JPH04178488A

JPH04178488A - 電界発光素子

Info

Publication number: JPH04178488A
Application number: JP2305407A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Ota; 正文太田; Fumio Kawamura; 史生河村; Teruyuki Onuma; 大沼　照行; Hirota Sakon; 洋太左近; Toshihiko Takahashi; 俊彦高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-11-10
Filing date: 1990-11-10
Publication date: 1992-06-25

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〕本発明は発光性物質からなる発光層を有し、電界を印加
することにより電気エネルギーを直接光エネルギーに変
換でき、従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発光ダイオード
等とは異なり大面積の面状発光体の実現を可能にする電
界発光素子に関する。

〔従来の技術〕

電界発光素子はその発光励起機構の違いから、（＋）発
光層内での電子や正孔の局所的な移動により発光体を励
起し、交流電界でのみ発光する真性電界発光素子と、（
２）電極からの電子と正孔の注入とその発光層内での再
結合により発光体を励起し、直流電界で作動するキャリ
ア注入型電界発光素子の二つに分けられる。（１）の真
性電界発光型の発光素子は一般にＺｎＳにＭｎ、　Ｃｕ
等を添加した無機化合物を発光体とするものであるが、
駆動に２（ＩＯＶ以上の高い交流電界を必要とすること
、製造コストが高いこと、輝度や耐久性も不十分である
等の多くの問題点を有する。

（２）のキャリア注入型電界発光素子は発光層として薄
膜状有機化合物を用いるようになってから高輝度のもの
が得られるようになった。たとえば、特開昭５９−１９
４３９３　、米国特許４，５３９，５０７、特開昭６３
−２９５６９５、米国特許４，７２０，４３２及び特開
昭６３−２６４６９２には、陽極、有機質ホール注入輸
送帯、有機質電子注入性発光体および陰極から成る電界
発光素子が開示されており、これらに使用される材料と
しては、例えば、有機質ホール注入輸送用材料としては
芳香族三級アミンが、また、有機質電子注入性発光材料
としては、アルミニウムトリスオキシン等が代表的な例
としてあげられる。

また、Ｊｐｎ、Ｊｏｕｒｎｓｌ　ｏ（＾ｐｐｌｉｅｄ　
Ｐｈ７ｓｉｃｄ、ｖｏｌ。

２７、ｐ７１３−７１５には陽極、有機質ホール輸送層
、発光層、有機質電子輸送層および陰極から成る電界発
光素子が報告されており、これらに使用される材料とし
ては、有機質ホール輸送材料としてはＮ。

Ｎ′−ジフェニル−Ｎ、　Ｎ’−ビス（３−メチルフェ
ニル）−１゜１′−ビフェニル−４，４′−ジアミンが
、また、有機質電子輸送材料としては、３．４，９．１
０−ペリレンテトラカルボン酸ビスベンズイミダゾール
がまた発光材料としてはフタロペリノンが例示されてい
る。

これらの例は有機化合物を、ホール輸送材料、発光材料
、電子輸送材料として用いるためには、これらの有機化
合物の各種特性を探求し、かかる特性を効果的に組み合
わせて電界発光素子とする必要性を意味し、換言すれば
広い範囲の有機化合物の研究開発が必要であることを示
している。

さらに、上記の例を含め有機化合物を発光体とするキャ
リア注入型電界発光素子はその研究の歴史も浅く、未だ
その材料研究やデバイス化への研究が充分になされてい
るとは言えず、現状では更なる輝度の向上、フルカラー
デイスプレーへの応用を考えた場合の青、緑および赤の
発光色相を精密に選択できるための発光波長の多様化あ
るいは耐久性の向上など多くの課題を抱えているのが実
情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来技術の実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は発光波長に多様性があり、種々の発光色
相を呈すると共に耐久性に優れた電界発光素子を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題を解決するための発光層の構成
要素について鋭意検討した結果、陽極および陰極と、こ
れらの間に挾持された一層または複数層の有機化合物層
より構成される電界発光素子において、前記有機化合物
層のうち少なくとも一層が、下記一般式（Ｉ）で表わさ
れる有機化合物を構成成分とする層であることを特徴と
する電界発光素子が、上記課題に対し、有効であること
を見い出し、本発明を完成するに至った。

