(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）で表される金属錯体化合物を含んでなる層を有することを特徴とする、有機電解発光素子。
【化１】
0004201917.tif 000028
（式中、Ｒ1 〜Ｒ6 は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、水酸基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。なお、Ｒ1 とＲ2とが、またはＲ2とＲ3とが、結合して環を形成していてもよく、また、Ｒ1〜Ｒ6のいずれかがアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、２級若しくは３級アミノ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す場合には、このものは更にその炭化水素部分に置換基を有していてもよい。Ｒ7〜Ｒ9は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはない。ＭはＡｌ原子またはＧａ原子を表す。）
【請求項２】
金属錯体化合物が、請求項１に記載の一般式（Ｉ）における、Ｒ1 がアミノ基、アルキル基またはアルコキシ基であり、Ｒ2 およびＲ3 がそれぞれ独立してアミノ基、アルキル基、アルコキシ基または水素原子であり、Ｒ4〜Ｒ9がそれぞれ独立してシアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アミノ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい、アルキル基またはアルコキシ基、アミド基、アルキルスルホニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基または水素原子であり、Ｒ7〜Ｒ9がそれぞれ独立してアルキル基、アミノ基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である（ただし、Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはない）ものであることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
基板上に、陽極および陰極により挟持された発光層を少なくとも有する有機電界発光素子であって、該発光層が一般式（Ｉ）で表される化合物を含んでなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
下記の一般式（II）で表される金属錯体化合物。
【化２】
0004201917.tif 000029
（式中、Ｒ1 は、メチル基またはエチル基を表し、Ｒ7〜Ｒ9は、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の分岐状アルキル基または−ＡＲ10（Ａは直接結合または炭素数１〜４のアルキレン基、Ｒ10 は炭素数１〜３のアルキル基かジアルキルアミノ基で置換されていてもよい、炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表す）を表す。Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはない。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属錯体化合物および有機電界発光素子に関するものであり、さらに詳しくは、特定の構造を有する金属錯体化合物およびこの有機化合物を含んでなる層を有する有機電界発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜型の電界発光（ＥＬ）素子としては、無機材料のII−VI族化合物半導体、例えばＺｎＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ等に、発光中心としてＭｎや希土類元素（Ｅｕ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｓｍ等）をドープしたものが一般的に知られている。しかし、このような無機材料から作製したＥＬ素子はそれなりに有用なものではあるが、（１）交流駆動が必要（50〜1000Ｈｚ）、（２）駆動電圧が高い（〜200Ｖ）、（３）フルカラー化が困難（特に青色）、および（４）周辺駆動回路のコストが高い、という点で更なる性能向上が求められている。
【０００３】
近年、上記問題点の改良のため、有機薄膜を用いたＥＬ素子の開発が行われるようになった。特に、発光効率を高めるために、電極からのキャリアー注入の効率向上を目的として電極の種類の最適化を行い、芳香族ジアミンから成る正孔輸送層と８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体から成る発光層とを設けた有機電界発光素子の開発（Appl. Phys. Lett., 51巻, 913頁，1987年）により、従来のアントラセン等の単結晶を用いたＥＬ素子と比較して発光効率の大幅な改善がなされている。また、例えば、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレーザ用蛍光色素をドープすること（J. Appl. Phys.，65巻，3610頁，1989年）で、発光効率の向上や発光波長の変換等も行われている。
【０００４】
上記の様な低分子材料を用いた電界発光素子の他にも、発光層の材料として、ポリ（p-フェニレンビニレン）、ポリ［2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシルオキシ)-1,4-フェニレンビニレン］、ポリ（3-アルキルチオフェン）等の高分子材料を用いた電界発光素子の開発や、ポリビニルカルバゾール等の高分子材料に低分子の発光材料と電子移動材料を混合した素子の開発も行われている。
【０００５】
最近では、米国特許第5,484,922号明細書に、置換基を有する８−ヒドロキシキノリンとシラノール基とがアルミニウムに結合したアルミニウム錯体からなる電子輸送層（発光層）を有する電界発光素子が優れた性能を有していることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機電界発光素子をフラットパネル・ディスプレイの分野に応用する際の大きな課題の一つとして、発光効率の向上が挙げられる。携帯機器の表示素子への応用においては、特に、低消費電力がポイントとなる。また、小型文字表示素子への応用においては、主として、単純マトリクス駆動法が採用されるが、この方法では、高デューティ比で素子を極めて短時間に高輝度で光らせる必要があり、そのために電圧が高くなって、電力発光効率が低下するという問題が指摘されている（月刊ＬＣＤ Intelligence ，1997年，５月号，84頁参照）。
