JP2005243432A

JP2005243432A - 発光素子

Info

Publication number: JP2005243432A
Application number: JP2004051641A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishio; 亮西尾
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2005-09-08
Also published as: EP1569287A2; EP1569287A3

Abstract

【課題】熱的に安定でかつ、容易に製造することができ、また、発光特性、および偏光特性（偏光発光）に優れた発光素子を提供することにある。
【解決手段】一般式（１）で表される化合物から形成された層を有することを特徴とする発光素子。
【化１】

［式（１）中、Ａ：ヘテロ原子を少なくとも１個以上含有する置換可能なヘテロ環、Ａｒ¹、Ａｒ²は夫々独立に置換可能な芳香環。Ｂ¹、Ｂ²：夫々独立に重合可能な置換基。Ｃ¹、Ｃ²：夫々独立に炭素数１〜２０の直鎖、分岐又は環状アルキル基を示す。ｎ¹、ｎ²は共に０でない０、１又は２の整数。］
【選択図】なし

Description

本発明は発光素子に関し、特に熱的に安定で、発光及び偏光特性の優れた発光素子に関する。

下記の文献に示すような蛍光性を有する液晶分子中に架橋性基を導入し、この材料を薄膜状態で配向させた後に光重合させた例が記載されている（例えば、非特許文献１参照）。

しかしながら、実用面では性能的に不十分なものであり、発光特性、および偏光特性の高い発光素子の開発が望まれていた。
「ケミカルマテリアル（Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．）」、２００２、第１４卷、第４号、ｐ．１４７７

本発明の目的は、熱的に安定でかつ、容易に製造することができ、また、発光特性、および偏光特性（偏光発光等）に優れた発光素子を提供することにある。

本発明者は、鋭意検討した結果、下記手段により上記課題を達成することを見出し、本発明に至った。

＜１＞一般式（１）で表される化合物から形成された層を有することを特徴とする発光素子。

［一般式（１）中、Ａはヘテロ原子を少なくとも１個有するヘテロ環、Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。ただし、Ａ、Ａｒ¹、およびＡｒ²は置換基を有していても良い。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。Ｃ¹及びＣ²はそれぞれ独立に炭素原子数が１乃至２０である直鎖状、分岐状又は環状の連結基を示す。該連結基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１又は２の整数を表す。］

＜２＞前記一般式（１）におけるＡが、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾールー２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、ピリジンー２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、及びピリダジン−３，６−ジイルの群から選択される少なくとも１種の化合物であることを特徴とする上記＜１＞に記載の発光素子。

＜３＞前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする上記＜１＞又は＜２＞に記載の発光素子。

［一般式（２）中、Ｘは窒素原子又はＣＨを表す。Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１または２の整数を表す。ｎ³およびｎ⁴は、それぞれ独立して１乃至２０の整数を示す。Ｄ¹及びＤ²はそれぞれ独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＨＣＯ−、又は−ＣＯＮＨ−を示す。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。
Ｂ⁴は単結合、又はアルキル基置換可能な炭素数２〜１０のアルキレン基を示す。］

＜４＞前記一般式（１）で表される化合物が液晶性を示す化合物である事を特徴とする上記＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の発光素子。

＜５＞前記一般式（１）で表される化合物から形成された層が、一対の対向する透明電極の間に設けられたことを特徴とする上記＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の発光素子。

＜６＞前記一般式（１）で表される化合物から形成された層は、一般式（１）で表される化合物が液晶性を呈する温度で、かつ一軸に並んだ状態で重合して形成した層であることを特徴とする上記＜５＞に記載の発光素子。

本発明によれば、熱的に安定で、製造適性の高く、更に、発光及び偏光特性の優れた発光素子を提供することができる。
本発明によれば、蒸着装置等を用いることなしに素子を製造することができ、製造適性が高い。また、発光層が３次元的に架橋され、熱的に安定である。さらに、液晶配向を架橋により固定化することにより偏光発光素子を作成する事ができる。さらに、一対の透明電極間に発光層を設けることもでき、両面発光体を製造することも可能である。

本発明の発光素子は、下記一般式（１）で表される化合物から形成された層（以下、「発光層」ともいう。）を有することを特徴とする。

本発明における発光層は、下記一般式（１）で表される化合物から形成される。また、一般式（１）で表される化合物は、更に下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。
該発光層は、更にその他の高分子媒体、粒状物／シール剤等のスペーサー、配向制御剤、他の液晶化合物、重合開始剤、架橋剤等を混合することができる。
以下に、一般式（１）及び（２）で表される化合物、及びその重合体について、詳細に説明する。

−一般式（１）及び（２）で表される化合物−
該発光層中の一般式（１）で表される化合物の含有量は、６０〜１００質量％が好ましく、８０〜１００質量％がより好ましい。

一般式（１）中、Ａはヘテロ原子を少なくとも１個有するヘテロ環、Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。ただし、Ａ、Ａｒ¹、およびＡｒ²は置換基を有していても良い。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。Ｃ¹及びＣ²はそれぞれ独立に炭素原子数が１乃至２０である直鎖状、分岐状又は環状の連結基を示す。該連結基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１又は２の整数を表す。

一般式（２）中、Ｘは窒素原子又はＣＨを表す。Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１又は２の整数を表す。ｎ³およびｎ⁴はそれぞれ独立して１乃至２０の整数を示す。Ｄ¹及びＤ²はそれぞれ独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＨＣＯ−、又は−ＣＯＮＨ−を示す。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。Ｂ⁴は単結合、又はアルキル基置換可能な炭素数２〜１０のアルキレン基を示す。

一般式（１）において、Ａはヘテロ原子を少なくとも１個有するヘテロ環を表す。この場合、単環、二環又は縮環したヘテロ環が好ましい。好ましい例としては、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３、６−ジイル、キノリン−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、２，２’−ビチアゾール―５，５’−ジイル等が挙げられ、更に好ましくは、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、ピリジン−２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３、６−ジイル等が挙げられ、特に好ましくは、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイルが挙げられる。このＡで表される環は、任意の位置に１個又は２個以上の置換基を有していても良く、好ましい例としては炭素数１乃至８のアルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子等が挙げられ、更に好ましくは炭素数１乃至４のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等）等が挙げられる。

一般式（１）及び（２）において、Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。好ましい例としては、１，４−フェニレン、チオフェン−２，５−ジイル、２，６−ナフタレン、チアゾール−２，５−ジイル、ピリジン−２，３−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、ベンゾチオフェン−２，５−ジイル、ベンゾチオフェン−２，６−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、ピリダジン−３，６−ジイル等が挙げられ、１，４−フェニレン、２，６−ナフタレン、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾールー２，５−ジイルが更に好ましい。Ａｒ¹およびＡｒ²は任意の位置に１個又は２個以上の置換基を有していても良く、好ましい例としては炭素数１乃至８のアルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子等が挙げられ、更に好ましくは炭素数１乃至４のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等）等が挙げられる。

一般式（１）または（２）において、Ｂ¹およびＢ²は重合可能な置換基を示す。Ｂ¹およびＢ²の好ましい例として、ポリエチレンオキシ基、アクリロイルオキシ基、メタアクリロイルオキシ基、グリシジル基、ビニルオキシ基、エポキシ基、オキセタン基等が挙げられる。

一般式（１）において、Ｃ¹およびＣ²はそれぞれ独立に炭素原子数が１乃至２０である直鎖状、分岐状又は環状の連結基を示す。該連結基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。該連結基が３級炭素原子を有する場合、この炭素原子は窒素原子に置き換えられても良い。該Ｒは、炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。Ｃ¹およびＣ²の好ましい例として、炭素原子数２乃至１６の直鎖アルキレン基、炭素原子数２乃至１４のポリエチレンオキシ基、または以下に示す置換基等が挙げられ、特に好ましくは炭素原子数４乃至１２の直鎖アルキル基、直鎖アルキルオキシ基が挙げられる。

上記の置換基において、右側が芳香環Ａｒ¹またはＡｒ²と連結し、左側がＢ¹又はＢ²と連結するものとする。ただし、ｎ５およびｎ６はそれぞれ独立して０乃至１４の整数を示し、０乃至１０の場合が好ましい。Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基を示す。

