JP2002124388A - 有機電界発光素子 - Google Patents

有機電界発光素子

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JP2002124388A JP2000313190A JP2000313190A JP2002124388A JP 2002124388 A JP2002124388 A JP 2002124388A JP 2000313190 A JP2000313190 A JP 2000313190A JP 2000313190 A JP2000313190 A JP 2000313190A JP 2002124388 A JP2002124388 A JP 2002124388A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で十分な輝度が得られ、耐久性に
優れた有機電界発光素子を提供すること。 【解決手段】 少なくとも一方が透明又は半透明である
陽極及び陰極よりなる一対の電極間に、一つ又は複数の
有機化合物層が挾持されてなる有機電界発光素子におい
て、該有機化合物層の少なくとも一層が、下記一般式
(I−1)及び(I−2)で表される構造から選択され
る少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よ
りなる正孔輸送性ポリエステルを1種以上含有すること
を特徴とする有機電界発光素子である。式中、Arは、
置換もしくは未置換の芳香環数3〜10の1価の多核芳
香環、又は置換もしくは未置換の芳香環数2〜10の1
価の縮合芳香環を表し、Xは、置換又は未置換の2価の
芳香族基を表し、Tは、炭素数1〜6の2価の直鎖状炭
化水素、又は炭素数2〜10の2価の分枝状炭化水素
基を表し、kは0又は1を表す。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機電界発光素子
に関し、詳しくは特定の正孔輸送性ポリマーを用いるこ
とにより素子作製を容易にし、更に安定性が向上し、大
面積化が容易な有機電界発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】電界発光素子(以下、「EL素子」と記
述する)は、自発光性の全固体素子であり、視認性が高
く衝撃にも強い等の利点を有しており、広く応用が期待
されている。現在は無機螢光体を用いたものが主流でる
が、駆動に200V以上の交流電圧が必要なため製造コ
ストが高く、また輝度が不十分等の問題点を有してい
る。一方、有機化合物を用いたEL素子研究は、最初ア
ントラセン等の単結晶を用いた電荷注入再結合型のEL
素子から始まったが、単結晶の場合、膜厚が1mm程度
と厚く、100V以上の駆動電圧が必要であり、発光効
率も低かった。そのため蒸着法による薄膜化が試みられ
ている(Thin Solid Films,Vol.
94,171(1982))。しかしながら、蒸着法で
得られた薄膜は、駆動電圧が30Vと未だ高く、また、
膜中における電子・ホールキャリアの密度が低く、キャ
リアの再結合によるフォトンの生成確率が低いため十分
な輝度が得られなかった。
【0003】ところが近年、正孔輸送性有機低分子化合
物と電子輸送能を持つ螢光性有機低分子化合物を真空蒸
着法により薄膜を順次積層した機能分離型のEL素子に
おいて、10V程度の低電圧で1000cd/m2以上
の高輝度が得られるものが報告されており(Appl.
Phys.Lett.,Vol.51,913(198
7))、以来、積層型のEL素子の研究・開発が活発に
行われている。しかしながら、このタイプのEL素子で
は、複数の蒸着工程において0.1μm以下の薄膜を形
成していくためピンホールを生じ易く、十分な性能を得
るためには厳しく管理された条件下で膜厚の制御を行う
ことが必要である。従って、生産性が低く、かつ大面積
化が難しいという問題がある。また、このEL素子は数
mA/cm2という高い電流密度で駆動されるため、大
量のジュール熱を発生する。このため、蒸着によってア
モルファスガラス状態で製膜された正孔輸送性低分子化
合物や螢光性有機低分子化合物が次第に結晶化して最後
には融解し、輝度の低下や絶縁破壊が生じるという現象
が多く見られ、その結果、素子の寿命が低下するという
問題も有していた。
【0004】そこで、EL素子の熱安定性に関する問題
の解決のために、正孔輸送材料として安定なアモルファ
スガラス状態が得られるスターバーストアミンを用いた
り(第40回応用物理学関係連合講演会予稿集30a−
SZK−14(1993)等)、ポリフォスファゼンの
側鎖にトリフェニルアミンを導入したポリマーを用いる
(第42回高分子討論会予稿集20J21(199
3))ことが報告されている。しかし、これら単独では
正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルに起因するエネル
ギー障壁が存在するため、陽極からのホール注入性或い
は発光層へのホール注入性を満足するものではない。ま
た、前者のスターバーストアミンの場合、溶解性が小さ
いために精製が難しく純度を上げることが困難であるこ
とや、後者のポリマーの場合、高い電流密度が得られず
十分な輝度が得られてない等の問題も存在する。
【0005】一方、これらの問題の解決を目指し、単層
構造のEL素子についても研究・開発が進められ、ポリ
(p−フェニレンビニレン)等の導電性高分子を用いた
り(Nature,Vol.357,477(199
2)等)、正孔輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子
輸送材料と螢光色素を混入した(第38回応用物理学関
係連合講演会予稿集31p−G−12(1991))素
子が提案されているが、未だ輝度、発光効率等が有機低
分子化合物を用いた積層型EL素子には及ばない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、製造が容易で十分な輝度が得
られ、耐久性に優れた有機電界発光素子を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため正孔輸送材料に関し鋭意検討した結果、
