JPH07114987A - エレクトロルミネセンス装置 - Google Patents

エレクトロルミネセンス装置

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JPH07114987A
JPH07114987A JP6181617A JP18161794A JPH07114987A JP H07114987 A JPH07114987 A JP H07114987A JP 6181617 A JP6181617 A JP 6181617A JP 18161794 A JP18161794 A JP 18161794A JP H07114987 A JPH07114987 A JP H07114987A
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electroluminescent device
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group
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Dirk Funhoff
フンホフ ディルク
Karl Siemensmeyer
ジーメンスマイアー カール
Lukas Haeussling
ホイスリング ルーカス
Karl-Heinz Etzbach
エツバッハ カール−ハインツ
Dietrich Haarer
ハーラー ディートリヒ
Juergen Simmerer
ジンメラー ユルゲン
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BASF SE
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規のエレクトロルミネセンス装置を提供す
る。 【構成】 上記装置は、１つ以上の有機層を有し、この
有機層の１つ以上が熱または放射線により誘導された架
橋により得られ、かつ１種以上の電荷輸送化合物が層ご
とに存在することを特徴とする。 【効果】 上記装置はディスプレーを製造するために適
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロルミネセン
ス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロルミネセンス（ＥＬ）装置は
電圧を印加して、電流が流れることにより光を放射す
る。このような装置は以前から発光ダイオード（ＬＥＤ
ｓ）として工業的に知られていた。正電荷（正孔）およ
び負電荷（電子）が結合して光を放射するために光の放
射が生じる。
【０００３】通常の工業的に使用されるすべての発光ダ
イオードは主に無機の半導体物質からなる。しかしなが
ら主成分が有機物質であるエレクトロルミネセンス装置
は数年来公知になっている。
【０００４】これらの有機のエレクトロルミネセンス装
置は、一般に１つ以上の、電荷輸送有機化合物の層を有
する。その構造は原則的に図面で示される。１〜１０の
数字は以下のものを表す。
【０００５】１．サブストレート、 ２．ベース電極、 ３．正孔注入層 ４．正孔輸送層 ５．エミッタ層 ６．電子輸送層 ７．電子注入層 ８．トップ電極 ９．接点 １０．カプセル この構造はごく一般的な場合を表し、個々の層を省くこ
とにより単純化することもでき、その場合は１つの層が
複数の任務を遂行する。最も単純な場合はエレクトロル
ミネセンス装置は２つの電極からなり、その間に光の放
射を含めてすべての機能を果たす有機層が配置されてい
る。そのような系はたとえば国際特許第９０１３１４８
号明細書に記載されており、ポリ−［ｐ−フェニレンビ
ニレン］をベースとしている。
【０００６】本発明は特許請求の範囲に記載され、１つ
以上の層３〜７を有する装置に関し、これらの層はその
機能に関して結合していてもよい。このエレクトロルミ
ネセンス装置の構造において、たとえば電子導電層およ
び電子注入層を省くことができる。その場合にはエレク
トロルミネセンス装置はたとえば電極およびサブストレ
ートのほかに層３〜５からなる。
【０００７】本発明により、電荷輸送化合物とは任意の
形式で電荷（正孔および／または電子）を輸送するすべ
ての化合物のことである。これらの化合物には特にエミ
ッタ層の成分である化合物、すなわちホトルミネセンス
物質、たとえば螢光染料が含まれる。
【０００８】電荷（正孔および／または電子）を輸送す
る多数の有機化合物が文献に記載されている。たとえば
著しい減圧下での蒸着により施される低分子量の物質が
