JPS6137886A - Ｅｌ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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気的な発光、すなわちＥＬを用いたＥＬ素
子に関し、更に詳しくは、発光層が、少なくとも１種の
電気的発光性有機化合物および該有機化合物とはその電
気陰性度が異なる少なくとも１種の有機化合物との混合
物の堆積膜からなるＥＬ素子に関する。

（従来の技術） 従来のＥＬ素子は、ＭｎあるいはＣｕまたはＲｅ　Ｆ３
（Ｒｅ　；希土類イオン）等を付活剤として含むＺｎＳ
を発光母材とする発光層からなるものであり、該発光層
の基本構造の違いにより粉末型ＥＬと薄膜型ＥＬに大き
く構造的に分類される。

実用化されている素子のうち、薄膜ＥＬは、一般的に粉
末型ＥＬに比べ輝度が高いが、薄膜ＥＬは発光母材を基
板に蒸着して発光層を形成しているため、大面積素子の
製造が難しく、また製造コストが非常に高くなる等の欠
点を有していた。

そのため、最も量産性に富み、コスト的に薄膜型素子の
数十分の一程度ですむ有機バインダー中に発光母材、す
なわち、ＺｎＳを分散させた粉末型ＥＬが注目されるよ
うになった。一般的には、ＥＬ全発光おいては、発光層
の厚さが薄い程発光特性が良くなる。しかし、該粉末型
ＥＬの場合は、発光母材が不連続の粉末であるため、発
光層を薄くすると、発光層中にピンホールが生じ易く、
層厚を薄くすることが困難であり、従って十分な輝度特
性が得られないという大きな欠点を持っている。近時に
おいても、該粉末型ＥＬの発光層内にフッ化ビニリデン
系重合体から成る中間誘電体層を配置した改良型素子が
、特開昭５８−１７２８９１号公報に示されているが、
未だ発光輝度、消費電力等に十分な性能を得るにいたっ
ていない。一方、最近、有機材料の化学構造や高次構造
をＭ御して、新しくオプティカルおよびエレクトロニク
ス用材料とする研究開発が活発に行なわれ、ＥＣ素子、
圧電性素子、焦電性素子、非線計光学素子、強誘電性液
晶等、金属、無機材料に比肩し得るか、またはそれらを
凌駕する有機材料が発表されている。このように、無機
物を凌ぐ新しい機能素材としての機能性有機材料の開発
が要望される中で、分子内に親木基と疎水基を持つアン
トラセン誘導体やピレン誘導体の単分子層の累積膜を電
極基板−ヒに形成したＥＬ素子が特開昭５２−３５５８
７号公報に提案されている。しかし、それらのＥＬ素子
は、その輝度、消費電力等、現実のＥＬ素子として十分
な性能を得るに至っておらず、更に、該有機ＥＬ素子の
場合、キャリア電子あるいはホールの密度が非常に小さ
く、キャリアの再結合等による機能分子の励起確率が非
常に小さくなり、効率の良い発光が期待できないもので
ある。

（発明の開示） 従って、本発明の目的は、上述のような従来技術の欠点
を解消して、低電圧駆動でも十分輝度の高い発光が得ら
れ、安価で、且つ製造が容易なＥＬ素子を提供すること
である。

」二足木発明の目的は、ＥＬ素子の発光層形成材料とし
て、少なくとも１種の電気的発光性有機化合物と該有機
化合物とは電気陰性度の異なる少なくとも１種の有機化
合物とを併用し、且つ最適な薄膜作成技術の採用により
、上記混合材料分子を基板上に堆積させて、ＥＬ素子の
発光層を形成することにより達成された。

すなわち、本発明は、発光層と該発光層を挟持する二層
の電極層からなり、該電極層の少なくとも一層が透明で
あるＥＬ素子において、上記発光層が、少なくとも１種
の電気的発光性有機化合物と該有機化合物とは電気陰性
度の異なる少なくとも１種の有機化合物との混合物の混
合分子堆積膜からなることを特徴とする上記ＥＬ素子で
ある。

