JP2003267976A - フェニルアゾメチン系カルバゾールデンドリマーと有機el素子 - Google Patents
フェニルアゾメチン系カルバゾールデンドリマーと有機el素子Info
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Abstract
れた有機EL素子とそのための手段を提供する。 【解決手段】 中心環状化合物のフェニルアゾメチン系
カルバゾールデンドリマーを提供し、このものを有機E
L素子の正孔輸送層に用いる。
Description
アゾメチン系カルバゾールデンドリマーとこれを用いた
有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子に関するも
のである。
電極(ITO)と電子注入層の低仕事関数金属の間に有
機層として正孔輸送層、発光層、電子輸送層などを挟ん
で、発光層において正孔と電子の再結合により生成され
る励起子(エキシトン)の失活する際の放出する光エネ
ルギー(蛍光・燐光)を利用する表示素子である。従
来、正孔輸送層としては室温で安定なガラス転移を示す
アモルファスの低分子系が用いられており、その代表的
な例としては低分子系としてはトリフェニルアミン誘導
体、さらに有機EL素子の高効率、高安定性を高めるた
めにトリフェニルアミン基とビニル基を結合させたジス
チルベンゼン誘導体や電子輸送材として知られているオ
キサジアゾール基と結合させた誘導体などが用いられて
いる。または、強い蛍光特性を示す希土類金属錯体系も
利用されている。高分子系の場合はπ共役系のポリフェ
ニレンビニレン、非共役系のポリビニルカルバゾール誘
導体などもそれぞれ発光層、正孔輸送層材として用いら
れている。このような有機EL素子を実用するうえで、
高輝度、高効率の発光材料の開発のみならず、素子寿命
の向上も重要課題である。そのため、薄膜である各々層
の膜形成状態、すなわち薄膜のモルフォロジー安定性が
極めて要求されている。さらに、有機EL素子の更なる
安定性のためには電気化学的安定性(可逆的な酸化還
元)も優れた化合物が望まれている。
一層の発光層を含む透明陽極、正孔輸送層、電子輸送
層、背面陰極などの薄膜の積層により構成される素子で
あり、その素子の長寿命化のためには各層のモルフォロ
ジー安定性が重要課題である。しかし、報告されている
有機EL材料(正孔・電子輸送材料、発光材料)のほと
んどは、薄膜状態でのモルフォロジー安定性が乏しいも
のであり、そのため耐久性の優れる有機EL素子の開発
が実現されなかったのが実情である。特に、近年正孔輸
送材料については、有機EL素子の長期安定性を高める
ためにガラス転移点(Tg)の高いアモルファス材料や
ポリフェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾールが代
表とされるポリマー材料が多く報告されているが、発光
効率およびモルフォロジー安定性の面から有機EL素子
の長寿命化には限界がある。
法や真空蒸着法により簡便形成することができ、しかも
薄膜界面のモルフォロジー特性を改善することができ、
より緻密な膜の形成を可能とし、良好な電気化学的安定
性(一電子酸化還元特性)および耐熱性のため、優れた
発光効率と耐久性を有する新しい有機EL素子とそのた
めの新しい技術手段を提供することを課題としている。
の課題を解決するものとして、第1には、次式
世代とした第2世代以降の前記カルバゾール基による樹
状展開構造を示すか、または水素原子を示し、Cは、B
が水素原子である場合以外の未端基としての次式
中心環状化合物であることを特徴とするフェニルアゾメ
チン系カルバゾールデンドリマーを提供する。
基板に正孔輸送層,発光層,電子輸送層を積層した有機
EL素子において、正孔輸送層が上記のフェニルアゾメ
チン系カルバゾールデンドリマーを有することを特徴と
する有機EL素子を提供し、第3には、正孔輸送層に
は、希土類金属イオンは同存されていることを特徴とす
る上記の有機EL素子を、第4には発光層および電子輸
送層は、トリス(8−キノリノラド)アルミニウムおよ
び1,3,5−トリス(4−tert−ブチルフェニル−
