JP2002216971A

JP2002216971A - 有機電界発光素子

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Publication number: JP2002216971A
Application number: JP2001011354A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ishii; 昌彦石井; Koji Noda; 浩司野田; Atsushi Miura; 篤志三浦; Takeshi Owaki; 健史大脇; Yasunori Taga; 康訓多賀; Hisashi Okada; 久岡田; Tatsuya Igarashi; 達也五十嵐
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2002-08-02
Anticipated expiration: 2021-01-19
Also published as: JP4797247B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】優れた青色又は白色発光有機ＥＬ素子を提供
する。【解決手段】陽極と陰極との間に、少なくとも正孔輸
送層及び青色発光層及び電子輸送層を有し、電子輸送層
は化学式（１）で示される化合物、正孔輸送層には、化学式（２）で示される化合物を用いる。上記電子輸送層の化合物は
ＨＯＭＯ準位が隣接する青色発光層の発光材料のＨＯＭ
Ｏ準位より深く、優れた正孔ブロック機能を発揮する。
よって、高効率かつ色純度の高い青色発光素子が得ら
れ、青色と補色関係にある黄色などの発光層と組み合わ
せることで優れた白色発光素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機電界発光素子、
特に青色又は白色発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子
という）は、省電力に有利であり、高視野角かつ高輝度
発光が可能であるという特性を備えており、次世代平面
ディスプレイ素子や、その平面光源として注目されてい
る。

【０００３】このような有機ＥＬ素子において、白色発
光を実現することは、表示パネルの多色化、フルカラー
化の要求や、また白色発光そのものを表示光とする、さ
らには液晶ディスプレイ等のバックライトへのニーズに
こたえるためには非常に重要である。

【０００４】有機ＥＬ素子において、白色発光を達成す
るためには、（ｉ）Ｒ、Ｇ、Ｂの３波長からの各発光光
を用いる方法、（ii）青＋黄色〜橙色、又は青緑＋赤の
２波長の補色関係にある光を合成する方法がある。

【０００５】また、上記（ｉ）の３波長方式の場合、
（ｉ−ａ）Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光層を積層する方法と、
（ｉ−ｂ）Ｒ、Ｇ、Ｂの各蛍光色素を発光層中に同時に
ドープする方法とがある。

【０００６】（ｉ−ａ）の方法では、駆動に伴う白色Ｅ
Ｌスペクトルの変化による色ずれや再結合ゾーンが複数
の層にまたがるために発光効率が低いという問題があ
る。（ｉ−ｂ）の方法では、さらに用いる有機発光材料
について、高分子系と低分子系とに分けられる。高分子
系発光材料の場合、発光層用材料としての塗布液を調整
する段階で、各色の蛍光色素を塗布液中に混合すること
により白色を得るが、色素混合の制御が困難なため発光
効率および駆動安定性が実用には遠い。低分子系発光材
料の場合、真空蒸着法により各色の蛍光色素を同一発光
層中にドープすることは可能であるが、同時に多数の蒸
着源の蒸着速度を制御して各色素のドープ量を調整しな
ければならず、このような制御は実際の量産には不向き
である可能性が高い。

【０００７】次に、上記（ii）のように２波長の補色を
用いる場合には、各色の発光層を２層積層する方法と、
一つの発光層で２色の発光を得る方法がある。いずれの
方法においても、３色の発光層を積層する方法に比べ
て、白色の色ずれが起きにくく、かつ、発光効率が高い
という利点を有する。

【０００８】しかし、上記２色の補色を利用する場合に
おいて、青緑と赤色の組み合わせを採用すると、現在提
案されている多くの赤色色素では、正孔輸送層中にドー
プして用いる場合に、その蛍光ピークが短波長側にシフ
トしてしまう。従って、赤色発光が得られなくなり、結
果として白色の色ずれが発生するという問題がある。

【０００９】黄色で安定な発光を示すことが知られてい
るルブレンを用いることで実用的な耐久性を有する素子
を得ることができる。このルブレンを用いて白色発光素
子を得るためには、同時に純度の高い青色発光が要求さ
れる。しかし、しばしば青色発光層と接する電子輸送層
にＡｌｑが用いられるため、この電子輸送層のＡｌｑに
起因した緑色発光が生じてしまい、純度の高い青色発光
を得ることができなかった。このため、色ずれなく白色
発光を実現することも難しかった。

