JP3578251B2 - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な有機薄膜ＥＬ素子に関し、更に詳しくは耐熱性、機械的強度、経時変化がなく、耐久性に優れた芳香族ポリカーボネート樹脂からなる有機薄膜ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機薄膜ＥＬ素子は自己発光型であるために視野角依存性に富み、視認性が高く、さらには薄膜型の完全固体素子であるために省スペース等の観点から注目され、実用化研究への展開が開始されている。
しかしながら、エネルギー変換効率、発光量子効率のさらなる向上や、経時での有機薄膜の安定性の付与など解決すべき問題が多数ある。
【０００３】
これまで、有機薄膜ＥＬ素子は低分子を利用したものと高分子を利用したものが報告されている。低分子系においては、種々の積層構造の採用により高効率化の実現が、またドーピング法をうまくコントロールすることにより耐久性の向上が報告されている。ただし、低分子集合体の場合、長時間における経時での膜状態の変化が生じることが報告されており、膜の安定性に関して本質的な問題点を抱えている。一方、高分子系材料においては、これまで、主にＰＰＶ（ｐｏｌｙ−ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系列やｐｏｌｙ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ等について精力的に検討が行われてきた。
しかしながらこれらの材料系は純度を上げることが困難であることや、本質的に蛍光量子収率が低いことが挙げられ、高性能なＥＬ素子は得られていないのが現状である。高分子材料の場合、本質的にガラス状態が安定であることを考慮した場合、高蛍光量子効率を付与することができれば、優れたＥＬ素子の構築が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、発光層の有機薄膜層を構成する成分として、特に電荷輸送性を有し耐熱性に優れる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有した、経時変化がなく耐久性に優れる有機薄膜ＥＬ素子を提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の芳香族ポリカーボネート樹脂を含有させた有機層を有するＥＬ素子が優れた発光特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、単層または複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該有機化合物薄膜の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化１】
［式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５、ｎ及びＸは夫々前記の定義と同一。］
【０００７】
また、本発明によれば、前記発光層の有機化合物薄膜の少なくとも１層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂と電子輸送性物質、或いは更に発光性物質とを含有する層からなることを特徴とする前記有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
また、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、少なくとも１層のホール注入輸送層を有する複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該ホール注入輸送層の少なくとも１層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
また、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該発光層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層と、少なくとも１層のホール注入輸送層及び／又は少なくとも１層の電子注入輸送層、もしくは少なくとも１層のホール及び電子注入輸送層から構成されていることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【０００８】
更に、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化４】
【化５】
〔式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５、ｋ、ｊ及びＸは夫々前記の定義と同一。〕
【０００９】
また、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＶ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化６】
〔式中、Ａｒ５、ｎ及びＸは夫々前記の定義と同一。〕
【００１０】
また、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が下記一般式（５）および（３）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化７】
【化５】
〔式中、Ａｒ５、ｋ、ｊ及びＸは夫々前記の定義と同一。〕
【００１１】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層に含有させる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（Ｉ）、下記一般式（ＩＩ）又は下記一般式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）、下記一般式（ＩＶ）、或いは、下記一般式（Ｖ）、又は下記一般式（Ｖ）及び（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、第３級アミン構造を主鎖に有し、ホール輸送性と蛍光性を合わせ持つため、有機薄膜ＥＬ素子においては電荷輸送性高分子材料、或いは発光材料として使用できるものである。
【化１】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
［上記各式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５、ｎ、ｋ、ｊ及びＸは夫々前記の定義と同一。］
【００１２】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層に含有させる、上記芳香族ポリカーボネート樹脂は、従来ポリカーボネート樹脂の製造法として公知のビスフェノールと炭酸誘導体との重合と同様の方法で製造できる。
すなわち、本発明の前記一般式（ＩＩ）、又は一般式（Ｖ）で表される第３級アミノ基を有する繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（ＶＩ）又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基等を有するジオール化合物と、ビスアリールカーボネートとのエステル交換法、ホスゲンとの溶液または界面重合によるホスゲン法、或いは、ジオールから誘導されるモノクロロホーメートあるいはビスクロロホーメートを用いるクロロホーメート法等により製造される。この際、下記一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールを併用することによって、前記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポりカーボネート樹脂、或いは前記一般式（Ｖ）で表される繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を製造することができ、こうすることによって所望の特性を備えた芳香族ポリカーボネート樹脂が得られる。前記一般式（ＩＩ）で表される第３級アミノ基を有する繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位との割合、及び前記一般式（Ｖ）で表されるアミノ基を有する繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位との割合は、所望の特性により広い範囲から選択することができる。
また、前記一般式（Ｉ）、又は一般式（ＩＶ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（ＶＩ）、又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物と、一般式（ＶＩＩＩ）から誘導されるビスクロロホーメートとの界面重合あるいは溶液重合によって得られる。また一般式（ＶＩ）、又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物から誘導されるビスクロロホーメートと一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールとの重合によっても得られる。
【００１３】
【化８】
【化９】
【化１０】
ＨＯ−Ｘ−ＯＨ （ＶＩＩＩ）
〔各式（ＶＩ）〜（ＶＩＩＩ）中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５及びＸは夫々前記の定義と同一。〕
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明は、上記したように前記一般式（Ｉ）、または前記一般式（ＩＩ）、或いは該一般式（ＩＩ）および前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂、特に、前記一般式（ＩＶ）、または前記一般式（Ｖ）、或いは該一般式（Ｖ）および前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有した有機薄膜からなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子に関するものである。
【００１５】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂は、前記一般式（ＩＩ）、又は（Ｖ）で表される繰り返し単位からなる単独重合体、または、前記一般式（Ｉ）、又は（ＩＶ）で表される繰り返し単位からなる交互共重合体、更にまた前記一般式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）、又は前記一般式（Ｖ）及び（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位を構成単位とするランダムまたはブロック共重合体のいずれでもよい。
また、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量で１０００〜１００００００、好ましくは２０００〜５０００００である。