一般式（２）において、Ｄ¹およびＤ²はそれぞれ独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＯＣ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＨＣＯ−、又は−ＣＯＮＨ−を示す。ただし、Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。この場合、該Ｒの好ましい例としては、炭素数１乃至２０の直鎖アルキル基、又は窒素原子上のもう一方と同じ置換基（すなわちＢ¹−（ＣＨ₂）_n3−、またはＢ²−（ＣＨ₂）_n4−）が挙げられる。

一般式（２）において、Ｂ⁴は単結合、又はアルキル基置換可能な炭素数２〜１０のアルキレン基を示す。

上記一般式（１）で表される化合物は、液晶性を示すことが好ましく、さらに好ましくはスメクチック相、ネマチック相である。また、これらの液晶相はキラリティーを有していても良く、この場合好ましい液晶相としては、コレステリック相（キラルネマチック相）、キラルスメクチック相、ＴＧＢ相等が挙げられる。

本発明の一般式（１）で表される化合物の好ましい具体例を以下に示す。

本発明に用いられる前記一般式（１）で表される化合物は、公知の合成法により合成できる（特願２００３−０２６７１２号公報等参照。）。

本発明における発光素子は、その発光層は前記一般式（１）で表される化合物を主成分として含有し、他の成分を含有しても良いが、より好ましくは単一化合物からなる単層構成であり、かつ空気中の酸素や水分を遮断する、即ち素子を封止する必要がない特徴を有している。そのため、発光素子の構成が単純となりその製造が簡便でかつ安価に製造できるという点で製造適性が高いといえるものである。

本発明の発光素子は、前記一般式（１）で表される化合物から形成された層を有する構成である。該層は、該一般式（１）で表される化合物単独又は他の物質との混合体を膜状態で重合反応して３次元架橋することにより得ることができる。
該重合反応による３次元架橋により、膜が丈夫になり、熱や衝撃等の外場に対して安定に発光特性を保持する事が可能となるものである。さらに、前記一般式（１）で表される化合物が液晶性を示す化合物（以下、「液晶性化合物」ともいう。）であることが好ましく、該化合物が液晶化合物であり、該液晶化合物の分子を液晶状態で配向させて、重合反応することにより３次元的に架橋することができる。その結果、その配向状態を保持することができ、発光特性の維持・向上や偏光特性の獲得が可能となるものである。

前記重合反応により３次元的に架橋させる際に、上記一般式（１）で表される化合物は液晶性を示すことにより、液晶状態にて重合させると、高いオーダーパラメータを保持したまま、架橋させる事ができるからである。
高いオーダーパラメータを保持した架橋膜からなる発光素子では、全く配向していない又は低いオーダーパラメータの発光素子と比較して、発光の取り出し効率が高い。更にオーダーパラメータが高い発光素子ほど、取り出された発光が高い偏光を有しており、偏光発光素子として有用である。

上記で述べたように一般式（１）で表される化合物のうち、一軸に配向する液晶相状態を呈する化合物が更に好ましい。「一軸に配向している液晶相状態」とは、一般式（１）で表される化合物がモノドメイン配向（偏光顕微鏡及びＸ線解析より判別可能）で分子の配向軸が同一方向である状態の事を言う。この時、配向軸の方向は、電極に対して垂直、水平、傾斜等、いずれでも良い。一軸に配向している発光素子は、多軸配向した配向状態の発光素子よりも配向軸の対象性が高いために、高い偏光発光効率および発光取り出し効率を期待できる。

次に、上記一般式（１）で表される化合物から形成された層を有する発光素子の作成方法について述べるが、該層の導入方法はいずれの方法でも良く、これに限定されるものではない。

例えば、本発明の発光素子の作成方法は、次の通りである。
１）一般式（１）で表される化合物単独または他の材料を適当な溶媒に溶解させる、２）この溶液を透明電極（陽極）付き基板に塗布する、３）溶媒を揮発させ乾燥させる、４）重合反応を行う、５）対極（陰極）を設置する。

