JP2001072971A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
びに高い発光効率を有するとともに、耐熱性や耐久性に
も優れた新規なEL素子を提供する。 【解決手段】 本発明のEL素子10は、ガラス基板1
と、透明電極であるITO電極2と、好ましくは正孔注
入層3と、正孔輸送層4と、好ましくはエキシプレック
ス形成防止層5と、発光層6と、背面電極であるMgA
g電極7とを具え、これらがこの順に積層されて構成さ
れている。そして、発光層6が、5,5’−ビス(ジメ
シチルボリル)−2,2’−ビチオフェンなる有機化合
物材料から構成されていることを特徴とする。
Description
ッセンス素子に関し、さらに詳しくは、青色及びフルカ
ラーのフラットパネルディスプレイなどに好適に使用す
ることのできるエレクトロルミネッセンス素子に関す
る。
スプレイなどの発達に伴って、青色発光の有機エレクト
ロルミネッセンス素子(以下、略して「EL素子」とい
う場合がある)への需要が高まっている。このようなE
L素子の青色発光材料としては、これまでにいくつかの
有機金属錯体並びにπ共役系分子が報告されている。
p. 1812-1816には、新規な有機発光材料として1,3−
ビス(N、N―ジメチルアミノフェニル)−1,3,4
―オキサジアゾールが記載されている。また、Chemistr
y Letters (1996)pp.47-48には、新規な有機発光材料
として3−(4−ビフェニルイル)−4−(4−エチル
フェニル)―5−(4−ジメチルアミノフェニル)−
1,2,4−トリアゾールなる有機化合物材料が記載さ
れている。さらに、Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 3853
には、4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルエテニ
ル)ビフェニルなる有機化合物材料が新規な有機発光材
料として報告されている。
の有機化合物材料は、モルフォルジー安定性や耐熱性に
乏しいものであった。したがって、発光輝度及び発光効
率が高く、耐熱性並びに耐久性に優れる青色発光材料を
得ることができないのが現状であった。このため、上記
フルカラーのフラットパネルディスプレイなどに実用可
能な青色発光のEL素子を得ることができないでいた。
い発光輝度並びに高い発光効率を有するとともに、耐熱
性や耐久性にも優れた新規なEL素子を提供することを
目的とする。
板と、透明電極と、正孔輸送層と、発光層と、背面電極
とを具え、これらがこの順に積層されて構成されてい
る。そして、前記発光層が、5,5’−ビス(ジメシチ
ルボリル)−2,2’−ビチオフェンなる有機化合物材
料から構成されていることを特徴とする。
れ、さらには耐熱性や耐久性にも優れた新規なEL素子
を開発すべく鋭意検討した。その結果、基板と、透明電
極と、正孔輸送層と、発光層と、背面電極とを具えるE
L素子において、前記発光層を上述したような特定の有
機化合物材料から構成するのみで前記のようなEL素子
が得られることを見出したものである。
2,2’−ビチオフェン(以下、略して「BMB−2
T」という場合がある)は、本発明者らが、新たに合成
して作り出した新規な有機化合物である。そして、合成
時において、この新規な有機化合物のガラス転移温度が
約107℃であり、高い温度までアモルファス状態の保
持が可能であることが確認されている。
合物をEL素子の発光層材料として使用した場合におい
て、発光輝度並びに発光効率がどのように変化するか検
討した。その結果、上記の正孔輸送層を有する構成のE
L素子において、驚くべきことに約1100cd/m2
以上の高い発光輝度、並びに約0.05lm/W以上の
高い発光効率が得られることを見出した。そして、BM
B−2Tが本来有する高いガラス転位温度に起因した高
い耐熱性及び耐久性と相伴って、このBMB−2Tが上
記構成のEL素子の発光層材料として極めて優れている
ことを見出したものである。
層材料として使用した場合において、高い発光輝度と高
い発光効率とを示す原因について明確ではないが、BM
B−2Tの蛍光量子収率が極めて高く、強い青色の蛍光
を有しているためと推定される。
いて詳細に説明する。図1は、本発明のEL素子構成の
一例を示す概略図である。以下、図1に示すEL素子構
成に基づき、本発明を詳細に説明する。図1に示すEL
素子10は、ガラス基板1と、透明電極としてのITO
電極2と、正孔注入層3と、正孔輸送層4とを具えてい
る。さらに、エキシプレックス形成防止層5と、発光層
6と、背面電極としてのMgAg電極7とを具えてい
る。そして、これらがこの順に積層されている。
0の発光層6は、上記したようにBMB−2Tから構成
されていることが必要である。BMB−2Tは以下に示
すような構造を呈する。
る。すなわち、2,2’−ビチオフェンをテトラヒドロ
フラン液に溶解して得た溶液に、n−ブチルリチウムを
加えて氷冷しながら撹拌した後、ジメシチルボロンフロ
リドを加えて室温で撹拌する。その後、シリカゲルカラ
ムクロマトグラフィ及びベンゼン:ヘキサン=1:1か
