JPH06342690A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH06342690A
JPH06342690A JP5101073A JP10107393A JPH06342690A JP H06342690 A JPH06342690 A JP H06342690A JP 5101073 A JP5101073 A JP 5101073A JP 10107393 A JP10107393 A JP 10107393A JP H06342690 A JPH06342690 A JP H06342690A
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poly
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Katsumi Yoshino
勝美 吉野
Toshihiro Onishi
敏博 大西
Masanobu Noguchi
公信 野口
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電圧を加えると発光色が変化し、多色のバック
ライトの面状光源、フラットパネルカラーディスプレイ
等の装置として用いることができる有機エレクトロルミ
ネッセンス素子を提供する。 【構成】少なくとも一方が透明または半透明である一対
の陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発光層
を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが混合
されてなる層であり、電圧により発光波長が変化するこ
とを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機エレクトロルミネッ
センス素子(以下、有機EL素子ということがある。)
に関する。詳しくは、共役系高分子と蛍光性低分子化合
物とが混合されてなる層を発光層として用いた有機EL
素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から用いられている無機エレクトロ
ルミネッセンス素子(以下、無機EL素子ということが
ある。)は発光させるのに高電圧が必要であった。最
近、Tangらは有機蛍光色素を発光層とし、それに電
子写真の感光体等に用いられていた有機電荷輸送性化合
物を積層した二層構造を有する有機EL素子を作製し、
発光層のみを有するものに比較して低電圧駆動、高効
率、高輝度の有機EL素子を実現させた(特開昭59−
194393号公報)。有機EL素子は無機EL素子に
比べ、低電圧駆動、高輝度に加えて多数の色の発光が容
易に得られるという特長があることから、 素子構造や有
機蛍光色素、有機電荷輸送化合物について多くの試みが
報告されている〔ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・ア
プライド・フィジックス(Jpn.J.Appl.Ph
ys.)27巻、L269(1988年)〕、〔ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス(J.App
l.Phys.)65巻、3610頁(1989年)
〕。
【0003】これまでに、発光材料を複数混合使用する
ことは高輝度化を目的として報告され、電子と正孔の再
結合で生じた励起状態が励起エネルギーの低い発光材料
に移動し、発光することが試みられている。励起エネル
ギーの低い発光材料として、蛍光の量子収率の高い材料
を用いることにより、発光効率を高める方法が開示され
ている。しかし、発光波長は励起エネルギーの小さい蛍
光化合物の蛍光波長と一致している。また、高分子量の
発光材料としては、WO9013148号公開明細書、
特開平3−126787号公報、アプライド・フィジッ
クス・レターズ(Appl.Phys.Lett.) 5
8巻、1982頁(1991年)などで単独で用いるこ
とが提案されているにすぎなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で報告されてきた有機EL素子は用いる発光材料によ
り、発光色が決まり、多色化には、異なる発光色を示す
素子を複数個組み合わせる必要があった。EL素子は直
流電圧で駆動しており、電圧値により発光色を変える試
みはこれまで報告されていなかった。本発明の目的は共
役系高分子と蛍光性低分子化合物の混合物を発光層と
し、電圧により、発光色が異なる有機EL素子を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、共役系高
分子材料を発光層として用いた有機EL素子の多色化を
鋭意検討してきた。その結果、共役系高分子と蛍光性低
分子化合物とを混合し、これらを発光材料として、正孔
を注入する陽極と電子を注入する陰極との間に発光層を
形成することにより、共役系高分子材料を単独で用いた
場合、または共役系高分子からなる層と蛍光性低分子化
合物からなる層とを積層して用いた場合に比べて、電圧
により発光スペクトルが変化することを見い出し、本発
明に至った。
【0006】すなわち、本発明は次に記す発明である。 (1)少なくとも一方が透明または半透明である一対の
陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発光層を
有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該
発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが混合さ
れてなる層であり、電圧により発光波長が変化すること
を特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 (2)少なくとも一方が透明または半透明である一対の
陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発光層を
有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該
発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが混合さ
れてなる層であり、かつ陰極と該発光層との間に、該発
光層に隣接して電子輸送性化合物からなる層を設けてな
り、電圧により発光波長が変化することを特徴とする有
機エレクトロルミネッセンス素子。 (3)少なくとも一方が透明または半透明である一対の
陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発光層を
有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該
発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが混合さ
れてなる層であり、かつ陽極と該発光層との間に、該発
光層に隣接して正孔輸送性化合物からなる層を設けてな
り、電圧により発光波長が変化することを特徴とする有
機エレクトロルミネッセンス素子。 (4)少なくとも一方が透明または半透明である一対の
陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発光層を
有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該
発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが混合さ
れてなる層であり、かつ陰極と該発光層との間に、該発
光層に隣接して電子輸送性化合物からなる層と、陽極と
該発光層との間に、該発光層に隣接して正孔輸送性化合
物からなる層とを設けてなり、電圧により発光波長が変
化することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。
【0007】以下、本発明の有機EL素子について詳細
に説明する。まず、本発明の有機EL素子に用いられる
材料について説明する。本発明に用いられる共役系高分
子は高分子主鎖がsp2 混成している炭素原子が連続し
て結合している高分子をいい、具体的にはポリアセチレ
ンおよびその誘導体、2価の芳香族炭素水素基が炭素−
炭素結合により高分子化したものおよびその誘導体、2
価の芳香族性複素環基が炭素- 炭素結合により高分子化
したものおよびその誘導体、並びに2価の芳香族炭素水
素基または2価の芳香族性複素環基とビニレン基とが炭
素−炭素結合して高分子化したものおよびそれらの誘導
体が例示される。上記の共役系高分子のうちで、強い蛍
光を示す観点から好ましいのは化1または化2で表され
るものである。
【0008】
【化1】 (式中、Ar1 は、炭素数1〜20のアルキル基および
炭素数6〜20の芳香族炭化水素基からなる群から選ば
れた少なくとも1つの基が核置換されていてもよい2価
の芳香族炭化水素基、または炭素数1〜20のアルコキ
シ基およびアルキルチオ基からなる群から選ばれた少な
くとも1つの基が核置換された芳香族炭化水素の誘導体
からなる2価の基である。nは5以上の整数を表す。)
【0009】
【化2】 (式中、Ar2 は、炭素数1〜22のアルキル基および
炭素数6〜22の芳香族炭化水素基からなる群から選ば
れた少なくとも1つの基が核置換されていてもよい2価
の芳香族炭化水素基または芳香族性複素環化合物基、ま
たは炭素数1〜22のアルコキシ基およびアルキルチオ
基からなる群から選ばれた少なくとも1つの基が核置換
された芳香族炭化水素の誘導体からなる2価の基または
芳香族性複素環化合物の誘導体からなる2価の基であ
り、かつ該芳香族環または芳香族性複素環が隣接する繰
り返し単位の該芳香族環または芳香族性複素環と連続し
たπ電子共役系を形成するものである。mは5以上の整
数である。)
【0010】化1中のAr1 としてはp-フェニレン基、
ナフタレン-1,4- ジイル基、ナフタレン-1,5- ジイル
基、ナフタレン-2,6- ジイル基、アントラセン−9,10−
ジイル基などの2価の芳香族炭化水素基;それらに炭素
数1〜20のアルキル基および炭素数6〜20の芳香族
炭化水素基から選ばれた基を基当たりに少なくとも一つ
核置換した2価の芳香族炭化水素基;炭素数1〜20の
アルコキシ基およびアルキルチオ基からなる群から選ば
れた少なくとも1つの基が核置換された芳香族炭化水素
の誘導体からなる2価の基が挙げられる。強いエレクト