（但し、Ｒ１ｒ　Ｒ２ｒ　Ｒ３＋　Ｒ４ｙ　’６＋　Ｒ
６は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニ
トロ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしく
は未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアミン
基、置換もしくは未置換の炭素環式芳香環、置換もしく
は未置換の複素環式芳香環をあられし、またＲ３とＲ４
、Ｒ４とＲ５、Ｒ６とＲ６は共同で環を形していても良
（、ｎはｌ又は２をあられす。）一般式（１）において
、　Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６として用いら
れるアルキル基は好ましくはＣｌ−Ｃ２０とりわけＣ１
〜Ｃ１□の直鎖または分枝鎖のアルキル基であり、アル
コキシ基のアルキルは上述のものである。

アミノ基はモノ置換体、ジ置換体である。

また、’ｌ＋Ｒ２＋Ｒ３＋’４＋Ｒ５＋Ｒ６として用い
られる炭素環式あるいは複素環式芳香環の例としては、
フェニル、ナフチル、アントリル、アセナフチニル、フ
ルオレニル、フエナントリル、ピリジル、ピリミジル、
フラニル、ピロリル、チオフェニル、キノリル、ベンゾ
フラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、カルバゾ
リル、ベンゾオキサシリル、キノキサリル等が挙げられ
る。

また一般式（１）における’Ｉ　＋　Ｒ２＋　Ｒ３＋　
Ｒ４＋　Ｒ６＋　Ｒ６の置換基としては以下のものを挙
げることができる。

（１）ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアン基
、ニトロ基、（２）アルキル基；好ましくは０ｌ−Ｃ２０とりわけ０
ｌ−ＣＩ２の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、こ
れらのアルキル基は更に、水酸基、シアン基、０１〜Ｃ
Ｉ２のアルコキシ基、フェニル基またはハロゲン原子、
Ｃ，−Ｃ，□のアルキル基若しくはＣ１〜Ｃ１□のアル
コキシ基で置換されたフェニル基を含有しても良い。

（３）アリール基：フェニル基、ナフチル基、アントリ
ル基、ピリジル基、フラニル基、チオフェニル基等であ
り、これらのアリール基は更に０１〜Ｃ１□のアルキル
基、Ｃ１〜ＣＩ２のアルコキシ基、０１〜Ｃ１□のアル
キルアミノ基、ジアルキルアミノ基、シアン基、ハロゲ
ン原子、フェニル基で置換されていても良い。

（４）アルコキシ基（−ＯＲ’）；Ｒ’は（２）で定義
したアルキル基を表わす。

（５）アリールオキシ基；アリール基としては（３）で
定義したアリール基を表わす。

（６）アルキルチオ基（−３Ｒ’）；Ｒ’は（２）で定
義したアルキル基を表わす。

＼Ｒ３（２）で定義したアルキル基、アセチル基、ベンゾイル
基等のアシル基または（３）で定義したアリール基をあ
わらず。またピペリジル川、モルホリル基のように、Ｒ
２とＲ３が窒素原子と共同で環を形成しても良い。また
ユロリジル基のようにアリール基上の炭素原子と共同で
環を形成しても良い。アルコキシカルボニル基（−ＣＯ
ＯＲ４）　；Ｒ４は（２）で定義したアルキル基または
（３）で定義したアリール基を表わす。

（８）アシル基（−ＣＯＲ’）、スルホニル基（−３Ｏ
２Ｒ’）、＼Ｒ３で定義した意味を表わす。但しＲ２及びＲ３においてア
リール基上の多素原子と共同で環を形成する場合を除く
。

（９）メチレンジオキシ基またはメヂレンジチオ基等の
アルキレンジオキシ基またはアルキレンジチオ基次に本発明で使用される一般式（１）で表わされる化合
物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。

Ｉ１３しυ 本発明における電界発光素子は、以」二で説明した有機
化合物を真空蒸着法、溶液塗布等により、有機化合物全
体で２声より小さい厚み、さらに好ましくは、０．０５
μｓ〜０．５μｓの厚みに薄膜化することにより有機化
合物層を形成し、陽極及び陰極で挾持することにより構
成される。

以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。

第１図は本発明の電界発光素子の代表的な例であって、
基板上に陽極、発光層及び陰極を順次設けた構成のもの
である。

第１図に係る電界発光素子は使用する化合物が単一でホ
ール輸送性、電子輸送性、発光性の特性を有する場合あ
るいは各々の特性を有する化合物を混合して使用する場
合に特に有用である。

第２図はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物との組
み合わせにより発光層を形成したものである。この構成
は有機化合物の好ましい特性を組み合わせるものであり
、ホール輸送性あるいは電子輸送性の優れた化合物を組
み合わせることにより電極からのホールあるいは電子の
注入を円滑に行ない発光特性の優れた素子を得ようとす
るものである。なお、このタイプの電界発光素子の場合
５組み合わせる有機化合物によって発光物質が異なるた
め、どちらの化合物が発光するかは一義的に定めること
はできない。

