JPH1154284A - 電界発光素子 - Google Patents

電界発光素子

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JPH1154284A
JPH1154284A JP9221218A JP22121897A JPH1154284A JP H1154284 A JPH1154284 A JP H1154284A JP 9221218 A JP9221218 A JP 9221218A JP 22121897 A JP22121897 A JP 22121897A JP H1154284 A JPH1154284 A JP H1154284A
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electroluminescent device
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JP9221218A
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Akihiro Senoo
章弘 妹尾
Kazunori Ueno
和則 上野
Yoshi Toshida
嘉 土志田
Seiji Mashita
精二 真下
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度の光出力を有し、極めて耐久性のある
電界発光素子を提供する。 【解決手段】 一対の電極と、該一対の電極間に挟持さ
れた一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも
有する電界発光素子において、前記有機化合物からなる
層のうち少なくとも一層が下記一般式[1]で示される
化合物から選ばれた少なくとも一種を含有する電界発光
素子。 【化1】 (式中、R1〜R16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
ミノ基,アルキル基,アルコキシ基,エステル基,アリ
ール基または複素環基を表す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光性物質からな
る発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エ
ネルギーを直接光エネルギーに変換できる電界発光素子
に関する。
【0002】詳しくは従来の白熱灯、蛍光灯あるいは発
光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽
量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、
高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセ
ンス(EL)パネルに使用する電界発光素子に関する。
【0003】
【従来の技術】有機材料の電界発光現象は1963年に
ポープ(Pope)らによってアントラセン単結晶で観
測され(J.Chem.Phys.38(1963)2
042)、それに続き1965年にヘルフリッヒ(He
lfinch)とシュナイダー(Schneider)
は注入効率の良い溶液電極系を用いる事により比較的強
い注入型ELの観測に成功している(Phys.Re
v.Lett.14(1965)229)。
【0004】それ以来、米国特許3,172,862
号、米国特許3,173,050号、米国特許3,71
0,167号、J.Chem.Phys.44(196
6)2902、J.Chem.Phys.50(196
9)14364、J.Chem.Phys.58(19
73)1542、あるいはChem.Phys.Let
t.36(1975)345等に報告されている様に、
共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共役の有
機活性化剤とで有機発光性物質を形成した研究が行われ
た。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレン、テト
ラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、カ
ルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフェニル、
トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニル、トラン
ス−スチルベン及び1,4−ジフェニルブタジエン等が
有機ホスト物質の例として示され、アンスラセン、テト
ラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例として挙げら
れた。しかしこれらの有機発光性物質はいずれもlμm
以上をこえる厚さを持つ単一層として存在し、発光には
高電界が必要であった。この為、真空蒸着法による薄膜
素子の研究が進められた(例えばThin Solid
Films 94(1982)171、Polyme
r 24(1983)748、Jpn.J.Appl.
Phys.25(1986)L773)。しかし薄膜化
は駆動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの
高輝度の素子を得るには至らなかった。
【0005】しかし近年タン(Tang)らは(App
l.Phys.Lett.51(1987)913ある
いは米国特許4,356,429号)、陽極と陰極との
間に2つの極めて薄い層(電荷輸送層と発光層)を真空
蒸着で積層したEL素子を考案し、低い駆動電圧で高輝
度を実現した。この種の積層型有機ELデバイスはその
後も活発に研究され、例えば特開昭59−194393
号公報、米国特許4,539,507号、特開昭59−
194393号公報、米国特許4,720,432号、
特開昭63−264692号公報、Appl.Phy
s.Lett.55(1989)1467、特開平3−
163188号公報等に記載されている。
【0006】また更にJpn.J.Appl.Phy
s.27(1988)L269.L713には、キャリ
ア輸送と発光の機能を分離した3層構造のEL素子が報
告されており、発光色を決める発光層の色素の選定に際
してもキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度
がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子(あ
るいは励起子)を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる
可能性も示唆される。
【0007】積層型有機EL素子の作成には、一般に真
空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によっ
てもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されてい
る(例えば、第50回応物学会学術講演会講演予稿集l
006(1989)及び第50回応物学会学術講演会講
演予稿集1041(1990))。
【0008】更には、ホール輸送化合物としてポリビニ
ルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾー
ル誘導体及び発光体としてクマリン6を混合した溶液か
ら浸漬塗布法で形成した混合1層型EL素子でもかなり
高い発光効率が得られる事が報告されている(例えば、
第38回応物関係連合講演会講演予稿集1086(19
91))。上述の様に有機ELデバイスにおける最近の
進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻している。
【0009】しかしそれらの研究の歴史はまだまだ浅
く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なさ
れていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の
使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気など
による劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフ
ルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、
赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化
等の問題も未だ十分に解決されていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な従
来技術の問題点を解決するためになされたものであり、
第一に極めて高輝度の光出力を有する電界発光素子を提
供する事にある。第二に発光波長に多様性があり、種々
の発光色相を呈するとともに極めて耐久性のある電界発
光素子を提供する事にある。第三に製造が容易でかつ比
較的安価に提供できる電界発光素子を提供する事にあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
電極と、該一対の電極間に挟持された一または複数の有
機化合物からなる層を少なくとも有する電界発光素子に
おいて、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一
層が下記一般式[1]で示される化合物から選ばれた少
なくとも一種を含有することを特徴とする電界発光素子
である。
【0012】
【化2】
【0013】(式中、R1〜R16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
は未置換のアミノ基,アルキル基,アルコキシ基,エス
テル基,アリール基,複素環基を表す。)
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の電界発光素子は、陽極及
び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持さ
れた一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも
有する電界発光素子において、前記有機化合物からなる
層のうち少なくとも一層が下記一般式[1]で示される
化合物から選ばれた少なくとも一種を含有することを特
徴とする。
【0015】
【化3】
【0016】一般式[1]中、R1〜R16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ミノ基,アルキル基,アルコキシ
基,エステル基,アリール基,複素環基を表す。
【0017】上記の置換基の具体的な例を以下に示す。
水素原子、シアノ基、ニトロ基の各基。ハロゲン原子と
しては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等
が挙げられる。置換もしくは未置換のアミノ基として
は、アミノ基、及びジメチルアミノ基、ジベンジルアミ
ノ基、ジフェニルアミノ基、モルホリノ基等の置換アミ
ノ基が挙げられる。置換もしくは未置換のアルキル基と
しては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso
−プロピル基、フェネチル基、ベンジル基等が挙げられ
る。
【0018】置換もしくは未置換のアルコキシ基として
は、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基、フェニル
メトキシ基、フェニルエトキシ基等が挙げられる。置換
もしくは未置換のエステル基としては、メチルエステル
基、エチルエステル基、フェニルエステル基、メチルフ
ェニルエステル基、ニトロフェニルエステル基等が挙げ
られる。
【0019】置換もしくは未置換のアリール基として
は、フェニル基、トルイル基、ビフェニル基、ナフチル
基、アンスリル基、ピレニル基、アミノフェニル基、ジ
メチルフェニル基等が挙げられる。置換もしくは未置換
の複素環基としては、ピリジル基、チエニル基、フリル
基、キノリル基、カルバゾリル基等のヘテロ環、メチル
ピリジル基、プロピルチエニル基、シアノキノリル基等
が挙げられる。
【0020】R1〜R16はそれぞれの基は同じのでもま
たは異なっていてもよい。
【0021】次に、以下に一般式[1]で示される化合
物についてその代表例を挙げる。但し、これらの化合物
に限定されるものではない。
【0022】
【化4】
【0023】
【化5】
【0024】
【化6】
【0025】
【化7】
【0026】
【化8】
【0027】
【化9】
【0028】
【化10】
【0029】
【化11】
【0030】
【化12】
【0031】
【化13】
【0032】
【化14】
【0033】
【化15】
【0034】
【化16】
【0035】
【化17】
【0036】
【化18】
【0037】
【化19】
【0038】
【化20】
【0039】
【化21】
【0040】
【化22】
【0041】本発明の電界発光素子は、陽極及び陰極の
間に挟持された一または複数の、有機化合物からなる層
を有し、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一
層が前記一般式[1]で示される化合物から選ばれた少
なくとも一種を含有する。
【0042】本発明の電界発光素子においては、上述の
様な一般式[1]で示される化合物を真空蒸着法や溶液
塗布法等により陽極及び陰極の間に形成する。その有機
層の厚みは2μmより薄く、好ましくは0.5μm以
下、より好ましくは0.05〜0.5μmの厚みに薄膜
化する事が好ましい。
