JPH1092576A - 電界発光素子およびその製造方法 - Google Patents
電界発光素子およびその製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
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- H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性に富み、広面積化が可能な、しかも低消
費電力で廉価に製造できる電界発光素子およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】ガラス基板１の上面に第１の電荷注入接触
層２が形成される。この第１の電荷注入接触層２はアル
ミニウムを熱蒸着したものである。この第１の電荷注入
接触層２の表面に酸化物層３が形成される。さらに、前
記酸化物層３の表面にＰＰＶ膜４を１００から３００μ
ｍの厚さに形成する。次に、前記ＰＰＶ膜４上に第２の
電荷注入接触層５を設ける。
費電力で廉価に製造できる電界発光素子およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】ガラス基板１の上面に第１の電荷注入接触
層２が形成される。この第１の電荷注入接触層２はアル
ミニウムを熱蒸着したものである。この第１の電荷注入
接触層２の表面に酸化物層３が形成される。さらに、前
記酸化物層３の表面にＰＰＶ膜４を１００から３００μ
ｍの厚さに形成する。次に、前記ＰＰＶ膜４上に第２の
電荷注入接触層５を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界発光素子およ
びその製造方法に関し、一層詳細には、発光層が半導体
である電界発光素子およびその製造方法に関する。
びその製造方法に関し、一層詳細には、発光層が半導体
である電界発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電界発光（ＥＬ）素子は、電界の影響に
より発光するよう構成されている。このように使用され
る半導体における物理的過程に対する一般的な作用は、
半導体の相対する電極から半導体に注入される電子−正
孔対の放射結合を通して行われる。その一例としては、
ＧａＰおよび同様なIII 族−Ｖ族半導体を基礎とする発
光ダイオードがある。これらの素子は、効果的且つ広範
囲に利用されているものの、その大きさが非常に微小で
あるために大面積ディスプレイに使用するに際しては、
困難を伴うばかりか不経済でもある。大面積ディスプレ
イへの使用が可能な代替品の材料は幾種類か知られてお
り、そして無機半導体の中、ＺｎＳに最も多大な努力が
向けられた。この系は無視できない実用上の欠点、第１
に信頼性が乏しいという問題がある。ＺｎＳに係るメカ
ニズムの一例は、強電界下において、半導体を通って１
種のキャリヤが加速されることによって、放射発光によ
って緩和する半導体の局部的励起が生じることであると
考えられる。
より発光するよう構成されている。このように使用され
る半導体における物理的過程に対する一般的な作用は、
半導体の相対する電極から半導体に注入される電子−正
孔対の放射結合を通して行われる。その一例としては、
ＧａＰおよび同様なIII 族−Ｖ族半導体を基礎とする発
光ダイオードがある。これらの素子は、効果的且つ広範
囲に利用されているものの、その大きさが非常に微小で
あるために大面積ディスプレイに使用するに際しては、
困難を伴うばかりか不経済でもある。大面積ディスプレ
イへの使用が可能な代替品の材料は幾種類か知られてお
り、そして無機半導体の中、ＺｎＳに最も多大な努力が
向けられた。この系は無視できない実用上の欠点、第１
に信頼性が乏しいという問題がある。ＺｎＳに係るメカ
ニズムの一例は、強電界下において、半導体を通って１
種のキャリヤが加速されることによって、放射発光によ
って緩和する半導体の局部的励起が生じることであると
考えられる。
【０００３】有機材料の中、アントラセン、ペリレン、
そしてコロネンのような単体芳香族分子（ｓｉｍｐｌｅ
ａｒｏｍａｔｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）はエレクト
ロルミネセンスを示すことが知られている。
そしてコロネンのような単体芳香族分子（ｓｉｍｐｌｅ
ａｒｏｍａｔｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）はエレクト
ロルミネセンスを示すことが知られている。
【０００４】これらの材料の実用上の問題点としては、
ＺｎＳと同様にそれらが信頼性を欠くばかりか、これら
の有機層と電流注入電極層（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｉｎｊｅ
ｃｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌａｙｅｒｓ）との
接合が困難なことである。
ＺｎＳと同様にそれらが信頼性を欠くばかりか、これら
の有機層と電流注入電極層（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｉｎｊｅ
ｃｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌａｙｅｒｓ）との
接合が困難なことである。
【０００５】有機材料の昇華などの技術は、得られる層
が軟らかく、再結晶し易く、および上部接触層（ｔｏｐ
ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）の高温析出に耐えるこ
とができないという不利を蒙むる。
が軟らかく、再結晶し易く、および上部接触層（ｔｏｐ
ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）の高温析出に耐えるこ
とができないという不利を蒙むる。
【０００６】好適に改質された芳香族化合物のラングミ
ュア−ブロジエット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅ
ｔｔ）蒸着等の技術は膜の品質の劣化、能動物質の希
釈、さらには、製造コストの高騰を招く。
ュア−ブロジエット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅ
ｔｔ）蒸着等の技術は膜の品質の劣化、能動物質の希
釈、さらには、製造コストの高騰を招く。
【０００７】アントラセンを利用した電界発光素子は、
米国特許３，６２１，３２１号に開示されている。この
素子は、多量の電力を消費し、且つ低ルミネセンスであ
るという不都合を有している。
米国特許３，６２１，３２１号に開示されている。この
素子は、多量の電力を消費し、且つ低ルミネセンスであ
るという不都合を有している。
【０００８】改良した素子を提供しようとして、米国特
許４，６７２，２６５号は、発光層として二層構造を有
する電界発光素子を記載している。
許４，６７２，２６５号は、発光層として二層構造を有
する電界発光素子を記載している。
【０００９】しかしながら、前記二層構造に提案されて
いる物質は、前述の不都合を有する有機材料である。
いる物質は、前述の不都合を有する有機材料である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の不都
合を未然に回避するか、若しくは少なくとも前記不都合
を低減化する電界発光素子およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
合を未然に回避するか、若しくは少なくとも前記不都合
を低減化する電界発光素子およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、少なくとも１種の共役ポリマーからなる薄い緻密な
ポリマー膜の形状の半導体層、半導体層の第１の表面と
接する第１の接触層および半導体層の第２の表面と接す
る第２の接触層とからなる電界発光素子であって、半導
体層のポリマー膜は、第２の接触層を第１の接触層に対
して正にするように半導体層を介して第１および第２の
接触層間に電界をかけると、電荷キャリヤが半導体層に
注入されて、半導体層から発光がなされるように十分に
低い濃度の外部電荷キャリヤを有していることを特徴と
する電界発光素子が提供される。
ば、少なくとも１種の共役ポリマーからなる薄い緻密な
ポリマー膜の形状の半導体層、半導体層の第１の表面と
接する第１の接触層および半導体層の第２の表面と接す
る第２の接触層とからなる電界発光素子であって、半導
体層のポリマー膜は、第２の接触層を第１の接触層に対
して正にするように半導体層を介して第１および第２の
接触層間に電界をかけると、電荷キャリヤが半導体層に
注入されて、半導体層から発光がなされるように十分に
低い濃度の外部電荷キャリヤを有していることを特徴と
する電界発光素子が提供される。
【００１２】本発明は、適切な接触層から電荷キャリヤ
を注入することによって共役ポリマー半導体にエレクト
ロルミネセンスを発揮させることができるという本発明
者等による発見に基礎をおくものである。
を注入することによって共役ポリマー半導体にエレクト
ロルミネセンスを発揮させることができるという本発明
者等による発見に基礎をおくものである。
【００１３】共役ポリマーそれ自体は知られている。例
えば、光学変調器へのそれらの利用が欧州特許出願０２
９４０６１号で検討されている。その場合、ポリアセチ
レンが第１および第２の電極間の変調構造におけるアク
ティブ層として使用されている。光学変調効果をもたら
すアクティブ層に空間電荷領域を形成するように電極の
１つとアクティブ層との間に絶縁層を設ける必要があ
