DE69933529T3

DE69933529T3 - Elektrolumineszenzmaterial, elektrolumineszente Vorrichtung und Farbfilter

Info

Publication number: DE69933529T3
Application number: DE69933529T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hino-shi Kita; Yoshiyuki Hino-shi Suzuri; Taketoshi Hino-shi Yamada; Kazuaki Hino-shi Nakamura; Noriko Hino-shi Ueda; Yasushi Hino-shi Okubo
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: KR20000052560A; JP2013258416A; EP1731586A2; DE69933529D1; JP5601409B2; EP1013740B2; EP1013740A2; EP1731585A3; US7264890B2; JP5601408B2; EP1764401A1; JP2011122161A; US20040062951A1; US20040058195A1; JP5545226B2; US20040096696A1; JP5545225B2; US20040072019A1; JP2011127125A; US6656608B1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein elektrolumineszierendes Element, insbesondere ein elektrolumineszierendes Element, das in einer zivilen oder großtechnischen Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Mehrfarben- oder Vollfarbendisplay des Lichtemissionstyps oder einem Anzeigeschirm verwendbar ist, und ein Farbbilderzeugungsverfahren und ein Farbfilter (Farbumwandlungsfilter).
Hintergrund der Erfindung
Eine Elektronikanzeigevorrichtung umfasst einen Lichtemissionstyp und einen Lichtempfangstyp. Beispiele für den Lichtemissionstyp umfassen eine CRT (Kathodenstrahlröhre), ein PDP (Plasmadisplay), ein ELD (elektrolumineszentes Display), eine VFD (Leuchtanzeigeröhre) und eine LED (Leuchtdiode).
Von diesen wird die LED im Folgenden beschrieben.
Die LID ist ein Lichtemissionselement, das ein Lichtemissionsmaterial, das Licht in einem elektrischen Feld emittiert, umfasst, oder eine Kombination von mehreren derartiger Elemente. Die Elemente werden in ein organisches Element und ein anorganisches Element entsprechend dem Material und in einen Trägerinjektionstyp und einen Typ beschleunigter Elektronen entsprechend dem Lichtemissionsmechanismus klassifiziert. Die Rekombination eines Elektrons und eines positiven Lochs wird in dem Element des Trägerinjektionstyps verwendet und die Kollisionsenergie eines beschleunigten Elektrons wird in dem Element des Typs beschleunigter Elektronen verwendet. Allgemein ist das anorganische Material von längerer Lebensdauer und stabiler als das organische Material. Jedoch ist ein Nachteil des anorganischen Materials, dass die Wahl des Materials eng ist, und daher eine Beschränkung im Hinblick auf die Molekülgestaltung desselben besteht. Der Rekombinationstyp weist den Vorteil auf, dass die Antriebsspannung niedriger als die für den Elektronenbeschleunigungstyp ist. In letzter Zeit wurde daher die LED des Trägerinjektionstyps in starkem Umfang entwickelt.
Eine LED umfasst die folgenden drei Typen.

(1) Anorganische LED, die eine anorganische Verbindung, wie GaN und GaInN umfasst: der Lichtemissionsmechanismus derselben ist der Rekombinationstyp. Sie wird einfach als LED (Leuchtdiode) bezeichnet.
(2) Organische LED, die eine organische Verbindung, beispielsweise ein Triarylaminderivat und ein Stilbenderivat, umfasst: der Lichtemissionsmechanismus derselben ist der Rekombinationstyp. Sie wird als organische EL (elektrolumineszente oder OLED) bezeichnet.
(3) Anorganische EL, die ein anorganisches Material, wie ZnS:Mn und ZnS:Tb umfasst: der Lichtemissionsmechanismus ist der Typ beschleunigter Elektronen. Sie wird einfach als elektrolumineszierendes Element bezeichnet, da das Element eines derartigen Typs historisch alt ist.

Das ”elektrolumineszierende Material” in der Erfindung umfasst die im Vorhergehenden genannten (1) und (2). Daher ist (3) kein Gegenstand der Erfindung.
Auf dem Gebiet organischer elektrolumineszierender Elemente des Trägerinjektionstyps, das in den letzten Jahren besonders beachtet wurde, wurden solche, die Licht hoher Leuchtdichte emittieren, erhalten, nachdem eine dünne Schicht einer organischen Verbindung verwendet wurde. Beispielsweise offenbart das US-Patent 3 530 325 eines unter Verwendung eines Anthraceneinkristalls als Lichtemissionssubstanz, die offengelegte japanische Patentveröffentlichung ( JP O.P.I.) 59-194393 eines mit einer Kombination von einer Injektionsschicht positiver Löcher und einer organischen Lichtemissionsschicht, die JP O.P.I. 63-295695 eines mit einer Kombination von einer Injektionsschicht positiver Löcher und einer organischen Elektroneninjektionsschicht und Jpn. Journal of Applied Physics, Band 127, Nr. 2, S. 269–271, offenbart eines mit einer Kombination von einer Transportschicht positiver Löcher und einer Elektronentransportschicht. Die Leuchtdichte des Emissionslichts wird durch derartige Mittel verbessert.
Ferner ist eine fluoreszierende Substanz bekannt, die Fluoreszenzlicht durch Absorption von aus dem elektrolumineszierenden Material emittiertem Licht emittiert. Das Verfahren der Verwendung einer derartigen fluoreszierenden Substanz zur Emission von Licht verschiedener Farben mittels eines elektrolumineszierenden Materials wird für die CRT, PDP, VFD und dergleichen angewandt. Jedoch besteht in einem derartigen Fall das Problem, dass von dem elektrolumineszierenden Material emittiertes Licht eine hochenergetische Strahlung (d. h. Emission kurzer Wellenlänge), beispielsweise Elektronenstrahlung oder Fernultraviolettstahlung, sein muss. Die oben beschriebenen fluoreszierenden Substanzen sind im Wesentlichen anorganische fluoreszierende Substanzen. Eine Zahl anorganischer fluoreszierender Substanzen, die im Hinblick auf Stabilität hervorragend sind, die lange Haltbarkeit zeigen, sind bekannt. Jedoch wurde keine anorganische fluoreszierende Substanz des Typs einer Anregung langer Wellenlänge, der eine Anregungswellenlänge im Bereich von Licht im nahen Ultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich, insbesondere rotem Licht zeigt, ermittelt.
Strahlung im nahen Ultraviolettbereich, die von dem elektrolumineszierenden Material emittiert werden kann, wird als Licht mit einem Peak einer Wellenlänge im Bereich von etwa 350 nm bis 400 nm betrachtet und die Verwendung eines organischen fluoreszierenden Farbstoffs als fluoreszierende Substanz, die durch eine derartige Strahlung im nahen Ultraviolettbereich angeregt werden kann, ist in JP O.P.I. 3-152897 , 9-245511 und 5-258860 offenbart.
Jedoch ist bekannt, dass allgemein die Tendenz besteht, dass der organische fluoreszierende Farbstoff durch die Umgebungsbedingungen, beispielsweise eine Änderung der Wellenlänge beeinflusst wird, oder die Tendenz zum Auftreten einer Löschung in Abhängigkeit von der Art eines Lösemittels oder Mediums, beispielsweise eines Harzes, besteht.
Bei den in den im Vorhergehenden genannten Veröffentlichungen offenbarten Verfahren ist ein fluoreszierender Farbstoff vorhanden, der Licht eines blauen oder blaugrünen Lichtbereichs, das von dem elektrolumineszierenden Material emittiert wird, absorbiert und das Licht in rotes Licht umwandelt. Eine fluoreszierende Umwandlungsschicht, die Licht im grünen Bereich emittiert, weist die Eigenschaft auf, dass die Stokes-Verschiebung (die Differenz zwischen der Wellenlänge des absorbierten Lichts und der des emittierten Lichts) klein ist und ein Teil des aus dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts dieses durchdringen kann und das Licht aus dem Lichtemissionsmaterial mit relativ hohem Wirkungsgrad umgewandelt werden kann. Jedoch bewirkte die Umwandlung in fluoreszierendes Licht des roten Bereichs die Probleme, dass der Umwandlungswirkungsgrad ziemlich niedrig ist, da eine große Stokes-Verschiebung nötig ist und das Licht von dem lichtemittierenden Material fast nicht genutzt werden kann. Beispielsweise ist die kombinierte Verwendung von einigen fluoreszierenden Farbstoffen unterschiedlicher Anregungswellenlänge nötig und die Verwendung von Licht-Licht-Umwandlung (d. h. Photolumineszenz) mehrerer fluoreszierender Farbstoffe, beispielsweise eines fluoreszierenden Farbstoffs, der gelbes Licht als Reaktion auf blaues Licht emittiert, und eines fluoreszierenden Farbstoffs, der rotes Licht als Reaktion auf gelbes Licht emittiert, notwendig.
Entsprechend besteht das Problem, dass die optische Erkennbarkeit und die Leuchtdichte einer Farbanzeige durch ein derartiges Element verringert sind, da die Balance der Leuchtdichte zwischen der Emission von blauem, grünem und rotem Licht ungeeignet ist und die oben genannte Löschung und Entfärbung auftreten.
Die Erfinder können ein elektrolumineszierendes Element, das zur Emission von Licht einer hohen Leuchtdichte fähig ist und hohe Speicherfähigkeit aufweist, erhalten und ein Farbfilter mit hoher Leuchtdichte durch Verwendung eines derartigen elektrolumineszierenden Elements bereitstellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die im Vorhergehenden genannte Aufgabe der Erfindung kann durch den folgenden Aufbau erhalten werden:

(1) Die Verwendung einer Verbindung gemäß der Definition in Anspruch 1 und Anspruch 19.
(2) Ein elektrolumineszierendes Element gemäß der Definition in Anspruch 2 und Anspruch 10 und den davon abhängigen Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 erläutert eine Schnittdarstellung der Struktur eines elektrolumineszierenden Elements.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der Erfindung ist das elektrolumineszierende Material ein Material, das Licht durch Anlegen eines elektrischen Feldes emittiert. Konkret gesprochen ist es ein Material, das Licht emittiert, wenn von einer Anode injizierte positive Löcher und von einer Kathode injizierte Elektronen rekombinieren, und es ist von einem Material verschieden, das Licht durch die Kollisionsenergie eines beschleunigten Elektrons emittiert (sogenannte anorganische Elektrolumineszenz). Daher umfasst das elektrolumineszierende Material in Bezug auf die Erfindung ein Material des im Vorhergehenden genannten Punkts (1).
Die Lichtemission durch ein elektrisches Feld ist eine Lichtemission eines elektrolumineszierenden Materials, wenn ein elektrischer Strom an das elektrolumineszierende Material, das in einer Lichtemissionsschicht enthalten ist, über ein Elektrodenpaar, das auf beiden Seiten einer Lichtemissionsschicht so angeordnet ist, dass sie einander über die Lichtemissionsschicht gegenüberliegen, angelegt wird. Es wird angenommen, dass eine derartige Lichtemission durch den im Folgenden angegebenen Mechanismus erfolgt: das Energieniveau des elektrolumineszierenden Materials wird durch Rekombination von Elektronen, die von einer der Elektroden injiziert werden, und positiven Löchern, die von der anderen Elektrode injiziert werden, in der Lichtemissionsschicht angeregt und die Energie wird in Form von Licht emittiert, wenn das Energieniveau des angeregten elektrolumineszierenden Materials zum Grundzustand wiederhergestellt wird.
