JPH11162641A

JPH11162641A - 電場発光デバイス

Info

Publication number: JPH11162641A
Application number: JP9325737A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kishimoto; 良雄岸本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】新たな原理の素子を構成することにより電界
強度がより低く発光輝度が優れる新規な電場発光デバイ
スを提供することを目的とする。【解決手段】封止された容器内の、透明陽極３と薄膜
冷陰極６よりなる一対の電極間に、蛍光性セグメントを
有し電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分子
７を気化、または／およびその分子を含有する超微粒子
を浮遊させて存在させ、電界下で前記両電極間の放電を
介してパイ電子共役分子７を帯電させ、パイ電子共役分
子７の電荷の再結合により蛍光発光させてなる電場発光
デバイスより構成され、電界強度がより低く発光輝度が
優れる新規な電場発光デバイスが得られる。本発明の電
場発光デバイスには、レーザー光を発光するデバイスも
含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ディスプレ
イ、発光ダイオードおよび面発光光源などに用いられる
電場発光デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電場発光デバイス（ＥＬ）よりな
るディスプレイパネルは、一対の電極間に蛍光発光層を
形成して構成され、視認性が高く表示能力に優れ、高速
応答も可能という特徴を持っている。有機材料による注
入形電場発光デバイスとして、次のような引例が開示さ
れている。

【０００３】特開昭５７−５１７８１号公報は、有機発
光体（ゲスト）と結合剤（ホスト）を有し、発光体と陽
極間にポルフィリン層を配置したＥＬセルを開示してい
る。また、特開昭６３−２６４６９２号公報は、ホール
と電子の両方を注入できるホスト物質と、蛍光物質（ゲ
スト）とからなる厚さ１μｍ以下の電場発光デバイスを
開示している。

【０００４】また、特開平２−１５５９５号公報は、ア
ルカリ金属以外の複数の金属よりなる仕事関数４ｅＶ未
満のカソードを有する電界発光デバイスの構成を開示し
ている。この注入形電場発光デバイスの電子注入電極と
しては、仕事関数の小さいＭｇーＡｇ、Ｃａ、Ａｇ、Ｌ
ｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ａｇ、およびＡｌなどの金属薄膜電極
が、例えば特開昭６０−１６５７７１号公報や特開平５
−１２１１７２号公報などにも開示され、蒸着によって
電極が形成されている。

【０００５】これらの公開発明に関係する具体的な研究
報告としては、アプライド・フィジックス・レターズ、
第５１巻、９１３頁,１９８７年(Applied Physics Lett
ers,51,1987,P.913.）があり、この報告でＣ．Ｗ．Ｔａ
ｎｇらは有機発光層及び電荷輸送層を積層した構造の注
入形電場発光デバイスを開示している。

【０００６】ここでは発光材料として高い発光効率と電
子輸送を合わせ持つトリス（８ーキノリノール）アルミ
ニウム錯体（以下Ａｌｑと略す）を用いて、優れた注入
形電場発光デバイスを得ている。

【０００７】また、ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス、第６５巻３６１０頁１９８９年(Journal o
f Applied Physics,65,1989,p.3610.)には、有機発光層
を形成するＡｌｑにクマリン誘導体やＤＣＭ１(Eastman
Chemicals）等の蛍光色素をドープした素子を作製し、
色素の適切な選択により発光色が変わることを報告する
と共に、発光効率も非ドープに比べ上昇することを開示
している。

【０００８】この研究に続いて多くの研究開発がなさ
れ、新しい機能材料として、蛍光発光性のキレート金属
錯体や電子輸送性有機分子や正孔輸送性有機分子が開発
され検討されている。

【０００９】これらの有機分子を用いた注入形電場発光
デバイス、即ち有機ＥＬ素子は、発光層厚が２０〜１０
０ｎｍ程度（４０ｎｍ前後が多い）で正孔輸送層と併せ
て約１００ｎｍ厚で、そこに３〜１５Ｖを印加すること
から、その電界強度は３＊１０⁵〜１.５＊１０⁶（Ｖ／
ｃｍ）と高い。

【００１０】このような高電界強度領域は、アバランシ
ェを起こすような常伝導以上の領域で、その伝導は空間
電荷制限伝導によるとも言われている。

【００１１】また、この有機ＥＬの原理を用いて微小共
振構造を有する有機発光素子を構成し半値幅の小さい発
光スペクトルを得る例が「月刊ディスプレイ」、第２
巻、７月号、６４頁（１９９６年）に開示されている。

