JPH03163188A - 電界発光素子 - Google Patents

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〕 本発明は発光性物質からなる発光層を有し、電界を印加
することにより電界印加エネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発光ダイオ
ード等とは異なり大面積の面状発光体の実現を可能にす
る電界発光素子に関する。

〔従来の技術〕

電界発光素子はその発光励起機構の違いから，（１）発
光層内での電子や正孔の局所的な移動により発光体を励
起し、交流電界でのみ発光する真住電界発光素子と、（
２）電極からの電子と正孔の注入とその発光層内での再
結合により発光体を励起し、直流電界で作動するキャリ
ア注入型電界発光素子の二つに分けられる。（１）の真
性電界発光型の発光素子は一般にＺｎＳにＭｎ．　Ｃｕ
等を添加した旭機化合物を発光体とするものであるが、
開動に２００ｖ以上の高い交流電界を必要とすること、
’ＩＩ　造コストが高いこと、輝度や耐久性も不十分で
ある等の多くの問題点を有する。

（２）のキャリア注入型電界発光素子は発光層として薄
膜状有機化合物を用いるようにむってから高輝度のもの
が得られるようになった。たとえば、特開昭５９−１４
Ｍ３９３、米国特許４，５３９，５０７、特開昭６３−
２９５６９５、米国特許４，７２０，４３２及び特開昭
６３−２６４６９２には、陽極、有機質ホール注入輸送
帯、有機質電子注入性発光体および陰極から或る電界発
光素子が開示されており、これらに使用される材料とし
ては、例えば、イｆ機質ホール注入輸送用材料としては
芳香族三級アミンが、また、有機質電子注入性発光材料
としては、アルミニウムトリスオキシン等が代表的な例
としてあげられる。

また、Ｊｐｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ
　Ｐｈｙｓｉｃｄ，ｖｏｌ．２７１ｐ７１３−７１５に
は陽極、有機質ホール輸送層、発光層、有機質電子輸送
層およびＶＡ極から戊る電界発光素子が報告されており
、これらに使用される材料としては、有機質ホール輸送
材料としてはＮ，Ｎ′−ジフエニルー　Ｎ／−ビス（３
−メチルフエニル）−１，１′−ビフェニル−４，４′
−ジアミンが、また、有機質電子輸送材料としては、３
，４，９．１０−ペリレンテトラカルボン酸ビスベンズ
イミダゾールがまた発光材料としてはフタ口ペリノンが
例示されている。

これらの例は有機化合物を、ホール輸送材料、発光材料
、電子輸送材料として用いるためには，これらの有機化
合物の各種特性を探求し、かかる特性を効果的に組み合
わせて電界発光素子とする必要性を意味し、換言すれば
広い範囲の有機化合物の研究開発が必要であることを示
している。

さらに、上記の例を含め有機化合物を発光体とするキャ
リア注入型電界発光素子はその研究の歴史も浅く，未だ
その材料研究やデバイス化への研究が充分になされてい
るとは言えず、現状では更なる輝度の向上、フル力ラー
ディスプレーへの応用を考えた場合の青、緑および赤の
発光色相を精密に選択できるための発光波長の多様化あ
るいは耐久性の向上など多くの課題を抱えているのが実
情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来技術の実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は発光波長に多様性があり、種々の発光色
相を呈すると共に耐久性に優れた電界発光素子を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題を解決するための発光層の構戊
要素について鋭意検討した結果、陽極および陰極と、こ
れらの間に挾持された一層または複数層の有機化合物層
より構成される電界発光素子において、前記有機化合物
層のうち少なくとも一層が、下記一般式（１）で表わさ
れる有機化合物を構或或分とする層であることを特徴と
する電界発光素子が，上記課題に対し，有効であること
を見い出し、本発明を完成するに至った。

