JP2011103234A - Organic solid membrane, electrochemical light-emitting element, electrochemical light-emitting device, and method of manufacturing electrochemical light-emitting element and method of driving the same - Google Patents
Organic solid membrane, electrochemical light-emitting element, electrochemical light-emitting device, and method of manufacturing electrochemical light-emitting element and method of driving the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011103234A JP2011103234A JP2009257931A JP2009257931A JP2011103234A JP 2011103234 A JP2011103234 A JP 2011103234A JP 2009257931 A JP2009257931 A JP 2009257931A JP 2009257931 A JP2009257931 A JP 2009257931A JP 2011103234 A JP2011103234 A JP 2011103234A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic solid
- solid film
- light emitting
- organic
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title abstract description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 48
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 229920006125 amorphous polymer Polymers 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 7
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 claims description 4
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 27
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 97
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 12
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- -1 (Al) Substances 0.000 description 5
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- YAYGSLOSTXKUBW-UHFFFAOYSA-N ruthenium(2+) Chemical class [Ru+2] YAYGSLOSTXKUBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methylimidazolium Chemical compound CCCCN1C=C[N+](C)=C1 IQQRAVYLUAZUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- LMYKTNLGBUMKNF-UHFFFAOYSA-N ruthenium(1+) Chemical compound [Ru+] LMYKTNLGBUMKNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPEVHDGLPIIAGH-UHFFFAOYSA-N ruthenium(3+) Chemical class [Ru+3] BPEVHDGLPIIAGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical class CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O Piperidinium(1+) Chemical compound C1CC[NH2+]CC1 NQRYJNQNLNOLGT-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電圧を印加することにより発光する有機固体膜、この有機固体膜を備えた電気化学発光素子、および電気化学発光装置、並びに電気化学発光素子の製造方法および駆動方法に係り、とりわけ、劣化を防止するとともに、発光応答時間を短縮することができる有機固体膜、電気化学発光素子、および電気化学発光装置、並びに電気化学発光素子の製造方法および駆動方法に関する。 The present invention relates to an organic solid film that emits light when a voltage is applied, an electrochemiluminescence device and an electrochemiluminescence device provided with the organic solid film, and a method for manufacturing and driving an electrochemiluminescence device. The present invention relates to an organic solid film, an electrochemiluminescence device, an electrochemiluminescence device, and a method for manufacturing and driving an electrochemiluminescence device capable of preventing deterioration and shortening a light emission response time.
近年、有機電界発光素子(有機EL)の開発が急激に進展している。有機ELの発光素子は自発光素子であるため、バックライトが必要な液晶の受光素子よりも、薄型化および軽量化が図れる。それに有機ELの発光素子は自発光素子であるため、液晶の受光素子と比べると視認性に優れている。このため、有機ELの発光素子は、優れた視認性、高速表示性、低電圧駆動性、薄型化等の特徴を有している。 In recent years, the development of organic electroluminescent elements (organic EL) has progressed rapidly. Since the organic EL light-emitting element is a self-light-emitting element, it can be made thinner and lighter than a liquid crystal light-receiving element that requires a backlight. In addition, since the organic EL light-emitting element is a self-light-emitting element, it is more visible than a liquid crystal light-receiving element. For this reason, the organic EL light-emitting element has characteristics such as excellent visibility, high-speed display, low voltage drivability, and thinning.
有機ELの発光素子は、一般に、各々の互いに対向する面に電極が形成された一対の基板と、一対の基板間に挟持された発光層とを備え、このうち発光層は電圧が印加されることにより発光する発光物質を含む有機薄膜からなっている。このような有機ELの発光素子を発光させる場合、陽極と陰極から有機薄膜に電圧を印加して正孔と電子を注入する。このことにより、有機薄膜中で正孔と電子を再結合させ、再結合により生成された励起子が基底状態に戻ることにより発光が得られる。 An organic EL light emitting element generally includes a pair of substrates each having an electrode formed on each surface facing each other, and a light emitting layer sandwiched between the pair of substrates, and a voltage is applied to the light emitting layer. It consists of an organic thin film containing a luminescent substance that emits light. When such an organic EL light emitting element emits light, holes and electrons are injected by applying a voltage from the anode and the cathode to the organic thin film. As a result, holes and electrons are recombined in the organic thin film, and the excitons generated by the recombination return to the ground state, whereby light emission is obtained.
このため有機ELの発光素子では、発光層の他に、正孔や電子の注入効率を上げるために正孔注入層や電子注入層を設け、さらには正孔と電子の再結合効率を向上させるための正孔輸送層や電子輸送層を設ける必要がある。このことにより、有機ELの発光素子は、多層構造となって構造が複雑になり、製造過程が多くなる。 For this reason, in an organic EL light emitting device, in addition to the light emitting layer, a hole injection layer or an electron injection layer is provided in order to increase the injection efficiency of holes and electrons, and further, the recombination efficiency of holes and electrons is improved. Therefore, it is necessary to provide a hole transport layer and an electron transport layer. As a result, the organic EL light-emitting element has a multilayer structure, a complicated structure, and a large number of manufacturing processes.
さらに、陽極と陰極に用いる電極材料は、仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、とりわけ陰極には、カルシウム(Ca)やマグネシウム(Mg)、リチウム(Li)等の仕事関数の小さいアルカリ金属またはアルカリ土類金属を使用することが一般的である。しかしながら、これらアルカリ金属およびアルカリ土類金属は、化学的に不安定であり、大気中で極めて酸化し易い。このため、有機ELの発光素子は、窒素やアルゴンといった不活性ガス中で製造して、これを厳密に封止した状態で不活性ガス中から大気中に取り出して使用するようになっている。このため、製造過程がより一層複雑になるという製造上の問題と、慎重に取り扱う必要があるという使用上の問題がある。 Furthermore, the electrode material used for the anode and the cathode needs to be selected in consideration of the work function. In particular, the cathode has a small work function such as calcium (Ca), magnesium (Mg), or lithium (Li). It is common to use alkali metals or alkaline earth metals. However, these alkali metals and alkaline earth metals are chemically unstable and very easily oxidized in the atmosphere. For this reason, an organic EL light-emitting element is manufactured in an inert gas such as nitrogen or argon, and is used after being taken out from the inert gas into the atmosphere in a strictly sealed state. For this reason, there are a manufacturing problem that the manufacturing process becomes more complicated and a usage problem that requires careful handling.
