JP4129990B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

Description

本発明は有機電界発光素子に関し、特に、発光層の緑色発光物質に関する。

近年、表示装置の大型化に伴い、空間に占める割合が少ない平面表示素子に対する要求が増大している。このような平面表示素子の一つとして、有機発光ダイオード(ＯＬＥＤ)とも呼ばれる有機電界発光素子がある。そして、有機電界発光素子の技術は急速に発展しており、既に様々なプロトタイプ品が市場にて発表されている。

有機電界発光素子は、エキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ：励起子）を発生させるための電子と正孔の一対を形成するために、電荷が陽極と陰極の間に形成された有機層に注入され、励起状態のエキシトンが光を放射するために基底状態に落ちる、という形で光を放射する。有機電界発光素子は、プラスチックのようなフレキシブルな透明基板上に形成でき、プラズマディスプレイパネルや無機電界発光ディスプレイに比べて低電圧(１０Ｖ未満)で駆動するという利点を有する。

また、有機電界発光素子は、電力消耗が比較的少なく、多様な色が得られるという利点を有する。
さらに、有機電界発光素子は緑、青、赤の３色を表すことができる。したがって、有機電界発光素子は、次世代のフルカラーディスプレイとして、多くの人々の関心を集めている。

有機電界発光素子は、発光層を形成する物質によって、青色、緑色又は赤色を放射を実現し得る。特に、緑色発光のための発光層は、ホスト物質にドーパントをドーピングすることによって作られる。
ペリレン、クマリン、ピレン、アントラセン、及びこれらの誘導体であるＡｌｑ₃などの
錯化剤が通常使用される。

しかしながら、有機電界発光素子の緑色発光を実現する上で、ある程度の色純度と発光効率が低下することが最大の問題である。
従来の緑色発光物質は、光の放出の間、長波長の光を放出するという問題と、高いドーピング密度下で色純度と発光効率のさらなる低下という問題を有していた。

したがって、本発明は、従来技術の限界と不利点に起因する一つ以上の問題を実質的に除去する有機電界発光素子を示すものである。
本発明の目的は、有機電界発光素子を提供することである。
本発明の更なる利点、目的、特徴は、後述に部分的には記述され、部分的には以下記載を精査すれば当業者には明らかであり、若しくは発明の実施から確認し得る。本発明の目的と他の利点は、ここに書かれた説明及び請求項、及び添付図面において特に指摘された構造によって、実現し到達し得る。

ここに具体化され広く記述されるように、上記目的と他の利点を本発明の目的にしたがって得るためには、本発明による有機電界発光素子は、基板と、基板上に形成された第１及び第２電極と、第１及び第２電極の間に形成された発光層とを含み、発光層は複数物質を
有し、そしてドーパントとして化学式１を用いる緑色発光物質である。

ここで、Ａ１及びＡ２のうち少なくとも一方は置換又は非置換の芳香族基、ヘテロ環基、脂肪族基、水素原子から選択される。

前記化学式１の物質の質量％は、前記発光層の総質量の０．１−４９．９質量％である。

化学式１の物質と共に発光層を形成する物質は、下記化学式２の構造として形成される。
［化学式２］
Ｂ１−Ｘ−Ｂ２
ここで、Ｘは融合化芳香族化合物であり、Ｂ１及びＢ２のうち少なくとも一方はアリール、アルキルアリール、アルコキシアリール、アリールアミノアリール、アルキルアミノ及びアリールアリルからなる群から選択される。

Ｘはナフタレン、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ペリレン、キノリン及びイソキノリンからなる群から選択されるものである。
前記Ｂ１及びＢ２のうち少なくとも一方は、フェニル、ビフェニル、ピリジル、ナフチル、トリチルフェニル、ビフェニレニル、アントリル、フェナントリル、ピレニル、ペリレニル、キノリル、イソキノリル、フルオレニル、テルフェニル、トリル、キシリル、メチルナフチル及び水素から選択される。

前記Ａ１及びＡ２のうち少なくとも一方は、フェニル、ビフェニル、ピリジル、ナフチル、キノリル、イソキノリル、フルオレニル、テルフェニル、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及び第三ブチルから選択される。

それぞれ置換されたＡ１及びＡ２の前記置換基は少なくとも一つであり、アルキル、アリール、アルコキシ、アルキルアミノ、ハロゲン、アリールオキシ、アリールアミノ、アルキルシリル、アリールシリル及び水素の中から選択される。

前記置換基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、第三ブチル、シクロヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ジメチルアミノ、トリメチルシリル、フッ素、塩素、フェノキシ、トリルオキシ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジフェニルアミノ及びトリフェニルシリルから選択される一種である。

本発明における前述の概略的な説明と後述の詳細な説明のどちらも例示的及び説明的であって、権利請求された発明のさらなる説明を提供することを意図したものであることが理解される。

