(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機化合物からなる発光層及び陰極が順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層中に下記一般式（１）で示される構造のジチオキサントン化合物又はジキサントン化合物
【化１】
0003738870.tif 000063
｛式中、ＸはＳ（イオウ）又はＯ（酸素）を表わし、環Ａ
【外１】
0003738870.tif 000064
は、
【外２】
0003738870.tif 000065
を表わし、環Ｂ
【外３】
0003738870.tif 000066
は、
【外４】
0003738870.tif 000067
を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は互いに独立して水素原子、ハロゲン原子、アルキル基若しくはアルコキシ基、アリール基又はＲ1とＲ2若しくはＲ3とＲ4が互いに結合したベンゼン環若しくは縮合多環化合物又は複素環化合物を表わす｝を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
さらに前記発光層中に８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体を含むことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記陰極及び前記発光層間に有機電子輸送層が配されたことを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流の注入によって発光する物質のエレクトロルミネッセンスを利用して、かかる物質を層状に形成した発光層を備えた発光素子に関し、特に発光層が有機化合物を発光体として構成される有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の有機ＥＬ素子として、図１に示すように、金属陰極１と透明陽極２との間に、それぞれ有機化合物からなり互いに積層された蛍光体薄膜３すなわち発光層及び正孔輸送層４が配された２層構造のものや、図２に示すように、金属陰極１と透明陽極２との間に互いに積層された有機化合物からなる電子輸送層５、発光層３及び正孔輸送層４が配された３層構造のものが知られている。ここで、正孔輸送層４は陽極から正孔を注入させ易くする機能と電子をブロックする機能とを有し、電子輸送層５は陰極から電子を注入させ易くする機能を有している。
【０００３】
これら有機ＥＬ素子において、透明陽極２の外側にはガラス基板６が配されており、金属陰極１から注入された電子と透明陽極２から発光層３へ注入された正孔との再結合によって励起子が生じ、この励起子が放射失活する過程で光を放ち、この光が透明陽極２及びガラス基板６を介して外部に放出される（特開昭５９−１９４３９３号公報参照）。
【０００４】
さらに、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているように、２層構造であって発光層を有機質ホスト物質と蛍光性ゲスト物質とから形成し安定な発光をなす有機ＥＬ素子も開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の従来の有機化合物の有機ＥＬ素子において、一般に低電圧で発光をなすけれども、更に高輝度で発光する有機ＥＬ素子が望まれている。
本発明は、高輝度にて発光させることができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による有機ＥＬ素子は、陽極、有機化合物からなる正孔輸送層、有機化合物からなる発光層及び陰極が順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層中に下記一般式（１）で示される構造のジチオキサントン化合物又はジキサントン化合物
【０００７】
【化２】
0003738870.tif 000002
【０００８】
｛式中、ＸはＳ（イオウ）又はＯ（酸素）を表わし、環Ａ
【０００９】
【外５】
0003738870.tif 000003
【００１０】
は、
【００１１】
【外６】
0003738870.tif 000004
【００１２】
を表わし、環Ｂ
【００１３】
【外７】
0003738870.tif 000005
【００１４】
は、
【００１５】
【外８】
0003738870.tif 000006
【００１６】
を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は互いに独立して水素原子、ハロゲン原子、アルキル基若しくはアルコキシ基、アリール基又はＲ1とＲ2若しくはＲ3とＲ4が互いに結合したベンゼン環若しくは縮合多環化合物又は複素環化合物を表わす｝を含むことを特徴とする。以上のように、本発明による有機ＥＬ素子においては、ホスト物質であるキノリン誘導体中にゲスト物質として上記式（１）のジチオキサントン化合物又はジキサントン化合物を含む発光層を有するので、低印加電圧にて高輝度発光させ得る。