(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と陽極の間に発光を司る物質が存在し、電気エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に発光する素子であって、該素子は少なくとも蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下のピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体とピロメテン骨格を有する下記一般式（１）に示す化合物もしくはその金属錯体を含み、ピロメテン骨格を有する下記一般式（１）に示す化合物もしくはその金属錯体をドーパント材料として、前記ピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体に対し１０重量％以下を有することを特徴とする発光素子。
【化１】
0003743217.tif 000012
（ここで、Ｒ１〜Ｒ７は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ７は存在しない。）
【請求項２】
前記金属錯体の金属がホウ素、ベリリウム、マグネシウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、白金から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記ピロメテン骨格を有する化合物が下記一般式（２）で表されることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【化２】
0003743217.tif 000013
（ここで、Ｒ８〜Ｒ１４のうち少なくとも１つは芳香環を含むかあるいは隣接置換基との間に縮合芳香環を形成し、残りは水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ１４は存在しない。）
【請求項４】
前記ピロメテン骨格を有する化合物の金属錯体が下記一般式（３）で表されることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【化３】
0003743217.tif 000014
（ここで、Ｒ１５〜Ｒ２１のうち少なくとも１つは芳香環を含むかあるいは隣接置換基との間に縮合芳香環を形成し、残りは水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｒ２２およびＲ２３は同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、水素、アルキル、アリール、複素環基から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ２１は存在しない。）
【請求項５】
前記ピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体において、ピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体の基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも１つが置換基として導入されることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項６】
発光を司る物質が少なくとも発光材料と正孔輸送材料および／または電子輸送材料とからなることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項７】
発光を司る物質が少なくとも正孔輸送層と発光層との積層構造を有することを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項８】
陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順次積層することを特徴とする請求項７記載の発光素子。
【請求項９】
マトリクスおよび／またはセグメント方式によって表示するディスプレイであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の発光素子。
【請求項１０】
バックライトであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が近年活発に行われている。この素子は、薄型、低駆動電圧下での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり注目を集めている。
【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）２１，ｐ．９１３，１９８７）、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１０００ｃｄ／ｍ2の緑色発光が可能であった。現在の有機積層薄膜発光素子は、上記の素子構成要素の他に電子輸送層を設けているものなど構成を変えているものもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲している。
【０００４】
多色発光の中でも赤色発光は、有用なる発光色として研究が進められている。従来、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンなどのペリレン系、ペリノン系、ポルフィリン系、Ｅｕ錯体（Chem. Lett., 1267(1991))などが赤色発光材料として知られている。
【０００５】
また、赤色発光を得る手法として、ホスト材料の中に微量の赤色蛍光材料をドーパントとして混入させる方法も検討されている。ホスト材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（１０−ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、ジアリールブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体などがあげられ、その中にドーパントとして４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン、金属フタロシアニン（ＭｇＰｃ、ＡｌＰｃＣｌなど）化合物、スクアリリウム化合物、ビオラントロン化合物を存在させることによって赤色発光を取り出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の赤色発光材料（ホスト材料およびドーパント材料）は、発光ピーク波長が５８０ｎｍを越えてもピーク幅が広いため、色純度が悪く綺麗な赤色発光が得られなかった。また、Ｅｕ錯体などの希土類錯体は発光ピーク幅が狭く、綺麗な赤色発光が得られるが、最高輝度が数〜数十ｃｄ／ｍ2と低いため、明瞭な表示ができないことが問題であった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決し、高色純度の赤色発光素子を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は陽極と陰極の間に発光を司る物質が存在し、電子エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に発光する素子であって、該素子は少なくとも蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下のピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体とピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体を含み、ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体をドーパント材料として、前記ピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体に対し１０重量％以下を有することを特徴とする発光素子。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において陽極は、光を取り出すために透明であれば酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。また、ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ2 などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用できる。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【００１０】
