説明

有機電界発光素子

【課題】十分な輝度を有し、安定性および耐久性に優れ、且つ大面積化可能であり製造容易な有機EL素子を提供すること。
【解決手段】該有機化合物層の少なくとも一層が1種の発光性ポリエステルを含有しており、該発光性ポリエステルが下記一般式(AI)で示される構造から選択された1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成される。


〔一般式(AI)中、Ar1aとAr2aは各々2価の芳香族基を表わし、Xaは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」という)に関し、詳しくは、特定の電荷輸送性ポリマーを用いた有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
電界発光素子(以下、「EL素子」と記述する)は、自発光性の全固体素子であり、視認性が高く衝撃にも強いため、広く応用が期待されている。現在は無機螢光体を用いたものが主流であるが、200V以上の交流電圧が駆動に必要なため製造コストが高く、また輝度が不十分等の問題点を有している。
一方、有機化合物を用いたEL素子研究は、最初アントラセン等の単結晶を用いて始まったが、単結晶の場合、膜厚が1mm程度と厚く100V以上の駆動電圧が必要であった。そのため蒸着法による薄膜化が試みられている(非特許文献1参照)。しかしながら、この方法で得られた薄膜は、駆動電圧が30Vと未だ高く、また、膜中における電子・正孔キャリアの密度が低く、キャリアの再結合によるフォトンの生成確率が低いため十分な輝度が得られなかった。
【0003】
ところが近年、正孔輸送性有機低分子化合物と電子輸送能を持つ螢光性有機低分子化合物の薄膜を真空蒸着法により順次積層した機能分離型のEL素子において、10V程度の低電圧で1000cd/m以上の高輝度が得られるものが報告されている(非特許文献2参照)。この報告が成されて以来、積層型のEL素子の研究・開発が活発に行われている。これら積層型の素子は、電極から電荷輸送性の有機化合物からなる電荷輸送層を介して正孔と電子のキャリアバランスを保ちながら螢光性有機化合物からなる発光層に注入され、発光層中に閉じ込められたホールと電子が再結合することにより高輝度の発光を実現している。
【0004】
しかしながら、このタイプのEL素子では、複数の蒸着工程において0.1μm以下の薄膜を形成していくためピンホールを生じ易く、十分な性能を得るためには厳しく管理された条件下で膜厚の制御を行うことが必要である。従って、生産性が低くかつ大面積化が難しいという問題がある。また、このEL素子は数mA/cmという高い電流密度で駆動されるため、大量のジュール熱を発生する。このため、蒸着によってアモルファスガラス状態で製膜された正孔及び電子輸送性低分子化合物や螢光性有機低分子化合物が次第に結晶化して最後には融解し、輝度の低下や絶縁破壊が生じるという現象が多く見られ、その結果素子の寿命が低下するという問題も有していた。
【0005】
そこで、EL素子の熱安定性に関する問題の解決のために、安定なアモルファスガラス状態が得られるスターバースト分子を用いたEL素子(例えば非特許文献3等参照)が報告されている。しかし、スターバースト分子の場合、溶解性が小さいために精製が難しく純度を上げることが困難であることや、例えば正孔輸送層と発光層の二層型素子といった積層型構造素子において相互拡散現象を起こしたりする等の問題も存在する。さらに、素子作製時において、蒸着、ベーキング、アニーリング、配線、封止等の作製工程での加熱処理や、長時間の使用による経時変化等に耐えられるだけの熱安定を確保するためには、より一層のガラス転移温度の向上が望まれる。
【0006】
一方、製造の簡略化、加工性、大面積化、コスト等の観点から有機材料の製膜に関しては湿式による塗布方式が望ましい。そこで、低分子を用いた積層型有機EL素子における生産性と大面積化に関する問題の解決を目指し、高分子材料を用いた有機EL素子についても研究・開発が進められ、ポリ(p−フェニレンビニレン)等の導電性高分子を用いた素子(例えば、非特許文献4等参照)や、ホール輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子輸送材料と螢光色素を混入した素子(例えば、非特許文献5等参照)、並びにポリフォスファゼンの側鎖にトリフェニルアミンを導入したポリマーを用いたりした素子(例えば、非特許文献6等参照)が提案されているが、未だ輝度、発光効率等が有機低分子化合物を用いた積層型有機EL素子には及ばない。
また、湿式による塗布方式の一つであるキャステイング法によっても素子が得られることが報告されている(非特許文献7,8参照)。しかし、電荷輸送材料の溶剤や樹脂に対する溶解性や相溶性が悪いため結晶化しやすく、製造上あるいは特性上に問題があった。
【非特許文献1】ThIn SolId FIlms,Vol.94,171(1982)
【非特許文献2】ApplIed PhysIcs Letter,Vol.51,913 1987)
【非特許文献3】第40回応用物理学関係連合講演会予稿集30a−SZK−14(1993)
【非特許文献4】Nature, Vol.357, 477(1992)
【非特許文献5】第38回応用物理学関係連合講演会予稿集31p−g−12(1991)
【非特許文献6】第42回高分子討論会予稿集20J21(1993)
【非特許文献7】第50回応用物理学会学術講演予稿集,29p−ZP−5(1989)
【非特許文献8】第51回応用物理学会学術講演予稿集,28a−PB−7(1990)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は従来技術の上記問題点に鑑みてなされた発明であって、その目的は十分な輝度を有し、安定性および耐久性に優れ、且つ大面積化可能であり製造容易な有機EL素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、下記一般式(AI)または一般式(BI)で示される構造より選択された少なくとも1種を部分構造として含む発光性ポリエステルが、有機EL素子として好適な発光特性、電荷移動度、薄膜形成能を有することを見出し、さらに該有機化合物層に少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有していることから、高効率高輝度でかつ耐久性を有する有機EL素子として機能することを見出し、以下の本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、
<1>
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に挾持された一つ又は複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有しており、該発光性ポリエステルが下記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成されることを特徴とする有機電界発光素子である。
【化1】

〔一般式(AI)中、Ar1aとAr2aは各々置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xaは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【0010】
<2>
前記有機化合物層が少なくとも発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<1>に記載の有機電界発光素子である。
【0011】
<3>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<2>に記載の有機電界発光素子である。
【0012】
<4>
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<1>に記載の有機電界発光素子である。
【0013】
<5>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<4>に記載の有機電界発光素子である。
【0014】
<6>
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<1>に記載の有機電界発光素子である。
【0015】
<7>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<6>に記載の有機電界発光素子である。
【0016】
<8>
前記有機化合物層が電荷輸送能を有する発光層1層のみから構成され、前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<1>に記載の有機電界発光素子である。
【0017】
<9>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<8>に記載の有機電界発光素子である。
【0018】
<10>
前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(II−1)または(II−2)で示される発光性ポリエステルであることを特徴とする<1>〜<9>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【化2】

