JP2001345182A

JP2001345182A - 電界発光素子

Info

Publication number: JP2001345182A
Application number: JP2000163487A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yamaguchi; 康浩山口; Katsumi Nukada; 克己額田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積化と低コスト生産が可能であり、且つ
優れた発光効率有する電界発光素子、さらに優れた耐久
性を有する電界発光素子を提供すること。【解決手段】電荷輸送性及び発光性を有する層の少な
くとも１層が、回旋状電荷輸送路構造を有する、ミクロ
相分離型電荷輸送性ブロック共重合又はグラフト共重合
体を含有してなる、又は、分子中に架橋硬化性基を有す
る電荷輸送性及び／又は発光性化合物の架橋硬化物を含
有してなる電界発光素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光素子として用い
られる電界発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光素子として用いられる電界発光素子
は、現在、様々な用途への展開を目指し、研究が盛んに
行われている。

【０００３】電界発光素子（以下、「ＥＬ素子」という
ことがある）は、自発光性の全固体素子であり、視認性
が高く、衝撃にも強い、等の利点を有し、広く応用展開
が期待されている。現在は無機螢光体を用いたものが主
流であるが、製造コストが高く、また、駆動に２００Ｖ
以上の交流電圧が必要、輝度が不十分等の問題点を有し
ている。一方、有機化合物を用いたＥＬ素子の研究開発
も行われている。当初、アントラセン等の単結晶を用い
た電荷注入再結合型のＥＬ素子の研究が行われたが、膜
厚が１ｍｍ程度と厚く１００Ｖ以上の駆動電圧が必要で
あり、また発光効率も低かった。そのため、蒸着法によ
る薄膜化の検討がなされ｛ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌ
ｍｓ，Ｖｏｌ．９４，ｐ１７１（１９８２）｝、駆動電
圧の低下にはある程度の成果が得られたが、発光効率
は、低いままであった。

【０００４】これに対し、１９８７年にＫｏｄａｋのＴ
ａｎｇによって、正孔輸送性低分子化合物と、電子輸送
能を持つ螢光性低分子化合物を蒸着法を用いて順次薄膜
積層した機能分離型の素子が提案され、著しい発光効率
の向上と駆動電圧の低下が実現され｛Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．５１，ｐ９１３（１９８
７）｝、その後の活発な研究開発を喚起した。しかしな
がら、このタイプのＥＬ素子では、蒸着法を用いて０．
１μｍ以下の薄膜を形成するためピンホールを生じ易
く、十分な性能を得るためには、厳しく管理された条件
下で製膜を行うことが必要であり生産性が低く、また大
面積化が難しいという、製造上の問題がある。また、Ｅ
Ｌ素子は数ｍＡ／ｃｍ²という高い電流密度状態で駆動
されるため、大量のジュール熱を発生し、蒸着にてアモ
ルファス状態で製膜された正孔輸送性低分子化合物や螢
光性低分子化合物が次第に結晶化し、クラックが入った
り、特性が変化したりし、輝度の低下を招く、等の安定
性に関する問題もあった。

【０００５】これらの問題の解決を目指し、ポリフェニ
レンビニレン等の両極性電荷輸送性ポリマーを用いた系
｛Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３５７，ｐ４７７（１９９
２）｝、正孔輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子輸
送材料と螢光色素を分散させた系｛第３８回応用物理学
関係連合講演会予稿集３１ｐ−Ｇ−１２（１９９
１）｝、等のポリマーを用いた単層構造のＥＬ素子が提
案されているが、未だ輝度、発光効率、等の点で積層型
ＥＬ素子に比肩するレベルにはない。しかしながら、こ
れらポリマーを用いた系では、溶液からの湿式塗布法に
よる製膜が可能であり、生産性が高く、大面積化が可能
と云った、製造上の利点があり、ポリマー系ＥＬ素子の
発光効率の向上が切望されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術における諸問題を解決し、以下の目的を達成すること
を課題とする。即ち、本発明の第一の目的は、大面積化
と低コスト生産が可能であり、且つ優れた発光効率有す
る電界発光素子を提供することにある。本発明の第二の
目的は大面積化と低コスト生産が可能であり、且つ優れ
た発光効率、さらに優れた耐久性を有する電界発光素子
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決される。即ち、本発明は、＜１＞一対の電極と、該電極間に挟持されてなる電荷輸
送性及び発光性を有する層とを具備する電界発光素子で
あって、前記電荷輸送性及び発光性を有する層の少なく
とも１層が、正孔輸送性及び／又は電子輸送性ドメイン
が回旋状に連なった電荷輸送路を有することを特徴とす
る電界発光素子である。

【０００８】＜２＞一対の電極と、該電極間に挟持され
てなる電荷輸送性及び発光性を有する層とを具備する電
界発光素子であって、前記電荷輸送性及び発光性を有す
る層の少なくとも１層が、ミクロ相分離型ブロック共重
合体又はグラフト共重合体を含有してなることを特徴と
する電界発光素子である。