【０００７】
また、有機電界発光素子をフルカラーまたはマルチカラーのフラットパネルディスプレイに応用するには、色純度が高いことが要求される。しかし、従来の有機電界発光素子は、特に青色素子の色純度が不充分であってその向上が求められていた。
【０００８】
例えば、上記の米国特許第5,484,922号明細書に記載のアルミニウム錯体化合物を使用した有機電界発光素子は、本発明者らが知るところではフルカラーやマルチカラーパネルへの応用を考慮すると、発光効率や色純度が不充分であるようである。
【０００９】
青色有機電界発光素子に用いられた化合物としては、これまでアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ジスチリルベンゼン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾメチン亜鉛錯体、ベンズアゾール金属錯体（特開平８− 81472号公報）、混合配位子型アルミニウム錯体（J. SID,  5巻, 11頁, 1997年）、N,N'-ジフェニル-N,N'-（3-メチルフェニル）-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン 、ポリビニルカルバゾール、1,2,4-トリアゾール誘導体、アミノピレン二量体、ジスチリルビフェニル誘導体（Appl. Phys.Lett., 67巻，3853頁，1995年）、シロール誘導体等が報告されている。
【００１０】
上記の青色発光材料のなかで、素子特性がよく検討されている代表的化合物としては以下に示されるものがある。
【００１１】
【化３】
0004201917.tif 000002
ジスチリルビフェニル誘導体（Ｂ−１）は、蛍光強度が強く素子に用いた時にもエキサイプレックスを形成せず、青色発光が報告されているが（Appl. Phys.Lett., 67巻，3853頁，1995年 ）、薄膜状態でのイオン化ポテンシャルが 5.9eVと高く、正孔輸送層から正孔が注入しにくく、また、ＥＬスペクトルでは 480nm付近に発光極大を有するブロードなピークを示すので、青色の色純度向上のためには有利であるとは言い難い。この色純度はドーピングを行っても改善は見られないようである。ビス（2-メチル-8-キノリノラト）（p-フェニルフェノラト）アルミニウム錯体（Ｂ−２）も青色の色純度が不十分で、ペリレンをドープすることで色純度は改善されるものの、駆動時の安定性が実用レベルには未だ達していないようである（特開平５−198377号公報）。芳香族ジアミンであるN,N'-ジフェニル-N,N'-（3-メチルフェニル）-1,1'-ビフェニル-4,4'-ジアミン （通常「ＴＰＤ」と呼ばれる）（Ｂ−３）は、正孔阻止層としてのトリアゾール誘導体と組み合わせた時に 464nmに発光ピークを有するＥＬスペクトルを示すが（Jpn. J. Appl. Phys., 32巻，L917頁，1993年）、ＴＰＤのTgは63℃と低いために結晶化等の熱的安定性の点で不利である。
【００１２】
有機電界発光素子の素子の発光効率、耐熱性と駆動特性、青色純度が改善されないことは、フルカラー化を目指すフラットパネル・ディスプレイ等の表示素子として望ましくない特性である。
【００１３】
〔発明の概要〕
＜要旨＞
本発明は、上記実状に鑑み、高発光効率で駆動させることができ、長期間に渡って安定な発光特性を維持できる金属錯体化合物および有機電界発光素子を提供することを目的とするものであって、特定の配位子を導入した金属錯体化合物およびそれを用いた有機電界発光素子によって上記課題の解決を与えようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明による有機電界発光素子は、下記一般式（Ｉ）で表される金属錯体化合物を含んでなる層を有すること、を特徴とするものである。
【００１５】
【化４】
0004201917.tif 000003
（式中、Ｒ1 〜Ｒ6 は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、水酸基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。なお、Ｒ1 とＲ2とが、またはＲ2とＲ3とが、結合して環を形成していてもよく、また、Ｒ1〜Ｒ6のいずれかがアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、２級若しくは３級アミノ基、アミド基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す場合には、このものは更にその炭化水素部分に置換基を有していてもよい。Ｒ7〜Ｒ9は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルスルホニル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはない。ＭはＡｌ原子またはＧａ原子を表す。）
また、本発明は特定の金属錯体化合物にも関するものであって、その金属錯体化合物は、下記の一般式（II）で表されるものである。
【００１６】
【化５】
0004201917.tif 000004
（式中、Ｒ1 は、メチル基またはエチル基を表し、Ｒ7〜Ｒ9は、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、炭素数３〜６の分岐状アルキル基または−ＡＲ10（Ａは直接結合または炭素数１〜４のアルキレン基、Ｒ10 は炭素数１〜３のアルキル基かジアルキルアミノ基で置換されていてもよい、炭素数６〜１２の芳香族炭化水素基を表す）を表す。Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはない。）
【００１７】
＜効果＞
本発明による有機電界発光素子によれば、特定の化合物を含有する層を有するために、発光効率および色純度が高いことから青色発光を達成することができ、熱安定性の良い素子を得ることができる。
【００１８】