下記一般式(I−1)及び(I−2)で表される構造よ
り選択される少なくとも1種を部分構造として含む正孔
輸送性ポリエステルが、有機EL素子として好適なホー
ル注入特性、ホール移動度、薄膜形成能を有することを
見出し、本発明を完成するに至った。前記課題を解決す
るための手段は、以下の通りである。即ち、 <1> 少なくとも一方が透明又は半透明である陽極及
び陰極よりなる一対の電極間に、一つ又は複数の有機化
合物層が挾持されてなる有機電界発光素子において、該
有機化合物層の少なくとも一層が、下記一般式(I−
1)及び(I−2)で表される構造から選択される少な
くとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる
正孔輸送性ポリエステル(以下、「特定の正孔輸送性ポ
リエステル」と呼ぶことがある。)を1種以上含有する
ことを特徴とする有機電界発光素子である。
【0008】
【化3】
【0009】(式中、Arは、置換もしくは未置換の芳
香環数3〜10の1価の多核芳香環、又は置換もしくは
未置換の芳香環数2〜10の1価の縮合芳香環を表し、
Xは、置換又は未置換の2価の芳香族基を表し、Tは、
炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数2
〜10の2価の分枝状炭化水素基を表し、kは0又は1
を表す。) <2> 透明電極上に、前記有機化合物層として、前記
一般式(I−1)及び(I−2)で表される構造から選
択される少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し
単位よりなる正孔輸送性ポリエステルを1種以上含有す
る正孔輸送層と、発光層とをこの順に有する前記<1>
に記載の有機電界発光素子である。 <3> 前記有機化合物層が単層である前記<1>に記
載の有機電界発光素子である。 <4> 前記有機化合物層が、発光材料、正孔輸送材
料、及び電子輸送材料の少なくとも1種を含有する前記
<3>に記載の有機電界発光素子である。 <5> 前記正孔輸送性ポリエステルが、下記一般式
(II)又は(III)で表されるポリエステルである前
記<1>から<4>のいずれかに記載の有機電界発光素
子である。
【0010】
【化4】
【0011】(式中、Aは、前記一般式(I−1)及び
(I−2)で表される構造から選択される少なくとも1
種を表し、Rは、水素原子、アルキル基、置換もしくは
未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換のアラル
キル基を表し、Yは2価のアルコール残基を表し、Zは
2価のカルボン酸残基を表し、B及びB′は、それぞれ
独立に、−O−(Y−O)m−R又は−O−(Y−O)m
−CO−Z−CO−O−R′(ここで、R、Y及びZ
は、それぞれ上記と同義であり、R′は、アルキル基、
置換もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未
置換のアラルキル基を表し、mは1〜5の整数を表
す。)を表し、mは1〜5の整数を表し、pは5〜50
00の整数を表す。)
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、
一つ又は複数の有機化合物層を有してなり、更に必要に
応じて、その他の層や部材を有してなる。
【0013】前記有機化合物層は、単層からなる場合に
は、その層中に、前記特定の正孔輸送性ポリエステルを
1種以上含有し、2以上の複層からなる場合には、少な
くとも一層に、前記特定の正孔輸送性ポリエステルを1
種以上含有する。本発明において使用する前記特定の正
孔輸送性ポリエステルは、下記一般式(I−1)及び
(I−2)で表される構造から選択される少なくとも1
種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる。
【0014】
【化5】
【0015】式中、Arは、置換もしくは未置換の芳香
環数3〜10の1価の多核芳香環、又は置換もしくは未
置換の芳香環数2〜10の1価の縮合芳香環を表す。前
記多核芳香環又は縮合芳香環の置換基としては、例え
ば、水素原子、アルキル基、アルコキシル基、アリール
基、アラルキル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙
げられる。前記アルキル基としては、炭素数1〜10の
ものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、イソプロピル基等が挙げられる。前記アルコキシ
ル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例え
ば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロ
ポキシ基等が挙げられる。前記アリール基としては、炭
素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、
トルイル基等が挙げられる。前記アラルキル基として
は、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジ
ル基、フェネチル基等が挙げられる。置換アミノ基の置
換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基
等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
【0016】前記一般式(I−1)及び(I−2)中、
Xは、置換又は未置換の2価の芳香族基を表す。具体的
には下記の式(1)〜(7)から選択される基が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
【0017】
【化6】
【0018】式(1)〜(7)中、R3は、水素原子、
炭素数1〜4のアルキル基、置換もしくは未置換のフェ
ニル基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表
し、R 4〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数
