JPS6137872A - 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】 〔技術分野〕 本発明は、電界発光を行なう電界発光素子［エレクトロ
ルミネッセンス（Ｅ　Ｌ）素子］に関し、くわしくは有
機化合物からなる電気化学的特性の異なる２種の薄膜を
組合わせたＥＬ機能を持つ層を有し、特に、低電圧駆動
でも効率良い発光が得られ、十分な輝度を有するＥＬ素
子に関する。

〔従来技術〕

ＥＬ素子は、ＥＬ機能を有する材料、すなわち電界内に
置かれた際に光を発する機能を有する材料を含む発光層
を２つの電極間に配置した構造を有し、これら電極間に
電圧を印加することにより電界を発生させて電気エネル
ギーを直接光に変換して光を発生する発光素子であり１
例えば白熱電球のようにフィラメントを白熱させて発光
させる。あるいは蛍光灯のように電気的に励起した気体
が蛍光体にエネルギーを付与して発光させるなどの従来
の発光方式とは異なり、薄型のパネル状、ベルト状、円
筒状等の種々の形状の例えば、ランプや線、図、画像等
の表示に用いる表示媒体の構成部材として、あるいは大
面積のパネルランプ等の発光体を実現化できる可能性を
有するものとして注目されている。

このようなＥＬ素子は、その発光方式の違いから、発光
層内部でのキャリアーの異動に伴なう電界励起発光を行
なう真性ＥＬ方式と、電極からキャリアーを発光層内に
注入して電界励起発光を行なうキャリアー注入ＥＬ方式
との２つに大Ｓ〈分けられる。

更に、ＥＬ素子は、該素子の有する発光層の構造の違い
から、ＥＬ機能を有する材料からなる薄膜を発光層とし
て有する薄膜型と、ＥＬ機能を有する材ネ１をバインダ
ー中に分散して形成した発光層を有する粉末型との２つ
のタイプに大きく分類される。

なお、上記のＥＬ機能を有する材料としては、従来、Ｍ
ｎ、ＣｕまたはＲｅＦ３　（Ｒｅは粘土類を表わす）等
を賦活剤として含むＺｎＳ等の無機金属材料が主に使用
されてきた。

薄膜型のＥＬ素子は、発光層を薄く形成して、電極間の
距離を十分に短かくすることができ、発光層内でより強
い電界を発生させて、低電圧駆動に於いても、輝度の高
い良好な発光を得るために好適な構造を有している。し
かしながら、上記のＺｎＳを主体とする無機金属材料を
用いて蒸着法等の薄膜形成法により薄膜の発光層を形成
し、この型のＥＬ素子を製造した場合、製造コストが非
常に高くなってしまうという問題があり、また大面積の
均一な薄膜からなる発光層の形成が非常に困難であるた
め、品質の良い大面積のＥＬ素子を量産性良く製造する
ことはできなかった。

これに対して、量産性に富み、コスト的に有利であるＥ
Ｌ素子として、上記のＺｎＳを主体とするＥＬ無機材料
を有機バインダー中に分散して発光層を形成した真性Ｅ
Ｌ方式の有機粉末型ＥＬ素子が知られている。

ところが、この粉末型のＥＬ素子に於いては、層厚を薄
く形成すると、その発光層にピンホール等の欠陥が生己
易く、発光特性を十分に高めるために、発光層の層厚を
一定以上薄くするには構造上の限界があり、十分な発光
、特に高い輝度を得ることができず、また層厚が比較的
厚くなるので、より強い電界を発生させるために、電力
消費が多くなるなどの問題点を有していたにの粉末型の
ＥＬ素子の有する発光層内に、より強い電界を発生させ
るためにフッ化ビニリデン系重合体からなる中間誘電体
層を設けた改良型の粉末型ＥＬ素子が、特開昭５８−１
７２８９１公報によって知られているが、輝度、電力消
費等に於いて満足のいく性能が得られていないのが現状
である。　　　　′一方、最近、種々の薄膜形成法によ
り精度良い薄膜の形成が可能であ颯有機化合物材料の化
学機゛　造や高次構造を制御して、従来用いられていた
金属、無機材料の代りに、オプティカル及びエレクトロ
ニクス用材料として、ニレクトロクロミック素子、圧電
素子、焦電素子、非線形光学素子、強誘電性液晶等の用
途に適用することが注目されており、更に、これらの材
料のＥＬ素子の発光層を形成する材料としての適用が期
待されている。

これらのなかで、ＥＬ素子の発光層用の有機材料として
は、アントラセン、ピレン若しくはペリレンまたはこれ
らの調導体等が知られており、□これらの材料の雫分子
累積膜を発光層として用いた、キャリアー注入ＥＬ方式
の素子が、特開昭５２−３ｓ’ｓｓｙ号公報により知ら
れている。

