JP2002093584A

JP2002093584A - 導電性液晶素子、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002093584A
Application number: JP2000276258A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Okada; 伸二郎岡田; Akira Tsuboyama; 明坪山; Takashi Moriyama; 孝志森山; Naoya Nishida; 直哉西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2000-09-12
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子において、電界印加による電流
特性の劣化を防止する。【解決手段】分子構造中にπ電子共鳴構造を有し、誘
電異方性が負の棒状導電性液晶或いは誘電異方性が正の
ディスコティック導電性液晶からなり、加熱処理により
上記π電子共鳴構造面を電極表面に平行に配向させたキ
ャリア輸送層を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性液晶を用い
てキャリア輸送層を形成した導電性液晶素子、及び該液
晶素子を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子、
さらに該素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子（以
下、「有機ＥＬ素子」と記す）としては、１９６０年代
にアントラセン単結晶などの有機固体でのキャリア注入
型ＥＬ素子が詳しく研究されていた。これらの素子は単
層型のものであったが、その後、Ｔａｎｇ等は正孔注入
電極と電子注入電極の間に発光層と正孔輸送層を有する
積層型有機ＥＬ素子を提案した。これらの注入型ＥＬ素
子の発光メカニズムは、陰極からの電子注入と陽極か
らの正孔注入、電子と正孔の固体中の移動、電子と
正孔の再結合、生成された一重項励起子からの発光、
という段階を経る点で共通する。

【０００３】積層型有機ＥＬ素子の代表例としては、陽
極としてガラス基板上にＩＴＯ膜を形成し、その上にＴ
ＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチ
ルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジア
ミン）を約５０ｎｍの厚さで形成し、その上部にＡｌｑ
３（トリス（８−キノラリト）アルミニウム）を約５０
ｎｍの厚さで形成し、さらに陰極としてＡｌ、Ｌｉ合金
を蒸着することで素子を構成する。

【０００４】陽極に用いるＩＴＯの仕事関数を４．４〜
５．０ｅＶとすることで、ＴＰＤに対して正孔を注入し
易くし、陰極には仕事関数のできるだけ小さな金属で安
定なものを選ぶ。例えば、ＡｌとＬｉの合金やＭｇとＡ
ｇの合金などである。この構成によると、５Ｖ〜１０Ｖ
の直流電圧の印加により緑色の発光が得られる。

【０００５】また、キャリア輸送層として導電性液晶を
用いた例も知られている。例えば、Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏ
ｌ．３７１，ｐ．１４１，Ｄ．Ａｄａｍｅｔａｌに
は長鎖トリフェニレン系化合物である、ディスコティッ
ク液晶の液晶相（Ｄｈ相）の移動度が１０^-3〜１０^-2ｃ
ｍ²／Ｖｓｅｃであり、メゾフェーズ（中間相、液晶相
ではない）での移動度が１０^-1ｃｍ²／Ｖｓｅｃである
ことが報告されている。さらに、棒状液晶においても、
応用物理、第６８巻、第１号、ｐ．２６，半那純一によ
ると、フェニルナフタレン系のスメクチックＢ相におけ
る移動度が１０ ^-3ｃｍ²／Ｖｓｅｃ以上であることが報
告されている。

【０００６】このような液晶をエレクトロルミネッセン
スに利用する試みとしては、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔ
ａｌｓ，１９９７，Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．４，ｐｐ６１
３−６１７，ＩＮＧＡＨ．ＳＴＡＰＦＦｅｔａｌに
は、トリフェニレン系のディスコティック液晶を用いた
有機ＥＬ素子が報告されている。他に、ＰＯＬＹＭＥＲ
ＳＦＯＲＡＤＶＡＮＣＥＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ
ＥＳ，Ｖｏｌ．９，ｐ．４４３−４６０，１９９８や、
ＡＤＶＡＮＣＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬＳ１９９７，Ｖ
ｏｌ．９，Ｎｏ．１，ｐ．４８にも示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の有機ＥＬ素子
は、有機層が低分子化合物を用いて構成され、その総合
的な厚みが１００ｎｍ〜２００ｎｍと薄く、そのため下
記に示すいくつかの問題点があった。

