JPH02255790A

JPH02255790A - 有機薄膜ｅｌ素子

Info

Publication number: JPH02255790A
Application number: JP1080021A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ito; 祐一伊藤; Yoshihiro Hino; 好弘日野; Noritoshi Tomikawa; 典俊富川; Takao Minato; 孝夫湊
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、電気的な発光、すなわちＥＬ（エレクトロル
ミネセンス）を用いたＥＬ素子に関し、更に詳しくは正
極、正孔注入輪送層、有機電子輸送発光層、負極の順で
構成される有機薄膜ＥＬ素子に関するものである。

〈従来の技術とその問題点〉従来のＥＬ素子は、電橋間に高抵抗な絶縁層を設けた交
流駆動型のものが主流で、それらは分散型ＥＬ素子と薄
膜型ＥＬ素子に大きく分類される。

分散型ＥＬ素子の構造は、樹脂バインダー中に分散させ
た高誘導率のチタン酸バリウム等の粉末を背面電極とな
るアルミ箔上に数１０μｍの厚さにコーティングし絶縁
層とし、その上に樹脂バインダー中に分散した硫化亜鉛
系の発光体層を設け、更にその上に透明電極を積層した
ものである。この型の素子は、安価で大面積、厚さ１ｍ
ｍ以下の面発光体を得られ、液晶表示装置用バックライ
ト等の用途があるが、輝度が低下しやすい。

ｌＩＩ膜型ＥＬ素子は、ガラス板に酸化インジウム錫（
以後、Ｉ　Ｔｏ）等を被覆した透明電極基板上に、絶縁
層としてスパッタリング法等により酸化イツトリウム等
の誘導体薄膜層を数千人形成し、その上にＺｎＳ系、Ｚ
ｎ５ｅ系、ＳｒＳ系、ＣａＳ系等の蛍光体薄膜を電子ビ
ーム蒸着、スパッタリング法等で約千λ程度積層し、更
に誘電体薄膜層、アルミ等の背面電極の順に積層された
構造になっている。電極間の膜厚は１〜２μｍ以下であ
る。薄膜型ＥＬ素子は長寿命で高精細な表示が可能でポ
ータプル型コンピューター用デイスプレィ等の用途に適
しているが高価である。

どちらの型のＥＬ素子の場合も十分な輝度を得るために
は１００ｖ以上の交流高電圧を要する０例えば、電池で
ＥＬ素子を発光させる際には昇圧トランスを要するため
ＥＬ素子が１−謡以下の薄型であっても組み込まれた機
器全体の厚さを薄くするのは困難であった。

そこで近年、昇圧トランス等の不要な低電圧直流駆動の
ＥＬ素子を目指した研究が行われており、その一つとし
て有機薄膜ＥＬ素子の研究が行われている。

特開昭５７−５１７８１号公報、ジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィズックス第２５巻第９号
７７３頁（１９８６年）、アプライド・フィズイックス
・レター第５１巻第１２号９１３頁（１９８７年）等に
よれば、従来、この種の有機薄膜ＥＬ素子は、以下のよ
うに作られている。まず、ガラス等の透明絶縁体（１）
上に蒸着又はスパッタリング法等で形成した金やＩＴＯ
の透明導電性液Ｍ（２）上に、まず正孔注入輪送層（３
）として銅フタロシアニン、ポリ３−メチルチオフェン
、又は１．１−ビス（４−ジ−バラ−トリルアミノフェ
ニル）シクロヘキサン、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′−ジアミン等のトリフェニルアミン誘導
体等のＰ型半導体的性質を示す化合物の層を蒸着や電解
重合法等で１μｍ程度以下の厚さに単層又は積層して形
成する。

次に正孔注入輪送層上に、テトラフェニルブタジェン、
アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリ
ノン誘導体、トリス（８−キノリツール）アルミニウム
等の有機蛍光体を蒸着、又は樹脂バインダー中に分散さ
せてコーチ□ィングすることにより電子輸送発光層（４
）を１μｍ程度以下の厚さで形成する。最後に、その上
に陰極（５）として銀、インジウム、アルミニウム、マ
グネシウム等の単体金属、又は合金を蒸着する。

以上のように作られた素子は、電源（６）にリード１ｓ
（７）で接続し、透明電極側を陽極として２０〜３０Ｖ
以下の、直流低電圧を印加することにより発光層に正孔
と電子が注入され、その再結合により発光する。

しかし、従来有機薄膜ＥＬ素子に用いられたテトラフェ
ニルブタジェン、アントラセン、ペリレン、コロネン、
また次の構造式で示す１２−フタロペリノン誘導体：等の有機蛍光体の蒸着膜は凸凹のある多結晶体であり、
膜厚を１０００人程度以下にした場合には、得られた有
機薄膜ＥＬ素子が絶縁破壊しやすい欠点があった。