しかしながら、このＥＬ素子に於いては、発光層が精度
良い薄膜として形成されているものの、キャリアーであ
る電子あるいはホールの密度が非常に小さく、キャリア
ーの移動や再結合等による機能分子の励起確率が低く、
効率の良い発光が得られず、特に電力消費や輝度の点で
満足できるものとなっていないのが現状である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、発光効率が良好であり、低電圧駆動で
も十分な輝度が得られ、安価でかつ製造容易な構造を有
する新規なＥＬ素子を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＥＬ素子用の種々の有機化合物材
料を適宜選択し、その材料に最適な薄膜形成状を組合わ
せて形成することができ、所望の発光特性を容易に付与
することが可能な構造を有するＥＬ素子を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

すなわち１本発明の電界発光素子は、少なくとも一方が
透明である２つの電極層と、これら電極層間に設けられ
た発光層とを有する電界発光素子に於いて、前記発光層
が、相対的に電子受容性を示す有機化合物を含む第１の
層と、相対的に電子供与性を示す有１機化合物を含む第
２の層と、電気絶縁性を有する第３の層とを有し、更に
前記第１の層に前記相対的に電子受容性を示す有機化合
物に対して電子供与体となり（ワる他の化合物が含有さ
れ、かつ前記第２の層に前記相対的に電子供与性を示す
有機化合物に対して電子受容体となり得る他の化合物が
含有Ｓれてなり、これらの層が、前記電極層の一方から
他方に向かって前記第３の層上に、前記第１の層、第２
の層及び第３の層がこの順に２回以上繰り返されて積層
されてなり、更に前記第３の層が、該層を形成できる化
合物の中分子膜または中分子累積膜からなるものである
ことを特徴とする。

本発明の発光素子は、基本的に、少なくとも一方が透明
である２つの電極層と、これら電極層間に絶縁層を介し
て設けられたＥＬ機能を持つ発光層とを有する、いわゆ
る真性ＥＬ方式の薄膜型ＥＬ素子であり、前記発光層の
構造にその特徴を有する。

本発明のＥＬ素子の有する発光層は、相対的に電子受容
性を示す有機化合物（以後ＥＡ化合物と略称する）と、
相対的に電子供与性を示す有機化合物（以後ＥＤ化合物
と略称する）が互いに接触する位置に、かつ前記ＥＡ化
合物周辺に、該化合物に対して電子供与体となり得る化
合物（以後ＥＡ−ｄ化合物と略称する）が、更に前記Ｅ
Ｄ化合物周辺に、該化合物に対して電子受容体となり得
る化合物（以後ＥＤ−ａ化合物と略称する）がそれぞれ
配置された構造を有し、これら化合物が電界中に置かれ
た時のこれら化合物間の相互作用による、なかでも前記
ＥＤ・化合物とＥＡ化合物間の電子の授受に伴なう励起
錯体の形成に基づく発光作用を主な発光源として有する
ものであり、しかもこのような励起錯体が電界の発生と
ともに効率良く形成されるのに好適な構造を有すること
に特徴がある。

以下１図面を用いて本発明のＥＬ素子を更に詳細に説明
する。

第１図は本発明のＥＬ素子の一例の模式的断面図である
。

１．２は電圧が印加されることによって電界を発生させ
るための電極であり、ｌは発生した光を取り出すための
透明な電極である。３は、ＥＬ機能を有する発光層であ
り、上下両端に積層された絶縁層として機能する第３の
層４−１．４−３の間に、第１の層５−１．５−２　、
第２の層６−１．６−２及び第３の層４−２が交互に繰
返されて積層された多層構造となっており、第３の層４
−１，４−２　、４−３は、これらのそれぞれの層を形
成することのできる化合物の中分子膜または中分子累積
膜から形成されている。

発光層３の有する第１の層５−１は、第２の層６−１に
含まれる前述′したＥＤ化合物に対してＥＡ化合物とな
り得る化合物を主成分として含み、この第１の層５−１
に直接接して積層された第２の層６−１は、第１の層５
−１に含まれたＥＡ化合物に対してＥＤ化合物となり得
る化合物を主成分として含み、これら第１の層５−１と
第２層６−１の界面７−１がＥＡ化合物とＥＤ化合物と
の接触面となっている。第１の層５−２と第２の層６−
２の関係もこれと同様であり、これらの層によって界面
７−２が独自に形成されている。

これらの界面？−１，７−２に於いて、電極１．２に電
圧が印加されて発光層３に電界がかけられたときに、Ｅ
Ａ化合物とＥＤ化合物が励起状態にある錯体を形成し、
この励起錯体が基底状態に戻る際に、励起状態にある錯
体、ＥＡ化合物及び／またはＥＤ化合物から励起エネル
ギーが光として発生される。このように、本発明のＥＬ
素子に於ける発光は、この界面７−１、？−２に於ける
発光を主な発光源とするものである。