このうち使用上の問題としては、例えば、ガラス等の緻密性が高く大気遮へい性が高い材料を基板として用いて剛直な発光素子を作製する場合には問題は無いが、樹脂フィルム基板等を用いてフレキシブルな発光素子を製造する場合には、基材の酸素遮へい性及び水分遮へい性が十分でないため、樹脂フィルム基板に酸化物または窒化物からなる無機バリヤ層を形成する必要がある。この場合、このバリヤ層により樹脂フィルム基材の柔軟性が失われるため、十分にフレキシブルな発光素子を製造することが困難になるという問題がある。 Among these, as a problem in use, for example, there is no problem when a rigid light emitting device is produced using a material having high density and high air shielding properties such as glass, but a resin film substrate or the like is used. In the case of manufacturing a flexible light-emitting element, it is necessary to form an inorganic barrier layer made of an oxide or nitride on a resin film substrate because the oxygen shielding property and moisture shielding property of the base material are not sufficient. In this case, since the flexibility of the resin film substrate is lost by this barrier layer, there is a problem that it becomes difficult to manufacture a sufficiently flexible light-emitting element.
このような問題に対処するために イオン性有機薄膜からなる発光層を備えた電気化学発光装置が報告されている(例えば、特許文献1参照)。この電気化学発光装置の発光原理は、以下のように有機ELの発光素子とは異なる。まず、イオン性有機薄膜に電圧が印加され、イオン性有機薄膜において、電界に沿ってイオンが移動し、陽極および陰極界面近傍にアニオン種とカチオン種がそれぞれ集まる。このことにより、イオン性有機薄膜に、アニオン種が集まった層と、カチオン種が集まった層とからなる電気二重層が形成される。その後、陽極と陰極から電気二重層を介して有機薄膜に正孔と電子がそれぞれ注入され再結合する。このようにして、有機薄膜から発光が得られるようになっている。 In order to cope with such a problem, an electrochemiluminescence device having a light emitting layer made of an ionic organic thin film has been reported (for example, see Patent Document 1). The light emission principle of this electrochemiluminescence device is different from that of an organic EL light emitting element as follows. First, a voltage is applied to the ionic organic thin film, ions move along the electric field in the ionic organic thin film, and anion species and cation species gather near the anode and cathode interfaces, respectively. As a result, an electric double layer composed of a layer in which anion species are collected and a layer in which cation species are collected is formed in the ionic organic thin film. Thereafter, holes and electrons are respectively injected from the anode and the cathode through the electric double layer into the organic thin film and recombined. In this way, light emission can be obtained from the organic thin film.
このように、電気化学発光装置においては、正孔および電子の注入が電気二重層を介して行われるため、有機EL発光素子のような多層構造にする必要がない。このことにより、製造過程を簡略化することができる。また、電気二重層を形成するために、陰極に用いる金属材料としては、仕事関数の大きい安定した材料を使用することができる。このため電気化学発光素子を封止する必要がない。この結果、有機ELの発光素子における上述した製造上、使用上の問題点を解決することができる。 As described above, in the electrochemiluminescence device, since holes and electrons are injected through the electric double layer, it is not necessary to have a multilayer structure like the organic EL light emitting element. As a result, the manufacturing process can be simplified. Further, a stable material having a large work function can be used as the metal material used for the cathode in order to form the electric double layer. For this reason, it is not necessary to seal an electrochemiluminescent element. As a result, the above-described manufacturing and use problems in the organic EL light emitting device can be solved.
しかしながら、特許文献1に示すような電気化学発光素子では、電圧を印加してから電気二重層が形成されるまでに時間がかかるという欠点がある。これは固体状態である有機薄膜中のイオン移動度が小さいためである。例えば、特許文献1においては、電圧印加から発光開始までに約80秒かかることが示されている。一方で、電気二重層を迅速に形成するための一つの方法として、印加電圧を高くすることが考えられる。しかしながら、有機薄膜に高い電圧を印加した場合、不可逆な酸化還元反応などの望ましくない化学反応が起こり、素子の劣化を早めるという問題がある。
However, the electrochemiluminescence device as shown in
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、劣化を防止するとともに、発光応答時間を短縮することができる有機固体膜、電気化学発光素子、および電気化学発光装置、並びに電気化学発光素子の製造方法および駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and is an organic solid film, an electrochemiluminescence device, an electrochemiluminescence device, and an electric device capable of preventing deterioration and shortening the luminescence response time. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a driving method of a chemiluminescent element.
本発明は、各々が互いに対向する一対の電極と、一対の電極間に挟持された発光層と、を備え、発光層は、イオン液体と発光性有機物質とが混合された有機固体膜からなることを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention includes a pair of electrodes each facing each other and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light emitting layer is made of an organic solid film in which an ionic liquid and a light emitting organic substance are mixed. This is an electrochemiluminescence device.
本発明は、有機固体膜に、透明な非晶性高分子が更に混合されていることを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention is the electrochemiluminescence device, wherein an organic solid film is further mixed with a transparent amorphous polymer.
本発明は、有機固体膜におけるイオン液体の比率は、5重量%以上40重量%以下であることを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention is the electrochemiluminescence device, wherein the ratio of the ionic liquid in the organic solid film is 5 wt% or more and 40 wt% or less.
本発明は、発光性有機物質が、ルテニウム錯体をカチオン材料とするイオン性化合物であることを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention is the electrochemiluminescence device, wherein the luminescent organic substance is an ionic compound having a ruthenium complex as a cation material.
本発明は、透明な非晶性高分子が、ポリメタクリル酸メチルであることを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention is the electrochemiluminescent device, wherein the transparent amorphous polymer is polymethyl methacrylate.
本発明は、一方の電極の発光層とは反対側の面に、基板が設けられたことを特徴とする電気化学発光素子である。 The present invention is an electrochemiluminescent device characterized in that a substrate is provided on the surface of one electrode opposite to the light emitting layer.
本発明は、電圧を印加することにより発光する有機固体膜において、イオン液体と発光性有機物質とが混合されたことを特徴とする有機固体膜である。 The present invention is an organic solid film characterized in that an ionic liquid and a luminescent organic substance are mixed in an organic solid film that emits light when a voltage is applied.
本発明は、一方の電極が設けられた基板を準備する工程と、有機溶媒にイオン液体と発光性有機物質とが混合された混合溶液を作成する工程と、当該一方の電極上に、混合溶液を塗布して乾燥させ、有機固体膜を形成する工程と、この有機固体膜に、当該一方の電極に対向する他方の電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電気化学発光素子の製造方法である。 The present invention includes a step of preparing a substrate provided with one electrode, a step of preparing a mixed solution in which an ionic liquid and a luminescent organic substance are mixed in an organic solvent, and a mixed solution on the one electrode. And a step of forming an organic solid film, and a step of forming the other electrode opposite to the one electrode on the organic solid film. It is a manufacturing method.