本発明の好ましい実施態様及び実施例が詳細に言及される。
本発明において、第１電極と第２電極の間に形成された発光層は、複数物質及びドーパントとして下記化学式１を用いる緑色物質を含む。

ここで、Ａ１及びＡ２のうち少なくとも一方は置換又は非置換の芳香族基、ヘテロ環基、脂肪族基、水素原子から選択される。

前記化学式１の物質の質量％は、前記発光層の総質量の０．１−４９．９質量％である。化学式１の物質と共に発光層を形成する物質は、化学式２として構成される。
［化学式２］
Ｂ１−Ｘ−Ｂ２
ここで、Ｘは融合化芳香族化合物から選択され、特に、ナフタレン、フルオレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ペリレン、キノリン及びイソキノリンからなる群から選択される。

また、Ｂ１及びＢ２のうち少なくとも一方は、アリール、アルキルアリール、アルコキシアリール、アリールアミノアリール、アルキルアミノ及びアリールアリルからなる群から選択され得、特に、フェニル、ビフェニル、ピリジル、ナフチル、トリチルフェニル、ビフェニレニル、アントリル、フェナントリル、ピレニル、ペリレニル、キノリル、イソキノリル、フルオレニル、テルフェニル、トリル、キシリル、メチルナフチル及び水素から選択され得る。

ここで、化学式１の物質と共に発光層を形成する物質は、下記化学式のうちの一種である。

また、化学式１の場合、Ａ１及びＡ２のうち少なくとも一方は置換又は非置換の芳香族基、ヘテロ環基、脂肪族基、水素原子から選択される。
特に、Ａ１及びＡ２のうち少なくとも一方は、フェニル、ビフェニル、ピリジル、ナフチル、キノリル、イソキノリル、フルオレニル、テルフェニル、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及び第三ブチルから選択され得る。

ここで、置換されたＡ１及びＡ２の各置換基は少なくとも一つであり、アルキル、アリール、アルコキシ、アルキルアミノ、ハロゲン、アリールオキシ、アリールアミノ、アルキルシリル、アリールシリル及び水素から選択される。
例えば、前記Ａ１及びＡ２の置換基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、第三ブチル、シクロヘキシル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ジメチルアミノ、トリメチルシリル、フッ素、塩素、フェノキシ、トリルオキシ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジフェニルアミノ及びトリフェニルシリルから選択され得る。

特に、置換又は非置換のＡ１及びＡ２のうち少なくとも一方は下記化学式の一種であり得、Ａ１及びＡ２の置換基は下記の構造式を有する官能基から選択される。

緑色発光物質は下記の化学式のうち少なくとも一種である。

本発明の有機発光素子によれば、緑色発光物質として使用されるＮ，Ｎ’−ジ−ナフタレン−２−イル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｐ−トリル−アントラセン−９，１０−ジアミンは次のように合成される。

（１）Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−アントラセン−９，１０−ジアミンの合成。

まず、９，１０−ジブロモアントラセン３ｇ（０．００８９ｍｏｌ）、ジフェニルアミン３．７８ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、ＢＩＮＡＰ［（２，２’−ビス（ジフェニルフォスフィノ）−１，１’−ビナフチル）］０．０５５ｇ（１％ｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）₂［パ
ラジウム（ＩＩ）アセテート］０．０２ｇ（１％ｍｏｌ）、ＮａＯ^tＢｕ（第三ブトキシ
ドナトリウム）（３．４ｇ、０．０３６ｍｏｌ）、及びトルエン１００ｍｌを、２４時間還流させるために、２口丸底フラスコに入れる。
反応終了後、２口丸底フラスコを常温に冷却し、反応溶媒であるトルエン約６０ｍｌを減圧化での蒸留によって除去する。
トルエン４０ｍｌを除いた溶液に、メタノール（１００ｍｌ）を加えると、沈殿物が得られる。そして沈殿物を濾過し、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−アントラセン−９，１０−ジアミンの黄色固体物質を得た。

（２）Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−アントラセン−９，１０−ジ
アミンの合成

まず、９，１０−ジブロモアントラセン３ｇ（０．００８９ｍｏｌ）、フェニル−ｍ−トリル−アミン５．２１ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、ＢＩＮＡＰ０．５２ｇ（１％ｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）₂０．０２ｇ（１％ｍｏｌ）、ＮａＯ^tＢｕ３．４ｇ（０．０３６ｍｏｌ）及びトルエン１００ｍｌを、２４時間還流させるために、２口丸底フラスコに入れる。
反応終了後、２口丸底フラスコを常温に冷却し、反応溶媒であるトルエン約６０ｍｌを減圧化での蒸留によって除去する。

得られた溶液は、水及びメタノール（１００ｍｌ）を用いてトルエンを除去した粗生成物から抽出される。
メチレンクロリド層は分離され、そして、減圧下での蒸留によってメチレンクロリドを除去するために、硫酸マグネシウムを用いて得られた溶液から除去される。

次に、メチレンクロリドの除去によって得られた固体物質を洗浄するために、メタノールがそこに加えられる。そして、固体物質を濾過し、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｍ−トリル−アントラセン−９，１０−ジアミンの黄色固体物質を得た。

（３）Ｎ，Ｎ’−ジ−ナフタレン−２−イル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｐ−トリル−アントラセン−９，１０−ジアミンの合成

まず、９，１０−ジブロモアントラセン３ｇ（０．００８９ｍｏｌ）、ナフタレン−２−イル−ｐ−トリル−アミン５．２１ｇ（０．０２２ｍｏｌ）、ＢＩＮＡＰ０．５２ｇ（１％ｍｏｌ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）₂０．０２ｇ（１％ｍｏｌ）、ＮａＯ^tＢｕ３．４ｇ（０．０３６ｍｏｌ）及びトルエン１００ｍｌを、２４時間還流させるために、２口丸底フラスコに入れる。
反応終了後、２口丸底フラスコを常温に冷却し、反応溶媒であるトルエン約６０ｍｌを減圧化での蒸留によって除去する。

得られた溶液は、水及びメタノール（１００ｍｌ）を用いてトルエンを除去した粗生成物から抽出される。メチレンクロリド層は分離され、そして、減圧下での蒸留によってメチレンクロリドを除去するために、硫酸マグネシウムを用いて得られた溶液から除去される。

次に、メチレンクロリドの除去によって得られた固体物質を洗浄するために、メタノールがそこに加えられる。そして、固体物質を濾過し、Ｎ，Ｎ’−ジ−ナフタレン−２−イル−Ｎ，Ｎ’−ジ−ｐ−トリル−アントラセン−９，１０−ジアミンの黄色固体物質を得た。

以下、本発明に係る有機電界発光素子の好適な実施態様を説明する。

ＩＴＯガラス基板を３ｍｍ×３ｍｍの大きさとなるようにパターニングした。その後、パターン化ＩＴＯガラス基板を洗浄した。
基板を真空チャンバーに装着し、基礎圧力を１×１０^-6Ｔｏｒｒに設定し、 そしてＩＴ
Ｏ上にＣｕＰＣ（２００Å）、ＮＰＢ（５００Å）、発光層（３００Å）、Ａｌｑ₃（５
００Å）、ＬｉＦ（５Å）、Ａｌ（１，０００Å）の順序で続けて蒸着した。
このとき、発光層の第一ホストは以下の物質を含み、ホストと混入物質の混合比率は１：０．０１であった。

［実施例１］
化学式Ｇ−２を有するドーパントを用いて約１ｍＡの電流を流したとき、電圧は約７．４８Ｖであり、輝度は約１５２７ｃｄ／ｍ²を示し、この時ＣＩＥ（Ｃｏｍｍｉｓｉｏｎ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ Ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ：国際証明委員会）ｘ＝０．２２０、ｙ＝０．５５５であった。

［実施例２］
化学式Ｇ−３を有するドーパントを用いて約１ｍＡの電流を流したとき、電圧は約７．１２Ｖであり、輝度は約１４５５ｃｄ／ｍ²を示し、この時ＣＩＥ ｘ＝０．２５４、ｙ＝
０．６１９であった。

［実施例３］
化学式Ｇ−３２を有するドーパントを用いて約１ｍＡの電流を流したとき、電圧は約７．７４Ｖであり、輝度は約１４４１ｃｄ／ｍ²を示し、この時ＣＩＥ ｘ＝０．２９７、ｙ
＝０．６１５であった。

ここで、ＣｕＰＣ、ＮＰＢ、Ａｌｑ₃の構造式は以下の通りである。

本発明は緑色発光物質であり、緑色の色純度及び高い発光効率を有する有機電界発光素子は本発明による優れた色純度を有するような物質を用いて得られる。

本発明の精神又は範囲から離れることなくして、本発明において多様な変更及び変形を為すことが可能であることは、当業者にとって明らかである。
したがって、本発明は、添付された請求項及びその均等物の範囲内にあることを条件にこの発明の変更及び変形を包含することを、意味するものである。

Claims (1)

1. 基板と、
   前記基板の上に形成された第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極及び第２電極の間に形成された発光層とからなり、該発光層はドーパントとして下記化学式
   

   

   で表される少なくとも一種の緑色発光物質を含み、さらに、下記化学式
   

   

   で表されるホスト物質を含み、
   該ホスト物質と前記緑色発光物質の混合比率は１：０．０１であることを特徴とする有機電界発光素子。