【０００８】（１）有機層が薄いために電極間の電気的
短絡を起こしやすく、有機ＥＬ素子では無機ＥＬ素子と
異なり、キャリアを注入する必要性から絶縁膜を用いる
ことができないため、電子デバイスとしてはその駆動特
性に問題があった。

【０００９】（２）有機層が薄膜であるために素子容量
が大きく、駆動電流が大きくなり、消費電力を増大させ
てしまう。

【００１０】（３）ＩＴＯ等の電極からの有機層への電
子、正孔の注入効率が低い場合があった。これは、有機
化合物分子が結晶状態をとる場合には微小結晶粒界がキ
ャリアの伝導傷害となるので、通常はアモルファス状態
で使われるが、この場合のキャリア注入効率は低く、有
機ＥＬ素子が電流量を確保できない大きな原因となって
いた。有機ＥＬ素子の電子構造はエネルギーギャップが
約３ｅＶと大きいために、熱励起型の自由キャリアは存
在せず、電極からの注入キャリアが電流（空間電荷制限
電流）を形成することになるので、電極からのキャリア
注入効率は重大な問題となっていた。注入効率が低いた
めに電流量を確保するためには印加電圧を大きくしなけ
ればならず、ひいてはそれが素子層厚の薄膜化につなが
り、電極間の電気的短絡や容量性負荷を増大させる原因
となっていた。

【００１１】（４）水の侵入や水分の影響による発光特
性の劣化、駆動劣化などの耐久性が悪い。通常の有機Ｅ
Ｌ素子においては、有機物積層の後に金属膜を蒸着する
ことよって陰極を形成するが、陰極に適するような仕事
関数の小さな金属は酸化され易く、耐久性が低い。ま
た、スパッタによる保護膜を形成する場合もその形成温
度が高い場合（一般には１００℃が限界である）は有機
層の劣化をもたらし、また膜の応力による素子構造の破
壊なども問題となっていた。

【００１２】（５）上記以外にも、液晶材料に電界を印
加して電流を流す場合に特有な問題点として、液晶材料
の誘電率異方性と外場電場との相互作用で液晶分子の再
配向（電場再配向）を生じ、電極面からのキャリアの注
入を劣化させるという問題があった。このような材料
は、電界印加直後は電流が流れるが、時間の経過と共に
電流量が減少してしまうため、安定な電流を流すことが
できない。

【００１３】本発明の課題は、上記問題点を解決した有
機ＥＬ素子を提供することにあり、電流特性の劣化のな
い信頼性の高い液晶素子を構成し、該液晶素子を用い
て、信頼性が高く、発光効率の高い有機ＥＬ素子を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、２枚の
対向する電極間に、少なくとも、分子構造中にπ電子共
鳴構造を有し誘電率異方性が負である液晶相を示す温度
領域を有する棒状導電性液晶材料からなるキャリア輸送
層を挟持したことを特徴とする導電性液晶素子であり、
上記キャリア輸送層において、上記π電子共鳴構造面が
電極表面に平行に配向していることが望ましい。

【００１５】本発明の第二は、２枚の対向する電極間
に、少なくとも、発光性有機層と、分子構造中にπ電子
共鳴構造を有し誘電率異方性が負である液晶相を示す温
度領域を有する棒状導電性液晶材料からなり、上記π電
子共鳴構造面を電極表面に平行に配向させたキャリア輸
送層とを挟持したことを特徴とする有機エレクトロルミ
ネッセンス素子である。

【００１６】本発明の第三は、２枚の対向する電極間
に、少なくとも、分子構造中にπ電子共鳴構造を有し誘
電率異方性が正である液晶相を示す温度領域を有するデ
ィスコティック導電性液晶材料からなるキャリア輸送層
を挟持したことを特徴とする導電性液晶素子であり、上
記キャリア輸送層において、上記π電子共鳴構造面が電
極表面に平行に配向していることが望ましい。

