JP3950556B2 - Luminescent organic / inorganic composite material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報表示、平面光源及びレーザー発振素子等に用いられる、電圧を印加することによりエレクトロルミネッセンスを発する、電界駆動型発光材料である発光型有機・無機複合材料およびその製造法に関する。具体的な応用例は、面発光体、レーザ、バックライト、携帯電話、文字ディスプレイ、画像ディスプレイ、モニター画面、壁掛けテレビ、大画面情報表示板、標識板、誘導灯、腕時計、電卓、タッチパネル、光通信用光源、カーナビ、車のインパネ、車両行き先表示、車内案内、車内広告、夜間広告板、各種家電品の情報表示パネル、ルームライト、イメージライト、各種計測機器の情報表示パネル、アーティスティックライト、夜間安全服・帽子、機内誘導灯・誘導表示・通路表示、各種医療機器情報表示パネル、フロアー案内表示板、暗所微弱照明器具、室内インテリア照明装置、ショーケース用照明器具、ショーケース表示板、夜間店舗名表示板、夜間用発光型看板、自動車車体用夜間標識板、自動二輪車体用夜間標識板、自転車用夜間標識板等やレーザ発振材料等である。
【0002】
【従来の技術】
従来のEL(エレクトロルミネセンス)効果を用いた材料は、無機材料から成る物と有機材料から成る物とに区別されていた。
【0003】
無機材料では、硫化亜鉛(ZnS)等が代表的な材料である(参照文献:田中、照明学会誌、78巻、12号(1994)p.651等)。この様な無機材料系では、EL効果が効率よく出され、赤、青及び緑色の3原色が効率よく発光し、実用化も進んでいる。しかしながら、前記無機材料の場合、1ミクロン厚で100ボルト以上の電圧(電界強度100万ボルト/cm以上)が必要であり、実用化を推進する際のネックになっている。
【0004】
この様な欠点を除くために、有機材料でのEL材料が開発されてきた(参照文献:分子機能材料と素子開発(1994)p.568(株)エヌ・ティー・エス等)。特に、1987年コダック社のTang等が、多層構造型の高効率なEL材料系を開発して以来、一層、注目を浴びてきた(参照文献:Tang他、Appl.Phys.Lett.,51(12),913(1987))。そして、有機EL素子の優れたホール輸送材料として作用する4,4′,4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)と4,4′−ビス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)ビフェニルとからのダブルホール輸送層と、トリ(8−キノリノラト)アルミニウムからの発光層からなるEL素子が高い発光効率と意味のある耐久性を示すことが発表されている(参照文献:ヤスヒコ シロタ他、Appl. Phys. Lett.,65(7),15(1994))。また、ホール輸送性のトリフェニルアミンを側鎖に有するN−置換ポリメタクリルアミドを合成し、積層型有機EL素子のホール輸送層として使用し、陽極にインジュウム−スズ酸化物(ITO)、陰極にマグネシウム−銀(10:1)、発光層に電子輸送性のトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)錯体(Alq3)を使用した二層型素子から10Vで6000cd/m2の高輝度が得られ、このポリマーが高いホール輸送性を有し、有機EL素子のホール輸送層として有効であることが示されている(高分子論文集,Vol.52,No.4,pp.216−220(1995))。
【0005】
有機材料での電界発光の基本原理は、図5に示すように、仕事関数の大きなITO透明電極より正電荷のホールが注入され、正電荷輸送剤中を対電極に向かって移動する。一方、アルミ電極等の仕事関数の小さな金属電極より負電荷エレクトロンが注入され、負電荷輸送剤中を対電極に向かって移動する。なお、図5中の3は透明電極、4は金属電極、10は有機電界発光材料、aは励起分子からの発光、bはエキシトンである。これらの正電荷と負電荷とが再結合し、電子ー正孔対エキシトンが生成する。このエキシトンのエネルギーが発光性有機分子を一重項状態に励起し、この励起分子から発光が起こる。なお、発光性有機分子は電荷輸送剤そのもの自身が役割を担う場合と、ドーパントである蛍光発光性化合物あるいは分子が役割を担う場合とがある。電荷輸送剤の発光波長が望む波長と一致している場合には、ドーパントとして蛍光発光性化合物あるいは分子を添加しない。しかしながら、他の波長の発光を望む場合には、望む波長に発光波長を持つ蛍光発光性化合物あるいは分子をドーパントとして添加する。ドーパントの濃度は数%程度までが望ましい。従来の有機EL材料は、図6に示すように、有機EL材料層自身の厚みは、ほぼ100nmに作製されている。なお、図6中の3は透明電極、4は金属電極、11は正電荷輸送層、12は負電荷輸送層である。この様な100nm厚程度の有機材料系では、図6に示される透明電極と金属電極との間には、10ボルト以下の低電圧を架けるだけでよい。しかしながら、電界強度は100万ボルト/cmと、無機材料系と同程度の大きさとなる。これは、図6に示すように、薄膜化が可能なために、10ボルト以下の直流電圧駆動が可能となるためであり、実用化研究が進められて来ている。従来法の有機EL材料では、超薄膜であるために、注入された正負の両電荷が再結合する前に、対向電極に到達する確率が高い。また、再結合を起こしても、電極が極近傍にあるために、電極でエキシトンが失活させられて、発光性分子の励起効率が劣る。
【0006】
この様に、従来の有機EL材料では、発光輝度、発光効率とともに、材料の劣化が大きな欠点になっている。また、従来の有機EL材料は、超高真空中で薄膜を形成しなければならないこと、透明電極基板、例えばITOガラスの電極部が極めて清浄に保たれなくてはならない必要があるために、作製プロセスを複雑にするのみならず、大面積化が困難である。また、特に薄膜であるため、ピンホールができやすく、電極間の短絡・導通が起こり、ブラックポイントが発生し面内発光特性の均一度が劣化すると共に、電界発光素子としての寿命を短くしている。薄膜であるために、機械強度が弱い。また、薄膜であるために発光性分子数が少なく、高輝度発光をさせるには、印加電圧を高くし、発光性分子がほとんど全て励起状態にされる必要がある。発光性分子は電荷輸送剤自身の場合と蛍光性化合物あるいは分子のドーパントの場合とがある。これは、望む発光波長による。例えば、材料全てが発光性分子から成っているとしても、分子の数は0.2〜0.3個/nm3程度である。この様に発光性分子の数に余裕のない状態での発光では、高輝度発光を達成するには、高電圧印加が必要になる。発光性分子が高電圧印加されるために発光特性が劣化し、長時間持続しての高輝度発光は困難である。さらには、発光輝度が安定に大きく稼げないのでレーザ発振も困難である。また、ITOガラス基板を用いるので、重量が重くなる。有機材料だけのため、電界印加発光時の発熱を発散できにくいために、発熱による寿命劣化が起こりやすい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来のEL材料では、上述したように、無機材料ではEL特性は安定に得られるが、駆動印加電圧が100Vから200Vと高い。この場合、電界強度は100万〜200万V/cmである。発光体は印加電界強度に応じた割合で励起され、そこから発光して基底状態に戻る。無機材料のEL材料は表示パネルとして、一部、実用化されている。しかしながら、高い駆動電圧と発光効率の低さが欠点となっている。発光効率は、最高駆動条件でも、せいぜい4〜5 lm/W(ルーメンス/ワット)である。一般には1 lm/w程度である。特に、青色発光材料の発光効率は1 lm/wにも満たない。なお、LEDでは10 lm/w以上が得られている。
【0008】
この様な、高い駆動電圧を解決するために、有機EL材料が開発され、その結果、10V以下の印加電圧で駆動するようになった。しかし、超薄膜(100ナノメートル程度)であるために、印加電界強度はやはり100万V/cmと無機材料と同程度に高い。また、発光輝度、寿命に問題を持っている。特に、変換効率は、駆動動作寿命が数千時間以上の実用化に求められる条件では、ほとんどが数lm/wにも及ばない。超薄膜であるため発光に関与する分子の数が少なく、発光輝度の向上には高電圧の印加が必要である。高電圧印加は材料自身を劣化させるために、材料の発光寿命に大きく影響しているものと考えられる。また、有機材料では発光メカニズムが無機材料系と異なっている。有機材料系では、注入された正電荷と負電荷が材料中で再結合しエキシトンを形成する。そのエネルギーで発光性分子を励起し、励起された分子が発光を伴って基底状態に戻る。そのため、有機材料系では、正電荷と負電荷が材料中に効率よく注入され、それぞれの電荷がトラップされ消滅することなく、対電荷と効率よく再結合し生成したエネルギーを発光性分子に与える必要がある。しかしながら、従来法の有機EL材料では、超薄膜であるために、注入された正負の両電荷が再結合する前に、対向電極に到達する確率が高い。また、再結合を起こしても、電極が極近傍にあるために、電極でエキシトンが失活させられて、発光性分子の励起効率が劣る。
【0009】
また、従来の有機EL材料は超薄膜であるためにピンホールができやすく、材料の短絡・導通が起こり、発光輝度が面内で均一で無くなる。また、ピンホールは材料の駆動寿命を短くする。また、この様な従来の超薄膜有機EL材料は、真空蒸着法で作製されるために、作製プロセスが複雑になり、材料の大面積化が困難になる。
【0010】
以上のように、有機電界発光材料(有機EL材料)では、発光効率、発光輝度の面内均一性、駆動寿命、大面積化に大きな問題を抱えている。
【0011】
本発明では、有機ポリマーと無機ポリマーとから成る複合材料をホスト材料に用いて、上述した従来の有機電界発光材料(有機EL材料)での、発光効率、発光輝度の面内均一性、駆動寿命、大面積化等の欠点を解決しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、これらの欠点を解決するためになされたものであり、
請求項1にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは正電荷輸送能を有し、無機ポリマーは負電荷輸送能を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0013】
請求項2にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは正電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは負電荷輸送剤を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0014】
請求項3にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは負電荷輸送能を有し、無機ポリマーは正電荷輸送能を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0015】
請求項4にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは負電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは正電荷輸送剤を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0016】
請求項5にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーと無機ポリマーの少なくとも一方が、正電荷輸送能および負電荷輸送能の双方を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0017】
請求項6にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーと無機ポリマーの少なくとも一方が、正電荷輸送剤および負電荷輸送剤の双方を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料である。
【0018】
請求項7にかかる発明は、正電荷輸送剤として、TPD(N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine))、α−NPD(N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(α−ナフチル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン(N,N′-diphenyl-N,N′-bis(α-naphtyl)-[1,1′-biphenyl]-4,4′-diamine):4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(4,4′-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl))、Cz−TPD(4,4′−ビス(9−カルバゾリル)−1,1′−ビフェニル(4,4′-Bis(9-carbazolyl)-1,1′-biphenyl))、PTCDA(3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリック ジアンハイドライド(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride))、CuPc(銅フタロシアニン(Copperphtarocyanine))、ZnTPP(亜鉛(II)5,10,15,20−テトラフェニルポルフィリン(Zinc(II)5,10,15,20-tetraphenylporphyrin))、PO−TPD(4,4′−ビス(10−フェノキサジニル)ビフェニル(4,4′-Bis(10-phenoxazinyl)biphenyl))、PT−TPD(4,4′−ビス(10−フェノチアジニル)ビフェニル(4,4′-Bis(10-phenothiazinyl)biphenyl))、DPBI(4,4′−(2,2−ジフェニルビニレン)−1,1′−ビフェニル(4,4′-(2,2-diphenylvinylene)-1,1′-biphenyl))、DTVBI(4,4′−(2,2−ジ-パラメチルフェニルビニレン)-1,1′−ビフェニル(4,4′-(2,2-di-paramethylphenylvinylene)-1,1′-biphenyl))、m−MTDATA(4,4′,4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(4,4′,4″-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine))、HDRZ(4−ビフェニルアミノフェニル−ビフェニルヒドラゾン(4-biphenylaminophenyl-biphenylhydrazone))、Ru(II)錯体(ルテニウム(II)錯体)の内の少なくとも一つを用いることを特長とする請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0019】
請求項8にかかる発明は、負電荷輸送剤として、AlQ3(トリス(8−ヒドロキシ−キノリノ)アルミニウム(tris(8-hydroxy-quinolino)aluminium))、BeQ2(ビス(8−ヒドロキシ−キノリノ)ベリリウム(bis(8-hydroxy-quinolino)beryllium))、Zn(BOZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾキサゾール(Zinc-bis-benzoxazole))、Zn(BTZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾチアゾール(Zinc-bis-benzothiazole))、Eu(DBM)3(Phen)(トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオノ)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(tris(1,3-diphenyl-1,3-propanediono)(monophenanthroline)Eu(III)))、Butyl−PBD(2−ビフェニル−5−(パラ−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(2-biphenyl-5-(para-ter-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole))、TAZ(1−フェニル−2−ビフェニル−5−パラ−tert−ブチルフェニル−1,3,4−トリアゾール(1-phenyl-2-biphenyl-5-para-ter-butylphenyl-1,3,4-triazole))の内の少なくとも一つを用いることを特長とする請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0020】
請求項9にかかる発明は、蛍光発光性化合物あるいは分子を、ドーパントとして、有機ポリマー部及び無機ポリマー部の少なくとも一方に含むことを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0021】
請求項10にかかる発明は、蛍光発光性化合物あるいは分子が発光性色素であることを特長とする請求項9記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0022】
請求項11にかかる発明は、発光性色素がクマリン540、DCM1、DCM2、ルブレン、キナクリドン誘導体の内の少なくとも一つであることを特長とする請求項10記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0023】
請求項12にかかる発明は、有機ポリマーが導電性ポリマーであることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0024】
請求項13にかかる発明は、導電性ポリマーとして、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルピラゾリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェンの内の少なくとも一つの導電性ポリマーを用いることを特長とする請求項12記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0025】
請求項14にかかる発明は、有機ポリマーがアクリレート系ポリマーであることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0026】
請求項15にかかる発明は、アクリレート系ポリマーが、ポリメタアクリレート、ポリアルキルメタアクリレート、ポリヒドロキシメタアクリレート、ポリヒドロキシアルキルメタアクリレートの内の少なくとも一つのアクリレート系ポリマーであることを特長とする請求項14記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0027】
請求項16にかかる発明は、無機ポリマーが金属アルコキシドを前駆体とし、加水分解・重縮合反応させた高分子であることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0028】
請求項17にかかる発明は、金属アルコキシドが、アルコキシシラン、アルコキシチタン、アルコキシジルコニアの内の少なくとも一つの金属アルコキシドであることを特長とする請求項16記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0029】
請求項18にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとして、それぞれの前駆体を混合し同時にポリマー化させた有機ポリマーと無機ポリマーとを用いることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0030】
請求項19にかかる発明は、無機ポリマーを作製した後にその空孔内に有機ポリマーを含浸させる方法で有機ポリマーと無機ポリマーとを混在させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0031】
請求項20にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーとがナノメートルのオーダーで構造制御されることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0032】
請求項21にかかる発明は、一方の面が透明電極に接し、他方の面に金属電極が施されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0033】
請求項22にかかる発明は、透明電極が、仕事関数が大きな酸化インジュウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化インジュウム(InOx)の内から形成されていることを特長とする請求項21記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0034】
請求項23にかかる発明は、金属電極が、仕事関数が小さなアルミニウム、アルミニウムリチウム合金、アルミニウムマグネシウム合金、マグネシウム、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジュウム合金の内の少なくとも一つから形成されていることを特長とする請求項21記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0035】
請求項24にかかる発明は、透明電極と金属電極の双方が直接蒸着により形成されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0036】
請求項25にかかる発明は、透明電極を施したガラス基板上で有機・無機複合材料を作製した後、金属電極が直接蒸着により施されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0037】
