JPS6144981A - El素子 - Google Patents
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- JPS6144981A JPS6144981A JP16561884A JP16561884A JPS6144981A JP S6144981 A JPS6144981 A JP S6144981A JP 16561884 A JP16561884 A JP 16561884A JP 16561884 A JP16561884 A JP 16561884A JP S6144981 A JPS6144981 A JP S6144981A
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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。
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3層構造からなり、
各々の層が隣接する他の層に対して相対的に電気陰性度
が異なる少なくとも1種の電気的発光性有機化合物の薄
膜からなるEL素子に関する。
子に関し、更に詳しくは、発光層が3層構造からなり、
各々の層が隣接する他の層に対して相対的に電気陰性度
が異なる少なくとも1種の電気的発光性有機化合物の薄
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。
(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。
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発光においては1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゛フ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58二
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制御して、新
しくオ′ブ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
、無電性素子、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上に
形成したEL素子が特開昭52−35587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。
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発光においては1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゛フ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58二
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制御して、新
しくオ′ブ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
、無電性素子、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上に
形成したEL素子が特開昭52−35587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。
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1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。
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。
上記本発明の目的は、EL素子の発光層を、特定の材料
を組合せて、且つ特定の構成に形成することにより達成
された。
を組合せて、且つ特定の構成に形成することにより達成
された。
すなわち、本発明は、3層積層構造の発光層と、該発光
層を挟持する少なくとも1層が透明である2層の電極層
からなるEL素子におl、Xて、上記の第1の発光層が
、第2の発光層に対して相対的に電子供与性の少なくと
も1種の電気的発光性有機化合物からなる分子堆積膜か
らなり、第2の発光層が第1の発光層に対して相対的に
電子受容性であり、同時に第3層に対し相対的に電子供
与性の少なくとも1種の電気的発光性有機化合物からな
る単分子膜またはその累積膜であり、且つ第3層が第2
層に対し相対的に電、子受容性である少なくとも1種の
電気的発光性有機化合物かる単分子膜またはその累積膜
からなることを特徴とする上記EL素子である。
層を挟持する少なくとも1層が透明である2層の電極層
からなるEL素子におl、Xて、上記の第1の発光層が
、第2の発光層に対して相対的に電子供与性の少なくと
も1種の電気的発光性有機化合物からなる分子堆積膜か
らなり、第2の発光層が第1の発光層に対して相対的に
電子受容性であり、同時に第3層に対し相対的に電子供
与性の少なくとも1種の電気的発光性有機化合物からな
る単分子膜またはその累積膜であり、且つ第3層が第2
層に対し相対的に電、子受容性である少なくとも1種の
電気的発光性有機化合物かる単分子膜またはその累積膜
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
フェニル、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、有機ルテニウム錯体、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。
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