【００１２】また一方、ポリマー微小球内の光閉じ込め
効果を利用して微小球レーザーを開発する試みが、「化
学」、第４７巻、３号、１５６頁（１９９２年）や、
「化学と工業」、第４５巻、６号、１１１０頁（１９９
２）に開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の有機
分子よりなる注入形電場発光デバイスでは、有機分子が
分子性材料であり、分子間力が弱く固体バルク内で電場
下で拡散や電気泳動が生じやすく、組成変動や特性変化
が起こり易く、固体素子としては信頼性の高い素子が得
られにくいという課題があった。

【００１４】また、この有機分子よりなる上記注入形電
場発光デバイスは、素子の厚みが１μｍ以下の超薄膜領
域で作られる発光ダイオードで、３〜２０Ｖの直流電圧
（パルス電圧を含む）で駆動するデバイスであり、その
電界強度は上記のように１０ ⁵〜１０⁶と高く、伝導が不
安定で安定した動作電流が得られないという課題があっ
た。

【００１５】そこで、本発明は上記課題を解決するもの
で、新たな原理の素子を構成することにより、電界強度
がより低く発光輝度が優れる新規な電場発光デバイスを
提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、封止された容器内の、透明陽極と薄膜冷陰
極とよりなる一対の電極間に、少なくとも一つの放電可
能な空隙を有する層を形成してなり、電界下で生じる放
電により、前記放電可能な空隙を有する層内の蛍光発光
性のパイ電子共役分子を励起、蛍光発光させてなる電場
発光デバイスより構成される。本発明の電場発光デバイ
スには、後述する具体的な各種の構造のデバイスのほ
か、レーザー光を発光するデバイスも含まれる。

【００１７】これにより、電界強度がより低く発光輝度
が優れる新規な電場発光デバイスが得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明（請求項１）は、封止され
た容器内の、透明陽極と薄膜冷陰極よりなる一対の電極
間に、少なくとも一つの放電可能な空隙を有する層を形
成してなり、電界下で生じる放電により、前記放電可能
な空隙を有する層内の蛍光発光性のパイ電子共役分子を
励起、蛍光発光させてなる電場発光デバイスとしたもの
で、固体発光素子としてのＥＬ素子より電界強度が小さ
い領域で放電を利用して蛍光分子を励起、発光させると
いう作用を有する。

【００１９】また、本発明において電極間の電荷を運ぶ
蛍光発光性のパイ電子共役分子の励起電圧は、その分子
のエネルギーギャップ（ＨＯＭＯとＬＵＭＯ間のエネル
ギー差）に相当し、その電離電圧はイオン化電位に相当
するが、本発明に用いる蛍光発光性のパイ電子共役分子
の励起電圧や電離電圧は、不活性気体のそれより小さ
く、低電圧でこれらの分子がイオンラジカルを形成し放
電する。空隙の壁面の沿面放電により電荷が運ばれる場
合は、蛍光発光性のパイ電子共役分子の固体化したエネ
ルギー値が反映され、より励起電圧は小さくなる。

【００２０】薄膜冷陰極としては、アルカリ金属やアル
カリ土類金属を含む仕事関数の小さい金属薄膜が適して
おり、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉのいずれかを含有した金属合金
薄膜で構成することが望ましい。即ちＡｌ合金、Ａｌ−
Ｚｎ合金、Ａｇ合金、Ｚｎ合金などが用いられる。一
方、上記透明陽極には、インジウム・ティン・オキサイ
ド（ＩＴＯ）薄膜がおもに用いられる。

【００２１】電極間の放電可能な空隙を有する層は、厚
さは５０〜１００００ｎｍが望ましい。放電のしきい値
の電界強度は、固体の絶縁破壊の電界強度(１０⁶Ｖ／ｃ
ｍオーダー）より、１気圧の空気で１．５〜２桁低いか
ら、このように電極間隔が大きくても放電現象を利用し
た本発明のデバイスでは低い電圧で駆動できる。

【００２２】放電には種々のタイプの放電があるが、本
発明ではおもにグロー放電やコロナ放電が起こり、その
放電のしきい値電圧は、１気圧の空気中では湿度にも依
存するが約１０⁴（Ｖ／ｃｍ）である。

【００２３】種々のガス中では放電のしきい値はそのガ
スの種類と圧力により異なり、その電界強度が放電のし
きい値以上であれば放電を起こす。上記５０〜１０００
０ｎｍの放電長では、３〜１５Ｖの印加でその電界強度
は３＊１０³〜３＊１０⁶（Ｖ／ｃｍ）となり、各々の条
件下で種々の放電が起こる。放電長は、気化する蛍光分
子の平均自由行程や駆動電圧を考慮し、輝度と発光効率
が最適になるようなサイズを選ぶのがよい。