らの再結晶によって精製して得る。
を達成することができれば特に限定されない。しかしな
がら、発光層6の膜厚は200Å以上であることが好ま
しく、さらには300Å以上であることが好ましい。同
様に、発光層6の膜厚は700Å以下であることが好ま
しく、さらには500Å以下であることが好ましい。発
光層6の厚さを上記範囲内に固定することにより、低い
電圧印加において高い発光輝度を得ることができる。
送層4と発光層6との間にエキシプレックス形成防止層
5を有している。本発明のBMB−2Tからなる発光層
6を正孔輸送層4に隣接させて形成すると、これらの界
面にエキシプレックスが形成される。すると、本発明の
EL素子10における発光層6から発せられる青色発光
に対して、エキシプレックスに基づく長波長の黄色発光
が混入する。このため、EL素子10全体として青白色
発光を示すようになる。
層4と発光層6との間にエキシプレックス形成防止層5
を形成すると、上記エキシプレックスの発生を効果的に
防止することができる。その結果、黄色発光の割合が減
少し、より青色に近い発光のEL素子を得ることができ
る。
ことのできる材料については、特に限定されないが、
1,3,5−トリス(ビフェニル−4−イル)ベンゼン
(以下、略して「TBB」という場合がある)なる有機
化合物材料から構成することが好ましい。この有機化合
物材料は、本発明者らが新規に合成して作り出した新規
な有機化合物であり、以下のような構造を呈している。
高く、HOMO−LUMOのエネルギーギャップが大き
いという性質を有する。したがって、上記のようにエキ
シプレックス形成防止層として使用した場合に優れた効
果を奏する。
ち、4−アセチルビフェニルをニトロベンゼン液に溶解
して得た溶液にピロ硫酸カリウムと濃硫酸とを加えて加
熱撹拌する。そして、アルミナカラムクロマトグラフィ
及びベンゼン:ヘキサンからの再結晶によって精製して
得る。
いては、エキシプレックスの発生を防止し、エキシプレ
ックスから発せられる白色光の割合を減少させることが
できれば特に限定されない。しかしながら、エキシプレ
ックス形成防止層5の厚さの上限は70Åであることが
好ましく、さらには60Åであることが好ましい。ま
た、エキシプレックス形成防止層5の厚さの下限は40
Åであることが好ましく、さらには50Åであることが
好ましい。これにより、エキシプレックスの発生をより
効果的に防止することができるとともに、発光層6の発
光領域をコントロールすることができる。
は、正孔輸送層4とガラス基板1との間に正孔注入層3
を有している。これによって、ITO電極2から発光層
6へ注入される正孔の数が増加し、発光層6の発光輝度
並びに発光効率がさらに向上する。
としては、本発明の目的を達成することができれば特に
は限定されない。しかしながら、4,4’,4”−トリ
ス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニル
アミン(以下、略して「m−MTDATA」という場合
がある)なる有機化合物材料から構成することが好まし
い。かかる有機化合物は以下のような構造を呈する。
る。すなわち、4’,4'',4'''−トリヨードトリフ
ェニルアミンと、(3−メチルフェニル)フェニルアミ
ンと、水酸化カリウムと、銅粉とをデカリン中に溶解し
た後、窒素雰囲気下で加熱撹拌する。そして、シリカゲ
ルカラムクロマトグラフィ及びテトラヒドロフラン:エ
タノール=5:1からの再結晶により精製して得る。
への正孔注入量を増加させることができ、発光層6の発
光輝度及び発光効率を向上させることができれば特には
限定されない。しかしながら、正孔注入層3の厚さの上
限は500Åであることが好ましく、さらには300Å
であることが好ましい。また、正孔注入層3の厚さの下
限は100Åであることが好ましく、さらには200Å
であることが好ましい。正孔注入層3の厚さを上記範囲
内に設定することにより、発光層6への正孔注入量と電
子注入量とがバランスし、高い発光輝度と高い発光効率
を得ることができる。
基板上に真空蒸着の手段などによって形成する。
るN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−
ジフェニル−(1,1’−ビフェニル)―4,4’−ジ
アミン(以下、略して「TPD」という場合がある)を
使用することができる。このTPDは以下のような構造
を有している。
板の他にPETフィルムなどを使用することができる。
また、透明電極についても、ITO電極の他にダイアモ
ンドなどを使用することができる。さらに、背面電極に
ついてもMgAg電極の他に、Ca、Alなどを使用す
ることができる。
例を示す。 実施例 本実施例においては、図1に示すようなEL素子10を
作製した。ITO電極2が形成された市販のガラス基板
1を用い、このITO電極2上に真空蒸着によって、m
−MTDATAからなる厚さ250Åの正孔注入層3
を、その一部がガラス基板1の表面に接触するように形
成した。
てTPDからなる正孔輸送層4を厚さ200Åに形成し
た。その後、真空蒸着によりTBBからなるエキシプレ
ックス形成防止層を厚さ50Åに形成した。次いで、真
