JP2586583B2 - 有機薄膜ｅｌ素子用有機蛍光体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、有機薄膜EL素子用有機蛍光体に関し、さら
に詳しくは平面光源やディスプレイ等に利用される有機
薄膜EL素子用の有機蛍光体に関するものである。

［従来の技術］ 有機物質を原料としたEL（電界発光）素子は、安価な
大面積フルカラー表示素子を実現するものとして注目を
集めている。この有機EL素子は、一時期、活発に研究さ
れたものの、ZnS:Mn系の無機薄膜EL素子に比べて輝度が
低く、特性劣下も激しかったため実用に到らなかった。
また、その駆動電圧がDC100V程度と高かったことも実用
化への障害になっていた。

ところが、最近有機薄膜を２層構造にした新しいタイ
プの有機薄膜EL素子が報告され、強い関心を集めている
（アプライド・フィジックス・レターズ,51巻,913ペー
ジ,1987年）。報告によれば、この有機薄膜EL素子は、
第１図に示すように蛍光性金属キレート錯体を有機蛍光
体薄膜層４に、アミン系材料を電荷注入層３に使用して
２層構造とし、これを透明電極２および背面電極５で挟
むことにより、明るい緑色発光を得たことが開示されて
おり、６〜7Vの直流電圧印加で数百cd/m²の輝度を得て
いる。また、最大発光効率は1.5lm/Wと、実用レベルに
近い性能を持っている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したように、有機蛍光体薄膜と電荷注入層との多
層構造をした有機薄膜EL素子は、非常に明るい緑色発光
が得られており、この素子を特徴づける有機蛍光体薄膜
材料は、トリス（８−オキシキノリナト）アルミニウム
である。このように、緑色発光では実用的輝度レベルが
得られる有機薄膜EL素子用有機蛍光体がある。フルカラ
ー表示をするためには他に赤と青の発光が必要である
が、現在までに開発された有機蛍光体では種々の発光色
を実用的輝度レベルで発光させることは困難であった。
例えば、他の発光色を示す材料としてアントラセン等が
報告されているが、これを有機蛍光体として使用した有
機薄膜EL素子の発光は非常に弱かった（例えば、シン・
ソリッド・フィルムズ,94巻,171ページ,1982年、および
ジャパニーズ・アプライド・フィジックス,27巻,L269ペ
ージ,1988年）。従ってフルカラー有機薄膜EL素子の実
用化には是非とも新しい有機蛍光体が必要であるにもか
かわらず、従来の有機蛍光体の中には適当な物質がなか
った。

本発明は、以上述べたような従来の事情に対処してな
されたもので、実用レベルでフルカラー表示の可能な有
機薄膜EL素子用有機蛍光体を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、８−ヒドロキシキノリンに縮合環が少なく
とも１以上形成された化合物を配位子とする金属錯体で
構成されてなることを特徴とする有機薄膜EL素子用有機
蛍光体である。

ここで、前記金属錯体を構成する中心金属は、アルミ
ニウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜
鉛、カドミウム、クロム、ニッケル、ビスマス、インジ
ュウム、タリウム、チタン、スズ、バナジウム、ロジウ
ム、鉛、鉄、銀、銅、ストロンチュウム、バリウム、ス
カンジウム、ガリウム、イットリウム、コバルトのうち
の少なくとも１種であることが好ましい。

８−ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体が特
に強い発光を示す原因は、８−ヒドロキシキノリンの窒
素の孤立電子対が金属に流れ込み、錯体の最低励起一重
項状態および最低励起三重項状態が非常に純粋なπ−
π′励起状態に近くなっているためである。従って、８
−ヒドロキシキノリンと金属との錯体構造部分を保持し
ておけば、EL発光における発光強度は保持される。本発
明者等は以上の研究結果をもとに、新しい有機薄膜EL素
子用有機蛍光体を探索した結果、上記の構成で特徴づけ
られる有機蛍光体が、発光強度を変化させることなく発
光波長を、８−ヒドロキシキノリンを配位子とする金属
錯体の発光波長から長波長側へ変化させることができる
ことを見い出した。