【００２４】また、ペニング効果等を期待してガスを封
入する場合があり、ガスとしては不活性気体や窒素など
種々のガスを利用できるが、水や酸素は素子構成材料と
の反応性が高く劣化させるため避ける必要がある。

【００２５】本発明の電場発光デバイスは、上記電極間
に、上記放電可能な空隙を有する層のみを形成するので
はなく、一般の有機ＥＬ素子で用いられるような正孔輸
送層や、陽極との界面のバッファー層や、ドーパント層
や、電子輸送層や、電荷注入層などを一緒に設けて構成
することができる。

【００２６】本発明（請求項２）は、上記蛍光発光性の
パイ電子共役分子を昇華性芳香族分子としたものであ
り、蒸発性の熱溶融性分子より融点を持たない昇華性分
子の方が液体状態を経ず気化するため、素子形状に影響
を与えず本発明には好ましい。また、芳香族分子はパイ
電子が非局在化しており電子の授受に際して分子構造が
壊れず安定であるという作用を有する。

【００２７】蛍光発光性のパイ電子共役分子として作用
する昇華性芳香族分子としては、緻密で大きな結晶固体
を形成せず、粉体形態を形成し易い分子がむしろ適して
おり、本発明の多孔質な発光層に適する。

【００２８】具体的には、蛍光発光性の有機金属錯体が
適しており、パイ電子が分子全体に非局在化した芳香族
有機分子を配位子とした金属錯体が安定性が高く望まし
い。この金属錯体は電子も正孔も注入され易い性質があ
る。具体的には、蛍光色素やレーザー用色素など様々な
構造の色素が利用できる。また、稀土類元素を中心金属
とする有機錯体も利用できる。

【００２９】上記有機金属錯体としては、窒素または／
および硫黄含有化合物を配位子とする金属錯体が適し、
この窒素含有化合物としてはおもに複数の芳香環が窒素
に結合した芳香族系の第３級ポリアミンが用いられる。
また、窒素含有化合物として含窒素異節環状化合物も適
しており、５員環化合物としてピロール、イミダゾー
ル、トリアゾールなどの各種誘導体（多環誘導体、置換
基付与誘導体など）、６員環化合物としてピリジン、ピ
リミジン、トリアジンなどの各種誘導体（ナフトキノリ
ンのような多環誘導体、置換基付与誘導体など）があ
る。

【００３０】また、このほかにヘテロ元素を含む多くの
芳香族縮合多環化合物が本発明に適しており、具体的に
はカルバゾール類やキノリン類、アクリジン類、フタロ
シアニンなどのポルフリン誘導体、フェナントロリン誘
導体、テトラチオフルバレン類、チオフェン類、ビスマ
レイミド類、シアノキノン類、シアノキノジメタン類な
どがある。

【００３１】含窒素異節環状化合物として、キノリン
系、イミダゾール系、トリアゾール系、オキサジアゾー
ル系、オキシキナゾリン系化合物などが適しているが、
キノリン系金属錯体は蛍光発光性並びに電子的（レドッ
クス的）安定性が高く、最も優れた具体的材料の一つで
ある。本発明に用いられる上記のキノリン系化合物とし
ては、キノリノール類のほかナフトキノリン類やキノリ
ン錯体等がある。

【００３２】イミダゾール系化合物としては、ベンツイ
ミダゾール類やフェニル置換、ジフェニル置換、ピリジ
ル置換などの芳香族誘導体等が適している。

【００３３】トリアゾール系化合物としては、同様にベ
ンツトリアゾール類やフェニル置換、ジフェニル置換、
ピリジル置換などの芳香族誘導体等が適しており、これ
らと類似の作用をする類似構造体にトリアジン誘導体が
ある。

【００３４】オキサジアゾール系化合物としては、やは
り同様にフェニル置換、ジフェニル置換、ピリジル置換
などの芳香族誘導体等が適している。オキシキナゾリン
系化合物としては、上記キノリン類と同様に多くの誘導
体がある。