る。空間電荷層が存在するために、その崩壊が発光を行
う電子／正孔対の形成が実現不能にされるので、そのよ
うな構造はエレクトロルミネセンスを示すことができな
い。いずれにせよ、欧州特許出願０２９４０６１号にお
いてエレクトロルミネセンスが発揮されるということ
は、光学変調効果がそれによって破壊されるのでまった
く望ましくない。
えば、光学変調器へのそれらの利用が欧州特許出願０２
９４０６１号で検討されている。その場合、ポリアセチ
レンが第１および第２の電極間の変調構造におけるアク
ティブ層として使用されている。光学変調効果をもたら
すアクティブ層に空間電荷領域を形成するように電極の
１つとアクティブ層との間に絶縁層を設ける必要があ
る。空間電荷層が存在するために、その崩壊が発光を行
う電子／正孔対の形成が実現不能にされるので、そのよ
うな構造はエレクトロルミネセンスを示すことができな
い。いずれにせよ、欧州特許出願０２９４０６１号にお
いてエレクトロルミネセンスが発揮されるということ
は、光学変調効果がそれによって破壊されるのでまった
く望ましくない。
【００１４】本発明に係る素子において、共役ポリマー
（Ｃｏｎｉｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ）はポリ（ｐ
−フエニレンビニレン）であるのが好ましく、第１の電
荷注入接触層（ｆｉｒｓｔ ｃｈａｒｇｅ ｉｎｊｅｃ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔｌａｙｅｒ）は、一側の表面
に薄い酸化物層が形成されたアルミニウムの薄層からな
り、半導体層の第１の表面は前記酸化物層と接し、そし
て第２の電荷注入接触層（ｓｅｃｏｎｄ ｃｈａｒｇｅ
ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）
はアルミニウムまたは金の薄層である。
（Ｃｏｎｉｕｇａｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ）はポリ（ｐ
−フエニレンビニレン）であるのが好ましく、第１の電
荷注入接触層（ｆｉｒｓｔ ｃｈａｒｇｅ ｉｎｊｅｃ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔｌａｙｅｒ）は、一側の表面
に薄い酸化物層が形成されたアルミニウムの薄層からな
り、半導体層の第１の表面は前記酸化物層と接し、そし
て第２の電荷注入接触層（ｓｅｃｏｎｄ ｃｈａｒｇｅ
ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｌａｙｅｒ）
はアルミニウムまたは金の薄層である。
【００１５】他の実施態様において、共役ポリマーはＰ
ＰＶであり、第１接触層がアルミニウム、若しくはマグ
ネシウムと銀の合金で、第２接触層は、酸化インジウム
である。
ＰＶであり、第１接触層がアルミニウム、若しくはマグ
ネシウムと銀の合金で、第２接触層は、酸化インジウム
である。
【００１６】さらに別の実施態様では、共役ポリマーは
ＰＰＶであり、接触層の一つは非晶質シリコンからな
り、他方の接触層は、アルミニウム、金、マグネシウム
−銀合金、酸化インジウムからなる群の中から選択され
る。
ＰＰＶであり、接触層の一つは非晶質シリコンからな
り、他方の接触層は、アルミニウム、金、マグネシウム
−銀合金、酸化インジウムからなる群の中から選択され
る。
【００１７】これらの実施態様は、第１接触層あるいは
第２接触層の中のいずれかを基板に積層し、ＰＰＶの薄
層を付与し、そして、その上に前記積層されなかった接
触層を積層することによって達成される。
第２接触層の中のいずれかを基板に積層し、ＰＰＶの薄
層を付与し、そして、その上に前記積層されなかった接
触層を積層することによって達成される。
【００１８】好適には、ポリマー膜は、概ね１０ｎｍか
ら５μｍの範囲の均一な厚さを有し、共役ポリマーは１
ｅＶから３．５ｅＶの範囲で半導体バンドギャップを有
する。その上、ポリマー膜の電界発光領域における共役
ポリマーの割合は、膜内に存在する共役ポリマー中での
電荷移動の浸透しきい値を達成するのに十分である。
ら５μｍの範囲の均一な厚さを有し、共役ポリマーは１
ｅＶから３．５ｅＶの範囲で半導体バンドギャップを有
する。その上、ポリマー膜の電界発光領域における共役
ポリマーの割合は、膜内に存在する共役ポリマー中での
電荷移動の浸透しきい値を達成するのに十分である。
【００１９】本発明の第２の態様によれば、少なくとも
１種の共役ポリマーからなる薄い緻密な重合体膜の形状
の半導体層を、前駆体ポリマーの薄膜をポリマー薄膜と
して基板上に付着させ、次に付着した前駆体ポリマーを
高温に加熱して共役ポリマーを生成する工程によって基
板上に付着させ、第１の接触層の薄膜を前記半導体層の
第１の表面と接して設け、そして、第２の接触層の薄膜
を前記半導体層の第２の表面と接して設ける電界発光素
子を製造する方法であって、ポリマー膜が、第２の接触
層を第１の接触層に対して正にするように前記半導体層
と接した第１および第２の接触層間に電界をかけると、
電荷キャリヤが半導体層に注入されて、半導体層から発
光がなされるように十分に低い濃度の外部電荷キャリヤ
を有していることを特徴とする電界発光素子の製造方法
が提供される。
１種の共役ポリマーからなる薄い緻密な重合体膜の形状
の半導体層を、前駆体ポリマーの薄膜をポリマー薄膜と
して基板上に付着させ、次に付着した前駆体ポリマーを
高温に加熱して共役ポリマーを生成する工程によって基
板上に付着させ、第１の接触層の薄膜を前記半導体層の
第１の表面と接して設け、そして、第２の接触層の薄膜
を前記半導体層の第２の表面と接して設ける電界発光素
子を製造する方法であって、ポリマー膜が、第２の接触
層を第１の接触層に対して正にするように前記半導体層
と接した第１および第２の接触層間に電界をかけると、
電荷キャリヤが半導体層に注入されて、半導体層から発
光がなされるように十分に低い濃度の外部電荷キャリヤ
を有していることを特徴とする電界発光素子の製造方法
が提供される。
【００２０】共役ポリマーとは、ポリマーの主骨格に沿
って非極在π電子系を有するポリマーを意味する。この
非極在化したπ電子系は半導体特性をポリマーに付与
し、また、ポリマーの骨格に沿って高い移動度を有する
正と負の電荷キャリヤを担持する能力をポリマーに与え
る。
って非極在π電子系を有するポリマーを意味する。この
非極在化したπ電子系は半導体特性をポリマーに付与
し、また、ポリマーの骨格に沿って高い移動度を有する
正と負の電荷キャリヤを担持する能力をポリマーに与え
る。
【００２１】そのようなポリマーは、例えば、Ｒ．Ｈ．
フレンドにより、Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓ４（１９８８）Ｊａｎｕ
ａｒｙ−Ｍａｒｃｈ，Ｎｏ．１，の第３７頁〜第４６頁
で検討されている。
フレンドにより、Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｍｏｌｅｃｕｌ
ａｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓ４（１９８８）Ｊａｎｕ
ａｒｙ−Ｍａｒｃｈ，Ｎｏ．１，の第３７頁〜第４６頁
で検討されている。
【００２２】本発明の基礎となるメカニズムは、以下の
とおりである。すなわち、正の接触層は、ポリマー膜に
正の電荷キャリヤを注入し、負の接触層は、ポリマー膜
に負の電荷キャリヤを注入する。これらの電荷キャリヤ
は、結合して放射的に崩壊する電荷対を形成する。これ
を達成するために、正の接触層は高い仕事関数を有する
ように、また、負の接触層は低い仕事関数を有するよう
に選択するのが好ましい。従って、負の接触層は、電子
注入材料、例えば、ポリマー半導体層と接して設けら
れ、回路を介して外部電位を印加することによってポリ
マー半導体に対して負にされたときに、ポリマー半導体
層に電子を注入することができる金属またはドープ半導
体（ｄｏｐｅｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）から構
成される。正の接触層は正孔注入材料、例えば、ポリマ
ー半導体層と接して設けられ、回路を介して外部電位を
印加することによってポリマー半導体に対して正にされ
た時に、ポリマー半導体層に一般に「正孔」と呼ばれる
正電荷を注入することができる金属またはドープ半導体
から構成される。
とおりである。すなわち、正の接触層は、ポリマー膜に
正の電荷キャリヤを注入し、負の接触層は、ポリマー膜
に負の電荷キャリヤを注入する。これらの電荷キャリヤ
は、結合して放射的に崩壊する電荷対を形成する。これ
を達成するために、正の接触層は高い仕事関数を有する
ように、また、負の接触層は低い仕事関数を有するよう
に選択するのが好ましい。従って、負の接触層は、電子
注入材料、例えば、ポリマー半導体層と接して設けら
れ、回路を介して外部電位を印加することによってポリ
マー半導体に対して負にされたときに、ポリマー半導体
層に電子を注入することができる金属またはドープ半導
体（ｄｏｐｅｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）から構
成される。正の接触層は正孔注入材料、例えば、ポリマ
ー半導体層と接して設けられ、回路を介して外部電位を
印加することによってポリマー半導体に対して正にされ
た時に、ポリマー半導体層に一般に「正孔」と呼ばれる
正電荷を注入することができる金属またはドープ半導体
から構成される。
【００２３】所望のエレクトロルミネセンスを生ずるた
めには、ポリマー膜は非発光性再結合の中心として作用
する欠陥が実質的に存在しないことを必要とする。なぜ
ならば、そのような欠陥はエレクトロルミネセンスを妨
害するからである。
