JPS6160779A - 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、発光層が多層構造からなり、
各々の層が隣接する他の暦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Ｚ
ｎＳ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、ｇ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ＪｉｆｆｉＪ
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、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１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１層厚を薄くすることが困難
であり、徒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話電
体屑を配置した改良型素子が、特開昭５８−１７２８９
１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゛厄性素子
、非線計光学素子、強誘電性液品等、全屈、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七ン誘導体やピレン
誘導体の単分子層の累積膜を電８２基板上に形成したＥ
Ｌ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、ｔヤリアミ子ある
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。

Ｌ肥太発明の目的は、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。

すなわち１本発明は、多層構造の発光層と、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１Ｔ！、極
層からなるＥＬ素子において、−上記の発光層が、下記
第１Ｍと下記第２唐とを交互に４層重ｈａ返し積層して
なることを特徴とする上記のＥＬ套子。

ｉｌｔ；第２層に対して相対的に電子受容性の少なくと
も１種の電気的発光性ｌ＃機機台合物らなる分子堆積膜
。

第２層：第ｉ５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。

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宥し、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１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ＦＪ　ｆｆ１５体、ポルフィリンお
よびその全屈錯体、８−ヒドロキシキノリンとその金属
錯体、＊機ルテニウム錯体、有ａ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。

本発明において発光層の形成に有用な化合物のり、（木
骨格、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、第１〜３級アミ
ノ基、水酸基、カルボアミド基、スルフオアミド基等の
一般的なｇｊ換基を有し得る。） （以　　下　　余　　白　　　） Ｚ＝ＮＨ，Ｏ，Ｓ　　　　Ｚ＝Ｃ１）、ＮＨＺ＝ＣＯ，
ＭＨｌＯ，５Ｚ＝ＮＨ，Ｏ，Ｓ ｚ　＝　ＮＨ，ＯｌＳ　　　　　　　　　　　　Ｚ＝Ｎ
Ｈ，Ｏ，５ｚ＝＝ｓｌ　　Ｓｅ　　　　　Ｚ＝Ｓ％　Ｓ
ｅ　　　　　　　Ｚ＝Ｓ、　Ｓｅ７ｇ／３　　Ｚ＝ＮＨ
，Ｏ，Ｓ　　Ｚ＝ＮＨ１ＱＳ　　Ｚ＝ＮＨ，Ｏ，ＳＭ＝
Ｍｇ、Ｚｎ＊Ｓｎ、ＡｔＣ１Ｍ＝Ｈｚ、Ｂｅ、Ｍｇ＋Ｃ
ａ、ＣｄＳｎ、ＡｔＣ４ＹｂＣＩ Ｍ＝　Ｅｒ、　Ｔｎｚ　Ｓｍ、　Ｅｕ、　Ｔｂ、　　　
　Ｚ　＝　Ｏ，ＮＵ距Ａ４　Ｇａ、Ｉｒｓ　Ｔａ＋　ａ
＝３　　　　Ｍ＝Ｅｒ、Ｓｍ、ＥｕＰｉｈＺｎ％Ｃｄ、
　Ｍｇ、　ｐｂ、　ａ＝２　　　　　Ｇｄ、　Ｔｂ、　
ＤｙＴｍ、Ｙｂ Ｍ＝Ｅｒ＋　Ｓｍ＋　Ｅｕｔ　Ｇｄ　　　　　Ｍ＝Ｅｒ
、Ｓｍ＋　ＥｕＴｂ、　Ｄｙ、　Ｔｍ、　Ｙｂ　　　　
　　Ｇｄ、　Ｔｂ、　ＤｙＴｍ、Ｙｂ ２＝０、Ｓ、ＳｅＯ≦ｐ≦２ 以Ｈ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、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１本発明のＥＬ素子の第１の発光層
と第２の発光層に分けて使用し、これらの暦を交互に４
層以上縁返し積層して多層構造の発光層を形成するする
ことを特徴としている。すなわち、」−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、それらの
なかから、相対的に電子受容性である前記化合物を、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
、且つそれらに対して相対的に電子供与性である前記発
光性化合物を第２の発光層形成用化合物として選択すれ
ば良い、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７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、そ些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、すなわち透明型
８ｉ層と背面電極層は１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。透明電極層として
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（工Ｔｏ）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ｒ！Ｉな、背面ＴＬ８ｉ層を
使用する場合は、これらの不透明１１極層も、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
．１〜０．３層ｍのアルミニウム、銀、金等の蒸着膜で
ある。また透明電極層あるいは背面電極層の形状は、板
状、ベルト状１円筒状等任意の形状でよく、使用目的に
応じてｉ！！枳することができる。また、透明電極層の
厚さは、約０．０１〜０．２終ｍ８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Ｐ：Ｉ題が生じるおそれがあ
る。

本発明のＥＬ素子は、Ｌ記の如き２層の電極層の間に、
前述の如き相対的に電気姶性度の異なる電気的発光性化
合物を別々に用いて第１層および第２層を形成し、これ
らの第１層と第２層とを交互に４層重上積層して、４層
以上の多層構造の発光層を形成することにより得られる
ものであり。

形成された多層構造の発光層を構成する第１層が、第２
暦に対して相対的に電子受容性である化合物からなる分
子堆積膜であり、第２層が１、第１層に対して相対的に
電子供与性である化合物からなる分子堆積膜であことを
特徴としている。