トリス（８−キノリツール）アルミニウムは窒素原子と
酸素原子がドナー原子となった錯体で、その蒸着膜は緑
色の蛍光を示す平滑な膜が得られ、絶縁破壊しにくい有
機１ｌＩＩＥＬ素子が得られている。しかし、これ以上
に製膜性の良い有機薄膜ＥＬ素子用蛍光体は他に知られ
ておらず、選択できる蛍光体の巾を拡げるため、また、
より優れた有機薄膜ＥＬ素子用蛍光体を分子設計するた
めの知見を得る上でも、トリス（８−キノリツール）の
金属錯体とは異なる構造で、かつ製膜性の良い有機薄膜
ＥＬ素子用蛍光体が求められていた。

本発明者らも、鋭意検討を行なった結果、分子中に２つ
の窒素原子をドナー原子として持つ８−アミノキノリン
類似化合物の金属錯体が有機薄膜ＢＬ用蛍光体として優
れていることを見い出し、本発明に到達した。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、従来有機薄膜ＥＬ素子に用いられていた蛍光
体の多くが結晶性の為に蒸着膜に凸凹が生じ、素子が絶
縁破壊し易いという問題を解決する為に、平滑な蒸着膜
が得られる蛍光体を提供することを目的として為された
ものである。

く課題を解決するための手段〉すなわち、本発明は、正極、正孔注入輪送層、有機電子
輸送発光層、負極の順で構成される有機薄膜ＥＬ素子に
おいて、該発光層が８−アミノキノリン類似化合物を配
位子としたキレート錯体であることを特徴とする有機″
Ｉ膜ＥＬ素子である。

この８−アミノキノリン類似化合物を配位子としたキレ
ート錯体の具体例としては、下記の構造式のものがあげ
られる。

（Ｙ°λτ１１も）く作用〉有機蛍光体は、芳香族化合物であるため、その基本骨格
は平面的な分子構造を持つ場合が多い。

したがって、分子同士が重なり合い結晶性が大きく生長
し、凹凸の激しい蒸着膜になりやすい、平滑な蒸着膜を
得るには、螢光体が微結晶状態もしくはアモルファス状
態に蒸着されることが重要であると考えられる。そのよ
うな分子を得る為に考えられる方法は、平面的な芳香族
化合物同士が重なるのを防ぐ為に、立体障害となる置換
基を導入すること、又は芳香族化合物からなる複数の配
位子が中心金属に三次元的に配位したキレート錯体にす
ることである１本発明では、８−アミノキノリン類似化
合物のキノリン環中の窒素原子と、分子の平面性を崩す
ために置換基が導入されたアミノ基の窒素原子が金属イ
オンに配位してできた三次元構造のキレート錯体を有ｍ
薄膜ＥＬ素子の蛍光体として用いることにより、優れた
平滑性を持つ螢光体蒸着膜が得られるようにしたもので
ある。

〈発明の詳述〉以下、本発明における有機薄膜ＥＬ素子を陽極から順に
構成する場合について説明するが、同様の構成を陰極か
ら構成することもできる。（第１図参照）陽極（２）は、ガラス等の透明絶縁体（１）上にＩＴＯ
や酸化亜鉛アルミニウムのような透明導電性物質を蒸着
やスパッタ等で被覆した表面抵抗１０〜５０Ω／平方、
可視光線透過率８０％以上の透明電極、又は金を薄く蒸
着した半透明電極が望ましい。

しかし、別の場合には、陽極（２）は不透明で、発光層
（４）へ正孔注入し易い仕事関数の大きい金属、好まし
くは金、ニッケル等の板、又はそれらの金属を絶縁体（
１）の板上に被覆した陽極（２）を用い、陰極を透明電
極又は半透明電極とすることもできる。

陰極（５）も不透明であれば発光層（４）の少なくとも
一端が透明である必要がある。

次に透明な陽極（２）上に正孔注入輪送層（３）を形成
するが、正孔注入輸送材料の好ましい条件は、酸化還元
に対して安定で正孔移動度が大、イオン化エネルギーが
陽極材料と発光材料の中間にある。

製膜性が良い、少なくとも発光層材料の蛍光波長領域に
おいて実賀的に透明である必要があり、−船釣にはトリ
フェニルアミン系のものが単層または他の材料と積層さ
れて使用される０代表的な材料としては、１．１−ビス
（４−ジ−パラ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサ
ン、Ｎ、Ｎ″ジフエニル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、Ｎ’　、Ｎ’　−テキラーパラートリルー４
．４’−ジアミノビフェニル等がある。その他の材料と
してはフタロシアニン等のボルフィリン化合物やオキザ
ール系化合物、ヒドラゾン系化合物等があげられるが、
上記例に特に限定されるものではない。

これらの化合物を用いた正孔注入輪送層（４）の製膜は
、透明電極の陽極（支））上に蒸着又はポリエステル、
ポリカーボネート等の樹脂中に分散させてスピンコード
等の方法でコーティングすることにより行われ、厚さ１
μｍ以下の膜に形成される。