【０００９】＜３＞一対の電極と、該電極間に挟持され
てなる電荷輸送性及び発光性を有する層とを具備する電
界発光素子であって、前記電荷輸送性及び発光性を有す
る層の少なくとも１層が、分子中に架橋硬化性基を有す
る電荷輸送性及び／又は発光性化合物の架橋硬化物を含
有してなることをを特徴とする電界発光素子である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態を詳細
に説明する。尚、当業者は高分子化学、ＥＬ技術等に関
する従来の知見を基に、本発明の実施の形態に任意の変
更を加えることが可能である。

【００１１】（電界発光素子）本発明の電界発光素子
は、一対の電極と、該電極間に挟持されてなる電荷輸送
性及び発光性を有する層（以下、「電荷輸送性・発光性
層」という。）とを具備する。

【００１２】電荷輸送性・発光性層は、下記（１）〜
（３）に示す条件の少なくとも一つを満たす。本発明の
電界発光素子は、下記（１）〜（３）に示す条件の少な
くとも一つを満たすことで、大面積化と低コスト生産が
可能であり、優れた発光効率を示す。また、下記（２）
〜（３）示す条件を満たすことで、さらに優れた耐久性
をも示す。詳しくは後述する。

【００１３】（１）電荷輸送性・発光性層の少なくとも
１層は、正孔輸送性及び／又は電子輸送性ドメインが回
旋状に連なった電荷輸送路を有する（以下、「第一の電
荷輸送性・発光性層」という。）。

【００１４】（２）電荷輸送性・発光性層の少なくとも
１層は、ミクロ相分離型ブロック共重合体又はグラフト
共重合体を含有してなる（以下、「第二の電荷輸送性・
発光性層」という）。

【００１５】（３）電荷輸送性・発光性層の少なくとも
１層は、分子中に架橋性基を有する電荷輸送性及び／又
は発光性化合物の架橋硬化物を含有してなることをを特
徴とする電界発光素子（以下、「第三の電荷輸送性・発
光性層」という）。

【００１６】第一の電荷輸送性・発光性層において、正
孔輸送性及び／又は電子輸送性（ホール及び／又はエレ
クトロン輸送性）ドメインが回旋状に連なった電荷輸送
路（以下。「回旋状電荷輸送路構造」という）とは、正
孔輸送性及び／又は電子輸送性ドメインが電荷輸送不活
性マトリックス中に存在し、各ドメインが連結し膜全体
を通して電荷輸送路を形成し、一つのドメインから次の
ドメインに電荷が移動する時に、外部電界方向に対して
逆行しなければ、その移動ができない構造である。

【００１７】第一の電荷輸送性・発光性層は、この回旋
状電荷輸送路構造を有することで、積層構成のみなら
ず、単一層構成とした場合にも優れたに発光効率を示
す。特に単一層構成とした場合、従来の単一層電界発光
素子に比べ、著しい発光効率の向上が達成される。その
原因は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測
される。

【００１８】図１は、回旋状電荷輸送路構造を模式的に
説明する模式図である。図１に示すように、正孔輸送性
及び／又は電子輸送性ドメインを球と仮定して二次元で
模式的に説明する。２つのドメイン（球）が接触する場
合、各ドメイン（球）の中心と接点を結ぶ直線は、電界
方向に対して、０°から９０°の値を取り得る。ここ
で、０°での接触の場合（ドメイン１、２）、一つのド
メイン１から次のドメインに電荷が移動する時、電界方
向に沿って電荷は移動できる。０°以外の場合（例えば
４５°の場合ドメイン３、４；９０°の場合ドメイン
５、６；等）、次のドメインに移動する時、一つのドメ
インの外部電界方向先端に行った電荷は、両者の接点ま
で電界に逆行して移動しなければならない。このよう
に、回旋状電荷輸送路では、外部電界に対して逆行しな
ければ電荷が移動できない為、電極から注入された電荷
は、外部電界の下、ドメインの中で、次のドメインとの
接点から電界方向前方（ドメイン３、５における凸部
７）に滞留することとなり、この滞留のお陰で、再結合
効率が向上し、その結果として発光効率が向上したもの
と推定される。これに対し、従来の単層ＥＬ素子では、
電荷輸送材料、発光材料を均一に混合する為、正孔と電
子はそれぞれ自由に移動できる為、再結合せずに互いに
すり抜けてしまう割合が多く、発光効率が低い。Ｔａｎ
ｇによる高発光効率の達成は、電子輸送層と正孔輸送層
を積層化することで、一方の電荷が他方の層との界面で
ブロックされ、その結果として、積層界面にて高効率で
再結合が起こり、高発光効率を達成したものである。従
って、回旋状電荷輸送路構造は、このブロッキング効果
をミクロ相として実現したものであり、特に単一層にお
いての高発光効率を可能となる。