フェニル、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、有機ルテニウム錯体、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、第1の発光層を形成するために有用な
有機化合物は、上記の如き化合物から選択して使用する
。
有機化合物は、上記の如き化合物から選択して使用する
。
本発明において、第2および第3の発光層を形成するた
めに有用な化合物は、上記の如き電気的発光性化合物を
必要に応じて公知の方法で化学的に修飾し、その構造中
に少なくとも14sの疎水性部分と少なくとも1個の親
水性部分(これらはいずれも相対的な意味においてであ
る。)を併有させるようにした化合物であり、例えば下
記の一般式(1)で表わされる化合物およびその他の化
合物を包含する。
めに有用な化合物は、上記の如き電気的発光性化合物を
必要に応じて公知の方法で化学的に修飾し、その構造中
に少なくとも14sの疎水性部分と少なくとも1個の親
水性部分(これらはいずれも相対的な意味においてであ
る。)を併有させるようにした化合物であり、例えば下
記の一般式(1)で表わされる化合物およびその他の化
合物を包含する。
[(X−R,入Zl1、−φ−R2(I )1記式中に
おけるXは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、
アルキルエーテル基、ニトロ基;カルボキシル基、スル
ホン酸基、リン酸基、ケイ酸基、第1〜3アミノ基;こ
れらの金属塩、1〜3級アミン塩、酸塩:エステル基、
スルホアミド基、アミド基、イミノ基、4級アミン基お
よびそれらの塩、水酸基等であり;RIは炭素数4〜3
0、好ましくは10〜25個のアルキル基、好ましくは
直鎖状アルキル基であり;mは1または2、nは1〜4
の整数であり;Zは直接結合または−0−1−S−1−
1’tR3、−CH2N R,−1? −S O,N R3、−co−1−coo−等の如き連
結基(R3は水素原子、アルキル基、アリール等の任意
の置換基である)であり;φは後に例示する如き電場発
光性化合物の残基であり;R2はXと同様に、水素原子
またはその他の任意の置換基であり;1gsまたは複数
のX、φおよびR2のうち少なくとも1個は親木性部分
であり、且つ少なくとも1個は疎水性部分である。
おけるXは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、
アルキルエーテル基、ニトロ基;カルボキシル基、スル
ホン酸基、リン酸基、ケイ酸基、第1〜3アミノ基;こ
れらの金属塩、1〜3級アミン塩、酸塩:エステル基、
スルホアミド基、アミド基、イミノ基、4級アミン基お
よびそれらの塩、水酸基等であり;RIは炭素数4〜3
0、好ましくは10〜25個のアルキル基、好ましくは
直鎖状アルキル基であり;mは1または2、nは1〜4
の整数であり;Zは直接結合または−0−1−S−1−
1’tR3、−CH2N R,−1? −S O,N R3、−co−1−coo−等の如き連
結基(R3は水素原子、アルキル基、アリール等の任意
の置換基である)であり;φは後に例示する如き電場発
光性化合物の残基であり;R2はXと同様に、水素原子
またはその他の任意の置換基であり;1gsまたは複数
のX、φおよびR2のうち少なくとも1個は親木性部分
であり、且つ少なくとも1個は疎水性部分である。
第1層の形成に有用である化合物の基本骨格、および第
2および第3層の形成に有用な一般式(1)の化合物の
φとして好ましいものおよびその他の化合物を例示すれ
ば、以下の通りである。
2および第3層の形成に有用な一般式(1)の化合物の
φとして好ましいものおよびその他の化合物を例示すれ
ば、以下の通りである。
(但し、以下に例示する基本骨格(φ)は、炭素数1〜
4のアルキル基、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、St〜3級アミン基、水酸基
、カルボアミド基、スルフオアミド基等の一般的な置換
基を有し得る。)(以 下 余 白 ) Z−、NHlo、s z=co、NHZ==CO
,NHlo、5Z=NH,0,5 Z=NH,O,S Z=NH
,0,5Z=S、Se Z=S、Se
Z=S、SeZ = NH,OlS Z
=NH,αS Z=NH,0、SM=Mg、Zn、
Sn、AtCl M=Hz、Be、Mg+Can
CdSn、 AAct、YbCI M= Er、 Tm Sm、 Eu、 Tb、
Z = 0、Nnu M−AL Ga * I r s Ta i a−3M
≠Er* 8m%EuM=Znt cd、Mg%pbt
a=2 Gdt Tbi DyTm、Yb M 二E r * Srn s Eu 、Gd
M−E r * Sm * EuTb、Dy、Tm、
Yb Gd、Tb、DyTm、Yb Z 、−Ol Sl Se 06962以上の如き発光
性化合物は、本発明における各々の発光層において単独
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。
4のアルキル基、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、St〜3級アミン基、水酸基
、カルボアミド基、スルフオアミド基等の一般的な置換
基を有し得る。)(以 下 余 白 ) Z−、NHlo、s z=co、NHZ==CO
,NHlo、5Z=NH,0,5 Z=NH,O,S Z=NH
,0,5Z=S、Se Z=S、Se
Z=S、SeZ = NH,OlS Z
=NH,αS Z=NH,0、SM=Mg、Zn、
Sn、AtCl M=Hz、Be、Mg+Can
CdSn、 AAct、YbCI M= Er、 Tm Sm、 Eu、 Tb、
Z = 0、Nnu M−AL Ga * I r s Ta i a−3M
≠Er* 8m%EuM=Znt cd、Mg%pbt
a=2 Gdt Tbi DyTm、Yb M 二E r * Srn s Eu 、Gd
