JPS6137880A - 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、
例えば白熱電球のようにフィラメントを白熱ｙ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４１１ｉｆ＆部材として、あ
るいは大面端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きれている。

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機能を有する材料をバインダー
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は希土類を表わす）
竿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１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、ｉ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無無機材
種１有機バインダー中に分散して発光層を形成した真性
ＥＬ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じ
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−ヒの限界があり、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。この粉末
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
−１７２８９１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
成が可能である有機化合物材料の化学構造や高次構造を
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、エ
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
らの誘導体等が知られており。

これらの材料の単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５２−３５５８
７号公報により知られている。

しかしながら、このＥＬｉ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１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
ネ：１を適宜選択し、その材料に最適な薄膜形成法を組
合わせて形成することができ、所望の発光特性を容易に
イ・１ゲ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、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、相対的に電子供グー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
物に対して電子受容体となり得る他の化合物が含有ネれ
、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供年休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−ヒ
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。

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受容体となり得る化
合物（以後ＥＡ−ａ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供与体となり得
る化合物（以後ＥＤ−ｄ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
もに効率良く形成詐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８−１．８−２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−
！、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単分子膜または単分子累積膜
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Ｂ−１の界面？−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θ−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７−１、？−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Ｅ
Ｌ素子に於ける発光は、この界面？−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受容体となり得るＥＡ−
ａ化合物が混合されており、このＥＡ−ａ化合物１±、
ＥＡ化合物から電子を受取るなどのＥＡ化合物との相互
作用によって、＜ｐ　Ｅ　Ａ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Ｂ−１，Ｂ−２には、これら層の主成分
であるＥＤ化合物に対して電子供与体となり得るＥＤ−
ｄ化合物が混合されており、このＥＤ−ｄ化合物もまた
、ＥＤ化合物に電子を供与するなどの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ＦＤ−ｄ及びＥＡ−ａ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１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６−１．６−２は、以下に示
すような電界励起錯体の形成に直接開学する化合物分子
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化合物に対し電子受容体となり得るＥＡ−ａ
化合物が副成分として含まれており、第２の層８−１．
ｅ−２には、これら層の主成分であるＥＤ化合物に対し
電子供与体となり得るＥＤ−ｄ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饗する化合物分子の発光層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〜ｌ、５−２に励起錯体形成に基づ＜
ＥＬ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８−１，８−２に配置されて
いる。

（ｃ）第２の層Ｅｉ−１，６−２に励起錯体形成に基づ
＜ＥＬ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。

−１−記の励起錯体形成に基づ＜ＥＬ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ｔ±、例えば縮合多環芳香族炭
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＜ＥＬ
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種以上とを適宜選択し
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＜ＥＬ４１能を有する
化合物に対して電子受容体または電子供年体となり得る
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、テトラシアノキノジメタン並
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。

更に、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受容体となり得るＥＡ−ａ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
合物に対して電子供グ一体となり得るＥＤ−ｄ化合物と
しては、上記した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、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
−ａ及びＥＤ−ｄ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−ａ化合物の量及びＥＤ化合物に対するＥＤ−ｄ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１通常ＥＡ−
ａ化合物については、ＥＡ化合物の１０モル％〜０．１
モル％程度。

ＥＤ−ｄ化合物については、ＥＤ化合物のｌθモル％〜
０．１モル％程度とされる。

更に、第１の層と第２の層の形成に使用することのでき
る−に配化合物の誘導体としては、以下のような構造式
の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
在する詩は、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゜ ９．１０・ １８゜ ６≦ｍ十ｎ ２１、　　　　　　　　　　　　　　　　　　２２゜（
ＯＨ２）ｎＸ ６≦ｎ≦２０ ２８、 Ｈｓ ２４゜ ０≦ｎ≦２ ２５゜ ２７゜ ■−）Ｔｚ　、Ｂｅ、Ｍｇ＋Ｃａ、Ｃｄ、５ｒＡＩＣｌ
、ＹｂＣ１ Ｍ　＝Ｅｒ　、　８ｍ、Ｅｕ　、Ｇｄ　、Ｔ’ｂ　、Ｄ
ｙ　、Ｔｍ、Ｙｂ憐、−ＣＨ３、−ｔ−Ｂｕ ３４゜ Ｍ＝Ｅｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍ、Ｙｂ
Ｍ−Ｅｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔ）ｙ＋’ｒ’ｍ
、ＹｂＲ＋　−１１’、　−０Ｔ（’３　、−０Ｆ３、
−（う３６、　　　　　　　　　３７．　　　　　　　
　　　．８゜３９、　　　　　　　　　　　　　　　　
　４０゜４　＆　　　　　　　　　　　　　　　　　　
４１４゜Ｈ（ＧＨ２）　　Ｘ ＲＲ ６５、６６゜ ６９、　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０゜７
１、　　　　　　　　　　　　　　　　７２゜Ｒ ７７、７８゜ ■ （ＣＨｚ　）・Ｘ　　　　２８ ８８゜ これらの化合物の中で、／ＦＬｌ　”　Ａ　３５の構造
式の化合物は、先に挙げた励起錯体の形成に直接関与す
ることのできる化合物のうち励起錯体の形成に基づ＜Ｅ
Ｌ機能を有する化合物を疎水基及び／また１士親水基に
よって修飾したものである。正４２〜遂５４及び正８５
〜ＡＩ６．８６の構造式の化合物は、励起錯体の形成に
直接関与する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５本発明の発光層を構成する第１の層は、主成分で
あるＥＡ化合物を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−ａ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−卜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−ａ及びＥＩ
）−ｄ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６−１　、８−２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４−１．４−３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の層ト２ば、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単
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。　　　　　゛この単分子累積法は、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水性部分を
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、一分子当たりの面積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）パを形成する。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８！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１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％） （」二足式中に於いてｎは、　１０≦ｎ≦３０であり。

