(57)【要約】蛍光染料が取り込まれた電界発光層から構成される電界発光素子。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界発光素子において、順に（１）陽極、（２）一般化学式(Lα)nM（Mは希土類、ランタノイドまたはアクチノイド、Lαはこの明細書で特定されたような有機錯体、及びnはMの原子価状態である）で示される電界発光物質層、及び（３）陰極（蛍光染料を含む電界発光物質層が存在する）を含むことを特徴とする電界発光素子。
【請求項２】
電界発光物質の一般化学式は、
【化１】
2005519430.tif 000026
であって、上式で、Lα及びLpは有機配位子、Mは希土類、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイド、nはMの原子価状態であり、LαとLpはこの明細書で特定したように、配位子Lαは同じでも異なっていてもよく、配位子Lpは複数存在することができ、Lpは同じでも異なっていてもよいことを特徴とする、請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項３】
この電界発光物質の一般化学式は、(Lα)nM1M2であって、M1は上記Mと同様であり、M2は希土類金属でない金属、Lαはこの明細書で特定したようなものであり、nはM1とM2の原子価状態をあわせた値であることを特徴とする、請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項４】
更に、その錯体は一個またはそれ以上の中性配位子Lpを含み、この錯体は一般化学式(Lα)nM1M2(Lp)であることを特徴とする、請求項１または２に記載の電界発光素子。
【請求項５】
この電界発光物質は、以下の式
【化２】
2005519430.tif 000027
で表される二核、三核、及び多核有機錯体であって、Lは架橋配位子、及びM1は希土類金属、M2はM1または希土類金属でない金属、Lm及びLnは上記の有機配位子Lαと同じあるいは異なる配位子、xはM1 の原子価状態、及びyはM2 の原子価状態である、または
【化３】
2005519430.tif 000028
であって、上式で、M1は希土類金属であり、M2及びM3 は、M1 または希土類金属でない金属である；Lm、Ln及びLpは、有機配位子Lαであり、xはM1の原子価状態、yはM2の原子価状態、zはM3の原子価状態であり、LpはLm及びLn と同じあるいは異なっていてもよく、または
【化４】
2005519430.tif 000029
であって、上式で、Lは架橋配位子であり、架橋配位子においては、希土類金属及び希土類金属でない金属が金属−金属結合によって一緒に及び／または中間架橋原子、配位子または分子基を介して結合することができ、または架橋配位子には金属−金属結合によって及び／または中間配位子を介して結合している３個以上の金属が存在する、ことを特徴とする、請求項１に記載の電界発光素子。
【請求項６】
金属M2は、希土類金属、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイドの以外のいずれかの金属であることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項７】
金属M2は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、銅（I）、銅（II）、銀、金、亜鉛、カドミウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ（II）、スズ（IV）、アンチモン（II）、アンチモン（IV）、鉛（II）、鉛（IV）、及び異なる原子価状態を持つ第一、第二及び第三グループの遷移金属、例えば、マンガン、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ニッケル、パラジウム（II）、パラジウム（IV）、白金（II）、白金（IV）、カドミウム、クロム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、タンタル、モリブデン、ロジウム、イリジウム、チタン、ニオブ、スカンジウム及びイットリウムから選択されることを特徴とする、請求項３ないし６のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項８】
光放射物質と接触している有機正孔輸送物質が存在することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の電界発光素子。
【請求項９】
正孔輸送物質は、ポリ（ビニルカルバゾール）、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス（3−メチルフェニル）−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン（TPD）、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリシラン及び置換ポリシランから選択される、ポリマーの薄膜であることを特徴とする、請求項８に記載の電界発光素子。
【請求項１０】
正孔輸送物質は、この明細書の化学式（II）もしくは（III）または図１１、１２、１３、もしくは１４の図のような薄膜であることを特徴とする、請求項８または９に記載の電界発光素子。
【請求項１１】
陰極と電界発光物質層の間に電子伝達物質層が存在することを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項１２】
電子伝達物質及び光放射金属化合物が一つの層を構成するために混合されていることを特徴とする、請求項１１に記載の電界発光素子。
【請求項１３】
電子伝達物質は、金属キノレートであることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の電界発光素子。
【請求項１４】
金属キノレートは、アルミニウムキノレートまたはリチウムキノレートであることを特徴とする、請求項１３に記載の電界発光素子。
【請求項１５】
電子伝達物質は、9,10−ジシアノアントラセン、ポリスチレンスルフォナートまたは図１０に示される化学式の化合物から選択されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の電界発光素子。
【請求項１６】
正孔輸送物質及び電子伝達物質及び光放射金属化合物は一つの層を構成するために混合されていることを特徴とする、請求項８ないし１５のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項１７】
第２の電極はアルミニウム、カルシウム、リチウム、銀／マグネシウム合金から選択されることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項１８】
蛍光染料は、電界発光物質より低いバンドギャップポテンシャルを示し、電界発光物質より少ない負の還元ポテンシャルを持つことを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項１９】
蛍光染料は、クマリン、ジシアノメチレンピラン及びチオピラン、ポリメチン、オキサベンズアントラセン、キサンテン、ピリリウム及びチアピリリウム、カルボスチリル、及びペリレン蛍光染料を構成するクラスから選択されることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項２０】
