JP2000182776A - 有機系多層型エレクトロルミネセンス素子 - Google Patents
有機系多層型エレクトロルミネセンス素子Info
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Abstract
ミン類以外の有機化合物を提供すること。 【解決手段】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化1】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。)
Description
ミネセンス素子に関する。
光電子素子の一種であって当該素子を流れる電流に応答
して発光するものである(略して、エレクトロルミネセ
ンスの一般的頭字語であるELを代用する場合があ
る)。また、電流−電圧挙動が非線形である、すなわち
EL素子を流れる電流がEL素子に印加される電圧の極
性に依存する有機系EL素子を記述するために、用語
「有機系発光ダイオード」又は「OLED」も一般に用
いられている。本具体的態様には、用語「EL」及び
「EL素子」にはOLEDとして記述される素子が含ま
れるものとする。
ソードの間に有機系発光媒体が挟み込まれた層状構造を
有している。通常、有機系発光媒体とは、非晶質又は結
晶性の薄膜形態にある発光性有機材料又はその混合物を
さす。初期の有機系EL素子の代表例が、Gurneeらの米
国特許第3,172,862号(1965年3月9日発
行)、Gurneeの米国特許第3,173,050号(1965
年3月9日発行)、Dresner の「Double Injection Ele
ctroluminescence in Anthracene」(RCA Review, Vol.
30, pp. 322-334, 1969)、及びDresner の米国特許第
3,710,167号(1973年1月9日発行)に記載さ
れている。これらの従来技術における有機系発光媒体
は、共役系有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を有する共
役系有機活性化剤とで形成されたものである。有機ホス
ト物質の例として、ナフタレン、アントラセン、フェナ
ントレン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、
カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、テルフェニ
ル、クアテルフェニル、トリフェニレンオキシド、ジハ
ロビフェニル、トランス−スチルベン及び1,4−ジフ
ェニルブタジエンが提案されている。活性化剤の例とし
てはアントラセン、テトラセン及びペンタセンが挙げら
れている。有機系発光媒体は、1μmよりもはるかに厚
い単層として存在するものであった。EL素子を駆動す
るのに要する電圧は二三百ボルト程度と高かったため、
これらのEL素子の発光効率はむしろ低いものであっ
た。
9号において、Tangは、二層型EL素子構造を開示する
ことによって有機系EL素子の技術をさらに進展させ
た。この二層型構造の有機系発光媒体は、非常に薄い二
枚の有機薄膜(厚さの合計は1.0μm未満である)を
アノードとカソードの間に挟み込んだ構成を有する。ア
ノードに隣接した層(正孔輸送層と称する)は、EL素
子において主として正孔のみを輸送するように具体的に
選ばれる。同様に、カソードに隣接した層は、EL素子
において主として電子のみを輸送するように具体的に選
ばれる。正孔輸送層と電子輸送層の間の界面又は接合部
を電子−正孔再結合帯域と称し、ここで電子と正孔が再
結合することにより電極からの妨害を極力抑えたエレク
トロルミネセンスが得られる。この再結合帯域は、界面
領域を越えて正孔輸送層もしくは電子輸送層又はこれら
の双方の一部を包含するように拡張することもできる。
極薄の有機系発光媒体は電気抵抗が低くなるため、EL
素子への印加電圧が一定である場合には電流密度を高く
することができる。EL強度はEL素子を流れる電流密
度に直接比例するため、このような薄い二層構造の有機
系発光媒体により、初期のEL素子とは対照的に2〜3
ボルト程度の低電圧でEL素子を動作させることが可能
である。このように、二層型有機系EL素子は、単位電
力投入量当たりのEL出力の点で高い発光効率を達成し
ており、したがってフラットパネルディスプレイや照明
のような用途に有用である。
6,429号に、銅フタロシアニンのようなポルフィリ
ン系化合物を含む厚さ1000Åの正孔輸送層とポリ
(スチレン)中にテトラフェニルブタジエンを含む厚さ
1000Åの電子輸送層とを有する有機系発光媒体で構
成されたEL素子が記載されている。アノードは導電性
インジウム錫酸化物(ITO)ガラスで形成され、そし
てカソードは銀層としている。このEL素子は、30〜
40mA/cm2 の範囲内の平均電流密度において20
ボルトのバイアスをかけた場合に青光を発した。この素
子の輝度は5cd/m2 であった。
譲受人共通の Van Slykeらの米国特許第4,539,5
07号に教示されている。 Van Slykeらは、正孔輸送層
に含まれるTangのポルフィリン系化合物に代えてアミン
系化合物を使用することにより、EL発光効率の劇的な
