JPH05179240A - 電界発光素子 - Google Patents

電界発光素子

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JPH05179240A
JPH05179240A JP4149988A JP14998892A JPH05179240A JP H05179240 A JPH05179240 A JP H05179240A JP 4149988 A JP4149988 A JP 4149988A JP 14998892 A JP14998892 A JP 14998892A JP H05179240 A JPH05179240 A JP H05179240A
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JP
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group
organic compound
compound
light emitting
electroluminescent element
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JP4149988A
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Inventor
Toshihiko Takahashi
俊彦 高橋
Masabumi Ota
正文 太田
Teruyuki Onuma
照行 大沼
Hirota Sakon
洋太 左近
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 有機化合物層のうち少なくとも一層が、下記
一般式化1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。 【化1】 (式中、R1及びR2は各々独立に水素原子、シアノ基、
アルキル基又はアリール基を示す。Ar1及びAr2は各
々に独立に置換もしくは未置換の炭素環式芳香環または
置換もしくは未置換の複素環式芳香環を表わす。) 【効果】 本発明の電界発光素子は、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り、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できる等の利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】
【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Mn、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。
【0003】(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。たとえば、特開
昭59−194393、米国特許4,539,507、
特開昭63−2956695、米国特許4,720,4
32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
から成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、有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。
【0004】また、Jpn.Journal of A
pplied Physicd,vol.27,p71
3−715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陰極から成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
タロペリノンが例示されている。
【0005】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。
【0006】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、発光波長のコントロール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。
【0007】
【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
子を提供することにある。
【0008】
【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、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、下記一般式化1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。
【化1】 (式中、R1及びR2は各々独立に水素原子、シアノ基、
アルキル基又はアリール基を示す。Ar1及びAr2は各
々に独立に置換もしくは未置換の炭素環式芳香環または
置換もしくは未置換の複素環式芳香環を表わす。)
【0009】ここで、上記一般式化1におけるAr1
Ar2で示される炭素環式芳香環、または複素環式芳香
環としては、以下のものをあげることができるが、Ar
1,Ar2は同一のものでない方がよい。というのは、対
称型の有機化合物は一般に結晶性が良くそのことが、か
えって長時間にわたって安定な薄膜をつくるうえで問題
となるからである。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、フェナントリル、イン
デニル、ピレニル、ピリジル、ピリミジル、フラニル、
ピロニル、チオフェニル、キノリル、ベンゾフラニル、
ベンゾチオフェニル、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、ベンゾイミダゾリル、
ピラゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンジチオフェニル
等。また、Ar1,Ar2の置換基としては、以下のもの
をあげることができる。
【0010】(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〜C20とりわけC1
12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、C1〜C12のアル
コキシ基、フェニル基、またはハロゲン原子、C1〜C
12のアルキル基、若しくはC1〜C12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。 (3)アルコキシ基(−OR1):R1は(2)で定義し
たアルキル基を表わす。 (4)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C1〜C12のアル
コキシ基、C1〜C12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。 (5)アルキルチオ基(−SR1);R1は(2)で定義
したアルキル基を表わす。 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
ェニル基、ビフェニリル基、またはナフチル基が挙げら
れ、これらはC1〜C12のアルコキシ基、C1〜C12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。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
を形成しても良い。 (7)アルコキシカルボニル基(−COOR4):R4
(2)で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(−SO2
4)、カルバモイル基 及びR4は上記で定義した意味を表わす。但しR2及びR
3に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。 またA1,A2が置換若しくは無置換のアルキル基である
場合、それらは前記(2)で定義したアルキル基と同じ
である。
【0011】また、上記一般式におけるR1,R2で示さ
れるアルキル基、アリール基の例としては以下のものを
あげることができる。 アルキル基;好ましくはC1〜C20とりわけC12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
は更にハロゲン原子、水酸基、シアノ基、C1〜C12
アルコキシ基、フェニル基またはハロゲン原子、C1
12のアルキル基若しくはC1〜C12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、アセナフテニル、フ
ルオレニル、フェナントリル、インデニル、ピレニル、
ピリジル、ピリミジル、フラニル、ピロニル、チオフェ
ニル、キノリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニ
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、ベンゾイミダゾリル、ピラゾリル、ジベ
ンゾフラニル、ジベンジチオフェニル等を示し、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、
ニトロ基、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。
【0012】次に本発明で使用される一般式化1で表わ
