JP2714695B2 - 電界発光素子 - Google Patents

電界発光素子

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JP2714695B2 JP1168823A JP16882389A JP2714695B2 JP 2714695 B2 JP2714695 B2 JP 2714695B2 JP 1168823 A JP1168823 A JP 1168823A JP 16882389 A JP16882389 A JP 16882389A JP 2714695 B2 JP2714695 B2 JP 2714695B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発光性物質からなる発光層を有し、電界を印
加することにより電気エネルギーを直接光エネルギーに
変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発光ダイオー
ド等とは異なり大面積の面状発光体の実現を可能にする
電界発光素子に関する。
〔従来の技術〕
電界発光素子はその発光励起機構の違いから、(1)
発光層内での電子や正孔の局所的な移動により発光体を
励起し、交流電界でのみ発光する真性電界発光素子と、
(2)電極からの電子と正孔の注入とその発光層内での
再結合により発光体を励起し、直流電界で作動するキャ
リア注入型電界発光素子の二つに分けられる。(1)の
真性電界発光型の発光素子は一般にZnSにMn、Su等を添
加した無機化合物を発光体とするものであるが、駆動に
200V以上の高い交流電界を必要とすること、製造コスト
が高いこと、輝度や耐久性も不十分である等の多くの問
題点を有する。
(2)のキャリア注入型電界発光素子は発光層として
薄膜状有機化合物を用いるようになってから高輝度のも
のが得られるようになった。たとえば、特開昭59-19439
3及び米国特許4,720,432には緑色発光素子が、Jpn.Jour
nal of Applied Physics,vol.27,P713-715には黄色発光
素子が開示されており、これらは通常、100V以下の直流
電界下で高輝度の発光をする。
しかし、上記の例を含め、有機物を発光体とするキャ
リア注入型電界発光素子はその研究も浅く、未だその材
料研究やデバイス化への研究が充分になされているとは
言えず、現状では更なる輝度の向上、発光波長のコント
ロール、耐久性の向上など、多くの課題をかかえている
のが実情である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、発光性能が長時間に亘って持続する耐久性に
優れた電界発光素子を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記課題を解決するための発光層の構
成要素について鋭意検討した結果、陽極および陰極と、
これらの間に挾持された一層または複数層の有機化合物
層より構成される電界発光素子において、前記有機化合
物層のうち少なくとも一層が、下記一般式(I)で表わ
される有機化合物を発光性成分として含有する層である
ことを特徴とする電界発光素子が、上記課題に対し、有
効であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
9−アントリル基、置換または非置換のN−アルキルカ
ルバゾリル基を示し、R1は水素、ハロゲンまたはアルキ
ル基、アルコキシ基、または置換アミノ基 {R3及びR4はアルキル基、置換若しくは非置換のアラル
キル基、または置換若しくは非置換のアリール基を示
し、R3,R4は環を形成しても良い})を示し、mが2以
上の場合は同一の基でも異なる基でも良い。R2は水素、
アルキル基、または置換若しくは非置換のフェニル基を
示す。nは0または1の整数、mは0,1,2または3の整
数である。〕 すなわち、本発明の電界発光素子は陽極及び陰極の間
に一層または複数層の有機化合物による薄膜を挾持して
成るものであり、特に薄膜のうちの少なくとも一層を構
成する主要化合物として前記一般式(I)で示される有
機化合物を用いるものである。
一般式(I)において、R1のハロゲンとしてはF、C
l、Brがアルキル基としてはC1〜C20とりわけC1〜C12
直鎖又は分枝鎖のアルキル基が、アルコキシ基としては
メトキシ基、エトキシ基等の低級アルコキシ基が、R2
アルキル基としてはC1〜C20とりわけC1〜C12の直鎖又は
分枝鎖のアルキル基が挙げられる。また一般式(I)に
おけるR2,R3及びR4の置換基としては以下のものを挙げ
ることができる。
(1)ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ
基、ニトロ基 (2)アルキル基;好ましくはC1〜C20とりわけC1〜C12
の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアル
キル基は更に、水酸基、シアノ基、C1〜C12のアルコキ
シ基、フェニル基またはハロゲン原子、C1〜C12のアル
キル基若しくはC1〜C12のアルコキシ基で置換されたフ
ェニル基を含有しても良い。
(3)アルコキシ基(-OR5);R5は(2)で定義したア
ルキル基を表わす。
(4)アリールオキシ基;アリール基としてフェニル
基、ナフチル基が挙げられ、これらはC1〜C12のアルコ
キシ基、C1〜C12のアルキル基またはハロゲン原子を置
換基として含有しても良い。
(5)アルキルメルカプト基(-SR5);R5は(2)で定
義したアルキル基を表わす。
