JPH0446313B2 - - Google Patents

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JPH0446313B2
JPH0446313B2 JP59158888A JP15888884A JPH0446313B2 JP H0446313 B2 JPH0446313 B2 JP H0446313B2 JP 59158888 A JP59158888 A JP 59158888A JP 15888884 A JP15888884 A JP 15888884A JP H0446313 B2 JPH0446313 B2 JP H0446313B2
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film
emitting layer
light
layer
substrate
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Takeshi Eguchi
Harunori Kawada
Yukio Nishimura
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(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2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を、高秩序の分子配向性
をもつて配列させた薄膜からなる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ReF3
(Re;希土類イオン)等を不活剤として含む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つた。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、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、従つて十分な輝度特性
が得られないという大きな欠点を持つている。近
時においても、該粉末型ELの発光層内にフツ化
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つていない。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
オプテイ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
水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
得るに至つておらず、更に、該有機EL素子の場
合、キヤリア電子あるいはホールの密度が非常に
小さくキヤ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) 従つて、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。 上記本発明の目的は、EL素子の発光層を、特
定の材料を組合わせて、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、2層構造の発光層と、該
発光層を挾持する少なくとも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、上記第1
の発光層が、第2の発光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
物からなる単分子膜またはその累積膜からなり、
且つ第2の発光層が第1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。 本発明を詳細に説明すると、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
外部摂動を受け易い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−フエニル、
2,5−ジフエニルオキサゾール、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
エノン、フタロシアニンおよびその金属錯体、ポ
ルフイ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1
個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()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−R1nZ]o−φ−R2 () 上記式中における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級アミン基、酸塩;エステル基、スルホア
ミド基、アミド基、イミノ基、4級アミノ基およ
びそれらの塩、水酸基等であり;R1は炭素数4
〜30、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−
O−、−S−、
(Industrial Application Field) The present invention relates to an EL device that uses electrical light emission, that is, EL, and more specifically, the light emitting layer has a two-layer structure, and each layer has a two-layer structure, and each layer has a two-layer structure. The present invention relates to an EL device comprising a thin film in which at least one electroluminescent organic compound having a relatively different electronegativity is arranged in a highly ordered molecular orientation. (Conventional technology) Conventional EL elements are made of Mn, Cu or ReF 3
ZnS containing (Re; rare earth ion) etc. as a deactivating agent
It consists of a light-emitting layer with a light-emitting base material, and the light-emitting layer is broadly classified into powder type EL and thin film type EL depending on the basic structure of the light emitting layer. Among devices that have been put into practical use, thin-film ELs generally have higher brightness than powder-type ELs, but because thin-film ELs form a light-emitting layer by vapor-depositing a light-emitting base material onto a substrate, they are not suitable for large-area devices. It has the drawbacks that it is difficult to manufacture and the manufacturing cost is very high. For this reason, powder-type EL, in which a light-emitting base material, ie, ZnS, is dispersed in an organic binder, which is most easily mass-produced and costs only a few tenths of the cost of thin-film devices, has attracted attention. Generally, in EL light emission, the thinner the thickness of the light emitting layer, the better the light emission characteristics. However, in the case of powder type EL, the luminescent base material is a discontinuous powder, so if the luminescent layer is thinned, pinholes are likely to occur in the luminescent layer, making it difficult to reduce the layer thickness. However, the major drawback is that sufficient brightness characteristics cannot be obtained. Recently, an improved device in which an intermediate dielectric layer made of a vinylidene fluoride polymer is disposed within the light-emitting layer of the powder type EL has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 172891/1982, but it has not yet been reported. We have not yet achieved sufficient performance in terms of luminance, power consumption, etc. On the other hand, recently, research and development has been actively conducted to control the chemical structure and higher-order structure of organic materials to create new materials for optical and electronics. , ferroelectric liquid crystals, and other organic materials that are comparable to or superior to metals and inorganic materials have been announced. As described above, there is a demand for the development of functional organic materials as new functional materials that surpass inorganic materials, and a cumulative film of monomolecular layers of anthracene derivatives and pyrene derivatives, which have hydrophilic and hydrophobic groups in their molecules, is being used as an electrode substrate. An EL element formed above is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 52-35587. However, the brightness of those EL elements,
In addition, in the case of organic EL devices, the density of carrier electrons or holes is extremely small, and the probability of excitation of functional molecules due to carrier recombination is low. becomes very small, and efficient light emission cannot be expected. (Disclosure of the Invention) Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, to provide a light emitting device with sufficiently high brightness even when driven at a low voltage, and to be inexpensive and easy to manufacture.