従って、本発明による有機電界発光素子は、フラットパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュータ用や壁掛けテレビ）やマルチカラー表示素子、あるいは面発光体としての特徴を生かした光源（例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えられ、特に、高耐熱性が要求される車載用、屋外用表示素子としては、その技術的価値が大きいものである。
【００１９】
【発明の実態の形態】
〔一般式（Ｉ）の金属錯体化合物〕
本発明において用いられる金属錯体化合物は、前記の一般式（Ｉ）で表されるものである。この一般式（Ｉ）において、Ｒ1〜Ｒ6が表す置換基の詳述は下記の通りである。Ｒ1〜Ｒ6が表すハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。アルキル基としては、例えば炭素数１〜１０のアルキル基、好ましくはメチル基、エチル基、ターシャリーブチル基など、が挙げられる。アルコキシ基としては、例えば炭素数１〜７のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基、エトキシ基など、が挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、例えばアルキル基の炭素数が１〜７のアルコキシカルボキシル基、好ましくはメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基など、が挙げられる。アラルキル基としては、アリル部分がフェニル基であり、アルキル部分が炭素数１〜４程度のもの、好ましくはベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ジフェニルメチル基など、が挙げられる。アルケニル基としては、例えば炭素数２〜１０の低級アルケニル基、好ましくはビニル基、アリル基など、が挙げられる。アルキニル基としては、例えば炭素数２〜１０の低級アルケニル基、好ましくはエチニル基、プロピニル基など、が挙げられる。アシル基としては、炭素数１〜４のモノカルボン酸またはベンゼンカルボン酸由来のもの、好ましくはホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基など、が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、好ましくはフェニル基やビフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。芳香族複素環基としては、ピリジル基、キノリル基、チエニル基、カルバゾリル基などが挙げられる。２級または３級アミノ基としては、例えば炭素数１〜７のアルキル基やアリール基を有するもの、好ましくはメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基など、が挙げられる。アミド基としてはアセチルアミノ基が、アルキルスルホニル基としてはメチルスルホニル基が、それぞれ挙げられる。
【００２０】
また、上記のＲ1〜Ｒ6が表す置換基の炭化水素部分には更に他の置換基が結合していてもよく、このような置換基としてはハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などが挙げられる。置換基を有するものの好ましい具体例としては、例えばクロロメチル基、フェニルエチニル基、メトキシフェニル基などが挙げられる。また、Ｒ1〜Ｒ6が表す置換基がアラルキル基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基などである場合には、これらに結合する置換基としては、上記したもの以外にもアルキル基や１級ないし３級のアミノ基なども挙げられる。また、Ｒ1とＲ2 とが、またはＲ2とＲ3とが、結合して環を形成していてもよい。そのようなものの典型例は、Ｒ1とＲ2 とが（またはＲ2とＲ3とが）結合して縮合六員環、特にベンゼン環、を形成しているものが挙げられる。
【００２１】
これらＲ1〜Ｒ6として挙げた基の中でも、より好ましくは、Ｒ1はアミノ基、アルキル基またはアルコキシ基のいずれかであり、Ｒ2およびＲ3は、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基または水素原子のいずれかである。また、Ｒ4〜Ｒ6は、水素原子、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基またはアルコキシ基（即ち、好ましくはα−ハロアルキル基、α−ハロアルコキシ基）、アミド基、アルキルスルホニル基、カルボキシル基またはアルコキシカルボニル基のいずれかであるのが好ましい。
【００２２】
一般式（Ｉ）において、Ｒ7〜Ｒ9がアルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、２級若しくは３級アミノ基、アミド基、アルコキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基を表す場合には、これらは上記したＲ1〜Ｒ6と同様のものを表わす。また、これらに更に置換する置換基も上記したＲ1〜Ｒ6に結合する置換基と同様のものが挙げられる。中でも、Ｒ7〜Ｒ9としては、それぞれ、アルキル基、アミノ基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が好ましい。Ｒ7〜Ｒ9はすべてが同じ基になることはないが、Ｒ7〜Ｒ9のうち少なくとも１つは芳香族炭化水素基あるいは芳香族複素環基であることが好ましく、２つが芳香族炭化水素基あるいは芳香族複素環であれば、なお好ましい。芳香族炭化水素基は炭素数６〜２０のものが好ましい。一般式（Ｉ）において、Ｒ7〜Ｒ9はある程度かさ高い基が好ましいため、従って、例えばアルキル基、アルコキシ基等である場合には直鎖のものより分岐のものが好ましい。
Ｍは、Ａｌ原子またはＧａ原子、好ましくはＡｌ原子、を表す。
【００２３】
本発明で用いられる金属錯体化合物として好ましいものは、前記の一般式（Ｉ）における、Ｒ1 がアミノ基、アルキル基またはアルコキシ基であり、Ｒ2 およびＲ3 がそれぞれ独立してアミノ基、アルキル基、アルコキシ基または水素原子であり、Ｒ4〜Ｒ9がそれぞれ独立してシアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アミノ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい、アルキル基またはアルコキシ基、アミド基、アルキルスルホニル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基または水素原子であり、Ｒ7〜Ｒ9がそれぞれ独立してアルキル基、アミノ基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である、ものである。
