JPS6162583A - El素子 - Google Patents
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- JPS6162583A JPS6162583A JP59183826A JP18382684A JPS6162583A JP S6162583 A JPS6162583 A JP S6162583A JP 59183826 A JP59183826 A JP 59183826A JP 18382684 A JP18382684 A JP 18382684A JP S6162583 A JPS6162583 A JP S6162583A
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- JP
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- layer
- electron
- layers
- compounds
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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。
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、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、発光層が多層構造からなり、
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。
子に関し、更に詳しくは、発光層が多層構造からなり、
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Re F3
(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。
(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11QELは、一般的
に粉末型ELに比べ輝度が高いが、薄II!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。
に粉末型ELに比べ輝度が高いが、薄II!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パイングー中に発光母材、す
なわち、ZnSを分散させた粉末型ELが注目されるよ
うになった。一般的には、EL全発光おいては、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、従って十分な輝度特
性が得られないという大きな欠点を持っている。近時に
おいても、該粉末型ELの発光層内にフッ化ビニリデン
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っ
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、新しくオプティ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
品等、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、分子内に親木基と疎水基を持つアン
トラセン話導体やピレン誘導体の単分子層の累a股を電
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、消費電力環、現実のEL素子として十分な
性能を得るに至っておらず、更に、該有aEL素子の場
合、キャリア電子あるいはホールの密度が非常に小さく
、キャ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。
数十分の一程度ですむ有機パイングー中に発光母材、す
なわち、ZnSを分散させた粉末型ELが注目されるよ
うになった。一般的には、EL全発光おいては、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、従って十分な輝度特
性が得られないという大きな欠点を持っている。近時に
おいても、該粉末型ELの発光層内にフッ化ビニリデン
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っ
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、新しくオプティ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
品等、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、分子内に親木基と疎水基を持つアン
トラセン話導体やピレン誘導体の単分子層の累a股を電
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、消費電力環、現実のEL素子として十分な
性能を得るに至っておらず、更に、該有aEL素子の場
合、キャリア電子あるいはホールの密度が非常に小さく
、キャ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)
従って1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。
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。
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、多層構造の発光層と、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、上記の発光層が、下記第1暦と
下記第2層とを交互に4層以上繰返し積層してなること
を特徴とする上記のEL素子。
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、上記の発光層が、下記第1暦と
下記第2層とを交互に4層以上繰返し積層してなること
を特徴とする上記のEL素子。
第1層;第2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と該化合物に対して相
対的に電子供与性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる分子塩ms。
も1種の電気的発光性有機化合物と該化合物に対して相
対的に電子供与性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる分子塩ms。
第2層;第1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と該化合物に対して相
対的に電子受容性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる単分子膜またはその累積膜。
も1種の電気的発光性有機化合物と該化合物に対して相
対的に電子受容性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる単分子膜またはその累積膜。
本発明の詳細な説明すると1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、更に外部摂動を受は易いπ
電子系を有し、電気的な励起が可能な化合物であり1例
えば、基本的には、縮合多環芳香族炭化水素、P−ター
フェニル。
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、更に外部摂動を受は易いπ
電子系を有し、電気的な励起が可能な化合物であり1例
えば、基本的には、縮合多環芳香族炭化水素、P−ター
フェニル。
2.5−ジフェニルオキサゾール、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、ベンゾフェノン、フタロシ
アニンおよびその金属錯体、ポルフィリンおよびその金
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。
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、ベンゾフェノン、フタロシ
