JP2004103576A

JP2004103576A - 発光素子

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Publication number: JP2004103576A
Application number: JP2003297391A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ise; 伊勢　俊大
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP4272953B2

Abstract

【課題】　高い発光輝度、発光効率を示し、色純度（特に青色）に優れ、かつ耐久性に優れた発光素子を提供する。
【解決手段】　一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する発光素子であって、該有機層の少なくとも一層が、実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする発光素子である。
【選択図】　　なし

Description

　本発明は、発光素子に関するものであり、特に高輝度で発光効率が高く、耐久性に優れる発光素子に関するものである。

　有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧駆動で高輝度の発光が得られることから、近年活発な研究開発が行われている。一般に有機ＥＬ素子は、発光層及び該層を挟んだ一対の対向電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子からの発光を利用するものである。

　近年、有機ＥＬ素子の高効率化が進み、イリジウム錯体を発光材料に用いた有機ＥＬ素子の外部量子効率は、従来の限界とされていた５％を超え、８％に到達している（非特許文献１参照）。
　一方、炭素原子及びフッ素原子のみから構成される材料を用いた有機ＥＬ素子が開示されている（特許文献１参照）。
　しかしながら、従来の有機ＥＬ素子における耐久性は充分ではなく、高い発光輝度、発光効率を示し、かつ耐久性に優れた有機ＥＬ素子の開発が切望されているのが現状である。

　しかしながら、従来の有機ＥＬ素子における耐久性は充分ではなく、高い発光輝度、発光効率を示し、かつ耐久性に優れた有機ＥＬ素子の開発が切望されているのが現状である。
特開２００１−２４７４９８号公報Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，７５巻，４頁，１９９９年発行

　従って、本発明の目的は、高い発光輝度、発光効率を示し、色純度（特に青色）に優れ、かつ耐久性に優れた発光素子を提供することにある。

　前記課題は、以下の手段により達成された。
　＜１＞　一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する発光素子であって、該有機層の少なくとも一層が、実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする発光素子である。

　＜２＞　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子及び窒素原子から構成される化合物が、下記一般式（Ａ）で表される化合物であることを特徴とする前記＜１＞に記載の発光素子である。

　一般式（Ａ）中、Ｘは、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子からなる群から選ばれる原子のみで構成される芳香環基又はヘテロ環基を表す。Ｒは、炭素原子及びフッ素原子のみから構成される基、又は、炭素原子、フッ素原子及び窒素原子のみから構成される基を表す。ｎは１以上の整数を表す。但し、Ｘに窒素原子が含まれない場合、少なくとも一つのＲは少なくとも一つの窒素原子を含む。

　＜３＞　前記一般式（Ａ）で表される化合物が、下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする前記＜２＞に記載の発光素子である。

　一般式（Ｉ）中、Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³は、炭素原子及びフッ素原子のみからなるアリール基を表す。

　＜４＞　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物のガラス転移温度が、１３０℃以上、４００℃以下であることを特徴とする前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の発光素子である。

　＜５＞　励起三重項状態からの発光を利用することを特徴とする前記＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の発光素子である。

　＜６＞　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物の最低励起三重項エネルギー準位が、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることを特徴とする前記＜５＞に記載の発光素子である。

　本発明の発光素子によれば、高い発光輝度、発光効率を示し、色純度（特に青色）が高く、かつ耐久性に優れた発光素子を提供することができる。

　以下、本発明の発光素子について詳細に説明する。
　本発明の発光素子は、一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する発光素子であって、該有機層の少なくとも一層が、実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物（以下、適宜「特定の化合物」と称する。）を少なくとも一種含有することを特徴とする。

　前記特定の化合物おいて「実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される」とは、当該化合物中に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子以外の原子、即ち、水素原子を始めとする他の原子を全く含まないことが最も好ましいことを意味する。但し、水素原子に関しては、当該化合物中に含まれる炭素原子６個につき水素原子が２個以下（より好ましくは１個以下）程度が含まれるものであっても、本発明の効果を充分に発揮することができる。