1,3,4−オキサジアゾリル)ベンゼンのうちの少く
ともいずれかを有していることを特徴とする有機EL素
子を提供する。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
もつものであるが、以下にその実施の形態について説明
する。
的な中心環状のフェニルアゾメチン系のカルバゾールデ
ンドリマーを提供するものである。このものは、世代が
上がると共に球面構造をとると共に高い耐熱性を持ちな
がら有機溶媒に可溶であり、キャスト法や沈積法により
簡便に薄膜を形成することができる。さらにこのデンド
リマーは中心の環状フェニルアゾメチン部位を金属と錯
結成させることにより、エネルギー準位の減少、優れた
酸化還元特性をもたせることも可能であり、素子の駆動
電圧の低下、発光効率の向上が期待される。
デンドリマーは、前記の符号Bが水素原子の場合、これ
を第1世代とし、第2世代以降は、符号Bがカルバゾー
ル基として樹状に拡大展開する。このようなデンドリマ
ーにおいて、カルバゾール基には、炭化水素基、アルコ
キシ基等の置換基を適宜に有していてもよい。また、中
心部の環状構造においても適宜に置換基を有してもよ
い。
このフェニルアゾメチン系カルバゾールデンドリマーは
第1世代から第7世代程度のものまでが好適に用いられ
る。
は、その基本的な構成として、ITO等の透明電極、正
孔輸送層あるいは正孔輸送性発光層、発光層、電子輸送
層、背面金属電極がそれぞれ積層されている。そこで、
この出願の発明では各層間の薄膜の形成モルフォロジー
性能を向上するために球状のデンドリマー体に着目し、
正孔輸送性の優れたカルバゾール基を導入した中心イミ
ン環状のカルバゾールデンドリマーを用いる。また、中
心環状イミン部位は希土類金属と錯結成が可能であり、
層間エネルギー準位の減少が期待され、素子の開放電圧
を下げることが可能となる。また、優れた酸化還元特性
のため、高安定性の有機EL素子を提供することが可能
となる。
ールデンドリマーは、たとえば実施例にも示したように
樹状構造形成のための方法に従って、デンドリマーモノ
マーの合成を経由することで製造することができる。
以下の例によって発明が限定されることはない。
ウ素化試薬としてヨウ化カリウム(KI)、ヨウ素酸カ
リウム(KIO3)を用いて1時間還流した後、無水酢
酸(Ac2O)によりアセチル化を行い9−アセチル
3,6−ジヨードカルバゾール(1)を40%収率で得
た。次いでジメチルアセトアミド(DMAc)中、硫酸
銅(Cu2O)を用いてカルバゾール(3世代、4世代
のデンドロンの場合は2世代、3世代デンドロンを用い
る)と還流させた(ウルマン反応)。その後、水酸化カ
リウム(KOH)により脱アセチル化を行い各世代のデ
ンドロン(2)をそれぞれ、88%(2世代デンドロ
ン)、68%(3世代デンドロン)、54%(4世代デ
ンドロン)の収率で得た。得られた各デンドロンはTOF-
Mass、元素分析および1H−NMRにより同定した。
式においては世代数を便宜的に「n」との関係として示
している。
代)の合成 ヨード安息香酸とアニリンをポリリン酸中で還流された
後、アミン基のアセチル化により得られた、4−アセチ
ルアミノ−4′−ヨードベンゾフェノン(3)を次式に
従って、ジメチルアセトアミド(DMAc)中、硫酸銅
(Cu2O)を用いてカルバゾールまたは、上記の2世
代デンドロンまたは、上記の3世代デンドロンまたは、
上記の4世代デンドロンと還流した(ウルマン反応)。
その後、水酸化カリウム(KOH)により脱アセチル化
を行い各世代のデンドリマーモノマー(4)をそれぞ
れ、88%(1世代)、82%(2世代)、71%(3
世代)、65%(4世代)、40%(5世代)収率で得
た。得られた各デンドリマーモノマーはTOF-Mass、元素
分子および1H−NMRにより同定した。
成 上記の各デンドリマーモノマー(4)を、次式に従っ
て、クロロベンゼン(phCl)中、1,4−ジアザビ
シクロ〔2,2,2〕オクタン(DABCO)共存下で
四塩化チタン(TiCl4)による脱水反応による環化
により各世代のデンドリマー(5)をそれぞれ、30%
(1世代)、56%(2世代)、95%(3世代)、9
6%(4世代)、96%(5世代)収率で得た。得られ
た各デンドリマーはTOF-Mass、1H−NMRおよび元素
分析により同定した。
略図を図1に示した。ITOガラス基板2と、正孔輸送
層3と、発光層および電子輸送層4と、背面電極(A
l)5がこの順に積層されている。図1の正孔輸送層3
には、上記において合成されたデンドリマー化合物群の
いずれか一つが保持されている。なお、この化合物群
は、その環状中心のフェニルアゾメチン基のイミン基を
金属と錯合成させて得られた化合物を正孔輸送層3とし
て用いることができる。
えば、一般に知られているトリス(8−キノリノイド)
アルミニウム(以下、「Alq」と略する)を用いるこ
とができる。ITO基板についてはガラスのほかにフィ
ルム状に形成したITO基板も使用できる。また、背面
電極についてもAl電極のほかにMgAg,Ca,Al
Liなどが利用できる。正孔輸送層3と、発光層および
電子輸送層4と、背面電極(Al)5はスピンキャスト
法または真空蒸着法により形成することができる。
ラス電極1上に、スピンキャスト法により厚さ500オ
ングストロームに上記デンドリマー層を形成した。次い
で、発光層および電子輸送層4としてAlqを真空蒸着
により厚さ500オングストロームに形成した。その
後、背面電極5としてAlを厚さ1000オングストロ
ームに形成し、面積5ミリメートルの素子を作成した。
製作したこの有機EL素子について、室温大気下におい
て電圧−電流、電圧−輝度およびELスペクトルの測定
を行った。実施例により製作した第3世代の上記化合物
と、このものとテルビウムイオンとの錯体の場合の素子
の電圧−輝度特性を図2に示す。ITO電極を正極とし
て6V以上の電圧を印加することにより緑色の発光が確
認され、11Vで2000cd/m-1、300cd/m
-1の発光時における発光効率は1.0mW-1である。さ
らに、金属添加により中心イミン部位を錯結成させたカ
ルバゾールデンドリマーを正孔輸送層2として用いた上
記有機EL素子は、図2に示したように4V程度で緑の
発光が観測され、9Vで3000cd/m-1、300c
d/m-1の発光時における発光効率は1.5mW-1で高
い発光効率を示した。
基づいて説明したが、この出願の発明は上記の内容に限
定されるものではなく、発明の特徴を逸脱しない限りに
おいて、あらゆる変形や変更が可能である。
発明によれば、発光輝度、発光効率、開放電圧に優れる
有機EL素子を得ることができる。また、カルバゾール
基含有の新規デンドリマー化合物を正孔輸送材料として
用いることにより、層間の製膜性の増加とデンドリマー
の高い耐熱性により、耐久性の優れた有機EL素子を提
供することができる。
した図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 次式 【化1】 〔式中のRは、次式 【化2】 で表われ、ここでAは、次式 【化3】 のカルバゾール基を示し、Bは、Aを第1世代とした第
2世代以降の前記カルバゾール基による樹状展開構造を
示すか、または水素原子を示し、Cは、Bが水素原子で
ある場合以外の未端基としての次式 【化4】 のカルバゾール基を示す。〕で表わされる中心環状化合
物であることを特徴とするフェニルアゾメチン系カルバ
ゾールデンドリマー。 - 【請求項2】 透明基板に正孔輸送層、発光層、電子輸
送層を積層した有機EL素子において、正孔輸送層が請
求項1のフェニルアゾメチン系カルバゾールデンドリマ
ーを有することを特徴とする有機EL素子。 - 【請求項3】 正孔輸送層には、希土類金属イオンは同
存されていることを特徴とする請求項2の有機EL素
子。 - 【請求項4】 発光層および電子輸送層は、トリス(8
−キノリノラド)アルミニウムおよび1,3,5−トリ
ス(4−tert−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジ
アゾリル)ベンゼンのうちの少くともいずれかを有して
いることを特徴とする請求項2または3の有機EL素
子。
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