本発明は、混合溶液を作成する工程において、有機溶媒に透明な非晶性高分子を更に混合させることを特徴とする電気化学発光素子の製造方法である。 The present invention is a method for producing an electrochemiluminescent device, wherein a transparent amorphous polymer is further mixed in an organic solvent in the step of preparing a mixed solution.
本発明は、各々が互いに対向する一対の電極間に発光層が挟持された電気化学発光素子の駆動方法において、一対の電極に、一定の直流電圧を印加する定電圧駆動を行い、発光層内に電気二重層を形成する工程と、一対の電極に、定電圧駆動時より低く、かつ発光層に一定の直流電流が流れるように直流電圧を印加する定電流駆動を行う工程と、を備え、定電圧駆動から定電流駆動に変換されることを特徴とする電気化学発光素子の駆動方法である。 The present invention relates to a method for driving an electrochemiluminescence device in which a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes that are opposed to each other, and a constant voltage drive is performed by applying a constant DC voltage to the pair of electrodes. A step of forming an electric double layer and a step of performing a constant current drive in which a pair of electrodes is applied with a direct current voltage so that a constant direct current flows through the light emitting layer, which is lower than at the time of constant voltage drive, A method of driving an electrochemiluminescence device, wherein the driving is converted from constant voltage driving to constant current driving.
本発明は、各々が互いに対向する一対の電極と、一対の電極間に挟持された発光層と、一対の電極に接続され、発光層に直流電圧を印加する直流電源と、一対の電極のうちの一方の電極と直流電源との間に介在され、発光層に印加される直流電圧を制御する制御部と、を備え、発光層は、イオン液体と発光性有機物質とが混合された有機固体膜からなることを特徴とする電気化学発光装置である。 The present invention includes a pair of electrodes that are opposed to each other, a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, a direct current power source that is connected to the pair of electrodes and applies a direct current voltage to the light emitting layer, and a pair of electrodes A control unit that controls a DC voltage applied to the light emitting layer, and the light emitting layer is an organic solid in which an ionic liquid and a light emitting organic substance are mixed. An electrochemiluminescence device comprising a film.
本発明によれば、劣化を防止するとともに、発光応答時間を短縮することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent deterioration and shorten the light emission response time.
発明の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1および図2により、本実施の形態における有機固体膜10、電気化学発光素子20、および電気化学発光装置30、並びに電気化学発光素子20の製造方法および駆動方法について説明する。ここで、これら有機固体膜10、電気化学発光素子20、および電気化学発光装置30は、電圧が印加されることにより発光され、各種ディスプレイ等として使用されるものである。
A method for manufacturing and driving the organic
図1に示す電気化学発光素子20は、各々が互いに対向する一対の電極(第1電極21および第2電極22)と、一対の電極21、22間に挟持された発光層23とを備えている。また、第1電極21の外側の面(発光層23とは反対側の面)に基板24が設けられている。
The
このうち、第1電極21は、発光層23から発せられた光を外方に取り出すために、透光性を有する透明電極からなっている。透明電極として代表的なものはITO(インジウム錫酸化物)やFTO(フッ素添加酸化錫)などの金属酸化物であり、例えば、300nmから500nmの厚さを有していることが好ましい。このことにより、第1電極21が透光性を有することができるとともに、発光層23に印加する電圧が低下することを抑制して、発光層23から発せられる光を安定して取り出すことができる。また、第2電極22は、第1電極21と同じような透明電極であっても良いが、半透明または不透明な電極、例えば、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)等の金属材料を用いることができる。このように第2電極22として金属材料を用いることにより、発光層23上に真空加熱蒸着させることができ、上述したような金属酸化物を用いる場合よりも容易に形成することができる。
Among these, the
発光層23は、イオン液体と発光性有機物質と透明な非晶性高分子とが混合された有機固体膜10からなっている。この有機固体膜10は、一定の形状を維持して、外から加えられる力に抵抗することができるように固体状に形成され、その内部を、以下に詳述するイオン液体が移動可能になっている。
The light emitting layer 23 is made of an organic
イオン液体は、イオン種でありながら常温において液体状態を維持する物質である。イオン液体の特徴としては、蒸気圧が低いために発光素子を製造する際に欠かすことができない真空プロセスを使えること、有機溶媒に比較して電位窓が広く電気化学的に酸化および還元反応が起こり難いこと、さらには液体であることから固体電解質と比較すると電界による再配向速度が速く、泳動速度も速くなることが挙げられる。このような特徴を有するイオン液体を混合させることにより、有機固体膜10内におけるイオン移動度を高めるという効果が得られる。
An ionic liquid is a substance that maintains a liquid state at room temperature while being an ionic species. The characteristics of ionic liquids are that they can use a vacuum process that is indispensable when manufacturing light emitting devices because of their low vapor pressure, and have a wider potential window than organic solvents, causing electrochemical oxidation and reduction reactions. It is difficult, and since it is a liquid, the reorientation speed by an electric field is faster and the migration speed is faster than a solid electrolyte. By mixing ionic liquids having such characteristics, an effect of increasing ion mobility in the organic
イオン液体に用いる材料としては、常温で液体状態に維持される1−ブチル−3−メチルイミダゾリュウムヘキサフルオロフォスファート(BMIM+PF6 -)を用いることが好適である。これ以外にも、カチオン材料として、イミダゾリウム、4級アンモニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム等を用いることができ、アニオン材料としては、ヘキサフルオロフォスファート(PF6)の他に、テトラフルオロボレート(BF4)、トリフルオロメタンサルフォニルイミド(TFSI)等を用いることができる。 As a material used for the ionic liquid, it is preferable to use 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIM + PF 6 − ) which is maintained in a liquid state at room temperature. In addition, imidazolium, quaternary ammonium, pyrrolidinium, piperidinium, and the like can be used as the cation material, and as the anion material, tetrafluoroborate (BF 4 ) in addition to hexafluorophosphate (PF 6 ). , Trifluoromethanesulfonylimide (TFSI) and the like can be used.