電界発光物質は、前記蛍光物質が存在しない状態で第１の波長の光を放射することができ、前記蛍光物質は第１の波長の光を吸収することができることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項２１】
前記蛍光物質が存在しない状態で、前記ホスト物質によって放射される光の最大波長は前記蛍光物質による最大光吸収波長の２５ｎｍ以内であることを特徴とする、請求項２０に記載の電界発光素子。
【請求項２２】
蛍光染料は、青色光を放射する染料であることを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項２３】
蛍光染料は、電界発光物質より短い放射ピークの波長を示すことを特徴とする、上のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項２４】
青色光を放射する染料は、少なくとも５個の縮合炭素環の芳香環を含む剛直な芳香族の発色団の基を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の電界発光素子。
【請求項２５】
発色団の基は、２０〜４０の炭素原子環を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の電界発光素子。
【請求項２６】
蛍光染料の発色団の基は、ペリレン、ベンゾピレン、ベンゾクリセン、ベンゾナフタセン、ピセン、ペンタフェン、ペンタセン、ヘキサセンまたはアンタントレンの核を含む基から選択されることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の電界発光素子。
【請求項２７】
蛍光染料は、０．０５〜５ｍｏｌ％の濃度範囲で存在することを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【請求項２８】
蛍光染料は、０．２〜３ｍｏｌ％の濃度範囲で存在することを特徴とする、上記請求項のいずれか一つに記載の電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子及びディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流が通過する際に光を放射する物質はよく知られており、ディスプレイ用途の広範囲において使用されている。液晶素子や無機半導体システムに基づく素子は広く使用されているが、高エネルギー消費、高製造コスト、低量子効率、及びフラットパネル・ディスプレイの製造ができないという欠点がある。
【０００３】
有機光放射ポリマーによって単純な色を得ることは不可能であり、製造するには高価で比較的低効率である。
特許出願ＷＯ９８／５８０３７号では、特性を改善しより良い結果を与える電界発光素子において使用することができる一連のランタノイド錯体について記載している。特許出願ＰＣＴ／ＧＢ９８／０１７７３号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０３６１９号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０３０号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０２４号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０２８号、ＰＣＴ／ＧＢ００／００２６８号では、希土類キレート化合物を使用する電界発光錯体、構造及び素子について記載している。
【０００４】
放射された光を改質するため、蛍光染料は電界発光層または電子伝達層に取り込まれることができる。
【発明の開示】
【０００５】
発明によれば、順に陽極、一般化学式(Lα)n M（Mは希土類、ランタノイドまたはアクチノイド、Lαは有機錯体、及びnはMの原子価状態である）で示される電界発光物質層、及び陰極（蛍光物質を含む電界発光物質層が存在する）を含む、電界発光素子が提供される。
【０００６】
本発明において、電界発光物質として使用することができる電界発光化合物は、一般化学式(Lα)n Mの化合物であって、Mは希土類、ランタノイドまたはアクチノイド、Lαは有機錯体、及びnはMの原子価状態である。
【０００７】
本発明において使用することができる好ましい電界発光化合物は、化学式
【０００８】
【化５】
2005519430.tif 000002
【０００９】
の化合物であって、上式で、Lα及びLpは有機配位子、Mは希土類、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイド、及びnはMの原子価状態である。各配位子Lαは同じ、あるいは異なっていてもよく、配位子Lpは複数存在することができるが、同じ、あるいは異なっていても良い。
【００１０】
例えば、(L1)(L2)(L3)(L..)M(Lp)では、Mは希土類、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイド、(L1)(L2)(L3)(L..)はそれぞれ同じ、あるいは異なる有機錯体、(Lp)は中性配位子である。配位子(L1)(L2)(L3)(L..)の全体の電荷は金属Mの原子価状態に等しい。Mの原子価状態IIIに相当する３個のLα基が存在する場合、錯体の化学式は、(L1)(L2)(L3)M(Lp)となり、異なる基(L1)(L2)(L3)は同じ、あるいは異なっていても良い。
【００１１】
Lpは単座、二座、または多座となり、一個またはそれ以上の配位子Lpが存在しても良い。
好ましいMは、電子が充填されていない内殻を有する金属イオンであり、好ましい金属は、Sm（III）、Eu（II）、Eu（III）、Tb（III）、Dy（III）、Yb（III）、Lu（III）、Gd（III）、Gd（III）、U（III）、Tm（III）、Ce（III）、Pr（III）、Nd（III）、Pm（III）、Dy（III）、Ho（III）、Er（III）、より好ましくはEu（III）、Tb（III）、Dy（III）、Gd（III）から選択される。
【００１２】
更に、本発明において使用することができる電界発光化合物は、一般化学式(Lα)nM1M2の化合物であって、上式で、M1は上記Mと同様であり、M2は希土類金属でない金属、Lαは上記と同様、及びnはM1とM2の原子価状態をあわせた値である。また、錯体は一個またはそれ以上の中性配位子Lpを含むことができるので、錯体は一般化学式(Lα)nM1M2(Lp)であって、Lpは上記と同様である。金属M2 は希土類金属、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイド以外のどの金属でもよく、使用できる金属の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、銅（I）、銅（II）、銀、金、亜鉛、カドミウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ（II）、スズ（IV）、アンチモン（II）、アンチモン（IV）、鉛（II）、鉛（IV）、及び異なる原子価状態を持つ第一、第二及び第三グループの遷移金属、例えば、マンガン、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ニッケル、パラジウム（II）、パラジウム（IV）、白金（II）、白金（IV）、カドミウム、クロム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、タンタル、モリブデン、ロジウム、イリジウム、チタン、ニオブ、スカンジウム、イットリウムを含む。
【００１３】
