JP2000306678A - 有機el素子 - Google Patents

有機el素子

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JP2000306678A
JP2000306678A JP11113845A JP11384599A JP2000306678A JP 2000306678 A JP2000306678 A JP 2000306678A JP 11113845 A JP11113845 A JP 11113845A JP 11384599 A JP11384599 A JP 11384599A JP 2000306678 A JP2000306678 A JP 2000306678A
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JP11113845A
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Hisamitsu Takahashi
尚光 高橋
Yasuhiro Iiizumi
安広 飯泉
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Futaba Corp
Original Assignee
Futaba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機層にドープしても水素結合による凝集等
の不都合を起こすことなく、高輝度・高効率な発光を得
る。 【解決手段】 少なくとも一方が透明である一対の電極
間に有機化合物からなる有機層が積層された有機EL素
子において、有機層は下記化学式(化1)で示される化
合物を含有する。 【化1】 (式中、R1 〜R22はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、メルカプト基、シアノ基、アミノ
基、ニトロ基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換
もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換の
アルキルチオ基、置換もしくは無置換のN−モノアルキ
ルアミノ基、置換もしくは無置換のN,N−ジアルキル
アミノ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もし
くは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の
アリールチオ基、置換もしくは無置換の複素環基を示
す。ただし、さらに隣接した置換基同士で結合して置換
もしくは無置換の芳香族環または置換もしくは無置換の
複素環を形成してもよい。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一方が
透明である一対の電極間に有機化合物からなる有機層が
積層された有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、
有機EL素子という)に関する。
【0002】
【従来の技術】有機EL素子は、蛍光性有機化合物を含
む薄膜を陰極と陽極の間に挟んだ構造を有し、前記薄膜
に電子およびホール(正孔)を注入して再結合させるこ
とにより励起子(エキシトン)を生成させ、この励起子
が失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して表示
を行う表示素子である。
【0003】図5は前記有機EL素子の基本構成を示す
図である。この有機EL素子21は、基板22上の陽極
(アノード)23にITO(Indium Tin Oxide)を使用
し、ホール輸送層24に下記化学式(化2)の構造式で
示すDiamine を使用し、有機発光層25に下記化学式
(化3)の構造式で示すトリス(8−キノリノラト)ア
ルミニウム(III) (Alq3 )を使用し、陰極(カソー
ド)26にマグネシウムと銀の合金を使用している。有
機の各層の厚みは50nm程度である。各層の成膜は真
空蒸着で行っている。この有機EL素子21に直流10
Vを加えると1000cd/m2 程度の緑色の発光が得
られる。この発光はITOの陽極23側から取り出す。
【0004】
【化2】
【0005】
【化3】
【0006】下記化学式(化4)は車の塗装材料として
有名な高級赤色顔料であるキナクリドンの構造式を示し
ている。このキナクリドンを有機EL素子の発光層のA
lq 3 に1mol%以下でドーピングすることにより、
高効率191m/W、高輝度10万cd/m2 が得られ
たとの報告もなされている。
【0007】
【化4】
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キナク
リドンをドープした有機EL素子は、ドープしない場合
に比べて寿命が悪化するという問題があり、色純度や耐
久性の点において改善すべき所があった。これは、キナ
クリドン分子のイミノ基とカルボニル基が他のキナクリ
ドン分子と水素結合することで有機EL素子の動作中に
膜の凝集を起こしやすいからであり、またキナクリドン
分子が上記の理由で多量体を形成して発光しなくなるか
らであると考えられる。
【0009】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、有機層にドープしても水素結合によ
る凝集等の不都合を起こすことなく、高輝度・高効率な
発光が得られる有機EL素子を提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、少なくとも一方が透明である一
対の電極間に有機化合物からなる有機層が積層された有
機EL素子において、前記化学式(化1)で示される化
合物を前記有機層に含有することを特徴とする。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の有機EL素
子において、前記一対の電極のうちの陰極と前記有機層
の発光層との間に有機化合物からなる電子輸送層が配さ
れたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明による有機EL素子
の構造を示す図である。
【0013】図1に示すように、有機EL素子1A
(1)は、絶縁性および透光性を有するガラス等の基板
2の上に陽極3としてのITOが成膜されている。陽極
3の上には有機層4が成膜されている。
【0014】有機層4は、陽極3の上に成膜されるホー
ル注入層4a、ホール注入層4aの上に成膜されるホー
ル輸送層4b、ホール輸送層4bの上に成膜される発光
層4c、発光層4cの上に成膜される電子輸送層4dか
ら構成される。
【0015】ホール注入層4aは、下記化学式(化5)
の構造式で示すCuPc(銅フタロシアニン)からな
り、陽極3の上に成膜される。
【0016】
【化5】
【0017】ホール輸送層4bは、下記化学式(化6)
の構造式で示すα−NPD(N,N’−ビス−(1−ナ
フチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン)からな
り、ホール注入層4aの上に成膜される。
【0018】
【化6】
【0019】発光層4cは、前記化学式(化3)の構造
式で示すホスト材料のAlq3 に前記化1で示す化合物
(ドーパント)が添加されたものであり、正孔輸送層4
bの上に成膜される。ホスト材料のAlq3 は、図2に
示すようにフォトルミネッセンスのピークが523nm
にある。
【0020】ここで、前記化1のR1 〜R22は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、メルカプ
ト基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、置換もしくは無
置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ
基、置換もしくは無置換のアルキルチオ基、置換もしく
は無置換のN−モノアルキルアミノ基、置換もしくは無
置換のN,N−ジアルキルアミノ基、置換もしくは無置
換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ
基、置換もしくは無置換のアリールチオ基、置換もしく
は無置換の複素環基を示す。ただし、さらに隣接した置
換基同士で結合して置換もしくは無置換の芳香族環また
は置換もしくは無置換の複素環を形成してもよい。
【0021】電子輸送層4dは、前記化学式(化3)の
構造式で示すAlq3 からなり、発光層4cの上に成膜
される。
【0022】有機層4(電子輸送層4d)の上には、電
子注入層5としてのLiFが成膜されている。電子注入
層5の上には、陰極(カソード)6としての金属薄膜か
らなるAlが成膜されている。
【0023】次に、図3は本発明による有機EL素子の
他の構造を示す図である。なお、図3において図1と同
一の構成要素には同一番号を付し、その説明を省略して
いる。
【0024】図3に示す有機EL素子1B(1)は、有
機層4の積層構造が異なる他は図1の有機EL素子1A
と同一である。すなわち、有機EL素子1Bの有機層4
は、陽極3の上に成膜される前記化学式(化1)の化合
物からなるホール注入層4a、ホール注入層4aの上に
成膜されるα−NPDからなるホール輸送層4b、ホー
ル輸送層4bの上に成膜されるAlq3 からなる発光層
4cによって構成される。
【0025】次に、前記化学式(化1)の具体的な化合
物の構造式(化7,化9〜化17)を示す。また、これ
ら化合物を代表して、化合物(化7)の合成方法につい
て説明する。なお、図3は以下に説明する化合物(化
7)の合成方法における反応式を示している。
【0026】
【化7】
【0027】前記化7を合成する場合には、フラスコに
インダンスロンバイオレットBNと称されている下記化
学式(化8)に示す構造式からなる材料をジメチルスル
フォキシドと共に入れ、攪拌溶解させる。
【0028】
【化8】
【0029】次に、この溶液にナトリウムメトキシド
(NaOMe)を加え、室温で30分間攪拌する。続い
て、この混合溶液に塩化ベンジルを加えて80℃で1時
間混合攪拌を行う。反応終了後、溶液を氷水の中に投入
し、この水溶液中から反応生成物をトルエンで抽出す
る。さらに、エバポレーターによりトルエンを除去、真
空乾燥し固形物を得る。この固形物をトルエンで再溶解
し、シリカゲルクロマトグラフィーで分離・精製して目
的の化合物(化7)が得られる。得られた化合物(化
7)の同定は、フーリエ変換赤外分光光度計(IR)や
核磁気共鳴分光法(1H−NMR)および質量分析によ
り行った。
【0030】
【化9】
【0031】
【化10】
【0032】
【化11】
【0033】
【化12】
【0034】
【化13】
【0035】
【化14】
【0036】
【化15】
【0037】
【化16】
【0038】
【化17】
【0039】なお、上記化合物(化9〜化15)は、そ
れぞれ対応する塩化メチル化合物と反応させることで合
成することができる。また、上記化合物(化16)は、
下記化学式(化18)の構造式で示す化合物を出発材料
として上記化合物(化9〜化15)と同様の反応で合成
できる。さらに、上記化合物(化17)についても、下
記化学式(化19)の構造式で示す化合物を出発材料と
して上記化合物(化9〜化15)と同様の反応で合成で
きる。
【0040】
【化18】
【0041】
【化19】
【0042】
【実施例】(実施例1)…化合物(化7)を発光層に使
用した有機EL素子 ガラスからなる基板2の上にITOをストライプ状にパ
ターン形成(パターン幅2mm)して陽極3を形成し、
このITO付き基板2をアセトン等で湿式洗浄して乾燥
する。その後、ITO付き基板2を蒸着装置にセット
し、チャンバー内を10-5torrの真空にする。続い
て、ITO付き基板2の陽極3の上にマスクを介して1
0mm2 角にホール注入層4aとしてのCuPcを20
nmの膜厚で蒸着する。さらにCuPcの上にホール輸
送層4bとしてのα−NPDを60nmの膜厚で蒸着す
る。そして、α−NPDの上に前記化学式(化7)で示
す構造式からなる化合物とAlq3 を共蒸着する。
【0043】このとき、化合物(化7)はAlq3 に対
して0.5mol%とする。そして、全体の膜厚が40
