JP2982699B2 - 多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材料 - Google Patents

多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材料

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JP2982699B2
JP2982699B2 JP8201511A JP20151196A JP2982699B2 JP 2982699 B2 JP2982699 B2 JP 2982699B2 JP 8201511 A JP8201511 A JP 8201511A JP 20151196 A JP20151196 A JP 20151196A JP 2982699 B2 JP2982699 B2 JP 2982699B2
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年男 榎田
美智子 玉野
聡 奥津
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平面光源や表示に使
用される有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子に
関するものであり、高輝度の発光素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】有機物質を使用したEL素子は、固体発
光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が
有望視され、多くの開発が行われている。一般にはEL
素子は、発光層および該層をはさんだ一対の対向電極か
ら構成されている。発光は、両電極間に電界が印可され
ると、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注
入されこの電子が発光層において正孔と再結合し、エ
ネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギ
ーを光として放出する現象である。
【0003】従来の有機EL素子は、無機EL素子に比
べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かった。
また、特性劣化も著しく実用化には至っていなかった。
近年、10V以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率
を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機EL
素子が報告され、関心を集めている(アプライド・フィ
ジクス・レターズ、51巻、913ページ、1987年
参照)。この方法では、金属キレート錯体を蛍光体層、
アミン系化合物を正孔注入層に使用して、高輝度の緑色
発光を得ており、6〜7Vの直流電圧で輝度は1000
cd/m 2 、最大発光効率は1.5lm/Wを達成し
て、実用領域に近い性能を持っている。しかしながら、
現在までの有機EL素子は、構成の改善により発光強度
は改良されているが、未だ充分な発光輝度は有していな
い。また、繰り返し使用時の安定性に劣るという大きな
問題がある。また、青色発光の材料に関しても充分な発
光輝度、発光効率を有する材料は少なく、これらの発光
材料の開発が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
輝度が高く、繰り返し使用時での安定性の優れた有機E
L素子の提供にある。本発明者らが鋭意検討した結果、
一般式[1]で示される化合物の有機EL素子材料を
子注入層に使用した有機EL素子の発光輝度が高く、繰
り返し使用時での安定性も優れていることを見いだし本
発明をなすに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記一
般式[1]で示される多層型有機エレクトロルミネッセ
ンス素子の電子注入層形成用材料に関する。
【0006】一般式[1]
【化5】 [式中、Q1 およびQ2 は、それぞれ独立に、下記一般
式[2]で示される配位子を表し、Lは置換もしくは未
置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキ
ル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは
未置換の複素環基、−OR1 (R1 は水素原子、置換も
しくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシク
ロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換
もしくは未置換の複素環基である。)または−O−Ga
−Q3 (Q4 )(Q3 およびQ4は、Q1 およびQ2
同じ意味を表す。)で示される配位子を表す(ただし、
LはQ 1 またはQ 2 と同一となることはない。)。] 一般式[2]
【化6】 [式中、環A1 およびA2 は、置換基を有しても良い互
いに縮合した6員アリール環構造である。]
【0007】更に、本発明は、Lが−OR1である上記
多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層
形成用材料に関する。
【0008】更に、本発明は、Q1および/もしくはQ2
が、下記一般式[3]で示される配位子である上記多層
型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成
用材料に関する。 一般式[3] [式中、R2〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換の
アルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、
置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換
の複素環基である。]
【0009】更に、本発明は、Q1もしくはQ2が、下記
