JP2006253251A - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高発光効率の有機電界発光(EL)素子に関するものである。
有機物質を使用した電界発光素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機電界発光素子は、発光層および該層をはさんだ一対の対向電極から構成されている。発光は、両電極間に電界が印加されると、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入され、電子が発光層において正孔と再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出する現象である。
従来の有機電界発光素子は、無機EL素子に比べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かった。また、特性劣化も著しく実用化には至っていなかった。
近年、10V以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機電界発光素子が報告され、関心を集めている。この方法は、金属キレート錯体を発光層、アミン系化合物を正孔注入層に使用して、高輝度の緑色発光を得ており、6〜7Vの直流電圧で輝度は数1000cd/m2に達している。しかしながら、有機化合物の蒸着操作を伴う有機電界発光素子作成は、生産性に問題が有り、製造工程の簡略化、大面積化の観点から、塗布方式の素子作成が望ましい。
近年、10V以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機電界発光素子が報告され、関心を集めている。この方法は、金属キレート錯体を発光層、アミン系化合物を正孔注入層に使用して、高輝度の緑色発光を得ており、6〜7Vの直流電圧で輝度は数1000cd/m2に達している。しかしながら、有機化合物の蒸着操作を伴う有機電界発光素子作成は、生産性に問題が有り、製造工程の簡略化、大面積化の観点から、塗布方式の素子作成が望ましい。
生産性に有利な塗布方式の有機電界発光素子作成で使用される有機電界発光素子の正孔注入材料としては、PEDOT・PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシ)−2.5−チオフェン・ポリスチレンスルホン酸)やPANI(ポリアニリン)が一般的に知られている。これら正孔注入材料は、近赤外線領域まで吸収スペクトルが及ぶので、LUMO値は、発光材料のLUMO値より格段に高い。この事は、陰極より発光層内部に入った電子が、発光層内部に留まることなく、陽極へ抜けてしまう可能性が考えられる。
有機電界発光素子は、Tangらの報告以来(非特許文献1)、低電圧駆動や高効率化を目指して様々な提案がされてきている。無機材料の発光ダイオードと同様に、界面や閉じ込め層でのキャリアの効果的な再結合を狙った正孔輸送層/発光・電子輸送層や、正孔輸送層/発光層/電子輸送層などの積層構造は良く知られており、他にも様々な工夫が報告されている。(非特許文献2〜4)また、陽極・陰極からのキャリア注入障壁の低減は、低電圧駆動のために非常に重要であり、電極と有機層界面へのバッファ層(キャリア注入層)の挿入が広く行われている。一般に陽極に用いられるITOと正孔輸送層とのバッファ層(正孔注入層)としては、銅フタロシアニン(非特許文献5)が良く知られている。
塗布方式を用いる有機電界発光素子として、色素分散系ポリマーがある。例えばポリビニルカルバゾール中に、低分子量色素等を分散する素子(特許文献1参照)であり、これらは電子輸送性、電子注入性、正孔輸送性、正孔注入性、発光性など種々の機能を有する材料を複数発光素子に混合して使用できる。
従来のポリビニルカルバゾールはガラス転移点が高いため比較的高い耐久性を有するが駆動電圧が高く、ホール移動度、製膜性も十分ではないため、発光効率が低く、実用上問題がある。これらの問題点を改善するため様々なカルバゾール誘導体ポリマー、コポリマーが提案されてきた。例えばカルバゾール誘導体とジアミン誘導体の共重合ポリマー(特許文献2および3参照)、カルバゾール誘導体とオキサジアゾール誘導体の共重合ポリマー(特許文献4〜7参照)、その他特殊なカルバゾールユニットを有するポリマー(特許文献8〜10参照参照)であるが、いずれも発光輝度、発光効率が低く、寿命も短い。
ポリビニルカルバゾールおよびその誘導体ポリマーを用いた色素分散型素子の駆動電圧は共役系のポリマー発光材料、たとえばポリフェニレンビニレン誘導体を用いた有機電界発光素子にくらべて高い。これは、ポリフェニレンビニレン誘導体のポリマー発光材料に比べて、色素分散型素子に用いられる非共役ポリマー材料のキャリアの移動度が低い為であると考えられる。表示デバイスにおいて小消費電力につながるため、駆動電圧は注目される特性の一つであり、色素分散型素子に用いられる非共役ポリマー材料においても改善が望まれている。
塗布方式を用いる有機電界発光素子として、色素分散系ポリマーがある。これら電子輸送性、電子注入性、正孔輸送性、正孔注入性、発光性など種々の機能を有する材料を複数発光素子に混合して使用できる。しかしながら駆動電圧が高く、発光効率も低いという問題点がある。
本発明の目的は、塗布方式を用い駆動電圧が低く、発光効率が高い電界発光素子の提供にある。
本発明の目的は、塗布方式を用い駆動電圧が低く、発光効率が高い電界発光素子の提供にある。
本発明は、陽極層および陰極層の両電極層間に、正孔注入層と電子ブロッキング層と発光層とを含む複数層の有機化合物薄膜を形成してなる有機電界発光素子において、
前記電子ブロッキング層を形成する電子ブロッキング層形成材料のLUMO値が、発光層を形成する発光層形成材料のLUMO値よりも0.1eV以上低いものである有機電界発光素子に関する。
前記電子ブロッキング層を形成する電子ブロッキング層形成材料のLUMO値が、発光層を形成する発光層形成材料のLUMO値よりも0.1eV以上低いものである有機電界発光素子に関する。
また、本発明は、電子ブロッキング層形成材料が、アミノ基を有する化合物である上記有機電界発光素子に関する。
また、本発明は、電子ブロッキング層形成材料が、下記一般式[1]、および/または下記一般式[2]で示される繰り返し単位を含む化合物を含む上記有機電界発光素子に関する。
[式中、環A1〜A4は、それぞれ独立に置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のヘテロアリール基を表す。Zは、炭素数30以下であって、置換もしくは未置換の縮合アリーレン基、置換もしくは未置換の縮合ヘテロアリーレン基、または、これらの組み合わせを表す。]
[式中Jは、下記一般式[3]で表される2価の有機残基を表し、Kは2価の有機残基を表す。]
[式中R1〜R15は、それぞれ独立に、結合部位、水素原子、ハロゲン原子、または1価の有機残基を示すが、そのうち2ケ所が結合部位である。式中R1〜R15は、互いに結合してアリール環を形成しても良い。]
また、本発明は、発光層が、発光層形成材料を溶媒に溶解させ、塗布方式で形成されたものである上記有機電界発光素子に関する。
また、本発明は、発光層形成材料が、分子量5000以下の発光材料である上記有機電界発光素子に関する。
また、本発明は、発光層形成材料が、下記一般式[4]で表されるユニットと、アミノ基を有するユニットとの共重合体、および、三重項励起子からの発光が可能な発光材料を含む上記有機電界発光素子に関する。
[式中Aは非共役の3価の有機残基を表し、Bは直接結合、または、置換もしくは未置換のアリーレン基、置換もしくは未置換のヘテロアリーレン基、および置換もしくは未置換のエテニレン基からなる群より一つ以上選ばれてなる2価の有機残基を表し、
Cは下記一般式[5]または一般式[6]で表される一価の有機残基を表す。]
Cは下記一般式[5]または一般式[6]で表される一価の有機残基を表す。]
[式中R16〜R22は、それぞれ独立に、結合部位、水素原子もしくは置換基を表し、
Xは直接結合、−O−、−S−、−Se−、−NH−、−NR23−(R23はアルキル基またはアリール基を表す。)、−S (=O)2−、−(CO)−、−COO−、−OCO−、−CH2−を示し、
R16〜R22は互いに結合してアリール環を形成しても良く、さらにそのアリール環に置換基を有しても良い。]
Xは直接結合、−O−、−S−、−Se−、−NH−、−NR23−(R23はアルキル基またはアリール基を表す。)、−S (=O)2−、−(CO)−、−COO−、−OCO−、−CH2−を示し、
R16〜R22は互いに結合してアリール環を形成しても良く、さらにそのアリール環に置換基を有しても良い。]
[式中R16〜R19およびR24〜R28は、それぞれ独立に、結合部位、水素原子もしくは置換基を表す。]
また、本発明は、正孔注入層を形成する正孔注入層形成材料が、PEDOT・PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシ)−2,5−チオフェン・ポリスチレンスルホン酸)であることを特徴とする上記有機電界発光素子に関する。
また、本発明は、さらに、陰極層と発光層との間に電子注入層および/または電子輸送層が形成されてなり、
前記電子注入層を形成する電子注入層形成材料および/または電子輸送層を形成する
電子輸送層形成材料を溶媒に溶解させ、塗布方式で形成されたものである上記有機電
界発光素子に関する。
前記電子注入層を形成する電子注入層形成材料および/または電子輸送層を形成する
電子輸送層形成材料を溶媒に溶解させ、塗布方式で形成されたものである上記有機電
界発光素子に関する。
本発明により、塗布方式を用いても駆動電圧が低く、発光効率が高い電界発光素子用材料およびそれを用いた電界発光素子を提供することができた。
本発明の課題は、陽極層および陰極層の両電極間に、正孔注入層と電子ブロッキング層と発光層とを含む複数層の有機化合物薄膜を形成してなる有機電界発光素子において、前記電子ブロッキング層を形成する電子ブロッキング材料が、発光層を形成する発光層形成材料よりも0.1eV以上低いLUMO値を有する有機電界発光素子によって達成された。
具体的には、図1〜図3などで示される有機電界発光素子において、陰極より素子内部に注入された電子(電荷)を効率的に陽極より注入されたホール(正孔)と再結合させる為には、電子を発光層内部に長時間留めておく役割を果たす機能を有する層が必要である。
具体的には、図1〜図3などで示される有機電界発光素子において、陰極より素子内部に注入された電子(電荷)を効率的に陽極より注入されたホール(正孔)と再結合させる為には、電子を発光層内部に長時間留めておく役割を果たす機能を有する層が必要である。
この役割を果たすのが電子ブロッキング層であり、この電子ブロッキング層を形成する電子ブロッキング材料が発光層よりも0.1eV以上低いLUMO値を有することが、電子を発光層内部に留める機能を果たしている。
電子は、物質のLUMO値と密接な関係があり、陰極(例えば、LiF)から、電子注入層・発光層を経て移動する。これに対して、正孔は物質のHOMO値と密接な関係があり、陽極から、正孔輸送層・発光層へと移動する。この時、各層間でHOMO値もしくはLUMO値のエネルギー障壁が大きいと、正孔もしくは電子が、エネルギー障壁の層に留まり、次の層に移動しにくくなる。この機能を利用し、電子を発光層内部に留める役割を果たすのが、電子ブロッキング層である。
電子は、物質のLUMO値と密接な関係があり、陰極(例えば、LiF)から、電子注入層・発光層を経て移動する。これに対して、正孔は物質のHOMO値と密接な関係があり、陽極から、正孔輸送層・発光層へと移動する。この時、各層間でHOMO値もしくはLUMO値のエネルギー障壁が大きいと、正孔もしくは電子が、エネルギー障壁の層に留まり、次の層に移動しにくくなる。この機能を利用し、電子を発光層内部に留める役割を果たすのが、電子ブロッキング層である。
この電子ブロッキング層の最も重要な機能は、LUMO値が、発光層のLUMO値よりも小さいことにある。このような役割を果たす材料としては、例えば、一般式[1]で示されるようなアミノ基を有する低分子化合物、もしくは、一般式[2]で示されるようなアミノ基を有する高分子化合物が挙げられる。
一般式[1]において、環A1〜A4は、それぞれ独立に置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のヘテロアリール基を表す。Zは、炭素数30以下であって、置換もしくは未置換の縮合アリーレン基、置換もしくは未置換の縮合ヘテロアリーレン基、または、これらの組み合わせを表す。
本発明において、置換もしくは未置換のアリール基としては、好ましくは炭素数6〜60の単環または縮合環のアリール基であり、フェニル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、テトラフェニレニル基、3−ニトロフェニル基、4−メチルチオフェニル基、3,5−ジシアノフェニル基、o−,m−およびp−トリル基、キシリル基、o−,m−およびp−クメニル基、メシチル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、アントラキノニル基、3−メチルアントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、2−エチル−1−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、6−クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基等がある。
また、本発明において、置換もしくは未置換のヘテロアリール基としては、好ましくは炭素数4ないし60の単環または縮合環の芳香族ヘテロアリール基であり、より好ましくは窒素原子、酸素原子または硫黄原子の少なくとも一つを含有する炭素数4ないし60の単環または縮合環の芳香族ヘテロアリール基であり、更に好ましくは炭素数4ないし30の5員または6員の芳香族ヘテロアリール基である。チオニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナジニル基、フルフリル基、イソチアゾリル基、イソキサゾリル基、フラザニル基、フェノキサジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、2−メチルピリジル基、3−シアノピリジル基等がある。
また、発明において、アリーレン基、ヘテロアリーレン基は、上記アリール基、ヘテロアリール基の対応する2価の残基が挙げられる。
なお、Zを構成するアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、これらのうち、縮合環であり、炭素数30以下のものが選ばれる。
一般式[1]の具体例をA−1〜A−6に示すがこれらに限定されるものではない。
一般式[1]において、環A1〜A4は、それぞれ独立に置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のヘテロアリール基を表す。Zは、炭素数30以下であって、置換もしくは未置換の縮合アリーレン基、置換もしくは未置換の縮合ヘテロアリーレン基、または、これらの組み合わせを表す。
本発明において、置換もしくは未置換のアリール基としては、好ましくは炭素数6〜60の単環または縮合環のアリール基であり、フェニル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、テトラフェニレニル基、3−ニトロフェニル基、4−メチルチオフェニル基、3,5−ジシアノフェニル基、o−,m−およびp−トリル基、キシリル基、o−,m−およびp−クメニル基、メシチル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、アントラキノニル基、3−メチルアントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、2−エチル−1−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、6−クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基等がある。
また、本発明において、置換もしくは未置換のヘテロアリール基としては、好ましくは炭素数4ないし60の単環または縮合環の芳香族ヘテロアリール基であり、より好ましくは窒素原子、酸素原子または硫黄原子の少なくとも一つを含有する炭素数4ないし60の単環または縮合環の芳香族ヘテロアリール基であり、更に好ましくは炭素数4ないし30の5員または6員の芳香族ヘテロアリール基である。チオニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナジニル基、フルフリル基、イソチアゾリル基、イソキサゾリル基、フラザニル基、フェノキサジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、2−メチルピリジル基、3−シアノピリジル基等がある。
また、発明において、アリーレン基、ヘテロアリーレン基は、上記アリール基、ヘテロアリール基の対応する2価の残基が挙げられる。
なお、Zを構成するアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、これらのうち、縮合環であり、炭素数30以下のものが選ばれる。
一般式[1]の具体例をA−1〜A−6に示すがこれらに限定されるものではない。
一般式[2]において、Jは、一般式[3]で表される2価の有機残基であり、Kは2価の有機残基である。一般式[3]において、R1〜R15は、結合部位、水素原子、ハロゲン原子、または1価の有機残基である。
本発明で言う有機残基、あるいは置換基としては、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のチオアルコキシ基、シアノ基、アミノ基、モノもしくはジ置換アミノ基、水酸基、メルカプト基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
本発明で言う有機残基、あるいは置換基としては、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のチオアルコキシ基、シアノ基、アミノ基、モノもしくはジ置換アミノ基、水酸基、メルカプト基、エーテル基、チオエーテル基、カルボニル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のヘテロアリール基、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
置換もしくは未置換のアルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基、トリフロロメチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、1,3−シクロヘキサジエニル基、2−シクロペンテン−1−イル基、2,4−シクロペンタジエン−1−イリデニル基などがある。
置換もしくは未置換のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ステアリルオキシ基、トリフロロメトキシ基等がある。
置換もしくは未置換のチオアルコキシ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、sec−ブチルチオ基、tert−ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基等がある。
置換もしくは未置換のアリールオキシ基としては、フェノキシ基、p−tert−ブチルフェニキシ基、3−フルオロフェニキシ基等がある。
置換もしくは未置換のアリールチオ基としては、フェニルチオ基、3−フルオロフェニルチオ基等がある。
置換もしくは未置換のアリールチオ基としては、フェニルチオ基、3−フルオロフェニルチオ基等がある。
モノまたはジ置換アミノ基としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(アセトオキシメチル)アミノ基、ビス(アセトオキシエチル)アミノ基、ビス(アセトオキシプロピル)アミノ基、ビス(アセトオキシブチル)アミノ基、ジベンジルアミノ基等がある。
アリール基、ヘテロアリール基については、一般式[1]で説明と同様のものが挙げられる。
アリール基、ヘテロアリール基については、一般式[1]で説明と同様のものが挙げられる。
好ましい置換基しては、水素原子、炭素数が1〜20のアルキル基、もしくはアルコキシ基である。また、隣接した置換基同士で5ないし7員環の酸素原子、窒素原子、硫黄原子等が含まれてもよい脂肪族、炭素環式芳香族、複素環式芳香族、複素環を形成してもよく、これらの環の任意の位置にさらに置換基を有してもよい。
一般式[2]の繰り返し単位の具体例をB−1〜B−6に示すがこれらに限定されるものではない。
一般式[2]の繰り返し単位の具体例をB−1〜B−6に示すがこれらに限定されるものではない。
上記で代表される、本発明で用いられる電子ブロッキング層形成材料の、LUMO値は、発光層形成材料のLUMO値よりも、0.1eV以上低い。具体的には、発光層のLUMO値が、2.0〜3.5eVであるのに対し、0.1eV以上低い1.9〜3.4eVのものが選ばれる。よって、LUMO値が発光層よりも低い化合物で、電荷を移動させる能力を有する化合物であれば、基本的に電子ブロッキング材料として使用可能である。
本発明で用いられる発光層形成材料としては、分子量が5000以下、好ましくは分子量が2000以下の発光材料、および/または、一般式[4]で表されるユニットを有する重合体が挙げられる。
分子量が5000以下の発光材料としては、公知のジアリールアミン誘導体(特許文献11〜30参照)、キナクリドン誘導体(特許文献31〜32参照)、金属錯体の誘導体(特許文献33〜44参照)、アリールアミン誘導体(特許文献45参照)、テトラアリールアミン誘導体(特許文献46参照)、ルブレン誘導体(特許文献47参照)、縮合多環化合物誘導体(特許文献48参照)、複素環化合物誘導体(特許文献49参照)、ペリレン誘導体(特許文献50〜54参照)、PDD誘導体(特許文献55〜56参照)等が挙げられる。
特許文献11 特許第2686418号公報
特許文献12 特開平8−87122号公報
特許文献13 特開平8−87123号公報
特許文献14 特許第3511825号公報
特許文献15 特許第3564859号公報
特許文献16 特許第2924809号公報
特許文献17 特許第2924810号公報
特許文献18 特開平10−72581号公報
特許文献19 特開平10−251633号公報
特許文献20 特開平10−338871号公報
特許文献21 特許第3591226号公報
特許文献22 特開平11−40359号公報
特許文献23 特開平11−102784号公報
特許文献24 特開平11−111458号公報
特許文献25 特開平11−111460号公報
特許文献26 特開2000−12229号公報
特許文献27 特開2000−68059号公報
特許文献28 特開2000−328052号公報
特許文献29 特開2003−20477号公報
特許文献30 特開2003−68462号公報
特許文献31 特許第3605886号公報
特許文献32 特許第3509383号公報
特許文献33 特許第3465420号公報
特許文献34 特許第3555253号公報
特許文献35 特許第3465422号公報
特許文献36 特許第3465423号公報
特許文献37 特開平9−111234号公報
特許文献38 特許第3475260号公報
特許文献39 特開平9−328628号公報
特許文献40 特開平9−328629号公報
特許文献41 特開平10−17571-号公報
特許文献42 特開平10−53759-号公報
特許文献43 特開平10−298545-号公報
特許文献44 特開平11−67449-号公報
特許文献45 特開平9−157643号公報
特許文献46 特許第3508353号公報
特許文献47 特開平10−289786号公報
特許文献48 特開平10−340785号公報
特許文献49 特開平10−340786号公報
特許文献50 特開2002−3833号公報
特許文献51 特開2003−129043号公報
特許文献52 特開2003−201472号公報
特許文献53 特開2004−124106号公報
特許文献54 特開2004−206893号公報
特許文献55 特開2003−27049号公報
特許文献56 特開2004−175674号公報
特許文献12 特開平8−87122号公報
特許文献13 特開平8−87123号公報
特許文献14 特許第3511825号公報
特許文献15 特許第3564859号公報
特許文献16 特許第2924809号公報
特許文献17 特許第2924810号公報
特許文献18 特開平10−72581号公報
特許文献19 特開平10−251633号公報
特許文献20 特開平10−338871号公報
特許文献21 特許第3591226号公報
特許文献22 特開平11−40359号公報
特許文献23 特開平11−102784号公報
特許文献24 特開平11−111458号公報
特許文献25 特開平11−111460号公報
特許文献26 特開2000−12229号公報
特許文献27 特開2000−68059号公報
特許文献28 特開2000−328052号公報
特許文献29 特開2003−20477号公報
特許文献30 特開2003−68462号公報
特許文献31 特許第3605886号公報
特許文献32 特許第3509383号公報
特許文献33 特許第3465420号公報
特許文献34 特許第3555253号公報
特許文献35 特許第3465422号公報
特許文献36 特許第3465423号公報
特許文献37 特開平9−111234号公報
特許文献38 特許第3475260号公報
特許文献39 特開平9−328628号公報
特許文献40 特開平9−328629号公報
特許文献41 特開平10−17571-号公報
特許文献42 特開平10−53759-号公報
特許文献43 特開平10−298545-号公報
特許文献44 特開平11−67449-号公報
特許文献45 特開平9−157643号公報
特許文献46 特許第3508353号公報
特許文献47 特開平10−289786号公報
特許文献48 特開平10−340785号公報
特許文献49 特開平10−340786号公報
特許文献50 特開2002−3833号公報
特許文献51 特開2003−129043号公報
特許文献52 特開2003−201472号公報
特許文献53 特開2004−124106号公報
特許文献54 特開2004−206893号公報
特許文献55 特開2003−27049号公報
特許文献56 特開2004−175674号公報
一般式[4]においてAはB、Cを側鎖に有する非共役主鎖骨格を形成することのできる任意の3価の有機残基を表す。有機残基については、一般式[2]と同様のものが例示できるが、非共役主鎖となるように選択される。
Aの具体例をE−1〜E−12に示すがこれらに限定されるものではない。
Aの具体例をE−1〜E−12に示すがこれらに限定されるものではない。
共重合体を形成する際の非共役主鎖骨格モノマーの重合様式はラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合などのビニル重合、縮重合、開環重合、種々の重合反応による共重合体形成を行うことができ、重合方法は特に限定しないが、本発明では特にビニル重合モノマーの重合による共重合体形成反応が好ましい。
本発明の一般式[4]のBは、直接結合、または、置換もしくは未置換のアリーレン基、置換もしくは未置換のヘテロアリーレン基、および置換もしくは未置換のエテニレン基からなる群より一つ以上選ばれてなる2価の有機残基である。前記アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基が置換基を有する場合、置換基同士が一体となって新たな環を形成することがあってもよい。
本発明の一般式[4]のCは、一般式[5]および/または一般式[6]で表される。R16〜R28の置換基は、一般式[2]の有機残基の説明したものと同様のものが挙げられる。
また、一般式[4]のB、Cからなる一価の有機残基は、あるいは、アミノ基を有するユニットのアミノ基が側鎖にある場合のアミノ基を含む有機残基は、非共役主鎖骨格モノマーの段階で導入されていなくとも、非共役主鎖骨格が形成されたあと、導入・変性されてもよい。
一般式[4]で表されるユニット、およびアミノ基を有するユニットの共重合体において、アミノ基を有するユニットの、アミノ基は、共重合体の主鎖または側鎖に存在する。
好ましくは、下記一般式[7]で表される構造を有するユニットである。
好ましくは、下記一般式[7]で表される構造を有するユニットである。
[式中E、およびFは、それぞれ独立に置換もしくは未置換のアリーレン基、置換もしくは未置換のヘテロアリーレン基、置換もしくは未置換のエテニレン基からなる群より1つ以上選ばれてなる2価の有機残基を表す(ただし、エテニレン基が選ばれる場合は、2つの、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基の間になる場合である。)。]
[式中D、E、Fは、それぞれ独立に置換もしくは未置換のアリーレン基、置換もしくは未置換のヘテロアリーレン基、置換もしくは未置換のエテニレン基からなる群より1つ以上選ばれてなる2価の有機残基を表す(ただし、エテニレン基が選ばれる場合は、2つの、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基の間になる場合である。)。]
[式中Dは、置換もしくは未置換のアリーレン基、置換もしくは未置換のヘテロアリーレン基、置換もしくは未置換のエテニレン基からなる群より1つ以上選ばれてなる2価の有機残基を(ただし、エテニレン基が選ばれる場合は、2つの、アリーレン基もしくはヘテロアリーレン基の間になる場合である。)を表し、HおよびIは置換もしくは未置換のアリール基または置換もしくは未置換のヘテロアリール基群より1つまたは2つ選ばれてなる1価の有機残基を表し、Gは非共役の3価の有機残基を表す。]
一般式[9]のGは、前述の例一般式[4]のAの同様のものが例示できる。
一般式[9]のGは、前述の例一般式[4]のAの同様のものが例示できる。
アミノ基を有するユニットは、さらに好ましくは以下、H−1からH−12に示す構造が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本発明で用いられる発光層形成材料は、一般式[4]で表されるユニットと、その他のユニットとの共重合体であることが好ましい。その他のユニットとしては、アミノ基を有するユニット、電子輸送性の骨格を有するユニットなどが挙げられる。
一般式[4]、[7]〜[9]におけるアリーレン基は、一般式[2]で説明したアリーレン基と同様のものが挙げられる。
一般式[4]、[7]〜[9]におけるヘテロアリーレン基は、一般式[2]で説明したヘテロアリーレン基と同様のものが挙げられる。
一般式[4]、[7]〜[9]におけるエテニレン基としては、エテニレン基、1−メチルエテニレン基、1−エチルエテニレン基などが挙げられる。
なお、本発明の一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体は、ランダム、ブロック、またはグラフト共重合体であってもよく、それらの中間的な構造を有する高分子たとえばブロック性をもつランダム共重合体であってもよい。
本発明の一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体はさらにスチレンおよびその誘導体、アクリル酸およびその誘導体、マレイン酸およびその誘導体、有機酸ビニルエステルなどと共重合体としてもよい。
本発明の一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体はさらにスチレンおよびその誘導体、アクリル酸およびその誘導体、マレイン酸およびその誘導体、有機酸ビニルエステルなどと共重合体としてもよい。
本発明の一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体は耐熱性、薄膜状態の安定性を考えると重量平均分子量は特に限定しないが、たとえばゲルパーミエイションクロマトグラフィー測定法によるポリスチレン換算で1000〜1000000、特に3000〜500000であることが好ましい。
ポリマーに用いられるユニットの構造例を表1に具体的に示すが、本発明のポリマーは以下の代表例に限定されるものではない。表1は、各ユニットモノマーの構造を示すのみで、その重合形態を示したものではない。また、表中の%は、モル%を表す。
ポリマーに用いられるユニットの構造例を表1に具体的に示すが、本発明のポリマーは以下の代表例に限定されるものではない。表1は、各ユニットモノマーの構造を示すのみで、その重合形態を示したものではない。また、表中の%は、モル%を表す。
本発明で用いられる分子量5000以下の発光材料は、単独で使用しても、他の有機材料や無機材料と併用して使用してもよい。併用する有機材料は低分子有機材料であっても高分子有機材料であってもよい。また、他の高分子有機材料と積層塗布して使用することも可能である。更には、低分子化合物と混合したり、積層したりして使用することも可能である。この場合、低分子化合物はポリマーバインダーと混合して塗布しても、真空蒸着、スパッタリング等の方法で積層してもよい。以下、本発明の有機発光素子材料の具体例を示すが、それらは本発明を限定するものではない。
本発明で用いられる一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体は、さらに、発光材料あるいはドーピング材料と併用して用いる。
発光材料またはドーパント材料としては、ポリアルキルフルオレン誘導体、およびポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、その他発光性高分子を使用できる。また、この他に、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレンおよび色素レーザー用や増感用の蛍光色素等があるが、これらに限定されるものではない。
本発明で用いられる一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体は、さらに、発光材料あるいはドーピング材料と併用して用いる。
発光材料またはドーパント材料としては、ポリアルキルフルオレン誘導体、およびポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、その他発光性高分子を使用できる。また、この他に、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレンおよび色素レーザー用や増感用の蛍光色素等があるが、これらに限定されるものではない。
一般式[4]で表されるユニットとアミノ基を有するユニットの共重合体の、発光材料またはドーパント材料として特に三重項励起子からの発光が可能な発光材料が好ましい。三重項励起子からの発光が可能な発光材料としては、三重項発光性の金属錯体があり、イリジウム錯体Ir(ppy)3(Tris-Ortho-Metalated Complexof Iridium (III) with 2-Phenylpyridine)等が知られている。Ir(ppy)3を用いた緑色発光素子は8%の外部量子収率を達成しており、従来有機発光素子の限界といわれていた外部量子収率5%を凌駕した(Applied Physics Letters 75, 4(1999))。その他Ir錯体化合物、金属配位ポリフィリン化合物が本発明の有機発光素子用材料と共に使用可能であるがこれらに限定されるものではない。
発光層には、必要があればさらに正孔注入材料や電子注入材料を使用することもできる。有機電界発光素子は、多層構造にすることにより、クエンチングによる輝度や寿命の低下を防ぐことができる。必要があれば、発光材料、ドーパント材料、正孔注入材料や電子注入材料を組み合わせて使用することが出来る。また、ドーパント材料により、発光輝度や発光効率の向上、赤色や青色の発光を得ることもできる。また、正孔注入帯域、発光層、電子注入帯域は、それぞれ二層以上の層構成により形成されても良い。その際には、正孔注入帯域の場合、電極から正孔を注入する層を正孔注入層、正孔注入層から正孔を受け取り発光層まで正孔を輸送する層を正孔輸送層と呼ぶ。同様に、電子注入帯域の場合、電極から電子を注入する層を電子注入層、電子注入層から電子を受け取り発光層まで電子を輸送する層を電子輸送層と呼ぶ。これらの各層は、材料のエネルギー準位、耐熱性、有機層もしくは金属電極との密着性等の各要因により選択されて使用される。
正孔注入層形成材料としては、正孔を輸送する能力を持ち、陽極からの正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成した励起子の電子注入帯域または電子注入材料への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が挙げられる。具体的には、PEDOT・PSS、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、イミダゾールチオン、ピラゾリン、ピラゾロン、テトラヒドロイミダゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾン、ポリアリールアルカン、スチルベン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリフェニルアミン等と、それらの誘導体、およびポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導電性高分子等の高分子材料等があるが、これらに限定されるものではない。
本発明において、さらに、陰極層と発光層との間に電子注入層および/または電子輸送層を設けることができる。電子注入層を形成する電子注入層形成材料および/または電子輸送層を形成する電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料としては、電子を輸送する能力を持ち、陰極からの正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層で生成した励起子の正孔注入帯域への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が挙げられる。例えば、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等とそれらの誘導体があるが、これらに限定されるものではない。また、正孔注入材料に電子受容物質を、電子注入材料に電子供与性物質を添加することにより増感させることもできる。
本発明で使用される有機化合物薄膜の成膜方法としては、特に限定はなく、例えば粉末状態からの真空蒸着法、溶媒に溶解した後、塗布する方法(例えばインクジェット法、スプレイ法、印刷法、スピンコーテング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法など)などを用いることが出来るが、素子製造工程の簡略化、加工性、大面積化の観点から塗布方式が好ましい。塗布方式で成膜する場合に用いる溶媒としては、ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロホルム、などの有機ハロゲン系溶媒、テトラヒドロフラン、1.4-ジオキサンなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、またはこれらの混合溶媒であっても良い。高分子の構造、分子量によっても異なるが、通常溶媒の0.01から10重量%、好ましくは0.1から5重量%溶解した溶液を用いて成膜する。
特に、発光層、電子輸送層の少なくともいずれかは、塗工方式で形成されることが好ましい。
特に、発光層、電子輸送層の少なくともいずれかは、塗工方式で形成されることが好ましい。
有機電界発光素子の陽極に使用される導電性物質としては、4eVより大きな仕事関数を持つものが好適であり、炭素、アルミニウム、セシウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジウム等およびそれらの合金、ITO基板、NESA基板と称される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性樹脂が用いられる。
陰極に使用される導電性物質としては、4.0eVより小さな仕事関数を持つものが好適であり、マグネシウム、バリウム、カルシウム、セシウム、錫、鉛、チタニウム、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン等およびそれらの合金が用いられるが、これらに限定されるものではない。陽極および陰極は、必要があれば二層以上の層構成により形成されていても良い。
陰極に使用される導電性物質としては、4.0eVより小さな仕事関数を持つものが好適であり、マグネシウム、バリウム、カルシウム、セシウム、錫、鉛、チタニウム、イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン等およびそれらの合金が用いられるが、これらに限定されるものではない。陽極および陰極は、必要があれば二層以上の層構成により形成されていても良い。
本発明の有機電界発光素子は、壁掛けテレビ等のフラットパネルディスプレイや、平面発光体として、複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器類等の光源、表示板、標識灯等へ応用が考えられ、その工業的価値は非常に大きい。
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。説明中、部は重量部、%は重量%を表す。
製造例1
P−1の合成方法
製造例1
P−1の合成方法
乾燥窒素気流下、p-ブロモヨードベンゼン (15.4g、54.4mmol) 、カルバゾール (10.0g、59.8mmol) 、Cu粉末0.3g、K2CO3 (7.9g、57.0mmol) と溶媒として1,3-dimethylimidazilijinone 100ml加え、190℃にて18時間撹拌した。反応液を水700mlに注ぎ、析出物をろ過後、70℃で乾燥してクルード生成物を得た。のち、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて単離精製し、化合物(5)を得た。収率55%。この化合物(5)の構造決定は、元素分析、質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトル等により行った。
四つ口フラスコに冷却管をつけ、化合物(5)(2.5g, 7.8mmol)、4-ビニルフェニルボロニックアシッド (1.72g, 11.6mmol)にTHF (30ml) を加えて撹拌した。ここに2M K2CO3 aq (30ml)を加えた。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0) (Pd(PPh3)) (200mg, 174mmol) およびTHF (10ml) を加え、80℃で24時間環留した。カラムクロマトグラフィーおよびメタノール再沈殿により精製し、化合物(6)を得た。収率は62%であった。この化合物(6)の構造決定は、元素分析、質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトル等により行った。
四つ口フラスコに冷却管をつけ、4−ブロモ−N,N−ジトリルアミン(6.79g, 19.27mmol)、4-ビニルフェニルボロニックアシッド (3.0g, 20.27mmol)にTHF (50ml) を加えて撹拌した。ここに2M K2CO3 aq (50ml)を加えた。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0) (Pd(PPh3)) (351mg, 304mmol) およびTHF (10ml) を加え、80℃で24時間環留した。カラムクロマトグラフィーおよびメタノール再沈殿により精製し、化合物(7)を得た。収率は65%であった。この化合物(7)の構造決定は、元素分析、質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトル等により行った。
シュレンク型フラスコに化合物(6)および化合物(7)をそれぞれ0.8g、0.2g入れて真空脱気を数回繰り返した。ここにアゾビスイソブチロニトリル(0.02g)、THF (2.7ml)を加え、70℃で9時間撹拌した。反応液は粘度を帯びてきた。メタノール再沈殿により精製を行った。収率は90%であった。得られた白色粉末を、元素分析、GPC分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトル等を行った結果、化合物P−1であると判明した。化合物P−1の、赤外線吸収スペクトルを図4に示す。
製造例2
P−10の合成方法
P−10の合成方法
シュレンク型フラスコに化合物(8)、化合物(6)および化合物(7)をそれぞれ0.34g、0.45g、0.1g入れて真空脱気を数回繰り返した。ここにアゾビスイソブチロニトリル(0.02g)、THF (2.7ml)を加え、70℃で9時間撹拌した。反応液は粘度を帯びてきた。メタノール再沈殿により精製を行った。収率は90%であった。得られた白色粉末を、元素分析、GPC分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトル等を行った結果、化合物P−10であると判明した。化合物P−10の、赤外線吸収スペクトルを図5に示す。
以下に本発明の有機発光素子用材料を用いた実施例を具体的に示すが、本発明はこれにより限定されるものではない。
実施例1
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料A−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子1を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図6の様になる。
