JPH0790256A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH0790256A
JPH0790256A JP5236729A JP23672993A JPH0790256A JP H0790256 A JPH0790256 A JP H0790256A JP 5236729 A JP5236729 A JP 5236729A JP 23672993 A JP23672993 A JP 23672993A JP H0790256 A JPH0790256 A JP H0790256A
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hole transport
organic
tris
light emitting
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Yasuhiko Shirota
靖彦 城田
Hiroshi Inada
宏 稲田
Yoshinobu Yonemoto
圭伸 米本
Takeo Wakimoto
健夫 脇本
Kunio Imai
邦男 今井
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Bando Chemical Industries Ltd
Pioneer Corp
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Bando Chemical Industries Ltd
Pioneer Electronic Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機蛍光体を効率良く高輝度にて長期に渡っ
て発光させることができる耐熱性の優れた有機エレクト
ロルミネッセンス素子を提供する。 【構成】 陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機
化合物からなる発光層及び陰極が順に積層された有機エ
レクトロルミネッセンス素子であって、前記正孔輸送層
が下記化学式で示されるトリフェニルベンゼン誘導体を
含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電流の注入によって発
光する物質のエレクトロルミネッセンスを利用して、か
かる物質を層状に形成した発光層を備えたエレクトロル
ミネッセンス素子に関し、特に発光層が有機化合物を発
光体として構成される有機エレクトロルミネッセンス素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の有機エレクトロルミネッセンス
素子として、図1に示すように、陰極である金属電極1
と陽極である透明電極2との間に、互いに積層された有
機蛍光体薄膜(発光層)3及び有機正孔輸送層4が配さ
れた2層構造のものが知られている。また、図2に示す
ように、金属電極1と透明電極2との間に互いに積層さ
れた有機電子輸送層5、発光層3及び有機正孔輸送層4
が配された3層構造のものも知られている。ここで、有
機正孔輸送層4は陽極から正孔を注入させ易くする機能
と電子をブロックする機能とを有し、有機電子輸送層5
は陰極から電子を注入させ易くする機能を有している。
【0003】これら有機エレクトロルミネッセンス素子
において、透明電極2の外側にはガラス基板6が配され
ている。金属電極1から注入された電子と透明電極2か
ら注入された正孔との再結合によって、励起子が生じ、
この励起子が放射失活する過程で光を放ち、この光が透
明電極2及びガラス基板6を介して外部に放出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比較的
高い輝度で発光が得られる有機エレクトロルミネッセン
ス素子であっても、かかる有機エレクトロルミネッセン
ス素子を直流電流で駆動し続けると、素子が破壊されや
すくなる。また、耐熱性が劣っていた。本発明は、上述
した課題を解決すべくなされたものであって、有機蛍光
体を効率良く高輝度にて長期に渡って発光させることが
できる耐熱性の優れた有機エレクトロルミネッセンス素
子を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によるエレクトロ
ルミネッセンス素子は、陽極、有機化合物からなる正孔
輸送層、有機化合物からなる発光層及び陰極が順に積層
された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前
記正孔輸送層が下記化学式1で示されるトリフェニルベ
ンゼン誘導体
【0006】
【化2】
【0007】を含有することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明によれば、効率良く高輝度で発光させる
ことができ経年変化の少ない有機エレクトロルミネッセ
ンス素子が得られる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図に基づいて詳細に説明す
る。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、図
1又は2に示した構造の有機エレクトロルミネッセンス
素子と同様であって、図1に示すように、一対の金属陰
極1と透明陽極2との間に発光層3及び正孔輸送層4を
順に成膜した構造、又は図2に示すように、一対の金属
陰極1と透明陽極2との間に電子輸送層5、発光層3及
び正孔輸送層4を順に成膜した構造を有する。いずれの
場合でも、電極1、2については一方が透明であればよ
