JP2002008863A

JP2002008863A - 発光素子

Info

Publication number: JP2002008863A
Application number: JP2000184269A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tominaga; 剛富永; Seiichiro Murase; 清一郎村瀬; Toru Kohama; 亨小濱
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】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する。【解決手段】陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎ
ｍ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以下の蛍光化
合物と下記一般式（１）で表される化合物を含むことを
特徴とする発光素子。

Description

【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．Ｔａｎ
ｇ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Ｍ
ｇ：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．Ｌｅｔ
ｔ．，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（１
０−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）−４
Ｈ−ピラン、金属フタロシアニン（ＭｇＰｃ、ＡｌＰｃ
Ｃｌなど）化合物、スクアリリウム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／ｍ
²と低いため、明瞭な表示ができないことが問題であっ
た。また、ピラン誘導体をドーパント材料に用いた例が
あるが（特開平１０−３０８２８１および特開平１１−
２９２８７５号公報）、これらはいずれもホスト材料に
蛍光ピーク波長が５４０ｎｍより短波長であるトリス
（８−キノリノラト）アルミニウム錯体を用いており、
高効率発光が得られても発光色は赤橙色となるか、ある
いはドーピング濃度を濃くして色純度の良い赤色発光を
得ようとすると効率が著しく低下する問題があった。

【０００７】本発明は、かかる問題を解決し、高効率か
つ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】すなわち本発明は、陽極
と陰極の間に発光物質が存在し、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５
４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物と下記一般式
（１）で表される化合物を含むことを特徴とする発光素
子である。

【０００９】

【化５】

【００１０】（ここで、Ａ₁およびＡ₂はそれぞれ同じで
も異なっていてもよく、電子吸引基、芳香複素環の中か
ら選ばれる。Ｘ１は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の
窒素より選ばれる。Ｒ₁〜Ｒ₄はそれぞれ同じでも異なっ
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
される芳香族、脂肪族、あるいは複素環の縮合環の中か
ら選ばれ、かつ前記Ｒ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも一つは下
記一般式（２）で示される基であり、Ｒ₅、Ｒ₆、および
Ｒ₇はそれぞれ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芳香族、脂肪族、
あるいは複素環の縮合環の中から選ばれから選ばれ
る。）

【００１１】

【化６】

【００１２】

【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３
００Ω／□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、０．５
ｍｍ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。さらに、陽極が安定に機能するのであ
れば、基板はガラスである必要はなく、例えばプラスチ
ック基板上に陽極を形成しても良い。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。

【００１３】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。

【００１４】発光物質とは、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、４）正孔輸送層／発光層／正孔阻止層、５）
正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層、６）発
光層／正孔阻止層／電子輸送層そして、７）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）〜６）の多層積
層構造の他に７）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。さらに、本発明における発光物質は自ら発
光するもの、その発光を助けるもののいずれにも該当
し、発光に関与している化合物、層などを指すものであ
る。

【００１５】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。

【００１６】発光層とは実際に発光物質が形成される層
であり、本発明の発光素子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。５
８０ｎｍより小さいと、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より大き
いと、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。

【００１７】また、発光材料は蛍光ピーク波長が５４０
ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物と下記一般式
（１）で表される化合物を含む。

【００１８】

【化７】

【００１９】ここで、Ａ₁およびＡ₂はそれぞれ同じでも
異なっていてもよく、電子吸引基、芳香複素環の中から
選ばれる。Ｘ１は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒
素より選ばれる。Ｒ₁〜Ｒ₄はそれぞれ同じでも異なって
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
れる芳香族、脂肪族、あるいは複素環の縮合環の中から
選ばれ、かつ前記Ｒ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも一つは下記
一般式（２）で示される基であり、Ｒ₅、Ｒ₆、およびＲ
₇はそれぞれ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芳香族、脂肪族、あ
るいは複素環の縮合環の中から選ばれから選ばれる。

【００２０】

【化８】

【００２１】これらの置換基の説明の内、芳香複素環は
無置換でも置換されていてもかまわない。また、電子吸
引基とはハロゲン、シアノ、ニトロ、カルボニル、スル
ホニル基など一般的に電子吸引性を有する官能基の総称
を意味する。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
される縮合環および脂肪族環とは、例えばＲ１とＲ２の
ような隣り合った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】発光層の構成として、蛍光化合物をホスト
材料とし、前記一般式（１）および一般式（２）で表さ
れる化合物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。

