ナノ構造の化合物及びエレクトロルミネセント素子に用いられるポリマー
【課題】ナノ構造でドープされた、種々の有機ポリマーを有する放出層を用いることにより、ＥＬ素子の寿命及び性能を改良する製造方法を提供する。
【解決手段】０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造及びポリフルオレンを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物。該化合物は、陰極、陽極、及び陰極と陽極との間に配置される光放出層を含むＥＬ素子の光放出層として用いることができる。ＥＬ素子は、基板を供給し、基板上に陽極および陰極を供給し、および基板上に光放出層を蒸着することにより製造することができる。前記化合物は、ナノ構造を超音波的に切断し、当該ナノ構造をポリフルオレンポリマーなどのポリマーと混合することにより製造する。
【解決手段】０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造及びポリフルオレンを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物。該化合物は、陰極、陽極、及び陰極と陽極との間に配置される光放出層を含むＥＬ素子の光放出層として用いることができる。ＥＬ素子は、基板を供給し、基板上に陽極および陰極を供給し、および基板上に光放出層を蒸着することにより製造することができる。前記化合物は、ナノ構造を超音波的に切断し、当該ナノ構造をポリフルオレンポリマーなどのポリマーと混合することにより製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己発光素子等のエレクトロルミネセント（ＥＬ）素子に関する。特には、本発明は、ＥＬ素子に用いられる材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子は、用途のためのフラットタイプの自己発光ディプレイ装置の光源として用いることができる。例えば、フラットタイプ自己発光素子は、自動車用計器ディスプレイパネルにおいて用いることができる。一般に、ＥＬ素子は、電極間に供給される無機又は有機層に電子及び正孔（すなわち、キャリア）を注入し、発光層中の電子及び正孔を再結合することにより特徴づけられる、自発的な発光素子である。電子及び正孔が再結合する時に光が生成される。
【０００３】
ＥＬ素子は、いくつかの実用的な使用を果たすが、所要の電圧の駆動、寿命、輝度又は発光効率、及び生産技術に関して改良する余地がある。発光効率は、出力光量に対する入力電流の量の比である。例えば、ＥＬ素子（すなわちキャリア）に対する電流の入力、全て可視光に変換される場合、内部効率は１００％である。しかし、電子及び正孔の再結合は、実際に発光層の外部で起こるので、多くのキャリアは可視光以外の熱振動又はエネルギーに変換される。従って、ほとんどのＥＬ素子の内部効率は、実際は約数％である。
【０００４】
ＥＬ素子は広く２つのタイプ：無機及び有機に分けられる。有機ＥＬ素子中の劣化の主要な原因は、水の活性分子による有機発光層への浸透及び接着、及び有機発光層の性質の変化である。これらの問題を可決するため、発光ポリマーをカーボンナノ構造でドープして、ＥＬ素子を開発した。
【０００５】
ＥＬ素子の発光層のカーボンナノ構造によるドーピングはいくつかの利点を与える。
第一に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは必要な駆動電圧を低下させることができる。例えば、カーボンナノ構造は優れた導電率を有するので、
それらをＥＬ素子の層にドープする場合、全体として、ＥＬ素子についての必要な駆動電圧が低下する。また、カーボンナノ構造は水の存在下に分解しないので（例えば、それらはその導電率を維持する。）、カーボンナノチューブは、全体として、ＥＬ素子の導電率の低下を減少させることができる。
【０００６】
第二に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは、ＥＬ素子の長い寿命をもたらす。例えば、カーボンナノ構造は、優れた導電率を有する所望の駆動電圧を減少するので、ナノ構造はＥＬ素子中の抵抗加熱を減少する。これは、素子の寿命を増大させる。また、上昇した導電率のため、ＥＬ素子を製造するフィルムはより厚くなる。より厚くなったフィルムは透水、従ってＥＬ素子の分解性に対する良好な抵抗性を有する。
【０００７】
第三に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは、ＥＬ素子の輝度を向上することができる。例えば、カーボンナノ構造の優れた導電率のため、ナノ構造は、全体としてＥＬ素子の導電率において均質化された硬化を有する。この均質化された導電率は、ＥＬ素子の輝度を向上させる。
【０００８】
更に、カーボンナノ構造は正孔トラップ成分として作用し、それらがＥＬ素子中に（特に放出層中に）存在する場合、それらは発光層中の正孔及び電子の重要な再結合を引き起こすことにより、発光効率を上昇させる。すなわち、放出層中のカーボンナノ構造なしでは、発光層中の正孔に関する低い再結合頻度のために放出層への電子の供給は阻害される
。正孔が、発光層の中を通って急速に移動する場合、正孔は陰極側の中に漏出する。これは、発光層の外側での再結合をもたらす。非常に多くの正孔が陰極の近くに蓄積した場合、電子の発光層への供給は減少する。しかし、カーボンナノ構造がＥＬ素子、特に放出層中にドープされると、発光層を通る正孔の移動速度を遅くすることにより、及び／又は放出層への電子の供給を増やすことにより、正孔の陰極側への漏出が減少するため、ＥＬ素子の再結合頻度が向上する。この制御されたキャリアの移動性は、良好な素子性能を導く。特に、本発明は、向上した再結合動態のために、より高い輝度及び外部効率を達成する。
【０００９】
第四に、ＥＬ素子の層へのカーボンナノ構造のドーピングは、簡略化された製造技術を導く。ＥＬ素子中のカーボンナノ構造−ドーピングフィルムは、上述したようにより厚く製造することができるので、フィルムは製造することが用意であり、より費用のかからない工程で製造することができる。
【００１０】
ＥＬ素子の層にドーピングされたカーボンナノ構造は多くの利点を有するが、カーボンナノ構造が凝集すると、それらは電流漏出を導く。このような電流漏出は、全体として、ＥＬ素子の性能を低下させる。従って、ナノ構造は、好ましくは、ＥＬ素子の放出層を通じて均一に分散されている。
【００１１】
引用により本明細書に組み込まれている特許文献１は、放出層が、カーボンナノ構造でドープされたポリ（フェニレン−ビニリデン）（ＰＰＶ）誘導体を含むＥＬ素子を開示している。
しかし、これらのＥＬ素子の寿命及び性能には限界がある。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，８３３，２０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、ナノ構造でドープされた、種々の有機ポリマーを有する放出層を用いることにより、ＥＬ素子の寿命及び性能を改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第一の態様は、０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造；及び ポリフルオレンポリマーを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物である。
【００１５】
本発明の第二の態様は、陰極、陽極、及び陰極及び陽極の間に配置された光放出層を含むＥＬ素子であって、前記光放出層が上記で議論した化合物であるＥＬ素子である。
【００１６】
