JPH10255984A - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
る。 【解決手段】 基板上に、陽極及び陰極により挟持され
た正孔輸送層および発光層を少なくとも含む有機電界発
光素子であって、前記正孔輸送層が、下記一般式(I)
で表わされるビナフチル骨格を有する芳香族アミンを含
有することを特徴とする有機電界発光素子。 【化1】 (式中、Ar1〜Ar4は、各々独立して置換基を有して
いてもよいアリール基、ビフェニリル基または芳香族複
素環基を示し、R1〜R12は、水素原子、アルキル基等
を示す。)
Description
関するものであり、詳しくは、有機化合物から成る発光
層に電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに関する
ものである。
しては、無機材料のII−VI族化合物半導体であるZn
S、CaS、SrS等に、発光中心であるMnや希土類
元素(Eu、Ce、Tb、Sm等)をドープしたものが
一般的であるが、上記の無機材料から作製したEL素子
は、 1)交流駆動が必要(50〜1000Hz)、 2)駆動電圧が高い(〜200V)、 3)フルカラー化が困難(特に青色)、 4)周辺駆動回路のコストが高い、 という問題点を有している。
有機薄膜を用いたEL素子の開発が行われるようになっ
た。特に、発光効率を高めるため、電極からのキャリア
ー注入の効率向上を目的として電極の種類の最適化を行
い、芳香族ジアミンから成る正孔輸送層と8−ヒドロキ
シキノリンのアルミニウム錯体から成る発光層とを設け
た有機電界発光素子の開発(Appl. Phys. Lett., 51巻,
913頁,1987年)により、従来のアントラセン等の単結
晶を用いたEL素子と比較して発光効率の大幅な改善が
なされ、実用特性に近づいている。
子の他にも、発光層の材料として、ポリ(p−フェニレ
ンビニレン)(Nature, 347巻, 539頁, 1990年他)、ポ
リ[2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フ
ェニレンビニレン](Appl.Phys. Lett., 58巻, 1982
頁, 1991年 他)、ポリ(3-アルキルチオフェン)(Jp
n. J. Appl. Phys, 30巻, L1938頁, 1991年 他)等の高
分子材料を用いた電界発光素子の開発や、ポリビニルカ
ルバゾール等の高分子に低分子の発光材料と電子移動材
料を混合した素子(応用物理, 61巻, 1044頁, 1992年)
の開発も行われている。
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること(J. Appl. Phys.,65
巻,3610頁,1989年)等も行われている。
ラットパネル・ディスプレイやバックライト等の光源に
応用するためには、素子の信頼性を十分に確保する必要
がある。しかしながら、従来の有機電界発光素子では耐
熱性が不十分であり、素子の環境温度やプロセス温度の
上昇により電流−電圧特性が高電圧側にシフトしたり、
素子駆動時の局所的なジュール発熱により寿命が低下し
たり、非発光部分(ダークスポット)の発生及び増加等
の劣化が避けられなかった。
状の劣化である。この薄膜形状の劣化は、素子駆動時の
発熱等による温度上昇で有機非晶質薄膜の結晶化(また
は凝集)等に起因すると考えられている。この耐熱性の
低さは材料のガラス転移温度(以下Tgと略す)の低さに
由来すると考えられる。低分子量(分子量が 400から60
0程度)の化合物、特に正孔輸送材料については、融点
が低く対称性が高いものが多い。これまでに有機電界発
光素子の正孔輸送材料としてよく用いられている代表的
芳香族アミン化合物を以下に示す。
ニル-N,N'-(3-メチルフェニル)-1,1'-ビフェニル-4,
4'-ジアミン (通常TPDと呼ばれる)のTgは60℃、ス
ターバースト型芳香族トリアミン(A−2)のTgは75℃
(J. Phys. Chem.,97巻,6240頁,1993年)、また、α
−ナフチル基を導入した4,4'-ビス[N-(1-ナフチル)-
N-フェニルアミノ]ビフェニル(A−3)のTgは96℃
(電子情報通信学会技術研究報告,OME95ー54,1995年)
である。これらの芳香族アミン化合物から形成される有
機非晶質薄膜では、温度上昇により結晶化したり、正孔
輸送層と発光層の2層型素子構造において、相互拡散現
象を起こしたりする。この結果、素子の発光特性、特に
駆動電圧が高くなる劣化現象が現われ、最終的には駆動
寿命の低下につながる。また、素子の駆動時以外でも、
素子作製時において、蒸着、ベーキング(アニール)、
配線、封止等の工程で温度上昇が見込まれるので、Tgは
さらに高いことが望ましい。
料を有機電界発光素子の正孔輸送層として用いる試みも
行われている。ポリビニルカルバゾール(電子情報通信
学会技術研究報告,OME90-38,1990年)、ポリシラン
(Appl. Phys. Lett.,59巻,2760頁,1991年)、ポリ
フォスファゼン(第42回高分子学会年次大会,I-8-07及
びI-8-08,1993年)等が報告されているが、ポリビニル
カルバゾールは 200℃と高いTgを有するもののトラップ
