有機ＥＬ材料技術
Organic Electroluminescence Materials and Technologies
［コードNo.2004T389］

■監修／	佐藤佳晴〔(株)三菱化学科学技術研究センター 光電材料研究所〕
■体裁／	Ｂ５判・２７８頁
■発行／	２００４年　５月　(株)シーエムシー出版
■定価／	６８,２５０円（税込価格）

★前書「有機ＥＬ材料とディスプレイ」の中の“材料”に焦点に合わせた書籍です。 ★前半部に有機ＥＬ材料の技術課題を，後半部に，その課題の克服のために材料，技術を詳細に述べました。 ★有機ＥＬ材料を使用した製品を目指すメーカーにとって最新の技術レポートです。

※　本書籍はご試読頂けません　※

発刊にあたって

有機ＥＬ（エレクトロルミネッセント）素子は，現在，車載ディスプレイ，携帯電話 サブディスプレイ，デジタルカメラのモニタ等に応用され始めており，次世代の自発光 型素子として注目されている。今日の有機ＥＬ素子の基本構造は，１９８７年にコダッ ク社のＴａｎｇ博士らにより提案された機能分離型の積層構造にある。ＥＬ発光の駆動 原理はすべてこの積層構造にあり，有機ＥＬ素子の原点とも言える発表であった。 　低分子有機材料を用いた素子が現在の製品の主流であるが，高効率化および長寿命化 に対して，ディスプレイメーカーにおける素子構造及び製造プロセス技術の最適化と， 材料メーカーにおける新規材料開発とが両論となって，急速な進歩がもたらされてきた と言える。 　全固体型のフラットパネルディスプレイとしての有機ＥＬ素子への期待は大きく，ま た，日本の技術的貢献が非常に大きい分野である。現状では，２インチクラスの小型表 示素子が主力製品であるが，今後の大型化を目指して，真空蒸着プロセスに加えて，イ ンクジェット技術を主流とする塗布プロセスの検討も加速されている。 　フルカラー化技術の進展にともなって白色発光素子の開発も行われており，長寿命の ものも報告されている。白色発光技術は，ディスプレイ応用にとどまらず，固体照明と 呼ばれる光源応用が将来期待される。有機ＥＬ素子の発光効率をさらに高めるために， 基板からの光取り出し効率を大きく改善する検討も行われており，有機ＥＬ材料の開発 と相まって発展していくことが期待される。 　本書は，有機ＥＬ素子の現状を踏まえた上で，今後の課題である，さらなる高効率化 と長寿命化の必要条件である有機ＥＬ材料開発に軸をおき，材料，素子，プロセス，パ ネルまで含めた最新動向がカバーされるように編集し，執筆は各分野の第一線でご活躍 の方々にお願いした。有機ＥＬの研究に携わっておられる方，この分野を支えてくださっ ているアカデミアの方，新しくこの分野で研究を始められた方など多くの研究者の方々 のお役に立てれば幸甚である。 　最後に，ご多忙中にもかかわらず執筆をお引き受けいただいた方々に心から感謝致し ます。 　2004年5月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　佐藤佳晴