される化合物の具体例を表1に示すが、本発明はこれら
に限定されるものではない。
【表1−(1)】
【表1−(2)】
【表1−(3)】
【表1−(4)】
【0013】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、0.05μm〜0.5μmの厚みに薄膜化すること
により有機化合物層を形成し、陽極及び陰極で挾持する
ことにより構成される。
【0014】以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説
明する。図1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成
のものである。図1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。
【0015】図2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成したものであ
る。この構成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。
【0016】図3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、これは上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ることができる。
【0017】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。
【0018】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、図1、図2及び図3の様
な構成をとることができる。
【0019】また本発明においては、前記一般式化1に
おけるAr、Ar2、R1、R2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。
【0020】従って、図2及び図3の構成の場合、発光
層形成成分として、前記一般式化1で示される化合物の
2種類以上用いても良い。
【0021】本発明においては、発光層形成成分として
前記一般式化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−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、またはペリレンテト
ラカルボン酸誘導体等を用いることができる。
【0022】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、わずかなピ
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、発光層の形成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
使用できるポリマー結合剤としては、ポリスチレン、ポ
リビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポ
リメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポ
リエステル、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。
【0023】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或いは酸化錫(SnO2)、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)、ポリピロール等の導電性ポリマーな
どを用いることができる。
【0024】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%以上の光透過率を有することが望ましい。
【0025】本発明においては、透明陽極を透明基板上
に形成し、図1〜図3の様な構成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。
【0026】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。
【0027】
【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1 ガラス基板上に大きさ3mm×3mm、厚さ700Åの
酸化錫インジウム(ITO)による陽極を形成し、その
上に下記一般式化2で示されるジアミン誘導体からなる
ホール輪送層500Å、前記化合物No.7からなる電
子輸送層500Å、アルミニウムからなる陰極を各々真
空蒸着により形成し、図2に示すような素子を作製し
た。蒸着時の真空度は約0.7×10-6torrであ
り、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着し
たところ電流密度100mA/cm2において印加電圧
が22Vであり、黄緑色の明瞭な発光が長時間にわたっ
て確認された。この時の発光波長は577nmで、輝度
は190cd/m2であった。
【化2】
【0028】実施例2 実施例1で用いた化合物No.7のかわりに化合物N
o.6を用いた以外は、実施例1と同様に素子を作成
し、駆動したところ、電流密度100mA/m2におい
て印加電圧が22Vであり、黄緑色の明瞭な発光が長時
間にわたって確認された。この時の発光波長は568n
mで、輝度は30cd/m2であった。
【0029】実施例3 ガラス基板上に大きさ3mm×3mm、厚さ700Åの
酸化錫インジウム(ITO)による陽極を形成し、その
上に前記化合物No.2からなる発光層1000Å、つ
いでアルミニウムからなる陰極を各々真空蒸着により形
成し、図1に示すような素子を作成した。蒸着時の真空
度は約0.7×10-6torrであり、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着したところ、電流密
度100mA/cm2において印加電圧が20Vであ
り、緑色の明瞭な発光が長時間にわたって確認された。
この時の発光波長は537nmで、輝度は50cd/m
2であった。
【0030】実施例4 実施例3で用いた化合物No.2のかわりに化合物N
o.1を用いた以外は実施例3と同じように素子を作成
し、駆動したところ、電流密度100mA/m2におい
て、印加電圧が27Vであり、黄緑色の明瞭な発光が長
時間にわたって確認された。この時の発光波長は559
nmで、輝度は30cd/m2であった。
【0031】実施例5 ガラス基板上に大きさ3mm×3mm、厚さ700Åの
酸化錫インジウム(ITO)による陽極を形成し、その
上に前記化合物No.46からなる発光層1000Å、
ついでアルミニウムからなる陰極を各々真空蒸着により
形成し、図1に示すような素子を作成した。蒸着時の真
空度は約0.7×10-6torrであり、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着したところ、電流
密度100mA/cm2において印加電圧が20Vであ
り、黄緑色の明瞭な発光が長時間にわたって確認され
た。この時の発光波長は549nmで、輝度は40cd
/m2であった。
【0032】
【発明の効果】本発明の電界発光素子は有機化合物層の
構成材料として前記一般式化1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
産できる等の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る電界発光素子の模式断面図であ
る。
【図2】 本発明に係る他の電界発光素子の模式断面図
である。
【図3】 本発明に係る更に別の電界発光素子の模式断
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 左近 洋太 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、下記一般式化1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。 【化1】 (式中、R1及びR2は各々独立に水素原子、シアノ基、
    アルキル基又はアリール基を示す。Ar1及びAr2は各
    々に独立に置換もしくは未置換の炭素環式芳香環または
    置換もしくは未置換の複素環式芳香環を表わす。)
  2. 【請求項2】 Ar1とAr2が各々異なる基である請求
    項1の電界発光素子。
JP4149988A 1991-08-21 1992-05-18 電界発光素子 Pending JPH05179240A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6555959B1 (en) 1999-09-30 2003-04-29 Fuji Photo Film Co., Ltd. Material for light emitting device, light emitting device using thereof, and amine compound
JP2013510101A (ja) * 2009-11-04 2013-03-21 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 液晶媒体のための化合物および高周波構成要素のためのその使用

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