(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気エネルギーにより発光する素子であって、該素子は少なくとも下記一般式（１）に示す化合物を含むことを特徴とする発光素子。
【化１】
0004734717.tif 000022
（ここで、Ａは下記一般式（４）に示すジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、Ｂは下記一般式（３）に示す骨格、ｎは２である。）
【化２】
0004734717.tif 000023
（ここで、Ｒ１３およびＲ１４は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基の中から選ばれる。βは前記Ｂとの連結部位を示す。）
【化３】
0004734717.tif 000024
（ここで、Ｒ６〜Ｒ１２は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基、隣接置換基との間に形成される縮合環および脂肪族環の中から選ばれる。αは前記Ａとの連結部位を示す。）
【請求項２】
発光物質が少なくとも発光材料と正孔輸送材料および／または電子輸送材料とからなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
発光物質が少なくとも正孔輸送層と発光層との積層構造を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】
陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順次積層することを特徴とする請求項３記載の発光素子。
【請求項５】
マトリクスおよび／またはセグメント方式によって表示するディスプレイであることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が近年活発に行われている。この素子は、薄型、低駆動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり注目を集めている。
【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）２１，ｐ．９１３，１９８７）、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ2の緑色発光が可能であった。現在の有機積層薄膜発光素子は、上記の素子構成要素の他に電子輸送層を設けているものなど構成を変えているものもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲している。
【０００４】
多色発光の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、耐久性に優れ十分な輝度と色純度特性を示すものが望まれ、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術に用いられる発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）には、発光効率が低く消費電力が高いものや、耐久性が低く素子寿命の短いものが多く、また、溶液状態では強い蛍光強度を有していても薄膜状態では濃度消光やエキサイプレックスあるいはエキサイマー形成により蛍光強度が著しく減少し、発光素子に適用した際に高輝度発光が得られないものが多かった。
【０００６】
特に赤色発光に関しては、高色純度発光を得るために、長波長発光（黄〜橙）を有するホスト材料が望まれるが、長波長発光と高輝度とを両立したものが極めて少ないことが大きな問題であった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決し、電気エネルギーの利用効率が高く、高輝度の発光素子を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気エネルギーにより発光する素子であって、該素子は少なくとも下記一般式（１）に示す化合物を含むことを特徴とする発光素子である。
【０００９】
【化４】
0004734717.tif 000002
【００１０】
（ここで、Ａは下記一般式（４）に示すジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、Ｂは下記一般式（３）に示す骨格、ｎは２である。）
【化５】
0004734717.tif 000003
（ここで、Ｒ１３およびＲ１４は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基の中から選ばれる。βは前記Ｂとの連結部位を示す。）
【化６】
0004734717.tif 000004
（ここで、Ｒ６〜Ｒ１２は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基、隣接置換基との間に形成される縮合環および脂肪族環の中から選ばれる。αは前記Ａとの連結部位を示す。）
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において陽極は、光を取り出すために透明であれば酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。また、ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ2 などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用できる。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【００１２】
陰極は、電子を本有機物層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどがあげられるが、電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためにはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかし、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多く、例えば、有機層に微量のリチウムやマグネシウム（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）をドーピングして安定性の高い電極を使用する方法が好ましい例として挙げることができるが、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能であることから特にこれらに限定されるものではない。更に電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニア、窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子などを積層することが好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法も抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティング、コーティングなど導通を取ることができれば特に制限されない。
【００１３】
本発明における発光物質とは、１）正孔輸送層／発光層、２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）発光層／電子輸送層、４）正孔輸送層／発光層／正孔阻止層、５）正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層、６）発光層／正孔阻止層／電子輸送層そして、７）以上の組合わせ物質を一層に混合した形態のいずれであってもよい。即ち、素子構成としては、上記１）〜６）の多層積層構造の他に７）のように発光材料単独または発光材料と正孔輸送材料や電子輸送材料を含む層を一層設けるだけでもよい。さらに、本発明における発光物質は自ら発光するもの、その発光を助けるもののいずれにも該当し、発光に関与している化合物、層などを指すものである。
【００１４】
正孔輸送層は正孔輸送性物質単独または二種類以上の物質を積層、混合するか正孔輸送性物質と高分子結着剤の混合物により形成され、正孔輸送性物質としてはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどのトリフェニルアミン類、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）類、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが好ましいが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。
【００１５】
発光層は発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。
【００１６】
発光材料としては下記一般式（１）に示す化合物が高輝度発光を得るために好適に用いられる。
【００１７】
【化７】
0004734717.tif 000005
【００１８】
ここで、Ａは有機蛍光性骨格、ＢはＡに対する等方回転がＡ−Ｂ間またはＢ−Ｂ間の立体反発により制限されている置換基、ｎは１〜４のいずれかの自然数である。
【００１９】