【００１７】本発明の第四は、２枚の対向する電極間
に、少なくとも、発光性有機層と、分子構造中にπ電子
共鳴構造を有し誘電率異方性が正である液晶相を示す温
度領域を有するディスコティック導電性液晶材料からな
り、上記π電子共鳴構造面を電極表面に平行に配向させ
たキャリア輸送層とを挟持したことを特徴とする有機エ
レクトロルミネッセンス素子である。

【００１８】また、上記第二、第四の発明の有機エレク
トロルミネッセンス素子においては、上記キャリア輸送
層が、加熱処理によって上記π電子共鳴構造面を上記電
極表面に平行に配向させたものであること、及び、上記
発光性有機層がアモルファス状態であることを好ましい
態様として含むものである。

【００１９】また、本発明の第五は、加熱処理によって
第１の電極の表面に対してπ電子共鳴構造面が平行に配
向するようにキャリア輸送層を形成する工程と、該キャ
リア輸送層上に発光性有機層を形成する工程と、該発光
性有機層上に第２の電極を形成することで上記発光性有
機層と上記キャリア輸送層とを上記第１の電極と第２の
電極との間に設ける工程を有し、上記キャリア輸送層
が、分子構造中にπ電子共鳴構造を有し、誘電率異方性
が負である液晶相を示す温度領域を有する棒状導電性液
晶材料からなる層であることを特徴とする有機エレクト
ロルミネッセンス素子の製造方法である。

【００２０】さらにまた、本発明の第六は、加熱処理に
よって第１の電極の表面に対してπ電子共鳴構造面が平
行に配向するようにキャリア輸送層を形成する工程と、
該キャリア輸送層上に発光性有機層を形成する工程と、
該発光性有機層上に第２の電極を形成することで上記発
光性有機層と上記キャリア輸送層とを上記第１の電極と
第２の電極との間に設ける工程を有し、上記キャリア輸
送層が、分子構造中にπ電子共鳴構造を有し、誘電率異
方性が正である液晶相を示す温度領域を有するディスコ
ティック導電性液晶材料からなる層であることを特徴と
する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の液晶素子は、誘電異方性
が負の棒状導電性液晶を電極表面に対して平行に配向さ
せる、或いは、誘電異方性が正のディスコティック導電
性液晶のダイレクタを電極表面に垂直配向させることに
よって、電界印加による電流特性の劣化を防止したキャ
リア輸送層を構成したことに特徴を有し、さらに、本発
明の有機ＥＬ素子は、上記いずれかの導電性液晶からな
り、π電子共鳴構造面を電極表面に平行に配向させたキ
ャリア輸送層を有することを特徴とする。

【００２２】本発明は、前記した従来技術の問題点にお
いて、特に（３）の問題を主に解決するものであるが、
液晶層をキャリア輸送層として用いることで、有機層を
厚膜化できるなど、その他の問題も改善することができ
る。

【００２３】有機ＥＬ素子の駆動に高電界（１０Ｖ／１
００ｎｍ）が必要な理由は、有機層のキャリア（正孔及び電子）の移動度が低いこ
と、電極から有機層へのキャリアの注入効率が悪いこと、が原因となっている。

【００２４】有機ＥＬ素子に用いる有機化合物は、バン
ドギャップが約０．３ｅＶと広いために伝導帯（ＬＵＭ
Ｏ；ＬｏｗｅｓｔＵｎｏｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃ
ｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ）に熱励起型の自由電子が存
在せず、電流はもっぱら電極より注入されるトンネル電
流によって賄われる。この電極からの注入効率は、電極
の仕事関数と有機化合物のＬＵＭＯ、ＨＯＭＯ（Ｈｉｇ
ｈｅｓｔＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯ
ｒｂｉｔａｌ）の準位ギャップだけでなく、有機化合物
の分子配列やその構造に大きく依存する面が有ることが
知られているが、通常のＥＬ素子に用いられる有機化合
物（例えばＴＰＤ、α−ＮＰＤ（ビス〔Ｎ−（１−ナフ
チル）−Ｎ−フェニル〕ベンジジン）、ＴＡＺ−０１
（３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−
（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリ
アゾール）、Ａｌｑ３など）は、電流量をとるためには
有機層−電極接合界面に１０Ｖ／１００ｎｍ程度の高電
界を印加する必要があった。さらに、有機化合物の移動
度は１０^-3〜１０^-5ｃｍ²／Ｖｓｅｃ程度であるため、
電流を確保するためにも素子に印加する電界は高電界が
要求されていた。また、従来のモノマーアモルファスタ
イプの有機層は真空蒸着法で形成するために１μｍを超
える厚膜に形成することが少なくとも生産性の面では困
難であった。

