JP2003027048A

JP2003027048A - 発光素子

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Publication number: JP2003027048A
Application number: JP2001211270A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Igarashi; 達也五十嵐; Setsuho Kyu; 雪鵬邱
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: JP4003824B2; US20030039858A1; US7001676B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光特性に優れた発光素子、特に青色発光素
子及び多色発光素子を提供する。【解決手段】一対の電極間に発光層又は発光層を含む
複数の有機化合物層を有する発光素子において、下記一
般式(1)で表される化合物を少なくとも１種含み、かつ
三重項励起状態からの発光を利用することを特徴とする
発光素子。【化１】一般式(1)中、Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及びAr¹⁵はそれ
ぞれアリール基又はヘテロアリール基を表し、Arはアリ
ール基を表し、R¹は置換基を表し、n¹は０以上の整数を
表す。

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
に変換して発光する発光素子に関し、特に表示素子、デ
ィスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録
光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリ
ア、光通信デバイス等に好適に使用できる発光素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】今日、種々の表示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注目されてい
る。例えば、有機化合物の蒸着により形成した有機薄膜
を有する発光素子が知られている（アプライドフィジ
ックスレターズ, 51巻, 913頁, 1987年）。この発光
素子は、電子輸送材料（トリス(8-ヒドロキシキノリナ
ト)アルミニウム錯体（Alq））と正孔輸送材料（アミン
化合物）を積層した構造を有し、従来の単層型素子に比
べて大幅に向上した発光特性を示す。

【０００３】近年、有機EL素子をカラーディスプレイや
白色光源に適用するための研究が活発に行われている
が、高性能なカラーディスプレイや白色光源を得る為に
は青・緑・赤それぞれの発光特性を向上する必要が有
る。発光特性を改善した発光素子としては、オルトメタ
ル化イリジウム錯体（Ir(ppy)₃：Tris-Ortho-Metalated
Complex of Iridium (III) with 2-Phenylpyridine）
からの発光を利用した緑色発光素子が報告されている
（Applied Physics Letters, 75, 4 (1999)）。この緑
色発光素子は８％の外部量子収率を示し、従来から発光
素子の限界といわれていた５％の外部量子収率を凌駕し
ている。しかしながら、この発光素子の発光色は緑色に
限定されているためディスプレイとしての適用範囲が狭
く、高効率で他色の光を発する発光素子の開発が求めら
れている。青色発光素子に着目すると、DPVBi（4,4'-ビ
ス(2,2'-ジフェニルビニル)-ビフェニル）等のジスチリ
ルアリーレン化合物及びその類縁体を用いた発光素子が
多数報告されているが、５％を超える外部量子効率を示
す素子は未だ報告されていない。青色発光で５％の外部
量子収率が実現すれば、高効率有機EL素子のカラー化及
び白色化が大きく前進することになるため、そのような
発光素子の開発が嘱望されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
特性に優れた発光素子、特に青色発光素子及び多色発光
素子を提供することである。

【０００５】

【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、特定の構造を有する芳香族化合物
を用いるとともに三重項励起状態からの発光を利用した
発光素子は発光特性に優れていることを発見し、本発明
に想到した。

【０００６】即ち、本発明の発光素子は一対の電極間に
発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有し、下
記一般式(1)で表される化合物を少なくとも１種含み、
かつ三重項励起状態からの発光を利用することを特徴と
する。

【化４】一般式(1)中、Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及びAr¹⁵はそれ
ぞれアリール基又はヘテロアリール基を表し、Arはアリ
ール基を表し、R¹は置換基を表し、n¹は０以上の整数を
表す。

【０００７】上記一般式(1)で表される化合物は、下記
一般式(2)により表されることが好ましく、下記一般式
(3)により表されることがより好ましい。

【化５】一般式(2)中、Ar²¹、Ar²²、Ar²³、Ar²⁴及びAr²⁵はそれ
ぞれアリール基又はヘテロアリール基を表し、R²¹は水
素原子又は置換基を表す。

【化６】一般式(3)中、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴、R¹⁵及びR¹⁶はそれ
ぞれ置換基を表し、n¹¹、n¹²、n¹³、n¹⁴、n¹⁵及びn¹⁶は
それぞれ０〜５の整数を表す。