The purpose is to provide an EL element. The above object of the present invention has been achieved by forming a light emitting layer of an EL element by combining specific materials and having a specific configuration. That is, the present invention has a two-layered light-emitting layer, and at least one layer sandwiching the light-emitting layer, which is transparent.
In an EL device consisting of a layer of electrode layers, the first
The light-emitting layer consists of a monomolecular film or a cumulative film thereof made of at least one electroluminescent organic compound that is electron-accepting relative to the second light-emitting layer,
The above-mentioned EL, wherein the second light-emitting layer is made of a monomolecular film or a cumulative film thereof made of at least one electroluminescent organic compound that is electron-donating relative to the first light-emitting layer. It is element. To explain the present invention in detail, the electroluminescent organic compound used in the present invention and which mainly characterizes the present invention has a high luminous quantum efficiency and also has a π electron system that is susceptible to external perturbation. It is a compound that can be electrically excited, for example, basically:
fused polycyclic aromatic hydrocarbon, p-terphenyl,
2,5-diphenyloxazole, 1,4-bis(2-methylstyryl)-benzene, xanthine,
Coumarin, acridine, cyanine dye, benzophenone, phthalocyanine and its metal complex, porphyrin and its metal complex, 8-hydroxyquinoline and its metal complex, organic ruthenium complex,
Mention may be made of organic rare earth complexes and derivatives of these compounds. Furthermore, compounds that can serve as electron acceptors or electron donors for the above compounds include heterocyclic compounds other than those mentioned above and derivatives thereof, aromatic amines and aromatic polyamines,
Compounds having a quinone structure, such as tetracyanoquinodimethane and tetracyanoethylene, can be mentioned. Particularly useful compounds in the present invention are those obtained by chemically modifying the electroluminescent compounds as described above by a known method as required, and having at least one compound in the structure.
A compound having at least one hydrophobic moiety and at least one hydrophilic moiety (both of which are in a relative sense), such as a compound represented by the following general formula () and Includes other compounds. [(X-R 1 ) n Z] o -φ-R 2 () In the above formula, X is a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, an alkyl ether group, a nitro group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, or a phosphoric acid group. base,
silicic acid group, 1st to 3rd amino group; metal salts thereof,
Primary to tertiary amine groups, acid salts; ester groups, sulfamide groups, amide groups, imino groups, quaternary amino groups and their salts, hydroxyl groups, etc.; R 1 has 4 carbon atoms;
~30, preferably 10 to 25 alkyl groups, preferably linear alkyl groups; m is 1 or 2,
n is an integer from 1 to 4; Z is a direct bond or -
O-, -S-,

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】−CO−、−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;1個または複数のX、φおよびR2のうち少
なくとも1個は親水性部分であり、且つ少なくと
も1個は疎水性部分である。 一般式()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。 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
物の例示であつて、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、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する
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
素ヘ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
ち層の電極層は、発光層を挾持するものであつ
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イルムあ
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
〜0.3μm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0.01〜0.2μm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、2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2層構造の発光層を構成する分子
がそれぞれ高秩序の分子配向性をもつて配列した
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、このような単分子膜あるいは
その累積膜を形成する方法として、特に好ましい
方法は、ラングミユア・プロジエツト法(LB法)
である。このLB法は、分子内に親水性基とを有
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
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。 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
よつても可能である。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。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つていく。成膜分市の向き
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水性基と親水性
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。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Z型膜と呼ばれる。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
はなく、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、前述した親水性基、疎水性
基の基板への向きは原則であり、基板の表面処理
等によつ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、2層構造として形成すること
によつ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、発光層を2層構造と
し、それぞれ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、各々の発光層が
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、他の層