〔一般式(II−1)および(II−2)中、Aは前記一般式(AI)で示される構造から選択される少なくとも1種を表し、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、BおよびB’は、それぞれ独立に基−O−(Y−O)n−Rまたは基−O−(Y−O)n−CO−Z−CO−O−R’(ここで、R、Y、Zは上記と同じ意味を有し、R’はアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。)を表し、nは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【0019】
<11>
前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(AIII−1)または(AIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルであることを特徴とする<1>〜<10>のいずれか1つに記載の有機電界発光素子である。
【化3】

〔一般式(AIII−1)または(AIII−2)中、Xは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【0020】
<12>
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に挾持された一つ又は複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有しており、該発光性ポリエステルが下記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成されることを特徴とする有機電界発光素子である。
【化4】

〔一般式(BI)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表し、Ar2bは置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【0021】
<13>
前記有機化合物層が少なくとも発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<12>に記載の有機電界発光素子である。
【0022】
<14>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<13>に記載の有機電界発光素子である。
【0023】
<15>
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<12>に記載の有機電界発光素子である。
【0024】
<16>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<15>に記載の有機電界発光素子である。
【0025】
<17>
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<12>に記載の有機電界発光素子である。
【0026】
<18>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<17>に記載の有機電界発光素子である。
【0027】
<19>
前記有機化合物層が電荷輸送能を有する発光層1層のみから構成され、前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする<12>に記載の有機電界発光素子である。
【0028】
<20>
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする<19>に記載の有機電界発光素子である。
【0029】
<21>
前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(II−1)または(II−2)で示される発光性ポリエステルであることを特徴とする<12>〜<20>のいずれかに記載の有機電界発光素子
【化5】

〔一般式(II−1)および(II−2)中、Aは前記一般式(BI)で示される構造から選択される少なくとも1種を表し、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、BおよびB’は、それぞれ独立に基−O−(Y−O)n−Rまたは基−O−(Y−O)n−CO−Z−CO−O−R’(ここで、R、Y、Zは上記と同じ意味を有し、R’はアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。)を表し、nは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【0030】
<22>
前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(BIII−1)または(BIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルであることを特徴とする<12>〜<21>のいずれか1つに記載の有機電界発光素子である。
【化6】

〔一般式(BIII−1)または(BIII−2)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表し、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【発明の効果】
【0031】
以上に説明したように本発明によれば、十分な輝度を有し、安定性および耐久性に優れ、且つ大面積化可能であり製造容易な有機EL素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0032】
本発明の有機EL素子は、 本発明の有機EL素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に挾持された一つ又は複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有し、さらに該有機化合物層の少なくとも発光層が、下記一般式(AI)または一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステル(以下、単に「発光性ポリエステル」ということがある)を、少なくとも1種含有する。
【0033】
【化7】

【0034】
一般式(AI)中、Ar1aとAr2aは各々置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xaは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。
【0035】
【化8】

【0036】
一般式(BI)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表し、Ar2bは置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。
【0037】
本発明の有機EL素子は、該有機化合物層の少なくとも一層が発光性ポリエステルを含有してなる層を有することで、十分な輝度を有し、安定性および耐久性に優れる。さらに、前記発光性ポリエステルを用いることで、大面積化可能であり、容易に製造可能である。また、前記発光性ポリエステルは、後述する構造を適宜選択することで、発光色を制御でき、併せて正孔および/または電子電荷輸送性の機能をも付与することができる。このため、目的に応じて電荷輸送性を併せ持つ発光層として用いることができる。
【0038】
次に、一般式(AI)で示される構造についてより詳細に説明する。
一般式(AI)中、Ar1aとAr2aは各々置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。具体的には、置換もしくは未置換のフェニレン基、置換もしくは未置換の芳香族数2〜20の2価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香族数2〜20の2価の芳香族縮合環炭化水素、置換もしくは未置換の2価の芳香族複素環、または、少なくとも1種の芳香族複素環を含む置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。
【0039】
なお、当該多核芳香族炭化水素とは、本発明においては、具体的には以下に定義される多環式芳香族のことを意味する。すなわち、「多核芳香族炭化水素」とは、炭素と水素とから構成される芳香環が2個以上存在し、これらの芳香環同士が、炭素―炭素の単結合によって結合している炭化水素化合物を表す。具体例としては、ビフェニル、ターフェニル等が挙げられる。
また、当該芳香族縮合環炭化水素とは、本発明においては、具体的には以下に定義される多環式芳香族のことを意味する。すなわち「芳香族縮合環炭化水素」とは、炭素と水素とから構成される芳香環が2個以上存在し、これらの芳香環同士が、1対の隣接して結合する炭素原子を共有している炭化水素化合物を表す。具体例としては、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、ペリレン、フルオレン等が挙げられる。
【0040】
また、一般式(AI)中において、Ar1aとAr2a各々を表す構造のひとつとして選択される2価の芳香族複素環、あるいは、少なくとも1種の芳香族複素環を含む2価の芳香族基に含まれる芳香族複素環は、炭素と水素以外の元素も含む芳香環を表す。その環骨格を構成する原子数(Nr)は、Nr=5および/または6が好ましく用いられる。また環骨格を構成するC(炭素)以外の元素(異種元素)の種類及び数は特に限定されないが、例えば、S、N、Oなどが好ましく用いられ、前記環骨格中には2種類以上および/または2個以上の異種原子が含まれていてもよい。特に5員環構造を持つ複素環としては、チオフェン、チオフィン及びフランもしくはこれらの3位及び4位の炭素をさらに窒素で置換した複素環、ピロールもしくはこれらの3位及び4位の炭素をさらに窒素で置換した複素環が好ましく用いられ、6員環構造をもつ複素環として、ピリジンが好ましく用いられる。
【0041】
さらに、一般式(AI)中において、Ar1aとAr2a各々を表す構造のひとつとして選択される芳香族複素環を含む芳香族基は、骨格を構成する原子団中に、少なくとも1種の前記芳香族複素環を含む結合基を表す。これらは、すべてが共役系で構成されたもの、あるいは一部が非共役系で構成されたもののいずれでもよいが、電荷輸送性や発光効率の点で、すべてが共役系で構成されたものが好ましい。
【0042】
Ar1aとAr2a各々を表す構造として選択される2価の芳香族基の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、アリール基、アラルキル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる、アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
【0043】
一般式(AI)中、Xは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。具体的には、置換もしくは未置換の芳香環数2〜20の2価の芳香族縮合環炭化水素、または、少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の芳香環数2〜20の2価の芳香族基を表す。ここで、一般式(AI)中において、Xを表す構造として含まれる芳香族縮合環炭化水素を構成する芳香環数は特に限定されないが、芳香環数が2〜5のものが好ましく、かつ全芳香族縮合環炭化水素(アントラセン等の環骨格が縮合した芳香環のみからなる炭化水素)が好ましい。また、芳香族縮合環炭化水素については前述に示す通りである。
【0044】
を表す構造として含まれる芳香族縮合環炭化水素の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、アリール基、アラルキル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる、アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
【0045】
なお、Ar1aを表す構造として選択される2価の芳香族基ではチエニレン基が好ましく用いられ、Ar2aを表す構造として選択される2価の芳香族基ではフェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましく用いられる。
すなわち、本発明の有機EL素子に用いられる発光性ポリエステルの繰り返し単位としては、下記一般式(AIII−1)または(AIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位を好適に挙げることができる。
なお、一般式(AIII−1)または(AIII−2)で示される構造においては、主鎖中に2つ以上のチエニレン基を有しているが、ここで、X基を設けない2つ以上のチエニレン基からなる直鎖構造を含むであってもある程度の発光性が得られる。しかしながら、本発明では、2つ以上のチエニレン基からなる直鎖構造を2つに分断するようにX基を介在させることによって、更に発光性を向上させることが可能である。
【0046】
【化9】