【００１６】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する、前記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）で表される各繰り返し単位を与える原料の、前記一般式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物において、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４が、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基又は複素環基の２価基を表わすが、具体例は、芳香族炭化水素基として、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ターフェニル、ピレン、フルオレン、９，９−ジメチルフルオレン等が、又複素環基として、チオフェン、ベンゾチオフェン、フラン、ベンゾフラン、カルバゾール等の２価基及び２個のアリール基が酸素、硫黄で結合したジフェニルエーテル基、ジフェニルチオエーテル基等の２価基を表わす。これらの芳香族炭化水素又は複素環基は後述のアルキル基、アルコキシ基及びハロゲン原子等を置換基として有していてもよい。
【００１７】
前記一般式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物においてＡｒ５が置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である場合の具体例としては以下のものを挙げることができる。
フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ピレニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチル−２−フルオレニル基、５Ｈ−ジベンゾ〔ａ、ｄ〕シクロヘプテニル、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基等が挙げられ、また、Ａｒ５が置換もしくは無置換の複素環基である場合の該複素環基の具体例としては、チエニル基、ベンゾチエニル基、フリル基、ベンゾフラニル基、カルバゾリル基等が挙げられる。
【００１８】
また、これら芳香族炭化水素基又は複素環基は前記したように置換基を有してもよく、以下にその置換基の具体例を挙げる。
（１）ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基。
（２）アルキル基；好ましくは、Ｃ１〜Ｃ１２とりわけＣ１〜Ｃ８、さらに好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアルキル基はさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４のアルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基もしくはＣ１〜Ｃ４のアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有しても良い。具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、トリフルオロメチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−シアノエチル基、２−エトキシエチル基、２−メトキシエチル基、ベンジル基、４−クロロベンジル基、４−メチルベンジル基、４−メトキシベンジル基等が挙げられる。
（３）アルコキシ基（−ＯＲ１）；Ｒ１は（２）で定義したアルキル基を表わす。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、２−ヒドロキシエトキシ基、２−シアノエトキシ基、ベンジルオキシ基、４−メチルベンジルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
【００１９】
（４）アリールオキシ基；アリール基としてフェニル基、ナフチル基が挙げられる。これはＣ１〜Ｃ４のアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基又はハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的にはフェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基、４−クロロフェノキシ基、６−メチル−２−ナフチルオキシ基等が挙げられる。
（５）置換メルカプト基又はアリールメルカプト基；具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
（６）アルキル置換アミノ基；アルキル基は（２）で定義したアルキル基を表わす。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基等が挙げられる。
（７）アシル基；具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、マロニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
【００２０】
次いで、一般式（ＶＩＩＩ）で示されるジオールの具体例を以下に示す。
１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ベンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の脂肪族ジオールや、１，４−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール等の環状脂肪族ジオールが挙げられる。
【００２１】
また、芳香環を有するジオールとしては、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルエタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、２，２−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−イソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（３、５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、３，３’−ジメチル−４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルオキシド、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）キサンテン、エチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、ジエチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、トリエチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、１，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−テトラメチルジシロキサン、フェノール変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【００２２】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂は、前記したように、前記一般式（ＶＩ）、又は（ＶＩＩ）で表されるアミノ基等を有するジオール化合物と、必要に応じて前記一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールとを、エステル交換法、又はホスゲン法により、或いは、前記一般式（ＶＩ）、又は（ＶＩＩ）で表されるアミノ基等を有するジオール化合物と、前記一般式（ＶＩＩＩ）でされるジオールから誘導されるビスクロロホ−メートとを、溶媒、脱酸剤の存在下で反応させる方法等により製造できる。
【００２３】
以下、前記製造法に関してさらに詳細に説明する。
エステル交換法では、不活性ガス存在下にジオール化合物とビスアリールカーボネートを混合し、通常減圧下１２０〜３５０℃で反応させる。減圧度は段階的に変化させ、最終的には１ｍｍＨｇ以下にして生成するフェノール類を系外に留去させる。反応時間は通常１〜４時間程度である。また、必要に応じて分子量調節剤や酸化防止剤を加えてもよい。ビスアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネート、ジ−ｐ−トリルカーボネート、フェニル−ｐ−トリルカーボネート、ジ−ｐ−クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネートなどが挙げられる。
【００２４】
ホスゲン法では、通常脱酸剤および溶媒の存在下に反応を行う。脱酸剤としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、ピリジンなどが用いられる。溶媒としては例えばジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素が用いられる。また、反応促進のためにたとえば第３級アミン、第４級アンモニウム塩などの触媒を用いることができ、分子量調節剤としてたとえばフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどの末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度は通常０〜４０℃、反応時間は数分〜５時間であり、反応中のｐＨは通常１０以上に保つことが好ましい。
【００２５】
ビスクロロホ−メートを用いる場合はジオール化合物を溶媒に溶解し、脱酸剤を添加し、これにビスクロロホ−メートを添加することにより得られる。脱酸剤としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンのような第３級アミンおよびピリジンが使用される。反応に使用される溶媒としては、たとえば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素およびテトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系の溶媒が好ましい。また、分子量調節剤として、たとえば、フェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどの末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度は通常０〜４０℃、反応時間は数分〜５時間である。
【００２６】
上記の方法に従って製造される芳香族ポリカーボネート樹脂には、必要に応じて酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。
【００２７】
次に、本発明の有機薄膜ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機薄膜ＥＬ素子における有機化合物薄膜層のうち上記の芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層は、スピンコート法やキャスト法等の公知の方法によって薄膜化することができる。上記芳香族ポリカーボネート樹脂はジクロロメタンやテトラヒドロフラン等の有機溶媒に容易に溶解する。従って上記芳香族ポリカーボネート樹脂を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて上記方法等により塗工し薄膜を作製できる。
