JP2000068052A - 液晶素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電荷輸送材料自身に蛍光性を持たせること
で、蛍光材料を導入することによる液晶分子の並びの阻
害、電荷輸送性の低下、又は液晶性の変化を防ぐことが
できる液晶素子の新規な駆動方法を提供すること。 【解決手段】 単一又は複数の材料を混合した液晶性電
荷輸送材料であって、且つ複数の液晶相を有する材料を
駆動経路に有する液晶素子の駆動方法において、該素子
の駆動を、上記材料が最も液晶性が高い液晶相を示す温
度範囲で行なうことを特徴とする液晶素子の駆動方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子の駆動方
法に関し、更に詳しくは単一又は複数の材料を混合した
液晶性電荷輸送材料であって、且つ複数の液晶相を有す
る材料を駆動経路に有する液晶素子の駆動方法におい
て、該素子の駆動を、上記材料が最も液晶性の高い液晶
相を示す温度範囲で行なう液晶素子の駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電荷輸送材料としては、電荷を輸
送するサイトとなる電荷輸送性分子を、ポリカーボネー
ト樹脂等のマトリックス材料中に溶解或いは分散させた
材料や、ポリビニルカルバゾール等の如くポリマー主鎖
に電荷輸送性分子構造をペンダントさせた材料が知られ
ている。これらの材料は、複写機やプリンタ等の感光体
の材料として広く使用されている。

【０００３】又、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬ
と略す）材料としては無機系及び有機系の材料がある。
無機系材料としては、高電界によって加速されたキャリ
アの運動によって励起発光するものとして、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＳ：Ｍｎ等があり、固体内に作った電子の
ポテンシャルエネルギー差を利用してキャリアを注入発
光させるものとしてＧａＮ、ＳｉＣ、ＣａＡｓ等があ
り、薄膜型ＥＬディスプレイ、平面ランプ等に使用され
ている。

【０００４】一方、有機系では、キヤリヤ注入型が高い
変換効率を示す電気−光変換系として注目されている。
発光色は青色から赤色まで任意の可視領域の波長の高輝
度発光が実現でき、しかも１０Ｖ以下の印加電圧で十分
な輝度が得られる。有機系材料の問題点の１つに耐久性
の限界が挙げられる。しかしながら、材料選択の無限の
可能性という他の材料系にない優位性が利用できること
から、材料設計、作成方法等によって耐久性の限界は克
服されつつある。有機系材料を使用した素子としては、
低分子量色素を真空蒸着法で薄膜に形成し積層型素子と
した有機薄膜系とπ共役高分子を用いたもの、非π共役
型高分子に電子輸送性色素分子や正孔輸送性色素分子を
分散した薄膜系とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電荷輸送材
料において、分散型の電荷輸送材料の場合には、電荷輸
送分子がマトリックスであるポリマーに高い溶解性を有
することが電荷輸送性能を向上させるためには望ましい
が、実際にはマトリックス中における電荷輸送分子を高
濃度にすると電荷輸送分子がマトリックスにおいて結晶
化し、電荷輸送分子の濃度は、種類によって異なるが、
一般的には２０〜５０重量％の濃度が限界である。その
結果、全体の５０重量％以上が電荷輸送性のないマトリ
ックスが占めることになり、成膜した場合に十分な電荷
輸送性や十分な応答速度が、マトリックスによって制限
されるという問題がある。

【０００６】一方、前記ペンダント型の電荷輸送性ポリ
マーの場合には、電荷輸送性を有するペンダントの占め
る割合が高いが、成膜した膜の機械的強度、環境安定
性、耐久性、成膜性の点で実用上の問題が多い。又、こ
の種の電荷輸送材料は、電荷輸送性ペンダントが局所的
に近接配置をとるために、このような局所近接部分が電
荷をホッピングする際に安定サイトとなり、一種のトラ
ップとして作用するために、電荷の移動度を低下させる
という問題がある。

【０００７】又、上記いずれの材料においても、上記の
如きアモルファス材料の電気特性からみた特徴は、結晶
性材料とは異なり、ホッピングサイトが空間的にばかり
でなく、エネルギー的にも揺らぎを有するという問題が
存在する。そのために電荷輸送サイトの濃度に大きく依
存し、その移動度は一般に１０^-6〜１０^-5ｃｍ²／ｖｓ
程度で、分子性結晶の０．１〜１ｃｍ²／ｖｓに比較し
て著しく小さい。更には電荷の輸送特性に対して強い温
度依存性や電界強度依存性があるという問題がある。こ
の点は結晶性の電荷輸送材料と大きく異なる点である。

【０００８】又、大面積の電荷輸送性層が必要とされる
用途においては、大面積に均一な電荷輸送性膜が均一に
形成し得るという点で多結晶の電荷輸送性材料が期待さ
れているが、多結晶材料はミクロ的には本質的に不均一
な材料であって、例えば、粒子界面に形成される欠陥を
抑制する必要がある等の問題がある。