請求項26にかかる発明は、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、電界を印加することにより発光することを特長とする請求項21、24または25記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0038】
請求項27にかかる発明は、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、それぞれにリード線を取り付けた後に、透明電極側を透明のガラスあるいはプラスチックで覆い、金属電極側を絶縁物で覆った後に、材料端面を封止樹脂で封止し、電界を印加することにより発光することを特長とする請求項21、24、25または26記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0039】
請求項28にかかる発明は、金属電極を覆う絶縁物がプラスチック絶縁物であり、封止樹脂がエポキシ樹脂であることを特長とする請求項27記載の発光型有機・無機複合材料である。
【0040】
請求項29にかかる発明は、有機ポリマーと無機ポリマーの前駆体を混合し同時にポリマー化させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料の製造法である。
【0041】
請求項30にかかる発明は、無機ポリマーを作製した後にその空孔内に有機ポリマーを含浸させる方法で有機ポリマーと無機ポリマーとを混在させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料の製造法である。
【0042】
【発明の実施の形態】
本発明の発光型有機・無機複合材料は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは正電荷輸送能を有するまたは正電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは負電荷輸送能を有するまたは負電荷輸送剤を有するものであってもよい。
【0043】
また、本発明の発光型有機・無機複合材料は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは負電荷輸送能を有するまたは負電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは正電荷輸送能を有するまたは正電荷輸送剤を有するものであってもよい。
【0044】
さらに、本発明の発光型有機・無機複合材料は、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーと無機ポリマーの少なくとも一方が、正電荷輸送能および負電荷輸送能の双方を有するまたは正電荷輸送剤および負電荷輸送剤の双方を有するものであってもよい。
【0045】
前記有機ポリマーまたは無機ポリマーが正電荷輸送能を有するとは、有機ポリマーまたは無機ポリマー自体が正電荷輸送能を有する(さらに正電荷輸送能を向上させるために正電荷輸送剤が加えられているものも含まれる)場合、および正電荷輸送能を有さない有機ポリマーまたは無機ポリマーに正電荷輸送剤を加えたために正電荷輸送能を有する場合を含む概念である。
【0046】
前記有機ポリマーまたは無機ポリマーが負電荷輸送能を有する場合も同様である。
【0047】
なお、電荷輸送能については、ホールドリフトモービリティーで、10-2〜10-5cm2/Vsが好ましく、より好ましくは10-3cm2/Vs以上である。また室温暗電導性で、10-11〜10-9Scm-1が好ましく、より好ましくは10-10Scm-1以上である。
【0048】
前記有機ポリマーは、たとえばポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルピラゾリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン等の導電性ポリマーの1種以上であってもよく、また、ポリメタアクリレート、ポリアルキルメタアクリレート、ポリヒドロキシメタアクリレート、ポリヒドロキシアルキルメタアクリレート等のアクリレート系ポリマーの1種以上であってもよい。導電性ポリマーの場合、それ自体が電荷輸送能を有し、アクリレート系ポリマーの場合、電荷輸送剤を加えることにより電荷輸送能を有するようになる。
【0049】
また、前記無機ポリマーは、たとえばアルコキシシラン、アルコキシチタン、アルコキシジルコニアの内の1種以上の金属アルコキシドを前駆体とし、加水分解・重縮合反応させた高分子であってもよい。
【0050】
前記発光型有機・無機複合材料中における有機ポリマーと無機ポリマーとの比率はwt%で45:55〜55:45が好ましく、最も好ましくは50:50である。
【0051】
前記ポーラスな無機ポリマーの空孔部とは、無機ポリマーが形成する空孔率(空孔の体積比)が好ましくは50〜65%のポーラスなものの空孔部のことであり、空孔の径は一般に10〜20ナノメートルのものである。このような無機ポリマーは、たとえばゲル化の条件(pH5前後の酸性状態)で、室温から100℃程度の温度で、金属アルコキシドの加水分解と重縮合反応を起こさせて得ることができる。
【0052】
前記正電荷輸送剤としては、たとえばTPD(N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン)、α−NPD(N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(α−ナフチル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン:4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル)、Cz−TPD(4,4′−ビス(9−カルバゾリル)−1,1′−ビフェニル)、PTCDA(3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリック ジアンハイドライド)、CuPc(銅フタロシアニン)、ZnTPP(亜鉛(II)5,10,15,20−テトラフェニルポルフィリン)、PO−TPD(4,4′−ビス(10−フェノキサジニル)ビフェニル)、PT−TPD(4,4′−ビス(10−フェノチアジニル)ビフェニル)、DPBI(4,4′−(2,2−ジフェニルビニレン)−1,1′−ビフェニル)、DTVBI(4,4′−(2,2−ジ-パラメチルフェニルビニレン)-1,1′−ビフェニル)、m−MTDATA(4,4′,4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)、HDRZ(4−ビフェニルアミノフェニル−ビフェニルヒドラゾン)、Ru(II)錯体(ルテニウム(II)錯体、たとえば2,2′−ビピリジルルテニウム錯体[Ru(bpy)3]2+等)等の内の1種以上が用いられる。
【0053】
なお、正電荷輸送剤の割合は、発光型有機・無機複合材料中15〜40wt%、さらには25wt%程度が好ましい。
【0054】
また、前記負電荷輸送剤としては、たとえばAlQ3(トリス(8−ヒドロキシ−キノリノ)アルミニウム)、BeQ2(ビス(8−ヒドロキシ−キノリノ)ベリリウム)、Zn(BOZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾキサゾール)、Zn(BTZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾチアゾール)、Eu(DBM)3(Phen)(トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオノ)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III))、Butyl−PBD(2−ビフェニル−5−(パラ−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)、TAZ(1−フェニル−2−ビフェニル−5−パラ−tert−ブチルフェニル−1,3,4−トリアゾール)等の1種以上が用いられる。
【0055】
なお、負電荷輸送剤の割合は、発光型有機・無機複合材料中15〜40wt%、さらには25wt%程度が好ましい。
【0056】
本発明における有機ポリマー部(有機ポリマー、電荷輸送剤など有機ポリマーを含んでいてもよい相、以下、有機部ともいう)及び無機ポリマー部(無機ポリマー、電荷輸送剤など無機ポリマーを含んでいてもよい相、以下、無機部ともいう)の少なくとも一方には、ドーパントとして蛍光発光性化合物あるいは分子(ドーパント発光剤)が含まれていてもよい。
【0057】
前記蛍光発光性化合物あるいは分子(ドーパント発光剤)の濃度は材料全体に対して0.1〜5wt%、さらには数wt%が望ましい。ドーパントの濃度はドーバントの蛍光量子効率が大きければ、低濃度で良く、蛍光量子効率が小さいと高濃度が必要になる。また、5%を超えるほどの高濃度になると、ドーパントが含まれている材料部の電荷輸送能が低下する傾向が生じやすくなる。すなわちドーパントとしては、蛍光の量子効率が高く、低濃度の添加ですむものが望ましい。蛍光発光性化合物あるいは分子は、電荷輸送剤の発光波長以外の発光を得たい場合に、得たい波長の光を発光させるために添加する。因ってドーパント発光剤は、必ずしも常に添加するわけではない。
【0058】
前記蛍光発光性化合物あるいは分子としては、発光性色素、たとえばクマリン540(3-(2′-Benzothiazole)-7-N,N-diethylaminocoumarin、式:
【0059】
【化1】
【0060】
)、DCM1(4-Dicyanmethylene-2-methyl-6-(p-dimethylaminostyryl)-4H-pyran、式:
【0061】
【化2】
【0062】
)、DCM2(4-Dicyanmethylene-2-methyl-6-(octahydroquinolizine[c,d]styryl)-4H-pyran、式:
【0063】
【化3】
【0064】
)、ルブレン(Rubrene、式:
【0065】
【化4】
【0066】
)、キナクリドン誘導体(Quinacridone derivatives、式:
【0067】
【化5】
【0068】
)等の1種以上があげられる。
【0069】
前記有機ポリマーと無機ポリマーは、それぞれの前駆体を混合し同時にポリマー化させて製造したものであってもよく、また、無機ポリマーを作製した後にその空孔内に有機ポリマーを含浸させる方法で有機ポリマーと無機ポリマーとを混在させたものであってもよい。それぞれに電荷輸送剤、蛍光発光性化合物あるいは分子などを加えておいてもよい。
【0070】
製造された発光型有機・無機複合材料において、有機ポリマーと無機ポリマーとはナノメートルのオーダーで構造制御されていることが好ましい。
【0071】
本発明の有機・無機複合材料は、一方の面が透明電極に接し、他方の面には金属電極が施されている。
【0072】
前記透明電極は、仕事関数が大きな酸化インジュウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化インジュウム(InOx)等の内から形成されていることが好ましく、金属電極は、仕事関数が小さなアルミニウム、アルミニウムリチウム合金、アルミニウムマグネシウム合金、マグネシウム、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジュウム合金等の内の少なくとも一つから形成されていることが好ましい。
【0073】
透明電極や金属電極は、双方が直接蒸着により形成されていてもよく、透明電極を施したガラス基板上で有機・無機複合材料を作製した後、金属電極が直接蒸着により形成されていてもよい。
【0074】
本発明の有機・無機複合材料と透明電極および金属電極とを接触させ、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、電界を印加することにより、本発明の複合材料は発光する。また、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、それぞれにリード線を取り付けた後に、透明電極側を透明のガラスあるいはプラスチックで覆い、金属電極側をプラスチック等の絶縁物で覆った後に、材料端面をエポキシ樹脂等の封止樹脂で封止し、外部からの劣化因子となる不純物の侵入を防ぎ、長時間安定に電界を印加することにより発光させることができる。
【0075】
本発明を、本発明の発光型有機・無機複合材料の模式図である図1にしたがって説明する。
【0076】
本発明は、図1に示されるような、厚みが0.5〜1.5ミクロン、さらには0.9〜1.4ミクロン、たとえば1ミクロン程度で、現行の有機EL材料に比べて、発光性分子が充分の量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるようにした発光型有機・無機複合材料である。なお、図1において、3は透明電極、4は金属電極、5は発光型有機・無機複合材料、6は透明電極の透明カバー、7は金属電極のカバー、8は封止樹脂、9はリード線である。
【0077】
本発明における無機ポリマーとしては、たとえばゾルゲル法によるポーラスな細孔の多い材料が用いられる。たとえばこの細孔部に有機ポリマーを含浸させることにより、本発明の発光型有機・無機複合材料が製造される。無機部と有機部との界面は密着した状態にある。この様な、有機・無機複合材料に電荷輸送剤、ドーパント発光剤を必要に応じて入れることにより、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。電荷輸送剤の濃度は、正負の両電荷共に材料全体に対して15〜40wt%、さらには25wt%程度が好ましい。なお、有機ポリマー部に正電荷輸送剤(負電荷輸送剤)が25wt%、無機ポリマー部に負電荷輸送剤(正電荷輸送剤)が25wt%含まれ、全体の50wt%を電荷輸送剤がしめることになるのが最も好ましい。
【0078】
上記の有機・無機複合材料は常圧下で作製でき、超高真空条件を必要としない。よって、大面積の発光材料が作れる。また、発光時にでる熱の放逸も無機材料部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。
【0079】
また、有機材料の柔軟性と無機材料の剛直性とを相乗的に合わせ持った加工性に優れた材料が得られる。
【0080】
本発明の複合材料自身は、たとえば1ミクロン程度の厚みにされるが、その内部は図2(本発明の発光型有機・無機複合材料の内部構造と電荷の移動を表わす模式図、図中の1は有機ポリマー部、2は無機ポリマー部を示す)に示されるように、ナノメータオーダで制御されているので、電荷再結合とそのエキシトンエネルギーによる発光性分子の励起を効率よく行うことができる。よって、印加電界も、従来の有機EL材料および無機EL材料に対して用いられてきた100万ボルト/cmより低くできる。さらに、電極から離れたところで、エキシトンにより発光性分子が励起されるので、発光性分子からの発光効率も大きくなる。また、本発明の材料は1ミクロン程度の厚みにされるため、発光成分の分子数が多くなり、高輝度発光を余裕を持って行える。即ち、従来法のように高電圧を印加しなくとも、高輝度発光が行えるようになる。その結果駆動寿命も長くなる。
【0081】
また、本発明の複合材料自身は1ミクロン程度の厚みであるために、ピンホールが生成しなくなり、電極間での導通が無くなり、発光輝度の面内の均一性が良くなると共に、電界発光素子としての寿命が長くなる。
【0082】
本発明の有機・無機複合材料は、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とが別々に無機部(無機ポリマー部)と有機部(有機ポリマー部)のどちらかに含まれている有機・無機複合材料であってもよく、無機部と有機部の少なくともどちらか一方に正電荷輸送剤と負電荷輸送剤の両方ともが含まれている有機・無機複合材料であってもよい。
【0083】
正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とが別々に無機部と有機部のどちらかに含まれている場合には、各電荷は有機・無機界面で再結合を行うまでは効率よく移動できる。それは、無機部と有機部とが共に、数ナノメータから数十ナノメータのサイズから成っているので、各電荷は途中でトラップされずに、効率よく有機・無機界面にまで到達するからである。有機・無機界面までの距離も各材料部は蛇行した、編み目構造であるので、界面までの距離もせいぜい百ナノメータ程度になる。そのために、各電荷は材料の厚み1ミクロン程度をも移動する必要は無く、有機部と無機部の材料界面に到達でき、無機部と有機部との界面でのみ効率よく再結合する。さらに、発光性分子のエキシトンによる励起にとって不利となる電極近傍でのエキシトンの失活が抑えられる。さらに、無機部と有機部の接触界面は従来の平面構造でなく、曲面構造であるので、接触面積は広くなり、正電荷と負電荷との再結合の確率が一段と高くなり効率よくなる。
【0084】
無機ポリマーあるいは有機ポリマーのどちらか一方に、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とを同時に含ませた場合も、材料の厚みが1ミクロン程度も有るために、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とが同時に含まれたとしても、正負の各電荷は対向する別々の電極から注入されるために、両電荷は対向方向に移動して行き、両電極とは離れた所で再結合し、電極近傍でのエキシトンの失活が抑えられ、エキシトンによる発光性分子を効率よく励起し、高効率な電界発光が達成される。発光性分子としては、電荷輸送剤自身がその役割を担う場合と、電荷輸送剤の発光波長以外の光を発光させたいときには、その波長を蛍光波長とする蛍光発光性化合物あるいは分子をドーパントとして添加する場合とがある。因って、蛍光発光性化合物あるいは分子は必ずしも、添加されるわけではない。添加される場合には、種々の波長の発光が可能となる。なお、有機部と無機部のどの部分も、蛇行しながら、それぞれ両電極と接している構造をしている。
【0085】
各電極は有機・無機複合材料表面を研磨後に直接蒸着する。このため、本発明の有機・無機複合材料と透明電極と金属電極の両電極との接触が密になり、電荷注入効率が上がる。
【0086】
本発明では、各電極は、図1、図2及び図3(本発明の発光型有機・無機複合材料の研磨後の表面状態の模式図)に示されるように、無機部と有機部の双方に接触させる。しかし、たとえば無機部に正電荷輸送剤が含まれており、有機部には、負電荷輸送剤が含まれている場合には、無機部には仕事関数の大きいITO電極のみから正電荷が注入される。また、有機部には仕事関数の小さな金属電極のみから負電荷が注入される。各電荷輸送剤が含まれる材料部が逆の場合には(無機部に負電荷輸送剤、有機部に正電荷輸送剤が含まれる場合)、無機部には金属電極からのみ、負電荷が注入される。有機部にはITO電極のみから正電荷が注入される。この様に、各電極は、選択的に正か負の電荷を無機部あるいは有機部に注入する。即ち、各材料部(有機部と無機部)はそこに含まれる電荷輸送剤の性質により、正電荷か負電荷のどちらかのみが選択的に注入される。また、無機部と有機部との比率、あるいは、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤の比率を最適に選び(電荷輸送剤の種類によりこの比率は変化するかも知れないが)、注入される正電荷と負電荷とのバランスを最適化させる。最適に選ぶのは、正電荷と負電荷の注入量が、できうる限り等しくなるようにするためである。その結果、正電荷と負電荷との再結合とエキシトン形成が高効率化できる。また、電極から離れたところでホールとエレクトロンが再結合できるので、電極近傍でのエキシトンの失活を抑えられ、発光効率が増す。以上のようにして、高効率、高輝度、長寿命駆動、および大面積の電界発光材料を提供することができる。
【0087】
なお、有機部にポリビニルカルバゾール(PVK)の様なホール輸送性のあるポリマーが含まれていても、アルミノキノリニウム(AlQ3)の様な電子輸送剤をPVKに対して50wt%以上にまで含むようにすれば、電子輸送を行わせることが可能になる。PVKにホール輸送剤を含ませれば、いよいよホール輸送能が増大する。
【0088】
有機ポリマーか無機ポリマーかのどちらか一方に正負の両電荷輸送剤が含まれる場合には、ITO電極から正電荷が、対向電極である金属電極から負電荷が、それぞれ両電荷輸送剤を含む同一の材料部に注入される。しかし、これら両電荷は1ミクロン程度の厚みの材料内を対向して移動するため、電極面から離れた材料内部で両電荷が再結合し、エキシトンを生成し、発光性分子を効率よく励起し発光させる。
【0089】
本発明の有機・無機複合材料では加工性の良さから表面研磨が行える。その結果、表面は無機部と有機部とが明確に区別されて存在する。即ち、密着した状態で分離している(図3)。そのために、透明電極と金属電極の両電極は、それぞれ選択的にホールとエレクトロンとを無機部と有機部とに注入することができる。厚みのコントロールもでき、表面の平滑性も得られる。その結果、電極材料が均一に密着され、電荷注入の効率が良くなる。
【0090】
以上のように本発明の有機・無機複合材料では、電界印加により、効率よく正負の両電荷が注入され、それらは、また、効率よく再結合しエキシトンを形成し、そのエネルギーで発光性分子を励起し、電界発光が効率よく起こる。また、厚みも1ミクロン程度の薄さであるが、従来の有機EL材料よりも10倍厚く、ピンホールの生成が無く、発光輝度が材料面内で均一であり、駆動動作寿命を長くしてくれる。また、有機材料を含んでいるため、材料の加工性に優れ、無機材料を含んでいるために、材料の光学特性にも優れる。また、無機材料は発光時の発熱を放逸してくれるために、材料の駆動動作寿命が延びる。
【0091】
【実施例】
つぎに、本発明を実施例にもとづいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0092】
実施例1
