JPH11149983A - 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Info
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Abstract
機材料を用いた発光層とキャリア輸送層とが設けられた
有機EL素子において、発光層やキャリア輸送層におけ
る有機材料に新たなキレート化合物を用い、長期にわた
って安定した発光が行なえるようにする。 【解決手段】 ホール注入電極2と電子注入電極6との
間に、有機材料を用いた発光層4とキャリア輸送層3,
5とが設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子に
おいて、上記の発光層とキャリア輸送層との少なくとも
一層に、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の2量
体が金属に配位したキレート化合物を含有させた。
Description
と電子注入電極との間に、有機材料を用いた発光層とキ
ャリア輸送層とが設けられてなる有機エレクトロルミネ
ッセンス素子に係り、発光層やキャリア輸送層における
有機材料として広く利用できる新規なキレート化合物を
用いた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、製
膜安定性に優れ、長期にわたって安定した発光が行なえ
るようにした点に特徴を有するものである。
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力が少なく容積の小さい平面表示素子のニーズが高ま
り、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロル
ミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目さ
れている。
材料によって無機EL素子と有機EL素子とに大別され
る。
高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光
中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光
させるようになっている。これに対し、有機EL素子
は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子
とホールとを発光部内に注入し、このように注入された
電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を
励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に
戻るときに蛍光を発光するようになっている。
ように高電界を作用させるために、その駆動電圧として
100〜200Vと高い電圧を必要とするのに対して、
有機EL素子の場合には、5〜20V程度の低い電圧で
駆動できるという利点があった。
光材料である螢光物質を選択することによって適当な色
彩に発光する発光素子を得ることができ、マルチカラー
やフルカラーの表示装置等としても利用できるという期
待があり、さらに低電圧で面発光できるために、液晶表
示素子等のバックライトとして利用することも考えられ
た。
ついて様々な研究が行なわれ、有機EL素子としては、
ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層と
発光層と電子輸送層とを積層させたDH構造と称される
三層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との
間にホール輸送層と電子輸送性に富む発光層とが積層さ
れたSH−A構造と称される二層構造のものや、ホール
注入電極と電子注入電極との間にホール輸送性に富む発
光層と電子輸送層とが積層されたSH−B構造と称され
る二層構造のものが開発されている。
て、発光層やキャリア輸送層を形成するにあたっては、
真空蒸着法等によって均一な層を形成するようにしてい
るが、この発光層やキャリア輸送層に使用されている従
来の有機材料は、一般に熱等に対する安定性が十分では
なく、時間が経過するに連れて、これらの有機材料が次
第に結晶化し、発光層やキャリア輸送層に結晶が析出し
て有機EL素子に短絡が生じ、長期にわたって安定した
発光が行なえなくなるという問題があった。
入電極と電子注入電極との間に、有機材料を用いた発光
層とキャリア輸送層とが設けられた有機EL素子におけ
る上記のような問題を解決することを課題とするもので
あり、発光層やキャリア輸送層における有機材料に新た
なキレート化合物を用い、長期にわたって安定した発光
が行なえるようにすることを課題とするものである。
ける有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上
記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子
注入電極との間に、有機材料を用いた発光層とキャリア
輸送層とが設けられた有機エレクトロルミネッセンス素
子において、上記の発光層とキャリア輸送層との少なく
とも一層に、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の
2量体が金属に配位したキレート化合物を含有させるよ
うにしたのである。
トロルミネッセンス素子のように、8−ヒドロキシキノ
リン及びその誘導体の2量体が金属に配位したキレート
化合物を用い、このキレート化合物を真空状態で加熱さ
せると、このキレート化合物が昇華して容易に蒸着膜が
形成されるようになり、発光層やキャリア輸送層の形成
が簡単に行なえると共に、このように蒸着膜を形成した
後は、高温下において放置した場合にも、その結晶の析
出が抑制され、長期にわたって安定した発光が行なえる
ようになる。
誘導体の2量体が金属に配位したキレート化合物として
は、請求項2に示した化1の構造式に示されるキレート
化合物のように、周期律表第2族の金属に8−ヒドロキ
シキノリン及びその誘導体の2量体だけが配位したもの
や、請求項3に示すように、周期律表第3族の金属に対
して、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の2量体
以外に他の配位子が配位したものを用いることができ
る。
を添付図面に基づいて具体的に説明する。
光材料として、下記の化2に示すN−メチル−2,2’
−イミノ−ビス(8−ヒドロキシキノリナト)亜鉛錯体
(ZnMIBQ)を用いるようにした。
たっては、N−メチル−2,2’−イミノ−ビス(8−
ヒドロキシキノリン)1.0g(3.15mmol)を
メタノールに加温しながら溶解させた。一方、酢酸亜鉛
2水和物0.69g(3.15mmol)を別の容器で
メタノールに溶解させ、この溶液を上記のN−メチル−
2,2’−イミノ−ビス(8−ヒドロキシキノリン)の
メタノール溶液に滴下させ、大気中で1時間還流させて
黄色の沈殿物を得た。
せた後、これをトレイン・サブリメーション法を用いた
昇華精製装置[H.J.Wagner, R.O.Loutfy, and C.K.Hsia
o ;J. Mater. Sci.Vol.17,P2781(1982)]により精製し
て、上記のZnMIBQを得た。
子においては、図1に示すように、ガラス基板1上にイ
ンジウム−スズ酸化物(ITO)で構成された透明なホ
ール注入電極2を形成し、このホール注入電極2上に、
下記の化3に示すN,N−ジフェニル−N,N’−ビス
(3−メチルフェニル)−1,1’−ジフェニル−4,
4’−ジアミン(TPD)で構成されて膜厚が500Å
になったホール輸送層3と、上記の化2に示すZnMI
BQで構成されて膜厚が500Åになった発光層4と、
マグネシウム・インジウム合金(Mg:In=10:
1)で構成されて膜厚が2000Åになった電子注入電
極6とを積層させて、前記のSH−A構造になった有機
EL素子を得た。
造する方法を具体的に説明すると、先ずITOからなる
ホール注入電極2が表面に形成されたガラス基板1を中
性洗剤により洗浄した後、これをアセトン中で20分
間、エタノール中で20分間それぞれ超音波洗浄し、さ
らに上記のガラス基板1を沸騰したエタノール中に約1
分間入れて取り出した後、このガラス基板1をすぐに送
風乾燥させた。
ホール注入電極2の上に、前記のTPDを真空蒸着させ
てホール輸送層3を形成した後、このホール輸送層3上
に前記のZnMIBQを真空蒸着させて発光層4を形成
し、さらにこの発光層4上にマグネシウム・インジウム
合金を真空蒸着させて電子注入電極6を形成した。な
お、これらの真空蒸着は、何れも真空度6×10-6To
rrで、基板温度を制御しないで行なった。
けるホール注入電極2を+、電子注入電極6を−にして
電圧を印加すると、電圧10Vで前記のZnMIBQに
基づく輝度が1000cd/m2 、発光ピーク波長が5
79nm、色度座標x=0.455、y=0.523に
なった高輝度な黄色発光が得られた。
においては、上記の実施例1における有機EL素子と同
様に、発光層4をZnMIBQを用いて形成する一方、
ホール輸送層3を形成するにあたり、前記のTPDに代
えて、下記の化4に示すαNPDを用い、それ以外は、
上記の実施例1の場合と同様にして、SH−A構造にな
った有機EL素子を得た。
においては、上記の実施例2における有機EL素子にお
いて、発光層4を形成するにあたり、上記のZnMIB
Qに代えて下記の化5に示すZn(BOX)2 を用い、
それ以外は、上記の実施例2の場合と同様にして、SH
−A構造になった有機EL素子を得た。
おけるホール注入電極2を+、電子注入電極6を−にし
て電圧を印加すると、電圧12Vで前記のZnMIBQ
に基づく輝度が1100cd/m2 、発光ピーク波長が
579nmになった黄色発光が得られた。
けるホール注入電極2を+、電子注入電極6を−にして
電圧を印加すると、電圧13Vで前記のZn(BOX)
2 に基づく輝度が1040cd/m2 、発光ピーク波長
が446nmになった青色発光が得られた。
機EL素子を樹脂で封止し、80℃の雰囲気下で200