更に、第１の層５−１．５−２には、これら層の主成分
であるＥＡ化合物に対して電子供与体となり得るＥＡ−
ｄ化合物が混合されており、このＥＡ−ｄ化合物は、Ｅ
Ａ化合物に電子を供与するなどのＥＡ化合物との相互作
用によって、該ＥＡ化合物の電界励起効率を高める機能
を主に有するものである。

また、第２の層６−１．８−２には、これら層の主成分
であるＥＤ化合物に対して電子受容体となり得るＥＤ−
ａ化合物が混合されており、このＥＯ−ａ化合物もまた
、ＥＤ化合物から電子を受取るなどのＥＤ化合物との相
互作用によって、該ＥＤ化合物の電界励起効率を高める
機能を主に有するものである。

なお、−上記ＥＤ−ａ及びＥＡ−ｄ化合物は、ＥＡ化合
物及びＥＤ化合物との相互作用により１例えば発光色を
制御する等、第Ｉの層及び第２の層の電気化学的性質を
所望に応じて制御する機能を上記の機能に加えて有して
いるものであっても良い。

本発明のＥＬ素子の有する発光層を構成する第１の層５
−１．５−２及び第２の層８−１．８−２は、以下に示
すような電界励起錯体の形成に直接関与する化合物分子
を、または該化合物の少なくとも１つを機能性部分とし
て有する化合物分子を主成分として含有している。

更に、第１の層５−１．５−２には、これら層の主成分
であるＥＡ化合物に対し電子供与体となり得るＥＡ−ｄ
化合物が副成分として含まれており、第２の層６−１．
６−２には、これら層の主成分であるＥＤ化合物に対し
電子受容体となり得るＥＤ−ａ化合物が副成分として含
まれている。

上記の第１の層及び第２の層に主成分として含まれる電
界励起錯体の形成に直接関与する化各物分子の発光層３
内の配置としては、以下のような組み合わせを代表的な
ものとして挙げることができる。

（ａ）第１の層５−１．５−２と第２の層６−１．６−
２のそれぞれに励起錯体形成に基づ＜ＥＬ機能を有する
（主に発光を行なう）化合物分子が配置されている。

（ｂ）第１の層５−１．５−２に励起錯体形成に基づ＜
８１機能を有する化合物分子が配置され。

これら化合物分子に対して電子供与体となり得る化合物
（ＥＤ化合物）分子がそれぞれ第２の層ｅ−ｔ、８−２
に配置されている。

（Ｃ）第２の層８−１．８−２に励起錯体形成に基づく
８１機能を有する化合物分子が配置され。

これら化合物に対して電子受容体となり得る化合物（Ｅ
Ａ化合物）分子がそれぞれ第１の層５−１．５−２に配
置されている。

上記の励起錯体形成に基づ＜８１機能を有する化合物と
しては、高い発光量子効率を持ち、外部摂動を受は易い
π電子系を有し、容易に電界励起する有機化合物が好適
に用いられる。

このような化合物としては、例えば縮合多環芳香！炭化
水素、ｐ−ターフェニル、２，５−ジフェニルオキサゾ
ール、１．４−ｂｉｓ−（２−メチルスチリル）−ベン
ゼン、キサンチン、クマリン、アクリジエ２ ン、シアニン色素、ベンゾフェノン、フタロシアニン、
フタロシアニンの金属錯体、ポルフィリン、ポルフィリ
ンの金属錯体、８−ヒドロキシキノリン、８−ヒドロキ
シキノリンの金属錯体、ルテニウム錯体、稀土類錯体及
びこれらの化合物の誘導体、並びに上記以外の複素環式
化合物及びその誘導体、芳香族アミン、芳香族ポリアミ
ン及びキノン構造を有する化合物のなかで励起錯体形成
に基づく８１機能を有する化合物を挙げることができ、
これら化合物の中から、相対的にＥＡ化合物となり得る
もの１種以上と、ＥＤ化合物となり得るもの１種以−ヒ
とを適宜選択して組み合わせ、前記した第１の層と第２
の層の構成（ａ）を有する発光層を、蒸着法、ＣＶＤ法
等の薄膜形成法により形成することができる。

更に、上記の励起錯体形成に基づ＜８１機能を有する化
合物に対して電子受容体または電子供与体となり得る化
合物としては、上記した化合物以外の複素環式化合物及
びその誘導体、芳香族アミン、芳香族ポリアミン、キノ
ン構造を有する化合物、テトラシアノキメジメタン並び
にテトラシアノエチレン等を挙げることができ、先に挙
げた化合−物とこれら化合物とを適宜選択して組み合わ
せて、前記した第１の層と第２の層の構成（ｂ）または
（ｃ）を有する発光層を形成することができる。