【0043】以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説
明する。図1は本発明の電界発光素子の一例を示す断面
図である。図1は基板1上に陽極2、発光層3及び陰極
4を順次設けた構成のものである。ここで使用する電界
発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送
能及び発光性の性能を単一で有している場合や、それぞ
れの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用であ
る。
【0044】図2は本発明の電界発光素子の他の例を示
す断面図である。図2は基板1上に陽極2、ホール輸送
層5、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成のもの
である。この場合は発光物質はホール輸送性かあるいは
電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有している
材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール
輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場
合に有用である。また、この場合、発光層3はホール輸
送層5および電子輸送層6からなる。
【0045】図3は本発明の電界発光素子の他の例を示
す断面図である。図3は基板1上に陽極2、ホール輸送
層5、発光層3、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた
構成のものである。これはキヤリヤ輸送と発光の機能を
分離したものであり、ホール輸送性、電子輸送性、発光
性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて用いられ
極めて材料の選択の自由度が増すとともに、発光波長を
異にする種々の化合物が使用出来る為、発光色相の多様
化が可能となる。また更に中央の発光層にホールと電子
(あるいは励起子)を有効に閉じ込めて発光効率の向上
を図る事も可能になる。
【0046】本発明に用いられる一般式[1]で示され
る化合物は、従来の化合物に比べいずれも極めて発光特
性の優れた化合物であり、必要に応じて図1〜図3のい
ずれの形態の電界発光素子でも使用する事が可能であ
る。
【0047】また、本発明に用いられる一般式[1]で
示される化合物は、構造によりホール輸送性あるいは電
子輸送性のいずれかあるいは両方の性能を有し、図1〜
図3のいずれの形態の場合でも、前記一般式[1]で示
される化合物を必要に応じ2種類以上使用してもかまわ
ない。
【0048】本発明においては、発光層構成成分として
前記一般式[1]で示される化合物を用いるものである
が、必要に応じて電子写真感光体分野等で研究されてい
るホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール輸送
性発光体化合物(例えば表1〜5に示される化合物等)
あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電子輸
送性発光体化合物(例えば表6〜9に挙げられる化合
物)を一緒に使用する事も出来る。
【0049】また、表10には、ドーパント色素の例を
示すが、この色素は微量を発光層にドープすることによ
り、発光効率を大幅に向上させたり、発光色を変化させ
ることが可能なものとして用いられる。3
【表1】
【0050】
【表2】
【0051】
【表3】
【0052】
【表4】
【0053】
【表5】
【0054】
【表6】
【0055】
【表7】
【0056】
【表8】
【0057】
【表9】
【0058】
【表10】
【0059】本発明の電界発光素子において、一般式
[1]で示される化合物を含有する層およびその他の有
機化合物からなる層は、一般には真空蒸着あるいは適当
な結着性樹脂と組み合わせて薄膜を形成する。
【0060】上記結着剤としては広範囲な結着性樹脂よ
り選択でき、例えばポリビニルカルバゾール樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート
樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニル
アセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹
脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。これらは単
独または共重合体ポリマーとして1種または2種以上混
合して用いても良い。
【0061】陽極材料としては仕事関数がなるべく大き
なものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウ
ム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あ
るいは酸化錫、酸化錫インジウム(ITO)、ヨウ化銅
が好ましい。またポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ
フェニレンスルフィドあるいはポリピロール等の導電性
ポリマーも使用出来る。
【0062】一方、陰極材料としては仕事関数が小さな
銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウ
ム、マンガン、インジウム、クロムあるいはこれらの合
金が用いられる。
【0063】また、陽極及び陰極として用いる材料のう
ち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において50
%より多くの光を透過する事が好ましい。また、本発明
で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフ
ィルム等が用いられる。
【0064】
【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。
【0065】実施例1 ガラス基板上に酸化スズ−インジウム(ITO)をスパ
ッタ法にて100nmの膜厚で製膜したものを透明支持
基板として用いた。この透明支持基板を洗浄後、下記の
構造式で示されるホール輸送性化合物(TPD)
【0066】
【化23】
【0067】を65nmの膜厚で製膜し、その上に前記
例示化合No.17を65nmの膜厚で製膜し、さらに
Mg:Agの原子比が10:1の金属電極を真空蒸着で
形成することにより有機電界発光素子を作成した。なお
蒸着時の真空度は3〜4×l0−6torr、製膜速度
は有機層については0.2〜0.3nm/sec,金属
電極については2nm/secとした。
【0068】このようにして得られた素子に、ITO電
極を陽極、Mg/Ag電極を陰極として直流電流を印加