電子輸送性物質や発光性物質とを含有する膜を作製する場合は、上記芳香族ポリカーボネート樹脂溶液にそれらを共に溶解させて塗工すれば作製できる。
また、異種のポリマーは相溶しにくい性質を利用して一種のポリマー媒体中に他種のポリマー微小分散相を形成するような膜を作製することもできる。この場合、樹脂の組み合わせや混合比を変えた混合溶液を作製し、これを用いて同様な湿式成膜法で塗工すればよい。この様な膜に於いては前記芳香族ポリカーボネート樹脂をポリマー媒体として使用しても良いし、微小分散相として使用しても良い。
【００２８】
これらの膜は通常２０μｍ以下と薄いので、塗工前に孔径０．４５μｍ以下、より好ましくは孔径０．１μｍ以下のフィルターで溶液を濾過して使用するのが好ましい。
また、有機薄膜ＥＬ素子における有機層が複数の有機化合物薄膜層からなり低分子化合物層を有する場合には湿式成膜法以外に真空蒸着やスパッタ法等の乾式成膜法を利用することができる。
【００２９】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を構成する発光層は、有機化合物薄膜の単層もしくは複数層から構成されてもよい。
発光層が単層から構成される場合、その層が、ポリカーボネート樹脂単独から構成されても良いし、場合によっては、電子輸送性を有する低分子化合物の分散や高分子とのブレンドまたは他の電荷輸送性ポリマーとのブレンド、さらには蛍光量子効率の極めて高い蛍光分子を微量ドーピングすることも、高効率化に有効である。
【００３０】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を構成する発光層は、さらに、必要であれば、複数層から構成することも可能である。この場合、ポリカーボネート樹脂含有層の上部にさらにスピンコート法や真空蒸着法により電子注入輸送層や他の発光層等を積層することが可能である。また、ポリカーボネート樹脂含有層を形成する前に、ホール注入輸送層を形成することも性能向上に有効な場合がある。
【００３１】
上記電子輸送性物質としては、電子を輸送する能力を持つ既存の材料を使用することができる。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、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等とその誘導体やこれまで優れた電子輸送性を有することが報告されているオキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体を利用することが可能である。
【００３２】
また、上記蛍光量子効率の極めて高い蛍光分子としては、溶液状態において強い蛍光を示すレーザー色素等やこれまで有機ＥＬ素子に発光材として使用されたきた既存の低分子蛍光性材料を利用することが可能である。例えば、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、イミダゾールキノレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体がある。
【００３３】
更に、上記ホール注入輸送層を構成する材料としては、これまで有機ＥＬ素子において機能することが報告されているフタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オキサジアゾール、トリアゾール、トリフェニルアミン系化合物、ポリシラン等の既存材料を利用することが可能である。
【００３４】
この様にして形成された有機化合物薄膜層の膜厚については特に制限はなく、通常５ｎｍから２０μｍの範囲で選ばれる。更に好ましくは５ｎｍから０．２μｍの範囲である。膜厚はピンホール等の膜欠陥の発生や発光波長での素子内での光干渉や膜厚増加により印加電圧の上昇等を加味して調整される。
【００３５】
本発明における有機薄膜ＥＬ素子の陽極としては４ｅＶ、好ましくは４．８ｅＶより大きな仕事関数を持つ金属、合金、金属酸化物等が利用される。このような電極材料の具体例としては、金、白金、パラジウム、銀、タンクステン、ニッケル、コバルト、ＩＴＯ、ＣｕＩ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明電極の利用が挙げられる。特に好ましくはＩＴＯ基板が好適である。ＩＴＯ基板の場合、表面の平滑なものが好ましく、また、表面の汚れを良く洗浄して使用する。洗浄法としては既知の方法でよいが、オゾン雰囲気下での紫外線照射や酸素雰囲気下でのプラズマ処理を行ったものが好適である。
【００３６】
一方、陰極としては、仕事関数の４ｅＶより小さい金属、合金等が利用される。このような物質の具体例としては、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、サマリウム及びこれらの合金等が利用できる。
【００３７】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を面発光素子として使用する場合は、これらの電極は少なくとも一方が素子の発光波長領域において十分透明であり、その反対側は発光波長領域において十分反射率が大きいことが望まれる。端面発光の場合には透明である必要は無い。
透明電極としては先に述べたＩＴＯが好ましく、その基板も透明なガラス板やプラスチック板が使用される。
【００３８】
得られた有機薄膜ＥＬ素子の環境の温湿度、雰囲気に対する安定性向上のために、素子の表面に保護層を設けたり、シリコンオイル等を封入して素子全体を保護することが有効である。
【００３９】
このようにして得られた本発明の有機薄膜ＥＬ素子を用い、陽極にプラスを陰極にマイナスを接続し、電圧を印加するとＥＬ発光を観測することができる。
通常有機薄膜ＥＬ素子では、通電によりジュール熱が発生しその熱により有機化合物薄膜層の再結晶化、凝集の進行等や低分子材料の拡散が生じ、これらはいずれも素子の耐久性を低下すると言う問題を有している。
本発明の有機薄膜ＥＬ素子では、有機化合物薄膜層に融点が高くアモルファス状態の安定な芳香族ポリカーボネート樹脂を使用するため、結晶化や凝集による素子劣化や拡散による素子劣化を抑制することができ、良好な耐久性を有する素子を得ることができる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４１】
製造例１
ジオール化合物として、下記構造の
【化１１】
Ｎ，Ｎ−ビス〔４−（３−ヒドロキシスチリル）フェニル〕−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン４．９６部を脱水処理したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）約４０部に溶解させ、窒素ガス気流下で撹拌しながらトリエチルアミンを３．０４部加えた後にジエチレングリコールビスクロロホーメート２．３１部をＴＨＦ約８部に溶解させた液を水浴で約２０℃に冷却しながら約３０分かけて滴下した。その後、室温でさらに２時間撹拌反応させ、４重量％のフェノールのＴＨＦ溶液を１部加え反応を終了させた。その池後、析出した塩を濾過によって除き、得られた反応液をメタノール中へ滴下して粗生成物を濾取した。この物を再びＴＨＦに溶解させてメタノール中へ滴下する再沈殿操作を２回繰り返して下記構造のポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．１）を得た。
【化１２】
【００４２】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は以下のようであった。
数平均分子量 ３２３００
重量平均分子量 １１２０００
この樹脂の赤外吸収スペクトル（フィルム）により、１７６０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。また、元素分析結果は以下のとおりであった。
【００４３】
製造例２〜４
ジオール化合物として製造例１と同様の化合物を用い、共重合種として表１に示す化合物を用い、製造例１と同様にして表１に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．２〜４）を得た。
【００４４】
【表１】
【００４５】
製造例５〜８
ジオール化合物として下記構造式の化合物を用いた以外は、製造例１と同様にして表２に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．５〜８）を得た。
【化１３】
【００４６】
【表２−（１）】
【００４７】
【表２−（２）】
【００４８】
製造例９〜１１
ジオール化合物として下記構造式の化合物を用いた以外は、製造例１と同様にして表３に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．９〜１１）を得た。
【化１４】
【００４９】
【表３】
【００５０】
製造例１２
Ｎ，Ｎ−ビス〔４−（４−ヒドロキシスチリル）フェニル〕−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン１．９８ｇ（４．０ｍｍｏｌ）と１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン１．４８ｇ（５．５ｍｍｏｌ）と４−ｔｅｒｔ−ブチルフエノール０．０２９ｇを反応容器に入れ、アルゴンガス気流下で水酸化ナトリウム１．５２ｇとナトリウムハイドロサルファイト０．０７ｇを水５０ｍｌに溶解させた液を加え撹拌した。氷冷下、トリホスゲン１．６９ｇをジクロロメタン３５ｍｌに溶解させた液を強く撹拌しながら４分かけて滴下しエマルジョンを形成させながら反応させた。そして、室温で水酸化ナトリウム０．２３ｇを加えた。その後、トリエチルアミンを２滴加え、３０℃で１２０分間反応させた。反応終了後ジクロロメタンを加え有機層を抽出した。この有機層を３％水酸化ナトリウム水溶液、２％塩酸水溶液、イオン交換水の順に洗浄した後メタノール中に再沈させ、下記構造式のポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．１２）３．６４ｇ（収率９８．１％）を得た。
【化１５】
【００５１】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は数平均分子量で６６２００、重量平均分子量で１６１２００であった。又、ガラス転移温度は２０９．５℃であった。
又、この樹脂の赤外吸収スペクトルには１７７０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。又、元素分析結果は以下のとおりであった。
【００５２】
製造例１３〜１４
製造例１２と同様にして下記構造式で示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．０３、Ｎｏ．１４）を得た。
【化１６】
【００５３】
製造例１５
