JPH0446314B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0446314B2 JPH0446314B2 JP59158889A JP15888984A JPH0446314B2 JP H0446314 B2 JPH0446314 B2 JP H0446314B2 JP 59158889 A JP59158889 A JP 59158889A JP 15888984 A JP15888984 A JP 15888984A JP H0446314 B2 JPH0446314 B2 JP H0446314B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- film
- emitting layer
- light
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
(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ReF3
(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
発光層を挟持する透明電極層および背面電極層か
らなるEL素子において、第1の発光層が、上記
透明電極層に面し、且つ第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、第2の発光層が、上記の背面電極層に
面し、且つ第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
からなる抵抗加熱蒸着法あるいはCVD法による
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−R1)nZ]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 of at least one electroluminescent organic compound having relatively different electronegativities. (Conventional technology) Conventional EL elements are made of Mn, Cu or ReF 3
ZnS containing (Re; rare earth ion) etc. as an activator
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. Organic materials such as devices and ferroelectric liquid crystals 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 low, and excitation of functional molecules due to carrier recombination, etc. has not yet been achieved in terms of power consumption, etc. The probability 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 provides an EL device comprising a two-layer structure of a light emitting layer, a transparent electrode layer and a back electrode layer sandwiching the light emitting layer, in which the first light emitting layer faces the transparent electrode layer and the second light emitting layer faces the transparent electrode layer. The second light-emitting layer is made of a monomolecular film made of at least one electroluminescent organic compound that is electron-accepting relative to the second light-emitting layer, or a cumulative film thereof, and the second light-emitting layer faces the back electrode layer. and the above-mentioned EL device, comprising a film deposited by a resistance heating vapor deposition method or a CVD method, comprising at least one electroluminescent organic compound that is electron-donating relative to the first light emitting layer. It is. 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,
Examples include 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 with a quinone structure, and tetracyanoquinodimethane. and tetracyanoethylene. In the present invention, the compound useful for forming the first light-emitting layer is obtained by chemically modifying the electroluminescent compound as described above by a known method as necessary.
It is a compound that has at least one hydrophobic part and at least one hydrophilic part (both of which are in a relative sense) in its structure, for example, the following general formula ( ) and 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, a phosphoric acid group. basis,
silicic acid group, 1st to 3rd amino group; metal salts thereof,
Primary to tertiary amine salts, 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】−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。
また、本発明において、第2の発光層を形成す
るために有用な有機化合物は、科学的に修飾され
ていることを除き、上記と同種の化合物から選択
して使用する。
第1層の形成に有用な一般式()の化合物の
φとして好ましいもの、および第2層の形成に有
用である化合物の基本骨格、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φ(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
等の一般的な置換基を有し得る。)
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、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1〜3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
ち透明電極層と背面電極層は、発光層を挟持する
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
な背面電極層を使用する場合は、これらの不透明
電極層も、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0.1〜0.3μm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、
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、透明電極層の厚さ
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第1
層が、透明電極層に面し、第2層に対して相対的
に電子受容性である化合物からななる高秩序の分
子配向性をもつて配列した単分子膜あるいはその
累積膜であり、第2層が、背面電極層に面し、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ることを特徴としている。