主に使用される。これらの物質の種類とその使用に関す
るすぐれた説明は、たとえば欧州特許公開第３８７７１
５号明細書、米国特許第４５３９５０７号明細書、同第
４７２０４３２号明細書および第４７６９２９２号明細
書に記載されている。たとえば電子写真において周知の
光導電体であるすべての物質を原則的に使用することが
可能である。
【０００９】低分子量の化合物をベースとしたこれらの
すべてのエレクトロルミネセンス装置の一般的な特徴
は、これらの装置が十分な運転時間を有しないことであ
る。運転中に有機の発光ダイオードはきわめて熱くなり
（＞１００℃）、これにより層の変化（破壊に及ぶ）を
生じ、従って効率の低下または機能の完全な損失を生じ
る。
【００１０】エレクトロルミネセンス装置にポリマーを
使用する場合は、これらの問題はより少ない程度で生じ
る。しかしながらポリマーを含有する層は多く記載され
ていない。たとえば、特開平４−０２８１９７号公報に
は、エミッタ層の成分としてポリビニルカルバゾールを
含有するエレクトロルミネセンス装置が記載されてい
る。可溶性のポリマー、たとえばポリビニルカルバゾー
ルを、希釈した溶液を使用して注入成形によりまたはス
ピンコーティングにより被覆する。この方法の欠点は、
第２の層の溶剤が部分的に溶解するかまたは少なくとも
部分的に第１の層が膨張するためにこの種の複数の層を
被覆できないことである。従ってこれにより接触面で２
つの層が混合し、それゆえ効率の低下を生じる。これら
の問題は米国特許第４５３９５０７号明細書に詳細に記
載されている。
【００１１】ポリマー層の熱安定性が化学的に（分解）
および物理的にポリマー層のガラス転移温度または融点
により制限されることに注意すべきである。
【００１２】エレクトロルミネセンス装置におけるポリ
マーの使用のほかの例は、ポリ−［ｐ−フェニレンビニ
レン］（ＰＰＶ）およびポリイミドである。エレクトロ
ルミネセンス装置におけるＰＰＶの使用は、欧州特許公
開第４４３８６１号明細書、国際特許第９０１３１４８
号明細書、同第９２０３４９０号明細書および第９２０
３４９１号明細書に記載されている。更に不溶性のＰＰ
Ｖの高い熱安定性が有利として挙げられる。
【００１３】ポリイミド層は著しい減圧下での相当する
コモノマーの蒸着および引き続くポリイミドの熱形成に
より得られる（欧州特許公開第４４９１２５号明細書参
照）。これらのポリマーも不溶性である。
【００１４】ＥＬ領域（特にディスプレー）の適用のた
めには、この不溶性は光構造化がもはや不可能であると
いう事実のために不利である。更にポリマーの製造に必
要であるサブストレートの熱処理がサブストレートの選
択を高温で安定なサブストレート、たとえばガラスに限
定する。
【００１５】
【発明の構成】新規のエレクトロルミネセンス装置を使
用することにより前記の欠点を回避できることが判明し
た。このエレクトロルミネセンス装置の構造は原則的に
図面に示された図に相当し、図面において、すでに記載
されたように個々の層が複数の機能を遂行する場合は有
機層の数を減少することができる。
【００１６】エレクトロルミネセンス装置の新規の層構
造においては、個々の層の成分を熱によりまたは特に有
利には化学線（紫外線、可視光線、電子ビームまたはＸ
線）により架橋する。最初に適当なサブストレートを被
覆する。適当なサブストレートの例は、導電性の被膜が
施されており、かつ機械的に安定であるガラスおよびフ
ィルムである。サブストレートおよび電極は、放射され
る光の波長で可能な限り少ない吸収を示すべきである。
一般に、電荷輸送化合物および更に任意の成分、たとえ
ば結合剤、反応性の希釈剤、架橋剤および熱開始剤また
は光開始剤を有する相当する溶液をスピンコーティング
またはナイフ塗布によりサブストレートに被覆し、場合
により乾燥した後で得られた被膜を熱によりまたは特に
有利には化学線を用いて架橋する。後者の実施態様の利
点は、サブストレートが熱応力にほとんどさらされない
ことである。いずれにしても意図された構造により次の
層を架橋後直ちに被覆することができる。処理した層内
に不溶性のポリマーの網状組織を形成することにより、
新しく被覆した層とすでに架橋した層との混合は起りえ
ない。放射線により誘導された架橋の場合は、層はもち
ろん周知の方法により画像による露光により構造化され
ており、露光しない部分は洗浄により除去することがで
きる。架橋をベースとした光構造化可能な系は工業的に
周知である（印刷用板、ホトレジスト）。
【００１７】周知の方法、たとえば蒸着またはナイフ塗
布および必要な場合は引き続き固定することにより得ら
