JP2001326078A

JP2001326078A - ポリメテン化合物を用いた有機薄膜ｅｌ素子

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Publication number: JP2001326078A
Application number: JP2000143285A
Authority: JP
Inventors: Kan Yoshida; 完吉田; Yuichi Sakaki; 祐一榊; Makoto Kume; 誠久米
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP3775169B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度で安定に発光し、緑〜橙色の範囲で任意
の発光色を得ることができる有機薄膜ＥＬ素子を提供す
る。【解決手段】一対の電極２、７間に、有機化合物からな
る正孔輸送層４、および電子輸送層５を少なくとも１層
有する有機薄膜ＥＬ素子において、一般式（１）で表さ
れるポリメテン化合物が当該正孔輸送層または電子輸送
層中に少なくとも１種ドープされたことを特徴とするポ
リメテン化合物を用いた有機薄膜ＥＬ素子。【化１】（ここで、Ｒ₁〜Ｒ₁₂はそれぞれ独立に水素原子、アル
キル基またはアリール基から選択される。また、Ｒ₁₃お
よびＲ₁₄はそれぞれ独立にベンゼン環または縮合芳香環
から選択される。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリメテン化合物
を用いたことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機薄膜ＥＬ素子としては、一般的に
は、仕事関数の小さい金属から成る陰極と仕事関数が大
きく透明な陽極との間に、互いに積層された有機化合物
から成る電子輸送層、有機化合物から成る正孔輸送層、
および有機化合物から成る正孔注入層が配された３層構
造を有し、当該正孔輸送層または電子輸送層中に発光材
料として適当な割合で蛍光性有機材料をドープさせたも
のが知られている。

【０００３】このタイプの素子は、ドーパントとして用
いる材料については成膜性を考慮する必要がないため、
強い蛍光を示す様々な材料を用いることができるという
利点を有する。

【０００４】例えば、パイオニア社の脇本らにより、第
４０回高分子討論会予稿集第４０巻第１０号第３６００
頁（１９９１年）に発表された素子がある。当該素子
は、陽極としてITO 、正孔注入層として4,4',4''−トリ
ス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニル
アミン、正孔輸送層としてN,N'−ジフェニル−N,N'−ビ
ス（３−メチルフェニル）−1,1'−ビフェニル−4,4'−
ジアミン、電子輸送層としてトリス（８−ヒドロキシキ
ノリナト）アルミニウム（以下Ａｌｑ₃と略す）、発光
材料としてＡｌｑ₃層中に０．５重量％程度ドープさ
れたキナクリドン、陰極としてＡｌＬｉ合金を用いてい
た。当該素子に順方向の直流電圧を印加すると、キナク
リドン由来の高輝度の緑色発光が得られる。

【０００５】しかしながら、これまでのドーパントを用
いた素子では発光色毎に異なる発光材料を用いなければ
ならず、また、発光材料をドープさせる正孔輸送層また
は電子輸送層についても発光材料毎にホストとして最適
な材料を選択しなければならないという素子作製上の制
約があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記問題を解決するためになされたものであって、一対
の電極間に、有機化合物からなる正孔輸送層、および電
子輸送層を少なくとも１層有する有機薄膜ＥＬ素子にお
いて、一般式（１）で表されるポリメテン化合物が当該
正孔輸送層または電子輸送層中に少なくとも１種ドープ
されたことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子である。一般
式（１）で表されるポリメテン化合物をより具体的に挙
げれば、請求項２に記載の一般式（２）または請求項３
に記載の一般式（３）に記載のポリメテン化合物であ
る。

【０００７】請求項４記載の発明は、請求項１〜３記載
の発明を前提とし、前記ポリメテン化合物の前記正孔輸
送層または電子輸送層におけるホスト材料に対する濃度
が１〜10重量％であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素
子である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る有機薄膜ＥＬ素子に
用いるポリメテン化合物は、例えば、以下の方法に従っ
て容易に製造される。

【０００９】一般式（１）で表されるポリメテン化合物
は、２当量の一般式（４）の化合物と１当量の一般式
（５）の化合物を、水酸化ナトリウム存在下、エタノー
ルと水の混合溶媒中で１昼夜攪拌して反応させることに
より容易に得られる。

【００１０】

【化４】（ここで、Ｒ₂₅〜Ｒ₂₉はそれぞれ独立に水素原子、アル
キル基またはアリール基から選択される。また、Ｒ₃₀は
ベンゼン環または縮合芳香環から選択される。）