【0047】
なお、一般式(AIII−1)または(AIII−2)中、X、T、l、m、sは、一般式(AI)に示すX、T、l、m、sと同様である。
【0048】
一般式(AI)中、l、m、は0または1を示し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素、または炭素数2〜10の2価の分枝鎖状炭化水素基を示し、好ましくは炭素数が2〜6の2価の直鎖状炭化水素基、及び炭素数3〜7の2価の分枝鎖状炭化水素より選択される。Tの具体的な構造を以下に示す。
【0049】
【化10】

【0050】
次に、一般式(BI)で示される構造についてより詳細に説明する。
一般式(BI)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表す。具体的には、置換もしくは未置換の芳香環数2〜20の1価の芳香族縮合環炭化水素、または、少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の芳香環数2〜20の1価の芳香族基を表す。ここで、一般式(BI)中において、Ar1bを表す構造として含まれる芳香族縮合環炭化水素を構成する芳香環数は特に限定されないが、芳香環数が2〜5のものが好ましく、かつ全芳香族縮合環炭化水素(アントラセン等の環骨格が縮合した芳香環のみからなる炭化水素)が好ましい。
【0051】
Ar1bを表す構造として含まれる芳香族縮合環炭化水素の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、アリール基、アラルキル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる、アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
【0052】
一般式(BI)中、Ar2bは置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。具体的には、置換もしくは未置換のフェニレン基、置換もしくは未置換の芳香族数2〜20の2価の多核芳香族炭化水素、置換もしくは未置換の芳香族数2〜20の2価の芳香族縮合環炭化水素、置換もしくは未置換の2価の芳香族複素環、または、少なくとも1種の芳香族複素環を含む置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。
【0053】
また、一般式(BI)中において、Ar2bを表す構造のひとつとして選択される2価の芳香族複素環、あるいは、少なくとも1種の芳香族複素環を含む2価の芳香族基に含まれる芳香族複素環は、炭素と水素以外の元素も含む芳香環を表す。その環骨格を構成する原子数(Nr)は、Nr=5および/または6が好ましく用いられる。また環骨格を構成するC(炭素)以外の元素(異種元素)の種類及び数は特に限定されないが、例えば、S、N、Oなどが好ましく用いられ、前記環骨格中には2種類以上および/または2個以上の異種原子が含まれていてもよい。特に5員環構造を持つ複素環としては、チオフェン、チオフィン及びフランもしくはこれらの3位及び4位の炭素をさらに窒素で置換した複素環、ピロールもしくはこれらの3位及び4位の炭素をさらに窒素で置換した複素環が好ましく用いられ、6員環構造をもつ複素環として、ピリジンが好ましく用いられる。
【0054】
さらに、一般式(BI)中において、Ar2bを表す構造のひとつとして選択される芳香族複素環を含む芳香族基は、骨格を構成する原子団中に、少なくとも1種の前記芳香族複素環を含む結合基を表す。これらは、すべてが共役系で構成されたもの、あるいは一部が非共役系で構成されたもののいずれでもよいが、電荷輸送性や発光効率の点で、すべてが共役系で構成されたものが好ましい。
Ar2bを表す構造として選択される2価の芳香族基の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、フェノキシ基、アリール基、アラルキル基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる、アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。置換アミノ基の置換基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられ、具体例は前述の通りである。
【0055】
なお、Ar2bを表す構造として選択される2価の芳香族基では、フェニレン基もしくはビフェニレン基が好ましく用いられる。すなわち、本発明の発光性ポリエステルの繰り返し単位としては、下記一般式(BIII−1)または(BIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位を好適に挙げることができる。
【0056】
【化11】

【0057】
なお、一般式(BIII−1)または(BIII−2)中、Ar1b、X、T、l、mは、一般式(BI)中に示されるAr1b、X、T、l、mと同様である。
【0058】
一般式(BI)中、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表す。具体的には、置換もしくは未置換の芳香環数2〜20の4価の芳香族複素環を有する芳香族基を表す。ここで、一般式(BI)中において、Xを表す構造として選択される芳香族複素環を含む芳香族基は前述に示す通りである。
【0059】
一般式(BI)中、l、mは0または1を示し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素、または炭素数2〜10の2価の分枝鎖状炭化水素基を示し、好ましくは炭素数が2〜6の2価の直鎖状炭化水素基、及び炭素数3〜7の2価の分枝鎖状炭化水素より選択される。なお、Tの具体例については、一般式(AI)中のTの具体例と同様である。
【0060】
一般式(AI)または一般式(B1)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルとしては、下記一般式(II−1)または(II−2)で示されるものが好適に使用される。
【0061】
【化12】