上記一般式（１）で表される化合物が液晶性を示す場合、次のような方法で素子を作成することが高いオーダーパラメータを有する素子を作成する点で、好ましい。１）一般式（１）で表される化合物単独または他の材料を適当な溶媒に溶解させる、２）この溶液を透明電極（陽極）付き基板に塗布する、３）溶媒を揮発させ乾燥させる、４）液晶状態を呈する温度にて配向状態を作り、この状態で重合反応を行う、５）対極（陰極）を設置する。

次に、本発明における発光素子を構成する材料について説明する。
上記一般式（１）で表される化合物は、一対の対応する透明電極間に層状に設けることが好ましい。この場合、素子を形成する材料は、一般式（１）で表される化合物単独、または一般式（１）で表される化合物と他の材料との混合体、のいずれを用いてもよい。

液晶化合物を他の材料との混合体として用いる場合は、高分子媒体、粒状物／シール剤等のスペーサー、配向制御剤、他の液晶性化合物（例えば４−シアノ−４’−ペンチルビフェニル等）、重合開始剤、架橋剤等を含有していても良い。

前記高分子媒体はバインダーとして、粒状物又はシール剤等はスペーサーとして含有することができ、該高分子媒体としてはＰＭＭＡ等のアクリル系高分子、フッ素化ポリイミド等のイミド系高分子、ポリカーボネート等の例を挙げることができる。
前記粒状物としてはガラスビーズ、プラスチックビーズ、又はアルミナビーズの他、発光層の塗布液を形成する際に用いられる溶剤等に溶解しない架橋された透明な硬化樹脂等が挙げられる。
前記シール剤等とは、エポキシ樹脂、硬化剤、増粘剤等からなり、シール剤中に分散した硬化剤を溶かす事で反応、硬化させるものである。

一般式（１）で表される化合物単独または、その混合体を溶解させる溶媒を用いることができる。該溶媒は、特に限定されないが、例えば酢酸エチル等のエステル類系溶剤、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン系溶媒、またはシクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド等の溶媒、およびこれらの混合溶剤等が挙げられる。溶液の濃度は、３乃至３０重量％が好ましく、３乃至１０重量％が特に好ましい。

次に、一般式（１）で表される化合物単独または上記で得られた混合溶液を透明電極基板上に塗布する方法について説明する。

塗布する方法としては、公知の方法、例えばカーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法等が採用される。

塗布する基板としては透明電極層（陽極）を有するガラス、高分子フィルム、又は反射板等の透明基板が好ましい例として挙げられ、必要に応じて基板上に配向膜、および絶縁膜等を設けてもよい。配向膜は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸）系配向膜を用いるのが好ましいが、特にこれに限定される事は無い。絶縁膜は有してもいなくても良いが、絶縁膜を有する場合はポリイミド系やポリビニルアルコールの絶縁膜が好ましい例として挙げられる。
また、基板表面の状態をオゾン等の表面処理を行なって親水性を付加することもできる。

基板として用いる高分子フィルムとしては例えば、透明性及び平滑性に優れたトリアセチルセルロース、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミノ酸エステル、芳香族ポリアミド等の耐熱樹脂、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のビニル系ポリマー、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂及びそれらの変性体等から形成されたプラスチックフィルム等が使用できるが、特に、トリアセチルセルロースフィルムが透明性に優れ、光学的に異方性が無い点で好適に用いられる。その厚みは、通常は５乃至１０００μｍ程度のものが好適に用いられる。

本発明で用いる透明電極（陽極）の材料としては、酸化スズ、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）等の公知の材料を用いてよく、金、白金等の仕事関数が大きい金属薄膜も使用可能である。また、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、それらの誘導体等の有機材料も使用可能である。更に「透明導電膜の新展開」（沢田豊監修、シーエムシー刊、１９９９年）等に詳細に記載されている透明導電膜も本発明に適用できる。それらの中でもＩＴＯ又はＩＺＯを使用することは、特に１５０℃以下の低温で成膜する場合に好ましい。このような低温成膜は耐熱性の低いプラスチック基板を用いる際に重要である。