Ｘは　−ＣＯＯＨ，−ＣＯＮＨ２、−ＧＯＯＲ，−Ｎ＋
（ＧＨ３）３１（］−。

等の基を表わす）で示される化合物等を挙げることがで
きる。

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ば、
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つ以上が他の単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（各膜間に於いて親水
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（各校の基板側に疎水性
部分が向いた構造）、Ｚ型（各校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ＥＬ素子の発光層の有する第３の層の形
成に適用するラングミューア・ブロジェット法（ＬＢ法
）に代表される単分子累積法の代表的な操作を説明する
。

単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、単分子膜形成
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。この詩、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
設けて展開面端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ｎを徐々に上Ａさせ、単分子膜の形成に適した表
面圧Ｈ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を回転させて
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１＆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単分子膜が形成
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Ｓ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、
使用される単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Ｓ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つ以上であっても
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、
５００八以下、好ましくは２０ＯＡ以下、第２の層につ
いては、　５００１以下。

好ましくは２００Å以下、第３の層については、３００
Ａ以下、好ましくは１ｏｏ　Ａ以下、更に発光層全体の
層厚としては、１３１１１以下、好ましくは３０００Å
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１．　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（１，７，０）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ば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、Ｑ、０１ｕ−０，３μ程度。

好ましくは０．０５ＪＬ１１〜０．２ｕ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、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
層ば、所望により、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ｌＸｌ
０’〜３　Ｘ　１０Ｂ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
上に前記した第３の層形成用材料を用いて所望の構成の
単分子膜または単分子累積膜からなる第３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、　ＡＩ、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
．７．０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、２つの電
極がともに透明である場合には１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１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
るため番こ、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有した
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１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１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１本発明のＥＬ素子は大面積の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、大面積のＥＬ素子としても良好な機能を
有し、また本発明のＥＬ素子は安価で門産性のあるＥＬ
素子となった。

以下、実施例に従って本発明のＥＬｉ子を更に詳細に説
明する。

実施例１ ５０ｍｍ角のガラス表面−Ｌにスパッタリング法により
膜厚１５０〇への１．Ｔ、０層を形成し、透明電極板と
した。この電極板をＪｔＨｃｅ−Ｌａｅｂｅ１社製のＬ
ａｎｇｍｕｒｒ−Ｔｒｏｕｇｈ　４内の、４　Ｘ　１０
’　ｍｏ　Ｉ／　ｊ！　（７）　ＣｄＧ　１２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に　Ｉ×１０−３ｍ
ａｔ／ノの濃度で溶解した溶液の０．５　ｍ１４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３０ｄｙｍｅ／Ｃｍ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／＋＊ｉｎ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、これを水相外へ引上げ、３
０分以上室温で放置して乾燥させた、更に、この操作を
もう二度繰返して、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３層に積層された単分子累積
膜をｐＨＳ３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ｊ±、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、　２１８°Ｃ）を入れ、他の１つにイン
ダゾール（ｍｐ、　１４５°Ｃ）を入れ、該槽内をまず
１０’　Ｔｏｒｒの真空度まで減圧した後、インダゾー
ルの蒸着速度が０．１　Ａ　／ｓｅａ程度になるように
インダゾールの入ったポートに波れる電流を一定とし、
かつアントラセンとインダゾールの混合物からなる蒸着
層全体の蒸着速度が２Ｊ／ｓｅｅ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人の
アントラセンとインダゾール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上
に形成した。なお、蒸着時に於ける槽内の真空度を９×
１０’　Ｔｏｒｒに維持し、基板ホルダーの温度は２０
℃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ておき、更に抵抗加熱ポートの
１つを２．５−ジフェニルオキサゾールの入ったものと
交換し、他の１つもアントラキノンの入ったものと交換
したところで、該槽内を再び１０’　Ｔａｒｔの真空度
まで減圧した後、アントラキノンの蒸着速度が０．１人
／ｓｅｃ程度に、かつ２．５−ジフェニルオキサゾール
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２人！ｓｅｃ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
人の２．５−ジフェニルオキサゾールとアントラキノン
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
於ける蒸着時の槽内の真空度を９×１０’　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の層上に蹟層
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１０”Ｔｏｒｒの真空度まで減圧
した後、更に真空度を１０’　Ｔａｒｒに調整し、２０
Ａ　／５ｅｃｔ７）蒸着速度−ｔ’、　１５０ＯＡのＡ
１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
。

コノヨうすＥ　Ｌ　（！　Ａｙ　（７）電極２４．２５
ニ、２０Ｖ、４００　）１ｚの交流電圧を印加して、発
光させ１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０．１３　ｍＡ／ｃｍ２で３４Ｆｔ−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 ｆｉ−１．６−２．８−３：第２の層 ７−１．７−２：界面 ２０：ＥＬ宏子 ２１ニガラスシール ２２：シリコンオイル ２３：ＥＬナセ ルフ 第　　１　　　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受容体となり得る他
   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供与体となり
   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。