JPH0354289A - 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〕 本発明は電界を印加することにより電気エネルギーを直
接光エネルギーに変換でき、従来の白熱灯、蛍光灯ある
いは発光ダイオード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〕 従来、電界発光素子としては無機化合物からなる薄膜を
積層構成したものが知られている。この無機薄膜型電界
発光素子は一般に第３図に示されるようにガラス基板上
に透明電極（ＩＴＯ）．絶縁層（ｓｉｉｓ４）、発光層
（ＺｎＳ：Ｍｎ）、絶縁層（Ｓｉ３Ｎ４）、金属電極（
周）の各層が順次形成されている．このような無機薄膜
型電界発光素子は発光輝度は高いものの、廓動電圧は１
００〜２００Ｖと高く，専用の高耐圧駆動丁Ｃが必要で
ある．また発光層用母体材料や活性剤として使用できる
材料は限定されており、しかも所望の発光波長で輝度の
高い素子が必ずしも得られるわけではない． これに対して，近年有機薄膜を積層した電界発光素子の
作製が試みられるようになった．これらは例えば特開昭
５７−５１７８１号公報に開示されている如く、発光体
となるべき有機化合物の薄層を電子及び／または正孔を
選択的に伝導する材料の薄層で挾持し，その両側に電極
を設けた構造を有する．このような有機薄膜型電界発光
素子においては無機薄膜型電界発光素子と比べて、発光
層用材料の選択の範囲が広く、種々の発光波長を有する
ものが見出されている．また一般に駆動電圧も５一６０
Ｖ程度と低く、且つ大面積化も容易であることから、フ
ルカラーディスプレイを始めとする各種発光、表示デバ
イスへの応用が期待されている。

しかし、上記の例を含め、有機化合物を発光体とする電
界発光素子はその研究も浅く、未だその材料研究やデバ
イス化への研究が充分になされているとは言えず、現状
では更なる輝度の向上、発光波長のコントロール、耐久
性の向上など、多くの課題をかかえているのが実情であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記のような従来技術の欠点を克服し、低電圧
で翻動可能であって、発光性能が長時間に亘って持続す
ると共に発光波長のコントロールが容易であり、しかも
耐久性に優れた電界発光素子を提供することをその課題
とする． 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは，上記課題を解決するための発光層の構成
要素について鋭意検討した結果、二つの電極間に挾持さ
れた一層または複数層の有機化合物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正
孔輸送物質として含有する層である電界発光素子が、上
記課題に対し、有効であることを見い出し、本発明を完
成するに至った． ９−アントリル基、または置換または無置換のＮ−アル
キルカルバゾリル基を示し、Ｒ１は水素原子，アルキル
基，アルコキシ基、ハロゲン原子または置換アミノ基 ！！置換のアラルキル基または置換もしくは無置換のア
リール基を示し　Ｒ３　，Ｒ４は環を形戊してもよい）
〕を示し，ｍは２以上の場合は同一の基でも異なる基で
もよい。Ｒ３は水素原子、アルキル基または置換もしく
は無置換のフェニル基を示す。ｎは０または１の整数、
鵬は０，１．２または３の整数である。）すなわち、本
発明の電界発光素子は、正孔輸送物質として前記一般式
（１）で表わされる化合物を含有する層を少なくとも一
層二つの電極間に扶持したことを特徴とする． 前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物としては、たとえ
ば特開昭５１１１−１９８０４３号及び特開昭５８−１
９８４２５号に記載されているものが使用されるが、以
下にその代表例を示す． 〔一般式（１）の化合物の代表例〕 次に、図面に沿って本発明の電界発光素子の構成を説明
する． 第ｌ図は本発明に係る有機薄膜型電界発光素子の一例の
断面図である。図において、１は基板、２は陽極，３は
陰極、４は電源である。また、５は発光層、６は正孔輸
送層、７は電子輸送層である。基板１はその上に電極や
発光層等を形或するためのもので，一般的にはガラス基
板が用いられる。基板の材質及び表面状態は電界発光素
子の発光特性や信頼性を左右するものであり、耐熱性や
耐薬品性にすぐれたものでなければならない．無アルカ
リ硼硅酸ガラスのフォトマスクグレード研磨したもの等
が好適に使用される。