空蒸着によりBMB−2Tからなる発光層6を厚さ30
0Åに形成した後、MgAg電極7を厚さ1000Åに
真空蒸着によって形成した。
電極2とMgAg電極7との間に、8ボルトの電圧を印
加し、室温及び大気圧下における発光スペクトルを測定
した。その結果、図2に示すようなスペクトルが得られ
た。図2に示す発光スペクトルから明らかなように、本
実施例で得られたEL素子は約446nm付近にピーク
を示し、青色発光していることが分かる。また、本実施
例におけるEL素子の電圧−電流特性並びに電圧−輝度
特性を調べたところ、図3に示すようなグラフが得られ
た。図3から明らかなように、約4ボルトの電圧印加で
発光を示し、最高輝度は約16ボルトの電圧印加におい
て1100cd/m2であり、300cd/m2発光時
における発光効率は0.05lm/Wであることが判明
した。
来得られている高い発光輝度並びに発光効率とぼぼ同等
の値を示すことがわかる。そして、発光層6を構成する
BMB−2Tの高いガラス転移温度に基づき、極めて高
い温度までアモルファス状態を保持することができる。
したがって、耐熱性及び耐久性にも優れることが分か
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。
に優れた青色発光のEL素子を得ることができる。ま
た、発光層に使用する有機化合物材料に起因して高い耐
熱性と高い耐久性とを具えるため、本EL素子を、例え
ばフルカラーのフラットパネルディスプレイに用いた場
合においても、発光輝度及び発光効率が低下することが
ない。したがって、各種デバイスにおける発光素子とし
て十分使用に耐え得ることができる。
ある。
示すグラフである。
圧−輝度特性を示すグラフである。
7)
Claims (11)
- 【請求項1】 基板と、透明電極と、正孔輸送層と、発
光層と、背面電極とを具え、これらがこの順に積層され
てなるエレクトロルミネッセンス素子であって、 前記発光層は、5,5’−ビス(ジメシチルボリル)−
2,2’−ビチオフェンなる有機化合物材料から構成さ
れていることを特徴とする、エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項2】 前記発光層の厚さが、300〜500Å
であることを特徴とする、請求項1に記載のエレクトロ
ルミネッセンス素子。 - 【請求項3】 前記正孔輸送層と前記発光層との間にエ
キシプレックス形成防止層を設けたことを特徴とする、
請求項1又は2に記載のエレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項4】 前記エキシプレックス形成防止層は、
1,3,5−トリス(ビフェニル−4−イル)ベンゼン
なる有機化合物材料からなることを特徴とする、請求項
3に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項5】 前記エキシプレックス形成防止層の厚さ
が、40〜70Åであることを特徴とする、請求項3又
は4に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項6】 前記透明電極と前記正孔輸送層との間
に、少なくとも一部が前記基板の主面と接触するように
して正孔注入層を形成したことを特徴とする、請求項1
〜5のいずれか一に記載のエレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項7】 前記正孔注入層は、4,4’,4”−ト
リス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニ
ルアミンなる有機化合物材料からなることを特徴とす
る、請求項6に記載のエレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項8】 前記正孔注入層の前記透明電極と前記正
孔輸送層との間に挟まれた部分の厚さが、100〜50
0Åであることを特徴とする、請求項6又は7に記載の
エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項9】 5,5’−ビス(ジメシチルボリル)−
2,2’−ビチオフェンなるエレクトロルミネッセンス
素子の発光層用有機化合物材料。 - 【請求項10】 1,3,5−トリス(ビフェニル−4
−イル)ベンゼンなるエレクトロルミネッセンス素子の
エキシプレックス形成防止層用有機化合物材料。 - 【請求項11】 4,4’,4”−トリス(3−メチル
フェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミンなるエレ
クトロルミネッセンス素子の正孔注入層用有機化合物材
料。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-09-02 JP JP24829899A patent/JP3440296B2/ja not_active Expired - Lifetime
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