【０００９】従って本発明の目的は、上記従来技術の問
題を解決し、構造柔軟性と大面積にわたる均一性を有す
るアモルファス材料の利点と、分子配向性を有する結晶
性材料の利点を同時に有し、高品位の電荷輸送性、薄層
形成性、各種耐久性等に優れた新規な電荷輸送材料を用
いた液晶素子の駆動方法を提供することである。更に、
電荷輸送材料自身に蛍光性を持たせることで、蛍光材料
を導入することによる液晶分子の並びの阻害、電荷輸送
性の低下、又は液晶性の変化を防ぐことができる液晶素
子の新規な駆動方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、単一又は複数の
材料を混合した液晶性電荷輸送材料であって、且つ複数
の液晶相を有する材料を駆動経路に有する液晶素子の駆
動方法において、該素子の駆動を、上記材料が最も液晶
性の高い液晶相を示す温度範囲で行なうことを特徴とす
る液晶素子の駆動方法である。

【００１１】本発明で使用する液晶性電荷輸送材料は、
その分子構造により自己配向性を有するため、これをホ
ッピングサイトとする電荷輸送は、前述の分子分散系材
料とは異なり、ホッピングサイトの空間的且つエネルギ
ー的な分散が抑制され、分子性結晶にみられるバンドラ
イクな輸送特性が実現する。このために従来の分子分散
系材料に比べて極めて大きな移動度が実現でき、更にそ
の温度・電界の依存性がないという特徴があらわれる。
又、上記の自己配向性を有する液晶性分子に蛍光材料を
導入することによって、自己配向性が蛍光材料の添加に
よって阻害されることのない液晶性電荷輸送材料とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に実施の形態を挙げて本発明を
更に詳細に説明する。本発明で使用する液晶性電荷輸送
材料は、電気光学スイッチング、ディスプレイデバイ
ス、光センサ、ＥＬ素子等の用途に有用である。又、上
記液晶性電荷輸送材料は、電荷輸送性に優れ、蛍光性も
併せ持つからＥＬ素子の電荷輸送層として特に有用であ
る。

【００１３】この材料系から得られる発光は分子配向性
を有することから、特定の方向に配向させることによっ
て偏光したＥＬが得られる。本発明で使用する液晶材料
は、電荷輸送性と蛍光性とを併せ有するため、例えば、
ＥＬ素子として使用する場合、通常のＥＬ素子がエレク
トロン輸送性、ホール輸送性、蛍光性を有する材料を用
いて、エレクトロン輸送層、ホール輸送層、及び発光層
からなる２層又は３層で構成する必要があるのに対し
て、該液晶性材料単独で偏光性を有するＥＬ素子が形成
可能なため素子形成の工程が簡略化される。セル厚が通
常のＥＬ素子と比較するとかなり厚いが、電極を含むデ
バイス形状のデザイン検討及び／又はドーピングによる
バルクの改質等により液晶の電導性を調節することによ
って改善可能であると考えられる。この材料系から得ら
れる偏光は光発振液晶ディスプレイを含む新しい電子デ
バイスに使われる可能性を示している。

【００１４】又、通常の２層又は３層構成のＥＬ素子で
は、各層を形成する材料に素材や構造が大きく異なるも
のを用いているため、エレクトロン輸送層やホール輸送
層と発光層との間で形成される界面でのエレクトロンや
ホールの受け渡しがうまく行われずに、発光の効率が落
ちる場合があるが、本発明で使用する液晶性電荷輸送材
料を用いたＥＬ素子は、同一の材料を各層の区別なく用
いることができるため、発光の効率の低下を極力抑える
ことが可能となる。

【００１５】偏光したＥＬについては、Jpn.J.Appl. Ph
ys.,34(1995)L712に記載の導電性高分子であるポリ
（２，５−ジノニロキシ−ｐ−フェニレンビフェニレ
ン）を用い、ラビング処理することによって得られたも
のがあるが、液晶分子による単層型（電荷輸送部と発光
部とが同じ）で偏光したＥＬについては報告されていな
い。

【００１６】本発明で使用する液晶性電荷輸送材料のう
ちで好ましい材料としては、前記基準を満たすととも
に、（６π電子系芳香環）ｌ、（１０π電子系芳香環）
ｍ、又は（１４π電子系芳香環）ｎ（ｌ＋ｍ＋ｎ＝１〜
４、ｌ、ｍ、ｎは夫々０〜４の整数を表す）を少なくと
もコアの一部に有し、且つ液晶性を有する電荷輸送材
料、６π電子系芳香環、１０π電子系芳香環又は１４π
電子系芳香環がそれぞれ又は相互に炭素−炭素二重結合
又は炭素−炭素三重結合を有する連結基で連結されてい
る電荷輸送材料が挙げられる。尚、芳香環の連結数は移
動度の観点から制限される。液晶については特に制限は
なく、棒状分子が望ましく、スメクチック液晶、ネマチ
ック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶が使用でき
る。

【００１７】６π電子系芳香環としては、例えば、ベン
ゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピ
ラジン環、トロポロン環、１０π電子系芳香環として
は、例えば、ナフタレン環、アズレン環、ベンゾフラン
環、インドール環、インダゾール環、ベンゾチアゾール
環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイミダゾール環、キ
ノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリ
ン環、１４π電子系芳香環としては、例えば、フェナン
トレン環、アントラセン環等が挙げられる。