【００３５】本発明（請求項３）は、上記蛍光発光性の
パイ電子共役分子が、蛍光性セグメントを有し電子及び
正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分子であり、それ
を気化、または／およびその分子を含有する超微粒子を
浮遊させて存在させ、電界下で前記両電極間の放電を介
して前記パイ電子共役分子を帯電させ、前記パイ電子共
役分子の電荷の再結合により蛍光発光させたものであ
り、蛍光発光性のパイ電子共役分子として、蛍光性セグ
メントを有し電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子
共役分子を用い、それを気化させるか、または／および
その分子を含有する超微粒子を浮遊させて存在させるこ
とにより、放電による電荷の移動を連続的に持続させる
ことができ、固体発光素子としてのＥＬ素子より電界強
度が小さい領域で放電を利用して連続した均一で高効率
な発光のデバイスを形成できるという作用を有する。

【００３６】上記の電極間に存在する気化した蛍光分子
や浮遊粒子は、電荷を帯びてイオンラジカルを形成し放
電するが、本発明の放電による発光には、電極間の気化
し正または負に荷電した蛍光発光性のパイ電子共役分子
が逆帯電した別個の蛍光分子との間で再結合する場合
と、一個の蛍光分子の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）と最低
空軌道（ＬＵＭＯ）のそれぞれに正孔と電子が入り一個
の分子内で電荷が再結合を起こし蛍光発光する場合とが
ある。

【００３７】放電空間内の気化した蛍光発光性のパイ電
子共役分子の励起や電離特性は、その分子のエネルギー
ギャップやイオン化ポテンシャルを反映して起こり、放
電特性に反映される。浮遊粒子の場合にはその分子の固
体化したエネルギー値が反映される。電極間の気化蛍光
分子の濃度は、最も強く蛍光発光する濃度が存在する
が、これは分子の種類や容器内の圧力によって様々であ
る。

【００３８】浮遊粒子を用いる場合は、少なくともその
表面に蛍光発光性のパイ電子共役分子を含有してなる粒
径１００ｎｍ以下の超微粒子を用いて電極間にエアロゾ
ルを形成させることにより、上記の気化分子と同様に気
化粒子として存在し放電を介して蛍光発光をする。この
場合には、エアロゾルの粒子が電極に衝突して電極より
電荷注入を受ける場合もある。

【００３９】本発明（請求項４）は、少なくとも一つの
放電可能な空隙を有する層が、蛍光性セグメントを有し
電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分子を少
なくとも孔表面に含有してなる、連続した空隙を有する
多孔質な発光層を形成したものであり、上記のような構
成の多孔質層により素子中に擬固体の放電空間が簡単に
形成できるという特徴がある。

【００４０】本発明は、多孔質な発光層の空隙の表面
（粒子表面）を放電する沿面放電の利用も含んでいる。

【００４１】本発明（請求項５）は、多孔質な発光層
が、蛍光発光性のパイ電子共役分子を少なくとも表面に
含有した粒子の群より構成されたものであり、粒子間に
空隙がありこの空隙で放電が起こるという作用を有す
る。この粒子としては、単結晶粒子のほか、表面を蛍光
発光性の電子受容性分子で修飾した超微粒子を用いても
よい。望ましい粒径は、２０〜２０００ｎｍである。こ
の場合の多孔質な発光層の層厚は、５０〜１００００ｎ
ｍが望ましい。

【００４２】この粒子として、前記パイ電子共役分子を
表面層に吸着させた多孔質粒子よりなる構成は、粒子間
にも粒子内にも空隙を有し、粒子の表面積も大きくて蛍
光分子が気化し易く、また放電現象も安定して起こり好
ましい。

【００４３】また、この吸着担持法以外にも、流動コー
ティングや浸漬法などの粒子表面コーティングの各種方
法が可能である。

【００４４】また、上記多孔質粒子として、金属酸化物
または高分子よりなる透明または白色の球状粒子を用い
る構成では、これらの球状粒子は表面修飾をしやすいと
いう作用がある。金属酸化物としては、シリカ、アルミ
ナに代表される球状粒子がある。高分子も球状粒子の作
製は容易で、粒径の揃った単分散粒子で構成することも
可能で、素子特性のばらつきを押え安定化させることが
できる。

【００４５】また、これらの粒子に顔料を添加して着色
させカラー表示の際の反射光を吸収する作用を持たせる
こともできる。

【００４６】また、これら粒子は電極間のスペーサとし
ての働きもあるため、短絡防止の作用もあり短絡箇所の
ない素子を構成できるという特徴もある。

【００４７】本発明（請求項６）は、多孔質な発光層
が、蛍光発光性のパイ電子共役分子を少なくとも表面に
含有してなる内部の透明な粒子群より構成され、前記内
部の透明な粒子による光閉じ込め効果によりレーザ発光
させたものであり、透明粒子による光閉じ込め効果によ
りレーザ発光させるという作用を有する。