このようなイオン液体の有機固体膜10における比率は、5重量%以上40重量%以下となっていることが好ましい。このことにより、常温では液体状態であるイオン液体によって有機固体膜10の成膜性が低下することを防止するとともに、有機固体膜10内におけるイオン移動度を高くすることができる。
The ratio of the ionic liquid in the organic
発光性有機物質としては、ルテニウム錯体をカチオン材料とするイオン性化合物であるトリス(2,2’ビピリジル)ルテニウムヘキサフルオロフォスファート([Ru(II)(bpy)3]2+(PF6 -)2)を用いることが好適である。ルテニウム(II)錯体は、酸化および還元反応によりルテニウム(I)錯体とルテニウム(III)錯体とになり、これらルテニウム(I)錯体とルテニウム(III)錯体との間において電子交換反応が起こることにより、ルテニウム(II)錯体の励起状態を形成することができる。この励起状態のルテニウム(II)錯体が基底状態へ失活する際にそのエネルギーを光として放出し、発光が得られる。また、アニオン材料としては、PF6以外にBF4、過塩素酸(ClO4)などを用いることができる。さらに、ルテニウム錯体の配位子としては、ビピリジル(bpy)以外にも、bpy誘導体、フェナントロリン、またはその誘導体を用いることができる。 As the light-emitting organic material, an ionic compound to the ruthenium complex with cationic materials tris (2,2 'bipyridyl) ruthenium hexafluorophosphate ([Ru (II) (bpy ) 3] 2+ (PF 6 -) It is preferable to use 2 ). Ruthenium (II) complexes are converted into ruthenium (I) and ruthenium (III) complexes by oxidation and reduction reactions, and electron exchange reactions occur between these ruthenium (I) complexes and ruthenium (III) complexes. The excited state of the ruthenium (II) complex can be formed. When this ruthenium (II) complex in the excited state is deactivated to the ground state, its energy is released as light, and light emission is obtained. In addition to PF 6 , BF 4 , perchloric acid (ClO 4 ), etc. can be used as the anion material. Further, as a ligand of the ruthenium complex, a bpy derivative, phenanthroline, or a derivative thereof can be used in addition to bipyridyl (bpy).
上述したように、有機固体膜10に透明な非晶性高分子が混合されている。このことにより、有機固体膜10において発光性有機物質が凝集することを防止してイオン液体と発光性有機物質とを均一に混合させることができ、有機固体膜10の膜質を均一に保持することができる。この透明な非晶性高分子の有機固体膜10における比率は、0.5重量%以上5重量%以下となっていることが好ましい。このことにより、有機固体膜10の膜質を均一にするとともに、イオン液体の比率を維持してイオン移動度を高めることができる。有機固体膜から発せられる光を外方に取り出すためには、発光層が透明である必要があるため、混合される非晶性高分子は透明であることが好ましい。この透明な非晶性高分子には、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用いることが好適である。
As described above, a transparent amorphous polymer is mixed in the organic
このようにして構成される有機固体膜10は、100nm以上500nm以下の膜厚を有していることが好ましい。このことにより、第1電極21と第2電極22との接触による不良、または異物の付着による不良などが生じることを防止するとともに、有機固体膜10から十分な発光を得ることができる。
The organic
また、基板24に用いる材料としては、例えば、透明なガラスまたは透明なフィルム等を用いることができる。このことにより、有機固体膜10から発せられる光を、第1電極21および基板24を通して外方に取り出すことができる。
Moreover, as a material used for the board |
次に、図1に示す本実施の形態における電気化学発光装置30について述べる。この電気化学発光装置30は、上述した電気化学発光素子20と、一対の電極21、22に接続され、発光層23に対して直流電圧を印加する直流電源31とを有している。このうち、第1電極21と直流電源31との間に、発光層23に印加される直流電圧を制御する制御部32が介在されている。なお、制御部32は、第2電極22と直流電源31との間に設けても良い。
Next, the
この制御部32は、まず、一対の電極21、22に、一定の直流電圧を印加する定電圧駆動を行って発光層23(有機固体膜10)内に電気二重層を形成し、その後、一対の電極21、22に、定電圧駆動時より低く、かつ有機固体膜10に一定の直流電流が流れるように直流電圧を印加する定電流駆動を行い、有機固体膜10が定電圧駆動から定電流駆動に変換されるように、印加する直流電圧を制御する。
First, the
具体的には、制御部32は、図2(a)、(b)に示すように、定電圧駆動時には、直流電圧の印加開始から所定の電流値(I1)に達する時間(t1)までの間、所定電圧値(V1)の直流電圧を印加する。定電流駆動時には、まず、有機固体膜10に一定(I1)の直流電流が流れるように、電圧値をV1からV2まで下げるように印加電圧を制御する。この場合、電圧値がV2に近づくにつれて電圧を下げる度合いを緩めることが好ましい。このことにより、有機固体膜10に過電圧が印加されることを防止することができる。その後、有機固体膜10に電流値I1の一定の直流電流が流れるように、電圧値V1よりも低い範囲でV2から徐々に上昇させるように印加電圧を制御する。ここで、定電流駆動時には、有機固体膜10の抵抗が徐々に上昇することから、一定の直流電流を流すために、電圧値を徐々に上昇させる。
Specifically, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
なお、電圧値V1としては、電気化学発光素子20の形状等に応じて、有機固体膜10の劣化を抑制するとともに電気二重層を迅速に形成することができる値を用いることが好ましい。また、定電圧駆動を行う時間t1としては、例えば、V1の直流電圧を印加した場合に有機固体膜10からの所望の輝度の発光が得られるまでの時間であって、発光輝度を測定しながらリアルタイムにフィードバック制御することができる。あるいは、発光装置の輝度を測定して予め求めておいた時間を用いてもよい。
As the voltage value V 1 , it is preferable to use a value that can suppress deterioration of the organic
このような構成からなる有機固体膜10、電気化学発光素子20、および電気化学発光装置30の製造方法について説明する。
A method for manufacturing the organic
まず、図1に示すように、第1電極21が設けられた基板24を準備する。この場合、まず、基板24を準備し、この基板24の表面に、スパッタ法やEB蒸着法によりITOが膜状に蒸着される。次に、フォトレジスト、または臭酸若しくは塩化鉄を用いたエッチングによりパターン状に形成される。このようにして、基板24の表面にITOからなる第1電極21が形成される。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、有機溶媒にイオン液体と発光性有機物質とが溶解された混合溶液が作成される。 Next, a mixed solution in which the ionic liquid and the luminescent organic substance are dissolved in the organic solvent is prepared.