一般式[4]で示される配位子である上記多層型有機エ
レクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材料に
関する。 一般式[4]
【0010】多層型有機エレクトロルミネッセンス素子
が、陽極/発光層/電子注入層/陰極の積層である上記
多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層
形成用材料に関する。
【0011】更に、本発明は、多層型有機エレクトロル
ミネッセンス素子が、陽極/正孔注入層/発光層/電子
注入層/陰極の積層である上記多層型有機エレクトロル
ミネッセンス素子の電子注入層形成用材料に関する。
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】
【0014】一般式[1]で示される化合物の配位子Q
1 〜Q4 で示される一般式[2]の残基は、8−ヒドロ
キシキノリン、2−メチル−8−ヒドロキシキノリン等
のキノリン残基があるが、これらに限られるものではな
い。
【0015】一般式[2]で示される環A1 およびA2
は、互いに結合した置換もしくは未置換のアリール環も
しくは複素環構造である。本発明の金属錯体はn型半導
体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらに
は、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成し
た金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発
光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
【0016】一般式[2]の配位子を形成する環A1
よびA2 の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭
素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、ter
t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、
オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置
換もしくは未置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル
基、3−メチルフェニル基、3−メトキシフェニル基、
3−フルオロフェニル基、3−トリクロロメチルフェニ
ル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、3−ニトロ
フェニル基等の置換もしくは未置換のアリール基、メト
キシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、トリ
クロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフ
ルオロプロポキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロ
プロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオ
ロ−2−プロポキシ基、6−(パーフルオロエチル)ヘ
キシルオキシ基等の置換もしくは未置換のアルコキシ
基、フェノキシ基、p−ニトロフェノキシ基、p−te
rt−ブチルフェノキシ基、3−フルオロフェノキシ
基、ペンタフルオロフェニル基、3−トリフルオロメチ
ルフェノキシ基等の置換もしくは未置換のアリールオキ
シ基、メチルチオ基、エチルチオ基、tert−ブチル
チオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオ
ロメチルチオ基等の置換もしくは未置換のアルキルチオ
基、フェニルチオ基、p−ニトロフェニルチオ基、p−
tert−ブチルフェニルチオ基、3−フルオロフェニ
ルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、3−トリフ
ルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは未置換の
アリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチ
ルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエ
チルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ
基、ジフェニルアミノ基等のモノまたはジ置換アミノ
基、ビス(アセトキシメチル)アミノ基、ビス(アセト
キシエチル)アミノ基、ビスアセトキシプロピル)アミ
ノ基、ビス(アセトキシブチル)アミノ基等のアシルア
ミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバ
モイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイ
ル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイ
ル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基
等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、
イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシ
クロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル
基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル
基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジ
ニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニ
ル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル
基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル
基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、トリアチニ
ル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、
オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾ
リル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチア
ゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイ
ミダゾリル基、プラニル基等の複素環基等がある。ま
た、以上の置換基同士が結合してさらなる6員アリール
環もしくは複素環を形成しても良い。
【0017】一般式[1]で示される化合物を有機EL
素子の電子注入層に使用した場合、高性能の有機EL素
子を作成することが可能になった。一般式[1]で示さ
れる化合物を電子注入層使用した場合、素子は高い電
子輸送性、陰極からの高い電子注入性を有するので極め
て有利な有機EL素子材料であることがわかる。さらに
は、本発明の有機EL素子材料は300℃以上の融点を
有するものが多く、発光輝度が高く長寿命の素子を作製
する際にも極めて有利である。
【0018】一般式[1]の金属錯体化合物を形成する
配位子Lは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール
基、複素環基、−OR1 (R1 は水素原子、アルキル
基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基であ
る。)、−O−Ga−Q3 (Q4 )で示される配位子で
ある。(ただし、LはQ 1 またはQ 2 と同一となること
はない。)。LもしくはR1 〜R7 で示される基もしく
は置換基の具体例は、環A1および環A2 の箇所で示し
た置換基の具体例と同じである。さらには、−O−Ga
−Q3 (Q4 )で表される配位子もしくは残基等を挙げ
ることができる。
【0019】本発明の一般式[1]で示される化合物の
合成方法の例を以下に示す。本発明のガリウム金属錯体
は、ガリウム金属もしくはガリウム化合物と、錯体の配
位子を形成するため、QもしくはLの配位子残基を有す
る化合物とを原料として使用により合成できる。ガリウ
ム化合物としては、アルキルガリウム、ハロゲン化ガリ
ウム、酢酸ガリウム、硝酸ガリウム、硫酸ガリウム、砒
化ガリウム、窒化ガリウム、リン化ガリウム、硫化ガリ
ウム、セレン化ガリウム、テルル化ガリウム、水酸化ガ
リウム、酸化ガリウム、トリメトキシガリウム、トリエ
トキシガリウム、トリイソプロポキシガリウムなどのガ
リウムアルコキシド、ジエチルガリウムクロライド、ま
たは一部アセチルアセトナートで置換されたガリウム化
合物であってもよい。合成は反応性、安全性などからガ
リウムアルコキシドが好ましいがこれらに限られるもの
ではない。また、Qで示される配位子残基としては、8
−ヒドロキシキノリン、2−メチル−8−ヒドロキシキ
ノリン等のキノリン残基がある。
【0020】合成に使用する溶剤は、メタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、アセト
ニトリル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、n−ヘキサン、ジメチ
ルホルアミド、キノリン、スルホラン、水などから選
択される。反応温度は、配位子の金属錯体形成速度によ
り決定される。0℃〜250℃の間、さらには20℃〜
80℃好ましい。反応は10分〜24時間で行われ
る。合成条件は、金属化合物、配位子、溶剤、触媒など
の条件により決定されるものであり、これらに限定され
るものではない。
【0021】一般式[1]のガリウム錯体は、アルキル
ガリウム、ガリウムアルコキシドなどのガリウム化合物
に、Qで示される配位子残基を形成させる化合物とし
て、2−メチル−8−ヒドロキシキノリンなどの立体障
害性の大きな配位子化合物を反応させて、ガリウム1原
子に対して2個の配位子残基を結合させる。配位子L
は、それぞれ必要な残基と結合して本発明のガリウム錯
体を形成させている。ガリウム金属は、アルキル基、酸
素原子、ハロゲン原子との結合が強く、安定な金属錯体
を形成させることができる。さらには、2−メチル−8
−ヒドロキシキノリンなどのように、2位にアルキル置
換基を有する8−ヒドロキシキノリンに対して、安定な
アルミニウム金属錯体を形成することは難しいが、ガリ
ウムは安定な金属錯体を形成することができることから
も、他の金属錯体に比べて有利である。
【0022】本発明の一般式[1]の化合物の代表例を
表1に具体的に例示するが、これらに限られるものでは
ない。
【0023】
【表1】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】上記ガリウム金属錯体は、水、有機溶剤に
よる洗浄、適切な溶剤からの再結晶、昇華精製法など、
もしくはそれらを組み合わせることにより必要な純度を
得ることができる。
【0031】有機EL素子は、陽極と陰極間に多層の有
機化合物薄膜を形成した素子であり、陽極と陰極との間
に発光層を設けている。発光層は、発光材料を含有し、
それに加えて陽極から注入した正孔もしくは陰極から注
入した電子を発光材料まで輸送させるために正孔注入材
料もしくは電子注入材料を含有しても良い。多層型は
(陽極/発光層/電子注入層/陰極)、(陽極/正孔注
入層/発光層/電子注入層/陰極)の多層構成で積層し
た有機EL素子がある。一般式[1]の化合物は、正孔
もしくは電子等のキャリアを輸送することができるが、
電子輸送性がより優れているので有機EL素子の電子注
入層に使用することが出来る
【0032】有機EL素子は、多層構造にすることによ
りクエンチングによる輝度や寿命の低下を防ぐことがで
きる。また、必要があれば、発光材料、ドーピング材