ロルミネッセンスを示す基としてはp-フェニレン基が好
ましい。上記化1または化2で表わされる共役系高分子
は、蛍光性低分子化合物との混合の容易さから、可溶性
中間体を経て得られたものまたはそのものが溶剤に可溶
性のものが好ましい。このためには炭素数4〜20のア
ルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基からなる
群から選ばれた少なくとも1つ以上の基が核置換してい
る共役系高分子誘導体が好ましい。また、これらの芳香
族炭化水素基、芳香族性複素環化合物基を2種類以上分
子中に有するアリーレンビニレンの共重合体も本発明に
含まれる。
【0011】さらに、炭素数1〜20のアルキル基、ア
ルコキシ基およびアルキルチオ基並びに炭素数6〜20
の芳香族炭化水素基から選ばれた基のうちで、炭素数1
〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチ
ル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル
基、オクチル基、デシル基、ラウリル基、2−エチル−
ヘキシル基、3−メチル−ブチル基、イソプロピル基な
どであり、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オク
チル基、デシル基、2−エチル−ヘキシル基、3−メチ
ル−ブチル基が好ましい。
【0012】また、炭素数1〜20のアルコキシ基とし
ては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ペンチル
オキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オク
チルオキシ基、デシルオキシ基、ラウリルオキシ基、2
−エチル−ヘキシルオキシ基、3−メチル−ブトキシ
基、イソプルピルオキシ基などであり、ペンチルオキシ
基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオ
キシ基、デシルオキシ基、2−エチル−ヘキシルオキシ
基、3−メチル−ブトキシ基が好ましい。
【0013】炭素数1〜20のアルキルチオ基として
は、メチルチオ基、エチルチオ基、ブチルチオ基、ペン
チルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチ
ルチオ基、デシルチオ基、ラウリルチオ基、2−エチル
−ヘキシルチオ基、3−メチル−ブチルチオ基、イソプ
ルピルチオ基などであり、ペンチルチオ基、ヘキシルチ
オ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、デシルチオ
基、2−エチル−ヘキシルチオ基、3−メチル−ブチル
チオ基が好ましい。炭素数6〜20の芳香族炭化水素基
としてはフェニル基、4- アルコキシフェニル基、4-
アルキルフェニル基、1−ナフタレン基、2−ナフタレ
ン基が例示される。
【0014】化1で表される共役系高分子として、具体
的にはポリ-p- フェニレンビニレン、ポリ(2,5−ジ
メチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジ
ペンチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−
ジヘキシル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5
−ジヘプチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,
5−ジオクチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−ジデシル−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−ジメトキシ−p−フェニレンビニレン)、ポ
リ(2,5−ジエトキシ−p−フェニレンビニレン)、
ポリ(2,5−ジペンチルオキシ−p−フェニレンビニ
レン)、ポリ(2,5−ジヘキシルオキシ−p−フェニ
レンビニレン)、ポリ(2,5−ジヘプチルオキシ−p
−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジオクチルオ
キシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジデ
シルオキシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5
−ジペンチルチオ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−ジヘキシルチオ−p−フェニレンビニレ
ン)、ポリ(2,5−ジヘプチルチオ−p−フェニレン
ビニレン)、ポリ(2−メトキシ−5−ヘプチルオキシ
−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2−メトキシ−5
−ラウリルオキシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2−メトキシ−5−(2’−エチル−ヘキシルオキ
シ)−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2−メトキシ