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)10gと負電荷輸送剤AlQ3 1.5gとを2.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(90℃、20時間)を行い、AlQ3を含んだSiO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは15ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は58%であった。このガラスを、ビニルカルバゾール3gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1mgおよび正電荷輸送剤TPD 1.5gを含むテトラヒドロフラン(THF)溶液中に入れ、上記のSiO2の無機ガラス中でビニルカルバゾールの重合を起こさせた。なお、前記THF溶液は全て消費された。その結果、上記のAlQ3を含んだSiO2の無機ガラス中に、TPDを含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明アクリル板で覆い、Al/Li電極面を、ポリプロピレン樹脂板で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4に示されるような、印加電圧・発光輝度特性を示した。即ち、印加電圧30ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が70Vで500cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2500cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が545nmで、発光波長半値幅が約100nmの黄緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料への印加電圧を70Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の500cd/m2の発光が半減するのは、5000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0093】
実施例2
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)10gと正電荷輸送剤TPD 1.5gとを2.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(90℃、20時間)を行いTPDを含んだSiO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは14ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は59%であった。このガラスを、ビニルカルバゾール3gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1mgおよび負電荷輸送剤AlQ3を1.5gを含むテトラヒドロフラン溶液中に入れ、上記のSiO2の無機ガラス中でビニルカルバゾールの重合を起こさせた。なお、前記THF溶液は全て消費された。その結果、上記のTPDを含んだSiO2の無機ガラス中に、AlQ3を含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.2マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料を得た。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明硝子板で覆い、Al/Li電極面を、ABS樹脂で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧28ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が73Vで500cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2300cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が547nmで、発光波長半値幅が約100nmの黄緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を73Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の500cd/m2の発光が半減するのは、5000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0094】
実施例3
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)10gと負電荷輸送剤AlQ3を1.5gと蛍光発光性分子(発光性色素)DCM2を15mgとを2.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(90℃、20時間)を行いAlQ3と蛍光発光性分子DCM2を含んだSiO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは15ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は58%であった。このガラスを、ビニルカルバゾール3gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1mgおよび正電荷輸送剤TPD 1.5gを含むテトラヒドロフラン溶液中に入れ、上記のSiO2の無機ガラス中でビニルカルバゾールの重合を起こさせた。なお、前記THF溶液は全て消費された。その結果、上記のAlQ3とDCM2とを含んだSiO2の無機ガラス中に、TPDを含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明アクリル板で覆い、Al/Li電極面を、ABS樹脂で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧35ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が75Vで500cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2000cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が630nmで、発光波長半値幅が約70nmの赤色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を75Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の500cd/m2の発光が半減するのは、3000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0095】
実施例4
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)10gと負電荷輸送剤AlQ3を1.5gと正電荷輸送剤TPD 1.5gとを2.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(90℃、20時間)を行いAlQ3とTPDとを含んだSiO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは15ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は58%であった。このガラスを、ビニルカルバゾール3gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1mgおよび正電荷輸送剤TPD 1.5gを含むテトラヒドロフラン溶液中に入れ、上記のSiO2の無機ガラス中でビニルカルバゾールの重合を起こさせた。なお、前記THF溶液は全て消費された。その結果、上記のAlQ3とTPDとを含んだSiO2の無機ガラス中に、TPDを含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、MgとAgの合金(Mg/Ag=9/1)を50nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明アクリル板で覆い、Mg/Ag電極面を、ポリプロピレン樹脂板で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Mg/Ag電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧40ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が80Vで500cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2300cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が540nmで、発光波長半値幅が約80nmの黄緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を80Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の500cd/m2の発光が半減するのは、4000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0096】
実施例5
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてメチルメタアクリレート(MMA)を用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)10gと負電荷輸送剤AlQ3を1.5gとを2.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をITO電極を蒸着させたガラス基板上に塗布し、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(90℃、20時間)を行いAlQ3を含んだSiO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは15ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は58%であった。このガラスを、メチルメタアクリレート(MMA)2.8gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1mgおよび正電荷輸送剤TPD 1.5gを含むテトラヒドロフラン溶液中に入れ、上記のSiO2の無機ガラス中でMMAの重合を起こさせた。なお、前記THF溶液は全て消費された。その結果、上記のAlQ3を含んだSiO2の無機ガラス中に、TPDを含んだポリメチルメタアクリレート(PMMA)を有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであった。ITOガラス基板上の有機・無機複合材料をバフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料のITOガラス基板の反対面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のAl/Li電極面を、ポリプロピレン樹脂板で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧45ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が70Vで400cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2000cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が545nmで、発光波長半値幅が約100nmの黄緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を70Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の400cd/m2の発光が半減するのは、4000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0097】
実施例6
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシシラン、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシシラン(TEOS)を10gとAlQ3を1.5g、さらに、ビニルカルバゾール3gとα−NPDを1.5gと2,2′−アゾビスイソブチロニトリルを1mgとを5gのエタノールと5gのテトラヒドロフラン混合溶液に溶かした。上記溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によるTEOSのゲル化とビニルカルバゾールの重合を起こさせた。その結果、相溶性の関係でAlQ3の大半と一部のα−NPDとを含んだSiO2を無機ポリマー部とし、α−NPDの大半と一部のAlQ3とを含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部とする有機・無機複合材料(THFで有機部を溶出させたものは18ナノメートルの空孔を有しており(窒素吸着実験とBET法により測定)、空孔率は57%であった)を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明硝子板で覆い、Al/Li電極面を、ポリプロピレン樹脂板で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図4と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧45ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が70Vで400cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2000cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が545nmで、発光波長半値幅が約100nmの黄緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を70Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の400cd/m2の発光が半減するのは、4000時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0098】
実施例7
無機ポリマーの前駆体としてテトラエトキシジルコニア、有機ポリマーの前駆体としてビニルカルバゾールを用いる。テトラエトキシジルコニア(TEOZr)6gと負電荷輸送剤BeQ2を1.5gとを3.5gのエタノールに溶かして溶液とし、該溶液に硝酸水溶液を加えてpH5.0に調製し、この液をテフロンシャーレ中に入れ、加水分解・重縮合法によりゲル化させて、熱処理(100℃、20時間)を行いBeQ2を含んだZrO2の無機ガラス(直径が15cm)を得た。このガラスは13ナノメートルの空孔を有していた(窒素吸着実験とBET法により測定)。また、空孔率(空孔の体積比)は55%であった。このガラスを、ポリビニルカルバゾール3gと正電荷輸送剤m−MTDATA 1.9gを含むテトラヒドロフラン溶液中に入れ、テトラヒドロフランを蒸発除去した。その結果、上記のBeQ2を含んだZrO2の無機ガラス中に、m−MTDATAを含んだポリビニルカルバゾールを有機ポリマー部として含む有機・無機複合材料を得た。得られた有機・無機複合材料の厚みは1.3マイクロメータであり、バフ研磨等の研磨を行い、厚みが1.1マイクロメータの光学特性が優れた有機・無機複合材料が得られた。得られた複合材料の一面に、透明な導電性の酸化インジュウム錫(ITO)を直流スパッター法で蒸着させ、アノード電極を形成した。ITOの表面抵抗が20Ω/□になるようにした。次に、前記複合材料の他方の面に、AlとLiの合金(Al/Li=10/1)を30nmの厚みで蒸着し、カソード電極を形成した。両電極に銅リード線を導電性ペーストで取り付けた。以上のようにして得られた複合材料のITO電極面を透明アクリル板で覆い、Al/Li電極面を、ABS樹脂で覆い、それらの全端面をエポキシ樹脂で封止した。この電極を取り付けた複合材料のITO電極をプラス電位に、Al/Li電極をマイナス電位に成るように、直流電圧を印加した。その結果、図(4)と類似の、電圧・発光特性を示した。即ち、印加電圧30ボルト(V)から約0.1cd/m2の発光が始まった。印加電圧を上げて行くに連れ、発光輝度は上昇し、印加電圧が78Vで450cd/m2の発光、印加電圧が100Vで2100cd/m2の発光が達成された。この発光は、発光波長中心が516nmで、発光波長半値幅が約80nmの緑色の発光である。発光波長特性は、印加電圧に因らず同一の特性を示す。次に、前記電極を取り付けた複合材料に印加電圧を78Vに固定して、発光させ続けたところ、初期の450cd/m2の発光が半減するのは、5500時間が経ってからであった。この様に、本実施例では、高輝度の発光が長時間に亘って持続し、各種面発光型表示機器等に利用できることが分かった。なお、現状の500cd/m2の発光が半減するのは良いものであっても1000時間程度である(参照文献:Hosokawa他、Synth.Met.,91,(1997)p.3)。
【0099】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは正電荷輸送能を有し、無機ポリマーは負電荷輸送能を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起りにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0100】
請求項2の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは正電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは負電荷輸送剤を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起こりにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0101】
請求項3の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは負電荷輸送能を有し、無機ポリマーは正電荷輸送能を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起こりにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0102】
請求項4の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーは負電荷輸送剤を有し、無機ポリマーは正電荷輸送剤を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起こりにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0103】
請求項5の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーと無機ポリマーの少なくとも一方が、正電荷輸送能および負電荷輸送能の双方を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起こりにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0104】
請求項6の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとの両成分から成り、ポーラスな無機ポリマーの空孔部に有機ポリマーが含まれており、有機ポリマーと無機ポリマーの少なくとも一方が、正電荷輸送剤および負電荷輸送剤の双方を有し、0.5〜1.5ミクロンの厚みを有することを特長とする発光型有機・無機複合材料であるため、厚みが1ミクロン程度で電圧印加時に劣化が起こりにくく、有機エレクトロンルミネッセンス材料に比べて、発光分子が充分な量で存在し、高輝度発光を余裕を持って行えるエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。即ち、従来法では印加電圧を高めることにより高輝度発光を実現させていたが、本発明では、従来法のように高電圧を印加しなくとも高輝度発光を行えるようになる。また、発光時に出る熱の放逸も無機部で行えるので、安定に長時間効率よく発光させることができる。その結果、高輝度発光の駆動条件下でも材料の長寿命化が達成できる。また、無機ポリマーと有機ポリマーとの界面は密着した状態にあり、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。さらに有機ポリマーの柔軟性と無機ポリマーの剛直性とを相乗的に合わせ持ち加工性に優れる。
【0105】
請求項7の発明によれば、正電荷輸送剤として、TPD(N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン)、α−NPD(N,N′-ジフェニル−N,N′-ビス(α−ナフチル)−[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン:4,4′−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル)、Cz−TPD(4,4′−ビス(9−カルバゾリル)−1,1′−ビフェニル)、PTCDA(3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシリック ジアンハイドライド)、CuPc(銅フタロシアニン)、ZnTPP(亜鉛(II)5,10,15,20−テトラフェニルポルフィリン)、PO−TPD(4,4′−ビス(10−フェノキサジニル)ビフェニル)、PT−TPD(4,4′−ビス(10−フェノチアジニル)ビフェニル)、DPBI(4,4′−(2,2−ジフェニルビニレン)−1,1′−ビフェニル)、DTVBI(4,4′−(2,2−ジ-パラメチルフェニルビニレン)-1,1′−ビフェニル)、m−MTDATA(4,4′,4″−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)、HDRZ(4−ビフェニルアミノフェニル−ビフェニルヒドラゾン)、Ru(II)錯体(ルテニウム(II)錯体)の内の少なくとも一つを用いることを特長とする請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料における高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料の特性をさらに改善することができる。