料、キャリア輸送を行う正孔注入材料や電子注入材料を
二種類以上組み合わせて使用することも出来る。また、
正孔注入層、発光層、電子注入層は、それぞれ二層以上
の層構成により形成されても良く、正孔もしくは電子が
効率よく電極から注入され、層中で輸送される素子構造
が選択される。
【0033】本発明の金属錯体化合物を電子注入材料と
して使用した場合に、使用することが可能である公知の
発光材料またはドーピング材料としては、ナフタレン、
アントラセン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、
コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタ
ロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリ
ノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テト
ラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、
アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ジ
アミン、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属
錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯
体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセ
ン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリ
メチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシ
ノイド化合物、キナクリドン、ルブレン等およびそれら
の誘導体があるが、これらに限定されるものではない。
発光材料として特に適した化合物としては、金属錯体化
合物、ビススチリル化合物、共役系重合体、アリールア
ミン誘導体がある。
【0034】金属錯体化合物としては、(8−ヒドロキ
シキノリノナト)リチウム、ビス(8−ヒドロキシキノ
リノナト)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリノナト)
マンガン、ビス(8−ヒドロキシキノリノナト)銅、ト
リス(8−ヒドロキシキノリノナト)アルミニウム、ト
リス(8−ヒドロキシキノリノナト)ガリウム、ビス
(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウ
ム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)
亜鉛、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナ
ト)マグネシウム、トリス(10−ヒドロキシベンゾ
[h]キノリナト)アルミニウム、ビス(2−メチル−
8−キノリナト)クロロガリウム、ビス(2−メチル−
8−キノリナト)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス
(2−メチル−8−キノリナト)(1−フェノラート)
アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナト)
(1−フェノラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8
−キノリナト)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビ
ス(2−メチル−8−キノリナト)(1−ナフトラー
ト)ガリウム、ビス(2−[2−ベンゾオキサゾリナ
ト]フェノラート)亜鉛、ビス(2−[2−ベンゾチア
ゾリナト]フェノラート)亜鉛等がある。これらの化合
物は、単独で使用しても良く、2種類以上を混合して使
用しても良い。
【0035】ビススチリル化合物としては、連結基とし
て置換基を有しても良いフェニレン基、ナフチレン基、
ビフェニレン基、アントラニレン基、ピレニレン基、チ
オフェニレン基、トリフェニルアミンやN−エチルカル
バゾールの2価の残基等であるビススチリル化合物が挙
げられる。具体的には、ジフェニルアミノ−1,4−ビ
ススチリルベンゼン、ジトリルアミノ−1,4−ビスス
チリルベンゼン、ジフェニルアミノ−4,4’−ビスス
チリルビフェニル、3−(N−エチルカルバゾール)−
4,4’−ビススチリルビフェニル、ビス(4,4’−
[2,2−ジフェニルビニル])ビフェニル等がある。
これらの化合物は、単独で使用しても良く、2種類以上
を混合して使用しても良い。
【0036】共役系重合体としては、窒素原子、酸素原
子もしくは硫黄原子を含んでも良いアリーレン基単独も
しくは、ビニル基等の共役基とともに重合した繰り返し
単位2以上10000以下の重合体がある。具体的に
は、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−チオフェ
ン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,5
−ジペンチル−p−フェニレンビニレン)、ポリ(2,
5−ジペンチル−m−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−ジオクチル−p−フェニレンビニレン)、ポ
リ(2,5−ジヘキシルオキシ−p−フェニレンビニレ
ン)、ポリ(2,5−ジヘキシルオキシ−m−フェニレ
ンビニレン)、ポリ(2,5−ジヘキシルチオ−p−フ
ェニレンビニレン)、ポリ(2,5−ジデシルオキシ−
p−フェニレンビニレン)、ポリ(2−メトキシ−5−
ヘキシルオキシ−p−フェニレンビニレン)、ポリ
(2,5−チエニレンビニレン)、ポリ(3−n−オク
チル−2,5−チエニレンビニレン)、ポリ(1,4−
ナフタレンビニレン)、ポリ(9,10−アントラセン
ビニレン)等およびそれらの共重合体がある。これらの
化合物は、単独で使用しても良く、2種類以上を混合し