一方、第１の層に含まれる第１の層の主成分であるＥＡ
化合物に対して電子供ケ体となり得るＥＡ−ｄ化合物、
及び第２の層に含まれる第２の層の主成分であるＥＤ化
合物に対して電子受容体となり得るＥＤ−ａ化合物とし
ては、上記した励起錯体形成に基づ＜　Ｅ　ＬＷｔ能を
有する（主に発光を行なう）化合物、該化合物に対して
電子供与体若しくは電子受容体となり得る化合物、励起
エネルギーの移動により発光体となり得・、る化合物及
びこれら化合物分子を機能性部分として少なくとも１つ
有する化合物等を挙げることができる。第１の層及び第
２の層を形成する時には、これらの中から、第１の層及
び第２の層の主成分として使用される化合物に応じて、
これらＥＡ−ｄ及びＥｌｌ−ａ化合物が前記したような
機能を有するように適宜選択して用いれば良い。ＥＡ化
合物に対するＥＡ−ｄ化合物の量及びＥＤ化合物に対す
るＥＤ−ａ化合物の量は、第１の層及び第２の層に使用
される化合物に応じて異なり、−概には規定できないが
、通常ＥＡ−ｄ化合物については、ＥＡ化合物の１０モ
ル％〜０．１モル％程度、ＥＩＩ−ａ化合物については
、ＥＤ化合物のｌθモル％〜０．１モル重量％程度とさ
れる。

更に、上記の第１の層及び第２の層の形成に使用できる
化合物の誘導体としては、以下のような構造式で示され
た化合物を挙げることができる。

なお、以下に示す構造式に於いて、Ｘ及びＹは、先に挙
げたような親木基を表すが、１分子内にこれらが両方存
在する時は、どちらか一方が親木基であれば良く、その
ような場合は他の一方は水素となる。また、Ｒは炭素数
４〜３０程度、好ましくは１０〜２５程度の直鎖状若し
くは側鎖を有するアルキル基を表わす。

５．６・ ６≦ｍ＋ｎ ７．８゜ ｇ、　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０゜１３
゜ ２１、　　　　　　　　　　　　　　　　２２゜（ｃｎ
ｚ）ｎＸ ６≦ｎ≦２０ ２３゜ Ｈ３ ２４゜ ０≦ｎ≦２ ２５゜ ２６゜ ２７゜ Ｍ＝Ｈ２、Ｂｅ　、Ｍｇ　、　Ｏａ　、　Ｃｄ　、　５
ｒＡ１０／、ｙｂｃｌ ［ Ｍ　＝Ｅｒ　、　Ｓｍ、Ｅｕ　、Ｇｄ　、Ｔｂ　、Ｄｙ
　、Ｔｍ、Ｙｂ◎浄、−喝、−ｔ−Ｂｕ ’ｆＪｌ＝Ｅｒ、Ｓｍ＋Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ＋Ｔ’
ｍ、ＹｂＭ　−Ｅｒ　、　Ｓｍ、Ｅｕ　、Ｇｄ　＋Ｔｂ
　、Ｄｙ　＋’ｌ’ｍ、ＹｂＲｌ−Ｈ＋−’−ｒＨ３＋
　ＣＦ３＋Ｃ３６、３７，３Ｂ。

３９、　　　　　　　　　　　　　　　　４０゜４＆　
　　　　　　　　　　　　　　　　４４゜Ｈ０■、、）
ｘ ＲＲ ６９、７０゜ −Ｒ ７８゜ ７７゛Ｒ ８８゜ ■ ８９゜ …２　）ｎ　Ｘ これらの化合物の中で、／ＦＬｌ　”　Ａ　３５の構造
式の化合物は、先に挙げた機能性部分を形成できる化合
物のうち励起錯体の形成に基づ＜ＥＬＭ能を有する化合
物を疎水基及び／または親木基によって修飾したもので
ある。なお、逅４２〜逅５４及び正８５〜Ｎ６８６の構
造式の化合物は、機能性部分にアルキル鎖が直接結合し
た構造を有するものであるが、アルキル鎖の機能性部分
への結合は、例えばエーテル結合、カルボニル基を介し
た結合等によるものであっても良い。

なお１本発明の発光層を構成する第１の層は、主成分で
あるＥＡ化合物分子を機能性部分として有する化合物の
１種以上と、副成分であるＥＡ−ｄ化合物分子を機能性
部分として有する化合物の１種以上以外のその他の化合
物を１種以上含んだものでも良く、第２の層についても
これと同様である。そのような場合、その他の化合物と
しては。

機能性部分を有するものではないが機能性部分を有する
化合物との相互作用により発光層の電気化学的特性を制
御できるような化合物、更には第１の層及び第２の層の
強度を増したり、これらの層と他の層との接着性を向上
することのできる化合物等を挙げることができる。