【0106】
請求項8の発明によれば、負電荷輸送剤として、AlQ3(トリス(8−ヒドロキシ−キノリノ)アルミニウム)、BeQ2(ビス(8−ヒドロキシ−キノリノ)ベリリウム)、Zn(BOZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾキサゾール)、Zn(BTZ)2(亜鉛−ビス−ベンゾチアゾール)、Eu(DBM)3(Phen)(トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオノ)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III))、Butyl−PBD(2−ビフェニル−5−(パラ−ter−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール)、TAZ(1−フェニル−2−ビフェニル−5−パラ−ter−ブチルフェニル−1,3,4−トリアゾール)の内の少なくとも一つを用いることを特長とする請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項2、4または6記載の発光型有機・無機複合材料における高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料の特性をさらに改善することができる。
【0107】
請求項9の発明によれば、蛍光発光性化合物あるいは分子を、ドーパントとして、有機ポリマー部及び無機ポリマー部の少なくとも一方に含むことを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料の特性をさらに改善することができる。すなわち、電荷輸送剤の発光波長以外の光を発光させるときには、発光性分子として、発光させたい波長を蛍光波長とする蛍光発光性化合物あるいは分子をドーパントとして添加することができ、種々の波長の光を発光する発光材料を提供することができる。
【0108】
請求項10の発明によれば、蛍光発光性化合物あるいは分子が発光性色素であることを特長とする請求項9記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項9の発光型有機・無機複合材料における高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料の特性をさらに改善することができる。
【0109】
請求項11の発明によれば、発光性色素がクマリン540、DCM1、DCM2、ルブレン、キナクリドン誘導体の内の少なくとも一つであることを特長とする請求項10記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項10の発光型有機・無機複合材料における高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料の特性をさらに改善することができる。
【0110】
請求項12の発明によれば、有機ポリマーが導電性ポリマーであることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における有機部がPVKの様な正電荷輸送能のあるポリマーであっても、アルミノキノリニウム(AlQ3)の様な負電荷輸送剤をPVKに対して50wt%以上にまで含むようにすれば、負電荷輸送が行われることが可能になり、PVKに正電荷輸送剤を含ませれば、いよいよ正電荷輸送能が増大する。
【0111】
請求項13の発明によれば、導電性ポリマーとして、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルピラゾリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェンの内の少なくとも一つの導電性ポリマーを用いることを特長とする請求項12記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項12記載の発光型有機・無機複合材料における負電荷輸送能や正電荷輸送能をさらに改善することができる。
【0112】
請求項14の発明によれば、有機ポリマーがアクリレート系ポリマーであることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合型材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における透明性が高くなり、光の透過性を改善することができる。
【0113】
請求項15の発明によれば、アクリレート系ポリマーが、ポリメタアクリレート、ポリアルキルメタアクリレート、ポリヒドロキシメタアクリレート、ポリヒドロキシアルキルメタアクリレートの内の少なくとも一つのアクリレート系ポリマーであることを特長とする請求項14記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項14記載の発光型有機・無機複合材料における特性をさらに改善することができる。
【0114】
請求項16の発明によれば、無機ポリマーが金属アルコキシドを前駆体とし、加水分解・重縮合反応させた高分子であることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料におけるポーラスな細孔の多い無機部を常圧下で超高真空条件を必要としないで容易に製造することができる。この結果、大面積の発光型有機・無機複合材料を作ることができる。
【0115】
請求項17の発明によれば、金属アルコキシドが、アルコキシシラン、アルコキシチタン、アルコキシジルコニアの内の少なくとも一つの金属アルコキシドであることを特長とする請求項16記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項16記載の発光型有機・無機複合材料におけるポーラスな細孔の多い無機部をさらに容易に製造することができる。
【0116】
請求項18の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとして、それぞれの前駆体を混合し同時にポリマー化させた有機ポリマーと無機ポリマーとを用いることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料におけるポーラスな細孔の多い無機部を常圧下で超高真空条件を必要としないで容易に製造することができ、かつ、無機部と有機部との界面が密着した状態のものにすることができる。この結果、大面積の発光型有機・無機複合材料を作ることができる。この様な、有機・無機複合材料に電荷輸送剤、発光剤を入れることにより、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。
【0117】
請求項19の発明によれば、無機ポリマーを作製した後にその空孔内に有機ポリマーを含浸させる方法で有機ポリマーと無機ポリマーとを混在させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における無機部と有機部との界面を密着した状態にすることができる。この様な、有機・無機複合材料に電荷輸送剤、発光剤を入れることにより、高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。
【0118】
請求項20の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーとがナノメートルのオーダーで構造制御されることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料において生成したホールとエレクトロンとが途中でトラップされずに、効率よく有機・無機界面にまで到達することができる。界面までの距離も各材料部は蛇行した、編み目構造であるので、有機・無機界面までの距離もせいぜい百ナノメータ程度になる。そのために、材料の厚み1ミクロン程度を移動する必要は無く、有機部と無機部の界面に到達することができ、無機部と有機部との界面でのみ効率よく再結合する。さらに、発光性分子のエキシトンによる励起にとって不利となる電極近傍でのエキシトンの失活が抑えられる。さらに、無機部と有機部の接触界面は従来の平面構造でなく、曲面構造であるので、接触面積は広くなり、正電荷と負電荷との再結合の確率が一段と効率よくなる。電荷再結合とそのエキシトンエネルギーによる発光性分子の励起を効率よく行えるので、印加電界は、従来の無機エレクトロルミネッセンス材料及び有機エレクトロルミネッセンス材料に用いられている印加電界100万ボルト/cm以下にすることができる。さらに、電極から離れたところで、発光性分子が励起されるので、発光分子からの発光効率も大きくなる。正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とが別々に無機部と有機部のどちらかに含まれている場合には、各電荷は有機・無機界面で再結合を行うまでは効率よく移動することができる。また、厚みが1ミクロン程度も有るために、無機ポリマーあるいは有機ポリマーのどちらか一方にのみ、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤とが同時に含まれたとしても、正負の各電荷は対向する別々の電極から注入されるために、両電荷は対向方向に輸送されていき、両電極とは離れた所で再結合し、電極近傍でのエキシトンの失活が抑えられ、エキシトンによる発光性分子を効率よく励起し、高効率な電界発光が達成される。なお、有機部と無機部のどの部分も、蛇行しながら、それぞれ両電極と接している。
【0119】
請求項21の発明によれば、一方の面が透明電極に接し、他方の面に金属電極が施されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、透明電極側から発光した光を外部に取り出すことができる。また、透明電極と金属電極の両電極は、図1、図2及び図3に示されるように、無機部と有機部の双方が接触しており、それぞれ選択的にホールとエレクトロンとを無機部と有機部とに注入することができる。また、有機・無機複合材料であるため加工性が良く表面研磨を行える。その結果、表面は無機部と有機部とが明確に区別できる。即ち、密着した状態で分離している(図3)。厚みのコントロールもでき、表面の平滑性も得られる。その結果、電極材料が均一に密着され、電荷注入の効率が良くなる。無機部に正電荷輸送剤が含まれている場合には、無機部には仕事関数の大きな透明電極のみから正電荷が注入される。有機部には負電荷輸送剤含まれることになるので、有機部には仕事関数の小さな金属電極のみから負電荷が注入される。各電荷輸送剤が含まれる材料部が逆の場合には(無機部に負電荷輸送剤、有機部に正電荷輸送剤が含まれる場合)、無機部には金属電極からのみ、負電荷が注入される。有機部には透明電極のみから正電荷が注入される。この様に、各電極は、選択的に正か負の電荷を無機部あるいは有機部に注入する。即ち、各材料部(有機部と無機部)は、そこに含まれる電荷輸送剤の性質により、正電荷か負電荷のどちらかのみが選択的に注入される。有機ポリマーか無機ポリマーのどちらか一方に、正負の両電荷輸送剤が含まれる場合には、透明電極から正電荷が、対向電極である金属電極から負電荷が、それぞれ両電荷輸送剤を含む同一の材料部に注入される。しかし、これら両電荷は1ミクロン程度の厚みの材料内を対向して移動するため、電極面から離れた材料内部で両電荷が再結合し、エキシトンを生成し、発光性分子を効率よく励起し発光させる。電極から離れたところでホールとエレクトロンが再結合できるので、電極近傍でのエキシトンの失活が抑えられ、発光効率が増す。無機部と有機部との比率、あるいは、正電荷輸送剤と負電荷輸送剤との比率を最適にすれば、注入される正電荷と負電荷とのバランスを最適化でき、エキシトンの生成効率と発光性分子の励起確率と発光効率を上げることができる。ただし、電荷輸送剤の種類によりこの比率は一般には変化する。
【0120】
請求項22の発明によれば、透明電極が、仕事関数が大きな酸化インジュウム錫(ITO)、酸化錫(SnO2)、酸化インジュウム(InOx)の内から形成されていることを特長とする請求項21記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項21記載の発光型有機・無機複合材料におけるホールとエレクトロンとの選択的な注入がさらに改善される。
【0121】
請求項23の発明によれば、金属電極が、仕事関数が小さなアルミニウム、アルミニウムリチウム合金、アルミニウムマグネシウム合金、マグネシウム、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジュウム合金の内の少なくとも一つから形成されていることを特長とする請求項21記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項21記載の発光型有機・無機複合材料におけるホールとエレクトロンとの選択的な注入がさらに改善される。
【0122】
請求項24の発明によれば、透明電極と金属電極の双方が直接蒸着により形成されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料にける有機・無機複合材料と透明電極および金属電極の両電極との接触をより密にすることができ、電荷注入効率を上げることができる。
【0123】
請求項25の発明によれば、透明電極を施したガラス基板上で有機・無機複合材料を作製した後、金属電極が直接蒸着により施されている請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における有機・無機複合材料と透明電極および金属電極の両電極との接触をより密にすることができ、電荷注入効率を上げることができる。
【0124】
請求項26の発明によれば、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、電界を印加することにより発光することを特長とする請求項21、24または25記載の発光型有機・無機複合材料であるため、仕事関数の大きな透明電極よりホールが効率よく材料中に注入され、仕事関数の小さい金属電極よりエレクトロンが効率よく材料中に注入され、請求項21、24または25記載の発光型有機・無機複合材料における電荷注入効率をさらに改善することができる。
【0125】
請求項27の発明によれば、透明電極をアノード電極(陰極)とし、金属電極をカソード電極(陽極)とし、それぞれにリード線を取り付けた後に、透明電極側を透明のガラスあるいはプラスチックで覆い、金属電極側を絶縁物で覆った後に、材料端面を封止樹脂で封止し、電界を印加することにより発光することを特長とする請求項21、24、25または26記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項21、24、25または26記載の発光型有機・無機複合材料における使用環境中の酸素及び水分等の、電界発光材料を劣化させる要因との接触を避けることができ、駆動寿命の長寿命化を達成することができる。
【0126】
請求項28の発明によれば、金属電極を覆う絶縁物がプラスチック絶縁物であり、封止樹脂がエポキシ樹脂であることを特長とする請求項27記載の発光型有機・無機複合材料であるため、請求項27記載の発光型有機・無機複合材料における使用環境中の酸素及び水分等の電界発光材料を劣化させる要因との接触を避けることができ、駆動寿命の長寿命化をより一層達成することができる。
【0127】
請求項29の発明によれば、有機ポリマーと無機ポリマーの前駆体を混合し同時にポリマー化させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料の製造法であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における無機部と有機部との界面が密着した状態のものを常圧下で超高真空条件を必要としないで製造することができる。このため大面積の発光型有機・無機複合材料を作ることができる。
【0128】
請求項30の発明によれば、無機ポリマーを作製した後にその空孔内に有機ポリマーを含浸させる方法で有機ポリマーと無機ポリマーとを混在させることを特長とする請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料の製造法であるため、請求項1、2、3、4、5または6記載の発光型有機・無機複合材料における無機部と有機部との界面が密着した状態のものを常圧下で超高真空条件を必要としないで製造することができる。この様な、有機・無機複合材料に電荷輸送剤、発光剤を入れて高輝度・高効率・長寿命のエレクトロルミネッセンス材料を提供することができる。また、本発明の有機・無機複合材料は大面積の発光型有機・無機複合材料を作ることができる。
【0129】
以上のように、本発明の発光型有機・無機複合材料は、1ミクロン程度の厚みであるために、従来の有機EL材料よりも10倍程度厚く、ピンホールが生成しなくなり、電極間での導通が無くなり、発光輝度の面内の均一性が良くなると共に、電界発光素子としての寿命が長くなる。また、電界印加により、効率よく正負の両電荷が注入され、それらは、また、効率よく再結合しエキシトンを形成し、そのエネルギーで発光性分子を励起し、電界発光が効率よく起こる。また、有機ポリマー部を含んでいるため、複合材料の加工性に優れ、無機ポリマー部を含んでいるために、材料の剛直性のみならず材料の光学特性にも優れる。また、無機ポリマー部は発光時の発熱を放逸してくれるために、材料の駆動動作寿命が延びる。また、レーザ発振の可能性も示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の発光型有機・無機複合材料の模式図である。
【図2】 本発明の発光型有機・無機複合材料の内部構造と電荷の移動を表わす模式図である。
【図3】 本発明の発光型有機・無機複合材料の研磨後の表面状態の模式図である。
【図4】 実施例1の印加電圧と発光輝度との関係を表わす特性図である。
【図5】 有機電界発光材料の発光機構の基本原理を表わす模式図である。
【図6】 従来の有機電界発光材料の模式図である。
【符号の説明】
1 有機ポリマー、2 無機ポリマー、3 透明電極、4 金属電極、5 発光型有機・無機複合材料、6 透明電極の透明カバー、7 金属電極のカバー、8 封止樹脂、9 リード線、10 有機電界発光材料、11 正電荷輸送層、12 負電荷輸送層、a 発光性分子からの発光、b エキシトン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting organic / inorganic composite material, which is an electric field-driven light-emitting material, which is used for information display, a flat light source, a laser oscillation element, and the like and emits electroluminescence by applying a voltage, and a method for producing the same. Specific applications include surface emitters, lasers, backlights, mobile phones, character displays, image displays, monitor screens, wall-mounted televisions, large screen information display boards, sign boards, guide lights, watches, calculators, touch panels, light Communication light source, car navigation system, vehicle instrument panel, vehicle destination display, in-car guidance, in-car advertisement, night billboard, information display panel for various home appliances, room light, image light, information display panel for various measuring instruments, artistic light, Night safety clothes / caps, in-flight guide lights / guide displays / passage displays, various medical equipment information display panels, floor guide display boards, faint lighting equipment in dark places, interior lighting equipment, showcase lighting equipment, showcase display boards, Nighttime store name display board, night light-emitting signboard, night signboard for automobile bodies, night signboard for motorcycle bodies, night for bicycles A sign board or the like and a laser oscillator material.