めには、ポリマー膜は非発光性再結合の中心として作用
する欠陥が実質的に存在しないことを必要とする。なぜ
ならば、そのような欠陥はエレクトロルミネセンスを妨
害するからである。
【００２４】少なくとも１つの接触層は、電荷注入材に
加えて、電子対正孔のエレクトロルミネセンス層への注
入比を制御し、且つ放射崩壊が接触層の電荷注入材から
離れて生じることを確実にするのに役立つ材料、好まし
くは有機材料の層を含むことができる。
加えて、電子対正孔のエレクトロルミネセンス層への注
入比を制御し、且つ放射崩壊が接触層の電荷注入材から
離れて生じることを確実にするのに役立つ材料、好まし
くは有機材料の層を含むことができる。
【００２５】共役ポリマーの膜は、好適には、単一共役
ポリマーあるいは共役ポリマーのセグメントを含む単一
コポリマーから構成される。またあるいは、共役ポリマ
ーからなる膜は、共役ポリマーまたはコポリマーと別の
適当なポリマーとの混合物から構成されることも可能で
ある。
ポリマーあるいは共役ポリマーのセグメントを含む単一
コポリマーから構成される。またあるいは、共役ポリマ
ーからなる膜は、共役ポリマーまたはコポリマーと別の
適当なポリマーとの混合物から構成されることも可能で
ある。
【００２６】ポリマー膜のさらに好ましい特徴は以下の
通りである。 （ｉ）ポリマーは酸素、湿度、高温にさらされることに
対して安定であるべきである。 （ii）ポリマー膜は良好な下地層との間の接着性、温度
上昇および圧力圧迫を原因とする亀裂の発生に対する阻
止能力、並びに縮み、膨張、再結晶あるいは他の形態変
化に対する抵抗性を有するべきである。 （iii) ポリマー膜は、例えば、高結晶性と高融点によ
り、イオン／原子移動工程に対して回復性があるべきで
ある。
通りである。 （ｉ）ポリマーは酸素、湿度、高温にさらされることに
対して安定であるべきである。 （ii）ポリマー膜は良好な下地層との間の接着性、温度
上昇および圧力圧迫を原因とする亀裂の発生に対する阻
止能力、並びに縮み、膨張、再結晶あるいは他の形態変
化に対する抵抗性を有するべきである。 （iii) ポリマー膜は、例えば、高結晶性と高融点によ
り、イオン／原子移動工程に対して回復性があるべきで
ある。
【００２７】次に、本発明に係る実施態様の一例を、図
面を参照しながら記述する。
面を参照しながら記述する。
【００２８】共役ポリマー膜は、好適には、下記式のポ
リ（ｐ−フエニレンビニレン）［ＰＰＶ］であり、下記
式において、フェニレン環は、必要に応じて各々独立し
てアルキル（好適にはメチル）、アルコキシ（好適には
メトキシ若しくはエトキシ）、ハロゲン（好適には塩素
若しくは臭素）またはニトロのなかから選択される１つ
あるいはそれ以上の置換基を有していてもよい。
リ（ｐ−フエニレンビニレン）［ＰＰＶ］であり、下記
式において、フェニレン環は、必要に応じて各々独立し
てアルキル（好適にはメチル）、アルコキシ（好適には
メトキシ若しくはエトキシ）、ハロゲン（好適には塩素
若しくは臭素）またはニトロのなかから選択される１つ
あるいはそれ以上の置換基を有していてもよい。
【００２９】
【化２】
【００３０】ポリ（ｐ−フエニレンビニレン）から誘導
されるその他の共役ポリマーもまた、本発明に係る電界
発光素子のポリマー膜として使用されるのに適してい
る。
されるその他の共役ポリマーもまた、本発明に係る電界
発光素子のポリマー膜として使用されるのに適してい
る。
【００３１】以下にそのような誘導体の典型例を示す。 （ｉ）式Ｉのフェニレン環を縮合環系に置き換える、例
えば、フェニレン環をアントラセンあるいはナフタレン
環系に置換することによって得られる、以下のような構
造を示すポリマー。
えば、フェニレン環をアントラセンあるいはナフタレン
環系に置換することによって得られる、以下のような構
造を示すポリマー。
【００３２】
【化３】
【００３３】
【化４】
【００３４】
【化５】
【００３５】これらの代用多環系もまた前記フェニレン
環に関して説明した種類の１あるいはそれ以上の数の置
換基を有してもよい。 （ii）フェニレン環をフラン環などの複素環系に置換す
ることによって得られる、以下のような構造を示すポリ
マー。
環に関して説明した種類の１あるいはそれ以上の数の置
換基を有してもよい。 （ii）フェニレン環をフラン環などの複素環系に置換す
ることによって得られる、以下のような構造を示すポリ
マー。
【００３６】
【化６】
【００３７】前記のとおり、上記フラン環もフェニレン
環に対して先に述べた種類の１あるいはそれ以上の数の
置換基を有してもよい。 （iii) 各々のフェニレン環（若しくは上記（ｉ）ある
いは（ii）において説明した他の環系）の１つに結合し
たビニレン部分の数を増やすことによって得られる以下
のような構造を示すポリマー。
環に対して先に述べた種類の１あるいはそれ以上の数の
置換基を有してもよい。 （iii) 各々のフェニレン環（若しくは上記（ｉ）ある
いは（ii）において説明した他の環系）の１つに結合し
たビニレン部分の数を増やすことによって得られる以下
のような構造を示すポリマー。
【００３８】
【化７】
【００３９】
【化８】
【００４０】
【化９】
【００４１】前記構造式において、ｙは２、３、４、
５、６、７を示す。
５、６、７を示す。
【００４２】同様に、これらの環系は前記種々の置換基
を有してもよい。
を有してもよい。
【００４３】これらの種々の異なるＰＰＶ誘導体は異な
る半導体エネルギーギャップを有する。このことは全可
視スペクトル部にわたって異なる波長で発光する電界発
光素子を構成することを可能とする。
る半導体エネルギーギャップを有する。このことは全可
視スペクトル部にわたって異なる波長で発光する電界発
光素子を構成することを可能とする。
【００４４】共役ポリマー膜は溶液加工または溶融加工
可能な「前駆体」ポリマーを化学処理および／または熱
処理することによって製造することができる。後者の前
駆体ポリマーは引き続いて脱離反応によって共役ポリマ
ーに転化する前に精製または所望の形状に前処理するこ
とができる。
可能な「前駆体」ポリマーを化学処理および／または熱
処理することによって製造することができる。後者の前
駆体ポリマーは引き続いて脱離反応によって共役ポリマ
ーに転化する前に精製または所望の形状に前処理するこ
とができる。
【００４５】前記の各種のＰＰＶ誘導体膜は、適当なス
ルホニウム前駆体を使用することにより同様に導電性基
板に付与することができる。
ルホニウム前駆体を使用することにより同様に導電性基
板に付与することができる。
【００４６】一般に、好適には、スルホニウム塩前駆体
（II）よりも有機溶媒に対する溶解度が高いポリマー前
駆体を用いるのが有利な場合がある。アルコキシ基（通
常メトキシ）あるいは、ピリジニウム基のような親水性
の低い基によって前駆体中のスルホニウム部を置き換え
ることによって有機溶媒に対する溶解度を高めることが
達成できる。
（II）よりも有機溶媒に対する溶解度が高いポリマー前
駆体を用いるのが有利な場合がある。アルコキシ基（通
常メトキシ）あるいは、ピリジニウム基のような親水性
の低い基によって前駆体中のスルホニウム部を置き換え
ることによって有機溶媒に対する溶解度を高めることが
達成できる。
【００４７】代表的には、ポリ（フエニレンビニレン）
の膜は、図１に示すような反応図式に基づいた方法によ
り、導電性基板上に付与される。スルホニウム塩単量体
（II）は、水溶液、水エタノール混液、若しくはメタノ
ール中で前駆体ポリマー（IIＩ) に合成される。そのよ
うなプレポリマー（III)の溶液は、ホトレジスト処理の
ために半導体産業で用いられている一般的なスピン−コ
ーティング技術により導電性基板上に付与することがで
きる。次に、得られた前駆体ポリマー（III)膜は、通例
２００℃から３５０℃の温度に加熱することによりポリ
（フエニレンビニレン）（Ｉ）に転化される。
の膜は、図１に示すような反応図式に基づいた方法によ
り、導電性基板上に付与される。スルホニウム塩単量体
（II）は、水溶液、水エタノール混液、若しくはメタノ
ール中で前駆体ポリマー（IIＩ) に合成される。そのよ
うなプレポリマー（III)の溶液は、ホトレジスト処理の
ために半導体産業で用いられている一般的なスピン−コ
ーティング技術により導電性基板上に付与することがで
きる。次に、得られた前駆体ポリマー（III)膜は、通例
２００℃から３５０℃の温度に加熱することによりポリ
（フエニレンビニレン）（Ｉ）に転化される。
【００４８】単量体（II）の化学合成、その前駆体（II
I)への重合、そしてＰＰＶへの熱転化のために必要な詳
細な条件は、文献、例えば、Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅ
ｙによるＪ．Ｐｈｙｓ．Ｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ）、２０、１３８９（１９８７）およびＪ．Ｄ．
Ｓｔｅｎｇｅｒ Ｓｍｉｔｈ、Ｒ．Ｗ．ＬｅｎｚとＧ．
ＷｅｇｎｅｒによるＰｏｌｙｍｅｒ、３０、１０４８
（１９８９）に記載されている。
I)への重合、そしてＰＰＶへの熱転化のために必要な詳
細な条件は、文献、例えば、Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅ
ｙによるＪ．Ｐｈｙｓ．Ｄ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ）、２０、１３８９（１９８７）およびＪ．Ｄ．
Ｓｔｅｎｇｅｒ Ｓｍｉｔｈ、Ｒ．Ｗ．ＬｅｎｚとＧ．
ＷｅｇｎｅｒによるＰｏｌｙｍｅｒ、３０、１０４８
（１９８９）に記載されている。
【００４９】ポリ（フェニレンビニレン）膜は、１０ｎ
ｍから１０μｍの厚さで得られることを見出した。これ
らのＰＰＶ膜は、ごくわずなピンホールしかみられな
い。ＰＰＶ膜は、約２．５ｅＶ（５００ｎｍ）の半導体
エネルギーギャップを有する。ＰＰＶ膜は、強く、室温
で酸素とほとんど反応せず３００℃を超過する温度で空
気以外に安定である。
ｍから１０μｍの厚さで得られることを見出した。これ
らのＰＰＶ膜は、ごくわずなピンホールしかみられな
い。ＰＰＶ膜は、約２．５ｅＶ（５００ｎｍ）の半導体
エネルギーギャップを有する。ＰＰＶ膜は、強く、室温
で酸素とほとんど反応せず３００℃を超過する温度で空
気以外に安定である。
【００５０】前駆体ポリマーの退去基を改質して、脱離
反応がさらに別の中間構造を生ずることなく単一反応に
よって進行することを確実にすることによって材料の秩
序化の向上が達成される。従って、例えば、ｎ−ジアル
キルスルホニウム成分をテトラヒドロチオフェニウム成
分に置き換えることができる。後者の成分はジアルキル
スルフィドに見られるようにアルキルメルカプタンに分
解することなく単一の退去基として脱離する。ここに述
べる例において、使用する前駆体ポリマーはジアルキル
スルホニウム成分をジメチルスルフィドおよびテトラト
リエブロチオフェン（ｔｅｔｒａｔｒｙｅｂｒｏｔｈｉ
ｏｐｈｅｎｅ）として選択したものを共に含む。これら
の前駆体は共に以下の実施態様に示す素子構造体に使用
するのに好適なＰＰＶ膜を生じる。
反応がさらに別の中間構造を生ずることなく単一反応に
よって進行することを確実にすることによって材料の秩
序化の向上が達成される。従って、例えば、ｎ−ジアル
キルスルホニウム成分をテトラヒドロチオフェニウム成
分に置き換えることができる。後者の成分はジアルキル
スルフィドに見られるようにアルキルメルカプタンに分
解することなく単一の退去基として脱離する。ここに述
べる例において、使用する前駆体ポリマーはジアルキル
スルホニウム成分をジメチルスルフィドおよびテトラト
リエブロチオフェン（ｔｅｔｒａｔｒｙｅｂｒｏｔｈｉ
ｏｐｈｅｎｅ）として選択したものを共に含む。これら
の前駆体は共に以下の実施態様に示す素子構造体に使用
するのに好適なＰＰＶ膜を生じる。
【００５１】それ以外の適当な共役ポリマーの膜を形成
する材料は、ポリ（フェニレン）である。
する材料は、ポリ（フェニレン）である。
【００５２】この材料は、５、６−ジヒドロキシシクロ
ヘキサ−１、３−ジエンの生化学的に合成される誘導体
を出発物質として製造することができる。これらの誘導
体は、ラジカル開始剤を使用することによって重合して
単一溶媒に溶ける前駆体ポリマーとすることができる。
このポリ（フェニレン）の製造は、Ｂａｌｌａｒｄｅｔ
ａｌ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．９５４（１９８３）
により詳細に記載されている。
ヘキサ−１、３−ジエンの生化学的に合成される誘導体
を出発物質として製造することができる。これらの誘導
体は、ラジカル開始剤を使用することによって重合して
単一溶媒に溶ける前駆体ポリマーとすることができる。
このポリ（フェニレン）の製造は、Ｂａｌｌａｒｄｅｔ
ａｌ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．９５４（１９８３）
により詳細に記載されている。
【００５３】ポリマー前駆体溶液は、導電性基板上に薄
い膜としてスピンコートされ、そしてその後通例１４０
℃から２４０℃の範囲で熱処理されて共役ポリ（フェニ
レン）ポリマーに転換される。
い膜としてスピンコートされ、そしてその後通例１４０
℃から２４０℃の範囲で熱処理されて共役ポリ（フェニ
レン）ポリマーに転換される。
【００５４】ビニル若しくはジエン単量体を用いる共重
合もまたフェニレンコポリマーを得るように行うことが
できる。
合もまたフェニレンコポリマーを得るように行うことが
できる。
【００５５】必要な共役ポリマー膜を形成するために使
用することができるさらに別の種類の材料は、主共役鎖
に結合した巨大な側鎖基の存在によってあるいは共役ポ
リマーをその１つまたはそれ以上の成分が非共役である
共重合体構造に組み入れることによってそれ自体溶液加
工可能であるかまたは溶融加工可能であるかのいずれか
である共役ポリマーである。例えば、前者の例には以下
ものがある。 （ａ）ポリ（４、４’−ジフェニレンジフェニルビニレ
ン）［ＰＤＰＶ］は、両方のビニレンの炭素がフェニル
環により置換されているアリーレンビニレンポリマーで
ある。それは、普通の有機溶媒に溶けるので薄い膜を形
成できる。 （ｂ）ポリ（１、４−フェニレン−１−フェニルビニレ
ン）とポリ（１、４−フェニレンジフェニルビニレン）
ポリマーはＰＰＶの類似物質であり、それぞれ１つある
いは両方のビニレンの炭素がフェニル基と置換されてい
る。それらは各々有機溶媒に溶け、キャストまたはスピ
ン被覆されて薄膜となる。 （ｃ）普通の有機溶媒中で溶液加工可能であり、また、
長いアルキル序列（アルキルはオクチルと等しいかそれ
以上に長い）に関しては、溶融加工も可能であるポリ
（３−アルキルチオフェン）ポリマー（アルキルは、プ
ロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オク
チル、デシル、ウンデシル、ドデシル等のいずれか１
つ）。 （ｄ）ポリ（３−アルキルピロール）ポリマーはポリ
（３−アルキルチオフェン）ポリマーと類似であること
が予想される。 （ｅ）ブチルよりも大きなアルキルを有するポリ（２、
５−ジアルコキシ−ｐ−フェニレッビニレン）ポリマー
は溶解加工可能である。 （ｆ）ポリ（フェニルアセチレン）は主鎖中の水素原子
がフェニル基に置換されたポリアセチレンの誘導体であ
る。この置換によって、材料は可溶性にされる。
用することができるさらに別の種類の材料は、主共役鎖
に結合した巨大な側鎖基の存在によってあるいは共役ポ
リマーをその１つまたはそれ以上の成分が非共役である
共重合体構造に組み入れることによってそれ自体溶液加
工可能であるかまたは溶融加工可能であるかのいずれか
である共役ポリマーである。例えば、前者の例には以下
ものがある。 （ａ）ポリ（４、４’−ジフェニレンジフェニルビニレ
ン）［ＰＤＰＶ］は、両方のビニレンの炭素がフェニル
環により置換されているアリーレンビニレンポリマーで
ある。それは、普通の有機溶媒に溶けるので薄い膜を形
成できる。 （ｂ）ポリ（１、４−フェニレン−１−フェニルビニレ
ン）とポリ（１、４−フェニレンジフェニルビニレン）
ポリマーはＰＰＶの類似物質であり、それぞれ１つある
いは両方のビニレンの炭素がフェニル基と置換されてい
る。それらは各々有機溶媒に溶け、キャストまたはスピ
ン被覆されて薄膜となる。 （ｃ）普通の有機溶媒中で溶液加工可能であり、また、
長いアルキル序列（アルキルはオクチルと等しいかそれ
以上に長い）に関しては、溶融加工も可能であるポリ
（３−アルキルチオフェン）ポリマー（アルキルは、プ
ロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オク
チル、デシル、ウンデシル、ドデシル等のいずれか１
つ）。 （ｄ）ポリ（３−アルキルピロール）ポリマーはポリ
（３−アルキルチオフェン）ポリマーと類似であること
が予想される。 （ｅ）ブチルよりも大きなアルキルを有するポリ（２、
５−ジアルコキシ−ｐ−フェニレッビニレン）ポリマー
は溶解加工可能である。 （ｆ）ポリ（フェニルアセチレン）は主鎖中の水素原子
がフェニル基に置換されたポリアセチレンの誘導体であ
る。この置換によって、材料は可溶性にされる。
【００５６】ポリマーの必要な加工性を得、導電性基板
（電荷注入接触層）上への要求される均一な薄膜の形成
を容易にするために共役ポリマーと他のポリマーとのポ
リマーブレンドを形成するのが適している場合もある。
（電荷注入接触層）上への要求される均一な薄膜の形成
を容易にするために共役ポリマーと他のポリマーとのポ
リマーブレンドを形成するのが適している場合もある。
【００５７】共役ポリマーの膜を形成するのに、そのよ
うなコポリマーまたはポリマーブレンドを用いるとき、
前記共役ポリマーの膜を組み入れる電界発光素子の活性
部位は、コポリマーあるいはポリマーブレンドのパーコ
レイションしきい値と同じかそれ以上に大きい多量の共
役ポリマー部位を含まなければならない。
うなコポリマーまたはポリマーブレンドを用いるとき、
前記共役ポリマーの膜を組み入れる電界発光素子の活性
部位は、コポリマーあるいはポリマーブレンドのパーコ
レイションしきい値と同じかそれ以上に大きい多量の共
役ポリマー部位を含まなければならない。
【００５８】半導体電界発光層は、異なったバンドギャ
ップおよび／または多数電荷種を有するポリマー層を有
する複合層として形成されているので、例えば、電荷注
入層から電界発光素子の特定の領域内への注入電荷の集
中が達成される。複合層は、ポリマー層の連続析出によ
って形成することができる。種々の膜がスピンまたはド
ローコーティングによって共役ポリマーに前駆体の形で
付着される場合、共役ポリマーへの転化工程によって膜
が不溶性にされるので、その後の層をこの先に付着され
た膜を溶解することなく同様に付与することができる。
ップおよび／または多数電荷種を有するポリマー層を有
する複合層として形成されているので、例えば、電荷注
入層から電界発光素子の特定の領域内への注入電荷の集
中が達成される。複合層は、ポリマー層の連続析出によ
って形成することができる。種々の膜がスピンまたはド
ローコーティングによって共役ポリマーに前駆体の形で
付着される場合、共役ポリマーへの転化工程によって膜
が不溶性にされるので、その後の層をこの先に付着され
た膜を溶解することなく同様に付与することができる。
【００５９】
「実施例１」図２および図３に関し、電界発光素子を以
下のように構成した。
下のように構成した。
【００６０】ガラス基板、例えば、約１ｍｍの石英また