陽極２は陰極３と対になって、電源４に接続され、電界
発光素子を構成する各層に電界を形成するためのもので
、正孔輸送層６への正孔注入効率を向上させるために仕
事関数の大きな導電材料が用いられる．また発光Ｍ５よ
り放射された発光を効率良く、外部に取出すために，発
光の波長領域において高透過率を有するものが望ましい
。具体的にはニッケル，金、白金、パラジウムやこれら
の合金、或いは酸化錫（ＳｎＯＪ、酸化錫インジウム（
ＩＴＯ）の薄膜が好適である。ニッケル，金等元来可視
光領域で不透明な材料の場合には、膜厚を５０〜２５０
λ程度にして透過率を確保することが肝要である。

一方陰極３のための材料としては、電子輸送層への電子
注入効率を向上させるために、仕事関数の小さな導電材
料、例えば銀、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。

正孔輸送層６、電子輸送層７は電極２．３より注入され
た正孔及び電子を発光層５に輸送するためのもので、電
極と発光層との間に介在することにより、発光層への正
孔、電子の注入効率を高める作用をする．また発光層を
保護し、素子の絶縁性や耐圧性を向上させる働きも行な
う．このため各輸送層としては、正孔または電子を選択
的に伝導し、薄膜化した時に出来るだけ均質で、ピンホ
ール等の生じにくい材料が望ましい。発光層５では電極
２，３より注入された正孔あるいは電子が再結合し、発
光が行なわれる６発光層用材料としては、種々のものが
用いられるが、正孔、電子が共に注入されやすく、秩序
性の大きい凝集構造を持つものが発光効率が高いので、
好適に使用される。また固体状態において強い蛍光特性
を持つことも重要である。なお発光層５の材料として電
子の注入されやすい材料を選んだ場合は、第２図のよう
に電子輸送Ｍ７を省くことも可能である。

また、本発明の電界発光素子の有機薄膜層は上記のよう
積層構或のものに限定されるものではなく，前記正孔輸
送物質を含有する単一の薄膜からなる層とすることも可
能である。

本発明における有機薄膜型電界発光素子は、基板１の表
面に以上述べた各層を薄膜状態で積層することにより作
製される。或膜はキャスティング法やラングミュア・プ
ロジェット法（ＬＢ法）等によって行なわれるが、特に
好適な方法は真空蒸着法である．基板１に陽極２を蒸着
する際に、Ｉ丁０等高融点材料を使用した場合には電子
ビーム加熱により、また金などのように比較的融点の低
い材料を用いた場合は抵抗加熱により、陽極用材料を融
点以上に加熱して蒸発させればよい。蒸着時の真空度は
Ｉ　Ｘ　１０−３丁ｏｒｒ以下、望ましくはＩ　Ｘ　１
０−’　Ｔｏｒｒ以下、また蒸発源と基板１との距離は
１５ａｍ以上としておくことが望ましい．また正孔輸送
Ｍ６、発光層５、電子輸送層７、陰極３を順次蒸着させ
る場合に均一で且つ緻密な膜を得るためには、蒸着する
材料に応じて、蒸発源ボートの温度や蒸着速度、或いは
基板温度を精度良くコントロールする必要がある。

このようにして形成された電界発光素子にリード線を接
続することにより発光が生起する．なお使用する材料に
よっては、大気中に放置しておくと徐々に酸化したり、
吸湿したりして特性が劣化する場合があるので、必要に
応じて保護層を設けるか，或いは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６〔
効果〕 本発明の電界発光素子は有機薄膜層の少なくとも一層が
前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物を正孔輸送物質と
して含有する層であることから、低電圧で岨動可能であ
って、発光性能が長時間に亘って持続すると共に発光波
長のコントロールが可能であり、しかも耐久性に優れる
等多くの利点を有する。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 厚さ１’．１ｍ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、このガラス基板上に電
子ビーム蒸着により厚さ約５ｏｏλのＩＴＯ薄膜からな
る陽極を形威した。