い。例えば、陰極1には、アルミニウム、マグネシウ
ム、インジウム、銀又は各々の合金等の仕事関数が小さ
な金属からなり厚さが約 100〜5000Å程度のものを用い
得る。また、例えば陽極2には、インジウムすず酸化物
(以下、ITOともいう)等の仕事関数の大きな導電性
材料からなり厚さが1000〜3000Å程度で、又は金で厚さ
が 800〜1500Å程度のものを用い得る。なお、金を電極
材料として用いた場合には、電極は半透明の状態とな
る。
【0010】正孔輸送層4を形成する化合物は、上記化
学式1で示されるトリフェニルベンゼン誘導体である。
例えば、化学式1で示されるトリフェニルベンゼン誘導
体の代表例としては、下記の化学式2に示す1,3,5-トリ
ス[4-(3-メチルフェニルフェニルアミノ)フェニル]ベ
ンゼン(1,3,5-tris[4-(3-metylphenylphenylamino)phen
yl]benzene)(以下m-MTDAPBという)等がある。
【0011】
【化3】
【0012】発明者は、光・電子機能をもつアモルファ
ス分子材料の創製を目指して、これまでに4,4',4"-トリ
ス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン( 4,
4',4"-tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine (以
下、TDATAという))及びそのメチル誘導の4,4',4"-トリ
ス{N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ}トリフ
ェニルアミン(4,4',4"-tris{N-(3-metylphenyl)-N-phe
nylamino}triphenylamine(以下、MTDATAという))などを
合成し、それらのモルフォロジー変化、電子物性、光電
物性を検討してきた。
【0013】本発明では、より高いガラス転移温度(Tg)
を有する物質の創製を目指し、分子の剛直性を増すこと
を分子設計指針として、中心骨格をトリフェニルアミン
からトリフェニルベンゼンに換えたπ電子共役系starbu
rst分子のm-MTDAPBを合成した。さらに、化学式1で示
されるトリフェニルベンゼン誘導体のその他の代表例と
して、化学式3で示す1,3,5-トリス[4-(N-カルバゾリ
ル)フェニル]ベンゼン(以下、TCPBという)
【0014】
【化4】
【0015】並びに、化学式4で示す1,3,5-トリス[4-
(N-フェノチアジニル)フェニル]ベンゼン(以下、TPTPB
という)
【0016】
【化5】
【0017】を合成した。m-MTDAPBは、1,3,5-トリス(4
-ヨードフェニル)ベンゼンと3-メチルフェニルフェニル
アミンとのウルマン反応により合成した。TCPBは、1,3,
5-トリス(4-ヨードフェニル)ベンゼンとカルバゾールと
のウルマン反応により合成した。
【0018】TPTPBは、1,3,5-トリス(4-ヨードフェニ
ル)ベンゼンとフェノチアジンとのウルマン反応により
合成した。それぞれの同定は各種スペクトル及び元素分
析により行った。合成して得たm-MTDAPB等は、加熱融解
させて等方性液体とした後冷却すると、透明なガラスを
形成した。
【0019】m-MTDAPBのDSC測定において、ガラス状
態のm-MTDAPB試料を昇温していくと105℃にガラス状態
から過冷却液体状態への転移現象が観測される。その
後、167℃付近に結晶化による発熱ピークが見られ、231
℃に融解による吸熱ピークが見られる。表1に示すよう
に、中心骨格がトリフェニルアミンであるMTDATAに比べ
て中心骨格がトリフェニルベンゼンであるm-MTDAPBが高
いガラス転移温度をもつことが示された。
【0020】
【表1】
【0021】本研究結果は、中心骨格を変えることによ
ってstarburst分子のガラス転移温度を制御できるとい
うことを示唆している。m-MTDAPBなどのトリフェニルベ
ンゼン誘導体は、融点、ガラス転移点が高い耐熱性を有
している。また、これらは、星状分子がねじれて立体形
状をとるため結晶しにくく遮蔽性が優れ、数か月間以上
室温下で放置しても結晶化が起きないので薄膜形成性が
優れている。
【0022】以下、本発明で用いられるトリフェニルベ
ンゼン誘導体の他の具体例として、化学式5で示す1,3,
5-トリス[4-(ジフェニルアミノ)フェニル]ベンゼン(1,
3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene)、
【0023】
【化6】
【0024】化学式6で示す1,3,5トリス[4-(N-フェノ
キサジニル)フェニル]ベンゼン(1,3,5-tris[4-(N-pheno
xazinyl)phenyl]benzene)
【0025】
【化7】
【0026】があるが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。本発明による有機エレクトロルミネッセン
ス素子の発光層3を形成する有機蛍光化合物の具体的な
例としては、下記化学式7で示されるAlオキシンキレ
ート(以下、Alq3という)、下記化学式8〜10で
示されるテトラフェニルブタジエン誘導体を含む蛍光体
薄膜が好ましく用いられ、ゲスト物質を含んでもよい。
【0027】
【化8】
【0028】かかる発光層3の膜厚は1μm以下に設定
される。また、発光層3としては、下記化学式11〜1
5の化合物も用いられる。
【0029】
【化9】
【0030】つぎに、図2に示すように、陰極及び発光
層間に有機電子輸送層を配置した有機エレクトロルミネ
ッセンス素子の場合、電子輸送層5としては、下記化学
式16のBu-PBDや、
【0031】
【化10】
【0032】下記化学式17〜23で示される化合物が
好ましく用いられる。
【0033】
【化11】
【0034】
【化12】
【0035】(実施例1)膜厚2000ÅのITOからなる
陽極が形成されたガラス基板を用いた。まず、ITO陽
極上に、上記化学式1のm-MTDAPBを蒸着速度4Å/秒で
膜厚500Åまで蒸着し、正孔輸送層を形成した。次に、m
-MTDAPB正孔輸送層上に上記化学式5のAlq3を蒸着速度
5Å/秒で膜厚500Åまで蒸着し、発光層を形成した。
次に、Alq 3発光層上にマグネシウムと銀とを原子比1
0:1(=Mg:Ag)で膜厚1500Åまで共蒸着し、陰
極を形成し、エレクトロルミネッセンス素子を作成し
た。各薄膜を真空蒸着法によって真空度1.0×10-5Torr
で積層した。
【0036】この様にして作成した図1に示す構造のエ
レクトロルミネッセンス素子は、電流密度6.3mA/cm2
電圧8V時、輝度284cd/m2を示した。この素子を真空下
にて7mA/cm2の一定電流で駆動させたところ、初期輝
度の半減期が313時間であった。実施例1で作成した
素子を真空下で90℃の熱を72時間かけて保存し、電
流−輝度特性を測定したところほとんど変化が認められ
なかった。
【0037】(実施例2)実施例1のITOの陽極とm-
MTDAPBの正孔輸送層との間に上記MTDATAからなる膜厚5
00Åの第2正孔輸送層4aを形成し、m-MTDAPBの正孔
輸送層を膜厚120Åにした以外、実施例1と同様にし
て図3に示すエレクトロルミネッセンス素子を作成し
た。
【0038】この様にして作成した素子は、電流密度6.
3mA/cm2で電圧8V時、輝度411cd/m2を示した。こ
の素子を真空下にて5.3mA/cm2の一定電流で駆動させた
ところ、初期輝度の半減期が540時間であった。この
ようにm-MTDAPBの正孔輸送層とMTDATAの第2正孔輸送層
との多層正孔輸送層を積層した素子は実施例1の素子に
比べ発光効率が向上し、駆動寿命が伸びる。
【0039】(比較例)実施例1の正孔輸送物質m-MTDA
PBの代わりに、下記化学式24で示されるトリフェニル
ジアミン誘導体(TPDという)
【0040】
【化13】
【0041】を正孔輸送層に用いた以外、実施例1と同
様にして作成したエレクトロルミネッセンス素子は、電
流密度6.3mA/cm2、電圧6V時の輝度が258cd/m2であ
った。この素子を真空下にて7.5mA/cm2の一定電流で駆
動させたところ、初期輝度の半減期は131時間であっ
た。この素子を真空下で90℃の熱を72時間かけて保
存し、電流−輝度特性を測定したところ同じ電流に対し
上記実施例の素子に比べて輝度の劣化が速かった。
【0042】なお、正孔輸送層は三層以上であっても良
い。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機化合物からなり互いに積層された発光層及び正孔輸
送層が陰極及び陽極間に配された構成の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子において、正孔輸送層が上記化学式
1により示された耐熱性が優れたトリフェニルベンゼン
誘導体からなるので、電流を流したときに発生する熱に
よる正孔輸送層への影響を軽減できる。このように、本
発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子にお
いて耐久性を向上させつつ低電圧にて効率良く高輝度で
発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構
造図である。
【図2】 有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構
造図である。
【図3】 本発明による実施例2の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子の概略構造図である。
【主要部分の符号の説明】
1 金属電極(陰極) 2 透明電極(陽極) 3 光層 4 有機正孔輸送層 4a 第2正孔輸送層 5 有機電子輸送層 6 ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米本 圭伸 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 脇本 健夫 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 今井 邦男 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、
    有機化合物からなる発光層及び陰極が順に積層された有
    機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記正孔輸
    送層が下記化学式1で示されるトリフェニルベンゼン誘
    導体 【化1】 を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセ
    ンス素子。
  2. 【請求項2】 前記陰極及び前記発光層間に有機化合物
    からなる電子輸送層が配されたことを特徴とする請求項
    1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
JP5236729A 1993-09-22 1993-09-22 有機エレクトロルミネッセンス素子 Pending JPH0790256A (ja)

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