れる架橋した層と架橋しない層との組合せも可能であ
る。
【００１８】本発明により、任意の形式で電荷（正孔お
よび／または電子）を輸送するすべての化合物を層内の
電荷輸送化合物として使用することができる。すでに述
べたようにこれらの化合物は、特にエミッタ層の成分、
すなわちホトルミネセンス物質、たとえば蛍光染料であ
る化合物である。特に適当な化合物はアニオン、カチオ
ンまたは有利にはラジカル重合可能な基を有する化合物
である。光付加環化可能な基を有する電荷輸送化合物も
有利である。
【００１９】以下のものをベース構造として記載するこ
とができる。
【００２０】第三芳香族アミン、オキサジアゾール、チ
アジアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾトリアゾー
ル、フタロシアニン、縮合環化した芳香族系、たとえば
ペリレン、ピレンまたはコロネン、またはポリエン化合
物、これらは有利には付加的にカチオンまたはラジカル
重合可能な基または光付加環化可能な基を有する。これ
らの化合物は有利には層３，４，６および７にまたはこ
れらの組合せに導入する。アニオン、カチオンまたは有
利にはラジカル重合可能な基または光付加環化可能な基
を有する染料を使用することも可能である。得られたポ
リマーの網状組織は有利には層５として使用する。
【００２１】適当な電荷輸送化合物の例は、
【００２２】
【化２】
【００２３】であり、これらの化合物は更に置換基、有
利にはＣ1〜Ｃ4−アルキル基、メトキシ基、エトキシ基
またはシアノ基を有することもできる。
【００２４】ラジカル重合可能な基は遊離基により重合
が開始する基である。これらの基の特別な例は、ビニル
カルボニル化合物、たとえばアクリレート、メタクリレ
ートまたはマレイン酸誘導体である。
【００２５】カチオン重合可能な基はプロトン酸または
ルイス酸と反応してポリマーを形成する基であると理解
される。これらの化合物の例はビニルエーテルおよびエ
ポキシドである。
【００２６】アニオン重合可能な化合物は、たとえばシ
アノアクリレート、メタクリレートまたはスチレンであ
る。
【００２７】もちろん、アニオン、カチオンまたは有利
にはラジカル重合可能な１つ以上の基は電荷輸送分子に
結合してもよい。網状組織形成がより容易に行われるた
めに、アニオン、カチオンまたはラジカル重合可能な１
つ以上の基の使用が有利である。
【００２８】これらの化合物の例は、
【００２９】
【化３】
【００３０】であり、これらの化合物は更に置換基、有
利には前記のものを有してもよい。
【００３１】光付加環化可能な側基は新規の電荷輸送化
合物のための置換基として有利である。そのような側基
の例は
【００３２】
【化４】
【００３３】であり、式中のＸはＯまたはＮＲであり、
これらの基はたとえばメチル基またはメトキシ基により
更に置換されていてもよく、Ｒは水素原子またはＣ1〜
Ｃ6−アルキル基、有利にはメチル基またはエチル基で
ある。
【００３４】架橋を生じる標準的な置換基の代わりに電
荷輸送分子上の種々の架橋可能な置換基の組合せを使用
することも可能である。たとえばアクリレートのような
ラジカル架橋可能な基、および光付加環化可能な基、た
とえば桂皮酸誘導体が電荷輸送分子上に存在してもよ
い。
【００３５】電荷輸送化合物のほかに新規の層を製造す
るための溶液は、すでに述べたように、たとえば（熱お
よび光化学による）開始剤、結合剤、反応性の希釈剤、
架橋剤およびレベリング剤を更に含有することもでき、
これらはコーティング技術の熟練者に周知である。
【００３６】電荷輸送化合物が架橋可能な基を有しな
い、すなわち網状組織形成に関与しない場合は、前記の
添加剤が不溶性の網状組織を形成しなければならず、こ
の場合に電荷輸送化合物が網状組織に固定される。従っ
て、電荷輸送化合物に関してすでに述べたように、架橋
可能な側基、すなわちアクリレート、メタクリレートま
たはマレイン酸誘導体、ビニルエーテルまたはエポキシ
ド、または光付加環化可能な基を有する可溶性のポリマ
ーを結合剤として使用するのが有利である。光付加環化
可能な側基を有するポリマーの例はポリ（ビニルシンナ
メート）である。
【００３７】新規の層を製造するために、電荷輸送化合
物をカチオン性のまたはラジカル開始剤、結合剤および
反応性の希釈剤を使用してまたは使用せずに、有利には
化合物が容易に溶解する溶剤に溶解し、溶液をナイフコ
ーターまたはスピンコーターを使用して、すでに電極を
被覆したサブストレートに被覆する。温和な加熱により
加速することもできる溶剤の蒸発の後で得られた被膜を
化学線を使用することによりまたは加熱により架橋す
