JPH11339962A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
ているため、素子特性は有機材料の性能に大きく左右さ
れ、特に、発光材料、キャリア輸送材料、ホスト材料は
重要であるが、従来製膜安定性の優れた特性を持つ材料
がなかった。 【解決手段】 有機エレクトロルミネッセンス素子
は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、有機キャ
リア輸送層、及び有機発光層が積層形成された有機エレ
クトロルミネッセンス素子において、前記有機キャリア
輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも1層に配位子
としてフェノール性水酸基、及びカルボニル基を有し、
この両者の基で金属イオンと配位結合を形成したキレー
ト金属錯体を含むことを特徴とする。
Description
に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子に関す
る。
L)素子は、新しい自己発光型素子として、期待されて
いる。有機EL素子は、図1に示すように3層構造、具
体的に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が形成された構造(D
H構造)のような素子構造、或いは図2に示すように2
層構造、具体的に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が形成された構造(SH
−A構造)、またはホール注入電極と電子注入電極との
間に発光層と電子輸送層とが形成された構造(SH−B
構造)を有している。
やITO(インジウム−スズ酸化物)のような仕事関数
の大きな電極材料を用い、一方電子注入電極としては、
Mgのような仕事関数の小さな電極材料を用いる。
には有機材料が用いられ、ホール輸送層はp型半導体の
性質、電子輸送層はn型半導体の性質を有する材料が用
いられる。また、発光層は、SH−A構造ではn型半導
体の性質、SH−B構造ではp型半導体の性質、DH構
造では中性に近い性質を有する材料が用いられる。いず
れにしてもホール注入電極から注入されたホールと電子
注入電極から注入された電子が、発光層とホール(また
は電子)輸送層の界面、及び発光層内で再結合して発光
するという原理である。
ある無機EL素子と比べて、有機EL素子は低電圧で発
光が可能という特徴を有している。
子は、有機材料を主材料に用いているため、素子特性は
有機材料の性能に大きく左右され、特に、発光材料、キ
ャリア輸送材料、ホスト材料は重要であるが、従来製膜
安定性の優れた特性を持つ材料がなかった。
センス素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間
に、有機キャリア輸送層、及び有機発光層が積層形成さ
れた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記
有機キャリア輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも
1層に配位子としてフェノール性水酸基、及びカルボニ
ル基を有し、この両者の基で金属イオンと配位結合を形
成したキレート金属錯体を含むことを特徴とする。
の分子構造であることを特徴とする。
は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、有機キャ
リア輸送層、及び有機発光層が積層形成された有機エレ
クトロルミネッセンス素子において、前記有機キャリア
輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも1層に配位子
としてカルボキシル性水酸基、及びカルボニル基を有
し、この両者の基で金属イオンと配位結合を形成したキ
レート金属錯体を含むことを特徴とする。
が化7の分子構造であることを特徴とする。
は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、有機キャ
リア輸送層、及び有機発光層が積層形成された有機エレ
クトロルミネッセンス素子において、前記有機キャリア
輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも1層に配位子
としてカルボキシル性水酸基、及び複素環の窒素を有
し、この両者の基で金属イオンと配位結合を形成したキ
レート金属錯体を含むことを特徴とする。
が化8の分子構造であることを特徴とする。
率表II族,あるいはIII族に属することを特徴とする。
1、図2、並びに化1乃至化15に基づいて説明する。
機キャリア輸送層」は、ホール輸送層(3)、電子輸送
層(5)のうちいずれか、又は双方をいう。 <実施の形態1>実施の形態1に係る3層構造有機EL
素子の構造を図1に示す。図1において、ガラス基板
(1)上にインジウム−スズ酸化物(ITO)から成る
ホール注入電極(陽極)(2)、MTDATA(化9)から成
るホール輸送層(厚み500Å)(3)、NPD(ホスト
材料)(化10)とルブレン(化11)(ドーパント、