【００２５】本発明においては、導電性液晶層をキャリ
ア輸送層として用いることで、上記問題点を改善してい
る。その機能を次に説明する。

【００２６】〔１〕導電性液晶は移動度としては１０^-2
ｃｍ²／Ｖｓｅｃを超えるものが存在する（文献：Ｎａ
ｔｕｒｅ，ｖｏｌ．３７１，ｐ．１４１，Ｄ．Ａｄａｍ
ｅｔａｌ）。

【００２７】〔２〕導電性液晶は温度によって相転移し
て高温でスメクチック相、ネマチック相もしくは等方相
を持つために配向性を持ち、通常の液晶素子と同じく電
極間に配向させて用いることができる。この時に誘電率
異方性が負の棒状液晶であれば、電界による再配向効果
は液晶分子の長軸を電極基板に押さえつける方向に力が
働くので、電界印加による配向変化に基づく電流特性の
劣化がない。

【００２８】一方、誘電率異方性が正の棒状液晶では電
界印加によって液晶分子の長軸が離れる方向の変化を受
けるので電流特性が劣化する。ディスコティック液晶の
場合にはπ電子共鳴構造面がそのダイレクタ方向に直交
しているために、誘電率異方性が正のものが望ましい。

【００２９】〔３〕但し、ディスコティック液晶はトリ
フェニレンなどのコアの周囲に側鎖を構成することで液
晶性を発現させているが、この側鎖は金属基板表面（Ｉ
ＴＯを含む）に対して濡れ性が悪く、液晶状態ではトリ
フェニレンなどのコアが電極表面に対して配向するため
に、コア部分のπ電子共役構造面が電極表面で配向し、
電極からのキャリアの受け渡しを容易にする効果があ
る。このことで、通常のアモルファス状態の有機化合物
に比べて注入効率を高めることができる。このように、
疎水系の側鎖を持つディスコティック液晶を金属表面
（ＩＴＯを含む）で配向させることにより電極から有機
層へのキャリアの注入効率を改善することができる。

【００３０】この効果は、通常の棒状液晶においてもフ
ェニル基やナフタレン基などの分子構造中にあるπ電子
共鳴構造面の配向によって電極の原子の電子雲との相互
作用が改善され、キャリアの電極からの注入効率が向上
することが同様に期待できる。

【００３１】このような静的な配向効果に加え、電界印
加時に誘電率異方性が負の棒状液晶または誘電率異方性
が正のディスコティック液晶は、π電子共鳴構造面が電
界方向に直交するように電界配向トルクを受けるために
さらに電極界面での注入効率を高くすることができる。

【００３２】〔４〕液晶性を持つ分子は再配向処理（後
処理）によって電極表面での分子配置を再構成すること
ができるので、注入効率を改善し易い。

【００３３】このように、２枚の対向する電極間に、分
子構造中にπ電子共鳴構造を有し、液晶相を示す温度領
域を持つ導電性液晶材料を挟持し、電界印加時に液晶分
子にかかるトルクが該π電子共鳴構造面を電極表面に平
行に配向させたキャリア輸送層を形成することで、キャ
リアの注入効率の高い有機ＥＬ素子を構成することがで
きる。

