JPH05271651A - エレクトロルミネッセンス素子とエレクトロクロミック素子 - Google Patents

エレクトロルミネッセンス素子とエレクトロクロミック素子

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JPH05271651A
JPH05271651A JP4067917A JP6791792A JPH05271651A JP H05271651 A JPH05271651 A JP H05271651A JP 4067917 A JP4067917 A JP 4067917A JP 6791792 A JP6791792 A JP 6791792A JP H05271651 A JPH05271651 A JP H05271651A
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JP
Japan
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electron
monomer
group
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Withdrawn
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JP4067917A
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English (en)
Inventor
Tetsuzo Yoshimura
徹三 吉村
Satoshi Tatsuura
智 辰浦
Wataru Toyama
弥 外山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エレクトロルミネッセンス素子とエレクトロ
クロミック素子に関し、ポリマを用いて特性の優れた素
子を実用化することを目的とする。 【構成】 n型ポリマ鎖とp型ポリマ鎖の間に蛍光分子
を配置してエレクトロルミネッセンス素子を構成し、ま
た、電子供与性モノマと電子受容性モノマとを単位と
し、電子ブロック性モノマを介して多重に配列してエレ
クトロクロミック素子を構成するか、或いは電子供与性
モノマと電子受容性モノマとがその間にバリア分子を介
して多重に配列してエレクトロクロミック素子を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子有機化合物を用い
てなるエレクトロルミネッセンス素子とエレクトロクロ
ミック素子に関するもので、共に情報の光制御に使用さ
れる。
【0002】
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス(Electrolum
inescence 略してEL) 素子とエレクトロクロミック(E
lectrochromic 略してEC) 素子はもともと無機化合物
を構成要素として発展してきた。
【0003】すなわち、ELは硫化亜鉛(ZnS) 系の蛍光
体を発光層とし、これを酸化イットリウム(Y2O3)のよう
な誘電体薄膜で挟むか、或いは蛍光体の微粉末を誘電体
中に分散し、これを透明電極とアルミニウム(Al)などの
背面電極で挟んで電界を加えて発光させるもので、発光
素子として使用されている。
【0004】一方、有機の低分子薄膜を用いて電子輸送
層/発光層/ホール輸送層/の三層構造をとる有機のE
Lは三原色の発光が可能なため注目されているが、現状
では発光強度が不充分であり、また、寿命にも問題があ
る。
【0005】また、ECは電圧の印加により物質の色が
変化する現象を言い、モリブデン(Mo) や鉄(Fe)を添加
した酸化タングステン(WO3) や酸化モリブデン(MoO3)
では電極からの電子の注入により還元されて無色から青
色に変わるのを利用して光制御を行なっている。
【0006】なお、一般にEC素子は動作にイオン伝導
を必要とし、大量の電荷移動を伴うことから、動作スピ
ードと寿命が不充分であると云う問題がある。これらの
ことから、特性が優れ、且つ長寿命なEL素子とEC素
子は未だ実用化に到っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】現在まで各種のEL素
子とEC素子が提案されているが、EL素子については