等の問題があり耐久性は低く、ポリシランは光劣化等に
より駆動寿命が数秒と短く、ポリフォスファゼンはイオ
ン化ポテンシャルが高く従来の芳香族ジアミンを凌ぐ特
性は示していない。この他に、芳香族ジアミン化合物を
ポリカーボネートやPMMAに30から80重量%分散させ
た正孔輸送層も検討されているが(Jpn. J. Appl. Phy
s.,31巻,L960頁,1992年)、低分子化合物が可塑剤と
して作用しTgを下げ、素子特性も芳香族ジアミン化合物
を単独で使用した場合と比較して低下している。
化に向けて、素子の耐熱性及び駆動寿命に大きな問題を
抱えているのが実状である。有機電界発光素子の耐熱性
が改善されず発光特性が不安定なことは、ファクシミ
リ、複写機、液晶ディスプレイのバックライト等の光源
としては大きな問題であり、フラットパネル・ディスプ
レイ等の表示素子としても望ましくない特性である。特
に、車載用表示への応用を考える上では深刻である。
て安定な発光特性を維持できる有機電界発光素子を提供
することを目的として鋭意検討した結果、基板上に、陽
極及び陰極により挟持された正孔輸送層および発光層を
少なくとも含む有機電界発光素子において、正孔輸送層
として高いTgを示すビナフチル骨格を有する芳香族アミ
ンを含有させることで、上記課題を解決することができ
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
は、基板上に、陽極及び陰極により挟持された正孔輸送
層および発光層を少なくとも含む有機電界発光素子であ
って、前記正孔輸送層が、下記一般式(I)で表わされ
るビナフチル骨格を有する芳香族アミンを含有すること
を特徴とする有機電界発光素子に存する。
換基を有していてもよいアリール基、ビフェニリル基ま
たは芳香族複素環基を示し、R1〜R12は、各々独立し
て、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、または、各々置
換基を有していてもよい、アルキル基、アルケニル基、
芳香族炭化水素基、アルコキシカルボニル基、アルコキ
シ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基もしくは
ジアリールアミノ基を表す。) 以下、本発明の有機電
界発光素子について、図面を参照しながら説明する。
界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、1は
基板、2は陽極、4は正孔輸送層、5は発光層、7は陰
極を各々表わす。基板1は有機電界発光素子の支持体と
なるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、
プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特に
ガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリ
カーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板
が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリ
ア性に留意する必要がある。基板のガスバリヤ性が低す
ぎると、基板を通過する外気により有機電界発光素子が
劣化することがあるので好ましくない。このため、合成
樹脂基板のどちらか片側もしくは両側に緻密なシリコン
酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好まし
い方法の一つである。
2は正孔輸送層4への正孔注入の役割を果たすものであ
る。この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケ
ル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び/また
はスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロ
ゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ(3-メ
チルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導
電性高分子などにより構成される。陽極2の形成は通
常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われる
ことが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅など
の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒
子、導電性高分子微粉末などの場合には、適当なバイン
ダー樹脂溶液に分散し、基板1上に塗布することにより
陽極2を形成することもできる。さらに、導電性高分子
の場合は電解重合により直接基板1上に薄膜を形成した
り、基板1上に導電性高分子を塗布して陽極2を形成す
ることもできる(Appl. Phys. Lett., 60巻, 2711頁, 1
992年 )。陽極2は異なる物質で積層して形成すること
も可能である。陽極2の厚みは、必要とする透明性によ
