JP2003338375A - 有機el素子 - Google Patents
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Abstract
置換アントラセン構造を有するビニルポリマーを得、高
効率、長寿命の分子分散型有機EL素子を提供する。 【解決手段】 式(1)で表される構造から誘導される
基をもつビニルモノマーから得られたビニルポリマーを
含有する有機層を有する有機EL素子。 【化27】 [式(1)において、n1は1〜3の整数である。X1、
X2、X3およびX4は、それぞれ置換基を有し、k1およ
びk4は0〜5の整数であり、k2およびk3は0〜4の
整数である。]
Description
EL素子に関し、特にビニルポリマーを用いた分子分散
型高分子有機EL素子に関する。
た積層型有機EL素子(例えば、非特許文献1参照)
は、近年、実用化レベルのデバイスが次々に作成され、
現在実用化されつつある。低分子材料は数多くの構造が
提案されているが、固体量子収率の高い9,10-ジフェニ
ルアントラセン誘導体を発光層のホスト材料として用い
ることで、高効率な青色発光素子が実現できることが提
案され注目を浴びている(例えば、特許文献1参照)。
子の開発も盛んに行われている。高分子材料を用いるこ
とにより、蒸着法で用いられる低分子材料で問題となる
熱安定性の向上、塗布により作成できることによるプロ
セスの簡略化が期待できる。高分子有機EL素子は共役
高分子を用いたπ共役型と非共役高分子中に色素を分散
した分子分散型に大別することができる。
2参照)以来、高分子材料化合物を塗布することにより
作成する高分子有機EL素子の開発も盛んとなり、ポリ
エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸
(PEDOT/PSS)等の優れたホール注入性高分子
との積層により、蒸着法による素子と遜色無い特性を有
するようになった。
ると、π共役系の広がりにより色純度の良い青色発光材
料を作ることが困難であり、現在、色純度、寿命の両面
で実用領域の特性を示す材料は得られていない。
発表されており(例えば、非特許文献2参照)、蒸着型
で用いられるドーパントをホスト高分子に混ぜること
で、色純度の良い青色も容易に得ることができる。しか
しながら、低分子蒸着型、π共役型に対し、特性面、特
に寿命の面で大きな遅れをとっていた。
少ない化合物しか評価されていないことが挙げられる。
これまで分子分散型として用いられた高分子は、ポリビ
ニルカルバゾール(PVK)以外には、数件が報告され
ているのみである(例えば、非特許文献3、4参照)。
また、アントラセン構造をもつビニルポリマーも報告さ
れているが、著しく低い特性しか報告されていない(例
えば、非特許文献5参照)。ここに示されるビニルポリ
マーはアントラセンの9位または10位が置換された構
造の9−(4−ビニルフェニル)アントラセンから得ら
れたホモポリマー、または9−(4−ビニルフェニル)
アントラセンとN−ビニルカルバゾールとから得られた
コポリマーである。
(Appl.Phys.Lett.),51,P913(1987)
48-754,1983
プリンツ,ジャパン(Polymer Preprints,Japan),45,No.
3,446(1996)
レターズ(Chem.Lett.),161(1996)
プリンツ,ジャパン(Polymer Preprints,Japan),50,No.
4,661(2001)
量子効率が高く安定な構造である9,10位-置換アントラ
セン構造を有するビニルポリマーを得、高効率、長寿命
の分子分散型有機EL素子を提供することである。さら
には、溶解性に優れたビニルポリマーを得、塗布時のハ
ンドリングが容易になる有機EL素子を提供することで
ある。
によって達成される。 (1) 式(1)で表される構造から誘導される基をも
つビニルモノマーから得られたビニルポリマーを含有す
る有機層を有する有機EL素子。
である。X1、X2、X3およびX4は、それぞれ置換基を
表し、k1およびk4は0〜5の整数であり、k2および
k3は0〜4の整数である。] (2) 式(1)において、X1、X2、X3およびX4の
うち少なくとも1つが総炭素数3〜20のアルキル基を
有する置換基であり、かつ総炭素数3〜20のアルキル
基を有する置換基が少なくとも1つ存在する上記(1)
の有機EL素子。 (3) 前記ビニルモノマーが式(2)で表される上記
(1)または(2)の有機EL素子。
であり、n2は0または1である。X11、X12、X13、
X14およびX15は、それぞれアルキル基、アルコキシ
基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、ハロゲ
ン原子、シアノ基、水酸基またはアミノ基を表す。k11
は0〜5の整数であり、k12、k13、k14およびk
15は、それぞれ0〜4の整数である。] (4) 式(2)において、X11、X12、X13、X14お