M−E r * Sm * EuTb、Dy、Tm、
Yb Gd、Tb、DyTm、Yb Z 、−Ol Sl Se 06962以上の如き発光
性化合物は、本発明における各々の発光層において単独
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。
本発明においては、上記の如き発光性化合物をそれらの
電気的陰性度に応じて、本発明のEL素子の第1〜第3
の発光層に分けて使用して発光層を3層の積層構造とし
たことを特徴としている。
電気的陰性度に応じて、本発明のEL素子の第1〜第3
の発光層に分けて使用して発光層を3層の積層構造とし
たことを特徴としている。
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種のまたは複数の前記化合物を第
1の発光層を形成するための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を第3の発光層形
成用化合物として選択し、且つそれら選択した化合物の
中間的な電気陰性度の化合物を、第2の発光層形成用化
合物として選択し使用すればよい。
性度が異なるから、1種のまたは複数の前記化合物を第
1の発光層を形成するための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を第3の発光層形
成用化合物として選択し、且つそれら選択した化合物の
中間的な電気陰性度の化合物を、第2の発光層形成用化
合物として選択し使用すればよい。
このような発光性化合物のなかで、電子供与性のものと
して特に好ましい化合物は、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
性基を有するもの、あるいは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、スルホニル基、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
ような発光性化合物は、本発明において、それぞれの発
光層においては単独または複数の混合物として使用する
ことができる。
して特に好ましい化合物は、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
性基を有するもの、あるいは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、スルホニル基、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
ような発光性化合物は、本発明において、それぞれの発
光層においては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、少なくともその1層は透
明性である必要がある。透明電極としては、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0.1−0.31Lm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゜2pm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。
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、少なくともその1層は透
明性である必要がある。透明電極としては、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0.1−0.31Lm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゜2pm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、
前述の如き相対的に電気陰性度の異なる電気的発光性化
合物を別々に用いて3層からなる発光層を形成すること
により得られるものであり、形成された3層構造の発光
層の内、第1層が分子堆積膜であり、第2および第3層
を構成する分子が、それぞれ高秩序の分子配向性をもっ
て配列した単分子膜あるいはその累積膜であることを特
徴としている。
前述の如き相対的に電気陰性度の異なる電気的発光性化
合物を別々に用いて3層からなる発光層を形成すること
により得られるものであり、形成された3層構造の発光
層の内、第1層が分子堆積膜であり、第2および第3層
を構成する分子が、それぞれ高秩序の分子配向性をもっ
て配列した単分子膜あるいはその累積膜であることを特
徴としている。
本発明において、第1の発光層を構成する分子堆積膜を
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、第1の発
光層として、5ooi程度の薄膜が形成できる。
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、第1の発
光層として、5ooi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30c+
m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、2X10”” Torr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。
に置いたタングステンボードに入れ、基板から30c+
m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、2X10”” Torr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0゜IA/sec〜
100λ/seeの間で行なう。その際の真空度は酸化
などを防ぐために、10−3Torr以下、好ましくは
