JPH08100172A - 電界発光素子 - Google Patents
電界発光素子Info
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- JPH08100172A JPH08100172A JP6236622A JP23662294A JPH08100172A JP H08100172 A JPH08100172 A JP H08100172A JP 6236622 A JP6236622 A JP 6236622A JP 23662294 A JP23662294 A JP 23662294A JP H08100172 A JPH08100172 A JP H08100172A
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Abstract
化合物を用いる。 R1 、R2 、R3 は同一でも異なってもよく、水素、低
級アルキル基、低級アルコキシ基、置換または無置換の
アリール基を、R4 は水素原子、低級アルキル基、低級
アルコキシ基または塩素を表す。またA1は以下のA、
B、C、DまたはEの構造を有する置換基を表す。 別の正孔輸送材料として化合物から選定された2種類以
上を含む材料を用いる。
Description
広範囲に利用される発光素子であって、低い印加電圧、
高輝度、かつ安定性にも優れた有機電界発光素子(有機
EL素子)に関するものである。
子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため古く
から多くの研究者によって研究されてきた。現在実用レ
ベルに達した電界発光素子としては無機材料のZnSを
用いた素子がある。しかし、この様な無機の電界発光素
子は発光のための印加電圧として200V以上が必要で
広く使用されるには至っていない。
子である有機EL素子は、従来実用的なレベルからはほ
ど遠いものであったが、1987年にコダック社のC.
W.Tangらによって開発された積層構造素子により
その特性が飛躍的に進歩した。彼らは蒸着膜の構造が安
定で電子を輸送することの出来る蛍光体と、正孔を輸送
することの出来る有機物を積層し、両方のキャリヤーを
蛍光体中に注入して発光させることに成功した。これに
よって有機EL素子の発光効率が向上し、10V以下の
電圧で1000cd/m2 以上の発光が得られる様にな
った。その後多くの研究者によってその特性向上のため
の研究が行われ、現在では10000cd/m2 以上の
発光特性が得られている。
はすでに十分実用範囲にあり、現在その実用化を妨げて
いる最も大きな原因は、(1)その駆動時の発光特性の
安定性の不足、(2)保存安定性の不足にある。ここで
言う駆動時の劣化とは素子に電流を印加して駆動した時
に発光輝度が低下したり、ダークスポットと呼ばれる発
光しない領域が発生したり、素子の短絡により破壊が起
こる現象を言い、保存時の安定性とは作製した素子を保
存しているだけでも発光特性が低下する現象をいう。
の安定性、保存安定性に関する問題点を解決するためそ
の劣化の機構を検討した。その結果、特性劣化の大きな
原因の一つがその正孔輸送層にあることが分かった。即
ち、正孔輸送層として一般に利用される(化5:略称T
PD)、(化6:略称TPAC)の様な正孔輸送材料
は、(1)湿度、温度、電流により結晶化して薄膜形状
が一様でなくなる、(2)正孔輸送層が通電により変質
する、(3)基板、発光層との付着性が悪くなるなどの
変化を起こし、それによって発光特性が著しく劣化する
ことが分かった。
な知見に基づき、発光安定性、保存安定性に優れた有機
EL素子を実現出来る新しい正孔輸送材料を提供するこ
とにある。この様な正孔輸送材料の具備しなければなら
ない条件としては、(1)優れた正孔輸送能力を持つこ
と、(2)熱的に安定で、ガラス状態が安定であるこ
と、(3)薄膜を形成出来ること、(4)電気的、化学
的に安定であること、等を挙げることが出来る。
に、本発明者らはITO電極、正孔輸送層、発光層およ
びマグネシュウム/銀電極からなる有機EL素子を試作
し、新たに合成した数多くの正孔輸送材料の評価をおこ
なった。発光層としてはおもに電子輸送層を兼ねるアル
ミキノリン3量体を用いた。上記正孔輸送層の材料とし