アニンおよびその金属錯体、ポルフィリンおよびその金
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。
大発明において、第1の発光層を形成するために有用な
化合物は、上記の化合物から選択して使用する。
化合物は、上記の化合物から選択して使用する。
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、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(I)で表わされる化合物およびその他の化合
物を包含する。
有用な有機化合物は、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(I)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−R,)、、LZl、−φ−R,(I)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。
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■ −S O,N R,、−CO−、−COO−等の如き連
結基(R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(!I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。
、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■ −S O,N R,、−CO−、−COO−等の如き連
結基(R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(!I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。
第1暦の形成に有用な化合物の基本骨格、および一般式
(I)の化合物のφとして好ましいものを例示すれば、
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
級アミン基、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 下 余 白 )
jZ=NH10、S Z=CO,NHZ=C
O1NH10、SZ = NH,01S Z=NH10,5Z=NH10,5 Z=S、 Se Z=S%Se
Z=S、 SeZ = NH,OlS Z=NH,
αS Z=NH,O,SM=Mg、Zn、Sn、At
CtM=Hz%Be、Mg5Ca%CdSn、AtC4
YbC2 M= Er、 Tm Sm、 Eu、 Tb、
Z = O,N真M=A4Ga、Ir、Ta、a=3
M=Er、Sm、EuM=Zn%Cd、Mg、
pb、a=2 Gd、Tb、Dymt Yb M =E r %Sm * Eu * Gd
M =E r s Sm 、E uTb、Dy、Tm、
Yb ’ Gd、Tb、Dy7m%Yb Z=O,S、Se O≦p≦2 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って、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。
(I)の化合物のφとして好ましいものを例示すれば、
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
級アミン基、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 下 余 白 )
jZ=NH10、S Z=CO,NHZ=C
O1NH10、SZ = NH,01S Z=NH10,5Z=NH10,5 Z=S、 Se Z=S%Se
Z=S、 SeZ = NH,OlS Z=NH,
αS Z=NH,O,SM=Mg、Zn、Sn、At
CtM=Hz%Be、Mg5Ca%CdSn、AtC4
YbC2 M= Er、 Tm Sm、 Eu、 Tb、
Z = O,N真M=A4Ga、Ir、Ta、a=3
M=Er、Sm、EuM=Zn%Cd、Mg、
pb、a=2 Gd、Tb、Dymt Yb M =E r %Sm * Eu * Gd
M =E r s Sm 、E uTb、Dy、Tm、
Yb ’ Gd、Tb、Dy7m%Yb Z=O,S、Se O≦p≦2 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って、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1本fLllのEL素子の第1の発
光層とff12の発光層に分けて使用し、これらの暦を
交互に4層以上繰返し積層して多層構造の発光層を形成
することを特徴としている。
気的陰性度に応じて1本fLllのEL素子の第1の発
光層とff12の発光層に分けて使用し、これらの暦を
交互に4層以上繰返し積層して多層構造の発光層を形成
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、TL電子供与性ものとして特に好まし
い化合物は、第1〜第3級アミン基、水酸基、アル: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、あるいは窒素へ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。
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、TL電子供与性ものとして特に好まし
い化合物は、第1〜第3級アミン基、水酸基、アル: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、あるいは窒素へ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。
本発明は、更に上記の如き第1層を形成する発光性化合
物に対して、該化合物よりも相対的に電子供与性の有機
化合物(以下ドナーという)を。
物に対して、該化合物よりも相対的に電子供与性の有機
化合物(以下ドナーという)を。
好ましくは、前者1モルあたり、約1/100〜1/1
0モルの割合で加えて、第1層の電子受容性を調節する
こと、および第2暦を形成する発光性化合物に対して、
該化合物よりも相対的に電子受容性の有機化合物(以下
アクセプターという)を、好ましくは、前者1モルあた
り、約1/10〜17100モルの割合で加えて、第2
層の電子供与性を調節することを特徴としている。
0モルの割合で加えて、第1層の電子受容性を調節する
こと、および第2暦を形成する発光性化合物に対して、
該化合物よりも相対的に電子受容性の有機化合物(以下
アクセプターという)を、好ましくは、前者1モルあた
り、約1/10〜17100モルの割合で加えて、第2
層の電子供与性を調節することを特徴としている。
上記の如きアクセプターは、前記の発光性化合物から選
択してもよいし、前記以外の電子吸引性の大な他の有機
化合物から選択してもよい、また、ドナーも、前記の発
光性化合物から選択してもよいし、前記以外の電子供与
性の大な他の有機化合物から選択してもよい0例えば、
アクセプターとしては、前記の如き電子吸引性の大な置
換基を有する種々の化合物から、また、ドナーとしても
、同様に前記の如き電子供与性の大な置換基を有する秤
々の有機化合物から選択することが好ましい。
択してもよいし、前記以外の電子吸引性の大な他の有機
化合物から選択してもよい、また、ドナーも、前記の発
光性化合物から選択してもよいし、前記以外の電子供与
性の大な他の有機化合物から選択してもよい0例えば、
アクセプターとしては、前記の如き電子吸引性の大な置
換基を有する種々の化合物から、また、ドナーとしても
、同様に前記の如き電子供与性の大な置換基を有する秤
々の有機化合物から選択することが好ましい。
本発明のEL素子を形成する他の要素、すなわち2層の
電極層は1発光層を挟持するものであって、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7tt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ィ