　前記特定の化合物において、分子内に含まれる炭素原子数に対するフッ素原子数の割合は、５５％以上９０％以下が好ましく、５７％以上８８％以下がより好ましく、６０％以上８５％以下がさらに好ましい。

　前記特定の化合物のガラス転移温度（Ｔｇ）としては、発光素子の耐久性を勘案すると、１３０℃以上４００℃以下であることが好ましく、より好ましくは１３５℃以上４００℃以下であり、さらに好ましくは１４０℃以上４００℃以下であり、特に好ましくは１５０℃以上４００℃以下であり、最も好ましくは１６０℃以上４００℃以下である。
　ここで、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、示差熱分析（ＤＴＡ）などの熱測定や、Ｘ線回折（ＸＲＤ）、偏光顕微鏡観察などにより確認することができる。

　本発明の発光素子は、後述するごとく、励起一重項状態からの発光を利用するものでも、励起三重項状態からの発光を利用するものでもいずれでもよいが、励起三重項状態からの発光を利用する発光素子である場合には、前記特定の化合物の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ₁準位）は、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下が好ましく、より好ましくは６７ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８０．７３ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下であり、さらに好ましくは６９ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８９．１１ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下であり、特に好ましくは７１ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２９７．４９ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下である。

　以下、前記実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物（特定の化合物）について、詳細に説明する。

＜一般式（Ａ）で表される化合物＞
　本発明で用いられる前記特定の化合物のうち好ましくは、下記一般式（Ａ）で表される化合物である。

　一般式（Ａ）で表される化合物について説明する。
　前記Ｘで表される炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から選ばれる原子のみから構成される芳香環基又はヘテロ環基は、単環でも縮環でもよい。具体的には、トリアジン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環、テトラジン環、キノリン環、キノキサリン環、アクリジン環、フェナントロリン環、テトラアザアントラセン環、ヘキサアザトリフェニレン環、ピロール環、インドール環、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、ピレン環、ペリレン環などが挙げられる。これらの中でも、好ましくは、含窒素ヘテロ環であり、より好ましくはトリアジン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環であり、さらに好ましくはトリアジン環、ピラジン環であり、特に好ましくはトリアジン環である。

　前記Ｘにおいて、前記Ｒが置換していない総てのＸが有する炭素原子は、実質的にフッ素原子に置換されている。前記Ｒで表される炭素原子及びフッ素原子から構成される基、又は、炭素原子、フッ素原子及び窒素原子から構成される基は、互いに同一でも異なっていてもよい。但し、前記Ｘに窒素原子が含まれない場合、少なくとも一つのＲは、少なくとも一つの窒素原子を含む。

　前記Ｒで表される基としては、実質的に総ての水素原子がフッ素原子に置換されたアルキル基（好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１０、さらに好ましくは炭素数１〜６であり、例えばトリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリデカフルオロヘキサンなどが挙げられる）、実質的に総ての水素原子がフッ素原子に置換されたアリール基（好ましくは炭素数６〜４５、より好ましくは炭素数６〜３５、さらに好ましくは炭素数１〜２５であり、例えば、ペルフルオロフェニル基、ペルフルオロビフェニル基、ペルフルオロナフチル基、ペルフルオロアントラセニル基、ペルフルオロフェナントリル基、ペルフルオロピレニル基、ペルフルオロナフタセニル基、ペルフルオロペリレニル基等が挙げられる）、実質的に総ての水素原子がフッ素原子に置換されたヘテロ環基（好ましくは炭素数４〜４０、より好ましくは炭素数４〜３５、さらに好ましくは炭素数３〜２５であり、例えばペルフルオロピリジニル基、ペルフルオロキノリル基、ペルフルオアクリジニル基、ペルフルオロチエニル基などが挙げられる）などが挙げられ、好ましくは実質的にすべての水素原子がフッ素原子に置換されたアリール基である。