【００１０】特開平７−４１７５９号公報、特開平１１
−２０４２５９号公報、特開平１１−２７３８７６号公
報には、青色発光層と電子輸送層との間に正孔ブロッキ
ング層を設けることで、正孔の電子輸送層中への流入を
抑制し、再結合が発光層のみで高率よく起きるようにし
て青色の純度を向上させることについて開示がある。ま
た、正孔ブロッキング層を挿入した白色発光素子につい
ても特開平１１−３２９７３４号公報に開示されてい
る。

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば正孔ブ
ロッキング材料として特開平１１−２０４２５９号公報
に開示されているバソクプロイン(2,9-dymethl-4,7-dip
henyl-1,10-phenanthroline )等は、Tsutsuiらによって
その不安定性が指摘されているように（Jpn. J.Appl. 3
8(1999) L15029）、従来開示されている正孔ブロッキン
グ材料は、ガラス転移温度が低いなど、化学的に不安定
なものが多かった。このため、これらの正孔ブロッキン
グ材料を用いた素子では、十分な耐久性が得られないと
いう問題がある。

【００１１】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れてものであり、発光効率が高くかつ色純度の高い青色
発光、或いは他の補色との組み合わせにより白色発光を
示し、耐性の高い有機ＥＬ素子を実現することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有
機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子
であって、前記電子輸送層に、下記化学式（１）

【化４】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ
₃は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ₁、ｎ₂及びｎ₃は、
それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物
を含有し、前記素子の発光波長ピークが４００ｎｍ〜５
００ｎｍであることを特徴とする。

【００１３】以上のように化学式（１）で表される有機
化合物を電子輸送層に用いることで、この電子輸送層
は、高い電子輸送性を示す。さらに、この有機化合物
は、最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位と最低非占有分
子輝度（ＬＵＭＯ）準位の差が大きいため、高い正孔ブ
ロック機能を発揮する。

【００１４】電子輸送材料として一般的なＡｌｑを用い
た場合、このＡｌｑは正孔ブロック機能が低いため正孔
が発光層中で再結合しきらずに電子輸送層中にも流入し
電子と再結合するため、電子輸送層から緑色発光も生じ
てしまう。しかし、上記化学式（１）で表される有機化
合物を電子輸送層として用いた場合には、青色発光色の
効率が増すと共に、青色の色純度を向上させることが可
能となる（緑色発光成分が低減する）。さらに、補色関
係にある赤色より波長の短い黄色〜橙色発光と上記高色
純度の青色発光とを組合せることで、良好な白色発光を
得ることができる。また、本発明では、別途正孔ブロッ
キング層を設けなくとも、正孔が電子輸送層へ流入する
ことを防止でき、効率よく発光層中で電子と正孔とを再
結合させることができる。

【００１５】本発明の他の特徴は、電極間に、少なくと
も、正孔輸送層、有機発光層及び有機電子輸送層を備え
る有機電界発光素子であって、前記電子輸送層に、上記
化学式（１）、（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃
は、それぞれアリール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、
Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ₃は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ₁、
ｎ₂及びｎ₃は、それぞれ０〜３の整数を表す。）で表さ
れる有機化合物を含有し、前記素子は、発光波長ピーク
が４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光と、発光波長ピー
クが５５０ｎｍ〜６００ｎｍの黄色〜橙色発光との補色
により白色発光を得ることである。

【００１６】本発明の他の特徴は、上記有機ＥＬ素子に
おいて、前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０〜
６００ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長
ピークが４００〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層と
の積層構造を備えることである。このような補色関係に
ある色の光を発する発光層を積層し、かつ上述のように
高い正孔ブロッキング能力を備えた電子輸送層を設ける
ことで、高効率かつ色ずれなく白色発光を得ることがで
きる。

【００１７】また、本発明の他の特徴は、上述の前記正
孔輸送層が下記化学式（２）

【化５】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有
機化合物を含有することである。

【００１８】このような有機化合物を正孔輸送層に用
い、かつ、電子輸送層として上記化学式（１）に示す有
機化合物を用いることで、陽極からの正孔を効率的に発
光層に注入し、かつ陰極からの電子を効率的に発光層に
注入でき、さらに発光層に注入された正孔を電子輸送層
がブロックするので正孔が陰極に到達して失われること
が防止できる。従って、色純度を高めると共に高輝度、
高効率発光を実現することが可能なる。また、さらに、
上記化学式（１）の化合物も、化学式（２）の化合物も
薄膜化した場合の耐熱性が高く、化学式（１）の化合物
を電子輸送層に用い、かつ化学式（２）の化合物を正孔
輸送層として用いることで素子の耐熱温度を格段に向上
させることが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。