じ Ｒ２ （式中、 Ｒ，及びＲ，：置換もしくは未置換のアルキル基、置換
もしくは未置換の炭素環式芳香環、置換もしくは未置換
の複素環式芳香環、Ａｒ，　　：ｉ換もしくは未置換の
炭素環式芳香環、置換もしくは未置換の複素環式芳香環
、？　　：１，２．３の整数 一般式（１）において、Ｒ１，Ｒ，として用いられるア
ルキル基は、好ましくはＣｉ〜Ｃ２。とりわけＣ１〜Ｃ
Ｌよの直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、これらの
アルキル基はさらにハロゲン原子、水酸基，シアノ基、
アルコキシ基、置換又は熊置換のフェニル基を含有して
も良い。

またＲエ、Ｒ２及びＡｒよとして用いられる炭素環式あ
るいは複素環式芳香環の例としては、フェニル、ナフチ
ル、アントリル、アセナフテニル、フルオレニル、フェ
ナンＩ−リル、ピリジル、ピリミジル、フラニル、ピロ
リル、チオフエニル、キノリル、ペンゾフラニノレ、ペ
ンゾチオフェニル、インドリル，カルバゾリル、ペンゾ
オキサゾリル、キノキサリル等が挙げられる。

また一般式（１）におけるＲ■＋Ｒ！及びＡｒ１の置換
基としては以下のものを挙げることができる。

（１）ハロゲン原子、トリフルオ口メチル基、シアノ基
、ニトロ基 （２）アルキル基；好ましくはＣ１−Ｃ２。とりわけ０
４〜（３） （４） （５） ？１■の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これら
のアルキル基は更に、水酸基、シアノ基、Ｃエ〜Ｃｌ２
のアルコキシ基、フェニル基またはハロゲン原子、Ｃエ
〜Ｃ１２のアルキル基若しくはＣ■〜Ｃ１■のアルコキ
シ基で置換されたフェニル基を含有しても良い。

アルコキシ基（−ＯＲ”）；Ｉｔ’は（２）で定義した
アルキル基を表わす。

アリールオキシ基；アリール基としてフェニル基、ナフ
チル基が挙げられ、これらはＣエ〜Ｃエ２のアルコキシ
基、Ｃ１一Ｃエ２のアルキル基またはハロゲン原子を置
換基として含有しても良い。

アルキルチオ基（−ＳＲ’）；Ｒ１は（２）で定義した
アルキル基を表わす。

（２）で定義したアルキル基、アセチル基，ベンゾイル
基等のアシル基またはアリール基を表わし、アリール基
としては例えばフェニル？、ビフェニリル基またはナフ
チル基が挙げられ、これらはＣ０〜Ｃ１■のアルコキシ
基、ｃ１〜０■２のアルキル誌またはハロゲン原子をｎ
換基として含有しても良い。またピペリジル基、モルホ
リル基のように、Ｒ２とＲ３が窒素原子と共同で環を形
成しても良い。またユロリジル基のようにアリール基上
の炭素原子と共同で環を形威しても良い。

（７）アルコキシ力ルボニル基（−ＣＯＯＲ４）；Ｒ”
　ｉ；ｉ　（２）　テ定義したアルキル基または（４）
で定義したアリール基を表わす。

（８）アシル基（−ＣＯＲ４）、スルホニル基（一ＳＯ
■Ｒ’）、おいてアリール基上の炭素原子と共同で環を
形成する場合を除く。

（９）メチレンジオキシ基またはメチレンジチオ基等の
アルキレンジオキシ基またはアルキレンジチオ基 次に本発明で使用される一般式（Ｉ）で表わされる化合
物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。

１ Ｃ，Ｈ５ し１１， Ｃ，Ｈ， Ｃ，　Ｈ， Ｃ２Ｈ， Ｃ，Ｈ， Ｃ２Ｈ， Ｃ２■Ｉ４ＣＱ Ｃ２Ｉ−｛．　Ｂ　ｒ Ｃ２Ｈ４Ｃ息 本発明における電界発光素子は、以上で説明した有機化
合物を真空蒸着法、溶液塗布等により、有機化合物全体
で２μｍより小さい厚み、さらに好ましくは、０．０５
一〜０．５．の厚みに薄膜化することにより有機化合物
層を形戊し、陽極及び陰極で挾持することにより構成さ
れる。