次に、この陽極上に下記化合物（ｄ＞を真空蒸着し、厚
さ８００人の正孔輸送層を形威した。

次いで正孔輸送層上に下記に示される８−ヒドロキシキ
ノリンアルミニウム を約８００人の厚さに蒸着して発光層を形或し，更にマ
グネシウムを約１，ＯＯＯＡ蒸着し、陰極を形成して第
２図のような構造の電界発光素子を作製した．なお、正
孔輸送層以降の材料は抵抗加熱により蒸発させた．つい
で陽極及び陰極よりリード線を引き出し、直流電源に接
続して電流を通じたところ、明瞭な発光がｗ４ｍされた
．またこの電界発光素子は下記のような特性を有するこ
とが確認された． 発光色・・・黄緑色 発光開始電圧・・・＋４■ 駆動電流・・・０．１〜６ｍＡ／　ａＪ実施例２〜１１ 実施例１における正孔輸送物質である式（ａ）の化音物
に代えて、表−１に示される化合物を用いた以外は実施
例１と同様にして実施例２〜１１の電界発光素子を得た
． これらの電界発光素子の特性を表−・１に示す。

なお、表−１において（ｂ）〜（ｋ）の各記号は以下の
化合物を示す． 実施例１２ 十分に洗浄を行なった厚さ１．１ｍｍの無アルカリ硼硅
酸ガラスに金を約２００λ蒸着してＩＩ！極を形威した
。

ついで、陽極上に前記化合物（ｉ）を真空蒸着し厚さ８
００λの正孔輸送層を設けた。

次にこの正孔輸送層上に下記の１２−フタロペリノン誘
導体 を約１，５００人の厚さに蒸着して発光層を形成してた
。更にこの上に下記のペリレン誘導体を約１．，０００
人蒸着して電子輸送層を設け，更にその上に陰極として
アルミニウムを約ｉ，ｏｏｏ人蒸着し、第１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
り蒸発させた．陰極及び陰極よりリード線を引き出し，
直流電流に接続して電流を通じたところ、明瞭な発光が
観測された。

また、この電界発光素子は下記のような特性を有するこ
とが確認された。

発光色・・・黄橙色、発光開始電圧・・・＋３０Ｖ、翻
動電流・・・８−８０＋＋＋Ａ／ｊ 実施例１３〜１９ 実施例１２における正孔輸送物質である式（ｉ）の化合
物に代えて、表−２に示される化合物を用いた以外は実
施例１２と同様にして実施例１３〜１９の電界発光素子
を得た． これらの電界発光素子の特性を表−２に示す．なお、表
−２における各記号は以下のものを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る代表的な電界発光素子
の模式断面図であり、第３図は従来の電界発光素子の模
式断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）二つの電極間に一層以上の有機化合物から構成さ
   れる層を設けた電界発光素子において、少なくとも一層
   が正孔輸送物質として下記一般式（Ｉ）で表わされる化
   合物を含有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▼…（Ｉ） （式中、Ａは▲数式、化学式、表等があります▼ ９−アントリル基、または置換または無置換のＮ−アル
   キルカルバゾリル基を示し、Ｒ＾１は水素原子、アルキ
   ル基、アルコキシ基、ハロゲン原子または置換アミノ基 〔▲数式、化学式、表等があります▼（式中Ｒ＾３及び
   Ｒ＾４はアルキル基、置換もしく無置換のアラルキル基
   または置換もしくは無置換のアリール基を示し、Ｒ＾３
   ，Ｒ＾４は環を形成してもよい）〕を示し、ｍは２以上
   の場合は同一の基でも異なる基でもよい。Ｒ＾２は水素
   原子、アルキル基または置換もしくは無置換のフェニル
   基を示す。ｎは０または１の整数、１は０，１，２また
   は３の整数である。）