て、(化7)、(化8)で記述されるアミン化合物を使
用した。
異なっていてもよく、水素 原子、低級アルキル基、低
級アルコキシ基、置換または無置換のアリール基を表
し、R4 は水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ
基、または塩素原子を表す。また、A1 は以下の構造を
有する置換基を表す。
いてもよく、水素原子、低級アルキル基、低級アルコキ
シ基、置換または無置換のアリール基を表し、R 7 は水
素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、または塩
素原子を表す。また、A2 は以下の構造を有する置換基
を表す。
た結果、それらが優れた正孔輸送能力を有しているばか
りでなく良好な薄膜を形成し、さらに熱的にも安定であ
ることが分かった。さらに、基板および発光層との付着
性が向上することがわかった。この結果、優れた発光安
定性、保存安定性を有する有機EL素子が実現できるこ
とが明らかになり、表示素子として広範囲に利用するこ
とができた。
いての第1の実施例と素子についての第2の実施例とに
分けて説明する。本発明の(化1)で示されるアミン化
合物は、新規な化合物であり、これらは相当するトリフ
ェニルベンジジン化合物とジハロゲン化物との縮合反
応、あるいは、相当するジアミノ化合物のN,N’−ジ
アセチル体と相当する4’−ハロゲン化ビフェニルアセ
トアニリド化合物との縮合反応による生成物を加水分解
した後、相当するハロゲン化アリールと縮合反応するこ
とにより合成することができる。これらの縮合反応はウ
ルマン反応として知られる方法である。
化合物は新規な化合物であり、これらは、相当するハロ
ゲン化ビフェニリルジフェニルアミン化合物と相当する
ジアミン化合物とを縮合させることにより合成すること
ができる。あるいはまた相当するハロゲン化ビフェニリ
ルジフェニルアミン化合物とアミド化合物との縮合反応
による生成物を加水分解して得られるトリアミン化合物
を相当するジハロゲン化物と縮合させることによって
も、合成することができる。これらの縮合反応はウルマ
ン反応として知られる方法である。
吸収スペクトル測定により行い、さらに溶媒による再結
晶法、真空昇華法により精製し、純度を99.8%以上
とした。純度の確認は薄層クロマトグラフィースキャナ
ー、熱重量測定、示差熱分析、融点測定により行った。
融点、分解点は正孔輸送層の熱安定性の目安となり、ガ
ラス転移点はガラス状態の安定性の目安となる。
(0.15モル)と4,4’−ジヨードビフェニル6
5.0g(0.16モル)、無水炭酸カリウム22.1
g(0.16モル)、銅粉2.16g(0.034モ
ル)、ニトロベンゼン35mlを混合し、190〜20
5℃で10時間反応させた。反応生成物をトルエン20
0mlで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮乾固した。
これをカラムクロマトにより精製して(担体;シリカゲ
ル、溶離液;トルエン/酢酸エチル=6/1)、N−
(4’−ヨード−4−ビフェニリル)アセトアニリド4
0.2g(収率64.8%)を得た。融点は、135.
0〜136.0℃であった。
ェニルエーテル12.0g(0.06モル)を氷酢酸1
00mlに溶解し、40℃で無水酢酸13.5g(0.
13モル)を滴下した。滴下後45℃で2時間反応し、
反応液を氷水700ml中へ注加して、析出した結晶を
ろ過、水洗、乾燥した。この結晶をメタノール160m
lで再結晶し、4,4’−ジアセトアミド−1,1’−
ジフェニルエーテル13.4g(収率;78.3%)を
得た。融点は231.0〜231.5℃であった。
1’−ジフェニルエーテル7.11g(0.025モ
ル)、N−(4’−ヨード−4−ビフェニリル)アセト
アニリド22.7g(0.055モル)、無水炭酸カリ
ウム7.60g(0.055モル)及び銅粉0.70g
(0.011モル)、ニトロベンゼン10mlを混合
し、185〜195℃で8時間反応させた。反応生成物
をトルエン500mlで抽出し、不溶分をろ別除去後、
濃縮してオイル状物とした。オイル状物はイソアミルア
ルコール60mlに溶解し、水1ml、85%水酸化カ
リウム1.8g(0.027モル)を加え、130℃で