第３図は、ホール輸送性化合物、発光性化合物、電子輸
送性化合物の組み合わせにより発光層を形成するもので
あり、これは上記の機能分離の考えをさらに進めたタイ
プのものと考えることができ二のタイプの電界発光素子
はホール輸送性、電子輸送性及び発光性の各特性を適合
した化合物を適宜組み合わせることによって得ることが
できるので、化合物の対象範囲が極めて広くなるため。

その選定が容易となるばかりでなく、発光波長を異にす
る種々の化合物が使用できるので、素子の発光色相が多
様化するといった多くの利点を有する。

本発明の化合物はいずれも発光特性の優れた化合物であ
り必要により第１図、第２図及び第３図の様な構成をと
ることができる。

また本発明においては、前記一般式（１）におけるＲＩ
ＩＲ２１Ｒ３１Ｒ４１Ｒ５１Ｒ６あるいは置換基の種類
を適宜選定することによりホール輸送性の優れた化合物
あるいは電子輸送性の優れた化合物の両者の提供を可能
とする。

従って、第２図及び第３図の構成の場合、発光層形成成
分として、前記一般式（１）で示される化合物の２種類
以上用いても良い。

本発明においては、発光層形成成分として前記一般式（
１）で示される化合物を用いるものであるが、必要に応
じて、ホール輸送性化合物として芳香族第主級アミンあ
るいはＮ、Ｎ’−ジフェニル−Ｎ、Ｎ’−ビス（３−メ
チルフェニル）〜ｌ、１′−ビフェニルー４，４′−ジ
アミン等を、また電子輸送性化合物として、アルミニウ
ムトリスオキシン、またはべりレンチトラカルボン酸誘
導体等を用いることができる。

本発明の電界発光素子は発光層に電気的にバイアスを付
与し発光させるものであるが、わずかなピンホールによ
って短絡をおこし素子として機能しなくなる場合もある
ので、発光層の形成には皮膜形成性に優れた化合物を併
用することが望ましい。更にこのような皮膜形成性に優
れた化合物とたとえばポリマー結合剤を組み合わせて発
光層を形成することもできる。この場合に使用できるポ
リマー結合剤としては、ポリスチレン、ポリビニルトル
エン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリメチルメタ
クリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエステル、
ポリカーボネート、ポリアミド等を挙げることができる
。また、電極からの電荷注入効率を向上させるために、
電荷注入輸送層を電極との間に別に設けることも可能で
ある。

陽極材料としてはニッケル、金、白金、パラジウムやこ
れらの合金或いは酸化錫（Ｓｎ０２）、酸化錫インジウ
ム（ＩＴＯ）、沃化銅などの仕事関数の大きな金属やそ
れらの合金、化合物、更にはポジ（３−メチルチオフェ
ン）、ポリピロール等の導電性ポリマーなどを用いるこ
とができる。

一方、陰極材料としては、仕事関数の小さな銀、錫、鉛
、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、或いはこれ
らの合金が用いられる。陽極及び陰極として用いる材料
のうち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において
十分透明であることが望ましい。具体的には８０％以上
の光透過率を有することが望ましい。

本発明においては、透明陽極を透明基板上に形成し、第
１図〜第３図の様な構成とすることが好ましいが、場合
によってはその逆の構成をとっても良い。また透明基板
としてはガラス、プラスチックフィルム等が使用できる
。

また、本発明においては、この様にして得られた電界発
光素子の安定性の向上、特に大気性の水分に対する保護
のために、別に保護層を設けたり、素子全体をセル中に
入れ、シリコンオイル等を封入するようにしても良い。

〔実施例〕

以下実施例に基いて、本発明をより具体的に説明する。

実施例１ガラス基板上に大きさ３ＩＩＩＩ１１×３ｍＩｎ、厚さ
５００Ａの酸化錫インジウム（ＩＴＯ）によるＭｈ極を
形成し、そ　　゛の上に下記化合物（りで示されるトリ
フェニルアミン誘導体からなるホール輸送層５００人、
前記化合物Ｎｏ、２からなる電子輸送層７００人、銀／
マグネシウム合金（銀７．７原子パーセント、純度９９
．９％）からなる陰極１５００Ａを各々真空蒸着により
形成し、電界発光素子を作製した。蒸着時の真空度は約
１×１０″″’Ｔｏ　ｒ　ｒ、基板温度は室温である。