例えば、(L1)(L2)(L3)(L..)M(Lp)において、Mは希土類、遷移金属、ランタノイド、またはアクチノイドであり、(L1)(L2)(L3)(L..)及び(Lp)は同じ、あるいは異なる有機錯体である。
【００１４】
更に、本発明において使用することができる有機金属錯体は、二核、三核、及び多核有機錯体であり、例えば、その化学式は、
【００１５】
【化６】
2005519430.tif 000003
【００１６】
であって、上式で、Lは架橋配位子、及びM1は希土類金属、M2はM1または希土類金属でない金属、Lm及びLnは上記の有機配位子Lαと同じ、あるいは異なる配位子、xはM1 の原子価状態、及びyはM2 の原子価状態である。
【００１７】
これらの錯体において、金属−金属結合またはM1 M2 間に１個、またはそれ以上の架橋配位子が存在することができ、Lm及びLn基は同じ、あるいは異なっていても良い。
三核錯体とは、金属−金属結合により結合された３個の希土類金属が存在することを意味する。すなわち、化学式は
【００１８】
【化７】
2005519430.tif 000004
【００１９】
であって、上式で、M1、M2及びM3 は同じ、あるいは異なる希土類金属であり、Lm、Ln及びLpは、有機配位子Lαであり、xはM1の原子価状態、yはM2の原子価状態、及びzはM3の原子価状態である。LpはLm及びLn と同じ、あるいは異なっていても良い。
【００２０】
希土類金属と希土類金属でない金属は互いに金属−金属結合及び／または中間架橋原子、配位子または分子基を介して結合される。例えば、金属が架橋配位子によって結合される例は、
【００２１】
【化８】
2005519430.tif 000005
【００２２】
であって、上式で、Lは架橋配位子である。
多核錯体とは金属−金属結合及び／または中間配位子を介して結合された３個以上の金属が存在することを意味し、
【００２３】
【化９】
2005519430.tif 000006
【００２４】
であって、上式でM1、M2、M3及びM4は希土類金属であり、Lは架橋配位子である。
金属M2は希土類金属、遷移金属、ランタノイドまたはアクチノイド以外のどの金属でもよく、使用できる金属の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、スズ、アンチモン、鉛、及び第一、第二及び第三グループの遷移金属、例えば、マンガン、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、カドミウム、クロム、チタン、バナジウム、ジルコニウム、タンタル、モリブデン、ロジウム、イリジウム、チタン、ニオブ、スカンジウム、イットリウムなどを含む。
【００２５】
好ましいLαは以下の化学式のようなβ−ジケトンから選択され、
【００２６】
【化１０】
2005519430.tif 000007
【００２７】
上式で、R1、R2及びR3は同じ、あるいは異なっていてもよく、水素、置換及び非置換の脂肪族、置換及び非置換の芳香族、複素環及び多環構造のような置換及び非置換の炭化水素基、トリフルオリルメチル基のようなフッ化炭素、フッ素のようなハロゲン、またはチオフェニル基から選択することができる。また、R1、R2及びR3は、置換及び非置換の縮合芳香族、複素環及び多環構造を構成し、例えばスチレンのようなモノマーと共重合することができる。Xは、セレン、硫黄または酸素、Yは水素、置換及び非置換の芳香族、複素環及び多環構造のような置換及び非置換の炭化水素基、フッ素、トリフルオリルメチル基のようなフッ化炭素、フッ素のようなハロゲンまたはチオフェニル基またはニトリルとすることができる。
【００２８】
R1、及び／またはR2及び／またはR3の例は、脂肪族、芳香族及び複素環アルコキシ基、アリロキシ基及びカルボキシ基、置換及び非置換のフェニル基、フッ化フェニル基、ビフェニル基、フェナントレン、アントラセン、ナフチル基及びフルオレン基、t−ブチル基のようなアルキル基、カルバゾールのような複素環基を含む。
【００２９】
更に、基L1が上記のようになり、基L2、L3…が
【００３０】
【化１１】
2005519430.tif 000008
【００３１】
（Rは上記R1、または基L1、基L2は上記のようになり、L3…などは異なる電荷を持つ）
のような電荷をもつ基になるよう、異なる基Lは同じ、あるいはカルボキシラート基のような異なる電荷をもつ基にしても良い。
【００３２】
また、R1、R2及びR3 は、
【００３３】
【化１２】
2005519430.tif 000009
【００３４】
とすることができ、Xは酸素、硫黄、セレンまたはNHである。
R1 の一部として好ましいのは、トリフルオロメチルCF3及びベンゾイルトリフルオロアセトン、p−クロロベンゾイルトリフルオロアセトン、p−ブロモトリフルオロアセトン、p−フェニルトリフルオロアセトン、1−ナフトイルトリフルオロアセトン、2−ナフトイルトリフルオロアセトン、2−フェナントイルトリフルオロアセトン、3−フェナントイルトリフルオロアセトン、9−アントロイルトリフルオロアセトントリフルオロアセトン、シンナモイルトリフルオロアセトン及び2−テノイルトリフルオロアセトンといったジケトンのような例である。
【００３５】
異なる基Lは同じ、あるいは異なる配位子となり、その化学式は（VI）であって、
【００３６】
【化１３】
2005519430.tif 000010
【００３７】
Xは酸素、硫黄、またはセレンであり、R1、R2及びR3 は上記と同様である。
異なる基Lは同じ、あるいは
【００３８】
【化１４】
2005519430.tif 000011
【００３９】
のような異なるキノレート誘導体としてもよく、Rは炭化水素基、脂肪族、芳香族または複素環カルボキシ基、アリロキシ基、ヒドロキシ基またはアルコキシ基、例えば8−ヒドロキシキノレート誘導体または
【００４０】
【化１５】
2005519430.tif 000012
【００４１】
であって、R、R1及びR2は上記と同様、または水素またはフッ素である。例えばR1及びR2はアルキル基またはアルコキシ基である。
【００４２】
【化１６】
2005519430.tif 000013
【００４３】
また、上記のように、異なる基Lは同じ、あるいは例えば
【００４４】
【化１７】
2005519430.tif 000014
【００４５】
のような異なるカルボキシラート基となり、（XIII）で、R5は置換または非置換の芳香族、多環または複素環ポリピリジル基である。また、Lnが2−エチルヘキサノエートとなるようにR5は2−エチルヘキシル基としてもよく、またLnが2−アセチルシクロヘキサノエートとなるようにR5はいす型構造としてもよく、またLαは
【００４６】
【化１８】
2005519430.tif 000015
【００４７】
としても良い。
Rは上記のように、例えばアルキル基、アレニル基、アミノ基、または、環式化合物または多環式化合物のような縮合環である。
【００４８】
また、異なる基Lは、
【００４９】
【化１９】
2005519430.tif 000016
【００５０】
としてもよく、
R、R1及びR2は上記と同様、または
【００５１】
【化２０】
2005519430.tif 000017
【００５２】
である。
基Lpは
【００５３】
【化２１】
2005519430.tif 000018
【００５４】