り異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過
率を、通常、60%以上、好ましくは80%以上とすること
が望ましく、この場合、厚みは、通常、5〜1000nm、好
ましくは10〜500nm程度である。不透明でよい場合は陽
極2は基板1と同一でもよい。また、さらには上記の陽
極2の上に異なる導電材料を積層することも可能であ
る。
る。正孔輸送層の材料に要求される条件としては、陽極
からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効
率よく輸送することができる材料であることが必要であ
る。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可
視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大
きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製
造時や使用時に発生しにくいことが要求される。上記の
一般的要求以外に、用途によっては、素子にはさらに10
0℃以上の耐熱性が要求される。従って、Tgとして100℃
以上の値を有する材料が必要である。
として前記一般式(I)で表わされる化合物から選ばれ
た1つ、または、2つ以上の混合物から成ることを特徴
とする。前記一般式(I)において、好ましくは、Ar1
〜Ar4は、各々独立して、置換基を有していてもよい
フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ビフェニリル
基、ピリジル基、または、チエニル基を示し、前記置換
基としてはハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素
数1〜6のアルキル基;ビニル基等のアルケニル基;メ
トキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数
1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキ
シ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、
ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルア
ミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ
基が挙げられる。R1〜R12は、好ましくは、各々独立
して、水素原子;ハロゲン原子;水酸基;メチル基、エ
チル基等の炭素数1〜6のアルキル基;α−ハロアルキ
ル基;ビニル基等のアルケニル基;フェニル基、ビフェ
ニル基等の芳香族炭化水素基;メトキシカルボニル基、
エトキシカルボニル基等の炭素数1〜6のアルコキシカ
ルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6
のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基など
のアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピ
ルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ
基、ジフェニルアミノ基などのジアリールアミノ基であ
り、アルキル基、アルケニル基、芳香族炭化水素基、ア
ルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、
ジアリールアミノ基は置換基を有していてもよい。特に
好ましいものは、水素原子または炭素数1〜6のアルキ
ル基である。さらに好ましくは、R6 、R8 が各々独立
してメチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル
基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の
炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、
エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基から選ばれ
る。
ば、以下の経路で合成される。下記一般式(II)で表さ
れるビナフチル誘導体のヨウ素化物と下記一般式 (II
I)
反応(Organic Synthesis,1巻,544頁)にて反応さ
せ、生成した下記一般式(IV)
ィで分離した後に、下記一般式(V)
lmann反応させて目的の一般式(I)で表される芳香族
アミン化合物を得る。以上の合成例の他に、Ar1〜Ar
4が同一の置換基である場合は、下記一般式(VI)で表
されるナフチジン誘導体と下記一般式 (VII)
応させて最終的な生成物を得てもよい。本発明において
は、前記一般式(I)に示す分子構造により、Tgを 100
℃以上と高くすることができ、この耐熱性の向上により
容易には結晶化しない非晶質薄膜を与えることが可能で
あり、発光層との分子の相互拡散を 100℃以上の高温下
でも十分に抑制することが出来る。前記一般式(I)で
表されるビナフチル骨格を有する芳香族アミン化合物の
好ましい具体例を表−1及び表−2に示すが、これらに
限定するものではない。
し、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。前記
一般式(I)から成る正孔輸送層4は塗布法あるいは真
空蒸着法により前記陽極2上に積層することにより形成
される。塗布法の場合は、正孔輸送材料を1種または2
種以上と、必要により正孔のトラップにならないバイン
ダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤とを添加し、溶解
して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法によ
り陽極2上に塗布し、乾燥して正孔輸送層4を形成す
る。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリ
アリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー
樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少
ない方が望ましく、通常、50重量%以下が好ましい。
空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当
な真空ポンプで10-6Torrにまで排気した後、ルツボを加
熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向き合って
置かれた基板上に層を形成する。上記正孔輸送層4を形
成する場合、さらに、アクセプタとして、芳香族カルボ
ン酸の金属錯体及び/または金属塩(特開平4−320484
号公報)、ベンゾフェノン誘導体およびチオベンゾフェ
ノン誘導体(特開平5−295361号公報)、フラーレン類
(特開平5−331458号公報)等を10-3〜10重量%の濃度
でドープして、フリーキャリアとしての正孔を生成させ
ることにより、低電圧駆動を可能にすることができる。
m、好ましくは30〜100nmである。この様に薄い膜を一様
に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられ
る。陽極2と正孔輸送層4のコンタクトを向上させるた
めに、図2に示す様に、陽極バッファ層3を設けること
が考えられる。陽極バッファ層に用いられる材料に要求
される条件としては、陽極とのコンタクトがよく均一な
薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点及びガラ
ス転移温度が高く、融点としては 300℃以上、ガラス転
移温度としては 100℃以上が要求される。さらに、イオ
ン化ポテンシャルが低く陽極からの正孔注入が容易なこ
と、正孔移動度が大きいことが挙げられる。この目的の
ために、これまでにポルフィリン誘導体やフタロシアニ
ン化合物(特開昭63−295695号公報)、スターバスト型
芳香族トリアミン(特開平4−308688号公報)、ヒドラ
ゾン化合物(特開平4−320483号公報)、アルコキシ置
換の芳香族ジアミン誘導体(特開平4−220995号公
報)、p-(9-アントリル)-N,N-ジ-p-トリルアニリン
(特開平3−111485号公報)、ポリチエニレンビニレン
やポリ−p−フェニレンビニレン(特開平4−145192号
公報)、ポリアニリン(Appl. Phys. Lett., 64巻,1245
頁, 1994年参照)等の有機化合物や、スパッタ・カーボ
ン膜(特開平8− 31573号公報)や、バナジウム酸化
物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化
物(第43回応用物理学関係連合講演会,27a-SY-9,1996
年)が報告されている。
れる化合物としては、ポルフィリン化合物またはフタロ
シアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金
属を有していてもよいし、無金属のものでもよい。
は、以下の化合物が挙げられる: ポルフィン 5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン 5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンコバル
ト(II) 5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン銅(I
I) 5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン亜鉛
(II) 5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンバナジ
ウム(IV)オキシド 5,10,15,20-テトラ(4-ピリジル)-21H,23H-ポルフィン 29H,31H-フタロシアニン 銅(II)フタロシアニン 亜鉛(II)フタロシアニン チタンフタロシアニンオキシド マグネシウムフタロシアニン 鉛フタロシアニン 銅(II)4,4',4'',4'''-テトラアザ-29H,31H-フタロシ
アニン 陽極バッファ層の場合も、正孔輸送層と同様にして薄膜
形成可能であるが、無機物の場合には、さらに、スパッ
タ法や電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法が用いられ
る。
3の膜厚は、通常、3〜100nm、好ましくは10〜50nmであ
る。また、図3及び図4に示す様に、正孔輸送層4の一
部(4aまたは4b)に前記一般式(I)で表される芳
香族アミン化合物を用いることも、耐熱性向上のために
は有効である。具体的には、例えば、前記一般式(I)
で表される芳香族アミン化合物を含有する正孔輸送層と
該化合物を含有しない正孔輸送層とを積層する方法が挙
げられる。
る。発光層5は、電界を与えられた電極間において陰極
からの電子を効率よく正孔輸送層4の方向に輸送するこ
とができる化合物より形成される。発光層5に用いられ
る電子輸送性化合物としては、陰極7からの電子注入効
率が高く、かつ、注入された電子を効率よく輸送するこ
とができる化合物であることが必要である。そのために
は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、
さらに安定性に優れトラップとなる不純物が製造時や使
用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
トラフェニルブタジエンなどの芳香族化合物(特開昭57
− 51781号公報)、8−ヒドロキシキノリンのアルミニ
ウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、
10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体(特開平6
−322362号公報)、シクロペンタジエン誘導体(特開平
2−289675号公報)、ペリノン誘導体(特開平2−2896
76号公報)、オキサジアゾール誘導体(特開平2−2167
91号公報)、ビススチリルベンゼン誘導体(特開平1−
245087号公報、同2−222484号公報)、ペリレン誘導体
(特開平2−189890号公報、同3− 791号公報)、クマ
リン化合物(特開平2−191694号公報、同3− 792号公
報)、希土類錯体(特開平1−256584号公報)、ジスチ
リルピラジン誘導体(特開平2−252793号公報)、p−
フェニレン化合物(特開平3− 33183号公報)、チアジ
アゾロピリジン誘導体(特開平3− 37292号公報)、ピ
ロロピリジン誘導体(特開平3− 37293号公報)、ナフ
チリジン誘導体(特開平3−203982号公報)、シロール
誘導体(日本化学会第70春季年会,2D1 02及び2D103,1
996年)などが挙げられる。
色を変える目的で、例えば、8−ヒドロキシキノリンの
アルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレ
ーザ用蛍光色素をドープすること(J. Appl. Phys., 65
巻, 3610頁, 1989年)等が行われている。この方法の利
点は、 1)高効率の蛍光色素により発光効率が向上、 2)蛍光色素の選択により発光波長が可変、 3)濃度消光を起こす蛍光色素も使用可能、 4)薄膜性のわるい蛍光色素も使用可能、 等が挙げられる。
も、前記発光層材料をホスト材料として、蛍光色素をド
ープすることは有効である。例えば、8−ヒドロキシキ
ノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体をホスト材料
として、ルブレンに代表されるナフタセン誘導体(特開
平4−335087号公報)、キナクリドン誘導体(特開平5
− 70773号公報)、ペリレン等の縮合多環芳香族環(特
開平5−198377号公報)を、ホスト材料に対して 0.1〜
10重量%ドープすることにより、素子の発光特性、特に
駆動安定性を大きく向上させることができる。
ましくは30〜100nmである。発光層も正孔輸送層と同様
の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が
用いられる。発光層ホスト材料に上記ナフタセン誘導
体、キナクリドン誘導体、ペリレン等の蛍光色素をドー
プする方法としては、共蒸着による方法と蒸着源を予め
所定の濃度で混合しておく方法がある。
る場合、発光層の膜厚方向において均一にドープされる
が、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。例
えば、正孔輸送層との界面近傍にのみドープしたり、逆
に、陰極界面近傍にドープしてもよい。
させる方法として、発光層5の上にさらに電子輸送層6
を積層することもできる(図5及び図6参照)。この電
子輸送層6に用いられる化合物には、陰極からの電子注
入が容易で、電子の輸送能力がさらに大きいことが要求
される。この様な電子輸送材料としては、既に発光層材
料として挙げた8−ヒドロキシキノリンのアルミ錯体、
オキサジアゾール誘導体(Appl. Phys. Lett., 55巻, 1
489頁, 1989年他) やそれらをポリメタクリル酸メチル
(PMMA)等の樹脂に分散した系(Appl. Phys. Let
t.,61巻,2793頁, 1992年)、フェナントロリン誘導体
(特開平5−331459号公報)、2-t-ブチル-9,10-N,N'-
ジシアノアントラキノンジイミン(Phys. Stat. Sol.