て使用しても良い。
【0037】アリールアミン誘導体としては、窒素原
子、酸素原子もしくは硫黄原子を含んでも良いアリーレ
ン基に、置換ジアミノ基を置換した化合物がある。具体
的には、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)
−1,4−フェニル−4,4’−ジアミン、N,N,
N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,3−フェニ
ル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,
N’−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル
−4,4’−ジアミン、N,N’−(4−メチルフェニ
ル)−N,N’−(4−n−ブチルフェニル)−フェナ
ントレン−9,10−ジアミン、N,N’−ジフェニル
−N,N’−ジナフチル−1,1’−ビフェニル−4,
4’−ジアミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフ
ェニル)−1,4−ナフチル−4,4’−ジアミン、
N,N,N’,N’−(4−n−オクチルフェニル)−
9,10−アントラニル−4,4’−ジアミン、N,
N,N’,N’−[4−(α,α’−ジメチルベンジ
ル)フェニル]−アントラニル−9,10−ジアミン等
がある。これらの化合物は単独で使用しても良く、2種
類以上を混合して使用しても良い。
【0038】正孔注入材料としては、正孔を輸送する能
力を持ち、陽極からの正孔注入効果、発光層または発光
材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成
した励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を
防止し、かつ薄膜形成能の優れた化合物が挙げられる。
具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン
誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサジアゾール、トリ
アゾール、イミダゾール、イミダゾロン、イミダゾール
チオン、ピラゾリン、ピラゾロン、テトラヒドロイミダ
ゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ヒドラゾ
ン、アシルヒドラゾン、ポリアリールアルカン、スチル
ベン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニルアミン、
スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジアミン型トリ
フェニルアミン等と、それらの誘導体、およびポリビニ
ルカルバゾール、ポリシラン、導電性高分子等の高分子
材料等があるが、これらに限定されるものではない。
【0039】
【0040】
【0041】有機EL素子の陽極に使用される導電性材
料としては、4eVより大きな仕事関数を持つものが適
しており、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバ
ルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジ
ウム等およびそれらの合金、ITO基板、NESA基板
に使用される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、
さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性
樹脂が用いられる。陰極に使用される導電性材料として
は、4eVより小さな仕事関数を持つものが適してお
り、マグネシウム、カルシウム、錫、鉛、チタニウム、
イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン、アル
ミニウム等およびそれらの合金が用いられるが、これら
に限定されるものではない。合金としては、マグネシウ
ム/銀、マグネシウム/インジウム、リチウム/アルミ
ニウム等が代表例として挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。合金の比率は、加熱源の温度、雰囲
気、真空度等により制御され、適切な比率が選択され
る。陽極および陰極は、必要があれば二層以上の層構成
により形成されていても良い。
【0042】有機EL素子では、効率良く発光させるた
めに、少なくとも一方は素子の発光波長領域において充
分透明であることが望ましい。また、基板も透明である
ことが望ましい。透明電極は、上記の導電性材料を使用
して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性を
確保するように設定する。発光面の電極は、光透過率を
10%以上にすることが望ましい。基板は、機械的、熱
的強度を有し、透明性を有するものであれば限定される
ものではないが、例示すると、ガラス基板、ポリエチレ
ン板、ポリエチレンテレフタレート板、ポリエーテルサ
ルフォン板、ポリプロピレン板等の透明性樹脂があげら
れる。
【0043】本発明に係わる有機EL素子の各層の形成
は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレ
ーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディ
ッピング、フローコーティング等の湿式成膜法のいずれ
の方法を適用することができる。膜厚は特に限定される
ものではないが、適切な膜厚に設定する必要がある。膜
厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大きな印加
電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄すぎるとピ
ンホール等が発生して、電界を印加しても充分な発光輝
度が得られない。通常の膜厚は5nmから10μmの範
囲が適しているが、10nmから0.2μmの範囲がさ