(6) 式中R6及びR7は各々独立に水素原子、(2)で定義した
アルキル基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基ま
たはアリール基を表わし、アリール基としては例えばフ
ェニル基、ビフェニリル基またはナフチル基が挙げら
れ、これらはC1〜C12のアルコキシ基、C1〜C12のアルキ
ル基またはハロゲン原子を置換基として含有しても良
い。またピペリジル基、モルホリル基のように、R6とR7
が窒素原子と共同で環を形成しても良い。またユロリジ
ル基のようにアリール基上の炭素原子と共同で環を形成
しても良い。
(7)アルコキシカルボニル基(-COOR8);R8は(2)
で定義したアルキル基または(4)で定義したアリール
基を表わす。
(8)アシル基(-COR8)、スルンホニル基(-SO
2R8)、カルバモイル基 またはスルファモイル基 式中R6、R7及びR8は上記で定義した意味を表わす。但し
R6及びR7においてアリール基上の炭素原子と共同で環を
形成する場合を除く。
(9)メチレンジオキシ基またはメチレンジチオ基等の
アルキレンジオキシ基またはアルキレンジチオ基 本発明における電界発光素子は以上で説明した一般式
(I)で示される有機化合物を真空蒸着法、溶液塗布法
等により薄膜化し、陽極及び陰極で挾持することにより
構成される。その際、化合物中に添加物として他の物質
を複数種添加することもできる。また、電極からの電荷
注入効率を向上させるために、電荷注入輸送層を電極と
の間に別に設けることも可能である。陽極材料としては
ニッケル、金、白金、パラジウムやこれらの合金或いは
酸化錫(SnO2)、酸化錫インジウム(ITO)、沃化銅な
どの仕事関数の大きな金属やそれらの合金、化合物、更
にはポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール等の
導電性ポリマーなどを用いることができる。一方、陰極
材料としては、仕事関数の小さな銀、錫、鉛、マグネシ
ウム、マンガン、アルミニウム、或いはこれらの合金が
用いられる。陽極及び陰極として用いる材料のうち少な
くとも一方は、素子の発光波長領域において十分透明で
あることが望ましい。具体的には80%以上の光透過率を
有することが望ましい。
以下、図面に沿って本発明を説明する。
第1図(a)、第1図(b)及び第1図(c)は本発
明の電界発光素子の模式断面図である。1はガラス基板
ないしは分成樹脂基板であり、2は基板上に形成された
陽極電極層、4は陰極電極層である。3aは正孔輸送能及
び発光機能を有する前記一般式(I)で示される有機化
合物の発光層であり、その膜厚は100Åから2000Åが好
ましく、より好ましくは200Åから1000Åである。3bは
電子輸送能を有する有機化合物の薄膜層であり、その膜
厚は100Åから1500Åが好ましく、より好ましくは200Å
から1000Åである。3cは正孔輸送層及び発光機能を有す
る有機化合物と電子輸送能を有する有機化合物の混合体
から成る薄膜の発光層で、膜厚は好ましくは200Å〜300
0Åであり、より好ましくは400Å〜1500Åである。この
場合、両成分の混合組成は重量組成で10/90から90/10ま
での範囲で変えることができる。更に3dは正孔輸送能を
有する別の有機化合物の薄膜層であり、その膜厚は好ま
しくは100Åから1500Å、より好ましくは200Åから1000
Åである。
電子輸送能を有する有機化合物としては、発光層に対
して優れた電子注入効果を有し、発光層で生じる励起子
の電子輸送層への移動を防止し、かつ真空蒸着法による
薄膜形成能に優れた化合物が挙げられる。具体的には、
下記に示したオキサジアゾール誘導体が望ましい。
本発明の電界発光素子は、素子の耐久性の向上、発光
効率の向上の為に、発光層と電極の間に一ないし数層の
有機物層を挿入してもよい。たとえば第1図(C)のよ
うに、陽極電極層2と発光層3aの間に別の正孔輸送能を
有する薄層3dを設けて、発光効率の向上を図ることも可
能である。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 陽極として厚さ500Åのインジウム−スズ酸化物(IT
O)の薄膜の形成されたガラス基板(HOYA製)を中性洗
剤により洗浄し、次いでエタノール中で約10分間超音波
洗浄した。これを沸騰したエタノール中に約1分間入
れ、取り出した後、すぐに送風乾燥を行った。つぎにガ
ラス基板上に下記式(E−1)で示される化合物を、加
熱温度が設定され、蒸着速度の制御できる抵抗加熱源で
蒸着して蛍光性有機化合物層(発光層)を形成した。す
なわち式(E−1)で示される化合物を含んだタンタル
製ボードを温度コントローラーにより制御し、蒸着速度
が2Å/sとなるように保った。蒸着時の真空度は0.7×1
0-6torr、基板温度は20℃であった。ITO上に生成した蒸
着層の膜厚は500Åであった。
つぎに、前記発光層上に電子輸送物質である下記式
(T−1)で示されるオキサジアゾール誘導体を、加熱
温度が設定され、蒸着速度の制御できる抵抗加熱源で蒸
着して膜厚500Åの電子輸送層を形成した。すなわち下
記式(T−1)で示される化合物を含んだボードの温度
を制御し、蒸着速度を2Å/sに保った。
次に、この電子輸送層上に膜厚1500ÅのMg-Agによる
陰極を蒸着した。このようにして得られた発光素子に外
部電源を接続して、電流を流したところ、陽極側にプラ
スのバイアス電圧を印加した場合に、明瞭な発光が確認
された。また素子は湿度を十分に除去した状態において
空気中で作動させることが可能であった。