更に、これまで挙げたＥＤ及びＥＡ化合物になり得る化
合物は、励起錯体の形成に基づかない発光を行なう機能
を備えた化合物であっても良く、またＥＡ−ｄ及びＥＤ
−ａ化合物となり得る化合物もＥＬ機能を有するもので
あっても良く、本発明のＥＬ素子に於ける発光は、第１
の層と第２の層の界面？−１，７−２に於ける発光のみ
に限定されるものではなく、第１の層５−１，５−２及
び／または第２の層８−１　、６−２内に於いて発光が
行なわれる場合をも含むものであっても良い。

本発明のＥＬ素子の有する発光層のもう１つの層である
第３の層４−１．４−２　、４−３は、絶縁性を有する
層であり、特に第３の層４−１、ト３は本発明のＥＬ素
子のコンデンサー構造の絶縁性を高める機能を有し、第
３の層４−２は、電子の移動を必要最小限の領域内に閉
じ込め、効率良い電子の授受による発光を行なわせる機
能を有する。

この第３の層は、電気絶縁性を有する単分子膜または中
分子累積膜から形成されている。

この第３の層を形成するには、超薄膜をほぼ常温、常圧
で簡易に形成することのできる単分子累積法が好適に適
用される。

この中分子累積法は、以下のような原理に基づくもので
ある。すなわち１例えば分子内に親木性部分と疎水性部
分を有する分子に於いて、両者のバランス（両親媒性の
バランス）が適度に保たれているとき、このような分子
の多数が水面上で親木性部分を下に向けて単分子の層を
形成する。この単分子層は二次元系の特徴を有し、これ
ら分子がまばらに散開しているときは、−・分子当たり
の面積Ａと表面圧ｎとの間に二次元理想気体の式：ｎＡ
＝ｋＴ　（ｋ　；ポルツマン定数、Ｔ；絶対温度）が成
り立ち、これら分子は“気体膜”を形成するが、Ａを十
分に小さくすると分子間相互作用が強まりこれら分子は
二次元固体の“凝縮膜（または固体膜）゛を形成する。

この凝縮膜はガラス等の基板の表面に移し取ることがで
き、基板上に超薄膜の単分子膜またはその累積膜を形成
することができる。

この単分子累積法に於ける単分子膜形成用の溶液として
は、種々の溶液を使用することができ、この使用される
溶液に応じて、該溶液に対する親媒性の異なる部分をバ
ランス良く有する単分子膜形成用化合物を適宜選択して
単分子膜を形成することができる。このような単分子膜
形成用の溶液の中では、安価であり、取り扱いも容易で
あり、安全である等の点から水または水を主成分とした
溶液が好適に用いられている。

このような水または水を主成分とした溶液を用いた単分
子累積法を適用した場合に使用できる第３の層形成用材
料としては、一般式； ％式％） （上記式中に於いてｎは、１０≦ｎ≦３０であり、Ｘは
−ＣＤＤＨ，−ＣＯＮ）１２．−ＣＤＯＲ，−Ｎ＋（Ｇ
）＋３）３−Ｃド　。

等の基を表わす）で示される化合物等を挙げることがで
る。

なお、第３の層４−１．４−２　、４−３が単分子累積
膜からなる場合には、累積膜を構成する各単分子膜は、
それぞれが同一のものであっても良く、また単分子膜の
１つ以−Ｌが他の中分子膜と異なるものであっても良い
。更に、単分子累積膜の各単分子膜を形成する分子の配
向状態による構造は、いわゆるＹ型（各膜間に於いて親
木性部分と親木性部分または疎水性部分と疎水性部分と
が互いに向きあった構造）、ｘ型（各層の基板側に疎水
性部分が向いた構造）、Ｚ型（各層の基板側に親木性部
分が向いた構造）及びこれらの変形構造等の種々の構造
とすることができる。

以下、本発明の発光層の第３の層の形成に適用するラン
グミューア・ブロジェッ）ｌ　ＣＬＢ法）に代表される
中分子累積法の代表的な操作を説明する。

中分子膜を形成させるための水相を水槽中に設け、該水
相内に清浄な基板を浸漬さておく。次に、中分子膜形成
用化合物の適当な溶剤に溶解または分散した溶液の所定
量を、水相中に展開し、この化合物を水相表面に膜状に
析出させる。この時、この析出物が水相上を自由に拡散
して広がりすぎないように、仕切り板（または浮子）を
設けて展開面積を制限して膜物質の集合状態を制御し、
その集合状態に比例した表面圧■を得る。そして、仕切
り板を作動させ、展開面積を縮少し、表面圧■を徐々に
−Ｌ昇させ、中分子膜の形成に適した表面圧ｎに設定す
る。ここで、この表面圧■を維持させながら静かにすで
に浸漬しておいた基板を、水相面に垂直な方向に上下さ
せると、基板の上方への移動と下方への移動ごとに単分
子膜が基板上に移し取られ、単分子累積膜が形成される
。