10−5Torr程度になるように保つことにより行な
う。
がら行なうが、好適な速度としては0゜IA/sec〜
100λ/seeの間で行なう。その際の真空度は酸化
などを防ぐために、10−3Torr以下、好ましくは
10−5Torr程度になるように保つことにより行な
う。
本発明において、上記の第2および第3の発光層を構成
する単分子膜あるいはその累積膜を形成する方法として
、特に好ましい方法は、ラングミュア・プロジェット法
(LB法)である。このLB法は、分子内に親水性基と
疎水性基とを有する構造の分子において、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、
分子は水面上で、親水性基を下に向けて単分子の層にな
ることを利用して、単分子膜またはその累積膜を形成す
る方法である。具体的には水層上に展開した単分子膜が
、水相上を自由に拡散して広がりすぎないように、仕切
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、表面圧を徐々に上昇させ、単分子膜
あるいはその累積膜の製造に適する表面圧を設定する。
する単分子膜あるいはその累積膜を形成する方法として
、特に好ましい方法は、ラングミュア・プロジェット法
(LB法)である。このLB法は、分子内に親水性基と
疎水性基とを有する構造の分子において、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、
分子は水面上で、親水性基を下に向けて単分子の層にな
ることを利用して、単分子膜またはその累積膜を形成す
る方法である。具体的には水層上に展開した単分子膜が
、水相上を自由に拡散して広がりすぎないように、仕切
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、表面圧を徐々に上昇させ、単分子膜
あるいはその累積膜の製造に適する表面圧を設定する。
この表面圧を維持しながら静かに清浄な基板を垂直に上
昇または降下させることにより、単分子膜が基板上に移
しとられる。単分子膜は以上で製造されるが、単分子膜
の累積膜は前記の操作を繰り返すことにより所望の累積
度の累積膜として形成される。
昇または降下させることにより、単分子膜が基板上に移
しとられる。単分子膜は以上で製造されるが、単分子膜
の累積膜は前記の操作を繰り返すことにより所望の累積
度の累積膜として形成される。
単分子膜を基板上に移すには、上述した垂直浸漬法の他
、水平付着法、回転円筒法などの方法によっても可能で
ある。水平付着法は基板を水面に水平に接触させて移し
とる方法で、回転円筒法は、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とる方法である。前
述した垂直浸漬法では、表面が親水性の基板を水面を横
切る方向に水中から引き上げると分子の親木性基が基板
側に向いた単分子膜が基板上に形成される。前述のよう
に基板を上下させると、各行程ごとに1枚ずつ単分子膜
が重なっていく。成膜分子の向きが引き上げ行程と浸漬
行程で逆になるので、この方法によると各層間は分子の
親木性基と親水性基、分子の疎水性基と疎水性基が向か
い合うY型膜が形成される。それに対し、水平付着法は
、基板を水面に水平に接着させて移しとる方法で、分子
の疎水性基が基板側に向いた単分子膜が基板上に形成さ
れる。この方法では、単分子膜を累積しても、成膜分子
の向きの交代はなく、全ての層において、疎水性基が基
板側に向いたX型膜が形成される0反対に全ての層にお
いて親水性基が基板側に向いた累積膜はZj!!膜と呼
ばれる0回転円筒法は、円筒法の基体水面上を回転させ
て単分子膜を基体表面に移しとる方法である。単分子膜
を基板上に移す方法は、これらに限定されるわけでなく
、即ち、大面積基板を用いる時には、基板ロールから水
層中に基板を押し出していく方法などもとり得る。また
、前述した親木性基、疎水性基の基板への向きは原則で
あり、基板の表面処理等によって変えることができる。
、水平付着法、回転円筒法などの方法によっても可能で
ある。水平付着法は基板を水面に水平に接触させて移し
とる方法で、回転円筒法は、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とる方法である。前
述した垂直浸漬法では、表面が親水性の基板を水面を横
切る方向に水中から引き上げると分子の親木性基が基板
側に向いた単分子膜が基板上に形成される。前述のよう
に基板を上下させると、各行程ごとに1枚ずつ単分子膜
が重なっていく。成膜分子の向きが引き上げ行程と浸漬
行程で逆になるので、この方法によると各層間は分子の
親木性基と親水性基、分子の疎水性基と疎水性基が向か
い合うY型膜が形成される。それに対し、水平付着法は
、基板を水面に水平に接着させて移しとる方法で、分子
の疎水性基が基板側に向いた単分子膜が基板上に形成さ
れる。この方法では、単分子膜を累積しても、成膜分子
の向きの交代はなく、全ての層において、疎水性基が基
板側に向いたX型膜が形成される0反対に全ての層にお
いて親水性基が基板側に向いた累積膜はZj!!膜と呼
ばれる0回転円筒法は、円筒法の基体水面上を回転させ
て単分子膜を基体表面に移しとる方法である。単分子膜
を基板上に移す方法は、これらに限定されるわけでなく
、即ち、大面積基板を用いる時には、基板ロールから水
層中に基板を押し出していく方法などもとり得る。また
、前述した親木性基、疎水性基の基板への向きは原則で
あり、基板の表面処理等によって変えることができる。
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分子堆積法およびLB法に゛より、
前述の如き2層の電極層の間にそれぞれ電気陰性度の異
なる化合物から、3層構造として形成することによって
得られるものである。
ましくは上述の如き分子堆積法およびLB法に゛より、
前述の如き2層の電極層の間にそれぞれ電気陰性度の異