【００１１】

【化５】（ここで、Ｒ₃₁およびＲ₃₂はそれぞれ独立に水素原子、
アルキル基またはアリール基から選択される。）

【００１２】一般式（２）で表されるポリメテン化合物
は、２当量の一般式（６）の化合物と１当量のアセトン
を、水酸化ナトリウム存在下、エタノールと水の混合溶
媒中で１昼夜攪拌して反応させることにより容易に得ら
れる。

【００１３】

【化６】（ここで、Ｒ₃₃およびＲ₃₄はそれぞれ独立に水素原子、
アルキル基またはアリール基から選択される。また、Ｒ
₃₅はベンゼン環または縮合芳香環から選択される。）

【００１４】一般式（３）で表されるポリメテン化合物
は、２当量の一般式（７）の化合物と１当量のアセトン
を、水酸化ナトリウム存在下、エタノールと水の混合溶
媒中で１昼夜攪拌して反応させることにより容易に得ら
れる。

【００１５】

【化７】（ここで、Ｒ₃₆およびＲ₃₇はそれぞれ独立に水素原子、
アルキル基またはアリール基から選択される。）

【００１６】本発明に係る有機薄膜ＥＬ素子に用いるポ
リメテン化合物の代表例を表１に具体的に例示するが、
本発明に係る有機薄膜ＥＬ素子に用いるポリメテン化合
物は以下の代表例に限定されるものではない。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記の手順で得られたポリメテン化合物
は、最終的に真空昇華法にて精製した後に、発光材料と
して使用することができる。

【００１９】本発明のポリメテン化合物を発光材料とし
て用いた有機薄膜ＥＬ素子は、具体的には、（イ）陽極
/ 正孔輸送層/ 陰極、（ロ）陽極/ 正孔輸送層/ 電子輸
送層/ 陰極、（ハ）陽極/ 正孔注入層/ 正孔輸送層/ 電
子輸送層/ 陰極、（ニ）陽極/ 正孔注入層/ 正孔輸送層
/ 電子輸送層/ 電子注入層/ 陰極、（ホ）陽極/ 正孔輸
送層/ 電子輸送層/ 電子注入層/ 陰極、（ヘ）陽極/ 電
子輸送層/ 陰極などの構造を有し、一般式（１）、
（２）、または（３）で表されるポリメテン化合物が上
記正孔輸送層または電子輸送層中に少なくとも１種ドー
プされたことを特徴とする。該素子は石英、ガラス、透
明プラスチックなどから成る透明絶縁性基板に支持され
ていることが望ましい。

【００２０】次に、本発明の有機薄膜ＥＬ素子の実施の
形態について上記（ニ）の構成を基に、図１を用いて説
明する。まず、透明絶縁性基板（１）上に形成される陽
極（２）に用いられる材料としては酸化インジウムスズ
( 以下ITO と略す) 、SnO₂、ZnO などの透明酸化物材料
が挙げられる。陽極（２）は、これらの電極材料を蒸着
やスパッタリングなどの方法により薄膜状に形成する。

【００２１】次に、正孔注入層（３）に用いられる化合
物としては電界を印加した一対の電極間に配置され、陽
極から正孔を注入し得る化合物であり、かつ陽極との密
着性が高い化合物が選ばれる。具体的には銅フタロシア
ニン、4,4',4''−トリス（３−メチルフェニルフェニル
アミノ）トリフェニルアミンなどの化合物が挙げられ
る。正孔注入層（３）はこれらの化合物を陽極（２）上
に蒸着することにより形成する。

【００２２】正孔輸送層（４）に用いられる化合物とし
ては、正孔を適切に輸送し得る材料から選ばれる。電子
写真用材料で正孔伝達材料として慣用的に用いられてい
る材料や、有機薄膜ＥＬ材料の正孔輸送材料として公知
のものの中から選択してもよい。具体的にはN,N'−ジフ
ェニル−N,N'−ビス（１−ナフチル）−1,1'−ビフェニ
ル−4,4'−ジアミン（以下α−NPD と略す）、N,N'−ジ
フェニルN,N'−ビス（３−メチルフェニル）−1,1'−ビ
フェニル−4,4'−ジアミンなどが挙げられる。正孔輸送
層（４）はこれらの化合物を正孔注入層（３）上に蒸着
することにより形成する。