本発明において、このような第1層の単分子膜
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・ブロジエツト法
(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。
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。成膜分子の向き
が引き上げ工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、円筒法の基本水面上を回転させて単分子膜
を基本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。
本発明において、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2の発光層として、500〓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×
10-6Torr以下にし、蒸着前にシヤツターでふさ
ぎ、ボートを加熱し2分ほど空とばしした後、シ
ヤツ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0.1
Å/sec〜100Å/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、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。
本発明のEL素子は、前述の如き2層の電極層
のうち、透明電極層に面する第1層として、上記
の化合物から相対的に電子受容性である化合物を
選択し、例えばLB法により、単分子膜またはそ
の累積膜を形成し、且つ、背面電極層に面する第
2層として、上記の化合物から相対的に電子供与
性である化合物を選択し、上記の如き方法により
分子堆積膜を形成し、発光層を2層構造とするこ
とにより得られる。
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、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単分子膜あるいはそ
の累積膜として形成し、且つ第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。
本発明の1つの態様は、第1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、第2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、一方の透明電極基
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、前記の如き分子堆積
法により、堆積膜として第2層を形成し、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の厚さが好ま
しい。
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1層を、上記の単分子膜の累
積膜とする態様である。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し、次いで第2層を
上記を如くに形成することによつて得られる。
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層の単分子膜の累積数を
約4〜200とし、第2層の厚さを約0.01〜0.5μm
とし、発光層全体の厚さを約0.02〜1μm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、LB法およ
び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。更に、
LB法において、発光層の形成用材料の種類や使
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、且つ第1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、且つ、第2層と第1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、交流またはパネル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1500Å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×
10-4molのKIを含みPH6.5に調製された水相中に
浸漬した。次に、
上記化合物(A)をクロロホルムに溶かした
(10mol-3/)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(30dync/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、6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、抵抗加熱蒸着装置を用いて、上記の単分
子の累積膜を設けた透明電極基板上に、アントラ
セン(B)を500Åの膜厚に蒸着させた。この蒸着は、
蒸着槽を一度10-6Torrの真空度まで減圧した後、
抵抗加熱ボード(M0)の温度を除々に上げてゆ
き、蒸着速度5Å/sec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蒸着
膜を形成した。蒸着時の真空度は、9×
10-6Torrであつた。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つた。
最後に、上記のように形成された薄膜を蒸着槽
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の膜厚でA1を薄膜上に蒸着
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、
電流密度0.09mA/cm2で輝度15ft/LのEL発光を
示した。
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素子であつた。
比較例 1
実施例1において、第2層を形成しなかつたこ
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0.2mA/cm2で輝度1ft−L以下で
あつた。
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CおよびD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、累積数は6)を得、実施例1と同一条件
で評価したところ、電流密度0.11mA/cm2で、輝
度(Ft−L)は18であつた。[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. Further, in the present invention, the organic compound useful for forming the second light emitting layer is selected from the same types of compounds as above, except for those chemically modified. Preferred examples of compounds of the general formula () useful for forming the first layer, basic skeletons of compounds useful for forming the second layer, and other compounds are as follows. (However, φ (basic skeleton) illustrated below is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group, an alkyl ether group, a halogen atom, a nitro group, a primary to tertiary amino group, a hydroxyl group, a carboxamide group, a sulfamide group. may have common substituents such as groups.) 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, among them, the compound that is relatively electron-accepting is selected as the luminescent compound for forming the first luminescent layer. However, the light-emitting compound that is relatively electron-donating to these compounds may be selected as the second light-emitting layer forming compound.