向上を実現した。当該EL素子は、正孔輸送層として
1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シ
クロヘキサンのような芳香族第三アミンを用い、また電
子輸送層として4,4’−ビス(5,7−ジ−t−ペン
チル−2−ベンゾキサゾリル)−スチルベンを用いるこ
とにより、約20ボルトのバイアス時に、単位注入電荷
量当たりフォトン約1.2%の量子効率で青緑光を発す
ることができた。
の材料として芳香族アミンを使用することは、EL素子
性能の向上について各種アミンの有用性が多くの従来技
術に開示されているように一般に認識されている。正孔
輸送材料パラメーターの改良には、正孔輸送移動度の増
加、構造のさらなる非晶質化、ガラス転移温度の上昇、
そして電気化学的安定性の向上が含まれる。これらの改
良型アミンによる有機系EL素子の改良点として、発光
効率の向上、動作寿命及び保存寿命の延長、そして熱的
許容度の増大が挙げられる。例えば、譲受人共通の Van
Slykeらの米国特許第5,061,569号に、改良型
アリールアミン系正孔輸送材料が記載されている。譲受
人共通の Shiらの米国特許第5,554,450号に
は、高温型EL素子用に設計されたガラス転移温度が1
65℃程度と高い一連の芳香族アミンが記載されてい
る。 Shirotaらの米国特許第5,374,489号に
は、安定な非晶質ガラスを形成して優れた正孔輸送材料
として機能する新規なπ−共役系スターバースト分子の
4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルアミノ)
トリフェニルアミン(m−MTDATA)が記載されて
いる。
輸送特性が周知であるとの前提に立てば、有機系EL素
子の正孔輸送層に芳香族アミン類以外の有機化合物を使
用することは一般的ではない。しかしながら、二層型E
L素子の正孔輸送層として芳香族アミン類を使用するこ
とには大きな欠点がある。すなわち、一般にアミン類は
強い電子供与体であるため、電子輸送層に用いられる発
光材料と相互作用して、蛍光消光中心を形成せしめ、ひ
いてはEL発光効率を低下させることになる場合があ
る。本発明の目的は、有機系EL素子の正孔輸送層とし
て芳香族アミン類以外の有機化合物であってEL性能の
向上をもたらすものを提供することにある。
カソードを含み、さらにそれらの間に正孔輸送層及び前
記正孔輸送層と共働関係にあるように配置された電子輸
送層を含んで成る有機系多層型エレクトロルミネセンス
素子であって、前記正孔輸送層が下式Iの有機化合物を
含むことを特徴とするものにおいて達成される。
は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル
基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリ
ール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしく
は置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシ
アノ基を表す。正孔輸送層材料の代表例として以下のa
〜cが挙げられる。 a)式IIのアントラセン誘導体
は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル
基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリ
ール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしく
は置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシ
アノ基を表す。 b)式III, IV, Vのアントラセン誘導体
R5 及びR6 は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜2
4のアルキル基、炭素原子数5〜20のアリール基もし
くは置換アリール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリ
ール基もしくは置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、
臭素、又はシアノ基を表す。 c)式VI, VII, VIII, IX, X, XIのアントラセン誘導体
びR5 は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のア
ルキル基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置
換アリール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基
もしくは置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、
又はシアノ基を表す。
素又は縮合芳香族炭化水素は、アルキルアミノ部分又は
アリールアミノ部分を含む必要がないという特徴を有す
る。本発明による有機化合物のイオン化ポテンシャルは
5.0eVよりも高い。本発明による正孔輸送層は、電
子輸送層もしくは発光層又は発光層としても機能する電