らに好ましい。
【0044】湿式製膜法の場合、各層を形成する材料
を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、
ジオキサン等の適切な溶媒に溶解または分散させて有機
化合物薄膜を形成するが、その溶剤はいずれであっても
良い。また、いずれの有機化合物薄膜層においても、製
膜性向上、膜のピンホール防止等のために適切な樹脂や
添加剤を使用しても良い。使用の可能な樹脂としては、
ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポ
リエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルフォ
ン、ポリメチルメタクリレート、セルロース等の絶縁性
樹脂およびそれらの共重合体、ポリ−N−ビニルカルバ
ゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチオフェ
ン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げることができ
る。また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、可塑剤等を挙げることができる。
【0045】本発明により得られた有機EL素子の、温
度、湿度、雰囲気等に対する安定性の向上のために、素
子の表面に保護層を設けたり、シリコンオイル等を封入
して素子全体を保護することも可能である。
【0046】以上のように、本発明では、有機EL素子
電子注入層に一般式[1]の化合物を用いたため、発
光輝度や発光効率等の有機EL素子特性を向上させるこ
とができた。また、この素子は熱や電流に対して非常に
安定であり、さらには低電圧で実用的に使用可能な発光
輝度が得られるので、従来まで大きな問題であった経時
での劣化も大幅に低下させることができた。
【0047】本発明の有機EL素子は、壁掛けテレビ等
のフラットパネルディスプレイや、平面発光体として、
複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器
類等の光源、表示板、標識灯等へ応用が考えられ、その
工業的価値は非常に大きい。
【0048】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細
に説明する。本実施例では表面抵抗値10(Ω/□)の
ITO電極付きガラス板を使用して有機EL素子を作製
した。
【0049】
【0050】(合成例) フラスコ中にトリメトキシガリウム5.0g、無水エタ
ノール100gを入れて攪拌する。さらに、8−ヒドロ
キシキナルジン9.0gを無水エタノール140gに溶
解させた溶液を滴下して、60℃で30分間攪拌する。
さらに、フェノール2.9gを入れて70℃で30分間
攪拌し、その後、8−ヒドロキシキナルジン4.9gを
入れて70℃で5時間攪拌した後に析出した固体をろ過
して、無水エタノールで洗浄し、真空乾燥して6.3g
の黄白色粉末を得た。この黄白色粉末の元素分析、質量
分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトルを測定
した結果、化合物(7)であることがわかった。化合物
(7)の赤外線吸収スペクトルを図に示す。
【0051】(合成例) フラスコ中にトリメトキシガリウム5.0g、無水エタ
ノール100gを入れて攪拌する。さらに、8−ヒドロ
キシキナルジン9.0gを無水エタノール140gに溶
解させた溶液を滴下して、60℃で30分間攪拌する。
さらに、4−ヒドロキシビフェニル5.3gを入れて7
0℃で30分間攪拌し、その後、8−ヒドロキシキナル
ジン4.9gを入れて70℃で5時間攪拌した後に析出
した固体をろ過して、無水エタノールで洗浄し、真空乾
燥して7.2gの黄白色粉末を得た。この黄白色粉末の
元素分析、質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRス
ペクトルを測定した結果、化合物(9)であることがわ
かった。化合物(9)の赤外線吸収スペクトルを図
示す。
【0052】(合成例) フラスコ中にトリイソプロポキシガリウム7.2g、無
水エタノール100gを入れて攪拌する。さらに、8−
ヒドロキシキナルジン9.0gを無水エタノール140
gに溶解させた溶液を滴下して、60℃で30分間攪拌
する。さらに、4−シクロヘキシルフェノール5.5g
を入れて70℃で30分間攪拌し、その後、8−ヒドロ
キシキナルジン4.9gを入れて70℃で5時間攪拌し
た後に析出した固体をろ過して、無水エタノールで洗浄
し、真空乾燥して7.4gの黄白色粉末を得た。この黄
白色粉末の元素分析、質量分析、赤外線吸収スペクト
ル、NMRスペクトルを測定した結果、化合物(12)
であることがわかった。化合物(12)の赤外線吸収ス
ペクトルを図に示す。
【0053】(合成例) フラスコ中にトリメトキシガリウム5.0g、無水エタ
ノール100gを入れて攪拌する。さらに、8−ヒドロ
キシキナルジン9.0gを無水エタノール140gに溶
解させた溶液を滴下して、60℃で30分間攪拌する。
さらに、1−ナフトール4.5gを入れて70℃で30
分間攪拌し、その後、8−ヒドロキシキナルジン4.9
gを入れて70℃で5時間攪拌した後に析出した固体を
ろ過して、無水エタノールで洗浄し、真空乾燥して6.
5gの黄白色粉末を得た。この黄白色粉末の元素分析、
質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトルを
測定した結果、化合物(16)であることがわかった。
化合物(16)の赤外線吸収スペクトルを図に示す。
【0054】(合成例) フラスコ中にトリメトキシガリウム5.0g、無水エタ
ノール100gを入れて攪拌する。さらに、8−ヒドロ
キシキナルジン9.0gを無水エタノール140gに溶
解させた溶液を滴下して、60℃で30分間攪拌する。
さらに、2−ナフトール4.5gを入れて70℃で30
分間攪拌し、その後、8−ヒドロキシキナルジン4.9
gを入れて70℃で5時間攪拌した後に析出した固体を
ろ過して、無水エタノールで洗浄し、真空乾燥して6.