に対して相対的に電子受容性である材料を、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10-4〜10-2M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LB法で、一方の電極基板
上に移し取つて第1層とし、十分に乾燥し、次い
で、このように形成した第1層に対して相対的に
電子供与性である材料を、同様にして単分子膜と
して、その第1の発光層の表面に移しとり、次い
で、この第2の層の表面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つて得
られる。 このようにして得られたEL素子の2層の単分
子膜からなる発光層の厚さは、使用した材料の種
類によつて異なるが、一般的には約0.01〜1μm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2層のうち少なくとも一方、好
ましくは両方ともが、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LB法を用い
ることにより、上記の如き単分子膜を種々の方法
で必要な層数まで累積することによつて得られ
る。 このようにして得られるEL素子の発光層の厚
さ、すなわち単分子膜の累積数は、任意に変更す
ることができる、本発明においては、2層の合計
で約4〜400の累積数が好適である。 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、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、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
条件を調節によつ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。 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
た発光性能を有するものである。また、製造面で
は、大面積にわたつて、発光層の厚さが均一で、
欠陥のないEL素子とすることができ、また常温、
常圧またはそれに近い条件で作成することができ
るため、比較的耐熱性のない発光機能材料も使用
することができるという利点がある。 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
ることによつて、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
なかつたが、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
ることによつて、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ツタリング法
により膜厚1500AのITO層を蒸着して、透明電極
を形成した。この成膜基板を充分洗浄後、Joyce
−Loebel社製のLangmuir−Trough4の4×
10-4MのCdcl2を含み、PH6.5に調整された水相中
に浸漬した。 次に、上記化合物Aを、クロロホルムに溶かし
た(10-3mol/)後、上記水相上に展開させ
た。溶媒のクロロホルムを蒸発除去後、表面圧を
高めて(30dyne/cm)、上記色素分子を膜状に析
出させた。その後、表面圧を一定に保ちながら、
該成膜基板を、水面を横切る方向に静かに上下さ
せ(上下速度2cm/min)、色素単分子膜を基板
上に移し取り、単分子膜のみ、5、10および15層
に累積した単分子累積膜を作成した。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。 次に、該水相表面に残つた上記単分子膜を完全
に取り除き、新たにクロロホルムに溶解したピレ
ン誘導体 を該水相上に展開した。上記と同じ方法により、
すでに作成された単分子膜および単分子累積膜表
面上に新しい機能性単分子膜のみ、単分子膜を
5、10および15層累積した累積膜を形成した。 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、該槽を一度10-6Torrの真空度ま
で減圧した後、真空度10-5Torrに調整して蒸着
速度20Å/secで、1500Åの膜圧でA1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、従来方法に従つて、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4個のEL発光セルを形成した。こ
れらのEL発光セルに10V、400Hzの交流電圧を印
加したところ、該色素特有の色を有するEL発光
を得た。評価結果を第1表に示す。 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素子であつた。 実施例 2 実施例1と同様なプロセスにより、
[Formula] is a linking group such as -CO-, -COO-, etc. (R 3 is an arbitrary substituent such as a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group); φ is the residue of an electroluminescent compound as exemplified later. R 2 is a hydrogen atom or any other substituent like X; at least one of one or more X, φ and R 2 is a hydrophilic moiety, and at least one is a hydrophobic part. Preferred examples of the compound φ of the general formula () and other compounds are as follows. The above luminescent compounds can be used alone or as a mixture in each luminescent layer of the present invention. Note that these compounds are examples of preferred compounds, and as long as the same purpose is achieved,
Of course, other derivatives or other compounds may also be used. The present invention is characterized in that the luminescent compounds as described above are used separately in the first luminescent layer and the second luminescent layer of the EL device of the present invention, depending on their electronegativity. That is, since the above-mentioned luminescent compounds have different electronegativities, when one or more of the above-mentioned compounds are employed as the luminescent compound for forming the first luminescent layer, the luminescent properties of these employed Compound refers to the luminescent compound having a different electronegativity as a second compound.
may be selected as the compound for forming the light emitting layer. Among such luminescent compounds, particularly preferable electron-donating compounds are those having electron-donating groups such as primary to tertiary amino groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, alkyl ether groups, or nitrogen-donating compounds. Heterocyclic compounds are the main ones, and electron-accepting compounds are mainly compounds having electron-withdrawing groups such as carbonyl groups, sulfonyl groups, nitro groups, and quaternary amino groups. In the present invention, such luminescent compounds can be used alone or in combination in each luminescent layer. The other elements forming the EL element of the present invention, that is, the electrode layers that sandwich the light emitting layer, can use any conventionally known elements, but at least one layer must be transparent. There is. As the transparent electrode, any desired transparent electrode layer can be used, and preferred examples include transparent synthetic resins such as polymethyl methacrylate and polyester, transparent films or sheets such as glass, and indium oxide on the surface. , tin oxide,
It is coated entirely or in a pattern with a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). If opaque electrodes are used on one side, these opaque electrodes may be of conventionally known type, and are generally and preferably have a thickness of about 0.1 mm.