実施例2 発光物質として下記式(E−2)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例3 発光物質として下記式(E−3)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例4 発光物質として下記式(E−4)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例5 発光物質として下記式(E−5)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例6 発光物質として下記式(E−6)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例7 発光物質として下記式(E−7)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例8 発光物質として下記式(E−8)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例9 発光物質として下記式(E−9)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例10 発光物質として下記式(E−10)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例11 発光物質として下記式(E−11)で示される化合物を
用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例12 発光物質として下記式(E−12)で示される化合物を
用い、電子輸送物質として下記式(T−2)で示さめ化
合物を用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作
製した。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス
電圧を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例13 発光物質として下記式(E−13)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例14 発光物質として下記式(E−14)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例15 発光物質として下記式(E−15)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例16 発光物質として下記式(E−16)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例17 発光物質として下記式(E−17)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例18 発光物質として下記式(E−18)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
実施例19 発光物質として下記式(E−19)で示される化合物を
用いた以外は実施例12と同様にして発光素子を作製し
た。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧
を印加した場合に明瞭な発光を呈した。
更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態にお
いて空気中で作動させることが可能であった。
〔発明の効果〕 本発明の電界発光素子は、前記構成からなるので製造
が簡単であると共に高輝度でかつその発光性能が長期間
に亘って持続する耐久性に優れたものである。
【図面の簡単な説明】 第1図(a)〜第1図(c)は本発明の代表的電界発光
素子の模式断面図である。 1……基板、2,4……電極、3a、3c……発光層、3b……
電子輸送層、3d……正孔輸送層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 左近 洋太 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (72)発明者 高橋 俊彦 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平2−247278(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極および陰極と、これらの間に挾持され
    た一層または複数層の有機化合物層より構成される電界
    発光素子において、前記有機化合物層のうち少なくとも
    一層が、下記一般式(I)で表わされる有機化合物を発
    光性成分として含有する層であることを特徴とする電界
    発光素子。 9−アントリル基、置換または非置換のN−アルキルカ
    ルバゾリル基を示し、R1は水素、ハロゲンまたはアルキ
    ル基、アルコキシ基、または置換アミノ基 {R3及びR4はアルキル基、置換若しくは非置換のアラル
    キル基、または置換若しくは非置換のアリール基を示
    し、R3,R4は環を形成しても良い})を示し、mが2以
    上の場合は同一の基でも異なる基でも良い。R2は水素、
    アルキル基、または置換若しくは非置換のフェニル基を
    示す。nは0または1の整数、mは0,1,2または3の整
    数である〕
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