【0062】
一般式(II−1)および(II−2)中、Aは上記一般式(AI)または一般式(B1)で示される構造から選択される少なくとも1種を表し、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、BおよびB’は、それぞれ独立に基−O−(Y−O)n−Rまたは基−O−(Y−O)n−CO−Z−CO−O−R’(ここで、R、Y、Zは上記と同じ意味を有し、R’はアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。)を表し、nは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。
【0063】
一般式(II−1)または(II−2)式中、Aは上記一般式(AI)または一般式(B1)で示される構造から選択された少なくとも1種を表し、一つのポリマー中に2種類以上の構造Aが含まれてもよい。
一般式(II−1)または(II−2)式中、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。アルキル基としては、炭素数1〜10のものが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。アリール基としては、炭素数6〜20のものが好ましく、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる、アラルキル基としては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。また、置換アリール基、置換アラルキル基の置換基としては、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
【0064】
一般式(II−1)または(II−2)式中、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表す。YおよびZは、具体的には下記の式(1)〜(7)から選択された基が挙げられる。
【0065】
【化13】

【0066】
式(1)〜(7)中、R11およびR12は、それぞれ水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシル基、置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換のアラルキル基、またはハロゲン原子を表し、a、b、cはそれぞれ1〜10の整数を意味し、dおよびeは、それぞれ0、1または2の整数を意味し、fはそれぞれ0または1を意味し、Vは下記の式(8)〜(18)から選択された基を表す。
【0067】
【化14】

【0068】
式(8)〜(18)中、gはそれぞれ1〜10の整数を意味し、hは、それぞれ0〜10の整数を意味する。
一般式(II−1)または(II−2)式中、nは0または1を表し、重合度を表わすpは5〜5,000の範囲であるが、好ましくは10〜1,000の範囲である。また、本発明の発光性ポリエステルの重量平均分子量Mwは5,000〜1,000,000の範囲であるが、10,000〜300,000の範囲にあるのが好ましい。
【0069】
本発明に用いられる発光性ポリエステルは、下記構造式(AIV)または構造式(BIV)で示される発光性モノマーを、例えば、第4版実験化学講座第28巻(丸善、1992)等に記載された公知の方法で重合させることによって合成することができる。
なお、構造式(AIV)中、A’は水酸基、ハロゲン、アルコキシル基[−OR13(ここでR13はアルキル基(例えばメチル基、エチル基等)を表す)]を表し、Ar1a、Ar2a、X、T、l、m、sは、前記一般式(AI)におけるAr1a、Ar2a、X、T、l、m、sと同様である。
また、構造式(BIV)中、A’は水酸基、ハロゲン、アルコキシル基[−OR13(ここでR13はアルキル基(例えばメチル基、エチル基等)を表す)]を表し、Ar1b、Ar2b、X、T、l、mは、前記一般式(BI)におけるAr1b、Ar2b、X、T、l、mと同様である。
【0070】
【化15】

【0071】
【化16】

【0072】
すなわち、一般式(II−1)で示される発光性ポリエステルは、次のようにして合成することができる。
A’が水酸基の場合には、HO−(Y−O)n−H(ここで、Y、nは一般式(II−1)および(II−2)式で示されるY、nと同義である。以下も同様。)で示される2価アルコール類をほぼ当量混合し、酸触媒を用いて重合する。酸触媒としては、硫酸、トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸等、通常のエステル化反応に用いるものが使用でき、発光性モノマー1重量部に対して、1/10,000〜1/10重量部、好ましくは1/1,000〜1/50重量部の範囲で用いられる。重合中に生成する水を除去するために、水と共沸可能な溶剤を用いることが好ましく、トルエン、クロロベンゼン、1−クロロナフタレン等が有効であり、発光性モノマー1重量部に対して、1〜100重量部、好ましくは2〜50重量部の範囲で用いられる。反応温度は任意に設定できるが、重合中に生成する水を除去するために、溶剤の沸点で反応させることが好ましい。
【0073】
反応終了後、溶剤を用いなかった場合には溶解可能な溶剤に溶解させる。溶剤を用いた場合には、反応溶液をそのまま、メタノール、エタノール等のアルコール類や、アセトン等のポリマーが溶解しにくい貧溶剤中に滴下し、発光性ポリエステルを析出させ、発光性ポリエステルを分離した後、水や有機溶剤で十分洗浄し、乾燥させる。更に、必要であれば適当な有機溶剤に溶解させ、貧溶剤中に滴下し、発光性ポリエステルを析出させる再沈殿処理を繰り返してもよい。再沈殿処理の際には、メカニカルスターラー等で、効率よく撹拌しながら行うことが好ましい。再沈殿処理の際に発光性ポリエステルを溶解させる溶剤は、発光性ポリエステル1重量部に対して、1〜100重量部、好ましくは2〜50重量部の範囲で用いられる。また、貧溶剤は発光性ポリエステル1重量部に対して、1〜1,000重量部、好ましくは10〜500重量部の範囲で用いられる。
【0074】
A’がハロゲンの場合には、HO−(Y−O)n−Hで示される2価アルコール類をほぼ当量混合し、ピリジンやトリエチルアミン等の有機塩基性触媒を用いて重合する。有機塩基性触媒は、発光性モノマー1当量に対して、1〜10当量、好ましくは2〜5当量の範囲で用いられる。溶剤としては、塩化メチレン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、クロロベンゼン、1−クロロナフタレン等が有効であり、発光性モノマー1重量部に対して、1〜100重量部、好ましくは2〜50重量部の範囲で用いられる。反応温度は任意に設定できる。重合後、前述のように再沈殿処理し、精製する。
【0075】
また、ビスフェノール等の酸性度の高い2価アルコール類の場合には、界面重合法も用いることができる。すなわち、2価アルコール類を水に加え、当量の塩基を加えて溶解させた後、激しく撹拌しながら2価アルコール類と当量の発光性モノマー溶液を加えることによって重合できる。この際、水は2価アルコール類1重量部に対して、1〜1,000重量部、好ましくは2〜500重量部の範囲で用いられる。発光性モノマーを溶解させる溶剤としては、塩化メチレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トルエン、クロロベンゼン、1−クロロナフタレン等が有効である。反応温度は任意に設定でき、反応を促進するために、アンモニウム塩、スルホニウム塩等の相間移動触媒を用いることが効果的である。相間移動触媒は、発光性モノマー1重量部に対して、0.1〜10重量部、好ましくは0.2〜5重量部の範囲で用いられる。
【0076】
A’がアルコキシル基の場合には、前述の構造式(AIV)や構造式(BIV)で示される発光性モノマーに、HO−(Y−O)n−Hで示される2価アルコール類を過剰に加え、硫酸、リン酸等の無機酸、チタンアルコキシド、カルシウムおよびコバルト等の酢酸塩或いは炭酸塩、亜鉛や鉛の酸化物を触媒に用いて加熱し、エステル交換により合成できる。2価アルコール類は発光性モノマー1当量に対して、2〜100当量、好ましくは3〜50当量の範囲で用いられる。触媒は発光性モノマー1重量部に対して、1/10,000〜1重量部、好ましくは1/1,000〜1/2重量部の範囲で用いられる。反応は、反応温度200〜300℃で行い、アルコキシル基から基−O−(Y−O)n−Hへのエステル交換終了後は、HO−(Y−O)n−Hの脱離による重合を促進するため、減圧下で反応させることが好ましい。また、HO−(Y−O)n−Hと共沸可能な1−クロロナフタレン等の高沸点溶剤を用いて、常圧下でHO−(Y−O)n−Hを共沸で除きながら反応させることもできる。
【0077】
また、一般式(II−2)で示される発光性ポリエステルは、次のようにして合成することができる。上記の一般式(II−1)で示される発光性ポリエステルの合成におけるそれぞれの場合において、2価アルコール類を過剰に加えて反応させることによって下記構造式(AV)または構造式(BV)で示される化合物を生成した後、これを発光性モノマーとして用いて上記と同様の方法で、2価カルボン酸または2価カルボン酸ハロゲン化物等と反応させればよく、それによって発光性ポリエステルを得ることができる。
【0078】
【化17】