nmからなる発光層4cとした。さらに発光層4cの上
に電子輸送層4dとしてのAlq3 を20nmの膜厚で
蒸着する。その後、マスクを介して0.5nmの膜厚で
ストライプ状(パターン幅2mm)に電子注入層5とし
てのLiFを蒸着し、LiFの上に陰極6としてのAl
を膜厚120nmで蒸着する。
【0044】そして、上記のように構成された素子の陽
極3側にプラス、陰極6側にマイナスの直流電圧を印加
したところ、この素子から535nmにピークを持つ緑
色のELスペクトルが得られた。また、駆動寿命も改善
された。
【0045】(実施例2)…化合物(化14)をホール
輸送層に使用した有機EL素子 ガラスからなる基板2の上にITOをストライプ状にパ
ターン形成(パターン幅2mm)して陽極3を形成し、
このITO付き基板2をアセトン等で湿式洗浄して乾燥
する。その後、ITO付き基板2を蒸着装置にセット
し、チャンバー内を10-5torrの真空にする。続い
て、ITO付き基板2の陽極3の上にマスクを介して1
0mm2 角にホール注入層4aとしての前記化学式(化
14)で示す構造式からなる化合物を20nmの膜厚で
蒸着する。さらに化合物(化14)の上にホール輸送層
4bとしてのα−NPDを60nmの膜厚で蒸着する。
そして、α−NPDの上に発光層4cとしてのAlq3
を40nmの膜厚で蒸着する。その後、マスクを介して
0.5nmの膜厚でストライプ状(パターン幅2mm)
に電子注入層5としてのLiFを蒸着し、LiFの上に
陰極6としてのAlを膜厚120nmで蒸着する。
【0046】そして、上記のように構成された素子の陽
極3側にプラス、陰極6側にマイナスの直流電圧を印加
したところ、この素子から520nmにピークを持つ緑
色のELスペクトルが得られた。また、駆動寿命も改善
された。
【0047】ところで、上記実施例では、ホスト材料の
Alq3 に化合物(化7)を発光材料としてドーピング
した場合と、化合物(化14)をホール注入層とした場
合について説明したが、前記化学式(化1)の具体的構
造を示す下記の化合物(化7,化9〜化17)は、ホス
ト材料にドーピングしたり、ホール注入層として用いる
ことができる。
【0048】このように、前記化学式(化1)の具体的
構造を示す化合物(化7,化9〜化17)の有機化合物
を用いた有機EL素子によれば、ホスト材料に添加され
るドーパントとして用いた場合、従来のキナクリドンの
ような水素結合による凝集が生じ難くなり、素子寿命の
改善が期待できる。
【0049】また、上記化合物(化7,化9〜化17)
は、蛍光の量子収率が高いため、高輝度、高効率で、長
期に渡り良好な発光性能を持続する有機EL素子の作製
が可能である。
【0050】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
有機EL素子によれば、水素結合による凝集が起こりに
くく、従来に比べて寿命の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による有機EL素子の構造を示す図
【図2】ホスト材料であるAlq3 のELスペクトルを
示す図
【図3】本発明による有機EL素子の他の構造を示す図
【図4】化合物(化7)の合成方法における反応式を示
す図
【図5】従来の有機EL素子の構造を示す図
【符号の説明】
1…有機EL素子、2…基板、3…陽極、4…有機層、
4a…ホール注入層、4b…ホール輸送層、4c…発光
層、4d…電子輸送層、5…電子注入層、6…陰極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方が透明である一対の電極
    間に有機化合物からなる有機層が積層された有機EL素
    子において、 下記化学式(化1)で示される化合物を前記有機層に含
    有することを特徴とする有機EL素子。 【化1】 (式中、R1 〜R22はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
    ゲン原子、水酸基、メルカプト基、シアノ基、アミノ
    基、ニトロ基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換
    もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換の
    アルキルチオ基、置換もしくは無置換のN−モノアルキ
    ルアミノ基、置換もしくは無置換のN,N−ジアルキル
    アミノ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もし
    くは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の
    アリールチオ基、置換もしくは無置換の複素環基を示
    す。ただし、さらに隣接した置換基同士で結合して置換
    もしくは無置換の芳香族環または置換もしくは無置換の
    複素環を形成してもよい。)
  2. 【請求項2】 前記一対の電極のうちの陰極と前記有機
    層の発光層との間に有機化合物からなる電子輸送層が配
    されたことを特徴とする有機EL素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7572522B2 (en) 2000-12-28 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Luminescent device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7572522B2 (en) 2000-12-28 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Luminescent device
US8310147B2 (en) 2000-12-28 2012-11-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Luminescent device

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