JPH03205478A

JPH03205478A - 電界発光素子

Info

Publication number: JPH03205478A
Application number: JP9090A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Ota; 正文太田; Teruyuki Onuma; 大沼　照行; Fumio Kawamura; 史生河村; Hirota Sakon; 洋太左近; Toshihiko Takahashi; 俊彦高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-01-05
Filing date: 1990-01-05
Publication date: 1991-09-06

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工ネルギーを直接光エネルギー
に変換でき、従来の白熱灯、螢光灯あるいは発光ダイオ
ード等とは異なり大面積の面状発光体の実現を可能にす
る電界発光素子に関する。

［従来の技術］電界発光素子はその発光励起機構の違いから、（１）発
光層内での電子や正孔の局所的な移動により発光体を励
起し、交流電界でのみ発光する真性電界発光素子と、（
２）電極からの電子と正孔の注入とその発光層内での再
結合により発光体を励起し、直流電界で作動するキャリ
ア注入型電界発光素子の二つに分けられる。

（１〉の真性電界発光型の発光素子は一般にＺｎＳにＭ
ｎ％Ｃｕ等を添加した無機化合物を発光体とするもので
あるが、駆動に２００Ｖ以上の高い交流電界を必要とす
ること、製造コストが高いこと、輝度や耐久性も不十分
である等の多くの問題点を有する。

（２）のキャリア注入型電界発光素子は発光層として薄
膜状有機化合物を用いるようになってから高輝度のもの
が得られるようになった。例えば、特開昭５９−　１９
４８９８及び米国特許４，７２ｔｌ，４３２には緑色発
光素子、Ｊｐｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅ
ｄＰｈｙｓｉｅｓ，ｖｏ１．２７，Ｐ７１３−７１５に
は黄色発光素子が開示されており、これらは通常１００
Ｖ以下の直流電界下で高輝度の発光をする。

しかし、上記の例を含め、有機物を発光体とするキャリ
ア注入型電界発光素子はその研究も浅く、未だその材料
研究やデバイス化への研究が充分になされているとは言
えず、現状では更に輝度の向上、発光波長のコントロー
ル、耐久性の向上など、多くの課題をかかえているのが
実情である。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、発光
性能が長時間に亘って持続する耐久性に優れた電界発光
素子を提供しようとするものである。

［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、陽極及び陰極と、これ
らの間に挟持された一層又は複数層の有機化合物層より
構成される電昇発光素子において、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
有機化合物を構戊成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出
し、本発明を完威するに至った。

一般式（Ｉ）ＣＮ ρＮすなわち、本発明の電界発光素子は陽極および陰極の間
に一層または複数層の有機化合物による薄膜を狭持して
なるものであり、特に薄膜のうち少くとも一層を構戊す
る主要化合物として前記一般式で示される有機化合物を
用いるものである。

一般式［１］において、Ａｒ＋またはＡｒ２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、
フエニル、ナフチル、、アントリル、アセナフテニル、
フルオレニル、フエナントリル、インデニル、ピレニル
、ピリジル、ビリミジル、フラニル、ピロニル、チオフ
エニル、キノリル、ペンゾフラニル、ペンゾチオフェニ
ル、インドリル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、
キノキサリル、ペンゾイミダゾリル、ビラゾリル、イミ
ダゾリル、トリアゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾ
チオフェニル等があげられる。

また一般式［Ｉ］におけるＡｒ　ｌ　％　Ａ　ｒ　２の
置換基としては以下のものをあげることができる。

（１）ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基
、ニトロ基（２）アルキル基；好ましくはＣ１〜Ｃ　２０とりわけ
Ｃ　Ｉ−　Ｃ　Ｉ２の直鎖又は分岐鎖のアルキ５ル基であり、これらのアルキル基は更にハロゲン原子、
水酸基、シアノ基、０１〜Ｃ　Ｉ２のアルコキシ基、フ
エニル基又はハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ　Ｉ２のアルキル
基もしくはＣ１〜Ｃ　１２のアルコキシ基で置換された
フエニル基を含有してもよい。