【００３４】尚、本発明において、π電子共鳴構造面が
電極表面に平行に配向とは、π電子共鳴構造面が電極表
面に完全に平行な場合はもちろんのこと、当該構造面と
電極表面とのなす角度が、最大でも４５°未満になるよ
うに配向していることをいう。

【００３５】上記したような導電性液晶からなるキャリ
ア輸送層を有する本発明の液晶素子は、上記した有機Ｅ
Ｌ素子の他にも、光センサ、光導電体（複写機）、有機
半導体素子（有機ＴＦＴ）、温度センサ、空間変調素子
など種々の用途に応用して用いることができる。

【００３６】本発明に用いられる導電性液晶のπ電子共
鳴構造としては、トリフェニレン、ナフタレン、ベンゼ
ン環などの他に、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、
ピリダジン環、ピラジン環、トロポロン環、アズレン
環、ベンゾフラン環、インドール環、インダゾール環、
ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾイ
ミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリ
ン環、キノキサリン環、フェナントレン環、アントラセ
ン環等が挙げられる。

【００３７】また、本発明において導電性液晶として用
いられるディスコティック液晶のコア構造としては、ト
リフェニレン構造や上記構造の他に、トルクセン骨格、
メタル−フタロシアニン骨格、フタロシアニン骨格、ジ
ベンゾピレン骨格、メタル−ナフタロシアニン骨格、ジ
ベンゾピレン骨格、ヘキサベンゾコロネン骨格などが挙
げられる。

【００３８】本発明において用いられる電極材料として
は、陽極にはＩＴＯの他に、酸化インジウム、酸化錫、
Ｃｄ₂ＳｎＯ₄、酸化亜鉛、ヨウ化銅、金、白金などが挙
げられ、陰極にはアルカリ金属、アルカリ土類金属及び
その合金であるナトリウム、カリウム、マグネシウム、
リチウム、ナトリウムカリウム合金、マグネシウムイン
ジウム合金、マグネシウム銀合金、アルミニウム、アル
ミニウムリチウム合金、アルミニウム銅合金、アルミニ
ウム銅シリコン合金などが挙げられる。

【００３９】また、本発明の有機ＥＬ素子において発光
性有機層に用いられる材料としては、Ａｌｑ３の他に、
ＢｅＢｑ（ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯
体）、ＤＴＶＢｉ（４，４’−ビス−（２，２−ジ−ｐ
−トリル−ビニル）−ビフェニル）、Ｅｕ（ＤＢＭ）３
（Ｐｈｅｎ）（トリス（１，３−ジフェニル−１，３−
プロパンジオノ）（モノフェナントロリン）Ｅｕ（ＩＩ
Ｉ））、さらには、ジフェニルエチレン誘導体、トリフ
ェニルアミン誘導体、ジアミノカルバゾール誘導体、ビ
ススチリル誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオ
キサゾール誘導体、芳香性ジアミン誘導体、キナクリド
ン系化合物、ペリレン系化合物、オキサジアゾール誘導
体、クマリン系化合物、アントラキノン誘導体などが挙
げられる。これらの材料は、真空蒸着法によってアモル
ファス状態で好ましく積層される。

【００４０】

【実施例】（実施例１）図１に示す断面構造の有機ＥＬ
素子を作製した。図中、１は陽極、２は陰極、３はキャ
リア輸送層、４ａ〜４ｃは発光性有機層、５はガラス基
板である。以下に作製工程を示す。

【００４１】ガラス基板上に正孔注入用陽極１として、
ＩＴＯ膜を、基板温度を２００℃、Ｉｎが９０％でＳｎ
が１０％のターゲットを用いてＡｒガスを２００ｓｃｃ
ｍ、Ｏ₂ガスを３ｓｃｃｍ導入してスパッタ成膜した。
スパッタ成膜後の仕事関数は約４．５ｅＶであるが、こ
のＩＴＯ膜を低圧水銀ランプを用いてＵＶ光照射して仕
事関数を高めて用いた。厚さは７０ｎｍに設定した。

