JPH0337292A

JPH0337292A - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JPH0337292A
Application number: JP1172176A
Authority: JP
Inventors: Shogo Saito; 省吾斎藤; Tetsuo Tsutsui; 哲夫筒井; Chihaya Adachi; 千波矢安達; Masashi Tashiro; 田代　昌士; Shuntaro Mataga; 駿太郎又賀
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は有機電界発光素子に関するものであり、詳しく
は、有機化合物から威る正孔注入輸送層と発光層との組
合せにより電界をかけて光を放出する薄膜型デバイスに
関するものである。

（従来の技術）従来、薄膜型の電界発光素子としては、無機材料のＩＩ
−Ｖｌ族化合物半導体であるＺｎＳ、ＣａＳ。

ＳｒＳ等に発光中心であるＭｎや希土類元素（Ｅｕ、、
Ｃｅ、ＴｂＳＳｍ）をドープしたものが一般的であるが
、上記の無機材料から作製した電界発光素子は、ｌ）交
流駆動が必要（〜１ｋＨｚ）、２）駆動電圧が高い（〜
２００Ｖ）、３）フルカラー化が困難、４）周辺駆動回
路のコストが高い、という問題点を持っている。

しかし、近年、上記問題点の改良のため、有機材料を用
いた電界発光素子の開発が行われるようになった０発光
層材料としては以前から知られていたアントラセンやピ
レンなどの他に、シアニン色素（Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ
、、Ｃｈｅｍ、Ｃ。

ｍｍｕｎ、、５５７．１９８５）、ピラゾリン（Ｍｏｌ
、Ｃｒｙｓｔ、　Ｌｉｑ、Ｃｒｙｓｔ、。

上ユｉ、３５５．（１９８６））、ペリレン（ＪＰｎ、
　　Ｊ、Ａｐｐ　１．Ｐｈ）’、Ｓ、、　ｉｉ、Ｌ７７
３．１９８６））、あるいは、クマリン系化合物やテト
ラフェニルブタジェン（特開昭５７−５１７８１）など
が報告されており、さらに、発光効率を高めるために電
極からのキャリアーの注入効率の向上を目的として、電
極種類の最適化や、正孔注入輸送層と有機蛍光体からな
る発光層を設ける工夫（特開昭５７−５１７８１．５９
−１９４３９３．６３−２９５６９５）などが行われて
いる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、これらの方法で開示されている有機電界
発光素子では発光性能がまだ不十分であり、更なる改良
検討が望まれている。

すなわち、本発明の目的は低駆動電圧でも高輝度に発光
させることができる有機発光物質を用いた有機電界発光
素子を提供することにある。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明の要旨は、二つの導電層よりなる電極
間に、有機正孔注入輸送層と有機発光層が設けられた有
機電界発光素子において、有機発光層が下記一般式（１
）（式中、Ａ及びＢは置換基を有していてもよい芳香族炭
化水素基を示し、Ｘは置換基を有していてもよい窒素原
子、硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示し、Ｙ
は窒素原子、または置換基を有してもよい炭素原子を示
す）で表される化合物を含有することを特徴とする有機電界
発光素子に存する。

以下、本発明の電界発光素子について添付図面に従い説
明する。第１図は本発明の電界発光素子の構造の例を模
式的に示す断面図であり、ｌは基板、２ａ、２ｂは導電
層、３は正孔注入輸送層、４は発光層を各々表す。

基板１は本発明の電界発光素子の支持体となるものであ
り、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチック
フィルムやシートなどが用いられるが、ガラス板や、ポ
リエステル、ポリメタアクリレート、ポリカーボネート
、ポリサルホンなどの透明な合成樹脂基板が好ましい。

基板ｌ上には導電層２ａが設けられるが、この導電層２
ａとしては通常、アルごニウム、金、銀、ニッケル、パ
ラジウム、テルル等の金属、インジウム及び／またはス
ズの酸化物などの金属酸化物やヨウ化銅、カーボンブラ
ック、あるいは、ポリ（３−メチルチオフェン）等の導
電性樹脂などにより構成される。

