JP2000086595A - トリフェニルアミン誘導体とそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
トリフェニルアミン誘導体とそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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Abstract
子輸送材料との間で簡単にエキサイプレックスを形成す
るおそれのない、新規なトリフェニルアミン誘導体と、
高い耐熱性と高い発光効率とを兼ね備えた有機エレクト
ロルミネッセンス素子とを提供する。 【解決手段】 トリフェニルアミン誘導体は、一般式
(1): 【化1】 [式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は水素原
子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、
ジアルキルアミノ基またはシアノ基を示し、φ1および
φ2は、置換基を有してもよい芳香族縮合環を示す。]
で表される。有機エレクトロルミネッセンス素子は、素
子を構成する少なくとも1層が、上記一般式(1)のトリ
フェニルアミン誘導体を含有する。
Description
クトロルミネッセンス素子のホール輸送材料などとして
好適に使用される、新規なトリフェニルアミン誘導体
と、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子と
に関するものである。
とする有機の層を挟んだ有機エレクトロルミネッセンス
素子としては従来、有機の層が1層だけの単層構造のも
のが一般的であったが近時、発光やキャリヤ(ホール、
電子)の輸送などの各機能を2層以上の層に分担させ
た、複層構造の有機の層を備えた有機エレクトロルミネ
ッセンス素子が種々、提案されている[たとえばC.W.Ta
ng and S.A.VanSlyke; Appl.Phys.Lett.51,913(1987)、
C.Adachi, T.Tsutsui and S.Saito; Appl.Phys.Lett.5
5,1489(1989)、J.Kido, M.Kimura, and K.Nagai; Scien
ce, Vol.267, 1332(1995)など]。
は、 無機材料を主体とする従来の素子に比べて、低電圧
で高輝度の発光が可能であること、 各層の形成方法として、蒸着法だけでなく溶液塗布
法なども採用でき、それぞれの層を、その構成に適した
形成方法を選択して形成できるので、素子の設計の自由
度が向上し、また素子の大面積化が容易となること、 有機分子の分子設計により多色化が可能であるこ
と、などの長所を有している。
は、たとえば発光層、ホール輸送性を有するホール輸送
層、電子輸送性を有する電子輸送層などがあげられる。
これらの層はそれぞれ、上記の各特性にすぐれた有機化
合物によって、あるいは上記の有機化合物を適当な高分
子のバインダー中に分散させることによって形成され
る。
ス素子においては、(1) 素子に電流を流した際に生じる
ジュール熱による有機化合物自体の劣化や、(2) 上記ジ
ュール熱などによって有機化合物が結晶化して層界面の
平滑性が低下することによる、各層間でのキャリヤの注
入効率の低下、などが主な原因となって、素子の安定
性、耐久性が不十分となり、使用を繰り返すうちに素子
の発光輝度が大きく低下してしまうという問題がある。
機化合物の中でも耐熱性が低い、ホール輸送層を構成す
るホール輸送材料において顕著であり、かかるホール輸
送材料の耐熱性によって、有機エレクトロルミネッセン
ス素子の耐熱性が決まってしまうといっても過言ではな
いのが現状である。
上すべく、その分子構造について種々、検討がなされて
いる。
て公知の、式(3-1):
N′−ビス(3−メチルフェニル)−1,1′-ビフェ
ニル−4,4′−ジアミン(トリフェニルアミンの二量
体ということで「TPD」と略称される)に代表される
トリフェニルアミン誘導体を多量化して、耐熱性を向上
することを検討し、その結果として式(4):
(「HTM1」とする)が、高い耐熱性とすぐれたホー
ル輸送能とを有することを示した[C.Adachi, K.Nagai
and N.Tamoto; Appl.Phys.Lett.66(20),2679(1995)]。
ニルアミン誘導体を多量化して耐熱性を向上することを
検討した。
(「TPTE」とする)が、高い耐熱性とすぐれたホー
ル輸送能とを有することを明らかとした[S.Tokito, H.
Tanaka,A.Okada and Y.Taga; Appl.Phys.Lett.69(7),87
8(1996)、S.Tokito, H.Tanaka,K.Noda, A.Okada and Y.