【0079】
構造式(AV)中、Ar1a、Ar2a、X、Y、T、l、m、sおよびnは、構造式(AIV)におけるAr1a、Ar2a、X、T、l、mおよびs、並びに、一般式(II−2)におけるnと同様である。
【0080】
【化18】

【0081】
構造式(BV)中、Ar1b、Ar2b、X、Y、T、l、mおよびnは、構造式(BIV)におけるAr1b、Ar2b、X、T、lおよびm、並びに、一般式(II−2)におけるnと同様である。
【0082】
次に、本発明の有機EL素子の層構成について詳記する。
本発明の有機EL素子は、少なくとも一方が透明または半透明である一対の電極と、それら電極間に挾持された発光層を含む一つまたは複数の有機化合物層より構成され、該有機化合物層の少なくとも発光層に上記に説明したような発光性ポリエステルを少なくとも1種の含有してなるものであればその層構成は特に限定されない。
本発明の有機EL素子においては、有機化合物層が1つの場合は、有機化合物層は電荷輸送能を有する発光層を意味し、該発光層が前記発光性ポリエステルを含有してなる。一方、有機化合物層が複数の場合(即ち、各層が異なる機能を有する機能分離型の場合)は、少なくともいずれか一層が発光層からなり、この発光層は電荷輸送機能を持つ発光層であってもよい。
【0083】
この場合、前記発光層あるいは前記電荷輸送機能を持つ発光層と、その他の層からなる層構成の具体例としては、
(1)発光層と、電子輸送層および/または電子注入層と、から構成される層構成
(2)正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、電子輸送層および/または電子注入層と、から構成される層構成、
(3)正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、から形成される層構成、
が挙げられ、これら層構成(1)〜(3)の発光層及び電荷輸送機能を持つ発光層以外の層は、電荷輸送層や電荷注入層としての機能を有する。
【0084】
なお、層構成(1)〜(3)のいずれの層構成においても、いずれか一層に前記発光性ポリエステルが含まれていればよいが、いずれの層構成においても発光層に前記発光性ポリエステルが含有されていることが好ましい。
【0085】
また、電荷輸送機能を持つ発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層は、前記発光性ポリエステル以外の電荷輸送性化合物(正孔輸送材料、電子輸送材料)を更に含んでもよい。このような電荷輸送性化合物の詳細については後述する
以下、図面を参照しつつ、より詳細に説明するが、これらに限定されるわけではない。
図1〜図4は、本発明の有機EL素子の層構成を説明するための模式的断面図であって、図1、図2、図3の場合は、有機化合物層が複数の場合の一例であり、図4の場合は、有機化合物層が1つの場合の例を示す。なお、図1〜図4において、同様の機能を有するものは同じ符号を付して説明する。
【0086】
図1に示す有機EL素子は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、発光層4、電子輸送層および/または電子注入層5及び背面電極7を順次積層してなる。図2に示す有機EL素子は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、正孔輸送層および/または正孔注入層3、発光層4、電子輸送層および/または電子注入層5及び背面電極7を順次積層してなる。図3に示す有機EL素子は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、正孔輸送層および/または正孔注入層3、発光層4及び背面電極7を順次積層してなる。図4に示す有機EL素子は、透明絶縁体基板1上に、透明電極2、電荷輸送能を有する発光層6及び背面電極7を順次積層してなる。以下、各々を詳しく説明する。
【0087】
本発明における前記発光性ポリエステルが含有してなる有機化合物層は、その構造によっては、図1に示される有機EL素子の層構成の場合、発光層4、電子輸送層5としていずれも作用することができるし、また、図2に示される有機EL素子の層構成の場合、正孔輸送層3、発光層4、電子輸送層5としていずれも作用することができ、図3に示される有機EL素子の層構成の場合、正孔輸送層3、発光層4としていずれも作用することができ、図4に示される有機EL素子の層構成の場合、電荷輸送能を有する発光層6として作用することができる。
【0088】
図1〜図4に示される有機EL素子の層構成の場合、透明絶縁体基板1は、発光を取り出すため透明なものが好ましく、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられるがこれに限られるものではない。また、透明電極2は、透明絶縁体基板と同様に発光を取り出すため透明であって、かつ正孔の注入を行うため仕事関数の大きなものが好ましく、酸化スズインジウム(ITO)、酸化スズ(NESA)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の酸化膜、および蒸着或いはスパッタされた金、白金、パラジウム等が用いられるがこれに限られるものではない。
【0089】
図1及び図2に示される有機EL素子の層構成の場合、電子輸送層5は、目的に応じて機能(電子輸送能)が付与された電子輸送材料より構成される。このような電子輸送材料としては、好適にはオキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記例示化合物(VI−1)〜(VI−3)が挙げられるが、これらに限定されたものではない。また、単独ではなく複数の電子輸送材料と組み合わせてもよい。
【0090】
【化19】