本発明の第三の態様は、陰極及び陽極を含む基板を供給し、基板上に、ポリマー及びナノ構造を含む化合物の層を蒸着し、及び化合物上に陰極及び陽極を配置することを含む、ＥＬ素子の製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の効果、本質および種々の追加の特徴は、添付の図面に図示される実施形態を考慮することにより、より明らかとなる。
本発明の議論は模範的な実施態様の説明でしかなく、本発明のより広い側面（より広い側面は模範的な構成において具体化される）を限定するものではないことが当業者に理解される。
【００１８】
発光化合物
本発明の模範的な実施態様の発光材料は、ナノ構造にドープされたポリフルオレン（ＰＦＯ）ポリマー母材の化合物である。該化合物は、ＥＬ素子の光放出層として用いることができる。
【００１９】
母材として用いるのに適したＰＦＯポロマーの具体例は、ＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ及びＰＦＯＢである。特に、３８２ｎｍに吸収、及び４２２ｎｍに光ルミネッセンスを有するＰＦＯ：ポリ〔９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル〕、３１３ｎｍ又は４４３ｎｍに吸収、及び５３５ｎｍに光ルミネッセンスを有するＰＦＯＧ：ポリ〔９，９−ジヘキシルフルオレニル−２，７−ジイル〕−コ−（１，４−ベンゾ−〔２，１’，３〕−タジドール）〕が適した構造である。しかし、本発明は、この点に限定されない。これらのポリマーの化学構造を図１に示す。
【００２０】
ＰＦＯポリマーを用いたＥＬ素子は、ＰＰＶポリマーを用いたＥＬ素子と比べ、向上した性能及び伸びた寿命を有する。すなわち、ＰＦＯポリマーポリマーは、ＰＰＶポリマーと比べ、有利なＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ（最高被占分子軌道−最低空分子軌道））ギャップを有する。
【００２１】
適当なナノ構造の具体例は以下に提供される。ナノ構造は、通常は、単一壁カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）又は多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）等のカーボンナノ構造である。カーボンナノチューブは短いか、又は長い。カーボンナノチューブは、純粋なカーボン、すなわちフラーレン、及びドープされた構造の両方の構造を含む。
【００２２】
適当なフラーレンのいくつかの具体例は、例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９６及びＣ１４０、によって表わされるカーボンクラスター化合物を含む。更に、適当なドープされた構造のいくつかの具体例は、例えば、ホウ素（Ｂ）又は窒素（Ｎ）でドープされたカーボンナノ構造である。Ｂ−ドープカーボンナノチューブ及びＮ−ドープカーボンチューブは、ナノチューブのイオン化電位（ＩＰ）を有するポリマーのエネルギーレベルと良く調和し得る。最終的に、カーボンナノチューブの代わりに、ホウ素−窒化物ナノ構造（例えば、ナノチューブ）等の他のナノ構造を用いることができる。
【００２３】
ＥＬ素子の層にドープされるナノ構造の量はいくらか変化し得る。しかし、発光層へのガラス基板を含む層に、非常に多くのナノ構造がドープされる場合、ナノ構造は光を吸収するので、ナノ構造はＥＬ素子の発光効率を光学的に阻害するだろう。一方、十分なナノ構造がない場合、十分な正孔トラップ効果がなく、その結果ＥＬ素子の発光効率は向上しない。
【００２４】
更に、ナノ構造の量は、ナノ構造のタイプ、及びＥＬ素子の発光色に依存して変化する。例えば、溶液中のフラーレンは、フラーレンがＣ６０〜Ｃ１４０に変化するにつれて、７種の異なる色の間で変化するピークを有する吸収波長を有する。従って、適当なフラーレン及びその量は、ＥＬ発光の所望の色によって決まる。更に、ＥＬ素子の電気的効果についての適切なナノ構造の量が存在する。すなわち、発光材料の中で異なるバンドギャップは異なる発光色を有するので、ＥＬ素子の電気的性質を向上させるためのナノ構造ドーパントの最適な量は、発光色によって変わる。
【００２５】
好ましくは、発光化合物中のナノ構造の濃度は０．００１〜１０重量％である。更に、３０〜５００ｎｍのＳＷＮＴを用いることが良好に働くことが観察された。例えば、以下に議論する発光化合物の試験された具体例は、約５００ｎｍの長さを有するドーパントカーボンナノチューブを含む。しかし、本発明は試験された具体例に限定されず、上述したナノ構造等のタイプのナノ構造も用いることができる。
【００２６】
ＥＬ素子
本発明の模範的な具体例のＥＬ素子１００を図２に示す。ＥＬ素子１００は、ガラス基板２、及びガラス基板２上に配置された陽極４を含む。バッファー層６は陽極４上に位置し、放出層８はバッファー層６上に位置する。更に、陰極１０が放出層８上に位置する。ガラスキャップ１４がバッファー層６、放出層８及び陰極１０を囲んでいる。チャンバー１８がこれらの層の周囲に形成されている。ドライケミカル層１６が、このチャンバー１８の上端のガラスキャップ１４の裏面に供給される。
【００２７】
放出層８以外のＥＬ素子１００の部分の材料の具体例を以下に示す。陽極４は、イリジウム−チタン酸化物（ＩＴＯ）層であってもよい。バッファー層６は、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を含んでいてもよい。また、バッファー層６がＰＥＤＯＴ層である場合、バッファー層６は正孔輸送層として作用する。しかし、分離バッファー層及び分離正孔輸送層も用いることができる。陰極１０はフッ化リチウム（ＬｉＦ）の層１０ｂであってもよく、アルミニウム層１０ａはＬｉＦ層１０ｂ上に位置する。ドライケミカル層１６は、ケイ素又は他の乾燥剤であってもよい。特定の材料がＥＬ素子層について記載されているが、これらの材料は単に例示であり、他の適当な材料がそれらのために代用される。放出層８については、その組成は、上述したような化合物について記述されたように変化し得る。
【００２８】
ガラスキャップ１４は、封止剤１２によって陽極４及び陰極１０上に支持される。ガラスキャップ１４は、ＥＬ素子１００の層６、８及び１０の周囲にチャンバー１８を形成する。ＥＬ素子の操作の間、ＥＬ素子から放出される光Ｌを引き起こすために、電位２０を陽極４及び陰極１４の間に接続する。ＥＬ素子の操作の間、Ｎ２等の冷却ガスＧをチャンバー１８中に導入してもよい。この冷却ガスＧはＥＬ素子を冷却する。
【００２９】
ＥＬ素子の製造
本発明の模範的な具体例のＥＬ素子の製造を以下に説明する。図３のフローチャートに示すように、最初に、陽極４を有するガラス基板２を製造し（工程１）、次いで前記基板を洗浄し（工程２）、及びバッファー層６を基板２及び陽極４上にコーティングし（工程３）、放出層８をバッファー層６上にコーティングし（工程４）、及び陰極１０を放出層８上に蒸着する（工程５）。次いで、製造されたＥＬ素子を評価し（工程Ａ）及びガスキャップ１４、又は他の封止剤で密封する（工程Ｂ）。
【００３０】
ＥＬ素子の製造の模範的な具体例の詳細を以下に示す。ガラス基板２及び陽極４を、ソーダ石灰ガラスの２５．４ｍｍ（１インチ）×２５．４ｍｍ×０．７ｍｍ厚みのガラス基板を供給することによって調整する。表面粗さが５ｎｍ未満になるように、ガラス基板２を予め研磨加工する。
【００３１】
次いで、ＩＴＯの陽極４をガラス基板２上に供給する。陽極は２５．４ｍｍ×１５．９ｍｍ×１５０ｎｍである。陽極４は、図４Ａ及び４Ｂに示すように基板上に位置する。表面粗さが３ｎｍ未満になるように陽極を研磨する。陽極の電気抵抗は１０Ω／ｍ未満である。結合した陽極及びガラスの透明性は５５５ｎｍの周波数で９５％より大きい。
【００３２】