【０００８】本発明の発光素子の発光極大波長は390〜4
95nmであるのが好ましい。また、本発明の発光素子は遷
移金属錯体の三重項励起状態からの発光を利用したもの
であることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の発光素子は一対の電極間
に発光層又は発光層を含む複数の有機化合物層を有し、
下記一般式(1)で表される化合物を少なくとも１種含
む。本発明の発光素子は三重項励起状態からの発光を利
用した素子である。以下、一般式(1)で表される化合物
を「化合物(1)」と称する。

【化７】

【００１０】一般式(1)中、Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及
びAr¹⁵はそれぞれアリール基又はヘテロアリール基を表
し、好ましくはアリール基である。Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、
Ar¹⁴及びAr¹⁵が表すアリール基及びヘテロアリール基は
単環構造を有することが好ましい。アリール基の例とし
てはフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナン
スリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、
トリフェニレニル基、ベンゾアンスリル基、ベンゾフェ
ナンスリル基等が挙げられる。中でもフェニル基、ナフ
チル基、アンスリル基及びフェナンスリル基が好まし
く、フェニル基及びナフチル基がより好ましく、フェニ
ル基が特に好ましい。ヘテロアリール基の例としてはピ
リジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリル基、キ
ノキサリル基、キナゾリル基、アクリジル基、フェナン
トリジル基、フタラジル基、フェナンスロリル基、トリ
アジル基等が挙げられる。中でもピリジル基及びトリア
ジル基が好ましい。Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及びAr¹⁵は
置換基を有していてもよく、該置換基の例としては後述
するR¹の例と同様のものが挙げられる。

【００１１】一般式(1)中、Arはアリール基を表し、好
ましくはフェニル基、ナフチル基、フェナンスリル基又
はアンスリル基であり、より好ましくはフェニル基であ
る。

【００１２】一般式(1)中、R¹は置換基を表す。この置
換基の例としては、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、例えばメチル基、エチル基、イソプロ
ピル基、t-ブチル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ヘ
キサデシル基、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２〜30、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、例えばビニル基、アリル基、2-
ブテニル基、3-ペンテニル基等）、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
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、p-メチルフ
ェニル基、ナフチル基、アントラニル基等）、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
基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミ
ノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジト
リルアミノ基等）、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、例えばメトキシ基、エトキシ基、ブ
トキシ基、2-エチルヘキシロキシ基等）、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
ェニルオキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキ
シ基等）、ヘテロアリールオキシ基（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１〜12であり、例えばピリジルオキシ基、ピラジ
ルオキシ基、ピリミジルオキシ基、キノリルオキシ基
等）、アシル基（好ましくは炭素数１〜30、より好まし
くは炭素数１〜20、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
バロイル基等）、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
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７〜30、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基等）、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
基、ベンゾイルオキシ基等）、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２〜20、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等）、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７〜30、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基等）、ス
ルホニルアミノ基（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、例えばメタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホ
ニルアミノ基等）、スルファモイル基（好ましくは炭素
数０〜30、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等）、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１〜30、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、例えばメチルチオ基、エチ
ルチオ基等）、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基等）、ヘテロア
リールチオ基（好ましくは炭素数１〜30、より好ましく
は炭素数１〜20、特に好ましくは炭素数１〜12であり、
例えばピリジルチオ基、2-ベンズイミゾリルチオ基、2-
ベンズオキサゾリルチオ基、2-ベンズチアゾリルチオ基
等）、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、例えばメシル基、トシル基等）、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１〜30、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１〜30、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基、フェニルリン
酸アミド基等）、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１〜30、
より好ましくは炭素数１〜12であり、ヘテロ原子として
窒素原子、酸素原子、硫黄原子等を含み、例えばイミダ
ゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、チエニ
ル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンズオキサゾリ
ル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、カ
ルバゾリル基、アゼピニル基等）、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３〜24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い。R¹はアルキル
基、アリール基（特にフェニル基）又はヘテロアリール
基（特にピリジル基及びトリアジル基）であることが好
ましい。

【００１３】一般式(1)中、n¹は０以上の整数を表す。n
¹は０〜10の整数であるのが好ましく、０〜５の整数で
あるのがより好ましく、１であることが特に好ましい。