【００２３】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。

【００２４】上記の理由により、５８０ｎｍ以上７２０
ｎｍ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。

【００２５】色純度の良い赤色発光を得るためには、発
光ピーク波長が５９０ｎｍより長波長であることが好ま
しく、６００ｎｍより長波長であることがより好まし
い。さらにいえば、６１０ｎｍ以上であることが一層好
ましい。従ってホスト材料の蛍光ピーク波長はより長波
長であることが望ましく、５５０ｎｍより大きく７２０
ｎｍ以下であることが好ましく、５６０ｎｍより大きく
７２０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに５８
０ｎｍより大きく７２０ｎｍ以下であることが一層好ま
しい。

【００２６】蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎ
ｍ以下であればホスト材料の基本骨格としては特に限定
されるものではないが、アントラセンやピレン、ペリレ
ンなどの縮合環誘導体、ピラジン、ナフチリジン、キノ
キサリン、ピロロピリジン、ピリミジン、チオフェン、
チオキサンテンなどの複素環誘導体、トリス（８−キノ
リノラト）アルミニウム錯体、などのキノリノール金属
錯体、ビピリジン金属錯体、ローダミン金属錯体、アゾ
メチン金属錯体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフ
ェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジ
ン誘導体、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフ
タルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘
導体、シクロペンタジエン誘導体、イミダゾール誘導体
やオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジア
ゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘
導体などのアゾール誘導体およびその金属錯体、メロシ
アニン誘導体、ポリフィリン誘導体、ポリマー系では、
ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘
導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用でき
る。ホスト材料の基本骨格自身の蛍光ピーク波長が５４
０ｎｍ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か、
あるいは縮合する、または蛍光化合物の基本骨格に含ま
れる環構造を複素環に置換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か、あるいは縮合する場合に
は、基本骨格自身を置換基として導入することや縮合す
ることも含まれる。

