JP3126468B2 - 有機el素子 - Google Patents

有機el素子

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JP3126468B2 JP04048320A JP4832092A JP3126468B2 JP 3126468 B2 JP3126468 B2 JP 3126468B2 JP 04048320 A JP04048320 A JP 04048320A JP 4832092 A JP4832092 A JP 4832092A JP 3126468 B2 JP3126468 B2 JP 3126468B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低電圧で発光する有機E
L素子に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、有機物の薄膜を用いた各種電子デ
バイスの研究が盛んに行われている。その中でも、アモ
ルファス薄膜は結晶粒界がないので、透明性、均一性、
安定性の点で特に優れている。例えば、電子写真用有機
感光体には、アモルファス高分子中に電荷発生剤や電荷
輸送剤が均一に分散あるいは溶解したアモルファス薄膜
が用いられている。また、ラングミュア・ブロジェット
(LB)法で成膜される有機物の超薄膜においても、ア
モルファスポリマーやアモルファス色素からなるLB膜
は、結晶性の脂肪酸LB膜よりも均一性に優れ、各種電
子デバイスの絶縁薄膜として用いられている。
【0003】さらに最近、エレクトロルミネッセンス
(EL)素子に関して、有機物の多層蒸着膜を用いたも
のが開発されている(例えば特開昭63−26469
2、特開昭63−295695、特開平1−24339
3、特開平1−245087)が、これらの有機EL素
子でも、印加電圧を低くするため、かつ上部電極の蒸着
プロセスに耐えて素子の動作を安定化させるために、数
10nmの膜厚のアモルファス薄膜が用いられる。
【0004】しかしながら、これらの有機EL素子はア
モルファス薄膜が低分子材料で形成されているため、素
子形成直後には均一なアモルファス状態であっても、次
第に結晶化、不均一し、安定な発光が得られなくなると
いう問題があった。
【0005】これに対し、ポリマーなど高分子材料を用
いてアモルファス薄膜を形成することも考えられるが、
ポリマーでは蒸着膜を成膜することが極めて困難であ
り、ポリマー溶液をキャストして成膜する方法では、薄
膜の厚さを薄くしようとすると欠陥が多くなる。また、
LB法によれば均一で欠陥の少ない薄膜を得ることがで
きるが、LB法に適したポリマー合成が困難であるう
え、LB法という操作自体が蒸着に比べて煩雑である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
有機EL素子では、有機薄膜が徐々に結晶化、不均一化
するため、安定した発光を長期間得ることができなかっ
た。本発明の目的は、このような問題を解決して、長期
間にわたって均一で安定な有機薄膜を有し、良好な特性
を維持できる有機EL素子を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、対向す
る一対の電極と、この電極間に形成された有機膜とから
なる有機EL素子において、互いに個数の異なる同一の
色素骨格を分子内に有し、かつその個数はいずれも10
個以下である複数種の有機分子を含有する有機薄膜を構
成単位として備えることを特徴とする有機EL素子であ
る。なおここでの色素骨格とは、吸収スペクトルのピー
ク波長がその色素骨格でほぼ決まり、分子内にその色素
骨格が複数個あっても、分子内にその色素骨格を一つし
か含まない分子との吸収スペクトルのピーク波長の違い
が数10nm以内とあまり変化しないような色素骨格の
単位を意味する。また本発明において、上記有機分子が
分子内に有する同一の色素骨格の個数が10以下に限定
されるのは、この範囲を外れると有機分子の分子量が大
きく、色素骨格を分解することなく蒸着膜を成膜するこ
とが困難であり、均一で欠陥の少ない有機薄膜が得られ
ないからである。さらに、分子内に有する同一の色素骨
格の個数が10以下である有機分子によれば、発光スペ
クトルのバンド幅が狭いので、所望の波長領域の光を発
光する有機EL素子を容易に実現することができる。本
発明の有機EL素子において、上述したような有機薄膜
は次のようにして成膜することができる。
【0008】第1は、同一の色素骨格を多数分子内に有
し、かつ色素骨格よりも低温で熱分解する結合を主鎖に
有するポリマーまたはオリゴマーを真空下での蒸着プロ
セスの蒸着源とする方法である。この方法では、加熱に
よって主鎖の結合が先に熱分解されてポリマーまたはオ
リゴマーの重合度が徐々に低下するが、色素骨格自体の
分解は起こらない。そして、ある分子量以下になった低
分子量の分子が真空中に飛び出して蒸着が始まり、最終
的には温度および真空度で決まる最も高分子量のオリゴ