（８）アリール基；炭素環式あるいは複素環式芳香環で
あり、フェニル、ナフチル、アントリル、ビリジル、ピ
リミジル、フラニル、ピロリル、チオフェニル、ペンゾ
フラニル等を示し、これらのアリール基は更にハロゲン
原子、水酸基、シアノ基、二１・口基、アルキル基、ア
ルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい。

（４）アルコキシ基（−０Ｒ３），Ｒ３は（２）で定義
したアルキル基を表わす。

（５）アリールオキシ基；アリール基は（３）で定義し
た基を示す。

（６）アルキルチオ基（一ＳＲ３）；Ｒ３は（２）で定
義したアルキル基を表わす。

６（７）／Ｒ４ −Ｎ　　　．式中Ｒ４及びＲ５は各々独立に水＼Ｒ５素原子、（２）で定義したアルキル基、アセチル基、ベ
ンゾイル基等のアシル基または（３）で定義したアリー
ル基を表わし、またピペリジル基、モルホリル基のよう
に、Ｒ４とＲ５が窒素原子と共同で環を形成してもよい
。またユロリジル基のようにアリール基上の炭素原子と
共同で環を形成してもよい。

（８）アルコキシカルボニル基（−ＣＯＯＲ６）　　，
Ｒ６は（２）で定義したアルキル基又は（３）で定義し
たアリール基を表わす。

（９）アシル基（−ＣＯＲ６　）　、スルホニル基（Ｓ
Ｏ２Ｒ６）　　、／Ｒ４カルバモイル基（−ＣＯＮ　　　）＼Ｒ５／　Ｒ　４又はスルファモイル基（−ＳＯ２Ｎ）；式＼Ｒ５中Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は上記で定義した意味を表わず
。但しＲ４及びＲ５においてアリール基上の炭素原子と
共同で環を形戊する場合を除く。

（ｌＯ）メチレンジオキシ基又はメチレンジチオ基等の
アルキレンジオキシ基又はアルキレンジチオ基。

本発明における電界発光素子は以上で説明した化合物を
真空蒸着法、溶液塗布法等により薄膜化し、陽極及び陰
極で挟持することにより構成される。その際、化合物中
に添加物として他の物質を複数種添加することもできる
。又、電極からの電荷注入効率を向上させるために、電
荷注入輸送層を電極との間に別に設けることも可能であ
る。陽極材料としてはニッケル、金、白金、パラジウム
やこれらの合金あるいは酸化錫（Ｓｎ０２）、酸化錫イ
ンジウム（ＩＴＯ）、沃化銅などの仕事関数の大きな金
属やそれらの合金、化合物、更にはポリ（３−メチルチ
オフェン）、ポリビロール等の導電性ポリマーなどを用
いることができる。一方、陰極材料としては、仕事関数
の小さな銀、錫、鉛、マグネシウム、マンガン、アルミ
ニウム、あるいはこれらの合金が用いられる。陽極及び
陰極として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の
発光波長領域において十分透明であることが望ましい。

具体的には８０％以上の光透過率を有することが望まし
い。

以上の各層はガラス等の透明基板上に順次積層されて素
子として構成されるわけであるが、素子の安定性の向上
、特に大気中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いれ、シリコンオイル
等を封入するようにしてもよい。

［実施例］以下実施例によって本発明を具体的に説明す９る。

実施例１陽極として厚さ　５００λのインジウムー錫酸化物（Ｉ
ＴＯ）の薄膜の形或されたガラス基板（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、直ぐに送風乾燥を行った。

次にガラス基板上に下記式（Ｅ−１）で示される化合物
を、加熱温度が設定され、蒸着速度の制御できる抵抗加
熱源で蒸着して螢光性有機化合物層（発光層）を形戊し
た。すなわち、式（Ｅ−１）で示される化合物を含んだ
タンタル製ボートを温度コントローラーにより制御し、
蒸着速度が２Ｘ／ｓとなるように保った。蒸着時の真空
度は０．７Ｘ　１０”’　Ｔｏｒｒｓ基板温度は２０℃
であった。