る。相当する方法（たとえば紫外線硬化、電子ビーム硬
化）はコーティング技術から周知であり、これらの方法
と比較して特別な特徴はない。２００〜４５０ｎｍの紫
外線波長でおよび電子ビームの場合は、一般に０．３〜
１ＭｅＶのエネルギを使用する。放射線により生じる架
橋においては、層を直接構造化することができ、このこ
とはたとえばディスプレーを製造するために重要であ
る。このことは、一般にレジスト技術から周知の方法と
同様にして実施する。
【００３８】得られた架橋した層は熱に安定であり、不
溶性であり、高い機械的強度を有する。所望の構成によ
り、別の層または第２の電極を同様の方法で、たとえば
蒸着により直接被覆することができる。そのようなＥＬ
装置は特に良好な耐熱性を有する。
【００３９】
【実施例】
例１ ビニルカルバゾール５ｇを式：
【００４０】
【化５】
【００４１】の化合物０．１ｇ、ポリビニルカルバゾー
ル２ｇおよびトリメチロールプロパントリアセテート２
ｇといっしょにメトキシプロパノール２００ｍｌ中に溶
かした。この溶液をスピンコーターを使用して導電性の
ＩＴＯ（インジウム錫オキシド）を被覆したガラスシー
トに被覆した。引き続きこのシートをホットプレート上
で９０℃で３分間加熱した。乾燥後の層の厚さは２４０
ｎｍであった。
【００４２】引き続き、得られた層を高圧水銀灯（ＨＢ
Ｏ）に１０分間さらした。これにより架橋が生じ、この
層はメトキシプロパノールに溶けなかった。
【００４３】引き続き、エミッタ層をこの層に被覆し
た。この目的のために、トルエン３０ｍｌ中のＤＣＭ
（例２参照）０．０１ｇおよびポリ−［ビニルシンナメ
ート］０．９９ｇの溶液をスピンコーティングにより被
覆し、乾燥しかつ高圧水銀灯にさらすことにより架橋し
た。層の厚さは１９０ｎｍであった。
【００４４】引き続き、層を乾燥炉内で減圧下で１００
℃で１時間乾燥した。
【００４５】トップ電極としてアルミニウム電極を使用
した。アルミニウムを従来の方法で蒸着により被覆し、
層の厚さは３０ｎｍであった。
【００４６】このようにして製造したエレクトロルミネ
センス装置は８７Ｖの電圧を印加して橙−赤の光を生じ
た。
【００４７】例２
【００４８】
【化６】
【００４９】トルエン１７ｍｌ中の上記の式のベンゾト
リアゾール０．１ｇおよびポリ−［ビニルシンナメー
ト］０．４ｇの溶液をスピンコーティングによりＩＴＯ
を被覆したガラスサブストレートに被覆した。こうして
得られた層を高圧水銀灯に５分間さらすことにより直ち
に架橋した。引き続きトルエン３０ｍｌ中のＤＣＭ０．
０１ｇ及びポリ−［ビニルシンナメート］０．９９ｇの
溶液をスピンコーティングによりこの層に被覆し、高圧
水銀灯にさらすことにより架橋した。
【００５０】更にトルエン３０ｍｌ中の上記式のオキサ
ジアゾール０．３ｇおよびポリ−［ビニルシンナメー
ト］０．７ｇの溶液を使用してこの工程を繰り返した。
３つのすべての層の全部の厚さは６５０ｎｍであった。
引き続きこれらの層を乾燥炉内で減圧下で１００℃で１
時間乾燥した。
【００５１】例１と同様にトップ電極としてアルミニウ
ム電極を使用した。その厚さは２０ｎｍであった。この
ようにして製造したエレクトロルミネセンス装置は９３
Ｖの電圧を印加して橙−赤の光を生じた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエレクトロルミネセンス装置の断
面図である。
【符号の説明】
１ サブストレート、 ２ ベース電極、 ３ 正孔注
入層、 ４ 正孔輸送層、 ５ エミッタ層、 ６ 電
子輸送層、 ７ 電子注入層、 ８ トップ電極、 ９
接触点、 １０ カプセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーカス ホイスリング ドイツ連邦共和国 ラウベンハイム オー ベラー ヴァイデンプファート 28 (72)発明者 カール−ハインツ エツバッハ ドイツ連邦共和国 フランケンタール ジ ャン−グランス−シュトラーセ 46 (72)発明者 ディートリヒ ハーラー ドイツ連邦共和国 バイロイト ハングヴ ェーク 30 (72)発明者 ユルゲン ジンメラー ドイツ連邦共和国 バイロイト ヘーゲル シュトラーセ 18

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つ以上の有機層を有するエレクトロル
    ミネセンス装置において、前記層の１つ以上が熱または
    放射線により誘導された架橋により得られ、かつ１種以
    上の電荷輸送化合物が層ごとに存在することを特徴とす
    るエレクトロルミネセンス装置。