この作成された混合溶液が、基板24の第1電極21上に、スピン法等により塗布される。その後、この塗布された混合溶液を乾燥させて有機溶媒を蒸発させ、有機固体膜10が形成される。
The prepared mixed solution is applied onto the
次に、この形成された有機固体膜10に、第1電極21に対向する第2電極22が形成される。この場合、有機固体膜10上に、例えばメタルマスクを介して真空加熱蒸着法により、例えば銀(Ag)が膜状に蒸着されることにより、所定のパターンの電極が形成される。このようにして、有機固体膜10に第2電極22が形成され、図1に示す電気化学発光素子20が得られる。
Next, a
その後、一対の電極21、22に、直流電源31および制御部32が接続され、図1に示す電気化学発光装置30が得られる。
Thereafter, the
このようにして得られた電気化学発光素子20の駆動方法について説明する。
A method for driving the
まず、図2(a)に示すように、制御部32によって、一対の電極21、22に、直流電源31から所定電圧値(V1)の直流電圧を印加して定電圧駆動を行い、有機固体膜10内に電気二重層が形成される。この場合、図1に示すように、第1電極21が陽極となり第2電極22が陰極となって有機固体膜10に電圧が印加される。このことにより、有機固体膜10内のイオンが電界に沿って移動し、第1電極21の界面近傍にアニオン種が集まった層が形成され、第2電極22の界面近傍にカチオン種が集まった層が形成され、電気二重層が形成される。
First, as shown in FIG. 2A, the
時間(t1)が経過して有機固体膜10に流れる電流が所定の電流値(I1)に達した後、図2(a)に示すように、電圧値をV1からV2に下げるように直流電圧を印加し、その後電圧値をV1よりも低い範囲でV2から徐々に上昇させるように直流電圧を印加して、有機固体膜10に一定(I1)の直流電流が流れるように、定電流駆動を行う。この場合、各電極21、22から電気二重層を介して有機固体膜10内に正孔と電子がそれぞれ注入され、再結合する。この再結合した正孔と電子とから励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻ることにより光が発せられる。このようにして、有機固体膜10から発光が得られる。
After the time (t 1 ) has elapsed and the current flowing through the organic
このように本実施の形態によれば、有機固体膜10にイオン液体が混合されているため、有機固体膜10内におけるイオン移動度を高くすることができる。このため、有機固体膜10に電圧を印加した際に電気二重層を迅速に形成することができ、発光開始時間を早めて、電気化学発光素子20の発光応答時間を短縮することができる。なお、ここでの発光応答時間とは、電圧を印加し、輝度が10(cd/m2)に達するまでの時間のことである。
Thus, according to the present embodiment, since the ionic liquid is mixed in the organic
また、本実施の形態によれば、有機固体膜10に、透明な非晶性高分子が混合されていることにより、有機固体膜10において発光性有機物質が凝集することを防止してイオン液体と発光性有機物質とを均一に混合させることができ、有機固体膜10の膜質を均一にすることができる。この場合、有機固体膜10の成膜性が向上するため、有機固体膜10へのイオン液体の混合量を増やすことができる。このことにより、有機固体膜10内におけるイオン移動度をより一層高くすることができ、電気化学発光素子20の発光応答時間をより一層短縮することができる。また、有機固体膜10におけるイオン液体の比率が高まることにより、発光性有機物質の比率が減り、濃度消光の影響を抑制して発光効率を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the organic
また、本実施の形態によれば、電気化学発光素子20は、まず、一定の直流電圧を印加して定電圧駆動され、その後、一対の電極21、22に、定電圧駆動時よりも低く、かつ有機固体膜10に一定の直流電流が流れるように直流電圧を印加して定電流駆動され、有機固体膜10が定電圧駆動から定電流駆動に変換される。すなわち、定電圧駆動時には、比較的高い電圧が印加されることにより、電気二重層を迅速に形成することができ、その後の定電流駆動時には、電圧を低くして定電流駆動することにより、有機固体膜10に高い電圧が長い時間印加されることを防止して有機固体膜10を発光させることができる。また、定電流駆動を行うことにより、有機固体膜10から発せられる光の輝度をより長い時間維持することができる。このことにより、電気化学発光素子20の発光応答時間を短縮するとともに、有機固体膜10が劣化することを抑制して寿命を長くすることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施の形態による電気化学発光装置30によれば、イオン液体が混合された有機固体膜10に直流電源31から直流電圧を印加することができる。このことにより、有機固体膜10に電気二重層を迅速に形成することができ、発光開始時間を早めて、電気化学発光装置30としての発光応答時間を短縮することができる。また、この間、制御部32によって定電圧駆動から定電流駆動に変換されるように有機固体膜10に印加される直流電圧が制御される。このことにより、電気化学発光装置30の発光応答時間を短縮するとともに、有機固体膜10が劣化することを抑制して寿命を長くすることができる。
Moreover, according to the
なお、本実施の形態においては、有機固体膜10に、透明な非晶性高分子が混合されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、有機固体膜10がこの非晶性高分子を含むことなくイオン液体と発光性有機物質のみからなっていても良い。この場合においても、有機固体膜10内に電気二重層を迅速に形成して、発光応答時間を短縮することができる。
In the present embodiment, an example in which a transparent amorphous polymer is mixed with the organic
また、本実施の形態においては、有機固体膜10におけるイオン液体の比率が5重量%以上40重量%以下であるとともに、透明な非晶性高分子の比率が0.5重量%以上5重量%以下である例について述べた。しかしながら、イオン液体および非晶性高分子の比率が上述の範囲を外れた場合においても、有機固体膜10内に電気二重層を迅速に形成して発光応答時間を短縮することができる。
In the present embodiment, the ratio of the ionic liquid in the organic
実施例1
図1に示す電気化学発光装置30において、基板24上に第1電極21を形成し、この第1電極21上に発光層23、および第2電極22を順次形成し、この発光層23に直流電圧を印加して発光層23から得られる発光の輝度を測定した。
Example 1
In the
まず、ガラス基板24を準備し、この上面にITOからなる第1電極21を形成した。
First, the
次に、有機溶媒としてのアセトニトリルに、発光性有機物質[Ru(II)(bpy)3]2+(PF6 -)2とイオン液体(BMIM+PF6 -)を混合して溶解させて混合溶液を作成した。 Next, the acetonitrile as the organic solvent, luminescent organic material [Ru (II) (bpy) 3] 2+ (PF 6 -) 2 and an ionic liquid (BMIM + PF 6 -) was dissolved in a mixture mixed A solution was made.
