(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子であって、
前記電子輸送層に、下記化学式（１）
【化１】
0004797247.tif 000013
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物を含有し、
前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層との積層構造を備え、
該発光層と前記電極の内の陰極との層間に、前記電子輸送層が前記発光層に隣接して設けられることで、前記電子輸送層の前記化学式（１）の化学物質の正孔ブロック機能により、電子輸送層における緑色発光が抑制されることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機電界発光素子であって、前記正孔輸送層に、下記化学式（２）
【化２】
0004797247.tif 000014
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、  それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有機化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子であって、
前記電子輸送層に、下記化学式（１）
【化３】
0004797247.tif 000015
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物を含有し、
前記正孔輸送層に、下記化学式（２）
【化４】
0004797247.tif 000016
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有機化合物を含有し、
前記電子輸送層は前記発光層に隣接して設けられることで、前記電子輸送層の前記化学式（１）の化学物質の正孔ブロック機能により、電子輸送層における緑色発光が抑制されており、
前記素子は、４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光波長ピークを有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機電界発光素子において、
前記素子は、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光に加え、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光を有し、これら補色により白色発光を得ることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項５】
請求項３に記載の有機電界発光素子において、
前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層との積層構造を備え、該発光層と前記電極の内の陰極との層間に前記電子輸送層が設けられていることを特徴とする有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機電界発光素子、特に青色又は白色発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子という）は、省電力に有利であり、高視野角かつ高輝度発光が可能であるという特性を備えており、次世代平面ディスプレイ素子や、その平面光源として注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子において、白色発光を実現することは、表示パネルの多色化、フルカラー化の要求や、また白色発光そのものを表示光とする、さらには液晶ディスプレイ等のバックライトへのニーズにこたえるためには非常に重要である。
【０００４】
有機ＥＬ素子において、白色発光を達成するためには、
（ｉ）Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長からの各発光光を用いる方法、
（ii）青＋黄色〜橙色、又は青緑＋赤の２波長の補色関係にある光を合成する方法がある。
【０００５】
また、上記（ｉ）の３波長方式の場合、（ｉ−ａ）Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光層を積層する方法と、（ｉ−ｂ）Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光色素を発光層中に同時にドープする方法とがある。
【０００６】
（ｉ−ａ）の方法では、駆動に伴う白色ＥＬスペクトルの変化による色ずれや再結合ゾーンが複数の層にまたがるために発光効率が低いという問題がある。（ｉ−ｂ）の方法では、さらに用いる有機発光材料について、高分子系と低分子系とに分けられる。高分子系発光材料の場合、発光層用材料としての塗布液を調整する段階で、各色の蛍光色素を塗布液中に混合することにより白色を得るが、色素混合の制御が困難なため発光効率および駆動安定性が実用には遠い。低分子系発光材料の場合、真空蒸着法により各色の蛍光色素を同一発光層中にドープすることは可能であるが、同時に多数の蒸着源の蒸着速度を制御して各色素のドープ量を調整しなければならず、このような制御は実際の量産には不向きである可能性が高い。
【０００７】