加水分解した。水蒸気蒸留でイソアミルアルコールを留
去後、トルエン250mlで抽出し、水洗、乾燥して濃
縮した。濃縮物はカラムクロマトにより精製して(担
体;シリカゲル、溶離液;トルエン/酢酸エチル=1/
1)、4,4’−ビス(4’−アニリノ−4−ビフェニ
リルアミノ)−1,1’−ジフェニルエーテル8.93
g(収率52.0%)を得た。融点は285.5〜28
6.5℃であった。
−4−ビフェニリルアミノ)−1,1’−ジフェニルエ
ーテル6.87g(0.01モル)、ヨードベンゼン2
4.5g(0.12モル)、無水炭酸カリウム6.08
g(0.044モル)、銅粉0.51g(0.008モ
ル)を混合し、195〜210℃で16.5時間反応さ
せた。反応生成物をトルエン100mlで抽出し、不溶
分をろ別除去、濃縮後、n−ヘキサン350mlを加え
て、粗結晶を取り出した。粗結晶は、カラムクロマトに
より精製して(担体;シリカゲル、溶離液;トルエン/
n−ヘキサン=3/4)、4,4’−ビス(4’−ジフ
ェニルアミノ−4−ビフェニリルアニリノ)−1,1’
−ジフェニルエーテル4.06g(収率;41.0%)
を得た。融点は175.0〜176.5℃であった。
L素子として評価し、その素子の発光特性、発光特性の
安定性、保存安定性を検討した。有機EL素子は、図1
に示すように、ガラス基板1上に透明電極2としてIT
O電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送層
3、電子輸送層兼発光層4、Mg/Ag電極5の順に蒸
着して作製した。まず、充分に洗浄したガラス基板(I
TO電極は成膜済み)、正孔輸送材、電子輸送性発光材
として精製したアルミキノリン3量体を蒸着装置にセッ
トした。10-6torrまで排気した後、0.1nm/
秒の速度で正孔輸送層を蒸着した。膜厚は50nmとし
た。アルミキノリン3量体の蒸着は同じく0.1nm/
秒の速度で行い、その膜厚は50nmとした。Mg/A
g電極は0.4nm/秒の速度で行いその厚さを100
nmとした。これらの蒸着はいずれも真空を破らずに連
続して行った。また膜厚は水晶振動子によってモニター
した。素子作製後、直ちに乾燥窒素中で電極の取り出し
を行い、引続き特性測定を行った。
m2 の電流を印加した場合の発光輝度で定義した。ま
た、発光の安定性は200cd/m2 の発光が得られる
電流を連続で印加し、その時の発光輝度の変化を測定し
た。発光の寿命を輝度が半分の100cd/m2 になる
までの時間と定義した。保存安定性は室温、乾燥空気中
に一定時間素子を放置後、20mA/cm2 の電流を印
加し、輝度が初期発光特性の半分になるまでの時間で定
義した。
層としてアルミキノリン3量体を用いたが、むろん本発
明では発光層の材料として各種の希土類錯体、オキサジ
アゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレンなどの各
種の材料を用いることが出来る。また、発光層にキナク
リドンやクマリンなどのドーパントを添加することによ
りさらに高性能の有機EL素子を作製することが出来
る。さらに電子輸送層、発光層、正孔輸送層の3層から
なる有機EL素子とすることもできる。また、本発明の
正孔輸送材料と適当な電子輸送材料とを組み合わせるこ
とにより、正孔輸送層を発光層として用いることもでき
る。
0℃以上の融点、300℃以上の分解点を有する場合に
は優れた発光の安定性、保存安定性が得られることが分
かった。
ることも出来るが、2種類以上を積層したり、共蒸着法
などで蒸着して混合状態で用いることができる。また、
本発明の正孔輸送材を従来の正孔輸送材であるTPAC
やTPDとの共蒸着によって使用することができる。2
種類以上を同時蒸着して用いるとしばしばその結晶化を
おこし難くする効果がある。
板(ITO電極は成膜済み)、正孔輸送剤としてアミン
化合物(1)(R1 =H、R2 =H、R3 =H、R4 =
H、A1 =(A))、電子輸送性発光材として精製した
アルミキノリン3量体を蒸着装置にセットした。0.1
nm/秒の速度で化合物(1)を50nmの厚さで蒸着
した。なお膜厚は水晶振動子によってモニターした。ア
ルミキノリンの蒸着は同じく0.1nm/秒の速度で行
い、その膜厚は50nmとした。Mg/Ag電極は0.