よびX15のうち少なくとも1つが総炭素数3〜20のア
ルキル基を有する置換基であり、かつ総炭素数の3〜2
0のアルキル基を有する置換基が少なくとも1つ存在す
る上記(3)の有機EL素子。 (5) 前記ビニルポリマーが、前記ビニルモノマー
と、これとは異なるビニルモノマーとから得られたコポ
リマーである上記(1)〜(4)のいずれかの有機EL
素子。 (6) 前記ビニルモノマーが、式(R−1)または式
(R−2)に示される反応スキームに従って合成された
ものである上記(3)〜(5)のいずれかの有機EL素
子。
て、n1は1〜3の整数であり、n2は0または1であ
る。X11、X12、X13、X14およびX15は、それぞれア
ルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ
基、複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、水酸基または
アミノ基を表す。k11は0〜5の整数であり、k12、k
13、k14およびk15は、それぞれ0〜4の整数であ
る。] (7) 前記ビニルモノマーが式(3)で表される上記
(3)〜(6)のいずれかの有機EL素子。
であり、n2は0または1である。X21〜X33は、それ
ぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはアリー
ル基を表す。] (8) 式(3)において、X21〜X33のうち少なくと
も1つが総炭素数3〜20のアルキル基を有する置換基
であり、かつ総炭素数の3〜20のアルキル基を有する
置換基が少なくとも1つ存在する上記(7)の有機EL
素子。 (9) 前記ビニルモノマーから得られたビニルポリマ
ーを含有する有機層が発光層である上記(1)〜(8)
のいずれかの有機EL素子。 (10) 前記発光層が、さらに、ドーパントを含有
し、青色発光する上記(9)の有機EL素子。
表される構造から誘導される基をもつビニルモノマーで
あり、重合するための官能基であるビニル基と高い蛍光
量子効率をもち、かつバイポーラー特性をもつ9,10
位−置換アントラセン構造を組み合わせたものである。
重合して得られたビニルポリマーを用い、これに色素を
分散させた有機層を発光層とすることにより、高効率で
長寿命の有機EL素子が得られる。
せることにより、色純度の良い青色発光を得ることが可
能である。
カップリング法を用いることによりビニル基に影響を与
えることなく合成が可能であり、容易に種々のモノマー
を合成することができる。
バイポーラー特性をもつが、微調整のためにホール輸送
性や電子輸送性をもつモノマーと共重合してもよい。こ
のような微調整が可能になることから、ホールと電子の
注入バランスを1:1に限りなく近づけることが可能に
なるため、素子特性の向上や長寿命化が可能となる。
3〜20のアルキル基を導入すると、これから得られる
ビニルポリマーの溶解性が向上し、塗布時のハンドリン
グ性が良好になるとともに、乾燥が容易になる利点があ
る。
Japan, 50, No.4, 661(2001)には、アントラセンの9
位、10位のいずれか一方に、4−ビニルフェニル基を
導入したビニルモノマーが記載されており、このビニル
モノマーから得られたホモポリマー、およびこのビニル
モノマーとN−ビニルカルバゾールとから得られたコポ
リマーが示されていて、このコポリマーのモノマー組成
比を所定範囲に規制したとき、青色発光が得られること
が示されている。しかし、上記文献に記載のアントラセ
ン構造は9位、10位のいずれか一方に、置換基を導入
したものであり、本発明の構造とは異なるものである。
また、上記文献における素子特性は低いものであるが、
これは、アントラセン構造の9位および10位が活性点
であるため、ここが置換されていないと著しく不安定に
なるためであると考えられる。
本発明の有機EL素子は、ホール注入電極(陽極)と、
電子注入電極(陰極)と、これらの電極間に式(1)で
表される構造から誘導される基をもつビニルモノマーか
ら得られたビニルポリマーを含む有機層を有する。
ある。X1〜X4は、それぞれ置換基を表す。k1および
k4は、それぞれ0〜5の整数であり、k2およびk
3は、それぞれ0〜4の整数である。
1または2である。
基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複
素環基、ハロゲン原子、シアノ基、水酸基、アミノ基等
の中から選ばれるが、通常は、アルキル基、アルコキシ
基、アリール基が好ましく、特に、アルキル基、アリー
ル基が好ましい。
直鎖状であっても分岐を有するものであってもよく、無
置換のものが好ましいが、置換基を有していてもよく、
総炭素数は1〜20が好ましい。例えば、メチル、エチ
ル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブ
チル、s−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、
オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、テトラデシ
ル、ヘキサデシル等が挙げられる。
ノマーから得られるポリマーの塗布溶媒に対する溶解性
が向上し、塗布の際のハンドリング性が良好になるとと
もに乾燥が容易になるという効果を得る上では、総炭素
数3〜20であることが好ましい。
は、アルキル部分が上記のX1〜X4で表されるアルキル
基と同様のものが好ましく、例えば、メトキシ、エトキ
シ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブト
キシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−エチルヘキシ
ルオキシ、オクチルオキシ、ドデシルオキシ、テトラデ
シルオキシ、ヘキサデシルオキシ等が挙げられる。
の向上等の観点からは、アルコキシ基のアルキル部分の
総炭素数は3〜20が好ましい。
無置換であっても、置換基を有していてもよく、総炭素
数は6〜40が好ましく、例えば、フェニル、(o−,
m−,p−)トリル、ビフェニリル等が挙げられる。ま
た、前記の溶解性の向上等の観点からは、置換基に総炭
素数3〜20のアルキル基を導入することも好ましい。
ては、アリール部分が上記のX1〜X4で表されるアリー
ル基と同様のものが好ましく、例えば、フェノキシ、
(o−,m−,p−)トリルオキシ等が挙げられる。ま
た、前記の溶解性の向上等の観点からは、置換基に総炭
素数3〜20のアルキル基を導入することも好ましい。
員または6員の複素環基が挙げられ、縮合環を有してい
てもよく、また置換基を有していてもよく、芳香族性を
有するものであっても、有しないものであってもよい。
例えば、ピロリル、ピリジル、キノリル、チエニル、フ
リル等が挙げられる。また、前記の溶解性の向上等の観
点からは、置換基に総炭素数3〜20のアルキル基を導
入することも好ましい。
は、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
置換であっても置換基を有していてもよく、置換基とし
ては上記のアルキル基やアリール基を有するものであっ
てもよく、総炭素数0〜20のものが好ましい。例え
ば、アミノ、メチルアミノ、エチルアミノ、フェニルア
ミノ、ジメチルアミノ、ジフェニルアミノ等が挙げられ
る。また、前記の溶解性の向上等の観点からは、アミノ
基中のアルキル基、あるいはアリール基等の置換基に導
入するアルキル基の総炭素数は3〜20であることが好
ましい。
X4で表される置換基のうちの少なくとも1つに、総炭
素数3〜20のアルキル基を導入することが好ましく、
さらにはX1〜X4で表される置換基のうちの少なくとも
1つを、総炭素数3〜20のアルキル基あるいはアルコ
キシ基とするのが一般的である。
1または2が好ましく、特に0または1が好ましい。
は、各ベンゼン環において、置換されうる位置にすべて
水素原子が結合している無置換のものをいい、以下の同
様の表示においても同様の意味を表す。そして、前記の
溶解性の向上等を図る上では、総炭素数3〜20のアル
キル基を有する置換基を少なくとも1つビニルモノマー
中に存在させることが好ましい。
をもつビニルモノマーのなかでも、式(2)で表される
ものが好ましい。
あり、n2は0または1である。X11〜X15は、それぞ
れアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオ
キシ基、複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、水酸基ま
たはアミノ基を表す。k11は0〜5の整数であり、k12
〜k15は、それぞれ0〜4の整数である。
1または2である。n2は0または1であり、好ましく
は0である。
キシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、ハ
ロゲン原子、アミノ基は、式(1)中のX1〜X4で表さ
れるものと同様であり、好ましいものも同様である。ま
た、前記の溶解性の向上等を図る上で、総炭素数3〜2
0のアルキル基とすることや、このようなアルキル基を
置換基に導入することに関しても同様である。特に、前
記の溶解性の向上等を図る上では、X11〜X13を、さら
にはX11を、総炭素数3〜20のアルキル基あるいはア
ルコキシ基とするのが一般的である。
キシ基、アリール基が好ましく、特にアルキル基、アリ
ール基が好ましい。
k13は0または1が好ましく、さらにはk12+k13が0
または1が好ましく、k14、k15は0が好ましい。
でも式(3)で表されるものが好ましい。
あり、n2は0または1である。
コキシ基またはアリール基を表す。
1または2である。n2は0または1であるが、好まし
くは0である。
キシ基、アリール基は、式(1)中のX1〜X4で表され