執筆者一覧（執筆順）

佐藤佳晴 松本敏男 照元幸次 河村祐一郎 合志賢一 安達千波矢 三上明義 服部励治 木村　睦 辻村隆俊 柳　雄二 佐藤竜一 吉森幸一 中　茂樹 柴田　幹 岡田裕之 女川博義 宮林　毅 井上豊和 越後忠洋 R.J.Visser 榎田年男 内田　学 細川地潮 皐月　真 菅　貞治 坂本正典 岡田伸二郎 都築俊満 時任静士 内堀輝男 鶴岡誠久 堀江賢一 前田千春 羽成　淳 秋元　肇 高村　誠 (株)三菱化学科学技術研究センター 光電材料研究所 副所長 (株)アイメス 有機EL開発部 チーフエンジニア ローム(株) 研究開発本部 ディスプレイ研究開発センター 技術主査 (独)科学技術振興機構 千歳科学技術大学大学院 光科学研究科 千歳科学技術大学 光科学部 物質光科学科 教授；(独)科学技術振興機構 金沢工業大学 電子工学科 教授 九州大学大学院 システム情報科学研究院 電子デバイス工学部門 助教授 龍谷大学 理工学部 電子情報学科 講師 日本ＩＢＭ ディスプレイ技術推進 ＡＰＴＯテクニカル・マスター トッキ(株) Ｒ＆Ｄセンター シニアエグゼクティブエンジニア 富山大学 理工学研究科 物質科学専攻 富山大学 工学部 電子情報工学科 富山大学 工学部 電気電子システム工学科 助手 富山大学 工学部 電気電子システム工学科 技官 富山大学 工学部 電気電子システム工学科 助教授 富山大学 工学部 電気電子システム工学科 教授 ブラザー工業(株) パーソナル アンド ホーム カンパニー 部長 ブラザー工業(株) 技術開発部 課長 富山大学 理工学研究科 電気電子システム工学専攻 Vitex Systems 東洋インキ製造(株) 色材事業本部 色材技術統括部 開発部 部長 チッソ(株) 横浜研究所 グループリーダー 出光興産(株) 電子材料室 EL開発センター 所長 (株)林原生物化学研究所 粧薬・化学品センター 主事 (株)林原生物化学研究所 研究部 東京理科大学 総合科学技術経営研究科（ＭＯＴ） 教授 キヤノン(株) OL第一開発部 １２開発室 室長 日本放送協会 放送技術研究所 日本放送協会 放送技術研究所 主任研究員 ダイニック(株) 電子特材技術グループ 参事補・スペシャリスト 双葉電子工業(株) 商品開発センター プロダクトグループマネージャー (株)スリーボンド 研究所 研究企画課 課長 サエス・ゲッターズ・ジャパン(株) ゲッターアプリケーション開発室 室長 東芝松下ディスプレイテクノロジー(株) AVCユース事業部 ＴＶ・ＰＣ製品技術部 製品技術第三担当 グループ長 (株)日立製作所 中央研究所 ＵＬＳＩ研究部 主任研究員 ローム(株) 研究開発本部 ディスプレイ研究開発センター 課長