Taga; Macromol.Symp.125,181-188(1997)、および特開
平10-25473号公報]。
は、上記TPTEの中心のビフェニル環を、当該ビフェ
ニル環を含む種々の2価の基に一般化するとともに、各
環に置換する置換基の種類と置換位置についても一般化
したベンジジン化合物が、前述したTPDなどの、低分
子量のホール輸送材料に比べて発光時および保存時の安
定性にすぐれていることが記載されている。
討したところによると、上記各多量化体やその周辺の化
合物はいずれも、従来のTPDなどに比べれば確かに耐
熱性、安定性は向上しているものの、その効果は未だ十
分ではなく、とくに自動車の車載用表示装置などに要求
される高い耐熱性を満足するには至っていないことが明
らかとなった。
5℃、85%RHの高温、高湿環境下で240時間、連
続駆動しても異状を生じないことが要求される。つまり
有機エレクトロルミネッセンス素子の場合は、上記の高
温、高湿環境下で240時間、連続的に発光させても、
その発光輝度が著しく低下したり、あるいは発光が停止
してしまったりしないことが求められる。
(トリフェニルアミンの三量体)は、そのガラス転移温
度Tgがおよそ110℃程度であって、上記の環境温度
と僅かに25℃の差しかないために耐熱性が不十分で、
かかる高温で、しかも高湿の環境下で連続的に発光させ
た場合には、前述したジュール熱の発生によって、素子
自体の温度がごく短時間でHTM1のガラス転移温度T
gを超えてしまって、前述した有機化合物自体の劣化、
つまりここではHTM1自体の劣化や、あるいは層間で
の注入効率の低下などを生じるおそれがある。
複層構造のものでもトータルで0.1μm程度ときわめ
て薄いために、その厚みに少しでもばらつきがあると、
厚みの小さいところに電流が集中して局所的に温度が上
昇する結果、有機の層に亀裂、はく離などが生じて、陰
陽両極間で短絡が発生するおそれもある。
のことが原因となって、短時間で、その発光輝度が大幅
に低下したり、あるいは発光が停止したりすることが予
想される。
ネッセンス素子の耐熱性が十分でないことは、前記トキ
トウらの発表のうち、末端のメチル基の置換位置のみが
HTM1と異なるTPTRを用いた素子の、後述する臨
界温度がおよそ110℃程度であることからも明らかで
ある。
ついても同様である。すなわちこのTPTEのガラス転
移温度は130℃であって、前記の環境温度85℃との
間に45℃の差しかないために、やはりかかる高温、高
湿環境下で連続的に発光させた場合には、TPTE自体
の劣化や層間での注入効率の低下、あるいは陰陽両極間
での短絡などが原因となって、短時間で、その発光輝度
が大幅に低下したり、あるいは発光が停止したりするこ
とが予想される。
有機エレクトロルミネッセンス素子が動作する限界の温
度が140℃であることが記載されているが、それは素
子を発光させつつ環境温度を漸次上昇させた際に発光が
停止した温度(臨界温度)を示しており、長時間、連続
駆動した際に安定的に発光を続けられる温度については
確認されていない。
Eを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は、その
外部量子効率が小さいために、低電流で高輝度の発光が
得られないという問題もある。
層構造の素子において、隣接する電子輸送層中に含まれ
る、式(6):
アルミニウム(III)錯体(「Alq」とする)などの電
子輸送材料と、層の界面での相互作用によってエキサイ
プレックス(励起錯体)を形成することが考えられてい
る。
スの形成を防止して、素子の外部量子効率を向上させる
べく、TPTEの分子構造を検討した結果、式(5-2):
いことを明らかとした[野田浩司、藤川久喜、幸田勝
典、竹内久人、時任静士、多賀康訓、第45回応用物理
学関係連合講演会 講演予稿集(1998.3.東京工科大
学)]。
−TPTE」とする)は、そのガラス転移温度Tgが約
90℃と低くなってしまうために、前述した車載用表示
装置などの、高い耐熱性、信頼性が要求される用途には
使用することができなかった。
性にすぐれる上、電子輸送材料との間で簡単にエキサイ
プレックスを形成するおそれのない、新規なトリフェニ
ルアミン誘導体を提供することにある。
としてかかるトリフェニルアミン誘導体を用いているた
めに、高い耐熱性と高い発光効率とを兼ね備えた有機エ
レクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
に、発明者らは、トリフェニルアミン誘導体の構造につ
いてさらに検討を行った。
(N)にそれぞれ2個ずつ結合したフェニル基のうちの
一方を、つまり両末端の1個ずつ、計2個のフェニル基
をそれぞれ、下記一般式(1):
R6は同一または異なって水素原子、アルキル基、ハロ
ゲン化アルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基お
よびシアノ基を示し、φ1およびφ2は同一または異なっ
て、置換基を有してもよい芳香族縮合環を示す。]に見
るようにいずれもナフチル環以上の芳香族縮合環に置換
すると、(1) TPTEの持つ高いホール輸送能はそのま
まに、ガラス転移温度Tgをおよそ140℃以上とし
て、その耐熱性を飛躍的に向上できること、(2) かかる
化合物は、末端に大きな芳香族縮合環が置換した立体構