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 heterogeneous compounds. The main compounds are ring compounds, and the main electron-accepting compounds are 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, namely the transparent electrode layer and the back electrode layer, sandwich the light emitting layer, and any conventionally known elements can be used, but at least one layer is transparent. It must be. As the transparent electrode layer, any desired transparent electrode layer can be used, and preferred examples include transparent synthetic resins such as polymethyl methacrylate and polyester, and transparent films or sheets made of glass, etc. with oxidized material on the surface. It is coated entirely or in a pattern with a transparent conductive material such as indium, tin oxide, or indium-tin-oxide (ITO). When an opaque back electrode layer is used on one side, these opaque electrode layers may also be of conventionally known types, and are generally and preferably made of aluminum, silver, or gold with a thickness of about 0.1 to 0.3 μm. It is a vapor deposited film such as. In addition, the shape of the transparent electrode layer or back electrode layer may be plate-like, belt-like,
It may have any shape, such as a cylindrical shape, and can be selected depending on the purpose of use. Furthermore, the thickness of the transparent electrode layer 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, There may be problems with transparency, lightness, compactness, etc. In the EL device of the present invention, a luminescent layer consisting of two layers is formed by separately using electroluminescent compounds having relatively different electronegativity as described above between the two electrode layers as described above. The first layer constituting the luminescent layer of the two-layer structure formed
The layer faces the transparent electrode layer and is a monomolecular film or a cumulative film thereof made of a compound that is electron-accepting relative to the second layer and arranged with highly ordered molecular orientation. The second layer faces the back electrode layer and is characterized in that it is a molecular deposited film made of a compound that is electron-donating relative to the first layer. In the present invention, a particularly preferred method for forming such a first layer monomolecular film or a cumulative film thereof is the Langmiur-Blodget method (LB method). In this LB method, when a molecule has a structure that has a hydrophilic group and a hydrophobic group within the molecule, and the balance between the two (balance of amphiphilicity) is maintained appropriately, the molecule will have a hydrophilic group and a hydrophobic group on the water surface. This is a method of forming a monomolecular film or a cumulative film thereof by utilizing the fact that the monomolecular layer is formed with the group facing downward. Specifically, in order 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 control the aggregated state of the film material. is controlled, the surface pressure is gradually increased, and a surface pressure suitable for manufacturing a monomolecular film or a cumulative film thereof 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 by repeating the above-described operations as a cumulative film having a desired degree of accumulation. 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 the film-forming molecules is reversed between the pulling process and the dipping process, this method forms 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 between the layers. be done. 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 other hand, 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 a monomolecular film is transferred to the basic surface by rotating the basic water surface of the cylinder method. 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 present invention, particularly preferred methods for forming the molecular deposition film constituting the second light emitting layer are resistance heating evaporation method and CVD method, for example,
With the vapor deposition method, a thin film of about 500 mm can be formed as the second light emitting layer. For example, when using the resistance heating evaporation method, the material is placed in a tungsten board placed in a vacuum chamber, placed at a distance of 30 cm or more from the substrate, resistively heated, and sublimable materials are set at the sublimation temperature, and fusible materials are set at the melting point. Vapor deposition is performed by setting the temperature above. Pre-vacuum degree is 2×
Reduce the temperature to below 10 -6 Torr, close the shutter before vapor deposition, heat the boat, let it air for about 2 minutes, then open the shutter and start vapor deposition. The speed during deposition is measured using a crystal oscillator film thickness monitor, but the preferred speed is 0.1.
It is carried out between Å/sec and 100 Å/sec. The degree of vacuum at that time is 10 -3 Torr or less to prevent oxidation etc.
This is preferably carried out by maintaining the temperature at about 10 -5 Torr. In the EL element of the present invention, a relatively electron-accepting compound is selected from the above-mentioned compounds as the first layer facing the transparent electrode layer among the two electrode layers as described above, and the EL element is formed by, for example, the LB method. , a monomolecular film or a cumulative film thereof is formed, and a relatively electron-donating compound is selected from the above compounds as the second layer facing the back electrode layer, and a molecular deposited film is formed by the method described above. This can be obtained by forming a light-emitting layer with a two-layer structure. 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, and as a result of various studies, the inventor has determined that the light-emitting layer has a two-layer structure, and that the first layer has a two-layer structure. The light-emitting layer is formed as a monomolecular film or a cumulative film thereof using a compound that is relatively electron-accepting as described above, and the second layer is relatively electron-donating with respect to the first layer. By forming a molecular deposition film from a compound, it is possible to overcome the conventional technology.