Ｎ，Ｎ−ビス〔４−（４−ヒドロキシスチリル）フェニル〕−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン２．９７ｇ（６．０ｍｍｏｌ）と４−ｔｅｒｔ−ブチルフエノール０．０１８ｇを反応容器に入れ、アルゴンガス気流下で水酸化ナトリウム０．９６ｇとナトリウムハイドロサルファイト０．０７ｇを水５０ｍｌに溶解させた液を加え撹拌した。氷冷下、トリホスゲン１．０７ｇをジクロロメタン３５ｍｌに溶解させた液を強く撹拌しながら４分かけて滴下しエマルジョンを形成させながら反応させた。そして、室温で水酸化ナトリウム０．１４ｇを加えた。その後、トリエチルアミンを２滴加え、３０℃で１２０分間反応させた。反応終了後ジクロロメタンを加え有機層を抽出した。この有機層を３％水酸化ナトリウム水溶液、２％塩酸水溶液、イオン交換水の順に洗浄した後メタノール中に再沈させ、下記構造式のポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．１５）２．８０ｇ（収率８９．２％）を得た。
【化１７】
【００５４】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は数平均分子量で３３７００、重量平均分子量で７８１００であった。又、ガラス転移温度は２５２．５℃であった。
又、この樹脂の赤外吸収スペクトルには１７７０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。又、元素分析結果は以下のとおりであった。
【００５５】
実施例１
２ｍｍのストライプ状にエッチングを行ったＩＴＯ基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂の１．０ｗｔ％ジクロロメタン溶液を作製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。この溶液を使用して、ＩＴＯ基板上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚の有機発光層を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にてマスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００５６】
実施例２
実施例１と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、この場合さらにジクロロメタン溶液内に下記構造式で表わされる２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢＤ）（Ａ）を固形分の３０ｗｔ％になるように溶解させ、有機発光層を形成した。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化１８】
【００５７】
実施例３
実施例１と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ジクロロメタン溶液内に２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢＤ）を固形分の３０ｗｔ％と微量の下記構造式で表わされるペリレン誘導体（Ｂ）を固形分の３ｗｔ％溶解させ、有機発光層を形成した。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにてオレンジ色の発光が観察された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化１９】
【００５８】
実施例４
実施例１と同様に処理したＩＴＯ基板上に、実施例１と同じジクロロメタン溶液を用いてｄｉｐｐｉｎｇ法により実施例１と同様な５０ｎｍの膜を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にて５０ｎｍの下記構造式で表わされる化合物（Ｃ）のＡｌｑ分子堆積膜を形成し、さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化２０】
【００５９】
実施例５
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子にＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６０】
実施例６
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．６を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６１】
実施例７
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．７を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６２】
実施例８
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１０を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６３】
実施例９
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１２を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６４】
実施例１０
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６５】
実施例１１
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１４を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６６】
実施例１２
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６７】
実施例１３
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．６を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６８】
実施例１４
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．７を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６９】
実施例１５
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１０を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７０】
実施例１６
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１２を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７１】
実施例１７
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７２】
実施例１８
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１４を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７３】
実施例１９
２ｍｍのストライプ状にエッチングを行ったＩＴＯ基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。この上にホール注入輸送層として銅フタロシアニンの１０ｎｍの膜を真空蒸着により作製した。この上に実施例１で使用した化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂溶液を用いてスピンコート法により９０ｎｍの膜厚の有機発光層を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にてマスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７４】
実施例２０
実施例１９と同様にしてＩＴＯ基板上に銅フタロシアニン層と化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート層を作製した。この上に実施例４と同じように真空蒸着法により５０ｎｍのＡｌｑ分子堆積膜を形成し、さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７５】
実施例２１
実施例１９と同様にしてＩＴＯ基板上に銅フタロシアニン層を作製した。この上に実施例３で用いた化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂とＰＢＤとペリレン誘導体（Ｂ）の混合溶液を用いてスピンコート法で有機発光層を作製した。さらに、真空蒸着法で、下記構造式で表わされる化合物（Ｄ）のオキサジアゾール化合物の３０ｎｍの電子注入輸送層を作製した。さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにてオレンジ色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化２１】
【００７６】
【発明の効果】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、発光層を構成する有機化合物薄膜層に、トリアリールアミン構造を側鎖に有する前記一般式（Ｉ）、または前記一般式（ＩＩ）、或いは該一般式（ＩＩ）と前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を使用しており、該芳香族ポリカーボネート樹脂は電荷輸送能を持ち且つ高い機械的強度を有し、融点が高く、安定なアモルファス状態を有するため、結晶化や凝集、或いは拡散による素子の劣化を生じることがなく耐久性に優れた有機薄膜ＥＬ素子である。
また、本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、上記芳香族ポリカーボネート樹脂として、特に、前記一般式（ＩＶ）、または前記一般式（Ｖ）、或いは該一般式（Ｖ）と前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を使用したものは、上記性能において更に優れた有機薄膜ＥＬ素子である。
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な有機薄膜ＥＬ素子に関し、更に詳しくは耐熱性、機械的強度、経時変化がなく、耐久性に優れた芳香族ポリカーボネート樹脂からなる有機薄膜ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機薄膜ＥＬ素子は自己発光型であるために視野角依存性に富み、視認性が高く、さらには薄膜型の完全固体素子であるために省スペース等の観点から注目され、実用化研究への展開が開始されている。
しかしながら、エネルギー変換効率、発光量子効率のさらなる向上や、経時での有機薄膜の安定性の付与など解決すべき問題が多数ある。
【０００３】