は、ホウケイ酸塩ガラス１の上面に第１の電荷注入接触
層２を形成した。電荷注入接触層は、約２０ｎｍの厚さ
の層を作るためのシャドウマスクを介してアルミニウム
を熱蒸着させて形成した。前記シャドウマスクを使用し
て幅２ｍｍ、間隙２ｍｍおよび長さ１５ｍｍの一連の平
行に並ぶ細片状であるパターンを形成する。得られたア
ルミニウム電荷注入接触層を次に薄い表面酸化物層３を
形成するために空気にさらした。このようにして電荷注
入接触層を形成した。
は、ホウケイ酸塩ガラス１の上面に第１の電荷注入接触
層２を形成した。電荷注入接触層は、約２０ｎｍの厚さ
の層を作るためのシャドウマスクを介してアルミニウム
を熱蒸着させて形成した。前記シャドウマスクを使用し
て幅２ｍｍ、間隙２ｍｍおよび長さ１５ｍｍの一連の平
行に並ぶ細片状であるパターンを形成する。得られたア
ルミニウム電荷注入接触層を次に薄い表面酸化物層３を
形成するために空気にさらした。このようにして電荷注
入接触層を形成した。
【００６１】１０〜２５ｇのメタノールにつき１ｇのポ
リマー濃度のＰＰＶの前駆体メタノール溶液を前記の結
合基板にスピンコーティングした。これは、結合基板の
全表面にポリマー溶液を塗布し、次にその上面を水平に
保持して５０００ｒ．ｐ．ｍ．までの速度で軸の回りに
回転することによって達成された。次に、得られた基板
とポリマー前駆体層を真空オーブン中、３００℃の温度
で１２時間加熱した。この熱処理によって、前駆体ポリ
マーはＰＰＶに変換された。得られたＰＰＶ膜４は１０
０から３００ｎｍの厚さであった。必要最低限の膜の厚
さを膜のコンダクタンスによって設定し、下限は２０ｎ
ｍ程度である。しかしながら、好ましい厚さの範囲は２
０ｎｍから１μｍの範囲である。
リマー濃度のＰＰＶの前駆体メタノール溶液を前記の結
合基板にスピンコーティングした。これは、結合基板の
全表面にポリマー溶液を塗布し、次にその上面を水平に
保持して５０００ｒ．ｐ．ｍ．までの速度で軸の回りに
回転することによって達成された。次に、得られた基板
とポリマー前駆体層を真空オーブン中、３００℃の温度
で１２時間加熱した。この熱処理によって、前駆体ポリ
マーはＰＰＶに変換された。得られたＰＰＶ膜４は１０
０から３００ｎｍの厚さであった。必要最低限の膜の厚
さを膜のコンダクタンスによって設定し、下限は２０ｎ
ｍ程度である。しかしながら、好ましい厚さの範囲は２
０ｎｍから１μｍの範囲である。
【００６２】次に、第２の電荷注入接触層５を、ＰＰＶ
膜の上に金あるいはアルミニウムを蒸着させて形成し
た。シャドウマスクを再度使用して、ＰＰＶ膜の表面上
にパターンを形成し、幅２ｍｍ、間隙２ｍｍ、長さ１５
ｍｍの平行に並ぶ一連の細長い小片を第１の電荷注入接
触層に直角に回転して形成した。第２の電荷注入接触層
の厚さは、２０から３０ｎｍの範囲であった。このよう
にして正孔注入接触層を形成した。
膜の上に金あるいはアルミニウムを蒸着させて形成し
た。シャドウマスクを再度使用して、ＰＰＶ膜の表面上
にパターンを形成し、幅２ｍｍ、間隙２ｍｍ、長さ１５
ｍｍの平行に並ぶ一連の細長い小片を第１の電荷注入接
触層に直角に回転して形成した。第２の電荷注入接触層
の厚さは、２０から３０ｎｍの範囲であった。このよう
にして正孔注入接触層を形成した。
【００６３】電荷注入接触層のうち少なくとも１つは、
素子の平面に垂直に電界発光素子から発光させるために
透明、若しくは半透明であることが望ましい。本実施例
では、このことは金、若しくはアルミニウムの層が３０
ｍｍ以下の厚さである時になされる。ＰＰＶ層の厚さが
約２００ｎｍの素子に関し、電荷注入および強いエレク
トロルミネセンスの発現に対するしきい電圧は、約４０
ボルトである。この電圧は、２×１０6 Ｖｃｍ-1のしき
い電界を印加する。２ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度におい
て、半透明の電極を通してなされる発光は、通常の照明
条件で、肉眼で見られた。素子の出力は、１００ＫＨｚ
までの周波数にはほとんど依存しなかった。このこと
は、電界発光素子の応答時間が非常に短く、１０マイク
ロ秒より速いことを示している。使用に際し、電界発光
素子は、特別な用心をすることなく空気中で操作され、
機能低下の兆候はなにも示さなかった。
素子の平面に垂直に電界発光素子から発光させるために
透明、若しくは半透明であることが望ましい。本実施例
では、このことは金、若しくはアルミニウムの層が３０
ｍｍ以下の厚さである時になされる。ＰＰＶ層の厚さが
約２００ｎｍの素子に関し、電荷注入および強いエレク
トロルミネセンスの発現に対するしきい電圧は、約４０
ボルトである。この電圧は、２×１０6 Ｖｃｍ-1のしき
い電界を印加する。２ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度におい
て、半透明の電極を通してなされる発光は、通常の照明
条件で、肉眼で見られた。素子の出力は、１００ＫＨｚ
までの周波数にはほとんど依存しなかった。このこと
は、電界発光素子の応答時間が非常に短く、１０マイク
ロ秒より速いことを示している。使用に際し、電界発光
素子は、特別な用心をすることなく空気中で操作され、
機能低下の兆候はなにも示さなかった。
【００６４】素子から出力された光を、格子モノクロメ
ータにより分光し、シリコン光起電力のセルで検出し、
そして、測定を室温（２０℃）とし、光学通路を有する
低温保持装置に素子を保持して低温での両方で行った。
その結果を図４に示す。電界発光素子のスペクトルは、
ピークが温度によってその位置をわずかにシフトして
０．１５ｅＶだけ異なって６９０ｎｍから５００ｎｍ
（１．８ｅＶから２．４ｅＶ）のスペクトル範囲で発光
することを示している。
ータにより分光し、シリコン光起電力のセルで検出し、
そして、測定を室温（２０℃）とし、光学通路を有する
低温保持装置に素子を保持して低温での両方で行った。
その結果を図４に示す。電界発光素子のスペクトルは、
ピークが温度によってその位置をわずかにシフトして
０．１５ｅＶだけ異なって６９０ｎｍから５００ｎｍ
（１．８ｅＶから２．４ｅＶ）のスペクトル範囲で発光
することを示している。
【００６５】電界発光素子層と比べて低い仕事関数を有
するので電子注入接触層として用いるのに適した他の材
料は、（非晶質あるいは結晶性）のｎ−ドープシリコ
ン、酸化膜を有するシリコン、純粋、若しくは金などの
他の金属との合金であるアルカリ、およびアルカリ土類
金属類である。また、“ｎ形ドープ”共役ポリマーの薄
層を、金属層と電界発光ポリマー層との間に介在させ
て、電子注入接触層を形成することもできる。
するので電子注入接触層として用いるのに適した他の材
料は、（非晶質あるいは結晶性）のｎ−ドープシリコ
ン、酸化膜を有するシリコン、純粋、若しくは金などの
他の金属との合金であるアルカリ、およびアルカリ土類
金属類である。また、“ｎ形ドープ”共役ポリマーの薄
層を、金属層と電界発光ポリマー層との間に介在させ
て、電子注入接触層を形成することもできる。
【００６６】電界発光層と比べて高い仕事関数を有する
ので正孔注入層として用いるのに適した他の材料は、イ
ンジウム／スズ酸化物（可視スペクトル部で透明であ
る）、白金、ニッケル、パラジウム、および黒鉛であ
る。また、電気化学的に重合されたポリピロール、ポリ
チオフェン等の“ｐ形ドープ”共役ポリマーの薄膜を金
属層と電界発光ポリマー層との間に介在させることによ
って正孔注入層を形成することもできる。
ので正孔注入層として用いるのに適した他の材料は、イ
ンジウム／スズ酸化物（可視スペクトル部で透明であ
る）、白金、ニッケル、パラジウム、および黒鉛であ
る。また、電気化学的に重合されたポリピロール、ポリ
チオフェン等の“ｐ形ドープ”共役ポリマーの薄膜を金
属層と電界発光ポリマー層との間に介在させることによ
って正孔注入層を形成することもできる。
【００６７】前記材料は、以下のように付与することが
できる。すなわち、白金のような融点温度が特に高い金
属を除いた全ての金属は、蒸着により付着させることが
できる。インジウム／錫の酸化物を含む全ての合金は、
ＤＣまたはＲＦスパッタリング法および電子ビーム蒸着
法を用いて付着させることができる。非晶質シリコンの
付着はシリコンとホスフィンなどのドーピング剤との混
合物からグロー放電付着法によって行うことができる。
できる。すなわち、白金のような融点温度が特に高い金
属を除いた全ての金属は、蒸着により付着させることが
できる。インジウム／錫の酸化物を含む全ての合金は、
ＤＣまたはＲＦスパッタリング法および電子ビーム蒸着
法を用いて付着させることができる。非晶質シリコンの
付着はシリコンとホスフィンなどのドーピング剤との混
合物からグロー放電付着法によって行うことができる。
【００６８】以下は、これらの材料を使った構造物の例
である。 「実施例２」本実施例の構造物は、ガラス基板上の一連
の層として付着される。まず、導電性であるが透明な酸
化インジウムを酸素の存在下にインジウムターゲットか
らイオン−ビームスパッタリングする方法によって基板
上に付着させた。
である。 「実施例２」本実施例の構造物は、ガラス基板上の一連
の層として付着される。まず、導電性であるが透明な酸
化インジウムを酸素の存在下にインジウムターゲットか
らイオン−ビームスパッタリングする方法によって基板
上に付着させた。
【００６９】試料は１０-8ｍｂａｒのベース圧力の低温
ポンプ装置中で調製する。ここで使用する全ての付着法
に関し、基板は水冷し、室温に保持する。代表的には２
×１０-4ｍｂａｒの酸素圧力の存在下の代表的に０．１
ｎｍ／秒の付着速度でのインジウムターゲットからのイ
オン−ビームスパッタリングによって、代表的に５×１
０-4Ωｃｍの抵抗率を有する透明な酸化インジウムの膜
が形成された。代表的に、１００ｎｍの厚さによって単
位面積当たり約５０Ωの比シート抵抗が与えられる。そ