NPDに対して5重量%)から成る発光層(厚み100
Å)(4)、本発明によるキレート金属錯体トリス(ピ
コリン酸)アルミニウム(以下「Alp3」(化12)とい
う。)から成る電子輸送層(厚み500Å)(5)、及
びMgIn合金(MgとInの重量比率10対1)から
成る電子注入電極(陰極)(厚み2000Å)(6)が
順次積層形成されている。Alp3は、配位子としてカルボ
キシル性水酸基、及び複素環であるピリジン環の窒素を
持ったピコリン酸を有し、このピコリン酸とAlイオンで
配位結合を形成したキレート金属錯体である。
下のようにして作製する。
スズ酸化物(ITO)を形成してホール注入電極(2)
を形成し、そのガラス基板(1)を中性洗剤により洗浄
した後、アセトン中で20分間、エタノール中で20分
間超音波洗浄を行う。
ノール中に約1分間入れ、取り出した後、すぐに送風乾
燥を行う。この後、ITOから成るホール注入電極
(2)上にホール輸送層(3)、発光層(4)、電子輸
送層(5)、電子注入電極(6)の順に真空蒸着法にて
膜を形成した。尚、これらの蒸着はいずれも真空度1×
10-6Torr、基板温度制御無しの条件下で行う。
をプラス、陰極(電子注入電極(6))をマイナスにバ
イアスして、電圧を印加すると、電圧15V、輝度25
80cd/m2の高輝度な黄色発光(発光ピーク波長:55
5nm、色度座標:x=0.456、y=0.528)を
得ることができた。
月保存した後、同様に順バイアスをかけると、同様な発
光を示すことを確認した。 <Alp3の合成法>ところで、電子輸送層(5)に用いた
Alp3(化12)は以下の方法で合成を行う。
ス(イソプロポキシ)アルミニウム2g(9.80mmol)をエタ
ノール50ml中に入れ、窒素ガス雰囲気下で還流させる。
1時間程度還流させると、白色の沈殿物が析出する。こ
の沈殿物を吸引濾過し、乾燥させた後、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.Hsiao ; J. Mater. Sci.Vol.17,P27
81 (1982))にかけて精製を行った結果、青色の螢光を
持った結晶を得る。 <比較の形態1>実施の形態1の素子構造において、電
子輸送層に2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-
1,3,4-oxadiazole ((株)同仁化学研究所製)を用いた。
その他の材料などの条件は実施の形態1と同じである。
尚、2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-
oxadiazoleは電子輸送材料としては既知の材料である
(C.Adachi, T. Tsutsui, and S. Saito, Appl. Phy
s. Lett., Vol. 55, pp1489, (1989))。
16V、輝度2020cd/m2の黄色発光を得ることがで
きたが、実施の形態1と同様に素子を窒素ガス雰囲気中
で1ヶ月保存した後、同様に順バイアスをかけると、発
光は見られなかった。
学顕微鏡で観察した結果、発光面に粒子状の微結晶が多
数析出していることがわかった。この微結晶の析出によ
り、素子の有機膜の積層構造が破壊され、発光が起こら
なかったものと考える。また、実施の形態1の素子を同
様に光学顕微鏡観察すると、このような微結晶の析出が
まったく見られなかった。
結晶の析出は、2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphen
yl)-1,3,4-oxadiazoleから起こっているものと考える。
従って、本発明の電子輸送材料Alp3は既存の電子輸送材
料2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-ox
adiazoleに比べて、製膜後の安定性が優れており、素子
の耐久性向上に有利であるといえる。 <実施の形態2>実施の形態2は、実施の形態1の素子
構造における電子輸送層にAl(co)3(化13)用いたも
のである。
ある。 Al(co)3は、配位子としてカルボキシル性水酸
基、及びカルボニル基を持ったCoumarin-3-carboxilic
acidを有し、このCoumarin-3-carboxilic acidとAlイオ
ンと配位結合を形成したキレート金属錯体である。 <Al(co)3の合成法>ところで、Al(co)3(化13)は以
下の方法で合成を行う。
mol)、及びトリス(イソプロポキシ)アルミニウム0.7
2g(3.51mmol)をエタノール50ml中に入れ、窒素ガス雰囲
気下で還流させる。2時間30分還流させると、青色の強
い蛍光を有する白色の沈殿物が析出する。この沈殿物を
吸引濾過し、乾燥させた後、再結晶して精製を行った。
をマイナスにバイアスして、電圧を印加すると、電圧1
4V、輝度2040cd/m2の高輝度な黄色発光(発光ピ
ーク波長:556nm)を得ることができ、Al(co)3が
電子輸送材料として機能していることがわかった。ま
た、この素子を窒素ガス雰囲気中で1ヶ月保存した後、
同様に順バイアスをかけると、同様な発光を示すことを