[0002]
[Prior art]
Conventional materials using the EL (electroluminescence) effect have been distinguished into those made of inorganic materials and those made of organic materials.
[0003]
Among inorganic materials, zinc sulfide (ZnS) or the like is a typical material (reference document: Tanaka, Journal of the Illuminating Society of Japan, Vol. 78, No. 12 (1994) p. 651). In such an inorganic material system, the EL effect is efficiently produced, and the three primary colors of red, blue and green are efficiently emitted, and the practical application is progressing. However, in the case of the inorganic material, a voltage of 100 volts or more (electric field strength of 1 million volts / cm or more) is required with a thickness of 1 micron, which is a bottleneck when promoting practical use.
[0004]
In order to eliminate such drawbacks, EL materials using organic materials have been developed (Reference: Molecular Functional Materials and Device Development (1994) p. 568, NTS, etc.). In particular, Tang et al. Of Kodak Company in 1987 has received much attention since the development of a highly efficient EL material system having a multilayer structure (Reference: Tang et al., Appl. Phys. Lett., 51 ( 12), 913 (1987)). Then, 4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA) and 4,4′-bis (3-methyl) function as excellent hole transport materials for organic EL devices. It has been announced that an EL device comprising a double hole transport layer from (phenylphenylamino) biphenyl and a light emitting layer from tri (8-quinolinolato) aluminum exhibits high luminous efficiency and meaningful durability (references). : Yasuhiko Shirota et al., Appl. Phys. Lett., 65 (7), 15 (1994)) In addition, an N-substituted polymethacrylamide having a hole-transporting triphenylamine in the side chain was synthesized to form a stacked organic Used as a hole transport layer of EL element, indium-tin oxide (ITO) as anode and magnesium-silver (1 : 1), tris electron transporting the light-emitting layer (8-quinolinolato) aluminum (III) complex (Alq Three ) 6000 cd / m at 10 V from a two-layered device using 2 It has been shown that this polymer has a high hole transport property and is effective as a hole transport layer of an organic EL device (Polymer Papers, Vol. 52, No. 4, pp. 216-220 (1995)).
[0005]
As shown in FIG. 5, the basic principle of electroluminescence in an organic material is that positively charged holes are injected from an ITO transparent electrode having a large work function, and move in a positive charge transport agent toward the counter electrode. On the other hand, negative charge electrons are injected from a metal electrode having a small work function, such as an aluminum electrode, and move in the negative charge transport agent toward the counter electrode. In FIG. 5, 3 is a transparent electrode, 4 is a metal electrode, 10 is an organic electroluminescent material, a is light emitted from an excited molecule, and b is exciton. These positive and negative charges recombine to generate electron-hole pair excitons. The exciton energy excites the light-emitting organic molecule to a singlet state, and light is emitted from the excited molecule. Note that the light-emitting organic molecule may have a role for the charge transporting agent itself or a fluorescent light-emitting compound or molecule that is a dopant. When the emission wavelength of the charge transfer agent matches the desired wavelength, no fluorescent compound or molecule is added as a dopant. However, when light emission at other wavelengths is desired, a fluorescent compound or molecule having an emission wavelength at the desired wavelength is added as a dopant. The dopant concentration is preferably up to several percent. As shown in FIG. 6, in the conventional organic EL material, the thickness of the organic EL material layer itself is approximately 100 nm. In FIG. 6, 3 is a transparent electrode, 4 is a metal electrode, 11 is a positive charge transport layer, and 12 is a negative charge transport layer. In such an organic material system having a thickness of about 100 nm, it is only necessary to apply a low voltage of 10 volts or less between the transparent electrode and the metal electrode shown in FIG. However, the electric field strength is 1 million volts / cm, which is as large as that of the inorganic material system. This is because, as shown in FIG. 6, since a thin film can be formed, it is possible to drive a DC voltage of 10 volts or less, and research into practical use has been advanced. Since the conventional organic EL material is an ultrathin film, it has a high probability of reaching the counter electrode before the injected positive and negative charges are recombined. Even if recombination occurs, the excitons are deactivated at the electrode because the electrode is in the vicinity of the electrode, and the excitation efficiency of the luminescent molecule is poor.
[0006]
Thus, in the conventional organic EL material, deterioration of the material is a major drawback as well as light emission luminance and light emission efficiency. In addition, the conventional organic EL material is manufactured because a thin film must be formed in an ultra-high vacuum, and a transparent electrode substrate, for example, an ITO glass electrode portion must be kept extremely clean. In addition to complicating the process, it is difficult to increase the area. In addition, since it is a thin film, pinholes are easily formed, short-circuiting / conduction between electrodes occurs, black points occur, the uniformity of in-plane light emission characteristics deteriorates, and the life as an electroluminescent element is shortened. Yes. Since it is a thin film, its mechanical strength is weak. In addition, since it is a thin film, the number of luminescent molecules is small, and in order to emit light with high luminance, it is necessary to increase the applied voltage and almost all of the luminescent molecules are excited. The luminescent molecule may be a charge transport agent itself or a fluorescent compound or a molecular dopant. This depends on the desired emission wavelength. For example, even if all the materials are made of luminescent molecules, the number of molecules is 0.2 to 0.3 / nm. Three Degree. As described above, in the light emission in a state where the number of light emitting molecules is not enough, a high voltage application is required to achieve high luminance light emission. Since a light emitting molecule is applied with a high voltage, the light emission characteristics deteriorate, and it is difficult to emit light with high brightness for a long time. Furthermore, laser oscillation is also difficult because the emission luminance cannot be stably increased. Moreover, since an ITO glass substrate is used, the weight increases. Since only organic materials are used, it is difficult to dissipate the heat generated during electric field-applied light emission.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, with the conventional EL material, the EL characteristics can be stably obtained with the inorganic material, but the drive applied voltage is as high as 100V to 200V. In this case, the electric field strength is 1 million to 2 million V / cm. The illuminant is excited at a rate corresponding to the applied electric field strength, emits light therefrom, and returns to the ground state. Some inorganic EL materials have been put into practical use as display panels. However, high drive voltage and low luminous efficiency are disadvantages. The luminous efficiency is at most 4-5 lm / W (lumens / watt) even under the highest driving conditions. Generally, it is about 1 lm / w. In particular, the luminous efficiency of the blue light emitting material is less than 1 lm / w. In addition, in LED, 10 lm / w or more is obtained.
[0008]
In order to solve such a high driving voltage, an organic EL material has been developed, and as a result, it is driven at an applied voltage of 10 V or less. However, since it is an ultrathin film (about 100 nanometers), the applied electric field strength is still as high as 1 million V / cm, which is as high as that of inorganic materials. In addition, there are problems with light emission brightness and lifetime. In particular, the conversion efficiency is almost less than several lm / w under the conditions required for practical use with a drive operation life of several thousand hours or more. Since it is an ultrathin film, the number of molecules involved in light emission is small, and application of a high voltage is necessary to improve the light emission luminance. It is considered that high voltage application greatly affects the light emission life of the material because it degrades the material itself. In addition, the emission mechanism of organic materials is different from that of inorganic materials. In organic material systems, injected positive and negative charges recombine in the material to form excitons. The luminescent molecule is excited by the energy, and the excited molecule returns to the ground state with light emission. Therefore, in the organic material system, positive and negative charges are efficiently injected into the material, and the generated energy must be given to the light-emitting molecule by efficiently recombining with the counter charge without trapping and extinguishing each charge. There is. However, since the conventional organic EL material is an ultra-thin film, it has a high probability of reaching the counter electrode before the injected positive and negative charges are recombined. Even if recombination occurs, the excitons are deactivated at the electrode because the electrode is in the vicinity of the electrode, and the excitation efficiency of the luminescent molecule is poor.
[0009]
Further, since the conventional organic EL material is an ultra-thin film, pinholes are easily formed, the material is short-circuited and conducted, and the light emission luminance is not uniform in the plane. Pinholes also shorten the drive life of the material. In addition, since such a conventional ultra-thin organic EL material is manufactured by a vacuum deposition method, the manufacturing process becomes complicated and it is difficult to increase the area of the material.
[0010]
As described above, organic electroluminescent materials (organic EL materials) have major problems in light emission efficiency, in-plane uniformity of light emission luminance, drive life, and area increase.
[0011]
In the present invention, a composite material composed of an organic polymer and an inorganic polymer is used as a host material, and the above-described conventional organic electroluminescent material (organic EL material) has the luminous efficiency, in-plane uniformity of luminance, and driving life. It is intended to solve the disadvantages such as increasing the area.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve these drawbacks,
The invention according to
[0013]
The invention according to
[0014]
The invention according to claim 3 comprises both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, the organic polymer has a negative charge transporting capability, and the inorganic polymer Is a light-emitting organic / inorganic composite material having a positive charge transport ability and a thickness of 0.5 to 1.5 microns.
[0015]
The invention according to claim 4 comprises both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, the organic polymer has a negative charge transport agent, and the inorganic polymer Is a light-emitting organic / inorganic composite material having a positive charge transport agent and a thickness of 0.5 to 1.5 microns.
[0016]
The invention according to claim 5 comprises both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, and at least one of the organic polymer and the inorganic polymer is positively charged. It is a light-emitting organic / inorganic composite material characterized by having both a high-performance and negative charge transporting capability and a thickness of 0.5 to 1.5 microns.
[0017]
The invention according to claim 6 includes both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, and at least one of the organic polymer and the inorganic polymer is positively charged. It is a light-emitting organic / inorganic composite material characterized by having both an agent and a negative charge transport agent and having a thickness of 0.5 to 1.5 microns.
[0018]
The invention according to claim 7 provides TPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′- as a positive charge transport agent. Diamine (N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine)), α-NPD (N, N'-diphenyl- N, N′-bis (α-naphthyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (α-naphtyl)-[1, 1'-biphenyl] -4,4'-diamine): 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (4,4'-bis [N- (1-naphtyl) ) -N-phenyl-amino] biphenyl)), Cz-TPD (4,4′-bis (9-carbazolyl) -1,1′-biphenyl (4,4′-Bis (9-carbazolyl) -1,1) '-Biphenyl)), PTCDA (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic) Dianhydride (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride)), CuPc (copper phthalocyanine), ZnTPP (zinc (II) 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin (Zinc (II) 5,10 , 15,20-tetraphenylporphyrin)), PO-TPD (4,4′-bis (10-phenoxazinyl) biphenyl)), PT-TPD (4,4′- Bis (10-phenothiazinyl) biphenyl (4,4'-Bis (10-phenothiazinyl) biphenyl)), DPBI (4,4 '-(2,2-diphenylvinylene) -1,1'-biphenyl (4,4 '-(2,2-diphenylvinylene) -1,1'-biphenyl)), DTVBI (4,4'-(2,2-di-paramethylphenylvinylene) -1,1'-biphenyl (4,4 ' -(2,2-di-paramethylphenylvinylene) -1,1'-biphenyl)), m-MTDA A (4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine (4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine)), HDRZ (4-biphenylaminophenyl-biphenyl) 7. The light-emitting organic / inorganic composite according to
[0019]
In the invention according to claim 8, as the negative charge transfer agent, AlQ Three (Tris (8-hydroxy-quinolino) aluminum), BeQ 2 (Bis (8-hydroxy-quinolino) beryllium), Zn (BOZ) 2 (Zinc-bis-benzoxazole), Zn (BTZ) 2 (Zinc-bis-benzothiazole), Eu (DBM) Three (Phen) (tris (1,3-diphenyl-1,3-propanediono) (monophenanthroline) europium (III) (tris (1,3-diphenyl-1,3-propanediono) (monophenanthroline) Eu (III)) ), Butyl-PBD (2-biphenyl-5- (para-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (2-biphenyl-5- (para-ter-butylphenyl) -1,3,4) -oxadiazole)), TAZ (1-phenyl-2-biphenyl-5-para-ter-butylphenyl-1, 1-phenyl-2-biphenyl-5-para-ter-butylphenyl-1, The light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0020]
The invention according to claim 9 includes a fluorescent compound or molecule as a dopant in at least one of the organic polymer part and the inorganic polymer part, according to
[0021]
The invention according to
[0022]
The invention according to claim 11 is the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0023]
The invention according to
[0024]
The invention according to claim 13 is characterized in that at least one conductive polymer of polyvinyl carbazole, polyvinyl ferrocene, polyvinyl pyrazoline, polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, and polythiophene is used as the conductive polymer. Item 13. A light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0025]
The invention according to claim 14 is the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0026]
The invention according to claim 15 is characterized in that the acrylate polymer is at least one acrylate polymer of polymethacrylate, polyalkyl methacrylate, polyhydroxy methacrylate, and polyhydroxyalkyl methacrylate. 14. The light-emitting organic / inorganic composite material according to 14.
[0027]
The invention according to claim 16 is characterized in that the inorganic polymer is a polymer obtained by hydrolysis and polycondensation reaction with a metal alkoxide as a precursor, according to
[0028]
The invention according to claim 17 is the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 16, wherein the metal alkoxide is at least one metal alkoxide of alkoxysilane, alkoxytitanium, and alkoxyzirconia.
[0029]
The invention according to claim 18 uses, as the organic polymer and the inorganic polymer, an organic polymer and an inorganic polymer obtained by mixing and simultaneously polymerizing respective precursors. 5. A light-emitting organic / inorganic composite material according to 5 or 6.
[0030]
The invention according to claim 19 is characterized in that the organic polymer and the inorganic polymer are mixed by a method of impregnating the organic polymer into the pores after the inorganic polymer is produced. 5. A light-emitting organic / inorganic composite material according to 5 or 6.
[0031]
The invention according to
[0032]
21. The light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0033]
In the invention according to claim 22, the transparent electrode is composed of indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO) having a large work function. 2 ), Indium oxide (InO) x The light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21, wherein
[0034]
The invention according to claim 23 is characterized in that the metal electrode is formed of at least one of aluminum, aluminum lithium alloy, aluminum magnesium alloy, magnesium, magnesium silver alloy and magnesium indium alloy having a small work function. The light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21.
[0035]
The invention according to claim 24 is the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0036]
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, the metal electrode is applied directly by vapor deposition after producing an organic / inorganic composite material on a glass substrate provided with a transparent electrode. The light-emitting organic / inorganic composite material described.
[0037]
26. The invention according to claim 26, wherein the transparent electrode is an anode electrode (cathode), the metal electrode is a cathode electrode (anode), and light is emitted by applying an electric field. A light-emitting organic / inorganic composite material.
[0038]
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, a transparent electrode is an anode electrode (cathode), a metal electrode is a cathode electrode (anode), a lead wire is attached to each, and then the transparent electrode side is covered with transparent glass or plastic. 27. The light-emitting organic / inorganic according to claim 21, 24, 25 or 26, wherein the electrode side is covered with an insulating material, the material end face is sealed with a sealing resin, and an electric field is applied to emit light. It is a composite material.
