JP2721441B2 - 電界発光素子 - Google Patents
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Description
な輝度を発揮しうる発光材料を用いた電界発光素子に関
する。
Tより低消費電力で空間占有容積が少ない平面表示素子
のニーズが高まっている。このような平面表示素子とし
ては、液晶、プラズマディスプレイ等があるが、特に最
近は、発光型で表示が鮮明なEL素子が注目されてい
る。
り、無機EL素子と有機EL素子とに大別することがで
き、無機EL素子は既に実用化されている。しかしなが
ら、上記無機ELの駆動方式は、高電界の印加によって
加速された電子が、発光中心を衝突励起して発光させる
という所謂衝突励起型発光であるため、高電圧で駆動す
る必要がある。このため、周辺機器の高コスト化を招来
するという課題を有していた。
光層を挟んで仕事関数の異なる対向電極が配置された構
造であり、陽極から注入されたホールと陰極から注入さ
れた電子とが発光層中で再結合して、発光層のケイ光と
同一波長の光を発するという所謂注入型発光である。し
たがって、低電圧で駆動することができ、且つ発光層の
材料を変更することにより任意の発光色を得ることが可
能である。
合物は、置換基を変える等によってその性質が異なるた
め、無機化合物よりも材料設計の自由度が大きい。した
がって、分子の電子状態を考慮しつつ有機化合物の分子
構造を変更することによって、任意の発光材料を得るこ
とができるものと考えられる。したがって、理論上は、
青色から赤色までの全ての色を発光させることが可能で
あり、実際に、緑色、黄色、橙色を発光させる安定な発
光材料は種々提案されている。
安定且つ高輝度で発光させる発光材料は、無機EL素
子、有機EL素子を問わず、未だ開発されていない現状
にある。例えば、有機EL素子における青色の発光材料
としては、1,1,4,4,−テトラフェニル−1,3
−ブタジエン誘導体やスチリルベンゼン誘導体が提案さ
れているが、何れも製膜性に劣り、満足な輝度と安定性
とを得られるには到らない。
であり、青色発光において十分な輝度と安定性とを得る
ことができる発光材料を用いた電界発光素子を提供する
ことを目的とする。
成するために、請求項1の発明は、ホール注入電極と、
電子注入電極と、これら両電極間に設けられた有機発光
層とを有する電界発光素子において、前記有機発光層に
は、複数のオキサジアゾール環を有するオキサジアゾー
ル系化合物が用いられていることを特徴とする。
光素子において、複数のオキサジアゾール環を有するオ
キサジアゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間に
ベンゼン環を一つ有する化合物であることを特徴とす
る。請求項3の発明は、請求項1記載の電界発光素子に
おいて、複数のオキサジアゾール環を有するオキサジア
ゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間にベンゼン
環を二つ有する化合物であることを特徴とする。
光素子において、複数のオキサジアゾール環を有するオ
キサジアゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間に
アルキル鎖を有する化合物であることを特徴とする。請
求項5の発明は、請求項2記載の電界発光素子におい
て、複数のオキサジアゾール環の数が2であり、ベンゼ
ン環のオルト位(1,2位)、メタ位(1,3位)又は
パラ位(1,4位)がオキサジアゾール環によって置換
されていることを特徴とする。
光素子において、前記2か所をオキサジアゾール環によ
って置換されたベンゼン環が、更にもう1か所オキサジ
アゾール環によって置換されていることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項2記載の電界発光素子におい
て、複数のオキサジアゾール環の数が3であり、ベンゼ
ン環の1,3,5位がオキサジアゾール環によって置換
