JP2002299060A

JP2002299060A - 有機発光素子

Info

Publication number: JP2002299060A
Application number: JP2001099974A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ise; 俊大伊勢
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ホスト材料の電子移動度を向上させるととも
に自ら発光材料として機能するゲスト材料を含有する、
発光効率及び発光輝度に優れた有機発光素子を提供す
る。【解決手段】一対の電極間に発光層を有する有機発光素
子であって、発光層がホスト材料及びゲスト材料を含有
し、ホスト材料及びゲスト材料がそれぞれドープ状態で
電荷を授受する中性分子である有機発光素子。またゲス
ト材料が中性状態では非発光性であり、二電子酸化を受
けると蛍光性を発現する化合物であり、ゲスト材料の第
一イオン化ポテンシャルが４．５〜５．５ｅＶであり、
さらにゲスト材料が一般式Ｉの化合物である有機発光素
子。（Ｒ^１〜Ｒ^４とＱ^１及びＱ^２はそれぞれ水素又は置換基
を表し、Ｘは酸素、硫黄、セレン又はテルルを表し、Ｑ
^１及びＱ^２は互いに結合して環を形成してもよい。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックライト、フ
ラットパネルディスプレイ、照明光源、表示素子、電子
写真、有機半導体レーザー、記録光源、露光光源、読み
取り光源、標識、看板、光通信デバイス等の分野に利用
可能な有機発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、種々の発光素子に関する研究開発
が活発に行われており、中でも有機電界発光（EL）素子
は低電圧で高輝度の発光が可能であるため特に注目され
ている。一般に、有機EL素子は発光層及び該層を挟む一
対の電極から構成され、陰極から注入された電子と陽極
から注入されたホールが発光層で再結合することにより
生成した励起子を利用して発光するものである。

【０００３】低電圧で高輝度発光が可能な有機EL素子と
して、電子輸送材料兼発光材料とホール輸送材料を積層
した積層構造を有するものがTangらにより提案されてい
る（アプライドフィジックスレターズ, 51巻, 913
頁, 1987年）。この積層型有機EL素子は６〜７Vの直流
電圧で数千cd/m²という高輝度の緑色発光が可能であ
る。

【０００４】また、有機EL素子の色純度及び輝度を改良
する手段として、ホスト材料に微量の蛍光色素をドープ
する方法が報告されている（ジャーナルオブアプラ
イドフィジックス, 65巻, 3610頁, 1989年）。このよう
なドープ型有機EL素子では発光を担うゲスト材料の濃度
が低いため、単独膜では濃度消光を起こし蛍光性を失う
蛍光色素を活用することができ、また単独ではアモルフ
ァス膜を形成できない蛍光色素をも活用することができ
る。蛍光色素としては電荷を持ったイオン性化合物が多
く知られているが、このような蛍光色素は色相や蛍光強
度の観点からは有望であるものの、真空蒸着による製造
プロセス適性が無いため蒸着型素子に適用できないもの
が多い。

【０００５】信州大学の安達らは、電荷輸送層における
荷電担体の密度を増し該層の電荷移動度を向上させるた
めに、ホール輸送材料にトリス(p-ブロモフェニルアミ
ニウム)ヘキサフルオロアンチモネート（TBAHA）をドー
プする技術を報告している（アプライドフィジックス
レターズ, 72巻, 2147頁, 1998年）。この技術により
ホールの注入・輸送効率が改善されたが、通常、有機化
合物はホール移動度の方が電子移動度より大きいため、
電子移動度を向上させてホール／電子のバランスをとる
と素子の発光効率をより一層向上させることができる。
しかしながら、電子輸送材料の電子移動度を向上させる
技術はこれまでに知られていない。

【０００６】一方、有機発光素子の有機化合物層を形成
する際には蒸着法、スパッタ法、塗布法等の様々な方法
が使用できるが、製造工程の簡略化、加工性の改善、素
子の大面積化等の観点からは塗布方式を用いるのが望ま
しい。しかしながら、高輝度発光を実現した従来の有機
発光素子は有機物質を真空蒸着法によって積層したもの
であり、塗布方式で作製した素子は発光輝度及び発光効
率の点で劣っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ホス
ト材料の電子移動度を向上させるとともに自ら発光材料
として機能するゲスト材料を含有する、発光効率及び発
光輝度に優れた有機発光素子を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、特定のゲスト材料、特にホスト材
料を還元し得る還元性を持ち、且つ自らの酸化体が蛍光
性を発現するゲスト材料をホスト材料にドープした発光
層を有する有機発光素子は、発光効率及び発光輝度に優
れていることを発見し、本発明に想到した。