以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。

第１図は本発明の電界発光素子の代表的な例であって、
基板上に陽極，発光層及び陰極を順次設けた構或のもの
である。

第１図に係る電界発光素子は使用する化合物が単一でホ
ール輸送性、電子輸送性、発光性の特性を有する場合あ
るいは各々の特性を有する化合物を混合して使用する場
合に特に有用である。

第２図はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物との組
み合わせにより発光層を形或したものである。この構或
は有機化合物の好ましい特性を組み合わせるものであり
、ホール輸送性あるいは電子輸送性の優れた化合物を組
み合わせることにより電極からのホールあるいは電子の
注入を円滑に行ない発光特性の優れた素子を得ようとす
るものである。なお、このタイプの電界発光素子の場合
、組み合わせる有機化合物によって発光物質が異なるた
め、どちらの化合物が発光するかは一義的に定めること
はできない。

第３図は，ホール輸送性化合物、発光性化合物、電子輸
送性化合物の組み合わせにより発光層を形成するもので
あり、これは」二記の機能分離の考えをさらに進めたタ
イプのものと考えろことができる。

このタイプの電界発光素子はホール輸送性、電子輸送性
及び発光性の各特性を適合した化合物を適宜組み合わせ
ることによって得ることができるので、化合物の対象範
囲が極めて広くなるため，その選定が容易となるばかり
でなく，発光波長を異にする種々の化合物が使用できる
ので、素子の発光色相が多様化するといった多くの利点
を有する。

本発明の化合物はいずれも発光特性の優れた化合物であ
り必要により第１図、第２図及び第３図の様な構或をと
ることができる。

また本発明においては，前記一般式（１）におけるＡｒ
，Ｒ．，Ｒ，あるいは置換基の種類を適宜選定すること
によりホール輸送性の優れた化合物あるいは電子輸送性
の優れた化合物の両者の提供を可能とする。

従って、第２図及び第３図の構或の場合、発光層形或成
分として，前記一般式（１）で示される化合物の２種類
以上用いても良い。

本発明においては，発光層形成或分として前記一般式（
１）で示される化合物を用いるものであるが、必要に応
じて、ホール輸送性化合物として芳香族第三級アミンあ
るいはＮ，Ｎ’−ジフェニルーＮ，Ｎ’−ビス（３−メ
チルフェニル）−１．１’−ビフェニル−４，４′−ジ
アミン等を、また電子輸送性化合物として、アルミニウ
ムトリスオキシン、またはべりレンテトラカルボン酸誘
導体等を用いることができる。

本発明の電界発光素子は発光層に電気的にバイアスを付
与し発光させるものであるが、わずかな？ンホールによ
って短絡をおこし素子として機能しなくなる場合もある
ので、発光層の形或には皮膜形成性に優れた化合物を併
用することが望ましい。更にこのような皮膜形成性に優
れた化合物とたとえばポリマー結合剤を組み合わせて発
光層を形成することもできる。この場合に使用できるボ
リマー結合剤としては、ボリスチレン、ポリビニルトル
エン、ボリーＮ−ビニル力ルバゾール，ポリメチルメタ
クリレート、ポリメチルアクリレート，ポリエステノレ
，ポリカーボネート、ポリアミド等を挙げることができ
る。また、電極からの電荷注入効率を向上させるために
、電荷注入輸送層を電極との間に別に設けることも可能
である。

陽極材料としてはニッケル、金，白企，パラジウムやこ
れらの合金或いは酸化錫（ＳｎＯ■）、酸化錫インジウ
ム（ＩＴＯ）、沃化銅などの仕事関数の大きな金属やそ
れらの合金、化合物，更にはポリ（３一メチルチオフェ
ン）、ボリピロール等のＨ性ボリマーなどを用いること
ができる。

一方．陰極材料としては、仕事関数の小さな銀、錫、鉛
、マグネシウム，マンガン、アルミニウム、或いはこれ
らの合金が用いられる。陽極及び陰極として用いる材料
のうち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において
十分透明であることが望ましい。具体的には８０％以上
の光透過率を有することが望ましい。

本発明においては、透明陽極を透明基板上に形戊し、第
１図〜第３図の様な構或とすることが好ましいが、場合
によってはその逆の構成をとっても良い。また透明基板
としてはガラス、プラスチックフィルム等が使用できる
， また、本発明においては、この様にして得られた電界発
光素子の安定性の向上、特に大気性の水分に対する保護
のために、別に保護層を設けたり、素子全体をセル中に
入れ、シリコンオイル等を封入するようにしても良い。