されていることを特徴とする。
光素子において、複数のオキサジアゾール環の数が2で
あり、前記2個のベンゼン環からなるビフェニル基の
4,4´位又は、2,2´位が2個のオキサジアゾール
環によって置換されていることを特徴とする。請求項9
の発明は、請求項4記載の電界発光素子において、複数
のオキサジアゾール環の数が2であり、前記アルキル鎖
の炭素数が1〜6であることを特徴とする。
発光素子において、オキサジアゾール系化合物が、前記
化1〜14に示す群から選択されることを特徴とする。
尚、上記R,R1 ,R2 ,R3 は、H,CH3 ,C2 H
5 ,C3 H7 ,(CH3 )3 C,OCH3 ,OC
2 H5 ,NH2 ,N(CH3 )2 ,N(C2 H5 )2 ,
CN,フェニル(前記化15に示す),及びシクロヘキ
シル(前記化16に示す)からなる群から選択される。
H3 ,OC2 H5 ,N(CH3 )2 及びオキサジアゾー
ル環から成る群から選択される。
ジアゾール系化合物は、実験より、製膜性が優れ、且つ
上記オキサジアゾール系化合物を有機発光層に用いた電
界発光素子は、長期間保存或いは作動させた場合であっ
ても結晶が析出せず、輝度が低下しないことが確認され
た。加えて、オキサジアゾール系化合物を有機発光層に
用いた電界発光素子は、450〜534nmの範囲にピ
ークを有する青色の発光であることが確認された。これ
らのことから、高輝度の青色発光を長期間維持すること
が可能となる。
H−A構造、SH−B構造)、3層構造に関わらず発揮
しうる。ここで、上記オキサジアゾール系化合物は、一
般に、下記化17或いは化18に示すような方法で合成
する。尚、反応時間については、各々の化合物により異
なっている。
ら成る群から選択される。
以下に説明する。図1は本発明の第1実施例に係る電界
発光素子の断面図であり、ガラス基板1上には、インジ
ウム−スズ酸化物(ITO)から成るホール注入電極
(陽極)2と、ジアミン(下記化25に示す)からなる
有機ホール輸送層3(厚み:600Å)と、オキサジア
ゾール誘導体(下記化26に示す)から成る有機発光層
4(厚み:400Å)と、MgとAgとが10:1の比
率で混合された電子注入電極(陰極)5(厚み:200
0Å)とが、順に形成されている。
のようにして作製した。先ず、ガラス基板1上にインジ
ウム−スズ酸化物(ITO)からなるホール注入電極2
が形成された基板を中性洗剤により洗浄した後、アセト
ン中で20分間、エタノール中で約20分間超音波洗浄
をした。次いで、上記基板を沸騰したエタノール中に約
1分間入れ、取り出した後、すぐに送風乾燥を行った。
この後、上記ホール注入電極2上に、ジアミンを真空蒸
着して有機ホール輸送層3を形成した後、この有機ホー
ル輸送層3上に、オキサジアゾール誘導体を真空蒸着し
て、有機発光層4を形成した。しかる後、有機発光層4
上に、MgとAgとを10:1の比率で共蒸着して、電
子注入電極5を形成して、SH−A構造の有機電界発光
素子を作製した。尚、上記蒸着はいずれも、真空度1×
10-6Torr、基板温度20℃、有機層の蒸着速度2
Å/secという条件下で行った。
に示すように、オキサジアゾールの前駆体の合成、オキ
サジアゾールの合成という工程を経て作成した。 1.オキサジアゾールの前駆体の合成 先ず、3つ口フラスコ(容量:500ml)にIsophtha
lic Dihydrazide を12.37g(63.7mmol)
装填し、さらに脱水ピリジン100mlを入れる。次
に、上記口部に冷却管を装着してフラスコ内にN2 ガス
を導入し、フラスコ内をN2 雰囲気として、ピリジンを
還流させる。この状態で、滴下ロートより4- tert-But
ylbenzoyl chloride24.37g(125.7mmo
l)を30分かけて滴下させる。滴下終了後、10時間
還流を続ける。反応が終了したら、蒸留により、ピリジ
ンを反応系より除去する。反応物はよく水洗し、真空デ
シケータ中で真空乾燥を行う。これにより、オキサジア