次に、ガラス基板24の第1電極21上に、この作成された混合溶液をスピン法により塗布して乾燥させ、有機溶媒を蒸発させた。このようにして、200nmの膜厚からなる有機固体膜10を形成した。さらに、形成された有機固体膜10上に100nm厚さの銀(Ag)を真空加熱蒸着させることにより第2電極22を形成した。このようにして、電気化学発光素子20を有する電気化学発光装置30を作製した。なお、素子面積(各電極21、22と有機固体膜10との間の接触面積)は3.14cm2とした。
Next, the prepared mixed solution was applied onto the
作製した電気化学発光素子20について、イオン液体と発光性有機物質の構成比率を変化させて、それぞれの電気化学発光素子20が発光開始するまでの応答時間と最大輝度を測定した。ここで発光応答時間は、5mAの定電流を印加し、輝度が10(cd/m2)に達するまでの時間を求めて評価した。
With respect to the produced
発光性有機物質をアセトニトリルに40(mg/mL)混合して、イオン液体を0mg(イオン液体の比率0重量%)、2.5mg(同6.25重量%)、5mg(同12.5重量%)、10mg(同25重量%)混合させた場合について電圧印加後の輝度の時間変化と発光応答時間をそれぞれ測定したところ、図3および図4に示す結果が得られた。図3および図4に示す様に、発光応答時間は、イオン液体の混合量が0mgの場合には32秒、2.5mgの場合には33秒、5mgの場合には22秒、10mgの場合には18秒となり、イオン液体の比率が高くなるにつれて短縮された。すなわち、イオン液体の比率を高くすることによりイオン移動度が高くなり、発光応答時間を短縮することができたものと考えられる。 A luminescent organic substance was mixed with acetonitrile (40 mg / mL) in acetonitrile, and 0 mg (ratio of ionic liquid 0 wt%), 2.5 mg (6.25 wt%), 5 mg (12.5 wt%). %) And 10 mg (25% by weight) were mixed to measure the time change of luminance after voltage application and the light emission response time, and the results shown in FIGS. 3 and 4 were obtained. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the light emission response time is 32 seconds when the mixing amount of the ionic liquid is 0 mg, 33 seconds when 2.5 mg, 22 seconds when 5 mg, and 10 mg when 10 mg. 18 seconds, and shortened as the ratio of the ionic liquid increased. That is, it is considered that by increasing the ratio of the ionic liquid, the ion mobility is increased and the light emission response time can be shortened.
また、上述の各電気化学発光素子20の最大輝度を測定したところ図5に示す結果が得られた。図5に示すように、最大輝度は、イオン液体の比率が0重量%の場合には150(cd/m2)、6.25重量%の場合には230(cd/m2)、12.5重量%の場合には310(cd/m2)、25重量%の場合には400(cd/m2)となり、イオン液体の比率を高くすることにより輝度が高くなることが確認できた。なお、このようにイオン液体の比率が高くなる場合、発光性有機物質の比率が低下するが、それにもかかわらず輝度が高くなっている。このことは、発光性有機物質による濃度消光の影響が減少したものと考えられる。
Moreover, when the maximum brightness | luminance of each above-mentioned
また、電気化学発光素子20の発光効率について、電流効率および電力効率を求めて評価したところ、図6および図7に示す結果が得られた。このうち図6に示す電流効率については、0.6(cd/A)(0重量%)から1.6(cd/A)(25重量%)となり、図7に示す電力効率については、0.7(lm/W)(0重量%)から1.7(lm/W)(25重量%)となった。このように、イオン液体の比率が高い方が電流効率および電力効率が向上し、いずれの場合においても約250%効率が向上することが確認できた。
Moreover, when the luminous efficiency of the
このように、イオン液体を混合し、さらにこのイオン液体の比率を高くすることにより、発光応答時間の短縮と高輝度化および高効率化を実現することができた。 Thus, by mixing the ionic liquid and further increasing the ratio of the ionic liquid, it was possible to shorten the light emission response time, increase the luminance, and increase the efficiency.
ただし、イオン液体を15mg(37.5重量%)とした場合、有機固体膜10から発光を得ることができなかった。そこで、光学顕微鏡及び分子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察したところ、有機固体膜10内において、発光性有機物質が凝集し、膜質が不均一であることが判明した。
However, when the ionic liquid was 15 mg (37.5% by weight), light emission could not be obtained from the organic
実施例2
実施例1において、イオン液体と発光性有機物質に加えて高分子材料を混合した以外は実施例1と同様にして電気化学発光素子20を作製した。
Example 2
In Example 1, an
高分子材料としては、透明な非晶性高分子であるポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用いた。 As the polymer material, polymethyl methacrylate (PMMA), which is a transparent amorphous polymer, was used.
発光性有機物質40(mg/mL)に対して、実施例1で発光が得られなかった比率でイオン液体を15mg(37.5重量%)混合し、さらにPMMAを2.5mg混合して混合溶液を作成した。このこと以外は実施例1と同様にして電気化学発光素子20を作製し、その特性を評価した。
15 mg (37.5 wt%) of the ionic liquid was mixed with the light-emitting organic substance 40 (mg / mL) at a ratio at which no luminescence was obtained in Example 1, and 2.5 mg of PMMA was further mixed and mixed. A solution was made. Except for this, the
まず、光学顕微鏡及び分子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察して、有機固体膜10が均一な薄膜として形成されていることを確認した。
First, it observed using the optical microscope and the intermolecular force microscope (AFM), and confirmed that the organic
また、発光応答時間は13秒であることが確認でき、実施例1におけるイオン液体の比率が25重量%の場合よりも更に発光応答時間を短縮した。 Moreover, it was confirmed that the light emission response time was 13 seconds, and the light emission response time was further shortened compared with the case where the ratio of the ionic liquid in Example 1 was 25% by weight.
また、発光輝度が400(cd/m2)を超えない実用的な輝度領域では、電流効率は1.9(cd/A)となり、電力効率は2.0(lm/W)となり、実施例1におけるイオン液体の比率が25重量%の場合よりも更に効率を向上させることができた。 In a practical luminance region where the light emission luminance does not exceed 400 (cd / m 2 ), the current efficiency is 1.9 (cd / A) and the power efficiency is 2.0 (lm / W). The efficiency could be further improved as compared with the case where the ratio of the ionic liquid in 1 was 25% by weight.
実施例3
実施例2で作製した電気化学発光素子20を定電圧駆動および定電流駆動し、その特性を評価した。
Example 3
The
まず、定電圧駆動として2.3Vの直流電圧を印加したところ発光応答時間は140秒となり、発光開始するまでに長時間を要した。そこで電圧を2.5Vとしたところ発光応答時間は20秒まで短縮し、3.0Vでは10秒、4.0Vでは5秒まで発光応答時間を短縮することができた。なお、4.0Vの直流電圧を印加した場合、550(cd/m2)という初期輝度を得られるが、その後急激に輝度が低下し150秒後には57(cd/m2)になった。定電圧駆動する際には、発光応答時間を短縮するために印加する電圧を上昇させることが有効であるが、その一方で、輝度が必要以上に高くなり素子の劣化が促進してしまうことが確認できた。 First, when a DC voltage of 2.3 V was applied as constant voltage driving, the light emission response time was 140 seconds, and it took a long time to start light emission. Therefore, when the voltage was 2.5 V, the light emission response time was shortened to 20 seconds, and the light emission response time was shortened to 10 seconds at 3.0 V and 5 seconds at 4.0 V. When a DC voltage of 4.0 V was applied, an initial luminance of 550 (cd / m 2 ) was obtained, but thereafter the luminance decreased rapidly and became 57 (cd / m 2 ) after 150 seconds. When driving at a constant voltage, it is effective to increase the applied voltage in order to shorten the light emission response time, but on the other hand, the luminance becomes higher than necessary and the deterioration of the element may be promoted. It could be confirmed.