【００１９】第一の電荷輸送性・発光性層において、回
旋状電荷輸送路構造形成の確認は、電流の電界強度依存
性や、電流の活性化エネルギーの電界強度依存性等を測
定することによって、行うことが可能である。即ち、一
般に、電荷輸送材料での電荷の移動は、電界により加速
されるドリフト移動であるため電界強度を高めると、電
流は増加する。これに対して、回旋状電荷輸送路が形成
されている場合には、電界強度が高いほど、電界に逆行
して移動することが困難となり、全体の電流量は低下す
ることになり、上述の一般のケースとは逆の挙動を示
す。

【００２０】第一の電荷輸送性・発光性層において、回
旋状電荷輸送路構造は、例えば、電荷輸送性微粒子を電
荷輸送不活性バインダー中に粒子分散させる方法等によ
り、形成することができる。電荷輸送性微粒子を電荷輸
送性ドメインにする場合、電荷輸送性微粒子としては、
熱的安定性等の点で、電荷輸送性低分子化合物の微結
晶、電荷輸送性無機物質の微結晶、又は電荷輸送性ポリ
マーの３次元架橋硬化物等が好適に挙げられ、電荷輸送
性等の点で特に電荷輸送性低分子化合物又は電荷輸送性
無機物質の微結晶が好ましい。電荷輸送性低分子化合物
として、具体的には、正孔輸送性のものとして、トリア
リールアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリアリール
メタン誘導体、アントラセン誘導体、ポルフィリン誘導
体、フタロシアニン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロ
ロピロール誘導体、等が；電子輸送性のものとして、オ
キサジアゾール誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオ
レノン誘導体、アントラキノン誘導体、芳香族イミド誘
導体、キノリン誘導体、ビピリジン誘導体、ビピリミジ
ン誘導体等、及びこれらを配位子とする金属錯体等が挙
げられる。回旋状電荷輸送路構造形成させる電荷輸送性
微粒子の濃度は、微粒子の形状、大きさ等により異なる
ため一概には規定できないが、一般に１０体積％から７
０体積％の範囲内が好ましく、２０体積％から５０体積
％の範囲がより好ましい。この濃度が、前記範囲以下で
あると、膜全体に亘っての連続した電荷輸送路が形成さ
れず、膜としての電荷輸送性が不充分となることがあ
る。一方前記範囲以上であると、ドメイン同士が密に接
触し過ぎ回旋状とならないことがある。

【００２１】第一の電荷輸送性・発光性層において、回
旋状電荷輸送路構造を形成する方法としては、上述の電
荷輸送性微粒子を電荷輸送不活性バンダー中に分散させ
る方法に加え、ポリマーアロイ又はポリマーブレンド等
の相分離を用いる方法がある。例えば、電荷輸送活性ポ
リマーと電荷輸送不活性ポリマーを混合すれば、一般に
異なる高分子同士は相分離し、海−島構造あるいはスピ
ノーダル分解による変調構造を与え、回旋状電荷輸送路
を形成し得る。また、後述するミクロ相分離型ブロック
共重合体又はグラフト共重合体における電荷輸送性ブロ
ック共重合体又はグラフト共重合体のポリマーアロイで
は、ブロック長によって相分離のスケールが規制される
ため、再現性よく安定なミクロ相分離構造として、回旋
状電荷輸送路構造を形成し得る。さらに、後述する架橋
硬化性基を有する電荷輸送性化合物と電荷輸送不活性ポ
リマーを混合し、その混合物を加熱、光照射等により架
橋硬化させると、架橋が進み電荷輸送性化合物からなる
架橋硬化物の分子量が増すに連れ電荷輸送不活性ポリマ
ーとの相分離が進行することによって、回旋状電荷輸送
路を形成し得る。これとは逆に、架橋硬化性基を有する
電荷輸送不活性化合物と電荷輸送性ポリマーを混合し、
その混合物を加熱、光照射等により架橋硬化させること
によっても、同様に、回旋状電荷輸送路を形成し得る。

【００２２】第二の電荷輸送性・発光性層は、ミクロ相
分離型ブロック又はグラフト共重合体を用いることで、
容易にミクロ相分構造を形成することができため、大面
積化と低コスト生産が可能であり、優れた発光効率を示
す。また、ミクロ相分離型ブロック又はグラフト共重合
体は、例えば電荷輸送不活性ブロック等を分子設計する
ことで、電荷輸送性を損なうことなく、電極との接着
性、強度、熱安定性、溶解性等をコントロールでき、電
極との接着性が良好で、ピンホールの無い層を容易に形
成することが可能となり、また、耐溶剤性を高め、容易
に浸漬塗布などの湿式法による積層化を可能とすること
もできる。なお、上述のように、ミクロ相分離型ブロッ
ク共重合体又はグラフト共重合体を用いることで、容易
に回旋状電荷輸送路構造を形成することができるが、回
旋状電荷輸送路構造を形成しなくても、上述のような優
れた効果を得ることが可能である。