構成と内容
＜課題編（基礎，原理，解析）＞ 序章　有機EL技術の現状と課題　　　佐藤佳晴 　１．はじめに 　２．高効率化 　３．長寿命化 　４．今後の展望 第１章　長寿命化技術 　１．材料からのアプローチ　　　佐藤佳晴 　　1.1　劣化原因 　　1.2　有機材料の改善 　　　1.2.1　ガラス転移温度　　　1.2.2　電気化学的安定性 　　1.3　有機EL材料の使いこなし技術 　　　1.3.1　ドーピング　　　　　1.3.2　混合ホスト 　　1.4　電極界面の制御 　２．マルチフォトン有機ＥＬ素子　　　松本敏男 　　2.1　概説 　　　2.1.1　マルチフォトン素子の構造と利点 　　2.2　マルチフォトン構造に至る開発経緯 　　　2.2.1　「化学ドーピング層」 　　　2.2.2　透明電極で複数の有機ＥＬを直接接続したマルチフォトン素子 　　　2.2.3　絶縁性電荷発生層の探索 　　2.3　マルチフォトン構造が解決する課題 　　　2.3.1　耐久性　　　2.3.2　白色化　　　2.3.3　均一発光 　　2.4　おわりに 　３．有機ＥＬ素子駆動方法　　　照元幸司 　　3.1　はじめに 　　3.2　有機ＥＬ素子特性 　　　3.2.1　電気・光学特性　　3.2.2　等価回路　　3.2.3　駆動回路の特徴 　　3.3　ＰＭ駆動方式 　　　3.3.1　ＰＭ駆動方法　　　3.3.2　有機ＥＬ素子の特長を考慮したＰＭ駆動方法 　　　3.3.3　陰極リセット　　　3.3.4　大電流駆動 　　3.4　ＡＭ駆動方式 　　　3.4.1　ＡＭ駆動方法 　　　3.4.2　有機ＥＬ素子の特長を考慮したＡＭ駆動方法 　　　3.4.3　電流指定方式 　　3.5　おわりに 第２章　高発光効率化技術 　１．リン光ＥＬ素子の原理と発光機構　　　河村祐一郎，合志憲一，安達千波矢 　　1.1　Introduction 　　1.2　Ir系リン光材料 　　1.3　Ｉｒ（ｐｐｙ）３のＰＬ機構(I)：低温におけるＩｒ（ｐｐｙ）３の 　　　　 特異な発光特性 　　1.4　ＰＬ絶対量子収率の測定と濃度依存性 　　1.5　Ｉｒ（ｐｐｙ）３の三重項励起状態の閉じ込めと散逸過程 　　1.6　高強度励起光下におけるＩｒ（ｐｐｙ）３：ＣＢＰ共蒸着膜の光物性 　　1.7　Ｄｉｒｅｃｔ　ｅｘｃｉｔｉｏｎ形成機構 　２　光取り出し効率　　　三上明義 　　2.1　内部量子効率と外部量子効率 　　　2.1.1　内部量子効率　　　2.1.2　外部量子効率と光取り出し効率 　　2.2　発光特性と光学的効果 　　2.3　光学理論とシミュレーション解析技術 　　2.4　光取り出し効率の向上技術 第３章　駆動回路技術 　１．　ＴＦＴ技術性能比較　　　服部励治 　　1.1　はじめに 　　1.2　ＴＦＴ寸法 　　1.3　輝度ムラと焼きつき 　　1.4　駆動方法 　　1.5　ディスプレイ寿命 　　1.6　消費電力 　　1.7　製造コスト 　　1.8　おわりに 　２．　ポリシリコン薄膜トランジスタ駆動の有機ＥＬディスプレイ　　　木村　睦 　　2.1　はじめに 　　2.2　駆動方式の比較 　　　2.2.1　基本要素　　　　　　　2.2.2　単純駆動法 　　　2.2.3　ダイオード接続法　　　2.2.4　電圧プログラム法 　　　2.2.5　電流プログラム法　　　2.2.6　カレントミラー法 　　　2.2.7　面積階調法　　　　　　2.2.8　時間階調法 　　2.3　駆動方式の分類 　　2.4　新しい駆動方式の提案 　　2.5　有機ＥＬディスプレイのシステムオンパネル 　　2.6　おわりに 　３．ａ‐Ｓｉ技術及びトップエミッション構造　　　辻村隆俊 　　3.1　ＴＦＴオン電流問題の克服 　　　3.1.1　ＴＦＴオン電流の設計上制約について 　　　3.1.2　トップエミッション構造による設計制約の緩和 　　　3.1.3　アモルファスシリコン形成手法によるモビリティー向上 　　3.2　ＴＦＴ特性変動問題の克服 　　　3.2.1　ＴＦＴ特性変動の設計上制約について 　　　3.2.2　電流集中型ＴＦＴ特性劣化の解明と解決 　　　3.2.3　ＴＦＴの駆動最適化による特性劣化の最小化 　　　3.2.4　有機ＥＬデバイス構造によるＴＦＴストレスの最小化 　　　3.2.5　画素補償回路によるＴＦＴ特性変動の吸収 　　3.3　世界最大２０インチ有機ＥＬディスプレイの実現 第４章　プロセス技術 　１．　ホットウォール　　　柳　雄二 　　1.1　はじめに 　　1.2　ホットウォール蒸着法の原理 　　1.3　小型ホットウォール蒸着法 　　1.4　大型ホットウォール蒸着法 　　1.5　素子特性 　　1.6　おわりに 　２．インクジェット　　　佐藤竜一，吉森幸一，中　茂樹，柴田　幹， 　　　　　　　　　　　　　岡田裕之，女川博義，宮林　毅，井上豊和 　　2.1　背景 　　2.2　ＩＪＰ法による種々のデバイス作製 　　　2.2.1　高分子分散系デバイス−デバイスの基礎検討 　　　2.2.2　種々の高分子ホスト材料系での発光 　　　2.2.3　ＩＪＰ法による自己整合隔壁有機ＥＬデバイス 　　2.3　結論と今後の展開 　３．