そこで、4.0Vの電圧を印加させた後、4.0Vを上限値として、上述した方法により定電流駆動を行った。この定電流駆動では、電流値を1mA、5mA、10mAとしたところ、いずれも初期輝度からの輝度低下が見られなかった。 Therefore, after applying a voltage of 4.0 V, constant current driving was performed by the above-described method with 4.0 V as the upper limit. In this constant current drive, when the current value was set to 1 mA, 5 mA, and 10 mA, none of the luminance decreased from the initial luminance.
このように、電気化学発光素子20に対して、一定の直流電圧を印加して電気二重層を形成し、その後には、この定電圧駆動時より低く、かつ有機固体膜10に一定の直流電流が流れるように直流電圧を印加して、定電圧駆動から定電流駆動へ変換させることにより、有機固体膜10の発光応答時間の短縮と、素子劣化の抑制を両立させることができる。
In this way, a constant direct current voltage is applied to the
具体的には、4.0Vの直流電圧を印加(定電圧駆動)した後、この4.0Vより低い直流電圧で5mAの直流電流を流すように定電流駆動を行うことにより、発光応答時間が3秒となり、200(cd/m2)の最高輝度が得られ、150(cd/m2)以上の輝度を3分以上保持することができた。 Specifically, after applying a DC voltage of 4.0 V (constant voltage driving), a constant current driving is performed so that a DC current of 5 mA flows at a DC voltage lower than 4.0 V, whereby a light emission response time is obtained. 3 seconds, the maximum luminance of 200 (cd / m 2 ) was obtained, and the luminance of 150 (cd / m 2 ) or higher could be maintained for 3 minutes or longer.
10 有機固体膜
20 電気化学発光素子
21 第1電極
22 第2電極
23 発光層
24 基板
30 電気化学発光装置
31 直流電源
32 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
一対の電極間に挟持された発光層と、を備え、
発光層は、イオン液体と発光性有機物質とが混合された有機固体膜からなることを特徴とする電気化学発光素子。 A pair of electrodes each facing each other;
A light emitting layer sandwiched between a pair of electrodes,
The electroluminescent device, wherein the light emitting layer is made of an organic solid film in which an ionic liquid and a light emitting organic material are mixed.
イオン液体と発光性有機物質とが混合されたことを特徴とする有機固体膜。 In an organic solid film that emits light by applying a voltage,
An organic solid film in which an ionic liquid and a light-emitting organic substance are mixed.
一対の電極間に挟持された発光層と、
一対の電極に接続され、発光層に直流電圧を印加する直流電源と、
一対の電極のうちの一方の電極と直流電源との間に介在され、発光層に印加される直流電圧を制御する制御部と、を備え、
発光層は、イオン液体と発光性有機物質とが混合された有機固体膜からなることを特徴とする電気化学発光装置。 A pair of electrodes each facing each other;
A light emitting layer sandwiched between a pair of electrodes;
A direct current power source connected to a pair of electrodes and applying a direct current voltage to the light emitting layer;
A control unit that is interposed between one electrode of the pair of electrodes and the DC power source and controls a DC voltage applied to the light emitting layer,
The electroluminescent device, wherein the light emitting layer is made of an organic solid film in which an ionic liquid and a light emitting organic material are mixed.
有機溶媒にイオン液体と発光性有機物質とが混合された混合溶液を作成する工程と、
当該一方の電極上に、混合溶液を塗布して乾燥させ、有機固体膜を形成する工程と、
この有機固体膜に、当該一方の電極に対向する他方の電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする電気化学発光素子の製造方法。 Preparing a substrate provided with one electrode;
Creating a mixed solution in which an ionic liquid and a luminescent organic substance are mixed in an organic solvent;
On the one electrode, a step of applying a mixed solution and drying to form an organic solid film,
Forming the other electrode opposite to the one electrode on the organic solid film, and a method for producing an electrochemiluminescence device.
一対の電極に、一定の直流電圧を印加する定電圧駆動を行い、発光層内に電気二重層を形成する工程と、
一対の電極に、定電圧駆動時より低く、かつ発光層に一定の直流電流が流れるように直流電圧を印加する定電流駆動を行う工程と、を備え、
定電圧駆動から定電流駆動に変換されることを特徴とする電気化学発光素子の駆動方法。 In the method for driving an electrochemiluminescence device in which a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes each facing each other,
Performing a constant voltage drive to apply a constant DC voltage to a pair of electrodes, and forming an electric double layer in the light emitting layer;
A step of performing a constant current drive in which a pair of electrodes is applied with a direct current voltage so that a constant direct current flows through the light emitting layer, which is lower than that at the time of constant voltage drive,
A method for driving an electrochemiluminescence device, wherein the driving is converted from constant voltage driving to constant current driving.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009257931A JP5474497B2 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Organic solid film, electrochemiluminescent device, electrochemiluminescent device, and electrochemiluminescent device manufacturing method and driving method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009257931A JP5474497B2 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Organic solid film, electrochemiluminescent device, electrochemiluminescent device, and electrochemiluminescent device manufacturing method and driving method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011103234A true JP2011103234A (en) | 2011-05-26 |
JP5474497B2 JP5474497B2 (en) | 2014-04-16 |
Family
ID=44193493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009257931A Expired - Fee Related JP5474497B2 (en) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Organic solid film, electrochemiluminescent device, electrochemiluminescent device, and electrochemiluminescent device manufacturing method and driving method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5474497B2 (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014133065A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 国立大学法人岩手大学 | Light-emitting device, manufacturing method therefor, coating and coating apparatus |
WO2014132372A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 国立大学法人岩手大学 | Fluorescent light-emitting body, light-emitting device, and method for producing fluorescent light-emitting body and light-emitting device |
JP2016058172A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 一般財団法人電力中央研究所 | Light emitting element and electronic apparatus |
JP2016062745A (en) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 一般財団法人電力中央研究所 | Ionic element and electronic apparatus |
JP2016096328A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-26 | 日本化学工業株式会社 | Electrochemical light-emitting cell and composition for formation of light-emitting layer of electrochemical light-emitting cell |
WO2017018328A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 日本化学工業株式会社 | Additive for light-emitting layer in electrochemiluminescent cell, composition for forming light-emitting layer in electrochemiluminescent cell, and electrochemiluminescent cell |
WO2017094458A1 (en) | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 日本化学工業株式会社 | Electrochemical light emitting cell, composition for forming light emitting layer of electrochemical light emitting cell, and ionic compound for light emitting layer of electrochemical light emitting cell |
US9935270B2 (en) | 2014-12-12 | 2018-04-03 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Electrochemical light emitting cell, composition for forming light emitting layer of electrochemical light emitting cell, and ionic compound for light emitting layer of electrochemical light emitting cell |
US10439143B2 (en) | 2015-07-27 | 2019-10-08 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Additive for light-emitting layer in light-emitting electrochemical cell, composition for forming light-emitting layer in light-emitting electrochemical cell, and light-emitting electrochemical cell |
WO2021192855A1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Light-emitting element, lighting device, method for manufacturing lighting device and display device |
WO2021192865A1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000067601A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of electrochemical luminescence element |
JP2005302332A (en) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Harison Toshiba Lighting Corp | Electrochemical light-emitting element |
JP2007139899A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toshiba Corp | Display device and display element driving method |