【００４２】上記基板を２．６６×１０^-3Ｐａ以下に減
圧した真空槽内に設置し、抵抗加熱蒸着法により、下記
液晶Ａを約５０ｎｍの厚さに成膜した。蒸着圧力は１．
３３×１０^-3Ｐａで約０．１ｎｍ／ｓｅｃの蒸着レート
で蒸着した。

【００４３】液晶Ａ：Ｃ₅Ｈ₁₁−ＣＯＯ−（Ｐｈ）−（Ｐｈ）−ＢｒＰｈはフェニレン基

【００４４】

【化１】Ｃｒｙ．：結晶相、ＳｍＥ：スメクチックＥ相、Ｓｍ
Ｂ：スメクチックＢ相、Ｉｓｏ．：等方相

【００４５】発光性有機層４ａ〜４ｃは、それぞれ異な
る発光波長となるように、マスク蒸着により異なる有機
層を形成した。有機層のホスト材料としては、Ａｌｑ３
を用い、中心波長として該Ａｌｑ３単独の層、ドーピン
グ材料として５重量％のペリレンを用いて発光波長を短
波長側にシフトさせた層、５重量％のＤＣＭ（スチリル
系色素）を用いて発光波長を長波長側にシフトさせた
層、をそれぞれ形成した。この発光性有機層４ａ〜４ｃ
の膜厚は５０ｎｍとし、真空蒸着によって上記液晶Ａか
らなるキャリア輸送層３上に形成した。蒸着圧力は１．
３３×１０^-3Ｐａで、約０．１ｎｍ／ｓｅｃの蒸着レー
トで蒸着した。上記Ａｌｑ３、ペリレン、ＤＣＭの構造
式を以下に示す。

【００４６】

【化２】

【００４７】さらに、上記発光性有機層４ａ〜４ｃ上に
陰極２として、ＡｌＬｉ合金（Ｌｉ１．８重量％）膜を
５０ｎｍの厚さに真空蒸着した上にＡｌ層を１５０ｎｍ
の厚さに真空蒸着し、素子を得た。

【００４８】該素子の温度を７０℃に昇温することで、
素子を流れる電流量を増加させ、エレクトロルミネッセ
ンス発光を実現することができた。液晶Ａの配向により
ＩＴＯ電極からの電流量（キャリア注入量）が増加して
いる。この時、ＩＴＯ電極上では液晶分子の分子長軸が
電極表面に対してほぼ平行に配向していた（再配向効
果：陰極金属を１０ｎｍで蒸着したサンプルを直交偏光
子を有する偏光顕微鏡下で観察して確認した。液晶Ａの
層厚が１５０ｎｍとした場合も同様であった。）。

【００４９】液晶Ａでは誘電率異方性がテイル部分につ
いているカルボニル基の存在で負になっているために、
電界印加後の電流密度の劣化が少ない。特に、低次の液
晶相であるスメクチックＢ相で劣化改善効果が著しい。

【００５０】このような素子構成を取ることによって、
分子構造中にπ電子共鳴構造を有し液晶相を示す温度領
域を持つ導電性液晶材料（液晶Ａ）を挟持し、該π電子
共鳴構造面が電極表面に平行に配向したキャリア輸送層
を形成した発光素子を作製することができた。この時に
液晶ＡはＩＴＯ電極とＡｌｑ３の間でダイレクタ方向は
ＩＴＯ電極面に平行で且つランダム配向をしているホモ
ジニアス配向をとっている。液晶Ａのような棒状液晶の
場合には、ダイレクタは分子長軸に平行であり、電界印
加時にダイレクタが電極表面に平行に配列することで、
π電子共鳴構造面が電極平面に平行に配向したキャリア
輸送層を有する有機ＥＬ素子を構成することができた。

【００５１】（実施例２）液晶Ａの代わりにディスコテ
ィック液晶である下記液晶Ｂを５０ｎｍの厚さに真空蒸
着した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製
した。蒸着圧力は１．３３×１０^-3Ｐａで約０．１ｎｍ
／ｓｅｃの蒸着レートで蒸着した。