【０００９】即ち、本発明の有機発光素子は一対の電極
間に発光層を有し、この発光層がホスト材料及びゲスト
材料を含有し、該ホスト材料及びゲスト材料がそれぞれ
ドープ状態で電荷の授受を行う中性分子であることを特
徴とする。

【００１０】上記ゲスト材料は単独では非発光性であ
り、電荷の授受により発光性を発現する化合物であるの
が好ましく、中性状態では非発光性であり、二電子酸化
を受けると蛍光性を発現する化合物であるのがより好ま
しい。また、ゲスト材料の第一イオン化ポテンシャルは
4.5〜5.5eVであるのが好ましい。

【００１１】また、上記ゲスト材料は下記一般式(I)で
表されるのが好ましく、下記一般式(II)で表されるのが
より好ましく、下記一般式(III)で表されるのが特に好
ましい。

【化３】一般式(I)中、R¹〜R⁴はそれぞれ水素原子又は置換基を
表し、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル
原子を表し、Q¹及びQ²はそれぞれ水素原子又は置換基を
表し、Q¹及びQ²は互いに結合して環を形成してもよい。

【化４】一般式(II)中、R¹〜R⁴はそれぞれ水素原子又は置換基を
表し、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル
原子を表し、Zは５又は６員の芳香族炭化水素環又は芳
香族ヘテロ環を形成する原子群を表す。

【化５】一般式(III)中、R¹〜R⁶はそれぞれ水素原子又は置換基
を表し、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテル
ル原子を表し、EはCH又は窒素原子を表す。

【００１２】本発明の有機発光素子は好ましくは塗布プ
ロセスにより作成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の有機発光素子は一対の電
極（陽極及び陰極）間に発光層を有する。本発明の有機
発光素子は発光層の他にホール注入層、ホール輸送層、
電子注入層、電子輸送層、保護層等を有してもよく、こ
れらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであっても
よい。以下、各層について詳述する。

【００１４】(A)発光層発光層はホスト材料及びゲスト材料を含有する。ホスト
材料及びゲスト材料はそれぞれドープ状態で電荷の授受
を行う中性分子である。ここでドープ状態とはホスト材
料中にゲスト材料が均一又は不均一に分散された状態を
指す。

【００１５】(i)ゲスト材料本発明で用いるゲスト材料は好ましくはホスト材料を還
元し得る還元性を有する。ゲスト材料は、単独では非発
光性であり、電荷の授受により発光性（蛍光性、りん光
性等）を発現する化合物であるのが好ましく、中性状態
では非発光性であり、二電子酸化を受けてジカチオン等
を生成し蛍光性を発現する化合物であるのがより好まし
い。ホスト材料を還元するためには、ゲスト材料の第一
イオン化ポテンシャルは4.5〜5.5eVであるのが好まし
く、4.5〜5.1eVであるのがより好ましく、4.5〜4.9eVで
あるのが特に好ましい。

【００１６】上記ゲスト材料をホスト材料にドープする
ことにより、以下のような効果が得られる。 (1)ゲスト材料がホスト材料を還元すると、発光層にお
いて荷電担体となる電子が発生して発光層の導電率が向
上し、電子注入が容易になる。また電子移動度も向上す
る。 (2)ホスト材料において生成した励起子のエネルギーが
ゲスト材料の酸化体に移動し、ゲスト材料の酸化体から
発光する。即ち、通常は有機発光素子にドープしにくい
イオン性発光材料の強い蛍光性を利用することができ
る。上記(1)の効果により、本発明の有機発光素子において
は、ホール／電子のバランスが改善され素子の発光量子
効率が向上する。また、電子の注入障壁が小さくなるた
め素子の低電圧駆動が可能になる。更に発光層の導電率
が向上するため素子の厚膜化が可能になる。

【００１７】発光層中のゲスト材料の質量比は特に限定
されないが、発光層全体に対して好ましくは0.001〜70
質量％であり、より好ましくは0.01〜50質量％であり、
更に好ましくは0.5〜20質量％であり、特に好ましくは
１〜15質量％である。