It is a vapor deposited film of aluminum, silver, gold, etc. with a thickness of ~0.3 μm. In addition, the shape of the transparent electrode or opaque electrode is
It may have any shape such as a plate, a belt, or a cylinder, and can be selected depending on the purpose of use. In addition, the thickness of the transparent electrode is preferably about 0.01 to 0.2 μm. If the thickness is less than this range, the physical strength and electrical properties of the element itself will be insufficient, and if the thickness is more than the above range, it will become transparent. Problems may arise in terms of performance, lightness, compactness, etc. In the EL device of the present invention, electroluminescent compounds having relatively different electronegativities as described above are used separately between the two electrode layers as described above to form a luminescent layer consisting of two layers. It is characterized by being a monomolecular film or a cumulative film thereof, in which the molecules constituting the two-layer structure are arranged with highly ordered molecular orientation. In the present invention, a particularly preferred method for forming such a monomolecular film or a cumulative film thereof is the Langmuir project method (LB method).
It is. In this LB method, when a molecule with a structure that has a hydrophilic group in the molecule maintains an appropriate balance between the two (amphiphilic balance), the molecule is placed above the water surface with the hydrophilic group below. This is a method of forming a monomolecular film or a cumulative film thereof by utilizing the fact that the monomolecular layer becomes a monomolecular layer. Specifically, to prevent the monomolecular film spread on the water layer from freely diffusing and spreading too much, a partition plate (or float) is provided to limit the spread area and allow the film material to aggregate. The conditions are controlled, the surface pressure is gradually increased, and a surface pressure suitable for producing a monomolecular film or a cumulative film is set. By gently raising or lowering the clean substrate vertically while maintaining this surface pressure, the monolayer is transferred onto the substrate. Although a monomolecular film is manufactured in the above manner, a cumulative film of a monomolecular film is formed as a cumulative film having a desired degree of accumulation by repeating the above-described operations. In addition to the above-mentioned vertical dipping method, the monomolecular film can be transferred onto the substrate by methods such as a horizontal deposition method and a rotating cylinder method. The horizontal deposition method is a method in which the substrate is brought into horizontal contact with the water surface and transferred, and the rotating cylinder method is a method in which a cylindrical substrate is rotated on the water surface to transfer the monomolecular film onto the surface of the substrate. In the vertical immersion method described above, when a substrate with a hydrophilic surface is lifted out of water in a direction across the water surface, a monomolecular film with the hydrophilic groups of the molecules facing the substrate is formed on the substrate. When the board is moved up and down as described above, 1
The monolayers are layered one by one. Since the direction of film formation is reversed between the pulling process and the dipping process, this method creates a Y-shaped film in which the hydrophilic groups of the molecules face each other, and the hydrophobic groups of the molecules face each other. is formed. On the other hand, the horizontal adhesion method is a method in which a substrate is attached horizontally to the water surface and then transferred, and a monomolecular film with the hydrophobic groups of the molecules facing the substrate is formed on the substrate. In this method, even if monomolecular films are accumulated, there is no change in the direction of the film-forming molecules, and an X-shaped film is formed in which the hydrophobic groups face the substrate side in all layers. On the contrary, a cumulative film in which the hydrophilic groups in all layers face the substrate side is called a Z-type film. The rotating cylinder method is a method in which the monomolecular film is transferred to the surface of the substrate by rotating the cylinder above the water surface of the substrate. The method of transferring the monomolecular film onto the substrate is not limited to these methods; in other words, when using a large-area substrate, a method of extruding the substrate from a substrate roll into a water layer may also be used. Furthermore, the directions of the hydrophilic groups and hydrophobic groups described above toward the substrate are in principle, and can be changed by surface treatment of the substrate. In the EL element of the present invention, a two-layer structure is formed using the above-mentioned material for forming a light-emitting layer, preferably by the above-mentioned LB method, between the two electrode layers, each comprising a compound having a different electronegativity. It can be obtained by doing. As mentioned in the conventional technology section, EL is achieved by the LB method.
