(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極の間に少なくとも有機発光材料を含有する発光層が設けられ、一方の電極側から光を取り出す有機エレクトロルミネッセンス素子において、光を取り出す側の電極を、ファイバ部の端部でファイバ部より径の大きな大径部の周囲を取り巻くように設け、発光された光をこの大径部からファイバ部に導くことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、一対の電極の間に少なくとも有機発光材料を含有する発光層が設けられ、一方の電極側から光を取り出すようになった有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、特に、発光された光を基材内に導いて伝送させるようになった光情報処理に使用するのに適した有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディアの急速な発展により、光通信システムの重要性が増している。そして、この光通信システムにおいては、発光素子から発光された光を光ファイバ等の光伝送媒体を通してフォトダイオード等の受光素子に導いて各種の情報処理を行なうようになっている。
【０００３】
そして、このような光通信システム用の発光素子として、従来においては、発光ダイオードや半導体レーザが用いられており、短距離伝送用の発光素子としては、安価でかつ電流−光出力特性において直線性のよい発光ダイオードが一般に使用されていた。
【０００４】
ここで、発光ダイオードにおいて発光された光を光ファイバ等の光伝送媒体に導くにあたっては、一般に図１に示すように、光ファイバ１の一端面側に発光ダイオード２を設け、この発光ダイオード２の発光領域２ａにおいて発光した光を光ファイバ１の一端面から光ファイバ２内に導くようにしていた。
【０００５】
しかし、このような発光ダイオードの場合、発光面積が小さくて光ファイバ２内に導かれる光が弱く、出力される光の強度が弱くなるという問題があった。
【０００６】
一方、近年においては、発光素子として、上記の発光ダイオード等の他にエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という。）が注目されており、このＥＬ素子は、使用する材料によって無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とに大別されている。
【０００７】
ここで、無機ＥＬ素子の場合、一般に発光部に高電界を作用させて、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させるようになっており、このため、その駆動電圧としては１００〜２００Ｖの高い電圧が必要となる。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子の場合、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に注入し、このように注入された電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光するようになっているため、上記の無機ＥＬ素子に比べてその駆動電圧を低くすることができ、一般に５〜２０Ｖ程度の低い電圧で駆動できるという利点があり、近年においては、このような有機ＥＬ素子について様々な研究が行なわれるようになった。
【０００９】
そして、このような有機ＥＬ素子としては、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたＤＨ構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む発光層とが積層されたＳＨ−Ａ構造と称される二層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたＳＨ−Ｂ構造と称される二層構造のものが開発されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、光ファイバ等の光伝送媒体に光を導く場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、低い電圧で、光ファイバ等の光伝送媒体に対して十分な強度の光を与えることができる発光素子を提供することを目的とするものである。
【００１１】
そこで、本発明者等は、前記のように低い電圧で駆動できると共に、フレキシビリティにも優れる有機ＥＬ素子の特性に着目し、この発明を完成するに至ったのである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上記のような課題を解決するため、光を取り出す側の電極を、ファイバ部の端部でファイバ部より径の大きな大径部の周囲を取り巻くように設け、発光された光をこの大径部からファイバ部に導くものである。
【００１３】