【００１８】本発明で使用する好ましい液晶性電荷輸送
材料は、棒状分子であり、且つ骨格部に下記に示される
構造を有する材料である。

【００１９】但し、上記式中のＲ^１及びＲ^２は、それぞ
れ置換又は置換されていないアルキル基、置換又は置換
されていないアルコキシ基、置換又は置換されていない
アルコキシカルボニル基或いは置換又は置換されていな
いアルキルカルボニル基を、Ｒ^３はトリフルオロメチル
基、アルキル基、ニトロ基、ハロゲン原子又は水素原子
を、ＸはＣＨ又はＮを示す。

【００２０】上記電荷輸送材料には発光性材料を併用す
ることができる。発光材料としては、蛍光量子収率の高
い色素材料を利用する。例えば、ジフェニルエチレン誘
導体、トリフェニルアミン誘導体、ジアミノカルバゾー
ル誘導体、ビススチリル誘導体、ベンゾチアゾール誘導
体、ベンゾキサゾール誘導体、芳香族ジアミン誘導体、
キナクリドン系化合物、ペリレン系化合物、オキサジア
ゾール誘導体、クマリン系化合物、アントラキノン誘導
体又はＤＣＭ−１等のレーザー発振用色素等が挙げられ
る。これらの色素は、本発明で使用する電荷輸送材料の
液晶性を壊さない程度に、好ましくは本発明で使用する
電荷輸送材料１００重量部に対して約０．０１〜３０重
量％程度添加する。

【００２１】発光のメカニズムとしては、おそらく色素
分子が注入キャリアの再結合中心として働いていると考
えられる。このことは、クマリン系色素（3-(2-Benzoth
iazolyl)-7-(diethylamino)2H-1-benzopyran-2-one、株
式会社日本感光色素研究所製）を１モル％ドープした後
述の実施例１の場合に、電子キャリアの輸送性が悪くな
ることに示される。この時の負電荷の移動度は１０^-5ｃ
ｍ／Ｖｓまで下がり、電子に対するトラップレベルの形
成を意味していると思われる。本発明で使用する液晶性
電荷輸送材料は、温度範囲で規定される場合が多く、温
度変化によって複数の液晶相を取り得る場合には、より
結晶性が高く熱的揺らぎの小さい低温側の液晶相を使用
するのが一般的に好ましい。

【００２２】本発明で使用される液晶性電荷輸送材料
は、又、加工性を容易にするために有機高分子マトリッ
クス中に包含させて使用することができる。この時、該
液晶性化合物が有機高分子膜中で膜の厚さ方向に連続的
に繋がっている構造を付与することで、膜形成性を有す
ると同時に、マトリックスによる電荷輸送性や応答速度
の制限が起こりにくい電荷輸送材料が得られる。

【００２３】この時使用される高分子マトリックスとし
ては、セルロースアセテート系樹脂、ニトロセルロース
系樹脂、スチレン系（共）重合体、（メタ）アクリル酸
エステル系（共）重合体、ポリビニールブチラール系樹
脂、アミノアルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、可溶性ポリイミ
ド系樹脂、可溶性ポリアミドイミド系樹脂、可溶性ポリ
エステルイミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、
カゼイン、ヒドロキシエチルセルロース、スチレン−マ
レイン酸エステル系共重合体等が挙げられる。

【００２４】上記高分子マトリックス中に前記液晶化合
物を包含させる方法としては、多孔質高分子膜中に液晶
化合物を強制的に含浸させ、膜の両面を封止する方法、
高分子マトリックスと液晶化合物とを共通溶剤中に溶解
し、得られた溶液を適当な基板上に塗布し、適当な方法
で脱溶剤して膜を形成する方法、高分子マトリックスの
溶液中に液晶化合物を乳化分散させた分散液を適当な基
材上の塗布し、適当な方法で成膜する方法、高分子を形
成するモノマー或いはプレポリマー等のポリマープレカ
ーサー中に液晶化合物を相溶させ、上記プレカーサーを
重合させるとともに、液晶性化合物を相分離させる方法
等、従来公知の方法が挙げられる。

【００２５】本発明で使用される液晶性電荷輸送材料
は、該液晶性化合物を主鎖及び／又は側鎖に含む高分子
液晶として用いることができる。これらは一般に融点以
下の温度でも溶融状態における分子配向がそのまま固定
される場合が多く、高い光導電性を保持したまま成形性
及び膜形成性を付与することができる。

【００２６】以上の如き本発明で使用する液晶性電荷輸
送材料は、特にＥＬ素子の用途に有用である。図１〜４
は、本発明で使用する電荷輸送材料のＥＬ素子への応用
を代表例として説明する図である。素子の最も簡単な構
造は図１に示したように、発光層及び電荷輸送層を一層
として陰極と陽極で挟んだものであり、本発明で使用す
る液晶性電荷輸送材料のような、電荷輸送性と蛍光性と
を併せ持つ場合のみ、この層構成でのＥＬ素子の作製が
可能となる。この時、強い発光を得るためには、電子注
入の役割を果たす陰極材料は仕事関数の小さいもの、陽
極材料は逆に仕事関数の値が陰極と同じ値又はより大き
なものを選択することが好ましい。本発明は、上記の如
き液晶素子の駆動方法において、特に素子の駆動を、上
記材料が最も液晶性の高い液晶相を示す温度範囲で行な
うことを特徴としている。