ゾール前駆体が作成される。上記反応を下記化27に示
す。
ゾール前駆体10gを入れ、さらにオキソ塩化リン(P
OCl3 )100mlを入れる。次に、上記口部に冷却
管を装着して、オキソ塩化リンを7時間還流させる。反
応終了後、オキソ塩化リンを蒸留により反応系外へ除去
する。反応系に残った残留オキソ塩化リンを水と反応さ
せながら、反応物を良く水洗する。反応物は、真空デシ
ケータ中で真空乾燥させる。これにより、オキサジアゾ
ールが合成される。尚、このオキサジアゾールは、昇華
精製により精製を行う。この場合の精製収率は30%で
あった。上記反応を下記化28に示す。
ったので、その結果を下記に示す。尚、括弧内は、理論
値である。 H:6.35%(6.32%) C:75.37%(75.29%) N:11.63%(11.71%) また、融点は242℃であった。
以下(A)素子と称する。 〔実験〕上記(A)素子のホール注入電極2側にプラス
のバイアスを印加したところ、波長465nmをピーク
とする青色のEL発光を得ることができた。また、駆動
電圧17V、電流密度63mA/cm2 という条件下
で、600cd/m2 という高輝度が確認された。
下記化29〜化37に示すオキサジアゾール誘導体を用
いる他は、上記第1実施例の電界発光素子と同様の構造
である。尚、有機発光層4は真空蒸着法にて形成し、且
つその厚みは400Åである。
以下それぞれ(B1)素子〜(B9 )素子と称する。 (実験)上記(B1 )素子〜(B9 )素子に用いたオキ
サジアゾールの蛍光(PL)と、EL波長と、輝度と、
電圧と、電流密度と、発光色とを調べたので、その結果
を表1に示す。
子〜(B9 )素子は青色或いは青緑色のEL発光であ
り、且つ高輝度を有していることが確認された。また、
図示はしないが、(B1 )素子〜(B9 )素子は優れた
耐久性を有していることも実験により確認している。
尚、上記実施例では、オキサジアゾール環の間にアルキ
ル鎖を有する化合物について炭素数が3の化合物のみ結
果が記述されているが、他に炭素数が1〜6についても
同様の好結果が得られる。ただし、炭素数が7以上にな
ると化合物の合成上の問題や、電界発光素子を作成する
上で真空蒸着を行う際に、化合物が飛びにくいといった
問題が生じる。
示すオキサジアゾール誘導体を用い、且つ有機発光層4
の厚みを100Åとすると共に、図2に示すように有機
発光層4と電子注入電極5との間に前記オキサジアゾー
ル誘導体(前記化27に示すもの)からなる有機電子輸
送層6(厚み:300Å)を形成するという有機3層構
造とする他は、上記第1実施例と同様の構造である。
以下(C1 )素子と称する。 〔実施例2〕有機発光層4の材料として、下記化39、
化40に示すオキサジアゾール誘導体を用いる他は、上
記実施例1と同様の構造である。
以下(C2 )素子、(C3 )素子と称する。 〔実験〕上記実施例(C1 )素子〜(C3 )素子につい
て、オキサジアゾールの蛍光(PL)と、EL波長と、
輝度と、電圧と、電流密度と、発光色とを調べたので、
その結果を表2に示す。
2側にプラスのバイアスを印加して測定を行った。
ることができるのは、有機3層構造とすることにより、
電荷キャリヤと励起子とを有機発光層4内に確実に閉じ
込めることができるということに起因するものと考えら
れる。 (第4実施例) 〔実施例1〕有機発光層4の厚みを500Åとし、且つ
電子輸送層6の厚みを400Åとすると共に、図3に示
すようにホール輸送層を形成しないSH−B構造とする
他は、上記第3実施例の実施例1と同様の構造である。
以下(D1 )素子と称する。 〔実施例2〕有機発光層4の厚みを500Åとし、且つ
電子輸送層6の厚みを400Åとすると共に、図3に示
すようにホール輸送層を形成しないSH−B構造とする
他は、上記第3実施例の実施例2の(C2 )素子と同様
の構造である。
以下(D2 )素子と称する。 〔実験〕上記(D1 )素子及び(D2 )素子のホール注
入電極2側にプラスのバイアスを印加したところ、それ
ぞれ、波長486nmをピークとする青色のEL発光、