【００４８】これは多孔質な発光層が、微小球レーザ層
として機能するもので、多孔質な発光層の層厚としては
３００〜１００００ｎｍが適しており、この層を少なく
ともその表面に蛍光性分子を含有する透明微粒子で構成
する。この構成で、レーザー発振が得られない場合でも
発光の半値幅は小さくなり単色性の高い発光が得られ
る。

【００４９】この微小球レーザ層に用いる透明微粒子
は、直径３００〜１００００ｎｍの真球状の単分散粒子
が適しており、単分散微粒子は粒径ばらつきを持たない
ため共振しやすくレーザー発振が起こり易い。また、多
孔質な発光層を形成する気体媒質中にこの微小粒子は存
在するため、表面の屈折率の差が大きく反射率が高く光
閉じ込め効果も高い。

【００５０】本発明に用いる蛍光発光性のパイ電子共役
分子を少なくとも表面に含有してなる内部の透明な粒子
としては、透明粒子の全体にわたって色素を含有して
も、粒子表面のみに含有してもいずれでもよい。透明粒
子の材料としては、ガラスや高分子によって、容易に真
球状の単分散粒子が得られるのでこれを利用できる。

【００５１】本発明（請求項７）は、半透明反射膜を有
する透明基板上に前記透明陽極を形成し、さらに全反射
性の薄膜冷陰極を形成して基板ー陰極間に微小共振構造
を形成し、電界下で放電を介して前記蛍光発光性のパイ
電子共役分子を励起し、レーザ発光させたものであり、
微小共振構造によりレーザ発光させるという作用を有す
る。

【００５２】この微小共振構造は、ミラー間を３００〜
１００００ｎｍの厚みで構成するが、上記の従来の有機
ＥＬ素子と異なり、放電形だから共振器長を従来より長
くできるという特徴がある。

【００５３】また、上記の透明な粒子による微小球レー
ザ発光層を、基板ー陰極間の微小共振構造の内部と、前
記微小共振構造の半透明反射膜の外側の少なくとも一方
に形成した、少なくとも二種の共振構造を有する電場発
光デバイスも構成できる。

【００５４】この構成では、微小球レーザ発光層とミラ
ー形の微小共振構造をこのように組み合わせることによ
り、変換効率の高い新規な有機レーザー素子が得られ
る。

【００５５】すなわち、微小球レーザ発光層はミラー形
の微小共振構造の内側でも外側でもいずれにも形成可能
であり、マッチングのとれた複合共振構造にすることに
より発光をきわめて強くすることができる。

【００５６】本発明（請求項８）は、封止された容器内
のガス圧を調整したものであり、発光を最適化するよう
に容器内の圧力（真空度）、すなわち電極間の空隙のガ
ス圧を調整するという作用を有する。本発明では、容器
内に適したガスを封入することも可能で、電極間の放電
と気体状の蛍光発光性のパイ電子共役分子の蛍光発光を
ガス圧で最適化するという作用をする。封入ガスとして
種々のガスの封入が可能で、発光特性は大きな影響を受
ける。

【００５７】以下、本発明の実施の形態について図１か
ら図３を用いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１に係る電
場発光デバイスの構成の概略を示す図で、カバー容器１
と透明基板２とで封止容器は構成され、透明基板２上に
形成した透明陽極３と薄膜冷陰極６とよりなる一対の電
極間に、蛍光性セグメントを有し電子及び正孔の両方の
受容可能なパイ電子共役分子７を少なくとも表面に含有
してなる空隙を有する多孔質な発光層５が形成されてお
り、この空隙中にパイ電子共役分子７が気化、または／
および前記分子を含有する超微粒子が浮遊しており、電
界下で前記両電極間の放電を介して前記パイ電子共役分
子を帯電させ、前記パイ電子共役分子の電荷の再結合に
より蛍光発光させるという作用を有する。

【００５８】尚、４はリード線である。（実施の形態２）図２は本発明における多孔質な発光層
５を構成する粒子の一例を示す図で、蛍光性セグメント
を有し電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分
子７を含有する表面層８を有する粒子９を示す。この粒
子の表面からパイ電子共役分子７が昇華し、素子動作中
は放電の電荷担体となる。また、粒子の表面が沿面放電
を起こす場合もある。また、粒子９が透明粒子の場合、
粒子内に入射した光は、微粒子の光閉じ込め効果により
微小球レーザーの作用をする。レーザー発振を起こすこ
ともある。