さらに、本発明によれば、有機ＥＬ素子の発光効率が向上し発光スペクトル分布が鋭くなって発光色の色純度が改善される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図を参照しつつ説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、図１及び２に示した構造の有機ＥＬ素子と同様であって、図１に示ように、一対の金属陰極１と透明陽極２との間に発光層３及び正孔輸送層４を薄膜として積層、成膜したもの、または、図２に示すように、一対の金属陰極１と透明陽極２との間に電子輸送層５、発光層３及び正孔輸送層４を成膜した構造でも良い。いずれの場合でも、電極１，２について一方が透明であればよい。例えば陰極１には、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、銀又は各々の合金等の仕事関数が小さな金属からなり厚さが約 100〜5000Å程度のものが用い得る。また、例えば陽極２には、インジウムすず酸化物（以下、ＩＴＯという）等の仕事関数の大きな導電性材料からなり厚さが1000〜3000Å程度で、又は金で厚さが 800〜1500Å程度のものが用い得る。なお、金を電極材料として用いた場合には、電極は半透明の状態となる。
【００１８】
発光層３のホスト物質であるキノリン誘導体としては、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体すなわちＡｌオキシンキレート（以下、Ａｌｑ3という）と呼ばれる下記化学式（２）、
【００１９】
【化３】
0003738870.tif 000007
【００２０】
のトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることが好ましく、この他に、例えばビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウムオキサイド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、および、ポリ［亜鉛（ＩＩ）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］を用い得る。
【００２１】
また、発光層３のゲスト物質は、下記化学式（３）で示される3,4,10,11-テトラクロロジチオキサントン化合物、
【００２２】
【化４】
0003738870.tif 000008
【００２３】
下記化学式（４）で示される1,4,8,11-テトラクロロジチオキサントン化合物、
【００２４】
【化５】
0003738870.tif 000009
【００２５】
下記化学式（５）で示される2,4,9,11-テトラクロロジチオキサントン化合物、
【００２６】
【化６】
0003738870.tif 000010
【００２７】
下記化学式（６）で示される2,3,9,10-テトラクロロジチオキサントン化合物、
【００２８】
【化７】
0003738870.tif 000011
【００２９】
下記化学式（７）で示される1,3,8,10-テトラクロロジチオキサントン化合物、及び
【００３０】
【化８】
0003738870.tif 000012
【００３１】
下記化学式（８）で示される1,2,8,9-テトラクロロジチオキサントン化合物、
【００３２】
【化９】
0003738870.tif 000013
【００３３】
が用いられる。他のジチオキサントンハライドとして、1,4,8,11-又は2,4,9,11-又は1,3,8,10-テトラブロモジチオキサントン化合物、1,4,8,11-又は2,4,9,11-テトラフルオロジチオキサントン化合物、2,4,9,11-テトラヨードジチオキサントン化合物が用いられる。また、下記化学式（９）で示される2,8,9,11-テトラブロモジチオキサントン化合物も用いられる。
【００３４】
【化１０】
0003738870.tif 000014
【００３５】
さらに、ゲスト物質として用いられる他のジチオキサントン化合物には、1,4,8,11-又は2,4,9,11-又は1,3,8,10-又は1,2,8,9-テトラメチルジチオキサントン化合物がある。また、下記化学式（１０）で示される1,8-ジクロロ-4,11-ジメチルジチオキサントン化合物も用いられる。
【００３６】
【化１１】
0003738870.tif 000015
【００３７】
さらに、2,9-ジメチル-3,10-ジクロロジチオキサントン化合物、3,10-ジクロロ-4,11-ジメチルジチオキサントン化合物、1,8-ジメチル-3,10-ジクロロジチオキサントン化合物、2,9-ジクロロ-4,11-ジメチルジチオキサントン化合物、及び2,9-ジメチル-4,11-ジクロロジチオキサントン化合物も用いられる。また、下記化学式（１１）で示される2,9-ジメチル-4,11-ジエトキシジチオキサントン化合物も用いられる。
【００３８】
【化１２】
0003738870.tif 000016
【００３９】
2,9-ジエトキシ-4,11-ジメチルジチオキサントン化合物及び2,4,9,11-テトラメトキシジチオキサントン化合物も用いられる。また、上記すべてのジチオキサントン化合物においては、これらの6,13-ジヒドロ誘導体も用いられ、例えば、上記化学式１１のものであれば下記化学式（１２）で示される2,9-ジメチル-4,11-ジエトキシ-6,13-ジヒドロジチオキサントン化合物が用いられる。
【００４０】
【化１３】
0003738870.tif 000017
【００４１】
さらにまた、発光層３のゲスト物質は、下記化学式（１３）で示されるジチオキサントン化合物の3,4,10,11-ジベンゾ体、
【００４２】
【化１４】
0003738870.tif 000018