より選択され、（XVIII）で、各Ph基は同じ、あるいは異なっていてもよく、フェニル基（OPNP）または置換フェニル基、その他の置換または非置換の芳香族基、置換または非置換の複素環または多環基、ナフチル基、アントラセン、フェナントレンまたはピレン基のような置換または非置換の縮合芳香族基となる。置換基は例えばアルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、芳香族基、複素環基、多環基、フッ素のようなハロゲン、シアノ基、アミノ基とすることができる。置換アミノ基の例が図１及び２の図に示されているが、これらの図で、R、R1、R2、R3及びR4は同じ、あるいは異なってもよく、水素、炭化水素基、置換または非置換の芳香族基、複素環基及び多環構造、トリフルオリルメチル基のようなフッ化炭素基、フッ素のようなハロゲンまたはチオフェニル基から選択される。また、R、R1、R2、R3及びR4は置換及び非置換の縮合芳香族基、複素環基及び多環構造を構成することもでき、例えばスチレンのようなモノマーと共重合することができる。R、R1、R2、R3及びR4はビニル基のような不飽和アルキレン基、または基
−C−CH2＝CH2−R
としてもよく、上式で、Rは上記と同様である。
【００５５】
また、Lpは化学式
【００５６】
【化２２】
2005519430.tif 000019
【００５７】
の化合物とすることができ、R1、R2及びR3は上記と同様であり、例えば図３に示すバソフェンの図において、Rは上記と同様か、あるいは
【００５８】
【化２３】
2005519430.tif 000020
【００５９】
であって、上式で、R1、R2及びR3は上記と同様である。
また、Lpは
【００６０】
【化２４】
2005519430.tif 000021
【００６１】
でもよく、Ph基については上記と同様である。
キレートLpのその他の例は、図４、及び例えば図５に示す例のようなフルオレン及びフルオレン誘導体、及び図６ないし８に示すような化学式の化合物である。
【００６２】
Lα及びLpの具体例は、トリピリジル及びTMHD、及びTMHD錯体、α, α’, α”−トリピリジル基、クラウンエーテル、シクラン、クリプタン、フタロシアナン、ポルフォリン、エチレンジアミンテトラアミン（EDTA）、DCTA、DTPA及びTTHAである。TMHDが2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナートである場合、OPNPはジフェニルホスホンイミドトリフェニルホスホランである。ポリアミンの化学式を図１１に示す。
【００６３】
その他の使用可能な電界発光物質は、リチウムキノレートのような金属キノレートや、β−ジケトン錯体のような、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛及びスカンジウムといった希土類金属でない金属の錯体を含み、例えばトリス−(1,3−ジフェニル−1−3−プロパンジオン)（DBM）と安定な金属の錯体はAl(DBM)3、Zn(DBM)2及びMg(DBM)2、Sc(DBM)3などである。
【００６４】
第1の電極は、陽極として機能する導電性ガラスまたはプラスチック物質のような透過性の基板であることが好ましく、好ましい基板はインジウムスズオキシドコートガラスのような導電性ガラスであるが、導電性ガラス、または、金属または導電性ポリマーのような導電性層を持つガラスであれば使用することができる。また、導電性ポリマー、及び導電性ポリマーコートガラスまたはプラスチック物質を基板として使用することもできる。
【００６５】
正孔輸送物質は、ポリ（ビニルカルバゾール）、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス（３−メチルフェニル）−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン（TPD）、アミノ置換芳香族化合物の非置換または置換のポリマー、ポリアニリン、置換ポリアニリン、ポリチオフェン、置換ポリチオフェン、ポリシランなどのアミン錯体とすることができる。ポリアニリンの例はポリマー
【００６６】
【化２５】
2005519430.tif 000022
【００６７】
であって、上式で、Rはオルト位またはメタ位に存在し、水素、C1−18アルキル基、C1−6アルコキシ基、アミノ基、クロロ基、ブロモ基、ヒドロキシ基または基
【００６８】
【化２６】
2005519430.tif 000023
【００６９】
であって、上式のRはアルキル基またはアリル基であり、R’は水素、C1−6アルキル基、または少なくとも一方が上記化学式Ｉのモノマーであるアリル基である。
また、正孔輸送物質にはポリアニリンを使用することができ、本発明で使用することができるポリアニリンは一般化学式
【００７０】
【化２７】
2005519430.tif 000024
【００７１】
であって、pは１〜１０の値であり、nは１〜２０の値、Rは上記と同様、及びXはアニオンであり、好ましくはCl、Br、SO4、BF4、PF6、H2PO3、H2PO4、アリルスルフォナート、アレーンジカルボキシラート、ポリスチレンスルフォナート、ポリアクリラートアルキスルフォナート、ビニルスルフォナート、ビニルベンゼンスルフォナート、セルローススルフォナート、ショウノウスルフォナート、セルローススルフェートまたはフッ素化ポリアニオンから選択される。
【００７２】
アリルスルフォナートの例としてはp−トルエンスルフォナート、ベンゼンスルフォナート、9,10−アントラキノンスルフォナート及びアントラセンスルフォナートがあり、アレーンジカルボキシラートの例としてはフタラートがあり、アレーンカルボキシラートの例としてはベンゾアートがある。
【００７３】
ポリアニリンのようなアミノ置換芳香族化合物の非置換または置換のポリマーがプロトン化されたポリマーは蒸発しにくいか、蒸発しないことが明らかになっていたが、意外にもアミノ置換芳香族化合物の非置換または置換のポリマーが脱プロトン化されると、容易に蒸発する、すなわち、ポリマーが蒸発できるようになることが明らかになった。
【００７４】
アミノ置換芳香族化合物の非置換または置換のポリマーが脱プロトン化された蒸発可能なポリマーを使用するのが好ましい。アンモニウム水酸化物のようなアルカリ、または、ナトリウム水酸化物またはカリウム水酸化物のようなアルカリ金属水酸化物による処理によってポリマーを脱プロトン化することにより、アミノ置換芳香族化合物の脱プロトン化された非置換または置換のポリマーを作製することができる。
【００７５】
プロトン化の程度はプロトン化ポリアニリンの作製及び脱プロトン化によってコントロールすることができる。ポリアニリンの合成方法はA.G.MacDiarmid及びA.F.EpsteinによりFaraday Discussions, Chem Soc.88（1989）３１９ページの記事に記載されている。
【００７６】
ポリアニリンの導電性はプロトン化の程度によるが、例えば、プロトン化の程度が４０〜６０％、例えばおよそ５０％とした場合、最大の導電性となる。
ポリマーは実質的には完全に非プロトン化されるのが好ましい。ポリアニリンは八量体のユニットを構成することができる。すなわち例のようにpの値は４である。
【００７７】
【化２８】
2005519430.tif 000025
【００７８】
ポリアニリンは1x10-1Siemen cm-1またはそれ以上の次数の導電性を持つことができる。
芳香環は例えばエチル基のようなC1〜C20のアルキル基によって非置換または置換することができる。
【００７９】
ポリアニリンは共重合アニリンとすることができ、好ましい共重合体はo−アニシジン、m−スルファニル酸またはo−アミノフェノールとアニリンの共重合体、または、o−アミノフェノール、o−エチルアニリン、o−フェニレンジアミンまたはアミノアントラセンとo−トルイジンの共重合体である。
【００８０】