これまで、有機薄膜ＥＬ素子は低分子を利用したものと高分子を利用したものが報告されている。低分子系においては、種々の積層構造の採用により高効率化の実現が、またドーピング法をうまくコントロールすることにより耐久性の向上が報告されている。ただし、低分子集合体の場合、長時間における経時での膜状態の変化が生じることが報告されており、膜の安定性に関して本質的な問題点を抱えている。一方、高分子系材料においては、これまで、主にＰＰＶ（ｐｏｌｙ−ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系列やｐｏｌｙ−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ等について精力的に検討が行われてきた。
しかしながらこれらの材料系は純度を上げることが困難であることや、本質的に蛍光量子収率が低いことが挙げられ、高性能なＥＬ素子は得られていないのが現状である。高分子材料の場合、本質的にガラス状態が安定であることを考慮した場合、高蛍光量子効率を付与することができれば、優れたＥＬ素子の構築が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、発光層の有機薄膜層を構成する成分として、特に電荷輸送性を有し耐熱性に優れる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有した、経時変化がなく耐久性に優れる有機薄膜ＥＬ素子を提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の芳香族ポリカーボネート樹脂を含有させた有機層を有するＥＬ素子が優れた発光特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、単層または複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該有機化合物薄膜の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化１】
【０００７】
また、本発明によれば、前記発光層の有機化合物薄膜の少なくとも１層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂と電子輸送性物質、或いは更に発光性物質とを含有する層からなることを特徴とする前記有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
また、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、少なくとも１層のホール注入輸送層を有する複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該ホール注入輸送層の少なくとも１層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
また、本発明によれば、互いに対向する陽極と陰極間に、複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該発光層が、前記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層と、少なくとも１層のホール注入輸送層及び／又は少なくとも１層の電子注入輸送層、もしくは少なくとも１層のホール及び電子注入輸送層から構成されていることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【０００８】
更に、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化４】
【０００９】
また、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＶ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化６】
【００１０】
また、本発明によれば、前記芳香族ポリカーボネート樹脂が下記一般式（５）および（３）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする前記各有機薄膜ＥＬ素子が提供される。
【化７】
【００１１】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層に含有させる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（Ｉ）、下記一般式（ＩＩ）又は下記一般式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）、下記一般式（ＩＶ）、或いは、下記一般式（Ｖ）、又は下記一般式（Ｖ）及び（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、第３級アミン構造を主鎖に有し、ホール輸送性と蛍光性を合わせ持つため、有機薄膜ＥＬ素子においては電荷輸送性高分子材料、或いは発光材料として使用できるものである。
【化１】
【００１２】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子の発光層に含有させる、上記芳香族ポリカーボネート樹脂は、従来ポリカーボネート樹脂の製造法として公知のビスフェノールと炭酸誘導体との重合と同様の方法で製造できる。
すなわち、本発明の前記一般式（ＩＩ）、又は一般式（Ｖ）で表される第３級アミノ基を有する繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（ＶＩ）又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基等を有するジオール化合物と、ビスアリールカーボネートとのエステル交換法、ホスゲンとの溶液または界面重合によるホスゲン法、或いは、ジオールから誘導されるモノクロロホーメートあるいはビスクロロホーメートを用いるクロロホーメート法等により製造される。この際、下記一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールを併用することによって、前記一般式（ＩＩ）で表される繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポりカーボネート樹脂、或いは前記一般式（Ｖ）で表される繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を製造することができ、こうすることによって所望の特性を備えた芳香族ポリカーボネート樹脂が得られる。前記一般式（ＩＩ）で表される第３級アミノ基を有する繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位との割合、及び前記一般式（Ｖ）で表されるアミノ基を有する繰り返し単位と前記一般式（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位との割合は、所望の特性により広い範囲から選択することができる。
また、前記一般式（Ｉ）、又は一般式（ＩＶ）で表される繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式（ＶＩ）、又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物と、一般式（ＶＩＩＩ）から誘導されるビスクロロホーメートとの界面重合あるいは溶液重合によって得られる。また一般式（ＶＩ）、又は一般式（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物から誘導されるビスクロロホーメートと一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールとの重合によっても得られる。
【００１３】
【化８】
ＨＯ−Ｘ−ＯＨ （ＶＩＩＩ）
〔各式（ＶＩ）〜（ＶＩＩＩ）中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５及びＸは夫々前記の定義と同一。〕
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明は、上記したように前記一般式（Ｉ）、または前記一般式（ＩＩ）、或いは該一般式（ＩＩ）および前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂、特に、前記一般式（ＩＶ）、または前記一般式（Ｖ）、或いは該一般式（Ｖ）および前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有した有機薄膜からなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子に関するものである。
【００１５】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂は、前記一般式（ＩＩ）、又は（Ｖ）で表される繰り返し単位からなる単独重合体、または、前記一般式（Ｉ）、又は（ＩＶ）で表される繰り返し単位からなる交互共重合体、更にまた前記一般式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）、又は前記一般式（Ｖ）及び（ＩＩＩ）で表される繰り返し単位を構成単位とするランダムまたはブロック共重合体のいずれでもよい。
また、本発明の芳香族ポリカーボネート樹脂の分子量は、ポリスチレン換算数平均分子量で１０００〜１００００００、好ましくは２０００〜５０００００である。
【００１６】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂を構成する、前記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）で表される各繰り返し単位を与える原料の、前記一般式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物において、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４が、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基又は複素環基の２価基を表わすが、具体例は、芳香族炭化水素基として、ベンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ターフェニル、ピレン、フルオレン、９，９−ジメチルフルオレン等が、又複素環基として、チオフェン、ベンゾチオフェン、フラン、ベンゾフラン、カルバゾール等の２価基及び２個のアリール基が酸素、硫黄で結合したジフェニルエーテル基、ジフェニルチオエーテル基等の２価基を表わす。これらの芳香族炭化水素又は複素環基は後述のアルキル基、アルコキシ基及びハロゲン原子等を置換基として有していてもよい。
【００１７】
前記一般式（ＶＩ）及び（ＶＩＩ）で表される第３級アミノ基を有するジオール化合物においてＡｒ５が置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である場合の具体例としては以下のものを挙げることができる。
フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ピレニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチル−２−フルオレニル基、５Ｈ−ジベンゾ〔ａ、ｄ〕シクロヘプテニル、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基等が挙げられ、また、Ａｒ５が置換もしくは無置換の複素環基である場合の該複素環基の具体例としては、チエニル基、ベンゾチエニル基、フリル基、ベンゾフラニル基、カルバゾリル基等が挙げられる。
【００１８】
また、これら芳香族炭化水素基又は複素環基は前記したように置換基を有してもよく、以下にその置換基の具体例を挙げる。
（１）ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基。
（２）アルキル基；好ましくは、Ｃ１〜Ｃ１２とりわけＣ１〜Ｃ８、さらに好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖または分岐鎖のアルキル基であり、これらのアルキル基はさらにフッ素原子、水酸基、シアノ基、Ｃ１〜Ｃ４のアルコキシ基、フェニル基、又はハロゲン原子、Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基もしくはＣ１〜Ｃ４のアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有しても良い。具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、トリフルオロメチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−シアノエチル基、２−エトキシエチル基、２−メトキシエチル基、ベンジル基、４−クロロベンジル基、４−メチルベンジル基、４−メトキシベンジル基等が挙げられる。
（３）アルコキシ基（−ＯＲ１）；Ｒ１は（２）で定義したアルキル基を表わす。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｔ−ブトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、２−ヒドロキシエトキシ基、２−シアノエトキシ基、ベンジルオキシ基、４−メチルベンジルオキシ基、トリフルオロメトキシ基等が挙げられる。
【００１９】
（４）アリールオキシ基；アリール基としてフェニル基、ナフチル基が挙げられる。これはＣ１〜Ｃ４のアルコキシ基、Ｃ１〜Ｃ４のアルキル基又はハロゲン原子を置換基として含有してもよい。具体的にはフェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基、４−クロロフェノキシ基、６−メチル−２−ナフチルオキシ基等が挙げられる。
（５）置換メルカプト基又はアリールメルカプト基；具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−メチルフェニルチオ基等が挙げられる。
（６）アルキル置換アミノ基；アルキル基は（２）で定義したアルキル基を表わす。具体的には、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基等が挙げられる。
（７）アシル基；具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、マロニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。
【００２０】
次いで、一般式（ＶＩＩＩ）で示されるジオールの具体例を以下に示す。
１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ベンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等の脂肪族ジオールや、１，４−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール等の環状脂肪族ジオールが挙げられる。
【００２１】
また、芳香環を有するジオールとしては、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１−フェニルエタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、２，２−ビス（３−フェニル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−イソプロピル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（３、５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、３，３’−ジメチル−４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルオキシド、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９−ビス（４−ヒドロキシフェニル）キサンテン、エチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、ジエチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、トリエチレングリコール−ビス（４−ヒドロキシベンゾエート）、１，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−テトラメチルジシロキサン、フェノール変性シリコーンオイル等が挙げられる。
【００２２】
本発明において用いる芳香族ポリカーボネート樹脂は、前記したように、前記一般式（ＶＩ）、又は（ＶＩＩ）で表されるアミノ基等を有するジオール化合物と、必要に応じて前記一般式（ＶＩＩＩ）で表されるジオールとを、エステル交換法、又はホスゲン法により、或いは、前記一般式（ＶＩ）、又は（ＶＩＩ）で表されるアミノ基等を有するジオール化合物と、前記一般式（ＶＩＩＩ）でされるジオールから誘導されるビスクロロホ−メートとを、溶媒、脱酸剤の存在下で反応させる方法等により製造できる。
【００２３】
以下、前記製造法に関してさらに詳細に説明する。
エステル交換法では、不活性ガス存在下にジオール化合物とビスアリールカーボネートを混合し、通常減圧下１２０〜３５０℃で反応させる。減圧度は段階的に変化させ、最終的には１ｍｍＨｇ以下にして生成するフェノール類を系外に留去させる。反応時間は通常１〜４時間程度である。また、必要に応じて分子量調節剤や酸化防止剤を加えてもよい。ビスアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネート、ジ−ｐ−トリルカーボネート、フェニル−ｐ−トリルカーボネート、ジ−ｐ−クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネートなどが挙げられる。
【００２４】
ホスゲン法では、通常脱酸剤および溶媒の存在下に反応を行う。脱酸剤としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、ピリジンなどが用いられる。溶媒としては例えばジクロロメタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素が用いられる。また、反応促進のためにたとえば第３級アミン、第４級アンモニウム塩などの触媒を用いることができ、分子量調節剤としてたとえばフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどの末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度は通常０〜４０℃、反応時間は数分〜５時間であり、反応中のｐＨは通常１０以上に保つことが好ましい。
【００２５】
ビスクロロホ−メートを用いる場合はジオール化合物を溶媒に溶解し、脱酸剤を添加し、これにビスクロロホ−メートを添加することにより得られる。脱酸剤としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミンのような第３級アミンおよびピリジンが使用される。反応に使用される溶媒としては、たとえば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素およびテトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル系の溶媒が好ましい。また、分子量調節剤として、たとえば、フェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールなどの末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度は通常０〜４０℃、反応時間は数分〜５時間である。
【００２６】
上記の方法に従って製造される芳香族ポリカーボネート樹脂には、必要に応じて酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤等の添加剤を加えることができる。
【００２７】
次に、本発明の有機薄膜ＥＬ素子について説明する。
本発明の有機薄膜ＥＬ素子における有機化合物薄膜層のうち上記の芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層は、スピンコート法やキャスト法等の公知の方法によって薄膜化することができる。上記芳香族ポリカーボネート樹脂はジクロロメタンやテトラヒドロフラン等の有機溶媒に容易に溶解する。従って上記芳香族ポリカーボネート樹脂を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて上記方法等により塗工し薄膜を作製できる。
電子輸送性物質や発光性物質とを含有する膜を作製する場合は、上記芳香族ポリカーボネート樹脂溶液にそれらを共に溶解させて塗工すれば作製できる。
また、異種のポリマーは相溶しにくい性質を利用して一種のポリマー媒体中に他種のポリマー微小分散相を形成するような膜を作製することもできる。この場合、樹脂の組み合わせや混合比を変えた混合溶液を作製し、これを用いて同様な湿式成膜法で塗工すればよい。この様な膜に於いては前記芳香族ポリカーボネート樹脂をポリマー媒体として使用しても良いし、微小分散相として使用しても良い。
【００２８】
これらの膜は通常２０μｍ以下と薄いので、塗工前に孔径０．４５μｍ以下、より好ましくは孔径０．１μｍ以下のフィルターで溶液を濾過して使用するのが好ましい。
また、有機薄膜ＥＬ素子における有機層が複数の有機化合物薄膜層からなり低分子化合物層を有する場合には湿式成膜法以外に真空蒸着やスパッタ法等の乾式成膜法を利用することができる。
【００２９】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を構成する発光層は、有機化合物薄膜の単層もしくは複数層から構成されてもよい。
発光層が単層から構成される場合、その層が、ポリカーボネート樹脂単独から構成されても良いし、場合によっては、電子輸送性を有する低分子化合物の分散や高分子とのブレンドまたは他の電荷輸送性ポリマーとのブレンド、さらには蛍光量子効率の極めて高い蛍光分子を微量ドーピングすることも、高効率化に有効である。
【００３０】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を構成する発光層は、さらに、必要であれば、複数層から構成することも可能である。この場合、ポリカーボネート樹脂含有層の上部にさらにスピンコート法や真空蒸着法により電子注入輸送層や他の発光層等を積層することが可能である。また、ポリカーボネート樹脂含有層を形成する前に、ホール注入輸送層を形成することも性能向上に有効な場合がある。
【００３１】
上記電子輸送性物質としては、電子を輸送する能力を持つ既存の材料を使用することができる。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、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等とその誘導体やこれまで優れた電子輸送性を有することが報告されているオキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体を利用することが可能である。
【００３２】
また、上記蛍光量子効率の極めて高い蛍光分子としては、溶液状態において強い蛍光を示すレーザー色素等やこれまで有機ＥＬ素子に発光材として使用されたきた既存の低分子蛍光性材料を利用することが可能である。例えば、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、イミダゾールキノレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体がある。
【００３３】
更に、上記ホール注入輸送層を構成する材料としては、これまで有機ＥＬ素子において機能することが報告されているフタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オキサジアゾール、トリアゾール、トリフェニルアミン系化合物、ポリシラン等の既存材料を利用することが可能である。
【００３４】
この様にして形成された有機化合物薄膜層の膜厚については特に制限はなく、通常５ｎｍから２０μｍの範囲で選ばれる。更に好ましくは５ｎｍから０．２μｍの範囲である。膜厚はピンホール等の膜欠陥の発生や発光波長での素子内での光干渉や膜厚増加により印加電圧の上昇等を加味して調整される。
【００３５】
本発明における有機薄膜ＥＬ素子の陽極としては４ｅＶ、好ましくは４．８ｅＶより大きな仕事関数を持つ金属、合金、金属酸化物等が利用される。このような電極材料の具体例としては、金、白金、パラジウム、銀、タンクステン、ニッケル、コバルト、ＩＴＯ、ＣｕＩ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明電極の利用が挙げられる。特に好ましくはＩＴＯ基板が好適である。ＩＴＯ基板の場合、表面の平滑なものが好ましく、また、表面の汚れを良く洗浄して使用する。洗浄法としては既知の方法でよいが、オゾン雰囲気下での紫外線照射や酸素雰囲気下でのプラズマ処理を行ったものが好適である。
【００３６】
一方、陰極としては、仕事関数の４ｅＶより小さい金属、合金等が利用される。このような物質の具体例としては、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、サマリウム及びこれらの合金等が利用できる。
【００３７】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子を面発光素子として使用する場合は、これらの電極は少なくとも一方が素子の発光波長領域において十分透明であり、その反対側は発光波長領域において十分反射率が大きいことが望まれる。端面発光の場合には透明である必要は無い。
透明電極としては先に述べたＩＴＯが好ましく、その基板も透明なガラス板やプラスチック板が使用される。
【００３８】
得られた有機薄膜ＥＬ素子の環境の温湿度、雰囲気に対する安定性向上のために、素子の表面に保護層を設けたり、シリコンオイル等を封入して素子全体を保護することが有効である。
【００３９】
このようにして得られた本発明の有機薄膜ＥＬ素子を用い、陽極にプラスを陰極にマイナスを接続し、電圧を印加するとＥＬ発光を観測することができる。
通常有機薄膜ＥＬ素子では、通電によりジュール熱が発生しその熱により有機化合物薄膜層の再結晶化、凝集の進行等や低分子材料の拡散が生じ、これらはいずれも素子の耐久性を低下すると言う問題を有している。
本発明の有機薄膜ＥＬ素子では、有機化合物薄膜層に融点が高くアモルファス状態の安定な芳香族ポリカーボネート樹脂を使用するため、結晶化や凝集による素子劣化や拡散による素子劣化を抑制することができ、良好な耐久性を有する素子を得ることができる。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００４１】
製造例１
ジオール化合物として、下記構造の
【化１１】
【化１２】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は以下のようであった。
数平均分子量 ３２３００
重量平均分子量 １１２０００
この樹脂の赤外吸収スペクトル（フィルム）により、１７６０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。また、元素分析結果は以下のとおりであった。
製造例２〜４
ジオール化合物として製造例１と同様の化合物を用い、共重合種として表１に示す化合物を用い、製造例１と同様にして表１に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．２〜４）を得た。
【００４４】
【表１】
製造例５〜８
ジオール化合物として下記構造式の化合物を用いた以外は、製造例１と同様にして表２に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．５〜８）を得た。
【化１３】
【表２−（１）】
【表２−（２）】
製造例９〜１１
ジオール化合物として下記構造式の化合物を用いた以外は、製造例１と同様にして表３に示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．９〜１１）を得た。
【化１４】
【表３】
製造例１２
Ｎ，Ｎ−ビス〔４−（４−ヒドロキシスチリル）フェニル〕−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン１．９８ｇ（４．０ｍｍｏｌ）と１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン１．４８ｇ（５．５ｍｍｏｌ）と４−ｔｅｒｔ−ブチルフエノール０．０２９ｇを反応容器に入れ、アルゴンガス気流下で水酸化ナトリウム１．５２ｇとナトリウムハイドロサルファイト０．０７ｇを水５０ｍｌに溶解させた液を加え撹拌した。氷冷下、トリホスゲン１．６９ｇをジクロロメタン３５ｍｌに溶解させた液を強く撹拌しながら４分かけて滴下しエマルジョンを形成させながら反応させた。そして、室温で水酸化ナトリウム０．２３ｇを加えた。その後、トリエチルアミンを２滴加え、３０℃で１２０分間反応させた。反応終了後ジクロロメタンを加え有機層を抽出した。この有機層を３％水酸化ナトリウム水溶液、２％塩酸水溶液、イオン交換水の順に洗浄した後メタノール中に再沈させ、下記構造式のポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．１２）３．６４ｇ（収率９８．１％）を得た。
【化１５】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は数平均分子量で６６２００、重量平均分子量で１６１２００であった。又、ガラス転移温度は２０９．５℃であった。
又、この樹脂の赤外吸収スペクトルには１７７０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。又、元素分析結果は以下のとおりであった。
製造例１３〜１４
製造例１２と同様にして下記構造式で示す芳香族ポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．０３、Ｎｏ．１４）を得た。
【化１６】
製造例１５
Ｎ，Ｎ−ビス〔４−（４−ヒドロキシスチリル）フェニル〕−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン２．９７ｇ（６．０ｍｍｏｌ）と４−ｔｅｒｔ−ブチルフエノール０．０１８ｇを反応容器に入れ、アルゴンガス気流下で水酸化ナトリウム０．９６ｇとナトリウムハイドロサルファイト０．０７ｇを水５０ｍｌに溶解させた液を加え撹拌した。氷冷下、トリホスゲン１．０７ｇをジクロロメタン３５ｍｌに溶解させた液を強く撹拌しながら４分かけて滴下しエマルジョンを形成させながら反応させた。そして、室温で水酸化ナトリウム０．１４ｇを加えた。その後、トリエチルアミンを２滴加え、３０℃で１２０分間反応させた。反応終了後ジクロロメタンを加え有機層を抽出した。この有機層を３％水酸化ナトリウム水溶液、２％塩酸水溶液、イオン交換水の順に洗浄した後メタノール中に再沈させ、下記構造式のポリカーボネート樹脂（Ｎｏ．１５）２．８０ｇ（収率８９．２％）を得た。
【化１７】
この樹脂の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ、ポリスチレン換算の分子量は数平均分子量で３３７００、重量平均分子量で７８１００であった。又、ガラス転移温度は２５２．５℃であった。
又、この樹脂の赤外吸収スペクトルには１７７０ｃｍ−１にカーボネートのＣ＝Ｏ伸縮振動に基づく吸収が認められた。又、元素分析結果は以下のとおりであった。
実施例１
２ｍｍのストライプ状にエッチングを行ったＩＴＯ基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂の１．０ｗｔ％ジクロロメタン溶液を作製し、孔径０．１μｍのメンブランフィルターで濾過した。この溶液を使用して、ＩＴＯ基板上にスピンコート法により１００ｎｍの膜厚の有機発光層を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にてマスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００５６】
実施例２
実施例１と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、この場合さらにジクロロメタン溶液内に下記構造式で表わされる２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢＤ）（Ａ）を固形分の３０ｗｔ％になるように溶解させ、有機発光層を形成した。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化１８】
実施例３
実施例１と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ジクロロメタン溶液内に２−（４−Ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ）−５−（４−ｔ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，３，４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅ（ＰＢＤ）を固形分の３０ｗｔ％と微量の下記構造式で表わされるペリレン誘導体（Ｂ）を固形分の３ｗｔ％溶解させ、有機発光層を形成した。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにてオレンジ色の発光が観察された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化１９】