次に、上記（ii）のように２波長の補色を用いる場合には、各色の発光層を２層積層する方法と、一つの発光層で２色の発光を得る方法がある。いずれの方法においても、３色の発光層を積層する方法に比べて、白色の色ずれが起きにくく、かつ、発光効率が高いという利点を有する。
【０００８】
しかし、上記２色の補色を利用する場合において、青緑と赤色の組み合わせを採用すると、現在提案されている多くの赤色色素では、正孔輸送層中にドープして用いる場合に、その蛍光ピークが短波長側にシフトしてしまう。従って、赤色発光が得られなくなり、結果として白色の色ずれが発生するという問題がある。
【０００９】
黄色で安定な発光を示すことが知られているルブレンを用いることで実用的な耐久性を有する素子を得ることができる。このルブレンを用いて白色発光素子を得るためには、同時に純度の高い青色発光が要求される。しかし、しばしば青色発光層と接する電子輸送層にＡｌｑが用いられるため、この電子輸送層のＡｌｑに起因した緑色発光が生じてしまい、純度の高い青色発光を得ることができなかった。このため、色ずれなく白色発光を実現することも難しかった。
【００１０】
特開平７−４１７５９号公報、特開平１１−２０４２５９号公報、特開平１１−２７３８７６号公報には、青色発光層と電子輸送層との間に正孔ブロッキング層を設けることで、正孔の電子輸送層中への流入を抑制し、再結合が発光層のみで高率よく起きるようにして青色の純度を向上させることについて開示がある。また、正孔ブロッキング層を挿入した白色発光素子についても特開平１１−３２９７３４号公報に開示されている。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば正孔ブロッキング材料として特開平１１−２０４２５９号公報に開示されているバソクプロイン(2,9-dymethl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline )等は、Tsutsuiらによってその不安定性が指摘されているように（Jpn. J. Appl. 38(1999) L15029）、従来開示されている正孔ブロッキング材料は、ガラス転移温度が低いなど、化学的に不安定なものが多かった。このため、これらの正孔ブロッキング材料を用いた素子では、十分な耐久性が得られないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされてものであり、発光効率が高くかつ色純度の高い青色発光、或いは他の補色との組み合わせにより白色発光を示し、耐性の高い有機ＥＬ素子を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子であって、前記電子輸送層に、下記化学式（１）
【化５】
0004797247.tif 000002
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物を含有し、前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層との積層構造を備え、該発光層と前記電極の内の陰極との層間に、前記電子輸送層が前記発光層に隣接して設けられていることを特徴とする。
【００１３】
以上のように化学式（１）で表される有機化合物を電子輸送層に用いることで、この電子輸送層は、高い電子輸送性を示す。さらに、この有機化合物は、最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位と最低非占有分子輝度（ＬＵＭＯ）準位の差が大きいため、高い正孔ブロック機能を発揮する。
【００１４】
電子輸送材料として一般的なＡｌｑを用いた場合、このＡｌｑは正孔ブロック機能が低いため正孔が発光層中で再結合しきらずに電子輸送層中にも流入し電子と再結合するため、電子輸送層から緑色発光も生じてしまう。しかし、上記化学式（１）で表される有機化合物を電子輸送層として用いた場合には、青色発光色の効率が増すと共に、青色の色純度を向上させることが可能となる（緑色発光成分が低減する）。さらに、補色関係にある赤色より波長の短い黄色〜橙色発光と上記高色純度の青色発光とを組合せることで、良好な白色発光を得ることができる。また、本発明では、別途正孔ブロッキング層を設けなくとも、正孔が電子輸送層へ流入することを防止でき、効率よく発光層中で電子と正孔とを再結合させることができる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子であって、前記電子輸送層に、上記化学式（１）（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ１、ｎ２及びｎ３は、それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物を含有し、前記正孔輸送層に、下記化学式（２）
【化６】
0004797247.tif 000003
（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有機化合物を含有し、前記電子輸送層は前記発光層に隣接して設けられており、前記素子は、４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光波長ピークを有することである。
【００１６】
本発明の他の特徴は、上記有機ＥＬ素子において、前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層との積層構造を備え、該発光層と前記電極の内の陰極との層間に前記電子輸送層が設けられていることである。