【００４３】
下記化学式（１４）で示される1,2,8,9-ジベンゾ体、
【００４４】
【化１５】
0003738870.tif 000019
【００４５】
及び、下記化学式（１５）で示される2,3,9,10-ジベンゾ体、
【００４６】
【化１６】
0003738870.tif 000020
【００４７】
が用いられる。また、下記化学式（１６）で示されるジチオキサントン誘導体が用いられる。
【００４８】
【化１７】
0003738870.tif 000021
【００４９】
さらにまた、下記化学式（１７）及び（１８）で示されるベンゼン環を介して縮合したジチオキサントン誘導体、
【００５０】
【化１８】
0003738870.tif 000022
【００５１】
【化１９】
0003738870.tif 000023
【００５２】
も用いられる。これらのジチオキサントン誘導体においても、ジヒドロ誘導体が用いられ得る。さらにまた、下記化学式（１９）で示される1,4,8,11-テトラクロロジキサントン化合物、
【００５３】
【化２０】
0003738870.tif 000024
【００５４】
下記化学式（２０）で示される2,4,9,11-テトラクロロジキサントン化合物、
【００５５】
【化２１】
0003738870.tif 000025
【００５６】
下記化学式（２１）で示される2,3,9,10-テトラクロロジキサントン化合物、
【００５７】
【化２２】
0003738870.tif 000026
【００５８】
下記化学式（２２）で示される1,3,8,10-テトラクロロジキサントン化合物、及び
【００５９】
【化２３】
0003738870.tif 000027
【００６０】
下記化学式（２３）で示される1,2,8,9-テトラクロロジキサントン化合物、
【００６１】
【化２４】
0003738870.tif 000028
【００６２】
が用いられる。他のジキサントンハライドとして、1,4,8,11-又は2,4,9,11-又は1,3,8,10-テトラブロモジキサントン化合物、1,4,8,11-又は2,4,9,11-テトラフルオロジキサントン化合物、2,4,9,11-テトラヨードジキサントン化合物が用いられる。また、下記化学式（２４）で示される2,8,9,11-テトラブロモジキサントン化合物も用いられる。
【００６３】
【化２５】
0003738870.tif 000029
【００６４】
さらに、ゲスト物質として用いられる他のジキサントン化合物には、1,4,8,11-又は2,4,9,11-又は1,3,8,10-又は1,2,8,9-テトラメチルジキサントン化合物がある。
また、下記化学式（２５）で示される1,8-ジクロロ-4,11-ジメチルジキサントン化合物も用いられる。
【００６５】
【化２６】
0003738870.tif 000030
【００６６】
さらに、2,9-ジメチル-3,10-ジクロロジキサントン化合物、3,10-ジクロロ-4,11-ジメチルジキサントン化合物、1,8-ジメチル-3,10-ジクロロジキサントン化合物、2,9-ジクロロ-4,11-ジメチルジキサントン化合物、及び2,9-ジメチル-4,11-ジクロロジキサントン化合物も用いられる。
また、下記化学式（２６）で示される2,9-ジメチル-4,11-ジエトキシジキサントン化合物も用いられる。
【００６７】
【化２７】
0003738870.tif 000031
【００６８】
2,9-ジエトキシ-4,11-ジメチルジキサントン化合物及び2,4,9,11-テトラメトキシジキサントン化合物も用いられる。
また、上記すべてのジキサントン化合物においては、これらの6,13-ジヒドロ誘導体も用いられ、例えば、上記化学式（２７）ののもであれば下記化学式１３で示される2,9-ジメチル-4,11-ジエトキシ-6,13-ジヒドロジキサントン化合物が用いられる。
【００６９】
【化２８】
0003738870.tif 000032
【００７０】
さらにまた、発光層３のゲスト物質は、下記化学式（２８）で示されるジキサントン化合物の3,4,10,11-ジベンゾ体、
【００７１】
【化２９】
0003738870.tif 000033
【００７２】
下記化学式（２９）で示される1,2,8,9-ジベンゾ体、
【００７３】
【化３０】
0003738870.tif 000034
【００７４】
及び、下記化学式（３０）で示される2,3,9,10-ジベンゾ体、
【００７５】
【化３１】
0003738870.tif 000035
【００７６】
が用いられる。
また、下記化学式（３１）で示されるジキサントン誘導体が用いられる。
【００７７】
【化３２】
0003738870.tif 000036
【００７８】
さらにまた、下記化学式（３２）及び（３３）で示されるベンゼン環を介して縮合したジキサントン誘導体、
【００７９】
【化３３】
0003738870.tif 000037
【００８０】
【化３４】
0003738870.tif 000038
【００８１】
も用いられる。これらのジキサントン誘導体においても、ジヒドロ誘導体が用いられ得る。このように、発光層のゲスト物質は上記ジチオキサントン化合物又はジキサントン化合物が用いられる。ここで、ゲスト物質は、ホスト物質の例えば８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体の発光層内において０．０１ｗｔ．％ないし１０ｗｔ．％の濃度で含有されていることが好ましい。低印加電圧で高輝度の発光が得られるからである。
【００８２】
つぎに、正孔輸送層４には、トリフェニルジアミン誘導体（以下、ＴＰＤという）と呼ばれる例えば下記化学式２１で示されるＮ，Ｎ'-ジフェニル-Ｎ，Ｎ'-ビス（３メチルフェニル）-１，１'-ビフェニル-４，４'-ジアミンが好ましく用いられ、更に下記化学式（３４）〜（４５）のＣＴＭ（Carrier Transporting Materials ）として知られる化合物を単独、もしくは混合物として用い得る。
【００８３】
【化３５】
0003738870.tif 000039
【００８４】
【化３６】
0003738870.tif 000040
【００８５】
【化３７】
0003738870.tif 000041
【００８６】
【化３８】
0003738870.tif 000042
【００８７】
【化３９】
0003738870.tif 000043
【００８８】
【化４０】
0003738870.tif 000044
【００８９】
【化４１】
0003738870.tif 000045
【００９０】
【化４２】
0003738870.tif 000046
【００９１】
【化４３】
0003738870.tif 000047
【００９２】
【化４４】
0003738870.tif 000048
【００９３】
【化４５】
0003738870.tif 000049
【００９４】
【化４６】
0003738870.tif 000050
【００９５】
また、上記実施例においては陰極１及び陽極２間に発光層３及び有機正孔輸送層４を配した２層構造としたが、図２の如く陰極１及び発光層３間に例えば下記化学式３３のペリレンテトラカルボキシル誘導体からなる有機電子輸送層５を配した３層構造の有機ＥＬ素子としても同様の効果を奏する。さらに、電子輸送層５としては、下記の化学式３４で示されるＢｕ−ＰＢＤ[2-(4´-tert-Butylphenyl)-5-(biphenyl)-1,3,4-oxadiazole]が好ましく用いられ、また下記の化学式（４６）〜（５７）で示される化合物も用い得る。
【００９６】
【化４７】
0003738870.tif 000051
【００９７】
【化４８】
0003738870.tif 000052
【００９８】
【化４９】
0003738870.tif 000053
【００９９】
【化５０】
0003738870.tif 000054
【０１００】
【化５１】
0003738870.tif 000055
【０１０１】
【化５２】
0003738870.tif 000056
【０１０２】
【化５３】
0003738870.tif 000057
【０１０３】
【化５４】
0003738870.tif 000058
【０１０４】
【化５５】
0003738870.tif 000059
【０１０５】
【化５６】
0003738870.tif 000060
【０１０６】
【化５７】
0003738870.tif 000061
【０１０７】
【化５８】
0003738870.tif 000062
【０１０８】
（実施例１）膜厚2000ÅのＩＴＯからなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法によって真空度１．０×１０-5Torr以下で積層させた。まず、ＩＴＯ上に、正孔輸送層として上記化学式２１で示されるＴＰＤを蒸着速度３．５Å／秒で５００Åの厚さに形成した。次に発光層としてＴＰＤ上に上記化学式３で示されるＡｌｑ3と上記化学式１４のジチオキサントン誘導体とを異なる蒸着源から共蒸着した。この時、発光層中の上記化学式１４のジチオキサントン誘導体の濃度は０．３２ｗｔ％であった。Ａｌｑ3の蒸着速度層は１０Å／秒で蒸着した。次に、発光層上に陰極としてマグネシウムとアルミニウムとを異なる蒸着源から原子比Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１で1600Åの厚さに共蒸着し、Ｍｇの蒸着速度は２０Å／秒とした。
【０１０９】
この様にして作成したＥＬ素子は、最大輝度３８０００cd/m2が得られ、電流密度２５mA/cm2時の輝度は１６００cd/m2、発光効率は、１．６０ lm／ｗであった。
（実施例２）ゲスト物質として上記化学式２９のジキサントン化合物を用い発光層を形成した以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作成した。
【０１１０】
このＥＬ素子は、最大輝度３２０００cd/m2が得られた。電流密度２５mA/cm2時の輝度は９２０cd/m2、発光効率は、１．２３ lm／ｗであった。
（実施例３）ゲスト物質として上記化学式１６のジチオキサントン誘導体を０．９ｗｔ．％の濃度でドープし分散させ発光層を形成した以外は、実施例１と同様にしてＥＬ素子を作成した。
【０１１１】
このＥＬ素子は、最大輝度２１００cd/m2が得られ、電流密度２５mA/cm2時の輝度は５２０cd/m2、発光効率は０．６２ lm／ｗであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】２層構造の有機ＥＬ素子を示す構造図である。
【図２】３層構造の有機ＥＬ素子を示す構造図である。
【符号の説明】
１  金属電極（陰極）
２  透明電極（陽極）
３  発光層
４  有機正孔輸送層
５  電子輸送層
６  ガラス基板
【図１】
0003738870.tif 000068
【図２】
0003738870.tif 000069