本発明の詳細な説明すると、本発明において使用し、主
として本発明を特徴づける電気的発光性有機化合物とは
、高い発光量子効率を有し、更に外部摂動を受は易いπ
電子系を有し、電気的な励起が可能な化合物であり、例
えば、基本的には、縮合多環芳香族炭化水素、ｐ−ター
フェこル、２．５−ジフェニルオキサゾール、１，４−
ビス（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
、フタロシアニンおよびその金属錯体、ポルフィリンお
よびその金属錯体、８−ヒドロキシキノリンとその金属
錯体、有機ルテこラム錯体、有機稀土類錯体およびこれ
らの化合物の誘導体等を挙げることができる。更に上記
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、前記以外の複素環式化合物およびそれ
らの誘導体、芳香族アミンおよび芳香族ポリアミン、キ
ノン構造をもつ化合物、テトラシアノキノジメタンおよ
びテトラシアノエチレン等を挙げることができる。

本発明において、特に有用な化合物の骨格を例示すれば
、以下の通りである。（但し、以下の化合物の骨格は、
炭素数１〜４の低級アルキル基、アルコキシ基、アルキ
ルエーテル基、ハロゲン原子、ニトロ基、第１〜３アミ
ノ基、水酸基、カルボアミド基、スルホアンド基等その
他の一般的な置換基を有し得るものである。） （以　　下　　余　　白　　　） Ｚ＝ＮＨ，ＯｌＳ　　　Ｚ＝ＣＯ，ＮＨＺ＝ＣＯ，ＮＨ
，０，５Ｚ＝ＮＨ，０１Ｓ Ｚ＝ＮＨ，０，Ｓ　　　　　　　　　　　Ｚ＝ＮＨ，０
，５Ｚ＝Ｓｖ　Ｓｅ　　　　　Ｚ＝Ｓ、　Ｓｅ　　　　
　　Ｚ””Ｓｉ　Ｓｅｚ　＝　ＮＨ，ＯｌＳ　　　Ｚ＝
ＮＨ，αＳ　　Ｚ＝ＮＨ，Ｏ，ＳＭ＝Ｍｇ、Ｚｎ、５ｎ
ｓＡＩＣ１Ｍ＝Ｈｚ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＣｄＳｎ、Ａ
ｔＣＬ、ＹｂＣＩ Ｍ＝　Ｅｒ、　Ｔｍ、　Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、　　　ｚ＝
ｏ、Ｎ；ｕ Ｍ−Ａ４　Ｇａ、Ｉｒ、Ｔａ、ａ＝３　　　　Ｍ−＝Ｅ
ｒ、５ｒｒｈ　ＥｕＭ−Ｚｎ１Ｃｄ　ｉ　Ｍｇ　ｉ　ｐ
　ｂ　＊　ａ−２Ｇｄ　ｓ　Ｔｂ　、ＤｙＴｍ、Ｔｈ Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍ、Ｙｂ　　　　　　　Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙＴｍ、Ｙｂ ２＝０、Ｓ、ＳｅＯ≦ｐ≦２ １１’１ 以上の如き発光性化合物は、本発明において単独でも混
合物としても使用できる。なお、これらの化合物は好ま
しい化合物の例示であって、同一目的が達成される限り
、他の誘導体または他の化合物でも良いのは当然である
。

本発明において、上記の如き発光性化合物と混合して使
用する有機化合物（以下共作用化合物という）は、上記
発光性化合物に対し、発光性化合物とはその電気陰性度
が異なり、電気的エネルギーが負荷された条件で、上記
発光性化合物に対し、電気的に相互作用し得る化合物で
あって、上記発光性化合物に電子を供与あるいは発光性
化合物から電子を受容し得る化合物であれば、いかなる
化合物でもよい。例えば、共作用化合物を上記の如き発
光性化合物およびそれら以外の発光性の無い化合物から
選択して使用することができる。

すなわち、上記の如き発光性化合物は、それぞれ電気陰
性度が異なるから、１つのまたは複数の前記化合物を発
光性化合物として採用したときには、これら採用した発
光性化合物とは、その電気的陰性度の異なる前記発光性
化合物あるいは他の化合物を共作用化合物として選択す
れば良い。このような共作用化合物として特に好ましい
化合物は、電子供与性のものとしては、第１−第３級ア
ミノ基、水酸基、アルコキシ基、アルキルエーテル基等
の電子供与性基等を有するもの、窒素へテロ環化合物が
主たるものであり、また電子受容性のものとしては、カ
ルボニル基、スルホこル基、ニトロ基、第４級アミノ基
等の電子吸引性基を有する化合物が主たるものである。

このような共作用化合物は、本発明においては、前記発
光性化合物１モルあたり約０．１〜約１０モル比、好ま
しくは１：ｌのモル比で使用するのが好ましい。このよ
うな共作用化合物も本発明において、単独または複数の
混合物として使用することができる。