子輸送層と共に効果的に働き、効率の高いエレクトロル
ミネセンス素子を提供する。
構成に採用される基本構造を示すものである。この二層
型構造は有機正孔輸送層30と有機電子輸送層40とを
含んで成る。当該電子輸送層は、エレクトロルミネセン
スが生じる発光層でもある。両者を合わせて有機EL媒
体50を形成する。アノード20は正孔輸送層に隣接し
ており、そしてカソード60は電子輸送層に隣接してい
る。基板は層10である。本図は例示を目的としたもの
にすぎず、また個々の層の厚さは実際の厚さに応じた一
定の割合で拡張したものでもない。
成を示すものである。これは改変型二層構造である。E
L媒体は、正孔輸送層と電子輸送層の間に発光層を含
む。この発光層がエレクトロルミネセンスが生じる層で
ある。このように、層300が正孔輸送層であり、層4
00が発光層であり、層500が電子輸送層であり、そ
してこれらを合わせて有機EL媒体600を形成する。
層200はアノードであり、そして層700はカソード
である。基板は層100である。本図は例示を目的とし
たものにすぎず、また個々の層の厚さは実際の厚さに応
じた一定の割合で拡張したものでもない。
機系EL素子のエネルギー準位の概略図を示すものであ
る。当該有機系EL媒体は、特徴的な低イオン化ポテン
シャルエネルギーを有する正孔輸送層と、相対的に高い
イオン化ポテンシャルエネルギーを有する電子輸送層と
により表される。分子固体のイオン化ポテンシャルエネ
ルギー又はイオン化ポテンシャル(IP)は、当該固体
の最高被占軌道(HOMO)レベルと真空レベルとの間
のエネルギー差と定義される。真空レベルは、通常、分
子固体のエネルギー準位を測定する基準レベルと称され
る。HOMOは、電子が充填された最高エネルギー準位
であり、その中では正孔が自由に移動する。同様に、最
低空軌道(LUMO)は、電子のない最低エネルギー準
位であり、その中では自由電子が自由に移動する。HO
MOとLUMOの間のエネルギー差がバンドギャップで
あり、その内部では利用可能な分子軌道状態はない。I
P値は、分子固体から電子を1個取り去るのに必要な最
小エネルギーの測定値であり、文献等に十分に説明があ
る光電子分光法で実験的に容易に求めることができる。
合を正孔輸送層と電子輸送層との間の界面に制限するよ
うに設計される。この制限は、界面に電子注入障壁もし
くは正孔注入障壁又はこれらの両方を確立することによ
って実現する。正孔注入障壁について説明すると、それ
は、図3に記号φで示したように、正孔輸送層と電子輸
送層のHOMOレベル間の差である。φ値が大きい(>
0.5eV)場合、正孔輸送層の内部を界面に向けて移
動する正孔は、ポテンシャルエネルギー障壁を越えるこ
とができないため、当該界面の正孔輸送層側に捕捉され
る。同様に、電子注入障壁はLUMOレベル間の差であ
り、この電子注入障壁が大きいと電子が界面の電子輸送
層側に局在化する。正孔輸送材料と電子輸送材料を適切
に選択することによりこれらの電荷が局在化する結果、
電子−正孔対が界面で再結合して当該界面に特有のエレ
クトロルミネセンスを生じることとなる。
アリールアミン類である場合がほとんどであるが、これ
はその正孔の移動性が通常の有機材料に認められる最高
レベルにあるからである。有機系EL素子のような電流
駆動型素子の場合、素子の動作に必要な電圧が下がるの
で、移動性の高い材料が望まれる。アリールアミン類は
また、有機材料の中では最低レベルのイオン化ポテンシ
ャルを有することも知られている。このため、二層型E
L素子において正孔輸送層と電子輸送層との間に正孔注
入障壁を生ぜしめる場合にアリールアミン類は適切なも
のとなる。正孔輸送層として各種アリールアミン類を使
用することにより高効率EL素子が製作されている。有
機系EL素子において特に有用であることが知られてい
るアリールアミン類は下式VII で表される。
フェニレン部分であり、nは1〜4の整数であり、そし
てR1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独立に選ばれたア
リール基である。これらのアリールアミン類はEL素子
の正孔輸送材料として特に有用である。
料として有用であるが、いくつかの欠点もある。第一
に、有機材料の一種として、アリールアミン類は比較的
強い電子供与体である、すなわち、酸化されやすく、し
たがって周囲環境下では不安定であることを意味する。
第二に、EL素子の電子輸送層に隣接した正孔輸送層と
して使用した場合、アリールアミン類は電子輸送層と相
互作用して非発光性中心を生ぜしめ、エレクトロルミネ
センスの低減をもたらす可能性がある。第三に、アリー
ルアミン類のイオン化ポテンシャルが低いため、アリー
ルアミンの正孔輸送層と電子輸送層との間に形成された
正孔注入障壁が正孔をアリールアミン内に局在化せし
め、同様にエレクトロルミネセンスの低減をもたらすこ
とである。このような理由から、新規正孔輸送材料はE
L素子性能を一段と改良するのに有用である。
個以上の炭素原子を含む分子構造を有する芳香族炭化水
素又は縮合芳香族炭化水素を含む。当該正孔輸送層は下
式Iの有機化合物を含む。
は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル
基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリ
ール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしく
は置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシ
アノ基を表す。正孔輸送層材料の代表例として以下のも
のが挙げられる。 a)式IIのアントラセン誘導体
は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル
基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリ
ール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしく
は置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシ
アノ基を表す。下記の分子構造は、上記一般式IIで表さ
れたアントラセン誘導体の具体例を構成するものであ
る。これらの化合物はEL素子における正孔輸送材料と
して特に有用である。
R5 及びR6 は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜2
4のアルキル基、炭素原子数5〜20のアリール基もし
くは置換アリール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリ
ール基もしくは置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、
臭素、又はシアノ基を表す。下記の分子構造は、上記一
般式III, IV, Vで表されたアントラセン誘導体の具体例
を構成するものである。これらの化合物はEL素子にお
ける正孔輸送材料として特に有用である。
ラセン誘導体
びR5 は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のア
ルキル基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置
換アリール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基
もしくは置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、
又はシアノ基を表す。下記の分子構造は、上記一般式V
I, VII, VIII, IX, X, XIで表されたアントラセン誘導
体の具体例を構成するものである。これらの化合物はE
L素子における正孔輸送材料として特に有用である。
一部のイオン化ポテンシャルを測定し、その値をアリー
ルアミン系正孔輸送材料の場合と比較して以下に示す。
一般に芳香族炭化水素系正孔輸送材料はアリールアミン
系よりも高いイオン化ポテンシャルを有することに留意
されたい。 アリールアミン類又は芳香族炭化水素類 IP(eV)
子輸送層へ正孔を注入する場合、正孔輸送材料のイオン
化ポテンシャルが高い方が、正孔注入障壁が低くなり、
その結果EL発光効率が高くなることから、より望まし
い。イオン化ポテンシャルの好適な範囲は5.0eV以
上である。別の基準は、二層型EL素子の電子輸送材料
のイオン化ポテンシャルと同程度の高さとすることであ
る。
場合、本発明の正孔輸送材料をいくつかの方法によって
付着することができる。好ましい方法は真空蒸着法であ
る。これは、芳香族炭化水素は熱安定性が良く、昇華さ
せて薄膜にすることができるからである。別法として、
正孔輸送材料を適当な溶剤に溶かして流延することによ
り薄膜にすることもできる。その他、インクジェット印
刷法、感熱転写法、レーザー融蝕法、スパッタリング
法、等の付着法も有用である。
動作を提供する基本構造である。素子性能を改良する別
のEL素子構造体が実証されている。これらの別の素子
構造体には、基本的二層構造の他に、(a)米国特許第
4,356,429号に記載されている正孔注入層、
(b)米国特許第5,776,622号に記載されてい
るアルカリ又はハロゲン化アルカリによるカソード改
質、(c)譲受人共通のHungらの米国特許出願第09/
191,705号に記載されているプラズマ蒸着フルオ
ロカーボンによるアノード改質、及び(d)米国特許第
4,769,292号に記載されている正孔輸送層と電
子輸送層との間に挟み込まれたドープされた発光層、の
ような特徴が含まれる。これらのEL素子構造体は、エ
レクトロルミネセンス媒体の一成分として正孔輸送層を
保持する。したがって、本発明が開示する芳香族炭化水
素系又は縮合芳香族炭化水素系の正孔輸送材料は、これ
らのEL素子構造体にも適用可能である。
正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含んで成る。
この好ましいEL構造体における発光層は、電子を輸送
することもできるので、これを、高発光機能が付加され
た電子輸送層とみなすこともできる。その主要機能はエ
レクトロルミネセンスのための発光中心を提供すること
である。この発光層は、ホスト材料に一種以上の蛍光色
素(FD)をドープしたものを含む。通常、この蛍光色
素はホスト材料に対して2〜3モル%以下程度の量で存