It was discovered that the performance of EL elements was significantly improved. One embodiment of the present invention is an embodiment in which the first light-emitting layer is a monomolecular film made of the luminescent material. The EL device of this embodiment is prepared by first applying a material that is relatively electron-accepting to the second layer in a suitable organic solvent, such as chloroform, dichloromethane, or
It is dissolved in dichloroethane etc. to a concentration of about 10 -4 to 10 -2 M, and the solution is poured over an aqueous phase at an appropriate pH (for example, pH about 1 to 8) which may contain various metal ions. The solvent was removed by evaporation to form a monomolecular film, which was then transferred onto one of the transparent electrode substrates as the first layer using the LB method as described above. A second layer is formed as a deposited film using a material that is electron-donating relative to the formed first layer by the molecular deposition method described above, and then, for example, aluminum is deposited on the surface of this second layer. 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 two-layer light emitting layer of the EL device thus obtained varies depending on the type of material used, but is generally preferably about 0.01 to 1 μm thick. Another important aspect is that the first layer constituting the light-emitting layer of the EL device of the present invention is a cumulative film of the above-mentioned monomolecular films. This embodiment can be obtained by using the LB method described above to accumulate monolayers as described above to the required number of layers by various methods, and then forming a second layer as described above. The thickness of the light-emitting layer of the EL device of the present invention obtained in this way can be changed arbitrarily, but
In the present invention, the cumulative number of monomolecular films in the first layer is approximately 4 to 200, and the thickness of the second layer is approximately 0.01 to 0.5 μm.
The thickness of the entire light emitting layer is preferably about 0.02 to 1 μm. Note that the adhesion between one or both electrode layers used as a substrate and the light-emitting layer is sufficiently strong in the LB method and molecular deposition method, and the light-emitting layer does not peel or fall off. However, in order to strengthen the adhesion, 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,
In the LB method, adhesion can also be improved by adjusting various conditions such as the type of material used to form the luminescent layer, the pH of the water layer used, ion species, water temperature, transfer rate of the monomolecular film, and surface pressure of the monomolecular film. power can be strengthened. 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. In the EL device of the present invention as described above, the structure of the light emitting layer is an ultra-thin film, and the first layer has a high degree of molecular order and function necessary for the operation of the EL device, and The second layer and the first layer exhibit excellent light emitting performance through various electrical interactions. 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, it is extremely easy to use these two layers with different electronegativities in various ways, which is superior to conventional techniques. It exhibits excellent light emitting performance. That is, the first light emitting layer and the second light emitting layer
By variously changing the difference in electronegativity between the light emitting layer and the light emitting layer, the emission intensity can be improved or the emission color can be arbitrarily changed, and the service life 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 formability for either layer, it is possible to obtain a light emitting layer that is excellent in all of luminescent properties, film formability, and film strength. The EL device of the present invention described above has excellent properties by applying electrical energy such as alternating current or panel 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 mol of KI and adjusted to pH 6.5. next, The above compound (A) was dissolved in chloroform (10 mol -3 /) and then developed on the above water phase.
After the solvent chloroform was removed by evaporation, the surface pressure was increased (30 dync/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) to transfer the dye monomolecular film onto the substrate. A molecular cumulative film was created. In this cumulative process, each time the substrate was pulled out of the water tank, it was allowed to stand for 30 minutes or more to evaporate and remove moisture attached to the substrate. Next, anthracene (B) was vapor-deposited to a thickness of 500 Å on the transparent electrode substrate provided with the above monomolecular cumulative film using a resistance heating vapor deposition apparatus. This vapor deposition is
After reducing the pressure in the deposition tank to a vacuum level of 10 -6 Torr,
A vapor deposited film was formed by gradually raising the temperature of the resistance heating board (M 0 ) and adjusting the current flowing through the board containing anthracene so that the vapor deposition rate was 5 Å/sec. The degree of vacuum during vapor deposition was 9×
It was 10 -6 Torr. Additionally, the temperature of the substrate holder was kept constant by circulating 20°C water. Finally, the thin film formed as described above is placed in a deposition tank, and the tank is once depressurized to a vacuum level of 10 -6 Torr, and then the vacuum level is adjusted to 10 -5 Torr to speed up the deposition process.
A1 was deposited on the thin film at 20 Å/sec to a thickness of 1500 Å to form a back electrode. Figure 3 shows the created EL device.
As illustrated in , after sealing with a sealing glass, purified, degassed, and dehydrated silicone oil was injected into the seal according to a conventional method to form an EL light emitting cell of the present invention. When 10V, 400Hz AC voltage was applied to these EL light emitting cells,
It exhibited EL emission with a brightness of 15 ft/L at a current density of 0.09 mA/cm 2 . 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. Comparative Example 1 A comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 except that the second layer was not formed.
When an EL element was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1, the luminance was 1 ft-L or less at a current density of 0.2 mA/cm 2 . Example 2 Instead of compounds A and B in Example 1,
Using the following compounds C and D, The EL device of the present invention (however, the cumulative number was 6) was obtained in the same manner as in Example 1, and evaluated under the same conditions as in Example 1 . L) was 18.
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 the device, and FIG. 3 diagrammatically shows a cross section of the EL device 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)
明電極層および背面電極層からなるEL素子にお
いて、第1の発光層が、上記透明電極層に面し、
且つ第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、第2の発
光層が、上記の背面電極層に面し、且つ第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抵抗加熱蒸
着法あるいはCVD法による堆積膜からなること
を特徴とする上記EL素子。1. In an EL device consisting of a two-layer light emitting layer, a transparent electrode layer and a back electrode layer sandwiching the light emitting layer, the first light emitting layer faces the transparent electrode layer,
and a monomolecular film made of at least one electroluminescent organic compound that is electron-accepting relative to the second light-emitting layer, or a cumulative film thereof, and the second light-emitting layer is formed of the above-mentioned back electrode layer. at least one electron-donating layer facing the first light-emitting layer and relatively electron-donating to the first light-emitting layer.
The above-mentioned EL device is characterized in that it is made of a film deposited by a resistance heating vapor deposition method or a CVD method, which is made of a certain electroluminescent organic compound.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59158889A JPS6137888A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | El element |
| US06/759,967 US4672265A (en) | 1984-07-31 | 1985-07-28 | Electroluminescent device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59158889A JPS6137888A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | El element |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6332354A Division JP2618371B2 (en) | 1994-12-14 | 1994-12-14 | EL element driving method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6137888A JPS6137888A (en) | 1986-02-22 |
| JPH0446314B2 true JPH0446314B2 (en) | 1992-07-29 |
Family
ID=15681593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59158889A Granted JPS6137888A (en) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | El element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6137888A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2814435B2 (en) * | 1987-03-02 | 1998-10-22 | イーストマン・コダック・カンパニー | Electroluminescent device with improved thin film emission band |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1572181A (en) * | 1975-08-18 | 1980-07-23 | Ici Ltd | Device comprising a thin film of organic materila |
| US4356429A (en) * | 1980-07-17 | 1982-10-26 | Eastman Kodak Company | Organic electroluminescent cell |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59158889A patent/JPS6137888A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6137888A (en) | 1986-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4672265A (en) | Electroluminescent device | |
| US4725513A (en) | Electroluminescent device | |
| JPH0446313B2 (en) | ||
| JP2593814B2 (en) | EL element driving method | |
| JP2618370B2 (en) | EL element driving method | |
| JPS6137885A (en) | El element | |
| JPH0446314B2 (en) | ||
| JPH0446315B2 (en) | ||
| JP2618371B2 (en) | EL element driving method | |
| JPS6144977A (en) | EL element | |
| JPS6144975A (en) | El element | |
| JPS6162582A (en) | EL element | |
| JPS6155184A (en) | El element | |
| JPS6143685A (en) | El element | |
| JPS6155183A (en) | EL element | |
| JPS6147781A (en) | EL element | |
| JPS6160777A (en) | EL element | |
| JPS6143682A (en) | EL element | |
| JPS6143687A (en) | EL element | |
| JPS6144980A (en) | El element | |
| JPS6147784A (en) | El element | |
| JPS6147783A (en) | El element | |
| JPS6143691A (en) | El element | |
| JPS6143686A (en) | EL element | |
| JPS6144983A (en) | El element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |