JP2007269738A - 有機el素子用化合物及び有機el素子 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の好適な実施形態に係る有機EL素子に用いられる化合物(有機EL素子用化合物)は、上述の一般式(1)で表されるテトラアリールジアミン誘導体(以下、場合により「化合物(1)」という。)である。
図1は、本発明に係る有機EL素子の第1実施形態を示す模式断面図である。図4に示す有機EL素子100は、互いに対向して配置されている2つの電極(第1の電極1及び第2の電極2)により、ホール注入層14、ホール輸送層11、発光層10及び電子注入層13が挟持された構造を有している。ホール注入層14、ホール輸送層11、発光層10及び電子注入層13はいずれも有機層であり、第1の電極1側からこの順に積層されている。なお、電子注入層13は無機層(金属層、金属化合物層等)とすることもできる(以下同様)。
基板4としては、従来の有機EL素子が備えているものであれば、特に限定されることなく用いることができ、ガラス、石英等の非晶質基板、Si、GaAs、ZnSe、ZnS、GaP、InP等の結晶基板、Mo、Al、Pt、Ir、Au、Pd、SUS等の金属基板等を用いることができる。また、結晶質又は非晶質のセラミック、金属、有機物等の薄膜を所定基板上に形成したものを用いてもよい。
基板4の側を光取出し側とする場合には、基板4としてガラスや石英等の透明基板を用いることが好ましく、特に、安価なガラスの透明基板を用いることが好ましい。透明基板には、発色光の調整のために、色フィルター膜や蛍光物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜等を設けてもよい。
第1の電極1はホール注入電極(陽極)として機能する。そのため、第1の電極1の材料としては、従来の有機EL素子が備えているものであれば、特に限定されることなく用いられるが、その第1の電極1に隣接する層に効率よく且つ均一に電界を印可できる材料が好ましい。
第2の電極2は電子注入電極(陰極)として機能する。第2の電極2の材料としては、従来の有機EL素子が備えているものであれば、特に限定されることなく用いられるが、金属材料、有機金属錯体もしくは金属化合物等が挙げられ、発光層10へ効率的且つ確実に電子を注入できるように、仕事関数が比較的低い材料を用いると好ましく、また透明であってもよい。
ホール注入層14の材料としては、上述した本実施形態の有機EL素子用化合物、即ち化合物(1)が用いられる。このようなホール注入層14を備える有機EL素子は、従来の有機EL素子と比較して、十分に優れた発光効率を有し、駆動電圧の低下を十分に抑制できる。
ホール輸送層には、低分子材料、高分子材料のいずれのホール輸送性材料も使用可能であり、化合物(1)を含有していてもよい。ホール輸送性低分子材料としては、例えば、ピラゾリン誘導体、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などが挙げられる。また、ホール輸送性高分子材料としては、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)、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共重合体(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリスチレンスルホン酸共重合体(Pani/PSS)などが挙げられる。ホール輸送層の構成材料としては、化合物(1)が単独で用いられていてもよく、化合物(1)を主成分の材料として含有し、さらにホール輸送性材料を1種もしくは2種以上含有していてもよい。
発光層10の材料としては、電子とホールとの再結合により励起子が生成し、その励起子がエネルギーを放出して基底状態に戻る際に発光するような有機化合物であれば、特に限定されることなく用いることができる。具体的には、例えば、アルミニウム錯体、ベリリウム錯体、亜鉛錯体、イリジウム錯体もしくは希土類金属錯体等の有機金属錯体化合物、アントラセン、ナフタセン、ベンゾフルオランテン、ナフトフルオランテン、スチリルアミンもしくはテトラアリールジアミン又はこれらの誘導体、ペリレン、キナクリドン、クマリン、DCMもしくはDCJTBなどの低分子有機化合物、あるいは、ポリアセチレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体もしくはポリチオフェン誘導体等のπ共役系ポリマー、又は、ポリビニル化合物、ポリスチレン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリアクリレート誘導体もしくはポリメタクリレート誘導体等の非π共役系の側鎖型ポリマーもしくは主鎖型ポリマー等に色素を含有させたものなどの高分子有機化合物などを挙げることができる。また、構成材料として化合物(1)を含有させても良い。
電子輸送層12の材料としては、従来知られているものであれば、特に限定されることなく用いることができ、低分子材料、高分子材料のいずれの電子輸送材料も使用可能である。電子輸送性低分子材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、フェナントロリン及びその誘導体、並びにこれらの化合物を配位子とする金属錯体などが挙げられる。また、電子輸送性高分子材料としては、ポリキノキサリン、ポリキノリンなどが挙げられる。電子輸送層12の材料は、1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電子注入層13の構成材料は、従来の有機EL素子において電子注入層に用いられているものであれば特に限定されることはなく、リチウム等のアルカリ金属、フッ化リチウム、酸化リチウム等を用いることができる。この電子注入層13を備えることにより、有機EL素子は、第2の電極(電子注入電極)2からの電子の注入を容易にし、電子を安定に輸送し、更には有機発光層10からのホールを妨げる機能を有するものとなる。それにより、有機EL素子の発光効率が向上するとともに駆動電圧が全体的に低下する傾向にある。
N,N,N’,N’−テトラキス−(p−ビフェニル)−[1,1’;3’,1’’]−ターフェニル−4,4’’−ジアミン(化合物(I))の合成
標記化合物を以下の反応式にしたがって、下記の方法で合成した。
N,N,N’,N’−テトラキス−(p−ビフェニル)−[1,1’;3’,1’’]−ターフェニル−3,3’’−ジアミン(化合物(II))の合成
標記化合物を以下の反応式にしたがって、下記の方法で合成した。
N,N,N’,N’−テトラキス−(p−ビフェニル)−[1,1’;3’,1’’]−ターフェニル−4,3’’−ジアミン(化合物(III))の合成
標記化合物を以下の反応式にしたがって、下記の方法で合成した。
N,N,N’,N’−テトラキス−(p−ビフェニル)−[1,1’;4’,1’’]−ターフェニル−3,3’’−ジアミン(化合物(IV))の合成
標記化合物を以下の反応式にしたがって、下記の方法で合成した。
まず、用意したガラス基板上に、ホール注入電極(陽極)としてのITOを200nmの厚さに成膜し、パターニングした。次に、中性洗剤、アセトン及びエタノールの混合液を用いて、該ガラス基板の超音波洗浄を行った。続いて、そのガラス基板を混合液から引き上げて乾燥した後、酸素置換されたチャンバー内で、赤外線照射を行うことにより、酸素をオゾン化し、基盤表面をオゾン洗浄した。そして洗浄後のガラス基板を蒸着装置(アルバック製)の基板ホルダーに固定して、1×10−4Paまで減圧した。次いで、合成例1で得られた化合物(I)をそのガラス基板上に蒸着し、100nmの厚さを有するホール注入層を形成した。
合成例1で得られた化合物(I)を用いる代わりに合成例2で得られた化合物(II)を用いてホール注入層を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例2の有機EL素子を得た。
合成例1で得られた化合物(I)を用いる代わりに合成例3で得られた化合物(III)を用いてホール注入層を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例3の有機EL素子を得た。
合成例1で得られた化合物(I)を用いる代わりに合成例4で得られた化合物(IV)を用いてホール注入層を形成した以外は実施例1と同様にして、実施例4の有機EL素子を得た。
合成例1で得られた化合物(I)を用いる代わりに下記式(16)で表される化合物(以下、化合物(16)ともいう。)を用いてホール注入層を形成した以外は実施例1と同様にして、比較例1の有機EL素子を得た。
合成例1で得られた化合物(I)を用いる代わりに下記式(17)で表される化合物(以下、化合物(17)ともいう。)を用いてホール注入層を形成した以外は実施例1と同様にして、比較例2の有機EL素子を得た。
上記の実施例1〜4及び比較例1、2に用いた化合物(I)〜(IV)、(16)及び(17)のガラス転移温度(Tg)及び蒸着温度を表76に示す。なお、ガラス転移温度は示差走査熱量測定により決定した。
上記のようにして得られた実施例1〜4及び比較例1、2の有機EL素子について、真空中、室温にて、10mA/cm2の定電流駆動時の初期輝度及び駆動電圧、並びに、50mA/cm2の定電流駆動時の輝度が半減するまでの寿命(輝度半減寿命)をそれぞれ測定した。それらの結果を表77に示す。
Claims (7)
- 下記一般式(1)で表される有機EL素子用化合物。
[式(1)中、Arは上記一般式(a)で表される二価の基、R1は水素原子又は置換基を有していてもよいフェニル基を示す。R2〜R4はそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、総炭素数2〜8のN,N−ジアルキルアミノ基、炭素数1〜4のアルコキシ基、置換基を有していてもよいフェニル基又は炭素数3〜5且つ窒素数1〜3の含窒素複素環基を示す。R5〜R8はそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、総炭素数2〜8のN,N−ジアルキルアミノ基又は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。n2〜n4は0又は1〜5の整数、n5〜n8は0又は1〜4の整数を示す。但し、R1が水素原子である時、n2は1〜5の整数であり、且つR2の少なくとも1つは置換基を有してもよいフェニル基である。式(a)中、R11〜R13はそれぞれ独立に、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数2〜6のN,N−ジアルキルアミノ基又は炭素数1〜3のアルコキシ基を示し、m1〜m3は0又は1〜4の整数を示す。但し、R11〜R13を除いた上記一般式(a)が上記一般式(1)中で、4,4”−ジアミノ−[1,1’;4’,1”]ターフェニル骨格を形成する場合を除く。] - R1が置換基を有していてもよいフェニル基、R2〜R4及びR5〜R8がそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、総炭素数2〜8のN,N−ジアルキルアミノ基又は置換基を有していてもよいフェニル基である、請求項1記載の有機EL素子用化合物。
- m1〜m3が0である、請求項1又は2記載の有機EL素子用化合物。
- 合計で11〜13個のベンゼン環を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機EL素子用化合物。
- R1がフェニル基、n2〜n4及びn5〜n8が0である、請求項1〜4のいずれか1項記載の有機EL素子用化合物。
- 互いに対向して配置されている2つの電極間に、1又は2以上の有機層を備える有機EL素子であって、
前記有機層のうち少なくとも1層は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機EL素子用化合物を含む、有機EL素子。 - 前記有機EL素子用化合物を含む有機層がホール注入層である請求項6記載の有機EL素子。
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