【００１８】ゲスト材料は下記一般式(I)で表されるの
が好ましい。

【化６】

【００１９】一般式(I)中、R¹〜R⁴はそれぞれ水素原子
又は置換基を表す。該置換基の例としては、アルキル基
（好ましくは炭素数１〜20、より好ましくは炭素数１〜
12、特に好ましくは炭素数１〜８であり、例えばメチル
基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチ
ル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-オクチル基、
シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基等）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜20、より
好ましくは炭素数２〜12、特に好ましくは炭素数２〜８
であり、例えばビニル基、アリル基、2-ブテニル基、3-
ペンテニル基、シクロプロペニル基、シクロペンテニル
基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基
等）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜20、より好
ましくは炭素数２〜12、特に好ましくは炭素数２〜８で
あり、例えばエチニル基、プロパルギル基、3-ペンチニ
ル基等）、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、例えばフェニル基、ナフチル基、フェナントリ
ル基、アントリル基、テトラセニル基、ペンタセニル基
等）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜36、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、例えばアミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ
基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルアミ
ノ基、ジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ
基、ジベンジルアミノ基、チエニルアミノ基、ジチエニ
ルアミノ基、ピリジルアミノ基、ジピリジルアミノ基
等）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜20、より好
ましくは炭素数１〜12、特に好ましくは炭素数１〜８で
あり、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ
基、n-ブトキシ基、t-ブトキシ基等）、アリールオキシ
基（好ましくは炭素数６〜36、より好ましくは炭素数６
〜20、更に好ましくは炭素数６〜16、特に好ましくは炭
素数６〜12であり、例えばフェノキシ基、ナフトキシ
基、アントリルオキシ基等）、ヘテロ環オキシ基（好ま
しくは炭素数４〜30、より好ましくは炭素数４〜18、更
に好ましくは炭素数４〜14、特に好ましくは炭素数４〜
10であり、例えばチエニルオキシ基、ピリジルオキシ基
等）、シロキシ基（好ましくは炭素数３〜52、より好ま
しくは炭素数３〜39、更に好ましくは炭素数３〜33、特
に好ましくは炭素数３〜27であり、例えばトリメチルシ
ロキシ基、トリエチルシロキシ基、トリ-t-ブチルシロ
キシ基等）、アシル基（好ましくは炭素数１〜20、より
好ましくは炭素数１〜16、特に好ましくは炭素数１〜12
であり、例えばアセチル基、ベンゾイル基、ホルミル
基、ピバロイル基、テノイル基、ニコチノイル基等）、
アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜20、よ
り好ましくは炭素数２〜16、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基、エトキシカル
ボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（好ましく
は炭素数７〜20、より好ましくは炭素数７〜16、特に好
ましくは炭素数７〜10であり、例えばフェノキシカルボ
ニル基、ナフトキシカルボニル基等）、ヘテロ環オキシ
カルボニル基（好ましくは炭素数５〜31、より好ましく
は炭素数５〜19、更に好ましくは炭素数５〜15、特に好
ましくは炭素数５〜11であり、例えばチエニルオキシカ
ルボニル基、ピリジルオキシカルボニル基等）、アシル
オキシ基（好ましくは炭素数２〜20、より好ましくは炭
素数２〜16、特に好ましくは炭素数２〜12であり、例え
ばアセトキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ベンゾイ
ルオキシ基、ピバロイルオキシ基、テノイルオキシ基、
ニコチノイルオキシ基等）、アシルアミノ基（好ましく
は炭素数２〜20、より好ましくは炭素数２〜16、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
基、ベンゾイルアミノ基、テノイルアミノ基、ニコチノ
イルアミノ基等）、アルコキシカルボニルアミノ基（好
ましくは炭素数２〜20、より好ましくは炭素数２〜16、
特に好ましくは炭素数２〜12であり、例えばメトキシカ
ルボニルアミノ基等）、アリールオキシカルボニルアミ
ノ基（好ましくは炭素数７〜20、より好ましくは炭素数
７〜16、特に好ましくは炭素数７〜12であり、例えばフ
ェノキシカルボニル基等）、ヘテロ環オキシカルボニル
アミノ基（好ましくは炭素数６〜21、より好ましくは炭
素数６〜15、特に好ましくは炭素数６〜11であり、例え
ばチエニルオキシカルボニルアミノ基等）、スルホニル
アミノ基（好ましくは炭素数１〜20、より好ましくは炭
素数１〜16、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基、ベンゼンスルホニルアミ
ノ基、チオフェンスルホニルアミノ基等）、スルファモ
イル基（好ましくは炭素数０〜20、より好ましくは炭素
数０〜16、特に好ましくは炭素数０〜12であり、例えば
スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチル
スルファモイル基、フェニルスルファモイル基、チエニ
ルスルファモイル基等）、カルバモイル基（好ましくは
炭素数１〜20、より好ましくは炭素数１〜16、特に好ま
しくは炭素数１〜12であり、例えばカルバモイル基、メ
チルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニ
ルカルバモイル基等）、アルキルチオ基（好ましくは炭
素数１〜20、より好ましくは炭素数１〜16、特に好まし
くは炭素数１〜12であり、例えばメチルチオ基、エチル
チオ基、n-ブチルチオ基等）、アリールチオ基（好まし
くは炭素数６〜26、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
等）、ヘテロ環チオ基（好ましくは炭素数５〜25、より
好ましくは炭素数５〜19、特に好ましくは炭素数５〜11
であり、チエニルチオ基、ピリジルチオ基等）、スルホ
ニル基（好ましくは炭素数１〜20、より好ましくは炭素
数１〜16、特に好ましくは炭素数１〜12であり、例えば
トシル基、メシル基等）、スルフェニル基（好ましくは
炭素数１〜20、より好ましくは炭素数１〜16、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
基、ベンゼンスルフィニル基等）、ウレイド基（好まし
くは炭素数１〜20、より好ましくは炭素数１〜16、特に
好ましくは炭素数１〜12であり、例えばウレイド基、メ
チルウレイド基、フェニルウレイド基等）、リン酸アミ
ド基（好ましくは炭素数１〜20、より好ましくは炭素数
１〜16、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基、フェニルリン酸アミド基等）、
ヒドロキシル基、メルカプト基、ハロゲン原子（フッ素
原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、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１〜20、より好ましくは炭素
数１〜16、特に好ましくは炭素数１〜12であり、へテロ
原子として窒素原子、酸素原子、硫黄原子等を含んでよ
く、置換位置はどの位置であってもよく、例えばイミダ
ゾリル基、ピリジル基、ピペリジル基、モルホリノ基、
フリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、チエニル
基、キノリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾ
リル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラジニル基、ピリミ
ジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、チアジア
ゾリル基、セレニエニル基等）、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３〜20であり、例えばトリメチルシリル
基、トリフェニルシリル基等）等が挙げられる。これら
の置換基は更に置換されていてもよく、また他の環と縮
合していてもよい。R¹〜R⁴のうち２つ以上が置換基を表
す場合、それらは同じでも異なっていてもよく、また連
結して環を形成してもよい。