在するが、EL発光を主に当該蛍光色素によるものとさ
せるには、それで十分である。この方法を用いて高効率
EL素子を構築することができる。同時に、EL素子の
発光色を、発光波長の異なる複数種の蛍光色素を使用す
ることにより調節することもできる。蛍光色素の混合物
を使用することにより、個々の蛍光色素のスペクトルを
組み合わせたELカラー特性を得ることができる。EL
素子に関するドーパントのスキームについては譲受人共
通のTangの米国特許第4,769,292号に相当に詳
しく記載されている。
相を調節することができるドーパントとして蛍光色素を
選択する際の重要な関係は、当該分子の最高被占軌道と
最低空軌道との間のエネルギー差として定義されるそれ
ぞれのバンドギャップポテンシャルを比較することであ
る。
に好適なホスト材料は、オキシン(一般には8−キノリ
ノール又は8−ヒドロキシキノリン又はAlqとも称す
る)自体のキレートをはじめとする金属キレート化オキ
シノイド化合物である。別の種類の好適なホスト材料と
して、米国特許第5,141,671号に記載されてい
る混合リガンド型8−キノリノラトアルミニウムキレー
トがある。別の種類の好適なホスト材料として、米国特
許第5,366,811号に記載されているジスチリル
スチルベン誘導体がある。
なエネルギー伝達に必要な条件は、当該ドーパントのバ
ンドギャップがホスト材料のそれよりも小さいことであ
る。発光層にドーパントとして用いられる好適な蛍光色
素として、クマリン類、スチルベン類、ジスチリルスチ
ルベン類、アントラセン誘導体、テトラセン、ペリレン
類、ローダミン類及びアリールアミン類が挙げられる。
EL素子の発光層として好適な蛍光色素の分子構造を以
下に示す。
めの好ましい材料は、オキシン(一般には8−キノリノ
ール又は8−ヒドロキシキノリンとも称する)自体のキ
レートをはじめとする金属キレート化オキシノイド化合
物である。代表的な化合物は、Al、Inのような第 I
II族金属;Mg、Znのような第II族金属;及びLiの
ような第I族金属の8−ヒドロキノリンである。
めの好ましい材料は、上記の譲受人共通のHungらの米国
特許出願第09/191,705号に記載されているフ
ルオロカーボンで改質したインジウム錫酸化物系アノー
ドである。本発明のEL素子のカソードを形成するため
の好ましい材料は、米国特許第5,429,884号及
び譲受人共通のTang、Hungその他の米国特許第5,77
6,622号に記載されているMg、Li又はこれらの
材料の合金である。
明する。例1:3,5−(ジフェニル)ブロモベンゼンの合成 300mLの乾燥テトラヒドロフラン(THF)に1,
3,5−トリブロモベンゼン(60.0g、0.19モ
ル)を溶かした溶液に、窒素下で、0.5gのビス(ト
リフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリドを加
えた。その溶液を乾燥窒素で5分間パージした後、17
5mLのフェニルマグネシウムクロリド(THF中2.
0モル/L)を窒素下、室温において添加漏斗から添加
した。反応混合物を一晩攪拌した。その後、0.5モル
/LのHCl(50mL)を攪拌しながらゆっくりと加
えることにより反応を停止させた。溶剤をロータリーエ
バポレーターで除去した。その残留物をヘプタンに溶か
し、そして0.1モル/LのHClで洗浄し、次いで水
で洗浄した。溶剤を除去した後、粗生成物を3%メタノ
ールジクロロメタン溶液を溶離液として用いたシリカゲ
ル系クロマトグラフィーで精製した。乾燥後、18.0
gの高純度3,5−(ジフェニル)ブロモベンゼンが集
められた。収率は30.0%であった。
ル)フェニルアントラセン(化合物14)の合成 100mLの乾燥THFに6.5g(0.02モル)の
9,10−ジブロモアントラセンと0.5gのビス−(ト
リフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリドとを
含む懸濁液を還流しながら、開始剤に1,2−ジブロモ
エタンを用いて150mLの乾燥THF中の15.5g
(0.05モル)の3,5−(ジフェニル)ブロモベン
ゼンと30mLの乾燥THF中の1.5gのマグネシウ
ムとから調製したての3,5−(ジフェニル)フェニル
マグネシウムブロミドの溶液を添加した。添加後、反応
混合物を還流状態で3時間維持した。次いで、反応混合
物を冷却して30mLの水を慎重に添加した。溶剤を減
圧ロータリーエバポレーターで除去した後、残留物をジ
クロロメタンで抽出し、次いで希塩酸及び水で洗浄し
た。そのジクロロメタン溶液を硫酸ナトリウムで乾燥
し、そしてそれをシリカゲルのカラムに通した。溶剤を
除去した。ヘキサンから再結晶化させることにより高純
度9,10−ジ−(3’,5’−ジフェニル)フェニルア
ントラセン(化合物14)(9.5g)が得られた。収
率は75.0%であった。
ベンゼンの合成 150mLの乾燥テトラヒドロフラン(THF)に1,
3,5−トリブロモベンゼン(47.3g、0.15モ
ル)を溶かした溶液に、窒素下で、0.5gのビス(ト
リフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリドを加
えた。その溶液を乾燥窒素で5分間脱気した後、155
mLのm−トリルマグネシウムクロリド(THF中2.