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0.1〜0.3g
m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 、2 gm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わそれがある。
電極層は1発光層を挟持するものであって、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7tt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ィ
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0.1〜0.3g
m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 、2 gm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わそれがある。
本発明のEL素子は、上記の如き2層のTrL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(アクセプターまたはドナーを含む)を別々に
用いて、第1層および第2層を形成し、これらの第1層
と第2層とを交互に4層 j以上積層して多層構
造の発光層を形成することにより得られるものであり、
形成された多層構造の発光層を構成する第1層が、第2
層に対してドナーを含む相対的に電子受容性である化合
物からなる混合分子堆積膜であり、第2層が、第1層に
対してアクセプターを含む相対的に電子供与性である化
合物からなる高秩序の分子配向性をもって配列した混合
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。
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(アクセプターまたはドナーを含む)を別々に
用いて、第1層および第2層を形成し、これらの第1層
と第2層とを交互に4層 j以上積層して多層構
造の発光層を形成することにより得られるものであり、
形成された多層構造の発光層を構成する第1層が、第2
層に対してドナーを含む相対的に電子受容性である化合
物からなる混合分子堆積膜であり、第2層が、第1層に
対してアクセプターを含む相対的に電子供与性である化
合物からなる高秩序の分子配向性をもって配列した混合
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、第1の発光層を構成する混合分子堆積
膜を形成する方法、とじて、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
1の発光層として、500A程度のfi!膜が形成でき
る。
膜を形成する方法、とじて、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
1の発光層として、500A程度のfi!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
にす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、?×10−’ Torr以下にし、蒸
着前にシャッターでふさぎ、ホードを加熱し2分はど空
とばしした後。
にす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、?×10−’ Torr以下にし、蒸
着前にシャッターでふさぎ、ホードを加熱し2分はど空
とばしした後。
ンヤッターを開いて蒸着する。
ノ入看申の速度は、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 、 l A/
sec 〜100A/secの間で行なう。
ながら行なうが、好適な速度としては0 、 l A/
sec 〜100A/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−’To
rr以下、好ましくは10 Torr程度になるよう
に保つことにより行なう。
rr以下、好ましくは10 Torr程度になるよう
に保つことにより行なう。
本発明において、第2層の混合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
グミュア・プロジェット法(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、親木性基を
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M1持しながら
1りかに情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IIりとして形
成される。
積膜を形成する方法として、特に好ましい方法は、ラン
グミュア・プロジェット法(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、親木性基を
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M1持しながら
1りかに情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IIりとして形
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っても可能で
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
述した垂直慕情法では、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木性基が基板
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
が重なっていく、成膜分子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IQが形成される。それに対し、水平付着法
は、晶子の疎水性基が基板側に向いた単分子11りが基
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0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0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。
、水平付着法、回転円筒法などの方法によっても可能で
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
述した垂直慕情法では、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木性基が基板
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
が重なっていく、成膜分子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IQが形成される。それに対し、水平付着法
は、晶子の疎水性基が基板側に向いた単分子11りが基
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0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0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って変えることが
できる。
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って変えることが
できる。
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 1の方法で
は、十分な性能のEL素子が得られず、本発明者は1種
々研究の結果1発光層を多層構造とし、第1層の発光層
を、前述の如きドナーを含む相対的に電子受容性である
化合物を用いて混合分子堆積膜として形成し、且つff
$2層を、第1層に対してアクセプターを含む相対的に
電子供与性である化合物から混合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。