【００５２】

【化３】

【００５３】上記液晶Ｂの相転移は、昇温時に７５．０
℃で結晶相からディスコティック相（Ｄ相、液晶相）
へ、１３８．０℃でＤ相から等方相へ相転移する。この
液晶は側鎖にカルボニル基を持っているために誘電率異
方性は正であり、電界印加時にダイレクタは電極表面に
対して垂直方向に配向する。

【００５４】得られた素子を７５℃に加温して、導電性
液晶を用いた有機ＥＬ素子を作製することができた。こ
の時ＩＴＯ電極上ではディスコティックカラムが電極表
面に対してほぼ垂直に配向していた（再配向効果：陰極
金属を１０ｎｍで蒸着したサンプルを直交偏光子を有す
る偏光顕微鏡下で観察して確認した。液晶Ｂの層厚が１
５０ｎｍの時も同様であった）。

【００５５】（実施例３）液晶Ａの代わりに、棒状液晶
のコアがビフェニル構造でテイル構造がアルコキシ構造
になっている下記液晶Ｃを用いた以外は、実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子を作製した。液晶Ｃ：Ｃ₆Ｈ₁₃−Ｏ−（Ｐｈ）−（Ｐｈ）−ＣＯＯ−
Ｃ₃Ｈ₇

【００５６】

【化４】ＳｍＡ：スメクチックＡ

【００５７】得られた有機ＥＬ素子は、実施例１と同様
に良好な発光が得られた。

【００５８】（実施例４）液晶Ａの代わりに、棒状液晶
のコアがビフェニル構造でテイル構造がアルコキシ構造
になっている下記液晶Ｄを用いた以外は、実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子を作製した。液晶Ｄ：Ｃ₉Ｈ₁₉−Ｏ−（Ｐｈ）−（Ｐｈ）−ＣＯＯ−
ＣＨ₃

【００５９】

【化５】

【００６０】得られた有機ＥＬ素子は、実施例１と同様
に良好な発光が得られた。

【００６１】（実施例５）液晶Ａの代わりに、棒状液晶
のコアがトリフェニル構造でテイル構造がアルコキシ構
造になっている下記液晶Ｅを用いた以外は、実施例１と
同様にして有機ＥＬ素子を作製した。液晶Ｅ：Ｃ₆Ｈ₁₃−ＣＯ−（Ｐｈ）−（Ｐｈ）−（Ｐ
ｈ）−Ｂｒ

【００６２】

【化６】Ｎ：ネマチック相

【００６３】得られた有機ＥＬ素子は、実施例１と同様
に良好な発光が得られた。

【００６４】（実施例６）液晶Ｂの代わりに、トリフェ
ニレンのヘキサ−ｎ−ヘプチロキシベンゾエートを用い
た以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子た。得られ
た有機ＥＬ素子は、実施例２と同様に良好な発光が得ら
れた。

【００６５】本例で用いた液晶は、六つのエステル結合
分子群の永久双極子が誘電率異方性（Δε）への正の強
い寄与を与えるために誘電率異方性は正になっている。
本発明において、望ましくないディスコティック液晶の
例は、誘電率異方性が負である、ヘキサキス（（４−オ
クチルフェニル）−エチニル）ベンゼンである。他に望
ましい液晶例としては、ヘキサ−ｎ−ドデカノイルオキ
シトルクセン（Ｃ₁₃Ｈ ₂₇ＣＯＯ）₆が挙げられる。さら
に望ましい例としては、１−ニトロ−２，３，６，７，
１０，１１−ヘキサアルコキシトリフェニレン（ＯＣ_n
Ｈ_2n+1）₆の４位、５位同族体がある。ｎ＝５のものは
３５℃で誘電率異方性が１．２、５０℃でも０．９と正
の値をとるために、電界印加時の特性変化がない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
は、キャリア輸送能に優れ、電界印加においても特性劣
化のない導電性液晶からなるキャリア輸送層を備えてい
るため、電流特性の通電劣化が防止された信頼性の高い
有機ＥＬ素子が実現する。また、厚膜化も可能であるた
め、従来有機層の厚さが薄いことに起因していた、電気
的短絡や水分による劣化も防止され、信頼性の高い電子
デバイスの構成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で作製した有機ＥＬ素子の構成
を示す断面模式図である。