Although it is known to form an EL element, the known method cannot obtain an EL element with sufficient performance.As a result of various studies, the inventor of the present invention created a two-layer structure for the light-emitting layer, and each light-emitting layer It has been found that the performance of conventional EL devices can be significantly improved by forming a monomolecular film or a cumulative film thereof using compounds having different electronegativities as described above. One important embodiment of the present invention is an embodiment in which each luminescent layer is a monomolecular film made of the luminescent material. The EL device of this embodiment is prepared by first preparing a material that is electron-accepting relative to the other layers in a suitable organic solvent, such as chloroform, dichloromethane, dichloroethane, etc., at about 10 -4 to 10 -2 The solution is developed on an aqueous phase with an appropriate pH (e.g., pH about 1 to 8) that may contain various metal ions, and the solvent is removed by evaporation to form a monomolecular film. was formed and transferred onto one electrode substrate as the first layer by the LB method as described above, dried sufficiently, and then made to have an electron-donating property relative to the first layer formed in this way. A material, such as aluminum, is similarly transferred as a monomolecular film onto the surface of the first light-emitting layer, and then, for example, aluminum,
The back electrode layer is obtained by depositing an electrode material such as silver or gold, preferably by vapor deposition or the like. The thickness of the luminescent layer consisting of two monomolecular films of the EL device obtained in this way varies depending on the type of material used, but in general, a thickness of about 0.01 to 1 μm is suitable. be. Another important aspect is that at least one, preferably both, of the two layers constituting the light-emitting layer of the EL device of the present invention is a cumulative film of the above-mentioned monomolecular film. This embodiment can be obtained by using the above-mentioned LB method and by accumulating the above-mentioned monomolecular film by various methods up to the required number of layers. The thickness of the light-emitting layer of the EL device obtained in this way, that is, the cumulative number of monolayers, can be changed arbitrarily. suitable. Note that the adhesion between one or both of the electrode layers used as a substrate and the light-emitting layer is sufficiently strong in the LB method, and the light-emitting layer will not peel or fall off. In order to strengthen the adhesive force, the surface of the substrate may be treated in advance, or a suitable adhesive layer may be provided between the substrate and the light emitting layer. Furthermore, the adhesive force can be strengthened by adjusting various conditions such as the material for forming the luminescent layer, the pH of the water layer used, ion species, water temperature, monomolecular film transfer rate, or monomolecular film surface pressure. be able to. The performance of the EL element formed as described above may deteriorate due to the influence of moisture and oxygen in the air, so conventionally known means can be used to make it moisture resistant.
It is desirable to have an oxygen-resistant sealed structure. The EL device of the present invention as described above has a light-emitting layer structure that is an ultra-thin film, has a high degree of molecular order and functionality necessary for the operation of the EL device, and has excellent light-emitting performance. It is. In addition, in terms of manufacturing, the thickness of the light emitting layer is uniform over a large area,
The EL element can be made without defects, and can be used at room temperature.
Since it can be produced under normal pressure or conditions close to it, it has the advantage that it is possible to use light-emitting functional materials that are relatively non-heat resistant. Furthermore, as schematically shown in FIG. 1, the light-emitting layer of the EL device of the present invention is different from the light-emitting layer of the prior art consisting of a single layer, as schematically shown in FIG. Since the light-emitting layer and the second light-emitting layer have a uniform interface, various interactions between these two layers with different electronegativities are extremely easy, which is superior to the level that cannot be achieved with conventional technology. It exhibits excellent light emitting performance. In other words, by variously changing the difference in electronegativity between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer, the light emission intensity can be improved or the light emission color can be changed arbitrarily, and its durability can be improved. Lifespan can also be significantly extended. Furthermore, although the conventional technology has excellent luminescence,
Materials with insufficient film-forming properties and film strength could not be practically used, but in the present invention, even materials with poor film-forming properties and film strength but excellent luminescence properties can be used.
By using a material with excellent film-forming properties for either layer, it is possible to obtain a light-emitting layer that is excellent in all of luminescent properties, film-forming properties, and film strength. The EL device of the present invention described above has excellent properties by applying electrical energy such as alternating current, pulse, or direct current between the electrode layers so that electrical energy such as a suitable electric field acts on the light emitting layer.
