JP3547769B2

JP3547769B2 - 電界発光素子

Info

Publication number: JP3547769B2
Application number: JP29135892A
Authority: JP
Inventors: 佳高西尾; 健志佐野; 政行藤田; 孝則藤井; 祐次浜田; 賢一柴田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH06140156A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電界発光素子に関し、特に、有機電子輸送層に新規な有機材料を用いた有機電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の多様化に伴って、ＣＲＴより低消費電力で空間占有容積が少ない平面表示素子のニーズが高まっている。このような平面表示素子としては、液晶、プラズマディスプレイ等があるが、特に最近は、自己発光型で表示が鮮明な電界発光素子が注目されている。
【０００３】
ここで、電界発光素子は構成する材料により、無機電界発光素子と有機電界発光素子とに大別することができ、無機電界発光素子は既に実用化されている。
しかしながら、無機電界発光素子の駆動方式は、高電界の印加によって加速された電子が、発光中心を衝突励起して発光させるという所謂衝突励起型発光であるため、高電圧で駆動する必要がある。このため、周辺機器の高コスト化を招来するという課題を有していた。
【０００４】
これに対し、有機電界発光素子は、電極から注入された電荷が発光体中で再結合して発光するという、所謂、注入型発光であるため、低電圧で駆動することができる。しかも、有機化合物の分子構造を変更することによって任意の発光色を容易に得ることができるといった利点もある。したがって、有機電界発光素子は、これからの表示素子として、非常に有望である。
【０００５】
ここで、有機電界発光素子は、一般に、２層構造〔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）〕或いは３層構造〔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（ＤＨ構造）〕のような素子構造を有している。上記ホール注入電極としては、金やＩＴＯのような仕事関数の大きな電極材料を用い、上記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。また、上記ホール輸送層、発光層、電子輸送層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。上記発光層は、上記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（又は、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記有機電界発光素子の有機材料の選択は、素子の諸特性に大きく影響を与える。この諸特性の中でも、素子の耐久性の向上は重要な課題である。この耐久性を向上させる一つの方法として、有機電子輸送層に製膜性がよく、結晶化しにくい材料を用いる方法がある。
【０００７】
現在、知られている比較的製膜性が良く、結晶化の起こりにくい化合物としては、特願平３−２２２７９３号に記載のオキサジアゾール系化合物がある。
しかしながら、この化合物を有機電子輸送層の材料として用いた電界発光素子も耐久性の良さは充分ではなく、更なる耐久性の向上が必要となっている。
本発明は、上記現状に鑑みなされたものであり、耐久性の高い電界発光素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ホール注入電極と、電子注入電極との間に、有機発光層と有機電子輸送層とを備えた電界発光素子において、前記有機電子輸送層には、複数のオキサジアゾール環を１つのビフェニル基によって連結してなり、各オキサジアゾール環の置換基が３個以上のベンゼン環からなる縮合多環芳香族で構成されたオキサジアゾール系化合物が用いられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の縮合多環芳香族が３個のベンゼン環からなるアントラセン、あるいはフェナントレンであることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の縮合多環芳香族が４個のベンゼン環からなるピレンであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
上記のように構成することにより、以下のような作用が得られる。
先ず、本発明のオキサジアゾール系化合物は、分子内に嵩高い縮合多環芳香族基を有する。製膜された化合物の結晶化は、分子が規則正しく並ぶことによって起こるが、本発明のオキサジアゾール系化合物の場合、この嵩高い縮合多環芳香族基が分子が規則正しく並ぶことを邪魔することにより、製膜後も結晶化を起こしにくく製膜性がよい。
【００１３】
加えて、本発明のオキサジアゾール系化合物は、膜形成を行なった際に、上記特願平３−２２２７９３号に記載のオキサジアゾール系化合物より、有機発光層に用いた化合物となじみが良く、製膜した後の膜の状態が良いという利点を有している。
ここで、本発明のオキサジアゾール系化合物は、一般に、下記化１或いは化２に示すような方法で合成する。尚、反応時間については、各々の化合物により異なっている。
【００１４】
【化１】