時間放置させた後、上記のようにして各有機EL素子を
発光させた場合、比較例1の有機EL素子においては、
その輝度が20%程度低下していたのに対して、実施例
2の有機EL素子においては、初期と同等の発光が得ら
れた。
使用した発光材料である上記のZnMIBQが、比較例
1の有機EL素子において使用した発光材料であるZn
(BOX)2 に比べて耐熱性に優れているためである。
用した上記のZnMIBQと、有機EL素子において一
般に使用されている前記の化3に示したTPDとをそれ
ぞれガラス基板上に蒸着させ、室温で大気中において1
ヶ月間放置した場合、上記のZnMIBQにおいては、
結晶が析出しなかったのに対して、TPDの蒸着膜にお
いては、膜全体に結晶の析出が見られ、ZnMIBQは
TPDに比べて製膜安定性が優れていた。
L素子においては、図2に示すように、ガラス基板1上
にITOで構成された透明なホール注入電極2を形成
し、このホール注入電極2上に、下記の化6に示すトリ
フェニルアミン誘導体(MTDATA)で構成されて膜
厚が500Åになったホール輸送層3と、前記の化3に
示したTPDからなるホスト材料に下記の化7に示すル
ブレンが5重量%ドープされて膜厚が200Åになった
発光層4と、前記の化1に示したZnMIBQで構成さ
れて膜厚が400Åになった電子輸送層5と、マグネシ
ウム・インジウム合金(Mg:In=10:1)で構成
されて膜厚が2000Åになった電子注入電極6とを真
空蒸着法により積層させ、前記のDH構造になった有機
EL素子を得た。
けるホール注入電極2を+、電子注入電極6を−にして
電圧を印加すると、電圧12Vで上記のルブレンに基づ
く輝度が4500cd/m2 、発光ピーク波長が560
nm、色度座標x=0.232、y=0.611になっ
た黄色発光が得られた。この結果、上記のZnMIBQ
が電子輸送材料としても有効に作用することが分かっ
た。
においては、上記の実施例1における有機EL素子にお
いて、発光層4に使用する発光材料を前記のZnMIB
Qに代えて、下記の化8に示すAlQ(MIBQ)を用
いるようにし、それ以外は、上記の実施例1の場合と同
様にして、SH−A構造になった有機EL素子を得た。
けるホール注入電極2を+、電子注入電極6を−にして
電圧を印加すると、電圧13Vで上記のAlQ(MIB
Q)に基づく輝度が500cd/m2 、発光ピーク波長
が550nmになった黄緑色発光が得られた。
有機EL素子においては、発光層とキャリア輸送層との
少なくとも一層に、8−ヒドロキシキノリン及びその誘
導体の2量体が金属に配位したキレート化合物を用いる
ようにしたため、このキレート化合物が高温下等におい
て安定であり、この発明における有機EL素子を長い期
間放置した場合においても、発光層やキャリア輸送層に
このキレート化合物の結晶が析出するということがな
く、長期にわたって安定した発光が行なえるようになっ
た。
る有機EL素子の構造を示した概略説明図である。
を示した概略説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、有機材料を用いた発光層とキャリア輸送層とが設け
られた有機エレクトロルミネッセンス素子において、上
記の発光層とキャリア輸送層との少なくとも一層に、8
−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の2量体が金属に
配位したキレート化合物が含有されていることを特徴と
する有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項2】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、上記のキレート化合物が下記
の化1に示す構造式を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。 【化1】 (式中、M2 は周期律表第2族の金属、R1 は−N(C
n H2n+1)−,−Cn+1H2n+2−,−CH=N−(Cn
H2n)−N=CH−,−CH2 −NH−(Cn H 2n)−
NH−CH2 −,o−フェニレン,o−ナフチレンから
選択される基であり、nは0〜10の整数である。) - 【請求項3】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、上記のキレート化合物におけ
る金属が周期律表第3族の金属であり、この金属に対し
て、8−ヒドロキシキノリン及びその誘導体の2量体以
外に他の配位子が配位してな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。
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1997
- 1997-11-17 JP JP31526297A patent/JP3615374B2/ja not_active Expired - Fee Related
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