This shows EL light emission. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Note that the words in the middle of the text are based on weight. Example 1 A transparent electrode was formed by depositing an ITO layer with a thickness of 1500 Å on the surface of a 50 mm square glass plate by sputtering. After thoroughly cleaning this film-forming substrate, Joyce
−Langmuir−Trough4 made by Loebel 4×
It was immersed in an aqueous phase containing 10 −4 M Cdcl 2 and adjusted to pH 6.5. Next, the above compound A was dissolved in chloroform (10 -3 mol/) and then developed on the above water phase. After the solvent chloroform was removed by evaporation, the surface pressure was increased (30 dyne/cm) to precipitate the dye molecules in the form of a film. Then, while keeping the surface pressure constant,
The film-forming substrate was gently moved up and down in the direction across the water surface (vertical speed 2 cm/min), and the dye monomolecular film was transferred onto the substrate. A cumulative film was created. In this cumulative process, each time the substrate is pulled out of the water tank,
The water adhering to the substrate was removed by evaporation by leaving it for 30 minutes or more. Next, the monomolecular film remaining on the surface of the aqueous phase was completely removed, and the pyrene derivative newly dissolved in chloroform was added. was developed on the aqueous phase. By the same method as above,
Only new functional monolayers were formed on the surfaces of the monolayers and monolayers that had already been produced, and cumulative films were formed by stacking 5, 10, and 15 layers of monolayers. The substrate with the thin film formed as described above was placed in a vapor deposition tank, and the tank was once depressurized to a degree of vacuum of 10 -6 Torr, and then the degree of vacuum was adjusted to 10 -5 Torr, and the deposition rate was 20 Å/sec. , A1 was evaporated onto the thin film at a film thickness of 1500 Å to form a back electrode. As illustrated in Fig. 3, the produced EL element is sealed with a sealing glass, and then purified and degassed according to conventional methods.
Dehydrated silicone oil was injected into the seal to form four EL light emitting cells of the present invention. When an AC voltage of 10 V and 400 Hz was applied to these EL cells, EL light with a color unique to the dye was obtained. The evaluation results are shown in Table 1. The EL device of the present invention described above has a lower driving voltage than the conventional EL device using ZnS as a light emitting matrix.
The EL element had good luminance characteristics. Example 2 By the same process as Example 1,

【式】および をそれぞれ単分子膜とする純粋ヘテロ累積膜を作
成し、発光層とした本発明のEL素子を作成した。
評価結果を第1表に示す。 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。評価結果は第1
表に示した。 比較例 2 実施例2において、発光性化合物として化合物
D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2と同様にして比較用のEL素子
を得、且つ実施例2と同様に評価した。評価結果
は第1表に示した。
[expression] and An EL device of the present invention was fabricated by creating a pure hetero-cumulative film in which each of these was used as a monomolecular film, and using it as a light-emitting layer.
The evaluation results are shown in Table 1. Comparative Example 1 In Example 1, except that only Compound B was used as the luminescent compound and was used alone,
Otherwise, an EL element for comparison was obtained in the same manner as in Example 1.
In addition, evaluation was made in the same manner as in Example 1. The evaluation result is the first
Shown in the table. Comparative Example 2 A comparative EL device was obtained in the same manner as in Example 2, except that only Compound D was used as the light-emitting compound and a single layer was used. It was evaluated in the same way. The evaluation results are shown in Table 1.

【表】【table】

【表】 実施例 3 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EおよびFを使用し、 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10)を得、実施例1と同
一条件で評価したところ、電流密度0.09mA/cm2
で、輝度(Ft−L)は18であつた。
[Table] Example 3 Instead of compounds A and B in Example 1,
Using the following compounds E and F, Otherwise, the EL devices of the present invention (however, the cumulative number of each was 10) were obtained in the same manner as in Example 1. When evaluated under the same conditions as in Example 1, the current density was 0.09 mA/cm 2
The brightness (Ft-L) was 18.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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;シー
ルガラス、7;シリコン絶縁油、8;ガラス板。
FIG. 1 schematically shows an EL device using the conventional LB method, and FIG. 2 shows an EL device according to the present invention.
This diagrammatically shows an EL element, and FIG. 3 diagrammatically shows a cross section of the EL element of the present invention. 1; transparent electrode, 2; light emitting layer, 3; back electrode,
4; Luminescent compound, 5; Luminescent compound, 6; Seal glass, 7; Silicone insulating oil, 8; Glass plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 2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単分子
膜またはその累積膜からなり、且つ第2の発光層
が、第1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。
1 Consisting of a two-layered light emitting layer and two electrode layers sandwiching the light emitting layer, at least one of which is transparent.
In the EL element, the first light-emitting layer is
The second light emitting layer is composed of a monomolecular film made of at least one electroluminescent organic compound that is electron-accepting relative to the light emitting layer, or a cumulative film thereof, and the second light emitting layer is relatively to the first light emitting layer. The above-mentioned EL device is characterized in that it is composed of a monomolecular film made of at least one electroluminescent organic compound that is relatively electron-donating, or a cumulative film thereof.
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