なる化合物から、3層構造として形成することによって
得られるものである。
従来の技術の項で述べた通り、LB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1発光層を3層構造とし、第1層を分子堆積膜とし
て形成し、且つ第2および第3の発光層を前述の如き電
気陰性度の異なる化合物を用いて単分子膜あるいはその
累積膜として形成することにより、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。
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1発光層を3層構造とし、第1層を分子堆積膜とし
て形成し、且つ第2および第3の発光層を前述の如き電
気陰性度の異なる化合物を用いて単分子膜あるいはその
累積膜として形成することにより、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。
本発明の1つの重要な態様は、第2および第3の発光層
が、前記発光性材料からなる単分子膜である態様である
。この態様のEL素子は、まず最初に、中間層として形
成すべき第2層に対して相対的に電子供与性である材料
を、上記の如き分子堆積法によって堆積して第1層とし
、次いで、このように形成した第1層に対して相対的に
電子受容供性であり、同時に第3層に対して相対的に電
子供与性である材料を、適当な有機溶剤、例えばクロロ
ホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン等中に約lO
〜IOM程度の濃度に溶解し、該溶液を、各種の金属イ
オンを含有してもよい適当なpH(例えば、PH約1〜
8 )の水相上に展開させ、溶剤を蒸発除去して単分子
膜を形成し、前述の如くのT−B法で、一方の電極基板
上に移し取って第2層とし、次いで、このように形成し
た第2層に対して相対的に電子受容性である材料からな
る単分子膜を、上記と同様にして形成して第3層とし、
最後に、例えばアルミニウム、銀、金等の電極材料を、
好ましくは蒸着等により蒸着させて背面電極層を形成す
ることによって得られる。 このようにして得られたE
L素子の3層の薄膜からなる発光層の厚さは、使用した
材料の種類によって異なるが、一般的には約0.01=
17Lmの厚さが好適である。
が、前記発光性材料からなる単分子膜である態様である
。この態様のEL素子は、まず最初に、中間層として形
成すべき第2層に対して相対的に電子供与性である材料
を、上記の如き分子堆積法によって堆積して第1層とし
、次いで、このように形成した第1層に対して相対的に
電子受容供性であり、同時に第3層に対して相対的に電
子供与性である材料を、適当な有機溶剤、例えばクロロ
ホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン等中に約lO
〜IOM程度の濃度に溶解し、該溶液を、各種の金属イ
オンを含有してもよい適当なpH(例えば、PH約1〜
8 )の水相上に展開させ、溶剤を蒸発除去して単分子
膜を形成し、前述の如くのT−B法で、一方の電極基板
上に移し取って第2層とし、次いで、このように形成し
た第2層に対して相対的に電子受容性である材料からな
る単分子膜を、上記と同様にして形成して第3層とし、
最後に、例えばアルミニウム、銀、金等の電極材料を、
好ましくは蒸着等により蒸着させて背面電極層を形成す
ることによって得られる。 このようにして得られたE
L素子の3層の薄膜からなる発光層の厚さは、使用した
材料の種類によって異なるが、一般的には約0.01=
17Lmの厚さが好適である。
また、別の重要な態様は、本発明のEL素子の発光層を
構成する第2および第3層のうち少なくとも一層、好ま
しくは両層ともが、上記の単分子膜の累積膜である態様
である。該態様は、前記の分子堆積法およびLB法を用
いることにより、上記の如き分子堆積膜を形成し、且つ
単分子膜を種々の方法で必要な暦数まで累積して発光層
を形成することによって得られる。
構成する第2および第3層のうち少なくとも一層、好ま
しくは両層ともが、上記の単分子膜の累積膜である態様
である。該態様は、前記の分子堆積法およびLB法を用
いることにより、上記の如き分子堆積膜を形成し、且つ
単分子膜を種々の方法で必要な暦数まで累積して発光層
を形成することによって得られる。
このようにして得られるEL素子の発光層の厚さは、任
意に変更することができるが、本発明においては、第2
層が約4〜150の累積数で、第3層が約4〜150の
累積数であり、且つ3層の合計で約0.03〜Igmの
厚さが好適である。
意に変更することができるが、本発明においては、第2
層が約4〜150の累積数で、第3層が約4〜150の
累積数であり、且つ3層の合計で約0.03〜Igmの
厚さが好適である。
なお、基板として使用する電極層と発光層との接着は、
分子堆積法およびLB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。更に、LB法においては発光層
の形成用材料や使用する水層のpH、イオン種、水温、
単分子膜の転移速度あるいは単分子膜の表面圧等の種々
の条件を調節によっても接着力を強化することができる
。
分子堆積法およびLB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。更に、LB法においては発光層
の形成用材料や使用する水層のpH、イオン種、水温、
単分子膜の転移速度あるいは単分子膜の表面圧等の種々
の条件を調節によっても接着力を強化することができる
。
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。
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、且つ第2および第3層が、EL素子の作
動上必要な高度の分子秩序性と機能を有しており、優れ