使用することができるその他のアミノ置換芳香族化合物のポリマーとしては、置換または非置換のポリアミノナフタレン、ポリアミノアントラセン、ポリアミノフェナントレンなどや、その他の濃縮ポリ芳香族化合物のポリマーを含む。ポリアミノアントラセン及びその作製方法は米国特許６，１５３，７２６号に開示されている。芳香環は、例えば上記の基Rにより非置換または置換することができる。
【００８１】
その他の正孔輸送物質は共役ポリマーであり、使用可能な共役ポリマーは米国特許５，８０７，６２７号、ＰＣＴ／ＷＯ９０／１３１４８号及びＰＣＴ／ＷＯ９２／０３４９０号に開示または参照される共役ポリマーとすることができる。
【００８２】
好ましい共役ポリマーは、ポリ（p−フェニレンビニレン）−PPV及びPPVを含有する共重合体である。その他の好ましいポリマーは、ポリ（2−メトキシ−5−（2−メトキシペンチロキシ−1,4−フェニレンビニレン）、ポリ（2−メトキシペンチロキシ）−1,4−フェニレンビニレン）、ポリ（2−メトキシ−5−（2−ドデシロキシ−1,4−フェニレンビニレン）、のようなポリ（2,5 ジアルコキシフェニレンビニレン）、及び少なくとも一つの長鎖の溶解性アルコキシ基が存在する、その他のポリ（2,5 ジアルコキシフェニレンビニレン）、ポリフルオレン及びオリゴフルオレン、ポリフェニレン及びオリゴフェニレン、ポリアントラセン及びオリゴアントラセン、ポリチオフェン及びオリゴチオフェンである。
【００８３】
PPV中でフェニレン環は任意に、例えばアルキル基、好ましくはメチル基、アルコキシ基、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基の中から選択された置換基をそれぞれ独立に一つまたはそれ以上保有する。
【００８４】
置換誘導体を含むポリ（アリレンビニレン）であればいずれも使用することができ、ポリ（p−フェニレンビニレン）に含まれるフェニレン環はアントラセンまたはナフタレン環のような縮合環と置き換えられてもよく、各ポリフェニレンビニレンの一部であるビニレン基の数は例えば７個まで、またはそれ以上に増やすことができる。
【００８５】
共役ポリマーは、米国特許５，８０７，６２７号、ＰＣＴ／ＷＯ９０／１３１４８号及びＰＣＴ／ＷＯ９２／０３４９０号に開示されている方法によって作製することができる。
【００８６】
正孔輸送層の厚さは２０〜２００ｎｍとするのが好ましい。
また、上記ポリアニリンのようなアミノ置換芳香族化合物のポリマーはバッファ層として他の正孔輸送物質と共に使用することもでき、または他の正孔輸送物質と共役する際に使用することもできる。
【００８７】
その他の正孔輸送物質の化学構造式を図１２、１３、１４、１５、及び１６の図に示す。R1、R2及びR3は同じ、あるいは異なってもよく、水素、置換及び非置換の脂肪族基、置換及び非置換の芳香族、複素環及び多環構造のような置換及び非置換の炭化水素基、トリフルオリルメチル基のようなフッ化炭素、フッ素のようなハロゲンまたはチオフェニル基から選択される。また、R1、R2及びR3は置換及び非置換の縮合芳香族、複素環及び多環構造を構成することができ、例えばスチレンのようなモノマーと共重合することができる。Xはセレン、硫黄または酸素、Yは水素、置換及び非置換の芳香族、複素環及び多環構造のような置換または非置換の炭化水素基、フッ素、トリフルオリルメチル基のようなフッ化炭素基、フッ素のようなハロゲンまたはチオフェニル基またはニトリルとすることができる。
【００８８】
R1、及び／またはR2及び／またはR3の例は、脂肪族、芳香族及び複素環アルコキシ基、アリロキシ基及びカルボキシ基、置換及び非置換のフェニル基、フッ化フェニル基、ビフェニル基、フェナントレン、アントラセン、ナフチル基及びフルオレン基、t−ブチル基のようなアルキル基、カルバゾールのような複素環基を含む。
【００８９】
陰極と電界発光物質層の間には任意に電子放射物質層が存在し、電子放射物質は、電流が例えばアルミニウムキノレート、リチウムキノレートといった金属キノレートのような金属錯体や、9,10−ジシアノアントラセンといったシアノアントラセン、シアノ置換芳香族化合物、テトラシアノキニドジメタン、ポリスチレンスルフォナート、または図９及び図１０の図に示す化学構造式をもつ化合物（化合物中のフェニル環は上記の置換基Rと置換することができる）を含む電子放射物質を通過するときに電子を輸送する物質である。電子放射物質は分離層になる代わりに電界発光物質と混合し、相互沈着させることができる。
【００９０】
第２の電極は陰極として機能し、例えばアルミニウム、カルシウム、リチウム、銀／マグネシウム合金、希土類金属合金などの仕事関数の低い金属とすることができ、好ましい金属はアルミニウムである。アルカリ金属のような金属のフッ化物、希土類金属またはその合金は、例えば金属上に構成される金属フッ化物の層を持つことにより第２の電極として使用することができる。
【００９１】
正孔輸送物質は任意に電界発光物質と混合し、相互沈着させることができる。
正孔輸送物質、電界発光物質及び電子放射物質は、構造を単純化する一つの層を構成するために混合することができる。
【００９２】
発明のディスプレイは単色または多色の可能性がある。電界発光希土類キレート化合物は例えば赤、緑及び青色光及び白色光の範囲の色を放射することが知られており、特許出願ＷＯ９８／５８０３７号、ＰＣＴ／ＧＢ９８／０１７７３号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０３６１９号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０３０号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０２４号、ＰＣＴ／ＧＢ９９／０４０２８号、ＰＣＴ／ＧＢ００／００２６８号に例が開示されており、これらの色を放射するOLEDを構成するために使用することができる。このように、３種類の単一バックプレーンを配置し、各バックプレーンが光学システムの異なった面で、組み合わされた色のイメージを見ることができる面とは別の面から、異なる単一色を放射することにより、フルカラーディスプレイを構成することができる。あるいは、３種類の隣接した受光素子のグループにおいて、隣接したダイオード受光素子が赤、緑及び青色光を作ることができるように異なる色を放射する希土類キレートの電界発光化合物を作製することができる。更なる代替案として、FSC（Field Sequential Color）フィルタを、白色光を放射するディスプレイに組み合わせることもできる。
【００９３】
一方または両電極はシリコンで構成され、電界発光物質、及び間に挟まれた正孔輸送層、及び電子輸送物質は、シリコン基板上の受光素子として構成することができる。各受光素子は、好ましくは少なくとも１つの希土類キレート電界発光物質の層、及び（少なくとも半分の）有機層と接触している透過性電極を含み、それによって透過性電極は基板から離れて位置する。
【００９４】
基板は結晶シリコンであって、平坦な表面を製造するため、電極または電界発光化合物を沈着させる前に基板の表面が研磨加工されているかまたは平滑であるのが好ましい。あるいは、表面を平滑で平坦にするために、後続の物質を沈着させる前に非平面シリコン基板を導電性ポリマー層でコートすることもできる。
【００９５】
ある実施例において、各受光素子は基板と接触する金属電極からなる。金属と透過性電極の相対的な仕事関数に依存して、一方は陽極となり、他方は陰極を構成する。
シリコン基板が陰極である場合、インジウムスズオキシドコートガラスは陽極として機能することができ、陽極を介して光が放射される。シリコン基板が陽極として機能する場合、陰極は例えば仕事関数の低いインジウム亜鉛オキシドから作製したインジウム亜鉛オキシドコートガラスのような適した仕事関数を持つ透過性電極によって構成することができる。陽極は適した仕事関数を与えるために陽極上に金属の透過性コートを有することができる。これらの素子は時としてトップ発光素子またはバック発光素子をさす。