【００２３】第二の電荷輸送性・発光性層において、ミ
クロ相分離型ブロック共重合体又はグラフト共重合体と
しては、正孔輸送活性ブロックと正孔輸送不活性ブロッ
クとからなるブロック共重合体又はグラフト共重合体；
電子輸送活性ブロックと電子輸送不活性ブロックとから
なるブロック共重合体又はグラフト共重合体；正孔輸送
活性ブロックと電子輸送活性ブロックとからなるブロッ
ク共重合体又はグラフト共重合体；等の電荷輸送性ブロ
ック共重合体又はグラフト共重合体が挙げられる。ま
た、発光性ブロックと非発光性ブロックとからなるブロ
ック共重合体又はグラフト共重合体；電荷輸送性化合物
及び発光性化合物と相溶性を有するブロックと、電荷輸
送性化合物及び発光性化合物と非相溶性を有するブロッ
クと、からなるブロック共重合体又はグラフト共重合
体；等も挙げられる。

【００２４】第二の電荷輸送性・発光性層において、正
孔輸送活性又は電子輸送活性ブロックとしては、正孔輸
送性ポリマー又は電子輸送性ポリマーとして知られる全
てのポリマーが利用可能である。正孔輸送不活性ブロッ
ク又は電子輸送不活性ブロックとしては、通常のポリカ
ーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、
ポリシロキサン、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリル
酸エステル、ポリ（メタ）アクリル酸等、及びこれらの
共重合体等が挙げられる。この正孔輸送不活性ブロック
或いは電子輸送不活性ブロックとしては、カルボキシル
基、ヒドロキシ基、−ＳｉＸ_nＹ_3-n基（Ｘはアルキル基
又はアリール基を示し、Ｙはアルコキシ基、アリールオ
キシ基、又はハロゲン原子を示し、ｎは０から２の整数
を意味する）等の化学吸着性を有する基を有するもの
が、より電極との接着性が良好であり、また、耐溶剤性
が高く、特に好ましい。

【００２５】第二の電荷輸送性・発光性層において、例
えば、正孔輸送活性ブロックと正孔輸送不活性ブロック
とからなるブロック共重合体の具体例としては、特開平
１０−１８２７６０号公報に記載されているものが挙げ
られる。電子輸送活性ブロックと電子輸送不活性ブロッ
クとからなるブロック又はグラフト共重合体の具体例と
しては、特願２０００−７８２６３号公報に記載されて
いる電子輸送活性高分子と電子輸送不活性高分子（例え
ばポリカーボネート、ポリエステル、ビニル系重合体
等）とからなるブロック又はグラフト共重合体が挙げら
れる。

【００２６】第三の電荷輸送性・発光性層において、分
子中に架橋硬化性基を有する電荷輸送性及び／又は発光
性化合物を用いることで、大面積化と低コスト生産が可
能であり、優れた発光効率を示す。また、この電荷輸送
性及び／又は発光性化合物も、電極との接着性、強度、
熱安定性、等に優れ、また不溶であることから、電極と
の接着性が良好で、ピンホールの無い層を容易に形成す
ることが可能であり、また、耐溶剤性が高く、容易に浸
漬塗布などの湿式法により積層可能となる。

【００２７】第三の電荷輸送性・発光性層において、分
子中に架橋硬化性基を有する電荷輸送性及び／又は発光
性化合物とは、分子中に架橋硬化性基を、少なくとも１
つ以上導入した化合物であり、それ単独で、或いは必要
に応じて硬化助剤と共に、加熱又は光照射処理すること
によって、３次元架橋硬化することが可能な化合物であ
る。ここで、架橋硬化性基としては、イソシアネート
基、エポキシ基、ヒドロキシ基、ビニル基、カルボキシ
ル基、−ＳｉＸ_nＹ_3-n基（ここで、Ｘはアルキル基又は
アリール基を示す。Ｙはアルコキシ基、アリールオキシ
基、又はハロゲン原子を示す。ｎは０から２の整数を示
す。）等が挙げられ、−ＳｉＸ_nＹ_3-n基が、電荷輸送性
等の点で特に好ましい。また、硬化助剤としては、水、
ジオール誘導体、ジアミン誘導体、金属アルコキシド、
金属塩等が挙げられる。

【００２８】第三の電荷輸送性・発光性層において、電
荷輸送性及び／又は発光性の架橋硬化性化合物として、
具体的には、公知のものすべてのものを利用可能である
が、−ＳｉＸ_nＹ_3-n基を有する正孔輸送性化合物として
は、例えば、特開平９−１２９６６５号公報、特開平１
１−１８４１０６号公報等に記載されているものが挙げ
られる。