次に、図５に示すように、結合した陽極及びガラス基板を洗浄する。最初に、工程２−１において、超音波洗浄を実施する前に、結合した陽極及び陰極上に窒素（Ｎ２）ガスを吹きつける。種々の溶媒で満たされたガラス皿中に、結合した陽極及び陰極を供給する。
【００３３】
次いで、工程２−２において、超音波洗浄装置中にガラス皿を供給し、超音波洗浄を実施する。超音波洗浄を、溶媒としてアセトンを用いて１５分間、溶媒としてメタノールを
用いて更に１５分間、次いで高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）グレードのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて１５分間行なう。
【００３４】
次いで、工程２−３において、ＩＰＡ洗浄後に窒素ガスの流れを用いて基板を乾燥させる。窒素ガスは９９．９９％の純度、及び３０ｐｓｉの圧力を有する。最後に、工程２−４において、結合した基板及び陽極をＵＶ−Ｏｚｏｎｅクリーナー上に上向きに置く。ＵＶ−Ｏｚｏｎｅ洗浄を６０分間実施する。
【００３５】
次に、図６に示すような方法で、バッファー層８を、結合した基板及び陽極上にコーティングする。最初に、工程３−１において、６容量部のＰＥＤＯＴ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンサルフェート）（ＰＳＳ）（例えば、Ｂａｙｔｒｏｎ＃８０００）、及び４容量部の脱イオン水（例えば、１８Ｍオーム以上）のバッファー層溶液。バッファー層溶液を、０．２μｍの孔を有するナイロンシリンジフィルターによってろ過する。
【００３６】
次いで、工程３−２において、結合した基板及び陽極上に、層の厚みが４０ｎｍになるまでバッファー層をスピンコーティングする。スピン速度は４０００ｒｐｍであり、スピン時間は１５秒である。
【００３７】
工程３−３において、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極をペトリ皿６２に供給し、大気圧下、２００℃のホットプレート上で５分間、硬化させる。次いで、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極を乾燥器中でアニーリングする。
【００３８】
最後に、工程３−４において、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極を、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極が室温になるまで乾燥窒素ガスを用いて冷却する。
【００３９】
次いで、図７のフローチャートに示すように、バッファー層６上に放出層をコーティングする。最初に、工程４−１において、放出層溶液を調製する。
【００４０】
次いで、工程４−２において、既に形成されているバッファー層上に放出層溶液を、放出層が８０ｎｍの厚みを有するようになるまで、スピンコーティングする。また、スピン速度は４０００ｒｐｍであり、スピン時間は１５秒である。スピンコーティングは、窒素雰囲気下で実施される。
【００４１】
工程４−３において、今やコーティングされた放出層を含む基板をペトリ皿に供給し、窒素雰囲気下で、９０℃の温度でホットプレート上で６０分間、硬化させる。
【００４２】
試験された、放出層の模範的な実施態様は、ＰＦＯポリマーの化合物及び０．１重量％のＳＷＣＮＴである。この化合物を製造するため、最初にＳＷＣＮＴを精製する。
ＳＷＣＮＴの精製は、水素結合及び物理吸着一酸化炭素（ＨｉＰｃｏ）ＳＷＣＮＴの基礎材料から金属触媒を除去し、ＳＷＣＮＴの長さを制御することを含む。純粋なＨｉＰｃｏ
ＳＷＣＮＴ基礎材料の使用は、放出層の性能を向上させる。
【００４３】
図８は、基礎材料から金属触媒を除去する工程のフローチャートである。最初に、工程４ａ−１−１において、ＳＷＣＮＴを酸溶液中で混合する。ＳＷＣＮＴ−酸溶液は、２００ｍｌの７０重量％硝酸、４００ｍｌの脱イオン水（例えば、１８Ｍオームを超える）、１００ｍｇのＨｉＰｃｏ ＳＷＣＮＴ、及び０．０５ｍｌの界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）を含む。
【００４４】
次いで、工程４ａ−１−２において、ＳＷＣＮＴ−酸溶液のフラスコを、還流タワーの中で６時間沸騰させる（「Ａ６」）。
【００４５】
次いで、工程４ａ−１−３において、溶液に４００ｍｌの脱イオン水を加え、該溶液をできるだけ早く冷蔵ユニットに供給する。溶液を室温に冷却する。次いで、冷却した溶液を、０．２μｍの孔を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えばテフロン）フィルターを有する、真空ろ過ユニットによりろ過し、精製されたＳＷＣＮＴのマット、又はバッキーペーパーを製造する。次いで、ＳＷＣＮＴのマットを１０００ｍｌの脱イオン水で洗浄する。
【００４６】
最後に、工程４ａ−１−４において、ＳＷＣＮＴのマットを乾燥させる。ＳＷＣＮＴのマットを、真空ろ過ユニットのフィルター中で７０℃の温度で２４０分間、予め乾燥させる。次いで、Ａ６−ＳＷＣＮＴのマットをフィルターから除去し、１００℃で６０分間乾燥させる。
【００４７】
次に、精製されたＡ６−ＳＷＣＮＴを適当な長さに切断する。図９は、この工程のフローチャートである。工程４ａ−２−１において、ＳＷＣＮＴを、他の酸溶液と混合する。最初に、５ｍｇのＡ６−ＳＷＣＮＴ及び１０ｍｌの脱イオン水（例えば、１８Ｍオームを超える）を一緒に混合する。次いで、Ａ６−ＳＷＣＮＴ−水を２０ｍｌの硝酸（例えば、７０重量％）及び６０ｍｌの硫酸（例えば９８重量％）と混合する。
【００４８】
工程４ａ−２−２において、ＳＷＣＮＴを超音波的に、３０〜４０℃で１２時間切断する（２４Ｃ）。ＳＷＣＮＴを、長時間の超音波振動及び／又は強力な超音波振動にかける場合、ＳＷＣＮＴの長さが減少する。切断工程の間、ＳＷＣＮＴ−酸溶液のフラスコを水流により連続的に冷却する。
【００４９】
次いで、工程４ａ−２−３において、ＳＷＣＮＴ−酸溶液中の非晶質カーボンの量が減少する。ＳＷＣＮＴ溶液を撹拌プレート（stirplate）上の平底フラスコに移行する。１２ｍｌのＨ２Ｏ２（３０重量％）を、撹拌溶液の底に加える。溶液及びＨ２Ｏ２を２０分間撹拌する。
【００５０】
工程４ａ−１−３において、溶液及びＨ２Ｏ２をろ過する。
【００５１】
工程４ａ−２−４において、フィルター中で、ＳＷＮＴを７０℃の温度で２４０分以上予め乾燥させる。
【００５２】
工程４ａ−２−５において、２０ｍｇのＳＷＣＮＴを１０００ｍｌの脱イオン水と、２０分間超音波的に混合する。ＳＷＣＮＴを、０．２μｍの孔を有するＰＴＦＥフィルターによりろ過する。
【００５３】
最後に、工程４ａ−１−４において、精製したＡ６Ｃ２４−ＳＷＣＮＴを乾燥する。
【００５４】
図１０は、ＰＦＯポリマー及びナノ構造の発光化合物の製造のフローチャートである。最初に、工程４−１−１において、精製したＡ６Ｃ２４−ＳＷＣＮＴからＳＷＣＮＴ溶液を調製する。該溶液は、ＨＰＬＣグレードの１，２−ジクロロベンゼン（ＤＣＢ）、０．０１５重量％のＰＦＯ、及び０．００１５重量％の精製したＳＷＣＮＴを含む。該溶液を６０分間混合する。
【００５５】
次いで、工程４−１−２において、１．５重量％のＰＦＯポリマーを含む、他の溶液を加える。混合物をマグネチックスターバーを用いて、５０℃で３０分間撹拌し、次いで、
室温に冷却する。
【００５６】
次いで、工程４−１−３において、混合物を０．４５μｍの孔を有するＰＴＦＥフィルターによりろ過する。最終的な発光化合物はＰＦＯポリマー及びＳＷＣＮＴを含む。ＤＣＢは蒸発し、従って、最終化合物の一部でない。また、最終化合物は、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム）、ポルホリン又は重金属キレート、及び／又はクォンタムドット等のナノ粒子のいかなる組み合わせを含む。
【００５７】
図１１は、放出層上に金属陽極を蒸着する方法のフローチャートである。工程５−１において、フッ化リチウム（ＬｉＦ）（例えば、９９．９９９重量％を超える）及びアルミニウム（Ａｌ）（例えば、９９．９９９重量％を超える）を、真空エバポレーター中にセットする。これらの材料は、同じ真空エバポレーター中に連続して供給されるか、又は別々の真空エバポレーター中に供給される。
【００５８】
次いで、工程５−２において、ＬｉＦの層を放出層上に、５×１０-5〜５×１０-6トールの圧力下、０．０２ｎｍ／ｓの蒸着速度で０．５ｎｍの厚みまで蒸着する。
【００５９】
次いで、工程５−３において、Ａｌの層を放出層上に、５×１０-5〜５×１０-6トールの圧力下、０．７〜０．７ｎｍ／ｓの蒸着速度で１５０ｎｍを超える厚みに蒸着する。
【００６０】
放出層上に、いったん陽極層が供給されると、ＥＬ素子は評価の準備ができている。
【００６１】
ＥＬ素子の評価
製造されたＥＬ素子を、ＩＶＬ（電流／電圧／発光）及びＶＬＴ（可視光透過）の両方に関して評価する。ＩＶＬの値は、ＥＬ素子の電流、電圧及び輝度特性から得られる。電流注入、最大輝度、放出効率、及び出力効率の量は、ＩＶＬ値から得ることができる。ＶＬＴの値は、ＥＬ素子の特性を駆動する連続の寿命測定である。ＶＬＴの値は、定電流についての印加電圧及び放出された輝度を測定することにより得られる。ＶＬＴ値は、窒素を豊富に含む環境中（すなわち、低湿度及び酸素）で室温で測定される。
【００６２】
製造されたＥＬ素子の試験は、大部分は、それぞれ、ドープされていないＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ、及びＰＦＯＢについてのＩＶＬ値と比較する場合に、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯＧ，ＰＦＯＲ、及びＰＦＯＢについての最大輝度、放出効率、及び出力効率が向上することを示す。
【００６３】
更に、酸化された、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯＧは、酸化された、ドープされていないＰＦＯＧよりもはるかに失敗に抵抗する。すなわち、酸化されたドープされていないＰＦＯＧは、酸化されていないＰＦＯＧと比較して、電流注入、放出効率、及び出力効率が有意に減少するが、酸化されドープされたＰＦＯＧは、これらの領域における有意に減少しない。酸化に対するこの抵抗性は、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯについての長い寿命を引き起こす。
【００６４】
本発明のこれらの及び他の修飾及び変化は、添付した請求の範囲に示された、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、当業者によって実施される。更に、種々の実施態様の側面は、全て又は部分的に置き換えられることが理解されるべきである。更に、当業者は、前述の記載が具体例のみだけであって、請求項中にそれほど更に記載されている本発明を制限することを目的としないと従来技術において認められている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の模範的な実施態様の発光化合物の母材として用いるのに適したＰＦＯポリマーの具体例の化学構造である。
【図２】模範的な実施態様のＥＬ素子である。
【図３】模範的な実施態様のＥＬ素子の製造工程のフローチャートである。
【図４Ａ】基板上に配置された陽極の上面図である。
【図４Ｂ】基板上に配置された陽極の断面図である。
【図５】結合した陽極及びガラス基板の洗浄のフローチャートである。
【図６】結合した基板及び陽極上のバッファー層のコーティングのフローチャートである。
【図７】バッファー層上の光放出層のコーティングのフローチャートである。
【図８】単一壁カーボンナノチューブから金属触媒の除去のフローチャートである。
【図９】単一壁カーボンナノチューブを適当な長さへの切断のフローチャートである。
【図１０】ＰＦＯポリマー及びナノ構造の発光化合物の調製のフローチャートである。
【図１１】放出層上への陰極の蒸着のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
２ ガラス基板
４ 陽極
６ バッファー層
８ 放出層
１０ 陰極
１４ ガラスキャップ
１６ ドライケミカル層
１８ チャンバー
１００ ＥＬ 素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己発光素子等のエレクトロルミネセント（ＥＬ）素子に関する。特には、本発明は、ＥＬ素子に用いられる材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子は、用途のためのフラットタイプの自己発光ディプレイ装置の光源として用いることができる。例えば、フラットタイプ自己発光素子は、自動車用計器ディスプレイパネルにおいて用いることができる。一般に、ＥＬ素子は、電極間に供給される無機又は有機層に電子及び正孔（すなわち、キャリア）を注入し、発光層中の電子及び正孔を再結合することにより特徴づけられる、自発的な発光素子である。電子及び正孔が再結合する時に光が生成される。
【０００３】
ＥＬ素子は、いくつかの実用的な使用を果たすが、所要の電圧の駆動、寿命、輝度又は発光効率、及び生産技術に関して改良する余地がある。発光効率は、出力光量に対する入力電流の量の比である。例えば、ＥＬ素子（すなわちキャリア）に対する電流の入力、全て可視光に変換される場合、内部効率は１００％である。しかし、電子及び正孔の再結合は、実際に発光層の外部で起こるので、多くのキャリアは可視光以外の熱振動又はエネルギーに変換される。従って、ほとんどのＥＬ素子の内部効率は、実際は約数％である。
【０００４】
ＥＬ素子は広く２つのタイプ：無機及び有機に分けられる。有機ＥＬ素子中の劣化の主要な原因は、水の活性分子による有機発光層への浸透及び接着、及び有機発光層の性質の変化である。これらの問題を可決するため、発光ポリマーをカーボンナノ構造でドープして、ＥＬ素子を開発した。
【０００５】
ＥＬ素子の発光層のカーボンナノ構造によるドーピングはいくつかの利点を与える。
第一に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは必要な駆動電圧を低下させることができる。例えば、カーボンナノ構造は優れた導電率を有するので、
それらをＥＬ素子の層にドープする場合、全体として、ＥＬ素子についての必要な駆動電圧が低下する。また、カーボンナノ構造は水の存在下に分解しないので（例えば、それらはその導電率を維持する。）、カーボンナノチューブは、全体として、ＥＬ素子の導電率の低下を減少させることができる。
【０００６】
第二に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは、ＥＬ素子の長い寿命をもたらす。例えば、カーボンナノ構造は、優れた導電率を有する所望の駆動電圧を減少するので、ナノ構造はＥＬ素子中の抵抗加熱を減少する。これは、素子の寿命を増大させる。また、上昇した導電率のため、ＥＬ素子を製造するフィルムはより厚くなる。より厚くなったフィルムは透水、従ってＥＬ素子の分解性に対する良好な抵抗性を有する。
【０００７】
第三に、ＥＬ素子層へのカーボンナノ構造のドーピングは、ＥＬ素子の輝度を向上することができる。例えば、カーボンナノ構造の優れた導電率のため、ナノ構造は、全体としてＥＬ素子の導電率において均質化された硬化を有する。この均質化された導電率は、ＥＬ素子の輝度を向上させる。
【０００８】
更に、カーボンナノ構造は正孔トラップ成分として作用し、それらがＥＬ素子中に（特に放出層中に）存在する場合、それらは発光層中の正孔及び電子の重要な再結合を引き起こすことにより、発光効率を上昇させる。すなわち、放出層中のカーボンナノ構造なしでは、発光層中の正孔に関する低い再結合頻度のために放出層への電子の供給は阻害される
。正孔が、発光層の中を通って急速に移動する場合、正孔は陰極側の中に漏出する。これは、発光層の外側での再結合をもたらす。非常に多くの正孔が陰極の近くに蓄積した場合、電子の発光層への供給は減少する。しかし、カーボンナノ構造がＥＬ素子、特に放出層中にドープされると、発光層を通る正孔の移動速度を遅くすることにより、及び／又は放出層への電子の供給を増やすことにより、正孔の陰極側への漏出が減少するため、ＥＬ素子の再結合頻度が向上する。この制御されたキャリアの移動性は、良好な素子性能を導く。特に、本発明は、向上した再結合動態のために、より高い輝度及び外部効率を達成する。
【０００９】
第四に、ＥＬ素子の層へのカーボンナノ構造のドーピングは、簡略化された製造技術を導く。ＥＬ素子中のカーボンナノ構造−ドーピングフィルムは、上述したようにより厚く製造することができるので、フィルムは製造することが用意であり、より費用のかからない工程で製造することができる。
【００１０】
ＥＬ素子の層にドーピングされたカーボンナノ構造は多くの利点を有するが、カーボンナノ構造が凝集すると、それらは電流漏出を導く。このような電流漏出は、全体として、ＥＬ素子の性能を低下させる。従って、ナノ構造は、好ましくは、ＥＬ素子の放出層を通じて均一に分散されている。
【００１１】
引用により本明細書に組み込まれている特許文献１は、放出層が、カーボンナノ構造でドープされたポリ（フェニレン−ビニリデン）（ＰＰＶ）誘導体を含むＥＬ素子を開示している。
しかし、これらのＥＬ素子の寿命及び性能には限界がある。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，８３３，２０１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、ナノ構造でドープされた、種々の有機ポリマーを有する放出層を用いることにより、ＥＬ素子の寿命及び性能を改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第一の態様は、０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造；及び ポリフルオレンポリマーを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物である。
【００１５】
本発明の第二の態様は、陰極、陽極、及び陰極及び陽極の間に配置された光放出層を含むＥＬ素子であって、前記光放出層が上記で議論した化合物であるＥＬ素子である。
【００１６】
本発明の第三の態様は、陰極及び陽極を含む基板を供給し、基板上に、ポリマー及びナノ構造を含む化合物の層を蒸着し、及び化合物上に陰極及び陽極を配置することを含む、ＥＬ素子の製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の効果、本質および種々の追加の特徴は、添付の図面に図示される実施形態を考慮することにより、より明らかとなる。
本発明の議論は模範的な実施態様の説明でしかなく、本発明のより広い側面（より広い側面は模範的な構成において具体化される）を限定するものではないことが当業者に理解される。
【００１８】
発光化合物
本発明の模範的な実施態様の発光材料は、ナノ構造にドープされたポリフルオレン（ＰＦＯ）ポリマー母材の化合物である。該化合物は、ＥＬ素子の光放出層として用いることができる。
【００１９】
母材として用いるのに適したＰＦＯポロマーの具体例は、ＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ及びＰＦＯＢである。特に、３８２ｎｍに吸収、及び４２２ｎｍに光ルミネッセンスを有するＰＦＯ：ポリ〔９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル〕、３１３ｎｍ又は４４３ｎｍに吸収、及び５３５ｎｍに光ルミネッセンスを有するＰＦＯＧ：ポリ〔９，９−ジヘキシルフルオレニル−２，７−ジイル〕−コ−（１，４−ベンゾ−〔２，１’，３〕−タジドール）〕が適した構造である。しかし、本発明は、この点に限定されない。これらのポリマーの化学構造を図１に示す。
【００２０】
ＰＦＯポリマーを用いたＥＬ素子は、ＰＰＶポリマーを用いたＥＬ素子と比べ、向上した性能及び伸びた寿命を有する。すなわち、ＰＦＯポリマーポリマーは、ＰＰＶポリマーと比べ、有利なＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ（最高被占分子軌道−最低空分子軌道））ギャップを有する。
【００２１】
適当なナノ構造の具体例は以下に提供される。ナノ構造は、通常は、単一壁カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）又は多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）等のカーボンナノ構造である。カーボンナノチューブは短いか、又は長い。カーボンナノチューブは、純粋なカーボン、すなわちフラーレン、及びドープされた構造の両方の構造を含む。
【００２２】
適当なフラーレンのいくつかの具体例は、例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９６及びＣ１４０、によって表わされるカーボンクラスター化合物を含む。更に、適当なドープされた構造のいくつかの具体例は、例えば、ホウ素（Ｂ）又は窒素（Ｎ）でドープされたカーボンナノ構造である。Ｂ−ドープカーボンナノチューブ及びＮ−ドープカーボンチューブは、ナノチューブのイオン化電位（ＩＰ）を有するポリマーのエネルギーレベルと良く調和し得る。最終的に、カーボンナノチューブの代わりに、ホウ素−窒化物ナノ構造（例えば、ナノチューブ）等の他のナノ構造を用いることができる。
【００２３】
ＥＬ素子の層にドープされるナノ構造の量はいくらか変化し得る。しかし、発光層へのガラス基板を含む層に、非常に多くのナノ構造がドープされる場合、ナノ構造は光を吸収するので、ナノ構造はＥＬ素子の発光効率を光学的に阻害するだろう。一方、十分なナノ構造がない場合、十分な正孔トラップ効果がなく、その結果ＥＬ素子の発光効率は向上しない。
【００２４】
更に、ナノ構造の量は、ナノ構造のタイプ、及びＥＬ素子の発光色に依存して変化する。例えば、溶液中のフラーレンは、フラーレンがＣ６０〜Ｃ１４０に変化するにつれて、７種の異なる色の間で変化するピークを有する吸収波長を有する。従って、適当なフラーレン及びその量は、ＥＬ発光の所望の色によって決まる。更に、ＥＬ素子の電気的効果についての適切なナノ構造の量が存在する。すなわち、発光材料の中で異なるバンドギャップは異なる発光色を有するので、ＥＬ素子の電気的性質を向上させるためのナノ構造ドーパントの最適な量は、発光色によって変わる。
【００２５】
好ましくは、発光化合物中のナノ構造の濃度は０．００１〜１０重量％である。更に、３０〜５００ｎｍのＳＷＮＴを用いることが良好に働くことが観察された。例えば、以下に議論する発光化合物の試験された具体例は、約５００ｎｍの長さを有するドーパントカーボンナノチューブを含む。しかし、本発明は試験された具体例に限定されず、上述したナノ構造等のタイプのナノ構造も用いることができる。
【００２６】
ＥＬ素子
本発明の模範的な具体例のＥＬ素子１００を図２に示す。ＥＬ素子１００は、ガラス基板２、及びガラス基板２上に配置された陽極４を含む。バッファー層６は陽極４上に位置し、放出層８はバッファー層６上に位置する。更に、陰極１０が放出層８上に位置する。ガラスキャップ１４がバッファー層６、放出層８及び陰極１０を囲んでいる。チャンバー１８がこれらの層の周囲に形成されている。ドライケミカル層１６が、このチャンバー１８の上端のガラスキャップ１４の裏面に供給される。
【００２７】
放出層８以外のＥＬ素子１００の部分の材料の具体例を以下に示す。陽極４は、イリジウム−チタン酸化物（ＩＴＯ）層であってもよい。バッファー層６は、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を含んでいてもよい。また、バッファー層６がＰＥＤＯＴ層である場合、バッファー層６は正孔輸送層として作用する。しかし、分離バッファー層及び分離正孔輸送層も用いることができる。陰極１０はフッ化リチウム（ＬｉＦ）の層１０ｂであってもよく、アルミニウム層１０ａはＬｉＦ層１０ｂ上に位置する。ドライケミカル層１６は、ケイ素又は他の乾燥剤であってもよい。特定の材料がＥＬ素子層について記載されているが、これらの材料は単に例示であり、他の適当な材料がそれらのために代用される。放出層８については、その組成は、上述したような化合物について記述されたように変化し得る。
【００２８】
ガラスキャップ１４は、封止剤１２によって陽極４及び陰極１０上に支持される。ガラスキャップ１４は、ＥＬ素子１００の層６、８及び１０の周囲にチャンバー１８を形成する。ＥＬ素子の操作の間、ＥＬ素子から放出される光Ｌを引き起こすために、電位２０を陽極４及び陰極１４の間に接続する。ＥＬ素子の操作の間、Ｎ２等の冷却ガスＧをチャンバー１８中に導入してもよい。この冷却ガスＧはＥＬ素子を冷却する。
【００２９】
ＥＬ素子の製造
本発明の模範的な具体例のＥＬ素子の製造を以下に説明する。図３のフローチャートに示すように、最初に、陽極４を有するガラス基板２を製造し（工程１）、次いで前記基板を洗浄し（工程２）、及びバッファー層６を基板２及び陽極４上にコーティングし（工程３）、放出層８をバッファー層６上にコーティングし（工程４）、及び陰極１０を放出層８上に蒸着する（工程５）。次いで、製造されたＥＬ素子を評価し（工程Ａ）及びガスキャップ１４、又は他の封止剤で密封する（工程Ｂ）。
【００３０】
ＥＬ素子の製造の模範的な具体例の詳細を以下に示す。ガラス基板２及び陽極４を、ソーダ石灰ガラスの２５．４ｍｍ（１インチ）×２５．４ｍｍ×０．７ｍｍ厚みのガラス基板を供給することによって調整する。表面粗さが５ｎｍ未満になるように、ガラス基板２を予め研磨加工する。
【００３１】
次いで、ＩＴＯの陽極４をガラス基板２上に供給する。陽極は２５．４ｍｍ×１５．９ｍｍ×１５０ｎｍである。陽極４は、図４Ａ及び４Ｂに示すように基板上に位置する。表面粗さが３ｎｍ未満になるように陽極を研磨する。陽極の電気抵抗は１０Ω／ｍ未満である。結合した陽極及びガラスの透明性は５５５ｎｍの周波数で９５％より大きい。
【００３２】
次に、図５に示すように、結合した陽極及びガラス基板を洗浄する。最初に、工程２−１において、超音波洗浄を実施する前に、結合した陽極及び陰極上に窒素（Ｎ２）ガスを吹きつける。種々の溶媒で満たされたガラス皿中に、結合した陽極及び陰極を供給する。
【００３３】
次いで、工程２−２において、超音波洗浄装置中にガラス皿を供給し、超音波洗浄を実施する。超音波洗浄を、溶媒としてアセトンを用いて１５分間、溶媒としてメタノールを
用いて更に１５分間、次いで高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）グレードのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて１５分間行なう。
【００３４】
次いで、工程２−３において、ＩＰＡ洗浄後に窒素ガスの流れを用いて基板を乾燥させる。窒素ガスは９９．９９％の純度、及び３０ｐｓｉの圧力を有する。最後に、工程２−４において、結合した基板及び陽極をＵＶ−Ｏｚｏｎｅクリーナー上に上向きに置く。ＵＶ−Ｏｚｏｎｅ洗浄を６０分間実施する。
【００３５】
次に、図６に示すような方法で、バッファー層８を、結合した基板及び陽極上にコーティングする。最初に、工程３−１において、６容量部のＰＥＤＯＴ、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンサルフェート）（ＰＳＳ）（例えば、Ｂａｙｔｒｏｎ＃８０００）、及び４容量部の脱イオン水（例えば、１８Ｍオーム以上）のバッファー層溶液。バッファー層溶液を、０．２μｍの孔を有するナイロンシリンジフィルターによってろ過する。
【００３６】
次いで、工程３−２において、結合した基板及び陽極上に、層の厚みが４０ｎｍになるまでバッファー層をスピンコーティングする。スピン速度は４０００ｒｐｍであり、スピン時間は１５秒である。
【００３７】
工程３−３において、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極をペトリ皿６２に供給し、大気圧下、２００℃のホットプレート上で５分間、硬化させる。次いで、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極を乾燥器中でアニーリングする。
【００３８】
最後に、工程３−４において、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極を、バッファー層でコーティングされた基板及び陽極が室温になるまで乾燥窒素ガスを用いて冷却する。
【００３９】
次いで、図７のフローチャートに示すように、バッファー層６上に放出層をコーティングする。最初に、工程４−１において、放出層溶液を調製する。
【００４０】
次いで、工程４−２において、既に形成されているバッファー層上に放出層溶液を、放出層が８０ｎｍの厚みを有するようになるまで、スピンコーティングする。また、スピン速度は４０００ｒｐｍであり、スピン時間は１５秒である。スピンコーティングは、窒素雰囲気下で実施される。
【００４１】
工程４−３において、今やコーティングされた放出層を含む基板をペトリ皿に供給し、窒素雰囲気下で、９０℃の温度でホットプレート上で６０分間、硬化させる。
【００４２】
試験された、放出層の模範的な実施態様は、ＰＦＯポリマーの化合物及び０．１重量％のＳＷＣＮＴである。この化合物を製造するため、最初にＳＷＣＮＴを精製する。
ＳＷＣＮＴの精製は、水素結合及び物理吸着一酸化炭素（ＨｉＰｃｏ）ＳＷＣＮＴの基礎材料から金属触媒を除去し、ＳＷＣＮＴの長さを制御することを含む。純粋なＨｉＰｃｏ
ＳＷＣＮＴ基礎材料の使用は、放出層の性能を向上させる。
【００４３】
図８は、基礎材料から金属触媒を除去する工程のフローチャートである。最初に、工程４ａ−１−１において、ＳＷＣＮＴを酸溶液中で混合する。ＳＷＣＮＴ−酸溶液は、２００ｍｌの７０重量％硝酸、４００ｍｌの脱イオン水（例えば、１８Ｍオームを超える）、１００ｍｇのＨｉＰｃｏ ＳＷＣＮＴ、及び０．０５ｍｌの界面活性剤（例えば、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）を含む。
【００４４】
次いで、工程４ａ−１−２において、ＳＷＣＮＴ−酸溶液のフラスコを、還流タワーの中で６時間沸騰させる（「Ａ６」）。
【００４５】
次いで、工程４ａ−１−３において、溶液に４００ｍｌの脱イオン水を加え、該溶液をできるだけ早く冷蔵ユニットに供給する。溶液を室温に冷却する。次いで、冷却した溶液を、０．２μｍの孔を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えばテフロン）フィルターを有する、真空ろ過ユニットによりろ過し、精製されたＳＷＣＮＴのマット、又はバッキーペーパーを製造する。次いで、ＳＷＣＮＴのマットを１０００ｍｌの脱イオン水で洗浄する。
【００４６】
最後に、工程４ａ−１−４において、ＳＷＣＮＴのマットを乾燥させる。ＳＷＣＮＴのマットを、真空ろ過ユニットのフィルター中で７０℃の温度で２４０分間、予め乾燥させる。次いで、Ａ６−ＳＷＣＮＴのマットをフィルターから除去し、１００℃で６０分間乾燥させる。
【００４７】
次に、精製されたＡ６−ＳＷＣＮＴを適当な長さに切断する。図９は、この工程のフローチャートである。工程４ａ−２−１において、ＳＷＣＮＴを、他の酸溶液と混合する。最初に、５ｍｇのＡ６−ＳＷＣＮＴ及び１０ｍｌの脱イオン水（例えば、１８Ｍオームを超える）を一緒に混合する。次いで、Ａ６−ＳＷＣＮＴ−水を２０ｍｌの硝酸（例えば、７０重量％）及び６０ｍｌの硫酸（例えば９８重量％）と混合する。
【００４８】
工程４ａ−２−２において、ＳＷＣＮＴを超音波的に、３０〜４０℃で１２時間切断する（２４Ｃ）。ＳＷＣＮＴを、長時間の超音波振動及び／又は強力な超音波振動にかける場合、ＳＷＣＮＴの長さが減少する。切断工程の間、ＳＷＣＮＴ−酸溶液のフラスコを水流により連続的に冷却する。
【００４９】
次いで、工程４ａ−２−３において、ＳＷＣＮＴ−酸溶液中の非晶質カーボンの量が減少する。ＳＷＣＮＴ溶液を撹拌プレート（stirplate）上の平底フラスコに移行する。１２ｍｌのＨ２Ｏ２（３０重量％）を、撹拌溶液の底に加える。溶液及びＨ２Ｏ２を２０分間撹拌する。
【００５０】
工程４ａ−１−３において、溶液及びＨ２Ｏ２をろ過する。
【００５１】
工程４ａ−２−４において、フィルター中で、ＳＷＮＴを７０℃の温度で２４０分以上予め乾燥させる。
【００５２】
工程４ａ−２−５において、２０ｍｇのＳＷＣＮＴを１０００ｍｌの脱イオン水と、２０分間超音波的に混合する。ＳＷＣＮＴを、０．２μｍの孔を有するＰＴＦＥフィルターによりろ過する。
【００５３】
最後に、工程４ａ−１−４において、精製したＡ６Ｃ２４−ＳＷＣＮＴを乾燥する。
【００５４】
図１０は、ＰＦＯポリマー及びナノ構造の発光化合物の製造のフローチャートである。最初に、工程４−１−１において、精製したＡ６Ｃ２４−ＳＷＣＮＴからＳＷＣＮＴ溶液を調製する。該溶液は、ＨＰＬＣグレードの１，２−ジクロロベンゼン（ＤＣＢ）、０．０１５重量％のＰＦＯ、及び０．００１５重量％の精製したＳＷＣＮＴを含む。該溶液を６０分間混合する。
【００５５】
次いで、工程４−１−２において、１．５重量％のＰＦＯポリマーを含む、他の溶液を加える。混合物をマグネチックスターバーを用いて、５０℃で３０分間撹拌し、次いで、
室温に冷却する。
【００５６】
次いで、工程４−１−３において、混合物を０．４５μｍの孔を有するＰＴＦＥフィルターによりろ過する。最終的な発光化合物はＰＦＯポリマー及びＳＷＣＮＴを含む。ＤＣＢは蒸発し、従って、最終化合物の一部でない。また、最終化合物は、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム）、ポルホリン又は重金属キレート、及び／又はクォンタムドット等のナノ粒子のいかなる組み合わせを含む。
【００５７】
図１１は、放出層上に金属陽極を蒸着する方法のフローチャートである。工程５−１において、フッ化リチウム（ＬｉＦ）（例えば、９９．９９９重量％を超える）及びアルミニウム（Ａｌ）（例えば、９９．９９９重量％を超える）を、真空エバポレーター中にセットする。これらの材料は、同じ真空エバポレーター中に連続して供給されるか、又は別々の真空エバポレーター中に供給される。
【００５８】
次いで、工程５−２において、ＬｉＦの層を放出層上に、５×１０-5〜５×１０-6トールの圧力下、０．０２ｎｍ／ｓの蒸着速度で０．５ｎｍの厚みまで蒸着する。
【００５９】
次いで、工程５−３において、Ａｌの層を放出層上に、５×１０-5〜５×１０-6トールの圧力下、０．７〜０．７ｎｍ／ｓの蒸着速度で１５０ｎｍを超える厚みに蒸着する。
【００６０】
放出層上に、いったん陽極層が供給されると、ＥＬ素子は評価の準備ができている。
【００６１】
ＥＬ素子の評価
製造されたＥＬ素子を、ＩＶＬ（電流／電圧／発光）及びＶＬＴ（可視光透過）の両方に関して評価する。ＩＶＬの値は、ＥＬ素子の電流、電圧及び輝度特性から得られる。電流注入、最大輝度、放出効率、及び出力効率の量は、ＩＶＬ値から得ることができる。ＶＬＴの値は、ＥＬ素子の特性を駆動する連続の寿命測定である。ＶＬＴの値は、定電流についての印加電圧及び放出された輝度を測定することにより得られる。ＶＬＴ値は、窒素を豊富に含む環境中（すなわち、低湿度及び酸素）で室温で測定される。
【００６２】
製造されたＥＬ素子の試験は、大部分は、それぞれ、ドープされていないＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ、及びＰＦＯＢについてのＩＶＬ値と比較する場合に、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯＧ，ＰＦＯＲ、及びＰＦＯＢについての最大輝度、放出効率、及び出力効率が向上することを示す。
【００６３】
更に、酸化された、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯＧは、酸化された、ドープされていないＰＦＯＧよりもはるかに失敗に抵抗する。すなわち、酸化されたドープされていないＰＦＯＧは、酸化されていないＰＦＯＧと比較して、電流注入、放出効率、及び出力効率が有意に減少するが、酸化されドープされたＰＦＯＧは、これらの領域における有意に減少しない。酸化に対するこの抵抗性は、ＳＷＣＮＴでドープされたＰＦＯについての長い寿命を引き起こす。
【００６４】
本発明のこれらの及び他の修飾及び変化は、添付した請求の範囲に示された、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、当業者によって実施される。更に、種々の実施態様の側面は、全て又は部分的に置き換えられることが理解されるべきである。更に、当業者は、前述の記載が具体例のみだけであって、請求項中にそれほど更に記載されている本発明を制限することを目的としないと従来技術において認められている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の模範的な実施態様の発光化合物の母材として用いるのに適したＰＦＯポリマーの具体例の化学構造である。
【図２】模範的な実施態様のＥＬ素子である。
【図３】模範的な実施態様のＥＬ素子の製造工程のフローチャートである。
【図４Ａ】基板上に配置された陽極の上面図である。
【図４Ｂ】基板上に配置された陽極の断面図である。
【図５】結合した陽極及びガラス基板の洗浄のフローチャートである。
【図６】結合した基板及び陽極上のバッファー層のコーティングのフローチャートである。
【図７】バッファー層上の光放出層のコーティングのフローチャートである。
【図８】単一壁カーボンナノチューブから金属触媒の除去のフローチャートである。
【図９】単一壁カーボンナノチューブを適当な長さへの切断のフローチャートである。
【図１０】ＰＦＯポリマー及びナノ構造の発光化合物の調製のフローチャートである。
【図１１】放出層上への陰極の蒸着のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
２ ガラス基板
４ 陽極
６ バッファー層
８ 放出層
１０ 陰極
１４ ガラスキャップ
１６ ドライケミカル層
１８ チャンバー
１００ ＥＬ 素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造；及び
ポリフルオレンポリマーを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物。
【請求項２】
前記ナノ構造がカーボンナノ構造を含む、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
前記カーボンナノ構造がカーボンナノチューブを含む、請求項２記載の化合物。
【請求項４】
前記ナノ構造の量が、化合物の約０．１重量％である、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
前記ポリフルオレンポリマーの量が、化合物の約１．５重量％である、請求項４記載の化合物。
【請求項６】
前記ナノ構造の長さが３０〜５００ｎｍである、請求項５記載の化合物。
【請求項７】
前記ナノ構造の長さが約５００ｎｍである、請求項６記載の化合物。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブが、単一壁ナノチューブを含む、請求項３記載の化合物。
【請求項９】
前記ポリフルオレンポリマーが、ＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ及びＰＦＯＢの少なくとも１種を含む、請求項１記載の化合物
【請求項１０】
陰極；
陽極；及び
陰極及び陽極の間に配置された光放出層を含み、
前記光放出層が請求項１記載の化合物を含むエレクトロルミネセント素子。
【請求項１１】
更に基板を含み、陽極及び陰極の１つが基板上に供給される、請求項１０記載のエレクトロルミネセント素子。
【請求項１２】
陰極及び陽極及び光放出層の１つの間に配置されたバッファー層を更に含む、請求項１１記載のエレクトロルミネセント素子。
【請求項１３】
基板を供給し；
前記基板上に陽極及び陰極を供給し；
前記陽極及び陰極上に、光放出層を供給し（前記光放出層が請求項１の化合物であり）；及び
前記光放出層上に他の陰極及び陽極を供給することを含む、エレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１４】
陽極又は陰極上にバッファー層を供給することを更に含み、陽極又は陰極上に光放出層を供給する工程が、バッファー層上に光放出層を供給することを含む、請求項１３記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１５】
前記光放出層を供給する工程が、
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポロフルオレンポリマーとを混合することを含む、請求
項１３記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１６】
前記光放出層を供給する工程が、
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポロフルオレンポリマーとを混合することを含む、
請求項１４記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１７】
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポリマーとを混合することにより光放出層を供給し、
陽極又は陰極を供給し、及び
前記陽極又は陰極上に光放出層の層を供給することを含む、エレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１８】
基板上に陽極又は陰極を供給することを更に含む、請求項１７記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１９】
陽極又は陰極上にバッファー層を供給することを更に含み、陽極又は陰極上の光放出層の供給が、バッファー層上の放出層を供給することを含む、請求項１８記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ナノ構造が、カーボンナノ構造を含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１】
０．００１重量％〜１０重量％のナノ構造；及び
ポリフルオレンポリマーを含有する、エレクトロルミネセント素子に用いられる化合物。
【請求項２】
前記ナノ構造がカーボンナノ構造を含む、請求項１記載の化合物。
【請求項３】
前記カーボンナノ構造がカーボンナノチューブを含む、請求項２記載の化合物。
【請求項４】
前記ナノ構造の量が、化合物の約０．１重量％である、請求項１記載の化合物。
【請求項５】
前記ポリフルオレンポリマーの量が、化合物の約１．５重量％である、請求項４記載の化合物。
【請求項６】
前記ナノ構造の長さが３０〜５００ｎｍである、請求項５記載の化合物。
【請求項７】
前記ナノ構造の長さが約５００ｎｍである、請求項６記載の化合物。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブが、単一壁ナノチューブを含む、請求項３記載の化合物。
【請求項９】
前記ポリフルオレンポリマーが、ＰＦＯＧ、ＰＦＯＲ及びＰＦＯＢの少なくとも１種を含む、請求項１記載の化合物
【請求項１０】
陰極；
陽極；及び
陰極及び陽極の間に配置された光放出層を含み、
前記光放出層が請求項１記載の化合物を含むエレクトロルミネセント素子。
【請求項１１】
更に基板を含み、陽極及び陰極の１つが基板上に供給される、請求項１０記載のエレクトロルミネセント素子。
【請求項１２】
陰極及び陽極及び光放出層の１つの間に配置されたバッファー層を更に含む、請求項１１記載のエレクトロルミネセント素子。
【請求項１３】
基板を供給し；
前記基板上に陽極及び陰極を供給し；
前記陽極及び陰極上に、光放出層を供給し（前記光放出層が請求項１の化合物であり）；及び
前記光放出層上に他の陰極及び陽極を供給することを含む、エレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１４】
陽極又は陰極上にバッファー層を供給することを更に含み、陽極又は陰極上に光放出層を供給する工程が、バッファー層上に光放出層を供給することを含む、請求項１３記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１５】
前記光放出層を供給する工程が、
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポロフルオレンポリマーとを混合することを含む、請求
項１３記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１６】
前記光放出層を供給する工程が、
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポロフルオレンポリマーとを混合することを含む、
請求項１４記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１７】
酸及びナノ構造の溶液を供給し、
前記ナノ構造を超音波的に切断し、及び
前記切断されたナノ構造と前記ポリマーとを混合することにより光放出層を供給し、
陽極又は陰極を供給し、及び
前記陽極又は陰極上に光放出層の層を供給することを含む、エレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１８】
基板上に陽極又は陰極を供給することを更に含む、請求項１７記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項１９】
陽極又は陰極上にバッファー層を供給することを更に含み、陽極又は陰極上の光放出層の供給が、バッファー層上の放出層を供給することを含む、請求項１８記載のエレクトロルミネセント素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ナノ構造が、カーボンナノ構造を含む、請求項１７記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１９４１５（Ｐ２００８−１９４１５Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９０２２（Ｐ２００７−２９０２２）
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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