(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一層が下記一般式［２］で示される化合物を含有することを特徴とする有機発光素子。
【化１】
0003912925.tif 000011
（式中、Ｍはアルカリ金属を表す。）
【請求項２】
前記一般式［２］で示される化合物を電子注入層として用いる請求項１記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光性物質からなる発光層を有し、電界を印加することにより電界印加エネルギーを直接光エネルギーに変換できる有機発光素子に関する。
【０００２】
詳しくは従来の白熱灯、蛍光灯あるいは無機発光ダイオード等と異なり、大面積、高分解能、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、高度な要求を満たす可能性のあるエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネルに使用する有機発光素子に関する。
【０００３】
【従来の技術】
有機材料の電界発光現象は１９６３年にポープ（Ｐｏｐｅ）らによってアントラセン単結晶で観測され（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．３８（１９６３）２０４２）、それに続き１９６５年にヘルフリッヒ（Ｈｅｌｆｉｎｃｈ）とシュナイダー（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ）は注入効率の良い溶液電極系を用いる事により比較的強い注入型ＥＬの観測に成功している（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．１４（１９６５）２２９）。
【０００４】
それ以来、米国特許３，１７２，８６２号、米国特許３，１７３，０５０号、米国特許３，７１０，１６７号、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．４４（１９６６）２９０２、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５０（１９６９）１４３６４、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５８（１９７３）１５４２、あるいはＣｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３６（１９７５）３４５等に報告されている様に、共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共役の有機活性化剤とで有機発光性物質を形成した研究が行われた。ナフタレン、アンスラセン、フェナンスレン、テトラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニル、トランス−スチルベン及び１，４−ジフェニルブタジエン等が有機ホスト物質の例として示され、アンスラセン、テトラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例として挙げられた。しかしこれらの有機発光性物質はいずれもｌμｍ以上をこえる厚さを持つ単一層として存在し、発光には高電界が必要であった。この為、真空蒸着法による薄膜素子の研究が進められた（例えばＴｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ  ９４（１９８２）１７１、Ｐｏｌｙｍｅｒ  ２４（１９８３）７４８、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２５（１９８６）Ｌ７７３）。
【０００５】
しかし、薄膜化は駆動電圧の低減には有効ではあったが、実用レベルの高輝度の素子を得るには至らなかった。
しかし、タン（Ｔａｎｇ）らは（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）９１３あるいは米国特許４，３５６，４２９号）、陽極と陰極との間に２つの極めて薄い層（電荷輸送層と発光層）を真空蒸着で積層したＥＬ素子を考案し、低い駆動電圧で高輝度を実現した。この種の積層型有機ＥＬデバイスはその後も活発に研究され、例えば特開昭５９−１９４３９３号公報、米国特許４，５３９，５０７号、特開昭５９−１９４３９３号公報、米国特許４，７２０，４３２号、特開昭６３−２６４６９２号公報、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１９８９）１４６７、特開平３−１６３１８８等に記載されている。
【０００６】
また、更にＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７（１９８８）Ｌ２６９．Ｌ７１３には、キャリア輸送と発光の機能を分離した３層構造のＥＬ素子が報告されており、発光色を決める発光層の色素の選定に際してもキヤリヤ輸送性能の制約が緩和され選択の自由度がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子（あるいは励起子）を有効に閉じ込めて発光の向上をはかる可能性も示唆される。
【０００７】
積層型有機ＥＬ素子の作成には、一般に真空蒸着法が用いられているが、キャスティング法によってもかなりの明るさの素子が得られる事が報告されている（例えば、第５０回応物学会学術講演会講演予稿集ｌ００６（１９８９）及び第５０回応物学会学術講演会講演予稿集１０４１（１９９０））。
【０００８】
更には、ホール輸送化合物としてポリビニルカルバゾール、電子輸送化合物としてオキサジアゾール誘導体及び発光体としてクマリン６を混合した溶液から浸漬塗布法で形成した混合１層型有機ＥＬ素子でもかなり高い発光効率が得られる事が報告されている（例えば、第３８回応物関係連合講演会講演予稿集１０８６（１９９１））。
【０００９】
上述の様に有機ＥＬデバイスにおける最近の進歩は著しく広汎な用途の可能性を示峻している。