〔実施例〕

以下実施例に基いて、本発明をより具体的に説明する。

実施例上 ガラス基板上に大きさ３ｍｍ　Ｘ　３ｍｍ、厚さ５００
大の酸化錫インジウム（ＩＴＯ）による陽極を形成し、
その上に下機構造式（ａ）で示されるトリフェニルアミ
ン誘導体からなるホール輸送／！　５００入、前記化合
物Ｎα３からなる発光／！１０００人、銀／マグネシウ
ム合金（銀７．７原子パーセント、純度９９．９％）か
らなる陰極１５００人を各々真空蒸着により形或し，第
２図に示すような素子を作製した。蒸着時の真空度は約
Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ，基板温度は室温である。こ
のようにして作製した素子の陽極及び陰極にリード線を
介して直流電源を接続し．１５ｖの電圧を印加したとこ
ろ電流密度５ｍＡ／　ａＪの電流が素子に入れ、紫色の
明瞭な発光が長峙間にオ〕たって確認された。

この例より本発明で用いる前記化合物Ｎα３は．電子輸
送性発光材料として機能したことが理解される。

実施例２ 実施例１で用いた化合物Ｎα３の代わりに、化合物ｋ２
を用いた以外は実施例ｌと同様に操作し、素子を作成し
た。同様に直流電源を接続し、２０νの電圧を印加した
ところ，１１！流密度２０ｍＡ／ａＪの電流が素子に流
れ、青色の明瞭な発光が長期間にわたって確認された。

実施例３ 実施例｛で用いたホール輸送層で用いた前記構造式（ａ
）の代わりに、電子輸送層として下記構造式（ｂ）で示
されるオキシジアゾール誘導体を用いた以外は実施例１
と同様に操作し、素子を作成した。同様に直流電流を接
続し、２０Ｖの電圧を印加したところ、電流密度８ｍＡ
／ａ＃の電流が素子に流れ、青色の明瞭な発光が長期間
にわたって確認された。

実施例４ 実施例１で用いた基板を用い、陽極上に前記化合物Ｎα
３からなる発光層１０００大、陰極として、銀／マグネ
シウム合金からなる陰極１５００Ａを各々、前記と同様
な条件で、真空蒸着により作製した。この素子を実施例
１と同様に岨動したところ、１５Ｖで４ｍＡ／ａ＋ｆの
電流が素子に流れ、青色の明瞭な発光が長時間にわたっ
て確認された。

この例より本発明で用いる化合物Ｎα３は、単一層でも
発光素子として機能したことが理解される。

実施例５ 実施例１で用いた基板を用い、陽極上に、前記構造式（
ａ）で示されるトリフェニルアミン誘導体からなるホー
ル輸送層６００入、前記化合物Ｎα２からなる発光層６
００人，前記構造式（ｂ）で示されるオキサジアゾール
誘導体からなる電子輸送層６００大、陰極として、銀／
マグネシウム合金を順次実施例１と同様な条件で各々真
空蒸着により形成し、第３図に示すような素子を作製し
た。この素子を実施例ｌと同様に註動したところ３０Ｖ
で２５ｍＡ／一の電流が素子に流れ、青色の発光が長期
間にわたって確認された。

実施例６ 陽極として厚さ５００λのインジウムースズ酸化物（Ｉ
丁０）の渾膜の形成されたガラス基板（ＨＯＹＡ製）を
中性洗剤により洗浄し、次いでエタノール中で約１０分
間超音波洗浄した。これを沸騰したエタノール中に約１
分間入れ、取り出した後、すぐに送風乾燥を行った。つ
ぎにガラス基板上に前記化合物Ｎα■６で示される化合
物を、加熱温度が設定され、蒸着速度の制御できる抵抗
加熱源で蒸着して蛍光性有機化合物Ｍ（発光層）を形成
した。すなわち前記化合物ＮＱｌ６で示される化合物を
含んだタンタル製ボードを温度コントローラーにより制
御し、蒸着速度が２Ａ／ｓとなるように保った．蒸着時
の真空度は０．７Ｘ　ＩＰ”ｔｏｒｒ．基板温度は２０
℃であった。