0モル/L)を窒素下、70℃において添加漏斗から添
加した。添加後、反応混合物を還流下さらに2時間攪拌
した。冷却後、0.5モル/LのHCl(50mL)を
攪拌しながらゆっくりと加えることにより反応を停止さ
せた。次いで、溶剤をロータリーエバポレーターで除去
した。その残留物をヘプタンに溶かし、そして0.1モ
ル/LのHClで洗浄し、次いで水で洗浄した。溶剤を
除去した後、粗生成物をヘキサンを溶離液として用いた
シリカゲル系クロマトグラフィーで精製した。乾燥後、
28.0gの3,5−ジ−m−トリルブロモベンゼンが
集められた。収率は55.3%であった。
リル)フェニルアントラセン(化合物20)の合成 100mLの乾燥THFに6.5g(0.02モル)の
9,10−ジブロモアントラセンと0.5gのビス−(ト
リフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリドとを
含む懸濁液を還流しながら、開始剤に1,2−ジブロモ
エタンを用いて150mLの乾燥THF中の15.5g
(0.046モル)の3,5−ジ−(m−トリル)ブロ
モベンゼンと30mLの乾燥THF中のきれいな乾燥し
た1.5gのマグネシウムとから調製したての3,5−
ジ−(m−トリル)フェニルマグネシウムブロミドの溶
液を添加した。添加後、反応混合物を還流状態でさらに
3時間維持した。次いで、反応混合物を冷却して30m
Lの水を慎重に添加した。溶剤を減圧ロータリーエバポ
レーターで除去した後、残留物をジクロロメタンで抽出
し、次いで希塩酸及び水で洗浄した。そのジクロロメタ
ン溶液を硫酸ナトリウムで乾燥し、そしてそれをシリカ
ゲルのカラムに通した。300mLのヘキサンから再結
晶化させることにより高純度9,10−ジ−(3’,5’
−m−トリル)フェニルアントラセン(化合物20)
(11.5g)が得られた。収率は76.8%であっ
た。
ンゼンの合成 500mLの乾燥テトラヒドロフラン(THF)に1,
3,5−トリブロモベンゼン(105.0g、0.22
モル)を溶かした溶液に、窒素下で、1.0gのビス
(トリフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリド
を加えた。その溶液を乾燥窒素で5分間バブリングした
後、開始剤に1,2−ジブロモエタンを用いて100m
Lの乾燥THF中の150.0g(0.48モル)の1
−ブロモナフタレンと250mLの乾燥THF中のきれ
いな乾燥した18.0gのマグネシウムとから調製した
1−ナフチルマグネシウムブロミドを、窒素下、70℃
において添加漏斗から添加した。反応混合物を還流下さ
らに2時間攪拌した。反応混合物を冷却した後、5%H
Cl(25.0mL)を攪拌しながらゆっくりと加える
ことにより反応を停止させた。次いで、溶剤をロータリ
ーエバポレーターで除去した。その残留物をジクロロメ
タンに溶かし、そして0.1モル/LのHClで洗浄
し、次いで水で洗浄した。溶剤を除去した後、粗生成物
をヘプタンから再結晶化させて精製した。57.0gの
高純度3,5−ジ(1−ナフチル)ブロモベンゼンが集
められた。収率は63.5%であった。
チル)フェニル〕アントラセン(化合物21)の合成 150mLの乾燥THFに6.7g(0.02モル)の
9,10−ジブロモアントラセンと0.3gのビス−(ト
リフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリドとを
含む懸濁液を加熱還流しながら、開始剤に1,2−ジブ
ロモエタンを用いて150mLの乾燥THF中の18.