た発光性態を有するものである。
超薄膜であり、且つ第2および第3層が、EL素子の作
動上必要な高度の分子秩序性と機能を有しており、優れ
た発光性態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、従来技術の単一層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、第1〜第3の発光層
とが均一な界面を有して夫々積層されているので、それ
らの電気陰性度の異なる3層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、第1〜第3
の発光層との電気陰性度の差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。
示すように、従来技術の単一層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、第1〜第3の発光層
とが均一な界面を有して夫々積層されているので、それ
らの電気陰性度の異なる3層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、第1〜第3
の発光層との電気陰性度の差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、少なくとも1層に成膜性に優
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1強度のいずれもが優れた発光層を得ることができ
る。
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、少なくとも1層に成膜性に優
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1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。
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。
お、文中部とあるのは重量基準である。
実施例1
50+wm角のガラス板の表面上にスパッタリング法に
より膜厚1500人のITO層を蒸着して、透明電極を
形成した。
より膜厚1500人のITO層を蒸着して、透明電極を
形成した。
次ぎに、上記透明電極基板上に抵抗加熱蒸着装置を用い
て、カルバゾール(A) (mP、245℃)を、5
00Aの膜厚に蒸着させて第1層とした。この蒸着は、
蒸着槽を一度10−6T orrの真空度まで減圧し、
抵抗加熱ボード(MO)の温度を徐々に上げてゆき、2
45℃の温度に一定に保ち、更に、排気速度を調整して
、真空度を9X10 Torrに保ち、蒸着速度5A
/secとなるように、カルバゾールを入れたボードに
流れる電流を調節して然着膜を形成した。蒸着時の真空
度は、9X10’Torrであった。また、基板ホルダ
ーの温度は、20℃の水を循環させて一定に保った。
て、カルバゾール(A) (mP、245℃)を、5
00Aの膜厚に蒸着させて第1層とした。この蒸着は、
蒸着槽を一度10−6T orrの真空度まで減圧し、
抵抗加熱ボード(MO)の温度を徐々に上げてゆき、2
45℃の温度に一定に保ち、更に、排気速度を調整して
、真空度を9X10 Torrに保ち、蒸着速度5A
/secとなるように、カルバゾールを入れたボードに
流れる電流を調節して然着膜を形成した。蒸着時の真空
度は、9X10’Torrであった。また、基板ホルダ
ーの温度は、20℃の水を循環させて一定に保った。
次に、
B c
上記化合物BおよびCを1:1のモル比でクロロホルム
に溶かした溶液(10−3mol /見)を、p)16
.5に調整されたJoyce −Loebe1社製のL
angmuir−Trough4の水相上に展開させた
。溶媒のクロロホルムを蒸発除去後、表面圧を高めて(
30dyne/ c rrr ) 、上記の分子を膜状
に析出させた。その後、表面圧を一定に保ちながら、上
記の第1層を既に設けである成膜基板を、水面を横切る
方向に静かに上下させ(上下速度2cm/win )
、混合単分子膜を基板上に移し取り、混合単分子膜のみ
、7層に累積した混合単分子累積膜を作成して第2層と
した。この累積工程において、該基板を水槽から引きあ
げる都度、30分間以上放置して基板に付着している水
分を蒸発除去した。
に溶かした溶液(10−3mol /見)を、p)16
.5に調整されたJoyce −Loebe1社製のL
angmuir−Trough4の水相上に展開させた
。溶媒のクロロホルムを蒸発除去後、表面圧を高めて(
30dyne/ c rrr ) 、上記の分子を膜状
に析出させた。その後、表面圧を一定に保ちながら、上
記の第1層を既に設けである成膜基板を、水面を横切る
方向に静かに上下させ(上下速度2cm/win )
、混合単分子膜を基板上に移し取り、混合単分子膜のみ
、7層に累積した混合単分子累積膜を作成して第2層と
した。この累積工程において、該基板を水槽から引きあ
げる都度、30分間以上放置して基板に付着している水
分を蒸発除去した。
次ぎに、上記水相上に残った混合単分子膜を完全に除去
し、新たに、 上記化合物りを、上記と同様な濃度および方法を使用し
て単分子膜のみおよび7層に累積して第3層を形成した
。
し、新たに、 上記化合物りを、上記と同様な濃度および方法を使用し
て単分子膜のみおよび7層に累積して第3層を形成した
。
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10−’ T、orrに調整し
て蒸着速度20^/SeCテ、1500Ac7)膜厚で
Alを該薄膜上に蒸着して背面電極とした。作成された
EL素子を図3−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、本発明の
EL発光セルを形成した。これらのEL発光セルにIO