6gの黄白色粉末を得た。この黄白色粉末の元素分析、
質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペクトルを
測定した結果、化合物(17)であることがわかった。
化合物(17)の赤外線吸収スペクトルを図に示す。
【0055】(合成例) フラスコ中に、8−ヒドロキシキナルジン9.0g、ガ
リウム−ジ−イソプロポキシ−アセチルアセテート1
1.5g、トルエン200mlを入れて室温で20時間
攪拌した。得られた溶解液を、真空減圧下、50℃で蒸
留させ、トルエンを蒸発させて黄色のペースト状化合物
を得た。得られた化合物をトルエンで洗浄し、真空乾燥
して8.7gの黄白色粉末を得た。この黄白色粉末の元
素分析、質量分析、赤外線吸収スペクトル、NMRスペ
クトルを測定した結果、化合物(26)であることがわ
かった。
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、下記化学構造で
示される化合物(29)を真空蒸着して、膜厚30nm
の正孔注入層を得た。次いで、化合物(7)を蒸着し
て、膜厚30nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法
により化合物(25)の膜厚20nmの電子注入層を得
た。その上に、マグネシウムと銀を10:1で混合した
合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子を
得た。正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極は、
10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸
着した。この素子は、直流電圧12Vで6300(cd
/m2)の青色の発光が得られ、発光効率は0.68
(lm/W)であった。化合物(29)
【0064】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、下記化学構造で
示される化合物(31)を真空蒸着して、膜厚30nm
の正孔注入層を得た。次いで、化合物(7)を蒸着し
て、膜厚40nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法
により化合物(17)の膜厚20nmの電子注入層を得
た。その上に、マグネシウムと銀を10:1で混合した
合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子を
得た。正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極は、
10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸
着した。この素子は、直流電圧8Vで16000(cd
/m2)の青色の発光が得られ、発光効率は2.04
(lm/W)であった。
【0065】
【化11】 化合物(31)
【0066】
【0067】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、化合物(31)
を真空蒸着して膜厚30nmの正孔注入層を得た。次い
で、下記化学構造で示される化合物(32)を蒸着して
膜厚40nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法によ
り化合物(9)の膜厚20nmの電子注入層を得た。そ
の上に、アルミニウムとリチウムを100:3で混合し
た合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子
を得た。正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極
は、10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下
で蒸着した。この素子は、直流電圧8Vで13500
(cd/m2)の黄緑色の発光が得られた。
【0068】
【化12】 化合物(32)
【0069】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、化合物(31)
を真空蒸着して膜厚30nmの正孔注入層を得た。次い
で、下記化学構造で示される化合物(33)を蒸着して
膜厚40nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法によ
り化合物(9)の膜厚20nmの電子注入層を得た。そ
の上に、アルミニウムとリチウムを100:3で混合し
た合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子
を得た。正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極
は、10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下
で蒸着した。この素子は、直流電圧8Vで12000
(cd/m2)の青色の発光が得られた。
【0070】
【化13】 化合物(33)
【0071】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、化合物(31)
を真空蒸着して膜厚30nmの正孔注入層を得た。次い
で、数平均分子量25,000のポリ(2,5−ヘキシ
ルチオ−p−フェニレンビニレン)をクロロホルムに溶
解させた液を正孔注入層の上にスピンコーティングし
て、膜厚40nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法
により化合物(9)の膜厚20nmの電子注入層を得
た。その上に、マグネシウムと銀を10:1で混合した
合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子を
得た。正孔注入層、電子注入層および陰極は、10-6
orrの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸着した。
この素子は、直流電圧8Vで10500(cd/m2
の黄緑色の発光が得られた。
【0072】実施例 洗浄したITO電極付きガラス板上に、化合物(31)
を真空蒸着して膜厚30nmの正孔注入層を得た。次い
で、下記化学構造で示される化合物(30)を蒸着して
膜厚40nmの発光層を作成し、さらに真空蒸着法によ
り化合物(7)の膜厚20nmの電子注入層を得た。そ
の上に、アルミニウムとリチウムを100:3で混合し
た合金で膜厚150nmの電極を形成して有機EL素子
を得た。正孔注入層、発光層、電子注入層および陰極
は、10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下
で蒸着した。この素子は、直流電圧8Vで12000
(cd/m2)、発光効率は2.35(lm/W)の青
緑色の発光が得られた。化合物(30)
【0073】
【0074】
【0075】比較例1、2 電子注入層を化合物(7)に代えて表2の化合物を使用