導電層の形成は通常、スパッタリング法、真空蒸着法な
どにより行われることが多いが、銀などの金属微粒子あ
るいはヨウ化銅、カーボンブラック、導電性の金属酸化
物微粒子、導電性樹脂微粉末などの場合には、適当なバ
インダー樹脂溶液に分散し、基板上に塗布することによ
り形成することもできる。さらに、導電性樹脂の場合は
電界重合により直接基板上に薄膜を形成することもでき
る。

上記の導電層は異なる物質で積層することも可能である
。導電層２ａの厚みは、必要とする透明性により異なる
が、透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率が６
０％以上、好ましくは８０％以上透過することが望まし
く、この場合は５０〜１００００人、好ましくは１００
〜５０００人程度である。不透明でよい場合は導電層２
ａは基板ｌと同一でもよい。また、さらには上記の導電
層を異なる物質で積層することも可能である。

第１図の例では導電層２ａは陽極（アノード）として正
孔注入の役割を果たすものである。一方、導電層２ｂは
陰極（カソード）として発光層４に電子を注入する役割
を果たす。導電層２ｂとして用いられる材料は、前記導
電層２ａ用の材料を用いることが可能であるが、効率よ
く電子注入を行うには、仕事関数の低い値をもつ金属が
好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、アル≧ニ
ウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられ
る。導電層２ｂの膜厚は通常、導電層２ａと同様である
。また、第１図には示してはいないが、導電層２ｂの上
にさらに基板ｌと同様の基板を設けることもできる。但
し、導電層２ａと２ｂの少なくとも一方は透明性の良い
ことが電界発光素子としては必要である。このことから
、導電層２ａと２ｂの一方は、１００〜５０００人の膜
厚であることが好ましく、透明性の良いことが望まれる
。

導電層２ａの上には正札注入輸送層３が設けられるが、
正孔注入輸送層３としては、電界を与えられた電極間に
おいてアノードからの正孔を効率よく発光層の方向に輸
送することができる化合物より形成される。

正孔注入輸送化合物としては導電層２ａからの正孔注入
効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送する
ことができる化合物であることが必要である。そのため
には、イオン化ポテンシャルが小さく、しかも正孔移動
度が大きく、さらに安定性にすぐれトラップとなる不純
物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが
要求される。

このような正札注入輸送化合物は例えば、特開昭５９−
１９４３９３の第５〜６頁及び米国特許第４１７５９６
０号の第１３〜１４欄に解説されるものなどが挙げられ
る。これら化合物の好ましい具体例としては、Ｎ、Ｎ’
−ジフェニル−Ｎ。

Ｎ’　−（３〜メチルフエニル）−１，１’　−ビフェ
ニル−４，４′−ジアミン：ｔ、ｔ’　−ビス（４−’
；−ｐ−）リルアミノフェニル）シクロヘキサン：４，
４’−ビス（ジフェニルアミノ）クワドロフェニルなど
の芳香族アミン系化合物が挙げられる。

正孔注入輸送層３は塗布法あるいは真空蒸着法により前
記導電層２ａ上に積層することにより形成される。

塗布の場合は、正孔注入輸送化合物を１種または２種以
上と必要により正孔のトラップにならないバインダー樹
脂や、レベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添
加し溶解した塗布溶液を調整し、スピンコード法などの
方法により導電層２ａ上に塗布し、乾燥して正孔注入輸
送層３を形成する。バインダー樹脂としては、ポリカー
ボネート、ボリアリレート、ポリエステル等が挙げられ
る。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下
させるので、少ない方が望ましく、５０重量％以下が好
ましい。

正孔注入輸送層の膜厚は通常１００〜３０００人、好ま
しくは３００〜１０００人である。この様に薄い膜を一
様に形成するためには、真空蒸着法がよく用いられる。

第１図において有機発光層４は正孔注入輸送層３の上に
通常は積層される。この層は導電層２ｂからの電子を正
孔注入輸送層３の方向へ輸送する役割と正孔と電子の再
結合の際に発光をもたらす役割を同時に兼ねている。そ
のような条件を満たす材料としては、テトラフェニルブ
タジェンやクマリンなどの芳香族化合物（特開昭５７−
５１７８１）や８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム
錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３）など
が挙げられる。