【００２９】電荷輸送性・発光性層は、電荷輸送性（正
孔輸送性、電子輸送性）及び発光性の機能を有する単一
層からなってもよいし、機能を分離させた複数層（例え
ば、電荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送性）及び発光性
の機能を、それぞれ有する層からなる電荷輸送性・発光
性層、正孔輸送性の機能のみを有する層と電子輸送性及
び発光性の機能を有する層とからなる電荷輸送性・発光
性層等）からなってもよい。

【００３０】電荷輸送性・発光性層おいて、それぞれ電
荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送性）の機能のみを有す
る層は、それぞれ上述の第一〜第三の電荷輸送性・発光
性層における電荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送性）の
化合物のみを用いることで形成することができる。電荷
輸送性（正孔輸送性、電子輸送性）の機能のみを有する
層を形成する場合、該層の膜厚としては、単分子層から
５μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは単分子層か
ら０．５μｍの範囲である。

【００３１】電荷輸送性・発光性層において、発光性、
及び電荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送性）の機能を組
み合わせた層は、必要に応じ、上述の第一〜第三の電荷
輸送性・発光性層における正孔輸送性化合物、電子輸送
性化合物、発光性化合物（後述する発光性化合物も含め
て）を適宜選択して用いることで形成することができ
る。

【００３２】電荷輸送性・発光性層において、発光性の
機能のみを有する層を形成する場合は、上述の第三の電
荷輸送性・発光性層における発光性化合物以外に、「有
機ＥＬ素子とその工業化最前線，ＣＭＣ出版，１９９
９」等に記載の公知の全ての化合物を用いることで形成
することができる。発光性の機能のみを有する層の膜厚
としては、単分子層から５００ｎｍの範囲が好ましく、
さらに好ましくは単分子層から１００ｎｍの範囲であ
る。発光性化合物は、１種単独で用いてもよいし、２種
以上併用してもよい。

【００３３】電荷輸送性・発光性層において、上述の正
孔輸送性化合物、電子輸送性化合物、発光性化合物は、
それぞれ別々の化合物でもよいが、複数の機能を同時に
有する化合物も知れており、それを兼用して用いてもよ
い。発光性、及び電荷輸送性（正孔輸送性、電子輸送
性）の機能を組み合わせた層の場合、正孔輸送性化合
物、電子輸送性化合物、発光性化合物の濃度は、それら
の能力に依存し、一概には規定できないが、一般に、正
孔輸送性化合物と電子輸送性化合物とは、それぞれ２０
体積％から８０体積％の範囲内が好ましく、発光性化合
物は、０．５体積％から８０体積％の範囲内が好まし
い。

【００３４】電荷輸送性・発光性層は、通常、上記各材
料と必要に応じ結着樹脂とを含む溶液或いは分散液を塗
布、乾燥することによって形成できる。溶液又は分散液
の塗布法としては、浸漬塗布法、スピンコート法、印刷
法、リング塗布法、ワイヤーバー塗布法、ブレード塗布
法、インクジェット塗布法等の通常の湿式塗布法が利用
できる。このように電荷輸送性・発光性層は、湿式塗布
法にて形成することができるため、大面積化と低コスト
生産が可能である。また分散液を得るには、サンドミル
法、ペイントシェイク法、アトライター法、ボールミル
法、サンドミル法、ホモジナイザー法、超音波法、等の
粉砕／分散法が利用できる。また、上記第一〜第三の電
荷輸送性・発光性層以外の電荷輸送性・発光性層を形成
する場合、低分子化合物を用いて、蒸着等の方法を用い
て形成してもよい。

【００３５】一対の電極は、その少なくとも一方の電極
は、発光を取出すため、透明又は半透明であることが好
ましい。この透明性の値としては、光の透過率が１０％
以上であることが好ましく、５０％以上であることがよ
り好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。
また、一方の電極面からのみ発光を取り出す場合には、
他方の電極は光を反射するように鏡面であることが好ま
しい。さらに、電極を通してではなく、電極水平方向か
ら光を取り出すことも可能であり、その場合には、一対
の電極で光が反射増幅されるように、両電極は、共に鏡
面であることが好ましい。

【００３６】一方の電極材料としては、正孔の注入を行
うため仕事関数の大きなものが好ましく、導電性酸化物
（例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウ
ム亜鉛酸化物、酸化スズ、酸化インジウム等）及びこれ
らのドーピング処理物）；金属（例えば金、白金、パラ
ジウム、ニッケル等）；カーボン；等が挙げられが、透
明性、正孔注入性等の点で、インジウムスズ酸化物（Ｉ
ＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化スズ及びこれらの
ドーピング処理物が特に好ましい。これらの電極はゾル
−ゲル法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、電解
メッキ法、無電解メッキ法等の方法によって形成するこ
とができる。