【００１５】
【化２】

【００１６】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて以下に、説明を行なう。
（参考例１）
図１は、本発明の一実施例に係る電界発光素子の断面図であり、ガラス基板１
上には、ホール注入電極２と、有機ホール輸送層３と、有機発光層４と、有機電
子輸送層５と、電子注入電極６とが、ガラス基板１側から順に形成されている。
【００１７】
それぞれの部材の材料としては、ホール注入電極２にはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）、有機ホール輸送層３には下記化３に示すジアミン誘導体（ＴＰＤ）、有機発光層４には下記化４に示すペリレン誘導体、有機電子輸送層５には下記化５に示すオキサジアゾール系化合物、電子注入電極６にはＭｇＩｎ合金が、それぞれ用いられている。
【００１８】
【化３】

【００１９】
【化４】

【００２０】
【化５】

【００２１】
ここで、上記構成の電界発光素子を、以下のようにして作製した。
先ず、ガラス基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなるホール注入電極２が形成された基板を、中性洗剤、及び、水により洗浄した後、アセトン中で２０分間、イソプロピルアルコール中で約２０分間超音波洗浄をした。この後、上記ホール注入電極２上に、ジアミン誘導体（ＴＰＤ上記化３に示す）を真空蒸着して有機ホール輸送層３を形成した後、この有機ホール輸送層３上に、ペリレン誘導体（上記化４に示す）を真空蒸着して、有機発光層４を形成した。さらに、有機発光層４上にオキサジアゾール系化合物（上記化５に示す）を真空蒸着して有機電子輸送層５を作製した。しかる後、有機電子輸送層５上に、ＭｇとＩｎとを１０：１の比率で共蒸着して、電子注入電極６を形成して、電界発光素子を作製した。尚、上記蒸着はいずれも、真空度１×１０^−６Ｔｏｒｒ、基板温度２０℃、有機層の蒸着速度２Å／ｓｅｃという条件下で行った。
【００２２】
ところで、上記オキサジアゾール系化合物の合成は、以下のようにして行った。
先ず、下記化６に示すように、市販のカルボキシル基を有する縮合多環芳香族化合物より、Ｃ．ＧｕｎｄｕＲａｏ等の方法（ＯＲＧＡＮＩＣＰＲＥＰＡＲＥＴＩＯＮＳＡＮＤＰＲＯＣＥＤＵＲＥＳＩＮＴ．１２（３−４），Ｐ．２２５−２２８（１９８０））に基づいてエチルエステルを合成した。
【００２３】
【化６】

【００２４】
続いて、下記化７に示すように、上記反応によって得られたエチルエステルを用いて浜田等の方法（日本化学会誌，１９９１，（１１），ｐ．１５４０−１５４８）に基づいて合成した。
【００２５】
【化７】

【００２６】
このように作製した電界発光素子を、以下（ａ1 ）素子と称する。
（参考例２）
有機電子輸送層の材料として、下記化８に示すオキサジアゾール系化合物を用いた以外は、上記参考例１と同様に素子を作製した。
（実施例１）
有機電子輸送層の材料として、下記化９に示すオキサジアゾール系化合物を用いた以外は、上記参考例１と同様に素子を作製した。
（参考例３）
有機電子輸送層の材料として、下記化１０に示すオキサジアゾール系化合物を用いた以外は、上記参考例１と同様に素子を作製した。
【００２７】
【化８】

【００２８】
【化９】

【００２９】
【化１０】

【００３０】
また、オキサジアゾール系化合物の合成も上記参考例１の合成方法と同様の手
順で行なった。
このように作製した電界発光素子を、それぞれ以下（ａ2 ）素子〜（ａ4 ）素
子と称する。
（比較例１、２）
有機電子輸送層の材料として、下記化１１、化１２に示す縮合多環芳香族を有
していないオキサジアゾール系化合物を用いた以外は、上記参考例１と同様に素
子を作製した。
【００３１】
【化１１】