4nm/秒の速度で行い、その厚さを100nmとし
た。これらの蒸着はいずれも真空を破らずに連続して行
った。素子作製後、直ちに乾燥窒素中で電極の取り出し
を行い、引続き特性測定を行った。発光特性は3100
cd/m2 、発光の寿命は580Hr、保存安定性は2
100Hrであった。
称TPD)、(化4:略称TPAC)を用いて同じ条件
で有機EL素子を作製しその特性を調べた。TPDでの
発光特性、発光の寿命特性、保存安定性はそれぞれ、2
200cd/m2 、220Hr、460Hrであった。
一方、TPACでの発光特性、発光の寿命特性、保存安
定性はそれぞれ、2500cd/m2 、280Hr、5
60Hrであった。このことから本発明になるアミン化
合物(1)を用いた有機EL素子は発光寿命、保存安定
性に優れていることが分かった。
法でそれぞれ、アミン化合物(2)(R1 =H、R2=
p- CH3 、R3 =p- CH3 、R4 =H、A1 =
(A))、(3)(R1 =p- t- C4 H9 、R2 =p
- t- C4 H9 、R3 =H、R4 =H、A1 =
(A))、(4)(R1 =H、R2 =p- CH3 、R3
=p- OCH3 、R4 =H、A1 =(B))、(5)
(R1 =p- CH3 、R2 =H、R3 =p- n- C4 H
9 、R4 =H、A1 =(B))、(6)(R1 =H、R
2 =H、R3 =H、R4=H、A1 =(C))、(7)
(R1 =p- t- C4 H9 、R2 =p- t- C4H9 、
R3 =p- t- C4 H9 、R4 =H、A1 =(C))、
(8)(R1 =H、R2 =p- t- C4 H9 、R3 =p
- t- C4 H9 、A1 =(D))、(9)(R1 =p-
C6 H5 、R2 =p- CH3 、R3 =p- CH3 、R4
=H、A1=(E))、(10)(R1 =H、R2 =p-
OCH3 、R3 =H、R4 =C1、A1 =(E))を
正孔輸送材として使用した有機EL素子を作製し、その
特性を評価した。その結果を図2に示す。
(2)〜(10)を用いた有機EL素子は発光寿命、保
存安定性に優れていることが分かった。
法でそれぞれ、アミン化合物(11)(R5 =H、R 6
=H、R7 =H、A2 =(F))、(12)(R5 =
H、R6 =H、R7 =p- OCH3 、A2 =(F))、
(13)(R5 =p- t- C4 H9 、R6 =p-t- C
4 H9 、R7 =H、A2 =(F))、(14)(R5 =
H、R6 =H、R 7 =H、A2 =(G))、(15)
(R5 =p- CH3 、R6 =p- CH3 、R 7 =H、A
2 =(G))、(16)(R5 =H、R6 =p- C6 H
5 、R7 =H、A2 =(G))、(17)(R5 =p-
CH3 、R6 =p- C6 H5 、R7 =H、A2 =
(H))、(18)(R5 =m- CH3 、R6 =H、R
7 =Cl、A 2 =(H))、(19)(R5 =p- CH
3 、R6 =m- CH3 、R7 =H、A 2 =(I))、
(20)(R5 =m- t- C4 H9 、R6 =m- OCH
3 、R7=H、A2 =(I))を正孔輸送材として使用
した有機EL素子を作製し、その特性を評価した。その
結果を図3に示す。
(11)〜(20)を用いた有機EL素子は発光寿命、
保存安定性に優れていることが分かった。
法で、アミン化合物(1)と(14)を共蒸着し、正孔
輸送層として使用した有機EL素子を作製し、その特性
を評価した。発光特性は2430cd/m2 、発光の寿
命は1110Hr、保存安定性は4800Hrであっ
た。その結果から本発明になるアミン化合物(1)と
(14)の共蒸着によって形成された正孔輸送層を用い
た有機EL素子は発光寿命、保存安定性に優れているこ
とが分かった。
物を用いたことを特徴とする電界発光素子であり、本発
明の材料を用いることにより、従来の有機EL素子の最
も大きな問題点であった発光安定性、保存安定性を格段
に改良したEL素子を実現することができる。
を示す部分断面拡大斜視図
ミン化合物を用いた電界発光素子の特性を示す一覧図
ミン化合物を用いた電界発光素子の特性を示す一覧図
Claims (6)
- 【請求項1】 下記一般式で記述されるアミン化合物を
用いたことを特徴とする電界発光素子。 【化1】 ただし、R1 、R2 、R3 は同一でも異なっていてもよ
く、水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置
換または無置換のアリール基を表し、R4 は水素原子、
低級アルキル基、低級アルコキシ基、または塩素原子を
表す。また、A1は以下の構造を有する置換基を表す。 【化2】 - 【請求項2】 下記一般式で記述されるアミン化合物を
用いたことを特徴とする電界発光素子。 【化3】 ただし、R5 、R6 は同一でも異なっていてもよく、水
素原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換また
は無置換のアリール基を表し、R7 は水素原子、低級ア
ルキル基、低級アルコキシ基、または塩素原子を表す。
また、A2 は以下の構造を有する置換基を表す。 【化4】 - 【請求項3】 電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層
および電極を有することを特徴とする請求項1または2
記載の電界発光素子。 - 【請求項4】 電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層
および電極を有し、上記正孔輸送層として、請求項1ま
たは2記載のアミン化合物のうちから選定された少なく
とも2種類を含む材料を用いたことを特徴とする電界発
光素子。 - 【請求項5】 電子輸送層が発光層を兼ねていることを
特徴とする請求項3または4記載の電界発光素子。 - 【請求項6】 正孔輸送層が発光層を兼ねていることを
特徴とする請求項3または4記載の電界発光素子。
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