4g(0.045モル)の3,5−ジ−(1−ナフチ
ル)−ブロモベンゼンと30mLの乾燥THF中のきれ
いな乾燥した1.5gのマグネシウムとから調製したて
の3,5−ジ−(1−ナフチル)フェニルマグネシウム
ブロミドの溶液を添加した。添加後、反応混合物を還流
状態でさらに3時間維持した。次いで、反応混合物を冷
却して30mLの0.5%HClを慎重に添加した。溶
剤を減圧ロータリーエバポレーターで除去した後、残留
物を濾過し、そして水、1:1の水/アセトン、その後
最少量のジクロロメタンで洗浄した。乾燥後、高純度
9,10−ビス−〔3’,5’−(1−ナフチル)フェニ
ル〕アントラセン(化合物21)(12.5g)が得ら
れた。収率は74.0%であった。
0.0g、0.14モル)に、n−BuLi溶液(ヘキ
サン中1.6モル/L、100mL、0.16モル)を
−78℃において添加漏斗により添加した。その黄色懸
濁液を上記温度で30分間攪拌し、そして150mLの
乾燥THFにB(OMe)3 を含む溶液(26.6m
L、29.1g、0.28モル)を温度を−60℃未満
に維持しながら滴下した。得られた無色溶液を一晩かけ
て室温にまで温めさせ、次いで300mLの10モル/
LのHClを添加して、その混合物を窒素下でさらに1
時間攪拌した。水とエーテルを添加して、水層をエーテ
ルで数回抽出した。有機抽出物を一緒にし、これをMg
SO4 で乾燥させ、そして減圧下で蒸発させたところ白
色固形分(21.0g、95%)が得られ、これをさら
に精製することなくカップリング反応に使用した。
トラセン(化合物26)の合成 600mLのトルエンと100mLのエタノールに9,
10−ジブロモアントラセン(34.0g、0.1モル)
と2−ナフチレンボロン酸(40.0g、0.232モ
ル)を溶かした溶液に、Pd(PPh3 )4 (1.0
g、0.8ミリモル)と300mLの2.0モル/Lの
Na2 CO3 水溶液を添加した。反応混合物を窒素で1
0分間パージした。窒素下で一晩中還流させた後、その
有機懸濁層を高温のまま分離し、そして300mLの
2.0モル/LのHClを添加して激しく攪拌しながら
1時間還流させた。再度、水層を高温のまま分離し、次
いでpHが約7になるまで水で3回洗浄した。有機層か
ら得られた析出物を濾過し、そして少量の冷アセトンで
洗浄した後、トルエンで洗浄した。乾燥後、34.0g
の高純度9,10−ジ−(2−ナフチル)アントラセン
(化合物26)が得られた。収率は80.0%であっ
た。
ナフチル)〕アントラセン(化合物43)の合成 200mLの乾燥THFに22.0g(0.09モル)
の9,10−ジブロモアントラセンと0.75gのビス−
(トリフェニルホスフィン)−パラジウム(II)クロリド
とを含む懸濁液を還流しながら、開始剤に1,2−ジブ
ロモエタンを用いて400mLの乾燥THF中の50.
0g(0.211モル)の6−メトキシ−2−ブロモナ
フチレンと100mLの乾燥THF中の5.6gのマグ
ネシウムとから調製したての6−メトキシ−2−ブロモ
ナフチルマグネシウムブロミドの溶液を添加した。添加
後、反応混合物を還流状態で3時間維持した。次いで、
反応混合物を冷却して100mLのTHFと50mLの
15%塩酸を慎重に添加した。溶剤を減圧ロータリーエ
バポレーターで除去した後、残留物を濾過し、そしてp
Hが7になるまで水で洗浄した。粗生成物を500mL
のジクロロメタン中で1時間還流させた。冷却後、生成
物を濾過し、そして少量の冷アセトンで洗浄したとこ
ろ、34.0gの高純度9,10−ジ−〔2−(6−メト
キシナフチル)〕アントラセン(化合物43)が得られ
た。収率は77.1%であった。
L媒体はアノードと、正孔輸送層と、発光及び電子輸送
層と、カソードとを有する。基板はガラスとした。 a)アノードは、ガラス基板上に導電性インジウム錫酸
化物(ITO)を被覆したものとした。その厚さは約1
000Åとした。ITOガラスを市販のガラス板クリー
ナーで洗浄した。有機層の付着前に、市販のエッチャー
においてITO基板に酸素プラズマ洗浄を施した。 b)ITO基板の上に、タンタルボートソースを用いた
真空蒸着法により正孔輸送層を付着させた。層厚は約6
00Åとした。 c)正孔輸送層の上に、タンタルボートソースを用いた
真空蒸着法により電子輸送及び発光層を付着させた。層
厚は約700Åとした。 d)電子輸送及び発光層の上にカソード層を付着させ
た。層厚は約2000Åとした。カソードの原子組成は
約10部のマグネシウム及び1部の銀とした。
程間で真空を破壊することのない連続工程により完了し
た。次いで、完成したEL素子を周囲環境から保護する
ためにドライグローブボックスの中でカバーガラスプレ
ートで封止した。当該EL素子の保存寿命を延ばすた
め、封止したパッケージには乾燥剤も入れておいた。
す。例10は比較例である。この例で用いられる化合物
3はアリールアミンである。このEL素子で得られる発
光出力及び発光効率は、正孔輸送層として芳香族炭化水
素を使用した例11〜16のEL素子と比較して実質的
に低くなった。正孔輸送層として芳香族炭化水素を使用
することにより、30〜40%のオーダーの効率上昇が
実現された。
該EL媒体はアノードと、正孔輸送層と、発光層と、電
子輸送層と、カソードとを有する。基板はガラスとし
た。 a)アノードは、ガラス基板上に導電性インジウム錫酸
化物(ITO)を被覆したものとした。その厚さは約1
000Åとした。ITOガラスを市販のガラス板クリー
ナーで洗浄した。有機層の付着前に、市販のエッチャー
においてITO基板に酸素プラズマ洗浄を施した。 b)ITO基板の上に、タンタルボートソースを用いた
真空蒸着法により正孔輸送層を付着させた。層厚は約6
00Åとした。 c)正孔輸送層の上に、タンタルボートソースを用いた
真空蒸着法により発光層を付着させた。層厚は約350
Åとした。 d)発光層の上に、タンタルボートソースを用いた真空
蒸着法により電子輸送層を付着させた。層厚は約350
Åとした。 e)電子輸送層の上にカソード層を付着させた。層厚は
約2000Åとした。カソードの原子組成は約10部の
マグネシウム及び1部の銀とした。
程間で真空を破壊することのない連続工程により完了し
た。次いで、完成したEL素子を周囲環境から保護する
ためにドライグローブボックスの中でカバーガラスプレ
ートで封止した。当該EL素子の保存寿命を延ばすた
め、封止したパッケージには乾燥剤も入れておいた。
す。例17は、正孔輸送層としてアリールアミン(化合
物3)を使用した比較例である。このEL素子で得られ
る発光出力及び発光効率は、正孔輸送層としてアリール
アミンの代わりに化合物26の芳香族炭化水素を使用し
た例18のEL素子と比較して実質的に低くなった。そ
の他の点では、どちらのEL素子も同一構造を有する。
正孔輸送層として芳香族炭化水素を使用することによ
り、34%の効率上昇が実現された。例21は、正孔輸
送層としてアリールアミン(化合物3)を使用した別の
比較例である。このEL素子で得られる赤発光出力及び
発光効率は、正孔輸送層としてアリールアミンの代わり