本発明のＥＬ素子を形成する他の要素、すなわち２層の
電極層は、発光層を挟持するものであって、従来公知の
ものはいずれも使用できるが、少なくとも一層は透明性
である必要がある。透明型極としては、従来同様目的の
透明電極層がいずれも使用でき、好ましいものとしては
、例えばポリメチルメタクリレート、ポリエステル等の
透明な合成樹脂、ガラス等の如き透明性フィルムあるい
はシートの表面に酸化インジウム、酸化錫、インジウム
−チン−オキサイド（ＩＴＯ）等の透明導電材料を全面
にあるいはパターン状に被覆したものである。一方の面
に不透明電極を使用する場合は、これらの不透明電極も
、従来公知のものでよく、一般的且つ好ましいものは、
厚さが約Ｏ８１〜０．３ルｍのアルミニウム、銀、金等
の蒸着膜である。また透明電極あるいは不透明電極の形
状は、板状、ベルト状、円筒状等任意の形状でよく、使
用目的に応じて選択することができる。また、透明電極
の厚さは、約０．０１〜０．２層ｍ程度が好ましく、こ
の範囲以下の厚さでは、素子自体の物理的強度や電気的
性質が不十分となり、また上記範囲以上の厚さでは透明
性や軽量性、小型性等に問題が生じるおそれがある。

本発明のＥＬ素子は、上記の如き２層の電極層の間に、
前述の如き電気的発光性化合物と前述の如き共作用化合
物との混合物を用いて、これら混合物の分子を堆積させ
て発光層を形成することにより得られるものである。

本発明において、このような堆積膜を形成する方法とし
て、特に好ましい方法は、抵抗加熱蒸着法やＣＶＤ法で
あり、例えば、蒸着法では発光層が５００Ａ程度の薄膜
が形成できる。

例えば、抵抗加熱蒸着法による場合は、材料を真空槽中
に置いたタングステンボードに入れ、基板から３０ｃｍ
以上はなし、抵抗加熱し、昇華性のものは昇華温度に設
定し、溶融性のものは融点以上の温度に設定して蒸着す
る。前真空度は、２×１０Ｔｏｒｒ以下にし、蒸着前に
シャッターでふさぎ、ポートを加熱し２分はど空とばし
した後、シャッターを開いて蒸着する。

蒸着中の速度は、水晶振動子の膜厚モニターで測定しな
がら行なうが、好適な速度としてはＯ０ｌ＾／ＳｅＣ〜
１００ｉ／ＳｅＣの間で行なう。その際の真空度は酸化
などを防ぐために、１０Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１０
　Ｔｏｒｒ程度になるように保つことにより行なう。

本発明のＥＬ素子は、前述の如き発光層形成用材料を、
好ましくは上述の如き方法により、前述の如き２層の電
極層の間に形成することによって得られるものである。

従来の技術では、堆積法によりＥＬ素子を形成すること
は公知であるが、該公知の方法では、十分な性能のＥＬ
素子が得られず、本発明者は、種々研究の結果、発光層
形成材料として単一の材料でなく、前述の如き電気陰性
度の異なる少なくとも一方が発光性である複合材料を用
いても、同様に堆積膜が容易に形成し得ることを知見し
、更に、このような構成の材料を使用することにより、
従来技術のＥＬ素子の性能が著しく向上することを知見
したものである。

なお、基板として使用する一方の電極層あるいは両方の
電極層と発光層との接着は、本発明方法においては十分
に強固なものであり、発光層が剥離したり剥落したりす
ることはないが、接着力を強化する目的で、基板表面を
あらかじめ処理しておいたり、あるいは基板と発光層と
の間に適当な接着剤層を設けてもよい。

以上の如くして形成されたＥＬ素子は、そのままでは空
気中の湿気や酸素の影響でその性能が劣化することがあ
るので、従来公知の手段で耐湿、耐酸素性の密封構造と
するのが望ましい。

以上の如き本発明のＥＬ素子は、その発光層の構造が、
超薄膜であり、優れた発光性能を有するものである。

更に、本発明のＥＬ素子の発光層は、第１図に図解的に
示すように、従来技術の単一物質からなる発光層とは異
なり、第２図に図解的に示すように、主発光性材料と共
作用材料分子とが、堆積膜中に均一に混在しているので
、それらの異分子間での各種相互作用が極めて容易であ
り、従来技術では達成しえない程度の優れた発光性能を
発揮するものである。すなわち、主発光性材料と共作用
材料との電気陰性度の差、あるいはそれらの組合せ等を
種々変更することによって、発光強度を向上させたり、
あるいは発光色を任意に変更でき、また、その耐用寿命
も著しく延長させることができる。

