JPH09263754A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
優れた有機EL素子を提供する。 【解決手段】一方か両方が透明/半透明である一対の電
極間に1層以上の有機層を有し、有機層が同一又は別層
に正孔輸送材料と発光材料を含む有機EL素子におい
て、〔1〕正孔輸送材料が、主鎖骨格が一般式1の繰り
返し構造単位と、一般式2の繰り返し構造単位とからな
り、繰り返し構造1と2総単位数に対する1および2の
単位数の比をそれぞれzおよび1−zとしたとき0.2
≦z≦1、重量平均分子量5000以上、正孔ドリフト
移動度が10-3〜10-1cm2 /Vsecであるポリシ
ラン化合物を含む正孔輸送材料である有機EL素子、及
び〔2〕発光材料として固体状態で蛍光を有し、一般式
3の繰り返し単位を1種類以上含み、それらの繰り返し
単位合計が全繰り返し単位の50モル%以上、ポリスチ
レン換算の数平均分子量が103 〜107 である高分子
蛍光体を1種類以上含む有機EL素子。
Description
プレイに使用される有機エレクトロルミネッセンス素子
(以下、有機EL素子ということがある。)に関する。
詳しくは、ポリシラン化合物を含む正孔輸送材料を有す
る有機EL素子に関する。
エレクトロルミネッセンス素子(以下、無機EL素子と
いうことがある。)は、バックライトとしての面状光源
やフラットパネルディスプレイ等の表示装置に用いられ
ているが、発光させるのに高電圧の交流が必要であっ
た。
とし、これと電子写真の感光体等に用いられている有機
正孔輸送性化合物とを積層した2層構造を有する有機E
L素子を作製し、低電圧駆動、高効率、高輝度の有機E
L素子を実現させた(特開昭59−194393号公
報)。
電圧駆動、高輝度に加えて多数の色の発光が容易に得ら
れるという特長があることから素子構造や有機正孔輸送
性化合物、有機蛍光色素について多くの試みが報告され
ている〔ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド
フィジックス(Jpn.J.Appl.Phys.)
第27巻、L269頁(1988年)〕、〔ジャーナル
オブ アプライドフィジックス(J.Appl.Ph
ys.)第65巻、3610頁(1989年)〕。
向電極で挟んだ構造体で構成されており、一方の電極か
らは電子が注入され、他方の電極からは正孔が注入され
る。この注入された電子と正孔とが、発光材料内で再結
合するときに発光が生ずる。
する機能、大きな正孔ドリフト移動度により正孔を容易
に輸送し、また小さい電子ドリフト移動度により電子を
ブロックして、発光層での再結合確率を増す機能とを有
している。このことから、低駆動電圧、高輝度、高発光
効率の有機EL素子を得るためには、正孔ドリフト移動
度の高い正孔輸送性化合物が望まれている。
性化合物としては低分子量の有機光導電体がよく用いら
れ、その正孔ドリフト移動度も10-3cm2 /Vsec
程度までのものが知られ、かなりの高輝度が得られてい
るが、発熱により有機光導電体が結晶化し易いので耐久
性が低く安定性に欠けること、また真空蒸着により成膜
することから製造コストが高くなることが問題となって
いる。
分子量の有機光導電体をポリカーボネイトなどの樹脂に
分散させて用いることも可能である。この場合、塗布に
より成膜できることから低コストであるが、正孔ドリフ
ト移動度が低くなってしまい、輝度が高くならない。
は、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(以下、PVCz
と略すことがある。)が知られ、PVCzと発光剤(ク
マリン7)を含む高分子結着剤とを積層した素子が緑色
に発光することが示されている(特開平4−2096号
公報)。
(8−キノリノール)アルミニウムとを積層した素子が
示されている(特開平3−190088号公報)。PV
Czは塗布により成膜できることから低コストであり、
発熱による結晶化が起こりにくいが、正孔ドリフト移動
度は10-6cm2 /Vsecと著しく低いため、発光効
率や輝度が十分ではなく、駆動電圧も高い。
合物が注目されてきた。ポリシラン化合物は、有機溶媒
に可溶で成膜性に優れているだけでなく、主鎖のケイ素
−ケイ素結合を通して非局在化した電子が移動すること
によって正孔が伝導する半導体としての特性を持つこと
から、有機電子材料として期待されるようになった〔フ
ィジカル レビュー ビー(Physical Rev
iew B)第35巻(1987)2818頁〕。
ドリフト移動度が高分子単独材料としては最も高く、室
温(約25℃)において約10-4cm2 /Vsecに達
することが知られている。しかしながら、フェニルメチ
ルポリシランを含めて、現状では、ポリシラン化合物単
独で、室温で10-3cm2 /Vsec以上の正孔ドリフ
ト移動度を持つものは報告されていない。
有機EL素子の正孔輸送層に用いることが特開平2−2
04996号公報に示されているが、それらのポリシラ
ン化合物は正孔ドリフト移動度が低分子量の有機光導電
体の蒸着膜に比べ低いので、輝度は必ずしも十分でな
い。
した従来の有機EL素子の問題を解決し、より低い駆動
電圧で、より高輝度、高発光効率の特性を有する有機E
L素子を提供することにある。
情に鑑み、ポリシラン化合物を正孔輸送材料として用い
た有機EL素子の発光特性を一層向上させるために鋭意
検討した結果、側鎖にアリールアミノアリーレン基を導
入して正孔ドリフト移動度を向上させたポリシラン化合
物を正孔輸送材料として用いることにより、低駆動電
圧、高輝度、高発光効率の特性を有する有機EL素子が
得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
ネセンス素子に関する。 〔1〕少なくとも一方が透明または半透明である一対の
電極間に、少なくとも1層以上の有機層を有し、該有機
層が同一層あるいは別の層に正孔輸送材料と発光材料を
含む有機エレクトロルミネッセンス素子において、正孔
輸送材料が、主鎖骨格が下記一般式(1)
に、置換されていてもよい、アルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基またはアラルキル基を示す。Ar1 は
置換されていてもよいアリーレン基を示し、Ar2 は置
換されていてもよいアリール基を示す。〕で表される繰
り返し構造単位と、下記一般式(2)
に、置換されていてもよい、アルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基またはアラルキル基を示す。〕で表さ
れる繰り返し構造単位とからなり、繰り返し構造単位
(1)と(2)の総単位数に対する繰り返し構造単位
(1)および(2)の単位数の比をそれぞれzおよび1
−zとしたとき、0.2≦z≦1であり、重量平均分子
量が5000以上であり、かつ正孔ドリフト移動度が1
0-3〜10-1cm2 /Vsecであるポリシラン化合物
を含む正孔輸送材料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。
されていてもよいフェニル基、Ar1が置換されていて
もよいフェニレン基、Ar2 が置換されていてもよいフ
ェニル基であるポリシラン化合物を用いたことを特徴と
する〔1〕の有機エレクトロルミネッセンス素子。
である一対の電極間に、少なくとも1層以上の有機層を