(a),142巻, 489頁, 1994年)、n型水素化非晶質炭化
シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛等が挙げら
れる。電子輸送層6の膜厚は、通常、5〜200nm、好まし
くは10〜100nmである。
を果たす。陰極7として用いられる材料は、前記陽極2
に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よ
く電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好まし
く、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、ア
ルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用
いられる。陰極7の膜厚は通常、陽極2と同様である。
低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上
にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を
積層することは素子の安定性を増す。この目的のため
に、アルミニウム、銀、ニッケル、クロム、金、白金等
の金属が使われる。
トを向上させるために、両者の間に界面層を設けること
を行ってもよい。この陰極界面層に用いられる化合物と
しては、芳香族ジアミン化合物(特開平6−267658号公
報)、キナクリドン化合物(特開平6−330031号公
報)、ナフタセン誘導体(特開平6−330032号公報)、
有機シリコン化合物(特開平6−325871号公報)、有機
リン化合物(特開平5−325872号公報)、N−フェニル
カルバゾール骨格を有する化合物(特開平8− 60144号
公報)、N−ビニルカルバゾール重合体(特開平8− 6
0145号公報)等で構成された層が例示できる。界面層の
膜厚は、通常、2〜100nm、好ましくは 5〜30nmである。
界面層を設ける代わりに、有機発光層及び電子輸送層の
陰極界面近傍に上記界面層の材料を50重量%以上含む領
域を設けてもよい。
に陰極7、発光層5、正孔輸送層4、陽極2の順に積層
することも可能であり、既述したように少なくとも一方
が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光
素子を設けることも可能である。同様に、図2から図6
に示した前記各層構成とは逆の構造に積層することも可
能である。
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例の記載に限定されるものではない。 [例示化合物(2)の製造例]以下の構造式に示す芳香
族アミン(表−1の番号(2))を合成した。
ジン(アルドリッチ社製) 3.0g、
35g、ヨウ化銅0.19gを20mlのニトロベンゼンに加え、
窒素下、 200℃で5時間反応させた。反応終了後、不溶
物をロ過により分離した。ニトロベンゼン不溶部を脱塩
水で洗浄し、過剰の炭酸カリウムを除去し、1.73gの薄
茶色粉末を得た。この生成物を昇華精製して0.92g回収
した。収率は16%であった。融点を測定したところ 350
℃であった。また、セイコー電子社製DSC-20により示差
熱分析測定したところTgは 146℃と高い値を示した。こ
の化合物の質量分析を行ったところ分子量が 616であ
り、さらにIRスペクトル、NMRスペクトルにより目
的化合物であることを確認した。
プロピルアルコールで超音波洗浄、乾燥窒素で乾燥した
後、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が2x10
-6Torr以下になるまで液体窒素トラップを備えた油拡散
ポンプを用いて排気した。上記装置内に配置されたセラ
ミックるつぼに入れた化合物(2)を、るつぼの周囲の
タンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時の
るつぼの温度は、300〜310℃の範囲で制御した。蒸着時
の真空度は4x10-6Torrで、蒸着速度 0.4nm/秒で膜厚93
nmの薄膜を得た。この薄膜試料のイオン化ポテンシャル
を理研計器(株)製の紫外線電子分析装置(AC−1)
を用いて測定したところ、5.35eVと低い値を示した。ま
た、この薄膜試料を大気中で 200日間保存しても、膜の
形状は均一なままで安定で、結晶化はみられなかった。
実施例1と同様にしてガラス基板上に薄膜を形成した。
この薄膜試料は大気中3日保存後に結晶化が起きて、均
一な薄膜形状は失われた。
で作製した。ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物
(ITO)透明導電膜を 120nm堆積したもの(ジオマテ
ック社製;電子ビーム成膜品;シート抵抗15Ω)を通常
のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いて 2
mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。
パターン形成したITO基板を、アセトンによる超音波
洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコールによる
超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後
に紫外線オゾン洗浄を行って、真空蒸着装置内に設置し
た。上記装置の粗排気を油回転ポンプにより行った後、
装置内の真空度が2x10-6Torr(約2,7x10-4Pa)以下にな
るまで液体窒素トラップを備えた油拡散ポンプを用いて
排気した。
に入れた、芳香族アミン化合物(2)を実施例1と同様
にして蒸着を行った。蒸着時の真空度は2.8x10-6Torr
(約3.7x10-4Pa)で、膜厚60nmの正孔輸送層4を得た。
引続き、発光層5の材料として、以下の構造式に示すア
ルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体、Al(C9H
6NO)3(E−1)、
この時のアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体の
るつぼ温度は 275〜285℃の範囲で制御し、蒸着時の真
空度は2.5x10-6Torr(約3.3x10-4Pa)、蒸着速度は0.3
〜0.4nm/秒で、蒸着された発光層の膜厚は75nmであっ
た。上記の正孔輸送層4及び発光層5を真空蒸着する時
の基板温度は室温に保持した。
を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、陰
極蒸着用のマスクとして 2mm幅のストライプ状シャドー
マスクを、陽極2のITOストライプとは直交するよう
に素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して有
機層と同様にして装置内の真空度が2x10-6Torr(約2.7x
10-4Pa)以下になるまで排気した。続いて、陰極4とし
て、マグネシウムと銀の合金電極を2元同時蒸着法によ
って膜厚44nmとなるように蒸着した。蒸着はモリブデン
ボートを用いて、真空度1x10-5Torr(約1.3x10-3Pa)、
蒸着時間3分20秒で行った。また、マグネシウムと銀の
原子比は10:1.4 とした。さらに続いて、装置の真空を
破らないで、アルミニウムをモリブデンボートを用いて
40nmの膜厚でマグネシウム・銀合金膜の上に積層して陰
極4を完成させた。アルミニウム蒸着時の真空度は1.5x
10-5Torr(約2.0x10-3Pa)、蒸着時間は1分20秒であっ
た。以上のマグネシウム・銀合金とアルミニウムの2層
型陰極の蒸着時の基板温度は室温に保持した。
面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。この素
子の発光特性を表−3に示す。表−3において、発光輝
度は250mA/cm2の電流密度での値、発光効率は 100cd/
m2での値、輝度/電流は輝度−電流密度特性の傾きを、
電圧は 100cd/m2での値を各々示す。
で作製した。実施例2と同様にして作製したITOガラ
ス基板上に、前記装置内に配置されたモリブデンボート
に入れた以下に示す銅フタロシアニン(B−1)(結晶
形はβ型)を加熱して蒸着を行った。真空度4x10-6Torr
(約5.3x10-4Pa)、蒸着速度0.1〜0.2nm/秒で蒸着を行
ない、膜厚20nmの陽極バッファ層3を得た。
ァ層3の上に、化合物(2)60nmから成る正孔輸送層
4、化合物(E−1)75nmから成る発光層5を積層した
後、陰極7を形成して素子を完成させた。この素子の発
光特性を表−3に示す。陽極バッファ層の導入により、
駆動電圧の低下が達成された。
2.5重量%の濃度で膜厚方向で均一にドープした他は実
施例3と同様にして素子を作製した。この素子の発光特
性を表−3に示す。ルブレンのドープにより、発光効率
の向上が達成された。
で作製した。正孔輸送層4aとして30nmの膜厚の4,4'-
ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニ
ル(A−3)を、正孔輸送層4bとして30nmの化合物
(2)を用いた他は実施例2と同様にして素子を作製し
た。この素子を窒素雰囲気下、110℃でアニールする前
後での発光効率を表−4に示す。アニール3時間後での
発光効率の低下はみられなかった。
孔輸送層4bとして30nmの4,4'-ビス[N-(1-ナフチ
ル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(A−3)を用い
た他は実施例5と同様にして素子を作製した。この素子
を窒素雰囲気下、110℃でアニールする前後での発光効
率を表−4に示す。アニール3時間後での発光効率の低
下はほとんどなかった。
フチル)-N-フェニルアミノ]ビフェニル(A−3)を
用いた他は実施例2と同様にして素子を作製した。この
素子を窒素雰囲気下、 110℃でアニールする前後での発
光効率を表−4に示す。アニール3時間後で発光効率の
低下がみられた。
極蒸着装置から取り出した後、図7に示す構造で素子の
封止を行った。先ず、既述の有機層蒸着装置に再び上記
素子を設置した後、これまでに示したのと同様にして、
化合物(E−1)を膜厚 200nmで陰極7の上に積層し
て、保護層9とした。この時の真空度は1.5x10-6Torr
(約2.0x10-4Pa)、蒸着時間は7分30秒、基板温度は室
温であった。素子を上記装置より大気中に取り出して、
窒素グローブボックス中に入れて以下の作業を行った。
(セメダイン社製、商品名EP001)を適当量混合し
た後、重量比で約30%のシリカゲル粉末(粒径50〜300
μm)をフィラーとしてさらに加えた後、保護層9の上
に厚さ約1mmで塗布して封止層10とした。なお、該弾性
接着剤により得られた樹脂はJIS K 6911に規定される伸
びが 200%であり、JIS K 6301に規定されるショアーA
硬度が78であり、ガラス転移点が−60℃であり、−40〜
+100℃の温度領域でゴム状弾性を示した。室温で40分
硬化させた後、外気遮断材層11として厚さ 1.1mmのガラ
ス板を、接着部分12にエポキシ樹脂(チバガイギー社
製、商品名アラルダイト)を用いて貼り合わせ、素子の
封止を完了させた。
ルする前後の発光特性を表−5に示す。表−5におい
て、非発光部面積は素子からの発光をCCDカメラにて
撮影した後、画像解析により2値化して発光しない面積
比を求めたものである。アニールよる発光効率の低下は
なく、駆動電圧も上昇せず、非発光部も発生しなかっ
た。
ェニルアミノ]ビフェニル(A−3)を用いた他は実施
例7と同様にして素子を作製した。この素子を大気下で
110℃の温度でアニールする前後の発光特性を表−5に
示す。アニールよる発光効率は低下し、駆動電圧も上昇
し、非発光部も発生した。実施例7と比較して耐熱性の
低下がみられた。
よれば、特定の芳香族アミンを含有する正孔輸送層を有
するために、耐熱性の向上した素子を得ることができ
る。従って、本発明による有機電界発光素子はフラット
パネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁
掛けテレビ)や面発光体としての特徴を生かした光源
(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類の
バックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考えら
れ、特に、高耐熱性が要求される車載用表示素子として
は、その技術的価値は大きいものである。
図。
図。
図。
図。
図。
一例を示した模式図。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に、陽極及び陰極により挟持され
た正孔輸送層および発光層を少なくとも含む有機電界発
光素子であって、前記正孔輸送層が、下記一般式(I)
で表わされるビナフチル骨格を有する芳香族アミンを含
有することを特徴とする有機電界発光素子。 【化1】 (式中、Ar1〜Ar4は、各々独立して置換基を有して
いてもよいアリール基、ビフェニリル基または芳香族複
素環基を示し、R1〜R12は、各々独立して、水素原
子、ハロゲン原子、水酸基、または、各々置換基を有し
ていてもよい、アルキル基、アルケニル基、芳香族炭化
水素基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アリ
ールオキシ基、ジアルキルアミノ基もしくはジアリール
アミノ基を表す。) - 【請求項2】 前記一般式(I)において、Ar1 〜A
r4 は、各々独立して置換基を有していてもよいアリー
ル基、ビフェニリル基または芳香族複素環基を示し、R
1 〜R5 、R7 、R9 〜R12は、各々独立して、水素原
子、ハロゲン原子、水酸基、または、各々置換基を有し
ていてもよい、アルキル基、アルケニル基、芳香族炭化
水素基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アリ
ールオキシ基、ジアルキルアミノ基もしくはジアリール
アミノ基を表し、R6 、R8 は、各々独立してアルキル
基、アルコキシカルボニル基またはアルコキシ基を表す
ことを特徴とする請求項1記載の有機電界発光素子。
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- 1997-11-20 JP JP31954897A patent/JP3775020B2/ja not_active Expired - Fee Related
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