次に、前記一般式（１）で表される化合物の重合体を得る重合反応について説明する。
前記重合体は、上記の方法で得られた一般式（１）で表される化合物を含む薄膜に、光照射（例えば、紫外光）して重合反応させ、架橋膜（重合体）を作成する。重合反応において、ＡＩＢＮ等の重合開始剤を含有する場合の方が重合反応し易いが、重合開始剤が無い場合でも十分に重合反応が進行する場合、特に重合開始剤はなくてもよい。また、必要に応じて適宜加熱しても良い。

前記光照射において用いる光源としては、特に限定されるものではないが、発光ダイオード、紫外光、レーザーが用いられ、中でも、重合性基が重合しやすい点で紫外光又は紫外領域のレーザーが好ましい。
光照射の波長としては、特に限定されるものではないが、一般的に１５０〜５００ｎｍが用いられ、中でも、重合性基が重合しやすい点で２００〜３５０ｎｍが好ましい。
光照射時間は、前記一般式（１）で表される化合物の種類にもより、特に限定されるものではないが、１０秒〜１０分が用いられ、中でも、重合に必要十分でありかつ重合以外の不要な反応を抑える点で３０秒〜３分が好ましい。

前記重合開始剤は、前記一般式（１）で表される化合物に応じて公知の重合開始剤から適宜選択して用いることができる。

一般式（１）で表される化合物が液晶性を示す場合では、液晶性を呈する温度にて、上記と同様の方法で重合反応させるのが前述の通り、発光の取り出し効率及び偏光発光素子への応用の観点から好ましい。

外部電場を印加させた状態で上記のように重合反応を行っても良い。一般式（１）で表される化合物が特に液晶性を示す場合、外部電場の印加を液晶相を示す温度範囲で行うことが、高いオーダーパラメータを有する素子を作成可能な点で好ましい。

次に、対極（陰極）の設置について説明する。
対極（陰極）は、ＩＴＯ等の透明電極を有する、ガラス又は高分子フィルム等を有機層（発光層）の上に設置してもよく、金属電極を真空蒸着法により直接有機層に或いは電子輸送層の上に設置しても良い。また、これらはさらに配向層（配向膜）を形成したＩＴＯ等の透明電極であってもよい。
対極（陰極）に金属電極を設置する場合、陰極材料としては仕事関数の低いＬｉ、Ｋ、Ｃｅ等のアルカリ金属やＭｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属を用いるのが、電子注入性の観点から好ましい。また、酸化されにくく安定なＡｌ等も好ましい。安定性と電子注入性を両立させるために２種以上の材料を含む層にしてもよく、そのような材料については特開平２−１５５９５号、同５−１２１１７２号等に詳しく記載されている。中でも、アルミニウム単独、或いは０．０１〜１０重量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含むアルミニウムを主体とした合金又は混合物が特に好ましい。

本発明の発光素子は、陽極、陰極の一対の透明電極間に一般式（１）で表される化合物から形成された発光層単独であってもよく、又は発光層を含む複数の有機層を有していても良い。
複数の有機層を有する素子構成の場合は、発光層のほか正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などを有してもよく、またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであっても良い。
各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。複数の有機層を有する素子構成の場合、各有機層について以下説明する。

前記正孔注入層、正孔輸送層の材料は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば良い。その具体例としては、カルバゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマーおよびポリマー、ポリチオフェンなどの導電性高分子オリゴマーおよびポリマー、カーボン膜や上記の誘導体などが挙げられる。

正孔注入層、正孔輸送層の膜厚は材質により特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。

正孔注入層、正孔輸送層は上述した材料の１種または２種以上からなる単層構造であっても良いし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であっても良い。

正孔注入層、正孔輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、インクジェット法、印刷法、転写法、前記正孔注入材料、正孔輸送材料を溶媒に溶解、または分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。

前記電子注入層、電子輸送層の材料は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入され得た正孔を障壁する機能のいずれかを有しているものであれば良い。その具体例としては、トリアゾール、トリアジン、オキサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、ナフタレンペリレンなどの芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体や上記の誘導体などが挙げられる。

電子注入層、電子輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。

電子注入層、電子輸送層は上述した材料の１種または２種以上からなる単層構造であっても良いし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であっても良い。

電子注入層、電子輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、インクジェット法、印刷法、転写法、前記電子注入材料、電子輸送材料を溶媒に溶解、または分散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャスト法、ディップコート法など）が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、正孔注入・輸送層の場合に例示したものが適用できる。

次に、上記発光層を有する本発明の発光素子について図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の発光素子の一実施の形態を示す概略的断面構成図である。図１において、１Ａはガラス基板、２は透明電極、３Ａは発光層であり、発光層３Ａは、一般式（１）または（２）で表される化合物（化合物２）を透明電極セル中に、該キャピラリ−フォース法を用いて注入され、紫外光照射して形成されている。透明電極２としては、基板１Ａに蒸着により形成されたＩＴＯ電極が好ましい。特に、基板１Ａがガラス基板、透明電極２がＩＴＯ電極の場合が最も好ましい。

図２は、本発明の発光素子の他の実施の形態を示す概略的断面構成図である。図２において、１Ｂは可撓性基板、２は透明電極、３Ｂは発光層、４Ａは配向膜（配向層）である。発光層３Ｂは、液晶化合物の重合体、前記高分子媒体の他にスペーサーとしてのガラスビーズ等が含有されている。透明電極２は図１の場合と同様である。

図３は、本発明の発光素子の更に他の実施の形態を示す概略的断面構成図である。図３において、１Ａはガラス基板、２は透明電極、３Ａは発光層、４Ｂは配向層、５は金属電極である。１Ａのガラス基板、２の透明電極、３Ａの発光層は、図１の場合と同様である。

図４は、本発明の発光素子の更に他の実施の形態を示す概略的断面構成図である。図４において、１Ａはガラス基板、２は透明電極、７は正孔輸送層、３Ａは発光層、６は電子輸送層、５は金属電極である。

図５は、本発明の発光素子の更に他の実施の形態を示す概略的断面構成図である。図５において、１Ａはガラス基板、２は透明電極、３Ａは発光層、６は電子輸送層である。

以下、本発明の実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す発光素子を以下のように作成した。
厚さ３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成した厚さ１．１ｍｍのガラス板を相対向するように２μｍの間隙を介して貼り合わされたセル（ＥＨＣ社製の透明電極セル）に化合物２を該キャピラリ−フォース法により注入した。その後、紫外光（３５０ｎｍ、３００Ｗ）を１２０秒間照射して、架橋膜を作成した。
このＩＴＯ電極に直流電圧（６０Ｖ）をかけたところ、この素子は、１０ｃｄ／ｍ²以上の輝度で発光した。

（実施例２）
図３に示す発光素子を以下のように作成した。
まず、厚さ３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成した厚さ１．１ｍｍのガラス板をオゾン親水性処理した後、導電性の配向膜としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸）水溶液をスピンコートし、１２０℃１０時間真空乾燥させた（配向膜の厚み：１５０ｎｍ）。その後、この配向膜をラビング処理した。続いて、化合物２を表面にスピンコートして、薄膜を形成した（厚み：２００ｎｍ）。これを液晶温度まで加熱し、この状態で紫外光（３５０ｎｍ、３００Ｗ）を１２０秒間照射して、架橋膜を作成した。更に続いて、フッ化リチウムを５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを５００ｎｍ蒸着して発光素子を作成した。
このＩＴＯ透明電極とアルミニウム電極間に直流電圧（１１Ｖ）をかけたところ、４４０ｃｄ／ｍ²で発光した（室温）。発光強度を、室温および８０℃に加熱した条件で比較したところ、加熱した条件でも発光強度の低下がほとんど見られなかった。

（実施例３）
図４に示す発光素子を以下のように作成した。
厚さ３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成した厚さ１．１ｍｍのガラス板の上に、厚さ４０ｎｍのＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）−ベンジジン）、厚さ３０ｎｍの化合物２、厚さ３０ｎｍのＡｌｑ（トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、フッ化リチウムを５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを５００ｎｍ蒸着して発光素子を作成した。このＩＴＯ透明電極とアルミニウム電極間に直流電圧（１１Ｖ）をかけたところ、８５０ｃｄ／ｍ²で発光した。

（実施例４）
図５に示す発光素子を以下のように作成した。
厚さ１．１ｍｍのガラス板の上に、厚さ３０ｎｍ、幅１００μｍの線状のＩＴＯ透明電極を２本形成した（線状のＩＴＯ透明電極間の距離は１０μｍ）。この基板上に、化合物２の１０ｗｔ％クロロホルム溶液をスピンコートし、真空中にて十分に乾燥させた。その後２本のＩＴＯ透明電極間に５０Ｖの電圧を印加したまま、１０分間放置すると緑色に発光した。偏光板を通した時の（偏光板の偏光軸に対して）水平方向、垂直方向の発光スペクトルは図６のようになった。このスペクトルよりオーダーパラメータを計算すると０．４０であった。

本発明の発光素子の形態を示す概略的断面構成図である。本発明の発光素子の他の形態を示す概略的断面構成図である。本発明の発光素子の更に他の形態を示す概略的断面構成図である。本発明の発光素子の更に他の形態を示す概略的断面構成図である。本発明の発光素子の更に他の形態を示す概略的断面構成図である。本発明の発光素子の偏光発光時において、偏光板の偏光軸に対する水平方向および垂直方向の偏光輝度（発光強度）（対波長）を示した図である。

符号の説明

１Ａガラス基板
１Ｂ可撓性基板
２透明電極
３Ａ、３Ｂ発光層
４Ａ、４Ｂ配向層
５金属電極
６電子輸送層
７正孔輸送層
Ｅ‖ 偏光板の偏光軸に対する水平方向の偏光輝度（対波長）のプロット曲線
Ｅ⊥ 偏光板の偏光軸に対して垂直方向の偏光輝度（対波長）のプロット曲線

Claims

一般式（１）で表される化合物から形成された層を有することを特徴とする発光素子。

［一般式（１）中、Ａはヘテロ原子を少なくとも１個有するヘテロ環、Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。ただし、Ａ、Ａｒ¹、およびＡｒ²は置換基を有していても良い。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。Ｃ¹及びＣ²はそれぞれ独立に炭素原子数が１乃至２０である直鎖状、分岐状又は環状の連結基を示す。該連結基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１又は２の整数を表す。］
前記一般式（１）におけるＡが、チオフェン−２，５−ジイル、チアゾールー２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、ピリジンー２，５−ジイル、ピリミジン−２，５−ジイル、ピラジン−２，５−ジイル、及びピリダジン−３，６−ジイルの群から選択される少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。

［一般式（２）中、Ｘは窒素原子又はＣＨを表す。Ａｒ¹およびＡｒ²はそれぞれ独立に芳香環を表す。Ｂ¹及びＢ²はそれぞれ独立に重合可能な置換基を示す。ｎ¹およびｎ²はそれぞれ独立に同時に０にならない０、１又は２の整数を表す。ｎ³およびｎ⁴は、それぞれ独立して１乃至２０の整数を示す。Ｄ¹及びＤ²はそれぞれ独立して単結合、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＮＲＣＯ−、−ＣＯＮＲ−、−ＮＨＣＯ−、又は−ＣＯＮＨ−を示す。該Ｒは炭素原子数が１乃至２０であるアルキル基であり、該アルキル基中の１個もしくは２個以上の−ＣＨ₂−はヘテロ原子が隣接しない条件で、−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良い。
Ｂ⁴は単結合、又はアルキル基置換可能な炭素数２〜１０のアルキレン基を示す。］
前記一般式（１）で表される化合物が液晶性を示す化合物である事を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
前記一般式（１）で表される化合物から形成された層が、一対の対向する透明電極の間に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光素子。
前記一般式（１）で表される化合物から形成された層は、一般式（１）で表される化合物が液晶性を呈する温度で、かつ一軸に並んだ状態で重合して形成した層であることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。