JP2002025779A

JP2002025779A - 液晶表示機能を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子及び液晶材料

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Publication number: JP2002025779A
Application number: JP2001130527A
Authority: JP
Inventors: Junji Kido; 淳二城戸; Hitoshi Nakada; 仁仲田; Teruo Toma; 照夫當摩; Tatsufumi Murayama; 竜史村山; Toshihisa Yuki; 敏尚結城
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-01-25
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP4749591B2

Abstract

(57)【要約】【目的】キャリア輸送層３及び／又は有機発光層４に
液晶層を組み込むことにより、層数の増加を招くことな
く、液晶表示機能を有機エレクトロルミネッセンス素子
に付与する。【構成】この有機エレクトロルミネッセンス素子は、
キャリア輸送層３及び／又は有機発光層４にネマチック
液晶層，低分子キャリア輸送材料を分散させた液晶層等
で形成している。発光開始電圧より低い電圧ではコント
ラストが変化する液晶ディスプレイとして、発光開始電
圧以上ではエレクトロルミネッセンスディスプレイとし
て駆動する。有機発光層４を液晶層とする場合、ネマチ
ック液晶層で形成する。キャリア輸送層及び有機発光層
の双方に液晶機能を付与することも可能である。電界発
光性を呈する液晶材料で有機発光層を形成すると、キャ
リア輸送層３を省略できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイとし
ても働く有機エレクトロルミネッセンス素子及びその有
機エレクトロルミネッセンス素子に適した液晶材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子は、
透明基板上に透明電極（陽極），キャリア輸送層，有機
発光層，背面電極（陰極）を順次積層した構造をもって
いる。複数の透明電極をＸ−Ｘ方向に、複数の背面電極
をＹ−Ｙ方向に配列することにより、ＸＹマトリックス
が形成される。透明電極及び背面電極を介してＸＹマト
リックス上の所定位置に駆動電流を供給すると、陽極側
からのホールと陰極側からの電子が有機発光層で再結合
し、有機発光体分子が励起され面状に発光する。発光
は、透明電極及び透明基板を通して外部に取り出され
る。

【０００３】有機エレクトロルミネッセンスは、有機発
光層自体が発光するため、液晶ディスプレイに比較して
鮮明な映像が得られる。しかし、外光の反射を利用する
受光型の液晶ディスプレイに比較すると、消費電力が大
きなことが欠点である。他方、液晶ディスプレイでは、
明るい条件下ではコントラストがよいため見やすい映像
が得られるものの、暗所での見難さを解消するため照度
不足をバックライトで補っている。そのため、バックラ
イト点灯のための消費電力が大きくなりがちである。

【０００４】そこで、実開昭５９−１８１４２２号公報
では、エレクトロルミネッセンス素子を液晶表示素子に
積層した液晶表示装置を紹介している。この液晶表示装
置は、エレクトロルミネッセンス素子の面発光を利用し
ているため、暗所でも表示が視認できる。また、エレク
トロルミネッセンス素子に液晶表示素子を積層している
ので、液晶表示器の裏面にエレクトロルミネッセンス素
子を配置したものに比較して薄型化できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実開昭５９−１８１４
２２号公報で紹介されている液晶表示装置は、透明電
極，配向膜，偏光板，スペーサ，液晶層からなる液晶表
示器を一対のガラス基板の間に挟んだ後、一方のガラス
基板にエレクトロルミネッセンス素子を形成している。
液晶表示素子及びエレクトロルミネッセンス素子を単に
積層した構成であることから、積層数が増加し製造工程
が複雑化する。積層数の増加は、表示装置の厚み低減に
も制約を加える。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、キャリア輸送層
及び／又は有機発光層に液晶機能をもたせ、昼間や明る
い照明下で液晶ディスプレイとして駆動させ、夜間や照
明のない暗所ではエレクトロルミネッセンスディスプレ
イとして駆動させることにより、消費電力を低減した有
機エレクトロルミネッセンス素子及び電界発光性を呈す
る液晶材料を提供することを目的とする。

【０００７】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素
子は、キャリア輸送層及び有機発光層の何れか一方又は
双方に液晶機能を付与し、印加電圧に応じて液晶ディス
プレイ又はエレクトロルミネッセンスディスプレイとし
て駆動させる。たとえば、現状の有機エレクトロルミネ
ッセンス素子では駆動電圧が高いことから、発光開始電
圧より低い電圧ではコントラストが変化する液晶ディス
プレイとして、発光開始電圧以上ではエレクトロルミネ
ッセンスディスプレイとして駆動させることにより消費
電力の節減が図られる。有機エレクトロルミネッセンス
素子の改良に伴って液晶よりも低い電圧で駆動可能にな
ることも予想され、このような場合には映像の見易さに
応じて表示形態を切り替える方式が採用される。

【０００８】キャリア輸送層が液晶機能をもつ有機エレ
クトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透明な
対向する透明電極と背面電極との間に、少なくとも１層
の液晶からなるキャリア輸送層と、少なくとも１層の有
機発光層を有する。有機発光層は、ポリマー又は低分子
分散ポリマーで形成され、或いはポリマー及びモノマー
の複層で構成される。キャリア輸送層は、ネマチック液
晶層，低分子キャリア輸送材料を分散させた液晶層等で
形成される。

【０００９】有機発光層が液晶機能をもつ有機エレクト
ロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透明な対向
する透明電極と背面電極との間に、少なくとも１層のキ
ャリア輸送層と、少なくとも１層の液晶からなる有機発
光層を有する。この場合、キャリア輸送層は、ポリマー
又は低分子分散ポリマーで形成され、或いはポリマー及
びモノマーの複層で構成される。他方、有機発光層がネ
マチック液晶層で形成される。

【００１０】キャリア輸送層及び有機発光層の双方に液
晶機能を付与した有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、液晶材料を混合した有機発光層及びキャリア輸送層
が透明電極と背面電極との間に積層される。液晶層は、
たとえば有機発光材料と液晶をブレンドする等、２種以
上の異なる有機化合物を含むことができる。電界発光性
のある液晶材料を使用すると、キャリア輸送層を省略し
て有機エレクトロルミネッセンス素子を作製することも
可能である。なお、本件明細書でいう「電界発光性」と
は、電界発光素子として機能するキャリア輸送性（キャ
リア注入性を含む）及び発光性を意味する。

【００１１】電界発光性のある液晶材料としては、化学
構造を以下の一般式に掲げる化合物が使用される。化合
物１には12-ＯＫＢ，8-ＯＫＢ，16-ＯＫＢ等があり、化
合物２には18-ＯＸＤ，化合物３には8-ＯＣｕ，化合物
４には8-ＰＮＰ-Ｏ12，化合物５にはＴＰＤ-8がある。

【００１２】

【００１３】

【実施の形態】有機エレクトロルミネッセンス素子は、
図１に示すように、透明ガラス，透明樹脂シート等の透
明基板１の上に、ＩＴＯ等の透明電極２（陽極）を蒸着
法等で形成した後、キャリア輸送層３，有機発光層４，
及び背面電極５（陰極）を順次積層し、背面電極５側を
ガラス板，金属板等の保護層で封止している。透明電極
２はＸ−Ｘ方向に延びる複数の線状に形成され、背面電
極５は透明電極２に直交するＹ−Ｙ方向に沿った複数の
線状に形成される。有機発光層４と背面電極５との間に
電子輸送層を設けた３層構造にすることもできる。

【００１４】透明電極２と背面電極５との間に駆動回路
６から電圧が印加される。印加電圧を映像データ等の信
号に応じて制御することにより、ＸＹマトリックス上で
所定位置の有機発光層４を発光させ，所定の映像が発現
される。印加電圧としては、通常は正の直流電圧が印加
されるが、有機発光層４の劣化を抑制するため逆方向電
圧を重畳することも可能である。駆動方法は、単純マト
リックス方式，アクティブマトリックス方式の何れでも
良い。

【００１５】有機発光層４の有機発光材料としては、た
とえば次のポリマーやコポリマーが単独で又は複合して
使用される。ポリマー系の有機発光層は、溶液からのコ
ーティングによって形成することができる。なお、本件
明細書では、コポリマーを包含する意味でポリマーを使
用する。

【００１６】

【００１７】

【００１８】ポリビニルカルバゾール

【００１９】ポリチオフェン系：

【００２０】ポリシラン系：

【００２１】コポリマー：Ｐ（ＶＫ-co-ＯＸＤ）（9-ビニリカルバゾ
ールとオキサジアゾールビニルモノマーのランダム共重
合体），ＰＴＤＯＸＤ（ＴＰＤとオキサジアゾールの交
互配列ポリマー）

【００２２】ポリマーに低分子を分散させた低分子分散
ポリマーを有機発光層の形成に使用することも可能であ
る。ドーパントには、たとえば次に掲げる構造式をもつ
有機化合物が使用される。なかでも、Ir(ppy)₃は、低分
子キャリア輸送材料や有機発光層の構成成分として有効
な化合物である。Ir(ppy)₃はイリジウム錯体であるが、
Ir(ppy)₃以外にも(ppy)₂Ir(acac)，Ir(BQ)₃，(BQ)₂Ir(a
cac)，Ir(THP)₃，(THP)₂Ir(acac)，Ir(BO)₃，(BO)₂(aca
c)，Ir(BT)₃，(BT)₂Ir(acac)，Ir(BTP)₃，(BTP)₂Ir(aca
c)，PtOEP等の重金属イオンを中心に有し、燐光を示す
有機金属錯体が使用可能である。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】低分子分散ポリマーを使用すると、ドーパ
ントの種類及び濃度に応じて発光色を容易に調整でき
る。たとえば、ＰＶＫ（ポリビニリカルバゾール）をＴ
ＰＢ（1,1,4,4,−テトラフェニル−1,3−ブタジエ
ン），クマリン，ＤＣＭー１，ルブレン等の蛍光色素で
ドープすると青色，緑色，オレンジ色等の発色が得られ
る。また、低分子分散ポリマーを有機発光層に使用する
場合、予め複数の色素でポリマーをドーピングしてお
き、特定波長の光照射で特定色素の蛍光性を消失させる
ことにより、光照射部分の発光色を他の部分と異ならせ
ることも可能である。このとき、フォトマスクを用いた
部分照射で発光面をパターン化することもできる。

【００３７】有機発光層を複層構成にすることも可能で
ある。たとえば、正孔輸送性のポリ（Ｎ−ビニルカルバ
ゾール）を発光層とし、ホールブロック層として（1,2,
4−トリアゾール誘導体／アルミ錯体）を積層すると、
青色発色の発光層が形成される。また、ポリ（Ｎ−ビニ
ルカルバゾール）層を蛍光色素でドーピングすることに
より発光色が任意に調整される。

【００３８】液晶ディスプレイとしての機能は、有機エ
レクトロルミネッセンス材料として知られているキャリ
ア輸送材料や有機発光材料にネマチック液晶層等の液晶
層を積層又は混合することにより、キャリア輸送層や有
機発光層に付与される。或いは、1分子で液晶及び有機
エレクトロルミネッセンスの両機能を発現する材料でキ
ャリア輸送層や有機発光層を形成することも可能であ
る。液晶及び有機エレクトロルミネッセンスの両機能を
発現する材料は、たとえば次のような方法で合成したネ
マチック液晶が使用される。

【００３９】〔キャリア輸送性液晶分子： 2-1,4-カル
バゾール-4'‐n-オクチロキシビフェニル（8-ＯＫＢ）
の合成〕4-ブロモ-4'-ヒドロキシビフェニルをシクロヘ
キサノンに溶解し、炭酸カリウムと1-ヨードオクタンを
加え、窒素雰囲気中で還流させながら反応させる。反応
終了後に反応生成物をジエチルエーテルに溶解して濾過
し、回収した濾液から溶媒を除去し、エタノールで精製
して再結晶させることにより白色固体（8-ＯＢ）が得ら
れる。

【００４０】

【００４１】8-ＯＢ，カルバゾール，酢酸パラジウム，
ホスフィン，ナトリウム第三級ブチラート，o-キシレン
を加え，窒素雰囲気中で還流させながら反応させる。反
応終了後にクロロホルムで反応生成物を抽出し、蒸留水
で洗浄し、カラムクロマトグラフィ法（クロロホルム：
n-ヘキサン=１：２）で精製して再結晶させることによ
り白色固体（8-ＯＫＢ）として得られる。

【００４２】

【００４３】〔キャリア輸送性液晶分子： 2-2,4-カル
バゾール-4'-n-ドデカキシビフェニル（12-ＯＫＢ）の
合成〕4-ブロモ-4'-ヒドロキシビフェニルをシクロヘキ
サノンに溶解し、炭酸カリウムと1-ヨードデカンを加
え、窒素雰囲気中で還流させながら反応させる。反応終
了後に反応生成物をジエチルエーテルに溶解して濾過
し、回収した濾液から溶媒を除去し、エタノールで精製
して再結晶させることにより白色固体（12-ＯＢ）が得
られる。

【００４４】

【００４５】12-ＯＢ，カルバゾール，酢酸パラジウ
ム，ホスフィン，ナトリウム第三級ブチラート，ｏ-キ
シレンを加え，窒素雰囲気中で還流させながら反応させ
る。反応終了後にクロロホルムで反応生成物を抽出し、
蒸留水で洗浄し、カラムクロマトグラフィ法（クロロホ
ルム：n-ヘキサン=１：２）で精製し、エタノールで再
結晶させることにより白色固体（12-ＯＫＢ）として得
られる。

【００４６】

【００４７】〔2-1,2-(4-n-メチルオクタデシルアミノ
フェニル)-5-(4-シアノフェニル)-1,3,4-オキサジアゾ
ール（18-ＯＸＤ）の合成〕Ｎ-メチルオクタデシルアミ
ン（Ｎａ）をシクロヘキサノンに溶解し、炭酸カリウム
及び4-ボロモベンゾニトリルを加え、窒素雰囲気中で還
流させながら反応させる。反応終了後にクロロホルムに
反応生成物を溶解して濾過し、濾液を回収して溶媒を除
去した後、未反応物を昇華させることにより黄色の固体
（Ｎａｂ）が得られる。

【００４８】

【００４９】得られた黄色の固体（Ｎａｂ）と過剰のア
ジ化ナトリウム及び塩化アンモニウムをジメチルホルム
アミド中で加熱還流させながら反応させた後、蒸留水及
びクロロホルムで洗浄することにより、褐色の粘体（４
ＮａｂＮ）が得られる。

【００５０】

【００５１】ピリジンに４ＮａｂＮを溶解して窒素雰囲
気中で加熱還流させ、ピリジンに溶解した4-シアノベン
ゾイルクロリドを滴下しながら反応させる。反応終了後
に反応生成物からピリジンを留去した後、蒸留水及びク
ロロホルムで反応生成物を洗浄することにより褐色の粘
体として得られる。更に、カラムクロマトグラフィ法
（酢酸エチル：n-ヘキサン=３：２）で精製すると褐色
の固体になり、メタノールを用いて再結晶させると黄白
色の固体（18-ＯＸＤ）となる。

【００５２】

【００５３】〔2-2,4-クマリン-4'-n-オクチル(8-ＯＣ
ｕ）の合成〕4-クマリンをシクロヘキサノンに溶解し、
炭酸カリウム及び1-ヨードオクタンを加え、窒素雰囲気
中で還流させながら反応させる。反応終了後にテトラヒ
ドロフランに反応生成物を溶解させて濾過し、回収した
濾液から溶媒を除去した後、n-ヘキサンで再結晶させる
と、白色の固体(8-ＯＣｕ）として得られる。

【００５４】

【００５５】〔2,3,4-カルバゾール-4'-n-ドデカヘキシ
ルビフェニル（16-ＯＫＢ）の合成〕4-ブロモ-4'-ヒド
ロキシビフェニルをシクロヘキサノンに溶解し、炭酸カ
リウム及び1-ブロモドデカキシルを加え、窒素雰囲気中
で還流させながら反応させる。反応終了後に反応生成物
をジエチルエーテルに溶解して濾過し、濾液を回収して
溶媒を除去し、エタノールで精製して再結晶させること
により白色の固体（16-ＯＢ）が得られる。

【００５６】

【００５７】16-ＯＢ，カルバゾール，酢酸パラジウ
ム，ホスフィン，ナトリウム第三級ブチラート，o-キシ
レンを加え、窒素雰囲気中で還流させながら反応させ
る。反応終了後に反応生成物をクロロホルムで抽出し、
蒸留水で洗浄し、カラムクロマトグラフィ法（クロロホ
ルム：n-ヘキサノン=１：２）で精製し、エタノールで
再結晶させることにより白色の固体（16-ＯＫＢ）が得
られる。

【００５８】〔キャリア輸送性液晶分子：N,N'-(4-オクチロキシフェ
ニル)-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン（ＴＤＰ-8）の
合成〕

【００５９】キャリア（ホール）輸送性液晶材料である
ＴＰＤ-8は、オクチルヨードベンゼン（ＯＩＢ）を経由
して次の方法で合成される。先ず、p-ヨードフェノール
をシクロヘキサンに溶解して、炭酸カリウム，1-ヨード
オクタンを加え、窒素雰囲気下で還流しながら２４時間
反応させる。反応終了後、反応物を濾過して茶色の液体
を得た後、n-ヘキサンを展開溶媒とするカラムクロマト
グラフィ法で精製することにより淡黄色の液体が得られ
る。淡黄色の液体を６０℃で８時間真空乾燥することに
よりＯＩＢが回収される。

【００６０】ＯＩＢ，N,N'-ジフェニルベンジン，酢酸
パラジウム，トリ-tert-ブチルホスフィン，ナトリウム
第三級ブチラート，o-キシレンを加え、窒素雰囲気下で
２４時間還流させ、反応終了後にクロロホルムで抽出
し、水で洗浄することにより黒色の粘体が得られる。ク
ロロホルム：n-ヘキサン＝１：１のカラムクロマトグラ
フィ法で黒色粘体を精製することにより無色透明の粘体
となる。次いで、無色透明の粘体を凍結乾燥し、2-プロ
パノールで再結晶させることにより白色の固体（ＴＰＤ
-8）が得られる。

【００６１】

【００６２】〔両キャリア輸送性液晶分子：2-4,2-(4'-
オクチルフェニル)-6-ドデシルオキシナフタレン(8-Ｐ
ＮＰ-Ｏ12）の合成〕6-ブロモ-2-ナフトールをシクロヘ
キサノンに溶解し、炭酸カリウム及び1-ブロモドデカン
を加え、窒素雰囲気中で還流させながら反応させ、反応
終了後に反応生成物をジエタノールに溶解して濾過し、
回収した濾液から溶媒を除去し、メタノールで精製して
再結晶させることにより白色の固体（12ＮａＢ）が得ら
れる。

【００６３】

【００６４】4-ブロモ-n-オクチルベンゼンをテトラヒ
ドロフランに溶解し、窒素雰囲気中で氷点下まで冷却
し、n-ブチルリチウムを加えて０℃で反応させた後、再
び氷点下まで冷却し、2-イソプロポキシ-4,4,5,5-テト
ラメチル-1,3,2-ジオキボランを加えて室温で反応さ
せ、反応終了後に蒸留水を加えてクロロホルム及び食塩
水で洗浄し、カラムクロマトグラフィ法（クロロホル
ム：n-ヘキサノン＝１：２）で精製することにより、無
色透明の液体（8ＢＢ）が得られる。

【００６５】

【００６６】12ＮａＢ及び8ＢＢをテトラヒドロフラン
に溶解し、炭酸カリウム水溶液及びＰｄ(ＰＰｈ₃)₄を加
えて温間で反応させ、反応終了後に蒸留水を加え、クロ
ロホルム及び食塩水で洗浄した後、カラムクロマトグラ
フィ法（クロロホルム：n-ヘキサノン＝１：２）で精製
することにより、白色の固体（8-ＰＮＰ-Ｏ12）が得ら
れる。

【００６７】

【００６８】

【実施例１】ＩＴＯ薄膜が形成されたガラス基板（透明
基板１）を洗浄した後、ポジ型レジスト材料をスピンコ
ート法で塗布し、１００℃で５０分間アニールすること
によりレジスト膜を形成した。次いで、所定のパターン
が形成されたフォトマスクを用いて１０秒間紫外線照射
し、現像後、可溶化したレジスト材料をイオン交換水で
洗い流した。このガラス基板をエッチングした後、残っ
ているレジストを剥離することにより所定のＩＴＯパタ
ーン（透明電極２）が形成された。

【００６９】ＩＴＯパターンが形成されたガラス基板
に、膜厚１００ｎｍの有機発光材料ＭＥＨ−ＰＰＶ〔ポ
リ(2-メトキシ,5-(2'-エチル-へクソキシ)-1,4-フェニ
レンビニレン〕を成膜しラビングした。他方のガラス基
板には、蒸着法でＡｌ薄膜（背面電極５）を設けた後、
ＭＥＨ-ＰＰＶを１００ｎｍ成膜しラビングした。ラビ
ング後、２枚のガラス基板を重ね合わせ、液晶封入口を
除いてエポキシ樹脂で接着した。なお，セルギャップ
は、９００ｎｍに調整した。

【００７０】電子輸送性発光材料として使用したＭＥＨ
−ＰＰＶは、2-2-1,1-(2'-エチル-ヘキシロキシ)-4-メ
トキシベンゼン（ＥＨＭＢ），2-2-2,1,4-bis(クロロメ
チル)-2-(2'-エチル-ヘキシロキシ)-5-メトキシベンゼ
ン（ＢＣＭＢ）を経由して次の方法で合成した。先ず、
メトキシフェノール，水酸化カリウムをエタノールに溶
解させた溶液に、エタノールに溶解させた3-ブロモメチ
ルヘプタンを窒素気流中で滴下した。滴下終了後、オイ
ルバス中８０℃で２４時間還流した。反応終了後、溶液
を濾過し、濾液を回収してエバポレータで溶媒を除去し
た。残った溶液にクロロホルムを加え、１Ｎ希塩酸水溶
液，１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液，水の順で洗浄し、７
０℃で８時間真空乾燥させた後，淡黄色の液体（ＥＨＭ
Ｂ）を得た。ＥＨＭＢは、 ¹Ｈ−ＮＭＲ，元素分析で同
定した。このときの収率は８２．３％であった。

【００７１】

【００７２】次いで、０℃に保冷したホルムアルデヒド
溶液（３７％）及び塩酸（３７％）に、1,4-ジオキサン
に溶解したＥＨＭＢを滴下した。滴下終了後、常温で１
８時間攪拌した。反応開始から１０時間経過した時点で
ホルムアルデヒド溶液及び塩酸を更に加え、１８時間後
にオイルバス中で５時間還流した。反応終了後、クロロ
ホルムで抽出し、１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液，水の順
で洗浄し、エバポレータで溶媒を除去した。更に、加温
したメタノールを加えて常温に放置した後、冷凍庫に入
れて白色の粗結晶を得た。粗結晶をメタノールで再結晶
精製した後、冷メタノールで洗浄し、４０℃で８時間真
空乾燥させることによって白色の固体（ＢＣＭＢ）を得
た。ＢＣＭＢは、¹Ｈ−ＮＭＲ，元素分析で同定した。
このときの収率は２８．６％であった。

【００７３】

【００７４】ＢＣＭＢ，tert-ブチルベンジルクロリド
（エンドキャップ剤）をＴＨＦに溶解させた後、カリウ
ムtert-ブトキシドを加え、窒素雰囲気下常温で３０時
間攪拌した。反応終了後、エバポレータでＴＨＦを１／
１０程度まで減量し、貧溶媒のメタノールに注入して赤
色の沈殿物を析出させた。濾過後、４０℃で８時間真空
乾燥することにより赤色のポリマー（ＭＥＨ−ＰＰＶ）
を得た。クロロホルム（良溶媒），メタノール（貧溶
媒）を用いた再沈殿精製法によりポリマーを３度精製し
た。得られたポリマーを、ＩＲスペクトル，元素分析に
より同定した。このときの収率は３１．９％で、重量平
均分子量Ｍｗが１，１９０，０００，数平均分子量Ｍｎ
に対する重量平均分子量Ｍｗの比Ｍｗ／Ｍｎが２．７で
あった。

【００７５】

【００７６】有機発光材料としては、一般的に用いられ
ている液晶材料である4-シアノ-4'-ペンチルビフェニル
（5ＣＢ）に12-ＯＫＢを１０質量％分散させた液晶を使
用した。12-ＯＫＢは、5ＣＢに取り込まれることにより
室温付近で液晶相に転移し、濃度５質量％，１０質量
％，２０質量％のときにシュリレーン構造が観察される
ネマチック液晶であった。

【００７７】

【００７８】接着されたガラス基板（空セル）を室温で
１時間乾燥した後、液晶を収容しているシャーレに空セ
ルを入れてデシケータに納めた。真空ポンプを駆動させ
て真空状態に減圧し、シャーレにたまっている液晶に空
セルの液晶封入口を漬け、デシケータから液晶を少量づ
つリークさせて空セルに封入した。液晶が完全にセル７
内に封入された後、液晶封入口を接着剤８（エポキシ樹
脂）で接着し、１時間の乾燥でセルを作製した（図
３）。

【００７９】セル７の各表面に偏光面が互いに平行にな
るようにそれぞれ偏光板９，１０を配置すると、電源オ
フの状態では暗であったが、１５Ｖの電圧印加により明
になった。他方、偏光面が互いに直交するように偏光板
９，１０を配置すると、電源オフの状態では明であった
が、１５Ｖの電圧印加により暗になった。このことか
ら、液晶表示装置として機能することが確認された。Ｍ
ＥＨ−ＰＰＶに由来する発光は、３５Ｖ以上の電圧印加
によって視認され、１３１Ｖで最高０．１７５ｃｄ／ｍ
²の輝度が得られ、このときの外部量子効率は０．０４
３％であった。このことから、12-ＯＫＢは、ホール輸
送材料として機能することが確認された。

【００８０】

【実施例２】次式のＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）
をドープしたＰＥＤＯＴをＩＴＯガラス基板側のＭＥＨ
-ＰＰＶに代えて使用する以外は、実施例１と同様にセ
ル７を作製した。

【００８１】

【００８２】得られたセル７の各表面に偏光面が互いに
平行になるようにそれぞれ偏光板９，１０を配置する
と、電源オフの状態では暗であったが、５Ｖの電圧印加
により明になった。また、偏光面が互いに直交するよう
に偏光板９，１０を配置すると、電源オフの状態で明で
あったが、５Ｖの電圧印加で暗になり、液晶表示装置と
して機能することが確認された。ＭＥＨ-ＰＰＶに由来
する発光は、セルに印加する電圧が１５Ｖ以上になった
ときに視認され、９０Ｖで最高１．０４ｃｄ／ｍ ²の輝
度が得られた。このときの外部量子効率は０．０３５％
であった。

【００８３】

【実施例３】Ａｌ薄膜を形成しない以外は、実施例２と
同様な方法によって液晶を封入し、透過型液晶表示装置
として機能する有機エレクトロルミネッセンス素子を作
製した。セル７の各表面に偏光面が互いに平行になるよ
うにそれぞれ偏光板９，１０を配置すると、電源オフの
状態では暗であったが、１４Ｖの電圧印加により明にな
った。また、偏光面が互いに直交するように偏光板９，
１０を配置すると、電源オフの状態で明であったが、１
４Ｖの電圧印加で暗になり、液晶表示装置として機能す
ることが確認された。ＭＥＨ-ＰＰＶに由来する発光
は、印加電圧４０Ｖ以上で視認され、１５５Ｖで最高
０．７ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。このときの外部量
子効率は０．０１９％であった。

【００８４】

【実施例４】12-ＯＫＢに代えて8-ＯＣｕを使用した以
外は、実施例２と同様にセルを作製した。得られたセル
７の各表面に偏光面が互いに平行になるようにそれぞれ
偏光板９，１０を配置すると、電源オフの状態では暗で
あったが、１３Ｖの電圧印加により明になった。また、
偏光面が互いに直交するように偏光板９，１０を配置す
ると、電源オフの状態で明であったが、１３Ｖの電圧印
加で暗になり、反射型液晶表示装置として機能すること
が確認された。8-ＯＣｕに由来する発光は、印加電圧６
０Ｖ以上で視認され、１３０Ｖで最高０．５ｃｄ／ｍ²
の輝度が得られた。

【００８５】

【実施例５】次の構造式をもつＰＶＫ（ポリビニリカル
バゾール）及びクマリン６を12-ＯＫＢに代えて使用す
る以外は、実施例１と同様の方法でセルを作製した。

【００８６】

【００８７】セル７の各表面に偏光面が互いに平行にな
るように偏光板９，１０を配置すると、電源オフの状態
では暗であったが、１５Ｖの電圧印加により明になっ
た。また、偏光面が互いに直交するように偏光板９，１
０を配置すると、電源オフの状態で明であったが、１５
Ｖの電圧印加で暗になり、反射型液晶表示装置として機
能することが確認された。クマリン６に由来する発光
は、印加電圧７０Ｖ以上で視認され、１４０Ｖで最高
０．６ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。比較のため、ＰＶ
Ｋを使用することなくセルを作製したところ、クマリン
６に由来する発光の開始電圧が１１０Ｖと高くなった。
このことから液晶に混合したＰＶＫがキャリア輸送材
料、クマリン６が発光材料として機能することが確認さ
れた。

【００８８】

【実施例６】次式のＴＰＤ（テトラフェニルジアミン）
を12-ＯＫＢに代えて使用する以外は、実施例１と同様
にセルを作製した。

【００８９】

【００９０】得られたセル７の各表面に偏光面が互いに
平行になるようにそれぞれ偏光板９，１０を配置する
と、電源オフの状態では暗であったが、１３Ｖの電圧印
加により明になった。また、偏光面が互いに直交するよ
うに偏光板９，１０を配置すると、電源オフの状態で明
であったが、１３Ｖの電圧印加で暗になり、反射型液晶
表示装置として機能することが確認された。ＭＥＨ−Ｐ
ＰＶに由来する発光は、印加電圧５０Ｖ以上で視認さ
れ、１２０Ｖで最高１.２ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。
このことから、低分子キャリア輸送材料を分散させた液
晶層は、キャリア輸送層として機能することが確認され
た。

【００９１】

【実施例７】実施例１と同様にしてＩＴＯパターンが形
成されたガラス基板２枚を用意した。一方のガラス基板
にＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）をドープした膜厚
１００ｎｍのＰＥＤＯＴを成膜し、ラビングした。他方
のガラス基板には、膜厚１００ｎｍのＭＥＨ−ＰＰＶ
（発光層）を成膜し、ラビングした。双方のラビング方
向が直交するようにＰＥＤＯＴ薄膜とＭＥＨ−ＰＰＶ薄
膜とを対向させ、セルギャップ１μｍで２枚のガラス基
板を重ね合わせ、液晶封入口を除いてエポキシ樹脂で２
枚のガラス基板を接着した。キャリア（ホール）輸送性
液晶材料としては５ＣＢにＴＰＤ-８を５質量％分散さ
せた液を使用した。

【００９２】ＴＰＤ-8は、ホットステージ上で昇温速度
２０℃／分，降温速度３℃／分，保定時間５分で昇降温
させながら偏光顕微鏡で観察した場合、液晶性が検出さ
れなかった。しかし、室温でも液晶性を呈する５ＣＢ中
にＴＰＤ-8を５質量％分散させ、同様な条件下で偏光顕
微鏡で観察することにより相転移温度を測定したとこ
ろ、冷却過程で３５℃の相転移温度が測定された。相転
移温度は、５ＣＢに対するＴＰＤ-8の分散濃度が高くな
るに応じて低温側に移行した。すなわち、ＴＰＤ-8は、
５ＣＢに取り込まれることによって室温近傍で液晶に転
移し、濃度５質量％，１０質量％，２０質量％のときに
シュリーレン構造が観察されるネマチック液晶であっ
た。相転移は、ＴＰＤ-8のトリフェニルアミン構造によ
る立体障害やｐ位に付与したオクチロキシ基の回転角の
大きさ等が５ＣＢの配向状態を崩すことにより生じたも
のと考えられる。

【００９３】接着されたガラス基板（空セル）を室温で
１時間乾燥した後、液晶を収容しているシャーレに空セ
ルを入れてデシケータに納めた。真空ポンプを駆動させ
て真空状態に減圧し、シャーレにたまっている液晶に空
セルの液晶封入口を漬け、デシケータから液晶を少量づ
つリークさせて空セルに封入した。液晶が完全にセル７
内に封入された後、液晶封入口を接着剤８（エポキシ樹
脂）で接着し、１時間の乾燥でセルを作製した（図
４）。

【００９４】セル７の各表面に偏光面が互いに平行にな
るようにそれぞれ偏光板９，１０を配置すると、電源オ
フの状態では暗であったが、１８Ｖの電圧印加により明
になった。他方、偏光面が互いに直交するように偏光板
９，１０を配置すると、電源オフの状態では明であった
が、１８Ｖの電圧印加により暗になった。このことか
ら、液晶表示装置として機能することが確認された。Ｍ
ＥＨ−ＰＰＶに由来する発光は、２８Ｖ以上の電圧印加
によって視認され、４７Ｖで最高２．５ｃｄ／ｍ ²の輝
度が得られた。このことから、ＴＰＤ-8は、ホール輸送
材料として機能することが確認された。

【００９５】

【実施例８】ＭＥＨ−ＰＰＶに代えてＰＳＳをドープし
たＰＥＤＯＴを液晶への配向膜として、ＴＰＤ-8に代え
て１０質量％の12-ＯＫＢ及び０．３モル％のＩｒ(ｐｐ
ｙ)₃を５ＣＢに加えて５０℃に加温することにより溶解
させた液晶性発光材料を有機発光層として使用する以外
は、実施例７と同様にしてセル７を作製した。セル７の
各表面に偏光面が互いに平行になるようにそれぞれ偏光
板９，１０を配置すると、電源オフの状態では暗であっ
たが、１０Ｖの電圧印加により明になった。他方、偏光
面が互いに直交するように偏光板９，１０を配置する
と、電源オフの状態では明であったが、１０Ｖの電圧印
加により暗になった。このことから、液晶表示装置とし
て機能することが確認された。

【００９６】Ｉｒ(ｐｐｙ)₃に由来する発光は、５７Ｖ
以上の電圧印加によって視認され、９２Ｖで最高１７．
８ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。このことから、12-ＯＫ
Ｂを分散させた５ＣＢはホール輸送材料として、Ｉｒ
(ｐｐｙ)₃は発光材料として機能することが確認され
た。作製された有機エレクトロルミネッセンス素子の電
圧−電流特性を図５に、電圧−発光強度を図６に示す。

【００９７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の有機エ
レクトロルミネッセンス素子は、液晶機能をもつキャリ
ア輸送材料及び／又は有機発光材料を積層し、液晶ディ
スプレイとしての駆動を可能にしている。そのため、鮮
明な映像が観察できる昼間や照明下では液相ディスプレ
イとして、暗所ではエレクトロルミネッセンスディスプ
レイとして駆動させることにより、消費電力の節減が図
られる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子のキ
ャリア輸送層及び／又は有機発光層自体に液晶層を組み
込んでいるため、製造工程の複雑化を招くことなく、薄
型の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の切欠き
拡大部分斜視図

【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動機
構の説明図

【図３】偏光板を両面に貼り付けたセルの構造

【図４】実施例７で作製した有機エレクトロルミネッ
センス素子の層構成

【図５】実施例８で作製した有機エレクトロルミネッ
センス素子の電圧−電流特性を示すグラフ

【図６】実施例８で作製した有機エレクトロルミネッ
センス素子の電圧−発光特性を示すグラフ

【符号の説明】

１：透明基板２：透明電極３：キャリア輸送層
４：有機発光層５：背面電極６：駆動回路７：セル８：接
着剤９，１０：偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｋ 11/06 ６５５Ｃ０９Ｋ 11/06 ６５５６６０６６０６８０６８０ 19/12 19/12 19/32 19/32 19/34 19/34 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００５０５５０５Ｈ０５Ｂ 33/22 Ｈ０５Ｂ 33/22 ＢＤ (72)発明者仲田仁山形県米沢市八幡原四丁目3146番７号東北パイオニア株式会社内 (72)発明者當摩照夫山形県米沢市八幡原四丁目3146番７号東北パイオニア株式会社内 (72)発明者村山竜史山形県米沢市八幡原四丁目3146番７号東北パイオニア株式会社内 (72)発明者結城敏尚山形県米沢市八幡原四丁目3146番７号東北パイオニア株式会社内Ｆターム(参考） 2H088 EA20 EA61 GA02 HA28 MA06 3K007 AB00 AB18 BA06 BB01 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 4H027 BA01 BE01 BE04 CA01 CD02 CD04 DJ04 DK01 DL01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な対向する透明電
極と背面電極との間に、少なくとも１層の液晶からなる
キャリア輸送層と、少なくとも１層の有機発光層を有
し、印加電圧に応じて液晶ディスプレイ又はエレクトロ
ルミネッセンスディスプレイとして駆動することを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】有機発光層がポリマーである請求項１記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】有機発光層が低分子分散ポリマーである
請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】有機発光層がポリマー及びモノマーの複
層で構成されている請求項１記載の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。
【請求項５】キャリア輸送層がネマチック液晶層であ
る請求項１〜４何れかに記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項６】低分子キャリア輸送材料を液晶層に分散
させたキャリア輸送層が形成されている請求項１〜５何
れかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】少なくとも一方が透明な対向する透明電
極と背面電極との間に、少なくとも１層のキャリア輸送
層と、少なくとも１層の液晶からなる有機発光層を有
し、印加電圧に応じて液晶ディスプレイ又はエレクトロ
ルミネッセンスディスプレイとして駆動することを特徴
とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】キャリア輸送層がポリマーである請求項
７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】キャリア輸送層が低分子分散ポリマーで
ある請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。
【請求項１０】キャリア輸送層がポリマー及びモノマ
ーの複層で構成されている請求項７記載の有機エレクト
ロルミネッセンス素子。
【請求項１１】有機発光層がネマチック液晶層である
請求項７〜１０何れかに記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。
【請求項１２】何れか一方又は双方に液晶材料を混合
した有機発光層及びキャリア輸送層が透明電極と背面電
極との間に積層され、印加電圧に応じて液晶ディスプレ
イ又はエレクトロルミネッセンスディスプレイとして駆
動することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス
素子。
【請求項１３】液晶層が２種以上の異なる有機化合物
を含む請求項１〜１２何れかに記載の有機エレクトロル
ミネッセンス素子。
【請求項１４】少なくとも一方が透明な対向する透明
電極と背面電極との間に、少なくとも１層の電界発光性
を呈する液晶からなる有機発光層を有し、印加電圧に応
じて液晶ディスプレイ又はエレクトロルミネッセンスデ
ィスプレイとして駆動することを特徴とする有機エレク
トロルミネッセンス素子。
【請求項１５】請求項６記載の低分子キャリア輸送材
料，請求項１３記載の有機化合物又は請求項１４記載の
有機発光層が重金属イオンを中心に有し、燐光を示す有
機金属錯体を含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】請求項１５記載の有機発光層がを含む有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】次の一般式で表され電界発光性を呈す
る液晶材料
【請求項１８】次の一般式で表され電界発光性を呈す
る液晶材料
【請求項１９】次の一般式で表され電界発光性を呈す
る液晶材料
【請求項２０】次の一般式で表され電界発光性を呈す
る液晶材料
【請求項２１】次の一般式で表され電界発光性を呈す
る液晶材料