【００９６】
金属電極は、例えば基板に対して成膜されたアルミニウムのような、より仕事関数の高い金属、及びより仕事関数の高い金属に対して成膜されたカルシウムのような、より仕事関数の低い金属などの、複数の金属層を含むことがある。もう一つの例は、アルミニウムのような安定な金属の表面に更に導電性ポリマーの層が存在する。
【００９７】
また、電極は各受光素子の陰で鏡面として機能し、基板の平らな表面に成膜、または沈下させるのが好ましい。しかし、あるいは基板に隣接した光を吸収する黒色層が存在することがある。
【００９８】
更にもう一つの実施例において、受光素子電極の底面接触に適する導電性受光素子の配置構成を可能にする、適した水溶液にさらすことにより、底面導電性ポリマー層の選択領域が非導電性になる。
【００９９】
ＷＯ００／６０６６９号に記載されているように、各受光素子から放射される光の輝度は、マトリックス回路において適用される電圧または電流を調節することにより、または、各受光素子回路においてアナログ信号に変換されるデジタル信号を入力することにより、アナログ形式で調節できることが好ましい。また、基板はデータドライバ、データコンバータ及びイメージを作成するために受光素子の配置をアドレスした情報を処理するためのスキャンドライバを備えるのが好ましい。適用された電圧によって異なる色の光を放射する電界発光物質を使用する場合、各受光素子の色はマトリックス回路により調節することができる。
【０１００】
ある実施例において、電圧調節器及び可変抵抗器を含むスイッチにより各受光素子が調節され、これらの要素はいずれも酸化金属半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）またはアクティブマトリックストランジスタにより簡便に作製される。
【０１０１】
米国特許４，７６９，２９２号に、電界発光物質が含まれた発光素子として使用することができる蛍光染料の種類はアルミニウムキノレートまたはアルミニウムキノレート誘導体であることが開示されている。
【０１０２】
現在、蛍光染料を一般化学式(Lα)nMである電界発光錯体に加えることができることを我々は発見しており、上式で、Mは希土類、ランタノイドまたはアクチノイド、Lαは有機錯体であり、nはMの原子価状態である。
【０１０３】
米国特許４，７６９，２９２号に説明されているように、電界発光物質層に対する正孔の注入及び結合に応じて電界発光物質層に光が放射される。蛍光物質が電界発光物質に加えられる場合、放射される光の色を多様化することができる。理論的には、正孔と電子の再結合のために、厳密に同親和性を持つ電界発光ホスト物質及び蛍光物質を得ることができる場合、各物質は発光領域への正孔及び電子の注入と同時に光を放射する。感知される光放射の色調は両放射を視覚的に統合したものである。そのようなホストと蛍光物質のバランスを課すことは非常に制限しているため、光放射に好都合な部位を提供できるよう蛍光物質を選択するのが好ましい。光放射に好都合な部位を提供する低比率の蛍光性物質のみが存在する場合、蛍光物質に起因する新しいピーク強度波長放射を選択することにより、ホスト物質特有のピーク強度波長放射を完全に無視することができる。ホスト及び蛍光物質の個別の選択によって、この効果を提供するために十分な蛍光物質の最小比率が変化するが、ホスト物質のモル数に対し、約１０ｍｏｌ％以上の蛍光物質の使用が必要な例はなく、１ｍｏｌ％以上の蛍光物質を必要とすることはほとんどない。一方、蛍光物質が存在しない状態で光を放射することができる任意のホスト物質については、ホスト物質に対して、一般的にはおよそ１０-3ｍｏｌ％未満で微量存在するよう蛍光物質を制限することで、ホスト物質に特有の波長で放射を維持することができる。したがって、光放射に好都合な部位を提供することができるような蛍光物質の比率を選択することにより、全てまたは一部の放射波長をシフトすることができる。これにより、本発明のEL素子のスペクトル放射は、役立てられる用途に適するよう選択され、バランスが保たれるようになる。
【０１０４】
光放射に好都合な部位を提供することができる蛍光物質を選択する際、蛍光物質の特性とホスト物質の特性を関連付けることが必要である。ホスト物質は、光放射のために分子部位を提供する蛍光物質を備えた、正孔及び電子注入のためのコレクターと見ることができる。ホスト物質中に存在する場合に光放射の色調を変更することができる蛍光物質を選択する際に重要な第１の関係は、２つの物質の還元ポテンシャルの比較である。光放射の波長をシフトするために例証された蛍光物質は、ホスト物質より負の還元ポテンシャルを示した。
【０１０５】
電子ボルトで測定された還元ポテンシャルについては、さまざまな還元ポテンシャル測定技術と共に論文として広く報告されている。還元ポテンシャルの絶対値ではなくて比較が要求されるので、蛍光物質及びホスト物質の還元ポテンシャルの両方を同様に測定する場合では、当然に還元ポテンシャル測定について受け入れられるどの技術でも使用することができる。好ましい酸化及び還元ポテンシャル測定技術についてはR. J. CoxによりPhotographic Sensitivity, Academic Press, 1973, Chapter 15に報告されている。
【０１０６】
ホスト物質中に存在する場合に光放射の色調を変更することができる蛍光物質を選択する際に重要な第２の関係は、２つの物質のバンドギャップポテンシャルの比較である。
光放射の波長をシフトするために例証された蛍光物質はホスト物質より低いバンドギャップポテンシャルを示した。分子のバンドギャップポテンシャルは電子ボルト（eV）で、その基底状態と第１一重項状態間の電位差として得られる。バンドギャップポテンシャル及びその測定技術は前記論文に広く報告されている。上記論文で報告されているバンドギャップポテンシャルは、吸収ピークに対して深色性であり、吸収ピークの大きさの１０分の１である吸収波長において、電子ボルト（eV）で測定された電位である。バンドギャップポテンシャルの絶対値ではなくて比較が要求されるため、対応するどのバンドギャップ測定技術を使用してもよく、蛍光物質及びホスト物質のバンドギャップの両方を同様に測定することができる。
【０１０７】
F. Gutman及びL. E. LyonsによってOrganic Semiconductors, Wiley, 1967, Chapter 5に、１つの実例となる測定技術が開示されている。蛍光物質が存在しない状態で自身が光放射することができるホスト物質を選択する場合、ホスト及び蛍光物質のスペクトルのカップリングが達成される際に、ホスト物質単独で特有の放射の波長において光放射の抑制、及び蛍光物質特有の波長において放射の増大が生じることが観察された。これは、スペクトルのカップリングにより、単独のホスト物質特有の放射波長と、ホスト物質が存在しない状態での蛍光物質の光吸収の波長との間に重複部分が存在することを意味する。ホスト物質単独での最大放射値が、±２５ｎｍ以内で蛍光物質単独での最大吸収値と実質的に一致する場合、最適なスペクトルのカップリングが生じる。
【０１０８】
実際には、ピーク幅及び浅色勾配及び深色勾配に依存して、ピーク放射と吸収波長が１００ｎｍ以内またはそれ以上異なっている状況で、有利なスペクトルのカップリングを生じることができる。ホスト物質と蛍光物質間におけるスペクトルのカップリングが最適値よりも少ないことが予想される場合、蛍光物質の深色変位は、浅色変位と比較してより効率の良い結果を生じる。
【０１０９】