有し、該有機層が同一層あるいは別の層に正孔輸送材料
と発光材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子に
おいて、発光材料として固体状態で蛍光を有し、下記式
(3)で示される繰り返し単位を1種類以上含み、かつ
それらの繰り返し単位の合計が全繰り返し単位の50モ
ル%以上であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が1
03 〜107 である高分子蛍光体を少なくとも1種類以
上含むことを特徴とする〔1〕または〔2〕記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。
炭素原子数が4個以上20個以下からなるアリーレン基
または複素環化合物基を示す。R5 、R6 は、それぞれ
独立に水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜
20のアリール基、炭素数4〜20の複素環化合物基お
よびシアノ基からなる群から選ばれる基を示す。〕
上のポリシラン化合物を含む正孔輸送層と発光層とが積
層されていることを特徴とする〔1〕、〔2〕または
〔3〕記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
上のポリシラン化合物を含む正孔輸送層、発光層および
電子輸送層とが積層されていることを特徴とする
〔1〕、〔2〕、〔3〕または〔4〕記載の有機エレク
トロルミネッセンス素子。
上のポリシラン化合物を含む正孔輸送材料と発光材料と
を含む1層以上の有機層が含まれていることを特徴とす
る〔1〕、〔2〕または〔3〕〕記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。
上のポリシラン化合物を含む正孔輸送材料、発光材料お
よび電子輸送材料とを含む1層以上の有機層が含まれて
いることを特徴とする〔1〕、〔2〕または〔3〕記載
の有機エレクトロルミネッセンス素子。以下、本発明の
有機EL素子について詳細に説明する。
とも一方が透明または半透明である一対の陽極および陰
極からなる電極間に、少なくとも正孔輸送材料と発光材
料を有し、該正孔輸送材料は特定の構造を有するポリシ
ラン化合物を含むことを特徴とする。
て用いられるポリシラン化合物における側鎖としてのア
リールアミノアリーレン基の、置換されていてもよいア
リーレン基Ar1 としては、6〜24個の炭素原子を有
するアリーレン基が好ましく、例えば、置換されていて
もよい、フェニレン基、ナフチレン基、アンスリレン基
等が例示され、置換されていてもよいフェニレン基が好
ましい。また、置換されていてもよいアリール基Ar2
としては、6〜24個の炭素原子を有するアリール基が
好ましく、例えば、置換されていてもよい、フェニル
基、ナフチル基、アンスリル基等が例示され、置換され
ていてもよいフェニル基が好ましい。
中のR2 としては、置換されていてもよい1〜10個の
炭素原子を有する直鎖状、分岐状のアルキル基、置換さ
れていてもよい10個以下の炭素原子を有するシクロア
ルキル基、置換されていてもよい6〜24個の炭素原子
を有するアリール基または置換されていていてもよい7
〜26個の炭素原子を有するアラルキル基が好ましく、
置換されていてもよい6〜24個の炭素原子を有するア
リール基がさらに好ましく、置換されていてもよいフェ
ニル基が特に好ましい。
チル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、
n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基
等を、シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキ
シル基等を、アリール基としては、例えば、フェニル
基、ナフチル基、アンスリル基等を、アラルキル基とし
ては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、p−メチル
ベンジル基等を挙げることができる。
基Ar1 、置換されていてもよいアリール基Ar2 なら
びに置換されてもよい、アルキル基、シクロアルキル
基、アリール基またはアラルキル基であるR2 の置換基
としては、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状
のアルキル基または6個以下の炭素原子を有するシクロ
アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、n−プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチ
ル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、
シクロヘキシル基等が挙げられる。
一般式(1)で表される繰り返し構造単位の側鎖である
アリールアミノアリーレン基の具体例を次に記すが、こ
れらの基に限定されるものではない。式中、R1 〜R7
はそれぞれ独立にメチル基、エチル基、n−プロピル
基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シ
クロヘキシル基等を表す。また、nは0〜2までの整
数、oは0〜3までの整数、pは0〜4までの整数、q
は0〜5までの整数を表す。
て用いられるポリシラン化合物におけるアリールアミノ
アリーレン基以外の側鎖R1 、R3 およびR4 として
は、それぞれ独立に、置換されていてもよい1〜10個
の炭素原子を有する直鎖状、分岐状のアルキル基、置換
されていてもよい10個以下の炭素原子を有するシクロ
アルキル基、置換されていてもよい6〜24個の炭素原
子を有するアリール基、置換されていてもよい7〜26
個の炭素原子を有するアラルキル基が好ましい。
ば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピ
ル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブ
チル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシ
ル基等を、シクロアルキル基としては、例えば、シクロ
ヘキシル基等を、アリール基としては、例えば、フェニ
ル基、ナフチル基、アンスリル基等を、アラルキル基と
しては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、p−メチ
ルベンジル基等が挙げられる。
アルキル基、アリール基およびアラルキル基の置換基と
しては、1〜6個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状の
アルキル基または6個以下の炭素原子を有するシクロア
ルキル基で、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピ
ル基、イソブロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シ
クロヘキシル基等が挙げられる。
て用いられるポリシラン化合物の繰り返し構造単位
(1)と(2)の総単位数に対する繰り返し構造単位
(1)および(2)の単位数の比をそれぞれzおよび1
−zとしたとき、zは0.2≦z≦1、好ましくは0.
5≦z≦1の範囲、より好ましくはz=1である。
て用いられるポリシラン化合物の重量平均分子量は、5
000以上、好ましくは10000以上、さらに好まし
くは100000以上である。重量平均分子量が500
0未満の場合は、高分子の特徴である成形性が著しく低
下する。
て用いられるポリシラン化合物の正孔ドリフト移動度
は、10-3〜10-1cm2 /Vsecである。正孔ドリ
フト移動度が10-3未満であると、本発明が目標とする
高いレベルの発光特性を達成することができない。
られるポリシラン化合物は、Kipping法として公
知である方法、例えば、ジャーナル オブ オルガノメ
タリック ケミストリー(Journal of Or
ganometallicChemistry)第C2
7巻(1980)198頁、または、ジャーナルオブ
ポリマー サイエンス、ポリマー ケミストリー エデ
ィション(Journal of Polymer S
cience:Polymer Chemistry
Edition)第22巻(1984)159頁に記載
されている方法によって合成することができる。
度の不活性化雰囲気下、例えば、高純度アルゴンガス雰
囲気下で、下記一般式(4)で表されるジハロシランモ
ノマー、あるいは下記一般式(4)および(5)で表さ
れるジハロシランモノマーの混合物を不活性溶媒中でア
ルカリ金属に接触させて縮重合反応させることにより得
られる。
R2 、Ar1 およびAr2 は前記と同じ意味を表す。〕
よびR4 は前記と同じ意味表す。〕
元素としては、最も一般的な塩素の他に臭素やヨウ素原
子が挙げられる。また、アルカリ金属としてはリチウ
ム、ナトリウム、カリウムおよびこれらを含む合金が用
いられ、これらアルカリ金属は溶融状態、または微粒子
に分散した状態で反応に供される。
ーを溶解可能で、ナトリウム金属と前記ジハロシランモ
ノマーに対して不活性な溶媒であればよく、例えば、ト
ルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ド
デカン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪
族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、ジエチレングリコールジメチルエーテルテトラヒド
ロピラン等のエーテル系溶媒が使用可能である。
度、好ましくは60℃から100℃または溶媒の沸点の
低い方の温度で行なうことが可能であり、反応時間は特
に制限はなく、例えば15分から24時間の範囲が好ま
しい。
々の置換基を有するジハロシランモノマーは公知の合成
法に基づいて合成できる。すなわち、いわゆる直接法に
よって工業的に生産されるアルキルトリクロロシランや
テトラクロロシランと有機化合物のグリニャール試剤や
リチウム塩を用いたメタセシス反応やヒドロシランとオ
レフィンやアセチレン化合物のヒドロシリル化反応によ
り得ることができる。
少なくとも一方が透明または半透明である一対の陽極お
よび陰極からなる電極間に、前述のポリシラン化合物が
用いらている正孔輸送材料および発光材料を含んでいれ
ば、特に制限はなく、その構造は公知のものを採用する
ことができ、また本発明の主旨を逸脱しない限りにおい
て各種の改変を加えることができる。
極) (2)電極(陽極)/正孔輸送層/発光層/電子輸送層
/電極(陰極) (3)電極(陽極)/(正孔輸送材料と発光材料の混合
層)/電極(陰極) (4)電極(陽極)/(正孔輸送材料、発光材料および
電子輸送材料の混合層)/電極(陰極) 等が例示される。(1)は2層構造、(2)は3層構造
と称されるものである。本発明の有機EL素子はこれら
の積層構造を基本とするが、上記のとおり、これら以外
の(1)から(4)を組み合わせた構造やそれぞれの層
を複数有していてもよい。これらの積層構造からなる本
発明の有機EL素子の形状、大きさ、材質、製造方法等
は該有機EL素子の用途等に応じて適宜選択され、これ
らについては特に制限はない。
料は特に限定されず、種々のものを適用することができ
る。低分子蛍光体や高分子蛍光体が好ましく、高分子蛍
光体がさらに好ましい。
限定はないが、ナフタレンおよびその誘導体、アントラ
センおよびその誘導体、ペリレンおよびその誘導体、ポ
リメチン系、キサンテン系、クマリン系、シアニン系な
どの色素類、8−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体
の金属錯体、芳香族アミン、テトラフェニルシクロペン
タジエンおよびその誘導体、テトラフェニルブタジエン
およびその誘導体等を用いることができる。具体的に
は、例えば、特開昭57−51781号、特開昭59−
194393号公報に記載されているもの等、公知のも
のが使用可能である。
機化合物としては、特に限定はないが、ポリフェニレン
ビニレン、ポリアリレン、ポリアルキルチオフェン、ポ
リアルキルフルオレン等を挙げることができる。以下
に、本発明の有機EL素子の発光材料として用いられる
高分子蛍光体について説明する。
る繰り返し単位を全繰り返し単位の50モル%以上含む
重合体である。繰り返し単位の構造にもよるが、一般式
(3)で示される繰り返し単位が全繰り返し単位の70
%以上であることがより好ましい。該高分子蛍光体は、
一般式(3)で示される繰り返し単位以外の繰り返し単
位として、2価の芳香族化合物基またはその誘導体、2
価の複素環化合物基またはその誘導体、及びそれらを組
み合わせて得られる基などを含んでいてもよい。また、
一般式(3)で示される繰り返し単位や他の繰り返し単
位が、エーテル基、エステル基、アミド基、イミド基な
どを有する非共役の単位で連結されていてもよいし、繰
り返し単位にそれらの非共役部分が含まれていてもよ
い。
(3)のAr3 としては、共役結合に関与する炭素原子
数が4個以上20個以下からなるアリーレン基または複
素環化合物基であり、化10に示す2価の芳香族化合物
基またはその誘導体基、2価の複素環化合物基またはそ
の誘導体基、およびそれらを組み合わせて得られる基な
どが例示される。
炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基およびアル
キルチオ基;炭素数6〜18のアリール基およびアリー
ルオキシ基;ならびに炭素数4〜14の複素環化合物基
からなる群から選ばれた基である。〕
ニレン基、ビフェニレン基、置換ビフェニレン基、ナフ
タレンジイル基、置換ナフタレンジイル基、アントラセ
ン−9,10−ジイル基、置換アントラセン−9,10
−ジイル基、ピリジン−2,5−ジイル基、置換ピリジ
ン−2,5−ジイル基、チエニレン基または置換チエニ
レン基が好ましい。さらに好ましくは、フェニレン基、
ビフェニレン基、ナフタレンジイル基、ピリジン−2,
5−ジイル基、チエニレン基である。
アノ基以外の置換基である場合について述べると、炭素
数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、
sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、
ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ラウ
リル基などが挙げられ、メチル基、エチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基が好ましい。
アリール基としては、フェニル基、4−C1 〜C 12アル
コキシフェニル基(C1 〜C12は、炭素数1〜12であ
ることを示す。以下の記載もこれに準じる。 )、4−C
1 〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナ
フチル基などが例示される。
Ar3 が、1つ以上の炭素数4〜20のアルキル基、ア
ルコキシ基もしくはアルキルチオ基、炭素数6〜18の
アリール基もしくはアリールオキシ基または炭素数4〜
14の複素環化合物基から選ばれた基を有していること
が好ましい。
される。炭素数4〜20のアルキル基としては、n−ブ
チル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペン
チル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル
基、ラウリル基などが挙げられ、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基、オクチル基が好ましい。
ては、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ
基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキ
シ基、ラウリルオキシ基などが挙げられ、ペンチルオキ
シ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチル
オキシ基が好ましい。
ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オ
クチルチオ基、デシルオキシ基、ラウリルチオ基などが
挙げられ、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチル
チオ基、オクチルチオ基が好ましい。
1 〜C12アルコキシフェニル基(C 1 〜C12は炭素数が
1〜12のいずれかの数であることを示す。)、4−C
1 〜C12アルキルフェニル基、1−ナフチル基、2−ナ
フチル基などが例示される。
が例示される。複素環化合物基としては2−チエニル
基、2−ピロリル基、2−フリル基、2−、3−または
4−ピリジル基などが例示される。
子量と繰り返し単位の構成によっても異なるが、溶解性
の高い高分子蛍光体を得る観点から、これらの置換基が
分子量600当たり1つ以上であることがより好まし
い。
子蛍光体は、ランダム、ブロックまたはグラフト共重合
体であってもよいし、それらの中間的な構造を有する高
分子、例えばブロック性を帯びたランダム共重合体であ
ってもよい。蛍光の量子収率の高い高分子蛍光体を得る
観点からは完全なランダム共重合体よりブロック性を帯
びたランダム共重合体やブロックまたはグラフト共重合
体が好ましい。また本発明の有機EL素子は、薄膜から
の発光を利用するので該高分子蛍光体は、固体状態で蛍
光を有するものが用いられる。
クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、テトラ
ヒドロフラン、トルエン、キシレンなどが例示される。
高分子蛍光体の構造や分子量にもよるが、通常はこれら
の溶媒に0.1重量%以上溶解させることができる。
体は、分子量がポリスチレン換算で103 〜107 であ
ることが好ましく、それらの重合度は繰り返し構造やそ
の割合によっても変わる。成膜性の点から一般には繰り
返し構造の合計数で好ましくは4〜10000、さらに
好ましくは5〜3000、特に好ましくは10〜200
0である。
を含む層と陰極との間にさらに電子輸送層を設ける場合
の電子輸送層中に使用する、あるいは正孔輸送材料及び
発光材料と混合使用する電子輸送性材料は、陰極より注
入された電子を発光材料に伝達する機能を有している。
このような電子輸送性材料について特に制限はなく、従
来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いるこ
とができる。
ニトロ置換フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン
誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシ
ド誘導体、複素環テトラカルボン酸無水物、あるいはカ
ルボジイミド等を挙げることができる。
アントラキノジメタン誘導体およびアントロン誘導体、
オキサジアゾール誘導体等を挙げることができる。ま
た、発光層を形成する材料として開示されているが、8
−ヒドロキシキノリンおよびその誘導体の金属錯体等も
電子輸送材料として用いることができる。
る有機EL素子の代表的な作製方法について述べる。陽
極および陰極からなる一対の電極で、透明または半透明
な電極としては、例えば、透明ガラス、透明プラスチッ
ク等の透明基板の上に、透明または半透明の電極を形成
したものが用いられる。
属酸化物膜、半透明の金属薄膜等が用いられる。具体的
にはインジウム・スズ・オキサイド(ITO)、酸化ス
ズ等からなる導電性ガラスを用いて作成された膜(NE
SAなど)、Au、Pt、Ag、Cu等が用いられる。
作製方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、メッ
キ法等が例示される。
正孔輸送層を形成する。形成方法としては、溶媒に対し
て1〜30重量%の該ポリシラン化合物を溶媒に溶解し
て塗布液を調整し、この塗布液を使用してスピンコーテ
ィング法、キャスティング法、ディッピング法、バーコ
ート法、ロールコート法等により塗布する方法が例示さ
れる。正孔輸送層には本発明のポリシラン化合物の特性
を損なわない範囲で、公知の正孔輸送材料を併用しても
よい。また、第2の正孔輸送層をポリシラン化合物を含
む正孔輸送層に隣接して用いてもよい。
ば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、
ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系
溶媒、クロロホルム等のハロゲン系溶媒が挙げられる。
1μm、より好ましくは2〜500nmである。電流密
度を上げて発光効率を上げるためには5〜100nmの
範囲がさらに好ましい。
素、高分子蛍光体等を含む発光層を形成する。発光層の
形成方法としては、これら材料の溶融液、溶液または混
合液を使用してスピンコーティング法、キャスティング
法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法等
により塗布する方法が例示される。溶液または混合液を
スピンコーティング法、キャスティング法、ディッピン
グ法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法により
成膜するのが好ましい。
m、より好ましくは2〜500nmである。電流密度を
上げて発光効率を上げるためには5〜100nmの範囲
がさらに好ましい。
塗布法により薄膜化した場合には、溶媒を除去するた
め、正孔輸送層形成後および/または発光層形成後に、
減圧下あるいは不活性雰囲気下、30〜300℃、好ま
しくは60〜200℃の温度で加熱乾燥することが望ま
しい。
層する場合には、上記の成膜方法で発光層を設けた後に
その上に電子輸送層を形成することが好ましい。
されないが、粉末状態からの真空蒸着法、あるいは溶液
に溶かした後のスピンコーティング法、キャスティング
法、ディッピング法、バーコート法、ロールコート法等
の塗布法、あるいは高分子化合物と電子輸送材料とを溶
液状態または溶融状態で混合し分散させた後のスピンコ
ーティング法、キャスティング法、ディッピング法、バ
ーコート法、ロールコート法等の塗布法等を用いること
ができる。
されないが、電子輸送を極度に阻害しないものが好まし
く、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に
用いられる。
およびその誘導体、ポリアニリンおよびその誘導体、ポ
リチオフェンおよびその誘導体、ポリ(p−フェニレン
ビニレン)およびその誘導体、ポリ(2,5−チエニレ
ンビニレン)およびその誘導体、ポリカーボネート、ポ
リアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチル
メタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
シロキサン等が例示される。成膜が容易に行なえるとい
う点では、高分子化合物を用いる場合は塗布法を用いる
ことが好ましい。
ルが発生しないような厚みが必要であるが、あまり厚い
と、素子の抵抗が増加し、高い駆動電圧が必要となり好
ましくない。したがって、電荷輸送層の膜厚は、好まし
くは1nm〜1μm、より好ましくは2〜500nm、
さらに好ましくは5〜100nmである。
極を設ける。この電極は電子注入陰極となる。その材料
は、特に限定されないが、仕事関数の小さい材料が好ま
しい。
Mg−Ag合金、In−Ag合金、Mg−In合金、M
g−Al合金、Mg−Li合金、Al−Li合金、グラ
ファイト薄膜等が用いられる。陰極の作製方法としては
真空蒸着法、スパッタリング法等が用いられる。
光材料とを含む有機層、あるいは正孔輸送材料、発光材
料および電子輸送材料を含む有機層を前記の正孔輸送層
を形成すると同様な方法で一方の電極上に形成して、つ
いで他の電極を形成する方法も例示される。
動度の高いポリシラン化合物を正孔輸送材料に用いてい
るので、より低い駆動電圧でより高輝度、高発光効率の
特性を示し、かつ塗布法により正孔輸送層および発光層
を形成できるので、簡単な製造工程で、容易に作製する
ことができる。
れらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例
において、ポリマーの分子量は、ゲルパーミエーション
クロマトグラフ(Waters社、Maxima−82
0、カラム Ultrastyragel Linea
r:移動相テトラヒドロフラン)を用いて、ポリスチレ
ン換算の数平均分子量および重量平均分子量を測定し
た。構造解析は、 1H、13C−NMR(Bruker社
モデルAC200P)を用いて行なった。正孔ドリフト
移動度としては、スタンダードタイムオブフライト法の
ような既知の方法で測定した(Joseph Mort
及びD.Pai編、Photoconductivit
y and Related Phenomena(N
ew York,1976)27〜69頁)。
シランの合成 以下において特に記載しない場合は、反応はシュレンク
法として知られている方法に基づいて、乾燥アルゴン雰
囲気下で行なうものとする。200℃で乾燥し熱いうち
に組み上げ、真空引きしながら冷却し乾燥アルゴンを満
たした100ml二つ口フラスコに、4.7gの(4−
N,N−ジフェニルアミノ)ブロモベンゼンを装荷し、
真空下で溶融乾燥した。これに直前にナトリウム上で蒸
留した乾燥テトラヒドロフラン20mlをガスタイトシ
リンジを用いて加え(4−N,N−ジフェニルアミノ)
ブロモベンゼンを溶解した後、−78℃でn−ブチルリ
チウム(Aldrich社1.6N ヘキサン溶液)
9.4mlを滴下し1時間反応させて(4−N,N−ジ
フェニルアミノ)フェニルリチウムを生成させた。
に直前に水素化カルシウム上で蒸留したエチルトリクロ
ロシラン(信越化学製 LS−120)3.4gと乾燥
テトラヒドロフラン15mlを装荷し、−78℃に冷却
した後、前記の(4−N,N−ジフェニルアミノ)フェ
ニルリチウムをカニューラを用いて滴下した。滴下後、
一晩反応を行なった後、過剰のエチルトリクロロシラン
と溶媒を留去し、Kugelrohrを用いて蒸留し
2.8gのエチル(N,N−ジフェニルアミノフェニ
ル)ジクロロシランを得た。収率は45%であった。
セプタム、アルゴンシールを装荷し、真空引きと乾燥ア
ルゴン充填を繰り返しながら冷却した。このフラスコに
乾燥窒素雰囲気で金属ナトリウム0.7gを装荷し、ナ
トリウム上で乾燥し直前に蒸留したトルエン16mlを
加えた。このフラスコを乾燥アルゴン流通下、超音波分
散機(Branson社製450型)にセットし、10
0℃〜105℃に加熱しながら超音波を照射してナトリ
ウムを平均粒径で50μmに分散させた。分散後フラス
コを静置し上澄みの過剰のトルエン12mlをシリンジ
で除いた。
磁気撹拌子、熱電対、ラバーセプタムを装着し、合成例
1と同様にして合成したエチル(N,N−ジフェニルア
ミノフェニル)ジクロロシラン4.9gと乾燥トルエン
4mlを加え溶液とした。このフラスコを80℃に昇温
した後、前記のナトリウム分散液をテフロン製カニュー
ラを用い約10分間かけて滴下した。滴下によってフラ
スコ内の温度は一時的に120℃まで上昇した。滴下開
始後4時間反応を行なった。
トルエンと3mlのイソプロピルアルコールをフラスコ
に加え過剰の金属ナトリウムを失活させ、さらに蒸留水
約10mlを加えて紫色の沈殿を溶解した。沈殿物を遠
心分離操作で分離、トルエンで2回洗浄し可溶物をトル
エン溶液として回収した。トルエン溶液を水洗し、無水
硫酸マグネシウムで乾燥した後、溶媒を留去しガラス状
の物質を得た。このガラス状物質をテトラヒドロフラン
溶液とし、イソプロピルアルコールで再沈、精製を繰り
返し、ポリマー0.24gを得た。ポリマーの分子量分
布をGPCを用いて測定した結果、高分子量のポリシラ
ン化合物が得られたことが確認できた。NMRならびに
元素分析の結果は、ポリ(エチル(4−(N,N−ジフ
ェニルアミノ)フェニル)シラン)に対応するものであ
った。
トルエン1.9gに溶解し5重量%のトルエン溶液にし
た。このトルエン溶液を0.2μmのメンブランフィル
ターで濾過し塗布液とした。この塗布液を使用して、透
明導電膜(ITO)を堆積したガラス基板上に、真空蒸
着法により金属セレンを膜厚0.2μmに蒸着して形成
した電荷発生層の上に、スピンコーティング法により膜
厚5.8μmに塗布してポリシラン正孔輸送層を形成し
た。さらに、ポリシラン正孔輸送層の上に真空蒸着法に
より金電極を蒸着し、タイムオブフライト法による正孔