マーまで、互いに異なる個数の色素骨格を分子内に有す
る複数種の有機分子が蒸着される。またこの方法では、
基板上で分子の再結合が起こりやすく、真空中に飛び出
した分子よりも分子量の大きい有機分子を含有する有機
薄膜が形成されることもある。したがって、同一の色素
骨格を10を超えて分子内に有する有機分子が有機薄膜
中で生成されることもあるが、本発明では、有機薄膜中
におけるこのような有機分子の少量の含有は許容され
る。
【0009】ここで、ポリマーまたはオリゴマーの主鎖
に導入される熱分解性の結合は、色素骨格の熱分解性と
の相対的な関係で決定される。このため、色素骨格に応
じて熱分解性の結合が選択される。ただし、一般的には
結合エネルギーが比較的小さく、ラジカルが生じやすい
単結合が好ましい。このような熱分解性の結合として
は、例えばベンジル炭素−ヘテロ原子結合などが挙げら
れる。
【0010】第2は、互いに個数の異なる同一の色素骨
格を分子内に有し、かつその個数がいずれも10以下で
ある複数種の有機分子の混合物を真空下で蒸着するか、
または、これらの有機分子を各々別の蒸着源から共蒸着
する方法である。なお、このような複数種の有機分子の
混合物は、反応の停止が起こりやすい重合条件でモノマ
ーの重合反応を行うことにより簡便に得ることができ
る。
【0011】本発明の有機EL素子では、複数個の色素
骨格を分子内に有する有機分子を含有する有機薄膜を構
成単位としているため、有機薄膜が1個の色素骨格を有
する低分子量の有機分子のみを含有する場合と比較し
て、同一温度であっても分子運動が小さく有機薄膜のア
モルファス状態が安定となる。さらに、分子内に有する
同一の色素骨格の個数が互いに異なる有機分子が混合さ
れて形成された有機薄膜であるため、単一物質から形成
された有機薄膜に比べて結晶化が起こりにくく、アモル
ファス状態はより安定となる。しかも有機薄膜の光学的
電子的物性は、含有される有機分子の色素骨格で決まる
ため単一物質からなる薄膜とほぼ同様であり、優れた光
学的電気的特性を得ることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1
【0013】構造式(1)で示される熱分解性の炭素−
酸素単結合を有するトリフェニルアミン色素ポリマー
(平均重合度50)を蒸着源として、10-6Torrの
真空下での抵抗加熱により、ガラス基板表面に形成され
たITO電極上に有機薄膜を蒸着した。膜厚は水晶振動
子を用いて50nmに制御した。得られた有機薄膜は均
一で透明であり、この有機薄膜に含有される成分のマス
スペクトルを測定したところ、分子内にトリフェニルア
ミン色素骨格を1から8個有する各有機分子の分子量に
相当するピークが検出された。また、有機薄膜の可視−
紫外光吸収スペクトルはトリフェニルアミン色素骨格と
ほとんど変わらず、色素骨格の分解は生じていないこと
が確認された。
【0014】次に、上記有機薄膜の上に構造式(2)で
示されるアルミニウム・キノリン錯体を50nmの厚さ
に蒸着した。さらにその上にマグネシウム、次いで銀を
蒸着して上部電極を形成し、本発明の有機EL素子を作
製した。
【0015】この有機EL素子に所定電圧を印加して発
光させたところ、1000cd/m2 の初期輝度が得ら
れた。さらにこの条件で連続的に駆動させたところ、輝
度が半減するのに1000時間以上かかり、長期にわた
って安定した発光を得ることができた。
【0016】
【化1】
【0017】
【化2】 実施例2
【0018】構造式(3)で示されるトリフェニルアミ
ン色素のモノマーおよびオリゴマーの混合物を蒸着源と
して、10-6Torrの真空下での抵抗加熱により、ガ
ラス基板表面に形成されたITO電極上に有機薄膜を蒸
着した。膜厚は水晶振動子を用いて50nmに制御し
た。得られた有機薄膜は均一で透明であり、この有機薄
膜に含有される成分のマススペクトルを測定したとこ
ろ、分子内にトリフェニルアミン色素骨格を1から6個
有する各有機分子の分子量に相当するピークが検出され
た。また、有機薄膜の可視−紫外光吸収スペクトルはト
リフェニルアミン色素骨格とほとんど変わらず、色素骨
格の分解は生じていないことが確認された。
【0019】次に、上記有機薄膜の上に構造式(2)で
示されるアルミニウム・キノリン錯体を50nmの厚さ
に蒸着した。さらにその上にマグネシウム、次いで銀を
蒸着して上部電極を形成し、本発明の有機EL素子を作
製した。
【0020】この有機EL素子に所定電圧を印加して発
光させたところ、1000cd/m2 の初期輝度が得ら
れた。さらにこの条件で連続的に駆動させたところ、輝
度が半減するのに1000時間以上かかり、長期にわた
って安定した発光を得ることができた。
【0021】
【化3】 実施例3
【0022】構造式(3)で示されるトリフェニルアミ
ン色素のモノマーおよびオリゴマーの混合物を蒸着源と
して、10-6Torrの真空下での抵抗加熱により、ガ
ラス基板表面に形成されたITO電極上に有機薄膜を蒸