【0091】
図2及び図3に示される有機EL素子の層構成の場合、正孔輸送層3は、目的に応じて機能(正孔輸送能)が付与された正孔輸送材料より構成される。このような正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、ポルフィリン系化合物等、好適な具体例として下記例示化合物(VII−1)〜(VII−8)が挙げられるが、これらに限定されたものではない。また、単独ではなく複数の正孔輸送材料と組み合わせてもよい。なお、化合物(VII−6)〜(VII−8)中、nは1以上の整数を表す。
【0092】
【化20】

【0093】
【化21】

【0094】
図1〜図4に示されるに示される有機EL素子の層構成の場合、発光層4および電荷輸送能を有する発光層6は、前記一般式(AI)または一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成される発光性ポリエステルを少なくとも1種含有する。
本発明において、発光層4は、有機電界発光素子の耐久性向上或いは発光効率の向上を目的として、本発明に用いられる該発光性ポリエステルに対して、正孔移動度を調節するための正孔輸送材料を0.1重量%ないし50重量%の範囲で混合分散して形成されてもよい。また、電荷輸送能を有する発光層6は、正孔移動度を調節するための正孔輸送材料を0.1重量%ないし50重量%の範囲で混合分散して形成される。このような正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、ポルフィリン系化合物が挙げられるが、該発光性ポリエステルとの相溶性が良いことから、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体が好ましい。
【0095】
また、発光層4は、正孔輸送材料を混合分散する際の同様の目的として、本発明に用いられる該発光性ポリエステルに対して、電子移動度を調節するための電子輸送材料を0.1重量%ないし50重量%の範囲で混合分散して形成されてもよい。また、電荷輸送能を有する発光層6は、電子移動度を調節するための電子輸送材料を0.1重量%ないし50重量%の範囲で混合分散して形成される。このような電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。
また、正孔移動度および電子移動度の両方の調整が必要な場合は、該発光性ポリエステルに正孔輸送材料および電子輸送材料の両方を一緒に混在させてもよい。
【0096】
また、発光層4および電荷輸送能を有する発光層6は、発光強度の向上、色純度、発光スペクトルの調整にゲスト材料として異なる色素化合物をドーピングしてもよい。ドーピングされる色素化合物としては、有機低分子でもよいし、有機高分子でもよい。
ドーピングされる色素化合物が有機低分子である場合の好適な例としては、キレート型有機金属錯体、多核または縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体等が、高分子である場合の好適な例としては、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体等が用いられる。好適な具体例として、好適な具体例として、下記の化合物(VIII−1)〜(VIII−17)が用いられるが、これらに限定されるものではない。
【0097】
【化22】

【0098】
【化23】

【0099】
構造式(VIII−1)〜(VIII−17)中、nおよびxは1以上の整数を、yは0または1を示す。また、構造式(VIII−16)及び(VIII−17)中、Arは置換もしくは未置換の1価又は2価の芳香族基を表し、構造式(VIII−17)中、Xは置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表す。
【0100】
実際には、発光性ポリエステル溶液または分散液中に混合することでドーピングを行う。発光層中における色素化合物のドーピングの割合としては0.001重量%〜40重量%程度、好ましくは0.01重量%〜10重量%程度である。このようなドーピングに用いられる色素化合物としては、発光材料との相容性が良く、かつ発光層の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物が用いられ、好適にはDCM誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、ポルフィリン系化合物等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物(IX−1)〜(IX−4)が用いられるが、これらに限定されたものではない。
【0101】
【化24】

【0102】
図1〜図4に示される有機EL素子の層構成の場合、背面電極7には、真空蒸着可能で、電子注入を行うため仕事関数の小さな金属が使用されるが、特に好ましくはマグネシウム、アルミニウム、銀、インジウムおよびこれらの合金、もしくフッ化リチウムや酸化リチウム等の金属ハロゲン化合物や金属酸化物である。また、背面電極7上には、さらに素子の水分や酸素による劣化を防ぐために保護層を設けてもよい。具体的な保護層の材料としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Alなどの金属、MgO、SiO、TiO等の金属酸化物、ポリエチレン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が挙げられる。保護層の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ重合法、CVD法、コーティング法が適用できる。
【0103】
これら図1から図4に示される有機電界発光素子は、まず透明電極2の上に各有機電界発光素子の層構成に応じた個々の層を順次形成することにより作製される。なお、正孔輸送層及び/又は正孔注入層3、発光層4、電子輸送層及び/又は電子注入層5、或いは、電荷輸送機能を持つ発光層6は、上記各材料を真空蒸着法、もしくは、適切な有機溶媒に溶解或いは分散し、得られた塗布液を用いて前記透明電極上にスピンコーティング法、キャスト法、ディップ法等により形成される。
【0104】
また、正孔輸送層および/または正孔注入層3、発光層4、電子輸送層および/または電子注入層5、並びに、電荷輸送機能を持つ発光層6の膜厚は、各々10μm以下、特に0.001から5μmの範囲であることが好ましい。上記各材料(発光性ポリエステル、発光材料等)の分散状態は分子分散状態でも微結晶などの微粒子状態でも構わない。塗布液を用いた成膜法の場合、分子分散状態とするために分散溶媒は上記各材料の分散性及び溶解性を考慮して選択する必要がある。微粒子状に分散するためには、ボールミル、サンドミル、ペイントシャイカー、アトライター、ホモジナイザー、超音波法等が利用できる。
【0105】
そして、最後に、図1および図2に示す有機電界発光素子の場合には、電子輸送層および/または電子注入層5の上に背面電極7を真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することにより本発明の有機電界発光素子が完成される。また、図3に示す有機電界発光素子の場合には、発光層4の上に背面電極7を、図4に示す有機電界発光素子の場合には、電荷輸送機能を持つ発光層6の上に背面電極7を真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することにより本発明の有機電界発光素子が完成される。
本発明の有機EL素子は、一対の電極間に、例えば、4〜20Vで、電流密度1〜200mA/cmの直流電圧を印加することによって発光させることができる。
【実施例】
【0106】
以下、実施例によって本発明を説明する。
まず、実施例に用いた発光性ポリエステルは、例えば以下のようにして得た。
(合成例A1)
下記化合物(AX−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(AX−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。
その後、室温まで冷却し、テトラヒドロフラン(THF)50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(AX−2)を得た。分子量分布はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて測定した。重量平均分子量Mw=5.78×10(スチレン換算)であり、数平均分子量/重量平均分子量(Mn/Mw)=2.11であった。
【0107】
【化25】