一般式（１）のＡは所望の発光色に応じて選択することができる。高輝度発光を得るためには、特に限定されるものではないが、例えばナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、トラキセン、フルオレン、インデン、９，９’−スピロビフルオレン、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、などの芳香族炭化水素化合物や、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、トリアゾール、オキサジアゾール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、カルバゾール、ベンズオキサゾール、ベンズイミダゾール、ベンズチアゾール、ベンズジオキサゾール、ベンズジイミダゾール、ベンズジチアゾール、フェナンスロイミダゾール、フェナンスロオキサゾール、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、ピリミジン、チオキサンテン、アルダジン、クマリン、フタルイミド、ナフタルイミド、ペリノン、ピリミドピリミジンなどの芳香族複素環化合物が、蛍光量子収率が高いため好適に用いることができる。さらに、キノリノールやベンズキノリノール、ベンズオキサゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール、アゾメチンなどを配位子とした各種の金属錯体も一般式（１）のＡとして用いてもかまわない。
【００２０】
一般式（１）のＢは、一般式（１）のＡの優れた蛍光特性を薄膜状態において保持し、発光素子において高輝度発光させる役割を担う置換基である。すなわちＢは、Ａに対する等方回転がＡ−Ｂ間またはＢ−Ｂ間の立体反発により制限されてしまう置換基を形成しているため、薄膜状態において励起エネルギーを置換基の回転により熱失活させてしまう確率を減少させ、蛍光量子収率が低下するのを防ぐ。また、ＢはＡに対してねじれるために発光材料分子どうしのスタッキングを防ぎ、濃度消光やエキサイプレックスあるいはエキサイマー形成を抑制することができる。これらの結果、発光素子において高輝度かつ高色純度の発光を得ることができる。この等方回転が制限されていることは、分子模型や分子計算で容易に確認することができる。
【００２１】
上記等方回転はＡ−Ｂ間またはＢ−Ｂ間いずれの立体反発によって制限されていても良いが、より高輝度な発光を得るためにはＡ−Ｂ間の立体反発により制限されている方が好ましい。このような効果を有するＢとして、下記一般式（２）に示す骨格を有している置換基が好適に用いられる。
【００２２】
【化８】
0004734717.tif 000006
【００２３】
ここで、Ｒ1〜Ｒ5は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基、隣接置換基との間に形成される縮合環および脂肪族環の中から選ばれる。但し、Ｒ1およびＲ5の少なくとも一つは水素以外の置換基であるか、隣接置換基との間に縮合環または脂肪族環を形成する。αは前記Ａとの連結部位を示す。
【００２４】
これらの置換基の内、アルキル基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、シクロアルキル基とは例えばシクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アラルキル基とは例えばベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルケニル基とは例えばビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、シクロアルケニル基とは例えばシクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセン基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルキニル基とは例えばアセチレニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルコキシ基とは例えばメトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルキルチオ基とはアルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。また、アリールエーテル基とは例えばフェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。また、アリールチオエーテル基とはアリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。また、アリール基とは例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、複素環基とは例えばフリル基、チエニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ハロゲンとはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキンとは例えばトリフルオロメチル基などの、前述のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基の一部あるいは全部が、前述のハロゲンで置換されたものを示し、残りの部分は無置換でも置換されていてもかまわない。アルデヒド基、カルボニル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含み、さらに脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。シリル基とは例えばトリメチルシリル基などのケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。シロキサニル基とは例えばトリメチルシロキサニル基などのエーテル結合を介したケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。隣接置換基との間に形成される縮合環または脂肪族環は無置換でも置換されていてもかまわない。
【００２５】
一般式（１）のＲ1およびＲ5の少なくとも一つは水素以外の置換基であるか、隣接置換基との間に縮合環または脂肪族環を形成するため、上記Ａとの間に立体反発が生じ、ＢのＡに対する等方回転が制限される。
【００２６】
さらに、安定して高輝度発光を得るためには、上記Ｒ1およびＲ5の少なくとも一つが隣接置換基との間に縮合環を形成した方が耐久性に優れるためより好ましい。したがって前記Ｂとして、下記一般式（３）に示す骨格を有している置換基がより好適に用いられる。
【００２７】
【化９】
0004734717.tif 000007
【００２８】
ここで、Ｒ6〜Ｒ12は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基、隣接置換基との間に形成される縮合環および脂肪族環の中から選ばれる。αは前記Ａとの連結部位を示す。これらの置換基の説明は上述したものと同じである。
【００２９】
上記Ｂの好適な例として、特に限定されるものではないが、具体的には下記のような構造が挙げられる。
【００３０】
【化１０】
0004734717.tif 000008
【００３１】
【化１１】
0004734717.tif 000009
【００３２】
本発明の赤色材料は青色発光材料および赤色発光材料として好適に使用できるが、赤色発光材料として使用する方がより好ましい。
【００３３】
特に、本発明の発光材料を赤色発光用のホスト材料として用いるためには、蛍光ピーク波長が黄〜橙の長波長発光を有するものが望まれ、前記一般式（１）のＡが下記一般式（４）に示すジケトピロロ[３，４−ｃ]ピロール誘導体である化合物を好適に用いることができる。
【００３４】
【化１２】
0004734717.tif 000010
【００３５】
ここで、Ｒ13およびＲ14は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基の中から選ばれる。βは前記Ｂとの連結部位を示す。これらの置換基の説明は上述したものと同じである。
【００３６】
上記化合物の好適な例として、特に限定されるものではないが、以下のような化合物が挙げられる。
【００３７】
【化１３】
0004734717.tif 000011
【００３８】
【化１４】
0004734717.tif 000012
【００３９】
【化１５】
0004734717.tif 000013
【００４０】
本発明の発光材料はホスト材料およびドーパント材料のどちらで用いても構わないが、薄膜状態においても優れた蛍光特性を維持できることから、ホスト材料としてより好適に用いられる。この場合、他の有機蛍光化合物をドーパント材料に用いて、高色純度発光を得ることができる。ドーパント材料としては、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、オキサゾールなどのアゾール誘導体、ベンズオキサゾールなどのベンズアゾール誘導体、オキサジアゾールなどのジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、イソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノクマリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メトキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズイミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリルクマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、ジアザフラビン誘導体などを挙げることができる。