次に正孔注入輪送層（３）上に、本発明にかかわる８−
アミノキノリン類似化合物を配位子としたキレート錯体
を電子輸送発光層（４）として形成する。

製膜は正孔注入輪送層（３）の場合と同様で蒸着又は樹
脂中に分散させて厚さ１μｍ以下の膜に形成される。

該配位子の８−アミノキノリン類似化合物の例としては
以下のような構造式の化合物を挙げることができる。（
以下余白）ここで、Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基等の炭素
数１〜５のアルキル基、又はフェニル基等のアリール基
、トシル基、アルコキシ基、ベンジル基、アリールオキ
シ基等から選ばれる置換基である。

また、これらの配位子は、炭素原子に結合した水素原子
を置換基で置換したものであってもよい。

置換基の例としては、アルキル基、アルコキシ基、了り
−ル基、アリールオキシ基、トシル基、ベンジル基、ハ
ロゲン原子、スルホ基、カルボキシル基等が挙げられる
。

これらの配位子は、１〜３価の金属イオンに配位するこ
とにより下記のような共鳴構造のキレート錯体を形成す
る。

Ｍ　” Ｍ　”” 金属イオンは、ストロンチウムイオン、リチウムイオン
、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウ
ムイオン、ガリウムイオン等が例として挙げられる。

最後に陰極（５）を電子輸送発光層（４）上に形成する
。

陰極（５）は電子を放出しやすい低仕事関数の金属がふ
されしく、アルミニウム、銀、インジウム、マグネシウ
ム、エルビウム等が単体で又はそれらの合金が蒸着、ス
パッタリング等の方法で発光層（４）上に形成される。

以上のように構成した有機薄膜ＥＬ素子は、正孔注入輪
送層側を正として直流電圧を印加することにより発光す
るが、交流電圧を印加した場合にも正孔注入輪送層（３
）側の電極が正に電圧印加されている間は発光する。

〈実施例〉以下、本発明のＥＬ素子の実施例を第１図に従って、説
明する。まず、透明絶縁体（１）として、厚さ１．１−
一のガラス板を用い、この上にＩＴＯを被覆して陽極（
２）とした、この透明導電性ガラス基板をアルコールで
洗浄後、約４００″Ｃで１０分間加熱し脱脂を行なった
１次に、正孔注入輪送層（３）としてＮ、Ｎ’−ジフェ
ニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（パラ−メチルフェニル）−１，
１’　−ビフェニル−４゜４゛−ジアミンを約８００人
蒸着した。

次に電子輸送発光層（４）として、Ｎ−）シル−８−ア
ミノキノリンの亜鉛キレート錯体を約１０００人蒸着し
、その上面にマグネシウムを陰極（５）として約２００
０人蒸着した。

この素子は、ＩＯＶ以上の直流電圧を印加することによ
り青緑色に安定な面発光をした。マグネシウム側を陰極
（５）として直流３０Ｖの電圧を印加した場合には発光
しなかった。

また、Ｎ−）シル−８−アミノキノリンの亜鉛キレート
錯体の蒸着膜（厚さ１２００人）がアモルファスである
ことは第１図で示すＸ線回折パターン並びに偏光顕微鏡
による観察で確かめた。

〈発明の効果〉以上述べた様に有機薄膜ＥＬ素子の電子輸送発光層とし
て８−アミノキノリン類似化合物を配位子とするキレー
ト化合物を用いることにより、アモルファスで平滑な蒸
着膜が得られ、絶縁破壊しにくい有機薄膜ＥＬ素子を得
るのに効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電源に連結された有機薄膜ＥＬ素子の概略図
である。第２図はＮ−トシル−８−アミノキノリンの亜鉛キレー
ト錯体のスライドグラス上に作製した蒸着膜のＸ線回折
パターンのグラフ図である。ｌ・・・透明絶縁体　２・・・陽極　３・・・正孔注入
輪送層４・・・電子輸送発光層　５・・・陰極　６・・
・電源７・・・リード線特　　許出　　　願人凸版印刷株式会社代表者　鈴木和夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正極、正孔注入輪送層、有機電子輸送発光層、負
極の順で構成される有機薄膜ＥＬ素子において、該発光
層が８−アミノキノリン類似化合物を配位子としたキレ
ート錯体であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
（２）該８−アミノキノリン類似化合物を配位子とした
キレート錯体が以下の構造式で表される請求項（１）記
載の有機薄膜ＥＬ素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ここでＭは金属を表す。ｎは１〜３の整数。Ｚは２つ
以上の芳香環が縮合した核を完成するのに要する原子。Ｒはメチル，エチル，プロピル等のＣ＿１〜Ｃ＿５のア
ルキル基，フェニル等のアリル基，ｐ−トシル基，アリ
ールオキシ基，ベンジル基等から選ばれる基〕