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料A−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子1を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図6の様になる。
比較例1
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子2を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図7の様になる。
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子2を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図7の様になる。
実施例2
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料B−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子3を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図8の様になる。
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料B−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料C−2を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子3を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図8の様になる。
実施例3
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料B−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料P−1およびイリジウム錯体(化合物(17)) (3%)を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子4を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図9の様になる。
洗浄したITO電極付きガラス板上に、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシ)-2,5-チオフェン/ポリスチレンスルホン酸)をスピンコート法で60nmの膜厚に製膜した。ついで、電子ブロッキング材料B−1を10nmの膜厚で成膜し、さらに、トルエン溶媒に溶解させた発光材料P−1およびイリジウム錯体(化合物(17)) (3%)を膜厚50nmでスピンコート法にて塗布し、減圧乾燥を行った。この塗布基板に真空蒸着法により、Alq3を40nm成膜し電子輸送層を形成した。さらに、LiFを1nm、Alを200nmの膜厚で電極を形成させ、有機EL素子4を作製した。
この素子のHOMO値とLUMO値は、図9の様になる。
本発明の有機EL素子は低駆動電圧化、発光効率、発光輝度の向上を達成するものであり、併せて使用される発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電極材料等および素子作製方法を限定するものではない。
表2から明らかなように本発明の電子ブロッキング層を用いた有機電界発光素子(素子1)と用いない有機電界発光素子(素子2)を比較すると前者のほうが低駆動電圧、高効率発光であることが確認できる。
従来に比べて低駆動電圧、高発光効率の有機EL素子を得ることができる。
1は陽極層
2は陰極層
3は電子ブロッキング層
4は発光層
5は正孔注入層
6は電子輸送層
6は電子輸送層
2は陰極層
3は電子ブロッキング層
4は発光層
5は正孔注入層
6は電子輸送層
6は電子輸送層
Claims (8)
- 陽極層および陰極層の両電極層間に、正孔注入層と電子ブロッキング層と発光層とを含む複数層の有機化合物薄膜を形成してなる有機電界発光素子において、
前記電子ブロッキング層を形成する電子ブロッキング層形成材料のLUMO値が、発光層を形成する発光層形成材料のLUMO値よりも0.1eV以上低いものである有機電界発光素子。 - 電子ブロッキング層形成材料が、アミノ基を有する化合物である請求項1記載の有機電界発光素子。
- 電子ブロッキング層形成材料が、下記一般式[1]、および/または下記一般式[2]で示される繰り返し単位を含む化合物を含む請求項2記載の有機電界発光素子。
一般式[1]
一般式[2]
一般式[3]
- 発光層が、発光層形成材料を溶媒に溶解させ、塗布方式で形成されたものである請求項1〜3いずれか記載の有機電界発光素子。
- 発光層形成材料が、分子量5000以下の発光材料である請求項1〜4いずれか記載の有機電界発光素子。
- 発光層形成材料が、下記一般式[4]で表されるユニットと、アミノ基を有するユニットとの共重合体、および、三重項励起子からの発光が可能な発光材料を含む請求項1〜5いずれか記載の有機電界発光素子。
一般式[4]
Cは下記一般式[5]または一般式[6]で表される一価の有機残基を表す。]
一般式[5]
Xは直接結合、−O−、−S−、−Se−、−NH−、−NR23−(R23はアルキル基またはアリール基を表す。)、−S (=O)2−、−(CO)−、−COO−、−OCO−、−CH2−を示し、
R16〜R22は互いに結合してアリール環を形成しても良く、さらにそのアリール環に置換基を有しても良い。]
一般式[6]
- 正孔注入層を形成する正孔注入層形成材料が、PEDOT・PSS(ポリ(3,4−エチレンジオキシ)−2,5−チオフェン・ポリスチレンスルホン酸)であることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の有機電界発光素子。
- さらに、陰極層と発光層との間に電子注入層および/または電子輸送層が形成されてなり、
前記電子注入層を形成する電子注入層形成材料および/または電子輸送層を形成する電子輸送層形成材料を溶媒に溶解させ、塗布方式で形成されたものである請求項1〜7いずれか有機電界発光素子。
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-
2005
- 2005-03-09 JP JP2005064857A patent/JP2006253251A/ja not_active Withdrawn
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