−5−ヘプチルチオ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2−メトキシ−5−ラウリルチオ−p−フェニレンビ
ニレン)、ポリ(2−メトキシ−5−(3’−メチル−
ブトキシ)−p−フェニレンビニレン)などが例示され
る。
【0015】これらの中で、ポリ(2,5−ジペンチル
−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジヘキシ
ル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジヘプ
チル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジオ
クチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジ
ペンチルオキシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−ジヘキシルオキシ−p−フェニレンビニレ
ン)、ポリ(2,5−ジヘプチルオキシ−p−フェニレ
ンビニレン)、ポリ(2,5−ジオクチルオキシ−p−
フェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジデシルオキシ
−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2−メトキシ−5
−ヘキシルオキシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2−メトキシ−5−(3’−メチル−ブトキシ)−p
−フェニレンビニレン)が好ましい。これらの共役系高
分子は単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用
いてもよい。
【0016】化2中のAr2 としては、p-フェニレン基、
ナフタレン-1,4- ジイル基、ナフタレン-1,5- ジイル
基、ナフタレン-2,6- ジイル基、アントラセン-,9,10-
ジイル基などの2価の芳香族炭化水素基;それらに炭素
数1〜20のアルキル基、アルコキシ基およびアルキル
チオ基並びに炭素数6〜20の芳香族炭化水素基から選
ばれた基を基当たりに少なくとも一つ以上核置換した誘
導体;2、5-チエニレン基などの2価の芳香族性複素環化
合物基;またはそれらに炭素数1〜20のアルキル基、
アルコキシ基およびアルキルチオ基並びに炭素数6〜2
0の芳香族炭化水素基から選ばれた基を基当たりに少な
くとも一つ以上核置換した誘導体が挙げられる。強いエ
レクトロルミネッセンスを示す基としてはp-フェニレン
基、2,5-チエニレン基またはその置換体が好ましい。Ar
2 の置換体として用いることのできる炭素数1〜20の
アルキル基、アルコキシ基およびアルキルチオ基並びに
炭素数6〜20の芳香族炭化水素基についてはAr1 に例
示した上記の基が同様に用いられる。
【0017】化2で表される共役系高分子として、具体
的にはポリ-3- ヘプチル- チオフェン、ポリ-3- オクチ
ル- チオフェン、ポリ-3- ドデシル- チオフェン、ポリ
-3-オクダデシル- チオフェン、ポリ-3- ドコシル- チ
オフェン、ポリ-3,4- ジヘプチル- チオフェン、ポリ-
3,4- ジオクチル- チオフェン、ポリ-3,4- ジドデシル-
チオフェン、ポリ-3,4- ジオクダデシル- チオフェ
ン、ポリ-3,4- ジドコシル- チオフェン、ポリ-3- ヘプ
チルオキシ- チオフェン、ポリ-3- オクチルオキシ- チ
オフェン、ポリ-3- ドデシルオキシ- チオフェン、ポリ
-3- オクダデシルオキシ- チオフェン、ポリ-3- ドコシ
ルオキシ- チオフェン、ポリ-3,4- ジヘプチルオキシ-
チオフェン、ポリ-3,4- ジオクチルオキシ- チオフェ
ン、ポリ-3,4-ジドデシルオキシ- チオフェン、ポリ-3,
4- ジオクダデシルオキシ- チオフェン、ポリ-3,4- ジ
ドコシルオキシ- チオフェン、ポリ-3- ヘプチル-1,4-
フェニレン、ポリ-3- オクチル-1,4- フェニレン、ポリ
-3- ドデシル-1,4- フェニレン、ポリ-3- オクダデシル
-1,4- フェニレン、ポリ-3- ドコシル-1,4- フェニレ
ン、ポリ-2,5- ジヘプチル-1,4- フェニレン、ポリ-2,5
- ジオクチル-1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジドデシル
-1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジオクダデシル-1,4-フ
ェニレン、ポリ-2,5- ジドコシル-1,4- フェニレン、ポ
リ-3- ヘプチルオキシ-1,4- フェニレン、ポリ-3- オク
チルオキシ-1,4- フェニレン、ポリ-3- ドデシルオキシ
-1,4- フェニレン、ポリ-3- オクダデシルオキシ-1,4-
フェニレン、ポリ-3- ドコシルオキシ-1,4- フェニレ
ン、ポリ-2,5- ジヘプチルオキシ-1,4- フェニレン、ポ
リ-2,5- ジオクチルオキシ-1,4- フェニレン、ポリ-2,5
