JPH11204265A - 有機薄膜発光素子 - Google Patents

有機薄膜発光素子

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JPH11204265A
JPH11204265A JP10001840A JP184098A JPH11204265A JP H11204265 A JPH11204265 A JP H11204265A JP 10001840 A JP10001840 A JP 10001840A JP 184098 A JP184098 A JP 184098A JP H11204265 A JPH11204265 A JP H11204265A
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JP
Japan
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organic thin
injection layer
film
group
hole injection
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Pending
Application number
JP10001840A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoji Kobayashi
良治 小林
Masami Kuroda
昌美 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11204265A publication Critical patent/JPH11204265A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高感度で、実際の画像形成装置に搭載した際
に、長時間の連続使用に耐え得るような繰り返し安定性
に優れ、また正帯電でも使用可能な高感度で電気特性の
優れた複写機用およびプリンター用の電子写真感光体を
提供する。 【解決手段】 絶縁性透明基板上に陽極と陰極の一対の
電極とその間に挟まれた、少なくとも発光層と正孔注入
層とが積層されてなる有機薄膜発光素子において、前記
正孔注入層は一般式Iのナフタレン誘導体のうちの一種
以上を含む層からなる。 (R〜Rは夫々独立に置換されてもよい水素原子、
アルキル基、アリール基、あるいは複素環基を表し、X
は夫々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ
基、置換されてもよいアリール基あるいは複素環基を表
し、mは0から4の整数であり、nは0または1の整数
である)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種表示装置の発
生源として用いる有機薄膜発光素子に関し、特に正孔注
入層に用いる正孔注入物質の改良に係る有機薄膜発光素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のブラウン管に代わるフラットディ
スプレイの需要の増加に伴い、各種表示素子の開発およ
び実用化が精力的に進められている。エレクトロルミネ
ッセンス素子(以下EL素子とする)もこうしたニーズ
に即するものであり、特に全固体の自発発光素子とし
て、他のディスプレイにはない高解像度および高視認性
により注目を集めている。
【0003】現在、実用化されているものは、発光層に
ZnS/Mn系を用いた無機材料からなるEL素子であ
る。しかし、この種の無機EL素子は発光に必要な駆動
電圧が100V程度と高いため駆動方法が複雑となり製
造コストが高く、また青色発光の効率が低いため、フル
カラー化が困難なのが現状である。ディスプレイとして
応用するためには、低駆動電圧、高輝度 長寿命、フル
カラーなどの特性が要求される。これに対して有機材料
を用いた薄膜EL素子は、発光に必要な駆動電圧を大幅
に低減できかつ各種有機材料の適用によりフルカラー化
の可能性を充分に持つことから、近年研究が活発化して
いる。
【0004】特にタン(Tang)らにより、発光材料とし
てキノリノール化合物、電荷注入材料としてジアミン化
合物を用いた積層型EL素子において、10Vの低印加
電圧において1000cd/m 以上の高い輝度が得
られたとの報告(Appl.Phys.Lett,51,913 (1987)) が
あり、以来実用化に向けて研究が活発となり、EL素子
構造、製造法と共に有機発光材料、電荷注入材料の探策
が精力的に行われている。
【0005】有機発光材料としては成膜性に優れ、発光
効率が高くかつ安定であることが要求され、また電荷注
入材料としては成膜性に優れ電荷輸送能および発光層へ
の電荷の注入効率が高くかつ安定であることが要求さ
れ、特開平2−311591号、特開昭59−1943
93号公報などに開示される材料が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、すべての要求
特性を満たす有機薄膜EL素子は得られていないのが現
状である。前述のように有機材料を用いた薄膜EL素子
は低電圧駆動やフルカラー化などの可能性を強く示唆し
ているものの、とくに青色および赤色の発光効率の向上
や長時間駆動での安定性の向上など性能面で解決しなけ
ればならない問題が多く残されている。また、この有機
薄膜の膜厚はサブミクロン以下であるため、成膜性、安
定性が良好な材料開発が必要である。さらに量産の面か
ら、大量生産が容易で安価な有機材料の開発や、素子形
成方法の改良も重要な技術課題である。さらにまた、様
々な発光色を得るためにより多くの種類の発光材料およ
び電荷注入材料の開発が望まれている。
【0007】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、新規な正孔注入物質を開発するこ
とにより高輝度で寿命安定性に優れる発光を実現し、成
膜性が良好で耐久性に優れた有機薄膜発光素子を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の有機薄膜発光素子は、絶縁性透明基板上に
陽極と陰極の一対の電極とその間に挟まれた発光層と正