発光強度が不充分で、また、寿命にも問題がある。
【0008】また、EC素子については動作スピードが
遅く、また、寿命にも問題がある。そこで、分子配列を
制御したポリマを用いてこれらの問題のないEL素子と
EC素子を実用化することが課題である。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、n型ポリ
マ鎖とp型ポリマ鎖の間に蛍光分子を配置してEL素子
を構成し、また、電子供与性モノマと電子受容性モノマ
とを単位とし、電子ブロック性モノマを介して多重に配
列してEC素子を構成するか、或いは電子供与性モノマ
と電子受容性モノマとがその間にバリア分子を介して多
重に配列してEC素子を構成することにより解決するこ
とができる。
【0010】
【作用】本発明は気相成長法(CVD法),分子線析出
法(MBD法),蒸着重合法や発明者等が提案している
分子膜形成法(Molecular-layer Deposition略してML
D法,特願平03-132448,平成3年3月26日出願) のよう
な気相成長法を用い、モノマの分子配列を制御しながら
成長させて電子供与性ポリマ(以下n型ポリマ)と電子
受容性ポリマ(以下p型ポリマ)を作るもので、この成
長の過程でn型ポリマとp型ポリマの間に蛍光分子(モ
ノマ)を挿入することによりEL素子用ポリマを作るも
のである。
【0011】また、電子受容性モノマと電子供与性モノ
マと電子ブロック性モノマとを気相成長法により配列さ
せ、電子ブロック性モノマで電子受容性モノマと電子供
与性モノマとの反応系を閉じ込め、電子ブロック性モノ
マを介して電界を加えるか、或いは、電子供与性モノマ
と電子受容性モノマとを反応させて二重結合はもつもの
ゝ共役結合をもたないポリマを作ることにより電子受容
性モノマと電子供与性モノマとの反応系を閉じ込め、こ
のポリマに電界を加えることによりEC素子を作るもの
である。
【0012】なお、こゝで、モノマの分子配列を制御し
ながら成長させてn型ポリマとp型ポリマの形成法を説
明すると次のようになる。
【0013】
【化1】
【0014】(1)式は当量づつのテレフタルアルデヒ
ド(略称TPA)とパラフェニレンジアミン( 略称PPDA) を
反応させて共役二重結合をもつポリアゾメチンを形成す
る例を示している。
【0015】すなわち、ベンゼン環の対称位置(アニー
レン基) に一対のアルデヒド基(-CHO)をもつTPA とベン
ゼン環の対称位置(アニーレン基) に一対のアミノ基(-
NH2)をもつPPDAとを反応させると、CNの二重結合をもつ
アゾメチンが形成されるが、発明者等が提案しているM
LD法のような気相成長法を行なって被処理基板上にTP
A モノマとPPDAモノマとを一分子層づづ交互に気相成長
させて成膜させると、共役二重結合が交互に並んだポリ
アゾメチンを作ることができ、このポリマの電子雲は主
鎖に沿って長く広がるために導電性を示す。
【0016】こゝで、ベンゼン環の両側に-CHO基のみを
もつTPA の代わりに、反応式(1)の下の構造式に示す
ように、更にベンゼン環の水素がニトロ基(-NO2)に置換
しているTPA を使用するか、或いはPPDAを構成するベン
ゼン環の水素がニトロ基(-NO 2)に置換しているPPDAを使
用して気相反応を行なわせると、ニトロ基(-NO2)はアク
セプタとして働くことからp型の電導をするポリマを得
ることができる。
【0017】また、これと同様にドナーとして働くジメ
チルアミノ基〔-N(CH3)2 構造式では略して-NMe2]で一
部を置換したTPA かPPDAを用いて気相成長を行なうとn
型の電導をするポリマを得ることができる。
【0018】なお、n型ポリマあるいはp型ポリマの電
導度は気相成長の過程で使用するモノマの特性(置換基
の数)とポリマ中の存在頻度により決められる。すなわ
ち、使用するTPA モノマとPPDAモノマとして総てベンゼ
ン環に最右側の構造式に示す二個の-NMe2 をもつモノマ
を使用すれば、電子易動度の高いn型ポリマを作ること
ができる。
【0019】
【実施例】
実施例1:(請求項1,2関連) 図1および図2は本発明に係るEL素子の構成を示す断
面図である。
【0020】すなわち、被処理基板上にMBE法,MB
D法,MLD法のような気相成長法を用い、先に記した
方法によりp型のポリマを作って後、発光分子(モノ
