JPH11505367A - エレクトロルミネセンス形層システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、直流電圧源に接続可能な２つの電極の間に配設される発光性有機材料を備え、第１の電極は正孔注入電極（アノード）で第２の電極は電子注入電極（カソード）である、エレクトロルミネセンス形層システムに関する。本発明は、正孔注入電極（１６）及び/又は電子注入電極（１４）が少なくとも領域毎にナノ材料から形成されることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】 エレクトロルミネセンス形層システム 従来の技術 本発明は請求の範囲第１項の上位概念による、エレクトロルミネセンス形層シ ステムに関する。 エレクトロルミネセンス形層システムは公知である。この層システムには無機 物質か又は有機物質が用いられている。これらの物質は電圧を用いて光ビームの 送信のために励起される。これに関する発光物質は例えば扁平な電極の間に配設 される。この場合第１の電極は正孔の注入された電極（以下では正孔注入電極と 称す）として構成され、第２の電極は電子の注入された電極（以下電子注入電極 と称す）として構成される。発光物質が有機物質から形成されている場合には、 励起は直流電圧源を介して行うことができる。この場合正孔注入電極は直流電圧 源の正極に接続され、電子注入電極は直流電圧源の負極に接続される。この種の エレクトロルミネセンス形層システムは、例えば欧州特許出願公開第０２８１３ ８１号明細書から公知である。ここでは正孔注入電極は金属か又は導電性で透光 性の酸化化合物からなっており、これは４.５ｅＶよりも大きい電子放出能力を 備えている。電子注入電極は、アルカリ金属とは異なる金属からなり、比較的低 い電子放出能力を有している。この場合の欠点は、電極材料、詳細には正孔注入 電極と電子注入電極の材料の相互調整される選択のために非常に限られた組合せ しかできないことである。 発明の利点 請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明による層システムは、次のような 利点を有している。すなわち正孔注入電極及び/又は電子注入電極の特性が、簡 単な形式でエレクトロルミネセンス形層システム固有の要求に適合化できること である。正孔注入電極及び/又は電子注入電極がナノ材料、すなわちｎｍレベル の平均粒子サイズを備えた材料から形成されることにより、ナノ材料の特性とデ ィメンションに関して所望のレベルの低い又は高い電子放出能力が設定可能とな る。 このナノ材料は正孔注入電極又は電子注入電極の要求に簡単に適合化させるこ とが可能である。 本発明の有利な実施例においては、ナノ材料がマトリックスに埋め込まれたク ラスタによって形成される。このクラスタは有利には有機リガンド殻によって取 り囲まれている。この場合有利には、リガンド殻を介してクラスタを安定化させ ることができ、それによって正孔注入電極及び/又は電子注入電極を耐食性に形 成することができる。またクラスタのディメンションを介して各電極の電子放出 能力を設定することもでき る。 本発明の別の有利な構成例は従属請求項に記載される。 図面 次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。 図１は本発明によるエレクトロルミネセンス形層システムの概略的な断面図で ある。 図２は、本発明のエレクトロルミネセンス形層システムの別の実施例の概略的 な断面図である。 実施例の説明 図１にはエレクトロルミネセンス形層システム１０が示されている。この図で は層システム１０の断面が概略的に示されている。この層システム１０は、発光 材料１２を有している。この発光材料は、第１の電極１４と第２の電極１６の間 に配設されている。これらの電極１４と１６は扁平に形成されている。そのため これらの電極１４と１６の間にある発光材料１２も扁平に形成される。これらの 電極１４と１６は電圧源１８、例えば直流電圧源、特に自動車のバッテリに接続 されている。電極１４はこの場合電圧源１８の負極ないしはアースに接続され、 電極１６は電圧源１８の正極に接続されている。 発光材料１２は少なくとも１つの有機物質を有している。これは電圧の印加の もとで光を発光する。発光される光の色はこの場合使用される有機物質の化学構 造によって決定される。発光性の有機物質としては例えばポリマー、低分子有機 化合物、モノマー、分子ドーピングポリマーなどがあげられる。電極１４と１６ の間にはさらに、ここでは図示されていない層を設けることもできる。これも発 光のために又は発光材料１２までの電荷キャリアの搬送のために用いられる。 電極１６は正孔の注入された材料、例えばインジウム酸化第１錫からなる。こ のインジウム酸化第１錫からなる電極は一般的に公知であり、高い電子放出能力 を備えている。電極１６は透光性を有している。そのため有機材料１２を用いて 発光される光が層システム１０から照射される。 電極１４は電子の注入された層２０（以下電子注入層と称す）と、この層２０ の上に被着されたコンタクト２２を有している。このコンタクト２２は例えば層 ２０上に蒸着されるアルミニウムから形成される。電子注入層２０は、個々のク ラスタ２４からなる。これらのクラスタ２４はマトリックス２６に埋め込まれ、 有機リガンド殻２８を介して相互に結合されている。このクラスタ２４としては 例えば遷移金属カルコゲンクラスタが適用可能である。クラスタ２４はこの場合 次のように選定される。すなわち所定の電子的特性と機械的特性を有するように 選定される。例えばクラスタ２４は、比較的低い電子放出能力ないし電子親和性 を有するように選定される。有機リガンド殻２８はマ トリックス２６内でクラスタ２４を安定化される。この有機リガンド殻によって クラスタ２４の位置付けは、電子注入層内部に定められる。