【００５９】（実施の形態３）図３は本発明の電場発光
デバイスの原理の概略を示す図で、透明陽極３と薄膜冷
陰極６とよりなる一対の電極間に、蛍光性セグメントを
有し電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分子
７を少なくとも表面に含有してなる空隙を有する多孔質
な発光層５を形成し、パイ電子共役分子７を電極間の空
隙中に気化させるか、または／およびパイ電子共役分子
７を含有する超微粒子を浮遊させて存在させ、電界下で
前記両電極間の放電を介してパイ電子共役分子７を帯電
させ、パイ電子共役分子７の電荷の再結合により蛍光発
光させるという作用を有する。

【００６０】図３の多孔質な発光層５は、蛍光発光性の
パイ電子共役分子７を少なくとも表面に含有してなる粒
子を堆積して形成された場合の模式図で、その多孔質な
発光層内の空隙は気化した前記蛍光発光性のパイ電子共
役分子７で満たされ放電と発光に寄与するという作用を
する。

【００６１】

【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。

【００６２】（実施例１）ＩＴＯ薄膜よりなる透明陽極
３を形成したガラス基板２上に、蛍光性セグメントを有
し電子及び正孔の両方の注入可能なパイ電子共役分子７
としてアルミキノリウム錯体（Ａｌｑ）を選び、このＡ
ｌｑを吸着し易い平均粒径８００ｎｍの白色シリカ粒子
９とを、バインダーを少し含む溶液中に分散し、これを
キャストして厚み２５００ｎｍの多孔質な発光層５を形
成した。更に、その上にリチウムを３％含むＡｌ−Ｌｉ
合金よりなる２６０ｎｍ厚の薄膜冷陰極６を蒸着により
形成した。こうして得た素子は、図３に模式的に示され
るような構造であった。

【００６３】こうして得られた電場発光デバイスを図１
のようにカバー容器１をかぶせて減圧可能な構造にして
封止した後、直流電圧を印加してその発光特性を測定し
たところ、常圧下で６Ｖ印加で２．４ｍＡ／ｃｍ²の電
流が流れ、９５ｃｄ／ｍ²の高い輝度が得られた。この
素子に直流電圧を印加して減圧圧力と発光輝度並びに電
流の関係を測定したところ、減圧圧力に依存して輝度と
電流が大きく変化した。

【００６４】（実施例２）ＩＴＯ薄膜よりなる透明陽極
３を形成したガラス基板２上に、蛍光性セグメントを有
し電子及び正孔の両方の注入可能なパイ電子共役分子７
としてＡｌｑをアセトンに溶解し、流動コーティング法
により平均粒径７５０ｎｍの透明ポリスチレン粒子９の
表面にＡｌｑの表面被覆層を形成した。この粒子をバイ
ンダーと発泡剤とを含む溶液中に分散し、これをキャス
トして厚み３６００ｎｍの多孔質な発光層５を形成し
た。さらにその上にリチウムを３％含むＡｌ−Ｌｉ合金
よりなる２３０ｎｍ厚の薄膜冷陰極６を蒸着により形成
した。

【００６５】こうして得られた電場発光デバイスを、図
１のようにカバー容器１をかぶせて少し減圧して封止し
た後、直流電圧を印加してその発光特性を測定したとこ
ろ、７．５Ｖ印加で３．６ｍＡ／ｃｍ²の電流が流れ、
１６０ｃｄ／ｍ²の高い輝度が得られた。

【００６６】カバー容器１をかぶせていない電場発光デ
バイスの表面に、８Ｖの電圧を印加したまま絶縁性非溶
媒であるｎ−デカンを一滴注いだところ、上記多孔質な
発光層の空隙がｎ−デカンで満たされ放電が止まり、発
光が消えた。数十秒後からｎ−デカンの蒸発に連れて発
光が再び始まり、数分後には完全に元の状態に回復して
きれいに発光した。

【００６７】（実施例３）ＩＴＯ薄膜よりなる透明陽極
３を形成したガラス基板２上に、蛍光性セグメントを有
し電子及び正孔の両方の注入可能なパイ電子共役分子７
としてＡｌｑを吸着させた平均粒径２ｎｍの超微粒シリ
カ粒子９を、発泡剤とバインダーとを少し含む溶液中に
分散し、これをキャストして厚み２５００ｎｍの多孔質
な発光層５を形成した。さらにその上にリチウムを３％
含むＡｌ−Ｌｉ合金よりなる２３０ｎｍ厚の薄膜冷陰極
６を蒸着により形成した。