【００１８】
このような有機化合物を正孔輸送層に用い、かつ、電子輸送層として上記化学式（１）に示す有機化合物を用いることで、陽極からの正孔を効率的に発光層に注入し、かつ陰極からの電子を効率的に発光層に注入でき、さらに発光層に注入された正孔を電子輸送層がブロックするので正孔が陰極に到達して失われることが防止できる。従って、色純度を高めると共に高輝度、高効率発光を実現することが可能なる。また、さらに、上記化学式（１）の化合物も、化学式（２）の化合物も薄膜化した場合の耐熱性が高く、化学式（１）の化合物を電子輸送層に用い、かつ化学式（２）の化合物を正孔輸送層として用いることで素子の耐熱温度を格段に向上させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００２０】
＜実施形態１＞
図１は実施形態１に係る青色発光を示す有機ＥＬ素子の断面構成を示している。図１において、ガラスなどの透明基板１０の上に透明電極としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を用いた陽極１２が形成され、その上に多層構造の有機化合物層２００が形成され、この有機化合物層２００の上に金属材料として、例えばＬｉＦとＡｌを用いて陰極１４が形成されている。本実施形態に係る有機ＥＬ素子では、有機化合物層２００は、少なくとも、正孔輸送層２２と、発光波長ピークが４００〜５００ｎｍの青色の発光を示す青色発光層２６及び電子輸送層２８が陽極１２の上に順に積層された多層構造を備える。なお、図１に示すように陽極１２と正孔輸送層２２との間に、さらに、正孔注入層２０を備えていてもよい。
【００２１】
また、電子輸送層２８は、後述する一般式（１）で表され、電子輸送機能だけでなく、正孔ブロック機能を備えた有機化合物を含有する。
【００２２】
青色発光層２６は、４００〜５００ｎｍの青色発光材料であれば特に限定されない。一例としては、下記化学式（４）
【化７】
0004797247.tif 000004
に示されるような化合物が採用できる。本実施形態では、電子輸送層２８に上記のように式（１）で示される有機化合物を採用しているため、通常用いられる青色発光材料よりも、電子輸送層２８のＨＯＭＯ準位が深く、青色発光層２６からの正孔をブロックすることが可能となり、発光層２６における発光効率、発光色純度を向上させることが可能となる。
【００２３】
次に、本実施形態において、正孔輸送層２２は、上記化学式（２）、（但し、式中、Ａｒ１、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有機化合物を含有する。一例として、この化合物は、下記化学式（３）
【化８】
0004797247.tif 000005
に示されるようなＴＰＴＥが採用可能である。この化合物は、正孔輸送能力が高いので、発光層２６に効率的に正孔を供給することができ、発光層２６での発光効率向上に寄与する。また化学式（１）に示す化合物を電子輸送層、化学式（２）に示す化合物を正孔輸送層に用いることにより、素子の耐熱性向上を達成することができる。
【００２４】
また、本実施形態において、正孔注入層２０を陽極１２と正孔輸送層２２との間に設ける場合、例えばＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等が採用可能である。
【００２５】
陰極１４としては、例えばＬｉＦとＡｌの積層電極を用いることができる。もちろん、材料はこれらには限られない。またアルカリフッ化物、アルカリ酸化物あるいは金属をドープした有機層を電子注入層として陰極１４と電子輸送層２８との間に形成してもよい。
【００２６】
以上のような構成により、本実施形態の有機ＥＬ素子は、青色発光層２６に対し、陽極１２からホール注入層２０及びホール輸送層２２を介して正孔が注入され、陰極１４から電子輸送層２８を介して電子が注入される。上述のように本実施形態１において電子輸送層２８は正孔ブロック機能を備えているので、陽極１２から発光層に到達した正孔は電子輸送層２８を通り抜けることができず、陰極１４に到達して失われることがない。従って、発光層２４及び２６に注入された電子と正孔とはこの各発光層２４及び２６中で効率的に再結合することができる。そして再結合によって、青色発光化合物が励起され４００ｎｍ〜５００ｎｍの色純度の高い青色光が素子から射出される。
【００２７】
なお、電子輸送層２８は、上記化学式（１）に示す化合物を用いることで、特別に正孔ブロッキング層を形成することなく、優れた青色発光素子を実現できる。しかし、これにかぎらず、この化学式（１）の化合物を用いた層と、他の材料の多層構造からなる電子輸送層としてもよい。つまり、この化学式（１）の化合物層を電子輸送性の正孔ブロッキング層として用い、その上層にＡｌｑ等の電子輸送層を形成してもよい。
【００２８】
また、この化学式（１）に示す有機化合物は、そのガラス転移温度が１３０℃以上であるため、有機薄膜として素子に用いた場合に、十分な耐久性を発揮し、素子の耐久性向上に寄与できる。
【００２９】
（化学式（１）の化合物）
本実施形態１において、上記電子輸送層２８に用いる化学式（１）
【化９】
0004797247.tif 000006
で示される有機化合物は、具体的には、以下のような構成をとることができる。まず、式（１）において、Ａｒ1、Ａｒ2及びＡｒ3は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ1、Ｘ2及びＸ3は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ1、ｎ2及びｎ3は、それぞれ０〜３の整数を表す。