【００２７】陽極材料としては、一般的に、例えば、Ｉ
ＴＯ、酸化インジウム、酸化錫（アンチモン、砒素、又
はフッ素ドープ）、Ｃｄ_２ＳｎＯ_４、酸化亜鉛、沃化
銅、又はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を基本とす
るナトリウム、カリウム、マグネシウム、リチウム、ナ
トリウム−カリウム合金、マグネシウム−インジウム合
金、マグネシウム−銀合金、アルミニウム、金、銀、ガ
リウム、インジウム、銅等、更に陽極に使用した材料と
同一のものが挙げられる。

【００２８】発光層及び電荷輸送層に用いる材料は、電
荷輸送材料と発光材料とからなる。電荷輸送材料は、電
子及び正孔両輸送性材料又は両輸送性材料の混合物、若
しくは電子輸送性材料と正孔輸送性材料の混合物が好ま
しいが、電極界面での発光を利用する場合には一方の輸
送性材料だけでもよい。又、液晶自身が蛍光を持つ場合
には、発光材料は特に必要としないが併用してもよい。
液晶のコア部分が固体状態で強い蛍光を持つ有機色素類
から構成される場合の多くが上記条件に該当する。

【００２９】又、図３及び４に示したような層構成とし
た場合には、発光層（発光材料）の厚みは電子又は正孔
の移動を妨げない程度とする。発光層の膜厚は、好まし
くは０．２〜１５μｍとし、材料中へのスペーサ粒子の
散布、或いはセルの周囲に設ける封止剤で膜厚を調整す
ることができる。

【００３０】

【実施例】次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 実施例１ 図１に示すように、真空成膜によりＩＴＯ電極（表面抵
抗：１００〜２００Ω／□）を設けたガラス基板を、Ｉ
ＴＯ電極が対向するように、スペーサー粒子によってギ
ャップ（約２μｍ）を設け、張り合わせたセルを作成し
た。ＩＴＯ電極の片面にはポリイミド（約６００Å）を
塗布し、ラビング処理を行っている。そのセルに、ナフ
タレン系液晶(2-4'-octylphenyl)-6-dodecyloxynaphtha
lene,Crystal-79.3℃-SmB-100.4℃-SmA-121.3℃-Iso.）
に対して発光材料3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylami
no)2H-1-benzopyran-2-one（株式会社日本感光色素研究
所製）を１モル％の割合で混合し、１２５℃の条件下で
注入した。液晶が配向していることを確認しながら、暗
所中、上記セルに２１０Ｖの直流電界をかけたところ発
光色素の蛍光波長に由来する発光が見られ、偏光子と平
行方向に偏光が確認された。

【００３１】図５に異なった相において得られた偏光Ｅ
Ｌスペクトルを示す。図中の（ａ）は１１０℃、ＳｍＡ
相における偏光ＥＬスペクトルであり、（ｂ）９０℃、
ＳｍＢ相における偏光ＥＬスペクトルである。ナフタレ
ン系液晶の分子配向に垂直に偏光子をおいた時に観測さ
れる発光を点線で、平行に偏光子をおいた時に観測され
る発光を実線で示している。温度の低いスメクチックＢ
相では、分子配向に垂直方向のＥＬ強度はノイズレベル
に下がって、偏光性が良い。ＳｍＡ相の偏光性が良くな
いのは、ＳｍＡ相の方が高い測定温度であるため、分子
配向の熱的揺らぎに原因があると思われる。偏光特性を
利用する場合には、より結晶性が高く熱的揺らぎの小さ
い液晶相を使用するのが良いことが分かる。

【００３２】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、単一又は複
数の材料を混合した液晶性電荷輸送材料であって、且つ
複数の液晶相を有する材料を駆動経路に有する液晶素子
の駆動方法において、該素子の駆動を、上記材料が最も
液晶性の高い液晶相を示す温度範囲で行なうことによっ
て、より優れた液晶素子の駆動が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＥＬ素子の模式図

【図２】 ＥＬ素子の模式図（電極パターン例）

【図３】 ＥＬ素子の模式図

【図４】 ＥＬ素子の模式図

【図５】 実施例１の結果を示す図

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月１１日（１９９８．１１．
１１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 液晶素子の駆動方法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子の駆動方
法に関し、更に詳しくは単一又は複数の材料を混合した
液晶性電荷輸送材料であって、且つ複数の液晶相を有す
る材料を駆動経路に有する液晶素子の駆動方法におい
て、該素子の駆動を、上記材料が最も結晶性の高い液晶
相を示す温度範囲で行なう液晶素子の駆動方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電荷輸送材料としては、電荷を輸
送するサイトとなる電荷輸送性分子を、ポリカーボネー
ト樹脂等のマトリックス材料中に溶解或いは分散させた
材料や、ポリビニルカルバゾール等の如くポリマー主鎖
に電荷輸送性分子構造をペンダントさせた材料が知られ
ている。これらの材料は、複写機やプリンタ等の感光体
の材料として広く使用されている。

【０００３】又、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬ
と略す）材料としては無機系及び有機系の材料がある。
無機系材料としては、高電界によって加速されたキャリ
アの運動によって励起発光するものとして、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＳｅ、ＺｎＳ：Ｍｎ等があり、固体内に作った電子の
ポテンシャルエネルギー差を利用してキャリアを注入発
光させるものとしてＧａＮ、ＳｉＣ、ＣａＡｓ等があ
り、薄膜型ＥＬディスプレイ、平面ランプ等に使用され
ている。