【0108】
(合成例A2)
下記化合物(AXI−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(AXI−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.8gの発光性ポリエステル(AXI−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=7.76×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.01であった。
【0109】
【化26】

【0110】
(合成例A3)
下記化合物(AXII−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(AXII−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(AXII−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=6.02×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.16であった。
【0111】
【化27】

【0112】
(合成例A4)
下記化合物(AXIII−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(AXIII−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら220℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.6gの発光性ポリエステル(AXIII−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=8.13×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.32であった。
【0113】
【化28】

【0114】
(合成例A5)
下記化合物(AXIV−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(AXIV−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら220℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.6gの発光性ポリエステル(AXIV−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=7.41×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.28であった。
【0115】
【化29】

【0116】
(合成例B1)
下記化合物(BX−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(BX−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、テトラヒドロフラン(THF)50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(BX−2)を得た。分子量分布はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)にて測定した。重量平均分子量Mw=7.72×10(スチレン換算)であり、数平均分子量/重量平均分子量(Mn/Mw)=2.13であった。
【0117】
【化30】

【0118】
(合成例B2)
下記化合物(BXI−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(BXI−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.8gの発光性ポリエステル(BXI−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=7.08×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.11であった。
【0119】
【化31】

【0120】
(合成例B3)
下記化合物(BXII−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(BXII−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら200℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(BXII−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=8.11×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.36であった。
【0121】
【化32】

【0122】
(合成例B4)
下記化合物(BXIII−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(BXIII−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら220℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(BXIII−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=7.26×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.14であった。
【0123】
【化33】

【0124】
(合成例B5)
下記化合物(BXIV−1)2.0g、エチレングリコール8.0gおよびテトラブトキシチタン0.1gを50mlのフラスコに入れ、窒素気流下、190℃で5時間加熱攪拌した。化合物(BXIV−1)が消費されたことを確認した後、0.25mmHgに減圧してエチレングリコールを留去しながら220℃に加熱し、5時間反応を続けた。その後、室温まで冷却し、THF50mlに溶解して不溶物を目開き0.2μmのPTFEフィルターにて濾過し、その濾液をメタノール500ml撹拌している中に滴下する再沈殿を行うことでポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾過し、十分にメタノールで洗浄した後乾燥させ、1.7gの発光性ポリエステル(BXIV−2)を得た。分子量分布はGPCにて測定し、Mw=5.68×10(スチレン換算)であり、Mn/Mw=2.44であった。
【0125】
【化34】

【0126】
次に、上記方法で得た電荷輸送性ポリエステルを使用し、以下のようにして素子を作製した。
【0127】
(実施例A1)
発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AX−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調製し、0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過した。
この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。十分乾燥させた後、電子輸送性材料として電荷輸送性ポリエステル〔下記例示化合物(XVII)〕(Mw=8.08×10(スチレン換算)、Mn/Mw=2.21)を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に発光層上にスピンコート法により塗布し、膜厚0.03μmの電子輸送層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0128】
【化35】

【0129】
(実施例A2)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕(Mw=1.04×10(スチレン換算)、Mn/Mw=1.87)を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。
十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AXI−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの発光層を形成した。さらに十分乾燥させた後、電子輸送性材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(XVII)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に発光層上にスピンコート法により塗布し、膜厚0.03μmの電子輸送層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0130】
(実施例A3)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AXII−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0131】
(実施例A4)
正孔輸送材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を0.5重量部と発光材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AXII−2)〕を0.1重量部混合し、5重量%クロロベンゼン溶液を調製し、目開き0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成し、最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0132】
(実施例A5)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AXIII−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0133】
(実施例A6)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(AXIV−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0134】
(実施例B1)
発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BX−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調製し、目開き0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。十分乾燥させた後、電子輸送性材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(XVII)〕(Mw=8.08×10(スチレン換算)、Mn/Mw=2.21)を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に発光層上にスピンコート法により塗布し、膜厚0.03μmの電子輸送層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0135】
(実施例B2)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕(Mw=1.04×10(スチレン換算)、Mn/Mw=1.87)を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BXI−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの発光層を形成した。
さらに十分乾燥させた後、電子輸送性材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(XVII)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に発光層上にスピンコート法により塗布し、膜厚0.03μmの電子輸送層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0136】
(実施例B3)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BXII−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0137】
(実施例B4)
正孔輸送材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を0.5重量部と発光材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BXII−2)〕を0.1重量部混合し、5重量%クロロベンゼン溶液を調製し、目開き0.1μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの電荷輸送能を持つ発光層を形成し、最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0138】
(実施例B5)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BXIII−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0139】
(実施例B6)
正孔輸送層用材料として電荷輸送性ポリエステル〔例示化合物(VII−8)〕を5重量%クロロベンゼン溶液として調製し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した。この溶液を用いて、洗浄後乾燥させた2mm幅の短冊型ITO電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、スピンコート法により塗布して膜厚0.03μmの正孔輸送層を形成した。十分乾燥させた後、発光層用材料として発光性ポリエステル〔例示化合物(BXIV−2)〕を5重量%ジクロロエタン溶液として調整し、目開き0.1μmのPTFEフィルターで濾過した後に正孔輸送層上にスピンコート法により塗布して膜厚0.05μmの発光層を形成した。最後にMg−Ag合金を共蒸着により蒸着して、2mm幅、0.15μm厚の背面電極をITO電極と交差するように形成した。形成された有機EL素子の有効面積は0.04cmであった。
【0140】
(比較例1)
発光層用材料として発光性高分子〔下記例示化合物(XVIII)、ポリフルオレン系〕(Mw=7.64×10(スチレン換算)、Mn/Mw=2.34)を使用した以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
【0141】
【化36】

【0142】
(比較例2)
発光層用材料として発光性高分子〔下記例示化合物(XIX)、PPV系〕(Mw=8.03×10(スチレン換算)、Mn/Mw=2.11)を使用した以外は、実施例2と同様にして素子を作製した。
【0143】
【化37】