【００２４】
特に好ましい金属錯体化合物は、一般式（II）で表されるもの、である。
一般式（Ｉ）の化合物は、例えば下記式に従って一般式（III）で表わされる化合物をアニリン存在下で加水分解（J.Am.Chem.Soc.,81巻，2359頁，1959年）して一般式（IV）で表わされる化合物とし、これを、一般式（Ｖ）で表わされるキノリン化合物および金属アルコキシドと反応させることによって、製造することができる。
【化６】
0004201917.tif 000005
下記は、前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物の好ましい具体例を示すものである。これらは例であり、よってこれらに限定されるものではない。
【００２５】
【表１】
0004201917.tif 000006
【００２６】
【表２】
0004201917.tif 000007
【００２７】
【表３】
0004201917.tif 000008
【００２８】
【表４】
0004201917.tif 000009
【００２９】
【表５】
0004201917.tif 000010
【００３０】
【表６】
0004201917.tif 000011
【００３１】
【表７】
0004201917.tif 000012
【００３２】
【表８】
0004201917.tif 000013
【００３３】
【表９】
0004201917.tif 000014
【００３４】
【表１０】
0004201917.tif 000015
【００３５】
【表１１】
0004201917.tif 000016
【００３６】
【表１２】
0004201917.tif 000017
【００３７】
【表１３】
0004201917.tif 000018
【００３８】
【表１４】
0004201917.tif 000019
【００３９】
【表１５】
0004201917.tif 000020
【００４０】
【表１６】
0004201917.tif 000021
上記の各化合物は分散状態において蛍光強度が強くて発光効率、色純度が高く、かつ結晶化しにくいものである。これは錯体のシアノール部分が非対称であって構造の対称性が小さいことによるものと考えられる。このような化合物およびその効果は従来未知であったと考えられる。
これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。
【００４１】
＜有機電界発光素子＞
本発明による有機電界発光素子は、一般式（Ｉ）で表される金属錯体化合物を含んでなる層を有することを特徴とするものである。ここで、「含んでなる」ということは、該層が一般式（Ｉ）の金属錯体化合物のみからなるものの外に、この式（Ｉ）の金属錯体化合物とこの金属錯体化合物以外の合目的的な成分ないし化合物とからなるものをも意味する。そのような合目的的な成分ないし化合物の代表的なものとしては、例えば各種の蛍光色素（詳細後記）がある。また、上記において「有する」とは、一般式（Ｉ）で表される金属錯体化合物を含んでなる層を少なくとも一層有することを意味する。従って、本発明による有機電界発光素子は、該層とこれ以外の層とからなる多層構造のものをも包含する。また、一般式（Ｉ）の金属錯体化合物を含んでなる層が複数積層されたものをも包含する。
【００４２】
図１は、そのような本発明による有機電界発光素子の典型的な構造例を模式的に示す断面図であり、基板上に陽極および陰極に挟持された発光層を有する有機電界発光素子であって、該発光層が一般式（Ｉ）で表される金属錯体化合物を含有する有機電界発光素子の好ましい一例について示すものである。１は基板、２は陽極、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は陰極を各々表わす。
【００４３】
基板１、陽極２、正孔輸送層４、電子輸送層６および陰極７は、従来この種のＥＬ素子において用いられてきたものの中から合目的的なものを用いることができる。本発明において好ましいものは次の通りである。
【００４４】
基板１は、有機電界発光素子の支持体となるものであり、例えば石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板が好ましい。なお、本発明による有機電界発光素子の耐久性を向上させるために、例えば外気、水分、熱等による性能劣化を防止するために、各種の合目的的な資材ないし層構成を加えることもできる。例えば基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。これは、基板としてガスバリア性が十分でない合成樹脂を用いた場合に特に有用である。
【００４５】
基板１上には陽極２が設けられている。陽極２は正孔輸送層４への正孔注入の役割を果たすものである。この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウムおよび／またはスズの酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ（3-メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極２の形成は、通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などの場合には、これらの微粒子を適当なバインダー樹脂溶液に分散させた状態で、基板１上に塗布することにより陽極２を形成させることもできる。さらに、導電性高分子の場合は電解重合により直接基板１上に薄膜を形成させたり、基板１上に導電性高分子を塗布して陽極２を形成させることもできる（Appl．Phys．Lett．，60巻，2711頁，1992年）。陽極２は異なる物質を積層させたものとして形成させることも可能である。陽極２の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常、60％以上、好ましくは80％以上、とすることが望ましく、この場合、厚みは、通常、５〜1000nm程度、好ましくは10〜500nm、である。不透明でよい場合は陽極２は基板１と同一でもよい。また、さらには上記の陽極２の上に異なる導電材料を積層することも可能である。