ＩＴＯ上に生戊した蒸着層の膜厚は５００入であった。

つぎに、前記発光層上に電子輸送物質である前記構造式
（ｂ）で示されるオキサジアゾール誘導体を、加熱温度
が設定され、蒸着速度の制御できる抵抗加熱源で蒸着し
て膜厚５００大の電子輸送層を形成した。すなわち前記
構造式（ｂ）で示される化合物を含んだボードの温度を
制御し、蒸着速度を２ス／Ｓに保った。

次に、この電子輸送層上しこ１摸淳１５００入のＭＥ−
Ａκによる陰極を蒸着した。このようにして得られた発
光素子に外部電源を接続して、電流を流したところ、陽
極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に、明瞭な
発光が確認された。また素子は湿度を十分に除去した状
態において空気中で作動させることが可能であった， 実施例７ 発光物質として前記化合物Ｎα１７で示される化合物を
用いた以外は実施例６と同様にして発光素子を作製した
。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧を
印加した場合に明瞭な発光を呈した。

更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

実施例８ 発光物質として前記化合物Ｎα１８で示される化合物を
用いた以外は実施例６と同様にして発光素子を作製した
。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧を
印加した場合に明瞭な発光を呈した。

更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

実施例９ 厚さ１．１ｍｍの無アルカリ硼硅酸ガラスを基板として
用い、十分に洗浄を行なった後陽極として金を約２０Ｏ
　Ａ蒸着した。次に正孔輸送層として前記化合物Ｎ（１
１９で表わされる化合物を真空蒸着により蒸着し、８０
０人の正孔輸送層を形或した。

を約１５００人の厚さに蒸着した。更に電子輸送層とし
てペリレン誘導体 を約１０００人その上に蒸着形成した。更にその上にｌ
ｌ３極としてアルミニウムを約ｉｏｏｏ人蒸着し，第ｌ
図のような構造の素子を作製した。なお材料は、すべて
抵抗加熱により蒸着させた。陽極及び陰極よりリード線
を引き出し、直流電流源に接続して電流を通じたところ
，明瞭がＥＬ一発光が＆ｌＨＩｌ’！された。

実施例１０ 正孔輸送物質として前記化合物ＮＧ２０で示される化合
物を用いた以外は実施例９と同様にして発光素子を作製
した。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電
圧を印加した場合に明瞭な発光を呈した。

更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

実施例１１ 正孔輸送物質として前記化合物ＮＱ２１で示される化合
物を用いた以外は実施例９と同様にして発光素子を作製
した。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電
圧を印加した場合に明瞭な発光を呈した。

更に，この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

実施例１２ 正孔輸送物質として前記化合物Ｎａ２２で示される化合
物を用いた以外は実施例９と同様にして発光素子を作製
した。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電
圧を印加した場合に明瞭な発光を呈した。

更に，この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった． 更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

〔発明の効果〕

本発明の電界発光素子は有機化合物層の構或材料として
前記一般式（！）で示される化合物を用いたことから、
低い駆動電圧でも長期間にわたって輝度の高い発光を得
ることが出来ると共に種々の色調を呈することが可能と
なる。

また素子の作成も真空蒸着法等により容易に行なえるの
で安価で大面積の素子を効率よく生産すること等の利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は，本発明に係る電界発光素子の模式断
面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　陽極および陰極と、これらの間に挾持された一
   層または複数層の有機化合物層より構成される電界発光
   素子において、前記有機化合物層のうち少なくとも一層
   が、下記一般式（Ｉ）で表わされる有機化合物を構成成
   分とする層であることを特徴とする電界発光素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１及びＲ＿２：置換もしくは未置換のアル
   キル基、置換もしくは未置換の炭素環式芳香環、 置換もしくは未置換の複素環式芳香環、 Ａｒ＿１：置換もしくは未置換の炭素環式芳香環、置換
   もしくは未置換の複素環式芳香環、 ｎ：１，２，３の整数）