【0144】
(比較例3)
発光層用材料として発光性高分子〔例示化合物(XIX)、PPV系〕(Mw=8.03×10(スチレン換算)、Mn/Mw=2.11)を使用した以外は、実施例3と同様にして素子を作製した。
【0145】
(比較例4)
発光層用材料として昇華精製したAlq3〔例示化合物(VIII−1)〕をタングステンボートに入れ、真空蒸着法により蒸着して、正孔輸送層上に膜厚0.05μmの発光層を形成した以外は、実施例3と同様にして素子を作製した。(蒸着時の真空度は10−5Torr、ボート温度は300℃であった。)
【0146】
(比較例5)
発光材料として発光性高分子〔例示化合物(XIX)、PPV系〕を使用した以外は、実施例4と同様にして素子を作製した。
【0147】
(比較例6)
発光層用材料として昇華精製したオリゴチオフェン系化合物〔例示化合物(XX)〕をタングステンボートに入れ、真空蒸着法により蒸着して、正孔輸送層上に膜厚0.05μmの発光層を形成した以外は、実施例3と同様にして素子を作製した(蒸着時の真空度は10−5Torr、ボート温度は300℃であった)。
【0148】
【化38】

【0149】
(評価)
以上のように作製した有機EL素子を、真空中(133.3×10−3Pa(10−5Torr))でITO電極側をプラス、Mg−Ag背面電極をマイナスとして直流電圧を印加し、発光について測定を行い、このときの立ち上がり電圧、最高輝度、および最高輝度時の駆動電圧を評価した。それらの結果を表1に示す。また、乾燥窒素中で有機EL素子の発光寿命の測定を行った。発光寿命の評価は、初期輝度が50cd/mとなるように電流値を設定し、定電流駆動により輝度が初期値から半減するまでの時間を素子寿命(hour)とした。この時の素子寿命も表1に示す。
【0150】
【表1】

【0151】
実施例、比較例から、上記一般式(AI)または一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し構造単位からなる発光性ポリエステルは、有機EL素子に好適な発光特性、イオン化ポテンシャルおよび電荷移動度を持ち、スピンコーティング法、ディップ法等を用いて良好な薄膜を形成することが可能である。また、安定で高輝度、高効率な特性を示す。よって、本発明の有機EL素子は、ピンホール等の不良も少なく、大面積化も容易であり、しかも優れた耐久性と発光特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0152】
【図1】本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示した概略構成図である。
【図2】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の一例を示した概略構成図である。
【図3】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の一例を示した概略構成図である。
【図4】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の一例を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【0153】
1 透明絶縁体基板
2 透明電極
3 正孔輸送層および/または正孔注入層
4 発光層
5 電子輸送層および/または電子注入層
6 電荷輸送機能を有する発光層
7 背面電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に挾持された一つ又は複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有しており、該発光性ポリエステルが下記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成されることを特徴とする有機電界発光素子。
【化1】

〔一般式(AI)中、Ar1aとAr2aは各々置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xaは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【請求項2】
前記有機化合物層が少なくとも発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項7】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項6に記載の有機電界発光素子。
【請求項8】
前記有機化合物層が電荷輸送能を有する発光層1層のみから構成され、前記発光層が、前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項9】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項8に記載の有機電界発光素子。
【請求項10】
前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(II−1)または(II−2)で示される発光性ポリエステルであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の有機電界発光素子
【化2】

〔一般式(II−1)および(II−2)中、Aは前記一般式(AI)で示される構造から選択される少なくとも1種を表し、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、BおよびB’は、それぞれ独立に基−O−(Y−O)n−Rまたは基−O−(Y−O)n−CO−Z−CO−O−R’(ここで、R、Y、Zは上記と同じ意味を有し、R’はアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。)を表し、nは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【請求項11】
前記一般式(AI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(AIII−1)または(AIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
【化3】

〔一般式(AIII−1)または(AIII−2)中、Xは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、sは1以上の整数を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【請求項12】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極間に挾持された一つ又は複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が少なくとも1種の発光性ポリエステルを含有しており、該発光性ポリエステルが下記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位より構成されることを特徴とする有機電界発光素子。
【化4】

〔一般式(BI)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表し、Ar2bは置換もしくは未置換の2価の芳香族基を表わし、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕
【請求項13】
前記有機化合物層が少なくとも発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項12に記載の有機電界発光素子。
【請求項14】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項13に記載の有機電界発光素子。
【請求項15】
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層と、電子輸送層および/または電子注入層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項12に記載の有機電界発光素子。
【請求項16】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項15に記載の有機電界発光素子。
【請求項17】
前記有機化合物層が少なくとも正孔輸送層および/または正孔注入層と、発光層とから構成され、少なくとも前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項12に記載の有機電界発光素子。
【請求項18】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項17に記載の有機電界発光素子。
【請求項19】
前記有機化合物層が電荷輸送能を有する発光層1層のみから構成され、前記発光層が、前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルを少なくとも1種含有してなることを特徴とする請求項12に記載の有機電界発光素子。
【請求項20】
前記発光層が、電荷輸送性材料を含むことを特徴とする請求項19に記載の有機電界発光素子。
【請求項21】
前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(II−1)または(II−2)で示される発光性ポリエステルであることを特徴とする請求項12〜20のいずれかに記載の有機電界発光素子
【化5】

〔一般式(II−1)および(II−2)中、Aは前記一般式(BI)で示される構造から選択される少なくとも1種を表し、Rは水素原子、アルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Yは2価アルコール残基を表し、Zは2価のカルボン酸残基を表し、BおよびB’は、それぞれ独立に基−O−(Y−O)n−Rまたは基−O−(Y−O)n−CO−Z−CO−O−R’(ここで、R、Y、Zは上記と同じ意味を有し、R’はアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、または置換もしくは未置換のアラルキル基を表す。)を表し、nは1〜5の整数を表し、pは5〜5000の整数を表す。〕
【請求項22】
前記一般式(BI)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルが、下記一般式(BIII−1)または(BIII−2)で示される構造から選択された少なくとも1種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる発光性ポリエステルであることを特徴とする請求項12〜21のいずれか1つに記載の有機電界発光素子。
【化6】

〔一般式(BIII−1)または(BIII−2)中、Ar1bは少なくとも1個以上の芳香族縮合環炭化水素基を有する置換もしくは未置換の1価の芳香族基を表し、Xは少なくとも1個以上の芳香族複素環を有する置換もしくは未置換の4価の芳香族基を表し、l、mは0または1を表し、Tは炭素数1〜6の2価の直鎖状炭化水素又は炭素数2〜10の分枝状炭化水素を表す。〕

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−165718(P2007−165718A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−362109(P2005−362109)
【出願日】平成17年12月15日(2005.12.15)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】