【００２３】電子輸送発光層（５）とは、ここでは電子
を適正に輸送し得る電子輸送性材料に本発明の発光材料
を１〜１０重量％の濃度でドープしたことにより、有機
薄膜ＥＬ素子の一対の電極間に電圧を印加した際、該素
子の発光を担う層のことをいう。ここで電子輸送性材料
としてはＡｌｑ₃が挙げられる。ドーパントとして使用
される発光材料としては一般式（１）、（２）、または
（３）で表されるポリメテン化合物のうち少なくとも１
種が挙げられる。電子輸送発光層（５）は電子輸送性材
料および発光材料を正孔輸送層（４）上に共蒸着するこ
とにより形成する。さらに（５）の電子輸送発光層上に
電子輸送性の有機材料から成る電子注入層（６）を蒸着
法により形成する。

【００２４】陰極（７）としては、仕事関数の小さい
（4.0eV 以下）金属、合金、電気伝導性化合物を電極材
料として用いる。具体的な例としては、アルミニウム、
マグネシウム−インジウム合金、銀−マグネシウム合
金、アルミニウム−リチウム合金、フッ素−リチウム合
金およびこれらの組み合わせから選ばれる。さらに、こ
の陰極（７）の上部に封止層や保護層など大気中の水
分、酸素を遮断する機能を有する層があってもよい。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２６】［実施例１］化合物(I) の合成水酸化ナトリウム１０ｇをエタノール/ 水＝1/1 混合溶
媒１００ｍｌに溶解させた。室温で攪拌しながらアセト
ン０．８ｇ（０．０１４ｍｏｌ）を加え、そのまま１５
分間攪拌した。その後、式（８）で表される４−ジメチ
ルアミノシンナモイルアルデヒド５ｇ（０．０２９ｍｏ
ｌ）を溶媒をさらに加えて完全に溶解させ、そのまま室
温にて１昼夜攪拌した。反応液をろ過して得た沈殿物を
クロロホルムから再結晶することにより、目的化合物を
黒色結晶として２．６ｇ得た。その後、さらに真空昇華
法にて精製した。

【００２７】

【化８】

【００２８】化合物(I) の重クロロホルム溶液について
測定した¹H−NMR スペクトルの結果は次のようになっ
た。¹ H−NMR(400MHz, CDCl₃)δ[ppm] ：3.01(12H, CH₃), 6.
45(1H, CH), 6.48(1H, CH), 6.67-6.69(4H, CH), 6.74-
6.80(2H, CH), 6.88-6.92(2H, CH), 7.37-7.39(4H, C
H), 7.44-7.51(2H, CH)

【００２９】［実施例２］表１に記載した(I) で表されるポリメテン化合物を１重
量％ドープした有機薄膜ＥＬ素子図１は実施例２〜４に係る有機薄膜ＥＬ素子の断面図で
ある。

【００３０】本実施例において、図１の（２）はITO か
ら成る陽極（ITO は透明であり、光の取り出し窓を兼ね
る）、（３）は銅フタロシアニンから成る正孔注入層で
あり、（４）は式（９）で表されるα−ＮＰＤから成る
正孔輸送層、（５）は式（１０）で表されるＡｌｑ₃か
ら成る電子輸送材料に(I) で表されるポリメテン化合物
を１重量％ドープすることにより構成される電子輸送発
光層、（６）はＡｌｑ ₃単独成分から成る電子注入層、
（７）はＬｉＦとＡｌを順に積層して成る陰極である。

【００３１】

【化９】

【００３２】

【化１０】

【００３３】本実施例に係る有機薄膜ＥＬ素子の作製
は、以下のようにして行った。

【００３４】まず、透明絶縁性基板（１）として用いた
厚さ1.1mm の青板ガラス板上に、厚さ120nm のＩＴＯを
スパッタリング法で被覆させ陽極（２）とした。この陽
極（２）の上に、正孔注入層（３）として銅フタロシア
ニンを膜厚10nm、正孔輸送層（４）として式（９）で表
されるα−ＮＰＤを膜厚４０nmとなるように順に真空蒸
着した。

【００３５】次に、式（１０）で表されるＡｌｑ₃と
(I) で表されるポリメテン化合物を蒸着速度比１００：
１で共蒸着し、膜厚２０nmの電子輸送発光層（５）とし
た。

【００３６】次に、式（１０）で表されるＡｌｑ₃を蒸
着し、膜厚３０nmの電子注入層（６）とした。

【００３７】次に、ＬｉＦを約０．５nm積層させた後、
最後にＡｌを約２００ｎｍ蒸着し、陰極（７）とした。

【００３８】この素子に導線（８）、直流電源（９）を
接続し、順方向に電圧を印加したところ、図２に示すよ
うに、電圧３Ｖから発光し始め、電圧が１３Ｖに達する
と、34,600 cd/m²の輝度で安定に発光した。この素子
は、図３に示すように、５４１nmにピークを持つ、(I)
で表されるポリメテン化合物由来の緑色光を発する。