単分子膜を基板上に移し取るには、上述した垂直浸漬法
の他に、基板を水相面とを平行に保ちながら水平に接触
させる水平付着法、円筒型の基体を水面上誉回転させて
単分子膜を基体表面に移し取る回転円筒法、あるいは基
板ロールから水相中に基板を押し出してゆく方法などの
種々の方法が適用できる。上記垂直浸漬法では、通常基
板の引上げ工程と浸漬工程とで成膜分子の配向が逆にな
るので、いわゆるＹ型膜が形成される。また、水平付着
法によれば、疎水基が基板側に向いた中分子膜が形成さ
れ、累積膜とした場合、いわゆるＸ型膜が形成される。

しかしながら、このような親木基や疎水基の向きは、基
板の表面処理等によって変化させることも可能である。

更に単分子累積法によって本発明のＥＬ素子の有する発
光層の第３の層を形成する際の水相のｐＨ１水相のｐＨ
等を調整するための添加剤の種類及びその量、水相の温
度、基板の上げ下げ速度または表面圧等の操作条件は、
使用される中分子膜形成用化合物の種類、形成しようと
する膜の特性等に応じて適宜選択すれば良い。

なお、これまで第１図を用いて第１の層と第２の層によ
って形成された界面を２つ有する本発明のＥＬ素子につ
いて説明してきたが、本発明のＥＬ素子の有する界面の
数は、これに限定されることなく、３つ以−ヒであって
も良い。

以上のような構成の本発明のＥＬ素子の発光層を構成す
る各層の層厚は、ＥＬ素子の有する界面の数や各層自身
の構成によっても各々異なるが、第１の層については、
５０ＯＡ以下、好ましくは２００Ａ以下、第２の層につ
いては、　５００　Ａ以下。

好ましくは２００Ａ以下、第３の層については、３０Ｏ
Ａ以下、好ましくはｌｏｏ　Ａ以下、更に発光層全体の
層厚としては、ｌｕ以下、好ましくは３０００Ａ以下と
するのが低電圧駆動に於いても良好な発光状態を得るた
めに望ましい。

本発明のＥＬ素子の有する２つの電極層ｌ、２は、少な
くともどちらか一方が、光を取り出すために透明電極と
して設けられる。

透明電極として電′極層を形成する場合には、ＰＭＭＡ
、ポリエステル等のフィルムまたはシート、あるいはガ
ラス板等の透明な基板上にＩｎＯ２，５ｎ０２、インシ
ュウムティンオキサイド（１，Ｔ、Ｏ）等を蒸着法等に
よって積層して、あるいはこれらの材料を発光層に直接
積層して形成することができる。

また、透明でない電極層は、十分な導電性を有する通常
の電極を形成することのできる材料からなる薄板や、適
当な基板上に若しくは形成された発光層上に直接ＡＩ　
、　Ａｇ、　Ａｕ等を蒸着法等によって積層して形成す
ることができる。

これら電極層の厚さは、　０．０１ｕ〜０．３ｕ程度、
好ましくは０．０５〜０．２μ程度とされる。

なお、本発明のＥＬ素子の形状及び大きさは、所望によ
り種々の形状とすることができ１例えば透明電極を形成
するときの基板を発光層形成用基板とし、この基板とし
て板状、ベルト状、円筒状のものを用いる等して所望の
形状及び大きさとすることができる。また、２つの電極
層は、所望により１種々の形状にパターンニングされた
ものであっても良い。

以上のような構成の本発明ＥＬ素子に於いては、該ＥＬ
素子の２つの電極ｌ、２間に、例えば発光層３にｔｘｔ
ｏ５〜３　Ｘ　１０６程度の電界がかかるように、直流
または交流、あるいはパルス電圧を印加することにより
、良好な発光が発光層３より透明電極を通じて得ること
ができる。

以上のような構成の本発明の発光層は、例えば以下のよ
うにして形成することができる。

まず、前述したような透明電極層の設けられている基板
−Ｌに前記した第３の層形成用材料を用いて所望の構成
の中分子膜または単分子累積膜からなるＳ３の層を形成
させ１次にこの第３の層上に前記した第１の層及び第２
の層を形成することのできる材料を用いて所望の構成の
第１の層、第２の層をこの順に、蒸着法等によって形成
する。

更に第２の層上に第３の層を積層し、所望とする第１の
層と第２の層の界面の数に応じて、この第１の層〜第３
の層の形成操作を２回以上繰返す。

最後に、この第３の層上に、Ａ１．Ａｇ、Ａｕ等の金属
を蒸着法等によって積層して、本発明のＥＬ素子を形成
することができる。

最初の発光層形成用の基板として、透明でない電極板若
しくは電極層を有する基板を用いた場合には、最後に１
．Ｔ、Ｏ等の透明な電極層を形成するための材料を蒸着
法等により発光層上に積層すれば良い。また５２つの電
極がともに透明である場合には、発光層形成用の透明基
板に上述の材料によって透明電極層を形成し、発光層の
形成が終了した後に透明電極層を更に積層すれば良い。