ここで、この発明における有機ＥＬ素子は、前記のＤＨ構造，ＳＨ−Ａ構造，ＳＨ−Ｂ構造の何れの構造のものであってもよく、その一対の電極は、ホールを注入させるホール注入電極と電子を注入させる電子注入電極とからなっている。
【００１４】
そして、この有機ＥＬ素子におけるホール注入電極としては、金やＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の仕事関数の大きな材料を用いるようにする一方、電子注入電極としては、マグネシウム等の仕事関数の小さな電極材料を用いるようにし、発光層において発光した光を取り出すために、少なくとも一方の電極を透明にし、一般には、ホール注入電極に透明で仕事関数の大きいＩＴＯを用い、このホール注入電極側から光を取り出すようにする。
【００１５】
そして、この有機ＥＬ素子においては、一般にこのようなホール注入電極を棒状になった基材側に向け、この基材の周囲を取り巻くようにして有機ＥＬ素子を設けるようにする。
【００１６】
また、このような有機ＥＬ素子を設ける基材は特に限定されないが、前記のようにこの有機ＥＬ素子を光通信システムの発光素子に使用する場合、この基材に光ファイバ等の光伝送媒体を用いるようにする。
【００１７】
【作用】
この発明における有機ＥＬ素子においては、上記のように光を取り出す側の電極を棒状になった基材側に向けて、この基材の周囲を取り巻くようにこの有機ＥＬ素子を設け、発光層において発光された光を上記の電極を通して棒状になった基材内に導くようにしている。
【００１８】
このようにすると、有機ＥＬ素子の基材に対する発光面積が大きくなり、発光ダイオードを用いた場合より基材内に多くの光が導かれるようになって、この基材から出力される光の強度も高くなり、またその駆動も前記のように５〜２０Ｖ程度の低い電圧で行なえるようになる。
【００１９】
また、有機ＥＬ素子においては、発光層に使用する有機発光材料を選択することによって種々の波長の発光が得られ、上記基材に光伝送媒体として一般に用いられている石英ガラスで構成された光ファイバを用いる場合に、この基材における光の伝送損失が少ない０．８５μｍの波長の光を発光させることも行なえ、効率のよい光の伝送も簡単に行なえるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る有機ＥＬ素子を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
（実施例１）
この実施例における有機ＥＬ素子においては、基材１０として、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、端部に直径が１０ｍｍの円柱状になった大径部１０ａが形成され、この大径部１０ａからテーパー状に収縮されて直径が１７５μｍ（コア５０μｍ，クラッド１２５μｍ）になったファイバ部１０ｂが設けられた石英ガラス製の光ファイバを用いるようにした。
【００２２】
そして、この実施例の有機ＥＬ素子においては、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記の基材１０における大径部１０ａの周面にインジウム−スズ酸化物（以下、ＩＴＯという。）で構成されて膜厚が２０００Åになった透明なホール注入電極１１を形成し、このホール注入電極１１上に、下記の化１に示したトリフェニルアミン誘導体（以下、ＭＴＤＡＴＡという。）で構成されて膜厚が５００Åになったホール輸送層１２と、下記の化２に示したアゾメチン錯体（以下、１ＡＺＭ−Ｈｅｘという。）からなるホスト材料にドーパントとして下記の化３に示したＥｕ（ＴＴＡ）３  ｐｈｅｎが５重量％含有されて膜厚が３００Åになった発光層１３と、下記の化４に示したオキサジアゾール誘導体（以下、ＯＸＤ−７という。）で構成されて膜厚が４００Åになった電子輸送層１４と、マグネシウム・インジウム合金（比率１０：１）で構成されて膜厚が２０００Åになった電子注入電極１５とを順々に形成し、上記発光部分の幅ｄが２ｃｍになったＤＨ構造の有機ＥＬ素子を得た。そして、上記のホール注入電極１１と電子注入電極５とにそれぞれリード線を接続して、ホール注入電極１１に＋、電子注入電極１５に−のバイアス電圧を印加させるようにした。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
【化２】
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【００２５】
【化３】
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【００２６】
【化４】
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【００２７】
ここで、この実施例の有機ＥＬ素子を製造する方法を説明すると、ＩＴＯで構成されたホール注入電極１１が大径部１０ａの周面に均一に形成された上記の基材１０を適当な速度で回転させながら、このホール注入電極１１上にそれぞれ真空蒸着により、ＭＴＤＡＴＡで構成されたホール輸送層１２と、１ＡＺＭ−Ｈｅｘ中にＥｕ（ＴＴＡ）３  ｐｈｅｎがドープされた発光層１３と、ＯＸＤ−７で構成された電子輸送層１４と、マグネシウム・インジウム合金で構成された電子注入電極１５とを順々に形成した。なお、上記発光層１３及び電子注入電極１５においては２種類の材料を使用するため、それぞれの材料を共蒸着させるようにした。また、これらの真空蒸着は、何れも真空度１×１０−６Ｔｏｒｒで、基板温度の制御なしで行なった。