ＩＴＯ上に生戊した蒸着層の膜厚は８００大であった。

次に発光層上に膜厚１５００　ＡのＭｇ−Ａｇ合金から
なる陰極を蒸着した。このようにして得ら１０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。又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
。

（Ｅ−１）ＣＮ　　　．　　　　　　　　　　ＣＮ実施例２発光物質としては下記式（Ｅ−２）で示される化合物を
用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した
。得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧を
印加した場合に明瞭な発光を呈した。

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

（Ｅ〜２）１１実施例３発光物質として下記式（Ｅ−３）で示される化合物を用
いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。

得られた発光素子は陽極側にプラスのバイアス電圧を印
加した場合に明瞭な発光を呈した。

１２実施例４陽極としてインジウムースズ酸化物（ＩＴＯ）ガラス（
｝ＩＯＹＡ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分問いれ、取り出し
た後、すぐに送風乾燥を行った。次にガラス基板上に正
孔輸送能を有する有機化合物であるＮ，Ｎ’−ジフエニ
ルーＮ，Ｎ’−　（３−メチルフ工二ル）−１．１’−
ビフエニル−４．４′−ジアミン（Ｔ　Ｐ　Ｄ）を、加
熱温度が設定され、蒸着速度を制御できる抵抗加熱源で
蒸着して正孔輸送能を有する有機化合物層（正孔輸送層
）を形成した。すなわち、ＴＰＤを含んだタンタル製ボ
ートを温度コントローラーにより制御し、蒸着速度が２
Ｘ／ｓとなるように保った。蒸着時の真空度は０．７Ｘ
　１０−６　Ｔｏｒｒｓ基板温度は２０℃であった。

ＩＴＯ上に生成した蒸着層の膜厚は６００スであった。

次に前記正孔輸送層上に下記式（Ｅ−４）で１３示される螢光性有機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螢光性化合物層を
形戊１−た。膜厚は７００大であった。

次にこの螢光性化合物層の上に膜厚１５００　ＸのＭｇ
−Ａｇによる陰極を蒸着した。このようにして得られた
発光素子に外部電源を接続して電流を流したところ、陽
極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に、明瞭な
発光が確認された。又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。

（Ｅ−４）ＯＮＣＮ実施例５螢光性有機化合物として下記式（Ｅ−５）で示される化
合物を用いた以外は実施例４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ｌ一た場１４合に明瞭な発光を呈した。

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

実施例６螢光性有機化合物として下記式（Ｅ−６）で示される化
合物を用いた以外は実施例４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は明瞭な発光を呈した。

１５実施例７螢光性有機化合物として下記式（Ｅ−７）で示される化
合物を用いた以外は実施例４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は明瞭な発光を呈した。

（Ｅ−７）　　　　　。ＮＣＮ実施例８螢光性有機化合物として下記式（Ｅ−８）で示される化
合物を用いた以外は実施例４と同様１６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は明瞭な発光を
呈した。

（Ｅ−８）ＣＮＣＮ実施例９螢光性有機化合物として下記式（Ｅ−９）で示される化
合物を用いた以外は実施例４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は明瞭な発光を呈した。

（Ｅ　−　９）１　７ＣＮ［発明の効果］以上説明したように本発明の電界発光素子は湿度を十分
に除去した状態で空気中で作動させることが可能である
。又、発光性能が長時間持続でき、耐久性も優れている
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（ｄ）は本発明の代表的な電界発
光素子の模式断面図である。１・・・基板、２．４・・・電極、３ａ・・・発光層、
３ｂ・・・電子輸送層、３Ｃ・・・正孔輸送層。１　８

Claims

【特許請求の範囲】　陽極及び陰極と、これらの間に挟持された一層又は複
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。一般式（Ｉ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、Ａｒ＿１、Ａｒ＿２は置換あるいは未置換炭素環
式または複素環式芳香環を示す。