【０００４】一方、有機系では、キヤリヤ注入型が高い
変換効率を示す電気−光変換系として注目されている。
発光色は青色から赤色まで任意の可視領域の波長の高輝
度発光が実現でき、しかも１０Ｖ以下の印加電圧で十分
な輝度が得られる。有機系材料の問題点の１つに耐久性
の限界が挙げられる。しかしながら、材料選択の無限の
可能性という他の材料系にない優位性が利用できること
から、材料設計、作成方法等によって耐久性の限界は克
服されつつある。有機系材料を使用した素子としては、
低分子量色素を真空蒸着法で薄膜に形成し積層型素子と
した有機薄膜系とπ共役高分子を用いたもの、非π共役
型高分子に電子輸送性色素分子や正孔輸送性色素分子を
分散した薄膜系とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電荷輸送材
料において、分散型の電荷輸送材料の場合には、電荷輸
送分子がマトリックスであるポリマーに高い溶解性を有
することが電荷輸送性能を向上させるためには望ましい
が、実際にはマトリックス中における電荷輸送分子を高
濃度にすると電荷輸送分子がマトリックスにおいて結晶
化し、電荷輸送分子の濃度は、種類によって異なるが、
一般的には２０〜５０重量％の濃度が限界である。その
結果、全体の５０重量％以上が電荷輸送性のないマトリ
ックスが占めることになり、成膜した場合に十分な電荷
輸送性や十分な応答速度が、マトリックスによって制限
されるという問題がある。

【０００６】一方、前記ペンダント型の電荷輸送性ポリ
マーの場合には、電荷輸送性を有するペンダントの占め
る割合が高いが、成膜した膜の機械的強度、環境安定
性、耐久性、成膜性の点で実用上の問題が多い。又、こ
の種の電荷輸送材料は、電荷輸送性ペンダントが局所的
に近接配置をとるために、このような局所近接部分が電
荷をホッピングする際に安定サイトとなり、一種のトラ
ップとして作用するために、電荷の移動度を低下させる
という問題がある。

【０００７】又、上記いずれの材料においても、上記の
如きアモルファス材料の電気特性からみた特徴は、結晶
性材料とは異なり、ホッピングサイトが空間的にばかり
でなく、エネルギー的にも揺らぎを有するという問題が
存在する。そのために電荷輸送サイトの濃度に大きく依
存し、その移動度は一般に１０^-6〜１０^-5ｃｍ²／ｖｓ
程度で、分子性結晶の０．１〜１ｃｍ²／ｖｓに比較し
て著しく小さい。更には電荷の輸送特性に対して強い温
度依存性や電界強度依存性があるという問題がある。こ
の点は結晶性の電荷輸送材料と大きく異なる点である。

【０００８】又、大面積の電荷輸送性層が必要とされる
用途においては、大面積に均一な電荷輸送性膜が均一に
形成し得るという点で多結晶の電荷輸送性材料が期待さ
れているが、多結晶材料はミクロ的には本質的に不均一
な材料であって、例えば、粒子界面に形成される欠陥を
抑制する必要がある等の問題がある。

【０００９】従って本発明の目的は、上記従来技術の問
題を解決し、構造柔軟性と大面積にわたる均一性を有す
るアモルファス材料の利点と、分子配向性を有する結晶
性材料の利点を同時に有し、高品位の電荷輸送性、薄層
形成性、各種耐久性等に優れた新規な電荷輸送材料を用
いた液晶素子の駆動方法を提供することである。更に、
電荷輸送材料自身に蛍光性を持たせることで、蛍光材料
を導入することによる液晶分子の並びの阻害、電荷輸送
性の低下、又は液晶性の変化を防ぐことができる液晶素
子の新規な駆動方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、単一又は複数の
材料を混合した液晶性電荷輸送材料であって、且つ複数
の液晶相を有する材料を駆動経路に有する液晶素子の駆
動方法において、該素子の駆動を、上記材料が最も結晶
性の高い液晶相を示す温度範囲で行なうことを特徴とす
る液晶素子の駆動方法である。

【００１１】本発明で使用する液晶性電荷輸送材料は、
その分子構造により自己配向性を有するため、これをホ
ッピングサイトとする電荷輸送は、前述の分子分散系材
料とは異なり、ホッピングサイトの空間的且つエネルギ
ー的な分散が抑制され、分子性結晶にみられるバンドラ
イクな輸送特性が実現する。このために従来の分子分散
系材料に比べて極めて大きな移動度が実現でき、更にそ
の温度・電界の依存性がないという特徴があらわれる。
又、上記の自己配向性を有する液晶性分子に蛍光材料を
導入することによって、自己配向性が蛍光材料の添加に
よって阻害されることのない液晶性電荷輸送材料とな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に実施の形態を挙げて本発明を
更に詳細に説明する。本発明で使用する液晶性電荷輸送
材料は、電気光学スイッチング、ディスプレイデバイ
ス、光センサ、ＥＬ素子等の用途に有用である。又、上
記液晶性電荷輸送材料は、電荷輸送性に優れ、蛍光性も
併せ持つからＥＬ素子の電荷輸送層として特に有用であ
る。