孔注入層とが積層された有機薄膜発光素子において、前
記正孔注入層は下記一般式(I)、 (式中、R〜Rは夫々独立に置換されてもよい水素
原子、アルキル基、アリール基、あるいは複素環基を表
し、Xは夫々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルコ
キシ基、置換されてもよいアリール基あるいは複素環基
を表し、mは0から4の整数であり、nは0または1の
整数である)で示されるナフタレン誘導体のうちの少な
くとも一種を含む層からなることを特徴とするものであ
る。ここで、各アルキル基およびアルコキシ基の炭素数
は、好ましくは1〜6である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明らは、前記目的を達成する
ため各種有機材料について鋭意検討する中で、数多くの
実験を行った結果、前記一般式(I)で示される特定の
化合物を正孔注入材料として用いることにより、良好な
膜形成が可能で、膜中に発生するピンホール等の電気的
欠陥が少なく、しかも高輝度で寿命安定性の優れた有機
薄膜発光素子を得るに至ったのである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる前記一般式
(I)の化合物は公知の方法により合成することができ
る。例えば、前記一般式(I)の化合物は、次式(II−
1)、 で示されるホスホン酸エステルと、次式(III)、 で示されるカルボニル化合物とを、例えば、DMFなど
の溶媒中、t−ブトキシカリウムなどの塩基を加えるこ
とにより次式(Iー1)、 で示される化合物が合成され、一般的な分離精製手法に
よって容易に得ることができる。前記式(Iー1)で表
される化合物を合成例1として実際に合成した。
【0011】同様にして、次式、 で示されるホスホン酸エステルと、下記表1〜7に示さ
れるカルボニル化合物とを用い、同表に示される構造式
を有する正孔注入層用のナフタレン誘導体を合成例2〜
36として合成した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】
【表4】
【0016】
【表5】
【0017】
【表6】
【0018】
【表7】
【0019】図1は、本発明における実施の形態の一例
を示す典型的な素子構造の断面図であり、陽極2と陰極
5の一対の電極とその間に正孔注入層3および発光層4
が夫々順次積層されたものである(発光光は図中の矢印
に示す方向に進む)。
【0020】ガラスなどの絶縁性透明基板1上に金、ニ
ッケル等の半透膜やインジウム錫酸化物(以下ITOと
称す)、酸化錫(以下SnOと称す)などの透明導電
膜からなる陽極2を抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、ス
パッタ法により形成する。この陽極2は、透明性を持た
せるために、10〜300nmの厚さにすることが望ま
しい。次に正孔注入層3、発光層4として順次有機薄膜
を成膜する。両層は単独材料または添加剤、樹脂バイン
ダーとの混合膜とすることができる。成膜法としては両
層ともにスピンコート、キャスティング、LB法、抵抗
加熱蒸着、電子ビーム蒸着等により成膜できる。また、
両層の膜厚は、それぞれ10〜300nm、好適には3
0〜100nmである。最後に陰極5を蒸着にて形成す
る。なお、この陰極5の材料としては、仕事関数の小さ
いMg、Mg/Ag、In、Ca、Al、Al/Li等
が用いられる。
【0021】図2は、本発明における実施の形態の他の
一例を示す素子構造の断面図であり、陽極2と陰極5の
一対の電極とその間に正孔注入層3、発光層4および電
子注入層7が夫々順次積層されたものである(発光光は
図中の矢印に示す方向に進む)。
【0022】ガラスなどの絶縁性透明基板1上に金、ニ
ッケル等の半透膜やITO、SnOなどの透明導電膜
からなる陽極2を抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパ
ッタ法により形成する。この陽極2は、透明性を持たせ
るために、10〜300nmの厚さにすることが望まし
い。次に正孔注入層3、発光層4、電子注入層7の順に
有機薄膜を順次形成する。三層は単独材料または添加
剤、樹脂バインダーとの混合膜とすることができる。成
膜法としては三層ともにスピンコート、キャスティン
グ、LB法、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着等により成
膜できる。また、三層の膜厚は、それぞれ1〜1000
nm、好適には10〜300nmである。最後に陰極5
を蒸着にて形成する。なお、この陰極5の材料として
は、仕事関数の小さいMg、Mg/Ag、In、Ca、
Al、Al/Li等が用いられる。
【0023】本発明の有機薄膜素子の発光層4および電
子注入層7に用いられる化合物の具体例として次式I
V、V、 で示される化合物が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。
【0024】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。実施例1 絶縁性透明基板1に陽極2として膜厚約100nmのI
TOを設けた50mm角のガラスを基板とし、この基板
を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、図1に示すように、正
孔注入層3、発光層4と順次成膜した。成膜に際して真
空槽内圧は1×10−4Paまで減圧した。正孔注入層
3には、前記表1中の化合物I−1を用い、蒸着源温度
270〜300℃の範囲で加熱し、成膜速度を約0.2
nm/secとして60nm形成した。次に、真空槽の
真空を破らずに、続けて発光層4として前記化合物IVを
蒸着源温度220〜250℃の範囲で加熱し、成膜速度
を0.2nm/secとして60nm形成した。この
後、この基板を真空槽から取り出し、0.5mm角のパ
ターンからなる、厚さ30μmのニッケル製マスクを取
り付け、新たに抵抗加熱蒸着装置内に装着した後、陰極
5としてMg/Ag(10:1の重量比率)を100n
m形成した。
【0025】本実施例1において、化合物No.I−1