【００３０】
Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、それぞれアリール基または芳香族ヘテロ環基を表す。
【００３１】
Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3で表されるアリール基は同一または互いに異なってもよく、好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、更に好ましくは炭素数６〜１８のアリール基であり、例えばフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ピレニルなどが挙げられる。
【００３２】
Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3で表される芳香族ヘテロ環基は、同一または互いに異なってもよく、好ましくは５員環または６員環の芳香族ヘテロ環であり、より好ましくはヘテロ原子としてＮ、Ｏ、Ｓ原子の少なくとも一つを含むものであり、更に好ましくはＮ原子を少なくとも一つ含むものであり、特に好ましくはＮ原子を少なくとも一つ含む炭素数２〜１２の芳香族アゾール基である。
【００３３】
上記芳香族ヘテロ環の具体例としては、例えばフリル、チエニル、イミダゾリル、ピリジル、ピリミジル、キノリル、イソキノリル、フタラジル、ナフチリジル、キノキサリルなどが挙げられ、好ましくはピリジル、キノリル、イソキノリルであり、より好ましくはキノリルである。
【００３４】
Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3で表されるアリール基または芳香族ヘテロ環基は、更に他の環と縮環してもよく、また置換基を有してもよい。この置換基としては、以下が採用可能である。アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）、アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチルなどが挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。）、アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリルなどが挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。）などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また置換基が二つ以上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には連結して環を形成してもよい。
【００３５】
次に、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3の置換基として好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、スルホニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロ環基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロ環基であり、更に好ましくはアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、芳香族ヘテロ環基であり、特に好ましくはアルキル基、アリール基、アルコキシ基、芳香族ヘテロ環基である。
【００３６】
式（１）において、Ｘ1、Ｘ2およびＸ3は、それぞれ置換基を表し、同一または互いに異なっても良い。 Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3で表される置換基としては、例えばＡｒ1、Ａｒ2，Ａｒ3の置換基として挙げたものが適用でき、また好ましい範囲も同様である。
【００３７】
さらに、式（１）において、ｎ1、ｎ2およびｎ3は、それぞれ０〜３の整数を表し、好ましくは０、１、２であり、より好ましくは０、１であり、更に好ましくは０である。また、ｎ1、ｎ2、ｎ3が２または３の場合、複数のＸ1、Ｘ2、Ｘ3はそれぞれ同一または互いに異なっても良い。
【００３８】
以上のような化学式（１）で表される化合物の具体例は次の通りである。但し、以下の具体例に限定されるものではない。
【００３９】
【化１０】
0004797247.tif 000007
【化１１】
0004797247.tif 000008
【化１２】
0004797247.tif 000009
【化１３】
0004797247.tif 000010
上記化合物例のうち、好ましくは例示化合物（ｉ）、（ii）、（viii）である。
【００４０】
一般式（１）で表される本発明の化合物は、特公昭４４−２３０２５号公報、同４８−８８４２号公報、特開昭５３−６３３１号公報、特開平１０−９２５７８号公報、米国特許３，４４９，２５５号、同５，７６６，７７９号、J.Am.Chem.Soc.,94,2414(1972)、Helv.Chim.Acta,63,413(1980)、Liebigs Ann.Chem.,1423(1982)などに記載の方法を参考にして合成できる。
【００４１】
＜実施形態２＞