【００２７】具体的には、次のようなものが挙げられ
る。縮合環誘導体のアントラセン誘導体では芳香環を共
役的に導入しさらに電子吸引性基のシアノ基を導入した
ビス（シアノスチリル）アントラセン誘導体など、ピレ
ン誘導体では複素環を共役的に導入したカルバゾリルビ
ニルピレン誘導体など、ペリレン誘導体では芳香環を縮
合させたデカシクレン誘導体、電子吸引基のカルボン酸
エステル基を導入したペリレンジカルボン酸エステル誘
導体などが挙げられる。複素環誘導体のピラジン誘導体
では複素環や芳香環を共役的に導入したビスナフチルビ
ニルピラジン誘導体、トリスチリルピラジン誘導体、テ
トラピリジルビニルピラジン誘導体など、ナフチリジン
誘導体では芳香環を導入したペンタフェニルナフチリジ
ン誘導体など、キノキサリン誘導体では複素環を縮合さ
せたピリドイミダゾキノキサリン誘導体、芳香環を導入
したビストリフェニルアミノビニルキノキサリン誘導
体、芳香環を共役的に導入したビスピレニルビニルキノ
キサリン誘導体、自身を共役的に連結したビス（フェニ
ルキノキサリル）ビフェニル誘導体など、ピリミジン誘
導体では自身を縮合させたピリミドピリミジン誘導体な
ど、チオフェン誘導体では芳香環を共役的に導入したビ
ススチリルチオフェン誘導体、自身を共役的に連結した
チエニル誘導体などが挙げられる。キノリノール金属錯
体では、芳香環を導入したトリス（５,７−ジフェニル
−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（５,７
−ジフェニル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、トリス
（５,７−ビス（４−フルオロフェニル）−８−キノリ
ノラト）アルミニウム錯体、ビス（２−フェニル−８−
キノリノラト）亜鉛錯体、複素環や芳香環を共役的に導
入したビス（２−（ビチエニルビニル）−８−キノリノ
ラト）亜鉛錯体、ビス（２−（チエニルビニル）−８−
キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−（ピリジルビニ
ル）−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−ビフェ
ニルビニル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−
スチリル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、芳香環を縮合
させたベンゾ（ｆ）キノリノール亜鉛錯体、アクリジン
金属錯体、電子吸引性基のシアノ基を導入したトリス
（２−シアノ−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、
２−シアノ−８−キノリノラトリチウム錯体などが挙げ
られる。ビピリジル金属錯体では芳香環を縮合させさら
に芳香環を導入したビフェニルフェナントロリン金属錯
体などが挙げられる。ジスチリルベンゼン誘導体ではベ
ンゼン骨格をピラジン骨格に置換したジスチリルピラジ
ン誘導体などが挙げられる。スチルベン誘導体では複素
環を導入したビストリアジニルスチルベン誘導体などが
挙げられる。アルダジン誘導体では芳香環を導入したビ
スナフチルアルダジン誘導体などが挙げられる。クマリ
ン誘導体では複素環を導入したジベンゾトリアゾリルク
マリン誘導体、フェニルオキサジアゾリルクマリン誘導
体などが挙げられる。ナフタルイミド誘導体では自身を
縮合的に連結したテトラフェニルカルボン酸ジアニリド
誘導体、テトラフェニルカルボン酸ジイミド誘導体、複
素環を縮合させてかつ導入したベンズイミダゾリルベン
ズイミダゾピリゾナフタルイミド誘導体などが挙げられ
る。ペリノン誘導体では、芳香環を縮合させたジベンゾ
ペリノン誘導体、自身を共役的に連結したビスペリノン
誘導体などが挙げられる。ピロロピロール誘導体では芳
香環を導入したジフェニルピロロピロール誘導体などが
挙げられる。シクロペンタジエン誘導体ではシクロペン
タジエン骨格をシラシクロペンタジエン骨格に置換しさ
らに芳香環や複素環を導入したビス（ビチオフェニル）
ジフェニルシラシクロペンタジエン誘導体、ビス（ベン
ゾチオフェニルチオフェニル）テトラフェニルシラシク
ロペンタジエン誘導体などが挙げられる。オキサゾール
誘導体では芳香環を縮合させさらに自身を共役的に連結
したビス（ベンゾオキサゾリル）エチレン誘導体などが
挙げられる。チアゾール誘導体では芳香環を縮合させさ
らに芳香環を共役的に導入したフェニルアゾベンゾチア
ゾール誘導体が挙げられる。オキサジアゾール誘導体で
は芳香環を導入しさらに自身を共役的に連結したビス
（アントラセニルオキサジアゾリル）ベンゼン誘導体、
トリス（アントラセニルオキサジアゾリル）ベンゼン誘
導体などが挙げられる。チアジアゾール誘導体では複素
環を縮合させさらに芳香環を導入し自身を共役的に連結
したビス（ジフェニルピリジノチアジアゾリル）ベンゼ
ン誘導体などが挙げられる。メロシアニン誘導体では電
子吸引性基のシアノ基を導入したジシアノメチレンピラ
ン誘導体などが挙げられる。具体的に上記のようなもの
を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２８】前記一般式（１）および（２）で表される
化合物の中でも、色純度の良い赤色発光を得るために
は、前記一般式（２）のＲ₅〜Ｒ₇のうち少なくとも一つ
が下記一般式（３）である化合物、あるいは、前記一般
式（２）のＲ₅〜Ｒ₇のうち少なくとも一つが置換または
無置換の複素環である化合物、あるいは下記一般式
（４）で表される化合物であることが好ましい。

【００２９】

【化９】

【００３０】ここで、Ａｒはベンゼン環が２個以上から
なる置換または無置換の芳香族炭化水素であり、Ｒ₈お
よびＲ₉はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水
素、アルキル、アリール、隣接置換基との間に形成され
る環構造の中から選ばれる。

【００３１】

【化１０】

【００３２】ここで、Ａ₃およびＡ₄はそれぞれ同じでも
異なっていてもよく、電子吸引基、芳香複素環の中から
選ばれる。Ｘ₂は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒
素より選ばれる。Ｒ₁₀〜Ｒ₁₂はそれぞれ同じでも異なっ
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
される芳香族、脂肪族、あるいは複素環の縮合環の中か
ら選ばれる。Ｙは縮合構造を表し、置換または無置換の
芳香族炭化水素、芳香複素環の中から選ばれる。Ｚは置
換または無置換の芳香族炭化水素、芳香複素環より選ば
れる。

【００３３】これらの置換基の説明は前述と同様であ
り、具体的な置換基を有するものとしては下記のような
構造があげられる。

【００３４】

【化１１】

【００３５】

【化１２】

【００３６】

【化１３】

【００３７】

【化１４】

【００３８】

【化１５】

【００３９】

【化１６】

【００４０】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％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、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。さらに、前記一般式（１）および一般式
（２）で表される化合物は、極めて微量でも発光するこ
とから、該化合物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。

【００４１】さらに、ホスト材料は前記蛍光化合物一種
類のみに限る必要はなく、複数の誘導体を混合して用い
たり、既知のホスト材料の一種類以上を混合しても良
い。具体的には、トリス（キノリノラト）アルミニウム
錯体のようなキノリノール金属錯体、ベンゾキノリノー
ル金属錯体、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、ア
ントラセン誘導体、フルオレンおよびそのスピロ化誘導
体、シランおよびそのスピロ化誘導体、オキサゾール誘
導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導
体、アルダジン誘導体、ジスチリル誘導体、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。

【００４２】また、発光材料に添加するドーパント材料
も、前記一般式（１）および一般式（２）で表される化
合物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、テリレンなどの縮合多環芳香族炭化水
素、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、ピラン誘導体、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、チオキサンテ
ン誘導体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。

【００４３】電子輸送層とは陰極から電子が注入され、
さらに電子を輸送することを目的とする層であり、本発
明における電子輸送性材料としては、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。

【００４４】正孔阻止層とは、電界を与えられた電極間
において陽極からの正孔が陰極からの電子と再結合する
ことなく移動するのを防止するための層であり、各層を
構成する材料の種類によっては、この層を挿入すること
により正孔と電子の再結合確率が増加し、発光効率の向
上が望める場合がある。したがって、正孔阻止性材料と
しては正孔輸送性材料よりも最高占有分子軌道レベルが
エネルギー的に低く、隣接する層を構成する材料とエキ
サイプレックスを生成しにくいことが望まれる。具体的
にはフェナントロリン誘導体やトリアゾール誘導体など
が挙げられるが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極
からの正孔の移動を効率よく阻止できる化合物であれば
特に限定されるものではない。

【００４５】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層、
正孔阻止層は単独または二種類以上の材料を積層、混合
するか、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。

【００４６】発光物質の形成方法は、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。

【００４７】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、好ましくは５９０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下、より好
ましくは６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、一層好ましく
は６１０ｎｍ以上６９０ｎｍ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。

【００４８】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。

【００４９】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、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。

【００５０】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。

【００５１】本発明の発光素子はバックライトとしても
好ましく用いられる。バックライトは、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、オーディオ装置、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
おける発光素子を用いたバックライトは薄型、軽量が特
徴になる。

【００５２】

【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。

【００５３】実施例１ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）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”（フルウチ化学
（株）製）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Ｕ
Ｖ−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５
０ｎｍ蒸着した。次にホスト材料としてトリス（５,７
−ジフェニル−８−キノリノラト）アルミニウム錯体
（蛍光ピーク波長５６１ｎｍ）を、ドーパント材料とし
て下記に示す化合物（Ｄ１）を用いて、ドーパントが
０．５ｗｔ％になるように１５ｎｍの厚さに共蒸着し、
ホスト材料を３５ｎｍの厚さに積層した。次にリチウム
を０．２ｎｍドーピングした後、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６３０ｎｍ、最高輝度は６００
０ｃｄ／ｍ²であり、高輝度かつ高色純度の赤色発光を
示した。

【００５４】

【化１７】

【００５５】実施例２ドーパント材料として下記に示す化合物（Ｄ２）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６２５ｎｍ、最高輝度は
７５００ｃｄ／ｍ²であり、高輝度かつ高色純度の赤色
発光を示した。

【００５６】

【化１８】

【００５７】実施例３ホスト材料として下記ペリノン誘導体（蛍光ピーク波長
６００ｎｍ）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６３
０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００５８】

【化１９】

【００５９】実施例４ホスト材料としてビス（２’，６’−ジイソプロピルア
ニリド）ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン
酸（蛍光ピーク波長６２０ｎｍ）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６３５ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示
した。

【００６０】実施例５ホスト材料としてＮ−（ジメチルフェニル）−ナフタル
イミド（蛍光ピーク波長５９０ｎｍ）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６３０ｎｍであり、綺麗な赤色発光
を示した。

【００６１】実施例６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
（橙色蛍光）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６３
０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００６２】実施例７ホスト材料として下記キノキサリン誘導体（蛍光ピーク
波長５７５ｎｍ）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
６３０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００６３】

【化２０】

【００６４】実施例８ホスト材料として２，３，５，６−テトラキス［２−
（フェニル）ビニル］ピラジン（黄色蛍光）を、ドーパ
ント材料としてＤ２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６２５ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００６５】実施例９ホスト材料として下記スチリルチオフェン誘導体（蛍光
ピーク波長５５０ｎｍ）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６３０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００６６】

【化２１】

【００６７】実施例１０ホスト材料として１，１−ジメチル−２，５−ビス（５
−ｔ−ブチルジフェニルシリル−２−チエニル）−３，
４−ジフェニルシラシクロペンタジエン（蛍光ピーク波
長５５１ｎｍ）を、ドーパント材料としてＤ２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６２５ｎｍであり、綺麗な
赤色発光を示した。

【００６８】実施例１１ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）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
料としてトリス（５,７−ジフェニル−８−キノリノラ
ト）アルミニウム錯体を、ドーパント材料としてＤ１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５０μ
ｍ、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。

【００６９】

【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。

フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB03 AB04 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 DC00 EB00 4H006 AA01 AB64 FC72

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎ
ｍ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以下の蛍光化
合物と下記一般式（１）で表される化合物を含むことを
特徴とする発光素子。【化１】（ここで、Ａ₁およびＡ₂はそれぞれ同じでも異なってい
てもよく、電子吸引基、芳香複素環の中から選ばれる。
Ｘ１は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒素より選ば
れる。Ｒ₁〜Ｒ₄はそれぞれ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芳香
族、脂肪族、あるいは複素環の縮合環の中から選ばれ、
かつ前記Ｒ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも一つは下記一般式
（２）で示される基であり、Ｒ₅、Ｒ₆、およびＲ₇はそ
れぞれ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芳香族、脂肪族、あるいは
複素環の縮合環の中から選ばれから選ばれる。）【化２】
【請求項２】前記一般式（２）のＲ₅〜Ｒ₇のうち少なく
とも一つが下記一般式（３）であることを特徴とする請
求項１記載の発光素子。【化３】（ここで、Ａｒはベンゼン環が２個以上からなる置換ま
たは無置換の芳香族炭化水素であり、Ｒ₈およびＲ₉はそ
れぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル、
アリール、隣接置換基との間に形成される環構造の中か
ら選ばれる。）
【請求項３】前記一般式（２）のＲ₅〜Ｒ₇のうち少なく
とも一つが置換または無置換の複素環であることを特徴
とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】該素子が少なくとも蛍光ピーク波長が５４
０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物と下記一般式
（４）で表される化合物を含むことを特徴とする請求項
１記載の発光素子。【化４】（ここで、Ａ₃およびＡ₄はそれぞれ同じでも異なってい
てもよく、電子吸引基、芳香複素環の中から選ばれる。
Ｘ₂は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒素より選ば
れる。Ｒ₁₀〜Ｒ₁₂はそれぞれ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芳香
族、脂肪族、あるいは複素環の縮合環の中から選ばれ
る。Ｙは縮合構造を表し、置換または無置換の芳香族炭
化水素、芳香複素環の中から選ばれる。Ｚは置換または
無置換の芳香族炭化水素、芳香複素環より選ばれる。）
【請求項５】前記蛍光化合物において、蛍光化合物の基
本骨格に、ビニル基、芳香環、あるいは複素環の少なく
とも一つが置換基として導入されているか、あるいは縮
合されている、蛍光化合物の基本骨格に含まれる環構造
が複素環に置換されている、うちの少なくとも一つを含
むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の記載
の発光素子。
【請求項６】前記一般式（１）および一般式（４）がド
ーパント材料であることを特徴とする請求項１または４
記載の発光素子。
【請求項７】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記載の発光素子。