からなる正孔注入層は均一な蒸着膜となり、かつ、この
0.5mm角にパターニングされた有機薄膜発光素子に
直流電圧を印加したところ、緑色(発光中心波長:52
0nm)の均一な発光が得られ、最高輝度10,000
cd/m以上であった。また、1000時間を超える
連続発光においても、良好な安定性が得られた。
【0026】実施例2 絶縁性透明基板1に陽極2として膜厚約100nmのI
TOを設けた50mm角のガラスを基板とし、この基板
を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、図2に示すように、正
孔注入層3、発光層4、電子注入層7と順次成膜した。
成膜に際して真空槽内圧は1×10−4Paまで減圧し
た。正孔注入層3には、前記化合物I−1を用い、蒸着
源温度270〜300℃の範囲で加熱し、成膜速度を約
0.2nm/secとして60nm形成した。次に、真
空槽の真空を破らずに、続けて発光層4として前記化合
物Vを蒸着源温度310〜330℃の範囲で加熱し、成
膜速度を0.2nm/secとして40nm形成した。
さらに真空槽の真空を破らずに、続けて電子注入層7と
して前記化合物IVを20nm形成した。この後、この基
板を真空槽から取り出し、0.5mm角のドットパター
ンからなる、厚さ30μmのニッケル製マスクを取り付
け、新たに抵抗加熱蒸着装置内に装着した後、陰極5と
してMg/Ag(10:1の重量比率)を100nm形
成した。
【0027】本実施例2においても、直流電圧を印加し
たところ、青色(発光中心波長:470nm)の均一な
発光が得られ、最高輝度10,000cd/m以上で
あった。また1000時間を超える連続発光において
も、良好な安定性が得られた。
【0028】実施例3 正孔注入層に前記化合物No.I−2を用い蒸発源温度
210〜300℃の範囲で加熱した以外は、すべて実施
例1と同一条件により有機薄膜発光素子を形成した。
【0029】本実施例3においても、直流電圧を印加し
たところ、緑色(発光中心波長:520nm)の均一な
発光が得られ、最高輝度10,000cd/m以上で
あった。また1000時間を超える連続発光において
も、良好な安定性が得られた。
【0030】実施例4 正孔注入層に前記化合物No.I−8を用い蒸発源温度
210〜300℃の範囲で加熱した以外は、すべて実施
例1と同一条件により有機薄膜発光素子を形成した。
【0031】本実施例4においても、直流電圧を印加し
たところ、青色(発光中心波長:460nm)の均一な
発光が得られ、最高輝度10,000cd/m以上で
あった。また1000時間を超える連続発光において
も、良好な安定性が得られた。
【0032】実施例5 正孔注入層に前記化合物No.I−8を用い蒸発源温度
210〜300℃の範囲で加熱した以外は、すべて実施
例2と同一条件により有機薄膜発光素子を形成した。
【0033】本実施例4においても、直流電圧を印加し
たところ、青色(発光中心波長:460nm)の均一な
発光が得られ、最高輝度10,000cd/m以上で
あった。また1000時間を超える連続発光において
も、良好な安定性が得られた。
【0034】
【発明の効果】この発明によれば、有機材料からなる発
光層と電荷注入層を積層せしめてなる有機薄膜発光素子
において、前記正孔注入層に前記一般式(I)で示され
る化合物を用いることにより、良好な膜形成が可能で、
ピンホール等の電気的欠陥が少なく、高輝度で長寿命か
つ安定な有機薄膜発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施例を示す有機薄膜発光素子
の典型的な構造断面側面図である。
【図2】本発明における他の実施例を示す有機薄膜発光
素子の典型的な構造断面側面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性透明基板 2 陽極 3 正孔注入層 4 発光層 5 陰極 6 駆動用電源 7 電子注入層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性透明基板上に陽極と陰極の一対の
    電極とその間に挟まれた、少なくとも発光層と正孔注入
    層とが積層されてなる有機薄膜発光素子において、前記
    正孔注入層は下記一般式(I)、 (式中、R〜Rは夫々独立に置換されてもよい水素
    原子、アルキル基、アリール基、あるいは複素環基を表
    し、Xは夫々独立にハロゲン原子、アルキル基、アルコ
    キシ基、置換されてもよいアリール基あるいは複素環基
    を表し、mは0から4の整数であり、nは0または1の
    整数である)で示されるナフタレン誘導体のうちの少な
    くとも一種を含む層からなることを特徴とする有機薄膜
    発光素子。
JP10001840A 1998-01-07 1998-01-07 有機薄膜発光素子 Pending JPH11204265A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002212113A (ja) * 2001-01-24 2002-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 芳香族メチリデン化合物、それを製造するための芳香族アルデヒド化合物及びメチルスチリル化合物、並びにそれらの製造方法
JP2002212115A (ja) * 2001-01-24 2002-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 芳香族メチリデン化合物、それを製造するための芳香族アルデヒド化合物及びメチルスチリル化合物、並びにそれらの製造方法
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JP2002220354A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 芳香族メチリデン化合物、それを製造するための芳香族アルデヒド化合物及びメチルスチリル化合物、並びにそれらの製造方法

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