すると、12Vの印加電圧において34mA/cm
電流密度で電流が素子に流れ、2500cd/mの輝
度で青色の発光が観測された。
【0069】また、窒素雰囲気下で電流密度を5mA/
cmに保ち100時間電圧を印加した場合、初期輝度
110cd/mから100時間後100cd/m
なり輝度の劣化は非常にすくなかった。
【0070】実施例2〜6 上記実施例1で用いた例示化合物No.17の代わりに
前記例示化合物No.15,24,31,48,61を
用いた他は実施例1と同様に素子を作成した。素子の性
能結果を以下の表11に示す。
【0071】
【表11】
【0072】比較例1 上記実施例1で用いた例示化合物No.17の代わりに
下記構造式の化合物を用いた他は実施例1と同様に素子
を作成した。
【0073】
【化24】
【0074】このようにして得られた素子に、ITO電
極を陽極、Mg/Ag電極を陰極として直流電流を印加
すると、15Vの印加電圧において27mA/cm
電流密度で電流が素子に流れ、35cd/mの輝度で
青色の発光が観測された。
【0075】また、窒素雰囲気下で電流密度を10mA
/cmに保ち100時間電圧を印加した場合、初期輝
度8cd/mから100時間後0cd/mとなっ
た。実施例1〜6および比較例1から明らかなように、
本発明の化合物は比較化合物に比べて輝度および寿命に
おいて極めて優れていることがわかる。
【0076】実施例7 ガラス基板上に酸化スズ−インジウム(ITO)をスパ
ッタ法にて100nmの膜厚で製膜したものを透明支持
基板として用いた。この透明支持基板を洗浄後、ホール
輸送性化合物(TPD)を50nmの膜厚で製膜し、そ
の上に前記例示化合物No.40を20nmの膜厚で製
膜し、さらに電子輸送性化合物(Alq3)を65nm
の膜厚で製膜した。その上にアルミニウムからなる金属
電極を150nmの膜厚で形成して、図3にしめす様な
素子を作成した。
【0077】
【化25】
【0078】このようにして得られた素子に、ITO電
極を陽極、Al電極を陰極として直流電流を印加する
と、15Vの印加電圧において76mA/cmの電流
密度で電流が素子に流れ、6270cd/mの輝度で
青緑色の発光が観測された。
【0079】また、窒素雰囲気下で電流密度を10mA
/cmに保ち100時間電圧を印加した場合、初期輝
度230cd/mから100時間後215cd/m
となり輝度の劣化は非常にすくなかった。
【0080】実施例8 ガラス基板上に酸化スズ−インジウム(ITO)をスパ
ッタ法にて100nmの膜厚で製膜したものを透明支持
基板として用いた。この透明支持基板を洗浄後、ホール
輸送性化合物(TPD)を60nmの膜厚で製膜し、そ
の上に、蛍光性色素(DCM)および前記例示化合物N
o.58を共蒸着により10nmの膜厚で製膜し、さら
に電子輸送性化合物(Alq3)を65nmの膜厚で製
膜した。その上にアルミニウムからなる金属電極を15
0nmの膜厚で形成して、図3にしめす様な素子を作成
した。
【0081】
【化26】
【0082】このようにして得られた素子に、ITO電
極を陽極、Al電極を陰極として直流電流を印加する
と、11Vの印加電圧において35mA/cmの電流
密度で電流が素子に流れ、1850cd/mの輝度で
橙色の発光が観測された。
【0083】また、窒素雰囲気下で電流密度を10mA
/cmに保ち100時間電圧を印加した場合、初期輝
度150cd/mから100時問後140cd/m
となり輝度の劣化は非常にすくなかった。
【0084】実施例9 ガラス基板上に酸化スズ−インジウム(ITO)をスパ
ッタ法にて100nmの膜厚で製膜したものを透明支持
基板として用いた。この透明支持基板を洗浄後、前記例
示化合物No.45 0.10g,ホール輸送性化合物
(TPD)0.10g、ポリカーボネート樹脂(重量平
均分子量35,000)0.30gをテトラヒドロフラ
ン50mlに溶解した塗工液を調整し、この塗工液を基
板上にディップコート法により塗布して120nmの膜
厚で製膜した。その上にMg/Inからなる金属電極を
150nmの膜厚で形成して、図1にしめす様な素子を
作成した。
【0085】このようにして得られた素子に、ITO電
極を陽極、Mg/In電極を陰極として直流電流を印加
すると、18Vの印加電圧において50mA/cm
電流密度で電流が素子に流れ、630cd/mの輝度
で橙色の発光が観測された。
【0086】また、窒素雰囲気下で電流密度を15mA
/cmに保ち100時間電圧を印加した場合、初期輝
度105cd/mから100時間後85cd/m
なり輝度の劣化は非常にすくなかった。
【0087】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の一般式
[1]で示される化合物を用いた電界発光素子は、低い
印加電庄で極めて輝度の高い発光を得ることができ且つ
耐久性にも極めて優れている。また素子の作成も真空蒸
着あるいはキャスティング法等で作成でき比較的安価で
大面積の素子を容易に作成する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電界発光素子の一例を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の電界発光素子の他の例を示す断面図で
ある。
【図3】本発明の電界発光素子の他の例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 基板 2 陽極 3 発光層 4 陰極 5 ホール輸送層 6 電子輸送層 7 ホール注入輸送層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真下 精二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極と、該一対の電極間に挟持さ
    れた一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも
    有する電界発光素子において、前記有機化合物からなる
    層のうち少なくとも一層が下記一般式[1]で示される
    化合物から選ばれた少なくとも一種を含有することを特
    徴とする電界発光素子。 【化1】 (式中、R1〜R16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
    ミノ基,アルキル基,アルコキシ基,エステル基,アリ
    ール基,複素環基を表す。)
JP9221218A 1997-08-04 1997-08-04 電界発光素子 Pending JPH1154284A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9221218A JPH1154284A (ja) 1997-08-04 1997-08-04 電界発光素子

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