ドリフト移動度測定用の試料とした。
励起式色素レーザー(レーザーフォトニクス社製、窒素
レーザー励起色素レーザー、モデルLN1000/LN
102)を用いて、フラッシュ光(波長:481nm、
フラッシュ時問:1nsec)を当て、通常のタイムオ
ブフライト法により正孔ドリフト移動度を測定した。光
電流の測定には、ヒューレットパッカード社製ディジタ
イジングオシロスコーブ、モデル54710A/547
13Aを用いた。その結果、室温(25℃)、印加電圧
290V(電界強度:0.5MV/cm)において、正
孔ドリフト移動度3×10-3cm2 /Vsecが得られ
た。
を付けたガラス基板上に、合成例2で合成したポリシラ
ン化合物の2重量%トルエン溶液を使用してスピンコー
ティング法により80nmの厚みで成膜し、正孔輸送層
とした。次に、これを減圧下120℃で1時間乾燥した
後、正孔輸送層の上に、発光層としてトリス(8−キノ
リノール)アルミニウム(Alq3 )を50nm蒸着し
た。最後に、その発光層の上に陰極としてアルニミウム
−リチウム合金(Al:Li=99:1重量比)を20
0nm蒸着して、本発明の2層構造の有機EL素子を作
製した。蒸着のときの真空度はすべて8×10-6Tor
r以下であった。
ところ、電流密度50mA/cm2の電流が流れ、輝度
1310cd/m2 の黄緑色のEL発光が観察された。
この時の発光効率は、2.6cd/Aであった。また、
ELピーク波長は520nmで、Alq3 薄膜の蛍光ピ
ーク波長とほぼ一致していた。
に、合成例2で合成したポリシラン化合物の2重量%ト
ルエン溶液を使用してスピンコーティング法により80
nmの厚みで成膜した。次に、これを減圧下120℃で
1時間乾燥した後、発光層として、トリス(8−キノリ
ノール)アルミニウム(Alq3 )粉末を50nm蒸着
した。次いで、その発光層の上に電子輸送層として、
2,5−ジフェニル−1,3,4−オキサジアゾール
(PBD)粉末を50nm蒸着した。最後に、その電子
輸送層の上に陰極としてアルニミウム−リチウム合金
(Al:Li=99:1重量比)を200nm蒸着して
本発明の3層構造の有機EL素子を作製した。蒸着のと
きの真空度はすべて8×10-6Torr以下であった。
ところ、電流密度39mA/cm2の電流が流れ、輝度
1750cd/m2 の黄緑色のEL発光が観察された。
この時の発光効率は、4.4cd/Aであった。また、
ELピーク波長は520nmで、Alq3 の薄膜の蛍光
ピーク波長とほぼ一致していた。
スコにナトリウム1.3gをとり乾燥トルエン19ml
を加えた。このフラスコを乾燥アルゴン流通下、超音波
を照射し、ナトリウムを平均粒径で50μm以下に分散
させ、62℃に昇温し、直前に蒸留したメチルフェニル
ジクロロシラン(信越化学 LS−1490)5.0g
をガスタイトシリンジを用いて約20分間かけて滴下し
た。滴下後、反応熱でフラスコ内の温度は一時的に11
0℃まで上昇し溶媒の還流が認められた。滴下終了とと
もにフラスコを85℃に昇温し、さらに40分反応を行
なった。反応終了後、合成例2と同様にしてポリマーを
精製し、0.8gのポリメチルフェニルシランを得た。
2と同様にして、膜厚4.0μmのタイムオブフライト
法による正孔ドリフト移動度の測定用試料を作成し、室
温(25℃)、印加電圧200V(電界強度:0.5M
V/cm)において測定を行い、正孔ドリフト移動度2
×10-4cm2 /Vsecを得た。
例3で合成したポリシラン化合物を用いて、実施例1と
同様にして、2層構造の有機EL素子を作製した。得ら
れた有機EL素子に電圧20Vを印加したところ、電流
密度14mA/cm2 の電流が流れ、輝度340cd/
m2 の黄緑色のEL発光が観察された。このときの発光
効率は、2.4cd/Aであった。また、ELピーク波
長は520nmで、Alq3 の薄膜の蛍光ピーク波長と
ほぼ一致していた。
例3で合成したポリシラン化合物を用いて、実施例2と
同様にして、3層構造の有機EL素子を作製した。得ら
れた有機EL素子に電圧20Vを印加したところ、電流
密度16mA/cm2 の電流が流れ、輝度620cd/
m2 の黄緑色のEL発光が観察された。このときの発光
効率は、3.9cd/Aであった。また、ELピーク波
長は520nmで、Alq3 の薄膜の蛍光ピーク波長と
ほぼ一致していた。
をN,N−ジメチルホルムアミド溶媒中、トリフェニル
ホスフィンと反応させてホスホニウム塩を合成した。得
られたホスホニウム塩47.75重量部、およびテレフ
タルアルデヒド6.7重量部を、エチルアルコールに溶
解させた。5.8重量部のリチウムエトキシドを含むエ
チルアルコール溶液をホスホニウム塩とジアルデヒドの
エチルアルコール溶液に滴下し、室温で3時間重合させ
た。一夜室温で放置した後、沈殿を濾別し、エチルアル
コールで洗浄後、クロロホルムに溶解、これにエタノー
ルを加え再沈生成した。これを減圧乾燥して、重合体
8.0重量部を得た。これを高分子蛍光体1という。モ
ノマーの仕込み比から計算される高分子蛍光体1の繰り
返し単位とそのモル比を下記に示す。
あり、二つの繰り返し単位は交互に結合している。該高
分子蛍光体1のポリスチレン換算の数平均分子量は、
1.0×104 であった。該高分子蛍光体1の構造につ
いては赤外吸収スペクトル、NMRで確認した。
付けたガラス基板に、合成例1で得たポリシラン化合物
を0.9重量%と合成例4で得た高分子発光体1を2.