着した。膜厚は水晶振動子を用いて50nmに制御し
た。得られた有機薄膜は均一で透明であり、この有機薄
膜に含有される成分のマススペクトルを測定したとこ
ろ、分子内にトリフェニルアミン色素骨格を1から6個
有する各有機分子の分子量に相当するピークが検出され
た。また、有機薄膜の可視−紫外光吸収スペクトルはト
リフェニルアミン色素骨格とほとんど変わらず、色素骨
格の分解は生じていないことが確認された。
【0023】次に、構造式(4)で示されるアルミニウ
ム・キノリン錯体のポリマーを蒸着源として、10-6
orrの真空下での抵抗加熱により、前記有機薄膜上に
厚さ50nmの有機薄膜を蒸着した後、さらにその上に
マグネシウム、次いで銀を蒸着して上部電極を形成し、
本発明の有機EL素子を作製した。なおこのとき蒸着さ
れた有機薄膜については、別途同様の条件で成膜した単
層膜に含有される成分のマススペクトルを測定したとこ
ろ、分子内にアルミニウム・キノリン錯体色素骨格を1
から6個有する各有機分子の分子量に相当するピークが
検出された。また、有機薄膜の可視−紫外光吸収スペク
トルはアルミニウム・キノリン錯体色素骨格とほとんど
変わらず、色素骨格の分解は生じていないことが確認さ
れた。
【0024】この有機EL素子に所定電圧を印加して発
光させたところ、1000cd/m2 の初期輝度が得ら
れた。さらにこの条件で連続的に駆動させたところ、輝
度が半減するのに1500時間以上かかり、長期にわた
って安定した発光を得ることができた。
【0025】
【化4】 実施例4
【0026】構造式(1)で示される熱分解性の炭素−
酸素単結合を有するトリフェニルアミン色素ポリマー
(平均重合度50)を蒸着源として、10-6Torrの
真空下での抵抗加熱により、ガラス基板表面に形成され
たITO電極上に有機薄膜を蒸着した。膜厚は水晶振動
子を用いて50nmに制御した。得られた有機薄膜は均
一で透明であり、この有機薄膜に含有される成分のマス
スペクトルを測定したところ、分子内にトリフェニルア
ミン色素骨格を1から8個有する各有機分子の分子量に
相当するピークが検出された。また、有機薄膜の可視−
紫外光吸収スペクトルはトリフェニルアミン色素骨格と
ほとんど変わらず、色素骨格の分解は生じていないこと
が確認された。
【0027】次に、構造式(4)で示されるアルミニウ
ム・キノリン錯体のポリマーを蒸着源として、10-6
orrの真空下での抵抗加熱により、前記有機薄膜上に
厚さ50nmの有機薄膜を蒸着した後、さらにその上に
マグネシウム、次いで銀を蒸着して上部電極を形成し、
本発明の有機EL素子を作製した。なおこのとき蒸着さ
れた有機薄膜については、別途同様の条件で成膜した単
層膜に含有される成分のマススペクトルを測定したとこ
ろ、分子内にアルミニウム・キノリン錯体色素骨格を1
から6個有する各有機分子の分子量に相当するピークが
検出された。また、有機薄膜の可視−紫外光吸収スペク
トルはアルミニウム・キノリン錯体色素骨格とほとんど
変わらず、色素骨格の分解は生じていないことが確認さ
れた。
【0028】この有機EL素子に所定電圧を印加して発
光させたところ、1000cd/m2 の初期輝度が得ら
れた。さらにこの条件で連続的に駆動させたところ、輝
度が半減するのに1500時間以上かかり、長期にわた
って安定した発光を得ることができた。 比較例
【0029】10-6Torrの真空下で抵抗加熱によ
り、構造式(5)で示されるトリフェニルアミン誘導体
をガラス基板表面に形成されたITO電極上に蒸着し
た。膜厚は水晶振動子を用いて50nmに制御し、また
得られた有機薄膜は均一で透明であった。次に、上記有
機薄膜の上に構造式(2)で示されるアルミニウム・キ
ノリン錯体を50nmの厚さに蒸着した。さらにその上
にマグネシウム、次いで銀を蒸着して上部電極を形成
し、有機EL素子を作製した。
【0030】この有機EL素子に所定電圧を印加して発
光させたところ、1000cd/m2 の初期輝度が得ら
れた。しかしながらこの条件で連続的に駆動させたとこ
ろ、輝度が半減するまでの時間は200時間以下であっ
た。
【0031】
【化5】
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、長
期間安定な有機EL素子を提供することができる。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の電極と、この電極間に形
    成された有機膜とからなる有機EL素子において、互い
    に個数の異なる同一の色素骨格を分子内に有し、かつそ
    の個数はいずれも10個以下である複数種の有機分子を
    含有する有機薄膜を構成単位として備えることを特徴と
    する有機EL素子。
  2. 【請求項2】 前記色素骨格がトリフェニルアミンまた
    はアルミニウム・キノリン錯体であることを特徴とする
    請求項1記載の有機EL素子。
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