確認し、実施形態1で示した既知の電子輸送材料2-(4-B
iphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole
と比較して製膜後の安定性が高いことが分かった。 <実施の形態3>実施の形態3に係る2層構造有機EL
素子の構造を図2に示す。
ジウム−スズ酸化物(ITO)から成るホール注入電極
(陽極)(2)、 TPD(化14)から成るホール輸送層
(厚み500Å)(3)、本発明のAl(ap)3(化15)
から成る発光層(厚み500Å)(4)、及びMgIn
合金(MgとInの重量比率10対1)から成る電子注
入電極(陰極)(厚み2000Å)(6)が順次積層形
成されている。 Al(ap)3は、配位子としてフェノール性
水酸基、及びカルボニル基を持ったo-ヒドロキシアセト
フェノンを有し、このo-ヒドロキシアセトフェノンとAl
イオンで配位結合を形成したキレート金属錯体である。
順方向に電圧を印加した結果、8Vで輝度135cd/m2
の白色(色度座標:x=0.277, y=0.369)発光を得ること
ができた。また、この素子を窒素ガス雰囲気中で1ヶ月
保存した後、同様に順バイアスをかけると、同様な発光
を示すことを確認し、製膜後の安定性が高いことがわか
った。 <Al(ap)3の合成法>ところで、Al(ap)3(化15)は以
下の方法で合成を行う。o-ヒドロキシアセトフェノン2
g(14.7mmol)、及びトリス(イソプロポキシ)アルミ
ニウム1g(4.90mmol)をエタノール50ml中に入れ、窒素
ガス雰囲気下で還流させる。2時間程度還流させると、
黄白色の沈殿物が析出する。この沈殿物を吸引濾過し、
乾燥させた後、再結晶して精製を行った。
L素子の有機キャリア輸送層、有機発光層のうちいずれ
か、又は双方に用いると、良好な発光特性を得ることが
でき、これより本発明によるキレート金属錯体はキャリ
ア輸送材料として優れ、また、発光材料としても、優れ
た特性を示すことが分かった。
ッセント素子の概略構成図である。
ッセント素子の概略構成図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、有機キャリア輸送層、及び有機発光層が積層形成さ
れた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記
有機キャリア輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも
1層に配位子としてフェノール性水酸基、及びカルボニ
ル基を有し、この両者の基で金属イオンと配位結合を形
成したキレート金属錯体を含む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】 前記キレート金属錯体が化1、或いは
化2の分子構造であることを特徴とする請求項1記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子。 【化1】 【化2】 - 【請求項3】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、有機キャリア輸送層、及び有機発光層が積層形成さ
れた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記
有機キャリア輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも
1層に配位子としてカルボキシル性水酸基、及びカルボ
ニル基を有し、この両者の基で金属イオンと配位結合を
形成したキレート金属錯体を含む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4】 前記キレート金属錯体のキレート金属
錯体が化3の分子構造であることを特徴とする請求項3
記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 【化3】 - 【請求項5】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、有機キャリア輸送層、及び有機発光層が積層形成さ
れた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記
有機キャリア輸送層、及び有機発光層のうち少なくとも
1層に配位子としてカルボキシル性水酸基、及び複素環
の窒素を有し、この両者の基で金属イオンと配位結合を
形成したキレート金属錯体を含む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6】 前記キレート金属錯体のキレート金属
錯体が化4の分子構造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。 【化4】 - 【請求項7】 前記キレート金属錯体の金属イオンが
周期率表II族,あるいはIII族に属することを特徴とす
る請求項2、4又は6のうちいずれかに記載の有機エレ
クトロルミネッセンス素子。
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