図２は本発明に係る白色発光を示す有機ＥＬ素子の断面構成を示している。上記実施形態１と相違する点は、素子が白色発光を示し、かつ、有機化合物層２００の発光層３０が、図２に示すように、少なくとも、互いに補色関係を有する発光波長ピークが５５０〜６００ｎｍの黄色〜橙色の発光を示す発光層２４と、発光波長ピークが４００〜５００ｎｍの青色の発光を示す発光層２６との積層構造を備えることである。
【００４２】
多層構造のこの発光層３０の上には、電子輸送層２８が形成されており、この電子輸送層２８には、上記実施形態１と同様に化学式（１）で示される正孔ブロック機能を備えた電子輸送性の有機化合物が用いられている。
【００４３】
また、この電子輸送層２８と共に本実施形態２の白色発光素子を実現可能な青色発光層２６の材料は、特に限られない。化学式（１）で示される化合物を電子輸送層２８に用いれば、上述のようにこの化合物は現在知られている青色発光材料よりもＨＯＭＯ準位が深いので、優れた正孔ブロック機能を発揮できる。
【００４４】
発光層２４は、上記青色発光層２６からの青色光（４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度）と補色関係にある波長（５５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の発光を示す材料であれば特に限定されない。一例を挙げれば、ルブレンを用いることができる。
【００４５】
上述のように黄色〜橙色の発光については、既にある程度高効率で色純度の高い発光が実現されているが、青色発光については色純度、発光効率の点で十分な特性が達成されていない。しかし、図２に示すように青色発光層２６と接する位置に本実施形態２に係る電子輸送層２８を形成することで、この電子輸送層２８が青色発光層２６に対して高い正孔ブロック機能を発揮し、青色発光層２６における青色の発光効率、色純度が高められている。このため、素子全体としては、色ずれのない良好な白色発光が得られている。
【００４６】
以上のような構成により、実施形態２に係る有機ＥＬ素子は、黄色発光層２４及び青色発光層２６に対し、陽極１２からホール注入層２０及びホール輸送層２２を介して正孔を注入し、陰極１４から電子輸送層２８を介して電子を注入する。上述のように電子輸送層２８は正孔ブロック機能を備えているので、陽極１２から発光層に到達した正孔は電子輸送層２８を通り抜けることができず、陰極１４に到達して失われることがない。従って、発光層２４及び２６に注入された電子と正孔とはこの各発光層２４及び２６中で効率的に再結合することができる。そして再結合によって、黄色発光化合物及び青色発光化合物がそれぞれ励起され、補色関係にある５５０ｎｍ〜６００ｎｍの光と、４００ｎｍ〜５００ｎｍの光とが得られ、これらが加色され、素子から白色光が射出される。
【００４７】
ここで実施形態２において、積層構造の有機発光層３０として、青色発光層２６、黄色発光層２４を例に挙げて説明したが、補色関係にあれば各発光層での発光色はこれら青と黄色には限られない。そしてその場合においても、陰極と発光層との間に上述のように正孔ブロック機能を備えた電子輸送層を設けることで良好な特性の白色発光素子を実現することができる。また、有機発光層３０は、積層構造により白色発光を実現する構成に限らず、例えば青色発光層中に黄色発光材料をドーピングし、単一層にて加色による白色光を得る構成を採用してもよい。この場合においても、正孔ブロック機能を備えた上記電子輸送層をその発光層と陰極との間に設けることで発光効率の向上と、色ずれ防止が可能となる。
【００４８】
以上に説明した実施形態１及び２において、化学式（１）で表される基本骨格を持つ有機材料を電子輸送層として、例えば化学式（５）に示される化合物が採用可能であるがこれだけに限定されるものではない。また、青色発光層には、本実施形態１及び２では、一例として化学式（４）の有機化合物を用いているが、４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する他の有機化合物を使用しても、同様の効果が得られる。また、本実施形態１及び２において、色素をドープすることなく青色発光を得たが、青色発光層において色素をドープした構成を採用してもよい。陰極１４にはＬｉＦ／Ａｌ電極を用いたが、アルカリフッ化物、アルカリ酸化物あるいは金属をドープした有機層を電子注入層として用いても良い。一方、ホール輸送層２２と陽極１２の間にＣｕＰｃをホール注入層２０として用いたが、スターバーストアミン、バナジウム酸化物等を正孔注入層として用いても良い。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
次に、実施例１に係る青色発光素子について説明する。素子構成は上述の図１と同じである。
【００５０】
ＩＴＯの透明電極１２が予め形成されているガラス基板１０上に、真空蒸着（真空度：  ３×１０-7Ｔｏｒｒ：１Torr≒１３３Ｐａ）により、正孔注入層（ＣｕＰｃ）２０を１５ｎｍ、正孔輸送層２２としては、上述の化学式（２）で示される化合物の一つとして上記化学式（３）に示すＴＰＴＥを用い、これを４５ｎｍ堆積した。その後、青色発光層２６として上記化学式（４）で表される有機化合物を２０ｎｍ蒸着した。
【００５１】
さらに、電子輸送層２８として、上述の一般式（１）で表される基本骨格の有機材料として、下記化学式（５）
【化１４】
0004797247.tif 000011
で示される化合物（上述の式（ii）と同じ）を用い、これを４０ｎｍ蒸着した。