【００６８】こうして得られた電場発光デバイスを、図
１のようにカバー容器１をかぶせて減圧下で封止した
後、直流電圧を印加してその発光特性を測定したとこ
ろ、動作中に上記の微粒子が飛翔し上記の厚み２５００
ｎｍの多孔質な発光層５内でエアロゾルを形成して、飛
翔粒子からも発光が観測された。そに発光特性は、７Ｖ
印加で４．１ｍＡ／ｃｍ²の電流が流れ、１８０ｃｄ／
ｍ²の高い輝度が得られた。

【００６９】（実施例４）ＩＴＯ薄膜よりなる透明陽極
３を形成したガラス基板２を用意し、蛍光性セグメント
を有し電子及び正孔の両方の注入可能なパイ電子共役分
子７としてＡｌｑをアセトンに溶解し、流動コーティン
グ法により粒径の揃った１１００ｎｍの単分散の真球状
の透明ポリスチレン粒子の各々にＡｌｑの表面被覆層を
形成し表面修飾粒子を得た。

【００７０】この粒子をバインダーを少し含む溶液中に
分散し、これをキャストして厚み２７００ｎｍの多孔質
な発光層を形成した。さらにその上にリチウムを３％含
むＡｌ−Ｌｉ合金よりなる２２０ｎｍ厚の薄膜冷陰極６
を蒸着により形成した。

【００７１】こうして得られた電場発光デバイスを図１
のようにカバー容器１をかぶせて少し減圧して封止した
後、直流電圧を印加してその発光特性を測定したとこ
ろ、６Ｖ印加で２．９ｍＡ／ｃｍ²の電流が流れ、輝度
１００ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。この発光スペクト
ルを測定したところ、スペクトルの半値幅は、比較例の
スペクトルの半値幅の１／１５であった。これらを基に
レーザー発振に向けて検討を進めた。

【００７２】（実施例５）半透明反射膜を有する透明ガ
ラス基板上にＩＴＯ薄膜よりなる透明陽極３を形成し、
蛍光性セグメントを有し電子及び正孔の両方の注入可能
なパイ電子共役分子７としてＡｌｑを吸着させた微小な
多孔表面の平均粒径７５０ｎｍのシリカ粒子９を、バイ
ンダーを少し含む溶液中に分散し、これを透明固体薄膜
４を形成した基板上にキャストして厚み２３００ｎｍの
多孔質な発光層５を形成した。

【００７３】さらにその上にリチウムを３％含むＡｌ−
Ｌｉ合金よりなる２５０ｎｍ厚の全反射性の薄膜冷陰極
６を蒸着により形成し、基板−陰極間に微小共振構造を
形成した。

【００７４】こうして得られた電場発光デバイスを図１
のようにカバー容器１をかぶせて減圧できるような構造
で封止した後、直流電圧を印加してその発光特性を測定
したところ、圧力に依存し８Ｖ印加で６．４ｍＡ／ｃｍ
²の電流が流れ、３５０ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。

【００７５】この発光スペクトルを測定したところ、ス
ペクトルの半値幅は、比較例のスペクトルの半値幅の１
／７であった。これらを基にレーザー発振に向けて検討
を進めた。

【００７６】（比較例）蒸着装置内に、ＩＴＯ透明薄膜
よりなる正孔注入用透明陽極を形成したガラス基板を蒸
着ターゲットとしてセットした。蒸発源の４個の各加熱
ボート各々に、熱溶融性の正孔輸送性有機分子としてＴ
ＰＤ、蛍光発光性の電子受容性有機分子としてＡｌｑ、
アルミニウム金属、リチウム金属を入れてセットした。

【００７７】ベルジャーを閉め、真空度を３＊１０^-6Ｔ
ｏｒｒまで引いた後、ＴＰＤのボートに電流を流し抵抗
加熱して、上記ガラス基板上に蒸着速度毎秒０．１ｎｍ
程度の速度で膜厚として８０ｎｍのＴＰＤを蒸着した。
次いで、Ａｌｑのボートに電流を流し抵抗加熱して、同
じく蒸着速度毎秒０．１ｎｍ程度の速度で膜厚として５
０ｎｍのＡｌｑを蒸着した。

【００７８】さらに、薄膜冷陰極として、リチウム金属
を入れた蒸発源のボートを加熱し、膜厚センサーでリチ
ウムの蒸発速度が毎秒０．０１５ｎｍ程度になるように
調整した後、すぐＡｌのボートを加熱しＡｌを融解蒸発
させ蒸発速度を毎秒１．５ｎｍにした後、すぐ同時蒸着
によりリチウム含有金属合金薄膜を１４０ｎｍの厚みで
蒸着をした。

【００７９】こうして得られた電場発光デバイスを図１
のようにカバー容器１をかぶせて封止した後、直流電圧
を印加してその発光特性を測定したところ、６Ｖ印加で
２．５ｍＡ／ｃｍ²の電流が流れ、５５ｃｄ／ｍ²の輝度
が得られた。発光スペクトルの半値幅は約１００ｎｍで
あった。

【００８０】

【発明の効果】以上のように本発明は、透明陽極と薄膜
冷陰極とよりなる一対の電極間に、蛍光性セグメントを
有し、電子及び正孔の両方の受容可能なパイ電子共役分
子を気化、または／およびその分子を含有する超微粒子
を浮遊させて存在させ、電界下で前記両電極間の放電を
介して前記パイ電子共役分子を帯電させ、前記パイ電子
共役分子の電荷の再結合により蛍光発光させるという新
規な原理の電場発光デバイスよりなるという特徴を持
つ。本発明は、放電を利用しているため、放電空間内の
輝度が均一になる上、素子欠陥も目立ちにくく自己修復
も容易で長寿命となるという特徴もある。

【００８１】本発明によれば、従来より電界強度をより
低くできるので、厚膜の構成も可能で、発光輝度が優れ
長寿命の新規な電場発光デバイスが得られるという有利
な効果が得られる。本発明の電場発光デバイスには、レ
ーザー光を発光するデバイスも含まれ、面発光レーザー
の構成も可能とするものである。

【００８２】このように本発明は工業的価値の大なるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による電場発光デバイス
の構成の概略を示す図

【図２】本発明の実施の形態２による多孔質な発光層を
構成する粒子の一例を示す図

【図３】本発明の実施の形態３による電場発光デバイス
の原理の概略を示す図

【符号の説明】

１カバー容器２透明基板３透明陽極４リード線５多孔質な発光層６薄膜冷陰極７蛍光性セグメントを有するパイ電子共役分子８パイ電子共役分子を含有する表面層９粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】封止された容器内の、透明陽極と薄膜冷陰
極とよりなる一対の電極間に、少なくとも一つの放電可
能な空隙を有する層を形成してなり、電界下で生じる放
電により、前記放電可能な空隙を有する層内の蛍光発光
性のパイ電子共役分子を励起、蛍光発光させてなること
を特徴とする電場発光デバイス。
【請求項２】蛍光発光性のパイ電子共役分子が、昇華性
芳香族分子である請求項１記載の電場発光デバイス。
【請求項３】蛍光発光性のパイ電子共役分子が、蛍光性
セグメントを有し電子及び正孔の両方の受容可能なパイ
電子共役分子であり、それを気化、または／およびその
分子を含有する超微粒子を浮遊させて存在させ、電界下
で前記両電極間の放電を介して前記パイ電子共役分子を
帯電させ、前記パイ電子共役分子の電荷の再結合により
蛍光発光させてなる請求項１または２記載の電場発光デ
バイス。
【請求項４】少なくとも一つの放電可能な空隙を有する
層が、蛍光性セグメントを有し電子及び正孔の両方の受
容可能なパイ電子共役分子を少なくとも孔表面に含有し
てなる、連続した空隙を有する多孔質な発光層を形成し
てなる請求項３記載の電場発光デバイス。
【請求項５】多孔質な発光層が、蛍光発光性のパイ電子
共役分子を少なくとも表面に含有した粒子の群より構成
されてなる請求項４記載の電場発光デバイス。
【請求項６】多孔質な発光層が、蛍光発光性のパイ電子
共役分子を少なくとも表面に含有してなる内部の透明な
粒子群より構成され、前記内部の透明な粒子による光閉
じ込め効果によりレーザ発光させてなる請求項４記載の
電場発光デバイス。
【請求項７】半透明反射膜を有する透明基板上に前記透
明陽極を形成し、さらに全反射性の薄膜冷陰極を形成し
て基板ー陰極間に微小共振構造を形成し、電界下で放電
を介して前記蛍光発光性のパイ電子共役分子を励起し、
レーザ発光させてなる請求項３記載の電場発光デバイ
ス。
【請求項８】封止された容器内のガス圧を調整してなる
請求項１記載の電場発光デバイス。