【００４６】
陽極２の上には正孔輸送層４が設けられる。正孔輸送層の材料に要求される条件としては、陽極２からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが必要である。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子にはさらに耐熱性が要求される。従って、Tgとして85℃以上の値を有する材料が望ましい。
【００４７】
このような正孔輸送材料としては、例えば、1,1-ビス（4-ジ-p-トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、4,4'-ビス［N-（1-ナフチル）-N-フェニルアミノ］ビフェニルで代表される２個以上の３級アミンを含み２個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族アミン（特開平５−234681号公報）、トリフェニルベンゼンの誘導体でスターバースト構造を有する芳香族トリアミン（米国特許第4,923,774号明細書）、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス（3-メチルフェニル）ビフェニル-4,4'-ジアミン等、ピレニル基に芳香族ジアミノ基が複数個置換した化合物、スチリル構造を有する芳香族ジアミン（特開平４−290851号公報）、チオフェン基で芳香族３級アミンユニットを連結したもの（特開平４−304466号公報）、スターバースト型芳香族トリアミン（特開平４−308688号公報）、フルオレン基で３級アミンを連結したもの（特開平５− 25473号公報）、トリアミン化合物（特開平５−239455号公報）、ビスジピリジルアミノビフェニル、N,N,N-トリフェニルアミン誘導体（特開平６−1972号公報）、フェノキサジン構造を有する芳香族ジアミン（特開平７−138562号公報）、ジアミノフェニルフェナントリジン誘導体（特開平７−252474号公報）、シラザン化合物（米国特許第 4,950,950号明細書）、シラナミン誘導体（特開平６− 49079号公報）、ホスファミン誘導体（特開平６− 25659号公報）等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。
【００４８】
上記の化合物以外に、正孔輸送層４の材料として、ポリビニルカルバゾールやポリシラン、ポリフォスファゼン（特開平５−310949号公報）、ポリアミド（特開平５−310949号公報）、ポリビニルトリフェニルアミン（特開平７− 53953号公報）、トリフェニルアミン骨格を有する高分子材料（特開平４−133065号公報）、芳香族アミンを含有するポリメタクリレート等の高分子材料が挙げられる。上記の正孔輸送材料を塗布法あるいは真空蒸着法により前記陽極２上に積層することにより正孔輸送層４を形成させることができる。
【００４９】
塗布法の場合は、正孔輸送材料を１種または２種以上と、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤とを添加し、溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極２上に塗布し、乾燥して正孔輸送層3bを形成させる。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、通常、５０重量％以下が好ましい。
【００５０】
真空蒸着法の場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10-4Pa程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた、陽極が形成された基板１上に正孔輸送層４を形成させる。
【００５１】
正孔輸送層４の膜厚は、通常、10〜300nm、好ましくは30〜100nm、である。この様に薄い膜を一様に形成させるためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。
【００５２】
正孔輸送層４の上に発光層５が形成される。発光層５は、電界を与えられた電極間において、陽極から注入されて正孔輸送層を移動する正孔と、陰極から注入されて電子輸送層６を移動する電子との再結合により励起されて強い発光を示す化合物より形成される。
【００５３】
一般に、発光層５に用いられる化合物としては、安定で均一な薄膜形状を有し、固体状態で高い蛍光収率を示し、正孔および／または電子を効率よく輸送することができる化合物、具体的には蛍光性材料、が有効である。さらに電気化学的かつ化学的に安定であり、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。
【００５４】
本発明に係る一般式（Ｉ）で表される化合物はこれらの要求特性に適合しており、優れた発光層を形成することができる。これらは単独で使用しても、公知の蛍光性材料と併用してもよい。公知の蛍光性材料としては、例えばテトラフェニルブタジエンなどの芳香族化合物（特開昭57−51781 号公報）、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭59−194393号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体（特開平６−322362号公報）、混合配位子アルミニウムキレート錯体（特開平５−198377号公報、特開平５−198378号公報、特開平５−214332号公報、特開平６−172751号公報）、シクロペンタジエン誘導体（特開平２−289675号公報）、ペリノン誘導体（特開平２−289676号公報）、オキサジアゾール誘導体（特開平２−216791号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−245087号公報、同２−222484号公報）、ペリレン誘導体（特開平２−189890号公報、同３− 791号公報）、クマリン化合物（特開平２−191694号公報、同３− 792号公報）、希土類錯体（特開平１−256584号公報）、ジスチリルピラジン誘導体（特開平２−252793号公報）、ｐ−フェニレン化合物（特開平３− 33183号公報）、チアジアゾロピリジン誘導体（特開平３− 37292号公報）、ピロロピリジン誘導体（特開平３− 37293号公報）、ナフチリジン誘導体（特開平３−203982号公報）、シロール誘導体（日本化学会第７０春季年会，2D1 02及び2D1 03 , 1996 年）などが挙げられる。また、前述の正孔輸送層に使用できる化合物として挙げたもののうち、蛍光性を有する芳香族アミン系化合物も本発明化合物と共に用いることができる。
【００５５】
発光層５の膜厚は、通常、10〜200 nm、好ましくは30〜100 nm、である。
発光層５は、正孔輸送層４と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により正孔輸送層４上に積層することにより形成されるが、塗布法の場合にはすでに薄膜形成されている正孔輸送層を溶解させない溶媒を使用する必要がある。
【００５６】
青色の発光効率を向上させると同時に色純度を改善し、さらに素子の駆動寿命を改善するためには、前記発光層において一般式（Ｉ）で表される化合物をホスト材料として、蛍光色素をドープすることは有効な方法である。青色の蛍光を有するドープ色素として、ペリレン等の縮合多環芳香族環（特開平５−198377号公報）、クマリン誘導体、ナフタル酸イミド誘導体（特開平４−320486号公報）、芳香族アミン誘導体（特開平８−199162号公報）等が挙げられる。これらのドープ色素が、ホスト材料に含有される割合はホスト材料に対し 0.1〜10重量％の範囲にあることが好ましい。
【００５７】
本発明化合物は、特に青色素子に使用した場合に色純度が良い、という特徴をもつが、もちろん緑色や赤色の蛍光色素をドープして緑色素子や赤色素子を得ることも可能である。
【００５８】
真空蒸着法で上記のドーピングを行う方法としては、共蒸着による方法と蒸着源を予め所定の濃度で混合しておく方法がある。
【００５９】
上記各ドーパントが発光層中にドープされる場合、発光層の膜厚方向において均一にドープされるのが普通であるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。例えば、正孔輸送層との界面近傍にのみドープしたり、逆に、電子輸送層界面近傍にドープしてもよい。
【００６０】
発光層５の上には電子輸送層６が設けられる。電子輸送層６は、電界を与えられた電極間において陰極から注入された電子を効率よく発光層５の方向に輸送し、正孔との再結合を効率よく行うことができる化合物より形成される。
【００６１】
電子輸送層６に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極７からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
【００６２】
このような条件を満たす材料としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体（特開昭59−194393号公報）、10-ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3-または5-ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン（米国特許第 5,645,948号明細書）、キノキサリン化合物（特開平６−207169号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−331459号公報）、2-t-ブチル-9,10-N,N'-ジシアノアントラキノンジイミン、ｎ型水素化非晶質炭化シリコン、ｎ型硫化亜鉛、ｎ型セレン化亜鉛などが挙げられる。電子輸送層６の膜厚は、通常、5〜200nm、好ましくは10〜100 nm、である。
【００６３】
電子輸送層６は、正孔輸送層４と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により発光層５上に積層されるが、通常は、真空蒸着法が用いられる。
【００６４】
陰極７は、電子輸送層６に電子を注入する役割を果たす。陰極７として用いられる材料は、前記陽極２に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属またはそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。さらに、陰極と発光層または電子輸送層の界面にLiF 、MgF2、Li2O等の極薄絶縁膜（0.1〜5nm）を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である（Appl. Phys. Lett., 70巻，152頁，1997年；特開平10− 74586号公報；IEEE
Trans. Electron. Devices，44巻，1245頁，1997年）。陰極７の膜厚は通常、陽極２と同様である。低仕事関数金属から成る陰極を保護する目的で、この上にさらに、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
【００６５】
素子の駆動電圧の低下と駆動安定性の向上を図るために、図２に示される様に、陽極２と正孔輸送層４のコンタクトを向上させるためには、陽極バッファ層３を設けることが好適である。陽極バッファ層に用いられる材料に要求される条件としては、陽極とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定、すなわち、融点およびガラス転移温度が高く、融点としては 300℃以上、ガラス転移温度としては 100℃以上、が要求される。さらに、イオン化ポテンシャルが低く陽極からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。この目的のために、これまでにポルフィリン誘導体やフタロシアニン化合物（特開昭63−295695号公報）、スターバスト型芳香族トリアミン（特開平４−308688号公報）、ヒドラゾン化合物、アルコキシ置換の芳香族ジアミン誘導体、p-（9-アントリル）-N,N-ジ-p-トリルアニリン、ポリチエニレンビニレンやポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリアニリン等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物が報告されている。
【００６６】
上記陽極バッファ層材料としてよく使用される化合物としては、ポルフィリン化合物またはフタロシアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金属を有していてもよいし、無金属のものでもよい。
【００６７】
好ましいこれらの化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【００６８】
ポルフィン
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンコバルト（II）
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン銅（II）
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン亜鉛（II）
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンバナジウム（IV）オキシド
5,10,15,20-テトラ（4-ピリジル）-21H,23H-ポルフィン
29H,31H-フタロシアニン
銅（II）フタロシアニン
亜鉛（II）フタロシアニン
チタンフタロシアニンオキシド
マグネシウムフタロシアニン
鉛フタロシアニン
銅（II）4,4',4'',4'''-テトラアザ-29H,31H-フタロシアニン
陽極バッファ層の場合も、正孔輸送層と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物の場合には、さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマＣＶＤ法が用いられる。
【００６９】
以上の様にして形成される陽極バッファ層３の膜厚は、通常、3〜100nm、好ましくは10〜50nm、である。
【００７０】
尚、図１とは逆の構造、すなわち、基板上に陰極７、電子輸送層６、発光層５、正孔輸送層４、陽極２の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い２枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図２に示した前記各層構成とは逆の構造に積層することも可能である。
【００７１】
発光層５において用いられる本発明による金属錯体化合物は、電子輸送性があるのでこの発光層自体が十分な電子輸送性を有するものである場合には、電子輸送層６を省略することができる。したがって、図５に示されるように、基板１／陽極２／正孔輸送層４／発光層５／陰極７という層構造によって有機電界発光素子を形成させることも可能である。
【００７２】
本発明による有機電界発光素子によれば、高い融点を有する特定の骨格を有する化合物を発光層に用いているため、素子の耐熱性が向上し、色純度のよい青色発光を得ることも可能となり、フルカラーあるいはマルチカラーの青色のサブ画素として機能するばかりでなく、蛍光変換色素と組み合わせることによりフルカラー表示素子を作製する（特開平３−152897号公報）ことも可能である。
【００７３】
【実施例】
以下の実施例は、本発明を更に具体的に説明するためのものである。したがって、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例の具体的記載の範囲内のみに限定されるものではない。
【００７４】
＜実施例１＞
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ジフェニルメチルシラノラト）アルミニウム（化合物（１））の合成；
エーテル15mlに、アニリン1.1g(12mmol)と脱塩水0.3g、少量のアセトンを加え、０℃以下に冷却し、攪拌した。この溶液に、乾燥エーテル9mlに溶解させたジフェニルメチルクロロシラン 2.9ｇ（12.5mmol)溶液を加え、０℃以下で3.5時間攪拌した。反応液を濾過し、濾液を回収し、有機層を分離後、溶媒を除去して、生成した薄褐色液体のジフェニルメチルシラノール1.04ｇ（収率39％）を得た。
続いて、窒素雰囲気下で、乾燥トルエン22mlに、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン1.55ｇ（9.7mmol) とアルミニウムイソプロポキシド 1.07ｇ（5.2mmol)を加え、室温で10分間攪拌して溶解させた。この溶液に、上記で調製したジフェニルメチルシラノール1.04ｇ（4.8mmol)を乾燥トルエン9mlに溶解させた溶液を滴下した。次いで攪拌下に３時間還流したのち放冷した。生成した沈澱を濾取し、乾燥させて乳白色の結晶 1.22ｇを得た。この結晶 1.17ｇを昇華精製したところ、乳白色の結晶 1.00ｇが得られた。融点を測定したところ、231℃であった。このものは質量分析による分子量は 556であり、化合物（１）であることを確認した。
【００７５】
【化７】
0004201917.tif 000022
この化合物のＦＴ−ＩＲスペクトルは図３に示される通りのものであった。また、この化合物の固体での蛍光測定においては、水銀ランプ（波長 350nm）を用いて化合物を励起させたものを測定した。その結果、極大蛍光波長（λmax ）は 484nmで、青色の蛍光を示した。光吸収端から求めたこの化合物のバンドギャップは2.74eV、理研計器製の大気下光電子分光装置（「ＡＣ−１」）を用いて決定したイオン化ポテンシャルは5.40eVであった。
【００７６】
＜実施例２＞
ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ターシャリーブチルジフェニルシラノラト）アルミニウム（化合物（２３））の合成；
エーテル15mlに、アニリン2.1g(22mmol)と脱塩水0.6g、少量のアセトンを加え、０℃以下に冷却、攪拌した。この溶液に、乾燥エーテル10mlに溶解させたターシャリーブチルジフェニルクロロシラン 5.5ｇ（22mmol)溶液を加え、０℃以下で5時間攪拌した。反応液を濾過し、濾液を回収し、有機層を分離後、溶媒を除去して、生成した黄色針状結晶のターシャリーブチルジフェニルシラノール5.1ｇ（収率90％）を得た。
【００７７】
続いて、窒素雰囲気下で、乾燥トルエン21mlに、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン3.14ｇ（19.7mmol) とアルミニウムイソプロポキシド 2.02ｇ（9.9mmol)を加え、室温で10分間攪拌して溶解させた。この溶液に、上記で調製したターシャリーブチルジフェニルシラノール2.61ｇ（10.2mmol)を乾燥トルエン10mlに溶解させた溶液を滴下した。次いで攪拌下に３時間還流したのち放冷した。生成した沈澱を濾取し、アセトンで洗浄、乾燥後、昇華精製し、薄黄色の粉末 0.81ｇが得られた。融点を測定したところ、205℃であった。このものは質量分析による分子量は 598であり、化合物（２３）であることを確認した。
【００７８】
【化８】
0004201917.tif 000023
この化合物のＦＴ−ＩＲスペクトルを図４に示される通りのものであった。また、この化合物の固体での蛍光測定においては、水銀ランプ（波長 350nm）を用いて化合物を励起させたものを測定した。その結果、極大蛍光波長（λmax ）は 484nmで、青色の蛍光を示した。光吸収端から求めたこの化合物のバンドギャップは2.90eV、理研計器製の大気下光電子分光装置（「ＡＣ−１」）を用いて決定したイオン化ポテンシャルは5.50eVであった。
【００７９】
＜実施例３＞
図１に示される構造を有する有機電界発光素子を以下の方法で作製した。
【００８０】
ガラス基板１上に厚さ120nm のインジウム・スズ酸化物の透明導電膜２が形成されている電極付基板（ジオマテック社製、電子ビーム成膜品、シート抵抗15Ω）を、常用のフォトリソグラフィと塩酸エッチングにより２mm幅のストライプにパターニングした。これにアセトン中での超音波洗浄、純水での洗浄、およびイソプロピルアルコール中での超音波洗浄を順次施し、窒素ガスを吹きつけて乾燥させたのち、大気中で紫外線を照射することによって発生させたオゾンを用いて洗浄した。
【００８１】
4,4′-ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（Ｈ−１）
【化９】
0004201917.tif 000024
をタンタル線ヒーターを備えたセラミック製るつぼに入れて真空蒸着装置内に設置し、るつぼに対向させて上記の処理を経た基板の電極面を配置した。真空蒸着装置を油回転ポンプで排気したのち、液体窒素トラップを備えた油拡散ポンプで装置内の真空度が２×10-6Torr以下になるまで排気した。るつぼのタンタル線ヒーターに通電してるつぼを 223〜 256℃加熱して、4,4′-ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニルの蒸着を行った。この蒸着時の真空度は 2.7×10-6Torr（約3.6×10-4Pa）であった。２分24秒間の蒸着で膜厚60nmの正孔輸送層４を電極上に形成させた。
【００８２】
引続き、上記で調製した化合物（１）を温度 167〜 187℃、真空度2.7×10-6Torr（約3.6x10-4Pa）で１分26秒間蒸着して、正孔輸送層の上に膜厚30nmの発光層５を形成させ、さらにアルミニウムの８−ヒドロキシキノリン錯体（Ｅ−１）
【化１０】
0004201917.tif 000025
を温度 290〜 310℃、真空度 2.2×10-6Torrで１分50秒間蒸着させて、発光層５の上に膜厚45nmの電子輸送層６を形成させた。なお、正孔輸送層４、発光層５および電子輸送層６の蒸着に際しては、基板の温度は室温に保持した。
【００８３】
蒸着装置から基板を取出し、ストライプ状陽極と直交するように２mm幅のストライプ状シャドーマスクをこれに密着させて真空蒸着装置に装入した。装置内を２×10-6Torr以下になるまで排気したのち、マグネシウムと銀とを２元同時蒸着法で蒸着した。蒸着はモリブデンボードを用いて行い、真空度１×10-5Torr、蒸着時間３分20秒間で膜厚44nmのマグネシウム−銀（原子比10：1.4 ）の合金電極を形成させた。引続きモリブデンボードを用いてアルミニウムを、真空度 1.5×10-5Torrで１分20秒間蒸着し、合金電極上に厚さ40nmのアルミニウム層を形成させた。マグネシウム−銀およびアルミニウムの蒸着に際しても、基板の温度は室温に保持した。
【００８４】
上記により作製した２mm×２mmの発光面積を有する有機電界発光素子の発光特性として、100cd／m2での発光効率、輝度−電流密度特性の傾きの各値、ＣＩＥ色度座標（ＪＩＳ  Ｚ８７０１）でのｘ、ｙの値は表２に示される通りである。
【００８５】
＜実施例４＞
発光層５として化合物（１）に代えて、化合物（２３）を用いた以外は実施例３と同様にして有機電界発光素子を作成した。このものの特性は表２に示される通りである。
【００８６】
＜比較例１＞
発光層５の材料として下記式で表わされるビス（２−メチル−８−キノリノラト）（トリフェニルシラノラト）アルミニウム
【化１１】
0004201917.tif 000026
を用い、かつ温度 170〜190 ℃、真空度 2.0×10-6Torrで１分20秒間蒸着して膜厚45nmの発光層５を形成させた以外は、実施例３と全く同様にして有機電界発光素子を作成した。このものの特性は表２に示される通りである。
【００８７】
【表１７】
0004201917.tif 000027
表２により、本発明による有機電界発光素子は、発光効率に優れかつ色純度の良い青色であるために、フルカラーやマルチカラーでの表示素子を作成するのに好適であることがわかる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の有機電界発光素子によれば、特定の化合物を含有する発光層を有するために、青色発光を達成でき、発光効率の良い素子を得ることができる。
従って、本発明による有機電界発光素子はフラットパネル・ディスプレイ（例えばＯＡコンピュータ用や壁掛けテレビ）やマルチカラー表示素子、あるいは面発光体としての特徴を生かした光源（例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えられ、特に、高耐熱性が要求される車載用、屋外用表示素子としては、その技術的価値が大きいものであることは、「発明の概要」の項において前記したところである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機電界発光素子の一例を示した模式断面図。
【図２】本発明による有機電界発光素子の別の例を示した模式断面図。
【図３】化合物（１）の赤外吸収スペクトル。
【図４】化合物（２３）の赤外吸収スペクトル。
【図５】本発明による有機電界発光素子の別の例を示した模式断面図。
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  陽極バッファ層
４  正孔輸送層
５  発光層
６  電子輸送層
７  陰極
【図１】
0004201917.tif 000030
【図２】
0004201917.tif 000031
【図３】
0004201917.tif 000032
【図４】
0004201917.tif 000033
【図５】
0004201917.tif 000034