マ)を一層または複数層形成し、更にこの上にn型のポ
リマを作り、この上下に電極1を設けたものであるが、
発光部の構成が異なっている。
【0021】すなわち、図1の構造においては、例えば
TPA やPPDAにおいてアクセプタやドナーとして働く基の
代わりに一般式(2)〜(7)に示す発光分子をもつモ
ノマを使用してアゾメチン結合を行なわせたものであ
る。
【0022】
【化2】
【0023】また、図2の構造においては、一般式
(2)〜(7)に示す発光分子の骨格の両端を形成する
ベンゼン環の水素或いはメトキシ基などをアルデヒド基
とアミノ基に置換したものを用意し、この両者の間でア
ゾメチン結合を行なわせることにより発光部をポリマ鎖
の中に導入したものである。
【0024】そして、n型のポリマ側の電極1に負の電
圧をp型のポリマ側の電極1に正の電圧を印加すると、
順方向電流が流れ、発光分子Lに電子と正孔の注入が行
なわれて発光が生ずる。
【0025】このような構造をとることの利点は、従来
の電導が分子間のホッピングによるキャリアの移動によ
るため、電流があまり流れないのに対し、本発明に係る
EL素子においては、発光分子の骨格は共役結合を通じ
て共役ポリマ内に挿入されており、そのため、共役ポリ
マより発光分子への高いキャリア注入効率が実現でき
る。
【0026】そのため大電流が流れ易く、輝度が向上
し、また寿命についても有利になる。 実施例2:(請求項3,4関連)
【0027】
【化3】
【0028】こゝで、一般式(8)〜(9)は電子受容
性モノマ、一般式(10) 〜(12)は電子供与性モノマ、ま
た、一般式(13)と(14)は電子ブロック性モノマの代表例
を示している。
【0029】そして、電子供与性モノマ,電子受容性モ
ノマ,電子ブロック性モノマのそれぞれについて両端に
-CHO基と-NH2基をもつモノマを用い、気相成長法により
図3に示すように電極1の上に電子ブロック性モノマ2
を膜形成した後、この上に順次に一分子層づつ電子供与
性モノマ3,電子受容性モノマ4,電子ブロック性モノ
マ2と累積し、それぞれアゾメチン結合させてポリマと
した後、この上に電極1を設けることによりEC素子が
形成される。
【0030】このような構造をとると、電子供与性モノ
マと電子受容性モノマとは共役系で繋がるものゝ、電子
ブロック性モノマは分子の内部に連続した一重結合があ
ることから電荷を閉じ込め、電導を阻止することができ
る。
【0031】そして、電子受容性モノマ側に正の電圧
を、電子供与性モノマ側に負の電圧を印加すると、電子
受容性モノマ側に電子が、また電子供与性モノマ側に正
孔が生じ、このために前者は酸化状態、また後者は還元
状態となり、分子の光吸収スペクトルが変化し、色が変
わる。
【0032】本発明に係るEC素子の特徴はイオンの移
動が不必要であり、また、電子の移動も10〜20Å程度と
分子サイズと短いことである。そのために、応答速度と
寿命は従来のEC素子に較べて著しく向上している。 実施例3:(請求項5,6関連) 実施例2に示したEC素子の特徴は電子供与性モノマと
電子受容性モノマを電子ブロック性モノマで閉じ込めた
状態で電界を加え、電子の偏りを生じさせたものである
が、電子供与性モノマと電子受容性モノマの閉じ込めは
別の方法によっても行なうことができる。
【0033】すなわち、先の(1)式においては、ベン
ゼン環の対称位置に一対のアルデヒド基(-CHO) をもつ
TPA とベンゼン環の対称位置に一対のアミノ基(-NH2)を
もつPPDAとを反応させて共役結合をもつポリアゾメチン
が作られている。
【0034】然し、TPA の片方の-CHOの代わりに-COCl,
-NCO,-COOHのような基を、またPPDAの片方の-NH2の代わ
りに-OH,-NHSi(CH3)のような基を用いて反応を行なわせ
ると、二つのベンゼン環がCNの二重結合で繋がったアゾ
メチンが得られるものゝ、他の側では一重結合となり共
役結合は切断されてポリアゾメチンは得られない。
【0035】そこで、本発明はベンゼン環のH原子の一
部をドナー或いはアクセプタとなる基で置換すると共に
一方の-CHOの代わりに-COCl,-NCO,-COOHのような基をも
つTPA とベンゼン環のH原子の一部をドナー或いはアク
セプタとなる基で置換すると共に、一方の-NH2の代わり
に-OH,-NHSi(CH3)のような基をもつPPDAとを順次に一分
子層づつ気相成長させて反応させることにより、電子供
与性モノマと電子受容性モノマとのアゾメチン結合体を
外側の一重結合をとる分子で閉じ込めることができ、こ
の分子はバリア分子と云われている。
【0036】そして、このように電子供与性モノマと電
子受容性モノマとが閉じ込められて配列してできている
ポリマの両側に電極を設けてEC素子が形成される。
【0037】
【発明の効果】本発明は気相成長法により電子供与性モ
ノマ,電子受容性モノマ,電子ブロック性モノマ,発光
モノマなどを単分子層づつ膜形成してEL素子やEC素
子を形成するもので、本発明の実施により従来の較べて
特性の優れた機能素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るEL素子の構成を示す断面図であ
る。
【図2】本発明に係る別のEL素子の構成を示す断面図
である。
【図3】本発明に係るEC素子の構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 電極 2 電子ブロック性モノマ 3 電子供与性モノマ 4 電子受容性モノマ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型ポリマ鎖とp型ポリマ鎖の間に蛍光
    分子を配置してなることを特徴とするエレクトロルミネ
    ッセンス素子。
  2. 【請求項2】 前項記載のn型ポリマ鎖がベンゼン環な
    どの共役系をもつ骨格に一対またはこれ以上のアルデヒ
    ド基を置換基としてもち、必要に応じてドナーとして働
    く基か、アクセプタとして働く基を有するモノマであ
    り、また、前項記載のp型ポリマ鎖がベンゼン環などの
    共役系をもつ骨格に一対またはこれ以上のアミノ基を置
    換基としてもち、必要に応じてドナーとして働く基か、
    アクセプタとして働く基を有するモノマであり、該両モ
    ノマを気相成長法により反応させて連続した共役系を骨
    格にもつポリアゾメチン系のn型ポリマ或いはp型ポリ
    マを作り、該両ポリマの間に発光分子を挿入し、両端に
    電界印加用の電極を設けたことを特徴とする請求項1記
    載のエレクトロルミネッセンス素子。
  3. 【請求項3】 電子供与性モノマと電子受容性モノマと
    を単位とし、電子ブロック性モノマを介して多重に配列
    してなることを特徴とするエレクトロクロミック素子。
  4. 【請求項4】 ベンゼン環などの共役系をもつ骨格に一
    対またはこれ以上のアルデヒド基を置換基としてもつ電
    子供与性モノマ,電子受容性モノマ,共役系が分子内で
    切断されているがアルデヒド基をもつ電子ブロック性モ
    ノマと、ベンゼン環などの共役系をもつ骨格に一対また
    はこれ以上のアミノ基を置換基としてもつ電子供与性モ
    ノマ,電子受容性モノマ,共役系が分子内で切断されて
    いるがアミノ基をもつ電子ブロック性モノマを、基板上
    に電子ブロック性モノマ,電子供与性モノマ,電子受容
    性モノマ,電子ブロック性モノマの順に気相成長させ
    て、アゾメチン結合をもつポリマ鎖を形成し、該ポリマ
    鎖の両端に電界印加用の電極を設けたことを特徴とする
    請求項3記載のエレクトロクロミック素子。
  5. 【請求項5】 電子供与性モノマと電子受容性モノマと
    がその間にバリア分子を介して多重に配列してなること
    を特徴とするエレクトロクロミック素子。
  6. 【請求項6】 一端にアルデヒト基またはアミノ基をも
    つ電子供与性モノマと一端にアミノ基またはアルデヒド
    基をもつ電子受容性モノマとを気相成長法によりアゾメ
    チン結合させ、不連続な共役系をもつポリマ鎖を形成
    し、該ポリマ鎖の両端に電界印加用の電極を設けたこと
    を特徴とする請求項5記載のエレクトロクロミック素
    子。
JP4067917A 1992-03-26 1992-03-26 エレクトロルミネッセンス素子とエレクトロクロミック素子 Withdrawn JPH05271651A (ja)

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Cited By (4)

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