、素子への印加過電圧が大きくなってし
まうという問題が生じる。

【０００７】また、例えば、上記した特開平８−１８５
９７９号公報に記載されているエージング方法では、エ
ージングは室温でなされているが、室温においては、仮
に実用輝度（例えば数百ｃｄ／ｃｍ²）において１００
００時間の半減寿命を有する素子の場合、駆動時の電流
密度の１００倍の電流密度でエージングしたとしても、
エージングに１日程度の時間を要してしまう。これは、
素子の製造工程における効率化という点で大きな問題で
ある。

【０００８】本発明は上記問題に鑑み、輝度の経時変化
を抑制するためにエージングを行うようにした有機ＥＬ
素子の製造方法において、エージング条件を最適化する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等の検討によれ
ば、有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝
度の経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解
析したところ、この曲線が、輝度経時劣化速度の異なる
複数の成分により構成されていることが分かった。本発
明は、この知見に基づいてなされたものである。

【００１０】すなわち、請求項１に記載の発明では、陽
極（２０）と陰極（８０）との間に、有機発光材料より
なる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子に対し
て、エージングを行うようにした有機ＥＬ素子の製造方
法において、有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定
される輝度の経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化
曲線を解析して、輝度経時劣化速度の最も遅い成分と、
それ以外の成分とに分離し、輝度が輝度経時劣化速度の
最も遅い成分の初期値とほぼ同程度になるまでエージン
グを行うことを特徴としている。

【００１１】本発明によれば、駆動時における輝度の経
時変化曲線のうち、抽出された輝度経時劣化速度の最も
遅い成分の初期値とほぼ同程度になるまでエージングを
行うため、実質的に、当該曲線のうち輝度経時劣化速度
の速い成分は、エージングによって取り除かれる。

【００１２】そして、エージング後における有機ＥＬ素
子を駆動していったときの輝度変化は、輝度経時劣化速
度の最も遅い成分の劣化速度に準じて低下していくた
め、エージングされる有機ＥＬ素子の輝度寿命を最大限
に長寿命化するこができる。つまり、エージング前に求
められる輝度経時劣化速度の最も遅い成分の初期値は、
エージングをどの程度まで行えばよいかという目標輝度
として最適な値である。

【００１３】このように、予めエージングの最適な目標
を求めた上で、エージングを行うことができるため、エ
ージングが少なすぎたり、多すぎたりするといった問題
を無くすことができる。よって、本発明によれば、エー
ジング時間を最大限に効率化することができ、エージン
グ条件を最適化することができる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の製造方法を、より具体化したものである。すなわち、
本発明においては、まず、有機ＥＬ素子を定電流で駆動
した際に測定される輝度の経時変化を、次の数式３にて
示される曲線で適合させる。

【００１５】

【数３】

【００１６】この数式３中、ｎは２以上の整数、Ａ_iは
定数であってΣＡ_i＝１、ｋ_iは定数、Ｌは時間ｔでの輝
度、Ｌ₀は駆動開始時の輝度である。

【００１７】そして、上記数式３中の右辺において最も
小さなｋ_iを示す項のＡ_iをＡ１としたとき、輝度Ｌが、
次の数式４に示される関係を満足する値となるまでエー
ジングを行うようにしたことを特徴としている。

【００１８】

【数４】Ｌ＝Ｌ₀（１−ａ＋ａＡ１）ただし、数式４中、ａ＞０である。

【００１９】本発明者等の検討によれば、有機ＥＬ素子
を定電流で駆動した際に測定される輝度の経時変化曲線
は、上記数式３に示される指数関数の足し合わせで適合
（フィティング）させることができる。そして、数式３
中の右辺における各項のｋ_iが輝度経時劣化速度を示す
定数（劣化速度定数）となり、当該各項が輝度経時劣化
速度の異なる複数の成分となる。

【００２０】そのため、劣化速度定数ｋ_iを比較すれ
ば、上記輝度の経時変化曲線を、輝度経時劣化速度の最
も遅い成分と、それ以外の成分とに分離することがで
き、最も小さな劣化速度定数ｋ_iを示す項のＡ_iが、輝度
経時劣化速度の最も遅い成分の初期値となる。

【００２１】そして、この初期値をＡ１としたとき、輝
度Ｌが、上記数式４に示される関係を満足する値となる
までエージングを行うようにすれば、輝度が輝度経時劣
化速度の最も遅い成分の初期値とほぼ同程度になるまで
エージングを行ったことになる。よって、本発明によっ
ても、上記請求項１の発明と同様の効果を得ることがで
きる。