に化合物26の芳香族炭化水素を使用した例22のEL
素子と比較して実質的に低くなった。その他の点では、
どちらのEL素子も同一構造を有する。正孔輸送層とし
て芳香族炭化水素を使用することにより、80%の効率
上昇が実現された。
特に参照しながら詳細に説明したが、本発明の精神及び
範囲内の変更、バリエーションが可能であることを理解
すべきである。
る。
のエネルギー準位の概略図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化1】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項2】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化2】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項3】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化3】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR
6 は、各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキ
ル基、炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換ア
リール基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もし
くは置換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又は
シアノ基を表す。) - 【請求項4】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化4】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項5】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化5】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項6】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化6】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 、R4 及びR5 は、
各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、
炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール
基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置
換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ
基を表す。) - 【請求項7】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化7】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 、R4 及びR5 は、
各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、
炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール
基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置
換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ
基を表す。) - 【請求項8】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化8】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項9】 アノードとカソードを含み、さらにそれ
らの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係にあ
るように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多層
型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸送
層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレクト
ロルミネセンス素子。 【化9】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 、R4 及びR5 は、
各々独立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、
炭素原子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール
基、炭素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置
換ヘテロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ
基を表す。) - 【請求項10】 アノードとカソードを含み、さらにそ
れらの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係に
あるように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多
層型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸
送層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレク
トロルミネセンス素子。 【化10】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。) - 【請求項11】 アノードとカソードを含み、さらにそ
れらの間に正孔輸送層及び前記正孔輸送層と共働関係に
あるように配置された電子輸送層を含んで成る有機系多
層型エレクトロルミネセンス素子であって、前記正孔輸
送層が下式の有機化合物を含むことを特徴とするエレク
トロルミネセンス素子。 【化11】 (上式中、置換基R1 、R2 、R3 及びR4 は、各々独
立に、水素、炭素原子数1〜24のアルキル基、炭素原
子数5〜20のアリール基もしくは置換アリール基、炭
素原子数5〜24のヘテロアリール基もしくは置換ヘテ
ロアリール基、フッ素、塩素、臭素、又はシアノ基を表
す。)
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