【００３７】他方の電極材料としては、電子の注入を行
うため仕事関数の小さなものが好ましく、導電性酸化物
（酸化チタン、酸化亜鉛及びこれらのドーピング処理物
等）；リチウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カル
シウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、銀、イン
ジウム、等及びこれらの合金；等が挙げられるが、安定
性と電子注入性の点で、マグネシウムと銀との合金が特
に好ましい。これらの電極は、ゾル−ゲル法、ＣＶＤ
法、スパッタリング法、蒸着法、電気化学誘導化学堆積
法等の方法によって形成することができる。

【００３８】一対の電極は、その少なくとも一方が強度
を持たせる為に、支持体上に形成されていることが好ま
しく、該支持体としては、金属、セラミックス、ガラ
ス、プラスチック等が挙げられる。

【００３９】一対の電極は、その形態が緻密あっても、
多孔質であってもよく、またその表面は平滑面であって
も租面であってもよい。また、形状は任意であり、素子
の形状に合わせて決定される。さらに、一対の電極の少
なくとも一方は、仕事関数の制御、接着性の改善、表面
汚染物の除去、安定化等を目的に、電子線照射処理、紫
外線照射処理、化学修飾処理、エッチング処理、洗浄処
理、切削／研磨処理、等の各種処理を施されてもよい。

【００４０】本発明の電界発光素子は、素子としての強
度を持たせる為、酸素、湿気、紫外線等の侵入を防ぐ
為、等の目的により、一部又は全部をエポキシ樹脂、ガ
ラス等によって封止することが好ましい。

【００４１】以下、本発明の電界発光素子における層構
成の具体例を示す。図２〜４は、本発明の電界発光素子
の一例を示す模式的断面図である。図２〜４に示す電界
発光素子における電荷輸送性・発光性層２０における少
なくとも一層は、上記第一〜第三の電荷輸送性・発光性
層の条件を満たす。図２に示す電界発光素子は、電極１
０と対向電極４０と、及び該電極間で挟持された電荷輸
送性・発光性層２０とで構成され、電荷輸送性・発光性
層２０が正孔輸送性の機能のみを有する層２１と発光性
の機能のみを有する層２２と電子輸送性の機能のみを有
する層２３とからなる複数層である。図３に示す電界発
光素子は、電極１０と対向電極４０と、及び該電極間で
挟持された電荷輸送性・発光性層２０とで構成され、電
荷輸送性・発光性層２０が正孔輸送性の機能のみを有す
る層２１と、発光性及び電子輸送性の機能を有する層３
１とからなる複数層である。図４に示す電界発光素子
は、電極１０と対向電極４０と、及び該電極間で挟持さ
れた電荷輸送性・発光性層２０とで構成され、電荷輸送
性・発光性層２０が、発光性、正孔輸送性、及び電子輸
送性の機能を有する層３２からなる単一層である。

【００４２】

【実施例】以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体
的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制
限するものではない。

【００４３】（実施例１）下記構造式（１）で示される
−Ｓｉ（ＯⁱＰｒ）₃基を分子中に２個有するテトラフェ
ニルベンジジン系正孔輸送性化合物の５重量％イソプロ
パノール／テトラヒドロフラン（１：１重量比）混合溶
液を調製し、０．１μｍ細孔径のポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）フィルターにて濾過処理を行った
（以降、該溶液を溶液Ａと称する）。ＩＴＯ透明導電性
層を片側表面全面に形成したガラス基板に、定法のエッ
チング処理を施し、ＩＴＯを２ｍｍ幅の短冊型に加工し
た。

【００４４】

【化１】

【００４５】この短冊型ＩＴＯ電極上に、溶液Ａをスピ
ンコート（回転速度２０００ｒｐｍ）し、１５０℃にて
５分間乾燥硬化させた。この塗布・乾燥操作を２回行
い、膜厚約１００ｎｍの架橋硬化正孔輸送層を形成し
た。次に、発光性及び電子輸送性を有する材料としてト
リスキノリナトアルミニウムをタングステンボートに入
れ、真空蒸着法により前記正孔輸送層上に製膜して、膜
厚５０ｎｍの電子輸送性及び発光性を有する層を形成し
た。

【００４６】続いて、Ｍｇ−Ａｇ合金を真空共蒸着法に
より、前記電子輸送性及び発光性を有する層上に、マス
クを用いて、２ｍｍ幅、１５０ｎｍ厚の短冊型に形成し
（前記ＩＴＯ短冊型電極と交差させた）、対向電極とし
た。尚、以上のようにして形成されたＥＬ素子の有効面
積は０．０５ｃｍ²であった。