【００２０】＜実施形態１＞図１は実施形態１に係る青
色発光を示す有機ＥＬ素子の断面構成を示している。図
１において、ガラスなどの透明基板１０の上に透明電極
としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を用いた陽極１２
が形成され、その上に多層構造の有機化合物層２００が
形成され、この有機化合物層２００の上に金属材料とし
て、例えばＬｉＦとＡｌを用いて陰極１４が形成されて
いる。本実施形態に係る有機ＥＬ素子では、有機化合物
層２００は、少なくとも、正孔輸送層２２と、発光波長
ピークが４００〜５００ｎｍの青色の発光を示す青色発
光層２６及び電子輸送層２８が陽極１２の上に順に積層
された多層構造を備える。なお、図１に示すように陽極
１２と正孔輸送層２２との間に、さらに、正孔注入層２
０を備えていてもよい。

【００２１】また、電子輸送層２８は、後述する一般式
（１）で表され、電子輸送機能だけでなく、正孔ブロッ
ク機能を備えた有機化合物を含有する。

【００２２】青色発光層２６は、４００〜５００ｎｍの
青色発光材料であれば特に限定されない。一例として
は、下記化学式（４）

【化６】に示されるような化合物が採用できる。本実施形態で
は、電子輸送層２８に上記のように式（１）で示される
有機化合物を採用しているため、通常用いられる青色発
光材料よりも、電子輸送層２８のＨＯＭＯ準位が深く、
青色発光層２６からの正孔をブロックすることが可能と
なり、発光層２６における発光効率、発光色純度を向上
させることが可能となる。

【００２３】次に、本実施形態において、正孔輸送層２
２は、下記一般式（２）

【化７】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有
機化合物を含有する。一例として、この化合物は、下記
化学式（３）

【化８】に示されるようなＴＰＴＥが採用可能である。この化合
物は、正孔輸送能力が高いので、発光層２６に効率的に
正孔を供給することができ、発光層２６での発光効率向
上に寄与する。また化学式（１）に示す化合物を電子輸
送層、化学式（２）に示す化合物を正孔輸送層に用いる
ことにより、素子の耐熱性向上を達成することができ
る。

【００２４】また、本実施形態において、正孔注入層２
０を陽極１２と正孔輸送層２２との間に設ける場合、例
えばＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）等が採用可能であ
る。

【００２５】陰極１４としては、例えばＬｉＦとＡｌの
積層電極を用いることができる。もちろん、材料はこれ
らには限られない。またアルカリフッ化物、アルカリ酸
化物あるいは金属をドープした有機層を電子注入層とし
て陰極１４と電子輸送層２８との間に形成してもよい。

【００２６】以上のような構成により、本実施形態の有
機ＥＬ素子は、青色発光層２６に対し、陽極１２からホ
ール注入層２０及びホール輸送層２２を介して正孔が注
入され、陰極１４から電子輸送層２８を介して電子が注
入される。上述のように本実施形態１において電子輸送
層２８は正孔ブロック機能を備えているので、陽極１２
から発光層に到達した正孔は電子輸送層２８を通り抜け
ることができず、陰極１４に到達して失われることがな
い。従って、発光層２４及び２６に注入された電子と正
孔とはこの各発光層２４及び２６中で効率的に再結合す
ることができる。そして再結合によって、青色発光化合
物が励起され４００ｎｍ〜５００ｎｍの色純度の高い青
色光が素子から射出される。

【００２７】なお、電子輸送層２８は、上記化学式
（１）に示す化合物を用いることで、特別に正孔ブロッ
キング層を形成することなく、優れた青色発光素子を実
現できる。しかし、これにかぎらず、この化学式（１）
の化合物を用いた層と、他の材料の多層構造からなる電
子輸送層としてもよい。つまり、この化学式（１）の化
合物層を電子輸送性の正孔ブロッキング層として用い、
その上層にＡｌｑ等の電子輸送層を形成してもよい。

【００２８】また、この化学式（１）に示す有機化合物
は、そのガラス転移温度が１３０℃以上であるため、有
機薄膜として素子に用いた場合に、十分な耐久性を発揮
し、素子の耐久性向上に寄与できる。

【００２９】（化学式（１）の化合物）本実施形態１に
おいて、上記電子輸送層２８に用いる化学式（１）

【化９】で示される有機化合物は、具体的には、以下のような構
成をとることができる。まず、式（１）において、Ａｒ
₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれアリール基又は芳香族
ヘテロ環基を表し、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ₃は、それぞれ所定
置換基を表し、ｎ₁、ｎ₂及びｎ₃は、それぞれ０〜３の
整数を表す。