  2. 【請求項２】 熱または放射線により誘導された架橋に
    より得られた１つ以上の有機層を有するエレクトロルミ
    ネセンス装置において、前記の有機層が１種以上の架橋
    可能なポリマーの結合剤または１種以上の架橋可能な低
    分子量の化合物および付加的に架橋可能であってもよい
    基を有する１種以上の電荷輸送化合物を有することを特
    徴とするエレクトロルミネセンス装置。
  3. 【請求項３】 架橋可能なポリマーの結合剤または架橋
    可能な低分子量の化合物が、ラジカル、アニオンまたは
    カチオン架橋を可能にする基または光付加環化を可能に
    する基を有する請求項２記載のエレクトロルミネセンス
    装置。
  4. 【請求項４】 電荷輸送化合物の熱または放射線により
    誘導された架橋により得られた１つ以上の有機層を有す
    る請求項１記載のエレクトロルミネセンス装置。
  5. 【請求項５】 １０ｎｍ〜１０μｍの厚さの層を有する
    請求項１から４までのいずれか１項記載のエレクトロル
    ミネセンス装置。
  6. 【請求項６】 １つ以上の層が紫外線による架橋により
    得られる請求項１から４までのいずれか１項記載のエレ
    クトロルミネセンス装置。
  7. 【請求項７】 使用される紫外線が２００〜４５０ｎｍ
    の波長を有する請求項６記載のエレクトロルミネセンス
    装置。
  8. 【請求項８】 １つ以上の層が電子ビームによる架橋に
    より得られる請求項１から４までのいずれか１項記載の
    エレクトロルミネセンス装置。
  9. 【請求項９】 使用される電子ビームが０．３〜１Ｍｅ
    Ｖのエネルギを有する請求項８記載のエレクトロルミネ
    センス装置。
  10. 【請求項１０】 層内の電荷輸送化合物として、第三芳
    香族アミン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベン
    ゾオキサゾール、ベンゾトリアゾール、縮合環化した芳
    香族系またはポリエン化合物を使用する請求項１から４
    までのいずれか１項記載のエレクトロルミネセンス装
    置。
  11. 【請求項１１】 層内の電荷輸送化合物として、アニオ
    ン、カチオンまたはラジカル重合可能な基を有する第三
    芳香族アミン、オキサジアゾール、チアジアゾール、ベ
    ンゾオキサゾール、ベンゾトリアゾール、フタロシアニ
    ン、縮合環化した芳香族系またはポリエン化合物を使用
    する請求項１から４までのいずれか１項記載のエレクト
    ロルミネセンス装置。
  12. 【請求項１２】 層内の電荷輸送化合物として、光付加
    環化可能な基を有する第三芳香族アミン、オキサジアゾ
    ール、チアジアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾト
    リアゾール、フタロシアニン、縮合環化した芳香族系ま
    たはポリエン化合物を使用する請求項１から４までのい
    ずれか１項記載のエレクトロルミネセンス装置。
  13. 【請求項１３】 使用される電荷輸送化合物がラジカル
    重合可能な基を有する化合物である請求項１１記載のエ
    レクトロルミネセンス装置。
  14. 【請求項１４】 電荷輸送化合物がラジカル重合可能な
    基として置換または非置換のビニル基を有する請求項１
    ３記載のエレクトロルミネセンス装置。
  15. 【請求項１５】 置換または非置換のビニル基がビニル
    カルボニル基であるかまたはこれを有する請求項１４記
    載のエレクトロルミネセンス装置。
  16. 【請求項１６】 光付加環化可能な基が式： 【化１】 の置換または非置換の構造単位を有し、上記式中のＸは
    ＯまたはＮＲであり、Ｒは水素原子またはＣ1〜Ｃ6−ア
    ルキル基である請求項１２記載のエレクトロルミネセン
    ス装置。
  17. 【請求項１７】 使用される第三芳香族アミンがトリア
    リール置換された化合物である請求項１０記載のエレク
    トロルミネセンス装置。
  18. 【請求項１８】 １つ以上の層が熱架橋により得られる
    請求項１から４までのいずれか１項記載のエレクトロル
    ミネセンス装置。
  19. 【請求項１９】 熱架橋を５０〜２５０℃で実施する請
    求項１８記載のエレクトロルミネセンス装置。
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