本発明の有機薄膜EL素子用有機発光物質とし物質は、
例えば有機化合物としては、ホール移動層として芳香族
アミンおよび芳香族ポリアミン化合物が挙げられ、電子
移動層としてキノン構造を有する化合物、テトラシアノ
キノジメタンならびにテトラシアノエチレン等を挙げる
ことができる。また、無機化合物の電荷注入層として
は、Ｐ型あるいはＮ型のIV族、III−Ｖ族、II−VI族化
合物半導体等を挙げることができる。電荷注入層として
用いられる有機物あるいは無機物は、これらの化合物の
中より必要に応じて選んで用いることができる。

［実施例］ 以下、実施例を用いて本発明を説明する。

実施例１ 硝酸アルミニウム・９水塩の水溶液中に、エタノール
に溶解させた３倍等量の１−アザ−10−ヒドロキシ−ア
ントラセンを滴下した。この溶液を３時間撹拌した後、
希薄水酸化ナトリウムをpHが８になるまで滴下した。こ
の場合に沈澱してきた沈澱物を濾過した後、希薄水酸化
ナトリウム水溶ては、アルミニウムを中心金属とする金
属錯体が望ましい。それはアルミニウム錯体が特別に発
光強度が強いからである。ただし中心金属を変化させる
ことにより、さらに、基本の発光波長を微妙に変化させ
ることも可能である。

次に、本発明による有機蛍光体の例としていくつかの
一般式を挙げる。

（式中、Ｍはｎ価の金属イオン、Ｘはn/m価の陰イオン
を示す） 本発明において、電荷注入層として用いられる液でよ
く洗浄した。得られた化合物は減圧中、70℃でよく乾燥
させた。このようにして得られた金属錯体の溶液は、51
0nmに中心を有する蛍光を示した。

次いで、ガラス基板上に形成された透明電極上に電荷
注入層として800Åの1,1−ビス（４−N,N−ジトリルア
ミノフェニル）シクロヘキサンを蒸着し、その後、上記
の手順で得られた金属錯体を有機蛍光体層として500Å
蒸着した。その上に、負電極としてマグネシウム／アル
ミニウム合金を蒸着した。得られた有機薄膜EL素子の発
光特性を調べたところ、0.05mW/cm²の発光が3mA/cm²で
得られた。発光色はやや黄緑色であり、トリス（８−オ
キシキノリナト）アルミニウムの有機蛍光材料を用いた
場合に比べて長波長側にシフトさせることができた。

参考例 硝酸アルミニウム・９水塩の水溶液中に、エタノール
に溶解させた３倍等量の８−キノリノールを滴下した。
この溶液を３時間撹拌した後、希薄水酸化ナトリウムを
pHが８になるまで滴下した。この場合に沈澱してきた沈
澱物を濾過した後、希薄水酸化ナトリウム水溶液でよく
洗浄した。得られた化合物は減圧中、70℃でよく乾燥さ
せた。このようにして得られた金属錯体の溶液は、475n
mに中心を有する蛍光を示し、物性値は文献値（R.Balla
rdiri等，インオーガニック・ケミストリー,25巻,3858
ページ,1986年）とよく一致していた。

ガラス基板上に形成された透明電極上に電荷注入層と
して800Åの1,1−ビス（４−N,N−ジトリルアミノフェ
ニル）シクロヘキサンを蒸着した後、上記の手順で得ら
れた金属錯体を有機蛍光体層として500Å蒸着した。そ
の上に、負電極としてマグネシウム／アルミニウム合金
を蒸着した。得られた有機薄膜EL素子の発光特性を調べ
たところ、0.05mW/cm²の発光が3mA/cm²で得られた。発
光色は緑色であった。