する以外は実施例と同様の方法で有機EL素子を作製
して発光輝度を測定した。
【0076】 表2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 例 電子注入材料 輝度 発光効率 (cd/m2) (lm/W) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例6 化合物(7) 12000 2.35 比較例1 化合物(32) 9500 1.25 比較例2 化合物(34) 6500 0.80 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 化合物(34)
【0077】本実施例で示された有機EL素子は、二層
型以上の素子構成において青色から青緑色の発光色、お
よび5000(cd/m2)以上の発光輝度があり、高
い発光効率を得ることができた。さらに、本実施例で示
された全ての有機EL素子について、3(mA/c
2)で連続発光させたところ、10,000時間以上
の間、初期発光輝度の半分以上の輝度を観測することが
できた。実施例の有機EL素子が10,000時間以
上安定な発光輝度を有し、ダークスポットもほとんど観
察されなかったのに対して、同条件で作成した比較例
および2の有機EL素子は、500時間以下の発光時間
で初期の発光輝度の半分以下になり、ダークスポットの
数が多く、寿命時間の測定とともに、その数が増加し
て、更に大きくなった。これは、本発明の化合物と比較
して、発光層と陰極層との密着性、成膜性が悪いこと、
発光層と陰極との仕事関数の差異が大きいことが考えら
れる。以上の結果から発光層と陰極の間の層に本発明
の有機EL素子材料を使用した有機EL素子は、高い発
光効率および発光素子の長寿命化を達成することができ
た。
【0078】本発明の有機EL素子は発光効率、発光輝
度の向上と長寿命化を達成するものであり、併せて使用
される発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料、電子
注入材料、増感剤、樹脂、電極材料等および素子作製方
法を限定するものではない。
【0079】
【発明の効果】光層と陰極の間の層に前記一般式
[1]で示される化合物を使用した有機EL素子は、従
来に比べて高い発光効率を示し、長寿命の有機EL素子
を得ることができた。以上により、本発明で示した化合
物を、有機EL素子の発光層と陰極の間の層に使用する
ことにより、高い発光輝度、高い発光効率、長寿命の有
機EL素子を容易に作成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】化合物(7)の赤外線吸収スペクトル図
【図2】化合物(9)の赤外線吸収スペクトル図
【図3】化合物(12)の赤外線吸収スペクトル図
【図4】化合物(16)の赤外線吸収スペクトル図
【図5】化合物(17)の赤外線吸収スペクトル図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−145146(JP,A) 特開 平5−331460(JP,A) 特開 平7−62526(JP,A) 特表 平10−503878(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 11/06 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式[1]で示される多層型有機
    エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材
    料。 一般式[1] 【化1】 [式中、Q1およびQ2は、それぞれ独立に、下記一般式
    [2]で示される配位子を表し、Lは置換もしくは未置
    換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル
    基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未
    置換の複素環基、−OR1(R1は水素原子、置換もしく
    は未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロア
    ルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もし
    くは未置換の複素環基である。)または−O−Ga−Q
    3(Q4)(Q3およびQ4は、Q1およびQ2と同じ意味を
    表す。)で示される配位子を表す(ただし、LはQ1
    たはQ2と同一となることはない。)。] 一般式[2] 【化2】 [式中、環A1およびA2は、置換基を有しても良い互い
    に縮合した6員アリール環構造である。]
  2. 【請求項2】 Lが−OR1である請求項1記載の多層
    型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成
    用材料。
  3. 【請求項3】 Q1および/もしくはQ2が、下記一般式
    [3]で示される配位子である請求項1または2記載の
    多層型有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層
    形成用材料。 一般式[3] 【化3】 [式中、R2〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、ハロ
    ゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換の
    アルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、
    置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換
    の複素環基である。]
  4. 【請求項4】 Q1もしくはQ2が、下記一般式[4]で
    示される配位子である請求項3記載の多層型有機エレク
    トロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材料。 一般式[4] 【化4】
  5. 【請求項5】 多層型有機エレクトロルミネッセンス素
    子が、陽極/発光層/電子注入層/陰極の積層である請
    求項1ないし4いずれか記載の多層型有機エレクトロル
    ミネッセンス素子の電子注入層形成用材料。
  6. 【請求項6】 多層型有機エレクトロルミネッセンス素
    子が、陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極の
    積層である請求項1ないし4いずれか記載の多層型有機
    エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層形成用材
    料。
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