造ゆえか、あるいはπ電子共役系の分布ゆえか、電子輸
送材料との間でエキサイプレックスを形成しにくいこ
と、を見出し、本発明を完成するに至った。
体は、上記一般式(1)で表されることを特徴とするもの
である。
ス素子は、陰極および陽極と、この両極間に挟まれた、
単層または複層の有機の層とを備え、上記有機の層のう
ちの少なくとも1層が、上記一般式(1)で表される本発
明のトリフェニルアミン誘導体をホール輸送材料として
含有する層であることを特徴とするものである。
少なくとも2つの第三アミン成分を含み、かつ第三アミ
ン窒素原子に結合した少なくとも2つの縮合芳香族環を
含む正孔輸送性芳香族第三アミンを使用した素子が記載
されている。
された正孔輸送性芳香族第三アミンの具体例を仔細に検
討すると、当該第三アミンとは、前記TPDなどの、多
量化する前の基本の構造を有する低分子量のホール輸送
材料中のフェニル基などを少なくとも2つ、縮合芳香族
環に置換しただけのものに過ぎない。
ル輸送材料と比較した素子の安定性の向上のみであり、
本発明のように、とくに高温環境下での素子の耐熱性を
向上させるとともに、素子の発光効率を向上させること
については一切、開示も示唆もされていない。
ェニルアミン誘導体を多量化してガラス転移温度Tgを
上昇させることで、これまでにない高温環境下での、素
子の耐熱性を向上させるとともに、当該多量化にともな
って発生するエキサイプレクスの形成を、分子中に縮合
芳香族環を導入することで防止して、素子の発光効率を
向上させるという、新たな知見に基づいてなされたもの
であり、前述したトキトウらの研究による多量化の技術
に、上記公報に記載の縮合芳香族環を単純に組み合わせ
ただけのものではない。
ついて説明する。
前記一般式(1)において、基R1、R 2、R3、R4、R5お
よびR6に相当するアルキル基としては、たとえばメチ
ル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチ
ル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチ
ル、ヘキシルなどの、炭素数1〜6のアルキル基が、好
適に用いられる。
えば上記炭素数1〜6のアルキル基中の全ての、あるい
は一部の水素原子が、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素
にて置換された基があげられる。かかるハロゲン化アル
キル基の具体例としては、これに限定されないがたとえ
ばトリフルオロメチル基(−CF3)などがあげられ
る。
ビフェニルイル、o−テルフェニル、ナフチル、アント
リル、フェナントリルなどがあげられる。これらアリー
ル基は、その環上の任意の位置に、たとえば前記アルキ
ル基などの置換基を有してもよい。置換基を有するアリ
ール基の具体例としては、これに限定されないがたとえ
ばトリル、キシリルなどがあげられる。
2つの水素原子がともに、前記アルキル基に置換した種
々の基があげられる。かかるジアルキルアミノ基の具体
例としては、これに限定されないがたとえばジエチルア
ミノ基などがあげられる。
当する芳香族縮合環としては、たとえばナフチル、アン
トリル、フェナントリルなどがあげられる。これら芳香
族縮合環は、その環上の任意の位置に、たとえば前記ア
ルキル基などの置換基を有してもよい。
リフェニルアミン誘導体[「トリフェニルアミン誘導体
(1)」とする]の具体的化合物としては、これに限定さ
れないがたとえば、式(1-1):
N′−ビス〔N−フェニル−N−(2−ナフチル)−
4′−アミノビフェニル−4−イル〕−1,1′−ビフ
ェニル−4,4′−ジアミン(ガラス転移温度Tg=1
48℃、「NPTE−1」とする)や、式(1-2):
ブチル)フェニル〕−N,N′−ビス〔N−4−(tert
−ブチル)フェニル−N−(2−ナフチル)−4′−ア
ミノビフェニル−4−イル〕−1,1′-ビフェニル−
4,4′−ジアミン(ガラス転移温度Tg=175℃、
「NPTE−2」とする)、あるいは式(1-3):
N′−ビス〔N−フェニル−N−(2−ナフチル)−
4′−アミノビフェニル−4−イル〕−1,1′−ビフ
ェニル−3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミン(ガ
ラス転移温度Tg=145℃、「NPTE−3」とす
る)などがあげられる。
(1)は、たとえば下記の合成法にて合成することができ
る。なお以下では、本発明のトリフェニルアミン誘導体
(1)のうち、前記式(1-1)のNPTE−1を合成する場合
について説明するが、他のトリフェニルアミン誘導体
(1)も、基本的にはこれと同様にして合成することがで
きる。
るN−フェニル−N−(2−ナフチル)アミンと、下記
式(1b)で表される4,4′−ジヨ−ドビフェニルとを、
モル比で1:1の割合で反応させて、式(1c)で表される
4−〔N−フェニル−N−(2−ナフチル)〕アミノ−
4′−ヨ−ドビフェニルを合成する。
フェニル−N−(2−ナフチル)〕アミノ−4′−ヨ−
ドビフェニルと、下記式(1d)で表されるN,N′−ジフ
ェニルベンジジンとを、モル比で2:1より前者が過剰
となる割合で反応させると、式(1-1)で表されるNPT
E−1が合成される。
ン誘導体(1)は、たとえば複写機などの、電子写真プロ
セスを利用した装置の感光体や、あるいは太陽電池など
の、種々の分野におけるホール輸送材料として使用可能
であるが、前述したように有機エレクトロルミネッセン
ス素子のホール輸送材料として、とくに好適に使用され
る。
3は、本発明のトリフェニルアミン誘導体(1)の持つ高
い耐熱性に加えて、後述する実施例の結果より明らかな
ように、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率
を向上させる効果にもすぐれており、当該素子のホール
輸送材料として最も好適に使用することができる。
センス素子について説明する。
子は、先に述べたように、陰陽両極間に挟まれた有機の
層のうちの少なくとも1層が、上記本発明のトリフェニ
ルアミン誘導体(1)をホール輸送材料として含有する層
であれば、その他の構成はとくに限定されない。
ずれの構造を有していてもよく、このうち単層構造の有
機の層は、本発明のトリフェニルアミン誘導体(1)が前
記のように高い耐熱性を有することから、ホール輸送材
料としての上記トリフェニルアミン誘導体(1)単独で形
成してもよいし、かかるトリフェニルアミン誘導体(1)
に、後述する他のホール輸送材料や電子輸送材料、蛍光
色素などを必要に応じて適宜、含有させて形成してもよ
い。あるいはまた上記の各材料を、たとえばバインダー
としての、それ自体がキャリヤ輸送性を有するまたは有
しない高分子中に分散させて、単層構造の有機の層を形
成してもよい。
度、すなわち50〜1000nm程度であるのが好まし
く、100〜200nm程度であるのがとくに好まし
い。
などはとくに限定されず、たとえば陽極側から陰極側へ
順に、下記の各層の中から2層以上を適宜、選択して組
み合わせることによって構成され、このうちの少なくと
も1層に、ホール輸送材料として、本発明のトリフェニ
ルアミン誘導体(1)が含有される。 (a) 陽極からホール輸送層にホールが注入されるのを助
ける〈ホール注入層〉。 (b) 陽極から注入されたホールを陰極側へ輸送する〈ホ
ール輸送層〉。 (c) 陰極から注入された電子を陽極側へ輸送する〈電子
輸送層〉。 (d) 陰極から電子輸送層に電子が注入されるのを助ける
〈電子注入層〉。
る有機化合物のみで形成してもよいし、上記有機化合物
を、たとえばバインダーとしての、それ自体がキャリヤ
輸送性を有するまたは有しない高分子中に分散させて形
成してもよい。
体例としては、これに限定されないがたとえば(A) ホー
ル輸送層と電子輸送層の2層を備え、このうちのいずれ
か一方または両方が発光するもの、(B) ホール注入層と
ホール輸送層と電子輸送層の3層を備え、このうちホー
ル輸送層および/または電子輸送層が発光するもの、
(C) ホール輸送層と電子輸送層と電子注入層の3層を備
え、このうちホール輸送層および/または電子輸送層が
発光するもの、(D) ホール注入層とホール輸送層と電子
輸送層と電子注入層の4層を備え、このうちホール輸送
層および/または電子輸送層が発光するもの、などがあ
げられる。
層および/または電子輸送層のいずれが発光するかは、
両層に含まれる有機化合物の機能(たとえばホール輸送
材料であればホール輸送性、電子輸送材料であれば電子
輸送性など)の強弱とその組み合わせ、およびそれぞれ
の層の厚みなどを調整することによって適宜、変更する
ことができる。
発光波長を調整するために、1種または2種以上の蛍光
色素を含有させてもよい。
は、前記いずれの層に含有させてもよいが、とくにホー
ル注入層、ホール輸送層に好適に使用される。
ホールの注入性にすぐれた有機化合物としては、たとえ
ば式(7):
ポリアニリン、ポリチオフェン、カーボンなどがあげら
れる。またホール注入層には、これらホール注入性材料
に加えて、上記のように本発明のトリフェニルアミン誘
導体(1)を含有させてもよい。あるいはまた、トリフェ
ニルアミン誘導体(1)以外の他のホール輸送材料を添加
してもよい。
しては、主に本発明のトリフェニルアミン誘導体(1)が
使用される他、前述したTPD、TPTE、HTM1、
m−TPTEや、あるいは式(3-2):
N′−ジ(2−ナフチル)−1,1′-ビフェニル−
4,4′−ジアミン(「NPD」とする)などの、従来
公知の他のホール輸送材料を、素子の耐熱性に影響しな
い範囲で併用することもできる。
は、たとえば式(2-1):
体(「DPTAZ2」とする)や、あるいは前記Alq
などがあげられる。
電子の注入性にすぐれた材料にて構成される。かかる電
子注入性にすぐれた電子輸送材料としては、たとえば上
記Alqの他、式(2-2):
体(「CNTAZ2」とする)などの1,2,4−トリ
アゾール誘導体があげられる。
輸送層のうち発光する層に添加してもよい蛍光色素とし
ては、たとえばレーザー用の色素などの、励起子によっ
て励起されて蛍光を発することのできる種々の色素が、
目的とする発光波長にあわせて1種単独で、あるいは2
種以上、使用される。蛍光色素の具体例としては、たと
えばシアニン染料、キサンテン系染料、オキサジン染
料、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、ナフタセン
誘導体、ペリレン誘導体、アクリジン染料、アクリドン
染料、キノリン染料などがあげられる。
(9):
2):
同一または異なって、水素原子、アルキル基またはアリ
ール基を示す。]などで表されるキナクリドン色素(緑
色発光)、式(11):
−テトラフェニルナフタセン、黄色発光)などが、蛍光
色素として好適に使用される。
ブタジエン、4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−
p−ジメチルアミノスチリル−4H−ピランなどのジシ
アノメチレンスチリルピラン系色素、ペリレン、ナイル
レッドなども、蛍光色素として使用できる。
厚みはとくに限定されないが、各層それぞれ5〜100
nm程度、とくに10〜80nm程度であるのが好まし
い。
構造の有機の層のトータルの厚みは、積層した層数など
によっても異なるが、80〜200nm程度、とくに1
00〜150nm程度であるのが好ましい。
は、前述したように種々の形成方法にて形成することが
できる。すなわち層を構成する有機化合物を、真空中
で、抵抗加熱などの方法で加熱、昇華させて下地上に堆
積させるいわゆる真空蒸着法などの気相成長法や、ある
いは層を構成する有機化合物を適当な溶剤中に溶解また
は分散した塗布液を、スピンコート法、ディップコート
法などによって下地上に塗布したのち乾燥させて溶剤を
除去する溶液塗布法などによって形成することができ
る。
からの発光を素子外に取り出すために、少なくとも一方
が透明である必要がある。
関数などを考慮すると、陽極を、ITO(インジウムチ
ンオキサイド)、IXO[In2O3(ZnO)m六方晶
層状化合物]などの透明導電材料にて形成し、つまり透
明とし、陰極は、Mg/Ag、Al/Liなどの、アル
カリ金属、アルカリ土類金属を含む合金にて形成する
か、あるいはフッ化リチウム、酸化リチウムなどのリチ
ウム化合物の層とAl層などの金属層との積層構造とす
るとともに、製造工程上、陽極を基材の直上に、陰極
を、当該陽極上に積層された有機の層の最上層に、それ
ぞれ配置して、陽極と基材を通して光を素子外に取り出
すのが一般的であり、本発明においても、かかる構成を
採用するのが好ましい。
100nm以下、より好ましくは50nm以下の層(電
子注入電極)と、その上に積層された透明導電材料の層
の2層構造などとすると、当該陰極も透明となるため、
基材や、上記の各層を保護する保護層、各層を封止する
封止材などとして透明な材質のものを使用することによ
り、素子の非発光時にその全体が透明な有機エレクトロ
ルミネッセンス素子がえられる。
えばガラス板、プラスチック板、プラスチックフィル
ム、金属板、金属箔などの種々の材質のものがあげられ
る。
で、基材を通して光を取り出す構成の素子や、あるいは
上記のように陰陽両極が透明で、その全体が透明な素子
の場合には、上記のうちガラス板や、透明性の高いプラ
スチックからなる板やフィルムなどが基材として好適に
使用される。
を通して光を取り出す構成の素子の場合には、基材は透
明、不透明のいずれでもよく、上述したいずれの材質の
ものを基材として使用してもよい。
クフィルムや金属箔などを使用すると、可とう性のある
素子がえられる。
ックからなる板やフィルムなどを使用すれば、かかる基
材を、素子が劣化しないレベルの光で露光してパターン
形成することにより、所定の平面形状を有する素子を製
造することもできる。
層を構成する有機化合物が酸化劣化するなどして、発光
輝度が著しく低下したり、あるいは発光が停止してしま
ったりするのを防止すべく、前記のように各層を形成後
に、その一部または全体を、封止材によって封止しても
よい。
樹脂系、ポリエステル樹脂系、シリコーン樹脂系などの
種々の硬化性の樹脂があげられる。素子を封止材によっ
て封止するには、たとえばポッティング、ディッピング
などの公知の方法が採用される。
ロルミネッセンス素子は、たとえば液晶表示素子のバッ
クライトや、あるいは照明装置などに使用される面状発
光体の他、発光層や陰陽両極などを所定のパターンに形
成することで、セグメント表示素子、ドットマトリクス
表示素子などとして使用することもできる。
基づいて説明する。 《トリフェニルアミン誘導体の合成》 合成例1 前記式(1a)で表されるN−フェニル−N−(2−ナフチ
ル)アミン15.0g(68.40mmol)と、式(1
b)で表される4,4′−ジヨ−ドビフェニル27.8g
(68.40mmol)と、炭酸カリウム18.9g
(136.81mmol)と、銅粉末0.9g(13.
68mmol)とを、デカリン50ml中に添加した懸
濁液を、アルゴン気流中で、かく拌下、200℃に加熱
して4日間、反応させた。
g(34.20mmol)と、銅粉末0.9g(13.
68mmol)とを追加して、前記と同条件でさらに4
日間反応させた。
不溶物を取り除いたのち、ろ液をトルエンにて洗浄し
た。
未反応の4,4′−ジヨ−ドビフェニルを除去したの
ち、酢酸エチルで洗浄し、さらに減圧下で溶剤を留去し
た。
ムクロマトグラフィー(シリカゲル充てん量:2000
g、充てんおよび溶出:トルエン/n−ヘキサン=1/
3)にて分離精製して有効区分を採取する操作を2回、
繰り返して行った後、n−ヘキサンを添加して再沈によ
り結晶を析出させ、ついで溶剤をろ過して除去し、乾燥
させて、目的物である、前記式(1c)で表される4−〔N
−フェニル−N−(2−ナフチル)〕アミノ−4′−ヨ
−ドビフェニルを得た。収量は6.1g、収率は18.
1%であった。
る4−〔N−フェニル−N−(2−ナフチル)〕アミノ
−4′−ヨ−ドビフェニル6.0g(12.06mmo
l)と、前記式(1d)で表されるN,N′−ジフェニルベ
ンジジン1.4g(4.02mmol)と、炭酸カリウ
ム2.2g(16.08mmol)と、銅粉末0.1g
(1.61mmol)とを、ニトロベンゼン30ml中
に添加した懸濁液を、アルゴン気流中で、かく拌下、2
20℃に加熱して6日間、反応させた。
不溶物を取り除いたのち、ろ液をテトラヒドロフランに
て洗浄した。
に加えて結晶を析出させ、ついで溶剤をろ過、除去して
粗結晶を得た。
ロマトグラフィー(シリカゲル充てん量:2000g、
充てん:トルエン/n−ヘキサン=1/2、溶出:トル
エン/n−ヘキサン=1/2〜1/1)にて分離精製し
て有効区分を採取したのち、引き続いてシリカゲルカラ
ムクロマトグラフィー(シリカゲル充てん量:4000
g、充てん:トルエン/n−ヘキサン=1/2、溶出:
トルエン/n−ヘキサン=1/2〜1/1)にて分離精
製して有効区分を採取した。
ラヒドロフランに溶解し、エタノールを添加して再沈に
より結晶を析出させ、溶剤をろ過、除去して得た結晶
を、再びシリカゲルカラムクロマトグラフィー(シリカ
ゲル充てん量:1000g、充てん:トルエン/n−ヘ
キサン=2/3、溶出:トルエン/n−ヘキサン=2/
3〜1/1)にて分離精製して有効区分を採取した。
置を用いて300℃/5分(減圧度0.03torr)の条
件で溶融させたのちボトムを採取して結晶を得た。収量
は2.1g、収率は46.9%であった。
析したところ、下記のとおり、実測値と理論値がほぼ一
致した。
を示すチャート、および図2に示した赤外線吸収スペク
トル測定の結果を示すチャートからも、結晶は、目的物
である、前記式(1-1)で表されるNPTE−1であるこ
とが確認された。
転移温度Tgを、示差走査熱量計(DSC)を用いて測
定したところ、図3に示すように昇温1回目は148.
4℃、2回目は149.4℃という結果が得られた。
れる4−〔N−フェニル−N−(2−ナフチル)〕アミ
ノ−4′−ヨ−ドビフェニル70.2g(141.32
mmol)と、式(1e):
12.0g(56.53mmol)とを、炭酸カリウム
27.3g(197.84mmol)および銅粉1.1
g(16.96mmol)の存在下、デカリン中で、1
40℃で3日間、反応させたのち、シリカゲル1kgを
用いてカラム精製して、式(1f):
−N−(2−ナフチル)−4′−アミノビフェニル−4
−イル〕−1,1′−ビフェニル−3,3′−ジメチル
−4,4′−ジアミンを得た。収率は72%であった。
−N−(2−ナフチル)−4′−アミノビフェニル−4
−イル〕−1,1′−ビフェニル−3,3′−ジメチル
−4,4′−ジアミン21.4g(22.50mmo
l)と、式(1g):
9.49mmol)とを、炭酸カリウム27.3g(1
97.84mmol)および銅粉1.1g(16.96
mmol)の存在下、デカリン中で、200℃で反応さ
せたのち、カラム精製、再結晶精製、および昇華精製を
行って結晶を得た。収率は34%であった。
PC)にて、下記の条件で分析したところ、目的物であ
る、前記式(1-3)で表されるNPTE−3に相当するピ
ーク面積が99%以上であることが確認された。 (条件) カラム材:シリカゲル 移動相:アセトニトリル/テトラヒドロフラン=9/1
(重量比) 検出:UV 350nm またマススペクトル分析装置〔日本電子(株)製のJEO
L SX−102〕を用いて、加速電圧8kVで分析を
行ったところ、上記NPTE−3の分子量に相当する1
102のところにメインピークが観察された。
測定(K−Br法)の結果を示すチャートからも、結晶
は、目的物である、前記式(1-3)で表されるNPTE−
3であることが確認された。
転移温度Tgを、示差走査熱量計(DSC)を用いて測
定したところ、昇温1回目は143.8℃、2回目は1
45.3℃という結果が得られた。 《有機エレクトロルミネッセンス素子の製造》 実施例1 縦25mm、横25mm、厚み1mmで、かつその片面
に、陽極としてのITO透明導電層がスパッタリング法
にて製膜されたガラス基板を、界面活性剤、および有機
溶媒を用いて順次、超音波洗浄したのち、紫外線オゾン
処理を行って清浄化した。
にセットし、真空度10-6〜10-7torrの条件下、下記
の各層を、それぞれ真空蒸着法によって連続的に積層、
形成した。 前記合成例1で合成した、ホール輸送材料としての
NPTE−1を、真空蒸着装置内に配置した石英るつぼ
から、抵抗加熱方式で真空蒸着して形成した、厚み60
nmのホール輸送層。 電子輸送材料としてのAlqを、真空蒸着装置内に
配置した別の石英るつぼから、抵抗加熱方式で真空蒸着
して形成した、厚み60nmの電子輸送層。 フッ化リチウムを、真空蒸着装置内に配置したアル
ミナるつぼから、抵抗加熱方式で真空蒸着して形成し
た、厚み1nmの層と、アルミニウムを、真空蒸着装置
内に配置したタングステンボートから、抵抗加熱方式で
真空蒸着して形成した、厚み100nmの層の2層構造
を有する陰極。
窒素ガスを満たしたグローブボックスに移し、エポキシ
樹脂系の紫外線硬化型封止材で、上記の各層が空気に触
れないように封止して、発光領域の大きさが前記のよう
に3mm角で、かつ有機の層がホール輸送層と電子輸送
層の2層である有機エレクトロルミネッセンス素子を製
造した。
ホール輸送層(NPTE−1、60nm)/電子輸送層
(Alq、60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1n
m)/アルミニウム層(100nm)]であった。
温、大気中で直流電圧を印加して、電圧−輝度特性、発
光スペクトル、および発光輝度−外部量子効率特性を求
めた。
実施例1の素子は、印可電圧5Vで、100cd/m2
以上の高輝度で発光しており、発光開始電圧が低いこと
がわかった。
うに実施例1の素子は、ピーク波長523nmの緑色発
光をしており、かかるピーク波長は、電子輸送層を構成
するAlqの蛍光スペクトルのピーク波長と一致するこ
とから、電子輸送層が発光していることがわかった。
図7にみるように、実施例1の素子は、その外部量子効
率が、発光輝度100cd/m2でおよそ1.0%であ
り、この値は、NPTE−1に代えて従来のTPTEに
て同じ厚みのホール輸送層を形成した場合の0.8%と
いう結果に比べておよそ1.25倍という高いものであ
ることから、実施例1の素子は、発光効率にもすぐれて
いることがわかった。
応用物理学会、有機分子・バイオエレクトロニクス分科
会主催の第6回講習会テキスト(平成9年12月11日
発行)第72頁〜第73頁に記載されているように、積
分球を使って素子の全方向に発散する光を含めて求める
方法によって測定した。
るホール輸送層との間に、前記銅フタロシアニンを、真
空蒸着装置内に配置した別の石英るつぼから、抵抗加熱
方式で真空蒸着して形成した、厚み40nmのホール注
入層を設けるとともに、上記NPTE−1からなるホー
ル輸送層の厚みを20nmとしたこと以外は実施例1と
同様にして、エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封
止された、発光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の
層がホール注入層とホール輸送層と電子輸送層の3層で
ある有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPTE−1、20nm)/電子輸送層(Al
q、60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/
アルミニウム層(100nm)]であった。
ル輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして、
エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封止された、発
光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の層がホール注
入層とホール輸送層と電子輸送層の3層である有機エレ
クトロルミネッセンス素子を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPD、20nm)/電子輸送層(Alq、6
0nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/アルミ
ニウム層(100nm)]であった。
両素子をそれぞれ、30℃、90℃および115℃の温
度条件下、40mA/cm2の定電流で駆動しつつ、輝
度が半分になるのに要する時間(輝度半減寿命)を測定
したところ、図8に示すように実施例2の素子は、比較
例1に比べて全温度領域で長寿命であり、とくに80℃
以上の高温域での寿命向上の効果が顕著であることがわ
かった。なお両例のいずれの温度においても、その初期
の発光輝度は、1020〜1280cd/m2程度であ
った。
ール輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にし
て、エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封止され
た、発光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の層がホ
ール注入層とホール輸送層と電子輸送層の3層である有
機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(TPTE、20nm)/電子輸送層(Alq、
60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/アル
ミニウム層(100nm)]であった。
両素子について、発光輝度100cd/m2での温度−
外部量子効率特性を求めたところ、実施例2の素子は、
図9に示すように160℃まで、およそ1.2%という
高い外部量子効率を維持しつつ安定な発光が得られ、1
65℃でようやく発光が停止することがわかった。これ
に対し比較例2の素子は、図10に示すように外部量子
効率が0.95%と低い上、140℃で発光が停止して
しまうことがわかった。そしてこのことから、比較例2
の素子よりも実施例2の素子の方が、発光効率が高くか
つ耐熱性にすぐれることが確認された。
ール輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にし
て、エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封止され
た、発光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の層がホ
ール注入層とホール輸送層と電子輸送層の3層である有
機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(HTM1、20nm)/電子輸送層(Alq、
60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/アル
ミニウム層(100nm)]であった。
2、比較例2と同様にして、その発光が停止する温度を
求めたところ、120℃であって、比較例2よりもさら
に耐熱性が低いことがわかった。
ル輸送層を形成したこと以外は実施例2と同様にして、
エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封止された、発
光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の層がホール注
入層とホール輸送層と電子輸送層の3層である有機エレ
クトロルミネッセンス素子を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPTE−2、20nm)/電子輸送層(Al
q、60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/
アルミニウム層(100nm)]であった。
2、比較例2と同様にして、発光輝度100cd/m2
での温度−外部量子効率特性を求めたところ、図11に
示すように150℃まで、およそ1.4%という高い外
部量子効率を維持しつつ安定な発光が得られることがわ
かった。
E−3にて同じ厚みのホール輸送層を形成したこと以外
は実施例2と同様にして、エポキシ樹脂系の紫外線硬化
型封止材で封止された、発光領域の大きさが3mm角
で、かつ有機の層がホール注入層とホール輸送層と電子
輸送層の3層である有機エレクトロルミネッセンス素子
を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPTE−3、20nm)/電子輸送層(Al
q、60nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/
アルミニウム層(100nm)]であった。
2、3、比較例2と同様にして、発光輝度100cd/
m2での温度−外部量子効率特性を求めたところ、図1
2に示すように160℃まで、およそ1.5%という高
い外部量子効率を維持しつつ安定な発光が得られること
がわかった。
って、0.1〜10%の蛍光色素を含有させたこと以外
は実施例2と同様にして、エポキシ樹脂系の紫外線硬化
型封止材で封止された、発光領域の大きさが3mm角
で、かつ有機の層がホール注入層とホール輸送層と電子
輸送層の3層である有機エレクトロルミネッセンス素子
を製造した。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPTE−1+蛍光色素、20nm)/電子輸
送層(Alq、60nm)/陰極[フッ化リチウム層
(1nm)/アルミニウム層(100nm)]であっ
た。
量とを変化させることによって、それぞれ下記のような
発光をさせることができた。 ホール輸送層にルブレンを1%添加した素子は、ピ
ーク波長565nmの黄色発光をし、その発光輝度は、
室温、大気中で5V、3mA/cm2の駆動条件で、2
50cd/m2以上であった。 ホール輸送層にクマリン7を0.8%添加した素子
は、緑色に発光した。 ホール輸送層に、前記一般式(10-1)中のR12、R13
がともにメチル基であるキナクリドン誘導体を0.8%
添加した素子は、やはり緑色に発光した。
AZ2を、真空蒸着装置内に配置した別の石英るつぼか
ら、抵抗加熱方式で真空蒸着して形成した、厚み20n
mの電子輸送層と、前記CNTAZ2を、さらに別の石
英るつぼから、抵抗加熱方式で真空蒸着して形成した、
厚み40nmの電子注入層とを、ホール輸送層と陰極と
の間にこの順に設けたこと以外は実施例2と同様にし
て、エポキシ樹脂系の紫外線硬化型封止材で封止され
た、発光領域の大きさが3mm角で、かつ有機の層がホ
ール注入層とホール輸送層と電子輸送層と電子注入層の
4層である有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し
た。
ホール注入層(銅フタロシアニン、40nm)/ホール
輸送層(NPTE−1、20nm)/電子輸送層(DP
TAZ2、20nm)/電子注入層(CNTAZ2、4
0nm)/陰極[フッ化リチウム層(1nm)/アルミ
ニウム層(100nm)]であった。
子輸送層が、ピーク波長440nmの青色発光をし、そ
の発光輝度は、室温、大気中で5V、3mA/cm2の
駆動条件で、125cd/m2であった。
従来に比べてさらに耐熱性にすぐれる上、電子輸送材料
との間で簡単にエキサイプレックスを形成するおそれの
ない、新規なトリフェニルアミン誘導体と、かかるトリ
フェニルアミン誘導体を用いているために、高い耐熱性
と高い発光効率とを兼ね備えた有機エレクトロルミネッ
センス素子とを提供できるという特有の作用効果を奏す
る。
−1の、1H-NMRチャートを示すグラフである。
すグラフである。
示すグラフである。
−3の、IRチャートを示すグラフである。
ンス素子の、電圧−輝度特性を示すグラフである。
ラフである。
率特性を示すグラフである。
トロルミネッセンス素子の、温度−輝度半減寿命特性を
示すグラフである。
性を示すグラフである。
センス素子の、温度−外部量子効率特性を示すグラフで
ある。
センス素子の、温度−外部量子効率特性を示すグラフで
ある。
センス素子の、温度−外部量子効率特性を示すグラフで
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】一般式(1): 【化1】 [式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は同一また
は異なって水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル
基、アリール基、ジアルキルアミノ基およびシアノ基を
示し、φ1およびφ2は同一または異なって、置換基を有
してもよい芳香族縮合環を示す。]で表されることを特
徴とするトリフェニルアミン誘導体。 - 【請求項2】陰極および陽極と、この両極間に挟まれ
た、単層または複層の有機の層とを備えた有機エレクト
ロルミネッセンス素子であって、上記有機の層のうちの
少なくとも1層が、一般式(1): 【化2】 [式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は同一また
は異なって水素原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル
基、アリール基、ジアルキルアミノ基およびシアノ基を
示し、φ1およびφ2は同一または異なって、置換基を有
してもよい芳香族縮合環を示す。]で表されるトリフェ
ニルアミン誘導体をホール輸送材料として含有する層で
あ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3】陽極が、基材上に形成された、透明導電材
料からなる透明導電層であるとともに、トリフェニルア
ミン誘導体を含む層が、上記透明導電層上に直接に、ま
たは1層のホール注入層を介して積層されたホール輸送
層である請求項2記載の有機エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項4】トリフェニルアミン誘導体を含む層が、1
種または2種以上の蛍光色素をも含有している請求項2
記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項5】一般式(2): 【化3】 [式中、R7およびR8は同一または異なってシアノ基ま
たはジアリールアミノ基を示し、nは1または2であ
る。]で表される1,2,4−トリアゾール誘導体を電
子輸送材料として含有する層をも備えている請求項2記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項6】陰極および陽極と、この両極間に挟まれ
た、単層または複層の有機の層とを備えた有機エレクト
ロルミネッセンス素子であって、上記有機の層のうちの
少なくとも1層が、式(1-3): 【化4】 で表されるトリフェニルアミン誘導体をホール輸送材料
として含有する層であ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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