しかしそれらの研究の歴史はまだまだ浅く、未だその材料研究やデバイス化への研究は十分なされていない。現状では更なる高輝度の光出力や長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気などによる劣化等の耐久性の面に未だ問題がある。更にはフルカラーデスプレー等への応用を考えた場合の青、緑、赤の発光色相を精密に選択できる為の発光波長の多様化等の問題も未だ十分に解決されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、第一に極めて高輝度、高寿命の光出力を有する有機発光素子を提供する事にある。
【００１１】
第二に発光波長に多様性があり、種々の発光色相を呈するとともに極めて耐久性のある有機発光素子を提供する事にある。
第三に製造が容易でかつ比較的安価に提供できる有機発光素子を提供する事にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一層が下記一般式［２］で示される化合物を含有することを特徴とする有機発光素子である。
【００１３】
【化２】
0003912925.tif 000002
【００１４】
（式中、Ｍはアルカリ金属を表す。）
前記一般式［２］で示される化合物を電子注入層として用いるのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の有機発光素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一層が下記一般式［２］で示される化合物を含有することを特徴とする。
【００１６】
【化３】
0003912925.tif 000003
【００１７】
Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどのアルカリ金属を表す。
本発明の有機発光素子は、陽極及び陰極の間に挟持された一または複数の、有機化合物からなる層を有し、前記有機化合物からなる層のうち少なくとも一層が前記一般式［２］で示される化合物から選ばれた少なくとも一種を含有する。
【００１８】
本発明の有機発光素子においては、上述の様な一般式［２］で示される化合物を真空蒸着法や溶液塗布法等により陽極及び陰極の間に形成する。その有機層の厚みは２μｍより薄く、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．０５〜０．５μｍの厚みに薄膜化する事が好ましい。
【００１９】
以下、図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明の有機発光素子の一例を示す断面図である。図１は基板１上に陽極２、発光層３及び陰極４を順次設けた構成のものである。ここで使用する発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能を単一で有している場合や、それぞれの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用である。
【００２０】
図２は本発明の有機発光素子の他の例を示す断面図である。図２は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものである。この場合は発光物質はホール輸送性かあるいは電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有している材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場合に有用である。また、この場合、発光層３はホール輸送層５および電子輸送層６からなる。
【００２１】
図３は本発明の有機発光素子の他の例を示す断面図である。図３は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、発光層３、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものである。これはキヤリア輸送と発光の機能を分離したものであり、ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料の選択の自由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物が使用出来る為、発光色相の多様化が可能となる。また更に中央の発光層にホールと電子（あるいは励起子）を有効に閉じ込めて発光効率の向上を図る事も可能になる。
【００２２】
本発明に用いられる一般式［２］で示される化合物は、従来の化合物に比べいずれも極めて発光特性の優れた化合物であり、必要に応じて図１〜図３のいずれの形態の発光素子でも使用する事が可能である。
【００２３】
また、本発明に用いられる一般式［２］で示される化合物は、構造によりホール輸送性あるいは電子輸送性のいずれかあるいは両方の性能を有し、図１〜図３のいずれの形態の場合でも、前記一般式［２］で示される化合物の単独または２種類以上を使用してもかまわない。
【００２４】
特に本発明の一般式［２］で示される化合物を用いた有機層は、電子注入層として有用である。
本発明においては、必要に応じて電子写真感光体分野等で研究されているホール輸送性化合物やこれ迄知られているホール輸送性発光体化合物（例えば表１〜４に示される化合物等）あるいは電子輸送性化合物やこれ迄知られている電子輸送性発光体化合物（例えば表５〜６に挙げられる化合物）を必要に応じて一緒に使用する事も出来る。
【００２５】
【表１】
0003912925.tif 000004
【００２６】
【表２】
0003912925.tif 000005
【００２７】
【表３】
0003912925.tif 000006
【００２８】
【表４】
0003912925.tif 000007
【００２９】
【表５】
0003912925.tif 000008
【００３０】
【表６】
0003912925.tif 000009
【００３１】