有用な蛍光物質は、ホスト物質と混合することができ、本発明のEL素子の発光領域を構成する、上記の厚さの範囲を満たす薄膜を作ることができる物質である。結晶のホスト物質は薄膜の成形に適さないが、ホスト物質中に存在する蛍光物質の量を制限することにより、単独では薄膜成形ができない蛍光物質を使用できるようになる。
【０１１０】
好ましい蛍光物質は、ホスト物質と共通の位相を構成する物質である。
染料は、ホスト物質において分子レベルの分散に適しているため、蛍光染料は、蛍光物質の好ましいクラスとなる。ホスト物質中の蛍光染料を分散させるために、どのような便利な技術を試みても良いが、好ましい蛍光染料はホスト物質と共に沈着され、真空蒸気となることができる染料である。
【０１１１】
上記の他の基準が満たされると仮定した場合、蛍光レーザー染料は、本発明の有機EL素子の使用のために特に有用な蛍光物質であると認識される。１つの蛍光染料の好ましいクラスは、蛍光クマリン系染料である。米国特許４，７６９，２９２号に記載されているような、特に好ましい蛍光クマリン系染料の内容はこの参照によりここでの開示に含まれる。
【０１１２】
蛍光染料のもう１つの好ましいクラスは、蛍光4−ジシアノメチレン−4H−ピラン及び4−ジシアノメチレン−4H−チオピランであって、以下に蛍光ジシアノメチレンピラン及びチオピラン染料（このクラスの好ましい蛍光染料については、米国特許４，７６９，２９２号に具体的に述べられている）として示される。また、有用な蛍光染料は、シアニン、メロシアニン、シアニン錯体及びメロシアニン錯体（すなわち、三、四及び多核シアニン及びメロシアニン）、オキソノール、ヘミオキソノール、スチリル、メロスチリル及びストレプトシアニンを含む、ポリメチン系染料として知られる染料の中から選択することができる。
【０１１３】
シアニン染料はアゾリウムまたはアジニウム核のような２個の基本複素環核を含み、それらはメチン結合によって結合されている。例えば、２個の基本複素環核はピリジニウム、キノリニウム、イソキノリニウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、セレナゾリウム、インダゾリウム、ピラゾリウム、ピロリウム、インドリウム、3H−インドリウム、イミダゾリウム、オキサジアゾリウム、チアジオキサゾリウム、ベンゾキサゾリウム、ベンゾチアゾリウム、ベンゾセレナゾリウム、ベンゾテルラゾリウム、ベンジミダゾリウム、3Hまたは1H−ベンゾインドリウム、ナフトキサゾリウム、ナフトチアゾリウム、ナフトセレナゾリウム、ナフトテルラゾリウム、カルバゾリウム、ピロロピリジニウム、フェナントロチアゾリウム及びアセナフトチアゾリウムの第４級塩から得られる。
【０１１４】
シアニン染料は、奇数個のメチン基を含むメチン結合によって結合された２個の複素環核を含むことができる。または、偶数個のメチン基を含むメチン結合によって結合された複素環核を含むことができる。
【０１１５】
一般にポリメチン系染料、特にシアニン染料において、核と結合しているメチン基の数が多くなる程、染料の吸収波長は長くなる。例えば、ジカルボシアニン染料（２個の基本複素環核と結合している５個のメチン基を含むシアニン染料）は、カルボシアニン染料（２個の基本複素環核と結合している３個のメチン基を含むシアニン染料）よりも長い吸収波長を示し、同様にカルボシアニン染料は、単純なシアニン染料（２個の基本複素環核と結合している１個のメチン基を含むシアニン染料）よりも長い吸収波長を示す。単純なシアニン染料は一般に黄色染料であって、カルボシアニン及びジカルボシアニン染料はより波長の長い染料であるが、深色側に吸収をシフトすることができる核及びその他の構成要素を適切に選択することによって約５５０ｎｍまでの吸収最大値を示すことができる。蛍光染料として使用される好ましいポリメチン染料、特にシアニン染料は、いわゆる剛直な染料（rigidized dyes）である。これらの染料は、一方の核がもう一方の核に関して移動するのを制限するために作成される。これにより、無放射性、励起状態エネルギーの動的消失を回避する。染料構造を剛直にするための第１の方法は、染料の末端の核を結合するメチン鎖結合に加えて、単独の結合を提供する単独の架橋基を組み込むことである。架橋ポリメチン染料については、Brookerらによって米国特許２，４７８，３６７号に、Brookerによって米国特許２，４７９，１５２号に、Gilbertによって米国特許４，４９０，４６３号に、及びTredwellらによって「Picosecond Time Resolved Fluorescence Lifetimes of the Polymethine and Related Dyes」（Chemical Physics, Vol. 43 (1979) ３０７〜３１６ページ）に説明されている。ポリメチン染料の核を結合するメチン鎖は、染料末端の基本核を結合する環状の核の一部としてメチン鎖を含むことにより剛直にすることができる。硬化、及び一般にポリメチン染料、特にシアニン染料の吸収最大値を深色側へシフトするための技法は、メチン結合においてオキソカーボン架橋核を含むことである。
【０１１６】
蛍光染料のもう１つの有用なクラスは、4−オキソ−4H−ベンズ−[d,e]アントラセンであって、以下にオキソベンズアントラセン染料として示される。
このクラスの染料及びその調製については、１９８６年１月３１日に出願され、通例米国特許出願８２４，７６５号に指定されている、Goswamiらによる「Fluorescent Dyes and Biological and Analytical thereof」に開示されている。
【０１１７】
オキソベンズアントラセン染料は既知の方法で作製することができ、例えば、（１）CookeらによってAustralian J. Chem., 11の２３０〜２３５ページに記載されている方法によるジヒドロフェナレノンの作製、（２）ジヒドロフェナレノンのリチウムエノレートの作製、（３）適切なヨウ化ホスホニウム試薬とリチウムエノレートの反応、及び（４）この生成物と塩化銅（II）及び塩化リチウムの、塩素化または非塩素化染料を製造するための反応がある。
【０１１８】
置換基が化合物の蛍光性に悪影響を及ぼさない限りであれば、オキソベンズアントラセンは、構造中に１個またはそれ以上の置換基、例えば、アルキル基（１〜５個の炭素原子を持つアルキル基など）、アリル基（フェニル基など）、及びその他の基を含むことができる。
【０１１９】
蛍光染料のもう１つの有用なクラスは、キサンテン染料である。特に好ましいキサンテン染料のクラスはロダミン染料である。
その他、特に好ましいキサンテン染料のクラスはフルオレセイン染料である。
【０１２０】
蛍光染料のもう１つの有用なグループは、ピリリウム、チアピリリウム、セレナピリリウム、及びテルロピリリウム染料である。最初の３個の染料クラスについては、Lightにより米国特許３，６１５，４１４号に開示されており、最後の染料クラスについてはDettyにより米国特許４，５８４，２５８号に開示されており、その開示は参照によりここに含まれる。後ろの２個の染料クラスは赤外線に向かって深色側にシフトするため、可視光線放射を提供するためには、前の２個の染料系を使用するのが好ましい。
【０１２１】
蛍光染料のもう１つの有用なクラスは、蛍光カルボスチリル染料である。これらの染料は２−キノリノールまたはイソキノリノール環構造によって特徴づけられており、多くの場合他の環と縮合する。一般に他の縮合環が存在すると、蛍光の最大波長は増加する。
【０１２２】