るものと同様であり、好ましいものも同様である。ま
た、前記の溶解性の向上等を図る上で、総炭素数3〜2
0のアルキル基とすることや、このようなアルキル基を
置換基に導入することに関しても同様である。特に、前
記の溶解性の向上等を図る上では、X23、X27またはX
32を、さらにはX23を、総炭素数3〜20のアルキル基
あるいはアルコキシ基とするのが一般的である。
基、アリール基が好ましい。
に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
ルフェニル系ボロン酸と所定の9−フェニルアントラセ
ン系臭化物、あるいは、所定のビニルフェニル系臭化物
と所定の9−フェニル−アントラセン系ボロン酸とを用
い、鈴木カップリング反応により合成することができ
る。
ニルモノマーを得る場合について示すと、次の式(R−
1)、(R−2)のようになる。
n1、n2、X11〜X15、k11〜k15は、式(2)中のも
のと同義である。
モノマーから得られたものであり、ホモポリマーであっ
てもコポリマーであってもよい。コポリマーは、上記の
ビニルモノマーのなかで異なるもの同士を重合して得ら
れたものであっても、上記とは異なるビニルモノマーを
重合して得られたものであってもよい。なお、前記の溶
解性向上等の目的からは、総炭素数3〜20のアルキル
基を導入したビニルモノマーの割合をモノマー全体に対
し、20%(モル)以上とすることが好ましい。
目的等に応じて選択すればよいが、例えば電子輸送性を
上げるときは、次のような4−ビニルピリジン、2−ビ
ニルピリジン、1−ビニルイミダゾールなどを用いるこ
とができる。
ようなN−ビニルカルバゾール、(4−ビニルフェニ
ル)−ジフェニルアミンなどを用いることができる。
つモノマーの割合に特に限定はないが、通常、モノマー
全体の1〜30%(モル)程度で、好ましくは1〜20
%(モル)程度である。このような割合とするのは、高
い蛍光量子収率など、本発明のビニルモノマーのもつ優
れた特性をいかすことができ、かつ本発明のビニルモノ
マー自体がバイポーラー特性を持っているため、30%
(モル)以下の量で、電荷の注入バランスを最適な状態
にできるためである。
平均分子量が1万〜10万程度である。
ルモノマーと、必要に応じて他種のビニルモノマーとを
用い、ラジカル重合法、カチオン重合法、アニオン重合
法等の公知の重合法により容易に合成することができ
る。
機層を形成するタイプの素子に用いることができ、いわ
ゆる分子分散型の素子の発光層のホスト材料として好適
に用いることができる。特に、青色発光する発光層に用
いることが好ましい。この場合、併せて用いる青色発光
用のドーパントしては、テトラフェニルブタジエンおよ
びその誘導体、スチリルアミン誘導体、フルオランテン
誘導体等があり、テトラフェニルブタジエン等が好まし
く用いられる。ドーパントの割合は、ビニルポリマー中
の本発明のモノマーユニットに対して1〜15%(質量
百分率)程度であることが好ましい。
子輸送層においても有効に用いることができる。
層に用いる場合を中心にして述べる。
青色発光用ドーパント以外の有機層を形成するための有
機材料としては、一般に有機EL素子に用いられている
ような発光材料、電荷輸送材料(電子輸送性材料とホー
ル輸送性材料の総称である。)などを用いることができ
る。また、これら電子注入および/または輸送層、ホー
ル注入および/または輸送層に代えて、無機材料による
高抵抗の電子注入および/または輸送層や、ホール注入
および/または輸送層を有していてもよい。
発光材料、ホール輸送性材料として用いられるものであ
るが、ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレン
サルフォネート(PEDOT/PSS)、ポリビニルカルバゾール
(PVK)、ポリアニリン/ポリスチレンサルフォネー
ト(Pani/PSS)、下記式(P−1)のポリパラ
フェニレンビニレン誘導体(PPV誘導体)、および下
記式(P−2)のポリアリールフルオレン誘導体のいず
れか、またはこれらの混合物を挙げることができる。こ
れらの重合体(ポリマー)の分子量は、重量平均分子量
Mwで5000以上、通常5000〜300万程度であ
る。
り、R’はメトキシ基であり、n10は重合度を表し、M
wは50,000である。)
り、Arは置換基を有していてもよい芳香環基または複
素環基であり、n20は重合度を表し、Mwは5,000
〜300万である。)
材料としては、種々の電子輸送性材料、ホール輸送性材
料を用いることができ、特に限定されるものではない。
導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリ
フェニルジアミン誘導体等を挙げることができる。
ル誘導体、アントラキノジメタンおよびその誘導体、ベ
ンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノンおよびその
誘導体、アントラキノンおよびその誘導体、テトラシア
ノアンスラキノジメタンおよびその誘導体、フルオレン
およびその誘導体、ジフェニルジシアノエチレンおよび
その誘導体、ジフェノキノン誘導体、8−ヒドロキシキ
ノリンおよびその誘導体、フェナントロリンおよびその
誘導体、およびこれらの化合物を配位子とした金属錯体
等を挙げることができる。
報、同63−175860号公報、特開平2−1353
59号公報、同2−135361号公報、同2−209
988号公報、同3−37992号公報、同3−152
184号公報に記載されているものなどを挙げることが
できる。
溶媒を除去するため、減圧下あるいは不活性雰囲気下、
30〜200℃、好ましくは60〜100℃の温度で加
熱乾燥することが望ましい。
よび電子注入輸送層の厚さは、特に制限されるものでは
なく、形成方法によっても異なるが、通常5〜500nm
程度、特に10〜300nmとすることが好ましい。ホー
ルの注入層と輸送層とを設ける場合は、注入層は0.1
nm以上、輸送層は1nm以上とするのが好ましい。このと
きの注入層、輸送層の厚さの上限は、通常、注入層で5
0nm程度、輸送層で500nm程度である。
る溶媒としては、有機材料が溶解し、塗布に際して障害
が生じないものであれば特に限定されるものではない。
具体的には、アルコール系、炭化水素系、ケトン系、エ
ーテル系等一般に用いられているものを使用することが
できる。なかでも、クロロホルム、塩化メチレン、ジク
ロロエタン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレ
ン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、N−メ
チルピロリドンなどが好ましい。高分子材料は、その構
造や分子量にもよるが、通常はこれらの溶媒に0.1%
(質量百分率)以上溶解させることができる。
としてLiFやCsI等の電子注入層とを組み合わせて
用いる場合は、低仕事関数で電子注入性を有している必
要がないため、その材料として、特に限定される必要は
なく、通常の金属を用いることができる。なかでも、導
電率や扱い易さの点で、Al,Ag,In,Ti,C
u,Au,Mo,W,Pt,PdおよびNi、特にA
l,Agから選択される1種または2種以上の金属元素
が好ましい。これら陰極の厚さは、電子を高抵抗の無機
電子注入輸送層に与えることのできる一定以上の厚さと
すれば良く、50nm以上、好ましくは100nm以上とす
ればよい。また、その上限値には特に制限はないが、通
常、厚さは50〜500nm程度とすればよい。
応じて下記のものを用いてもよい。例えば、K、Cs、
Li、Na、Mg、La、Ce、Ca、Sr、Ba、S
n、Zn、Zr等の金属元素単体、または安定性を向上
させるためにそれらを含む2成分、3成分の合金系、例
えばAg・Mg合金(Ag量0.1〜50%(原子
比))、Al・Li合金(Li量0.01〜14%(原
子比))、In・Mg合金(Mg:50〜80%(原子
比))、Al・Ca合金(Ca量0.01〜20%(原
子比))等が挙げられる。陰極(電子注入電極)の厚さ
は、電子注入を十分行える一定以上の厚さとすれば良
く、0.1nm以上、好ましくは0.5nm以上、特に1nm
以上とすればよい。また、その上限値には特に制限はな
いが、通常、厚さは1〜500nm程度とすればよい。陰
極(電子注入電極)の上には、さらに補助電極(保護電
極)を設けてもよい。
し、水分や酸素あるいは有機溶媒の進入を防止するた
め、一定以上の厚さとすればよく、好ましくは50nm以
上、さらには100nm以上、特に100〜500nmの範
囲が好ましい。補助電極層が薄すぎると、その効果が得
られず、また、補助電極層の段差被覆性が低くなってし
まい、端子電極との接続が十分ではなくなる。一方、補
助電極層が厚すぎると、補助電極層の応力が大きくなる
ため、ダークスポットの成長速度が速くなってしまう等
といった弊害が生じてくる。補助電極は、組み合わせる
電子注入電極の材料により最適な材料を選択して用いれ
ばよい。例えば、電子注入効率を確保することを重視す
るのであればAl等の低抵抗の金属を用いればよく、封
止性を重視する場合には、TiN等の金属化合物を用い
てもよい。
た全体の厚さとしては、特に制限はないが、通常50〜
500nm程度とすればよい。なお、陰極(電子注入電
極)および補助電極の組合せは、電子注入層および陰極
の組合せと同義に用いられることもある。
ール注入輸送層、または有機のホール注入輸送層へホー
ルを効率よく注入することのできるものが好ましく、仕
事関数4.5eV〜5.5eVの物質が好ましい。具体的に
は、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、亜鉛ドープ酸
化インジウム(IZO)、酸化インジウム(In
2O3)、酸化スズ(SnO2 )および酸化亜鉛(Zn
O)のいずれかを主組成としたものが好ましい。これら
の酸化物はその化学量論組成から多少偏倚していてもよ
い。In2O3 に対するSnO2 の混合比は、1〜20
%(質量百分率)、さらには5〜12%(質量百分率)
が好ましい。また、IZOでのIn2O3 に対するZn
Oの混合比は、通常、12〜32%(質量百分率)程度
である。
整するため、酸化シリコン(SiO 2 )を含有していて
もよい。酸化シリコン(SiO2 )の含有量は、ITO
に対するSiO2 の モル比で0.5〜10%程度が好
ましい。SiO2 を含有することにより、ITOの仕事
関数が増大する。
通常400〜700nm、特に各発光光に対する光透過率
が50%以上、さらには80%以上、特に90%以上で
あることが好ましい。透過率が低くなりすぎると、発光
層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝
度を得難くなってくる。その場合の電極の厚さは、50
〜500nm、特に50〜300nmの範囲が好ましい。ま
た、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと透過率
の低下や剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、
十分な効果が得られず、製造時の膜強度等の点でも問題
がある。このような電極は陽極であることが多い。
ために、素子上を封止板等により封止することが好まし
い。封止板は、湿気の浸入を防ぐために、接着性樹脂層
を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、A
r、He、N2 等の不活性ガス等が好ましい。また、こ
の封止ガスの水分含有量は、100ppm 以下、より好ま
しくは10ppm 以下、特には1ppm 以下であることが好
ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常
0.1ppm 程度である。
る基板としては、非晶質基板(例えばガラス、石英な
ど)、結晶基板(例えば、Si、GaAs、ZnSe、
ZnS、GaP、InPなど)が挙げられ、また、これ
らの結晶基板に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ
層を形成した基板も用いることができる。また、金属基
板としては、Mo、Al、Pt、Ir、Au、Pdなど
を用いることができ、好ましくはガラス基板が用いられ
る。基板は、光取り出し側となる場合、上記電極と同様
な光透過性を有することが好ましい。
べてもよい。平面上に並べられたそれぞれの素子の発光
色を変えて、カラーのディスプレーにすることができ
る。
色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコン
トロールしてもよい。
型、パルス駆動型のEL素子として用いられるが、交流
駆動とすることもできる。印加電圧は、通常、2〜30
V 程度とされる。
陽極/有機層(発光層を含む。)/陰極とが順次積層さ
れた構成としてもよいし、この逆の積層構成としてもよ
い。積層構成は、例えば、ディスプレーの仕様や作製プ
ロセス等により、適宜最適なものに決定すればよい。
しての応用の他、例えばメモリ読み出し/書き込み等に
利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における
中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用
いることができる。
する。比較例を併記する。
以下に示す(なお、構造式中のn、mは重合度を表
す)。
10−ブロモ−アントラセン8.2g(20mmol)と4
−ビニルフェニルボロン酸3.3g(22mmol)、テト
ラキストリフェニルフォスフィノパラジウム(Pd(p
ph3)4)0.6gを窒素下でトルエン40mlとエタノ
ール10mlの混合溶媒に溶解した。次に2mol/lの炭酸
ナトリウム水溶液20mlを加え90℃にて24時間反応
させた。エーテルで抽出後、カラムクロマトグラフィー
により精製し白色の固体9−ビフェニル−2−イル−1
0−(4−ビニル−フェニル)−アントラセン4.5g
を得た。収率は52%であった。
−10−(4−ビニル−フェニル)アントラセンとラジ
カル重合開始剤として20mgのベンゾイルパ−オキサイ
ド(BPO)を15mlのテトラヒドロフラン(THF)
に溶解し、窒素下、70℃で48時間重合反応を行っ
た。反応終了後、好溶媒にTHF、貧溶媒にメタノール
を用いて再沈殿を3回行い、次に貧溶媒を酢酸エチルに
かえて同様に再沈殿を3回行い、1.08gのポリマー
を得た。得られたポリマーの重量平均分子量は16,0
00であった。
分率)トルエン溶液を調製し、さらにポリマー中のモノ
マーユニットに対して2%(質量百分率)の割合でテト
ラフェニルブタジエンをドーパントとして添加し、発光
層塗布溶液とした。有機EL素子作成は以下のような手
順で行った。
リエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン
酸(PEDOT/PSS)を500Å(50nm)厚に成
膜した。80℃にて1時間真空乾燥した後、上記の発光
層塗布溶液を用いて塗布し、発光層を1000Å(10
0nm)厚に形成した。同様に80℃にて1時間真空乾操
した後、LiFを6Å(0.6nm)厚、Alを2500
Å(250nm)厚に真空蒸着して陰極とし、封止をして
有機EL素子を作成した。このデバイスからはテトラフ
ェニルブタジエンからの青色発光が得られ、10mA/cm2
の定電流駆動時に3.6cd/Aの電流効率が得られた。1
0mA/cm2にて輝度半減寿命試験を行ったところ650時
間の寿命が得られた。
10−ブロモ−アントラセンのかわりに9−(4−ブロ
モ−フェニル)−10−フェニル−アントラセンを用い
た以外は、実施例1と同様に実験を行い、9−フェニル
−10−(4’−ビニル−ビフェニル−4−イル)−ア
ントラセン(収率は62%)を得た。これより得られた
ポリマーの収率は76%、得られたポリマーの重量平均
分子量は12,000であった。
ところ、テトラフェニルブタジエンからの青色発光が得
られ、10mA/cm2の定電流駆動時に3.0cd/Aの電流効
率が得られた。10mA/cm2での輝度半減寿命は400時
間であった。
10−ブロモアントラセンのかわりに10’−ブロモ−
10−フェニル−[9,9’]ビアントラセニルを用い
た以外は、実施例1と同様に実験を行い10−フェニル
−10’−(4−ビニル−フェニル[9,9’]ビアン
トラセニル(収率は58%)を得た。これより得られた
ポリマーの収率は60%、得られたポリマーの重量平均
分子量は11,000であった。
ところ、テトラフェニルブタジエンからの青色発光が得
られ、10mA/cm2の定電流駆動時に3.2cd/Aの電流効
率が得られた。10mA/cm2での輝度半減寿命は600時
間であった。
10−ブロモ−アントラセンと3−ビニルフェニルボロ
ン酸を用いて実施例1と同様に実験を行い、9−ビフェ
ニル−2−イル−10−(3−ビニル−フェニル)−ア
ントラセン(収率は63%)を得た。これより得られた
ポリマーの収率は78%、得られたポリマーの重量平均
分子量は21,000であった。実施例1と同様に有機
EL素子を作成したところ、テトラフェニルブタジエン
からの青色発光が得られ、10mA/cm2の定電流駆動時に
4.0cd/Aの電流効率が得られた。10mA/cm2での輝度
半減寿命は580時間であった。
−2−イル−10−(4−ビニルフェニル)−アントラ
センと4−ビニルピリジンを85:15(モル比)の割
合で混合し、実施例1と同様にラジカル重合反応を行
い、共重合体を得た(重量平均分子量15,000)。
収率は66%であった。
ところ、テトラフェニルブタジエンからの青色発光が得
られ、10mA/cm2の定電流駆動時に時に3.5cd/Aの電
流効率が得られた。10mA/cm2での輝度半減寿命は80
0時間であった。
10−ブロモ−アントラセンのかわりに9−ブロモ−1
0−(4−オクチルフェニル)−フェニル−アントラセ
ンを用いた以外は、実施例1と同様に実験を行い9−
(4−オクチルフェニル)−10−(4−ビニルフェニ
ル)−アントラセン(収率は72%)を得た。これより
得られたポリマーの収率は76%、得られたポリマーの
重量平均分子量は18,000であった。
ところ、テトラフェニルブタジエンからの青色発光が得
られ、10mA/cm2の定電流駆動時に2.30cd/Aの電流
効率が得られた。10mA/cm2での輝度半減寿命は500
時間であった。
り、上記ポリマーは溶解しやすく、塗布作業が容易であ
り、また、乾燥もしやすかった。
ゾール(PVK:重量平均分子量10,000〜1,0
00,000)を用いた他は実施例1と同様に有機EL
素子を作成したところ、この素子からはテトラフェニル
ブタジエン由来の青色の発光が得られ、10mA/cm2の定
電流駆動時の電流効率は1.6cd/Aと低い値であった。
10mA/cm2での輝度半減寿命は4時間であった。
10−ブロモ−アントラセンのかわりに(4−ブロモ−
フェニル)−ジフェニル−アミンを用いた以外は、実施
例1と同様に実験を行いジフェニル−(4’−ビニル−
ビフェニル−4−イル)アミン(収率は66%)を得
た。これより得られたポリマーの収率は70%であった
(重量平均分子量10,000)。実施例1と同様に有
機EL素子を作成したところ、この素子からはテトラフ
ェニルブタジエン由来の青色の発光が得られ、10mA/c
m2の定電流駆動時の電流効率は2.1cd/Aであった。1
0mA/cm2での輝度半減寿命はわずか15分であった。
分子であるCN−PPP(重量平均分子量10,00
0)を用いて有機EL素子を作成した。実施例1と同様
に500Å(50nm)厚のPEDOT/PSSを成膜、
乾燥した後、1.5%(質量百分率)のCN−PPPキ
シレン溶液を用いて1,000Å(100nm)厚の発光
層を積層した。同様に80℃にて1時間真空乾燥した
後、Caを60Å(6nm)厚、Alを2,500Å(2
50nm)厚に真空蒸着して陰極とし、封止をして有機E
L素子を作成した。このデバイスからは10mA/cm2の定
電流駆動では発光が確認できなかった。
て2%(質量百分率)の割合でテトラフェニルブタジエ
ンをドーパントとして添加した溶液を発光層の塗布に用
いた他は比較例3と同様な方法で素子を作成した。この
デバイスからは青色の発光が得られたが、10mA/cm2の
定電流駆動時の電流効率は0.1cd/A未満であった。
10−ブロモ−アントラセンのかわりに9−ブロモ−ア
ントラセンを用いた以外は、実施例1と同様に実験を行
い9−(4−ビニル−フェニル)−アントラセン(収率
は61%)を得た。これより得られたポリマーの収率は
58%であった(重量平均分子量11,000)。実施
例1と同様に有機EL素子を作成したところ、この素子
からはテトラフェニルブタジエン由来の青色の発光が確
認できたが、10mA/cm2の定電流駆動時の電流効率はわ
ずかに0.8cd/Aであった。10mA/cm2にて輝度半減寿
命を測定したところ30秒以下で消灯した。
定な構造である9,10−置換アントラセン構造を有す
るビニルポリマーを用いることにより、高効率で長寿命
の有機EL素子を得ることができる。また、このような
ビニルポリマーの合成原料となるビニルモノマーは、鈴
木カップリング反応により、ビニル基に影響を与えるこ
となく合成できるので好都合である。また、総炭素数3
〜20のアルキル基を置換基に導入したビニルポリマー
では、溶解性が向上し、塗布時のハンドリング性が良好
になり、乾燥が容易になる。
Claims (10)
- 【請求項1】 式(1)で表される構造から誘導される
基をもつビニルモノマーから得られたビニルポリマーを
含有する有機層を有する有機EL素子。 【化1】 [式(1)において、n1は1〜3の整数である。X1、
X2、X3およびX4は、それぞれ置換基を表し、k1およ
びk4は0〜5の整数であり、k2およびk3は0〜4の
整数である。] - 【請求項2】 式(1)において、X1、X2、X3およ
びX4のうち少なくとも1つが総炭素数3〜20のアル
キル基を有する置換基であり、かつ総炭素数3〜20の
アルキル基を有する置換基が少なくとも1つ存在する請
求項1の有機EL素子。 - 【請求項3】 前記ビニルモノマーが式(2)で表され
る請求項1または2の有機EL素子。 【化2】 [式(2)において、n1は1〜3の整数であり、n2は
0または1である。X11、X12、X13、X14およびX15
は、それぞれアルキル基、アルコキシ基、アリール基、
アリールオキシ基、複素環基、ハロゲン原子、シアノ
基、水酸基またはアミノ基を表す。k11は0〜5の整数
であり、k12、k13、k14およびk15は、それぞれ0〜
4の整数である。] - 【請求項4】 式(2)において、X11、X12、X13、
X14およびX15のうち少なくとも1つが総炭素数3〜2
0のアルキル基を有する置換基であり、かつ総炭素数の
3〜20のアルキル基を有する置換基が少なくとも1つ
存在する請求項3の有機EL素子。 - 【請求項5】 前記ビニルポリマーが、前記ビニルモノ
マーと、これとは異なるビニルモノマーとから得られた
コポリマーである請求項1〜4のいずれかの有機EL素
子。 - 【請求項6】 前記ビニルモノマーが、式(R−1)ま
たは式(R−2)に示される反応スキームに従って合成
されたものである請求項3〜5のいずれかの有機EL素
子。 【化3】 【化4】 [式(R−1)および式(R−2)において、n1は1
〜3の整数であり、n2は0または1である。X11、X
12、X13、X14およびX15は、それぞれアルキル基、ア
ルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環
基、ハロゲン原子、シアノ基、水酸基またはアミノ基を
表す。k11は0〜5の整数であり、k12、k13、k14お
よびk15は、それぞれ0〜4の整数である。] - 【請求項7】 前記ビニルモノマーが式(3)で表され
る請求項3〜6のいずれかの有機EL素子。 【化5】 [式(3)において、n1は1〜3の整数であり、n2は
0または1である。X21〜X33は、それぞれ水素原子、
アルキル基、アルコキシ基またはアリール基を表す。] - 【請求項8】 式(3)において、X21〜X33のうち少
なくとも1つが総炭素数3〜20のアルキル基を有する
置換基であり、かつ総炭素数の3〜20のアルキル基を
有する置換基が少なくとも1つ存在する請求項7の有機
EL素子。 - 【請求項9】 前記ビニルモノマーから得られたビニル
ポリマーを含有する有機層が発光層である請求項1〜8
のいずれかの有機EL素子。 - 【請求項10】 前記発光層が、さらに、ドーパントを
含有し、青色発光する請求項9の有機EL素子。
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