スプレイ塗布　　　越後忠洋，中　茂樹，岡田裕之，女川博義 　　3.1　背景 　　3.2　スプレイ塗布による有機薄膜の作製 　　3.3　均一成膜のためのシミュレーション 　　3.4　スプレイ膜の形成状態 　　3.5　デバイス特性 　　　3.5.1　ＲＧＢ発光　　　　　　　　　　　　3.5.2　白色発光の試み 　　　3.5.3　デュアルスプレイ法の提案と特性　　3.5.4　低分子化の試み 　　3.6　結論と今後の課題 　４．Barix Multi-Layer barriers as thin film encapsulation of Organic Light 　　　Emitting Diodes　　　R．J．Visser 　１．Introduction 　２．Experimental details 　　2.1　BarixTM encapsulation 　　2.2　Sample Description 　　2.3　Sample Testing 　　2.4　Accelerated aging and Thermal Shock Testing 　３．Results and Discussion 　　3.1　Building and testing of a robust barrier structure and process, 　　　　 results on Calcium test　samples 　　3.2　Encapsulation of OLED bottom emission test samples 　　3.3　Top Emission pixels 　　3.4　Passive matrix displays 　　3.5　Industrialisation 　４．Conclusion ＜材料編（課題を克服する材料）＞ 第５章　電荷輸送材料 　１．正孔注入材料　　　佐藤佳晴 　　1.1　はじめに 　　1.2　高分子正孔注入材料 　　1.3　高分子正孔注入層を用いた素子の発光特性 　　1.4　まとめと今後の材料開発 　２．正孔輸送材料　　　榎田年男 　　2.1　はじめに 　　2.2　有機ＥＬ素子の動作原理 　　2.3　低分子正孔輸送材料 　　2.4　まとめ 　３．電子輸送材料　　　内田　学 　　3.1　はじめに 　　3.2　電子輸送材料開発 　　3.3　チッソ(株)の電子輸送材料 　　　3.3.1　シロール系電子輸送材料　　　3.3.2　最近の開発 　　3.4　おわりに 第６章　発光材料 　１．低分子発光材料の現状　　　細川地潮 　　1.1　はじめに 　　1.2　低分子有機ＥＬ材料の到達点 　　1.3　出光での開発の現状 　　　1.3.1　正孔材の改良 　　　1.3.2　青色ホスト材料の改良 　　　1.3.3　フルカラー用純青材料 　　1.4　青色以外の発光材料の開発 　　　1.4.1　緑色　　　　　1.4.2　赤色　　　1.4.3　橙色 　　　1.4.4　混合ホスト　　1.4.5　黄色 　　1.5　白色発光材料 　　1.6　おわりに 　２．蛍光ドーパント　　　皐月　真，菅　貞治 　　2.1　はじめに 　　2.2　ドーパントとしてのクマリン色素の開発 　　　2.2.1　緑色ドーパント　　　2.2.2　赤色，青色ドーパント 　　2.3　おわりに 　３．共役高分子材料　　　坂本正典 　　3.1　はじめに 　　3.2　共役高分子材料 　　　3.2.1　ＰＰＶ系材料　　3.2.2　ＰＦ系材料　　3.2.3　Ｐｏｌｙ−Spiro系材料 　　3.3　共役高分子有機ＥＬの発光色 　　3.4　共役高分子有機ＥＬの寿命 　　　3.4.1　共役系高分子発光素子の寿命 　　　3.4.2　発光高分子の寿命の原因 　　　3.4.3　発光高分子材料の長寿命化 　　3.5　共役高分子有機ＥＬ素子の長寿命化 　　　3.5.1　共役高分子有機ＥＬデバイスの寿命原因　　3.5.2　界面の課題 　　　3.5.3　ホール輸送材料（ＨＴＬ）の課題　　　　　3.5.4　電極と電荷バランス 　　3.6　おわりに 第７章　リン光用材料 　１．リン光ドーパント　　　岡田伸二郎 　　1.1　リン光性発光ドーパントの特徴 　　1.2　これまでに発表されたリン光ドーパント 　　1.3　発光色の制御 　　1.4　金属錯体の安定性 　　1.5　量子収率の設計 　　1.6　おわりに 　２．リン光ホスト材料　　　都築俊満，時任静士 　　2.1　はじめに 　　2.2　ホスト材料の役割と求められる特性 　　2.3　赤〜緑色リン光素子用の低分子ホスト材料 　　2.4　青色リン光素子用の低分子ホスト材料 　　2.5　高分子ホスト材料 　　2.6　おわりに 　３．正孔阻止材料　　　佐藤佳晴 　　3.1　リン光発光素子 　　3.2　正孔阻止層 　　3.3　今後 第８章　周辺材料 　１．