　前記ｎは１以上の整数を表す。前記ｎは、好ましくは２以上の整数を表し、より好ましくは３以上の整数を表す。

　一般式（Ａ）で表される化合物として、より好ましくは、以下に述べる一般式（Ｉ）で表される化合物である。

＜一般式（Ｉ）で表される化合物＞
　本発明において用いられる前記特定の化合物のうち好ましくは、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が挙げられる。

　以下、一般式（Ｉ）で表される化合物について詳細に説明する。
　前記Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³で表される、炭素原子及びフッ素原子のみからなるアリール基は、互いに同一でも異なっていてもよく、また単環でも二つ以上の環が縮環した縮合環であってもよい。

　前記Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³として好ましくは、ペルフルオロフェニル基、ペルフルオロビフェニル基、ペルフルオロナフチル基、ペルフルオロアントラセニル基、ペルフルオロフェナントリル基、ペルフルオロピレニル基、ペルフルオロナフタセニル基、ペルフルオロペリレニル基等が挙げられ、好ましくはペルフルオロフェニル基、ペルフルオロビフェニル基、ペルフルオロナフチル基である。

　また、前記Ａｒ¹、Ａｒ²、Ａｒ³及びＡｒ⁴は、さらに任意の位置で炭素原子及びフッ素原子のみからなるアリール基により置換されていてもよく、置換基として用いられる炭素原子及びフッ素原子のみからなるアリール基としては、前記Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³で表される基として挙げたものが適用でき、好ましい範囲も同様である。

　以下に、本発明における特定の化合物の具体例（例示化合物（Ａ−１）〜（Ａ−６）、（Ｉ−１）〜（Ｉ−１０））を列挙するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　本発明において、一般式（Ａ）及び一般式（Ｉ）で表される化合物は、種々の公知の合成法にて合成することが可能である。例えば、モノメタル化したペルフルオロアリール誘導体（例えばペンタフルオロフェニルリチウム）と塩化シアヌルを反応させることにより合成できる。

　本発明の発光素子は、励起一重項状態からの発光を利用するものでも、励起三重項状態からの発光を利用するものでもいずれでもよい。本発明の発光素子としては、励起三重項状態からの発光を利用することが好ましい（発光層にリン光発光材料と、本発明に係る特定の化合物を含有することが好ましい）。なお、本発明において、励起一重項状態からの発光とは蛍光と同義であり、励起三重項状態からの発光とはりん光と同義である。

　本発明の発光素子が、励起三重項状態からの発光を利用する場合、りん光を発する材料（以下、適宜「りん光発光材料」と称する。）としては、特に限定されないが、好ましくは遷移金属錯体であり、より好ましくはイリジウム、白金、レニウム、ルテニウム錯体であり、さらに好ましくはイリジウム、白金錯体であり、特に好ましくはイリジウム錯体である。前記遷移金属錯体の中でも、特に好ましくはオルトメタル化錯体である。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」の１５０頁及び２３２頁（裳華房、１９８２年）やH. Yersin著「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」７１〜７７頁及び１３５〜１４６頁（Springer-Verlag、１９８７年）等に掲載されている化合物群の総称である。

　上記りん光発光材料としては、２０℃でのりん光量子収率が７０％以上であるのが好ましく、より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは８５％以上である。この場合、りん光量子収率の最大値は１００％であり、最も好ましくは１００％である。また、りん光極大波長は３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であるのが好ましく、より好ましくは３０５ｎｍ以上、４９５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３１０ｎｍ以上、４９０ｎｍ以下であり、特に好ましくは３１５ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下である。

　本発明の発光素子の発光素子システムとしては、有機ＥＬ素子が好ましい。該有機ＥＬ素子において、前記特定の化合物は、電子輸送材料（正孔阻止材料を含む）、又は発光材料と同一層に使用されるホスト材料として用いる形態が好ましく、電子輸送材料として用いる形態が最も好ましい。