本発明の電界発光素子は上記の有機発光化合物として前
記の一般式（Ｉ）で表わされる化合物から選ばれること
を特徴とする。

前記一般式（１）において、Ａ及びＢは置換基を有して
いてもよい芳香族炭化水素基を示し、フェニル基、ナフ
チル基、フェナンスレン基等から選ばれ、置換基として
は、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子
、メチル基、エチル基等の炭素数１〜６のアルキル基；
メトキシ基、エトキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ
基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の
炭素数１〜６のアルコキシ基を有するアルコキシカルボ
ニル基；メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基
等の炭素数１〜６のアルコキシスルホニル基；シアノ基
、アミノ基、ジメチルアミノ基、ニトロ基等が挙げられ
る。

Ｘは置換基を有していてもよい窒素原子、硫黄原子、酸
素原子、セレン原子を示し、窒素原子に結合する置換基
としては、水素原子、炭素数１〜２８のアルキル基等の
アルキル基；メトキシエチル基、エトキシエチル基等の
アルコキシアルキル基；メトキシ−エトキシエチル基、
ｎ−ブトキシエトキシエチル基等のアルコキシアルコキ
シアルキル基；メトキシエトキシエトキシエチル基、エ
トキシエトキシエトキシエチル基等のアルコキシアルコ
キシアルコキシアルキル基；フェニルオキシエチル基、
ナフチルオキシエチル基、Ｐ−クロロフェニルオキシエ
チル基等の置換されていてもよいアリールオキシアルキ
ル基：ベンジル基、フェネチルＬ　ｐ−クロロベンジル
基、ｐ−ニトロベンジル基等の置換されていてもよいア
リールアルキル基；シクロヘキシルメチル基、シクロヘ
キシルエチル基、シクロペンチルエチル基等のシクロア
ルキルアルキル基；アリルオキシエチル基、３−ブロモ
アリルオキシエチル基等の置換されていてもよいアルケ
ニルオキシアルキル基；シアノエチル基、シアノメチル
基等のシアノアルキル基；ヒドロキシエチル基、ヒドロ
キシメチル基等のヒドロキシアルキル基；テトラヒドロ
フリル基、テトラヒドロフリルエチル基等のテトラヒド
ロフリルアルキル基等の置換または非置換のアルキル基
、アリル基、２−クロロアリル基等の置換または非置換
のアルケニル基、フェニル基、ｐ−メチルフェニル基、
ナフチル基、ｍ−メトキシフェニル基等の置換または非
置換のアリール基、シクロヘキシル基、シクロペンチル
基等のシクロアルキル基が挙げられる。

Ｙは窒素原子、または置換基を有してもよい炭素原子で
、置換基としては水素原子、シアノ基、次式で表わされ
るアミド基ニーＣ０ＮＨ，、−ＣＯＮＨＲ，−ＣＯＮＲＲ’（上式で
Ｒ，Ｒ’はフェニル基等の芳香族炭化水素基または置換
されていてもよいアルキル基を示す）、次式で表わされ
るエステル基：　−ＣＯＯＲ（上式でＲはフェニル基等
の芳香族炭化水素基または置換されていてもよいアルキ
ル基を示す）、１〜２８個の炭素原子を有するアルキル
基、カルボキシル基、置換されていてもよいフェニル基
、ナフチル基、フェナントリル基等の芳香族炭化水素基
；置換されていてもよいチエニル基、ピロリル基、チア
ゾリル基、フリル基、オキサシリル基、ベンゾチエニル
基、ベンゾフラニル基、インドリル基、ピリジル基等の
芳香族複素環基等が挙げられる。

これらの化合物の合成法は又賀らによって、Ｊ。

Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ　１ｃ、Ｃｈｅｍ、の１８巻、１
０７３頁（１９８１年〉；同２６巻、２１５頁（１９８
，９年）に示されている。