本発明の有機発光素子において、一般式［２］で示される化合物を含有する層およびその他の有機化合物からなる層は、一般には真空蒸着あるいは適当な結着性樹脂と組み合わせて薄膜を形成する。
【００３２】
上記結着剤としては広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えばポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合して用いても良い。
【００３３】
陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものが良く、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウム、セレン、レニウム、イリジウムやこれらの合金、あるいは酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、ヨウ化銅が好ましい。またポリ（３−メチルチオフェン）、ポリフェニレンスルフィドあるいはポリピロール等の導電性ポリマーも使用出来る。
【００３４】
一方、陰極材料としては仕事関数が小さな銀、鉛、錫、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、マンガン、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウムあるいはこれらの合金が用いられる。
【００３５】
また、陽極及び陰極として用いる材料のうち少なくとも一方は、素子の発光波長領域において５０％より多くの光を透過する事が好ましい。
また、本発明で用いる透明性基板としては、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられる。
【００３６】
本発明の有機発光素子は、大面積化、薄型、軽量、高速動作、完全な固体デバイスという特徴を有し、高度な要求を満たす可能性のある発光素子である。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例および参考例を挙げて本発明を具体的に説明する。
参考例１
酸化錫−インジウム（ＩＴＯ）被膜（膜厚１２００Å）を設けたガラス基板の透明陽極上に、ホール輸送材料として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（以下、ＴＰＤと記す）を５００Å、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を５００Å、次いで一般式［１］で示される化合物（本参考例において、Ｍ＝Ｌｉ）を２０Å、陰極としてＡｌを１５００Åの厚みに順次真空蒸着を行い素子を作成した。この素子の発光は緑であり、その電圧−輝度特性を図４に示す。
【００３８】
【化４】
0003912925.tif 000010
【００３９】
実施例１
酸化錫−インジウム（ＩＴＯ）被膜（膜厚１２００Å）を設けたガラス基板の透明陽極上に、ホール輸送材料としＴＰＤを５００Å、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を５００Å、次いで一般式［２］で示される化合物（本実施例において、Ｍ＝Ｌｉ）を２０Å、陰極としてＡｌを１５００Åの厚みに順次真空蒸着を行い素子を作成した。この素子の発光は緑色であり、その電圧−輝度特性を図５に示す。
【００４０】
比較例１として、前記一般式［２］で示される化合物の層を設けないで、それ以外は実施例２と同様の方法で素子を作製した。その電圧−輝度特性を実施例１と同時に図５に示す。
図５により、実施例１の前記一般式［２］で示される化合物が電子注入層として非常によい特性を示すことが確認できた。
【００４１】
実施例２
酸化錫−インジウム（ＩＴＯ）被膜（１２００Å）ガラスの透明陽極上に、ホール輸送材料としてＴＰＤを５００Å、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体にナイルレッドを５ｗｔ％ドーピングしたものを１５０Å、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム錯体を３５０Å、次いで一般式［２］で示される化合物（本実施例において、Ｍ＝Ｌｉ）を２０Å、陰極としてＡｌを１５００Åの厚みに順次真空蒸着を行い素子を作成した。この素子の発光は橙色であり、その電圧−輝度特性を図６に示す。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の一般式［２］で示される化合物を用いた発光素子は、低い印加電庄で極めて輝度の高い発光を得ることができ且つ耐久性にも極めて優れている。
【００４３】
特に本発明の一般式［２］で示される化合物を用いた有機層は、電子注入層として有用である。
また素子の作成も真空蒸着あるいはキャスティング法等で作成でき比較的安価で大面積の素子を容易に作成する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】  本発明の有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図３】  本発明の有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図４】  本発明の参考例１の有機発光素子の電圧−輝度特性を示すグラフである。
【図５】  本発明の実施例１および比較例１の有機発光素子の電圧−輝度特性を示すグラフである。
【図６】  本発明の実施例２の有機発光素子の電圧−輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  発光層
４  陰極
５  ホール輸送層
６  電子輸送層
【図１】
0003912925.tif 000012
【図２】
0003912925.tif 000013
【図３】
0003912925.tif 000014
【図４】
0003912925.tif 000015
【図５】
0003912925.tif 000016
【図６】
0003912925.tif 000017