【符号の説明】

１陽極２陰極３キャリア輸送層４ａ〜４ｃ発光性有機層５ガラス基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森山孝志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者西田直哉東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB08 AB13 DA01 DB03 EA02 EB00 FA03 5C094 AA31 AA38 BA29 BA43 CA19 CA24 EA04 EA07 FB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の対向する電極間に、少なくとも、
分子構造中にπ電子共鳴構造を有し誘電率異方性が負で
ある液晶相を示す温度領域を有する棒状導電性液晶材料
からなるキャリア輸送層を挟持したことを特徴とする導
電性液晶素子。
【請求項２】上記キャリア輸送層において、上記π電
子共鳴構造面が電極表面に平行に配向している請求項１
に記載の導電性液晶素子。
【請求項３】２枚の対向する電極間に、少なくとも、
発光性有機層と、分子構造中にπ電子共鳴構造を有し誘
電率異方性が負である液晶相を示す温度領域を有する棒
状導電性液晶材料からなり、上記π電子共鳴構造面を電
極表面に平行に配向させたキャリア輸送層とを挟持した
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】上記キャリア輸送層は、加熱処理によっ
て上記π電子共鳴構造面を前記電極表面に平行に配向さ
れたものである請求項３に記載の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子。
【請求項５】上記発光性有機層がアモルファス状態で
ある請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項６】２枚の対向する電極間に、少なくとも、
分子構造中にπ電子共鳴構造を有し誘電率異方性が正で
ある液晶相を示す温度領域を有するディスコティック導
電性液晶材料からなるキャリア輸送層を挟持したことを
特徴とする導電性液晶素子。
【請求項７】上記キャリア輸送層において、上記π電
子共鳴構造面が電極表面に平行に配向している請求項６
に記載の導電性液晶素子。
【請求項８】２枚の対向する電極間に、少なくとも、
発光性有機層と、分子構造中にπ電子共鳴構造を有し誘
電率異方性が正である液晶相を示す温度領域を有するデ
ィスコティック導電性液晶材料層からなり、上記π電子
共鳴構造面を電極表面に平行に配向させたキャリア輸送
層とを挟持したことを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセンス素子。
【請求項９】上記キャリア輸送層は、加熱処理によっ
て上記π電子共鳴構造面を前記電極表面に平行に配向さ
せたものであることを特徴とする請求項８に記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】上記発光性有機層がアモルファス状態
である請求項８又は９に記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項１１】加熱処理によって第１の電極の表面に
対してπ電子共鳴構造面が平行に配向するようにキャリ
ア輸送層を形成する工程と、該キャリア輸送層上に発光
性有機層を形成する工程と、該発光性有機層上に第２の
電極を形成することで上記発光性有機層と上記キャリア
輸送層とを上記第１の電極と第２の電極との間に設ける
工程を有し、上記キャリア輸送層が、分子構造中にπ電
子共鳴構造を有し、誘電率異方性が負である液晶相を示
す温度領域を有する棒状導電性液晶材料からなる層であ
ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子
の製造方法。
【請求項１２】加熱処理によって第１の電極の表面に
対してπ電子共鳴構造面が平行に配向するようにキャリ
ア輸送層を形成する工程と、該キャリア輸送層上に発光
性有機層を形成する工程と、該発光性有機層上に第２の
電極を形成することで上記発光性有機層と上記キャリア
輸送層とを上記第１の電極と第２の電極との間に設ける
工程を有し、上記キャリア輸送層が、分子構造中にπ電
子共鳴構造を有し、誘電率異方性が正である液晶相を示
す温度領域を有するディスコティック導電性液晶材料か
らなる層であることを特徴とする有機エレクトロルミネ
ッセンス素子の製造方法。