このようにして得られる上記化合物を具体的に以下の式
（ｎ）〜（ＸＶＩ）に例示する。

０Ｃｚ）ＩｓＱＣ，ＨＳ（Ｖｌ）（■）ＣＩ。

（■）（Ｘ）（ＩＸ）（ＸＩ）（ＸＩ）（ＸＩＶ）（ＸＶ）式（ＸＩＶ）〜（ＸＶＩ）に示す化合物では共鳴構造の
ため、５員環のＮＨ基は残りの２個の窒素原子の位置に
あってもさしつかえない。

これら（Ｉ［）から（ＸＶＩ）の化合物はいずれも強い
蛍光性を示し、有機発光層の化合物として好適である。

有機発光層４の膜厚は通常１００〜２０００人、好まし
くは３００〜１０００人である。

有機発光層４も正孔注入輸送層と同様の方法で形成する
ことができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。真空
蒸着法で形成した有機薄膜は長期間の放置の後に凝集し
て劣化することがよくみられるが、本発明における有機
発光化合物はこの点においても優れている。

尚、本発明の電界発光素子は第１図とは逆の構造、すな
わち、基板上に導電層２ｂ、有機発光層４、正孔注入輸
送層３、導電層２ａの順に積層することも可能であり、
既述した様に少なくとも一方が透明性の高い２枚の基板
の間に本発明の電界発光素子を設けることも可能である
。

（発明の効果）本発明の電界発光素子によれば、導電層（アノード）／
正孔注入輸送層／発光層／導電層（カソード）、が基板
上に順次設けられ、しかも、発光層に特定の化合物を採
用しているため、両温電層を電極として電圧を印加した
場合、低い駆動電圧で実用上十分な輝度の発光を得るこ
とができる。

従って、本発明の電界発光素子はフラットパネル・デイ
スプレィ（例えば壁掛はテレビ）の分野や面発光体とし
ての特徴を生かした光源（例えば、複写機の光源、液晶
デイスプレィや計器類のバックライト光源）、表示板、
標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は大きいも
のである。

（実施例）次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが
、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例の記
載に限定されるものではない。

実施例１第１図に示す構造の電界発光素子を製造した。

すなわち、ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物（Ｉ
Ｔｏ）透明導電膜を１０００人堆積したものを、トルエ
ン、イソプロピルアルコールで超音波洗浄したのち、そ
の上に正孔注入輸送層として下記の構造式（１）で示し
た芳香族アミン化合物を真空蒸着法により５００人の膜
厚で蒸着した。

蒸着時の真空度は６Ｘ１０−’Ｔｏｒｒであった。

次に有機発光層として、構造式（ＩＩ）に示した化合物
を正札注入輸送層と同様にして５００人の膜厚で蒸着し
た。

０Ｃｄ（。

最後にカソードとして、マグネシウムと銀の合金電極を
、各々膜厚比で１０：ｌとなるように同時蒸着によって
膜厚１５００人で蒸着した。蒸着時の真空度は６Ｘ　１
０−’Ｔｏ　ｒ　ｒで、光沢のある電極が得られた。

さらに、構造式（ＩＩＩ）、（ＩＶ）に示した化合物に
ついても同様にしてそれぞれ電界発光素子を作製した。

このようにして得られた第１図に示す構造を有する電界
発光素子について、ＩＴＯ電極（アノード）にプラス、
マグネシウム−銀電極（カソード）にマイナスの直流電
圧を印加して発光特性を評価した結果を以下の表に示す
。なお、しきい電圧は輝度が１　（ｃｄ／ｒｒｆ）にな
る電圧を示す。

いずれのセルにおいても低電圧で均一な発光が高い輝度
で得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電界発光素子の構造の例を断面図で示
したものであり、１は基板、２ａ、２ｂは導電層、３は
正孔注入輸送層、４は発光層を表す。

Claims

【特許請求の範囲】　二つの導電層よりなる電極間に、有機正孔注入輸送層
と有機発光層が設けられた有機電界発光素子において、有機発光層が下記一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ａ及びＢは置換基を有していてもよい芳香族炭
化水素基を示し、Ｘは置換基を有していてもよい窒素原
子、硫黄原子、酸素原子、またはセレン原子を示し、Ｙ
は窒素原子、または置換基を有してもよい炭素原子を示
す）で表される化合物を含有することを特徴とする有機電界
発光素子。