【００１３】この材料系から得られる発光は分子配向性
を有することから、特定の方向に配向させることによっ
て偏光したＥＬが得られる。本発明で使用する液晶材料
は、電荷輸送性と蛍光性とを併せ有するため、例えば、
ＥＬ素子として使用する場合、通常のＥＬ素子がエレク
トロン輸送性、ホール輸送性、蛍光性を有する材料を用
いて、エレクトロン輸送層、ホール輸送層、及び発光層
からなる２層又は３層で構成する必要があるのに対し
て、該液晶性材料単独で偏光性を有するＥＬ素子が形成
可能なため素子形成の工程が簡略化される。セル厚が通
常のＥＬ素子と比較するとかなり厚いが、電極を含むデ
バイス形状のデザイン検討及び／又はドーピングによる
バルクの改質等により液晶の電導性を調節することによ
って改善可能であると考えられる。この材料系から得ら
れる偏光は光発振液晶ディスプレイを含む新しい電子デ
バイスに使われる可能性を示している。

【００１４】又、通常の２層又は３層構成のＥＬ素子で
は、各層を形成する材料に素材や構造が大きく異なるも
のを用いているため、エレクトロン輸送層やホール輸送
層と発光層との間で形成される界面でのエレクトロンや
ホールの受け渡しがうまく行われずに、発光の効率が落
ちる場合があるが、本発明で使用する液晶性電荷輸送材
料を用いたＥＬ素子は、同一の材料を各層の区別なく用
いることができるため、発光の効率の低下を極力抑える
ことが可能となる。

【００１５】偏光したＥＬについては、Jpn.J.Appl. Ph
ys.,34(1995)L712に記載の導電性高分子であるポリ
（２，５−ジノニロキシ−ｐ−フェニレンビフェニレ
ン）を用い、ラビング処理することによって得られたも
のがあるが、液晶分子による単層型（電荷輸送部と発光
部とが同じ）で偏光したＥＬについては報告されていな
い。

【００１６】本発明で使用する液晶性電荷輸送材料のう
ちで好ましい材料としては、前記基準を満たすととも
に、（６π電子系芳香環）ｌ、（１０π電子系芳香環）
ｍ、又は（１４π電子系芳香環）ｎ（ｌ＋ｍ＋ｎ＝１〜
４、ｌ、ｍ、ｎは夫々０〜４の整数を表す）を少なくと
もコアの一部に有し、且つ液晶性を有する電荷輸送材
料、６π電子系芳香環、１０π電子系芳香環又は１４π
電子系芳香環がそれぞれ又は相互に炭素−炭素二重結合
又は炭素−炭素三重結合を有する連結基で連結されてい
る電荷輸送材料が挙げられる。尚、芳香環の連結数は移
動度の観点から制限される。液晶については特に制限は
なく、棒状分子が望ましく、スメクチック液晶、ネマチ
ック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶が使用でき
る。

【００１７】６π電子系芳香環としては、例えば、ベン
ゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピ
ラジン環、トロポロン環、１０π電子系芳香環として
は、例えば、ナフタレン環、アズレン環、ベンゾフラン
環、インドール環、インダゾール環、ベンゾチアゾール
環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイミダゾール環、キ
ノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリ
ン環、１４π電子系芳香環としては、例えば、フェナン
トレン環、アントラセン環等が挙げられる。

【００１８】本発明で使用する好ましい液晶性電荷輸送
材料は、棒状分子であり、且つ骨格部に下記に示される
構造を有する材料である。

【００１９】但し、上記式中のＲ¹及びＲ²は、それぞれ
置換又は置換されていないアルキル基、置換又は置換さ
れていないアルコキシ基、置換又は置換されていないア
ルコキシカルボニル基或いは置換又は置換されていない
アルキルカルボニル基を、Ｒ³はトリフルオロメチル
基、アルキル基、ニトロ基、ハロゲン原子又は水素原子
を、ＸはＣＨ又はＮを示す。

【００２０】上記電荷輸送材料には発光性材料を併用す
ることができる。発光材料としては、蛍光量子収率の高
い色素材料を利用する。例えば、ジフェニルエチレン誘
導体、トリフェニルアミン誘導体、ジアミノカルバゾー
ル誘導体、ビススチリル誘導体、ベンゾチアゾール誘導
体、ベンゾキサゾール誘導体、芳香族ジアミン誘導体、
キナクリドン系化合物、ペリレン系化合物、オキサジア
ゾール誘導体、クマリン系化合物、アントラキノン誘導
体又はＤＣＭ−１等のレーザー発振用色素等が挙げられ
る。これらの色素は、本発明で使用する電荷輸送材料の
液晶性を壊さない程度に、好ましくは本発明で使用する
電荷輸送材料１００重量部に対して約０．０１〜３０重
量％程度添加する。

