(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子において、下記の一般式（１）で表される材料が少なくとも一つの有機層の構成材料として用いられていることを特徴とする有機電界発光素子。
【化１】
0004474514.tif 000005
（式中、Ａｒは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基または置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表し、Ｒは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基を表し、ｎは１〜５の整数を表す。）
【請求項２】
少なくとも一層の有機層が発光層であることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層が請求項１に記載の一般式（１）で表される材料を用いた有機層であることを特徴とする請求項２記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
少なくとも一層の有機層が正孔輸送層であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記正孔輸送層が請求項１に記載の一般式（１）で表される材料を用いた有機層であることを特徴とする請求項４記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記発光層が電子輸送層を兼ねることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の表示装置として広範囲に利用される発光素子であって、高効率かつ安定性に優れた有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電界発光素子は、自己発光のために液晶素子にくらべて明るく、鮮明な表示が可能であるため、古くから多くの研究者によって研究されてきた。現在実用レベルに達した電界発光素子としては、無機材料のＺｎＳを用いた素子がある。しかし、このような無機の電界発光素子は、発光のための駆動電圧として２００Ｖ以上が必要であるため、広く使用されるには至っていない。
【０００３】
これに対して、有機材料を用いた電界発光素子である有機電界発光素子は、従来実用的なレベルからはほど遠いものであったが、１９８７年にイーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって開発された積層構造素子によりその特性が飛躍的に進歩した。彼らは蒸着膜の構造が安定で電子を輸送することのできる蛍光体からなる層（電子輸送性発光層）と、正孔を輸送することのできる有機物からなる層（正孔輸送層）とを積層し、両方のキャリヤーを蛍光体中に注入して発光させることに成功した。これによって有機電界発光素子の発光効率が向上し、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ2 以上の発光が得られるようになった。その後、多くの研究者によってその特性向上のための研究が行われ、現在では１００００ｃｄ／ｍ2 以上の発光特性が得られている。
【０００４】
このような有機電界発光素子においては、素子の有機層・電極を構成する有機材料・金属材料によって特性が大きく変化する。特に有機層は、電荷の注入・輸送・再結合・発光といった重要な機能を果たしており、特性の優れた素子を実現するには、それぞれの層の機能に適した材料を選択することが重要である。また、耐久性に優れた素子を得るためには、有機層に凝集を起こさない安定性に優れた膜を用いることが重要である。
【０００５】
電荷輸送層は、正孔輸送層と電子輸送層に大別される。それぞれ、電極からの電荷の注入を容易にし、注入された電荷を発光領域まで輸送するという働きをする。正孔輸送層のための材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にするため、ＨＯＭＯレベルが小さく正孔輸送性の強い材料が使用される。具体的にはトリフェニルアミン誘導体が一般的に用いられている。電子輸送層としては、正孔輸送性に比べて電子輸送性の強い材料が使用される。具体的にはオキサジアゾール誘導体、キノリノール金属錯体などが検討されている。
【０００６】
発光層内では、注入された正孔と電子が再結合して発生した励起子が失活し、光が発生する。そのため高効率の有機電界発光素子を実現するためには、強い蛍光強度を有すると共に、ある程度の電荷輸送能力を有する材料を用いる必要がある。発光層用の材料としては、これまでに各種レーザー色素、キノリノール金属錯体など、数多くの化合物群が検討されている。しかし、発光効率・駆動耐久性ともに、実用化するためには十分な特性を満たすものは得られていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機電界発光素子に用いる有機材料およびその使用法を改良することによって、発光効率が高い有機電界発光素子を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子において、下記の一般式（１）で表される材料が少なくとも一つの有機層の構成材料として用いられていることを特徴とするものであり、この材料を有機電界発光素子に用いることにより、従来に比べて発光効率の高い有機電界発光素子を実現できるという作用を有する。
【化２】
0004474514.tif 000002
（式中、Ａｒは置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基または置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表し、Ｒは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基を表し、ｎは１〜５の整数を表す。）
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の有機電界発光素子の少なくとも一層の有機層が発光層であることを特徴とするものであり、従来に比べて発光効率の高い有機電界発光素子を実現できるという作用を有する。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発光層が上記一般式（１）で表される材料を用いた有機層であることを特徴とするものであり、このような材料を発光層に用いることにより、駆動電圧が低くなり、かつ様々な発光色発光を得ることができるという作用を有する。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の有機電界発光層の少なくとも一層の有機層が正孔輸送層であることを特徴とするものであり、注入された正孔を発光領域まで効率よく輸送できるという作用を有する。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の正孔輸送層が請求項１に記載の一般式（１）で表される材料を用いた有機層であることを特徴とするものであり、有機電界発光素子の電流に対する効率が高くなるという作用を有する。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、前記発光層が電子輸送層を兼ねることを特徴とするものであり、構成が簡単で製造の容易な有機電界発光素子を実現できるという作用を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明による有機電界発光素子の概略構成を示す断面図である。基板１上に陽極２を形成し、その上に正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５、陰極６を形成したものである。さらに発光層４は正孔輸送層３、あるいは電子輸送層５を兼ねることもできる。