【００４１】
特に、本発明の発光材料と組み合わせて赤色発光を得るためには、ドーパント材料が赤色蛍光を有することが望まれ、具体的には従来から知られている、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物、フェノキサジン誘導体などを用いることが出来るが特にこれらに限定されるものではない。
【００４２】
ドーピング量は、通常多すぎると濃度消光現象が起きるため、通常ホスト材料に対して１０重量％以下で用いることが好ましく、更に好ましくは２％以下である。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。また、ドーパント材料は極めて微量でも発光することから、微量のドーパント材料ををホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可能である。この場合、一層でも二層以上ホスト材料と積層しても良い。
【００４３】
本発明における電子輸送性材料としては、電界を与えられた電極間において負極からの電子を効率良く輸送することが必要で、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体に代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノキサリン誘導体、ホウ素化合物などが挙げられるが特に限定されるものではない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。
【００４４】
正孔阻止層とは、電界を与えられた電極間において陽極からの正孔が陰極からの電子と再結合することなく移動するのを防止するための層であり、各層を構成する材料の種類によっては、この層を挿入することにより正孔と電子の再結合確率が増加し、発光効率の向上が望める場合がある。具体的にはフェナントロリン誘導体やトリアゾール誘導体、キノリノール金属錯体などが挙げられるが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極からの正孔の移動を効率よく阻止できる化合物であれば特に限定されるものではない。これらの正孔阻止材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。
【００４５】
以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層、正孔阻止層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
【００４６】
発光物質の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。
【００４７】
電気エネルギーとは主に直流電流を指すが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるようにするべきである。
【００４８】
本発明におけるマトリクスとは、表示のための画素が格子状に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状、サイズは用途によって決まる。例えばパソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられるし、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００４９】
本発明におけるセグメントタイプとは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示、自動車のパネル表示などがあげられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００５０】
また本発明の発光素子はバックライトとしても好適に用いることができる。バックライトとは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ機器、自動車パネル、表示板、標識などに使用される。特に液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると本発明におけるバックライトは、薄型、軽量が特徴になる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００５２】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた基板をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が１×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料としてＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を５０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層を形成した。次に発光材料として下記に示すＥＭ１を５０ｎｍの厚さに蒸着し、発光層を形成した。次にリチウムを０．５ｎｍ、銀を１５０ｎｍ蒸着して陰極を形成し、５×５ｍｍ角の素子を作製した。
【００５３】
【化１６】
0004734717.tif 000014
【００５４】
この発光素子の発光ピーク波長は５５８ｎｍであり、最高輝度が４９２０ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００５５】
実施例２
発光材料として下記に示すＥＭ２を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００５６】
【化１７】
0004734717.tif 000015
【００５７】
この発光素子の発光ピーク波長は５６０ｎｍであり、最高輝度が５３３０ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００５８】
実施例３
発光材料として下記に示すＥＭ３を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００５９】
【化１８】
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【００６０】
この発光素子の発光ピーク波長は５６４ｎｍであり、最高輝度が４９００ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００６１】
実施例４
発光材料として下記に示すＥＭ４を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００６２】
【化１９】
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【００６３】
この発光素子の発光ピーク波長は５６７ｎｍであり、最高輝度が５０００ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００６４】
実施例５
発光材料として下記に示すＥＭ５を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００６５】
【化２０】
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【００６６】
この発光素子の発光ピーク波長は５５６ｎｍであり、最高輝度が７２４０ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００６７】
実施例６
発光材料として下記に示すＥＭ６を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００６８】
【化２１】
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【００６９】
この発光素子の発光ピーク波長は５６３ｎｍであり、最高輝度が１６９４０ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００７０】
実施例７
発光材料として下記に示すＥＭ７を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は５８８ｎｍであり、最高輝度が１００００ｃｄ／ｍ2の高輝度発光が得られた。
【００７１】
【化２２】
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【００７２】
比較例１
発光材料として下記に示すＥＭ８を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子からは、発光ピーク波長が５８２ｎｍ、最高輝度が１３３ｃｄ／ｍ2の低輝度な発光しか得られなかった。
【００７３】
【化２３】
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【００７４】
【発明の効果】
本発明は、電気エネルギーの利用効率が高く、高輝度の発光素子を提供できるものである。