より複雑な縮合環カルボスチリル染料の例は、Kadhim及びPetersによって「New Intermediates and Dyes for Synthetic Polymer Fibres Substituted Benzimidazolothioxanthenoisoquinolines for Polyester Fibres」（JSDC, June 1974 １９９〜２０１ページ）に、及びArientらによって「Imidazole Dyes XX-Colouring Properties of 1,2-Napthooxylenebenzimidazole Derivatives」（JSDC, June 1968 ２４６〜２５１ページ）に提供されている。
【０１２３】
その他の縮合環蛍光染料の中で、ペリレン染料はジナフチレン核によって特徴づけられる。有用な蛍光ペリレン染料は多種知られており、例えば、Rademacherらによって「Soluble Perylene Fluorescent Dyes with Photostability」（Chem. Ber. Voi. 115 (1982) ２９２７〜２９３４ページ）として開示されている染料、及び１９８２年７月７日発行の欧州特許出願第５５３，３６３Ａ１号に開示されているような染料がある。
【０１２４】
その他、アクリジン染料、ビス（スチリル）ベンゼン染料、ピレン染料、オキサジン染料及び、時にPOPOP染料と呼ばれるフェニレンオキシド染料のような、知られている蛍光染料の多くのクラスが有用である。
【０１２５】
選択できる蛍光染料のクラスが多数存在するだけでなく、特定のクラスの中でも個々の染料の特性は幅広く選択できる。個々の染料の吸収最大値及び還元ポテンシャルは置換基の選択によって変化させることができる。染料の発色団を構成する共役構成が増加するとともに、染料の吸収最大値を深色側に変化させることができる。
放射最大は吸収最大に対して深色性である。
【０１２６】
深色シフトの程度は染料クラスの機能として変更することができるが、通常放射最大波長は、吸収最大波長と比較して、深色側に２５〜１２５ｎｍシフトされる。したがって、紫外線付近に吸収最大値を示す染料はほとんど全ての場合において、スペクトルの青色部に放射最大値を示す。スペクトルの青色部に吸収最大値を示す染料は、スペクトルの緑色部に放射最大値を示し、同様にスペクトルの赤色部に吸収最大値がある染料は、赤外線付近に放射最大値を示す傾向がある。
【０１２７】
使用することができる更なる蛍光化合物のクラスは少なくとも５個の縮合炭素環の芳香環を含む発色団の基を持つ蛍光染料（以下にペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料として示される）である。適切な染料については、米国特許５，１５０，００６号及び５，４０５，７０９号に記載されている。
【０１２８】
有機EL素子の放射波長を短くするために、これらのペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料は非常に好都合であることが発見されている。最初の分類の配置で機能するためには、蛍光染料が、ホスト化合物の放射波長に対応する波長で吸収を示すことが不可欠である。一方、全ての蛍光染料は、吸収波長より長い波長で放射することが知られている。別の観点から述べると、染料は吸収より高いエネルギーレベルの光を放射することができない。蛍光染料の最長の最大吸収波長（以下にピーク吸収と示す）と最短の最大放射波長（以下にピーク放射と示す）の差はストークスシフトとして知られている。蛍光染料のストークスシフトが大きい場合、効率的なスペクトルのカップリング、更にはEL素子の波長より短い波長でピーク放射が起きることは難しい。ペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料は、比較的剛直な発色団の基に起因して、８０〜２０ｎｍ未満の間でストークスシフトを示すため、有機EL素子の放射をより短い青色波長にシフトするのに特に適している。したがって、ペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料の吸収ピークが電荷担体化合物の放射ピークよりわずか２０ｎｍ短くても、有機EL素子の放射における浅色シフトが起こる可能性がある。好ましいペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料は、１００〜２０ｎｍの波長の範囲で、化学式IIの電荷担体化合物が示す放射波長より短い吸収ピークを示す染料である。
【０１２９】
ペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料は、それぞれ少なくとも５個、発色団の基を形成する縮合炭素環芳香環を含むことが予想される。必要な５個の縮合環を含んだ縮合芳香族炭素環は、性能の特性を損なうことはない。好ましい発色団の基は、完全な核として、ペリレン、ベンゾピレン、ベンゾクリセン、ベンゾナフタセン、ピセン、ペンタフェン、ペンタセン、ヘキサセン、またはアンタントレン核、または核を完全にするために他の芳香環と縮合した核を含む。一般に、これらの染料は２０〜４０の炭素原子環を含む。
これらのペンタカルボサイクリック芳香族環は、真空蒸着により有機媒体のその他の成分と同様に沈着させることができるという利点がある。ペンタカルボサイクリック芳香環は、それ自身が発色団であるため、他の環置換基が存在する必要はない。しかし、発色団としてペンタカルボサイクリック芳香環を含む多くの染料は従来のもので、元来、溶液化学の分野で使用するために作製されてきたが、その結果、溶解性及びある例においては色調を改質するための置換基が存在する。
【０１３０】
蛍光ペンタカルボサイクリック芳香族染料がホストの電荷受容化合物に組み込まれる場合、利点を実現するために蛍光染料を少量必要とする。ペンタカルボサイクリック芳香族蛍光染料は、電荷受容化合物のモル数に対し、０．０５〜５ｍｏｌ％の濃度範囲に組み込むのが好ましい。特に好ましい濃度範囲は、電荷受容化合物のモル数に対し、０．２〜３ｍｏｌ％、最も適した例は、電荷受容化合物のモル数に対し、０．５〜２ｍｏｌ％である。
【０１３１】
本発明の１つの実施例による素子は、図１７に示されており、これは本発明の構造を概略的に示した図であって、アルミニウム陰極（１）が存在し、その上に電子輸送物質（２）、蛍光染料を組み込んでいる希土類キレートの電界発光物質層（３）、正孔輸送物質層（４）及び透過ITO層である陽極（５）が存在する。
電場が基板間で作用する場合、ITO光は（５）を通って放射される。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図４ｈ】
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【図４ｉ】
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【図４ｊ】
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【図４ｋ】
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【図４ｌ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図７ｆ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図８ｇ】
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【図８ｇ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１４ｄ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１７】
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