Materialien mit der Fähigkeit zur Emission von Licht durch ein elektrisches Feld sind in der Erfindung ohne Beschränkung verwendbar, beispielsweise können sowohl ein anorganisches elektrolumineszierendes Material oder eine anorganische LED, wie Galliumnitrid GaN, als auch ein organisches elektrolumineszierendes Material oder eine organische LED verwendet werden. Die organische LED ist im Hinblick auf den Lichtemissionswirkungsgrad bevorzugt.
In der Erfindung ist das elektrolumineszierende Material vorzugsweise eines, das Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 340 nm oder weniger, noch besser 400 nm bis 430 nm durch das elektrische Feld emittiert.
Speziell ist im Hinblick auf die CIE-Chromatizitätskoordinaten ein Bereich bevorzugt, der Purplish Blue, Bluish Purple und Purple gemäß den Angaben in 4.16 ”Relationship of Color Name of Color stimulus (color of light) and Chromaticity Coordinates” von ”Shikisaikagaku Handbook” (Handbook of Color Science), 4. Auflage (Hrsg. Nihon Shikisai Gakkai), S. 105, entspricht.
Die als elektrolumineszierendes Material verwendbare Verbindung ist in den Ansprüchen 1 und 19 definiert.
Das elektrolumineszierende Element gemäß der Erfindung umfasst Verbindungen der im Vorhergehenden genannten Formel N1, die im Folgenden beschrieben ist.
In der Formel N1 kann die durch Ar dargestellte Arylgruppe eine beliebige ohne jede Einschränkung sein, sofern die Zahl der Π-Elektronen derselben 4n + 2, worin n eine natürliche Zahl ist, beträgt, und sie kann ein Einzelring oder kondensierter Ring sein. Die Arylgruppe kann mit einem Substituenten, beispielsweise einer Alkylgruppe, Cycloalkylgruppe, Alkenylgruppe, Alkinylgruppe, Arylgruppe, heterocyclischen Gruppe, Aminogruppe, einem Halogenatom, einer Hydroxylgruppe, Mercaptogruppe, Carboxylgruppe, Acylaminogruppe, Sulfonamidogruppe, Phosphonamidogruppe, Carbamoylgruppe, Estergruppe, Alkoxylgruppe, Aryloxylgruppe, Nitrogruppe, Cyanogruppe und Silylgruppe, substituiert sein. Wenn mehrere Substituenten an angrenzenden Positionen der Arylgruppe substituiert sind, können die Substituenten miteinander unter Bildung eines Kohlenwasserstoffrings oder heterocyclischen Rings kondensiert sein, wobei eine Einheit mit einer Spirostruktur ebenfalls enthalten sein kann.
In der Formel N1 ist die durch Ar dargestellte aromatische heterocyclische Gruppe ein Rest, der durch Entfernen von einem Wasserstoffatom von einer optionalen Position einer heterocyclischen Verbindung eines Einzelrings oder kondensierten Rings, die eine Zahl der Π-Elektronen von 4n + 2, worin n eine natürliche Zahl ist, aufweist, gebildet wurde. Beispiele für eine derartige heterocyclische Verbindung umfassen Furan, Thiophen, Pyrrol, Imidazol, Pyrazol, 1,2,4-Triazol, 1,2,3-Triazol, Oxazol, Thiazol, Isooxazol, Isothiazol, Furazan, Pyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin und 1,3,5-Triazin, wobei diese heterocyclischen Ringe jeweils ferner einen kondensierten Ring bilden können.
Wenn mehrere Substituenten an angrenzenden Positionen der Arylgruppe substituiert sind, können die Substituenten miteinander unter Bildung eines Kohlenwasserstoffrings oder eines heterocyclischen Rings kondensiert sein, wobei eine Einheit mit einer Spirostruktur ebenfalls enthalten sein kann.
In der Formel N1 ist die stickstoffhaltige heterocyclische Gruppe, die durch
dargestellt wird, vorzugsweise ein 5- oder 6-gliedriger aromatischer heterocyclischer Ring des 6Π-Typs, beispielsweise eine 2-Pyridylgruppe, 2-Pyrimidylgruppe, 6-Pyrimidylgruppe, 2-Pyradylgruppe, 3-Pyridazylgruppe, 2-Oxazolylgruppe, 2-Thiazolylgruppe, 3-Isooxazolylgruppe, 3-Isothiazolylgruppe, 3-Furazanylgruppe, 3-Pyrazolylgruppe, 2-Imidazolylgruppe, 4-Imidazolylgruppe, 2-Pyrrologruppe, 2-Oxadiazolylgruppe, 2-Thiadiazolylgruppe, 2-(1,2,4-Triazyl)gruppe, 2-(1,3,5-Triazyl)gruppe und 3-(1,2,4-Triazyl)gruppe. Die stickstoffhaltige heterocyclische Gruppe kann mit einem Substituenten, beispielsweise den im Hinblick auf R₄₁ beschriebenen, substituiert sein. Die stickstoffhaltige heterocyclische Gruppe kann einen kondensierten Ring bilden, beispielsweise eine 6-(1H-Pyrazolo[5,1-c][1,2,4]triazolyl)gruppe, die durch Kondensation eines 2-Chinolyl- oder 3-Pyrazolylrings, die das Kondensationsprodukt einer 2-Pyridylgruppe und eines Kohlenwasserstoffrings sind, mit einem heterocyclischen Ring gebildet wird.
In der Formel N1 ist der aromatische Kohlenwasserstoffring, der durch
dargestellt wird, eine Gruppe, die durch Entfernen von einem Wasserstoffatom von einer optionalen Position einer aromatischen Kohlenwasserstoffverbindung des 4n – 2Π-Typs gebildet wurde. Konkrete Beispiele für die aromatische Kohlenwasserstoffgruppe umfassen eine Phenylgruppe, 1-Naphthylphenylgruppe, 2-Naphthylphenylgruppe, 9-Antholylgruppe, 1-Antholylgruppe, 9-Phenantholylgruppe, 2-Triphenylenylgruppe und 3-Perylenylgruppe. Die Kohlenwasserstoffgruppe kann mit einem Substituenten, beispielsweise den im Hinblick auf R₄₁ beschriebenen, substituiert sein. Die Kohlenwasserstoffgruppe kann einen kondensierten Ring bilden, beispielsweise eine 9-Pyrenylgruppe und eine 8-Chinolylgruppe, die jeweils durch Kondensation des Kohlenwasserstoffrings mit einer 9-Phenantholylgruppe bzw. Kondensation einer Phenylgruppe mit einer heterocyclischen Gruppe gebildet wurde.
In der Formel N1 kann die aromatische heterocyclische Gruppe, die durch
dargestellt wird, eine aromatische heterocyclische Gruppe ohne jede Beschränkung sein, sofern die Gruppe eine Gruppe des 4n + 2Π-Typs ist und die Atome, die benachbart zu den an die stickstoffhaltige aromatische heterocyclische Gruppe gebundenen Kohlenstoffatomen sind, Kohlenstoffatome sind. Exemplarische Beispiele für die aromatische heterocyclische Gruppe umfassen eine 3-Pyridylgruppe, 5-Pyrimidylgruppe, 4-Pyridazylgruppe, 5-Pyridazylgruppe, 4-Isooxazolylgruppe, 4-Isothiazolylgruppe, 4-Pyrazolylgruppe, 3-Pyrrologruppe, 3-Furylgruppe und 3-Ethinylgruppe. Die aromatische heterocyclische Gruppe kann mit einem Substituenten, beispielsweise den im Hinblick auf R₄₁ beschriebenen, substituiert sein und einen kondensierten Ring bilden.
Obwohl konkrete Beispiele für elektrolumineszierendes Material der Erfindung im Folgenden angegeben sind, ist das in der Erfindung verwendbare elektrolumineszierende Material nicht hierauf beschränkt.
Das elektrolumineszierende Element in der Erfindung ist ein Element, das ein Substrat und darauf befindlich das im Vorhergehenden genannte elektrolumineszierende Material und eine anorganische fluoreszierende Substanz oder eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes, die von dem elektrolumineszierenden Material emittiertes Licht absorbiert und Licht fluoresziert, und ein Elektrodenpaar, das so angeordnet ist, dass es über die das elektrolumineszierende Material enthaltende Schicht einander gegenüberliegt, umfasst. Das elektrolumineszierende Material und die anorganische fluoreszierende Substanz oder die fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes sind getrennt in verschiedenen Schichten enthalten und nicht in der gleichen Schicht enthalten. Das in der Erfindung verwendete elektrolumineszierende Material kann ein Emissionsmaterial, ein Löcherinjektionsmaterial oder Elektroneninjektionsmaterial sein und ein Emissionsmaterial ist bevorzugt. Das Emissionsmaterial kann die Fähigkeiten der Löcherinjektion und Elektroneninjektion in Kombination aufweisen. In Fällen, in denen das in der Erfindung verwendete elektrolumineszierende Material als Emissionsmaterial verwendet wird, kann ein Dotierungsmaterial (auch als Dotierungsmittel oder Gast bezeichnet) optional für das als Wirt verwendete elektrolumineszierende Material verwendet werden. Im Folgenden ist das elektrolumineszierende Material in beliebig der Emissionsschicht, Löcherinjektionsschicht oder Elektroneninjektionsschicht vorhanden; und die anorganische fluoreszierende Substanz und/oder fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes in der Farbumwandlungsschicht vorhanden. Eine Elektroneninjektionsschicht oder positive-Löcher-Injektionsschicht kann in dem elektrolumineszierenden Element der Erfindung entsprechend dem Bedarf bereitgestellt werden.
In dem elektrolumineszierenden Element verwendete Substrate, die in der Erfindung verwendet werden, sind nicht speziell beschränkt, sofern sie durchsichtig, beispielsweise Glas und Kunstharze, sind. Typische Beispiele für das als das Substrat des elektrolumineszierenden Elements gemäß der Erfindung verwendbare Material umfassen Glas, Quarz und einen optisch transparenten Kunststofffilm, auf wenn jedes Material ohne Beschränkung verwendet werden kann, sofern das Material transparent ist. Beispiele für den transparenten Kunststofffilm umfassen einen Film von Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid, Polyetheretherketon, Polyphenylensulfid, Polyarylat, Polyimid, Polycarbonat (PC), Cellulosetriacetat (TAC), und Celluloseacetat-propionat.
In dem elektrolumineszierenden Element ist das elektrolumineszierende Material gemäß der Erfindung vorzugsweise in der Emissionsschicht enthalten. Ein übliches bekanntes Emissionsmaterial kann verwendet werden. Beispiele hierfür umfassen ein Emissionsmaterial des niedermolekularen Typs gemäß der Beschreibung in ”Yuki-EL-Soshi to Kogyokasaizensen” (veröffentlicht N. T. S. Co. Ltd, 1998, im Folgenden als Referenz A bezeichnet), Abschnitt 1, Kapitel 3, Seite 35–51; Farbstoffdotierungsmaterialien gemäß der Beschreibung in Referenz A, Abschnitt 1, Kapitel 4, Seite 55–79; und Materialien des hochmolekularen Typs gemäß der Beschreibung in Referenz A, Abschnitt 1, Kapitel 5, Seite 81–100.
Das elektrolumineszierende Element besteht üblicherweise aus einer oder mehreren Schichten, die zwischen zwei Elektroden eingefügt sind. Die konstituierenden Schichten umfassen zusätzlich zu der Lichtemissionsschicht eine positive-Löcher-Injektionsschicht, die auch als Ladungsinjektionsschicht bezeichnet wird, eine Löcherinjektionsschicht, eine Ladungstransportschicht oder eine Löchertransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht, die auch als Elektronentransportschicht bezeichnet wird.