なお１本発明のＥＬ素子の発光層の有する複数の第１の
層は、それぞれが同一の構成を有するものでも良く、複
数の第１の層のうち１つ以上の第１の層の構成が他の第
１の層の構成と異なるものであっても良く、これは第２
の層及び第３の層についても同様である。また１本発明
のＥＬ素子を構成する各層間には、各層の接着性を高め
るために、接着層を設けることもできる。更に本発明の
ＥＬ素子には、空気中の湿気や酸素による影響から素子
を保護するための保護構造を設けることが望ましい。

以上のような本発明のＥＬ素子は、電気化学的性質の異
なる２つの層の界面で主に発光を行ない、しかもそのよ
うな界面がＥＬ素子の光の取り出し方向に対して複数設
けられた構造を有し、光の取り出し面の単位あたりの発
光量が従来のＥＬ素子に比べて非常に増大したものとな
った。

更に、本発明のＥＬ素子に於いては、主に発光を行なう
複数の界面について、該界面を構成する２つの層の構成
を界面ごとに変え、これらを組合わせて、発光色等を所
望に応じて制御することが可能となった。

また、本発明のＥＬ素子の有する発光層は、主に有機化
合物材料と、その材料に適した薄膜形成とが組み合わせ
て形成され、特に発光層を構成する各層のうち第３の層
が単分子膜または単分子累積膜から形成されていること
によって、上記のように発光を行なう界面を複数力した
多層構造となっているにもかかわらず、発光層全体の層
厚が薄く形成されており、低電圧駆動でも効率良い発光
状態が得られ、十分な輝度が得られるものとなった。

しかも、本発明のＥＬ素子に於いては、発光に直接関与
する化合物に対して電子受容体となり得る化合物及び電
子供与体となり得る化合物がそれぞれ発光層に含まれて
いることによって、より効率良い電子の授受に伴なう励
起錯体の形成に基づく発光が可能となった。

これに加えて単分子膜は、はぼ常温、常圧に於いて形成
可能であり、発光層に含まれる第３の層には従来、蒸着
法等に用いることのできなかった熱に弱い有機化合物を
も構成材料として使用することができるようになった。

更に、本発明のＥＬ素子の発光層は各層は、種々の有機
化合物材料によって精度良い薄膜として簡易に形成可能
であり、大面積のＥＬ素子として形成した場合でも、発
光層が精度良く形成されたものとなり、良好な機能を有
し、かつ本発明のＥＬ素子は安価で量産性のあるＥＬ素
子となった。

以下、実施例に従って本発明のＥＬ素子を更に詳細に説
明する。

実施例１ ５０ｍｍ角のガラス表面上にスパッタリング法により膜
厚１５０ＯＡの１．７．０層を形成し、透明電極板とし
た。この電極板をＪｏｙｃｅ−Ｌｏｅｂｅ１社製のＬａ
ｎｇｆｆｌｕｉｒ−Ｔｒｏｕｇｈ　４内の、　　４Ｘ　
１０’　ｍｏｌ／ｊ！　ノｃａｃｉ２を含有することに
よりｐＨが６．５に調整された水相中に浸漬した。

次に、ステアリン酸をクロロホルム溶液に　ｌＸ１０’
ｍｏｌ／ｊ！の濃度で溶解した溶液の０．５ｍｊ！を、
前記水相上に展開させた。クロロホルムを水相表面から
蒸発除去した後、水相表面圧を３０ｄｙｎｅ／ｃＩ１１
に調整し、膜状のステアリン酸を水相面に析出させた。

更に、表面圧を一定に保ちながら、電極板を水面を横切
る方向に２ｃｍ／ｗｉｎの速度で静かに引上げ、第３の
層としてのステアリン酸分子からなる単分子膜を電極板
の前記電極層上に形成し、これを水相外へ引−ヒげ、３
０分以上室温で放置して乾燥させた。更に、この操作を
もう一度繰返して、前記電極板の電極層上にステアリン
酸分子からなる単分子膜が２層に積層された中分子累積
膜を第３の層として形成させた。なお、水相表面に残っ
たステアリン酸は、該水相表面から完全に取り除いた。