【００１４】化合物(1)は好ましくは下記一般式(2)によ
り表され、より好ましくは下記一般式(3)により表され
る。

【化８】

【化９】

【００１５】一般式(2)中、Ar²¹、Ar²²、Ar²³、Ar²⁴及
びAr²⁵は上述したAr¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及びAr¹⁵と同
義であり、好ましい態様も同じである。R²¹は水素原子
又は置換基を表し、好ましくはアルキル基、アリール基
又はヘテロアリール基である。

【００１６】一般式(3)中、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴、R¹⁵及
びR¹⁶はそれぞれ置換基を表し、該置換基の例としては
上記R¹の例と同様のものが挙げられる。R¹¹、R¹²、
R¹³、R¹⁴、R¹⁵及びR¹⁶は好ましくはアルキル基である。
n¹¹、n¹²、n¹³、n¹⁴、n¹⁵及びn¹⁶はそれぞれ０〜５の整
数を表し、好ましくは０、１又は２であり、より好まし
くは０又は１である。

【００１７】化合物(1)は低分子化合物であるのが好ま
しいが、オリゴマー化合物又はポリマー化合物であって
もよい。ポリマー化合物である場合、その質量平均分子
量（ポリスチレン換算）は好ましくは1000〜5000000、
より好ましくは2000〜1000000、特に好ましくは3000〜1
00000であり、一般式(1)で表される構造がポリマー主鎖
中に含まれてもよく、ポリマー側鎖に含まれていてもよ
い。このようなポリマー化合物はホモポリマーであって
も共重合体であってもよい。

【００１８】化合物(1)のT₁レベル（最低三重項励起状
態のエネルギーレベル）は、60〜90kcal/mol（251.4〜3
77.1kJ/mol）が好ましく、62〜85kcal/mol（259.78〜35
6.15kJ/mol）がより好ましく、65〜80kcal/mol（272.35
〜335.2kJ/mol）が特に好ましい。化合物(1)の具体例を
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。

【００１９】

【化10】

【００２０】

【化11】

【００２１】

【化12】

【００２２】

【化13】

【００２３】化合物(1)は、例えばTetrahedron誌, 1997
年, 53号（No. 45）, 15349頁、J.Am. Chem. Soc.誌, 1
996年, 118号, 741頁、J. Org. Chem. Soc.誌, 1986年,
51号, 979頁、Angew. Chem. Int. Ed. Engl.誌, 1997
年, 36号, 631頁、Indian J.Chem. Sect. B誌, 2000年,
39号, 173頁、Org. Synth. Coll. Vol. 5誌, 1973年,
604頁、Chem. Ber.誌, 1960年, 93号, 1769頁等に記載
の公知の手法で合成することができる。

【００２４】本発明の発光素子は三重項励起状態からの
発光を利用する。三重項励起状態からの発光はりん光発
光と同義である。以下、りん光を発する材料を「りん光
発光材料」と称する。本発明の発光素子は少なくとも１
種のりん光発光材料を含む。本発明で用いるりん光発光
材料は特に限定されないが、遷移金属錯体が好ましい。
遷移金属錯体の中心金属は特に限定されず、好ましくは
イリジウム、白金、レニウム又はルテニウムであり、よ
り好ましくはイリジウム又は白金であり、特に好ましく
はイリジウムである。遷移金属錯体の中でも、オルトメ
タル化錯体が非常に好ましく使用できる。オルトメタル
化錯体（Orthometalated Complex）とは、山本明夫著
「有機金属化学基礎と応用」, 150頁及び232頁, 裳華
房社（1982年）、H. Yersin著「Photochemistry and Ph
otophysics of Coordination Compounds」, 71〜77頁及
び135〜146頁, Springer-Verlag社（1987年）等に記載
されている化合物群の総称である。

【００２５】上記りん光発光材料は、20℃でのりん光量
子収率が70％以上であり、かつりん光λ_max（発光極大
値）が495nm以下であるのが好ましく、20℃でのりん光
量子収率が80％以上であり、かつりん光λ_maxが490nm以
下であるのがより好ましく、20℃でのりん光量子収率が
85％以上であり、かつりん光λ_maxが480nm以下であるの
が特に好ましい。

【００２６】本発明の発光素子のシステム、駆動方法、
利用形態等は特に限定されないが、化合物(1)を電荷輸
送材料として利用する形態、及び化合物(1)とりん光発
光材料を同一層に用いる形態が好ましい。化合物(1)と
りん光発光材料を同一層に使用する場合は化合物(1)は
主としてホスト材料として機能する。代表的な発光素子
として、有機EL（エレクトロルミネッセンス）素子を挙
げることができる。