- ジドデシルオキシ-1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジオ
クダデシルオキシ-1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジドコ
シルオキシ-1,4- フェニレンなどが例示される。
【0018】これらの中でポリ-3- ヘプチル- チオフェ
ン、ポリ-3- オクチル- チオフェン、ポリ-3- ドデシル
- チオフェン、ポリ-3- オクダデシル- チオフェン、ポ
リ-3- ドコシル- チオフェン、ポリ-2,5- ジヘプチルオ
キシ-1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジオクチルオキシ-
1,4- フェニレン、ポリ-2,5- ジドデシルオキシ-1,4-フ
ェニレン、ポリ-2,5- ジオクダデシルオキシ-1,4- フェ
ニレン、ポリ-2,5- ジドコシルオキシ-1,4- フェニレン
が好ましい。
【0019】化1または化2において、nまたはmは繰
り返し単位の数を表し、5以上であれば特に限定されな
いが、余りにも小さすぎると均一な膜が得られにくい場
合があり、また余りに大きすぎても溶解性が低下し、均
一に製膜することが困難になる場合があるのでnの範囲
は10〜30000が好ましく、10〜10000がよ
り好ましい。
【0020】これらの可溶性中間体を経て合成される共
役系高分子、あるいは有機溶媒可溶の共役系高分子を用
いることにより、中間体と蛍光性低分子化合物の混合溶
液から製膜し、共役系高分子への転換処理を施すか、あ
るいは有機溶媒可溶な共役系高分子と蛍光性低分子化合
物の混合溶液から製膜する場合、この溶液を塗布後乾燥
により溶媒を除去するだけでよく、製造上非常に有利で
ある。
【0021】上記化1で示されるポリ(アリーレンビニ
レン)の合成法としては特に限定されないが、例えば特
開平1−254734号公報、特開平1−79217号
公報等に記載されている方法が用いられる。すなわち、
例えば、相当するビス(ハロゲン化メチル)化合物、よ
り具体的には2,5−ジヘプチルオキシ−p−キシリレ
ンジブロミドを、キシレン/第三級ブチルアルコール混
合溶媒中、第三級ブトキシカリウムを用いて重合させる
脱ハロゲン化水素法を挙げることができる。また、相当
するホスホニウム塩とアルデヒドとをリチウムアルコラ
ートを触媒として反応させる方法であるWittig
法、相当するスルホニウム塩をアルカリ存在下に重合さ
せ、ついで脱スルホニウム塩処理を行なうスルホニウム
塩分解法などが例示される。
【0022】上記化2で示される共役系高分子の合成方
法としては特に限定はないが、例えば、ジャパニーズ・
ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Japane
se Journal of Applied Physics), 23巻、L899ペ
ージ、1984年に記載の方法が用いられる。すなわ
ち、3- アルキルチオフェンを塩化第2鉄を酸化剤とし
て重合する方法を挙げることができる。
【0023】また、これらの高分子化合物を有機EL素
子の発光層として用いる場合、その純度が発光特性に影
響を与えるため、合成後、再沈精製、クロマトグラフに
よる分別等の純化処理をすることが望ましい。
【0024】本発明において、共役系高分子に混合して
使用する蛍光性低分子化合物は、繰り返し構造単位から
なる重合体ではない蛍光性を示す低分子化合物または繰
り返し構造単位が2個もしくは3個からなる蛍光性を示
すオリゴマーである。該蛍光性低分子化合物は、用いる
共役系高分子の蛍光ピーク波長と異なる蛍光ピーク波長
を有するものが好適に使用される。該蛍光性低分子化合
物としては、ナフタレン誘導体;アントラセンおよびそ
の誘導体;ペリレンおよびその誘導体;ポリメチン系、
キサンテン系、クマリン系、シアニン系などの色素類;
8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体;
芳香族アミン、テトラフェニルシクロペンタジエンおよ
びそれらの誘導体;またはテトラフェニルブタジエンお
よびその誘導体などが挙げられる。該蛍光性低分子化合
物として前記の化合物からなる群の少なくとも1つを用
いることが好ましい。具体的には、例えば特開昭57−
51781号公報、同59−194393号公報に記載
されているもの等、公知のものが使用可能である。これ
らの中で、クマリン系色素、8−ヒドロキシキノリンお
よびその誘導体の金属錯体が好ましい。
【0025】蛍光性低分子化合物を共役系高分子に混合
する濃度としては、特に制限はないが、その量は少なす
ぎると多色化の効果が小さく、多すぎると共役系高分子
の発光の寄与が小さくなるのでやはり多色化の効果が小
さくなる。使用する蛍光性低分子化合物の分子量によっ
ても異なるが、混合する濃度は共役系高分子と蛍光性低
分子化合物の合計に対して29重量%を超え、95重量
%以下が好ましく、さらに好ましくは40重量%以上、
90重量%以下である。
【0026】次に、本発明の有機エレクトロルミネッセ
ンス素子として、化1、化2で示される共役系高分子と
蛍光性低分子化合物の混合層に隣接して、正孔輸送層お
よび/または電子輸送層を設けた素子について説明す
る。これらの層に用いる材料としては、使用する共役系