【００２２】ここで、輝度が輝度経時劣化速度の最も遅
い成分の初期値とほぼ同程度になるまでエージングを行
うことは、当該初期値と完全に同一（すなわち上記数式
４中のａが１の場合）でなくとも良く、多少は大きくな
ったり小さくなっても良い。具体的には、上記数式４中
のａが０．３〜１．２の範囲にあること（請求項３の発
明）が好ましい。

【００２３】また、本発明者等の検討によれば、上記数
式３は、２個または３個の指数関数の足し合わせで構成
されることが多い。つまり、上記数式３中のｎは、４以
上でも良いが、２または３である場合が多い（請求項４
の発明）。

【００２４】また、請求項５に記載の発明においては、
有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝度の
経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解析し
て、輝度経時劣化度合の最も支配的な成分と、それ以外
の成分とに分離し、輝度経時劣化度合の最も支配的な成
分に対応した輝度劣化が、ほぼ完了するまでエージング
を行うことを特徴としている。

【００２５】本発明によれば、駆動時における輝度の経
時変化曲線のうち、抽出された輝度経時劣化度合の最も
支配的な成分に対応した輝度劣化が、ほぼ完了するまで
エージングを行うため、実質的に、当該曲線のうち輝度
劣化の支配的な成分は、エージングによって取り除かれ
る。そのため、有機ＥＬ素子の輝度寿命を最大限に長寿
命化するこができる。

【００２６】つまり、輝度経時劣化度合の最も支配的な
成分をエージング前に求め、この支配的な成分を目標と
してエージングすることにより、エージング後の輝度低
下を抑制する目的には最適なエージングを行うことがで
きる。よって、本発明によっても、エージング条件を最
適化することができる。

【００２７】また、請求項６に記載の発明においては、
有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝度の
経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解析し
て、輝度経時劣化が最も短時間で完了する成分と、それ
以外の成分とに分離し、輝度経時劣化が最も短時間で完
了する成分に対応した輝度劣化が、ほぼ完了するまで前
記エージングを行うことを特徴としている。

【００２８】本発明によれば、駆動時における輝度の経
時変化曲線のうち、抽出された輝度経時劣化が最も短時
間で完了する成分に対応した輝度劣化が、ほぼ完了する
までエージングを行うため、実質的に、当該曲線のうち
輝度経時劣化が最も短時間で完了する成分は、エージン
グによって取り除かれる。

【００２９】つまり、輝度経時劣化が最も短時間で完了
する成分をエージング前に求め、この成分を目標として
エージングすることにより、エージング時間を最も短縮
化するという目的には最適なエージングを行うことがで
きる。よって、本発明によっても、エージング条件を最
適化することができる。

【００３０】また、請求項７に記載の発明のように、常
温以上且つ有機ＥＬ素子を構成する材料中でもっとも低
いガラス転移温度以下の温度下でエージングを行うこと
が好ましい。

【００３１】常温以上の高温下でエージングを行うこと
でエージング時間を短縮することができる。また、有機
ＥＬ素子を構成する材料中でもっとも低いガラス転移温
度以下とするのは、当該ガラス転移温度より高い温度と
してしまうと、素子の劣化を招くためである。

【００３２】また、請求項８に記載の発明のように、エ
ージングを行う際に、輝度が、有機ＥＬ素子における実
用輝度以上となるように電流を印加することが好まし
い。それにより、エージング時間の短縮が図れる。

【００３３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００３４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面構成を示
す図である。図１において、ガラス等の透明な基板１０
の上に、ＩＴＯ（インジウム−錫の酸化物）等の透明導
電膜よりなる陽極２０、正孔輸送性材料よりなる正孔注
入層３０及び正孔輸送層４０、有機発光材料（色素を正
孔輸送性または電子輸送性有機材料にドープしたもの）
よりなる発光層５０、電子輸送性材料よりなる電子輸送
層６０及び電子注入層７０、アルミニウム（Ａｌ）等の
金属よりなる陰極８０が順次積層されている。

【００３５】これら、各層２０〜８０は、公知のスパッ
タ法や蒸着法等により成膜することが可能である。そし
て、この有機ＥＬ素子では、陽極２０と陰極８０との間
に所定の直流電流を印加することにより、両電極２０、
８０に挟まれた発光層５０に対して、各々の注入層及び
輸送層から、電子、正孔が注入され、発光層５０におい
て電子と正孔とが再結合する際のエネルギーにより、発
光が行われるようになっている。