実施例２ 硝酸アルミニウム・９水塩の水溶液中に、エタノール
に溶解させた３倍等量の12−アザ−11−ヒドロキシナフ
タセンを滴下した。この溶液を３時間撹拌した後、希薄
水酸化ナトリウムをpHが８になるまで滴下した。この場
合に沈澱してきた沈澱物を濾過した後、希薄水酸化ナト
リウム水溶液でよく洗浄した。得られた化合物は減圧
中、70℃でよく乾燥させた。

次いで、ガラス基板上に形成された透明電極上に電荷
注入層として800Åの1,1−ビス（４−N,N−ジトリルア
ミノフェニル）シクロヘキサンを蒸着した後、上記の手
順で得られた金属錯体を有機蛍光体層として500Å蒸着
した。その上に、負電極としてマグネシウム／アルミニ
ウム合金を蒸着した。得られた有機薄膜EL素子の発光特
性を調べたところ、0.05mW/cm²の発光が3mA/cm²で得ら
れた。発光色はオレンジ色であった。

実施例３ 硝酸アルミニウム・９水塩の水溶液中に、エタノール
に溶解させた３倍等量の13−アザ−14−ヒドロキシペン
タセンを滴下した。この溶液を３時間撹拌した後、希薄
水酸化ナトリウムをpHが８になるまで滴下した。この場
合に沈澱してきた沈澱物を濾過した後、希薄水酸化ナト
リウム水溶液でよく洗浄した。得られた化合物は減圧
中、70℃でよく乾燥させた。

次いで、ガラス基板上に形成された透明電極上に電荷
注入層として800ÅのN,N′−メタメチルフェニルベンジ
ジンを蒸着した後、上記の手順で得られた金属錯体を有
機蛍光体層として500Å蒸着した。その上に、負電極と
してマグネシウム／アルミニウム合金を蒸着した。得ら
れた有機薄膜EL素子の発光特性を調べたところ、0.04mW
/cm²の発光が3mA/cm²で得られた。発光色は赤色であっ
た。

実施例４ 硝酸ビスマス・５水塩の水溶液中に、エタノールに溶
解させた３倍等量の１−アザ−10−ヒドロキシアントラ
センを滴下した。この溶液を３時間撹拌した後、希薄水
酸化ナトリウムをpHが８になるまで滴下した。この場合
に沈澱してきた沈澱物を濾過した後、希薄水酸化ナトリ
ウム水溶液でよく洗浄した。得られた化合物は減圧中、
70℃でよく乾燥させた。

ガラス基板上に形成された透明電極上に電荷注入層と
して800ÅのN,N′−メタメチルフェニルベンジジンを蒸
着し、その後、上記の手順で得られた金属錯体を有機蛍
光体層として500Å蒸着した。その上に、負電極として
マグネシウム／銀の合金を蒸着した。得られた有機薄膜
EL素子の発光特性を調べたところ、0.04mW/cm²の発光が
3mA/cm²で得られた。発光色はやや黄色がかった緑色で
あった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による有機薄膜EL素子用
有機蛍光体を用いれば、良好な発光効率を変化されるこ
となく、発光波長を変化させることができるので、有機
薄膜EL素子のフルカラー化に極めて有用である。このよ
うに本発明により有機薄膜EL素子を実用レベルまで引き
上げることができ、安価でかつ大面積のフルカラー表示
素子の提供が可能になり、その工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な有機薄膜EL素子の断面図である。 １……ガラス基板、２……透明電極 ３……電荷注入層、４……有機蛍光体薄膜層 ５……背面電極

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】８−ヒドロキシキノリンに縮合環が少なく
   とも１以上形成された化合物を配位子とする金属錯体で
   構成されてなることを特徴とする有機薄膜EL素子用有機
   蛍光体。
2. 【請求項２】金属錯体を構成する中心金属は、アルミニ
   ウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、
   カドミウム、クロム、ニッケル、ビスマス、インジュウ
   ム、タリウム、チタン、スズ、バナジウム、ロジウム、
   鉛、鉄、銀、銅、ストロンチュウム、バリウム、スカン
   ジウム、ガリウム、イットリウム、コバルトのうちの少
   なくとも１種である請求項（１）記載の有機薄膜EL素子
   用有機蛍光体。