実施例４
実施例１と同様に処理したＩＴＯ基板上に、実施例１と同じジクロロメタン溶液を用いてｄｉｐｐｉｎｇ法により実施例１と同様な５０ｎｍの膜を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にて５０ｎｍの下記構造式で表わされる化合物（Ｃ）のＡｌｑ分子堆積膜を形成し、さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化２０】
実施例５
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子にＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６０】
実施例６
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．６を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６１】
実施例７
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．７を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６２】
実施例８
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１０を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６３】
実施例９
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１２を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６４】
実施例１０
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６５】
実施例１１
実施例２と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１４を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６６】
実施例１２
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６７】
実施例１３
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．６を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６８】
実施例１４
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．７を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００６９】
実施例１５
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１０を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７０】
実施例１６
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１２を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７１】
実施例１７
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１３を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７２】
実施例１８
実施例４と同様にして有機薄膜ＥＬ素子の作製を行った。ただし、ポリカーボネート樹脂成分として化合物Ｎｏ．１４を用いた。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７３】
実施例１９
２ｍｍのストライプ状にエッチングを行ったＩＴＯ基板を煮沸アルコールにより洗浄し、さらに表面を酸素プラズマにより表面処理した。この上にホール注入輸送層として銅フタロシアニンの１０ｎｍの膜を真空蒸着により作製した。この上に実施例１で使用した化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂溶液を用いてスピンコート法により９０ｎｍの膜厚の有機発光層を形成した。十分乾燥を行った後に、蒸着装置内部に基板をセットし、１０−４Ｐａの真空度にてマスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて青色発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７４】
実施例２０
実施例１９と同様にしてＩＴＯ基板上に銅フタロシアニン層と化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート層を作製した。この上に実施例４と同じように真空蒸着法により５０ｎｍのＡｌｑ分子堆積膜を形成し、さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにて緑色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【００７５】
実施例２１
実施例１９と同様にしてＩＴＯ基板上に銅フタロシアニン層を作製した。この上に実施例３で用いた化合物Ｎｏ．１５の芳香族ポリカーボネート樹脂とＰＢＤとペリレン誘導体（Ｂ）の混合溶液を用いてスピンコート法で有機発光層を作製した。さらに、真空蒸着法で、下記構造式で表わされる化合物（Ｄ）のオキサジアゾール化合物の３０ｎｍの電子注入輸送層を作製した。さらに、マスクを介し２００ｎｍのＭｇＡｇ合金層を形成し、有機薄膜ＥＬ素子を作製した。発光面のサイズは２ｍｍ×２ｍｍであった。
このようにして作製したＥＬ素子を用い、ＩＴＯを陽極に、ＭｇＡｇを陰極に接続したところ、印加電圧１０Ｖにてオレンジ色の発光が観測された。また、この有機層は結晶化等の変質は起こさなかった。
【化２１】
【発明の効果】
本発明の有機薄膜ＥＬ素子は、発光層を構成する有機化合物薄膜層に、トリアリールアミン構造を側鎖に有する前記一般式（Ｉ）、または前記一般式（ＩＩ）、或いは該一般式（ＩＩ）と前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を使用しており、該芳香族ポリカーボネート樹脂は電荷輸送能を持ち且つ高い機械的強度を有し、融点が高く、安定なアモルファス状態を有するため、結晶化や凝集、或いは拡散による素子の劣化を生じることがなく耐久性に優れた有機薄膜ＥＬ素子である。
また、本発明の有機薄膜ＥＬ素子において、上記芳香族ポリカーボネート樹脂として、特に、前記一般式（ＩＶ）、または前記一般式（Ｖ）、或いは該一般式（Ｖ）と前記一般式（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を使用したものは、上記性能において更に優れた有機薄膜ＥＬ素子である。
Claims (8)
- 互いに対向する陽極と陰極間に、単層または複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該有機化合物薄膜の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
ｌ、ｍ：それぞれ独立して０〜４の整数
Ｙ：単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｚ−Ｏ−ＣＯ−（式中Ｚは脂肪族炭化水素の２価基を表す。）、または下記一般式で表される２価基
- 前記発光層の有機化合物薄膜の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂と電子輸送性物質とを含有する層からなることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
- 前記発光層の有機化合物薄膜の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂と電子輸送性物質と発光性物質とを含有する層からなることを特徴とする請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子。
- 互いに対向する陽極と陰極間に、少なくとも１層のホール注入輸送層を有する複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該ホール注入輸送層の少なくとも１層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層であることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
- 互いに対向する陽極と陰極間に、複数層の有機化合物薄膜よりなる発光層を備えた有機薄膜ＥＬ素子において、該発光層が、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族ポリカーボネート樹脂を含有する層と、少なくとも１層のホール注入輸送層及び／又は少なくとも１層の電子注入輸送層、もしくは少なくとも１層のホール及び電子注入輸送層から構成されていることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の有機薄膜ＥＬ素子。
ｌ、ｍ：それぞれ独立して０〜４の整数
Ｙ：単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｚ−Ｏ−ＣＯ−（式中Ｚは脂肪族炭化水素の２価基を表す。）、または下記一般式で表される２価基
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（ＩＶ）で表わされる繰り返し単位からなる芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の有機薄膜ＥＬ素子。
ｌ、ｍ：それぞれ独立して０〜４の整数
Ｙ：単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｚ−Ｏ−ＣＯ−（式中Ｚは脂肪族炭化水素の２価基を表す。）、または下記一般式で表される２価基
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂が、下記一般式（Ｖ）および（ＩＩＩ）で表わされる繰り返し単位からなり、繰り返し単位の組成比が０＜ｋ／（ｋ＋ｊ）≦１である芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする１、２、３、４又は５記載の有機薄膜ＥＬ素子。
ｌ、ｍ：０〜４の整数
Ｙ：単結合、炭素原子数１〜１２の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｏ−Ｚ−Ｏ−ＣＯ−（式中Ｚは脂肪族炭化水素の２価基を表す。）、または下記一般式で表される２価基
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