本発明において、第１および第２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および第２の発光層として、５００λ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、ＭＲ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　、　Ｉ　Ａ／ｓ
ｅｃ　〜１００Ａ／Ｓｅｃ　（７）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１０Ｔｏｒｒ程度になるように保つこ
とにより行なう。

従来の技術では、分子堆積法により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＊子が得られず、本発明者は１種々研究の結果、発
光層を多層構造とし、第１層の発光層を、前述の如き相
対的に電子受容性である化合物を用いて、分子堆積膜と
して形成し、且つ！、２層を、第１層に対して相対的に
電子供与性である化合物から、同様に分子堆積膜として
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。

このようにして得られる本発明の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１層の厚さを約０．０１〜０．５ルｍとし、第２
層の厚さを約０．０１〜０．５濤ｍとし、第１層と第２
層の合計の桔暦数を約４〜４００とし、且つ発光層全体
の厚さを約０．０２〜ＩＸＬｍとするのが好適である。

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、分子堆積法においては十分
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。

以との如き本発明のＥＬ素子は、その発光層の構造が、
超薄膜であり、且つ、第１層と第２層とが、種々の電気
的相互作用を行なうことにより、優れた発光性能を発揮
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の発光層と第２
の発光層とが均一な界面を有し、且つこれらの組合せの
暦が複数回積層されているので、それらの電気陰性度の
異なる２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の発光層と第２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、成膜性壱
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、いずれか一方の層に成膜性に
優れた材料を使用することによって、発光性、成膜性お
よび膜強度のいずれもが優れた発光層を得ることができ
る。

以との本発明の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ＨＦ！！間に、
交流またはパルスあるいは直浣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開発光示すものであ
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１文中部とあるのは重量基準である。

実施例１ ５０厘層角のガラス板の表面上にスパッタリング法によ
り膜厚１５００λのＩＴＯ層を蒸着して、透明電極を形
成した。

次に、抵抗加熱蒸着装置を用いて、上記の透明電極基板
上に、カルバゾール（Ａ）　　（ｍｐ、　２４５℃）を
２５０λの膜厚に蒸着させた。この蒸着は、ＮＭ槽を一
度１０Ｔｏｒｒの真空度まで減圧し、抵抗加熱ボード（
Ｍ　ｏ　）の温度を徐々にとげてゆき、′！８着速度５
Ａ／ｓｅｃとなるように、カルバゾールを入れたボード
に瀉れる電波を調節してノに着＋１２を形成した。蒸着
時の真空度は、９　Ｘ　Ｉ　Ｏ−’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、蒸着槽を常圧に戻した後、蒸着化合物をアントラ
セン（Ｂ）　　（ｍｐ、　２１６℃）に交換した。蒸着
槽を１０Ｔｏｒｒの真空度まで減圧し後。

真空度が９ＸＩＯＴｏｒｒになるように、抵抗加熱ボー
ド（Ｍｏ）の温度を調節して、蒸着速度５λ／ｓｅｃで
、３０ＯＡの膜厚でアントラセンを前記蒸着■々Ｅに蒸
着した。ボード材は前記と同様にＭＯであり、蒸着時の
真空度は、９Ｘ１０Ｔｏｒｒ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。

次に上記の全操作を再度繰返して４層構造の発行層を形
成した。

最後に、上記のように形成されたａＩｇＩを蒸着槽に入
れて、核種を一度１０Ｔｏｒｒの真空度まで減圧した後
、真空度１０　Ｔｏｒｒに調整してＮ着速度２０Ａ／ｓ
ｓｃで、１５００Ａの膜厚でＡＩを該薄膜上に蒸着して
背面電極とした０作成されたＥＬ素子をｙＪ３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、本発明のＥＬ発光セルを形成し
た。このＥＬ発光セルに、２０Ｖ、４００Ｈｚの交流電
圧を印加したところ、電流密度０．１０ｍＡ／ａｍ’で
輝度２４ｆｔ−ＬのＥＬ発光を示した。

なお、上記ＥＬ素子の作成は、ＣＶＤ法等によっても可
能である。

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。

比較例１ 実施例１において、第１層を形成しなかったことを除い
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０．０
８ｍＡ／ｃｒｎ’で輝度１４ｆｔ−Ｌ以下であった。

実施例２ 実施例１における化合物ＡおよびＢに代えて。

下記化合物ＣβよびＤを使用し。

ＣＤ 他は実施例１と同様にして、本発明のＥＬ素子を得、実
施例工と同一条件で評価したところ、電流密度０．１０
ｍＡ／Ｃｍ’で、輝度（Ｆｔ−Ｌ）は２３であった・

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術によるＥＬ素子を図解的に示したも
のであり、第２図は１本発明のＥＬ素子を図解的に示し
たものであり、第３図は木ｊＡ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ニガラス板 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多層構造の発光層と、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、上記の発光層が、下記第１層と下記第２層とを交互
   に４層以上繰返し積層してなることを特徴とする上記の
   ＥＬ素子。 第１層；第２層に対して相対的に電子受容性の少なくと
   も１種の電気的発光性有機化合物からなる分子堆積膜。 第２層；第１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。