【００３０】Ａｒ₁、Ａｒ₂およびＡｒ₃は、それぞれア
リール基または芳香族ヘテロ環基を表す。

【００３１】Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃で表されるアリール
基は同一または互いに異なってもよく、好ましくは炭素
数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、更に好ま
しくは炭素数６〜１８のアリール基であり、例えばフェ
ニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ピレニ
ルなどが挙げられる。

【００３２】Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃で表される芳香族ヘ
テロ環基は、同一または互いに異なってもよく、好まし
くは５員環または６員環の芳香族ヘテロ環であり、より
好ましくはヘテロ原子としてＮ、Ｏ、Ｓ原子の少なくと
も一つを含むものであり、更に好ましくはＮ原子を少な
くとも一つ含むものであり、特に好ましくはＮ原子を少
なくとも一つ含む炭素数２〜１２の芳香族アゾール基で
ある。

【００３３】上記芳香族ヘテロ環の具体例としては、例
えばフリル、チエニル、イミダゾリル、ピリジル、ピリ
ミジル、キノリル、イソキノリル、フタラジル、ナフチ
リジル、キノキサリルなどが挙げられ、好ましくはピリ
ジル、キノリル、イソキノリルであり、より好ましくは
キノリルである。

【００３４】Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃で表されるアリール
基または芳香族ヘテロ環基は、更に他の環と縮環しても
よく、また置換基を有してもよい。この置換基として
は、以下が採用可能である。アルキル基（好ましくは炭
素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好
ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチ
ル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチ
ル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、
シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられ
る。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、よ
り好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２
〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、
３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基
（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２
〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えば
プロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）、
アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましく
は炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であ
り、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチルな
どが挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜
３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは
炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、
ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、
ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられ
る。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、よ
り好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１
〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、
２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリー
ルオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましく
は炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であ
り、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−
ナフチルオキシなどが挙げられる。）、アシル基（好ま
しくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２
０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばアセ
チル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げら
れる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数
２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好まし
くは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニ
ル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。）、アリー
ルオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、よ
り好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７
〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが
挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２
〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましく
は炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイ
ルオキシなどが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ま
しくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２
０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセ
チルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、
アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜
３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは
炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミ
ノなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルア
ミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭
素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、
例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられ
る。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３
０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭
素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、
ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、スル
ファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好まし
くは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２で
あり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、
ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなど
が挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数
１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好まし
くは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチ
ルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカル
バモイルなどが挙げられる。）、アルキルチオ基（好ま
しくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２
０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチ
ルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチ
オ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素
数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例
えばフェニルチオなどが挙げられる。）、スルホニル基
（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１
〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば
メシル、トシルなどが挙げられる。）、スルフィニル基
（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１
〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば
メタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げ
られる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、
より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数
１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フ
ェニルウレイドなどが挙げられる。）、リン酸アミド基
（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１
〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば
ジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙
げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン
原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素
原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ
基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、
イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、よ
り好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子として
は、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には
例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チ
エニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリ
ル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリルなどが挙げ
られる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、よ
り好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３
〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニル
シリルなどが挙げられる。）などが挙げられる。これら
の置換基は更に置換されてもよい。また置換基が二つ以
上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な
場合には連結して環を形成してもよい。

【００３５】次に、Ａｒ₁、Ａｒ₂、Ａｒ₃の置換基とし
て好ましくは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル
基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオ
キシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリール
オキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ
基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカ
ルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイ
ル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ
基、スルホニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロ環
基であり、より好ましくはアルキル基、アルケニル基、
アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲ
ン原子、シアノ基、ヘテロ環基であり、更に好ましくは
アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキ
シ基、芳香族ヘテロ環基であり、特に好ましくはアルキ
ル基、アリール基、アルコキシ基、芳香族ヘテロ環基で
ある。

【００３６】式（１）において、Ｘ₁、Ｘ₂およびＸ
₃は、それぞれ置換基を表し、同一または互いに異なっ
ても良い。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃で表される置換基としては、
例えばＡｒ₁、Ａｒ₂，Ａｒ₃の置換基として挙げたもの
が適用でき、また好ましい範囲も同様である。

【００３７】さらに、式（１）において、ｎ₁、ｎ₂およ
びｎ₃は、それぞれ０〜３の整数を表し、好ましくは
０、１、２であり、より好ましくは０、１であり、更に
好ましくは０である。また、ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃が２または
３の場合、複数のＸ₁、Ｘ₂、Ｘ₃はそれぞれ同一または
互いに異なっても良い。

【００３８】以上のような化学式（１）で表される化合
物の具体例は次の通りである。但し、以下の具体例に限
定されるものではない。

【００３９】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【化１３】上記化合物例のうち、好ましくは例示化合物（ｉ）、
（ii）、（viii）である。

【００４０】一般式（１）で表される本発明の化合物
は、特公昭４４−２３０２５号公報、同４８−８８４２
号公報、特開昭５３−６３３１号公報、特開平１０−９
２５７８号公報、米国特許３，４４９，２５５号、同
５，７６６，７７９号、J.Am.Chem.Soc.,94,2414(197
2)、Helv.Chim.Acta,63,413(1980)、Liebigs Ann.Che
m.,1423(1982)などに記載の方法を参考にして合成でき
る。

【００４１】＜実施形態２＞図２は本発明に係る白色発
光を示す有機ＥＬ素子の断面構成を示している。上記実
施形態１と相違する点は、素子が白色発光を示し、か
つ、有機化合物層２００の発光層３０が、図２に示すよ
うに、少なくとも、互いに補色関係を有する発光波長ピ
ークが５５０〜６００ｎｍの黄色〜橙色の発光を示す発
光層２４と、発光波長ピークが４００〜５００ｎｍの青
色の発光を示す発光層２６との積層構造を備えることで
ある。

【００４２】多層構造のこの発光層３０の上には、電子
輸送層２８が形成されており、この電子輸送層２８に
は、上記実施形態１と同様に化学式（１）で示される正
孔ブロック機能を備えた電子輸送性の有機化合物が用い
られている。

【００４３】また、この電子輸送層２８と共に本実施形
態２の白色発光素子を実現可能な青色発光層２６の材料
は、特に限られない。化学式（１）で示される化合物を
電子輸送層２８に用いれば、上述のようにこの化合物は
現在知られている青色発光材料よりもＨＯＭＯ準位が深
いので、優れた正孔ブロック機能を発揮できる。

【００４４】発光層２４は、上記青色発光層２６からの
青色光（４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度）と補色関係にあ
る波長（５５０ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の発光を示す材
料であれば特に限定されない。一例を挙げれば、ルブレ
ンを用いることができる。

【００４５】上述のように黄色〜橙色の発光について
は、既にある程度高効率で色純度の高い発光が実現され
ているが、青色発光については色純度、発光効率の点で
十分な特性が達成されていない。しかし、図２に示すよ
うに青色発光層２６と接する位置に本実施形態２に係る
電子輸送層２８を形成することで、この電子輸送層２８
が青色発光層２６に対して高い正孔ブロック機能を発揮
し、青色発光層２６における青色の発光効率、色純度が
高められている。このため、素子全体としては、色ずれ
のない良好な白色発光が得られている。

【００４６】以上のような構成により、実施形態２に係
る有機ＥＬ素子は、黄色発光層２４及び青色発光層２６
に対し、陽極１２からホール注入層２０及びホール輸送
層２２を介して正孔を注入し、陰極１４から電子輸送層
２８を介して電子を注入する。上述のように電子輸送層
２８は正孔ブロック機能を備えているので、陽極１２か
ら発光層に到達した正孔は電子輸送層２８を通り抜ける
ことができず、陰極１４に到達して失われることがな
い。従って、発光層２４及び２６に注入された電子と正
孔とはこの各発光層２４及び２６中で効率的に再結合す
ることができる。そして再結合によって、黄色発光化合
物及び青色発光化合物がそれぞれ励起され、補色関係に
ある５５０ｎｍ〜６００ｎｍの光と、４００ｎｍ〜５０
０ｎｍの光とが得られ、これらが加色され、素子から白
色光が射出される。

【００４７】ここで実施形態２において、積層構造の有
機発光層３０として、青色発光層２６、黄色発光層２４
を例に挙げて説明したが、補色関係にあれば各発光層で
の発光色はこれら青と黄色には限られない。そしてその
場合においても、陰極と発光層との間に上述のように正
孔ブロック機能を備えた電子輸送層を設けることで良好
な特性の白色発光素子を実現することができる。また、
有機発光層３０は、積層構造により白色発光を実現する
構成に限らず、例えば青色発光層中に黄色発光材料をド
ーピングし、単一層にて加色による白色光を得る構成を
採用してもよい。この場合においても、正孔ブロック機
能を備えた上記電子輸送層をその発光層と陰極との間に
設けることで発光効率の向上と、色ずれ防止が可能とな
る。

【００４８】以上に説明した実施形態１及び２におい
て、化学式（１）で表される基本骨格を持つ有機材料を
電子輸送層として、例えば化学式（５）に示される化合
物が採用可能であるがこれだけに限定されるものではな
い。また、青色発光層には、本実施形態１及び２では、
一例として化学式（４）の有機化合物を用いているが、
４００ｎｍ〜５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有
する他の有機化合物を使用しても、同様の効果が得られ
る。また、本実施形態１及び２において、色素をドープ
することなく青色発光を得たが、青色発光層において色
素をドープした構成を採用してもよい。陰極１４にはＬ
ｉＦ／Ａｌ電極を用いたが、アルカリフッ化物、アルカ
リ酸化物あるいは金属をドープした有機層を電子注入層
として用いても良い。一方、ホール輸送層２２と陽極１
２の間にＣｕＰｃをホール注入層２０として用いたが、
スターバーストアミン、バナジウム酸化物等を正孔注入
層として用いても良い。

【００４９】

【実施例】（実施例１）次に、実施例１に係る青色発光
素子について説明する。素子構成は上述の図１と同じで
ある。

【００５０】ＩＴＯの透明電極１２が予め形成されてい
るガラス基板１０上に、真空蒸着（真空度：３×１０
^-7Ｔｏｒｒ：１Torr≒１３３Ｐａ）により、正孔注入層
（ＣｕＰｃ）２０を１５ｎｍ、正孔輸送層２２として
は、上述の化学式（２）で示される化合物の一つとして
上記化学式（３）に示すＴＰＴＥを用い、これを４５ｎ
ｍ堆積した。その後、青色発光層２６として上記化学式
（４）で表される有機化合物を２０ｎｍ蒸着した。

【００５１】さらに、電子輸送層２８として、上述の一
般式（１）で表される基本骨格の有機材料として、下記
化学式（５）

【化１４】で示される化合物（上述の式（ii）と同じ）を用い、こ
れを４０ｎｍ蒸着した。

【００５２】さらにこの後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌ
を１５０ｎｍ蒸着し金属電極１４を形成し、素子部を作
製した。

【００５３】この素子部が形成されたものを、高真空排
気したチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換し
た後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端
部を透明電極の表面に接着し密封した。得られた素子の
１画素の発光面積は２．５×２．５ｍｍである。

【００５４】この素子に１１ｍＡ／ｃｍ²の直流電流を
流したところ、６００ｃｄ／ｍ²という高輝度の発光を
得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．１７
９，Ｙ＝０．３０３であった。この実施例１に係る素子
のＥＬスペクトルを図３に示す。４８０ｎｍ付近のピー
クが化学式（４）に示した有機化合物からの発光ピーク
であるが、これ以外に、４２０ｎｍ付近にもピークが観
測されるが、これは正孔輸送層に用いた上記化学式
（３）に示すＴＰＴＥからの発光のピークである。

【００５５】（実施例２）実施例２として、上記化学式
（５）に示す有機化合物を正孔ブロッキング層として用
いた場合を示す。

【００５６】ＩＴＯの透明電極が予め形成されているガ
ラス基板上に、真空蒸着（真空度：３×１０^-7Ｔｏｒ
ｒ：１Ｔｏｒｒ≒１３３Ｐａ）により、正孔注入層（Ｃ
ｕＰｃ）を１５ｎｍ、正孔輸送層２２として化学式
（３）で示される有機化合物（ＴＰＴＥ）を４５ｎｍ堆
積した。その後、青色発光層として化学式（４）で示さ
れる有機化合物を２０ｎｍ蒸着した。さらに、電子輸送
機能を備えた正孔ブロッキング層として、化学式（５）
で示される有機化合物を１０ｎｍ蒸着した。次いで、電
子輸送層としてＡｌｑを３０ｎｍ蒸着した。さらにその
後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌを１５０ｎｍ蒸着し、金
属電極を形成し、素子部を作成した。

【００５７】この素子部が形成されたものを、高真空排
気したチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換し
た後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端
部を透明電極の表面に接着し密封した。素子構成は、上
述の図１において、青色発光層２６とＡｌｑからなる電
子輸送層２８との間に電子輸送層兼用の正孔ブロッキン
グ層を備えた構成に該当する。得られた素子の１画素の
発光面積は２．５×２．５ｍｍである。

【００５８】この素子に１１ｍＡ／ｃｍ²の直流電流を
流したところ、４００ｃｄ／ｍ²の高輝度の発光が得ら
れた。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．１８
７，Ｙ＝０．３１０であった。この実施例２に係る素子
のＥＬスペクトルを図４に示す。４８０ｎｍ付近のピー
クが化学式（４）に示した有機化合物からの発光ピーク
であるが、これ以外に、４２０ｎｍ付近にもピークが観
測されるが、これは正孔輸送層に用いた上記化学式
（３）に示すＴＰＴＥからの発光のピークである。ま
た、電子輸送層に用いたＡｌｑに起因した発光は特に認
められなかった。

【００５９】（比較例１−１）比較例１−１として、電
子輸送層の部分にＡｌｑを用いた以外は、上記実施例１
と同じ構造の素子を作製した。この素子に１１ｍＡ／ｃ
ｍ²の直流電流を流したところ、３３０ｃｄ／ｍ²の発光
を得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．２
１６，Ｙ＝０．３７３であり、青白色であった。ＥＬス
ペクトルを図５に示す。図５には、比較のため、実施例
１及び実施例２で得られたスペクトルと比較例１−１を
それぞれ示している。比較例１−１のスペクトルの４９
０ｎｍおよび４２０ｎｍ付近のピークの現れ方は、上記
図３、図４の実施例１及び２と同様であるが、比較例１
−１では、長波長側の発光強度が実施例１，２に比べて
強くなっている。これは、比較例１−１において、発光
層と接して形成された電子輸送層のＡｌｑからの発光に
よるものである。

【００６０】このように、一般的な電子輸送材料である
Ａｌｑを電子輸送層に用いた場合、青色発光層だけでな
く、Ａｌｑからの発光も生じてしまい、純粋な青色発光
を得ることができないことがわかる。

【００６１】また、図６は、実施例１及び２と比較例１
−１でそれぞれ得られた素子の発光色の色度座標であ
り、図６からも実施例１及び実施例２は比較例１−１に
比べて理想的な青色に近づいていることがわかる。

【００６２】（比較例１−２）比較例１−２として、正
孔輸送層の部分に下記化学式（６）

【化１５】に示すα−ＮＰＤを用いた以外は上記実施例１と同じ構
造の素子を作成した。この素子に１１ｍＡ／ｃｍ²の直
流電流を流したところ、５７０ｃｄ／ｍ²の発光を得
た。発光色はＣＩＥ色度座標において、Ｘ＝０．１７
８，Ｙ＝０．２８５であった。ＥＬスペクトルを図７に
示す。図７に示されるように比較例１−２において４９
０ｎｍ付近にピークを有する発光が実現されているが、
この素子を定電流下（１１ｍＡ／ｃｍ²）で発光させた
状態で高温槽内で徐々に温度を上げていったところ、１
００℃を超えたところで急激に輝度が低下してしまっ
た。

【００６３】一方、実施例１で作成した化学式（３）に
示すＴＰＴＥを正孔輸送層に用いた素子は、同様の条件
で１２０℃においても輝度の低下を示さなかった。この
ことから、電子輸送層に化学式（１）で示される化合物
を用いると共に、一般式（２）で示される化合物を正孔
輸送層に用いて有機ＥＬ素子を作成することで、素子の
耐熱性を向上できることがわかる。

【００６４】（実施例３）次に、実施例３に係る白色発
光素子について説明する。素子構成は上述の図２と同じ
である。

【００６５】ＩＴＯの透明電極１２が予め形成されてい
るガラス基板１０上に、真空蒸着（真空度：３×１０^-7
Ｔｏｒｒ：１Ｔｏｒｒ≒１３３Ｐａ）により、正孔注入
層（ＣｕＰｃ）２０を１５ｎｍ、正孔輸送層（ＴＰＴ
Ｅ）２２を４０ｎｍ堆積した。次いで、黄色発光層とし
て、ＴＰＴＥをホストにルブレンを５％ドープした層を
５ｎｍ、真空同時蒸着により形成した。その後、青色発
光層として、上記化学式（４）で表される有機化合物を
４０ｎｍ蒸着した。

【００６６】さらに、電子輸送層２８として上述の化学
式（１）で表される基本骨格を持つ有機材料、ここで
は、上記化学式（５）に示した有機化合物を２０ｎｍ蒸
着した。

【００６７】さらにこの後、ＬｉＦを０．５ｎｍ、Ａｌ
を１５０ｎｍ蒸着し金属電極１４を形成し、素子部を作
製した。この素子部が形成されたものを、高真空排気し
たチャンバーに搬送し、チャンバー内を窒素置換した
後、エポキシ樹脂を用いて金属製の封止キャップの端部
を透明電極の表面に接着し密封した。作成した素子の１
画素の発光面積は２．５×２．５ｍｍである。

【００６８】この素子に１１ｍＡ／ｃｍ²の直流電流を
流したところ、１１００ｃｄ／ｍ²の発光を得た。発光
色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．３０９１、Ｙ＝
０．４０２の白色であった。

【００６９】（比較例２）比較例２として、電子輸送層
２８の部分にＡｌｑを用いた以外は、上記実施例２と同
じ構造の素子を作製した。この素子に１１ｍＡ／ｃｍ²
の直流電流を流したところ、９００ｃｄ／ｍ²の発光を
得た。発光色は、ＣＩＥ色度座標においてＸ＝０．３１
４，Ｙ＝０．４３８であり、黄白色であった。

【００７０】図８に、実施例３および比較例２で作製さ
れた素子から得られた発光色のＣＩＥ色度座標を示す。
実施例３は、比較例２と同様の素子構造でありながら、
電子輸送層２８に化学式（１）の化合物を用いたこと
で、良好な白色発光を示すことがわかる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機化合物層として、少なくとも正孔輸送層、発光層及
び電子輸送層を備える有機ＥＬ素子において、電子輸送
層が優れた正孔ブロッキング機能を発揮し、また正孔輸
送層が優れた正孔輸送性を発揮する。従って、発光層に
おいて電子と正孔とを効率的に再結合させることがで
き、発光色の純度、特に本発明の電子輸送層を青色発光
層と隣接させることで青色純度を向上させることができ
る。また青色と補色関係の黄色発光層を設ければ良好な
白色発光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１及び実施例１に係る有機
ＥＬ素子の概略構成を示す図である。

【図２】本発明の実施形態２及び実施例３に係る有機
ＥＬ素子の概略構成を示す図である。

【図３】実施例１に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光
スペクトルを示す図である。

【図４】実施例２に係る青色発光有機ＥＬ素子の発光
スペクトルを示す図である。

【図５】実施例１及び２と比較例１に係る青色発光有
機ＥＬ素子の発光スペクトルの比較図である。

【図６】実施例１及び２と比較例１の有機ＥＬ素子で
得られた青色光のＣＩＥ座標を示す図である。

【図７】比較例１−２に係る青色発光有機ＥＬ素子の
発光スペクトルを示す図である。

【図８】実施例３及び比較例２の有機ＥＬ素子により
得た白色光のＣＩＥ座標を示す図である。

【符号の説明】

１０基板、１２陽極、１４陰極、２０ホール注
入層、２２ホール輸送層、２４黄色発光層、２６
青色発光層、２８電子輸送層、３０有機発光層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野田浩司愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者三浦篤志愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者大脇健史愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者岡田久神奈川県南足柄市中沼210番地富士写真フイルム株式会社内 (72)発明者五十嵐達也神奈川県南足柄市中沼210番地富士写真フイルム株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB03 AB04 AB11 BB01 BB04 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有
機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子
であって、前記電子輸送層に、下記化学式（１）【化１】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ
₃は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ₁、ｎ₂及びｎ₃は、
それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物
を含有し、前記素子の発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍで
あることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】電極間に、少なくとも、正孔輸送層、有
機発光層及び有機電子輸送層を備える有機電界発光素子
であって、前記電子輸送層に、下記化学式（１）【化２】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表し、Ｘ₁、Ｘ₂及びＸ
₃は、それぞれ所定置換基を表し、ｎ₁、ｎ₂及びｎ₃は、
それぞれ０〜３の整数を表す。）で表される有機化合物
を含有し、前記素子は、発光波長ピークが４００ｎｍ〜５００ｎｍ
の青色発光と、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６００ｎ
ｍの黄色〜橙色発光との補色により白色発光を得ること
を特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の有機電界
発光素子であって、前記正孔輸送層に、下記化学式（２）【化３】（但し、式中、Ａｒ₁、Ａｒ₂及びＡｒ₃は、それぞれア
リール基又は芳香族ヘテロ環基を表す。）で表される有
機化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素
子。
【請求項４】請求項２に記載の有機電界発光素子にお
いて、前記有機発光層は、発光波長ピークが５５０ｎｍ〜６０
０ｎｍの黄色〜橙色発光を示す発光層と、発光波長ピー
クが４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色発光を示す発光層と
の積層構造を備え、該発光層と前記電極の内の陰極との
層間に前記電子輸送層が設けられていることを特徴とす
る有機電界発光素子。