534nmをピークとする青緑色のEL発光を得ること
ができた。
電流密度300mA/cm2 という条件下で、2080
cd/m2 の輝度が認められた。更に、(D2 )素子
は、駆動電圧17V、電流密度200mA/cm2 とい
う条件下で、2100cd/m 2 の輝度が認められた。
以上の如く本発明は、2層構造(SH−A構造、SH−
B構造)、3層構造の有機電界発光素子に関わらず適応
しうる。
合物としては、上記実施例のものに限定されるものでは
ない。
50〜534nmの範囲にピークを有する青色発光の電
界発光素子を提供でき、且つ有機発光層の製膜性が優れ
ている。したがって、電界発光素子を長期間にわたって
青色発光させることができるという効果を奏する。
電界発光素子の断面図である。
電界発光素子の断面図である。
電界発光素子の断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
れら両電極間に設けられた有機発光層とを有する電界発
光素子において、前記有機発光層には、複数のオキサジ
アゾール環を有するオキサジアゾール系化合物が用いら
れていることを特徴とする電界発光素子。 - 【請求項2】 前記複数のオキサジアゾール環を有する
オキサジアゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間
にベンゼン環を一つ有する化合物であることを特徴とす
る請求項1記載の電界発光素子。 - 【請求項3】 前記複数のオキサジアゾール環を有する
オキサジアゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間
にベンゼン環を二つ有する化合物であることを特徴とす
る請求項1記載の電界発光素子。 - 【請求項4】 前記複数のオキサジアゾール環を有する
オキサジアゾール系化合物が、オキサジアゾール環の間
にアルキル鎖を有する化合物であることを特徴とする請
求項1記載の電界発光素子。 - 【請求項5】 前記複数のオキサジアゾール環の数が2
であり、ベンゼン環のオルト位(1,2位)、メタ位
(1,3位)又はパラ位(1,4位)がオキサジアゾー
ル環によって置換されていることを特徴とする請求項2
記載の電界発光素子。 - 【請求項6】 前記2か所をオキサジアゾール環によっ
て置換されたベンゼン環が、更にもう1か所オキサジア
ゾール環によって置換されていることを特徴とする請求
項5記載の電界発光素子。 - 【請求項7】 前記複数のオキサジアゾール環の数が3
であり、ベンゼン環の1,3,5位がオキサジアゾール
環によって置換されていることを特徴とする請求項2記
載の電界発光素子。 - 【請求項8】 前記複数のオキサジアゾール環の数が2
であり、前記2個のベンゼン環からなるビフェニル基の
4,4´位又は、2,2´位がオキサジアゾール環によ
って置換されていることを特徴とする請求項3記載の電
界発光素子。 - 【請求項9】 前記複数のオキサジアゾール環の数が2
であり、前記アルキル鎖の炭素数が1〜6であることを
特徴とする請求項4記載の電界発光素子。 - 【請求項10】 前記オキサジアゾール系化合物は、下
記化1〜14に示す群から選択されることを特徴とする
請求項1記載の電界発光素子。 【化1】 【化2】 【化3】 【化4】 【化5】 【化6】 【化7】 【化8】 【化9】 【化10】 【化11】 【化12】 【化13】 【化14】 尚、上記R,R1 ,R2 ,R3 は、H,CH3 ,C2 H
5 ,C3 H7 ,(CH3 )3 C,OCH3 ,OC
2 H5 ,NH2 ,N(CH3 )2 ,N(C2 H5 )2 ,
CN,フェニル(下記化15に示す),及びシクロヘキ
シル(下記化16に示す)からなる群から選択される。
上記R´は、H,CH3 ,C2 H5 ,OCH3 ,OC2
H5 ,N(CH3 )2 及びオキサジアゾール環から成る
群から選択される。 【化15】 【化16】
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