形成することは公知であるが、該公知 1の方法で
は、十分な性能のEL素子が得られず、本発明者は1種
々研究の結果1発光層を多層構造とし、第1層の発光層
を、前述の如きドナーを含む相対的に電子受容性である
化合物を用いて混合分子堆積膜として形成し、且つff
$2層を、第1層に対してアクセプターを含む相対的に
電子供与性である化合物から混合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つの態様は、第1層が前記の如き混合分子堆
積膜であり、t52の発光層が、アクセプターをむ前記
発光性材料からなる混合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、透明電極上に第1層
を形成しておき、次いで、第1の層に対して相対的に電
子供与性である材料と7クセプターとからなる混合物を
、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lO〜IOM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
適ちな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混合単分子11りを形成し、
前述の如くのLB法で、混合分子堆積膜が既に形成され
ている透明性基板上に移し取って第2暦とする。このよ
うな操作を2回以上繰返して多層構造の発光層とし1次
いで、このようにして形成された発光層の表面に1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っ
て得られる。
積膜であり、t52の発光層が、アクセプターをむ前記
発光性材料からなる混合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、透明電極上に第1層
を形成しておき、次いで、第1の層に対して相対的に電
子供与性である材料と7クセプターとからなる混合物を
、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lO〜IOM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
適ちな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混合単分子11りを形成し、
前述の如くのLB法で、混合分子堆積膜が既に形成され
ている透明性基板上に移し取って第2暦とする。このよ
うな操作を2回以上繰返して多層構造の発光層とし1次
いで、このようにして形成された発光層の表面に1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っ
て得られる。
このようにして得られたEL素子の分子堆積膜と単分子
膜からなる発光層の積層数は、一般的には約4〜400
が好適であり、また発光層全体の厚さは、使用した材料
の種類によって異なるが、一般的には約0.01〜lp
mの厚さが好適である。
膜からなる発光層の積層数は、一般的には約4〜400
が好適であり、また発光層全体の厚さは、使用した材料
の種類によって異なるが、一般的には約0.01〜lp
mの厚さが好適である。
また、別の重要な態様は1本発明のEL素子の発光層を
構成する第2層のうち少なくとも1層。
構成する第2層のうち少なくとも1層。
好ましくは全てのff12G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、上記の如き第2層の形成毎に種々の方法で
必要な暦数まで累積することによって得られる。
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、上記の如き第2層の形成毎に種々の方法で
必要な暦数まで累積することによって得られる。
このようにして得られるEL素子の発光層の各層の積層
数は、約4〜400が好適であり、また各層の累積数は
、約2〜200が好適であり、全体の厚さは、任意に変
更することができるが、本発明においては、合計で約0
.01−1ルmが好適である。
数は、約4〜400が好適であり、また各層の累積数は
、約2〜200が好適であり、全体の厚さは、任意に変
更することができるが、本発明においては、合計で約0
.01−1ルm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8!層と発光層との接着は1分子堆積法および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、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、イオン耳、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
っても接着力を強化することができる6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。
電8!層と発光層との接着は1分子堆積法および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、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、イオン耳、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
っても接着力を強化することができる6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2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1層と
第2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。
超薄膜であり、且つ第2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1層と
第2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、且つこれらの層が多*
v1rされているので、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って、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。
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、且つこれらの層が多*
v1rされているので、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って、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ったが、本
発明においては、このような成膜性や膜強度が劣るが1
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って、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。
膜強度が不十分な材料は実質上使用できなかったが、本
発明においては、このような成膜性や膜強度が劣るが1
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って、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。
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。
実施例1
50■角のガラス板の表面上にスパッタリング法により
■り厚1500AのITO層を蒸着して。
■り厚1500AのITO層を蒸着して。
透明電極を形成した。
次に、抵抗加熱7ベ着装置を用いて、上記の透明5℃)
とアントラキノン(B)(mp、286℃)を250人
の膜厚に蒸着させて第1層とした。この蒸着は、蒸着槽
を一度10Torrの真空度まで減圧し、抵抗加熱ボー
ド(Mo)の温度を徐々に上げてゆき、アントラキノン
の蒸着速度がIA/sec程度になるように、抵抗加熱
ボードに流れる電流を一定に保ち、全蒸着速度が5λ/
secとなるように、カルバゾール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。蒸若時の真空度