1重量%含有するトルエン溶液を用いて、スピンコート
により140nmの厚さで成膜した。ついで、電子輸送
層として、トリス(8−キノリノール)アルミニウム
(Alq3 )を40nm蒸着した。その上に陰極として
アルミニウム−リチウム合金(リチウム濃度:1重量
%)を130nm蒸着して有機EL素子を作製した。蒸
着のときの真空度は、すべて8×10-6Torr以下で
あった。
電流密度230mA/cm2 の電流が流れ、輝度262
6cd/m2 のEL発光が観察された。このときの発光
効率は、1.2cd/Aであった。輝度はほぼ電流密度
に比例していた。また、ELピーク波長は545nm
で、高分子蛍光体1の薄膜の蛍光ピーク波長とほぼ一致
しており、高分子蛍光体1からのEL発光が確認され
た。
付けたガラス基板に、合成例2で合成したポリシラン化
合物の1.5重量%トルエン溶液を使用してスピンコー
ティング法により120nmの厚みで正孔輸送層を成膜
した。さらに、合成例4で得た高分子蛍光体1の1.0
重量%トルエン溶液を用いてスピンコーティング法によ
り40nmの厚みで発光層を成膜した。次に、これを減
圧下120℃で1時間乾燥した後、電子輸送層として、
トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3 )
粉末を40nm蒸着した。最後に、その電子輸送層の上
に陰極としてアルミニウム−リチウム合金(Al:Li
=99:1重量比)を110nm蒸着して3層構造の有
機EL素子を作成した。蒸着のときの真空度はすべて8
×106 Torr以下であった。
流密度54mA/cm2 の電流が流れ、輝度1320c
d/m2 の黄緑色のEL発光が観察された。このときの
発光効率は、2.4cd/Aであった。輝度はほぼ電流
密度に比例していた。また、ELピーク波長は545n
mで、高分子蛍光体1の薄膜の蛍光ピーク波長とほぼ一
致しており、高分子蛍光体1からのEL発光が確認され
た。
ラン化合物を正孔輸送材料に用いた、本発明の有機EL
素子は、製作が容易であり、電流輸送能が高いので、よ
り低駆動電圧で、より高輝度、高発光効率の優れた特性
を示し、バックライトとしての面状光源,フラットパネ
ルディスプレイ等の装置として好ましく使用できる。
Claims (7)
- 【請求項1】少なくとも一方が透明または半透明である
一対の電極間に、少なくとも1層以上の有機層を有し、
該有機層が同一層あるいは別の層に正孔輸送材料と発光
材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子におい
て、正孔輸送材料が、主鎖骨格が下記一般式(1) 【化1】 〔式中、R1 およびR2 は、それぞれ独立に、置換され
ていてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリー
ル基またはアラルキル基を示す。Ar1 は置換されてい
てもよいアリーレン基を示し、Ar2 は置換されていて
もよいアリール基を示す。〕で表される繰り返し構造単
位と、下記一般式(2) 【化2】 〔式中、R3 およびR4 は、それぞれ独立に、置換され
ていてもよい、アルキル基、シクロアルキル基、アリー
ル基またはアラルキル基を示す。〕で表される繰り返し
構造単位とからなり、繰り返し構造単位(1)と(2)
の総単位数に対する繰り返し構造単位(1)および
(2)の単位数の比をそれぞれzおよび1−zとしたと
き、0.2≦z≦1であり、重量平均分子量が5000
以上であり、かつ正孔ドリフト移動度が10-3〜10-1
cm2 /Vsecであるポリシラン化合物を含む正孔輸
送材料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2】一般式(1)において、R2 が置換されて
いてもよいフェニル基、Ar1 が置換されていてもよい
フェニレン基、Ar2 が置換されていてもよいフェニル
基である請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス
素子。 - 【請求項3】少なくとも一方が透明または半透明である
一対の電極間に、少なくとも1層以上の有機層を有し、
該有機層が同一層あるいは別の層に正孔輸送材料と発光
材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子におい
て、発光材料として固体状態で蛍光を有し、下記式
(3)で示される繰り返し単位を1種類以上含み、かつ
それらの繰り返し単位の合計が全繰り返し単位の50モ
ル%以上であり、ポリスチレン換算の数平均分子量が1
03 〜107 である高分子蛍光体を少なくとも1種類以
上含むことを特徴とする請求項1または2記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。 【化3】 〔ここで、Ar3 は、共役結合に関与する炭素原子数が
4個以上20個以下からなるアリーレン基または複素環
化合物基を示す。R5 、R6 は、それぞれ独立に水素、
炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリー
ル基、炭素数4〜20の複素環化合物基およびシアノ基
からなる群から選ばれる基を示す。〕 - 【請求項4】請求項1または2記載の1種類以上のポリ
シラン化合物を含む正孔輸送層と発光層とが積層されて
いることを特徴とする請求項1、2または3記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項5】請求項1または2記載の1種類以上のポリ
シラン化合物を含む正孔輸送層、発光層および電子輸送
層とが積層されていることを特徴とする請求項1、2、
3または4記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 【請求項6】請求項1または2記載の1種類以上のポリ
シラン化合物を含む正孔輸送材料と発光材料とを含む1
層以上の有機層が含まれていることを特徴とする請求項
1、2または3記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。 - 【請求項7】請求項1または2記載の1種類以上のポリ
シラン化合物を含む正孔輸送材料、発光材料および電子
輸送材料とを含む1層以上の有機層が含まれていること
を特徴とする請求項1、2または3記載の有機エレクト
ロルミネッセンス素子。
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1997
- 1997-01-23 JP JP01060497A patent/JP3991378B2/ja not_active Expired - Fee Related
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