【００２１】発光のメカニズムとしては、おそらく色素
分子が注入キャリアの再結合中心として働いていると考
えられる。このことは、クマリン系色素（3-(2-Benzoth
iazolyl)-7-(diethylamino)2H-1-benzopyran-2-one、株
式会社日本感光色素研究所製）を１モル％ドープした後
述の実施例１の場合に、電子キャリアの輸送性が悪くな
ることに示される。この時の負電荷の移動度は１０^-5ｃ
ｍ／Ｖｓまで下がり、電子に対するトラップレベルの形
成を意味していると思われる。本発明で使用する液晶性
電荷輸送材料は、温度範囲で規定される場合が多く、温
度変化によって複数の液晶相を取り得る場合には、より
結晶性が高く熱的揺らぎの小さい低温側の液晶相を使用
するのが一般的に好ましい。

【００２２】本発明で使用される液晶性電荷輸送材料
は、又、加工性を容易にするために有機高分子マトリッ
クス中に包含させて使用することができる。この時、該
液晶性化合物が有機高分子膜中で膜の厚さ方向に連続的
に繋がっている構造を付与することで、膜形成性を有す
ると同時に、マトリックスによる電荷輸送性や応答速度
の制限が起こりにくい電荷輸送材料が得られる。

【００２３】この時使用される高分子マトリックスとし
ては、セルロースアセテート系樹脂、ニトロセルロース
系樹脂、スチレン系（共）重合体、（メタ）アクリル酸
エステル系（共）重合体、ポリビニールブチラール系樹
脂、アミノアルキッド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、可溶性ポリイミ
ド系樹脂、可溶性ポリアミドイミド系樹脂、可溶性ポリ
エステルイミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、
カゼイン、ヒドロキシエチルセルロース、スチレン−マ
レイン酸エステル系共重合体等が挙げられる。

【００２４】上記高分子マトリックス中に前記液晶化合
物を包含させる方法としては、多孔質高分子膜中に液晶
化合物を強制的に含浸させ、膜の両面を封止する方法、
高分子マトリックスと液晶化合物とを共通溶剤中に溶解
し、得られた溶液を適当な基板上に塗布し、適当な方法
で脱溶剤して膜を形成する方法、高分子マトリックスの
溶液中に液晶化合物を乳化分散させた分散液を適当な基
材上に塗布し、適当な方法で成膜する方法、高分子を形
成するモノマー或いはプレポリマー等のポリマープレカ
ーサー中に液晶化合物を相溶させ、上記プレカーサーを
重合させるとともに、液晶性化合物を相分離させる方法
等、従来公知の方法が挙げられる。

【００２５】本発明で使用される液晶性電荷輸送材料
は、該液晶性化合物を主鎖及び／又は側鎖に含む高分子
液晶として用いることができる。これらは一般に融点以
下の温度でも溶融状態における分子配向がそのまま固定
される場合が多く、高い光導電性を保持したまま成形性
及び膜形成性を付与することができる。

【００２６】以上の如き本発明で使用する液晶性電荷輸
送材料は、特にＥＬ素子の用途に有用である。図１〜４
は、本発明で使用する電荷輸送材料のＥＬ素子への応用
を代表例として説明する図である。素子の最も簡単な構
造は図１に示したように、発光層及び電荷輸送層を一層
として陰極と陽極で挟んだものであり、本発明で使用す
る液晶性電荷輸送材料のような、電荷輸送性と蛍光性と
を併せ持つ場合のみ、この層構成でのＥＬ素子の作製が
可能となる。この時、強い発光を得るためには、電子注
入の役割を果たす陰極材料は仕事関数の小さいもの、陽
極材料は逆に仕事関数の値が陰極と同じ値又はより大き
なものを選択することが好ましい。本発明は、上記の如
き液晶素子の駆動方法において、特に素子の駆動を、上
記材料が最も結晶性の高い液晶相を示す温度範囲で行な
うことを特徴としている。

【００２７】陽極材料としては、一般的に、例えば、Ｉ
ＴＯ、酸化インジウム、酸化錫（アンチモン、砒素、又
はフッ素ドープ）、Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、酸化亜鉛、沃化銅、
又はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を基本とするナ
トリウム、カリウム、マグネシウム、リチウム、ナトリ
ウム−カリウム合金、マグネシウム−インジウム合金、
マグネシウム−銀合金、アルミニウム、金、銀、ガリウ
ム、インジウム、銅等、更に陽極に使用した材料と同一
のものが挙げられる。

【００２８】発光層及び電荷輸送層に用いる材料は、電
荷輸送材料と発光材料とからなる。電荷輸送材料は、電
子及び正孔両輸送性材料又は両輸送性材料の混合物、若
しくは電子輸送性材料と正孔輸送性材料の混合物が好ま
しいが、電極界面での発光を利用する場合には一方の輸
送性材料だけでもよい。又、液晶自身が蛍光を持つ場合
には、発光材料は特に必要としないが併用してもよい。
液晶のコア部分が固体状態で強い蛍光を持つ有機色素類
から構成される場合の多くが上記条件に該当する。

【００２９】又、図３及び４に示したような層構成とし
た場合には、発光層（発光材料）の厚みは電子又は正孔
の移動を妨げない程度とする。発光層の膜厚は、好まし
くは０．２〜１５μｍとし、材料中へのスペーサ粒子の
散布、或いはセルの周囲に設ける封止剤で膜厚を調整す
ることができる。