　本発明の発光素子の構成要素に関してさらに詳細に説明する。
　本発明の発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に、発光層または発光層
　上述のごとく、本発明の発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有し、該有機層の少なくとも一層が、前記特定の化合物を含有することを特徴とする。

　前記特定の化合物（一般式（Ａ）及び／又は一般式（Ｉ）で表される化合物を含む）を含む有機層における該化合物の質量比は、電子輸送材料として用いる場合には、好ましくは６０〜１００質量％であり、さらに好ましくは７０〜１００質量％である。ホスト材料として用いる場合には、好ましくは５０〜９９．９質量％であり、さらに好ましくは６０〜９９質量％である。

　本発明の発光素子における有機層の形成方法は、特に限定されず、抵抗加熱蒸着法、電子写真法、電子ビーム法、スパッタリング法、分子積層法、塗布法（スプレーコート法、ディップコート法、含浸法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ロールブラッシュ法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、スピンコート法、フローコート法、バーコート法、マイクログラビアコート法、エアードクターコート、ブレードコート法、スクイズコート法、トランスファーロールコート法、キスコート法、キャストコート法、エクストルージョンコート法、ワイヤーバーコート法、スクリーンコート法等）、インクジェット法、印刷法、転写法などの方法が可能である。中でも素子の特性、製造の容易さ、コストなどを勘案すると、抵抗加熱蒸着法、塗布法、転写法が好ましい。
　発光素子が２層以上の積層構造を有する場合、上記方法を組み合わせて製造することも可能である。

　有機層の形成方法として、上記塗布法を用いる場合には、塗布液を調整する際に、各層に含有される材料と樹脂成分とを共に溶解又は分散することができる。このとき用いる樹脂成分としては、例えば、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、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、シリコン樹脂等が挙げられる。
　なお、本発明の発光素子は、通常、高い発光効率を得難い塗布法により発光層を形成した場合であっても、優れた発光特性を発揮することができるものである。

　本発明の発光素子おける有機層は、少なくとも発光層を含むが、このほか正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などを有していてもよい。また、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。前記特定の化合物は、これらの層のいずれに含まれていてもよい。以下、各層の詳細について説明する。

　正孔注入層、正孔輸送層の材料は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、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。具体例としては、カルバゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、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、芳香族ジメチリディン化合物、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、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、又はこれらの化合物の誘導体等が挙げられる。

　正孔注入層、正孔輸送層の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
　正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上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、電子輸送層の材料は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入され得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、例えばトリアゾール、トリアジン、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、シロール、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、８−キノリノール誘導体の金属錯体や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に代表される各種金属錯体、又は上記化合物の誘導体等が挙げられる。

　電子注入層、電子輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
　電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上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。

　発光層の材料としては、蛍光材料、りん光発光材料、電界印加時に陽極又は正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に、陰極又は電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光する機能を有する層を形成することができる材料であれば特に限定されない。

　発光層に用いる化合物としては、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、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体、フェニルピリジン誘導体の金属錯体、有機金属錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体等、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のポリマー化合物、又は上記化合物の誘導体等が挙げられる。
　但し、発光層に含まれる材料のうち、少なくとも一種は、前記したりん光発光材料であることが好ましい。

　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の範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。

　保護層の材料としては、水分や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しているものであればよい。
　その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の金属酸化物、ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂等の金属フッ化物、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挙げられる。

　保護層の形成方法についても特に限定はなく、例えば、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（分子線エピタキシー）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、電子写真法を適用できる。

　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。
　陽極の材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又は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以上の材料である。具体例としては、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）等の導電性金属酸化物、或いは金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物、又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの混合物・積層物等が挙げられる。好ましくは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高伝導性、透明性等の観点からＩＴＯが好ましい。

　陽極の膜厚は、材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍである。

　陽極は、通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板等の上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカ等のバリアコートを施したものを使用することが好ましい。基板の厚みは機械的強度を保つのに充分な厚みであれば特に制限はないが、ガラスを用いる場合には、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは０．７ｍｍ以上のものを用いる。