更に、従来技術では、発光性が優れているが、成膜性や
膜強度が不十分な材料は実質上使用できなかったが、本
発明においては、このような成膜性や膜強度が劣るが、
発光性に優れた材料でも、前記共作用材料として、成膜
性に優れた材料を使用することによって、発光性、成膜
性および膜強度のいずれもが優れた発光層を得ることが
できる。

以上の本発明のＥＬ素子は、その発光層に好適な電界等
の電気エネルギーが作用するように、電極層間に、交流
またはパルスあるいは直流電流等の電気エネルギーを印
加することにより、優れたＥＬ発光を示すものである。

次に実施例をあげて本発明を更に具体的に説明する。な
お、文中部とあるのは重量基準である。

実施例１ ５０ｍｍ角のガラス板の表面上にスパッタリング法によ
り膜厚１５００ＡのＩＴＯ層を蒸着し、透明電極を形成
した。次に該透明電極基板を、抵抗加熱蒸着装置のアン
トラセン（Ａ）とトリフェニルアミン（Ｂ）を装入しで
ある蒸着槽に入れて、核種を一度１０Ｔｏｒｒの真空度
まで減圧した後、モリブデン酸の抵抗加熱ボードの温度
を徐々に上げて行き、トリフェニルアミンの蒸着速度が
３λ／ｓｅｃ程度になるように、抵抗加熱ボードに波れ
る電流を一定に保ち、そして全蒸着速度が、５λ／ｓｅ
ｃとなるようにアントラセンを入れたボードに流れる電
流を調節して、膜厚１０００λの発光層を作製した。蒸
着時の真空度は９Ｘ１０Ｔｏｒｒであった。

なお、蒸着時の基板ホルダーは、２０℃の水を循環させ
、一定に保った。

最後に、上記のように形成された薄膜を有する基板を蒸
着槽に入れて、核種を一度１０　Ｔｏｒｒの真空度まで
減圧した後、真空度１０Ｔｏｒｒに調髪して、蒸着速度
２０＾／ｓｅｅで１５００ｉの膜厚でＡｎを該薄膜上に
蒸着して、背面電極とした。以上のように作成した本発
明のＥＬ素子を第３図に例示したようにシールガラスで
シールしたのち、従来方法に従って、精製および脱気、
脱水されたシリコンオイルをシール中に注入して、シー
ルした本発明のＥＬ発光素子を形成した。

該ＥＬ発光素子に１０■、４００Ｈｚの交流電圧を印加
したところ、電流密度０　、１　ｍＡ／　ｃｍ’で輝度
２４　ｆｔ−ＬのＥＬ全発光観測された。この本発明の
ＥＬ素子は、従来のＺｎＳを発光母体としたＥＬ素子と
比肩し得るものであった。

なお、上記素子の作成はＣＶＤ法等によっても可能であ
る。

比較例１ アントラセンのみを使用したことを除いて、実施例１の
操作をそのまま繰返し、比較用のＥＬ素子を作成し、実
施例１と同様に発光させたところ、同一条件における輝
度は、３　ｆｔ−Ｌであった。

実施例２ 実施例１における化合物ＡおよびＢに代えて、ピレンお
よびカルバゾールを使用し、他は実施例１と同様にして
、本発明のＥＬ素子を得、実施例１と同一条件で評価し
たところ、電流密度０．１３ｍＡ／ｃｍ’で、輝度（Ｆ
ｔ−Ｌ　）は３１であった。

【図面の簡単な説明】

８１図は、従来技術によるＥＬ素子の発光層を図解的に
示したものであり、第２図は、本発明のＥＬ素子の発光
層を図解的に示したものであり、第３図は本発明のＥＬ
素子の断面を図解的に示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発光層と該発光層を挟持する二層の電極層からなり、
   該電極層の少なくとも一層が透明であるＥＬ素子におい
   て、上記発光層が、少なくとも１種の電気的発光性有機
   化合物および該有機化合物とはその電気陰性度が異なる
   少なくとも１種の有機化合物との混合物の混合分子堆積
   膜からなることを特徴とする上記ＥＬ素子。