V、50Hzの交流電圧を印加したところ、第1および
第2層が単分子膜であるときは、電流密度0’、13m
A/Crrfテ輝度1.4ft−LのEL全発光観察さ
れ、第1および第2層が累積膜であるときは、電流密度
0.lOmA/crn’で輝度19.4ft−LのEL
全発光観察された。
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10−’ T、orrに調整し
て蒸着速度20^/SeCテ、1500Ac7)膜厚で
Alを該薄膜上に蒸着して背面電極とした。作成された
EL素子を図3−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、本発明の
EL発光セルを形成した。これらのEL発光セルにIO
V、50Hzの交流電圧を印加したところ、第1および
第2層が単分子膜であるときは、電流密度0’、13m
A/Crrfテ輝度1.4ft−LのEL全発光観察さ
れ、第1および第2層が累積膜であるときは、電流密度
0.lOmA/crn’で輝度19.4ft−LのEL
全発光観察された。
上記の本発明のEL素子は、従来例のZnSを発光母体
としたEL素子と比較し、駆動電圧が低く、発光輝度特
性の良いEL素子であった。
としたEL素子と比較し、駆動電圧が低く、発光輝度特
性の良いEL素子であった。
比較例1
実施例1において、発光性化合物として化合物Bのみを
使用し、且つ単一層にしたことを除いて、他は実施例1
と同様にして比較用のEL素子を得、且つ実施例1と同
様に評価したところ、電流密度0.08mA/crn’
で輝度1 、f t −L以下であった・ 実施例2 実施例1における化合物A、BおよびDに代えて、下記
化合物E、FおよびGを使用し、E FG 他は実施例1と同様にして、本発明のEL素子(但し、
各々の累積数は7)を得、実施例1と同一条件で評価し
たところ、電流密度0.lO履A/cm″で、輝度(F
t−L)は18.7であった。
使用し、且つ単一層にしたことを除いて、他は実施例1
と同様にして比較用のEL素子を得、且つ実施例1と同
様に評価したところ、電流密度0.08mA/crn’
で輝度1 、f t −L以下であった・ 実施例2 実施例1における化合物A、BおよびDに代えて、下記
化合物E、FおよびGを使用し、E FG 他は実施例1と同様にして、本発明のEL素子(但し、
各々の累積数は7)を得、実施例1と同一条件で評価し
たところ、電流密度0.lO履A/cm″で、輝度(F
t−L)は18.7であった。
第1図は、従来技術のLB法によるEL素子を図解的に
示したものであり、第2図は、本発明のEL素子を図解
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。 1;透明電極 2;発光層 3;背面電極 4;発光性化合物5;発光性化
合物 6:発光性化合物7;シールガラス 8
;シリコン絶縁油9;ガラス板 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 令1)勝 広゛−1゛′lニー。 1−1゛ 第1図 第2図 第3図
示したものであり、第2図は、本発明のEL素子を図解
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。 1;透明電極 2;発光層 3;背面電極 4;発光性化合物5;発光性化
合物 6:発光性化合物7;シールガラス 8
;シリコン絶縁油9;ガラス板 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 令1)勝 広゛−1゛′lニー。 1−1゛ 第1図 第2図 第3図
Claims (1)
- 3層積層構造の発光層と、該発光層を挟持する少なく
とも1層が透明である2層の電極層からなるEL素子に
おいて、上記の第1の発光層が、第2の発光層に対して
相対的に電子供与性の少なくとも1種の電気的発光性有
機化合物からなる分子堆積膜からなり、第2の発光層が
第1の発光層に対して相対的に電子受容性であり、同時
に第3層に対し相対的に電子供与性の少なくとも1種の
電気的発光性有機化合物からなる単分子膜またはその累
積膜からなり、且つ第3層が第2層に対し相対的に電子
受容性である少なくとも1種の電気的発光性有機化合物
からなる単分子膜またはその累積膜からなることを特徴
とする上記EL素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16561884A JPS6144981A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | El素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16561884A JPS6144981A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | El素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6144981A true JPS6144981A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15815784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16561884A Pending JPS6144981A (ja) | 1984-08-09 | 1984-08-09 | El素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6144981A (ja) |
-
1984
- 1984-08-09 JP JP16561884A patent/JPS6144981A/ja active Pending
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