[0039]
The invention according to claim 28 is the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 27, wherein the insulator covering the metal electrode is a plastic insulator and the sealing resin is an epoxy resin.
[0040]
The invention according to claim 29 is characterized in that an organic polymer and an inorganic polymer precursor are mixed and polymerized at the same time, and the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0041]
The invention according to claim 30 is characterized in that the organic polymer and the inorganic polymer are mixed by a method of impregnating the organic polymer into the pores after the inorganic polymer is produced. 5. A process for producing a light-emitting organic / inorganic composite material according to 5 or 6.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention comprises both components of an organic polymer and an inorganic polymer, and the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, and the organic polymer has a positive charge transport ability. Or it has a positive charge transport agent, and the inorganic polymer may have a negative charge transport ability or a negative charge transport agent.
[0043]
Further, the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention comprises both organic polymer and inorganic polymer components, and the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer. Or having a negative charge transport agent, and the inorganic polymer may have a positive charge transport ability or a positive charge transport agent.
[0044]
Furthermore, the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention comprises both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, and at least of the organic polymer and the inorganic polymer. One may have both a positive charge transport ability and a negative charge transport ability or may have both a positive charge transport agent and a negative charge transport agent.
[0045]
The organic polymer or the inorganic polymer has a positive charge transporting ability means that the organic polymer or the inorganic polymer itself has a positive charge transporting ability (in addition, a positive charge transporting agent is added to improve the positive charge transporting ability) And a case in which a positive charge transport agent is added to an organic polymer or an inorganic polymer that does not have a positive charge transport ability.
[0046]
The same applies when the organic polymer or inorganic polymer has a negative charge transporting ability.
[0047]
Regarding the charge transport capability, the hole drift mobility is 10 -2 -10 -Five cm 2 / Vs is preferred, more preferably 10 -3 cm 2 / Vs or higher. The room temperature dark conductivity is 10 -11 -10 -9 Scm -1 Is preferred, more preferably 10 -Ten Scm -1 That's it.
[0048]
The organic polymer may be one or more of conductive polymers such as polyvinyl carbazole, polyvinyl ferrocene, polyvinyl pyrazoline, polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and the like. One or more acrylate polymers such as acrylate, polyhydroxymethacrylate, polyhydroxyalkylmethacrylate and the like may be used. In the case of a conductive polymer, itself has a charge transporting ability, and in the case of an acrylate-based polymer, it has a charge transporting ability by adding a charge transporting agent.
[0049]
The inorganic polymer may be a polymer obtained by hydrolysis and polycondensation reaction using, for example, one or more metal alkoxides of alkoxysilane, alkoxytitanium, and alkoxyzirconia as a precursor.
[0050]
The ratio of the organic polymer to the inorganic polymer in the light-emitting organic / inorganic composite material is preferably 45:55 to 55:45, and most preferably 50:50 in terms of wt%.
[0051]
The porous portion of the porous inorganic polymer is a porous portion having a porosity (pore volume ratio) formed by the inorganic polymer of preferably 50 to 65%. Is generally 10-20 nanometers. Such an inorganic polymer can be obtained, for example, by causing hydrolysis and polycondensation reaction of a metal alkoxide at a temperature of room temperature to about 100 ° C. under gelation conditions (acidic state around pH 5).
[0052]
Examples of the positive charge transfer agent include TPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine), α- NPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (α-naphthyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine: 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) ) -N-phenyl-amino] biphenyl), Cz-TPD (4,4'-bis (9-carbazolyl) -1,1'-biphenyl), PTCDA (3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dian Hydride), CuPc (copper phthalocyanine), ZnTPP (zinc (II) 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin), PO-TPD (4,4'-bis (10-phenoxazinyl) biphenyl), PT -TPD (4,4'-bis (10-phenothiazinyl) biphenyl), DPBI (4,4 '-(2,2-diphenylvinylene) -1,1'-biphenyl), DTVBI (4,4'-( 2,2-di-paramethylphenylvinylene) -1,1'-biphenyl), m-MTDATA (4,4 ', 4 "-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), HDRZ (4- Biphenylaminophenyl-biphenylhydrazone), Ru (II) complexes (ruthenium (II) complexes, such as 2,2'-bipyridylruthenium complexes [Ru (bpy) Three ] 2+ Etc.) is used.
[0053]
The ratio of the positive charge transfer agent is preferably 15 to 40 wt%, more preferably about 25 wt% in the light emitting organic / inorganic composite material.
[0054]
Examples of the negative charge transfer agent include AlQ. Three (Tris (8-hydroxy-quinolino) aluminum), BeQ 2 (Bis (8-hydroxy-quinolino) beryllium), Zn (BOZ) 2 (Zinc-bis-benzoxazole), Zn (BTZ) 2 (Zinc-bis-benzothiazole), Eu (DBM) Three (Phen) (tris (1,3-diphenyl-1,3-propanediono) (monophenanthroline) europium (III)), Butyl-PBD (2-biphenyl-5- (para-tert-butylphenyl) -1, 3,4-oxadiazole), TAZ (1-phenyl-2-biphenyl-5-para-tert-butylphenyl-1,3,4-triazole) and the like are used.
[0055]
The ratio of the negative charge transfer agent is preferably 15 to 40 wt%, more preferably about 25 wt% in the light emitting organic / inorganic composite material.
[0056]
In the present invention, an organic polymer part (phase that may contain an organic polymer such as an organic polymer and a charge transport agent, hereinafter also referred to as an organic part) and an inorganic polymer part (including an inorganic polymer such as an inorganic polymer and a charge transport agent) At least one of the good phases (hereinafter also referred to as “inorganic part”) may contain a fluorescent compound or molecule (dopant luminescent agent) as a dopant.
[0057]
The concentration of the fluorescent compound or molecule (dopant luminescent agent) is preferably 0.1 to 5 wt%, more preferably several wt% with respect to the entire material. The dopant concentration may be low if the fluorescence quantum efficiency of the dopant is large, and a high concentration is necessary if the fluorescence quantum efficiency is small. On the other hand, if the concentration exceeds 5%, the charge transporting ability of the material part containing the dopant tends to decrease. That is, it is desirable that the dopant has high fluorescence quantum efficiency and can be added at a low concentration. A fluorescent compound or molecule is added to emit light having a desired wavelength when light emission other than the emission wavelength of the charge transport agent is desired. Therefore, the dopant luminescent agent is not always added.
[0058]
Examples of the fluorescent compound or molecule include a luminescent dye such as coumarin 540 (3- (2′-Benzothiazole) -7-N, N-diethylaminocoumarin, formula:
[0059]
[Chemical 1]
[0060]
), DCM1 (4-Dicyanmethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostyryl) -4H-pyran, formula:
[0061]
[Chemical 2]
[0062]
), DCM2 (4-Dicyanmethylene-2-methyl-6- (octahydroquinolizine [c, d] styryl) -4H-pyran, formula:
[0063]
[Chemical 3]
[0064]
), Rubrene, formula:
[0065]
[Formula 4]
[0066]
), Quinacridone derivatives (formula:
[0067]
[Chemical formula 5]
[0068]
) And the like.
[0069]
The organic polymer and the inorganic polymer may be prepared by mixing respective precursors and polymerizing the precursors at the same time. Alternatively, after the inorganic polymer is produced, the organic polymer is impregnated in the pores. It may be a mixture of a polymer and an inorganic polymer. A charge transport agent, a fluorescent compound, or a molecule may be added to each.
[0070]
In the manufactured light-emitting organic / inorganic composite material, it is preferable that the structure of the organic polymer and the inorganic polymer is controlled on the order of nanometers.
[0071]
The organic / inorganic composite material of the present invention has one surface in contact with the transparent electrode and the other surface provided with a metal electrode.
[0072]
The transparent electrode is composed of indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO) having a large work function. 2 ), Indium oxide (InO) x The metal electrode is preferably formed from at least one of aluminum, aluminum lithium alloy, aluminum magnesium alloy, magnesium, magnesium silver alloy, magnesium indium alloy, etc. having a small work function. It is preferable that
[0073]
Both of the transparent electrode and the metal electrode may be formed by direct vapor deposition, or after producing an organic / inorganic composite material on a glass substrate provided with the transparent electrode, the metal electrode may be formed by direct vapor deposition. .
[0074]
The organic / inorganic composite material of the present invention is brought into contact with a transparent electrode and a metal electrode, the transparent electrode is used as an anode electrode (cathode), the metal electrode is used as a cathode electrode (anode), and an electric field is applied. The material emits light. Also, the transparent electrode is the anode electrode (cathode), the metal electrode is the cathode electrode (anode), the lead wire is attached to each, the transparent electrode side is covered with transparent glass or plastic, and the metal electrode side is made of plastic, etc. After covering with an insulator, the end face of the material is sealed with a sealing resin such as an epoxy resin to prevent intrusion of impurities as a deterioration factor from the outside, and light can be emitted by applying an electric field stably for a long time. .
[0075]
The present invention will be described with reference to FIG. 1, which is a schematic view of a light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention.
[0076]
As shown in FIG. 1, the present invention has a thickness of 0.5 to 1.5 microns, further 0.9 to 1.4 microns, for example, about 1 micron, and emits light as compared with the current organic EL material. This is a light-emitting organic / inorganic composite material in which a sufficient amount of the active molecule is present and high-luminance light emission can be performed with a margin. In FIG. 1, 3 is a transparent electrode, 4 is a metal electrode, 5 is a light-emitting organic / inorganic composite material, 6 is a transparent cover for the transparent electrode, 7 is a cover for the metal electrode, 8 is a sealing resin, and 9 is a lead. Is a line.
[0077]
As the inorganic polymer in the present invention, for example, a porous material having many pores by a sol-gel method is used. For example, the light emitting organic / inorganic composite material of the present invention is produced by impregnating the pores with an organic polymer. The interface between the inorganic part and the organic part is in close contact. By adding a charge transport agent and a dopant light-emitting agent to the organic / inorganic composite material as necessary, an electroluminescent material having high luminance, high efficiency, and long life can be provided. The concentration of the charge transfer agent is preferably about 15 to 40 wt%, more preferably about 25 wt% with respect to the whole material for both positive and negative charges. The organic polymer part contains 25 wt% of a positive charge transfer agent (negative charge transfer agent), and the inorganic polymer part contains 25 wt% of a negative charge transfer agent (positive charge transfer agent). The charge transfer agent accounts for 50 wt% of the whole. Most preferably.
[0078]
The above organic / inorganic composite material can be produced under normal pressure and does not require ultra-high vacuum conditions. Therefore, a light emitting material having a large area can be made. In addition, since the heat generated during light emission can be dissipated in the inorganic material portion, light can be emitted stably and efficiently for a long time.
[0079]
In addition, a material excellent in workability that synergistically combines the flexibility of the organic material and the rigidity of the inorganic material can be obtained.
[0080]
The composite material itself of the present invention itself has a thickness of, for example, about 1 micron, but the inside is shown in FIG. 2 (schematic diagram showing the internal structure and charge transfer of the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention. 1 is an organic polymer part, and 2 is an inorganic polymer part), it is controlled on the order of nanometers. Therefore, the light-emitting molecules can be efficiently excited by charge recombination and its exciton energy. Therefore, the applied electric field can also be lower than 1 million volts / cm, which has been used for conventional organic EL materials and inorganic EL materials. Further, since the luminescent molecule is excited by exciton at a distance from the electrode, the luminous efficiency from the luminescent molecule is also increased. Further, since the material of the present invention has a thickness of about 1 micron, the number of molecules of the light emitting component is increased, and high luminance light emission can be performed with a margin. That is, high luminance light emission can be performed without applying a high voltage as in the conventional method. As a result, the driving life is extended.
[0081]
In addition, since the composite material of the present invention itself has a thickness of about 1 micron, pinholes are not generated, conduction between the electrodes is eliminated, the in-plane uniformity of light emission luminance is improved, and the electroluminescent element is obtained. As a long life.
[0082]
The organic / inorganic composite material of the present invention is an organic / inorganic composite in which a positive charge transport agent and a negative charge transport agent are separately contained in either an inorganic part (inorganic polymer part) or an organic part (organic polymer part). It may be a material, or may be an organic / inorganic composite material in which at least one of the inorganic part and the organic part contains both a positive charge transport agent and a negative charge transport agent.
[0083]
When the positive charge transport agent and the negative charge transport agent are separately contained in either the inorganic part or the organic part, each charge can efficiently move until recombination is performed at the organic / inorganic interface. This is because both the inorganic part and the organic part have a size of several nanometers to several tens of nanometers, so that each charge efficiently reaches the organic / inorganic interface without being trapped in the middle. Since the distance to the organic / inorganic interface is a knit structure in which each material portion meanders, the distance to the interface is at most about 100 nanometers. Therefore, it is not necessary for each electric charge to move even if the thickness of the material is about 1 micron, and can reach the material interface between the organic part and the inorganic part, and efficiently recombine only at the interface between the inorganic part and the organic part. Furthermore, the deactivation of excitons in the vicinity of the electrode, which is disadvantageous for excitation of the luminescent molecules by excitons, can be suppressed. Furthermore, since the contact interface between the inorganic part and the organic part is not a conventional planar structure but a curved surface structure, the contact area is widened, and the probability of recombination of positive and negative charges is further increased and efficiency is improved.
[0084]
Even when a positive charge transporting agent and a negative charge transporting agent are included in either an inorganic polymer or an organic polymer at the same time, since the material has a thickness of about 1 micron, the positive charge transporting agent and the negative charge transporting agent are included. Are included at the same time, both positive and negative charges are injected from separate electrodes facing each other, so both charges move in the opposite direction and recombine at a distance from both electrodes. The deactivation of excitons in the vicinity is suppressed, and the light-emitting molecules due to excitons are efficiently excited to achieve highly efficient electroluminescence. As a luminescent molecule, when the charge transport agent itself plays a role, and when it is desired to emit light other than the emission wavelength of the charge transport agent, a fluorescent compound or molecule having the wavelength as the fluorescence wavelength is added as a dopant. There is a case to do. Therefore, a fluorescent compound or molecule is not necessarily added. When added, it is possible to emit light of various wavelengths. In addition, every part of the organic part and the inorganic part has a structure in contact with both electrodes while meandering.
[0085]
Each electrode is directly deposited after polishing the surface of the organic / inorganic composite material. For this reason, the contact between the organic / inorganic composite material of the present invention, both the transparent electrode and the metal electrode becomes close, and the charge injection efficiency increases.