【００３６】以下、図１に示す有機ＥＬ素子の製造方法
について、限定するものではないが、具体的な材料例を
挙げて説明していく。本例では、基板１０はガラス基板
であり、このガラス基板１０の一面上に、陽極２０とし
て、スパッタ法により厚さ３００ｎｍのＩＴＯを形成す
る。

【００３７】この上に、蒸着法を用いて、正孔注入層３
０として厚さ１０ｎｍのＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯
体）、正孔輸送層４０として厚さ３０ｎｍのＴＰＴＥ
（テトラトリフェニルアミン）を成膜する。これら両層
３０、４０は共に、正孔輸送性有機材料を主成分として
いる。

【００３８】この上に、共蒸着法を用いて、発光層５０
として、電子輸送性有機材料であるＡｌｑ３（トリス
（８−キノリール）アルミニウム）を母材とし、色素で
あるジメチルキナクリドン（Ｑｄ）を１％ドープしたも
のを、厚さ２０ｎｍで成膜する。

【００３９】その後、蒸着法を用いて、電子輸送層６０
として、厚さ４５ｎｍのＡｌｑ３を成膜し、その上に、
電子注入層７０として、厚さ０．５ｎｍのＬｉＦ（フッ
化リチウム）を成膜し、さらに、陰極８０として、厚さ
１５０ｎｍのＡｌを成膜する。こうして、上記図１に示
す有機ＥＬ素子が完成する。

【００４０】本例では、この後、図示しないが、有機Ｅ
Ｌ素子を大気にさらすことなく、窒素雰囲気中でＳＵＳ
キャップと封止樹脂（接着剤）を用い、素子全体を封止
した。ここで、発光面積は２．５ｍｍ×２．５ｍｍであ
る。

【００４１】次に、本例の有機ＥＬ素子について、輝度
の経時変化を抑制するために、陽極２０と陰極８０との
間に電流を印加するエージングを行うのであるが、その
エージング方法について説明する。

【００４２】まず、有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際
に測定される輝度の経時変化曲線を求める（輝度経時変
化曲線を求める工程）。本工程では、まず、上記した封
止が施された本例の有機ＥＬ素子を、８５℃の温度下で
直流定電流駆動（電流密度：６．１ｍＡ／ｃｍ²）さ
せ、初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ²にて連続駆動を行っ
た。そのときの輝度の経時変化の測定結果を図２に示
す。およそ７００時間で３０％の輝度低下を示した。

【００４３】有機ＥＬ素子を車載の表示器に使用する場
合、車内がかなりの高温になる場合があることから、高
温での耐久性が要求される。具体的な車載のための規格
として、８５℃の温度下で初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ²
にて３０％の輝度低下を示す時間が、１０００時間以上
であることが要求されている。しかし、図２に示したよ
うに、図１に示した本例の素子は、エージングを行わな
い状態では、この車載のための規格を満足しない。

【００４４】輝度の経時変化の測定データを解析した結
果、輝度の経時変化曲線は、「解決手段」の欄に示した
数式３のような複数個の指数関数の足し合わせで、良く
適合（フィティング）できることを見出した。図２に示
した測定データの場合、３個の指数関数の足し合わせで
良くフィティングすることができた。フィティングの結
果得られた数式を次の数式５に、また、その曲線を図３
に測定データと共に示す。

【００４５】

【数５】Ｌ／Ｌ₀＝０．７２ｅｘｐ（−７．５４×１０
^-5ｔ）＋０．２４ｅｘｐ（−３．２５×１０^-3ｔ）＋
０．０４ｅｘｐ（−７．６２×１０^-3ｔ）この数式５中、ｔは、時間（ｈｏｕｒ）を単位とした。
また、数式５中、Ｌは時間ｔでの輝度、Ｌ₀は駆動開始
時の輝度である。また、図３には、上記数式５中の右辺
の３つの各項（各指数関数）を、それぞれ単独で描いた
曲線も示した。

【００４６】このようにして、有機ＥＬ素子を定電流で
駆動した際に測定される輝度の経時変化を、上記数式５
に示す様なフィティング（適合）された輝度の経時変化
曲線として求めることができた。上記数式５に示される
輝度の経時変化曲線は、「解決手段」の欄にて示した数
式３において、ｉ＝３の場合の一例を示すものである。
ここまでが、輝度経時変化曲線を求める工程である。