【００５２】
さらにこの後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを１５０ｎｍ蒸着し金属電極１４を形成し、素子部を作製した。
【００５３】
この素子部が形成されたものを、高真空排気したチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換した後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端部を透明電極の表面に接着し密封した。得られた素子の１画素の発光面積は２．５×２．５ｍｍである。
【００５４】
この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、６００ｃｄ／ｍ2という高輝度の発光を得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．１７９，Ｙ＝０．３０３であった。この実施例１に係る素子のＥＬスペクトルを図３に示す。４８０ｎｍ付近のピークが化学式（４）に示した有機化合物からの発光ピークであるが、これ以外に、４２０ｎｍ付近にもピークが観測されるが、これは正孔輸送層に用いた上記化学式（３）に示すＴＰＴＥからの発光のピークである。
【００５５】
（実施例２）
実施例２として、上記化学式（５）に示す有機化合物を正孔ブロッキング層として用いた場合を示す。
【００５６】
ＩＴＯの透明電極が予め形成されているガラス基板上に、真空蒸着（真空度：３×１０-7Ｔｏｒｒ：１Ｔｏｒｒ≒１３３Ｐａ）により、正孔注入層（ＣｕＰｃ）を１５ｎｍ、正孔輸送層２２として化学式（３）で示される有機化合物（ＴＰＴＥ）を４５ｎｍ堆積した。その後、青色発光層として化学式（４）で示される有機化合物を２０ｎｍ蒸着した。さらに、電子輸送機能を備えた正孔ブロッキング層として、化学式（５）で示される有機化合物を１０ｎｍ蒸着した。次いで、電子輸送層としてＡｌｑを３０ｎｍ蒸着した。さらにその後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを１５０ｎｍ蒸着し、金属電極を形成し、素子部を作成した。
【００５７】
この素子部が形成されたものを、高真空排気したチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換した後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端部を透明電極の表面に接着し密封した。素子構成は、上述の図１において、青色発光層２６とＡｌｑからなる電子輸送層２８との間に電子輸送層兼用の正孔ブロッキング層を備えた構成に該当する。得られた素子の１画素の発光面積は２．５×２．５ｍｍである。
【００５８】
この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、４００ｃｄ／ｍ2の高輝度の発光が得られた。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．１８７，Ｙ＝０．３１０であった。この実施例２に係る素子のＥＬスペクトルを図４に示す。４８０ｎｍ付近のピークが化学式（４）に示した有機化合物からの発光ピークであるが、これ以外に、４２０ｎｍ付近にもピークが観測されるが、これは正孔輸送層に用いた上記化学式（３）に示すＴＰＴＥからの発光のピークである。また、電子輸送層に用いたＡｌｑに起因した発光は特に認められなかった。
【００５９】
（比較例１−１）
比較例１−１として、電子輸送層の部分にＡｌｑを用いた以外は、上記実施例１と同じ構造の素子を作製した。この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、３３０ｃｄ／ｍ2の発光を得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．２１６，Ｙ＝０．３７３であり、青白色であった。ＥＬスペクトルを図５に示す。図５には、比較のため、実施例１及び実施例２で得られたスペクトルと比較例１−１をそれぞれ示している。比較例１−１のスペクトルの４９０ｎｍおよび４２０ｎｍ付近のピークの現れ方は、上記図３、図４の実施例１及び２と同様であるが、比較例１−１では、長波長側の発光強度が実施例１，２に比べて強くなっている。これは、比較例１−１において、発光層と接して形成された電子輸送層のＡｌｑからの発光によるものである。
【００６０】
このように、一般的な電子輸送材料であるＡｌｑを電子輸送層に用いた場合、青色発光層だけでなく、Ａｌｑからの発光も生じてしまい、純粋な青色発光を得ることができないことがわかる。
【００６１】
また、図６は、実施例１及び２と比較例１−１でそれぞれ得られた素子の発光色の色度座標であり、図６からも実施例１及び実施例２は比較例１−１に比べて理想的な青色に近づいていることがわかる。
【００６２】
（比較例１−２）
比較例１−２として、正孔輸送層の部分に下記化学式（６）
【化１５】
0004797247.tif 000012
に示すα−ＮＰＤを用いた以外は上記実施例１と同じ構造の素子を作成した。この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、５７０ｃｄ／ｍ2の発光を得た。発光色はＣＩＥ色度座標において、Ｘ＝０．１７８，Ｙ＝０．２８５であった。ＥＬスペクトルを図７に示す。図７に示されるように比較例１−２において４９０ｎｍ付近にピークを有する発光が実現されているが、この素子を定電流下（１１ｍＡ／ｃｍ2）で発光させた状態で高温槽内で徐々に温度を上げていったところ、１００℃を超えたところで急激に輝度が低下してしまった。
