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JP2974845B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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JP2974845B2
JP2974845B2 JP4064291A JP6429192A JP2974845B2 JP 2974845 B2 JP2974845 B2 JP 2974845B2 JP 4064291 A JP4064291 A JP 4064291A JP 6429192 A JP6429192 A JP 6429192A JP 2974845 B2 JP2974845 B2 JP 2974845B2
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竜史 村山
正治 野村
義一 佐藤
重夫 山村
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Nippon Kayaku Co Ltd
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  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエレクトロルミネッセン
ス素子に関し、特に陽極、有機化合物からなる正孔輸送
層、有機化合物からなる発光層、有機化合物からなる電
子輸送層及び陰極が順に積層された有機エレクトロルミ
ネッセンス素子、並びにかかる有機エレクトロルミネッ
センス素子において上記電子輸送層を有さない有機エレ
クトロルミネッセンス素子に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の有機エレクトロルミネッセンス
素子として、図1に示すように、陰極である金属電極1
と陽極である透明電極2との間に、互いに積層された有
機蛍光体薄膜(発光層)3及び有機正孔輸送層4が配さ
れた2層構造のものが知れている。図2に示すように、
金属電極1と透明電極2との間に互いに積層された有機
電子輸送層5、発光層3及び有機正孔輸送層4が配され
た3層構造のものが知れている。ここで、有機正孔輸送
層4は陽極から正孔を注入させ易くする機能と電子をブ
ロックする機能とを有し、有機電子輸送層5は陰極から
電子を注入させ易くする機能を有している。
【0003】これら有機エレクトロルミネッセンス素子
において、透明電極2の外側にはガラス基板6が配され
ている。金属電極1から注入された電子と透明電極2か
ら注入された正孔との再結合によって、励起子が生じ、
この励起子が放射失活する過程で光を放ち、この光が透
明電極2及びガラス板6を介して外部に放出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、テトラフェニルブタジエン化合物からなる蛍光体の
発光層を有し青色で比較的高輝度発光が得られる有機エ
レクトロルミネッセンス素子であっても、輝度について
充分満足なものではなかった。また、蛍光体の結晶化が
速く、陰極金属を成膜し難い等素子作成上問題があっ
た。
【0005】本発明は、上述した従来の要望を満たすべ
くなされたものであって、有機蛍光体を効率良く高輝度
にて発光させることができ長寿命の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によるエレクトロ
ルミネッセンス素子は、陽極、有機化合物からなる正孔
輸送層、有機化合物からなる発光層、有機化合物からな
る電子輸送層及び陰極が順に積層された有機エレクトロ
ルミネッセンス素子であって、前記電子輸送層が下記化
学式1で示されるクマリン化合物
【0007】
【化1】
【0008】{上記化学式1中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、場合によりR1とR2とは結合して環を形
成してもよく、X及びYは、それぞれ独立に、下記化学
式2
【0009】
【化2】
【0010】(上記化学式2中、R3及びR4は、それぞ
れ独立に水素原子、炭素数1〜16のアルキル基、置換
基を有していても良いフェニル基、炭素数1〜8のアル
キルアミノアルキル基、若しくは炭素数1〜8のアルコ
キシアルキル基を表す)で示される官能基、炭素数1〜
5のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基又は下記化学
式3で表されるクマリン誘導体のアミノ基
【0011】
【化3】
【0012】(上記化学式3中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、又はR1とR2とは結合して芳香環を形成
する炭素原子を示す)を表わし、Zは−O−,−S−,
又は−NH−を表す}からなることを特徴とする。ま
た、本発明によるエレクトロルミネッセンス素子は、陽
極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機化合物からな
る発光層及び陰極が順に積層された有機エレクトロルミ
ネッセンス素子であって、前記発光層が下記化学式1で
示されるクマリン化合物
【0013】
【化1】
【0014】{上記化学式1中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、場合によりR1とR2とは結合して環を形
成してもよく、X及びYは、それぞれ独立に、下記化学
式2
【0015】
【化2】
【0016】(上記化学式2中、R3及びR4は、それぞ
れ独立に水素原子、炭素数1〜16のアルキル基、置換
基を有していても良いフェニル基、炭素数1〜8のアル
キルアミノアルキル基、若しくは炭素数1〜8のアルコ
キシアルキル基を表す)で示される官能基、炭素数1〜
5のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基又は下記化学
式3で表されるクマリン誘導体のアミノ基
【0017】
【化3】
【0018】(上記化学式3中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、又はR1とR2とは結合して芳香環を形成
する炭素原子を示す)を表わし、Zは−O−,−S−,
又は−NH−を表す}からなることを特徴とする。
【0019】
【作用】本発明によれば、効率良く高輝度で発光させる
ことができる有機エレクトロルミネッセンス素子が得ら
れる。
【0020】
【実施例】以下、本発明を図に基づいて詳細に説明す
る。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、図
1及び2に示した構造の有機エレクトロルミネッセンス
素子と同様であって、図2に示すように、一対の金属陰
極1と透明陽極2との間に電子輸送層5、発光層3及び
正孔輸送層4を順に成膜した構造を有する。または、図
1に示ように、一対の金属陰極1と透明陽極2との間に
発光層3及び正孔輸送層4を薄膜として積層、成膜した
構造でも良い。いずれの場合でも、電極1,2について
一方が透明であればよい。例えば陰極1には、アルミニ
ウム、マグネシウム、インジウム、銀又は各々の合金等
の仕事関数が小さな金属からなり厚さが約 100〜5000Å
程度のものを用い得る。また、例えば陽極2には、イン
ジウムすず酸化物(以下、ITOともいう)等の仕事関
数の大きな導電性材料からなり厚さが1000〜3000Å程度
で、又は金で厚さが 800〜1500Å程度のものを用い得
る。なお、金を電極材料として用いた場合には、電極は
半透明の状態となる。
【0021】図2に示すように有機正孔輸送層4には、
例えば下記化学式4のトリフェニルアミン誘導体、更に
下記化学式5〜15のCTM(Carrier Transmitting M
aterials)として知られる化合物を用い得る。
【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】図2に示すように発光層3としては、テト
ラフェニルブタジエン化合物を含む蛍光体薄膜が好まし
く用いられる。かかる発光層3の膜厚は1μm以下に設
定される。発光層3としては、下記化学式16〜25の
化合物も用いられる。
【0035】
【化16】
【0036】
【化17】
【0037】
【化18】
【0038】
【化19】
【0039】
【化20】
【0040】
【化21】
【0041】
【化22】
【0042】
【化23】
【0043】
【化24】
【0044】
【化25】
【0045】図2に示すように電子輸送層5としては、
化学式1で示される一般式の化合物が用いられる。ま
た、化学式1なる一般式の化合物は、図1に示す電子輸
送層5を有さない有機エレクトロルミネッセンス素子の
場合、発光層3として用いることもできる。すなわち、
有機エレクトロルミネッセンス素子において、電子輸送
層5または発光層3は、下記化学式1で示されるクマリ
ン化合物
【0046】
【化1】
【0047】{上記化学式1中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、場合によりR1とR2とは結合して環を形
成してもよく、X及びYは、それぞれ独立に、下記化学
式2
【0048】
【化2】
【0049】(上記化学式2中、R3及びR4は、それぞ
れ独立に水素原子、炭素数1〜16のアルキル基、置換
基を有していても良いフェニル基、炭素数1〜8のアル
キルアミノアルキル基、若しくは炭素数1〜8のアルコ
キシアルキル基を表す)で示される官能基、炭素数1〜
5のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基又は下記化学
式3で表されるクマリン誘導体のアミノ基
【0050】
【化3】
【0051】(上記化学式3中、R1及びR2は、それぞ
れ独立に、水素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル
基、置換基を有していても良いフェニル基、若しくはシ
アノ基を表し、又はR1とR2とは結合して芳香環を形成
する炭素原子を示す)を表わし、Zは−O−,−S−,
又は−NH−を表す}から形成される。以下、本発明で
用いられるクマリン化合物の具体例を化学式26〜43
に示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0052】
【化26】
【0053】
【化27】
【0054】
【化28】
【0055】
【化29】
【0056】
【化30】
【0057】
【化31】
【0058】
【化32】
【0059】
【化33】
【0060】
【化34】
【0061】
【化35】
【0062】
【化36】
【0063】
【化37】
【0064】
【化38】
【0065】
【化39】
【0066】
【化40】
【0067】
【化41】
【0068】
【化42】
【0069】
【化43】
【0070】[実施例1]電子輸送層として、膜厚100
Åの上記化学式26のクマリン化合物の薄膜を用いた図
2の如き構造の電界発光素子を作製した。有機正孔輸送
層には、膜厚500Åの上記化学式4のトリフェニルアミ
ン誘導体の薄膜を用いた。
【0071】発光層として、膜厚200Åの下記化学式4
4のテトラフェニルブタジエンの薄膜を用いた。
【0072】
【化44】
【0073】陰極である金属電極には、膜厚1100Åのマ
グネシウム−銀合金の薄膜を用いた。陽極である透明電
極には、膜厚1500ÅのITOの薄膜を用いた。以上の構
成の電界発光素子の各薄膜は、真空蒸着法によって、真
空度1.0×10-5Torr以下、蒸着速度4.0Å/秒の条
件下で成膜した。
【0074】この電界発光素子の発光特性を図3に示
す。比較例として、図3に、電子輸送層を用いない、図
1の如き従来構造の電界発光素子の発光特性を示す。こ
の素子の有機正孔輸送層、有機発光層、陰極金属の各薄
膜は、上記実施例と同時に、同一膜厚により成膜した。
【0075】図3において、実線は、電子輸送層として
上記化学式26のクマリン化合物の薄膜を用いた本実施
例の、電流密度に対しての発光輝度及び発光効率の変化
を示し、破線は、電子輸送層を用いない上記比較例の、
電流密度に対しての発光輝度及び発光効率の変化を示
す。上記の如く作製された実施例の電界発光素子におい
ては、両電極間に18V印加時に、0.38A/cm2の電流が
流れ、波長465nmにピークをもつ発光スペクトル(色
純度は、CIE色度座標(1931)でX=0.1551,Y=0.
2077)で1890cd/m2の青色発光を得た。
【0076】また、比較例の電界発光素子においては、
両電極間に18V印加時に、0.30A/cm2の電流が流
れ、波長455nmにピークをもつ発光スペクトル(色純
度は、CIE色度座標(1931)でX=0.1483,Y=0.152
4)で150cd/m2の青色発光を得た。また、図3に示すよ
うに、比較例の従来の電界発光素子と、本実施例の電子
輸送層を用いた素子との、発光輝度107cd/m2における発
光効率を比較すると、従来のものが発光効率0.01 lm/W
であるに対し、本実施例のものは発光効率0.22 lm/Wで
あり、従来の素子より20倍以上発光効率が向上してい
る。
【0077】[実施例2]発光層として、膜厚500Åの
上記化学式26のクマリン化合物の薄膜を用いた。有機
正孔輸送層には膜厚500Åの上記化学式4のトリフェニ
ルアミン誘導体を用いた。陰極である金属電極には、膜
厚1100Åのマグネシウム−銀合金の薄膜を用いた。陽極
である透明電極には、膜厚1500ÅのITOの薄膜を用い
た。
【0078】以上の電界発光素子の各薄膜は、真空蒸着
法によって、真空度1.0×10-5Torr以下、蒸着速度4.0Å
/秒の条件下で成膜された。この電界発光素子の両電極
間に19V印加すると、0.23A/cm2の電流が流れ、波長5
05nmにピークをもつ発光スペクトル(色純度は、CIE
色度座標(1931)で、X=0.2702,Y=0.5376)で600c
d/m2の青緑色の発光を得た。
【0079】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による有機
エレクトロルミネッセンス素子においては、有機化合物
からなり互いに積層された電子輸送層、発光層及び正孔
輸送層が陰極及び陽極間に配された構成の有機エレクト
ロルミネッセンス素子であって、電子輸送層(電子輸送
層を有さない場合は発光層)が、上記化学式1のクマリ
ン化合物を含む薄膜からなるので、効率良く高輝度で長
期間に亘って発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構
造図である。
【図2】 有機エレクトロルミネッセンス素子の概略構
造図である。
【図3】 有機エレクトロルミネッセンス素子の発光特
性を示すグラフである。
【主要部分の符号の説明】
1 金属電極(陰極) 2 透明電極(陽極) 3 発光層 4 有機正孔輸送層 5 有機電子輸送層 6 ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 重夫 東京都北区志茂3丁目26番8号 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 11/06 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、
    有機化合物からなる発光層、有機化合物からなる電子輸
    送層及び陰極が順に積層された有機エレクトロルミネッ
    センス素子であって、前記電子輸送層が下記化学式1で
    示されるクマリン化合物 【化1】 {上記化学式1中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水
    素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、置換基を
    有していても良いフェニル基、若しくはシアノ基を表
    し、場合によりR1とR2とは結合して環を形成してもよ
    く、X及びYは、それぞれ独立に、下記化学式2 【化2】 (上記化学式2中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素
    原子、炭素数1〜16のアルキル基、置換基を有してい
    ても良いフェニル基、炭素数1〜8のアルキルアミノア
    ルキル基、若しくは炭素数1〜8のアルコキシアルキル
    基を表す)で示される官能基、炭素数1〜5のアルコキ
    シ基、ハロゲン原子、水酸基又は下記化学式3で表され
    るクマリン誘導体のアミノ基 【化3】 (上記化学式3中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水
    素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、置換基を
    有していても良いフェニル基、若しくはシアノ基を表
    し、又はR1とR2とは結合して芳香環を形成する炭素原
    子を示す)を表わし、Zは−O−,−S−,又は−NH
    −を表す}からな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。
  2. 【請求項2】 陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、
    有機化合物からなる発光層及び陰極が順に積層された有
    機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層
    が下記化学式1で示されるクマリン化合物 【化1】 {上記化学式1中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水
    素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、置換基を
    有していても良いフェニル基、若しくはシアノ基を表
    し、場合によりR1とR2とは結合して環を形成してもよ
    く、X及びYは、それぞれ独立に、下記化学式2 【化2】 (上記化学式2中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素
    原子、炭素数1〜16のアルキル基、置換基を有してい
    ても良いフェニル基、炭素数1〜8のアルキルアミノア
    ルキル基、若しくは炭素数1〜8のアルコキシアルキル
    基を表す)で示される官能基、炭素数1〜5のアルコキ
    シ基、ハロゲン原子、水酸基又は下記化学式3で表され
    るクマリン誘導体のアミノ基 【化3】 (上記化学式3中、R1及びR2は、それぞれ独立に、水
    素原子、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、置換基を
    有していても良いフェニル基、若しくはシアノ基を表
    し、又はR1とR2とは結合して芳香環を形成する炭素原
    子を示す)を表わし、Zは−O−,−S−,又は−NH
    −を表す}からな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。
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