【００４７】（実施例２）下記構造式（２）で示される
テトラフェニルベンジジン構造を主鎖に有する正孔輸送
性ポリエステルブロックと、正孔輸送不活性ポリ（スチ
レン−ｃｏ−メタクリル酸）ブロックとからなるブロッ
ク共重合体｛正孔輸送活性ブロックが５５重量％、ポリ
（スチレン−ｃｏ−メタクリル酸）ブロック中のメタク
リル酸成分が２５重量％からなり、重量平均分子量は２
０万であった。｝の５重量％トルエン／テトラヒドロフ
ラン（１：４重量比）混合溶液を調製し、０．１μｍ細
孔径のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィル
ターにて濾過処理を行った（以降、該溶液を溶液Ｂと称
する）。実施例１と同様にして作製したガラス基板短冊
型ＩＴＯ電極上に、溶液Ｂを浸漬塗布し、１１５℃にて
１０分間乾燥、膜厚約１００ｎｍの正孔輸送層を形成し
た。

【００４８】

【化２】

【００４９】次に、結着樹脂としてポリカーボネート樹
脂（ＰＣ−Ｚ、粘度平均分子量４万、三菱瓦斯化学社
製）２重量部、発光材料としてトリスキノリナトアルミ
ニウムを０．２重量部、電子輸送材料として下記構造式
（３）で示される化合物１重量部を混合し、１０重量％
トルエン／テトラヒドロフラン（４：１）溶液を調製
し、０．１μｍ細孔径のＰＴＦＥフィルターで濾過処理
を行った。この溶液を、前記正孔輸送層上に、浸漬塗布
し、１１５℃にて１０分間乾燥して、膜厚１５０ｎｍの
電子輸送性及び発光性を有する層を形成した。

【００５０】

【化３】

【００５１】続いて、Ｍｇ−Ａｇ合金を真空共蒸着法に
より、前記発光層上に、マスクを用いて、２ｍｍ幅、１
５０ｎｍ厚の短冊型に形成し（前記ＩＴＯ短冊型電極と
交差させた）、対向電極とした。以上のようにして形成
されたＥＬ素子の有効面積は０．０５ｃｍ²であった。

【００５２】なお、実施例２で用いたブロック共重合体
は、高極性のカルボキシル基を有するため、ＩＴＯとの
接着性が高く、またトルエン／テトラヒドロフラン混合
溶剤に対する溶解度は、テトラヒドロフランリッチの場
合には均一に溶解するが、トルエンリッチの場合には溶
解性が膨潤するのみである。よって、実施例２において
は、正孔輸送性層、並びに、電子輸送性及び発光性を有
する層の両層を浸漬塗布法等の湿式塗布法にて積層形成
することが可能となる。また、電子輸送性及び発光性を
有する層の塗布溶剤によって、正孔輸送性層は膨潤する
為、該層塗布時に、低分子の電子輸送性化合物と発光性
化合物の一部は正孔輸送性層中に侵入しているものと推
定される。

【００５３】（実施例３）下記構造式（４）で示される
−Ｓｉ（ＯＭｅ）₃基を分子中に１個有するトリフェニ
ルアミン系正孔輸送性化合物の１重量％メタノール溶液
を調製し、０．１μｍ細孔径のポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）フィルターにて濾過処理を行った（以
降、該溶液を溶液Ｃと称する）。ＩＴＯ透明導電性層を
片側表面前面に形成したガラス基板に、定法のエッチン
グ処理を施し、ＩＴＯを２ｍｍ幅の短冊型に加工した。
この短冊型ＩＴＯ電極を、溶液Ｃに浸漬し、還流下１０
時間処理し、表面に前記トリフェニルアミン系正孔輸送
性化合物を単分子化学吸着させた。未吸着成分をメタノ
ールにて洗浄した後、１００℃で加熱処理し、単分子層
の架橋硬化正孔輸送層を形成した。

【００５４】

【化４】

【００５５】次に、実施例２で用いた正孔輸送性ブロッ
ク共重合体（但し、正孔輸送性活性ブロックの比率が３
０重量％としたもの）２重量部、発光材料としてトリス
キノリナトアルミニウム０．１重量部、電子輸送材料と
して実施例２で用いた前記構造式（３）で示す化合物１
重量部を混合し、１０重量％トルエン／テトラヒドロフ
ラン（１：４重量比）混合溶液を調製し、０．１μｍ細
孔径のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィル
ターにて濾過処理を行った（以降、該溶液を溶液Ｄと称
する）。溶液Ｄを、前記正孔輸送層上に、浸漬塗布し、
１１５℃にて１０分間乾燥して、膜厚１５０ｎｍの正孔
輸送性、電子輸送性、及び発光性を有する層を形成し
た。

【００５６】続いて、Ｍｇ−Ａｇ合金を真空共蒸着法に
より前記発光層上に、マスクを用いて、２ｍｍ幅、１５
０ｎｍ厚の短冊型に形成し（前記ＩＴＯ短冊型電極と交
差させた）、対向電極とした。尚、得られたＥＬ素子の
有効面積は０．０５ｃｍ²であった。また、得られたＥ
Ｌ素子における正孔輸送性、電子輸送性、及び発光性を
有する層は、これと電子輸送性材料を添加しない以外同
様の層を有する素子における印加電界と電流との相関を
調べ、高電界程電流が低下すると云う挙動を示したこと
から、回旋状電荷輸送路構造が形成されていることが確
認できた。