Die positive-Löcher-Injektionsschicht und die Elektroneninjektionsschicht können jeweils eine mehrlagige Struktur aufweisen, beispielsweise kann die folgende Schichtstruktur verwendet werden:
Anode/erste positive-Löcher-Injektionsschicht/zweite positive-Löcher-Injektionsschicht (positive-Löcher-Transportschicht)/Lichtemissionsschicht/zweite Elektroneninjektionsschicht (Elektronentransportschicht) erste Elektroneninjektionsschicht/Kathode.
Beispiele für die Schichtstruktur des elektrolumineszierenden Elements der Erfindung sind im Folgenden angegeben. Im Folgenden können die positive-Löcher-Injektionsschicht und die Elektroneninjektionsschicht jeweils eine Schicht sein, die aus laminierten Schichten mehrerer Verbindungen, die oben genannt wurden, besteht, auch wenn eine Beschreibung im Hinblick auf die mehreren laminierten positive-Löcher-Injektionsschichten und/oder die mehreren laminierten Elektroneninjektionsschichten weggelassen ist.

(i) Substrat/Farbumwandlungsschicht/Substrat/Anode/Lichtemissionsschicht/Kathode
(ii) Substrat/Farbumwandlungsschicht/Substrat/Anode/positive-Löcher-Injektionsschicht/Lichtemissionsschicht/Kathode
(iii) Substrat/Farbumwandlungsschicht/Substrat/Anode/Lichtemissionsschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode
(iv) Substrat/Farbumwandlungsschicht/Substrat/Anode/positive-Löcher-Injektionsschicht/Lichtemissionsschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode
(v) Substrat/Anode/Lichtemissionsschicht/Kathode/Farbumwandlungsschicht/Substrat
(vi) Substrat/Anode/positive-Löcher-Injektionsschicht/Lichtemissionsschicht/Kathode/Farbumwandlungsschicht/Substrat
(vii) Substrat/Lichtemissionsschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode/Farbumwandlungsschicht/Substrat
(viii) Substrat/Anode/positive-Löcher-Injektionsschicht/Lichtemissionsschicht/Elektroneninjektionsschicht/Kathode/Farbumwandlungsschicht/Substrat

In dem im Vorhergehenden genannten können das Substrat, das mit der Farbumwandlungsschicht in Kontakt steht, und das, das mit der Anode in Kontakt steht, gleich oder verschieden sein. Die Außenseite des Elements kann mit dem Substrat überzogen sein.
Eine Pufferschicht (Elektrodenzwischenschicht) kann zwischen der Anode und der Lichtemissionsschicht oder der positive-Löcher-Injektionsschicht und zwischen der Kathode und der Lichtemissionsschicht oder der Elektroneninjektionsschicht angeordnet sein.
Die Pufferschicht ist eine Schicht, die zwischen der Elektrode und der organischen Verbindungsschicht zum Senken der Antriebsspannung oder Erhöhen des Lichtemissionswirkungsgrades, was in Band 2, Abschnitt 2, S. 123–166 der Veröffentlichung A beschrieben ist, angebracht ist. Die Pufferschicht umfasst eine Anodenpufferschicht und eine Kathodenpufferschicht.
Beispiele für die Anodenpufferschicht umfassen eine Phthalocyaninpufferschicht, die typischerweise Kupferphthalocyanin umfasst, eine Oxidpufferschicht, die typischerweise Vanadiumoxid umfasst, eine amorphe Kohlenstoffpufferschicht und eine Polymerpufferschicht, die ein elektrisch leitendes Polymer, wie Polyanilin (Emeraldine) und Polythiophen, umfasst.
Beispiele für die Kathodenpufferschicht umfassen einen Metallkathodenpuffer, der typischerweise metallisches Strontium und Aluminium umfasst, eine Alkalimetallverbindungspufferschicht, die typischerweise Lithiumfluorid umfasst, eine Erdalkalimetallverbindungspufferschicht, die typischerweise Magnesiumfluorid umfasst, und eine Oxidpufferschicht, die typischerweise Aluminiumoxid umfasst.
Die Pufferschicht ist günstigerweise eine extrem dünne Schicht und die Dicke derselben beträgt in Abhängigkeit vom Material vorzugsweise 0,1 bis 100 nm.
Die Emissionsschicht, Löcherinjektionsschicht, Elektroneninjektionsschicht und Pufferschicht können als dünne Schicht durch ein bekanntes Verfahren, wie ein Aufdampfverfahren, Schleuderbeschichtungsverfahren, Gießverfahren und LB-Verfahren, hergestellt werden. Die Schicht ist vorzugsweise eine sedimentierte Molekülschicht. Die sedimentierte Molekülschicht ist eine Dünnschicht, die durch Abscheidung der Verbindung aus der Gasphase gebildet wurde, oder eine Schicht, die durch Verfestigung aus einer geschmolzenen oder flüssigen Phase der Verbindung gebildet wurde. Die sedimentierte Molekülschicht kann von einer durch das LB-Verfahren gebildeten Schicht (kumulative Molekülschicht) auf der Basis des Unterschieds im Hinblick auf die Koagulationsstruktur und die hochdimensionale Struktur und im Hinblick auf den funktionalen Unterschied derselben, der durch den Strukturunterschied verursacht ist, unterschieden werden.
Darüberhinaus kann die Lichtemissionsschicht durch ein Verfahren beispielsweise gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 57-51781 gebildet werden, wobei das Lichtemissionsmaterial in einem Lösemittel zusammen mit einem Bindemittel, wie einem Harz, gelöst wird und die auf diese Weise erhaltene Lösung durch ein Verfahren wie ein Schleuderbeschichtungsverfahren zu einer dünnen Schicht geformt wird. Vorzugsweise liegt die Dicke im Bereich von 5 nm bis 5 μm, obwohl die Dicke der auf diese Weise gebildeten Schicht optional entsprechend dem Bedarf ohne jede Beschränkung gewählt werden kann.
Für die Anode des elektrolumineszierenden Elements werden ein Metall, eine Legierung und eine elektrisch leitende Verbindung, die jeweils eine hohe Austrittsarbeit von nicht weniger als 4 eV aufweisen, und ein Gemisch derselben vorzugsweise als das Elektrodenmaterial verwendet. Konkrete Beispiele für ein derartiges Elektrodenmaterial umfassen ein Metall, wie Au, und ein transparentes elektrisch leitendes Material, wie CuI, Indiumoxid (ITO), SnO₂, ZnO und Zn-dotiertes Indiumoxid (IZO). Die Anode kann durch Aufdampfen oder Sputtern eines derartigen Elektrodenmaterials unter Bildung einer dünnen Schicht und Formen der Schicht zu einer gewünschten Form durch ein photolithographisches Verfahren hergestellt werden. Wenn die erforderliche Präzision des Musters nicht so hoch ist (nicht weniger als 100 mm) kann das Muster durch Aufdampfen oder Sputtern über eine Maske mit einer gewünschten Form geformt werden.
Wenn Licht über die Anode abgegeben wird, ist es günstig, wenn die Transparenz der Anode 10 oder mehr beträgt und der spezifische Schichtwiderstand der Anode vorzugsweise nicht mehr als 10³ O/☐ beträgt. Die Dicke der Anode liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 10 nm bis 1 μm, noch besser 10 bis 200 nm, obwohl sie optional gewählt werden kann.
Andererseits werden für die Kathode ein Metall (das auch als Elektroneninjektionsmaterial bezeichnet wird), eine Legierung und eine elektrisch leitende Verbindung, die jeweils eine niedrige Austrittsarbeit (nicht mehr als 4 eV) aufweisen, und ein Gemisch derselben als das Elektrodenmaterial verwendet. Konkrete Beispiele für ein derartiges Elektrodenmaterial umfassen Natrium, Kalium, eine Natrium-Kalium-Legierung, Magnesium, Lithium, eine Magnesium/Kupfer-Gemisch, ein Magnesium/Silber-Gemisch, Magnesium/Aluminium-Gemisch, Magnesium/Indium-Gemisch, Aluminium/Aluminiumoxid(Al₂O₃)-Gemisch, Indium, ein Lithium/Aluminium-Gemisch und ein Seltenerdmetall.
Von diesen ist ein Gemisch aus einem Elektroneninjektionsmetall und einem Metall einer höheren Austrittsarbeit als der des Elektroneninjektionsmetalls, beispielsweise das Magnesium/Silber-Gemisch, Magnesium/Aluminium-Gemisch, Magnesium/Indium-Gemisch, Aluminium/Aluminiumoxid(Al₂O₃)- und Lithium/Aluminium-Gemisch, im Hinblick auf das Elektroneninjektionsvermögen und die Beständigkeit gegenüber Oxidation geeignet.
Jedoch wird die Beschränkung der Austrittsarbeit aufgehoben, wenn die Kathodenpufferschicht auf die Oberfläche der Kathode aufgetragen wird. Beispielsweise kann, beispielsweise gemäß der Beschreibung in der JP O.P.I. Nr. 11-224783 , ein Material mit einer hohen Austrittsarbeit, wie ITO, SnO₂, In₂O₃ und ZnO:Al, als die Kathode verwendet werden, wobei diese üblicherweise als die Kathode verwendet werden, wenn ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallfluorid als die Kathodenpufferschicht (in der Veröffentlichung als Elektroneninjektionsschicht beschrieben) verwendet werden. Darüberhinaus ist bekannt, dass Aluminium als das Kathodenmaterial verwendet werden kann, wenn Lithiumfluorid als die Kathodenpufferschicht (Dicke: 0,5 bis 1 μm) gemäß der Beschreibung in der Veröffentlichung (A), S. 145, Zeile 15–28, verwendet wird. Wenn ein derartiges Kathodenmaterial verwendet wird, ist ein Element, das im Periodensystem als ”Metall” definiert ist, wie Silber, Kupfer, Platin und Gold, zusätzlich zu den oben genannten Metalloxiden und Aluminium verwendbar.
Die Kathode kann dadurch hergestellt werden, dass ein derartiges Material zu einer dünnen Schicht durch ein Verfahren wie ein Aufdampf- oder Sputterverfahren gemacht wird.
Darüberhinaus kann sie durch ein Plattierverfahren, beispielsweise gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 11-8074 geformt werden.
Der relative Schichtwiderstand der Kathode beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10³ O/Y und die Dicke der Kathode beträgt vorzugsweise 10 nm bis 1 μm, noch besser 50 bis 2000 nm.
Um den Lichtemissionswirkungsgrad zu erhöhen, ist es günstig, wenn die zwischen der Lichtemissionsschicht und der Farbumwandlungsschicht angeordnete Elektrode transparent oder halbtransparent ist, damit Licht diese durchdringen kann. Hierbei bedeutet der Ausdruck, dass die Elektrode transparent oder halbtransparent ist, dass der Durchlässigkeitsgrad des gesamten sichtbaren Bereichs von 400 bis 700 nm 20% oder mehr und vorzugsweise 50% oder mehr beträgt.
In der Erfindung kann eine positive-Löcher-Injektionsschicht entsprechend dem Bedarf bereitgestellt werden. Die positive-Löcher-Injektionsschicht hat die Funktion des Transports der von der Anode injizierten positiven Löcher zur Lichtemissionsschicht. Viele positive Löcher können in ein erniedrigtes elektrisches Feld durch das Vorhandensein der positive-Löcher-Injektionsschicht zwischen der Anode und der Lichtemissionsschicht injiziert werden. Darüberhinaus wird das Lichtemissionsvermögen des Elements durch Erhöhen des Lichtemissionswirkungsgrades hervorragend gemacht, da die von der Kathode oder der Elektroneninjektionsschicht in die Lichtemissionsschicht injizierten Elektronen durch eine an der Grenzfläche zwischen der Lichtemissionsschicht und der positive-Löcher-Injektionsschicht bestehende Barriere gegenüber Elektronen an der Grenzfläche in der Lichtemissionsschicht angesammelt werden.
Das für die positive-Löcher-Injektionsschicht zu verwendende Material (im Folgenden als das positive-Löcher-Injektionsmaterial bezeichnet) kann optional aus bekannten Materialien ohne Beschränkung gewählt werden.
Das positive-Löcher-Injektionsmaterial kann entweder eine organische Substanz oder eine anorganische Substanz sein, sofern es positive-Löcher-Injektionsfähigkeit oder die Fähigkeit, eine Barriere gegenüber Elektronen zu bilden, aufweist.
Verschiedene Arten organischer Verbindungen, beispielsweise diejenigen gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 63-295695 , 2-191694 , 3-792 , 5-234681 , 5-239455 , 5-299174 , 7-126225 , 7-126226 , 8-100172 und EP-A-0650955 , können als das positive-Löcher-Injektionsmaterial verwendet werden. Beispiele derselben umfassen ein Phthalocyaninderivat, eine Tetraarylbenzidinverbindung, ein aromatisches tertiäres Amin, ein Hydrazonderivat, ein Carbazolderivat, Triazolderivat, Imidazolderivat, Oxadiazolderivat mit einer Aminogruppe und Polythiophen. Diese Verbindungen können in einer Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Wenn die Verbindungen in Kombination verwendet werden, können sie in getrennten Schichten oder miteinander gemischt geformt werden.
Wenn die positive-Löcher-Injektionsschicht durch Lamination gebildet wird (im Falle der Funktionen der Injektion positiver Löcher und des Transports positiver Löcher werden sie getrennt angeordnet), kann eine bevorzugte Kombination aus diesen Materialien gewählt werden. In diesem Fall ist es günstig, die Verbindungen in der Reihenfolge eines kleinen Ionisierungspotential ausgehend von der Anode, wie ITO, zu laminieren. Eine Verbindung mit einer hohen Dünnschichtbildungsfähigkeit wird vorzugsweise verwendet, beispielsweise die Verbindungen des sternförmig auseinanderstrebenden Typs gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 4-308688 .
Typische Beispiele für die aromatische tertiäre Armverbindung umfassen N,N,N',N'-Tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl, N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (TPD), 2,2'-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)propan, 1,1'-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)-cyclohexan, N,N,N'N'-Tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl, 1,1'-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)-4-phenylcyclohexan, Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)-phenylmethan, Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)phenylmethan, N,N'-Diphenyl-N,N'-di(4-methoxyphenyl)-4,4'-diaminobiphenyl, N,N,N',N'-Tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenylether, 4,4'-Bis(diphenylamino)quaterphenyl, N,N,N-Trip-tolyl)amin, 4-(Di-p-tolylamino)-4'-[4-(di-p-tolylamino)styryl]stilben, 4-N,N-Diphenylamino-(2-diphenylvinyl)benzol, N-Phenylcarbazol, Verbindungen gemäß der Beschreibung in US-Patent 5 061 569 , die zwei kondensierte aromatische Ringe im Molekül derselben aufweisen, wie 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (NPD) und Verbindungen gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 4-308688 , wie 4,4',4''-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]-triphenylamin (MTDATA), worin drei Triphenylamineinheiten in sternförmig auseinanderstrebender Form gebunden sind.
Als das anorganische positive-Löcher-Injektionsmaterial sind p-Si und p-SiC verwendbar.
Die positive-Löcher-Injektionsschicht kann durch Ausbilden des positive-Löcher-Injektionsmaterials in einer dünnen Schicht durch ein bekanntes Verfahren, beispielsweise ein Vakuumaufdampfverfahren, Spinnbeschichtungsverfahren, Gießverfahren und LB-Verfahren, geformt werden. Die Dicke der positive-Löcher-Injektionsschicht beträgt vorzugsweise etwa 5 nm bis 5 μm, auch wenn keine spezielle Beschränkung hierüber besteht.
Die Elektroneninjektionsschicht, die entsprechend dem Bedarf bereitgestellt wird, ist eine Schicht, die die Funktion des Transports von in die Kathode injizierten Elektroden in die Lichtemissionsschicht aufweist. Das Material der Elektroneninjektionsschicht kann optional aus bekannten Verbindungen gewählt werden.
Die Elektroneninjektionsschicht weist die Funktion der einfachen Injektion von Elektronen von der Kathode, die Funktion des Transports von Elektronen und der Hemmung positiver Löcher auf und sie wird bereitgestellt, wenn eine Verbindung mit einem relativ niedrigen Elektronentransport in der Lichtemissionsschicht verwendet wird.
Die Elektroneninjektionsschicht kann in eine Schicht mit Elektroneninjektionsfähigkeit und eine Schicht mit Elektronentransportfähigkeit getrennt werden.
Beispiele für das Material der Elektroneninjektionsschicht (im Folgenden auch als Elektroneninjektionsmaterial bezeichnet) umfassen ein nitrosubstituiertes Fluorenderivat, Diphenylchinonderivat, Thiopyrandioxidderivat, ein heterocyclisches Tetracarbonsäureanhydrid, wie Naphthalenperylen, ein Carbodiimid, Fluorenylidenmethanderivat, ein Anthrachinodimethan- und Anthoronderivat und ein Oxadiazolderivat. Durch die Erfinder wurde ermittelt, dass eine Reihe von Elektronentransmissionsverbindungen gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 59-194393 als das Elektroneninjektionsmaterial verwendet werden können, auch wenn die Verbindungen in der Veröffentlichung als das Material zur Herstellung der Lichtemissionsschicht beschrieben sind. Darüberhinaus sind ein Thiadiazolderivat, das durch Substitution des Sauerstoffatoms in dem Oxadiazolring des im Vorhergehenden genannten Oxadiazolderivats durch ein Schwefelatom gebildet wird, arylamino- oder alkylamino-substituierte Triazolderivate und ein Chinoxalinderivat mit einem Chinoxalinring, der als elektronenziehende Gruppe bekannt ist, als das Elektroneninjektionsmaterial verwendbar.
Ein Metallkomplex eines 8-Chinolinolderivats, wie Aluminiumtris-(8-chinolinol) (Alq), Aluminium-tris(5,7-dichlor-8-chinolinol), Aluminium-tris-(5,7-dibrom-8-chinolinol), Aluminium-tris-(2-methyl-8-chinolinol), Aluminium-tris(5-methyl-8-chinolinol), Zink-bis-(8-chinolinol) (Znq) und ein Metallkomplex, der durch Austausch des Zentralmetalls der im Vorhergehenden genannten Komplexe durch ein anderes Metallatom, wie In, Mg, Cu, Ca, Sri, Ga oder Pb, gebildet wurde, können als das Elektroneninjektionsmaterial verwendet werden. Ferner werden Materialien des Metallkomplextyps gemäß der Beschreibung in Referenz A auf den Seiten 38–48, ein metallfreies und metallhaltiges Phthalocyanin und ein Derivat derselben, wobei das Ende jeder Verbindung durch einen Substituenten wie eine Alkylgruppe oder eine Sulfonsäuregruppe substituiert ist, ebenfalls vorzugsweise als das Elektroneninjektionsmaterial verwendet. Ein anorganischer Halbleiter, wie n-Si und n-SiC, kann ebenfalls als das Elektroneninjektionsmaterial verwendet werden.
Die Elektroneninjektionsschicht kann durch Bilden des Elektroneninjektionsmaterials in einer dünnen Schicht durch ein bekanntes Verfahren, wie ein Vakuumaufdampfverfahren, Schleuderbeschichtungsverfahren, Gießverfahren und LB-Verfahren, geformt werden. Die Dicke der positive-Löcher-Injektionsschicht beträgt vorzugsweise etwa 5 nm bis 5 μm, auch wenn keine spezielle Beschränkung hierüber besteht.
Die Elektroneninjektionsschicht kann eine Einzelschichtstruktur, die eine oder mehrere Arten des Elektroneninjektionsmaterials enthält, oder eine mehrlagige Struktur, die aus mehreren Schichten mit der gleichen oder einer unterschiedlichen Zusammensetzung besteht, sein.
Als Nächstes werden die anorganische fluoreszierende Substanz und die fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes in Bezug auf die Erfindung im Folgenden beschrieben.
In der Erfindung kann ein Substanz mit der Fähigkeit zur Absorption von aus dem elektrolumineszierenden Material emittierten Licht und Emission von Licht, das im Hinblick auf die maximale Emissionswellenlänge desselben von dem von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Licht verschieden ist, als die anorganische fluoreszierende Substanz und die fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes verwendet werden.
Im oben Genannten beträgt die Differenz zwischen der maximalen Emissionswellenlänge des von der fluoreszierenden Substanz emittierten Lichts und des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts 10 nm oder mehr.
Die anorganische fluoreszierende Substanz oder fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetalls, die in dem elektrolumineszierenden Element gemäß der Erfindung enthalten ist, ist vorzugsweise eine, die Fluoreszenzlicht der maximalen Emissionswellenlänge im Bereich von 400 nm bis 700 nm emittiert.
Vorzugsweise enthält die anorganische fluoreszierende Substanz oder die fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetalls, die in dem elektrolumineszierenden Element gemäß der Erfindung enthalten ist, vorzugsweise mindestens eine mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge, die 180 nm oder mehr größer als die maximale Emissionswellenlänge von von dem elektrolumineszierenden Material emittiertem Licht ist.
Vorzugsweise weist das elektrolumineszierende Element der Erfindung für eine volle Farbwiedergabe eine Farbumwandlungsschicht auf, die mindestens eine Art der anorganischen fluoreszierenden Substanz oder der fluoreszierenden Substanz eines Seltenerdmetalls, die Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 400 nm bis 500 nm emittiert, mindestens eine Art von diesen, die Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 501 nm bis 600 nm emittiert, und mindestens eine Art von diesen, die Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 601 nm bis 700 nm emittiert, wenn sie das von dem elektrolumineszierenden Material emittierte Licht absorbiert, enthält.
Die Farbumwandlungsschicht kann entsprechend der Verwendung verschiedene Formen erhalten.
Beispielsweise bei der Herstellung eines flachen Displays mit Emission von weißen Licht ein Gemisch aus einer fluoreszierenden Substanz mit Emission von blauem Licht und einer fluoreszierenden Substanz mit Emission von gelbem Licht oder ein Gemisch von fluoreszierenden Substanzen mit Emission von blauem, grünem und rotem Licht. In einem derartigen Fall müssen die fluoreszierenden Substanzen ohne irgendein Muster gleichförmig aufgetragen sein.
Wenn ein Mehrfarbenumwandlungsfilter, wie ein Farbfilter für ein Flüssigdisplay, erforderlich ist, wird eine fluoreszierende Substanz, die Licht mit der erforderlichen Farbe emittiert, in Form von Streifen, Punkten oder eines Mosaiks als Muster aufgetragen. Die Bemusterung kann durch ein üblicherweise zur Herstellung üblicher Farbfilter eines Flüssigdisplays verwendetes Verfahren durchgeführt werden. Konkret kann ein Verfahren wie ein Pigmentdispersionsverfahren, Druckverfahren und Tintenstrahlverfahren verwendet werden.
Obwohl keine Beschränkung in Bezug auf die anorganische fluoreszierende Substanz oder die fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetalls, die in der Erfindung zu verwenden ist, besteht, ist eine, die aus einer Kombination eines Metalloxids, wie YO₂S, Zn₂SiO₄ und Ca₅(PO₄)₃Cl, oder eines Sulfids, wie ZnS, SrS und CaS, als Mutterkristall und einem Ion eines Seltenerdmetalls, wie Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb, oder einem Ion eines Metalls, wie Ag, Al, Mn und Sb, als Aktivator oder Coaktivator besteht, bevorzugt.
Das Metalloxid ist als Mutterkristall bevorzugt, beispielsweise werden Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Phosphat und Halogenphosphat, die jeweils mit einem Erdalkalimetall substituiert sind, wie (X)₃Al₁₆O₂₇, (X)₄Al₁₄O₂₅, (X)₃Al₂Si₂O₈, (X)₄Si₂O₈, (X)₂Si₂O₄, (X)₂P₂O₇, (X)₂P₂O₅, (X)₅(PO₄)Cl und (X)₂Si₃O₈-2-(X)Cl₂ als der typische Mutterkristall genannt, worin X ein Erdalkalimetall ist und das Erdalkalimetall eine Einzelmetallzusammensetzung oder ein Gemisch von zwei oder mehreren Arten des Metalls sein kann.
Ein bevorzugter anderer Mutterkristall als diese umfasst ein Oxid oder Sulfid von Zink, ein Oxid eines Seltenerdmetalls wie Yttrium, Gadolinium und Lanthan oder eines, worin ein Teil der Oxidatome durch ein Schwefelatom ersetzt ist, ein Sulfid eines Seltenerdmetalls und das Oxid oder Sulfid eines derartigen Seltenerdmetalls, worin ein optionales Metallelement einkombiniert ist.
Bevorzugte Beispiele für den Mutterkristall sind im Folgenden angegeben: ZnS, Y₂O₂S, Y₃Al₅O₁₂, Y₃SiO₃, Zn₂SiO₄, Y₂O₃, BaMgAl₁₀O₁₇, BaAl₁₂O₁₉, (Ba, Sr, Mg)O·aAl₂O₃, (Y, Gd)BO₃, YO₃, (Zn, Cd)S, SrGa₂S₄, SrS, GaS, SnO₂, Ca₁₀(PO₄)₆(F, Cl)₂, (Ba, Sr)(Mg, Mn)Al₁₀O₁₇, (Sr, Ca, Ba, Mg)₁₀(PO₄)Cl₂, (La, Ce)PO₄, CeMgAl₁₁O₁₉, GdMgB₅O₁₀, Sr₂P₂O₇, Sr₄Al₁₄O₂₅, Y₂SO₄, Gd₂O₂S, Gd₂O₃, YVO₄ und Y(P, V)O₄.
Ein Teil des Elements des oben aufgelisteten Mutterkristalls, des Aktivators und des Coaktivators können jeweils durch ein Element des gleichen Stamms im Periodensystem ersetzt sein und es besteht keine Beschränkung in Bezug auf die Elementezusammensetzung desselben, sofern es eines ist, das zur Emission von sichtbarem Licht durch Absorption von Licht im Ultraviolett- oder Violettbereich fähig ist.
In der Erfindung ist ein Ion eines Lanthanoidelements, wie La, Eu, Tb, Ce, Yb und Pr, und ein Ion eines Metalls wie Ag, Mn, Cu, In und Al als Aktivator oder Coaktivator der anorganischen fluoreszierenden Substanz bevorzugt. Die Dotierungsmenge des Aktivators oder Coaktivators beträgt vorzugsweise 0,001 bis 100 Mol-%, noch besser 0,01 bis 50 Mol-% des Mutterkristalls.
Der Aktivator und der Coaktivator werden in den Kristall durch Ersetzen eines Teils des den Mutterkristall bildenden Ions durch ein Ion wie das Lanthanoidion dotiert. Die Zusammensetzung des Kristalls der fluoreszierenden Substanz kann wie im Folgenden beschrieben werden. Jedoch wird der Wert für x und y in den folgenden Formeln nicht beschrieben, außer für den Fall, dass eine spezielle Anmerkung angefügt ist, da die Menge des Aktivators die Fluoreszenzeigenschaft der Substanz nicht zu beeinflussen neigt. Beispielsweise wird Sr_4-xAl₁₄O₂₅:Eu²⁺ _x durch Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺ beschrieben.
Obwohl Beispiele für eine typische anorganische fluoreszierende Substanz, die aus dem Mutterkristall und dem Aktivator besteht, im Folgenden beschrieben werden, ist die in der Erfindung verwendbare fluoreszierende 25 Substanz nicht hierauf beschränkt:
(Ba_zMg_1-z)_3-x-zAl₁₆O₂₇:Eu²⁺ _x, Mn²⁺ _y, Sr_4-xAl₁₄O₂₅:Eu²⁺ _x, (Sr_1-zBa_z)_1-xAl₂Si₂O₈:Eu²⁺ _x, Ba_2-xSiO₄:Eu²⁺ _x, Sr_2-xSiO₄:Eu²⁺ _x, Mg_2-xSiO₄:Eu²⁺ _x, (BaSr)_1-xSiO₄:Eu²⁺ _x, Y_2-x-ySiO₅:Ce³⁺ _x, Tb³⁺ _y, Sr_2-xP₂O₅:Eu²⁺ _x, Sr_2-xP₂O₇:Eu²⁺ _x, (Ba_yCa₂Mg_1-y-z)_5-x(PO₄)₃ClEu²⁺3O_x und Sr_2-xSi₃O₈-2SrI₂:Eu²⁺x, worin x, y und z jeweils eine optionale Zahl sind.
Anorganische fluoreszierende Substanzen, die vorzugsweise in der Erfindung verwendbar sind, sind im Folgenden angegeben. Jedoch ist die in der Erfindung verwendbare anorganische fluoreszierende Substanz nicht auf diese Verbindungen beschränkt.
Blaues Licht emittierende anorganische fluoreszierende Verbindung Sr₂P₂O₇:Sn⁴⁺ (BL-1) Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺ (BL-2) BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ (BL-3) SrGa₂S₄:Ce³⁺ (BL-4) CaGa₂S₄:Ce³⁺ (BL-5) (Ba, Sr) (Mg, Mn) Al₁₀O₁₇:Eu²⁺ (BL-6) (Sr, Ca, Ba, Mg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺ (BL-7) BaAl₂SiO₈:Eu²⁺ (BL-8)
Grünes Licht emittierende anorganische fluoreszierende Verbindung (BaMg)Al₁₆O₂₇:Eu²⁺, Mn²⁺ (GL-1) Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺ (GL-2) (SrBa)Al₂Si₂O₈:Eu²⁺ (GL-3) (BaMg)₂SiO₄:Eu²⁺ (GL-4) Y₂SiO₅:Ce³⁺, Tb³⁺ (GL-5) Sr₂P₂O₇-Sr₂B₂O₅:Eu²⁺ (GL-6) (BaCaMg)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺ (GL-7) Sr₂Si₃O₈-2SrCl₂:Eu²⁺ (GL-8) Zr₂SiO₄ MgAl₁₁O₁₉:Ce³⁺, Tb³⁺ (GL-9) Ba₂SiO₄:Eu²⁺ (GL-10) Sr₂SiO₄:Eu²⁺ (GL-11) (BaSr)SiO₄:Eu²⁺ (GL-12)
Rotes Licht emittierende anorganische fluoreszierende Verbindung Y₂O₂S:Eu³⁺ (RL-1) YAlO₃:Eu³⁺ (RL-2) Ca₂Y₂(SiO₄)₆:Eu³⁺ (RL-3) LiY₉(SiO₄)₆O₂:Eu³⁺ (RL-4) YVO₄:Eu³⁺ (RL-5) CaS:Eu³⁺ (RL-6)
In der Erfindung wird eine anorganische fluoreszierende Substanz, die durch ein Aufbauverfahren ohne mechanisches Zerkleinerungsverfahren im Produktionsablauf hergestellt wurde, zur Emission von Licht hoher Leuchtdichte vorzugsweise verwendet. Solche, die durch ein Flüssigphasenverfahren, wie ein Sol-Gel-Verfahren, hergestellt wurden, sind besonders bevorzugt. In Bezug auf die Zusammensetzung derselben sind solche, die ein anorganisches Oxid als Mutterkristall aufweisen, bevorzugt.
Das Sol-Gel-Syntheseverfahren ist ein Verfahren, wobei die Synthese grundlegend von einer Lösung ausgehend startet und das Material bei einer niedrigeren Temperatur als dem Schmelzpunkt desselben über Sol- und Gelzustände gemäß der detaillierten Beschreibung bei Sumio Sakka ”Application of Sol-Gel Method” 1997, Agnes Shofuusha, synthetisiert wird. Das Sol-Gel-Verfahren in der Erfindung ist ein Verfahren, wobei eine Reaktion in einer flüssigen Phase in mindestens einer Stufe desselben durchgeführt wird. Ein derartiges Verfahren kann durch ein Verfahren, das durch eine Reaktion im geschmolzenen Zustand, die zur Herstellung einer üblichen anorganischen fluoreszierenden Substanz durchgeführt wird, etabliert werden. Das Herstellungsverfahren durch ein Sol-Gel-Verfahren ist ein Verfahren, wobei die notwendigen Mengen von Elementen, die als Mutterkristall, Aktivator oder Coaktivator zu verwenden sind, in Form eines Metallalkoxids, beispielsweise Tetramethoxysilan Si(OCH₃)₄ und Europium-2,4-pentandionat Eu³⁺(CH₃COCH=C(OCH₃)₃, Metallkomplexes, Metallkomplex-Doppelalkoxids, das durch Zugabe eines elementaren Metalls zu einer organischen Lösemittellösung des obigen Metallalkoxids oder Metallkomplexes hergestellt wird, wie Mg[Al(OBu)₃]₂, das durch Zugabe von metallischem Magnesium zu einer 2-Butanollösung von Al(OBu)₃ hergestellt wird, Metallhalogenids, Salzes einer organischen Säure eines Metalls oder eines elementaren Metalls gemischt und thermisch oder chemisch polymerisiert oder kondensiert werden. Das Produkt kann entsprechend dem Bedarf einer Brenn- oder Reduktionsbehandlung unterzogen werden.
Das Metall in dem Metallalkoxid, Metallhalogenid, Metallsalz und Metall, die in der Erfindung zu verwenden sind, umfasst ”Metalle” gemäß der Definition im Periodensystem, alle Elemente der ”Übergangsmetalle”, alle Actinoidelemente und Bor, Kohlenstoff und Silicium, die üblicherweise als ”Nichtmetalle” definiert werden.
Die anorganische fluoreszierende Substanz kann einer Behandlung zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaft unterworfen werden. Das Verfahren für eine derartige Behandlung umfasst eine chemische Behandlung durch ein Silankopplungsmittel, eine physikalische Behandlung durch Zugabe feiner Teilchen von Submikrongröße und eine Kombination derselben.
Alle Verbindungen gemäß der Beschreibung in ”Catalogue of NUC silicone silane coupling agent”, 2. August 1997, veröffentlicht von Nihon Unicar Co., Ltd., sind als das Silankopplungsmittel in der Erfindung verwendbar. Konkrete Beispiele für eine derartige Verbindung umfassen β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrialkoxysilan, Glycidyloxyethyltriethoxysilan, γ-Acryloyloxy-n-propyl-tri-n-propyloxysilan, γ-Methacryloyloxy-n-propyl-n-propyloxysilan, Di-(γ-acryloyloxy-n-propyl)-di-n-propyloxysilan, Acryloyloxydimethoxyethylsilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan, N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan und γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan.
Das in der Erfindung verwendbare feine Teilchen ist vorzugsweise ein anorganisches feines Teilchen, wie Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirconiumoxid und Zinkoxid.
Wenn die fluoreszierende Substanz durch das Sol-Gel-Verfahren hergestellt wird, kann ein Verfahren verwendet werden, wobei eine Vorstufenlösung der fluoreszierenden Substanz oder eine Lösung, die Primärteilchen der fluoreszierenden Substanz enthält, auf einem transparenten Substrat durch ein Druckverfahren oder ein Tintenstrahlverfahren als Muster aufgetragen wird und dann das Muster einer Kristallisationsbehandlung, beispielsweise einer Brenn- oder Reduktionsbehandlung, oder einer Behandlung zur Ausbildung eines Emissionsvermögens hoher Leuchtdichte unterzogen wird.
Die in der Erfindung verwendbare fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes umfasst solche, die Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm oder Yb enthalten. Der den Komplex bildende organische Ligand kann entweder ein aromatischer oder nicht-aromatischer sein und ein aromatischer organischer Ligand mit einer Absorption im Bereich von nicht weniger als 250 nm ist bevorzugt. Verbindungen der im Folgenden angegebenen Formel 1 oder Formel R2 sind stärker bevorzugt. Xa-(La-(Lb)n-(Lc)-Ya Formel 1
In der obigen Formel stehen La, Lb und Lc jeweils unabhängig voneinander für ein Atom mit zwei oder mehr Bindungen, n für 0 oder 1, Xa für einen Substituenten mit einem Atom, das zur Koordination an einer Position angrenzend an La fähig ist, und Ya für einen Substituenten mit einem Atom, das zur Koordination an einer Position angrenzend zu Lc fähig ist. Ein optionaler Teil von Xa und La oder ein optionaler Teil von Ya und Lc können jeweils miteinander unter Bildung eines Rings verbunden sein. Darüberhinaus existiert mindestens ein aromatischer Kohlenwasserstoffring und ein aromatischer heterocyclischer Ring in dem Komplexmolekül, mit der Maßgabe, dass der aromatische Kohlenwasserstoffring und der aromatische heterocyclische Ring abwesend sein können, wenn Xa-(La)-(Lb)n-(Lc)-Ya für β-Diketonderivate, β-Ketoesterderivate, β-Ketoamidderivate, einen Kronenether, worin ein Sauerstoffatom des oben beschriebenen Ketons durch eine optionale Zahl von Schwefelatomen oder -N(R₁)-Gruppen ersetzt ist, einen Aza-Kronenether, einen Thia-Kronenether oder einen Kronenether, worin ein Sauerstoffatom durch eine optionale Zahl von Schwefelatomen oder -N(R₁)-Gruppen ersetzt ist, steht.
In der Formel 1 ist das Atom, das zur Koordination fähig ist, das durch Xa oder Ya dargestellt wird, vorzugsweise ein Sauerstoffatom, Stickstoffatom, Schwefelatom, Selenatom oder Telluratom, und ein Sauerstoffatom, Stickstoffatom und Schwefelatom sind speziell bevorzugt.
Das Atom, das zwei oder mehr Bindungsstellen aufweist, das durch La, Lb oder Lc in Formel 1 dargestellt wird, ist vorzugsweise ein Kohlenstoffatom, Sauerstoffatom, Stickstoffatom, Siliciumatom und Titanatom, obwohl keine Beschränkung in Bezug auf ein derartiges Atom besteht. Das Kohlenstoffatom ist von diesen bevorzugt.
Konkrete Beispiele für den organischen Liganden der Formel 1 sind im Folgenden angegeben. Jedoch ist der in der Erfindung verwendbare organische Ligand nicht auf die folgenden beschränkt.
Von den durch R₁₀₁ in Formel R2 dargestellten Gruppen sind eine Alkylgruppe, Cycloalkylgruppe, Arylgruppe und heterocyclische Gruppe bevorzugt und eine mit einem Fluoratom substituierte Alkylgruppe, mit einem Fluoratom substituierte Cycloalkylgruppe, eine Arylgruppe und eine aromatische heterocyclische Gruppe besonders bevorzugt.
Von den durch Y₁₀₁ in Formel R2 dargestellten Substituenten ist ein Sauerstoffatom bevorzugt.
In der Formel R2 sind ein Benzolring, Pyridinring, Thiophenring und Furanring von den durch Z₁₀₁ und die durch eine Doppelbindung gebundenen Kohlenstoffatomen gebildeten 4- bis 8-gliedrigen Ringen bevorzugt.
Obwohl konkrete Beispiele für eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes mit einem Anionenliganden im Folgenden angegeben sind, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
In der Erfindung ist das Farbumwandlungsfilter ein Wellenlängenumwandlungselement zur Änderung der Farbe von von einer Lichtquelle emittiertem Licht zu einer erforderlichen Farbe, wobei dies grundlegend ein Wellenlängenumwandlungselement mit der Fähigkeit zur Umwandlung der Wellenlänge des Lichts von der Lichtquelle in eine 10 nm oder mehr längere Wellenlänge als die des Lichts der Lichtquelle ist. Ein derartiges Farbfilter wird in der Praxis beispielsweise als Filter für ein Farbdisplay (ein Farbumwandlungsfilter mit der Fähigkeit zur Emission von blauem, grünem und rotem Licht, das aus Streifen von Elementen, die jeweils blaues Licht von der Lichtquelle in grünes oder rotes Licht umwandeln, besteht) gemäß der Beschreibung in JP O.P.I. Nr. 3-152897 , 9-245511 und 11-297477 , ein Filter mit Emission von weißem Licht (ein Farbumwandlungsfilter zur Emission von sichtbarem Licht in einem weiten Bereich von 400 nm bis 700 nm) zur Beleuchtung oder Hintergrundbeleuchtung eines Flüssigkristalldisplays, ein Filter zur partiellen Beleuchtung eines Neonschildes oder eines Messinstruments eines Autos (ein Farbumwandlungsfilter zur Anzeige einer erforderlichen Farbe in einem erforderlichen Bereich) verwendet.
Beispiele
Die Erfindung wird im Folgenden detailliert gemäß Beispielen beschrieben. Jedoch ist die Ausführungsform der Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
Beispiel 1-1:
Herstellung von elektrolumineszierendem Element UV-1
Ein Muster wurde auf einem Substrat, das aus einer Glasplatte bestand, auf der eine Schicht von 150 nm ITO gebildet war (NA-45, hergestellt von NH Technoglass Co. Ltd.), zur Herstellung einer Anode ausgebildet. Das auf diese Weise hergestellte transparente Substrat, das die transparente ITO-Elektrode trug, wurde einem Ultraschallwaschen durch Isopropylalkohol unterzogen und durch getrocknetes Stickstoffgas getrocknet. Dann wurde das Substrat 5 min durch UV und Ozon gereinigt. Das auf diese Weise erhaltene transparente Substrat wurde auf einer Substrathalterung einer üblichen Vakuumverdampfungsvorrichtung, die auf dem Markt erhältlich ist, fixiert. Ferner wurden 200 mg N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (TPD), 200 mg p-Quaterphenyl (PQP) und 200 mg Tris(8-hydroxychinolinat)-aluminium (Alq₃) jeweils in verschiedene Molybdänwiderstandsheizschiffchen gegeben und die Schiffchen wurden in der Vakuumverdampfungsvorrichtung installiert. Dann wurde der Druck in dem Vakuumbehälter auf 4 × 10^–4 Pa verringert. Das TPD tragende Heizschiffchen wurde durch Anlegen eines elektrischen Stroms auf 220°C erhitzt, um TDP auf das transparente Substrat mit einer Aufdampfrate von 0,1 bis 0,3 nm/s aufzudampfen. Auf diese Weise wurde eine positive-Löcher-Injektionsschicht mit einer Dicke von 60 nm bereitgestellt. Dann wurde das PQP tragende Heizschiffchen durch Anlegen eines elektrischen Stroms auf 220°C erhitzt, um PQP auf die positive-Löcher-Injektionsschicht mit einer Aufdampfrate von 0,1 bis 0,3 nm/s aufzudampfen. Auf diese Weise wurde eine Lichtemissionsschicht mit einer Dicke von 40 nm hergestellt. Darüberhinaus wurde das Alq₃ tragende Heizschiffchen durch Anlegen eines elektrischen Stroms auf 250°C erhitzt, um Alq₃ auf die Lichtemissionsschicht mit einer Aufdampfrate von 0,1 nm/s aufzudampfen. Auf diese Weise wurde eine Elektroneninjektionsschicht mit einer Dicke von 20 nm hergestellt. Die Temperatur des Substrats bei dem Aufdampfen war Raumtemperatur. Dann wurde der Vakuumbehälter geöffnet, eine Edelstahlmaske mit einem rechteckigen Loch auf der Elektroneninjektionsschicht befestigt. Andererseits wurden 3 g Magnesium in ein Molybdänheizschiffchen gegeben und 0,5 g Silber in ein aus Wolfram bestehendes Verdampfungskörbchen gegeben und diese wurden in der Verdampfungsvorrichtung installiert. Der Druck in dem Vakuumbehälter wurde auf 2 × 10^–4 Pa verringert und Magnesium wurde mit einer Rate von 1,5 bis 2,0 nm/s durch Anlegen eines elektrischen Stroms an das Magnesium tragende Schiffchen aufgedampft. Gleichzeitig wurde das Silber tragende Körbchen so erhitzt, dass das Silber mit einer Rate von 0,1 nm/s aufdampfte. Auf diese Weise wurde das elektrolumineszierende Element UV-1 mit einer gegenüberliegenden Elektrode, die aus einem Gemisch von Magnesium und Silber bestand, hergestellt.
Das Element war so eingerichtet, dass die ITO-Elektrode als Anode hergestellt wurde und die gegenüberliegende Elektrode als Kathode festgelegt wurde und ein Gleichstrom von 10 V angelegt wurde. Licht mit maximaler Emission bei einer Wellenlänge von 380 nm wurde emittiert.
Beispiel 1-2:
Herstellung des elektrolumineszierenden Vergleichselements B-1
Ein elektrolumineszierendes Vergleichselement B-1 wurde gemäß dem elektrolumineszierenden Element 1-1 hergestellt, wobei jedoch die Lichtemissionsverbindung p-Quaterphenyl (PQP) durch 4,4'-Bis(2,2'-diphenylvinyl)biphenyl (DPVBi) ersetzt wurde. Das Element wurde so eingestellt, dass die ITO-Elektrode als Anode hergestellt wurde und die gegenüberliegende Elektrode als Kathode eingestellt wurde und ein Gleichstrom von 10 V angelegt wurde. Blaues Licht mit maximaler Emission bei einer Wellenlänge von 475 nm wurde emittiert.
Beispiel 2-1:
Synthese der Beispielverbindung GL-10, Ba₂SiO₄:Eu²⁺
Eine alkalische Lösung wurde durch Zugabe von 150 ml Ethanol und 150 ml Wasser zu Ammoniakwasser, das 0,016 mol Ammoniak enthielt, hergestellt. Dann wurde eine Lösung, die aus 150 ml Ethanol und darin gelöst 8,33 g Tetraethoxysilan (0,04 mol) und 0,079 g (0,2 mol) Europium(III)-acetylacetonatkomplexdihydrat bestand, in die alkalische Lösung mit einer Rate von 1 ml/min unter Rühren bei Raumtemperatur getropft, wobei eine Solflüssigkeit gebildet wurde. Die auf diese Weise erhaltene Solflüssigkeit wurde in einem Verdampfer etwa 15fach eingeengt (etwa 30 ml) und 295 ml einer wässrigen 0,3 mol/l Bariumnitratlösung wurden zum Gelieren der Solflüssigkeit zugegeben.
Das auf diese Weise erhaltene gequollene Gel wurde eine Nacht bei 60°C in einem geschlossenen Gefäß gereift. Dann wurde das Gel in etwa 300 ml Ethanol durch Rühren dispergiert und durch Vakuumfiltration unter Verwendung von Filterpapier Advantec 5A abgetrennt. Das abgetrennte Material wurde bei Raumtemperatur getrocknet. Das getrocknete Gel wurde 2 h einer Heizbehandlung bei 1000°C in einer Atmosphäre von 5% H₂-N₂ unterzogen. Auf diese Weise wurden 2,7 g der anorganischen fluoreszierenden Substanz GL-10 (Ba₂SiO₄:Eu²⁺ _0.005) erhalten, die im Sonnenlicht blassgrünes Licht emittiert.
Die Zusammensetzung von GL-10 wurde durch ein Röntgenbeugungsspektrum analysiert. Es wurde ermittelt, dass die Hauptzusammensetzung Ba₂SiO₄ war und die etwas enthaltene Teilzusammensetzung BaSiO₄ und Ba₃SiO₅ war.
Es wurde ermittelt, das GL-10 eine grünes Licht emittierende fluoreszierende Substanz mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10,5 μm war und die Wellenlänge der maximalen Emission desselben 500 nm bei Anregung mit Licht von 405 nm betrug.
Feine Teilchen einer anorganischen fluoreszierenden Substanz mit Emission von rotem Licht RL-5 (durchschnittlicher Durchmesser: etwa 0,85 μm), die Licht mit einer maximalen Emission bei 610 nm emittierte (Anregungslicht: 375 nm), und eine feinteilige anorganische fluoreszierende Substanz mit Emission von blauem Licht BL-3 (durchschnittlicher Durchmesser: etwa 0,90 μm), die Licht mit einer maximalen Emission von 432 nm emittierte (Anregungslicht: 375 nm) wurden auf eine der von GL-10 ähnliche Weise hergestellt.
Beispiel 2-2:
Verbesserung der Oberflächeneigenschaft der feinteiligen anorganischen fluoreszierenden Substanz
Zu 0,16 g eines Aerogels mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 5 nm wurden 15 g Ethanol und 0,22 g γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan gegeben und das Gemisch wurde 1 h in einem offenen Gefäß bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch und 20 g der anorganischen fluoreszierenden Substanz BL-10 wurden in einen Mörser gegeben und ausreichend gemahlen. Das gemahlene Gemisch wurde 2 h bei 70°C in einem Ofen erhitzt und ferner bei 120°C 2 h in einem Ofen erhitzt. Daher war GL-10 im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaft verbessert.
Die Oberflächeneigenschaft von RL-5 und die von BL-3 wurden ebenfalls auf ähnliche Weise verbessert.
Beispiel 2-3:
Verbesserung der Oberflächeneigenschaft der anorganischen fluoreszierenden Vergleichssubstanz
Die Oberflächeneigenschaft der fluoreszierenden Vergleichssubstanz KX-605 (Zn₂SiO₄:Mn²⁺, hergestellt von Kasel-Optonics Co., Ltd.) wurde gemäß Beispiel 2-2 verbessert, wobei jedoch die anorganische fluoreszierende Substanz RL-5 durch KX-605 ersetzt wurde. KX-605 war eine fluoreszierende Substanz, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 7 μm aufwies und Licht mit einer Wellenlänge der maximalen Emission von 570 nm bei Anregung mit Licht von 343 nm emittierte.
Beispiel 3-1:
Herstellung eines Farbumwandlungsfilters unter Verwendung der anorganischen fluoreszierenden Substanz
Zu 10 g der oben erhaltenen anorganischen fluoreszierenden Substanz mit Emission von rotem Licht RL-5, die im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaft derselben verbessert war, wurden 30 g Butyralharz BX-1, das in 300 g eines Gemischs von Toluol/Methanol in einem Verhältnis 1/1 gelöst war, gegeben und gerührt und das Gemisch wurde auf eine Glasplatte so aufgetragen, dass eine Schicht mit einer Nassdicke von 200 μm gebildet wurde. Die beschichtete Glasplatte wurde 4 h bei 100°C in einem Ofen zum Trocknen erhitzt. Auf diese Weise wurde das Farbumwandlungsfilter F-1 gemäß der Erfindung hergestellt.
Die Farbumwandlungsfilter F-2 und F-3, die mit der anorganischen fluoreszierenden Substanz mit Emission von grünem Licht GL-10 bzw. der anorganischen Substanz mit Emission von blauem Licht BL-3 beschichtet waren, wurden ähnlich dem Farbumwandlungsfilter F-1 hergestellt.
Darüberhinaus wurde ein Vergleichsfarbumwandlungsfilter F-4, das mit der anorganischen fluoreszierenden Vergleichssubstanz KX-605 beschichtet war, auf die gleiche Weise hergestellt.
Die Farbumwandlungsfilter F-1, F-2 und F-3 gemäß der Erfindung waren fast farblos und transparent. Im Gegensatz dazu war das Vergleichsfarbumwandlungsfilter F-4 weißlich trüb und es wies fast keine Lichttransparenz auf.
Die Transparenz von F-1, F-2, F-3 und F-4 gegenüber sichtbarem Licht betrug 54%, 57%, 57% bzw. 4%.
Beispiel 3-2:
Herstellung eines Farbumwandlungsfilters unter Verwendung einer fluoreszierenden Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes
In 30 g eines Butyralharzes BX-1, das in 300 g eines Gemischs von Toluol/Ethanol im Verhältnis 1/1 gelöst war, wurden 3 g der fluoreszierenden Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes RE-17 gemäß der Erfindung gelöst. Die Lösung wurde auf einen Polyethersulfon(PES)film von 80 μm in einer Nassdicke von 150 μm aufgetragen und getrocknet, wobei ein Farbumwandlungsfilter mit Emission von rotem Licht F-5 gemäß der Erfindung hergestellt wurde.
Andererseits wurde ein Farbumwandlungsfilter mit Emission von grünem Licht F-6 gemäß der Erfindung gemäß F-5 hergestellt, wobei jedoch RE-23 anstelle von RE-17 verwendet wurde.
Ferner wurde ein Farbumwandlungsfilter mit Emission von grünem Licht F-7 gemäß der Erfindung gemäß F-5 hergestellt, wobei jedoch RE-1 anstelle von RE-17 verwendet wurde.
Beispiel 3-3:
Herstellung eines Farbumwandlungsfilters unter Verwendung eines fluoreszierenden Farbstoffs
Ein Vergleichsfarbumwandlungsfilter F-8, das grünes Licht bei Anregung mit blauem Licht emittiert, wurde gemäß Beispiel 3-2 hergestellt, wobei jedoch RE-17 durch 2,0 g Coumalin 6 und 0,5 g eines fluoreszierenden Pigments Solvent Yellow 116 ersetzt wurde.
Ein Vergleichsfarbumwandlungsfilter F-9, das rotes Licht bei Anregung mit blauem Licht emittiert, wurde gemäß Beispiel 3-2 hergestellt, wobei jedoch RE-17 durch 1,0 g eines fluoreszierenden Pigments Solvent Yellow 116 und 0,5 g Basic Violet 110 und 0,5 g Rhodamin 6G ersetzt wurde.
Das in Beispiel 3-3 hergestellte Farbumwandlungsfilter F-1 wurde auf ein in Beispiel 1-1 hergestelltes elektrolumineszierendes Element UV-1 gelegt und ein Gleichstrom von 12 V wurde an das elektrolumineszierende Element in einer Atmosphäre von getrocknetem Stickstoffgas angelegt. Rotes Licht wurde von dem Farbumwandlungsfilter emittiert. Die Leuchtdichte des von dem Farbumwandlungsfilter emittierten Lichts betrug 26 cd/m² und der Koordinatenpunkt bezüglich der CIE-Farbkoordinaten des Lichts war x = 0,64 und y = 0,29.
Beispiel 4-1:
Beurteilung von Lichtemissionswirkungsgrad und Lebensdauer des elektrolumineszierenden Elements

Die oben genannten Farbumwandlungsfilter der Erfindung und das Vergleichsfarbumwandlungsfilter wurden jeweils auf ein elektrolumineszierendes Element UV-1 oder elektrolumineszierendes Vergleichselement B-1 so gegeben, dass die Oberfläche der fluoreszierenden Schicht des Farbumwandlungsfilters der Lichtemissionsfläche des elektrolumineszierenden Elements gegenüberlag, und ein Gleichstrom von 12 V wurde kontinuierlich an das Element zur kontinuierlichen Emission von Licht in einem getrockneten Stickstoffgas bei 23°C angelegt. Der Lichtemissionswirkungsgrad (lm/W) zu Beginn der kontinuierlichen Emission und die Zeit für eine Verringerung der Leuchtdichte um 50 (d. h. die Halbwertszeit derselben) wurden ermittelt. Der Lichtemissionswirkungsgrad wurde als Relativwert, bezogen auf den Wirkungsgrad von Prüfling Nr. 7 als 100, beschrieben und die Halbwertszeit der Leuchtdichte wurde als Relativwert, bezogen auf die Halbwertszeit von Prüfling Nr. 7 als 100, beschrieben. Die Ergebnisse der Experimente sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Prüfling Nr.	organisches elektrolumineszierendes Element	Farbumwandlungsfilter	Lichtemissionswirkungsgrad (Relativwert)	Farbe des emittierten Lichts	Halbwertszeit der Leuchtdichte (Relativwert)	Anmerkung
1	UV-1	F-1	71	Rot	169	Vergleich
2	UV-1	F-5	68	Rot	156	Vergleich
3	B-1	F-9	25	Rot	103	Vergleich
4	UV-1	F-2	168	Grün	186	Vergleich
5	UV-1	F-4	15	Grün	161	Vergleich
6	UV-1	F-6	155	Grün	162	Vergleich
7	B-1	F-8	100	Grün	100	Vergleich
8	UV-1	F-3	111	Blau	186	Vergleich
9	UV-1	F-7	108	Blau	169	Vergleich

Die Prüflinge Nr. 1 und Nr. 2 weisen im Hinblick auf den Lichtemissionswirkungsgrad höhere Werte und im Hinblick auf die Halbwertszeit längere Werte im Vergleich zu Prüfling Nr. 3 auf. Der Ton des Lichts, der jeweils von den Prüflingen Nr. 1 und Nr. 2 emittiert wurde, war besser als der des von dem Prüfling Nr. 3 emittierten Lichts.
Es wurde ermittelt, dass die elektrolumineszierenden Elemente, die die Farbumwandlungsfilter aufweisen, die grünes Licht emittieren, die Prüflinge Nr. 4 und Nr. 6 im Hinblick auf den Lichtemissionswirkungsgrad im Vergleich zu Prüfling Nr. 5 beträchtlich höhere Werte aufweisen. Ferner wurde ermittelt, dass die Prüflinge Nr. 4 und Nr. 6 im Hinblick auf den Lichtemissionswirkungsgrad höhere Werte aufwiesen und im Hinblick auf die Halbwertszeit längere Werte im Vergleich zu Prüfling Nr. 7, der aus dem blaues Licht emittierenden elektrolumineszierenden Element und dem Farbumwandlungsfilter bestand, aufwiesen. Der Ton von Licht, das von den Prüflingen Nr. 4 und Nr. 6 emittiert wurde, war besser als der von Licht, das von Prüfling Nr. 7 emittiert wurde. Ferner wurde festgestellt, dass die Prüflinge Nr. 8 und Nr. 9 den höchsten Lichtemissionswirkungsgrad und die höchste Betriebsstabilität aufweisen.
Beispiel 5-1:
Beurteilung von LED-Element
Die Farbumwandlungsfilter F-1 oder F-5 wurden jeweils auf ein Ultraviolettemissions-LED-Element (UV-LED-Lampe, hergestellt von Nichia Kagaku Co., Ltd.) so gegeben, dass die fluoreszierende Substanzschicht nahe dem LED-Element platziert war, und es wurde eine elektrische Spannung zur Emission von Licht angelegt. Rotes Licht mit einer hohen Leuchtdichte und gutem Ton wurde emittiert. In ähnlicher Weise wurden das Farbumwandlungsfilter F-2 und F-6 jeweils auf das LED-Element gesetzt und es wurde eine elektrische Spannung angelegt. Grünes Licht mit einer hohen Leuchtdichte und gutem Ton wurde emittiert. Die Farbumwandlungsfilter F-3 und F-7 wurden jeweils auf das LED-Element gegeben und es wurde eine elektrische Spannung angelegt. Blaues Licht mit einer hohen Leuchtdichte und gutem Ton wurde emittiert.
Beispiel 6-1:
Herstellung eines elektrolumineszierenden Elements S-N7 unter Verwendung der Verbindung N-7 gemäß der Erfindung
Ein elektrolumineszierendes Element S-N7 wurde gemäß Beispiel 1-1 hergestellt, wobei jedoch die lichtemittierende Substanz p-Quaterphenyl (PQP) durch die Verbindung N-7 gemäß der Erfindung ersetzt wurde.
Das Element wurde so eingestellt, dass die ITO-Elektrode eine Anode war und die gegenüberliegende Elektrode, die aus Silber und Magnesium bestand, eine Kathode war und ein Gleichstrom von 10 V über die Elektroden angelegt wurden. Violettes Licht wurde emittiert.
Beispiel 7-1:
Beurteilung der Verbindung mit Emission von Licht im nahen Ultraviolettbereich oder violettem Licht
Das Farbumwandlungsfilter F-2 wurde auf das elektrolumineszierende Element mit Emission von violettem Licht 6-1 und das elektrolumineszierende Element UV-1 so gegeben, dass die fluoreszierende Substanzschicht des Farbumwandlungsfilters der Lichtemissionsoberfläche des elektrolumineszierenden Elements gegenüber lag. Die Elemente wurden jeweils kontinuierlich durch Anlegen eines Gleichstroms von 15 V bei 23°C in einer getrockneten Stickstoffgasatmosphäre beleuchtet.

Die Leuchtdichte (cd/m²) zu Beginn der Lichtemission und die Zeit zur Verringerung des Lichts um 50% wurden ermittelt. Die Leuchtdichte von Licht wurde als Relativwert, wobei die von Prüfling 701 auf 100 festgelegt wurde, beschrieben und die Zeit für eine Verringerung der Leuchtdichte um 50% wurde durch einen Relativwert, wobei die Zeit zur Reduktion um 50% von Beispiel Nr. 701 auf 100 festgelegt wurde, beschrieben. Die Ergebnisse der Experimente sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Prüfling Nr.	organisches elektrolumineszierendes Element	Farbumwandlungsfilter	Leuchtdichte von emittiertem Licht (Relativwert)	Farbe des emittierten Lichts	Halbwertszeit der Leuchtdichte (Relativwert)	Anmerkung
701	UV-1	F-2	100	Grün	169	Vergleich
702	S-N7	F-2	178	Grün	156	Erf.

Wie in Tabelle 2 angegeben ist, emittiert das elektrolumineszierende Element S-N7 unter Verwendung der Verbindung N-7 gemäß der Erfindung eine beträchtlich höhere Leuchtdichte und es weist eine verbesserte Halbwertszeit im Vergleich mit dem elektrolumineszierenden Element unter Verwendung des üblichen Lichtemissionsmaterials UV-1 bei Verwendung des gleichen Farbumwandlungsfilters auf.
Beispiel eines Syntheseverfahrens der Verbindung gemäß der Erfindung
Ein 2-Arylphenylpyridinderivat der Formel N1 kann durch das Verfahren gemäß der Beschreibung in Shuichi Oi, Susumu Fukita and Yoshio Inoue, Chem. Comumn., 1998, 1439–2440, synthetisiert werden. Reaktionsschema 1
Wirkung der Erfindung
Die erste Wirkung der Erfindung ist die Gewinnung eines Farbumwandlungsfilters unter Verwendung feiner Teilchen einer anorganischen fluoreszierenden Substanz oder eines Seltenerdmetallkomplexes, der mit einem organischen Liganden koordiniert ist, gemäß der Erfindung. Die zweite Wirkung der Erfindung ist die Feststellung, dass die Wellenlänge von Licht in eine Wellenlänge von sichtbarem Licht durch die Verwendung einer Kombination eines Farbumwandlungsfilters gemäß der Erfindung und eines bekannten organischen elektrolumineszierenden Elements mit Emission von Licht im nahen Ultraviolettbereich umgewandelt werden kann. Die dritte Wirkung der Erfindung ist die Feststellung, dass ein geeignetes Licht durch eine Kombination von einem Farbumwandlungsfilter der Erfindung und einem organischen elektrolumineszierenden Element unter Verwendung einer Verbindung der Erfindung emittiert wird und dass die Lichtemission von einer derartigen Kombination eine lange Halbwertszeit aufweist. Die vierte Wirkung der Erfindung ist die Feststellung, dass sowohl eine hohe Leuchtdichte als auch eine lange Halbwertszeit durch das organische elektrolumineszierende Element unter Verwendung einer Verbindung der Erfindung, die eine Biarylgruppe aufweist, in der eine Bindungsachse besteht, die interne Rotationsisomerie ergeben kann, erhalten werden können.

Claims

Verwendung einer Verbindung der folgenden Formel N1 als elektrolumineszierendes Material: Formel N1
worin Ar für eine optional substituierte Phenylgruppe steht; A für ein Kohlenstoffatom oder ein Stickstoffatom steht; X für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen, Stickstoff enthaltenden aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht; Y für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen aromatischen Kohlenwasserstoff- oder aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht, wobei die Bindung C-N, C-A oder C-C in der Formel eine Einfachbindung oder Doppelbindung ist, und R für ein Wasserstoffatom, einen Substituenten oder Ar steht; wobei der Stickstoff enthaltende aromatische heterocyclische Ring der Formel
und der aromatische Kohlenwasserstoffring oder der aromatische heterocyclische Ring der Formel
jeweils mit einem Kohlenwasserstoffring oder einem heterocyclischen Ring kondensiert sein können.
Elektrolumineszierendes Element, das ein elektrolumineszierendes Material der folgenden Formel N1 und eine anorganische fluoreszierende Substanz mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge, die von der des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts verschieden ist, bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts umfasst: Formel N1
worin Ar für eine Arylgruppe steht; A für ein Kohlenstoffatom oder ein Stickstoffatom steht; X für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen, Stickstoff enthaltenden aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht; Y für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen aromatischen Kohlenwasserstoff- oder aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht, wobei die Bindung C-N, C-A oder C-C in der Formel eine Einfachbindung oder Doppelbindung ist, und R für ein Wasserstoffatom, einen Substituenten oder Ar steht; wobei der Stickstoff enthaltende aromatische heterocyclische Ring der Formel
und der aromatische Kohlenwasserstoffring oder der aromatische heterocyclische Ring der Formel
jeweils mit einem Kohlenwasserstoffring oder einem heterocyclischen Ring kondensiert sein können.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 2, wobei die anorganische fluoreszierende Substanz eine durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellte anorganische fluoreszierende Substanz ist.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 2 oder 3, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von der anorganischen fluoreszierenden Substanz emittierten Lichts im Bereich von 400 nm bis 700 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von der anorganischen fluoreszierenden Substanz emittierten Lichts im Bereich von 600 nm bis 700 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts nicht mehr als 430 nm beträgt.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 6, wobei die maximale Emissionswellenlänge von von dem elektrolumineszierenden Material emittiertem Licht im Bereich von 400 nm bis 430 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das elektrolumineszierende Material ein organisches LED-Material ist.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das elektrolumineszierende Material ein anorganisches LED-Material ist.
Elektrolumineszierendes Element, das ein elektrolumineszierendes Material der folgenden Formel N1 und eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge, die von der des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts verschieden ist, bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts umfasst: Formel N1
worin Ar für eine Arylgruppe steht; A für ein Kohlenstoffatom oder ein Stickstoffatom steht; X für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen, Stickstoff enthaltenden aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht; Y für eine zur Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen aromatischen Kohlenwasserstoff- oder aromatischen heterocyclischen Rings notwendige Gruppe von Atomen steht, wobei die Bindung C-N, C-A oder C-C in der Formel eine Einfachbindung oder Doppelbindung ist, und R für ein Wasserstoffatom, einen Substituenten oder Ar steht; wobei der Stickstoff enthaltende aromatische heterocyclische Ring der Formel
und der aromatische Kohlenwasserstoffring oder der aromatische heterocyclische Ring der Formel
jeweils mit einem Kohlenwasserstoffring oder einem heterocyclischen Ring kondensiert sein können.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 10, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von der fluoreszierenden Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes emittierten Lichts im Bereich von 400 nm bis 700 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 10 oder 11, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von der fluoreszierenden Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes emittierten Lichts im Bereich von 600 nm bis 700 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die maximale Emissionswellenlänge des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts nicht mehr als 430 nm beträgt.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 13, wobei die maximale Emissionswellenlänge von von dem elektrolumineszierenden Material emittiertem Licht im Bereich von 400 nm bis 430 nm liegt.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das elektrolumineszierende Material ein organisches LED-Material ist.
Elektrolumineszierendes Element nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das elektrolumineszierende Material ein anorganisches LED-Material ist.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 2, das ein Substrat und darauf befindlich eine Schicht, die mindestens das elektrolumineszierende Material gemäß der Definition in Anspruch 2 enthält, und eine Farbumwandlungsschicht umfasst, wobei die Farbumwandlungsschicht eine anorganische fluoreszierende Substanz mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 400 bis 500 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts, eine anorganische fluoreszierende Substanz mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 501 bis 600 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts und eine anorganische fluoreszierende Substanz mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 601 bis 700 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts umfasst.
Elektrolumineszierendes Element nach Anspruch 10, das ein Substrat und darauf befindlich eine Schicht, die elektrolumineszierendes Material gemäß der Definition in Anspruch 2 enthält, und eine Farbumwandlungsschicht umfasst, wobei die Farbumwandlungsschicht eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 400 bis 500 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts, eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 501 bis 600 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts und eine fluoreszierende Substanz eines Seltenerdmetallkomplexes mit der Fähigkeit zur Emission von Licht mit einer maximalen Emissionswellenlänge von 601 bis 700 nm bei Absorption des von dem elektrolumineszierenden Material emittierten Lichts umfasst.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei in der Formel N1 A ein Kohlenstoffatom ist.