このようにして作製した素子の陽極及び陰極にリード線
を介して直流電源を接続し、電圧を印加したところ、青
紫色の明瞭な発光が長時間にわたって確認された。

この例より本発明で用いる前記化合物Ｎｏ、２は、電子
輸送性発光材料として機能したことが理解される。

実施例２発光物質として化合物Ｎｏ、８を用いた以外は実施例１
と同様にして発光素子を作製した。得られた発光素子は
陽極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に明瞭な
発光を呈した。

更に、この発光素子は湿度を十分に除去した状態におい
て空気中で作動させることが可能であった。

実施例３発光物質として化合物Ｎｏ、９を用いた以外は実施例１
と同様にして発光素子を作製した。得られた発光素子は
陽極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に明瞭な
発光を呈した。

実施例４発光物質として化合物Ｎｏ、２０を用いた以外は実施例
１と同様にして発光素子を作製した。得られた発光素子
は陽極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に明瞭
な発光を呈した。

実施例５発光物質として化合物Ｎｏ、１２を用いた以外は実施例
１と同様にして発光素子を作製した。得られた発光素子
は陽極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に明瞭
な発光を呈した。

実施例６ガラス基板上に大きさ３ｍｍ　Ｘ　３ｍｍ、厚さ５００
　Ａの酸化錫インジウムＣＩＴＯ）による陽極を形成し
、その上に前記化合物ＮＯ，Ｉ４からなるホール輸送層
８００Ａ、下記構造式（ｂ）で示されるオキサジアゾー
ル誘導体からなる電子輸送層５００Ａ、銀／マグネシウ
ム合金（銀７．７原子パーセント、純度９９４９％）か
らなる陰極＋５０ＯＡを各々真空蒸着により形成し、第
２図に示すような素子を作製した。蒸着時の真空度は約
Ｉ　Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒ、基板温度は室温である。こ
のようにして作製した素子の陽極及び陰極にリード線を
介して直流電源を接続し、電圧を印加したところ、青緑
色の明瞭な発光が長時間にわたって確認された。

この例より、化合物ＮＯ，＋４はホール輸送性発光材料
として機能したことが理解される。

実施例７発光物質として化合物Ｎｏ、Ｉｌを用いた以外は実施例
６と同様にして発光素子を作製した。得られた発光素子
は陽極側にプラスのバイアス電圧を印加した場合に明瞭
な発光を呈した。

実施例８ガラス基板上に大きさ３ｍｍ　Ｘ　３ｍｍ、厚さ５００
Ａの酸化錫インジウム（ＩＴＯ）による陽極を形成し、
その上に前記化合物Ｎｏ、２２からなる発光層＋００Ｏ
Ａ、銀／マグネシウム合金（銀７．７原子パーセント、
純度９９．９％）からなる陰極１５００Ａを各々真空蒸
着により形成し、第１図に示すような素子を作製した。

蒸着時の真空度は約ＩＸＩＧ”−’Ｔｏ＋＋、基板温度
は室温である。このようにして作製した素子の陽極及び
陰極にリード線を介して直流電源を接続し、電圧を印加
したところ、青緑色の明瞭な発光が長時間にわたって確
認された。

〔発明の効果〕

本発明の電界発光素子は有機化合物層の摺成材料として
前記一般式（１）で示される化合物を用いたことから、
低い駆動電圧でも長期間にわたって輝度の高い発光を得
ることが出来ると共に種々の色調を呈することが可能と
なる。

また素子の作成も真空蒸着法等により容易に行なえるの
で安価で大面積の素子を効率よく生産できる等の利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明に係る電界発光素子の模式断
面図である。特許出願人　株式会社　リ　　コ　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）陽極および陰極と、これらの間に挾持された一層
または複数層の有機化合物層より構成される電界発光素
子において、前記有機化合物層のうち少なくとも一層が
、下記一般式（Ｉ）で表わされる有機化合物を構成成分
とする層であることを特徴とする電界発光素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒ＿１，Ｒ＿２，Ｒ＿３，Ｒ＿４，Ｒ＿５，Ｒ
＿６は各々独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、
ニトロ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もし
くは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアミ
ノ基、置換もしくは未置換の炭素環式芳香環、置換もし
くは未置換の複素環式芳香環をあらわし、またＲ＿３と
Ｒ＿４，Ｒ＿４とＲ＿５、Ｒ＿５とＲ＿６は共同で環を
形していても良く、ｎは１又は２をあらわす。）