　陽極の作製には、材料によって種々の方法が用いられるが、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、イオンプレーティング法、化学反応法（ゾル−ゲル法等）、スプレー法、ディップ法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＩＴＯ分散物の塗布等の方法で膜形成される。
　陽極は、洗浄その他の処理により、素子の駆動電圧を下げ、発光効率を高めることも可能である。例えばＩＴＯの場合、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理等が効果的である。

　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り、電子注入層、電子輸送層、発光層等の陰極と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ばれる。
　陰極の材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を用いることができる。具体例としては、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）又はそのフッ化物、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金又はそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属が挙げられる。これらの中でも、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以下の材料であり、より好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金又はそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金又はそれらの混合金属等である。

　陰極の膜厚は、材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。

　陰極の作製には、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法等の方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、複数の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能であり、また予め調整した合金を蒸着させてもよい。
　陽極及び陰極のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。

　本発明の発光素子は、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、光通信などに好適に利用できる。

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

［合成例１］
＜例示化合物（Ｉ−１）の合成＞
　ペンタフルオロベンゼン（東京化成）５．０ｇをテトラヒドロフラン１２０ｍＬに溶解させ、溶液を−７０℃に冷却した。ｎ−ブチルリチウム/ｎ−ヘキサン溶液（１．６Ｍ）（和光純薬）１８．６ｍＬを３０分かけてゆっくりと滴下し、滴下終了後、−７０℃で３０分攪拌した。塩化シアヌル（東京化成）１．８３ｇのテトラヒドロフラン５０ｍＬ溶液を−７０℃で滴下した後、室温まで昇温し、室温で１時間攪拌した。反応混合物を水に投入し、析出した白色固体を濾取し、水およびメタノール、クロロホルムでよく洗浄した。乾燥後マススペクトルにより例示化合物（Ｉ−１）の構造を確認した。

［実施例１］
＜有機ＥＬ素子の作製＞
　２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板上にＩＴＯを１５０ｎｍの厚さで成膜したもの（東京三容真空（株）製）を透明支持基板とした。この透明支持基板をエッチング、洗浄後、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）−ベンジジン）を５０ｎｍ蒸着し、この上に下記化合物ａ及び化合物ｂを３４：２の質量比で３６ｎｍ蒸着し、さらにこの上に、例示化合物（Ｉ−１）を３６ｎｍ蒸着した。
　得られた有機薄膜上に、パターニングしたマスク（発光面積が４ｍｍ×５ｍｍとなる）を装着し、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１の有機ＥＬ素子を作製した。

＜評価＞
−評価方法−
　得られた有機ＥＬ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ＥＬ素子に印加し、発光させ、その輝度をトプコン社の輝度計ＢＭ−８、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。
−評価結果−
　ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．１９，０．４８）の発光が得られ、外部量子効率は７．６％であった（励起三重項状態からの発光）。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様に評価を行ったところ、外部量子効率は７．４％であった。

［比較例１］
　例示化合物（Ｉ−１）の代わりに、下記化合物ｃを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例１の有機ＥＬ素子を作製した。

　有機ＥＬ素子を、実施例１と同様に評価したところ、ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．２４，０．５５）の発光が得られ、外部量子効率は１．７％であった。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様に評価を行ったところ、外部量子効率は０．４％であった。

［実施例２］
　実施例１と同様に洗浄したＩＴＯ基板に、α−ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（α−ナフチル）−ベンジジン）を４０ｎｍ蒸着し、この上に下記化合物ｄ（青色発光材料）を２０ｎｍ蒸着し、この上に例示化合物（Ｉ−１）を４０ｎｍ蒸着した。得られた有機薄膜上にパターニングしたマスク（発光面積が４ｍｍ×５ｍｍとなる）を装着し、マグネシウム：銀＝１０：１を５０ｎｍ共蒸着した後、銀５０ｎｍを蒸着し、実施例２の有機ＥＬ素子を作製した。