【００４７】次に、求められた輝度の経時変化曲線を解
析して、輝度経時劣化速度の最も遅い成分と、それ以外
の成分とに分離する（曲線成分の分離工程）。ここで、
これら成分は、上記数式５における右辺の各項（各指数
関数）のことであり、数式５においては、３つの項成分
が存在する。

【００４８】本例においては、０．７２ｅｘｐ（−７．
５４×１０^-5ｔ）が第１項成分、０．２４ｅｘｐ（−
３．２５×１０^-3ｔ）が第２項成分、０．０４ｅｘｐ
（−７．６２×１０^-3ｔ）が第３項成分である。

【００４９】そして、輝度経時劣化速度の度合を示す定
数（劣化速度定数）ｋ_iは、第１項成分、第２項成分、
第３項成分において、それぞれ、−７．５４×１０^-5、
−３．２５×１０^-3、−７．６２×１０^-3であり、この
劣化速度定数ｋ_iの異なる各項成分の輝度の経時変化の
様子は、上記図３に示されている。

【００５０】図３に示す様に、本例における第２項、第
３項の各成分は、比較的短時間でその影響が無くなる初
期劣化成分であり、第１項成分が長時間での輝度低下を
支配する成分であることがわかる。このように、複数の
項成分における劣化速度定数ｋ_iを比較すれば、上記数
式５に示される輝度の経時変化曲線を、輝度経時劣化速
度の最も遅い成分と、それ以外の成分とに分離すること
ができる。

【００５１】つまり、本例においては、上記数式５中
の、第１項成分が輝度経時劣化速度の最も遅い成分であ
り、第２及び第３項成分が、それ以外の成分である。こ
のことは、上記数式５中の第１項成分が、「解決手段」
の欄に示した数式３の右辺における最も小さなｋ_iを示
す項であることを意味する。そして、この最も小さなｋ
_iを示す項のＡ_i（つまり、輝度経時劣化速度の最も遅い
成分の初期値Ａ１）は、第１項成分中の係数０．７２で
ある。ここまでが、曲線成分の分離工程である。

【００５２】なお、上記第１項成分における長時間での
輝度低下を支配する劣化は、素子を構成する有機材料
が、駆動に伴い、電荷を伝搬する際の酸化還元反応にお
いて、一部発光抑制種に変化する化学反応によるものと
考えられる。また、最も時定数の短い上記第３項成分
は、印加された電界による有機層での内部分極やあるい
は不純物イオンによって内部電界が形成され実効的な電
界が減少することに起因する劣化と考えられる。

【００５３】また、上記第２項成分については、それが
いかなる機構によるものかは現段階では明らかではない
が、後述する第２実施形態に示す様な発光層に色素をド
ープしていない素子では、２個の指数関数の足し合わせ
により十分フィティングが可能なことから、おそらく発
光層に発光色素をドープしたことが関与する劣化である
ものと推測される。

【００５４】上記の解析から、第２項、第３項の劣化成
分をエージングにより取り除くことにより、輝度低下を
抑制し耐久性を向上させることができると期待される。
そこで、次に、輝度が輝度経時劣化速度の最も遅い成分
の初期値とほぼ同程度になるまでエージングを行う（エ
ージング工程）。

【００５５】具体的に、本例では、相対輝度Ｌ／Ｌ
₀が、輝度経時劣化速度の最も遅い成分の初期値Ａ１に
相当する第１項成分の係数０．７２に等しくなるまで、
８５℃の温度下で初期輝度８０００ｃｄ／ｃｍ²となる
ような電流密度１０８ｍＡ／ｃｍ²にてエージングを行
った。すなわち、輝度が５７６０ｃｄ／ｃｍ²に低下す
るまでエージングを行った。ここまでが、エージング工
程である。

【００５６】その後、上記各工程を施した本例の有機Ｅ
Ｌ素子に対して、エージングの効果を確認するために、
８５℃の温度下で初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ²にて輝度
の経時変化を測定した。その結果を図４に示す。１１２
０時間経過後においても３００ｃｄ／ｃｍ²の輝度を示
し、輝度の低下率２５％であり、上記車載規格を満たし
ている。

【００５７】以上のように、本実施形態では、有機ＥＬ
素子を定電流で駆動した際に測定される輝度の経時変化
曲線（本例では数式５）を求め、この輝度の経時変化曲
線を解析して、輝度経時劣化速度の最も遅い成分（本例
では数式５中の第１項成分）と、それ以外の成分（本例
では数式５中の第２及び第３項成分）とに分離し、輝度
が輝度経時劣化速度の最も遅い成分の初期値（本例では
第１項成分の係数０．７２）とほぼ同程度になるまでエ
ージングを行うことを特徴としている。

【００５８】そして、本実施形態によれば、駆動時にお
ける輝度の経時変化曲線のうち、抽出された輝度経時劣
化速度の最も遅い成分の初期値とほぼ同程度になるまで
エージングを行うため、実質的に、当該曲線のうち輝度
経時劣化速度の速い成分（初期劣化成分）は、エージン
グによって取り除かれる。

【００５９】そして、エージング後における有機ＥＬ素
子を駆動していったときの輝度変化は、輝度経時劣化速
度の最も遅い成分の劣化速度（本例では第１項成分の劣
化速度定数−７．５４×１０^-5）に準じて低下していく
ため、エージングされる有機ＥＬ素子の輝度寿命を最大
限に長寿命化するこができる。

【００６０】このように、本実施形態によれば、輝度経
時劣化速度の最も遅い成分の初期値というエージングの
最適な目標を予め求めた上で、エージングを行うことが
できるため、エージングが少なすぎたり、多すぎたりす
るといった問題を無くすことができる。よって、エージ
ング時間を最大限に効率化することができ、エージング
条件を最適化することができる。

【００６１】なお、上記例では、相対輝度Ｌ／Ｌ₀が、
第１項成分の係数０．７２に等しくなるまでエージング
を行った。つまり、上記例では、次の数式６に示される
関係において、Ａ１＝０．７２、ａ＝１の場合の条件に
てエージングを行ったものである。

【００６２】

【数６】Ｌ＝Ｌ₀（１−ａ＋ａＡ１）、（ただし、ａ＞０）しかし、上記車載規格を満たすためには、第１項成分の
係数０．７２（輝度経時劣化速度の最も遅い成分の初期
値）を目標値として、この目標値よりも大なり小なり多
少ずれた輝度を目標値としてエージングを行っても良
い。

【００６３】つまり、上記車載規格を満たすためには、
上記数式６において、必ずしもａ＝１の条件でエージン
グを行う必要はなく、ａの値が１より小さい条件で行っ
ても良く、また１より大きい条件で行っても良い。ただ
し、ａの値があまりに小さい場合、換言すれば、エージ
ングの目標値となる相対輝度Ｌ／Ｌ₀が大きすぎる場合
には、初期劣化成分を取り除くといったエージング効果
が不十分となる恐れがある。

【００６４】一方、ａの値が大きすぎる場合、換言すれ
ば、エージングの目標値となる相対輝度Ｌ／Ｌ₀が小さ
すぎる場合には、第１項成分の劣化も進行してしまい、
素子の効率低下を招き、結果として、耐久性をかえって
低下させてしまう。従って、多くの場合、上記数式６に
おいて、ａが０．３〜１．２の間の値をとるような条件
にてエージングを行うことが好ましい。

【００６５】また、エージングを行う温度は室温でも良
いが、室温ではエージングに長時間を要するため、製造
工程の効率という点で好ましくない。そのため、常温
（例えば２５℃）以上の高温下でエージングを行うこと
でエージング時間を短縮することが好ましい。

【００６６】ただし、常温以上であっても、有機ＥＬ素
子を構成する材料中でもっとも低いガラス転移温度Ｔｇ
以下の温度下でエージングを行う必要がある。当該ガラ
ス転移温度Ｔｇより高い温度としてしまうと、素子の劣
化を招くためである。

【００６７】実際、実用輝度を４００ｃｄ／ｃｍ²とし
た場合、その２０倍の輝度の８０００ｃｄ／ｃｍ²でエ
ージングを行ったとしても、室温では５７６０ｃｄ／ｃ
ｍ²に輝度が低下するまでに２１時間を必要とした。８
５℃では３時間で５７６０ｃｄ／ｃｍ²まで輝度を低下
させるエージングを行うことができる。

【００６８】また、エージングを行う際に、輝度が、有
機ＥＬ素子における実用輝度以上（例えば、実用輝度の
２〜１００００倍程度）となるように電流を印加するこ
とが好ましい。それにより、エージング時間の短縮が図
れる。実際、上記図２に示す例では、８５℃の温度下
で、初期輝度を実用輝度４００ｃｄ／ｃｍ²になるよう
に電流を印加しているが、３０％程度の輝度変化を示す
には、数百時間要している。

【００６９】（第２実施形態）図５に、本発明の第２実
施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面構成を示す。図５
に示す素子は、上記図１に示すものに比較して、発光層
５０が電子輸送層を兼ねているものであり、発光層５０
に色素がドープされていないことが異なる。なお、図５
において、図１と同一部分には、図中、同一符号を付し
てある。

【００７０】本実施形態の有機ＥＬ素子の製造方法につ
いて、具体的な材料例を挙げながら、上記第１実施形態
と異なる点を中心に説明していく。ガラス基板１０の一
面上に、厚さ３００ｎｍのＩＴＯよりなる陽極２０、厚
さ１０ｎｍのＣｕＰｃよりなる正孔注入層３０、厚さ５
０ｎｍのＴＰＴＥよりなる正孔輸送層４０を、順次成膜
する。

【００７１】この上に、発光層５０として、厚さ６０ｎ
ｍのＡｌｑ３よりなる発光層５０を成膜し、その上に、
厚さ０．５ｎｍのＬｉＦよりなる電子注入層７０、厚さ
１５０ｎｍのＡｌよりなる陰極８０を成膜する。こうし
て、上記図５に示す有機ＥＬ素子が完成する。本例で
も、この後、上記第１実施形態の具体例と同様に、素子
全体を封止した。

【００７２】次に、本例の有機ＥＬ素子について、輝度
の経時変化を抑制するために、陽極２０と陰極８０との
間に電流を印加するエージングを行った。まず、輝度経
時変化曲線を求める工程では、本例の有機ＥＬ素子を、
８５℃の温度下で直流定電流駆動（電流密度：９．８ｍ
Ａ／ｃｍ²）させ、初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ²にて連続
駆動を行った。そのときの輝度の経時変化の測定結果を
図６に示す。およそ２００時間で３０％の輝度低下を示
した。

【００７３】この図６に示す測定結果に対して、指数関
数を足し合わせた関数式（「解決手段」の欄に示した数
式３）でフィティング（適合）を試みたところ、２個の
指数関数の足し合わせで、測定データをかなり良くフィ
ティングすることができた。フィティングの結果得られ
た数式を次の数式７に示す。また、その曲線を図７に測
定データと共に示す。

【００７４】

【数７】Ｌ／Ｌ₀＝０．７９ｅｘｐ（−６．２５×１０
^-4ｔ）＋０．２１ｅｘｐ（−３．２４×１０^-2ｔ）ここで、上記数式７中のＬ、Ｌ₀、ｔは、上記数式５と
同様である。

【００７５】このようにして、有機ＥＬ素子を定電流で
駆動した際に測定される輝度の経時変化を、上記数式７
に示す様なフィティング（適合）された輝度の経時変化
曲線として求めることができた。上記数式７に示される
輝度の経時変化曲線は、「解決手段」の欄にて示した数
式３において、ｉ＝２の場合の一例を示すものである。
ここまでが、本例における輝度経時変化曲線を求める工
程である。

【００７６】次に、曲線成分の分離工程を行うが、本例
では、上記数式７に示す様に、２つの項成分が存在す
る。これは、第１実施形態の場合と異なり、発光層５０
に色素をドープしていないことにより、色素ドープに起
因すると考えられる初期劣化成分が現れず、結果とし
て、２個の指数関数の足し合わせでフィティングできた
ためと考えられる。

【００７７】本例においては、２個の項成分のうち、劣
化速度定数ｋ_iが−２．３９×１０^- ⁴と最も小さい第１
項成分０．７９ｅｘｐ（−６．２５×１０^-4ｔ）が、輝
度経時劣化速度の最も遅い成分であり、「解決手段」の
欄に示した数式３の右辺における最も小さなｋ_iを示す
項である。そして、この最も小さなｋ_iを示す項のＡ
_i（つまり、上記初期値Ａ１）は、第１項成分中の係数
０．７９である。ここまでが、本例の曲線成分の分離工
程である。

【００７８】次に、エージング工程では、相対輝度Ｌ／
Ｌ₀が、第１項成分の係数０．７９に等しくなるまで、
８５℃の温度下で初期輝度８０００ｃｄ／ｃｍ²となる
ような電流密度１８６ｍＡ／ｃｍ²にてエージングを行
った。すなわち、輝度が６３２０ｃｄ／ｃｍ²に低下す
るまでエージングを行った。ここまでが、エージング工
程である。

【００７９】その後、上記各工程を施した本例の有機Ｅ
Ｌ素子に対して、エージングの効果を確認するために、
８５℃の温度下で初期輝度４００ｃｄ／ｃｍ²にて輝度
の経時変化を測定した。その結果を図８に示す。３７５
時間で３０％の輝度低下を示し、エージング前に比べて
２倍近く寿命を長くすることができた。

【００８０】このように、本実施形態においても、上記
第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、
本実施形態でも、上記数式６に示す関係において、ａが
０．３〜１．２の間の値をとるような条件にてエージン
グを行うことが好ましい。さらに、高温化、高輝度化に
よるエージング時間の短縮効果も同様に発揮することが
可能である。

【００８１】（他の実施形態）なお、上記第１実施形態
において、有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定さ
れる輝度の経時変化曲線（上記例では数式５）を求め、
この輝度の経時変化曲線を解析して、輝度経時劣化度合
の最も支配的な成分と、それ以外の成分とに分離し、輝
度経時劣化度合の最も支配的な成分に対応した輝度劣化
が、ほぼ完了するまでエージングを行っても良い。

【００８２】つまり、上記数式５中では、第２項成分が
輝度経時劣化度合の最も支配的な成分であり、この第２
項成分に対応した輝度劣化がほぼ完了するまでエージン
グするとは、第２項成分の相対輝度がほぼ０のポイント
となるまでエージングする（図３では、約１０００時間
であるが、輝度加速を利用すれば、時間の短縮を図るこ
とができる）ということである。

【００８３】そして、この０ポイントを図３に示す輝度
の経時変化曲線（フィティング曲線）に対応させると、
相対輝度Ｌ／Ｌ₀は約０．６７である。すなわち、当該
フィティング曲線において相対輝度Ｌ／Ｌ₀０．６７を
目標値としてでエージングすることによって第２項成分
が実質的に取り除かれる。

【００８４】こうして、輝度経時劣化度合の最も支配的
な成分をエージング前に求め、この支配的な成分を目標
としてエージングすることにより、有機ＥＬ素子の輝度
寿命を最大限に長寿命化することができるため、エージ
ング後の輝度低下を抑制する目的には最適な条件にてエ
ージングを行うことができる。

【００８５】また、上記第１実施形態において、有機Ｅ
Ｌ素子を定電流で駆動した際に測定される輝度の経時変
化曲線（上記例では数式５）を求め、この輝度の経時変
化曲線を解析して、輝度経時劣化が最も短時間で完了す
る成分と、それ以外の成分とに分離し、輝度経時劣化が
最も短時間で完了する成分に対応した輝度劣化が、ほぼ
完了するまでエージングを行っても良い。

【００８６】つまり、上記数式５中では、第３項成分が
輝度経時劣化が最も短時間で完了する成分であり、この
第３項成分に対応した輝度劣化がほぼ完了するまでエー
ジングするとは、第３項成分の相対輝度がほぼ０のポイ
ントとなるまでエージングする（図３では、約２００時
間であるが、輝度加速を利用すれば、時間の短縮を図る
ことができる）ということである。

【００８７】そして、この０ポイントを図３に示すフィ
ティング曲線に対応させると、相対輝度Ｌ／Ｌ₀は約
０．８４である。すなわち、当該フィティング曲線にお
いて相対輝度Ｌ／Ｌ₀０．８４を目標値としてでエージ
ングすることによって第３項成分が実質的に取り除かれ
る。

【００８８】こうして、輝度経時劣化が最も短時間で完
了する成分をエージング前に求め、この成分を目標とし
てエージングすることにより、エージング時間を最も短
縮化するという目的には最適な条件にてエージングを行
うことができる。

【００８９】なお、これら、輝度経時劣化度合の最も支
配的な成分に対応した輝度劣化や、輝度経時劣化が最も
短時間で完了する成分に対応した輝度劣化が、ほぼ完了
するまでエージングを行う場合にも、常温以上且つ有機
ＥＬ素子を構成する材料中でもっとも低いガラス転移温
度以下の温度下でエージングを行うことが好ましく、ま
た、エージングを行う際に、輝度が、有機ＥＬ素子にお
ける実用輝度以上となるように電流を印加することが好
ましいことは勿論である。

【００９０】なお、本発明において、請求項１の「ほぼ
同程度」とは、劣化速度の最も遅い成分の初期値に対し
て±２０％の範囲をいい、望ましくは±１０％の範囲を
いう。また、請求項５、６の「ほぼ完了」とは、輝度劣
化が完了に至る時間に対して±２０％の範囲をいい、望
ましくは±１０％の範囲をいう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の概
略断面図である。

【図２】第１実施形態における定電流駆動時の輝度の経
時変化の測定結果を示す図である。

【図３】図２に示す測定結果に適合させた輝度の経時変
化曲線を示す図である。

【図４】第１実施形態におけるエージング後の輝度の経
時変化の測定結果を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ素子の概
略断面図である。

【図６】第２実施形態における定電流駆動時の輝度の経
時変化の測定結果を示す図である。

【図７】図６に示す測定結果に適合させた輝度の経時変
化曲線を示す図である。

【図８】第２実施形態におけるエージング後の輝度の経
時変化の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

２０…陽極、５０…発光層、８０…陰極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者栗山貴好愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者石井昌彦愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献特開平11−40370（ＪＰ，Ａ) 特開平８−185979（ＪＰ，Ａ) 特開平10−208880（ＪＰ，Ａ) 特開平９−129379（ＪＰ，Ａ) 特許2581165（ＪＰ，Ｂ２) 特許2818255（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 33/00 - 33/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極（２０）と陰極（８０）との間に、
有機発光材料よりなる発光層（５０）を挟んでなる有機
ＥＬ素子に対して、輝度の経時変化を抑制するために、
前記陽極と前記陰極との間に電流を印加するエージング
を行うようにした有機ＥＬ素子の製造方法において、前記有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝
度の経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解析して、輝度経時劣化速度
の最も遅い成分と、それ以外の成分とに分離し、輝度が前記輝度経時劣化速度の最も遅い成分の初期値と
ほぼ同程度になるまで前記エージングを行うことを特徴
とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】陽極（２０）と陰極（８０）との間に、
有機発光材料よりなる発光層（５０）を挟んでなる有機
ＥＬ素子に対して、輝度の経時変化を抑制するために、
前記陽極と陰極との間に電流を印加するエージングを行
うようにした有機ＥＬ素子の製造方法において、前記有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝
度の経時変化を、ｎを２以上の整数、Ａ_iを定数であっ
てΣＡ_i＝１であるものとし、ｋ_iを定数、Ｌを時間ｔで
の輝度、Ｌ₀を駆動開始時の輝度としたとき、次の数式
１【数１】にて示される曲線で適合させ、前記数式１中の右辺において最も小さなｋ_iを示す項の
Ａ_iをＡ１としたとき、輝度Ｌが、次の数式２【数２】Ｌ＝Ｌ₀（１−ａ＋ａＡ１）（ただし、ａ＞
０）に示される関係を満足する値となるまで前記エージング
を行うようにしたことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造
方法。
【請求項３】前記数式２中のａは０．３〜１．２の範
囲にあることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素
子の製造方法。
【請求項４】前記数式１中のｎは２または３であるこ
とを特徴とする請求項２または３に記載の有機ＥＬ素子
の製造方法。
【請求項５】陽極（２０）と陰極（８０）との間に、
有機発光材料よりなる発光層（５０）を挟んでなる有機
ＥＬ素子に対して、輝度の経時変化を抑制するために、
前記陽極と前記陰極との間に電流を印加するエージング
を行うようにした有機ＥＬ素子の製造方法において、前記有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝
度の経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解析して、輝度経時劣化度合
の最も支配的な成分と、それ以外の成分とに分離し、前記輝度経時劣化度合の最も支配的な成分に対応した輝
度劣化が、ほぼ完了するまで前記エージングを行うこと
を特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】陽極（２０）と陰極（８０）との間に、
有機発光材料よりなる発光層（５０）を挟んでなる有機
ＥＬ素子に対して、輝度の経時変化を抑制するために、
前記陽極と前記陰極との間に電流を印加するエージング
を行うようにした有機ＥＬ素子の製造方法において、前記有機ＥＬ素子を定電流で駆動した際に測定される輝
度の経時変化曲線を求め、この輝度の経時変化曲線を解析して、輝度経時劣化が最
も短時間で完了する成分と、それ以外の成分とに分離
し、前記輝度経時劣化が最も短時間で完了する成分に対応し
た輝度劣化が、ほぼ完了するまで前記エージングを行う
ことを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項７】常温以上且つ前記有機ＥＬ素子を構成す
る材料中でもっとも低いガラス転移温度以下の温度下で
前記エージングを行うことを特徴とする請求項１ないし
６のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項８】前記エージングを行う際に、輝度が、前
記有機ＥＬ素子における実用輝度以上となるように電流
を印加することを特徴とする請求項１ないし７のいずれ
か１つに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。