1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、
置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換
のアラルキル基、又はハロゲン原子を表し、aは0又は
1を表し、Vは下記式(8)〜(17)から選択される
基を表す。
【0019】
【化7】
【0020】式(8)〜(17)中、bは、1〜10の
整数を表し、cは1〜3の整数を表す。なかでも、本発
明における正孔輸送性ポリエステルにおいて、基Xが下
記構造式(A)又は(B)で示されるビフェニレン構造
を有する場合、「The Sixth Interna
tional Congress on Advanc
es in Non−impact Printing
Technologies,306,(1990)」
にも報告されているように、モビリティーが高いポリエ
ステルが得られることから、特に好ましい。
【0021】
【化8】
【0022】前記一般式(I−1)及び(I−2)中、
Tは、炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素基、又は炭
素数2〜10の2価の分枝状炭化水素基を表し、好まし
くは炭素数が2〜6の2価の直鎖状炭化水素基及び炭素
数3〜7の2価の分枝鎖状炭化水素基より選択される。
具体的な構造を以下に示すが、これらに限定されるもの
ではない。
【0023】
【化9】
【0024】下記表1〜表4に前記一般式(I−1)で
表される構造の具体例を示し、下記表5〜表8に前記一
般式(I−2)で表される構造の具体例を示すが、これ
らに限定されるものではない。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】
【表7】
【0032】
【表8】
【0033】本発明においては、前記特定の正孔輸送性
ポリエステルとしては、下記一般式(II)又は(II
I)で表されるものが好適に使用される。
【0034】
【化10】
【0035】式中、Aは、前記一般式(I−1)及び
(I−2)で表される構造から選択される少なくとも1
種を表し、一つのポリマー中に2種以上のAが含まれて
いてもよい。式中、Rは、水素原子、アルキル基、置換
もしくは未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換
のアラルキル基を表す。前記アルキル基としては、炭素
数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。前
記アリール基としては、炭素数6〜20のものが好まし
く、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる。
前記アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好
ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げら
れる。また、置換アリール基及び置換アラルキル基の置
換基としては、例えば、水素原子、アルキル基、アルコ
キシル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられ
る。
【0036】式中、Yは2価のアルコール残基を表し、
Zは2価のカルボン酸残基を表す。Y及びZは、具体的
には下記の式(18)〜(24)から選択される基が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
【0037】
【化11】
【0038】式(18)〜(24)中、R11及びR
12は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアル
キル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、置換もしくは
未置換のフェニル基、置換もしくは未置換のアラルキル
基、又はハロゲン原子を表し、d及びeは、それぞれ独
立に、1〜10の整数を表し、f及びgは、それぞれ独
立に、0〜2の整数を表し、h及びiは、それぞれ独立
に、0又は1を表し、Vは前記したものと同意義を有す
る。
【0039】前記一般式(III)中、B及びB′は、そ
れぞれ独立に、−O−(Y−O)m−R又は−O−(Y
−O)m−CO−Z−CO−O−R′を表す。ここで、
R、Y及びZは、それぞれ上記と同義であり、R′は、
アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、又は置
換もしくは未置換のアラルキル基を表し、mは1〜5の
整数を表す。前記一般式(II)及び(III)中、mは
1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。
pは、好ましくは10〜1000の範囲である。
【0040】下記表9〜表12に、前記一般式(II)
又は(III)で表される正孔輸送性ポリエステルの具体
例を示すが、これらに限定されるものではない。尚、表
9〜12中、構造Aの番号は、表1〜表8の構造の番号
に対応している。
【0041】
【表9】
【0042】
【表10】
【0043】
【表11】
【0044】
【表12】
【0045】本発明で用いられる前記特定の正孔輸送性
ポリエステルの重量平均分子量Mwは5,000〜1,
000,000の範囲であるが、10,000〜30
0,000の範囲にあるのが好ましい。前記特定の正孔
輸送性ポリエステルは、下記一般式(I−3)及び(1
−4)で表される正孔輸送性モノマーを、例えば、第4
版実験化学講座第28巻(丸善,1992)等に記載さ
れた公知の方法で重合させることによって合成すること
ができる。
【0046】
【化12】
【0047】式中、Ar、X、T、kは、それぞれ前記
一般式(I−1)及び(1−2)のものと同意義であ
り、A′は、水酸基、ハロゲン原子、又は−O−R13
表し、R13は、アルキル基、置換もしくは未置換のアリ
ール基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表
す。即ち、前記一般式(II)で表される正孔輸送性ポ
リエステルは、次のようにして合成することができる。