次に、この電極板を抵抗加熱蒸着装置の蒸着槽内の所定
の位置にセットし、更に抵抗加熱ポートの１つにアント
ラセン（ｍｐ、　２１６°Ｃ）を入れ、他の１つにアン
トラキノン（ｍｐ、　２８８°Ｃ）を入れ、該槽内をま
ず１０“６Ｔｏｒｒの真空度まで減圧した後、アントラ
キノンの蒸着速度が０．１１１．／ｓｅｃ程度になるよ
うにアントラキノンの入った抵抗加熱ポートに流れる電
流を一定とし、かつアントラセンとアントラキノンの混
合物からなる蒸着層全体の蒸着速度が２ｇ／ｓｅｃとな
るようにアントラセンの入ったポートに流れる電流を調
整し、２００　Ａのアントラセンとアントラキノンの混
合物からなる蒸着層を第１の層として先に形成した第３
の層としての絶縁層−Ｆに形成した。なお、蒸着時に於
ける槽内の真空度を９　Ｘ　１０’　Ｔａｒｔに維持し
、基板ホルダーの温度は、２０°Ｃとした。

このようにして第１の層を形成した後、電極基板を、そ
のまま蒸着槽内にセットでおき、抵抗加熱蒸着装置の蒸
着槽内の所定の位置にセットし、更に抵抗加熱ポートの
１つをカルバゾール（ｍｐ、　２４５℃）の入ったもの
と交換し、他の１つの１つも２，５−ジフェニルオキサ
ゾールの入ったものと交換したところで、該槽内をまず
１（１−６Ｔｏｒｒの真空度まで減圧した後、カルバゾ
ールの蒸着速度がＱ、４　Ａ　／ｓｅｃ程度に、かつカ
ルバゾールと２，５−ジフェこルオキサゾールの混合物
からなる蒸着層全体の蒸着速度が２　Ａ　／ｓｅｔとな
るように２，５−ジフェニルオキサゾールの入ったポー
トに流れる電流を調整し、２００　Ａのカルバゾールと
２，５−ジフェニルオキサゾールの混合物からなる蒸着
層を第２の層として先に形成した第３の層としての絶縁
層上に形成した。なお、蒸着時に於ける槽内の真空度を
９　Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒに維持し、この場合の基板ホ
ルダーの温度も２０℃とした。

以後、前述した方法と同様にして、ステアリン酸からな
る単分子膜が２層累積した第３の層を第２の層上に積層
し、上記した第１の層から第３の層までの形成操作を４
回繰返して第１の層と第２の層の界面を４つ有する発光
層（層厚；約１８００人）を形成した。

このようにして発光層の形成された電極板を。

蒸着槽内に再び入れ、該槽内をまず１Ｏ−６Ｔａｒｔの
真空度まで減圧した後、更に真空度を１０″５Ｔｏｒｒ
に調整し、　２０Ａ／ｓｅｅの蒸着速度で、１５００Ａ
のＡ１層を最後に形成した第３の層上に蒸着して背面電
極として本発明のＥＬ素子を形成した。このＥＬ素子を
第２図に示すように、シールガラス２１でシールした後
、常法に従って精製、脱気及び脱水処理されたシリコン
オイル２２をシール中に注入して、ＥＬナセル３を形成
した。

このようなＥＬナセル電極２４．２５に、２０Ｖ、４０
０　Ｈｚの交流電圧を印加して、発光させ、発光に於け
る輝度及び電流密度を測定したところ、電流密度０．１
４ｍＡ／ｃｍ　２で３８　Ｆｔ−Ｌの輝度が測定された
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＥＬ素子の一例の模式的断面図、第２
図は本発明ＥＬ素子の組み込まれたＥＬナセル模式的断
面図である。 １．２４：透明電極層 ２．２５：電極層 ３：発光層 ４−１．４−２．４−３：第３の層 ５−１．５−２．５−３：第１の層 Ｅｌ−１，Ｂ−２，Ｂ−３：第２の層 ？−１．７−２：界面 ２Ｑ：ＥＬ素子 ２１ニガラスシール ２２：シリコンオイル　　′ ２３：ＥＬナセ ル許出願人　　キャノン株式会社 第１図 第　　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１）少なくとも一方が透明である２つの電極層と、こ
   れら電極層間に設けられた発光層とを有する電界発光素
   子に於いて、前記発光層が、相対的に電子受容性を示す
   有機化合物を含む第１の層と、相対的に電子供与性を示
   す有機化合物を含む第２の層と、電気絶縁性を有する第
   ３の層とを有し、更に前記第１の層に前記相対的に電子
   受容性を示す有機化合物に対して電子供与体となり得る
   他の化合物が含有され、かつ前記第２の層に前記相対的
   に電子供与性を示す有機化合物に対して電子受容体とな
   り得る他の化合物が含有されてなり、これらの層が、前
   記電極層の一方から他方に向かって前記第３の層上に、
   前記第１の層、第２の層及び第３の層がこの順に２回以
   上繰り返されて積層されてなり、更に前記第３の層が、
   該層を形成できる化合物の単分子膜または単分子累積膜
   からなるものであることを特徴とする電界発光素子。