のような膜は可視スペクトル部において９０％より好ま
しい光学透過係数を有している。
ポンプ装置中で調製する。ここで使用する全ての付着法
に関し、基板は水冷し、室温に保持する。代表的には２
×１０-4ｍｂａｒの酸素圧力の存在下の代表的に０．１
ｎｍ／秒の付着速度でのインジウムターゲットからのイ
オン−ビームスパッタリングによって、代表的に５×１
０-4Ωｃｍの抵抗率を有する透明な酸化インジウムの膜
が形成された。代表的に、１００ｎｍの厚さによって単
位面積当たり約５０Ωの比シート抵抗が与えられる。そ
のような膜は可視スペクトル部において９０％より好ま
しい光学透過係数を有している。
【００７０】これらの膜は、Ｘ線および電子解析測定か
ら判定して非晶質構造である。
ら判定して非晶質構造である。
【００７１】次に、ＰＰＶ層を上記実施例１に記載した
手順を用いて酸化インジウム層上に付着させる。最後
に、アルミニウムの上部接触層を代表的には５０ｎｍの
厚さに蒸着によって付着させる。この構造体を操作する
と、酸化インジウム接触層が正の接触層として、および
アルミニウム接触層が負の接触層として機能する。発光
は酸化インジウム層を通して見られる。
手順を用いて酸化インジウム層上に付着させる。最後
に、アルミニウムの上部接触層を代表的には５０ｎｍの
厚さに蒸着によって付着させる。この構造体を操作する
と、酸化インジウム接触層が正の接触層として、および
アルミニウム接触層が負の接触層として機能する。発光
は酸化インジウム層を通して見られる。
【００７２】このようにして構成された、７０ｎｍの厚
さのＰＰＶ層および２ｍｍ2 の活性領域を有する構造体
の結果を図５および図６に示す。発光に関連する電流の
しきい値は図５において約１４Ｖであることがわかる。
素子の分光的に総和した光出力の強度の変動を図６に電
流の関数として示す。 「実施例３」この構造体の製造は上部金属接触層までは
上記実施例２と同じである。本実施例では、蒸着によっ
て銀とマグネシウムとの合金を付着させて、負の接触層
として作用する上部接触層を形成する。蒸着は１：１０
のモル比の銀およびマグネシウム粉体の混合物をボート
中で加熱することによって実施され、代表的に５０ｎｍ
の厚さの膜が付着された。
さのＰＰＶ層および２ｍｍ2 の活性領域を有する構造体
の結果を図５および図６に示す。発光に関連する電流の
しきい値は図５において約１４Ｖであることがわかる。
素子の分光的に総和した光出力の強度の変動を図６に電
流の関数として示す。 「実施例３」この構造体の製造は上部金属接触層までは
上記実施例２と同じである。本実施例では、蒸着によっ
て銀とマグネシウムとの合金を付着させて、負の接触層
として作用する上部接触層を形成する。蒸着は１：１０
のモル比の銀およびマグネシウム粉体の混合物をボート
中で加熱することによって実施され、代表的に５０ｎｍ
の厚さの膜が付着された。
【００７３】マグネシウムは、小さい仕事関数を有する
ので、負の電極用の材料として望ましいものである。銀
を添加して合金を形成することによって、ポリマー層へ
の金属膜の接着性およびその酸化に対する耐性が改善さ
れる。これらの試料の電流／電圧および電界発光特性
は、実施例２に記載したものと類似していた。 「実施例４」これらの構造体は負の電極として作用する
非晶質シリコン−水素合金層および正の電極として作用
する酸化インジウムを用いて制作した。アルミニウムま
たはクロムの蒸着金属接触層を有するガラス基板を使用
する。次に、非晶質シリコン−水素膜を以下に詳細に説
明する高周波加熱（ＲＦ）スパッタリングによって付着
させた。
ので、負の電極用の材料として望ましいものである。銀
を添加して合金を形成することによって、ポリマー層へ
の金属膜の接着性およびその酸化に対する耐性が改善さ
れる。これらの試料の電流／電圧および電界発光特性
は、実施例２に記載したものと類似していた。 「実施例４」これらの構造体は負の電極として作用する
非晶質シリコン−水素合金層および正の電極として作用
する酸化インジウムを用いて制作した。アルミニウムま
たはクロムの蒸着金属接触層を有するガラス基板を使用
する。次に、非晶質シリコン−水素膜を以下に詳細に説
明する高周波加熱（ＲＦ）スパッタリングによって付着
させた。
【００７４】使用するＲＦスパッタリング装置は２つの
ターゲットおよび液体窒素冷却ゲッターを有し、８ｃｍ
のターゲット−基板間隔で操作される。処理室は５×１
０-8ｍｂａｒのベース圧力である。マグネトロンターゲ
ットに３ｍｍの厚さにｎ−ドープＳｉウェハ層を担持さ
せる。試料を付着させる前に１〜２時間予備スパッタリ
ングすることによってこれらのターゲットを浄化する。
上記のようにして製造された基板を、３ｃｍの厚さのＣ
ｕおよびＡｌ基板の裏側の温度が２５０〜３００℃にな
るように放射加熱する。基板を約６ｒ．ｐ．ｍ．で回転
する。使用するスパッタリングガスは０．００７〜０．
０１３ｍｂａｒの圧力において３０％のＨ2 を含むＡｒ
であり、蒸着の間連続して処理室に通す。使用するＲＦ
出力は２Ｗの反射出力を有して２５０Ｗである。付着速
度は代表的には１２ｎｍ／分であり、この場合１μｍの
膜圧に対し１．５時間の付着時間を要する。
ターゲットおよび液体窒素冷却ゲッターを有し、８ｃｍ
のターゲット−基板間隔で操作される。処理室は５×１
０-8ｍｂａｒのベース圧力である。マグネトロンターゲ
ットに３ｍｍの厚さにｎ−ドープＳｉウェハ層を担持さ
せる。試料を付着させる前に１〜２時間予備スパッタリ
ングすることによってこれらのターゲットを浄化する。
上記のようにして製造された基板を、３ｃｍの厚さのＣ
ｕおよびＡｌ基板の裏側の温度が２５０〜３００℃にな
るように放射加熱する。基板を約６ｒ．ｐ．ｍ．で回転
する。使用するスパッタリングガスは０．００７〜０．
０１３ｍｂａｒの圧力において３０％のＨ2 を含むＡｒ
であり、蒸着の間連続して処理室に通す。使用するＲＦ
出力は２Ｗの反射出力を有して２５０Ｗである。付着速
度は代表的には１２ｎｍ／分であり、この場合１μｍの
膜圧に対し１．５時間の付着時間を要する。
【００７５】得られた非晶質Ｓｉは赤茶色である、５×
１０6 〜５×１０8 Ωｃｍの直流抵抗率を有している。
[この抵抗率は試料の上側または下側に長さ３ｍｍ、間
隔０．２５ｍｍで２つのＡｌパッドを蒸着し、それら２
つのコンタクト間の抵抗を測定することによって求め
た] 。
１０6 〜５×１０8 Ωｃｍの直流抵抗率を有している。
[この抵抗率は試料の上側または下側に長さ３ｍｍ、間
隔０．２５ｍｍで２つのＡｌパッドを蒸着し、それら２
つのコンタクト間の抵抗を測定することによって求め
た] 。
【００７６】次に、ＰＰＶ層を上記実施例１に記載した
ように非晶質シリコン−水素層に付与し、引続き実施例
２で記載した手順を用いてこのＰＰＶ層の上に直接酸化
インジウム層を付着させた。
ように非晶質シリコン−水素層に付与し、引続き実施例
２で記載した手順を用いてこのＰＰＶ層の上に直接酸化
インジウム層を付着させた。
【００７７】上記工程を用いて製造した面積１４ｍ
ｍ2 、シリコン−水素層の厚さ１μ、ＰＰＶ層の厚さ４
０ｎｍおよび酸化インジウム層の厚さ２５０ｎｍの構造
体に関して得られた結果を図７および図８に示す。図７
に、順バイアス（酸化インジウム層が正）における素子
の電流対電圧特性を、また図８に電流に対する総和光出
力の変動を示す。電荷注入および発光は約１７Ｖで開始
され、本実施例の場合抵抗性のシリコン−水素層が存在
するために、このしきい値を越えた電流の上昇は、例え
ば図５に示すようにそのような層を有しない構造に見ら
れるよりなだらかである。
ｍ2 、シリコン−水素層の厚さ１μ、ＰＰＶ層の厚さ４
０ｎｍおよび酸化インジウム層の厚さ２５０ｎｍの構造
体に関して得られた結果を図７および図８に示す。図７
に、順バイアス（酸化インジウム層が正）における素子
の電流対電圧特性を、また図８に電流に対する総和光出
力の変動を示す。電荷注入および発光は約１７Ｖで開始
され、本実施例の場合抵抗性のシリコン−水素層が存在
するために、このしきい値を越えた電流の上昇は、例え
ば図５に示すようにそのような層を有しない構造に見ら
れるよりなだらかである。
【００７８】また、この種の構造体は逆バイアス（シリ
コン−水素接触層に対して酸化インジウム接触層が負）
においてより弱い電界発光を示した。しかしながら、順
バイアスで操作するのが好ましい。 「実施例５」酸化インジウム最上層を半透明の金または
アルミニウム層に置き換えたことを除いて実施例４にお
けるように製造した。約２０ｎｍの厚さの最上層を有し
て製造された構造物はこの接触層を通して発光が見られ
た。これらの素子は、上述の各実施例と同様の特性を示
した。
コン−水素接触層に対して酸化インジウム接触層が負）
においてより弱い電界発光を示した。しかしながら、順
バイアスで操作するのが好ましい。 「実施例５」酸化インジウム最上層を半透明の金または
アルミニウム層に置き換えたことを除いて実施例４にお
けるように製造した。約２０ｎｍの厚さの最上層を有し
て製造された構造物はこの接触層を通して発光が見られ
た。これらの素子は、上述の各実施例と同様の特性を示
した。
【００７９】実施例４の製造方法は、実施例２および実
施例３に示した接触層にも適用することができる。
施例３に示した接触層にも適用することができる。
【００８０】シリコン／水素層およびインジウム酸化物
層を付着するためのそれ自体公知の他の方法がある。シ
リコンの場合、これは、シランのグロー放電と蒸着を含
む。インジウム酸化物の場合、他の可能性として、イン
ジウムと共にスズを含有させて、ここで用いているイン
ジウム酸化物に電気的特性が非常に近似している酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）を生成することが考えられる。
付着方法は、蒸着、ＲＦおよび直流スパッタリングを含