【００２０】R¹〜R⁴はそれぞれ水素原子、アルキル基、
アルケニル基、アラルキル基、アリール基、アシル基、
アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ア
リールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキ
シカルボニル基、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、シアノ基、
ハロゲン原子、ヒドロキシ基又はヘテロ環基であるか、
或いはR¹とR²又はR³とR⁴が互いに連結して縮環を形成す
るのが好ましく、それぞれ水素原子、アルキル基、アル
ケニル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基、
アルキルチオ基、シアノ基、ハロゲン原子又はヘテロ環
基であるか、或いはR¹とR²又はR³とR⁴が互いに連結して
縮環を形成するのがより好ましく、それぞれ水素原子、
アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール
基又はヘテロ環基であるか、或いはR¹とR²又はR³とR⁴が
互いに連結してベンゼン環を形成するのが更に好まし
く、それぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基又は
アルキルチオ基であるのが特に好ましく、それぞれ水素
原子又はアルキルチオ基であるのが最も好ましい。

【００２１】一般式(I)中、Xは酸素原子、硫黄原子、セ
レン原子又はテルル原子を表し、好ましくは酸素原子又
は硫黄原子である。

【００２２】一般式(I)中、Q¹及びQ²はそれぞれ水素原
子又は置換基を表す。該置換基はR¹〜R⁴が置換基を表す
場合の例として上述したものと同様の基であってよい。
Q¹及びQ²は互いに結合して環を形成してもよい。Q¹及び
Q²はそれぞれ水素原子、アルキル基又はアリール基であ
るか、或いは互いに連結して縮合環を形成するのが好ま
しく、水素原子であるか、或いは互いに連結して縮合芳
香環を形成するのがより好ましい。

【００２３】上記ゲスト材料は下記一般式(II)で表され
るのがより好ましい。

【化７】

【００２４】一般式(II)中のR¹〜R⁴及びXは上記一般式
(I)中のそれらと同義であり、好ましい範囲も同様であ
る。

【００２５】一般式(II)中、Zは５又は６員の芳香族炭
化水素環又は芳香族ヘテロ環を形成する原子群を表す。
Zが形成する芳香族炭化水素環又は芳香族ヘテロ環の例
としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン
環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、チオフェ
ン環、フラン環、ピロール環、キノリン環、キノキサリ
ン環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール
環、チアジアゾール環等が挙げられ、中でもベンゼン
環、ナフタレン環、ピリジン環、ピラジン環、チオフェ
ン環及びチアジアゾール環が好ましく、ベンゼン環、ナ
フタレン環、ピラジン環及びチオフェン環がより好まし
く、ベンゼン環、ピラジン環及びチオフェン環が更に好
ましく、ベンゼン環及びピラジン環が特に好ましい。

【００２６】Zが形成する芳香族炭化水素環又は芳香族
ヘテロ環は他の環と縮合していてもよい。ここで他の環
はベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、チオフェン
環、フラン環、ピロール環、セレノフェン環、ピリダジ
ン環、チアジアゾール環等であってよく、好ましくはベ
ンゼン環、ピラジン環、チオフェン環又はチアジアゾー
ル環であり、より好ましくはベンゼン環、ピラジン環又
はチアジアゾール環であり、特に好ましくはベンゼン環
又はチアジアゾール環である。また、Zは置換基を有し
ていてもよく、該置換基は上記R¹〜R⁴が表す置換基と同
様のものであってよく、また好ましい範囲も同じであ
る。

【００２７】上記ゲスト材料は下記一般式(III)で表さ
れるのが特に好ましい。

【化８】

【００２８】一般式(III)中のR¹〜R⁴及びXは上記一般式
(I)中のそれらと同義であり、好ましい範囲も同様であ
る。R⁵及びR⁶はそれぞれ水素原子又は置換基を表す。該
置換基は上記R¹〜R⁴が表す置換基と同様のものであって
よい。R⁵及びR⁶はそれぞれ好ましくは水素原子、アルキ
ル基、アリール基又はヘテロ環基であり、より好ましく
は水素原子又はアルキル基であり、特に好ましくは水素
原子である。また、EはCH又は窒素原子を表す。

【００２９】本発明で用いる一般式(I)で表されるゲス
ト材料の具体例（例示化合物１〜44）を以下に示すが、
本発明はそれらに限定されるものではない。なお以下に
示す化合物はその互変異性体であってもよい。

【００３０】

【化９】

【００３１】

【化10】

【００３２】

【化11】

【００３３】

【化12】

【００３４】一般式(I)で表されるゲスト材料は低分子
量化合物であるのが好ましいが、一般式(I)で表される
骨格がポリマー主鎖に接続された高分子量化合物（重量
平均分子量は好ましくは1000〜5000000、より好ましく
は5000〜2000000、特に好ましくは10000〜1000000）、
又は一般式(I)で表される骨格を主鎖に有する高分子量
化合物（重量平均分子量は好ましくは1000〜5000000、
より好ましくは5000〜2000000、特に好ましくは10000〜
1000000）であってもよい。高分子量化合物の場合、ホ
モポリマーであっても共重合体（ランダム共重合体又は
ブロック共重合体）であってもよい。

【００３５】一般式(1)で表されるゲスト材料は種々の
手法で合成することができる。たとえば、上記例示化合
物２及び20はジャーナルオブザケミストリーソ
サイエティーケミカルコミュニケーション, 1993
年, 1617頁に記載の方法を用いて合成できる。また例示
化合物３は、ケミストリーレターズ, 1995年, 619頁
に記載の方法を用いて合成でき、例示化合物４、５及び
６はヘテロサイクルス,45巻, ６号, 1051頁（1997年）
に記載の方法を用いて合成できる。更に例示化合物25は
ジャーナルオブマテリアルケミストリー, 11巻,
２号, 264頁（2001年）に記載の方法を用いて合成でき
る。その他の例示化合物も上記文献等に記載の方法に準
じて合成することができる。

【００３６】(ii)ホスト材料本発明で用いるホスト材料は主に電荷輸送能を担う材料
であり、好ましくは電子輸送材料である。ホスト材料の
電子親和力は好ましくは2.4〜４eV、より好ましくは2.6
〜４eV、更に好ましくは2.5〜４eV、特に好ましくは2.7
〜3.7eVである。またホスト材料は好ましくはゲスト材
料により還元を受ける。

【００３７】発光層中のホスト材料の質量比は、発光層
全体に対して30〜99.999質量％であるのが好ましく、80
〜99.5質量％であるのがより好ましい。また、発光層中
のゲスト材料／ホスト材料の質量比は１／１〜１／9999
が好ましく、１／４〜１／199がより好ましい。

【００３８】本発明で使用するホスト材料の具体例H-1
〜H-6を以下に示すが、本発明はそれらにより限定され
ない。

【化13】

【００３９】(iii)その他発光層は上記ゲスト材料及びホスト材料に加え、他の発
光材料を含有してもよい。他の発光材料としては、蛍光
発光及びりん光発光のいずれを利用するものでもよく、
例えばベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベン
ゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフ
ェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタ
ルイミド、クマリン、ペリレン、ペリノン、オキサジア
ゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエ
ン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロ
ピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエ
ン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、金
属錯体（8-キノリノール又はその誘導体の金属錯体、希
土類錯体等）、高分子発光材料（ポリチオフェン、ポリ
フェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレン
ビニレン等）、これらの誘導体等が使用できる。

【００４０】発光層の形成方法は特に限定されないが、
抵抗加熱蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング法、分
子積層法、コーティング法、インクジェット法、転写法
等が使用でき、素子の特性及び製造面から抵抗加熱蒸着
法、コーティング法及び転写法が好ましい。

【００４１】発光層の膜厚は特に限定されるものではな
いが、通常１nm〜５μmとするのが好ましく、より好ま
しくは５nm〜１μm、特に好ましくは10〜700nmである。
従来の発光素子の発光層膜厚は10〜100nm程度であった
が、本発明では、上述した理由により100nmを超える膜
厚の発光層を形成しても良好な発光特性が得られる。

【００４２】(B)陽極陽極は正孔注入層、正孔輸送層、発光層等に正孔を供給
するものである。陽極を形成する材料としては、金属、
合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物
等を用いることができ、好ましくは仕事関数が４eV以上
の材料を用いる。具体例としては、金属（金、銀、クロ
ム、ニッケル等）、導電性金属酸化物（酸化スズ、酸化
亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ITO）
等）、これら金属と導電性金属酸化物との混合物又は積
層物、無機導電性物質（ヨウ化銅、硫化銅等）、有機導
電性材料（ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロー
ル等）及びこれらとITOとの積層物等が挙げられる。陽
極は導電性金属酸化物からなるのが好ましく、生産性、
高導電性、透明性等の観点からITOが特に好ましい。

【００４３】陽極の形成法は用いる材料に応じて適宜選
択すればよく、例えばITOの場合、電子ビーム法、スパ
ッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（ゾル−ゲ
ル法等）、酸化インジウムスズ分散物の塗布等の方法を
用いることができる。陽極に洗浄等の処理を施すことに
より、発光素子の駆動電圧を下げたり、発光効率を高め
たりすることも可能である。例えばITOからなる陽極の
場合、UV-オゾン処理、プラズマ処理等が効果的であ
る。陽極のシート抵抗は数百Ω／□以下とするのが好ま
しい。陽極の膜厚は材料に応じて適宜選択可能である
が、通常10nm〜５μmとするのが好ましく、50nm〜１μm
とするのがより好ましく、100〜500nmとするのが特に好
ましい。

【００４４】陽極は通常、ソーダライムガラス、無アル
カリガラス、透明樹脂等からなる基板上に形成する。ガ
ラス基板の場合、ガラスからの溶出イオンを低減するた
めには無アルカリガラスを用いるのが好ましい。ソーダ
ライムガラス基板を用いる場合は、予めその表面にシリ
カ等のバリアコートを形成するのが好ましい。基板の厚
さは、機械的強度を保つのに十分であれば特に制限はな
いが、ガラス基板の場合は通常0.2mm以上、好ましくは
0.7mm以上とする。

【００４５】(C)陰極陰極は電子注入層、電子輸送層、発光層等に電子を供給
するものである。陰極の材料としては、金属、合金、金
属ハロゲン化物、金属酸化物、電気伝導性化合物、これ
らの混合物等を用いることができ、発光層等の隣接する
層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮
して選択すればよい。具体例としては、アルカリ金属
（Li、Na、K、Cs等）及びそのフッ化物や酸化物、アル
カリ土類金属（Mg、Ca等）及びそのフッ化物や酸化物、
金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム及びカリウムを
含む合金及び混合金属、リチウム及びアルミニウムを含
む合金及び混合金属、マグネシウム及び銀を含む合金及
び混合金属、希土類金属（インジウム、イッテリビウム
等）、それらの混合物等が挙げられる。陰極は仕事関数
が４eV以下の材料からなるのが好ましく、アルミニウ
ム、リチウムとアルミニウムを含む合金又は混合金属、
或いはマグネシウムと銀を含む合金又は混合金属からな
るのがより好ましい。

【００４６】陰極は、上記のような材料からなる単層構
造であっても、上記材料からなる層を含む積層構造であ
ってもよい。例えば、アルミニウム／フッ化リチウム、
アルミニウム／酸化リチウム等の積層構造が好ましい。
陰極は電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着
法、コーティング法等により形成することができる。蒸
着法の場合、材料を単独で蒸着することも、二種以上の
材料を同時に蒸着することもできる。合金電極を形成す
る場合は、複数の金属を同時蒸着して形成することが可
能であり、また予め調整した合金を蒸着してもよい。陰
極のシート抵抗は数百Ω／□以下とするのが好ましい。
陰極の膜厚は材料に応じて適宜選択可能であるが、通常
10nm〜５μmとするのが好ましく、50nm〜１μmとするの
がより好ましく、100nm〜１μmとするのが特に好まし
い。

【００４７】(D)正孔注入層及び正孔輸送層正孔注入層及び正孔輸送層に用いる材料は、陽極から正
孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、及び陰極から
注入された電子を障壁する機能のいずれかを有している
ものであればよい。その具体例としては、カルバゾー
ル、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、
イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピ
ラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミ
ノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノ
ン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級
アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリ
ディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系
化合物、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、アニリン系共重
合体、チオフェンオリゴマーやポリチオフェン等の導電
性高分子、これらの誘導体、カーボン等が挙げられる。

【００４８】正孔注入層及び正孔輸送層は１種又は２種
以上の上記材料からなる単層構造であってもよいし、同
一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であって
もよい。正孔注入層及び正孔輸送層の形成方法として
は、真空蒸着法、LB法、上記材料を溶媒中に溶解又は分
散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャ
スト法、ディップコート法等）、インクジェット法、印
刷法、転写法等が用いられる。コーティング法の場合、
上記材料を樹脂成分と共に溶解又は分散させて塗布液を
調製してもよく、該樹脂成分としては、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、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、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタ
ジエン、ポリ(N-ビニルカルバゾール)、炭化水素樹脂、
ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセル
ロース、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリウレタン、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、シリコン樹脂等が使用できる。正孔注入
層及び正孔輸送層の膜厚は特に限定されないが、通常１
nm〜５μmとするのが好ましく、５nm〜１μmとするのが
より好ましく、10〜500nmとするのが特に好ましい。

【００４９】(E)電子注入層及び電子輸送層電子注入層及び電子輸送層をなす材料は、陰極から電子
を注入する機能、電子を輸送する機能、並びに陽極から
注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有している
ものであればよい。具体例としては、トリアゾール、オ
キサゾール、オキサジアゾール、フルオレノン、アント
ラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオ
ピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデン
メタン、ジスチリルピラジン、ナフタレンやペリレン等
の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、金
属錯体（8-キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタ
ロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを
配位子とする金属錯体等）、これらの誘導体等が挙げら
れる。

【００５０】電子注入層及び電子輸送層は１種又は２種
以上の上記材料からなる単層構造であってもよいし、同
一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であって
もよい。電子注入層及び電子輸送層の形成方法として
は、真空蒸着法、LB法、上記材料を溶媒中に溶解又は分
散させてコーティングする方法（スピンコート法、キャ
スト法、ディップコート法等）、インクジェット法、印
刷法、転写法等が用いられる。コーティング法の場合、
上記材料を樹脂成分と共に溶解又は分散させて塗布液を
調製してもよい。該樹脂成分としては、前述した正孔注
入層及び正孔輸送層の場合と同様のものが使用できる。
電子注入層及び電子輸送層の膜厚は特に限定されず、通
常１nm〜５μmとするのが好ましく、５nm〜１μmとする
のがより好ましく、10〜500nmとするのが特に好まし
い。

【００５１】(F)保護層保護層は水分、酸素等の素子劣化を促進するものが素子
内に入ることを抑止する機能を有する。保護層の材料と
しては、金属（In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni
等）、金属酸化物（MgO、SiO、SiO₂、Al₂O₃、GeO、Ni
O、CaO、BaO、Fe₂O₃、Y₂O₃、TiO₂等）、金属フッ化物
（MgF₂、LiF、AlF₃、CaF₂等）、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポ
リウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロト
リフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレ
ン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロ
エチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少な
くとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重
合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有
する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、
吸水率0.1％以下の防湿性物質等が使用できる。

【００５２】保護層の形成方法は特に限定されず、真空
蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、
MBE（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム
法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波
励起イオンプレーティング法）、プラズマCVD法、レー
ザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、コーティング
法、インクジェット法、印刷法、転写法等が適用でき
る。

【００５３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【００５４】実施例１ 25mm×25mm×0.7mmのガラス基板上にITOを150nmの厚さ
で製膜したもの（東京三容真空（株）製）をエッチング
及び洗浄し、透明支持基板を得た。この透明支持基板上
にNPD（N,N'-ビス(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニルベンジ
ジン）を約40nmとなるように蒸着し、更に下記表１に示
すゲスト化合物及びホスト化合物を表１に記載の質量比
で約60nmとなるように蒸着した。蒸着は10^-3〜10^-4Paの
真空中で、約0.4nm／秒の蒸着速度、基板温度が室温の
条件下で行った。得られた有機化合物層上に、発光面積
が５mm×５mmとなるようにパターニングしたマスクを設
置し、蒸着装置内でマグネシウム及び銀（マグネシウ
ム：銀＝10：１）を250nm共蒸着し、更に銀を300nm蒸着
して本発明の有機発光素子（本発明１〜７）及び比較用
の有機発光素子（比較素子１〜３）をそれぞれ作成し
た。

【００５５】得られた有機発光素子に東陽テクニカ製
「ソースメジャーユニット2400」を用いて直流定電圧を
印加し、素子を発光させ、その輝度をトプコン社製「輝
度計BM-8」を用いて測定し、更に発光波長とCIE色度座
標を浜松ホトニクス社製「スペクトルアナライザーPMA-
11」を用いて測定した。各素子の最低駆動電圧、発光波
長、駆動電圧７Vでの輝度、及び発光効率を表１に示
す。また、表１に記載のゲスト材料DCMの構造を以下に
示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【化14】

【００５８】表１に示した通り、本発明の有機発光素子
においては、非蛍光性のゲスト化合物をドープしている
にもかかわらず、ゲスト化合物がホスト化合物により酸
化を受けて蛍光発光性を発現し、高輝度発光が得られ
た。また従来の蛍光色素をドープした比較素子に比べ、
本発明の有機発光素子は低電圧で駆動可能であり、高い
発光効率を示した。

【００５９】実施例２上記表１に示すゲスト化合物及びホスト化合物に替え
て、下記表２に示すゲスト化合物及びホスト化合物を
１：10の質量比で用い、これらを表２に示す発光層膜厚
で蒸着したこと以外は上記実施例１と同様に、本発明の
有機発光素子（本発明８〜11）及び比較用の有機発光素
子（比較素子４及び５）をそれぞれ作成した。本発明１
及び８〜11の有機発光素子、並びに比較素子１、４及び
５の最低駆動電圧及び500cd/m²の輝度が得られる駆動電
圧を実施例１と同様に測定した。結果を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】表２に示した通り、比較素子と比較して、
本発明の有機発光素子はより低い駆動電圧で同電流密度
が得られる。また、本発明の有機発光素子は発光層の膜
厚を厚くしても低電圧駆動が可能である。厚膜化が可能
であるため、本発明の発光素子は製造が容易であり、素
子の耐久性が向上する。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の有機発光
素子は発光効率及び発光輝度に優れており、更に低電圧
駆動、及び厚膜化が可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に発光層を有する有機発光
素子において、前記発光層がホスト材料及びゲスト材料
を含有し、前記ホスト材料及びゲスト材料がそれぞれド
ープ状態で電荷の授受を行う中性分子であることを特徴
とする有機発光素子。
【請求項２】請求項１に記載の有機発光素子におい
て、前記ゲスト材料が単独では非発光性であり、電荷の
授受により発光性を発現する化合物であることを特徴と
する有機発光素子。
【請求項３】請求項１又は２に記載の有機発光素子に
おいて、前記ゲスト材料が中性状態では非発光性であ
り、二電子酸化を受けると蛍光性を発現する化合物であ
ることを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の有機発
光素子において、前記ゲスト材料の第一イオン化ポテン
シャルが4.5〜5.5eVであることを特徴とする有機発光素
子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の有機発
光素子において、前記ゲスト材料が下記一般式(I)で表
されることを特徴とする有機発光素子。【化１】一般式(I)中、R¹〜R⁴はそれぞれ水素原子又は置換基を
表し、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテルル
原子を表し、Q¹及びQ²はそれぞれ水素原子又は置換基を
表し、Q¹及びQ²は互いに結合して環を形成してもよい。
【請求項６】請求項５に記載の有機発光素子におい
て、前記ゲスト材料が下記一般式(III)で表されること
を特徴とする有機発光素子。【化２】一般式(III)中、R¹〜R⁶はそれぞれ水素原子又は置換基
を表し、Xは酸素原子、硫黄原子、セレン原子又はテル
ル原子を表し、EはCH又は窒素原子を表す。
【請求項７】請求項１〜６に記載の有機発光素子にお
いて、塗布プロセスにより作成されたものであることを
特徴とする有機発光素子。