ダイニック(株)の水分ゲッター材「HGS(Humidity Getter Sheet)」　　内堀輝男 　　1.1　はじめに 　　1.2　有機ELのダークスポットについて 　　1.3　ダイニックの水分ゲッター材ＨＧＳ 　　　1.3.1　水分ゲッターの反応機構　　　　　　1.3.2　水分ゲッターシートの構造 　　　1.3.3　水分ゲッターシートの吸湿特性　　　1.3.4　シートの厚さ 　　　1.3.5　水分以外の劣化成分の除去　　　　　1.3.6　酸素に対する特性 　　　1.3.7　水分ゲッターの供給形態 　　1.4　今後の動向 　２．有機EL用透明薄膜捕水剤“OleDry”の開発　　　鶴岡誠久 　　2.1　概要 　　2.2　まえがき 　　2.3　OleDryとは？ 　　2.4　OleDryを使用することによる薄型パッケージの実現 　　2.5　OleDryの特性 　　　2.5.1　OleDryの水分吸着能力 　　　2.5.2　OleDryによるダークスポット抑制効果 　　　2.5.3　OleDry塗布量と保存寿命の改善効果 　　　2.5.4　OleDryの電気的，光学的特性に及ぼす影響 　　2.6　OleDryの応用 　　2.7　まとめ 　３．封止材料　　　堀江賢一 　　3.1　はじめに 　　3.2　シール材に求められる特性 　　3.3　紫外線硬化性樹脂とは 　　3.4　有機EL用シール剤 　　3.5　有機EL用シール剤の今後の課題 　　3.6　固体封止について 　　3.7　おわりに 　４．アルカリメタルディスペンサー 　　〜陰極材料としてのアルカリ金属蒸発源　　　前田千春 　　4.1　はじめに 　　4.2　陰極材料としてのアルカリ金属 　　4.3　バッファー層としてのアルカリ金属ドープ層とその効果 　　4.4　アルカリメタルディスペンサー（ＡＭＤ）の特長 　　4.5　おわりに 第９章　各社ディスプレイ技術 　１．東芝松下ディスプレイテクノロジーにおける有機ＥＬディスプレイ技術 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　羽成　淳 　　1.1　はじめに 　　1.2　低温ポリシリコン技術の活用 　　1.3　低分子有機ＥＬディスプレイの開発 　　1.4　高分子有機ＥＬディスプレイの開発 　　1.5　有機ＥＬディスプレイの駆動技術 　　1.6　有機ＥＬディスプレイの開発例 　　1.7　おわりに 　２．日立における有機ＥＬディスプレイ技術　　　秋元　肇 　　2.1　はじめに 　　2.2　有機ＥＬディスプレイの駆動方式 　　2.3　発光期間変調を実現する画素回路 　　2.4　ピーク輝度 　　2.5　おわりに 　３．ロームにおける有機ＥＬディスプレイ技術　　　高村　誠 　　3.1　はじめに 　　3.2　ロームの有機ＥＬディスプレイ 　　　3.2.1　ＣＥＡＴＥＣジャパン２００１，２００２出展品 　　　3.2.2　ＣＥＡＴＥＣジャパン２００３出展品 　　3.3　有機ＥＬディスプレイの技術課題 　　　3.3.1　素子寿命 　　　3.3.2　絶縁破壊（輝線）およびダークスポット（暗点） 　　　3.3.3　技術的なコスト 　　3.4　まとめ
【編集者の声】 　はじめまして編集部の初田です。私はこのたび有機EL本を制作することになり、まずは 下調べにとりかかりました。以前に弊社から発行している、山形大学の城戸淳二先生監修 の「有機EL材料とディスプレイ」を開く。有機EL素子を作成するディスプレイ材料の情報 が満載だ。基礎理論、材料、ディスプレイの開発をチェック。市場動向は「有機ELディス プレイ構成材料の市場」で情報収集し、いざ、フラットパネルディスプレイの展示会の取 材に。メーカーのニーズを探ってみると、こんな答えが…。「耐久性があれば、ディスプ レイとして実用の範囲内だといえます。赤だけ寿命が短いなど、当初は色により寿命の違 いもありましたが、それも改善されてきました。現在は、量産体制で均一の性能のものを 生産するという課題に取り組んでいます」などと寿命の問題を挙げる声が多かった。また、 「アクティブ型TFT液晶に比べ、電力を1/3に抑えることができます。広視野角も自発光方 式のメリット。シャッター方式の液晶では、これほどの広視野角を望めない」と省電力性 や省スペース性、広視野角が有機ELのメリットとして挙げる意見もあった。 　これでコンセプトが明確になった。 以前に発行した「有機EL材料とディスプレイ」の中の“材料”に焦点を合わせよう。前半 部に有機EL材料の技術課題を述べ、後半部に、その課題の克服のための材料、技術を詳細 に述べる。また、注目を集める“長寿命化”“高発光効率化”にもスポットをあてた最新 技術レポートにする。有機ELの市場予測では、携帯電話、テレビ、カーオーディオなどが 有機材料としてますます求められている時代に入った。特に、発色、精製度、輝度など、 その性能は「究極のディスプレイ」とさえ呼ばれる。そんな時代にあって、有機EL技術者 の最新情報がギュッと凝縮した内容の１冊をご紹介致します。

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