A′が水酸基の場合には、HO−(Y−O)m−Hで示
される2価アルコール類をほぼ当量混合し、酸触媒を用
いて重合する。酸触媒としては、硫酸、トルエンスルホ
ン酸、トリフルオロ酢酸等、通常のエステル化反応に用
いるものが使用でき、正孔輸送性モノマー1重量部に対
して、1/10,000〜1/10重量部、好ましくは
1/1,000〜1/50重量部の範囲で用いられる。
重合中に生成する水を除去するために、水と共沸可能な
溶剤を用いることが好ましく、トルエン、クロロベンゼ
ン、1−クロロナフタレン等が有効であり、正孔輸送性
モノマー1重量部に対して、1〜100重量部、好まし
くは2〜50重量部の範囲で用いられる。反応温度は任
意に設定できるが、重合中に生成する水を除去するため
に、溶剤の沸点で反応させることが好ましい。
【0048】反応終了後、溶剤を用いなかった場合には
溶解可能な溶剤に溶解させる。溶剤を用いた場合には、
反応溶液をそのまま、メタノール、エタノール等のアル
コール類や、アセトン等のポリマーが溶解しにくい貧溶
剤中に滴下し、正孔輸送性ポリエステルを析出させ、正
孔輸送性ポリエステルを分離した後、水や有機溶剤で充
分洗浄し、乾燥させる。更に、必要であれば適当な有機
溶剤に溶解させ、貧溶剤中に滴下し、正孔輸送性ポリエ
ステルを析出させる再沈殿処理を繰り返してもよい。再
沈殿処理の際には、メカニカルスターラー等で、効率よ
く撹拌しながら行うことが好ましい。再沈殿処理の際に
正孔輸送性ポリエステルを溶解させる溶剤は、正孔輸送
性ポリエステル1重量部に対して、1〜100重量部、
好ましくは2〜50重量部の範囲で用いられる。また、
貧溶剤は正孔輸送性ポリエステル1重量部に対して、1
〜1,000重量部、好ましくは10〜500重量部の
範囲で用いられる。
【0049】A′がハロゲン原子の場合には、HO−
(Y−O)m−Hで示される2価アルコール類をほぼ当
量混合し、ピリジンやトリエチルアミン等の有機塩基性
触媒を用いて重合する。有機塩基性触媒は、正孔輸送性
モノマー1当量に対して、1〜10当量、好ましくは2
〜5当量の範囲で用いられる。溶剤としては、塩化メチ
レン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、クロ
ロベンゼン、1−クロロナフタレン等が有効であり、正
孔輸送性モノマー1重量部に対して、1〜100重量
部、好ましくは2〜50重量部の範囲で用いられる。反
応温度は任意に設定できる。重合後、前述のように再沈
殿処理し、精製する。
【0050】また、ビスフェノール等の酸性度の高い2
価アルコール類の場合には、界面重合法も用いることが
できる。即ち、2価アルコール類を水に加え、当量の塩
基を加えて溶解させた後、激しく撹拌しながら2価アル
コール類と当量の正孔輸送性モノマー溶液を加えること
によって重合できる。この際、水は2価アルコール類1
重量部に対して、1〜1,000重量部、好ましくは2
〜500重量部の範囲で用いられる。正孔輸送性モノマ
ーを溶解させる溶剤としては、塩化メチレン、ジクロロ
エタン、トリクロロエタン、トルエン、クロロベンゼ
ン、1−クロロナフタレン等が有効である。反応温度は
任意に設定でき、反応を促進するために、アンモニウム
塩、スルホニウム塩等の相間移動触媒を用いることが効
果的である。相間移動触媒は、正孔輸送性モノマー1重
量部に対して、0.1〜10重量部、好ましくは0.2
〜5重量部の範囲で用いられる。
【0051】A′が−O−R13の場合には、前記一般式
(I−3)及び(I−4)で表される正孔輸送性モノマ
ーに、HO−(Y−O)m−Hで示される2価アルコー
ル類を過剰に加え、硫酸、リン酸等の無機酸、チタンア
ルコキシド、カルシウム及びコバルト等の酢酸塩或いは
炭酸塩、亜鉛や鉛の酸化物を触媒に用いて加熱し、エス
テル交換により合成できる。2価アルコール類は正孔輸
送性モノマー1当量に対して、2〜100当量、好まし
くは3〜50当量の範囲で用いられる。触媒は正孔輸送
性モノマー1重量部に対して、1/10,000〜1重
量部、好ましくは1/1,000〜1/2重量部の範囲
で用いられる。反応は、反応温度200〜300℃で行
い、基−O−R13から基−O−(Y−O)m−Hへのエ
ステル交換終了後は、HO−(Y−O)m−Hの脱離に
よる重合を促進するため、減圧下で反応させることが好
ましい。また、HO−(Y−O)m−Hと共沸可能な1
−クロロナフタレン等の高沸点溶剤を用いて、常圧下で
HO−(Y−O)m−Hを共沸で除きながら反応させる
こともできる。
【0052】また、前記一般式(III)で表される正孔
輸送性ポリエステルは、次のようにして合成することが
できる。前記一般式(II)で表される正孔輸送性ポリ
エステルの合成におけるそれぞれの場合において、2価
アルコール類を過剰に加えて反応させることによって下
記一般式(I−5)及び(I−6)で表される化合物を
生成した後、これを正孔輸送性モノマーとして用いて上
記と同様の方法で、2価カルボン酸又は2価カルボン酸
ハロゲン化物等と反応させればよく、それによって正孔
輸送性ポリエステルを得ることができる。
【0053】
【化13】
【0054】式中、Ar、X、Y、T、m及びkは前述
の通りである。
【0055】次に、本発明の有機EL素子における有機
化合物層の層構成及び一対の電極について説明する。本
発明において、有機化合物層が一つの場合は、該有機化
合物層はキャリア輸送能を持つ発光層を意味する。ま
た、有機化合物層が複数の場合は、その一つが発光層で
あり、他の有機化合物層は、正孔輸送層、電子輸送層、
あるいは正孔輸送層と電子輸送層よりなるものを意味す
る。
【0056】図1及び図2は、本発明の有機EL素子の
層構成の一例を説明するための概略断面図である。本発
明は、これらの層構成に限定されるものではない。図1
は、有機化合物層が複数の場合の一例であり、透明絶縁
体基板1上に、透明電極2、正孔輸送層3、発光層4、
及び背面電極6がこの順に形成されている。図2は、有
機化合物層が1つの場合の例であり、透明絶縁体基板1
上に、透明電極2、キャリア輸送能を持つ発光層5、及
び背面電極6がこの順に形成されている。本発明で使用
される電極は、少なくとも一方が透明又は半透明である
陽極及び陰極よりなる一対の電極であればよい。
【0057】図1及び図2における透明絶縁体基板1
は、発光を取り出すため透明なものが好ましく、ガラ
ス、プラスチックフィルム等が用いられる。透明である
ということは、可視領域の光の透過率が10%以上であ
ることを示しており、更に透過率が75%以上であるこ
とが好ましい。
【0058】図1及び図2における透明電極2は、前記
透明絶縁体基板と同様に発光を取り出すため透明であっ
て、かつホールの注入を行うため仕事関数の大きなもの
がよく、仕事関数が4eV以上のものが好ましい。具体
例として、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ
(NESA)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の酸化膜、
及び蒸着或いはスパッタされた金、白金、パラジウム等
が用いられる。電極のシート抵抗は、低いほど好まし
く、数百Ω/□以下が好ましい。また、透明絶縁体基板
同様に、可視領域の光の透過率が10%以上で、更に透
過率が75%以上であることが好ましい。
【0059】前記特定の正孔輸送性ポリエステルを含有
する有機化合物層は、図1に示される有機EL素子の層
構成の場合、正孔輸送層3であり、また、図2に示され
る有機EL素子の層構成の場合、キャリア輸送能を持つ
発光層5である。尚、図1における発光層4が、前記特
定の正孔輸送性ポリエステルを含有していてもよい。
【0060】図1に示される有機EL素子の層構成の場
合、正孔輸送層3は前記特定の正孔輸送性ポリエステル
の単独で形成されていてもよいが、ホール移動度を調節
するために正孔輸送性ポリエステル以外の正孔輸送材料
を1重量%ないし50重量%の範囲で分散させて形成さ
れていてもよい。このような正孔輸送材料としては、テ
トラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘
導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリー
ルアミン誘導体、ポルフィリン系化合物等が挙げられる
が、なかでもテトラフェニレンジアミン誘導体が好まし
い。また、他の汎用の樹脂との混合でもよい。
【0061】図1における発光層4には、固体状態で高
い蛍光量子収率を示す化合物が発光材料として用いられ
る。前記発光材料が有機低分子の場合、真空蒸着法、あ
るいは低分子と結着樹脂を含む溶液又は分散液を塗布・
乾燥することにより、良好な薄膜形成が可能であること
が条件である。また、高分子の場合、それ自身を含む溶
液又は分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形
成が可能であることが条件である。好適には、有機低分
子の場合、キレート型有機金属錯体、多核又は縮合芳香
環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリル
アリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導
体、オキサチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体
等が、高分子の場合、ポリパラフェニレン誘導体、ポリ
パラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導
体、ポリアセチレン誘導体等が用いられる。前記発光材
料の好適な具体例として、下記の化合物(IV−1)〜
(IV−15)が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。尚、n及びxは、それぞれ独立に、1以上
の整数を表す。
【0062】
【化14】
【0063】
【化15】
【0064】また、有機EL素子の耐久性向上或いは発
光効率の向上を目的として、上記の発光材料中にゲスト
材料として発光材料と異なる色素化合物をドーピングし
てもよい。真空蒸着によって発光層を形成する場合、共
蒸着によってドーピングを行い、溶液又は分散液を塗布
・乾燥することで発光層を形成する場合、溶液又は分散
液中に混合することでドーピングを行う。発光層中にお
ける色素化合物のドーピングの割合としては0.001
〜40重量%程度、好ましくは0.001〜10重量%
程度である。このようなドーピングに用いられる色素化
合物としては、発光材料との相容性がよく、かつ発光層
の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物が用いられ、好
適にはDCM誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘
導体、ポルフィリン等が用いられる。前記色素化合物の
好適な具体例として、下記の化合物(V−1)〜(V−
4)が挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。
【0065】
【化16】
【0066】また、発光材料として、真空蒸着や溶液又
は分散液を塗布・乾燥することが可能であるが良好な薄
膜とならないものや、明確な電子輸送性を示さないもの
を用いる場合には、有機EL素子の耐久性向上或いは発
光効率の向上を目的として、発光層4と背面電極6との
間に電子輸送層を挿入してもよい。このような電子輸送
層に用いられる電子輸送材料としては、真空蒸着法によ
り良好な薄膜形成が可能な有機化合物が好ましく、好適
にはオキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン
誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド
誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体等が用いられ
る。前記電子輸送材料の好適な具体例として、下記の化
合物(VI−1)〜(VI−3)が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
【0067】
【化17】
【0068】図2に示される有機EL素子の層構成の場
合、キャリア輸送能を持つ発光層5は、少なくとも前記
特定の正孔輸送性ポリエステル中に発光材料を50重量
%以下分散させた有機化合物層であり、発光材料として
は前記例示した化合物(IV−1)〜(IV−15)が
好適に用いられるが、有機EL素子に注入されるホール
と電子のバランスを調節するために電子輸送材料を10
〜50重量%分散させてもよく、或いはキャリア輸送能
を持つ発光層5と背面電極6との間に、電子輸送材料よ
りなる電子輸送層を挿入してもよい。このような電子輸
送材料としては、前記特定の正孔輸送性ポリエステルと
強い電子相互作用を示さない有機化合物が用いられ、好
適には下記の化合物(VII)が用いられるが、これに限
られるものではない。同様にホール移動度を調節するた
めに、正孔輸送性ポリエステル以外の正孔輸送材料、好
ましくはテトラフェニレンジアミン誘導体を適量同時に
分散させて用いてもよい。また、発光材料と異なる色素
化合物をドーピングしてもよい。
【0069】
【化18】
【0070】図1及び図2における背面電極6には、真
空蒸着可能で、電子注入を行うため仕事関数の小さな金
属が使用されるが、特に好ましくはマグネシウム、アル
ミニウム、銀、インジウム及びこれらの合金である。
【0071】これら本発明の有機EL素子において、前
記正孔輸送層3は、前記特定の正孔輸送性ポリエステ
ル、更に必要に応じて、他の正孔輸送材料を用い、前記
キャリア輸送能を持つ発光層5は、前記特定の正孔輸送
性ポリエステル、発光材料、更に必要に応じて、色素化
合物、電子輸送材料、他の正孔輸送材料を用い、有機溶
媒中に溶解或いは分散し、得られた塗布液を用いて前記
透明電極2上にスピンコーティング法、ディップ法、キ
ャスト法等を用いて製膜することによって形成される。
正孔輸送層3、発光層4及びキャリア輸送能を持つ発光
層5の膜厚は、材料にもよるが、それぞれ0.005〜
10μm程度であり、0.03〜2μmが好ましい。発
光材料の分散状態は、分子分散状態でも微粒子分散状態
でも構わない。分子分散状態とするためには、分散溶媒
は前記特定の正孔輸送性ポリエステル、発光材料、電子
輸送材料、他の正孔輸送材料の共通溶媒を用いる必要が
あり、微粒子分散状態とするためには、分散溶媒は発光
材料の分散性と、電子輸送材料、前記特定の正孔輸送性
ポリエステル及び他の正孔輸送材料の溶解性を考慮して
選択する必要がある。微粒子状に分散するためには、ボ
ールミル、サンドミル、ペイントシェイカー、アトライ
ター、ホモジェナイザー、超音波法等が利用できる。
【0072】次いで、上記のようにして形成された前記
特定の正孔輸送性ポリエステルを含有する有機化合物層
上に、各有機EL素子の層構成に応じて、それぞれ、発
光材料、電子輸送材料、背面電極を真空蒸着法を用いて
形成する。それにより容易に有機EL素子を作製するこ
とが可能である。積層する電子輸送能を持つ発光層及び
電子輸送層の膜厚は、各々0.3μm以下が好ましく、
0.03〜0.1μmがより好ましい。本発明の有機E
L素子は、一対の電極間に、例えば、4〜20Vで、電
流密度1〜200mA/cm2の直流電圧を印加するこ
とによって発光させることができる。
【0073】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。本実
施例で用いた前記特定の正孔輸送性ポリエステルは、以
下のように合成した。
【0074】[合成例1] −例示ポリマー(15)の合成− N,N′−ビス(α−ナフチル)−N,N′−ビス[4
−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル]−
[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン2.0
g、エチレングリコール8.0g及びテトラブトキシチ
タン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流
下、200℃で3時間加熱攪拌した。N,N′−ビス
(α−ナフチル)−N,N′−ビス[4−(2−メトキ
シカルボニルエチル)フェニル]−[1,1′−ビフェ
ニル]−4,4′−ジアミンが消費されたことを確認し
た後、4.9Paに減圧してエチレングリコールを留去
しながら230℃に加熱し、3時間反応を続けた。その
後、室温まで冷却し、トルエン50mlに溶解して不溶
物を濾過し、その濾液をメタノール250mlを撹拌し
ている中に滴下してポリマーを析出させた。得られたポ
リマーを濾過し、充分にメタノールで洗浄した後、乾燥
させ、1.8gの正孔輸送性ポリエステル(例示ポリマ
ー(15))を得た。分子量はGPCにて測定し、Mw
=1.08×105(スチレン換算)であり、モノマー
の分子量から求めたp(前記一般式(II)における
p)は約140であった。
【0075】[合成例2] −例示ポリマー(26)の合成− N,N′−ビス(ターフェニル)−N,N′−ビス[4
−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル]−
[1,1′−ビフェニル]−4,4′−ジアミン2.0
g、エチレングリコール8.0g及びテトラブトキシチ
タン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流
下、200℃で3時間加熱攪拌した。N,N′−ビス
(ターフェニル)−N,N′−ビス[4−(2−メトキ
シカルボニルエチル)フェニル]−[1,1′−ビフェ
ニル]−4,4′−ジアミンが消費されたことを確認し
た後、4.9Paに減圧してエチレングリコールを留去
しながら230℃に加熱し、3時間反応を続けた。その
後、室温まで冷却し、トルエン50mlに溶解して不溶
物を濾過し、その濾液をメタノール250mlを撹拌し
ている中に滴下してポリマーを析出させた。得られたポ
リマーを濾過し、充分にメタノールで洗浄した後、乾燥
させ、1.9gの正孔輸送性ポリエステル(例示ポリマ
ー(26))を得た。分子量はGPCにて測定し、Mw
=1.20×105(スチレン換算)であり、モノマー
の分子量から求めたp(前記一般式(II)における
p)は約123であった。
【0076】[合成例3] −例示ポリマー(81)の合成− N,N′−ビス(α−ナフチル)−N,N′−ビス[4
−(2−メトキシカルボニルエチル)フェニル]−
[1,1′−ターフェニル]−4,4′−ジアミン2.
0g、エチレングリコール8.0g及びテトラブトキシ
チタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流
下、200℃で3時間加熱攪拌した。N,N′−ビス
(α−ナフチル)−N,N′−ビス[4−(2−メトキ
シカルボニルエチル)フェニル]−[1,1′−ターフ
ェニル]−4,4′−ジアミンが消費されたことを確認
した後、4.9Paに減圧してエチレングリコールを留
去しながら230℃に加熱し、3時間反応を続けた。そ
の後、室温まで冷却し、トルエン50mlに溶解して不
溶物を濾過し、その濾液をメタノール250mlを撹拌
している中に滴下してポリマーを析出させた。得られた
ポリマーを濾過し、充分にメタノールで洗浄した後、乾
燥させ、1.8gの正孔輸送性ポリエステル(例示ポリ
マー(81))を得た。分子量はGPCにて測定し、M
w=1.00×10 5(スチレン換算)であり、モノマ
ーの分子量から求めたp(前記一般式(II)における
p)は約110であった。
【0077】(実施例1)図1に示す構成と同様の有機
EL素子を作製した。合成例1で得られた正孔輸送性ポ
リエステル[例示ポリマー(15)](Mw=1.08
×105)の5重量%ジクロロエタン溶液を調製し、
0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
フィルターで濾過した。この溶液を用いて、2mm幅の
短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基
板(透明絶縁体基板1上に透明電極2を形成したもの)
上に、ディップ法により塗布し、膜厚約0.1μmの正
孔輸送層3を形成した。充分乾燥させた後、発光材料と
して昇華精製した前記例示化合物(IV−1)をタング
ステンボートに入れ、真空蒸着法により蒸着して、正孔
輸送層3上に膜厚0.05μmの発光層4を形成した。
この時の真空度は1.33×10-3Pa、ボート温度は
300℃であった。続いてMg−Ag合金を共蒸着によ
り蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極6を
ITO電極と交差するように形成した。作製した有機E
L素子の有効面積は0.04cm2であった。
【0078】(実施例2)図2に示す構成と同様の有機
EL素子を作製した。合成例1で得られた正孔輸送性ポ
リエステル[例示ポリマー(15)](Mw=1.08
×105)1重量部、及び発光材料である前記例示化合
物(IV−1)1重量部を混合し、10重量%ジクロロ
エタン溶液を調製し、0.1μmのPTFEフィルター
で濾過した。この溶液を用いて、2mm幅の短冊型IT
O電極をエッチングにより形成したガラス基板(透明絶
縁体基板1上に透明電極2を形成したもの)上に、ディ
ップ法により膜厚約0.15μmのキャリア輸送能を持
つ発光層5を形成した。充分乾燥させた後、Mg−Ag
合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm
厚の背面電極6をITO電極と交差するように形成し
た。作製した有機EL素子の有効面積は0.04cm2
であった。
【0079】(実施例3)図2に示す構成と同様の有機
EL素子を作製した。合成例1で得られた正孔輸送性ポ
リエステル[例示ポリマー(15)](Mw=1.08
×105)2重量部、色素化合物として前記例示化合物
(V−1)0.1重量部、及び電子輸送材料として前記
例示化合物(VI−1)1重量部を混合し、10重量%
ジクロロエタン溶液を調製し、0.1μmのPTFEフ
ィルターで濾過した。この溶液を用いて、2mm幅の短
冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板
(透明絶縁体基板1上に透明電極2を形成したもの)上
に、ディップ法により塗布して、膜厚約0.15μmの
キャリア輸送能を持つ発光層5を形成した。充分乾燥さ
せた後、Mg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2m
m幅、0.15μm厚の背面電極6をITO電極と交差
するように形成した。作製した有機EL素子の有効面積
は0.04cm2であった。
【0080】(実施例4)実施例1において、合成例2
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(2
6)](Mw=1.20×105)を用いた以外は、実
施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
【0081】(実施例5)実施例2において、合成例2
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(2
6)](Mw=1.20×105)を用いた以外は、実
施例2と同様にして有機EL素子を作製した。
【0082】(実施例6)実施例3において、合成例2
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(2
6)](Mw=1.20×105)を用いた以外は、実
施例3と同様にして有機EL素子を作製した。
【0083】(実施例7)実施例1において、合成例3
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(8
1)](Mw=1.00×105)を用いた以外は、実
施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
【0084】(実施例8)実施例2において、合成例3
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(8
1)](Mw=1.00×105)を用いた以外は、実
施例2と同様にして有機EL素子を作製した。
【0085】(実施例9)実施例3において、合成例3
で得られた正孔輸送性ポリエステル[例示ポリマー(8
1)](Mw=1.00×105)を用いた以外は、実
施例3と同様にして有機EL素子を作製した。
【0086】(比較例1)下記構造式(VIII)で示さ
れる正孔輸送材料を1重量部、発光材料として前記例示
化合物(IV−1)を1重量部、及び結着樹脂としてポ
リメチルメタクリレート(PMMA)を1重量部混合
し、10重量%ジクロロエタン溶液を調製し、0.1μ
mのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用い
て、2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形
成したガラス基板上に、ディップ法により塗布して、膜
厚約0.15μmのキャリア輸送能を持つ発光層を形成
した。充分乾燥させた後、Mg−Ag合金を共蒸着によ
り蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をI
TO電極と交差するように形成した。作製した有機EL
素子の有効面積は0.04cm2であった。
【0087】
【化19】
【0088】(比較例2)正孔輸送性ポリマーとしてポ
リビニルカルバゾール(PVK)を2重量部、色素化合
物として前記例示化合物(V−1)を0.1重量部、及
び電子輸送材料として前記例示化合物(VI−1)を1
重量部混合し、10重量%ジクロロエタン溶液を調製
し、0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この
溶液を用いて、2mm幅の短冊型ITO電極をエッチン
グにより形成したガラス基板上に、ディップ法により塗
布して、膜厚約0.15μmのキャリア輸送能を持つ発
光層を形成した。充分乾燥させた後、Mg−Ag合金を
共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背
面電極をITO電極と交差するように形成した。作製し
た有機EL素子の有効面積は0.04cm2であった。
【0089】以上のように作製した有機EL素子を、真
空中(0.133Pa)でITO電極側をプラス(陽
極)、Mg−Ag背面電極をマイナス(陰極)として直
流電圧を印加し、発光について測定を行い、このときの
最高輝度、及び発光色を評価した。それらの結果を下記
表13に示す。また、乾燥窒素中で有機EL素子の発光
寿命の測定を行った。発光寿命の評価は、初期輝度が5
0cd/m2となるように電流値を設定し、定電流駆動
により輝度が初期値から半減するまでの時間を素子寿命
(hour)とした。この時の駆動電流密度を素子寿命
と共に下記表13に示す。
【0090】
【表13】
【0091】表13の結果から、前記特定の正孔輸送性
ポリエステルを用いた実施例1〜9の本発明の有機EL
素子は、高輝度であり、素子寿命が長いことがわかる。
【0092】
【発明の効果】本発明によれば、製造が容易で十分な輝
度が得られ、耐久性に優れた有機電界発光素子を提供す
ることができる。前記特定の正孔輸送性ポリエステル
は、有機EL素子に好適なイオン化ポテンシャル及びホ
ール移動度を持ち、また、スピンコーティング法、ディ
ップ法等を用いて良好な薄膜を形成することが可能であ
り、従って、これを用いて形成された本発明の有機EL
素子は、十分に高い輝度を示し、また、膜厚を比較的厚
く設定できるため、ピンホール等の不良も少なく、大面
積化も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の有機電界発光素子の一例を示す概略
断面図である。
【図2】 本発明の有機電界発光素子の他の一例を示す
概略断面図である。
【符号の説明】
1 透明絶縁体基板 2 透明電極 3 正孔輸送層(有機化合物層) 4 発光層(有機化合物層) 5 キャリア輸送能を持つ発光層(有機化合物層) 6 背面電極
【手続補正書】
【提出日】平成13年9月12日(2001.9.1
2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0053
【補正方法】変更
【補正内容】
【0053】
【化13】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米山 博人 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 廣瀬 英一 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 真下 清和 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 阿形 岳 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 佐藤 克洋 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Fターム(参考) 3K007 AB02 AB04 AB11 AB18 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 4J029 AA03 AC01 AC02 AE04 BA03 BA05 BD03A BD04A BD06A CA02 CA04 CB05A CB06A CB10A CH01 DA06 DA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方が透明又は半透明である
    陽極及び陰極よりなる一対の電極間に、一つ又は複数の
    有機化合物層が挾持されてなる有機電界発光素子におい
    て、該有機化合物層の少なくとも一層が、下記一般式
    (I−1)及び(I−2)で表される構造から選択され
    る少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よ
    りなる正孔輸送性ポリエステルを1種以上含有すること
    を特徴とする有機電界発光素子。 【化1】 (式中、Arは、置換もしくは未置換の芳香環数3〜1
    0の1価の多核芳香環、又は置換もしくは未置換の芳香
    環数2〜10の1価の縮合芳香環を表し、Xは、置換又
    は未置換の2価の芳香族基を表し、Tは、炭素数1〜6
    の2価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数2〜10の2価
    の分枝状炭化水素基を表し、kは0又は1を表す。)
  2. 【請求項2】 透明電極上に、前記有機化合物層とし
    て、前記一般式(I−1)及び(I−2)で表される構
    造から選択される少なくとも1種を部分構造として含む
    繰り返し単位よりなる正孔輸送性ポリエステルを1種以
    上含有する正孔輸送層と、発光層とをこの順に有する請
    求項1に記載の有機電界発光素子。
  3. 【請求項3】 前記有機化合物層が単層である請求項1
    に記載の有機電界発光素子。
  4. 【請求項4】 前記有機化合物層が、発光材料、正孔輸
    送材料、及び電子輸送材料の少なくとも1種を含有する
    請求項3に記載の有機電界発光素子。
  5. 【請求項5】 前記正孔輸送性ポリエステルが、下記一
    般式(II)又は(III)で表されるポリエステルであ
    る請求項1から4のいずれかに記載の有機電界発光素
    子。 【化2】 (式中、Aは、前記一般式(I−1)及び(I−2)で
    表される構造から選択される少なくとも1種を表し、R
    は、水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリ
    ール基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表
    し、Yは2価のアルコール残基を表し、Zは2価のカル
    ボン酸残基を表し、B及びB′は、それぞれ独立に、−
    O−(Y−O)m−R又は−O−(Y−O)m−CO−Z
    −CO−O−R′(ここで、R、Y及びZは、それぞれ
    上記と同義であり、R′は、アルキル基、置換もしくは
    未置換のアリール基、又は置換もしくは未置換のアラル
    キル基を表し、mは1〜5の整数を表す。)を表し、m
    は1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表
    す。)
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