【００３０】

【実施例】次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 実施例１ 図１に示すように、真空成膜によりＩＴＯ電極（表面抵
抗：１００〜２００Ω／□）を設けたガラス基板を、Ｉ
ＴＯ電極が対向するように、スペーサー粒子によってギ
ャップ（約２μｍ）を設け、張り合わせたセルを作成し
た。ＩＴＯ電極の片面にはポリイミド（約６００Å）を
塗布し、ラビング処理を行っている。そのセルに、ナフ
タレン系液晶(2-4'-octylphenyl)-6-dodecyloxynaphtha
lene(Crystal-79.3℃-SmB-100.4℃-SmA-121.3℃-Iso.）
に対して発光材料3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylami
no)2H-1-benzopyran-2-one（株式会社日本感光色素研究
所製）を１モル％の割合で混合し、１２５℃の条件下で
注入した。液晶が配向していることを確認しながら、暗
所中、上記セルに２１０Ｖの直流電界をかけたところ発
光色素の蛍光波長に由来する発光が見られ、偏光子と平
行方向に偏光が確認された。

【００３１】図５に異なった相において得られた偏光Ｅ
Ｌスペクトルを示す。図中の（ａ）は１１０℃、ＳｍＡ
相における偏光ＥＬスペクトルであり、（ｂ）９０℃、
ＳｍＢ相における偏光ＥＬスペクトルである。ナフタレ
ン系液晶の分子配向に垂直に偏光子をおいた時に観測さ
れる発光を点線で、平行に偏光子をおいた時に観測され
る発光を実線で示している。温度の低いスメクチックＢ
相では、分子配向に垂直方向のＥＬ強度はノイズレベル
に下がって、偏光性が良い。ＳｍＡ相の偏光性が良くな
いのは、ＳｍＡ相の方が高い測定温度であるため、分子
配向の熱的揺らぎに原因があると思われる。偏光特性を
利用する場合には、より結晶性が高く熱的揺らぎの小さ
い液晶相を使用するのが良いことが分かる。

【００３２】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、単一又は複
数の材料を混合した液晶性電荷輸送材料であって、且つ
複数の液晶相を有する材料を駆動経路に有する液晶素子
の駆動方法において、該素子の駆動を、上記材料が最も
結晶性の高い液晶相を示す温度範囲で行なうことによっ
て、より優れた液晶素子の駆動が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ＥＬ素子の模式図

【図２】 ＥＬ素子の模式図（電極パターン例）

【図３】 ＥＬ素子の模式図

【図４】 ＥＬ素子の模式図

【図５】 実施例１の結果を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 知生 東京都世田谷区東玉川１−11−22 (72)発明者 舟橋 正浩 神奈川県相模原市渕野辺１−13−６ (72)発明者 古後 恭子 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB00 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 4H027 BA03 BB11 BD12 BE06 DK01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一又は複数の材料を混合した液晶性電
   荷輸送材料であって、且つ複数の液晶相を有する材料を
   駆動経路に有する液晶素子の駆動方法において、該素子
   の駆動を、上記材料が最も液晶性の高い液晶相を示す温
   度範囲で行なうことを特徴とする液晶素子の駆動方法。
2. 【請求項２】 液晶性電荷輸送材料が、棒状分子である
   請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
3. 【請求項３】 液晶性電荷輸送材料が、（６π電子系芳
   香環）ｌ、（１０π電子系芳香環）ｍ又は（１４π電子
   系芳香環）ｎ（ｌ＋ｍ＋ｎ＝１〜４、ｌ、ｍ、ｎは夫々
   ０〜４の整数を表す）を少なくともコアの一部に有する
   請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
4. 【請求項４】 液晶性電荷輸送材料が、６π電子系芳香
   環、１０π電子系芳香環又は１４π電子系芳香環がそれ
   ぞれ又は相互に炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重
   結合を有する連結基で連結されている請求項３に記載の
   液晶素子の駆動方法。
5. 【請求項５】 液晶性電荷輸送材料が、電荷輸送部の
   み、又は電荷輸送部と発光部とを有する請求項１に記載
   の液晶素子の駆動方法。
6. 【請求項６】 液晶性電荷輸送材料が、(2-4'-octylphe
   nyl)-6-dodecyloxynaphthalene,Crystal-79.3℃-SmB-10
   0.4℃-SmA-121.3℃-Iso.)である請求項１に記載の液晶
   素子の駆動方法。
7. 【請求項７】 スメクチックＢ相を示す温度範囲で行な
   う請求項６に記載の液晶素子の駆動方法。
8. 【請求項８】 液晶性電荷輸送材料が、高分子材料中に
   含まれている請求項１に記載の液晶素子の駆動方法。
9. 【請求項９】 液晶性電荷輸送材料が、液晶性材料を主
   鎖及び／又は側鎖に含む高分子材料である請求項１に記
   載の液晶素子の駆動方法。
10. 【請求項１０】 液晶性電荷輸送材料が、少なくとも蛍
    光性を有し、且つ電荷輸送性を有する液晶材料又は電荷
    輸送性を有する液晶材料と蛍光性材料とからなり、エレ
    クトロルミネッセンス発光が偏光性を有する請求項１〜
    ９の何れか１項にに記載の液晶素子の駆動方法。
11. 【請求項１１】 素子の電荷輸送部と発光部とが単層構
    造である請求項１０に記載の液晶素子の駆動方法。