【００３９】［実施例３］表１に記載した(I) で表されるポリメテン化合物を５重
量％ドープした有機薄膜ＥＬ素子 (I) で表されるポリメテン化合物のドープ濃度を５重量
％とする以外は実施例２と同様な方法により、有機薄膜
ＥＬ素子を作製した。

【００４０】本実施例に係る有機薄膜ＥＬ素子に、実施
例２と同様に、電圧を印加したところ、図４に示すよう
に電圧３Ｖから発光し始め、電圧が１４Ｖに達すると、
16,800 cd/m²の輝度で安定に発光した。この素子は、図
５に示すように、５６１nmにピークを持つ、(I) で表さ
れるポリメテン化合物由来の黄色光を発する。

【００４１】［実施例４］表１に記載した(I) で表されるポリメテン化合物を１０
重量％ドープした有機薄膜ＥＬ素子 (I) で表されるポリメテン化合物のドープ濃度を１０重
量％とする以外は実施例２と同様な方法により、有機薄
膜ＥＬ素子を作製した。

【００４２】本実施例に係る有機薄膜ＥＬ素子に、実施
例２と同様に、電圧を印加したところ、図６に示すよう
に電圧４Ｖから発光し始め、電圧が１４Ｖに達すると、
10,200 cd/m²の輝度で安定に発光した。この素子は、図
７に示すように、５８０nmにピークを持つ、(I) で表さ
れるポリメテン化合物由来の橙色光を発する。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、ポリメテン
化合物をドーパントとして用いることにより、高輝度で
安定に発光する有機薄膜ＥＬ素子を得ることができる。
さらに、ドープ濃度を１〜１０重量％の範囲とすること
により、緑〜橙色の範囲で任意の発光色を得ることがで
きる。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機薄膜ＥＬ素子の一構成、およ
び本発明の実施例２〜４に係る有機薄膜ＥＬ素子の断面
図である。

【図２】本発明の実施例２で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における、駆動電圧と発光輝度の関係を示すグラフ図で
ある。

【図３】本発明の実施例２で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における発光スペクトル図である。

【図４】本発明の実施例３で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における、駆動電圧と発光輝度の関係を示すグラフ図で
ある。

【図５】本発明の実施例３で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における発光スペクトル図である。

【図６】本発明の実施例４で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における、駆動電圧と発光輝度の関係を示すグラフ図で
ある。

【図７】本発明の実施例４で作製した有機薄膜ＥＬ素子
における発光スペクトル図である。

【符号の説明】

（１）・・・透明絶縁性基板（２）・・・陽極（３）・・・正孔注入層（４）・・・正孔輸送層（５）・・・電子輸送層（６）・・・電子注入層（７）・・・陰極（８）・・・導線（９）・・・直流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に、有機化合物からなる正孔
輸送層、および電子輸送層を少なくとも１層有する有機
薄膜ＥＬ素子において、一般式（１）で表されるポリメ
テン化合物が当該正孔輸送層または電子輸送層中に少な
くとも１種ドープされたことを特徴とするポリメテン化
合物を用いた有機薄膜ＥＬ素子。【化１】（ここで、Ｒ₁〜Ｒ₁₂はそれぞれ独立に水素原子、アル
キル基またはアリール基から選択される。また、Ｒ₁₃お
よびＲ₁₄はそれぞれ独立にベンゼン環または縮合芳香環
から選択される。）
【請求項２】一般式（１）で表されるポリメテン化合物
が、一般式（２）で表されるポリメテン化合物であるこ
とを特徴とする請求項１記載のポリメテン化合物を用い
た有機薄膜ＥＬ素子。【化２】（ここで、Ｒ₁₅〜Ｒ₁₈はそれぞれ独立に水素原子、アル
キル基またはアリール基から選択される。また、Ｒ₁₉お
よびＲ₂₀はそれぞれ独立にベンゼン環または縮合芳香環
から選択される。）
【請求項３】一般式（１）で表されるポリメテン化合物
が、一般式（３）で表されるポリメテン化合物であるこ
とを特徴とする請求項１記載のポリメテン化合物を用い
た有機薄膜ＥＬ素子。【化３】（ここで、Ｒ₂₁〜Ｒ₂₄はそれぞれ独立に水素原子、アル
キル基またはアリール基から選択される。）
【請求項４】前記ポリメテン化合物の前記正孔輸送層ま
たは電子輸送層におけるホスト材料に対する濃度が１〜
10重量％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか
に記載のポリメテン化合物を用いた有機薄膜ＥＬ素子。