む。
層を付着するためのそれ自体公知の他の方法がある。シ
リコンの場合、これは、シランのグロー放電と蒸着を含
む。インジウム酸化物の場合、他の可能性として、イン
ジウムと共にスズを含有させて、ここで用いているイン
ジウム酸化物に電気的特性が非常に近似している酸化イ
ンジウムスズ（ＩＴＯ）を生成することが考えられる。
付着方法は、蒸着、ＲＦおよび直流スパッタリングを含
む。
【００８１】電荷注入接触層の厚さの選択は、用いられ
る付着技術と、接触層における所望の光学的透明度によ
って決定される。電荷注入の容易性は、電荷注入接触層
を複合層として構成することで改善される。この複合層
は、正孔および電子を夫々注入するための酸化および還
元共役ポリマーの薄膜層を包含する。これらの特別な共
役ポリマー層は、活性状態の電界発光ポリマーと同じで
あっても違っていてもよい。このような物質をドープす
る方法は、この分野においては周知であり、「導電性ポ
リマーハンドブック」（ティ．ジェイ．スコッテイム
（Ｔ．Ｊ．Ｓｋｏｔｈｅｉｍ））に明確に記載されてい
る。
る付着技術と、接触層における所望の光学的透明度によ
って決定される。電荷注入の容易性は、電荷注入接触層
を複合層として構成することで改善される。この複合層
は、正孔および電子を夫々注入するための酸化および還
元共役ポリマーの薄膜層を包含する。これらの特別な共
役ポリマー層は、活性状態の電界発光ポリマーと同じで
あっても違っていてもよい。このような物質をドープす
る方法は、この分野においては周知であり、「導電性ポ
リマーハンドブック」（ティ．ジェイ．スコッテイム
（Ｔ．Ｊ．Ｓｋｏｔｈｅｉｍ））に明確に記載されてい
る。
【００８２】少なくとも１つの電荷注入接触層は、素子
の平面に垂直に発光させるため透明または半透明である
のが好ましい場合があるが、例えば、素子の平面内での
放射しか要求されない場合には必ずしもその限りではな
い。
の平面に垂直に発光させるため透明または半透明である
のが好ましい場合があるが、例えば、素子の平面内での
放射しか要求されない場合には必ずしもその限りではな
い。
【００８３】製造される電界発光素子のサイズの限界
は、スピンコーティングに使用することができる基板の
サイズによって決定される。例えば、このようにして直
径１５ｃｍのシリコンウエファのコーティングが行われ
ている。さらに、広い面積のコーティングを行うために
は、ドローコーティングなどの技術がその代わりに用い
られる。従って、平方メートルの範囲の面積を有する共
役ポリマーを用いた電界発光素子を構成することが実現
できる。
は、スピンコーティングに使用することができる基板の
サイズによって決定される。例えば、このようにして直
径１５ｃｍのシリコンウエファのコーティングが行われ
ている。さらに、広い面積のコーティングを行うために
は、ドローコーティングなどの技術がその代わりに用い
られる。従って、平方メートルの範囲の面積を有する共
役ポリマーを用いた電界発光素子を構成することが実現
できる。
【００８４】ＰＰＶを含む共役ポリマーの少なくともい
くつかは、付着工程が蒸着のために非常に高い温度を必
要とする金属層の付着、あるいは非晶質シリコン層を付
着した後、活性電界発光領域を決定するための写真製版
工程を行う等の後処理に耐えることができる。前駆体ポ
リマーを共役ポリマーおよび要求される電界発光素子の
タイプによって決まる基板に付与する方法としてスピン
またはドローコーティングを使用するのがＰＰＶを使用
する場合には好ましいが、スピンおよびドローコーティ
ング並びに溶融加工の全てを共役ポリマーを基板上に付
着させるのに使用することができる。
くつかは、付着工程が蒸着のために非常に高い温度を必
要とする金属層の付着、あるいは非晶質シリコン層を付
着した後、活性電界発光領域を決定するための写真製版
工程を行う等の後処理に耐えることができる。前駆体ポ
リマーを共役ポリマーおよび要求される電界発光素子の
タイプによって決まる基板に付与する方法としてスピン
またはドローコーティングを使用するのがＰＰＶを使用
する場合には好ましいが、スピンおよびドローコーティ
ング並びに溶融加工の全てを共役ポリマーを基板上に付
着させるのに使用することができる。
【００８５】電界発光素子は電界発光が役に立つ種々の
用途に適用することができる。それは従来半導体ＬＥＤ
が使用されていたところに使用することができる。それ
はまた従来液晶が使用されていたところにも使用するこ
とができる。電界発光素子は液晶の望ましい代替物とさ
れる多くの特性を有している。
用途に適用することができる。それは従来半導体ＬＥＤ
が使用されていたところに使用することができる。それ
はまた従来液晶が使用されていたところにも使用するこ
とができる。電界発光素子は液晶の望ましい代替物とさ
れる多くの特性を有している。
【００８６】電界発光素子は液晶ディスプレイと違って
発光するので、視覚が広い。さらに、大面積液晶ディス
プレイが遭遇した基板の平面性および間隔に関する問題
を、大面積ＬＥ素子は解決することができる。電界発光
素子はマトリックス−アドレス型ディスプレイ、例え
ば、テレビジョンおよびコンピュータディスプレイに特
に適している。マトリックス−アドレス型ディスプレイ
に使用する電界発光素子の一例を図３に示す。ここで
は、各電荷注入接触層が半導体層のいずれかの面に細長
くいく筋にも付着され、一方の接触層の細片が他方の接
着層の細片と直交している。ディスプレイの画素と呼ば
れる個々の電界発光素子、すなわち半導体層の各領域の
マトリックスのアドレス指定は下方の電荷注入接触層中
の特定の細片および上方の電荷注入層の前記第１の細片
に直角の特定の細片を選択することによって達成され
る。さらに、電界発光素子は前記のように応答速度が速
いので、テレビジョン受像器として使用するのに適して
おり、特に発光色を共役ポリマー、またその半導体バン
ドギャップを選択することによって制御することができ
るので、混色に適するグリーン、レッドおよびブルー画
素を用いるカラーディスプレイが電界発光素子中に異な
る共役ポリマーを配置することによって可能となる。
発光するので、視覚が広い。さらに、大面積液晶ディス
プレイが遭遇した基板の平面性および間隔に関する問題
を、大面積ＬＥ素子は解決することができる。電界発光
素子はマトリックス−アドレス型ディスプレイ、例え
ば、テレビジョンおよびコンピュータディスプレイに特
に適している。マトリックス−アドレス型ディスプレイ
に使用する電界発光素子の一例を図３に示す。ここで
は、各電荷注入接触層が半導体層のいずれかの面に細長
くいく筋にも付着され、一方の接触層の細片が他方の接
着層の細片と直交している。ディスプレイの画素と呼ば
れる個々の電界発光素子、すなわち半導体層の各領域の
マトリックスのアドレス指定は下方の電荷注入接触層中
の特定の細片および上方の電荷注入層の前記第１の細片
に直角の特定の細片を選択することによって達成され
る。さらに、電界発光素子は前記のように応答速度が速
いので、テレビジョン受像器として使用するのに適して
おり、特に発光色を共役ポリマー、またその半導体バン
ドギャップを選択することによって制御することができ
るので、混色に適するグリーン、レッドおよびブルー画
素を用いるカラーディスプレイが電界発光素子中に異な
る共役ポリマーを配置することによって可能となる。
【００８７】電界発光素子は、例えば車両ダッシュボー
ドの表示器、調理器またはビデオ記録器の個々の造形素
子としても使用することができる。各素子は目的とする
用途に要求される形状に製造することができる。さら
に、電界発光素子は平らである必要がないので、例え
ば、その製造後に三次元的形状、例えば車両または航空
機の風防ガラスの形状に倣って成形することができる。
そのように使用するためには、前駆体ポリマーをポリエ
ステル、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどの
透明ポリマーフィルムのような適切な基板に付与する必
要がある。前駆体ポリマーをそのような可撓性ポリマー
フィルムに付与するならば、ロール上での電界発光素子
の連続製造が可能となる。あるいはまた、前駆体ポリマ
ーを、例えばドローコーティング法を用いて予め製造さ
れた形基板上に付与することもできる。
ドの表示器、調理器またはビデオ記録器の個々の造形素
子としても使用することができる。各素子は目的とする
用途に要求される形状に製造することができる。さら
に、電界発光素子は平らである必要がないので、例え
ば、その製造後に三次元的形状、例えば車両または航空
機の風防ガラスの形状に倣って成形することができる。
そのように使用するためには、前駆体ポリマーをポリエ
ステル、ポリフッ化ビニリデンまたはポリイミドなどの
透明ポリマーフィルムのような適切な基板に付与する必
要がある。前駆体ポリマーをそのような可撓性ポリマー
フィルムに付与するならば、ロール上での電界発光素子
の連続製造が可能となる。あるいはまた、前駆体ポリマ
ーを、例えばドローコーティング法を用いて予め製造さ
れた形基板上に付与することもできる。
【００８８】最後に、電界発光素子は、それを光学繊維
および／または薄膜導波管と効果的に光学結合させて光
源として作用するように準備された構造体上で直接製造
する光通信への用途が考えられる。同様な用途が“サイ
エンス・アンド・テクノロジー・イン・ジャパン”、８
〜１４頁（１９８９年７月）に「オプチカル・インフォ
メーション・プロセッシング」という題名でサトシ・イ
シハラによって記載されている。
および／または薄膜導波管と効果的に光学結合させて光
源として作用するように準備された構造体上で直接製造
する光通信への用途が考えられる。同様な用途が“サイ
エンス・アンド・テクノロジー・イン・ジャパン”、８
〜１４頁（１９８９年７月）に「オプチカル・インフォ