陰極は、電子を本有機物層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどがあげられるが、電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためにはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかし、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多く、例えば、有機層に微量のリチウムやマグネシウム（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）をドーピングして安定性の高い電極を使用する方法が好ましい例として挙げることができるが、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能であることから特にこれらに限定されるものではない。更に電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チタニア、窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子などを積層することが好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法も抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティング、コーティングなど導通を取ることができれば特に制限されない。
【００１１】
発光を司る物質とは、１）正孔輸送層／発光層、２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）発光層／電子輸送層、そして、４）以上の組合わせ物質を一層に混合した形態のいずれであってもよい。即ち、素子構成としては、上記１）〜３）の多層積層構造の他に４）のように発光材料単独または発光材料と正孔輸送材料や電子輸送材料を含む層を一層設けるだけでもよい。
【００１２】
正孔輸送層は正孔輸送性物質単独または二種類以上の物質を積層、混合するか正孔輸送性物質と高分子結着剤の混合物により形成され、正孔輸送性物質としてはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどのトリフェニルアミン類、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）類、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが好ましいが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。
【００１３】
発光材料は、電気エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下で発光する。５８０ｎｍ以下では、ピーク幅が狭くても色純度の良好な赤色発光を得ることが出来ず、７２０ｎｍ以上では、視感度が悪くなるので、効率良い高輝度赤色発光を得ることができない。
【００１４】
また、発光材料は蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下のピロロ[３，４−ｃ]ピロール誘導体とピロメテン骨格（別称ジアザインダセン骨格）を有する化合物もしくはその金属錯体を含み、蛍光化合物をホスト材料とし、ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体をドーパント材料として、組み合わせて用いるドーピング法を好ましい方法として挙げることができる。また、ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。
【００１５】
ホスト材料からドーパント材料へのエネルギー移動には、ホスト材料の蛍光スペクトルとドーパント材料の吸収スペクトル（励起スペクトル）の重なりが必要である。また色純度の良いドーパント材料のストークスシフト（励起スペクトルのピークと蛍光スペクトルのピークの差）は数〜数十ｎｍと狭く、５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下のドーパント材料からの高色純度赤色発光を得ようとすると、ドーパント材料の吸収スペクトル（励起スペクトル）は黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤色領域（５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下）になる。ホスト材料の蛍光スペクトルが、黄色よりも短波長側の黄緑色、緑色、青緑色、青色、青紫色、紫色領域にありスペクトルの重なりが小さいと、エネルギー移動が速やかに行われず、ドーパント材料からの発光が得られなかったり、得られたとしてもホスト材料からの発光が残り、白色化するなど、高色純度の赤色発光が得られない。またジアザインダセン誘導体をドーパント材料として用いた例があるが（特開平９−２０８９４６号公報、特開平９−１１８８８０号公報）、各々ホスト材料が本発明とは異なり、一方ではホスト材料に青色発光材料を用いているので、スペクトルの重なりが少なく、エネルギー移動が充分に行われないため、ホスト材料からの青色発光がドーパント材料からの発光と混ざってしまい、白色発光しか得られていない（特開平９−２０８９４６号公報）。さらに他方、ホスト材料に緑色の発光材料を用いているので、発光も得るべき赤色ではなく緑色の発光色になってしまい、本発明の目的とする発光材料ではない（特開平９−１１８８８０号公報）。
【００１６】
上記の理由により、５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下でドーパント材料が高輝度、高色純度で発光するには、ホスト材料は蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下であることが必要である。目安としては、黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤色などの蛍光を有するものが該当する。
【００１７】
蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光ピーク波長を有するホスト材料としての好適な例として、ピロロ[３，４−ｃ]ピロール誘導体があげられる。ピロロ[３，４−ｃ]ピロール誘導体の基本骨格自身の蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下であれば必ずしも修飾する必要はないが、蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以下の場合や、ドーパントとのエネルギー移動を効率的に行うために長波長化させたい場合には、基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも一つを置換基として導入することで長波長化することができ、ホスト材料としてさらに好適に用いることが出来る。基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも一つを置換基として導入する場合には、基本骨格自身を置換基として導入することも含まれる。
【００１８】
ピロロ[３，４−ｃ]ピロール誘導体の好適な例として、以下のような化合物が挙げられる。３，６−ジフェニル−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（４−メチルフェニル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、２,５−ジヒドロ−２，３，５，６−テトラフェニルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、２,５−ジヒドロ−２，５−ビス（４−メチルフェニル）-３，６−ジフェニルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（ｐ−ビフェニリル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（２−ナフチル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（４−ピリジル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（２−チエニル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ジフェニル−２,５−ジヒドロ−２，５−ジベンジルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（４−メチルフェニル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジベンジルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（ｐ−ビフェニリル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジベンジルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン、３，６−ビス（２−ナフチル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジベンジルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオンなどであるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
ドーパントとしては、好適な例として下記ピロメテン骨格（別称ジアザインダセン骨格）を有する化合物もしくはその金属錯体を挙げることができる。
【００２０】
【化４】
0003743217.tif 000002
（ここで、Ｒ１〜Ｒ７は同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ７は存在しない。）。
【００２１】
これらの置換基の説明の内、アルキル基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルコキシ基とは例えばメトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。ハロゲンとはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。また、アリール基とは例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アラルキル基とは例えばベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていてもかまわない。また、アルケニル基とは例えばビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、アリールエーテル基とは例えばフェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。また、複素環基とは例えばチエニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリニル基、イソキノリル基、キノキサリル基、アクリジニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルデヒド基、カルボニル基、エステル基、カルバモイル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含み、さらに脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。隣接置換基との間に形成される縮合環とは、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ４とＲ５、Ｒ５とＲ６の部位で共役または非共役の縮合環を形成するものである。そしてこれら縮合環は環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいても良いし、さらに別の環と縮合していてもよい。
【００２２】
また、金属に配位する時には、ピロメテン骨格を有する化合物単独でも混合配位子でも特に限定はされない。混合配位子の場合の第２の配位子としては、アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、アルキル、アリルその他縮合環炭化水素、複素環化合物、または酸素原子を介して結合された芳香環または複素環化合物などを導入することが可能である。
【００２３】
本発明のリガンドに配位できる金属は、特に限定されるものではないが、通常用いられる元素の一例として、ホウ素、ベリリウム、マグネシウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、白金などを挙げることができる。
【００２４】
そして、優れた色純度特性を持つ赤色発光を得るためには、前記ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体の中でも、下記一般式（２）で表される化合物もしくはその金属錯体が望ましい。
【００２５】
【化５】
0003743217.tif 000003
（ここで、Ｒ８〜Ｒ１４のうち少なくとも一つは芳香環を含むかあるいは隣接置換基との間に縮合芳香環を形成し、残りは水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ１４は存在しない。）。
【００２６】
ここでいう芳香環基とはフェニル基、ナフチル基、アントラニル基のような芳香族炭化水素基のみならず、ピリジル基、キノリル基、チエニル基などの複素環芳香族官能基も含有する。また、隣接置換基との間に形成される縮合芳香環とは、Ｒ８とＲ９、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１１とＲ１２、Ｒ１２とＲ１３の部位で縮合芳香環を形成するものである。そしてこれら縮合芳香環は、上記の芳香環基と同じく環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいても良いし、さらに別の芳香環あるいは脂肪族環と縮合していてもよい。
【００２７】
さらに、ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体を赤色発光材料として用いる場合、高輝度特性を得るためには、蛍光量子収率が高いものがより好ましい。そこで、前記ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体としては、下記一般式（３）で表されるピロメテン骨格を有する化合物の金属錯体がより好ましい。
【００２８】
【化６】
0003743217.tif 000004
（ここで、Ｒ１５〜Ｒ２１のうち少なくとも一つは芳香環を含むかあるいは隣接置換基との間に縮合芳香環を形成し、残りは水素、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリール、アラルキル、アルケニル、アリールエーテル、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｒ２２およびＲ２３は同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、水素、アルキル、アリール、複素環基から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ２１は存在しない。）。
【００２９】
上記のピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体として、具体的には下記のような構造があげられる。
【００３０】
【化７】
0003743217.tif 000005
【００３１】
【化８】
0003743217.tif 000006
【００３２】
【化９】
0003743217.tif 000007
【００３３】
【化１０】
0003743217.tif 000008
【００３４】
【化１１】
0003743217.tif 000009
【００３５】
【化１２】
0003743217.tif 000010
【００３６】
【化１３】
0003743217.tif 000011
ドーピング量は、通常多すぎると濃度消光現象が起きるため、通常ホスト物質に対して１０重量％以下で用いることが好ましく、更に好ましくは２重量％以下である。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。また、前記ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体は、極めて微量でも発光することから微量のピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体をホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可能である。この場合、一層でも二層以上ホスト材料と積層しても良い。
【００３７】
また、発光材料に添加するドーパント材料は、前記ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体一種のみに限る必要はなく、複数の前記化合物を混合して用いたり、既知のドーパント材料の一種類以上を前記化合物と混合して用いてもよい。具体的には従来から知られている、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピランやその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物などを共存させることが出来るが特にこれらに限定されるものではない。
【００３８】
本発明における電子輸送性材料としては、電界を与えられた電極間において負極からの電子を効率良く輸送することが必要で、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、８−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体などがあるが特に限定されるものではない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。
【００３９】
以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能である。
【００４０】
発光を司る物質の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。層の厚みは、発光を司る物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。
【００４１】
綺麗な赤色表示を行わせるためには、発光スペクトルのピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下、より好ましくは６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内であり、半値幅が１００ｎｍ以下であることが重要である。発光スペクトルは、できるだけ単一ピークであることが好ましいが、場合によっては他のピークとの重なりによって複数の極大点を有したり、ピークの裾に肩が現れることもある。本発明において、ピーク波長とは発光中心波長に値する主ピークの波長であり、半値幅とはこれらピーク全体において発光中心波長の高さの半分のところのピーク幅であると定義している。
【００４２】
電気エネルギーとは主に直流電流を指すが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるようにするべきである。
【００４３】
本発明におけるマトリクスとは、表示のための画素が格子状に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状、サイズは用途によって決まる。例えばパソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられるし、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００４４】
本発明におけるセグメントタイプとは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示、自動車のパネル表示などがあげられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００４５】
本発明におけるバックライトとは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ機器、自動車パネル、表示板、標識などに使用される。特に液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると本発明におけるバックライトは、薄型、軽量が特徴になる。
【００４６】
【実施例】
以下、実施例および比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた基板をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が１×１０-5Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料としてＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材料として３，６−ジフェニル−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン（粉末状態で橙色蛍光）を、ドーパント材料として４,４−ジフルオロ−１,３,５,７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ,４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン（ジクロロメタン溶液中の蛍光ピーク波長は６１１ｎｍ）を用いて、ドーパントが１ｗｔ％になるように５０ｎｍの厚さに共蒸着し、ホスト材料を５０ｎｍの厚さに積層した。次にリチウムを０．２ｎｍ、銀を１５０ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６０９ｎｍであり、スペクトル半値幅が５２ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。
【００４８】
比較例１
ホスト材料としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（蛍光ピーク波長５１３ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は５２０ｎｍであり、ドーパント材料へのエネルギー移動は殆ど見られず、ホスト材料からの緑色発光を示し、ドーパント材料からの赤色発光を得ることが出来なかった。
【００４９】
実施例２
ドーパント材料としてジフルオロ[３−フェニル−１−[（３−フェニル−２Ｈ−ベンゾ[c]イソインドール−１−イル）メチレン]−１Ｈ−ベンゾ[c]イソインドラト−Ｎ1,Ｎ2]ボロン（ジクロロメタン溶液中の蛍光ピーク波長は６４５ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。
【００５０】
実施例３
ホスト材料として３，６−ビス（４−メチルフェニル）−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオン（粉末状態で橙色蛍光）を用いる以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。
【００５１】
実施例４
ドーパント材料としてジフルオロ[３−フェニル−１−[（３−フェニル−２Ｈ−ベンゾ[c]イソインドール−１−イル）メチレン]−１Ｈ−ベンゾ[c]イソインドラト−Ｎ1,Ｎ2]ボロンを用いる以外は実施例３と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。
【００５２】
実施例５
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断、フォトリソグラフィ法によって３００μｍピッチ（残り幅２７０μｍ）×３２本のストライプ状にパターン加工した。ＩＴＯストライプの長辺方向片側は外部との電気的接続を容易にするために１．２７ｍｍピッチ（開口部幅８００μm）まで広げてある。得られた基板をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０-4Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まずＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材料として３，６−ジフェニル−２,５−ジヒドロ−２，５−ジメチルピロロ[３，４−ｃ]ピロール−１，４−ジオンを、ドーパント材料として４,４−ジフルオロ−１,３,５,７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ,４ａ−ジアザ−ｓ−インダセンを用いて、ドーパントが１ｗｔ％になるように５０ｎｍの厚さに共蒸着し、ホスト材料を５０ｎｍの厚さに積層した。次に厚さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングによって１６本の２５０μｍの開口部（残り幅５０μｍ、３００μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴＯストライプに直交するようにマスク交換し、マスクとＩＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そしてマグネシウムを５０ｎｍ、アルミニウムを１５０ｎｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作製した。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロストークなく文字表示できた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明は、電気エネルギーの利用効率が高く、色純度に優れた赤色発光素子を提供できるものである。