【００５７】（比較例１）実施例１における架橋硬化正
孔輸送層の代わりに、前記構造式（１）で示される化合
物の２個の−Ｓｉ（ＯⁱＰｒ）₃基をプロトンに置換した
非硬化性誘導体を真空蒸着法によって成膜した正孔輸送
層を用いた以外は、実施例１と同様にして、電界発光素
子を作製した。

【００５８】（比較例２）実施例３における正孔輸送性
ブロック共重合体の代わりに、該正孔輸送性ブロック共
重合体の正孔輸送活性ブロックと同一構造の正孔輸送性
高分子を用いた以外は、実施例３と同様にして、電界発
光素子を作製した。

【００５９】（比較例３）実施例３のける正孔輸送性ブ
ロック共重合体の代わりに、該正孔輸送性ブロック共重
合体の正孔輸送活性ブロックと正孔輸送不活性ブロック
とそれぞれ同一構造の正孔輸送性高分子と正孔輸送不活
性高分子の高分子ブレンドを用いた以外は、実施例３と
同様にして、電界発光素子を作製しようとしたが、正孔
輸送性、電子輸送性、及び発光性を有する層を塗布、乾
燥した所、白濁した不均質な膜となってしまい、素子作
製を断念した。これは、正孔輸送性高分子と正孔輸送不
活性高分子がマクロ相分離した為であり、この結果から
逆に、実施例２及び３のブロック共重合体はミクロ相分
離し、見掛け上、均質な膜を与えていることが、推定さ
れる。

【００６０】（評価）実施例１〜３、及び比較例１〜２
のＥＬ素子を、減圧下（０．１３３Ｐａ（１０^-3Ｔｏｒ
ｒ））でＩＴＯ電極側をプラス、Ｍｇ−Ａｇ対向電極側
をマイナスとして直流電圧を印加し、電界発光について
の評価を行った。各素子に対し得られた最高輝度を表１
に示す。また、乾燥窒素中で素子寿命の評価も行った。
寿命の評価は、一定低電流連続駆動により５０ｃｄ／ｍ
²の初期発光強度が半減するまでの時間を求め、これを
素子寿命（ｈｒ）とした。

【００６１】

【表１】

【００６２】上記実施例ならびに比較例の評価結果から
明らかなように、本発明の電界発光素子は、正孔輸送層
と電子輸送層を完全に分離独立させた従来の積層構成を
採らずとも、高い発光効率と寿命を有すると云う卓越し
た効果を奏することがわかる。また、本発明の電界発光
素子は、スピンコーティング法、浸漬法等の湿式塗布法
にて良好な薄膜を形成することが可能であり、ピンホー
ル等の不良も少なく、大面積化も容易であり、低コスト
にての量産化が可能であることがわかる。

【００６３】

【発明の効果】以上により、本発明によれば、大面積化
と低コスト生産が可能であり、且つ優れた発光効率有す
る電界発光素子を提供することができる。さらに優れた
耐久性を有する電界発光素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回旋状電荷輸送路構造を模式的に説明する模
式図

【図２】本発明の電界発光素子の一例を示す模式的断
面図である。

【図３】本発明の電界発光素子の他の一例を示す模式
的断面図である。

【図４】本発明の電界発光素子の他の一例を示す模式
的断面図である。

【符号の説明】

１０電極、２０電荷輸送性・発光性層２１正孔輸送性の機能のみを有する層２２発光性の機能のみを有する層２３電子輸送性の機能のみを有する層３１電子輸送性及び発光性の機能を有する層３２正孔輸送性、電子輸送性、及び発光性の機能を有
する層４０対向電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極と、該電極間に挟持されてな
る電荷輸送性及び発光性を有する層とを具備する電界発
光素子であって、前記電荷輸送性及び発光性を有する層の少なくとも１層
が、正孔輸送性及び／又は電子輸送性ドメインが回旋状
に連なった電荷輸送路を有することを特徴とする電界発
光素子。
【請求項２】一対の電極と、該電極間に挟持されてな
る電荷輸送性及び発光性を有する層とを具備する電界発
光素子であって、前記電荷輸送性及び発光性を有する層の少なくとも１層
が、ミクロ相分離型ブロック共重合体又はグラフト共重
合体を含有してなることを特徴とする電界発光素子。
【請求項３】一対の電極と、該電極間に挟持されてな
る電荷輸送性及び発光性を有する層とを具備する電界発
光素子であって、前記電荷輸送性及び発光性を有する層の少なくとも１層
が、分子中に架橋硬化性基を有する電荷輸送性及び／又
は発光性化合物の架橋硬化物を含有してなることをを特
徴とする電界発光素子。