高分子に対して正孔輸送性あるいは電子輸送性が高けれ
ば特に限定されない。例えば、正孔輸送性化合物として
は芳香族ジアミン化合物、ポリビニルカルバゾールなど
が例示される。電子輸送性化合物としてはオキサジアゾ
ール系化合物、ベンゾキノン系化合物、ナフトキノン系
化合物、アントラキノン系化合物、テトラシアノアンス
ラキノジメタン系化合物、ジフェニルジシアノエチレン
系化合物、フルオレノン系化合物、ジフェノキノン系化
合物などが例示される。
【0027】具体的には、特開昭63−70257号公
報、同63−175860号公報、特開平2−1353
61号公報、同2−135359号公報、同3−152
184号公報に記載されているものなど公知のものが使
用可能である。正孔輸送性化合物としては、芳香族ジア
ミン化合物が好ましく、N,N'- ジフェニル-N,N'-ビスメ
チルフェニル- ジアミノ- ビフェニレンが特に好まし
い。電子輸送性化合物としては、オキサジアゾール系化
合物、ベンゾキノン系化合物、アントラキノン系化合物
が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t
−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、
ベンゾキノン、アントラキノンが特に好ましい。正孔輸
送性化合物または電子輸送性化合物は、単独で用いても
よいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0028】本発明の有機EL素子の構造について以下
に述べる。陽極および陰極からなる一対の電極で、透明
または半透明な電極としては、ガラス、透明プラスチッ
ク等の透明基板の上に透明または半透明の電極を形成し
たものが用いられる。陽極の材料としては、導電性の金
属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的
にはインジウム・スズ・オキサイド (ITO) 、酸化ス
ズ (NESA)、Au、Pt、Ag、Cu等が用いられ
る。作製方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、
メッキ法などが用いられる。
【0029】次いで、この陽極上に共役系高分子と蛍光
性低分子化合物とを含む発光層を形成する。製膜方法と
してはこれら材料の混合液を使用してスピンコーティン
グ法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート
法、ロールコート法等の塗布法または真空蒸着法が例示
されるが、混合溶液をスピンコーティング法、キャステ
ィング法、ディッピング法、バーコート法、ロールコー
ト法等の塗布法により製膜するのが特に好ましい。
【0030】発光層の膜厚としては0.5nm〜10μm、
好ましくは1nm〜1μmである。電流密度を上げて発光
効率を上げるためには10〜500nmの範囲が好まし
い。なお、塗布法により薄膜化した場合には、溶媒を除
去するため、減圧下あるいは不活性雰囲気下、室温以上
で材料の分解温度以下、具体的には30〜330℃、好
ましくは60〜300℃、さらに好ましくは100〜2
50℃の温度で熱処理することが望ましい。熱処理する
時間としては、溶媒を除去するためには少なくとも10
分以上処理することが好ましく、実用的には1〜24時
間がより好ましい。次いで、発光層上に電極を設ける。
この電極は電子注入陰極となる。その材料としては、特
に限定されないが、イオン化エネルギーの小さい材料が
好ましい。例えば、Al、In、Mg、MgとAgの合
金(以下、Mg−Ag合金と記載することがある)、I
n−Ag合金、Mg−In合金、グラファイト薄膜等が
用いられる。これらの中ではMg−Ag合金、Mg−I
n合金が好ましい。陰極の作製方法としては真空蒸着
法、スパッタリング法等公知の方法が用いられる。
【0031】また、別の態様である発光層に正孔輸送層
および/または電子輸送層を積層させる場合には上記の
製膜方法を用い、正孔輸送層を設ける場合にはまず、発
光層を製膜する前に、正孔輸送層を設け、ついで発光層
を設ける。また、電子輸送層を設ける場合には、発光層
を設け、その上に電子輸送層を形成する。両方の層を設
ける場合には正孔輸送層、発光層、電子輸送層を順次形
成する。正孔輸送層あるいは電子輸送層の材料として
は、前述の正孔輸送性化合物あるいは電子輸送性化合物
が用いられる。
【0032】正孔輸送性化合物または電子輸送性化合物
の製膜方法としては、公知の方法を用いることができ
る。例えば、粉末状態からの真空蒸着法、あるいは溶媒
に溶かした後のスピンコーティング法、キャスティング
法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法等
の塗布法が挙げられる。また、正孔輸送性化合物または
電子輸送性化合物にさらに化1または化2で表される共
役系高分子またはそれとは別の高分子化合物を加えて、
溶液状態または溶融状態で混合し分散させた後のスピン
コーティング法、キャスティング法、ディッピング法、
バーコート法、ロールコート法等の塗布法を用いること
ができる。混合する高分子化合物としては、特に限定さ
れないが、電荷輸送を極度に阻害しないものが好まし