[0086]
In the present invention, each electrode has both an inorganic part and an organic part as shown in FIGS. 1, 2 and 3 (schematic diagram of the surface state after polishing of the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention). Contact. However, for example, when the inorganic part contains a positive charge transport agent and the organic part contains a negative charge transport agent, positive charge is injected into the inorganic part only from the ITO electrode having a large work function. Is done. Also, negative charges are injected into the organic part only from a metal electrode having a small work function. When the material part containing each charge transport agent is reversed (when the inorganic part contains a negative charge transport agent and the organic part contains a positive charge transport agent), negative charge is injected into the inorganic part only from the metal electrode. Is done. Positive charges are injected into the organic part only from the ITO electrode. In this way, each electrode selectively injects positive or negative charges into the inorganic part or the organic part. That is, each material part (organic part and inorganic part) is selectively injected with either positive charge or negative charge depending on the nature of the charge transport agent contained therein. In addition, the ratio between the inorganic part and the organic part, or the ratio between the positive charge transport agent and the negative charge transport agent is optimally selected (although this ratio may vary depending on the type of the charge transport agent), the positive part injected is injected. Optimize the balance between charge and negative charge. The optimal choice is to ensure that the positive and negative charge injection amounts are as equal as possible. As a result, recombination of positive charges and negative charges and exciton formation can be made highly efficient. Further, since holes and electrons can be recombined at a distance from the electrode, deactivation of excitons in the vicinity of the electrode can be suppressed, and luminous efficiency is increased. As described above, an electroluminescent material having high efficiency, high luminance, long life drive, and a large area can be provided.
[0087]
Even if the organic part contains a polymer having a hole transport property such as polyvinylcarbazole (PVK), aluminoquinolinium (AlQ Three If an electron transporting agent such as) is contained up to 50 wt% or more with respect to PVK, electron transport can be performed. If a hole transport agent is contained in PVK, the hole transport ability will finally increase.
[0088]
When both positive and negative charge transport agents are included in either the organic polymer or the inorganic polymer, the positive charge from the ITO electrode and the negative charge from the metal electrode as the counter electrode are the same including both charge transport agents. It is injected into the material part. However, these charges move oppositely in a material with a thickness of about 1 micron, so both charges recombine inside the material away from the electrode surface, generating excitons, and efficiently excite the luminescent molecules. Make it emit light.
[0089]
With the organic / inorganic composite material of the present invention, surface polishing can be performed due to good workability. As a result, the surface has a distinction between the inorganic part and the organic part. That is, they are separated in close contact (FIG. 3). Therefore, both the transparent electrode and the metal electrode can selectively inject holes and electrons into the inorganic part and the organic part, respectively. Thickness can be controlled and surface smoothness can be obtained. As a result, the electrode material is uniformly adhered, and the efficiency of charge injection is improved.
[0090]
As described above, in the organic / inorganic composite material of the present invention, both positive and negative charges are efficiently injected by applying an electric field, and they also recombine efficiently to form excitons, and the luminescent molecules are formed by the energy. When excited, electroluminescence occurs efficiently. Also, the thickness is about 1 micron, but it is 10 times thicker than conventional organic EL materials, no pinholes are generated, the light emission brightness is uniform in the material plane, and the driving operation life is extended. Give me. In addition, since the organic material is included, the processability of the material is excellent, and since the inorganic material is included, the optical characteristics of the material are also excellent. Further, since the inorganic material dissipates heat generated during light emission, the driving operation life of the material is extended.
[0091]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited thereto.
[0092]
Example 1
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and vinylcarbazole is used as the organic polymer precursor. Tetraethoxysilane (TEOS) 10g and negative charge transfer agent AlQ Three Dissolve 1.5 g in 2.5 g of ethanol to make a solution, add nitric acid aqueous solution to the solution to adjust to pH 5.0, put this solution in Teflon petri dish, and make it gel by hydrolysis / polycondensation method Heat treatment (90 ° C., 20 hours) Three SiO containing 2 Inorganic glass (diameter: 15 cm) was obtained. This glass had pores of 15 nanometers (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method). Moreover, the porosity (volume ratio of holes) was 58%. This glass was placed in a tetrahydrofuran (THF) solution containing 3 g of vinylcarbazole, 1 mg of 2,2′-azobisisobutyronitrile and 1.5 g of the positive charge transfer agent TPD, and the above-mentioned SiO. 2 Polymerization of vinylcarbazole was caused in the inorganic glass. Note that all the THF solution was consumed. As a result, the above AlQ Three SiO containing 2 In this inorganic glass, an organic / inorganic composite material containing polyvinyl carbazole containing TPD as an organic polymer portion was obtained. The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.3 micrometers, and polishing such as buffing was performed to obtain an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics. Transparent conductive indium tin oxide (ITO) was deposited on one surface of the obtained composite material by a direct current sputtering method to form an anode electrode. The surface resistance of ITO was set to 20Ω / □. Next, an alloy of Al and Li (Al / Li = 10/1) was deposited to a thickness of 30 nm on the other surface of the composite material to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The ITO electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a transparent acrylic plate, the Al / Li electrode surface was covered with a polypropylene resin plate, and all the end surfaces thereof were sealed with an epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Al / Li electrode had a negative potential. As a result, an applied voltage / light emission luminance characteristic as shown in FIG. 4 was shown. That is, an applied voltage of 30 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the light emission luminance increases, and the applied voltage is 500 cd / m at 70V. 2 Luminescence, 2500 cd / m at 100V applied voltage 2 Luminescence was achieved. This light emission is yellow-green light emission having a light emission wavelength center of 545 nm and a light emission wavelength half width of about 100 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the voltage applied to the composite material to which the electrode was attached was fixed at 70 V and the light emission was continued, the initial 500 cd / m was obtained. 2 It was after 5000 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0093]
Example 2
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and vinylcarbazole is used as the organic polymer precursor. Tetraethoxysilane (TEOS) 10 g and positive charge transfer agent TPD 1.5 g are dissolved in 2.5 g ethanol to form a solution, and an aqueous nitric acid solution is added to the solution to adjust the pH to 5.0. This solution is added to a Teflon petri dish. And then gelled by hydrolysis / polycondensation method and heat treated (90 ° C., 20 hours) to contain SiOD containing TPD 2 Inorganic glass (diameter: 15 cm) was obtained. This glass had 14 nanometer pores (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method). In addition, the porosity (volume ratio of pores) was 59%. This glass was mixed with 3 g of vinylcarbazole and 1 mg of 2,2′-azobisisobutyronitrile and a negative charge transport agent AlQ. Three In a tetrahydrofuran solution containing 1.5 g, and the above-mentioned SiO. 2 Polymerization of vinylcarbazole was caused in the inorganic glass. Note that all the THF solution was consumed. As a result, SiO containing the above TPD 2 AlQ in AlQ Three Thus, an organic / inorganic composite material containing polyvinylcarbazole containing as an organic polymer part was obtained. The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.2 micrometers, and polishing such as buffing was performed to obtain an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics. Transparent conductive indium tin oxide (ITO) was deposited on one surface of the obtained composite material by a direct current sputtering method to form an anode electrode. The surface resistance of ITO was set to 20Ω / □. Next, an alloy of Al and Li (Al / Li = 10/1) was deposited to a thickness of 30 nm on the other surface of the composite material to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The ITO electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a transparent glass plate, the Al / Li electrode surface was covered with ABS resin, and all the end surfaces thereof were sealed with epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Al / Li electrode had a negative potential. As a result, voltage / light emission characteristics similar to those in FIG. 4 were shown. That is, an applied voltage of 28 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the light emission luminance increases, and the applied voltage is 73 cd and 500 cd / m. 2 Light emission, applied voltage is 100V, 2300cd / m 2 Luminescence was achieved. This light emission is yellow-green light emission with a light emission wavelength center of 547 nm and a light emission wavelength half width of about 100 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the applied voltage was fixed to 73 V on the composite material to which the electrodes were attached and the light emission was continued, the initial 500 cd / m was obtained. 2 It was after 5000 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0094]
Example 3
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and vinylcarbazole is used as the organic polymer precursor. Tetraethoxysilane (TEOS) 10g and negative charge transfer agent AlQ Three 1.5 g and 15 mg of fluorescent luminescent molecule (luminescent pigment) DCM2 in 2.5 g of ethanol are dissolved in a solution, and an aqueous nitric acid solution is added to the solution to adjust the pH to 5.0. Put in, gelled by hydrolysis / polycondensation method, heat treated (90 ° C., 20 hours), AlQ Three And
[0095]
Example 4
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and vinylcarbazole is used as the organic polymer precursor. Tetraethoxysilane (TEOS) 10g and negative charge transfer agent AlQ Three 1.5 g of the positive charge transfer agent TPD 1.5 g in ethanol of 2.5 g to obtain a solution, and an aqueous nitric acid solution is added to the solution to adjust the pH to 5.0. This solution is placed in a Teflon dish. Gelation is performed by hydrolysis and polycondensation, and heat treatment (90 ° C., 20 hours) is performed. Three And SiO containing TPD 2 Inorganic glass (diameter: 15 cm) was obtained. This glass had pores of 15 nanometers (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method). Moreover, the porosity (volume ratio of holes) was 58%. This glass was placed in a tetrahydrofuran solution containing 3 g of vinylcarbazole, 1 mg of 2,2′-azobisisobutyronitrile and 1.5 g of the positive charge transfer agent TPD, and the above-mentioned SiO. 2 Polymerization of vinylcarbazole was caused in the inorganic glass. Note that all the THF solution was consumed. As a result, the above AlQ Three And SiO containing TPD 2 In this inorganic glass, an organic / inorganic composite material containing polyvinyl carbazole containing TPD as an organic polymer portion was obtained. The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.3 micrometers, and polishing such as buffing was performed to obtain an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics. Transparent conductive indium tin oxide (ITO) was deposited on one surface of the obtained composite material by a direct current sputtering method to form an anode electrode. The surface resistance of ITO was set to 20Ω / □. Next, an alloy of Mg and Ag (Mg / Ag = 9/1) was deposited to a thickness of 50 nm on the other surface of the composite material to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The ITO electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a transparent acrylic plate, the Mg / Ag electrode surface was covered with a polypropylene resin plate, and all the end surfaces thereof were sealed with an epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Mg / Ag electrode had a negative potential. As a result, voltage / light emission characteristics similar to those in FIG. 4 were shown. That is, an applied voltage of 40 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the emission luminance increases, and the applied voltage is 80 cd and 500 cd / m. 2 Light emission, applied voltage is 100V, 2300cd / m 2 Luminescence was achieved. This light emission is yellow-green light emission having a light emission wavelength center of 540 nm and a light emission wavelength half width of about 80 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the applied voltage was fixed to 80 V on the composite material to which the electrodes were attached and the light emission was continued, the initial 500 cd / m 2 It was after 4000 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0096]
Example 5
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and methyl methacrylate (MMA) is used as the organic polymer precursor. Tetraethoxysilane (TEOS) 10g and negative charge transfer agent AlQ Three Is dissolved in 2.5 g of ethanol to prepare a solution, and an aqueous nitric acid solution is added to adjust the pH to 5.0. This solution is applied on a glass substrate on which an ITO electrode is deposited, and then hydrolyzed. -Gelled by polycondensation and heat-treated (90 ° C, 20 hours) Three SiO containing 2 Inorganic glass (diameter: 15 cm) was obtained. This glass had pores of 15 nanometers (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method). Moreover, the porosity (volume ratio of holes) was 58%. This glass was placed in a tetrahydrofuran solution containing 2.8 g of methyl methacrylate (MMA), 1 mg of 2,2′-azobisisobutyronitrile and 1.5 g of a positive charge transport agent TPD, and the above-mentioned SiO. 2 Polymerization of MMA was caused in the inorganic glass. Note that all the THF solution was consumed. As a result, the above AlQ Three SiO containing 2 An organic / inorganic composite material containing polymethylmethacrylate (PMMA) containing TPD as an organic polymer portion was obtained. The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.3 micrometers. The organic / inorganic composite material on the ITO glass substrate was polished by buffing or the like, and an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics was obtained. On the opposite surface of the obtained composite material ITO glass substrate, an alloy of Al and Li (Al / Li = 10/1) was deposited to a thickness of 30 nm to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The Al / Li electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a polypropylene resin plate, and all the end surfaces thereof were sealed with an epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Al / Li electrode had a negative potential. As a result, voltage / light emission characteristics similar to those in FIG. 4 were shown. That is, an applied voltage of 45 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the light emission luminance increases, and the applied voltage is 400 cd / m at 70V. 2 Light emission, applied voltage is 100V, 2000cd / m 2 Luminescence was achieved. This light emission is yellow-green light emission having a light emission wavelength center of 545 nm and a light emission wavelength half width of about 100 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the applied voltage was fixed to 70 V on the composite material to which the electrodes were attached and the light emission was continued, the initial 400 cd / m 2 It was after 4000 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0097]
Example 6
Tetraethoxysilane is used as the inorganic polymer precursor, and vinylcarbazole is used as the organic polymer precursor. 10g tetraethoxysilane (TEOS) and AlQ Three 1.5 g, 1.5 g of vinylcarbazole, 1.5 g of α-NPD and 1 mg of 2,2′-azobisisobutyronitrile were dissolved in a mixed solution of 5 g of ethanol and 5 g of tetrahydrofuran. A nitric acid aqueous solution was added to the above solution to adjust the pH to 5.0, and this solution was placed in a Teflon petri dish to cause gelation of TEOS and polymerization of vinyl carbazole by hydrolysis and polycondensation. As a result, the compatibility of AlQ Three SiO containing most of and a part of α-NPD 2 And inorganic polymer part, most of α-NPD and some AlQ Three Organic-inorganic composite material with polyvinyl carbazole containing and organic polymer part (those eluted with THF have 18 nanometer pores (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method), The porosity was 57%). The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.3 micrometers, and polishing such as buffing was performed to obtain an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics. Transparent conductive indium tin oxide (ITO) was deposited on one surface of the obtained composite material by a direct current sputtering method to form an anode electrode. The surface resistance of ITO was set to 20Ω / □. Next, an alloy of Al and Li (Al / Li = 10/1) was deposited to a thickness of 30 nm on the other surface of the composite material to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The ITO electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a transparent glass plate, the Al / Li electrode surface was covered with a polypropylene resin plate, and all the end surfaces thereof were sealed with an epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Al / Li electrode had a negative potential. As a result, voltage / light emission characteristics similar to those in FIG. 4 were shown. That is, an applied voltage of 45 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the light emission luminance increases, and the applied voltage is 400 cd / m at 70V. 2 Light emission, applied voltage is 100V, 2000cd / m 2 Luminescence was achieved. This light emission is yellow-green light emission having a light emission wavelength center of 545 nm and a light emission wavelength half width of about 100 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the applied voltage was fixed to 70 V on the composite material to which the electrodes were attached and the light emission was continued, the initial 400 cd / m 2 It was after 4000 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0098]
Example 7
Tetraethoxyzirconia is used as the precursor of the inorganic polymer, and vinylcarbazole is used as the precursor of the organic polymer. Tetraethoxyzirconia (TEOZr) 6g and negative charge transfer agent BeQ 2 Dissolve 1.5 g in 3.5 g ethanol to make a solution, add nitric acid aqueous solution to the solution to adjust to pH 5.0, put this solution in Teflon petri dish, and gel by hydrolysis / polycondensation method Heat treatment (100 ° C., 20 hours) and BeQ 2 ZrO containing 2 Inorganic glass (diameter: 15 cm) was obtained. The glass had 13 nanometer pores (measured by nitrogen adsorption experiment and BET method). Moreover, the porosity (volume ratio of holes) was 55%. This glass was put in a tetrahydrofuran solution containing 3 g of polyvinylcarbazole and 1.9 g of a positive charge transfer agent m-MTDATA, and tetrahydrofuran was removed by evaporation. As a result, the above BeQ 2 ZrO containing 2 An organic-inorganic composite material containing polyvinyl carbazole containing m-MTDATA as an organic polymer part in the inorganic glass was obtained. The thickness of the obtained organic / inorganic composite material was 1.3 micrometers, and polishing such as buffing was performed to obtain an organic / inorganic composite material having a thickness of 1.1 micrometers and excellent optical characteristics. Transparent conductive indium tin oxide (ITO) was deposited on one surface of the obtained composite material by a direct current sputtering method to form an anode electrode. The surface resistance of ITO was set to 20Ω / □. Next, an alloy of Al and Li (Al / Li = 10/1) was deposited to a thickness of 30 nm on the other surface of the composite material to form a cathode electrode. Copper leads were attached to both electrodes with a conductive paste. The ITO electrode surface of the composite material obtained as described above was covered with a transparent acrylic plate, the Al / Li electrode surface was covered with ABS resin, and all the end surfaces thereof were sealed with epoxy resin. A DC voltage was applied so that the ITO electrode of the composite material to which this electrode was attached had a positive potential and the Al / Li electrode had a negative potential. As a result, voltage / luminescence characteristics similar to those in FIG. That is, an applied voltage of 30 volts (V) to about 0.1 cd / m 2 Began to emit light. As the applied voltage is increased, the light emission luminance increases, and the applied voltage is 450 cd / m at 78V. 2 Light emission, applied voltage is 100V, 2100cd / m 2 Luminescence was achieved. This light emission is green light emission having a light emission wavelength center of 516 nm and a light emission wavelength half width of about 80 nm. The emission wavelength characteristic shows the same characteristic regardless of the applied voltage. Next, when the applied voltage was fixed to 78 V on the composite material to which the electrode was attached and the light emission was continued, the initial 450 cd / m was obtained. 2 It was after 5500 hours that the luminescence of was halved. Thus, in this example, it was found that high-luminance light emission lasts for a long time and can be used for various surface-emitting display devices. The current 500 cd / m 2 Even if it is good, it is about 1000 hours (Reference: Hosokawa et al., Synth. Met., 91, (1997) p. 3).