　得られた有機ＥＬ素子を、実施例１と同様に評価したところ、ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．１５，０．２８）の発光が得られ、外部量子効率３．０％であった（励起一重項状態からの発光）。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様の評価を行ったところ、外部量子効率は２．７％であった。

［比較例２］
　例示化合物（Ｉ−１）の代わりに、前記化合物ｃを用いた以外は、実施例２と同様にして比較例２の有機ＥＬ素子を作製した。

　得られた有機ＥＬ素子を、実施例１と同様に評価したところ、ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．２５，０．４７）の発光が得られ、外部量子効率は１．８％であった。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様に評価を行ったところ、外部量子効率は１．０％であった。

［実施例３］
　実施例１と同様にして洗浄したＩＴＯ基板に、ＢａｙｔｒｏｎＰ（バイエル社製）をスピンコートにより塗布し、１５０℃で１．５時間、真空乾燥して膜厚７０ｎｍの薄膜を得た。この上に、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）４０ｍｇ、化合物ｂ１ｍｇをジクロロエタン２．５ｍＬに溶解した溶液をスピンコートし、１００ｎｍの膜厚に成膜した。さらにこの上に例示化合物（Ｉ−１）を４０ｎｍ蒸着した。得られた有機薄膜上にパターニングしたマスク（発光面積が４ｍｍ×５ｍｍとなる）を装着し、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３の有機ＥＬ素子を作製した。

　得られた有機ＥＬ素子を、実施例１と同様に素子評価したところ、ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．１９，０．５０）の発光が得られ、外部量子効率１．５％であった（励起三重項状態からの発光）。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様の評価を行ったところ、外部量子効率は１．３％であった。

［比較例３］
　例示化合物（Ｉ−１）の代わりに、前記化合物ｃを用いた以外は、実施例３と同様にして比較例３の有機ＥＬ素子を作製した。

　得られた有機ＥＬ素子を、実施例１と同様に評価したところ、ＣＩＥ色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．２５，０．５３）の発光が得られ、外部量子効率は０．２％であった。
　この素子を室温で一週間放置後に、同様に評価を行ったが、素子は発光しなかった。

　実施例１〜３及び比較例１〜３の結果より、本発明の発光素子は、発光特性（高輝度、高発光効率、高い色純度）に優れ、かつ耐久性に優れたものであることが判った。
　即ち、本発明の発光素子は、励起三重項状態からの発光を利用する場合でも、励起一重項状態からの発光を利用する場合でも、また、発光層を通常発光効率が低い塗布法で作製した場合でも、外部量子効率が高く、発光特性に優れ、かつ耐久性にも優れた発光素子であることが判った。さらには、発光色の色純度（特に青色）も向上した発光素子であることが判った。

Claims

　一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する発光素子であって、該有機層の少なくとも一層が、実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする発光素子。
　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子及び窒素原子から構成される化合物が、下記一般式（Ａ）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。

（一般式（Ａ）中、Ｘは、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子からなる群から選ばれる原子のみで構成される芳香環基又はヘテロ環基を表す。Ｒは、炭素原子及びフッ素原子のみから構成される基、又は、炭素原子、フッ素原子及び窒素原子のみから構成される基を表す。ｎは１以上の整数を表す。但し、Ｘに窒素原子が含まれない場合、少なくとも一つのＲは少なくとも一つの窒素原子を含む。）
　前記一般式（Ａ）で表される化合物が、下記一般式（Ｉ）で表されることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。

（一般式（Ｉ）中、Ａｒ¹、Ａｒ²及びＡｒ³は、炭素原子及びフッ素原子のみからなるアリール基を表す。）
　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物のガラス転移温度が、１３０℃以上、４００℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子。
　励起三重項状態からの発光を利用することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子。
　前記実質的に、炭素原子、フッ素原子、及び窒素原子から構成される化合物の最低励起三重項エネルギー準位が、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３９８．０５ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。