【００１５】
基板１の材質としてはガラスが一般的であるが、ＰＥＴなどのプラスティックフィルムを用いることも可能である。陽極２は正孔注入電極として作用するため、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、金など仕事関数の大きい材料を用いるのが望ましい。正孔輸送層３には、前述の通り、トリフェニルアミン誘導体などのＨＯＭＯレベルが小さい正孔輸送性の強い材料が使用される。発光層４には各種の蛍光材料が用いられている。また２種類以上の蛍光材料を混合して発光層４として用いることもできる。これら正孔輸送層３または発光層４に本発明によるキノリン誘導体を用いると、電荷の注入バランスが向上し、あるいは電荷の輸送能力が増し、素子の効率が向上する。電子輸送層５には、前述の通り、キノリノール金属錯体など電子輸送性の強い材料を使用する。陰極６には電子の注入を容易にするために仕事関数の小さい金属を使用するが、安定性を増すために２種類以上の金属を合金化して用いてもよい。
【００１６】
なお、以上の説明では、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５がそれぞれ一層から構成される例で説明したが、２つの層の有する機能を１つの層で兼ねる場合や、各層が複数の材料から構成される場合も同様に実施可能である。また、新たな機能を有する層を挿入することも可能である。
【００１７】
【実施例】
以下、より具体的な本発明の実施例について代表的に説明する。これらによって本発明は限定されないことは言うまでもない。
【００１８】
（実施例１）
基板１には、ガラス上に透明な陽極２としてインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）をあらかじめ形成し、電極の形にパターニングしたものを用いた。この基板を充分に洗浄した後、蒸着する材料と一緒に真空装置内にセットし、１０-4 Ｐａまで排気した。その後、正孔輸送層３としてN,N'-ビス[4'-(N,N-ジフェニルアミノ)-4-ビフェニリル]-N,N'-ジフェニルベンジジン（ＴＰＴ）を５０ｎｍ製膜した。その後、電子輸送層５を兼ねる発光層４として（化３）に示す化合物（２）を５０ｎｍ製膜した。
【化３】
0004474514.tif 000003
その後、陰極６としてＡｌＬｉ合金を１５０ｎｍの厚さで製膜し、素子を作製した。これらの製膜は一度も真空を破ることなく、連続して行った。なお、膜厚は水晶振動子によってモニターした。素子作製後、直ちに乾燥窒素中で電極の取り出しを行い、引き続き特性測定を行った。得られた素子に電圧を印加したところ、均一な水色の発光が得られた。１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加した場合の駆動電圧ならびに発光輝度を測定したところ、駆動電圧５．５Ｖ、発光輝度は５０ｃｄ／ｍ2であった。
【００１９】
（実施例２）
電子輸送層５を兼ねる発光層４として（化４）に示す化合物（３）を用いたこと以外は実施例１と同様に素子を作製した。
【化４】
0004474514.tif 000004
得られた素子に電圧を印加したところ、均一な緑色の発光が得られた。１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加した場合の駆動電圧ならびに発光輝度を測定したところ、駆動電圧５．４Ｖ、発光輝度は１０ｃｄ／ｍ2であった。
【００２０】
（比較例）
比較例として、電子輸送層５を兼ねる発光層４にＡｌｑを用いたこと以外は実施例１と同様に素子を作製した。この素子に電圧を印加したところ、均一な黄緑色の発光が得られた。１００ｍＡ／ｃｍ2印加時の駆動電圧は６．２Ｖ、発光輝度は２３１０ｃｄ／ｍ2であった。
【００２１】
実施例１と実施例２および比較例の結果より、本発明の材料を発光層に用いることにより、有機電界発光素子において低い電圧での駆動が可能になり、様々な発光色が得られることが明らかになった。
【００２２】
（実施例３）
基板１にはガラス上に透明な陽極２としてインジウム錫酸化膜（ＩＴＯ）をあらかじめ形成し、電極の形にパターニングしたもの用いた。この基板を充分に洗浄した後、蒸着する材料と一緒に真空装置内にセットし、１０-4 Ｐａまで排気した。その後、正孔輸送層３として（化３）に示す化合物（２）を５０ｎｍ製膜した。その後、電子輸送層５を兼ねる発光層４としてＡｌｑを５０ｎｍ製膜した。さらに、陰極６としてＡｌＬｉ合金を１５０ｎｍの厚さで製膜し、素子を作成した。これらの製膜は一度も真空を破ることなく、連続して行った。なお、膜厚は水晶振動子によってモニターした。素子作製後、直ちに乾燥窒素中で電極の取り出しを行い、引き続き特性測定を行った。得られた素子に電圧を印加したところ、均一な黄緑色の発光が得られた。１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加した場合の駆動電圧ならびに発光輝度を測定したところ、駆動電圧９．０Ｖ、発光輝度は３３２０ｃｄ／ｍ2であった。
【００２３】
（実施例４）
電子輸送層５を兼ねる正孔輸送層４に（化４）に示す化合物（３）を用いたこと以外は実施例３と同様に素子を作成した。得られた素子に電圧を印加したところ、均一な黄緑色の発光が得られた。１００ｍＡ／ｃｍ2の電流を印加した場合の駆動電圧ならびに発光輝度を測定したところ、駆動電圧９．５Ｖ、発光輝度は４１５０ｃｄ／ｍ2であった。
【００２４】
実施例３と実施例４および上記比較例に示した結果より、本発明の材料を正孔輸送層に用いることにより、有機電界発光素子において電流に対する効率が向上することが明らかになった。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、発光効率に優れ、かつ様々な発光色を有する有機電界発光素子が得られるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電界発光素子の構成を示す模式断面図
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  電子輸送層
６  陰極
【図１】
0004474514.tif 000006