く、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用
いられる。
【0033】具体的には、化1で表されるポリ(p−フ
ェニレンビニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレ
ン)、ポリ(2,5−ジメトキシ−p−フェニレンビニ
レン)、ポリ(2,5−ジメチル−p−フェニレンビニ
レン)、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)およびそ
の誘導体、化2で表されるポリチオフェンおよびその誘
導体、ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリメ
チルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリシロキサンなどが例示される。製膜が容易に行なえ
るという点では、塗布法を用いることが好ましい。
【0034】発光層の膜厚は上記の単独膜の場合と同様
に、0.5nm〜10μmが好ましく、さらに好ましくは1
nm〜1μmである。電流密度を上げて発光効率を上げる
ためには10〜500nmの範囲が好ましい。また、膜作
成条件も同様である。正孔輸送層あるいは電子輸送層の
膜厚は、少なくともピンホールが発生しないような厚み
が必要であるが、あまり厚いと素子の抵抗が増加し、高
い駆動電圧が必要となり好ましくない。したがって、正
孔輸送層あるいは電子輸送層の膜厚は0.5nm〜10μm
が好ましく、より好ましくは1nm〜1μm、さらに好ま
しくは5〜200nmである。
【0035】次いで、正孔輸送層に発光層が積層されて
いる場合には発光層上に、また発光層に電子輸送層が積
層されている場合、および正孔輸送層、発光層および電
子輸送層が積層されている場合には電子輸送層上に電極
を設ける。この電極は電子注入陰極となり、発光層単独
の場合と同様の電極材料が利用でき、In−Ag合金、
Mg−In合金、グラファイト薄膜等が用いられ、さら
にこれらの中ではMg−Ag合金、Mg−In合金が好
ましい。
【0036】なお、本発明のEL素子の構造としては、
これまで述べた陽極/発光層/陰極(/は層を積層した
ことを示す)、陽極/発光層/電子輸送層/陰極あるい
は陽極/正孔輸送層/発光層/陰極の構造以外に、陽極
と発光層の間、または陰極と電子輸送層との間に高分子
化合物のバッファー層を有する組み合わせの構造、すな
わち陽極/バッファー層/発光層/陰極、陽極/バッフ
ァー層/正孔輸送層/発光層/陰極、陽極/正孔輸送層
/発光層/バッファー層/陰極、陽極/バッファー層/
発光層/電子輸送層/陰極、陽極/発光層/バッファー
層/陰極、陽極/発光層/電子輸送層/バッファー層/
陰極、陽極/バッファー層/発光層/バッファー層/陰
極、陽極/バッファー層/正孔輸送層/発光層/バッフ
ァー層/陰極、陽極/バッファー層/発光層/電子輸送
層/バッファー層/陰極のような構造をとることもでき
る。
【0037】バッファー層に用いる高分子化合物として
は特に限定されないが、電荷輸送を極度に阻害しないも
のが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないもの
が好適に用いられる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバ
ゾール)、ポリアニリンおよびその誘導体;ポリチオフ
ェンおよびその誘導体;ポリ(2,5−チエニレンビニ
レン)およびその誘導体;ポリシランおよびその誘導体
などが例示される。成膜が容易に行なえるという点で
は、塗布法を用いることが好ましい。バッファー層の厚
みは通常0.5nm 〜10μmが好ましく、電流密度を上げ
て発光効率を上げるためにはより好ましくは1〜500
nm、さらに好ましくは2〜100nmである。
【0038】
【実施例】以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
に限定されるものではない。 参考例1 第3ブチルアルコール176gに第3ブトキシカリウム
9.9gを溶解した液に、2,5−ジオクチルオキシ−
p−キシリレンジブロミド20.7gのキシレン溶液2
00gを、還流下、約30分かけて滴下した後、さらに
7時間加熱還流を続けた。次に、重合液を室温まで冷却
した後、これをメタノール中に注ぎ込み、赤色の沈澱物
を得た。ろ過により沈澱物を回収し、メタノール、続い
てエタノール/水混合溶媒、さらにメタノール、最後に
エタノールで洗浄した。これを減圧乾燥して、赤色のポ
リ−2,5−ジオクチルオキシ−p−フェニレンビニレ
ン(C8 17O−PPV)36gを得た。得られたポリ
マーについて、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
(GPC)によるポリスチレン換算の数平均重合度を求
めたところ約160であった。
【0039】実施例1 スパッタリングによって、20nmの厚みでITO膜を付
けたガラス基板に、参考例1で得られたポリ−2,5−
ジオクチルオキシ−p−フェニレンビニレンと蛍光性化
合物としてトリス(8−キノリノール)アルミニウム
〔ポリ−2,5−ジオクチルオキシ−p−フェニレンビ
ニレンとの混合割合は70wt%〕の1wt%トルエン