[0099]
【The invention's effect】
According to invention of
[0100]
According to the invention of
[0101]
According to invention of Claim 3, it consists of both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the void | hole part of a porous inorganic polymer, an organic polymer has negative charge transport ability, inorganic Since the polymer is a light-emitting organic / inorganic composite material that has a positive charge transport ability and a thickness of 0.5 to 1.5 microns, it deteriorates when a voltage is applied at a thickness of about 1 micron. Therefore, it is possible to provide an electroluminescent material which has a sufficient amount of light emitting molecules and can emit high-luminance light with a margin as compared with organic electroluminescent materials. That is, in the conventional method, high luminance light emission is realized by increasing the applied voltage. However, in the present invention, high luminance light emission can be performed without applying a high voltage as in the conventional method. In addition, since the heat generated during light emission can be dissipated in the inorganic part, light can be emitted stably and efficiently for a long time. As a result, the life of the material can be extended even under driving conditions of high luminance light emission. In addition, the interface between the inorganic polymer and the organic polymer is in close contact, and an electroluminescent material with high luminance, high efficiency, and long life can be provided. Furthermore, the flexibility of the organic polymer and the rigidity of the inorganic polymer are synergistically combined to provide excellent processability.
[0102]
According to invention of Claim 4, it consists of both components of an organic polymer and an inorganic polymer, the organic polymer is contained in the void | hole part of the porous inorganic polymer, an organic polymer has a negative charge transport agent, inorganic Since the polymer is a light-emitting organic / inorganic composite material having a positive charge transport agent and a thickness of 0.5 to 1.5 microns, it deteriorates when a voltage is applied at a thickness of about 1 micron. Therefore, it is possible to provide an electroluminescent material which has a sufficient amount of light emitting molecules and can emit high-luminance light with a margin as compared with organic electroluminescent materials. That is, in the conventional method, high luminance light emission is realized by increasing the applied voltage. However, in the present invention, high luminance light emission can be performed without applying a high voltage as in the conventional method. In addition, since the heat generated during light emission can be dissipated in the inorganic part, light can be emitted stably and efficiently for a long time. As a result, the life of the material can be extended even under driving conditions of high luminance light emission. In addition, the interface between the inorganic polymer and the organic polymer is in close contact, and an electroluminescent material with high luminance, high efficiency, and long life can be provided. Furthermore, the flexibility of the organic polymer and the rigidity of the inorganic polymer are synergistically combined to provide excellent processability.
[0103]
According to the invention of claim 5, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, which is composed of both the organic polymer and the inorganic polymer, and at least one of the organic polymer and the inorganic polymer is positively charged. Since it is a light-emitting organic / inorganic composite material having both a transport ability and a negative charge transport ability and a thickness of 0.5 to 1.5 microns, the thickness is about 1 micron and voltage is applied. It is possible to provide an electroluminescent material which is less likely to deteriorate and has a sufficient amount of light emitting molecules as compared with an organic electron luminescent material, and can perform high-luminance emission with a margin. That is, in the conventional method, high luminance light emission is realized by increasing the applied voltage. However, in the present invention, high luminance light emission can be performed without applying a high voltage as in the conventional method. In addition, since the heat generated during light emission can be dissipated in the inorganic part, light can be emitted stably and efficiently for a long time. As a result, the life of the material can be extended even under driving conditions of high luminance light emission. In addition, the interface between the inorganic polymer and the organic polymer is in close contact, and an electroluminescent material with high luminance, high efficiency, and long life can be provided. Furthermore, the flexibility of the organic polymer and the rigidity of the inorganic polymer are synergistically combined to provide excellent processability.
[0104]
According to the sixth aspect of the present invention, the organic polymer is contained in the pores of the porous inorganic polymer, which is composed of both components of the organic polymer and the inorganic polymer, and at least one of the organic polymer and the inorganic polymer is positively charged. Since it is a light-emitting organic / inorganic composite material having both a transport agent and a negative charge transport agent and having a thickness of 0.5 to 1.5 microns, the thickness is about 1 micron and voltage is applied. It is possible to provide an electroluminescent material which is less likely to deteriorate and has a sufficient amount of light emitting molecules as compared with an organic electron luminescent material, and can perform high-luminance emission with a margin. That is, in the conventional method, high luminance light emission is realized by increasing the applied voltage. However, in the present invention, high luminance light emission can be performed without applying a high voltage as in the conventional method. In addition, since the heat generated during light emission can be dissipated in the inorganic part, light can be emitted stably and efficiently for a long time. As a result, the life of the material can be extended even under driving conditions of high luminance light emission. In addition, the interface between the inorganic polymer and the organic polymer is in close contact, and an electroluminescent material with high luminance, high efficiency, and long life can be provided. Furthermore, the flexibility of the organic polymer and the rigidity of the inorganic polymer are synergistically combined to provide excellent processability.
[0105]
According to the invention of claim 7, TPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4 ′ is used as the positive charge transport agent. -Diamine), α-NPD (N, N′-diphenyl-N, N′-bis (α-naphthyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine: 4,4′-bis [ N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl), Cz-TPD (4,4′-bis (9-carbazolyl) -1,1′-biphenyl), PTCDA (3,4,9,10 -Perylenetetracarboxylic dianhydride), CuPc (copper phthalocyanine), ZnTPP (zinc (II) 5,10,15,20-tetraphenylporphyrin), PO-TPD (4,4'-bis (10-phenoxazinyl) biphenyl) ), T-TPD (4,4'-bis (10-phenothiazinyl) biphenyl), DPBI (4,4 '-(2,2-diphenylvinylene) -1,1'-biphenyl), DTVBI (4,4'- (2,2-di-paramethylphenylvinylene) -1,1′-biphenyl), m-MTDATA (4,4 ′, 4 ″ -tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), HDRZ (4 A light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 2, 4 or 6, wherein at least one of -biphenylaminophenyl-biphenylhydrazone) and Ru (II) complex (ruthenium (II) complex) is used. Therefore, the characteristics of the electroluminescent material having high luminance, high efficiency and long life in the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0106]
According to the invention of claim 8, as the negative charge transfer agent, AlQ Three (Tris (8-hydroxy-quinolino) aluminum), BeQ 2 (Bis (8-hydroxy-quinolino) beryllium), Zn (BOZ) 2 (Zinc-bis-benzoxazole), Zn (BTZ) 2 (Zinc-bis-benzothiazole), Eu (DBM) Three (Phen) (tris (1,3-diphenyl-1,3-propanediono) (monophenanthroline) europium (III)), Butyl-PBD (2-biphenyl-5- (para-ter-butylphenyl) -1, 3,4-oxadiazole) and TAZ (1-phenyl-2-biphenyl-5-para-ter-butylphenyl-1,3,4-triazole) are used. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0107]
According to the ninth aspect of the present invention, the fluorescent light-emitting compound or molecule is contained as a dopant in at least one of the organic polymer portion and the inorganic polymer portion. The light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0108]
According to the invention of
[0109]
According to the invention of claim 11, the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0110]
According to the invention of
[0111]
According to the invention of claim 13, at least one conductive polymer of polyvinyl carbazole, polyvinyl ferrocene, polyvinyl pyrazoline, polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, and polythiophene is used as the conductive polymer. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0112]
According to the invention of claim 14, since the organic polymer is an acrylate polymer, the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0113]
According to the invention of claim 15, the acrylate polymer is at least one acrylate polymer of polymethacrylate, polyalkyl methacrylate, polyhydroxy methacrylate, polyhydroxyalkyl methacrylate. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to item 14, the characteristics of the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 14 can be further improved.
[0114]
According to the invention of claim 16, the inorganic polymer is a polymer obtained by subjecting a metal alkoxide as a precursor to hydrolysis / polycondensation reaction. The light-emitting organic / inorganic composite material of
[0115]
According to the invention of claim 17, the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 16, wherein the metal alkoxide is at least one metal alkoxide of alkoxysilane, alkoxytitanium, and alkoxyzirconia. Therefore, an inorganic part with many porous pores in the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 16 can be more easily produced.
[0116]
According to the invention of claim 18, an organic polymer and an inorganic polymer obtained by mixing and simultaneously polymerizing respective precursors are used as the organic polymer and the inorganic polymer. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 5 or 6 is used, the inorganic part having many porous pores in the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0117]
According to the invention of claim 19, the organic polymer and the inorganic polymer are mixed by a method of impregnating the organic polymer into the pores after the inorganic polymer is produced. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 5 or 6, the interface between the inorganic part and the organic part in the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0118]
According to the invention of
[0119]
The light-emitting organic / inorganic composite according to
[0120]
According to the invention of claim 22, the transparent electrode is composed of indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO) having a large work function. 2 ), Indium oxide (InO) x The light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21, wherein the light-emitting organic / inorganic composite material is selectively formed between holes and electrons. Injection is further improved.
[0121]
According to the invention of claim 23, the metal electrode is formed of at least one of aluminum, aluminum lithium alloy, aluminum magnesium alloy, magnesium, magnesium silver alloy and magnesium indium alloy having a small work function. Since the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21 is characterized, selective injection of holes and electrons in the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21 is further improved.
[0122]
According to the invention of claim 24, since both the transparent electrode and the metal electrode are formed by direct vapor deposition, the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0123]
According to invention of Claim 25, after producing an organic-inorganic composite material on the glass substrate which gave the transparent electrode, the metal electrode is directly given by vapor deposition, 1, 2, 3, 4, 5 or 6. The light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 6, so that both the organic / inorganic composite material, the transparent electrode and the metal electrode in the light-emitting organic / inorganic composite material according to
[0124]
According to the invention of claim 26, the transparent electrode is an anode electrode (cathode), the metal electrode is a cathode electrode (anode), and light is emitted by applying an electric field. The hole is more efficiently injected into the material than the transparent electrode having a large work function, and the electrons are more efficiently injected into the material than the metal electrode having a low work function. Charge injection efficiency in the light-emitting organic / inorganic composite material according to 24 or 25 can be further improved.
[0125]
According to the invention of claim 27, the transparent electrode is an anode electrode (cathode), the metal electrode is a cathode electrode (anode), the lead wire is attached to each, and then the transparent electrode side is covered with transparent glass or plastic, 27. The light-emitting organic organic material according to claim 21, 24, 25, or 26, wherein after the metal electrode side is covered with an insulator, the material end face is sealed with a sealing resin, and an electric field is applied to emit light. Since it is an inorganic composite material, avoid contact with factors that deteriorate the electroluminescent material such as oxygen and moisture in the use environment in the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 21, 24, 25 or 26. And a longer driving life can be achieved.
[0126]
According to the invention of claim 28, the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 27, wherein the insulator covering the metal electrode is a plastic insulator and the sealing resin is an epoxy resin. In the light-emitting organic / inorganic composite material according to claim 27, contact with factors causing deterioration of electroluminescent materials such as oxygen and moisture in the use environment can be avoided, and the driving life can be further extended. be able to.
[0127]
The light-emitting organic / inorganic composite according to
[0128]
According to the invention of claim 30, the organic polymer and the inorganic polymer are mixed by a method of impregnating the organic polymer into the pores after the inorganic polymer is produced. Since it is a manufacturing method of the luminescent organic / inorganic composite material according to 5 or 6, the inorganic part and the organic part in the luminescent organic / inorganic composite material according to
[0129]
As described above, since the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention has a thickness of about 1 micron, it is about 10 times thicker than the conventional organic EL material, and no pinholes are generated. There is no continuity, the in-plane uniformity of light emission luminance is improved, and the life as an electroluminescent element is extended. Also, by applying an electric field, both positive and negative charges are efficiently injected, and they also recombine efficiently to form excitons, which excite luminescent molecules with their energy, and electroluminescence occurs efficiently. In addition, since the organic polymer portion is included, the composite material is excellent in processability, and since the inorganic polymer portion is included, not only the rigidity of the material but also the optical characteristics of the material are excellent. In addition, since the inorganic polymer portion dissipates heat generated during light emission, the driving operation life of the material is extended. It also shows the possibility of laser oscillation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the internal structure and charge transfer of the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a surface state after polishing of the light-emitting organic / inorganic composite material of the present invention.
4 is a characteristic diagram showing the relationship between applied voltage and light emission luminance in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the basic principle of the light emission mechanism of an organic electroluminescent material.
FIG. 6 is a schematic view of a conventional organic electroluminescent material.
[Explanation of symbols]
1 Organic polymer, 2 Inorganic polymer, 3 Transparent electrode, 4 Metal electrode, 5 Light emitting organic / inorganic composite material, 6 Transparent electrode transparent cover, 7 Metal electrode cover, 8 Sealing resin, 9 Lead wire, 10 Organic electric field Luminescent material, 11 positive charge transport layer, 12 negative charge transport layer, a luminescence from luminescent molecule, b exciton.
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