メーション・プロセッシング」という題名でサトシ・イ
シハラによって記載されている。
【００８９】電界発光素子光源はレーザーとして適切に
使用することができる。
使用することができる。
【００９０】最後に、光学繊維あるいは、薄膜の凹凸を
有する電界発光素子を能率的に光学結合させて光情報を
活用すべく、所定の下層上に直接組み合わせることによ
り光通信に活用されることが予想される。類似の記事と
して日本のサトシ・イシハラにより１９８９年７月の
“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ”の８頁〜１４頁の記載がある。
有する電界発光素子を能率的に光学結合させて光情報を
活用すべく、所定の下層上に直接組み合わせることによ
り光通信に活用されることが予想される。類似の記事と
して日本のサトシ・イシハラにより１９８９年７月の
“Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ”の８頁〜１４頁の記載がある。
【図１】共役ポリマーを配設するための反応図式を示す
図である。
図である。
【図２】本発明に係る電界発光素子の概略図である。
【図３】本発明に係る電界発光素子の概略図である。
【図４】図２並びに図３に記載された素子の発光出力を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施態様に係る電界発光素子のそ
れぞれ電流対発光および出力強度対印加電圧を示すグラ
フである。
れぞれ電流対発光および出力強度対印加電圧を示すグラ
フである。
【図６】本発明の他の実施態様に係る電界発光素子のそ
れぞれ電流対発光および出力強度対印加電圧を示すグラ
フである。
れぞれ電流対発光および出力強度対印加電圧を示すグラ
フである。
【図７】本発明のさらに他の実施態様に係るそれぞれ電
流出力および電界発光強度を示すグラフである。
流出力および電界発光強度を示すグラフである。
【図８】本発明のさらに他の実施態様に係るそれぞれ電
流出力および電界発光強度を示すグラフである。
流出力および電界発光強度を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０５Ｂ 33/10 33/22 33/22 33/26 33/26 (72)発明者 バローグス ジェルミー ヘンリー アメリカ合衆国、ニューヨーク00516 コ ールドスプリング パーソネイジ ストリ ート 11 (72)発明者 ブラッドリー ドナル ドナット コーナ ー イギリス国、ケンブリッジ シービー３ ０ディー５チャーチル カレッジ（番地な し)
Claims (25)
- 【請求項１】少なくとも一種の共役ポリマーからなる薄
い緻密なポリマー膜の形状の半導体層、半導体層の第１
の表面と接する第１の接触層および半導体層の第２の表
面と接する第２の接触層とからなる電界発光素子であっ
て、半導体層のポリマー膜は、第２の接触層を第１の接
触層に対して正にするように半導体層を介して第１およ
び第２の接触層間に電界をかけると、電荷キャリヤが半
導体層に注入されて、半導体層から発光がなされるよう
に十分に低い濃度の外部電荷キャリヤを有していること
を特徴とする電界発光素子。 - 【請求項２】請求項１記載の電界発光素子において、共
役ポリマーが式 【化１】 ［式中、フェニレン環は、必要に応じてそれぞれ独立し
てアルキル（好適にはメチル）、アルコキシ（好適には
メトキシまたはエトキシ）、ハロゲン（好適には塩素ま
たは臭素）またはニトロの中から選択される１つあるい
はそれ以上の置換基を有していてもよい] のポリ（ｐ−
フェニレンビニレン） [ＰＰＶ] であることを特徴とす
る電界発光素子。 - 【請求項３】請求項１または２記載の電界発光素子にお
いて、薄い緻密なポリマー膜が１０ｎｍから５μｍまで
の範囲の実質的に均一な厚さのものであることを特徴と
する電界発光素子素子。 - 【請求項４】前記請求項のいずれかに記載の電界発光素
子において、共役ポリマーが１ｅＶから３．５ｅＶの範
囲の半導体バンドギャップを有することを特徴とする電
界発光素子。 - 【請求項５】前記請求項のいずれかに記載の電界発光素
子において、ポリマー膜の電界発光領域における共役ポ
リマーの割合が膜中に存在する共役ポリマー中での電荷
移動の浸透しきい値を達成するのに十分であることを特
徴とする電界発光素子。 - 【請求項６】前記請求項のいずれかに記載の電界発光素
子において、第１の電荷注入接触層が、その一表面に薄
い酸化物層が形成されたアルミニウムの薄層であり、半
導体層の第１の表面が前記酸化物層と接触していること
を特徴とする電界発光素子。 - 【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載の電界発
光素子において、第１の接触層がアルミニウムまたはマ
グネシウムと銀との合金からなる群から選択されること
を特徴とする電界発光素子。 - 【請求項８】請求項６記載の電界発光素子において、第
２の電荷注入層がアルミニウムおよび金からなる群から
選択されることを特徴とする電界発光素子。 - 【請求項９】前記請求項のいずれかに記載の電界発光素
子において、第１および第２の電荷注入接触層の少なく
とも１つが少なくとも半透明であることを特徴とする電
界発光素子。 - 【請求項１０】請求項７記載の電界発光素子において、
第２の接触層が酸化インジウムまたは酸化インジウムス
ズからなることを特徴とする電界発光素子。 - 【請求項１１】請求項１乃至５のいずれかに記載の電界
発光素子において、第１の接触層が非晶質シリコンから
なり、かつ第２の接触層がアルミニウム、金および酸化
インジウムからなる群から選択されることを特徴とする
電界発光素子。 - 【請求項１２】前記請求項のいずれかに記載の電界発光
素子において、第１および第２の電荷注入接触層の少な
くとも１つが支持基板とも接触していることを特徴とす
る電界発光素子。 - 【請求項１３】請求項９記載の電界発光素子において、
支持基板が石英ガラスであることを特徴とする電界発光
素子。 - 【請求項１４】前記請求項のいずれかに記載の電界発光
素子からなるアレイであって、第１および第２の電荷注
入接触層が前記アレイ中で選択的にアドレスされるよう
に配置されていることを特徴とするアレイ。 - 【請求項１５】少なくとも１種の共役ポリマーからなる
薄い緻密な重合体膜の形状の半導体層を、前駆体ポリマ
ーの薄膜をポリマー薄膜として基板上に付着させ、次に
付着した前駆体ポリマーを高温に加熱して共役ポリマー
を生成する工程によって基体上に付着させ、第１の接触
層の薄層を前記半導体層の第１の表面と接して設け、そ
して、第２の接触層の薄膜を前記半導体層の第２の表面
と接して設ける電界発光素子を製造する方法であって、
ポリマー膜が、第２の接触層を第１の接触層に対して正
にするように前記半導体層と接した第１および第２の接
触層間に電界をかけると、電荷キャリヤが半導体層に注
入されて、半導体層から発光がなされるように十分に低
い濃度の外部電荷キャリヤを有していることを特徴とす
る電界発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】請求項１５記載の製造方法において、先
ず、支持基板上に前記第１の電荷注入接触層を付着させ
て複合基板を形成し、前記第１の電荷注入接触層上に薄
い緻密なポリマー膜として前記前駆体ポリマーを付着さ
せ、次に複合基板および前駆体ポリマーをポリマー膜中
に前記共役ポリマーを生成する高温に加熱し、最後に前
記第２の電荷注入接触層をポリマー膜上に付着させるこ
とを特徴とする電界発光素子の製造方法。 - 【請求項１７】請求項１５または１６記載の製造方法に
おいて、前駆体ポリマーが可溶性であり、かつスピンコ
ーティングによって基板上にポリマー薄膜として付着さ
れることを特徴とする電界発光素子の製造方法。 - 【請求項１８】請求項１５乃至１７のいずれかに記載の
製造方法において、前駆体ポリマーがポリ（ｐ−フェニ
レンビニレン）［ＰＰＶ］の前駆体ポリマーであること
を特徴とする電界発光素子の製造方法。 - 【請求項１９】請求項１５乃至１８のいずれかに記載の
製造方法において、薄い緻密なポリマー膜が１０ｎｍか
ら５μｍまでの範囲の均一な厚さのものであることを特
徴とする電界発光素子の製造方法。 - 【請求項２０】請求項１５乃至１９のいずれかに記載の
製造方法において、第１の電荷注入接触層が、その一表
面に薄い酸化物層が形成されたアルミニウムの薄層であ
り、この第１の電荷注入接触層の酸化物薄膜が半導体層
の第１の表面と接触して設けられることを特徴とする電
界発光素子の製造方法。 - 【請求項２１】請求項１５乃至２０のいずれかに記載の
製造方法において、第２の電荷注入層がアルミニウムお
よび金からなる群から選択されることを特徴とする電界
発光素子の製造方法。 - 【請求項２２】請求項１５乃至１９のいずれかに記載の
製造方法において、第１の接触層がアルミニウムおよび
マグネシウム／銀の合金からなる群から選択され、且つ
第２の接触層が酸化インジウムであることを特徴とする
電界発光素子の製造方法。 - 【請求項２３】請求項１５乃至１９のいずれかに記載の
製造方法において、第１の接触層が非晶質シリコンから
なり、かつ第２の接触層がアルミニウム、金および酸化
インジウムからなる群から選択されることを特徴とする
電界発光素子の製造方法。 - 【請求項２４】請求項１５乃至２４のいずれかに記載の
製造方法において、第１および第２の電荷注入接触層が
蒸着によって付着されることを特徴とする電界発光素子
の製造方法。 - 【請求項２５】請求項１５乃至２４のいずれかに記載の
製造方法において、支持基板が石英ガラスであることを
特徴とする電界発光素子の製造方法。
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