なぜならこのリガン ド殻が相互の化学的結合に関与するからである。これは層２０の機械的な安定と クラスタ２４の位置を確定する。リガンド殻の厚さの選択によって、クラスタ２ ４相互間の間隔も設定可能である。リガンド殻２８の厚さは、次のように選定さ れる。すなわち層２０を通る電子の案内が保証されるように選定される。この場 合電子はリガンド殻を通過する。有機物質からなるリガンド殻は、正孔に対して 高い移動性を有している。そのためこれはリガンド殻の内部で移動可能である。 これから得られるトンネル効果は電極１４の電子注入作用を保証する。クラスタ ２４はナノ範囲におかれている。それに対してリガンド殻２８は通常原子層の強 度が弱い。ナノ範囲のクラスタ２４の僅かな殻サイズによって電子注入層２０は 高い充填レベル（パッケージ密度）を有する。そのためリガンド殻２８間で多数 の化学結合が成り立つ。これにより層２０に高い機械的安定性が与えられる。 図２にはさらなる別の実施例が示されている。この実施例では図１と同じ部分 には同じ符号が付されており、ここでの再度の説明は省かれる。図１に示されて いる実施例と比べてここでは電極１６が正孔注入層３０を有している。この層３ ０にはコンタクト３２が設 けられている。このコンタクト３２は例えばインジウム酸化第１錫からなる。こ の層３０も複数のクラスタ２４からなっており、これらはマトリックス２６に配 設され、有機リガンド殻２８を介して安定化されている。この層３０の構造と作 用形式は例えば層２０に対する敷設に相応している。クラスタ２４及び/又はリ ガンド殻２８はここでは次にように選定されている。すなわち電子注入層２０の 代わりに正孔注入層３０が形成されるように、すなわち層３０が高い電子放出能 力ないし電子親和性を有するように選定されている。 さらに別のここでは図示されていない実施例によれば、エレクトロルミネセン ス形層システム１０は、層２０を供えた電子注入電極１４も層３０を備えた正孔 注入電極１６も有することができる。これらの２つの電極１４と１６ないしは層 ２０と３０は、この場合有機リガンド殻を介して安定化されたクラスタを有して いる。このクラスタはディメンションと電気特性のみが異なる同じ材料から形成 されていてもよい。ナノ材料の電子的特性のその微小のディメンションと組成を 介した変化実施例によって、電極１４と１６の電子放出能力は発光材料１２、特 にその導電帯ないし価電子帯のエネルギーレベルに最適に適合化可能である。電 極１４ないし電極１６と、電子のための発光材料１２ないし正孔との間の障壁レ ベルはほぼゼロ近くまで最小化できる。最終的に、クラスタ２４と有機リガンド 殻２８の選択によって簡単な形式で正孔注入電極１６や電子注入電極１４、特に それらの電子放出能力を規定することが可能である。 ナノ材料、すなわちクラスタ２４としては、例えばリガンド安定化されたゴー ルド−クラスタ、プラチナ−クラスタ、パラジウム−クラスタ、ゴールド/プラ チナ−クラスタ、ゴールド/パラジウム−クラスタ、カルコゲン−クラスタ（遷 移金属、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、 ジルコン、ニオブ、ロジウム、パラジウム、シルバー、カドミウム、タンタル、 イリジウム、プラチナ、水銀などが主系列元素、リン、ヒ素、アンチモン、硫黄 、セレン、テルル等と結合される）があげられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン ヒュッパウフ ドイツ連邦共和国 Ｄ−70563 シュツッ トガルト ローベルト−ライヒト−シュト ラーセ １ (72)発明者 クラウス シュミット ドイツ連邦共和国 Ｄ−71106 マークシ ュタット アルテ シュツットガルター シュトラーセ 78 (72)発明者 ディーター フェンスケ ドイツ連邦共和国 Ｄ−76275 エットリ ンゲン イム ゲールンゲヴァン ８ (72)発明者 ギュンター シュミット ドイツ連邦共和国 Ｄ−42555 フェルバ ート クリッペ 39 ベー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．直流電圧源に接続可能な２つの電極の間に配設される発光性有機材料を備え 、第１の電極は正孔注入電極（アノード）で第２の電極は電子注入電極（カソー ド）である、エレクトロルミネセンス形層システムにおいて、 正孔注入電極（１６）及び/又は電子注入電極（１４）が少なくとも領域毎 にナノ材料から形成されることを特徴とするエレクトロルミネセンス形層システ ム。 ２．前記ナノ材料は、マトリックス（２６）内に埋め込まれる複数のクラスタ（ ２４）によって形成される、請求の範囲第１項記載のエレクトロルミネセンス形 層システム。 ３．前記クラスタ（２４）は、有機的なスペーサーを介して相互に接続されてい る、請求の範囲第１項又は２項記載のエレクトロルミネセンス形層システム。 ４．前記有機的スペーサーは、有機リガンド殻（２８）によって形成される、請 求の範囲第３項記載のエレクトロルミネセンス形層システム。 ５．前記クラスタ（２４）のディメンションを介して電極（１４）ないし（１６ ）の電子放出能力が設定可能である、請求の範囲第１項〜４項いずれか１項 記載のエレクトロルミネセンス形層システム。 ６．前記クラスタ（２４）の化学的組成を介して前記電極（１４）ないし（１６ ）の電子放出能力が設定可能である、請求の範囲第１項〜５項いずれか１項記載 のエレクトロルミネセンス形層システム。 ７．前記電子注入電極（１４）は、クラスタ（２４）を有する、電子注入層（２ ０）とコンタクト（２２）からなっている、請求の範囲第１項〜６項いずれか１ 項記載のエレクトロルミネセンス形層システム。 ８．前記正孔注入電極（１６）は、クラスタ（２４）を有する、正孔注入層（３ ０）とコンタクト（３２）からなっている、請求の範囲第１項〜７項いずれか１ 項記載のエレクトロルミネセンス形層システム。