【００２７】本発明の発光素子は、一対の電極（陽極及
び陰極）間に、発光層又は発光層を含む複数の有機化合
物層を有する。この発光層又は複数の有機化合物層のう
ち少なくとも一層は化合物(1)を含有する。化合物(1)を
含有する層における該化合物の質量比は、例えば化合物
(1)をホスト材料として使用する場合、好ましくは50〜9
9.9質量％であり、より好ましくは60〜99質量％であ
る。電荷輸送材料として使用する場合には、好ましくは
50〜100質量％であり、より好ましくは60〜100質量％で
ある。

【００２８】化合物(1)を含有する層の形成方法は特に
限定されず、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、印刷法等の方法が使用可能である。中でも、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。

【００２９】本発明の発光素子は、発光層に加えて正孔
注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層
等を含んでいてよく、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。化合物(1)はこれらの層
のいずれに含まれていてもよい。

【００３０】本発明の発光素子においては、陰極と発光
層の間に5.9eV以上のイオン化ポテンシャルを有する化
合物を含有する層を設置するのが好ましい。このイオン
化ポテンシャルは6.0eV以上であるのが特に好ましく、
このような層は電子輸送層であることが特に好ましい。

【００３１】本発明の発光素子の発光極大波長は、青色
色純度の観点から好ましくは390〜495nmであり、より好
ましくは400〜490nmである。また、本発明の発光素子は
500nm以上にも発光極大波長を有してよく、白色発光素
子であってもよい。青色色純度の観点から、発光のCIE
色度値のx値は好ましくは0.22以下、より好ましくは0.2
0以下であり、発光のCIE色度値のy値は好ましくは0.53
以下、より好ましくは0.50以下である。また、青色色純
度の観点から発光スペクトルの半値幅は好ましくは100n
m以下、より好ましくは90nm以下、更に好ましくは80nm
以下、特に好ましくは70nm以下である。以下、本発明の
発光素子の各層について詳述する。

【００３２】(A)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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】(B)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からな
る合金及び混合金属、リチウム及びアルミニウムからな
る合金及び混合金属、マグネシウム及び銀からなる合金
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からなる合金又は混合金
属、或いはマグネシウムと銀からなる合金又は混合金属
からなるのがより好ましい。

【００３６】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。

【００３７】(C)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、有機シラン、上記化合物(1)、これらの誘導
体、カーボン等が挙げられる。

【００３８】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。

【００３９】(D)発光層発光素子に電界を印加すると、発光層において陽極、正
孔注入層又は正孔輸送層から注入された正孔と、陰極、
電子注入層又は電子輸送層から注入された電子とが再結
合し、光を発する。発光層をなす材料は、電界印加時に
陽極等から正孔を受け取る機能、陰極等から電子を受け
取る機能、電荷を移動させる機能、及び正孔と電子の再
結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成す
ることができるものであれば特に限定されない。発光層
の材料としては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-キノリノール誘導体の金属錯体
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等）、有機シラン、遷移金
属錯体（イリジウムトリスフェニルピリジン錯体、白金
ポルフィリン錯体等）、これらの誘導体等が使用でき
る。ただし、発光層をなす材料の少なくとも１つは、り
ん光発光材料である。

【００４０】発光層は単一の材料で形成しても複数の材
料で形成してもよい。発光層は１つであっても複数であ
ってもよい。発光層が複数の場合も、それぞれの発光層
は単一の材料で形成しても複数の材料で形成してもよ
い。また、複数の発光層がそれぞれ異なる発光色で発光
し白色等を発してもよく、単一の発光層が白色発光して
もよい。

【００４１】発光層の形成方法は特に限定されず、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（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、LB
法、転写法等が使用可能である。中でも抵抗加熱蒸着法
及びコーティング法が好ましい。発光層の膜厚は特に限
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。

【００４２】(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。その具体例としては、トリアゾー
ル、オキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、
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、ペリレン等の芳香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）、有
機シラン、上記化合物(1)、これらの誘導体等が挙げら
れる。

【００４３】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。

【００４４】(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）、窒化物（SiN_x、SiO_xN_y
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。

【００４５】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、印刷法、転写法等が適用できる。

【００４６】

【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。

【００４７】合成例１ (1-2)の合成 0.5gの1-エチニルベンゼン及び1.88gのテトラフェニル
シクロペンタジエノンに20mlのo-キシレンを加え、還流
下で撹拌した。３時間撹拌した後、得られた反応液を室
温に冷却し、これに100mlのメタノールを加え、析出し
た固体をろ別し、再結晶（クロロホルム／メタノール
系）で３回精製し、1.9gの(1-2)を白色固体として得
た。得られた(1-2)のマススペクトルを測定し、その構
造を確認した。

【００４８】

【化14】

【００４９】合成例２ (1-26)の合成 0.5gの1,3,5-トリス(フェニルエチニル)ベンゼン及び0.
51gのテトラフェニルシクロペンタジエノンに20mlのジ
フェニルエーテルを加え、還流下で撹拌した。３時間撹
拌した後、得られた反応液を室温に冷却し、これに100m
lのメタノールを加え、析出した固体をろ別し、シリカ
ゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）で精製
し、再結晶（クロロホルム／メタノール系）で精製し
て、0.8gの(1-26)を白色固体として得た。得られた(1-2
6)のマススペクトルを測定し、その構造を確認した。

【００５０】

【化15】

【００５１】比較例１洗浄したITO基板を蒸着装置に入れ、TPD（N,N'-ジフェ
ニル-N,N'-ジ(m-トリル)-ベンジジン）を40nm蒸着し、
この上に下記化合物a及びbを17対１の質量比で20nm共蒸
着し、更にこの上に下記アゾール化合物cを40nm蒸着し
た。得られた有機薄膜上に発光面積が４mm×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50
nm共蒸着した後、銀を50nm蒸着して比較例１の発光素子
を作製した。

【００５２】

【化16】

【００５３】得られた比較例１の発光素子に、東陽テク
ニカ製「ソースメジャーユニット2400型」を用いて直流
定電圧を印加して発光させ、その発光輝度をトプコン社
製「輝度計BM-8」を用いて測定し、発光波長を浜松フォ
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。その結果、色度値（0.21，0.53）の青色発
光が得られ、外部量子効率は1.2％であった。なお、外
部量子効率は発光輝度、発光スペクトル、電流密度及び
比視感度曲線より算出した。

【００５４】比較例２化合物bに替えて下記化合物fを用いたこと以外は上記比
較例１と同様にして、比較例２の発光素子を作製した。
比較例２の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較例１
と同様に測定した結果、色度値（0.18，0.38）の青色発
光が得られ、外部量子効率は0.3％であった。

【００５５】

【化17】

【００５６】実施例１化合物aに替えて化合物(1-1)を用いたこと以外は上記比
較例１と同様にして、実施例１の発光素子を作製した。
実施例１の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較例１
と同様に測定した結果、色度値（0.19，0.51）の青色発
光が得られ、外部量子効率は8.3％であった。

【００５７】実施例２化合物aに替えて化合物(1-1)を用いたこと以外は上記比
較例２と同様にして、実施例２の発光素子を作製した。
実施例２の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較例１
と同様に測定した結果、色度値（0.15，0.37）の青色発
光が得られ、外部量子効率は6.3％であった。

【００５８】実施例３化合物aに替えて化合物(1-26)を用いたこと以外は上記
比較例１と同様にして、実施例３の発光素子を作製し
た。実施例３の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較
例１と同様に測定した結果、色度値（0.20，0.51）の青
色発光が得られ、外部量子効率は8.0％であった。

【００５９】実施例４化合物aに替えて化合物(1-18)を用いたこと以外は上記
比較例１と同様にして、実施例４の発光素子を作製し
た。実施例４の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較
例１と同様に測定した結果、色度値（0.20，0.52）の青
色発光が得られ、外部量子効率は5.1％であった。

【００６０】実施例５化合物aに替えて化合物(1-1)を用い、化合物cに替えて
下記化合物dを用いたこと以外は上記比較例１と同様に
有機薄膜を形成した。得られた有機薄膜上に発光面積が
４mm×５mmとなるようにパターニングしたマスクを設置
し、蒸着装置内でフッ化リチウムを３nm蒸着した後、ア
ルミニウムを60nm蒸着して実施例５の発光素子を作製し
た。実施例５の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較
例１と同様に測定した結果、色度値（0.21，0.51）の青
色発光が得られ、外部量子効率は10.0％であった。

【００６１】

【化18】

【００６２】実施例６化合物aに替えて化合物(1-1)を用い、化合物cに替えて
化合物dを用いたこと以外は上記比較例２と同様に有機
薄膜を形成した。得られた有機薄膜上に発光面積が４mm
×５mmとなるようにパターニングしたマスクを設置し、
蒸着装置内でフッ化リチウムを３nm蒸着した後、アルミ
ニウムを60nm蒸着して実施例６の発光素子を作製した。
実施例６の発光素子の発光輝度及び発光波長を比較例１
と同様に測定した結果、色度値（0.16，0.36）の青色発
光が得られ、外部量子効率は8.2％であった。

【００６３】実施例７洗浄したITO基板を蒸着装置に入れ、TPDを40nm蒸着し、
この上に化合物(1-21)及び下記化合物gを17対１の質量
比で５nm共蒸着し、この上に化合物(1-1)及び化合物bを
17対１の質量比で15nm共蒸着し、更にこの上にアゾール
化合物dを40nm蒸着した。得られた有機薄膜上に発光面
積が４mm×５mmとなるようにパターニングしたマスクを
設置し、蒸着装置内でフッ化リチウムを３nm蒸着した
後、アルミニウムを60nm蒸着して実施例７の発光素子を
作製した。実施例７の発光素子の発光輝度及び発光波長
を比較例１と同様に測定した結果、色度値（0.31，0.3
2）の白色発光が得られ、この発光素子の外部量子効率
を算出したところ、φ_EL＝5.2％であった。

【００６４】

【化19】

【００６５】実施例８ Baytron P（PEDOT−PSS（ポリエチレンジオキシチオフ
ェン−ポリスチレンスルホン酸ドープ体）溶液、バイエ
ル社製）を洗浄したITO基板上にスピンコート（1000rp
m、30sec）し、150℃で1.5時間、真空乾燥して膜厚70nm
の有機層を得た。次に、18mgの化合物(1-26)及び２mgの
化合物bを1.5mlのジクロロエタンに溶解し、これを上記
有機層の上にスピンコートして110nmの有機薄膜を得
た。これを蒸着装置に入れ有機薄膜上に化合物dを40nm
真空蒸着した後、発光面積が４mm×５mmとなるようにパ
ターニングしたマスクを設置し、蒸着装置内でフッ化リ
チウムを３nm蒸着した後、アルミニウムを60nm蒸着して
実施例８の発光素子を作製した。実施例８の発光素子の
発光輝度及び発光波長を比較例１と同様に測定した結
果、青色発光が得られ、最高輝度は1100cd/m²であっ
た。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の発光素子
は外部量子効率が高く発光特性に優れており、色純度の
高い青色発光素子や白色発光素子に適用できるため、表
示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明
光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看
板、インテリア、光通信等に好適に使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/22 Ｈ０５Ｂ 33/22 ＤＦターム(参考） 3K007 AB04 AB13 BB05 CA01 CA05 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 FA02 FA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に発光層又は発光層を含む
複数の有機化合物層を有する発光素子において、下記一
般式(1)で表される化合物を少なくとも１種含み、かつ
三重項励起状態からの発光を利用することを特徴とする
発光素子。【化１】一般式(1)中、Ar¹¹、Ar¹²、Ar¹³、Ar¹⁴及びAr¹⁵はそれ
ぞれアリール基又はヘテロアリール基を表し、Arはアリ
ール基を表し、R¹は置換基を表し、n¹は０以上の整数を
表す。
【請求項２】請求項１に記載の発光素子において、前
記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表され
ることを特徴とする発光素子。【化２】一般式(2)中、Ar²¹、Ar²²、Ar²³、Ar²⁴及びAr²⁵はそれ
ぞれアリール基又はヘテロアリール基を表し、R²¹は水
素原子又は置換基を表す。
【請求項３】請求項２に記載の発光素子において、前
記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(3)で表され
ることを特徴とする発光素子。【化３】一般式(3)中、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴、R¹⁵及びR¹⁶はそれ
ぞれ置換基を表し、n¹¹、n¹²、n¹³、n¹⁴、n¹⁵及びn¹⁶は
それぞれ０〜５の整数を表す。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発光素
子において、390〜495nmに発光極大波長を有することを
特徴とする発光素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の発光素
子において、遷移金属錯体の三重項励起状態からの発光
を利用することを特徴とする発光素子。