JP2008047450A (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting element and electrochemical light-emitting device |
JP2008084664A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting element and electrochemical light-emitting device |
JP2008084644A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting device and method for driving electrochemical light-emitting element |
-
2009
- 2009-11-11 JP JP2009257931A patent/JP5474497B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000067601A (en) * | 1998-08-17 | 2000-03-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Manufacture of electrochemical luminescence element |
JP2005302332A (en) * | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Harison Toshiba Lighting Corp | Electrochemical light-emitting element |
JP2007139899A (en) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Toshiba Corp | Display device and display element driving method |
JP2008047450A (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-28 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting element and electrochemical light-emitting device |
JP2008084664A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting element and electrochemical light-emitting device |
JP2008084644A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Sony Corp | Electrochemical light-emitting device and method for driving electrochemical light-emitting element |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014132372A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 国立大学法人岩手大学 | Fluorescent light-emitting body, light-emitting device, and method for producing fluorescent light-emitting body and light-emitting device |
WO2014132381A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 国立大学法人岩手大学 | Light-emitting device, manufacturing method therefor, coating and coating apparatus |
JPWO2014133065A1 (en) * | 2013-02-28 | 2017-02-02 | 国立大学法人岩手大学 | LIGHT EMITTING DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, COATING AND COATING APPARATUS |
WO2014133065A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 国立大学法人岩手大学 | Light-emitting device, manufacturing method therefor, coating and coating apparatus |
JP2016058172A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 一般財団法人電力中央研究所 | Light emitting element and electronic apparatus |
JP2016062745A (en) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 一般財団法人電力中央研究所 | Ionic element and electronic apparatus |
US10547019B2 (en) | 2014-10-09 | 2020-01-28 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Electrochemical luminescent cell and composition for forming luminescent layer of electrochemical luminescent cell |
JP2016096328A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-26 | 日本化学工業株式会社 | Electrochemical light-emitting cell and composition for formation of light-emitting layer of electrochemical light-emitting cell |
US9935270B2 (en) | 2014-12-12 | 2018-04-03 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Electrochemical light emitting cell, composition for forming light emitting layer of electrochemical light emitting cell, and ionic compound for light emitting layer of electrochemical light emitting cell |
WO2017018328A1 (en) * | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 日本化学工業株式会社 | Additive for light-emitting layer in electrochemiluminescent cell, composition for forming light-emitting layer in electrochemiluminescent cell, and electrochemiluminescent cell |
US10439143B2 (en) | 2015-07-27 | 2019-10-08 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Additive for light-emitting layer in light-emitting electrochemical cell, composition for forming light-emitting layer in light-emitting electrochemical cell, and light-emitting electrochemical cell |
WO2017094458A1 (en) | 2015-11-30 | 2017-06-08 | 日本化学工業株式会社 | Electrochemical light emitting cell, composition for forming light emitting layer of electrochemical light emitting cell, and ionic compound for light emitting layer of electrochemical light emitting cell |
US10930872B2 (en) | 2015-11-30 | 2021-02-23 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Light-emitting electrochemical cell, composition for forming light-emitting layer of light-emitting electrochemical cell, and ionic compound for light-emitting layer of light-emitting electrochemical cell |
WO2021192855A1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Light-emitting element, lighting device, method for manufacturing lighting device and display device |
WO2021192865A1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-09-30 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Display device |
US11692674B2 (en) | 2020-03-26 | 2023-07-04 | Japan Display Inc. | Light-emitting element, lighting device, and method for manufacturing lighting device and display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5474497B2 (en) | 2014-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5474497B2 (en) | Organic solid film, electrochemiluminescent device, electrochemiluminescent device, and electrochemiluminescent device manufacturing method and driving method | |
JP3704883B2 (en) | Organic electroluminescent device and method for manufacturing the same | |
JP5417279B2 (en) | Method for producing organic electroluminescence device and solution for organic electroluminescence device | |
JP5056564B2 (en) | Liquid light emitting device, light emitting display device | |
KR20010092414A (en) | Organic el element and method of manufacturing the same | |
JPH06290873A (en) | Organic thin film type light emitting element | |
EP1980141A1 (en) | Fabrication method for organic light emitting device and organic light emitting device fabricated by the same method | |
KR20070036835A (en) | Method for preparation of organic light emitting devices comprising inorganic buffer layer | |
JP2007265680A (en) | Organic electroluminescent element and its manufacturing method | |
JP2012510135A (en) | Short circuit prevention of organic light emitting diodes | |
WO2001093346A2 (en) | High brightness and low voltage operated leds based on inorganic salts as emitters and conductive materials as cathodic contacts | |
JP2008047450A (en) | Electrochemical light-emitting element and electrochemical light-emitting device | |
JP2000311784A (en) | Manufacture for organic electroluminescent element | |
KR100977152B1 (en) | Method for manufacturing a transparent conducting oxides for organic semiconductor device having increased work function | |
JPH0337991A (en) | Luminous element | |
US20040195966A1 (en) | Method of providing a layer including a metal or silicon or germanium and oxygen on a surface | |
JP2019530200A (en) | Luminescent electrochemical cell and method for producing the same | |
JP5173769B2 (en) | Manufacturing method of organic EL element | |
JP5326342B2 (en) | Light emitting display device and method of manufacturing light emitting display device | |
WO2006090838A1 (en) | Organic electroluminescent element and method for manufacturing same | |
JP2006134660A (en) | Manufacturing method of organic el element | |
TWI569492B (en) | Organic light-emitting element | |
JP5392637B2 (en) | Luminescent display device | |
JP4824776B2 (en) | Organic light emitting device manufacturing method and organic light emitting device manufactured thereby | |
KR100567220B1 (en) | Organic light emitting device and display on the basis of organic light emitting device with improved effciency |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121102 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130912 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130920 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131028 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5474497 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |