JPH04772A - 電界発光素子 - 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
することにより電界印加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（１）交流
電界で発光層内での電子や正孔の局所的な移動により発
光層を励起し発光させる真性電界発光素子と、（２）直
流電界で電極から電子と正孔を注入し、これらを発光層
内で再結合させて発光体の励起、発光させるキャリア注
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ＣｕまたはＣｕと
肚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２００■以上の高い交流電界を必要とすること
、輝度や発光寿命も不十分であること等多くの問題点を
有する。

（２）のキャリア注入型電界発光素子としては、例えば
特開昭５９−１９４３９３号、米国特許４，７２０，４
３２号あるいはＪａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ（第２７巻、７１
３ページ、　１９８８年発行）に記載されている技術な
どが公知である。これらの技術においては薄膜状有機化
合物発光層と電子または／および正孔輸送層とを陽極と
陰極の間に挾持した構成を特徴としており、１００ｖ以
下の直流駆動電界で高輝度の発光をする。

しかしながら、キャリア注入型電界発光素子は上記の公
知技術を含め、発光輝度１発光効率、発光状態の寿命、
発光波長の選択性など多くの問題を抱えているのが実情
であり、これまで実用化された例は知られていない。特
にキャリア注入型電界発光素子は直流駆動であるため、
注入された電荷キャリアが有機化合物層中および有機化
合物層と電極界面で捕獲されて局在化し、発光輝度、発
光効率および発光状態の寿命などの特性に影響を与え、
素子の性態を低下させるという問題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その
第１の目的は新規な電極構成のキャリア注入型電界発光
素子を提供することであり、別の目的は交流駆動が可能
なキャリア注入型電界発光素子を提供することである。

また、本発明の第３の目的は発光性能が長時間にわたっ
て持続する耐久性に優れたキャリア注入型電界電光素子
を提供することである。

〔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新規な電界発光
素子について鋭意検討した結果、一対の透光性電極およ
びこれらの間に挾持された有機化合物層よりなる電界発
光素子において、各々の電極が有機化合物層の各々の層
上に周期的に配列して設けられた第一の導電性物質より
なる電極要素Ａ、および電極要素Ａを含む該層上に設け
られた第一の導電性物質と仕事関数の異なる第二の導電
性物質よりなる電極要素Ｂで構成されており、さらに対
向する一対の電極において各々の電極成分が有機物を介
して互いに対向して配置されていることを特徴とする電
界発光素子が上記課題に対して有効であることを見出し
１本発明を完成するに到った・ すなわち１本発明によれば、有機化合物層を一対の透光
性電極を挾持した電界発光素子において、該透光性電極
が２種の電極要素を積層したもので、かつ、各電極要素
に含有される導電性物質の仕事関数が異なり、さらに対
向する一対の電極において、各々の電極要素が有機化合
物層を介して互いに対向して周期的に配置されているこ
とを特徴とする電界発光素子が提供される。

以下、本発明に係る電界発光素子を詳細に説明する。

第１図は本発明の電界発光素子の構成を示す模式断面図
である。第１図に示す電界発光素子において、１，２は
透光性基体、３，４は透光性電極、５は周期的に配列さ
れた第一の導電性物質よりなる電極要素Ａ、６は第一の
導電性物質を仕事関数の異なる第二の導電性物質よりな
る電極要素Ｂ、７は有機化合物層、８は電源である。

本発明の電界発光素子において、電極は前記したように
仕事関数の異なる二種類の導電性物質で形成される。

この内大きな仕事関数を有する導電性物質としては金、
ベリリウム、コバルト、クロム、インジウム、モリブデ
ン、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、タングス
テン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化インジウム−酸
化スズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、硫化カドミウム、酸化カ
ドミウム−酸化スズ、ヨウ化網、ポリ（３−メチルチオ
フェン）、ポリピロールなどを挙げることができる。

また小さな仕事関数を有する導電性物質としては銀、ア
ルミニウム、ビスマス、ガリウム、インジウム、リチウ
ム、マグネシウム、マンガン、ニオブ、鉛、ストロンチ
ウム、亜鉛などを挙げることができる。

仕事関数の小さな物質を用いて電極要素Ａを設ける場合
には、電極要素Ｂとしては仕事関数の大きな物質を用い
ることが望ましく、また電極要素Ａとして仕事関数の大
きな物質を用いた場合には電極要素Ｂとして仕事関数の
小さな物質を用いることが望ましい。

本発明において、このように電極を２種の電極要素を周
期的に配置し、かつ各電極要素に含有される導電性物質
の仕事関数が異なるようにした場合、交流駆動が可能と
なり、また発光性能の耐久性が改良される等の作用効果
を奏する理由は現時点では明らかでないが、以下の理由
によるものと推定される。仕事関数の異なる電極要素Ａ
およびＢが有機化合物層を介して対向して周期的に配置
されているため交流駆動が可能となる。また印加される
交流電場の作用で有機化合物層中および有機化合物層と
電極界面に捕らえられて局在化した電荷キャリアが解放
される。

また電極要素Ａの形状としては、ストライプ状、モザイ
ク状など周期的に配列可能な形状であれば任意でよい。

電極要素Ｂの形状は有機化合物層の各々の界面で電極要
素Ａと共に周期的に交互に配列され、かつ有機化合物層
を介して電極要素Ａと対向して配列されるようにするの
が適当である。

電極を形成する方法としては真空蒸着法、スパッタ法、
電解重合法、スクリーン印刷法など従来公知の技術を用
いることができる。

また、本発明に係る電極は有機化合物層から生ずる発光
に対し透明であることが必要である。可視光に対する透
明性を確保するための手段としては種々の方法が採用で
きるが、電極に用いる導電性物質の種類を選択する方法
あるいは形成される電極の膜厚を規制する方法等が挙げ
られる。

本発明の電界発光素子の有機化合物層には電荷輸送性お
よび発光性を示す有機化合物を使用することができる。

本発明に適用可能な化合物の具体例を以下に示す。

化鉤鬼　　　　　構造式 本発明の電界発光素子における有機化合物層は例えば上
記例示化合物を構成成分とする層を透光性電極上にコー
ティングすることにより形成される。コーティング方法
としては真空蒸着法のような乾式法、スピン塗工法、浸
漬塗工法のような湿式法など従来公知の成膜技術を適用
することができる。有機化合物層の厚さは約３００人〜
約５，０００人の範囲が好ましい。

湿式成膜法を用いて有機化合物層を設ける場合には、前
記の例示化合物を適当な溶媒に分散あるいは溶解させて
得た塗液を透光性電極上にコーティングすればよい。使
用できる溶媒としては水、メタノール、エタノール、イ
ソプロパツールなどのアルコール類、アセトン、２−ブ
タノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、Ｎ、Ｎ−ジ
メチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドな
どのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシ
ド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリ
コールモノメチルエーテルなどの工・−チル類、酢酸メ
チル、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルム、塩
化メチレン、ジクロロエタン、１　、１．　、２トリク
ロロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素、あるいは
ベンゼン、トルエン、キシレン、リグロイン、モノクロ
ルベンゼン、ジクロルベンゼンなどの芳香族類を挙げる
ことができる。また塗液に皮膜形成性の結着剤を加える
こともできる。

このような結着剤としては、ポリビニルブチラール、ポ
リカーボネート、ボリアリレート、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポ
リ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂
、ポリアミド、ポリビニルピリジン、スチレン樹脂、塩
化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、セルロー
ス系樹脂、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール
、ポリビニルピロリドンなどを挙げることができる。

〔実施例〕

次に実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれに
限定されるものではない。

実施例１ ５０ｍｍ　Ｘ　５０ｍ１＋のパイレックスガラスを中性
洗剤、蒸留水および熱エタノールで超音波洗浄し、クリ
ーンブース内で乾燥させた。このパイレックスガラスに
金を真空蒸着し、膜厚４００人の電極要素Ｂを設け、更
にアルミニウムを同法により蒸着（膜厚１゜０００人）
し、幅１ｍｍ、間隔１ｍｍで周期的に配列されたストラ
イプ状の電極要素Ａを設け、透光性電極３とした。この
ようにして作製した電極上に例示化合物Ｅト１２を真空
蒸着し、膜厚６００人の有機化合物層を設けた。次に有
機化合物層にマスクを設け、透光性電極３の電極要素Ｂ
に対向する位置にアルミニウムを真空蒸着しく膜厚１　
、０００人）、最後にマスクを取除いて金を膜厚４００
人となるよう真空蒸着して透光性電極４とし、本発明の
電界発光素子を作製した。このようにして作製した電界
発光素子に周波数５０Ｈｚの交流電圧を印加した。印加
電圧の増加と共に発光が始まり、線動電流３０ｍＡ／ｃ
ｍ２で輝度４０ｃｄ／ｍ２を有する鮮明な緑色の発光が
長時間にわたって確認された。

実施例２〜７ 表−１に示した電極材料および有機化合物を用いて実施
例１と同様の構造を有する素子を作製した。

電極の作製はいずれも抵抗加熱法による真空蒸着法によ
り行なった。

次にこれらの試料に周波数５０Ｈｚの交流電圧を印加し
た。いずれの試料も印加電圧の増加と共に発光が始まり
、長時間にわたる発光が確認できた。

各試料の耗動条件および発光の挙動を表−１に示す。

実施例８ 実施例１において、有機化合物層を下記の湿式成膜法で
設けた以外は実施例２と同様の手順で本発明の素子を作
製した。

く湿式成膜法による有機化合物層の作成〉例示化合物Ｅ
Ｍ−１２１部とポリメタクリル酸メチル（ＢＲ８０三菱
レーヨン（株）製）１部とを９８部のモノクロルベンゼ
ンに溶解して得た塗液を用いて、スピン塗工法により（
回転数２．ＯＯＯｒｐｍ）透光性電極上に膜厚１，００
０人の有機化合物層を設けた。

このようにして得られた素子について、実施例１と同様
の手順で発光特性を調べた。その結果、駆動電流６０ｍ
Ａ／ｃｍ”で輝度５０ｃｄ／ｍ”の鮮明な発光が長時間
にわたって確認できた。

〔効　　果〕

本発明の電界発光素子は前記したように電極を特定な構
成としたことから、交流による能動が可能であると共に
発光性能が長期間にわたって持続する耐久性に優れたも
のである。

【図面の簡単な説明】

１．２・・・透光性基体 ５・・・電極要素Ａ ７・・・有機化合物層 ３．４・・透光性電極 ６・・・電極要素Ｂ ８・・・電　源 特許出願人　株式会社　リ　　コ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機化合物層を一対の透光性電極を挾持した電界
   発光素子において、該透光性電極が２種の電極要素を積
   層したもので、かつ、各電極要素に含有される導電性物
   質の仕事関数が異なり、さらに対向する一対の電極にお
   いて、各々の電極要素が有機化合物層を介して互いに対
   向して周期的に配置されていることを特徴とする電界発
   光素子。