【００２８】
また、この実施例においては、図３の（Ｂ）に示すように、上記の発光層１３で発光されて基材１０内に導かれた光が上記基材１０における大径部１０ａの端面から逃げるのを防止するため、この大径部１０ａの端面にアルミニウムで構成された反射材１６を設けるようにした。
【００２９】
そして、この実施例１の有機ＥＬ素子において、上記のホール注入電極１１を＋、電子注入電極１５を−にバイアスして電圧を印加すると、電圧２３Ｖ，電流密度２００ｍＡ／ｃｍ２  で、上記基材１０において直径が１７５μｍになったファイバ部１０ｂの端面から、最高輝度が５００ｃｄ／ｍ２  で発光ピーク波長が６１４ｎｍになった高輝度の赤色発光が得られた。
【００３０】
（実施例２）
この実施例における有機ＥＬ素子においては、上記の発光層１３におけるホスト材料に下記の化５に示したトリフェニルアミン誘導体（以下、ｔＢｕ−ＴＰＤという。）を用い、このホスト材料にドーパントとして下記の化６に示したルブレンを５重量％含有させるようにし、また上記の電子輸送層１４に、下記の化７に示した１０−ベンゾ［ｈ］キノリノール−ベリリウム錯体（以下、ＢｅＢｑ２  という。）を用いるようにし、それ以外については、上記実施例１の場合と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
【００３１】
【化５】
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【００３２】
【化６】
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【００３３】
【化７】
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【００３４】
そして、この実施例２の有機ＥＬ素子において、上記のホール注入電極１１を＋、電子注入電極１５を−にバイアスして電圧を印加すると、電圧１２Ｖ，電流密度８１１ｍＡ／ｃｍ２  で、上記基材１０において直径が１７５μｍになったファイバ部１０ｂの端面から、最高輝度が８５５００ｃｄ／ｍ２  で発光ピーク波長が５６０ｎｍになった高輝度の黄色発光が得られた。
【００３５】
なお、上記の実施例１，２においては、素子構造がＤＨ構造になった有機ＥＬ素子の例を示しただけであるが、この発明の有機ＥＬ素子はＤＨ構造のものに限られず、前記のＳＨ−Ａ構造やＳＨ−Ｂ構造のものであってもよく、同様の効果が得られる。
【００３６】
また、上記の実施例１，２においては、上記のように基材１０において円柱状になった大径部１０ａの周面に有機ＥＬ素子を設けると共に、この大径部１０ａの端面に反射材１６を設けるようにしたが、有機ＥＬ素子の発光面積をより大きくすると共に、有機ＥＬ素子において発光した光がより効率よく基材１０のファイバ部１０ｂに導かれるようにするため、例えば、図４の（Ａ）に示すように、基材１０の円柱状になった大径部１０ａの端面を半球状に形成し、同図（Ｂ）に示すように、この基材１０における大径部１０ａの周面から半球状になった端面に至るようにして有機ＥＬ素子を設けることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明においては、光を取り出す側の電極を棒状になった基材側に向け、この基材の周囲を取り巻くようにして有機ＥＬ素子を設け、この有機ＥＬ素子の発光層において発光された光を上記の電極を通して棒状になった基材内に導くようにしたため、基材に対する発光面積が大きくなり、発光ダイオードを用いた場合より基材内に多くの光が導かれ、この基材から出力される光の強度も高くなった。
【００３８】
この結果、この発明における有機ＥＬ素子を使用すると、低い電圧で光ファイバ等の光伝送媒体に対して十分な出力の光を与えることができ、光通信システム等に好適に利用することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】発光ダイオードによって発光された光を光ファイバ等の光伝送媒体に導く状態を示した従来例の概略説明図である。
【図２】この発明の実施例１，２において使用した基材の正面図及び側面図である。
【図３】この発明の実施例１，２における有機ＥＬ素子の構造を示した断面説明図である。
【図４】この発明の実施例において使用する基材の変更例を示した側面図及びこの基材を用いて得た有機ＥＬ素子の構造を示した断面説明図である。
【符号の説明】
１０  基材
１１  ホール注入電極
１２  ホール輸送層
１３  発光層
１４  電子輸送層
１５  電子注入電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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