【００６３】
一方、実施例１で作成した化学式（３）に示すＴＰＴＥを正孔輸送層に用いた素子は、同様の条件で１２０℃においても輝度の低下を示さなかった。このことから、電子輸送層に化学式（１）で示される化合物を用いると共に、一般式（２）で示される化合物を正孔輸送層に用いて有機ＥＬ素子を作成することで、素子の耐熱性を向上できることがわかる。
【００６４】
（実施例３）
次に、実施例３に係る白色発光素子について説明する。素子構成は上述の図２と同じである。
【００６５】
ＩＴＯの透明電極１２が予め形成されているガラス基板１０上に、真空蒸着（真空度：３×１０-7Ｔｏｒｒ：１Ｔｏｒｒ≒１３３Ｐａ）により、正孔注入層（ＣｕＰｃ）２０を１５ｎｍ、正孔輸送層（ＴＰＴＥ）２２を４０ｎｍ堆積した。次いで、黄色発光層として、ＴＰＴＥをホストにルブレンを５％ドープした層を５ｎｍ、真空同時蒸着により形成した。その後、青色発光層として、上記化学式（４）で表される有機化合物を４０ｎｍ蒸着した。
【００６６】
さらに、電子輸送層２８として上述の化学式（１）で表される基本骨格を持つ有機材料、ここでは、上記化学式（５）に示した有機化合物を２０ｎｍ蒸着した。
【００６７】
さらにこの後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを１５０ｎｍ蒸着し金属電極１４を形成し、素子部を作製した。この素子部が形成されたものを、高真空排気したチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換した後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端部を透明電極の表面に接着し密封した。作成した素子の１画素の発光面積は２．５×２．５ｍｍである。
【００６８】
この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、１１００ｃｄ／ｍ2の発光を得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．３０９１、Ｙ＝０．４０２の白色であった。
【００６９】
（比較例２）
比較例２として、電子輸送層２８の部分にＡｌｑを用いた以外は、上記実施例２と同じ構造の素子を作製した。この素子に１１ｍＡ／ｃｍ2の直流電流を流したところ、９００ｃｄ／ｍ2の発光を得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．３１４，Ｙ＝０．４３８であり、黄白色であった。
【００７０】
図８に、実施例３および比較例２で作製された素子から得られた発光色のＣＩＥ色度座標を示す。実施例３は、比較例２と同様の素子構造でありながら、電子輸送層２８に化学式（１）の化合物を用いたことで、良好な白色発光を示すことがわかる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有機化合物層として、少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を備える有機ＥＬ素子において、電子輸送層が優れた正孔ブロッキング機能を発揮し、また正孔輸送層が優れた正孔輸送性を発揮する。従って、発光層において電子と正孔とを効率的に再結合させることができ、発光色の純度、特に本発明の電子輸送層を青色発光層と隣接させることで青色純度を向上させることができる。また青色と補色関係の黄色発光層を設ければ良好な白色発光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１及び実施例１に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施形態２及び実施例３に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【図３】  実施例１に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図４】  実施例２に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図５】  実施例１及び２と比較例１に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光スペクトルの比較図である。
【図６】  実施例１及び２と比較例１の有機ＥＬ素子で得られた青色光のＣＩＥ座標を示す図である。
【図７】  比較例１−２に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す図である。
【図８】  実施例３及び比較例２の有機ＥＬ素子により得た白色光のＣＩＥ座標を示す図である。
【符号の説明】
１０  基板、１２  陽極、１４  陰極、２０  ホール注入層、２２  ホール輸送層、２４  黄色発光層、２６  青色発光層、２８  電子輸送層、３０  有機発光層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004797247.tif 000019
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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