は、9X 10Torr 、であった、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った。
とアントラキノン(B)(mp、286℃)を250人
の膜厚に蒸着させて第1層とした。この蒸着は、蒸着槽
を一度10Torrの真空度まで減圧し、抵抗加熱ボー
ド(Mo)の温度を徐々に上げてゆき、アントラキノン
の蒸着速度がIA/sec程度になるように、抵抗加熱
ボードに流れる電流を一定に保ち、全蒸着速度が5λ/
secとなるように、カルバゾール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。蒸若時の真空度
は、9X 10Torr 、であった、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った。
次に、
CHmCHtCOOCHS
CD
を10:1のモル比で溶解したクロロホルム溶液を、P
H6,5に調整されたJa!ce −Loebe1社’
nの1、Antmuir −Trr+ogh4の素和山
Lm拍1!D1.た−溶媒のクロロホルムを蒸発除去後
1表面圧を高めて(30dyne/ c m)−上記混
合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2 cm/ sin ) 、混合単分
子膜を基板上に移し取り、6層に累積した混合単分子累
積lりを作成して第2層とした。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。
H6,5に調整されたJa!ce −Loebe1社’
nの1、Antmuir −Trr+ogh4の素和山
Lm拍1!D1.た−溶媒のクロロホルムを蒸発除去後
1表面圧を高めて(30dyne/ c m)−上記混
合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2 cm/ sin ) 、混合単分
子膜を基板上に移し取り、6層に累積した混合単分子累
積lりを作成して第2層とした。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。
再び上記の全操作を更に3回繰返すことにより全部で8
層構造の発光層を形成した。
層構造の発光層を形成した。
最後に、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、核種を一度10 Torrの真空度まで
減圧した後、真空度10Torrに調整して基若速度2
0人/secで、1500λの膜厚でAlを該薄膜上に
蒸着して背面電極とした0作成されたEL素子を7fS
a図に例示したように、シールガラスでシールしたのち
、従来方法に従って、精製および脱気、脱水されたシリ
コンオイルをシーした。これらのEL発光セルにIOV
、400Hzの交流電圧を印加したところ、電流密度0
.11m A / c m″で輝度30 f t−Lの
EL発光を示した。上記の本発明のEL素子は、従来例
のZn Sを発光母体としたEL素子と比較し、駆動電
圧が低く1発光輝度特性の良いEL素子であった。
着槽に入れて、核種を一度10 Torrの真空度まで
減圧した後、真空度10Torrに調整して基若速度2
0人/secで、1500λの膜厚でAlを該薄膜上に
蒸着して背面電極とした0作成されたEL素子を7fS
a図に例示したように、シールガラスでシールしたのち
、従来方法に従って、精製および脱気、脱水されたシリ
コンオイルをシーした。これらのEL発光セルにIOV
、400Hzの交流電圧を印加したところ、電流密度0
.11m A / c m″で輝度30 f t−Lの
EL発光を示した。上記の本発明のEL素子は、従来例
のZn Sを発光母体としたEL素子と比較し、駆動電
圧が低く1発光輝度特性の良いEL素子であった。
比較例1
実施例1において、ff1lWを形成しなかったことを
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
.09mA/cm’で輝度15f t−L以下であった
。
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
.09mA/cm’で輝度15f t−L以下であった
。
実施例2
実施例1における化合物AおよびCに代えて。
下記化合物EおよびFを使用し、
」
E F
他は実施例1と同様にして、本発明のEL素子(但し、
積層数は4、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0.12mA/crn’、輝
度(Ft−L)はz9であった。
積層数は4、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0.12mA/crn’、輝
度(Ft−L)はz9であった。
実施例3
実施例1における第2層を単分子膜としたことを除いて
、他は実施例1と同様にしてEL素子を得た。実施例1
と同一条件で評価したところ、電流密度0.12mA/
cm’で、輝度(Ft−L)は28であった・
、他は実施例1と同様にしてEL素子を得た。実施例1
と同一条件で評価したところ、電流密度0.12mA/
cm’で、輝度(Ft−L)は28であった・
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。 l;透明電極 2;発光層 3;背面電極 4;発光性化合物6;発光性化
合物 6′;アクセプター7;シールガラス
8;シリコン絶縁油9;ガラス板
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。 l;透明電極 2;発光層 3;背面電極 4;発光性化合物6;発光性化
合物 6′;アクセプター7;シールガラス
8;シリコン絶縁油9;ガラス板
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 多層構造の発光層と、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、上記の発光層が、下記第1層と下記第2層とを交互
に4層以上繰返し積層してなることを特徴とする上記の
EL素子。 第1層;第2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と該化合物に対して相
対的に電子供与性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる分子堆積膜。 第2層;第1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と該化合物に対して相
対的に電子受容性の少なくとも1種の有機化合物との混
合物からなる単分子膜またはその累積膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183826A JPS6162583A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | El素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59183826A JPS6162583A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | El素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6162583A true JPS6162583A (ja) | 1986-03-31 |
Family
ID=16142520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59183826A Pending JPS6162583A (ja) | 1984-09-04 | 1984-09-04 | El素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6162583A (ja) |
-
1984
- 1984-09-04 JP JP59183826A patent/JPS6162583A/ja active Pending
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