溶液を用い、スピンコートにより約120nmの厚みで製
膜した。次いで、これを減圧下60℃で1時間乾燥した
後、その上に陰極として、MgとInの合金を100nm蒸着
して、有機EL素子を作製した。蒸着のときの真空度は
3×10-6Torr以下であった。
【0040】この素子に電圧を15.0V 、17.5V 、20.0V
、22.5V と順次昇圧しながら、発光色、発光スペクト
ルを測定した。低い電圧では橙色であるが、電圧が高く
なるにつれ、黄緑色に変化した。この時の発光スペクト
ル変化を図1に示した。低電圧ではポリ(2,5−ジオ
クチルオキシ−p−フェニレンビニレン)の蛍光スペク
トルにほぼ一致する発光スペクトルを示しているが、電
圧の増加とともに520nmにピークが現われ、電圧とと
もにその強度は増加した。
【0041】比較例1 トリス(8- キノリノール)アルミニウムを混合しない
以外は実施例1と同じ方法で100nmの厚みのポリ
(2,5−ジオクチルオキシ−p−フェニレンビニレ
ン)の発光層を作成し、その上に、トリス(8- キノリ
ノール)アルミニウムを100nmの厚みで真空蒸着によ
り製膜した。これに実施例1と同様にMgとInの合金を1
00nm蒸着して有機EL素子を作製した。この素子に1
7.5、25.0Vと順次電圧を加えていったところ、橙色の
発光が見られたが、発光色に変化はほとんどなかった。
この時の発光スペクトル変化を図2に示した。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機EL
素子は、従来のものと比較して、電圧を加えると発光色
が変化し、多色のバックライトとしての面状光源、フラ
ットパネルカラーディスプレイ等の装置としての使用が
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の有機EL素子の発光スペクトル変化
を示す図。
【図2】比較例1の有機EL素子の発光スペクトル変化
を示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一方が透明または半透明である
    一対の陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発
    光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子におい
    て、該発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが
    混合されてなる層であり、電圧により発光波長が変化す
    ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素
    子。
  2. 【請求項2】少なくとも一方が透明または半透明である
    一対の陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発
    光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子におい
    て、該発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが
    混合されてなる層であり、かつ陰極と該発光層との間
    に、該発光層に隣接して電子輸送性化合物からなる層を
    設けてなり、電圧により発光波長が変化することを特徴
    とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 【請求項3】少なくとも一方が透明または半透明である
    一対の陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発
    光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子におい
    て、該発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが
    混合されてなる層であり、かつ陽極と該発光層との間
    に、該発光層に隣接して正孔輸送性化合物からなる層を
    設けてなり、電圧により発光波長が変化することを特徴
    とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 【請求項4】少なくとも一方が透明または半透明である
    一対の陽極および陰極からなる電極間に、少なくとも発
    光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子におい
    て、該発光層が共役系高分子と蛍光性低分子化合物とが
    混合されてなる層であり、かつ陰極と該発光層との間
    に、該発光層に隣接して電子輸送性化合物からなる層
    と、陽極と該発光層との間に、該発光層に隣接して正孔
    輸送性化合物からなる層とを設けてなり、電圧により発
    光波長が変化することを特徴とする有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子。
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