【００３２】
【化１２】

【００３３】
このように、作製した電界発光素子を、それぞれ以下（ｘ1 ）素子、（ｘ2 ）
素子と称する。
〔実験１〕
上記参考例の（ａ 1 ）（ａ 2 ）（ａ 4 ）素子、上記本発明の（ａ 3 ）素子、及び、比較例の（ｘ1 ）素子、（ｘ2 ）素子を用いて、ホール注入電極２側にプラス、電子注入電極５側にマイナスを直流電圧として印加し、発光時間、最高輝度等の発光特性を調べたので、下記表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
発光色は、赤色で発光ピーク波長は６３０ｎｍであった。
表１から明らかなように、本発明の（ａ３）素子は、比較例の（ｘ1 ）素子、（ｘ2 ）素子と比較して、発光時間が長かく、参考例と比べても最高輝度の値が最も高いことが分かる。これは、有機電子輸送層に用いたオキサジアゾール系化合物の製膜性が良く、結晶化しにくいため、化合物の結晶化による素子の破壊を抑えることができたためと考えられる。
【００３６】
更に、製膜性の向上について調べるために、以下のような実験を行った。
〔実験２〕
上記（ａ_１）素子、（ａ_４）素子、及び、（ｘ_１）素子（ｘ_２）素子を用いて、製膜状態を調べたので、その結果を図２に示す。
具体的な実験条件としては、作成した素子を発光させずそのまま放置した場合の、素子１ｍｍ^２当たりの結晶領域の経時変化を調べた。
【００３７】
図２から明らかなように、（ｘ1 ）素子（ｘ2 ）素子と比較して、参考例の（ａ1 ）素子、（ａ4 ）素子は、約１／２〜１／３結晶が発生しにくく、また結晶の成長も遅く製膜性が良いことがわかる。
〔その他の事項〕
上記実施例では素子構造が、３層構造についての説明を行なったが、２層構造の内でも、電子注入電極とホール注入電極との間に有機電子輸送層と、有機発光層とを有するＳＨ−Ｂ構造のもので同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、上記実施例では、縮合多環芳香族がアントラセン、または、ナフタレンであるオキサジアゾール系化合物についてしか述べていないが、本発明はこれに限らず、縮合多環芳香族としてフェナントレン、ピレンを用いることもできる。
これに加えて、複数のオキサジアゾール環の間に、アルキル鎖が存在するオキサジアゾール系化合物も用いることができる。
【００３９】
更に、ホール注入電極として、上記実施例ではＩＴＯ膜を用いたが、この他に金の半透明膜等、仕事関数が高く、透明性が高いものであれば用いることができる。
また、有機ホール輸送材料として、上記化１に示すジアミン誘導体（ＴＰＤ）を用いたが、他の各種ジアミン誘導体（Ｙ．Ｔａｋｅｓｈｉｔａｅｔ．ａｌ．，ＲｅｐｏｒｔｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＰｏｌｙｍｅｒＰｈｙｓｉｃｓｉｎＪａｐａｎ，ｖｏｌ．３０，５０３（１９８７））やポリビニルカルバゾール（Ｔ．Ｆｕｊｉｉｅｔａｌ．，Ｊ．ＰｈｏｔｏＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉ．ａｎｄＴｅｃｈ．，ｖｏｌ．４，１３５（１９９１））等も用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製膜性に優れ、結晶化しにくい縮合多環芳香族基を有するオキサジアゾールを複数有したオキサジアゾール系化合物を、有機電子輸送層の材料として用いることにより、電界発光素子の耐久性が向上するという効果を奏した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例にかかる電界発光素子の断面図である。
【図２】電界発光素子１ｍｍ^２当たりの結晶領域の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ガラス基板
２ホール注入電極
３有機ホール輸送層
４有機発光層
５有機電子輸送層
６電子注入電極

Claims

ホール注入電極と、電子注入電極との間に、有機発光層と有機電子輸送層とを備えた電界発光素子において、前記有機電子輸送層には、複数のオキサジアゾール環を１つのビフェニル基によって連結してなり、各オキサジアゾール環の置換基が３個以上のベンゼン環からなる縮合多環芳香族で構成されたオキサジアゾール系化合物が用いられていることを特徴とする電界発光素子。
上記縮合多環芳香族が、３個のベンゼン環からなるアントラセン、あるいはフェナントレンであることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。
上記縮合多環芳香族が、４個のベンゼン環からなるピレンであることを特徴とする請求項１記載の電界発光素子。