JP2006100756A - 有機電界発光素子および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率および色純度が十分に良好で、かつ信頼性のより高い緑色の有機電界発光素子、およびこれを用いてなる表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】陽極となる株電極４と陰極となる上部電極６との間に少なくとも発光層５０３を挟持してなる有機電界発光素子３において、発光層５０３がフルオランテン誘導体を含有して緑色に発光することを特徴としている。このフルオランテン誘導体は、発光層５０にゲストとして導入されている。また、発光層５０３には、フルオランテン誘導体の吸収スペクトルに対して、蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料、例えばアリールアントラセン誘導体が含有されている。そして、表示措置１は、この有機電界発光素子３を緑色発光素子として基板２上に配列してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機電界発光素子および表示装置に関し、特には緑色に発光する有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置に関する。

１９８７年にＥａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ社のＴａｎｇらが、低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表して以来、ブラウン管（ＣＲＴ）に代わる表示装置として、有機電界発光素子を用いた表示装置の研究、開発が盛に行われている。有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に有機材料からなる発光層を狭持してなる自発光型の表示素子であり、これを用いた表示装置は低消費電力での駆動によるフラット表示が可能となる。

このような表示装置においてフルカラーディスプレイを実現する上では、発光効率、色純度、および信頼性の高い三原色（赤色、緑色、青色）の発光材料を用いることが不可欠である。これらのうち緑色の発光材料は、前述のＴａｎｇらの発表以来、最も古くから研究されており、発光効率を向上させる手法として下記に示す様々な手法が提案されている。

例えば、Ａｌｑ３からなるホスト材料に、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体、またはピラン誘導体をゲスト材料（ドーパント）として添加した発光材料を用いて発光層を構成する素子構造が提案されている（下記非特許文献１参照）。そして、これまでにおいては、Ａｌｑ３にＤＭＱＡ（N,N'-Dimethyl-quinacridone）をドープして発光層とした素子構造において、発光効率６〜８Ｃｄ／Ａ、半減寿命７０００〜８０００ｈ（初期輝度約１４００Ｃｄ／ｍ２）の達成が報告されている（下記非特許文献２参照）。

また、イリジウム（Ｉｒ）錯体をドーパントとして用いて発光層を構成する燐光発光素子が提案されている（下記非特許文献３参照）。具体的には、ドーパントとホストとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃（Tris[2-(2-pyridinyl)phenyl-C,N]-iridium; Tris(2-phenylpyridine)iridium (III)）とＣＢＰ（4,4'-Bis(carbazol-9-yl) biphenyl）の組合せが広く研究されており、発光効率は２０〜４０Ｃｄ／Ａと非常に高い値が報告されており、発光効率１９Ｃｄ／Ａ、半減寿命４０００ｈ（初期輝度１０００Ｃｄ／ｍ²）の達成が報告されている（下記非特許文献４参照）。

さらにまた、アリールアミン系化合物を用いた素子についても開示されており、発光効率は２〜６Ｃｄ／Ａ程度、半減寿命も最高で７００ｈ（初期輝度３００Ｃｄ／ｍ²）と報告されている（下記特許文献１参照）。

そして、フルオランテン系化合物およびそれを用いた素子が開示されている（下記特許文献２，３参照）。

Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．（１９８９年），６５巻，３６１０頁 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．（１９９７年），７０巻，１６６５頁 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．（１９９９年），７５巻，５頁 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．（２００２年），８１巻，１６２頁 特開平８−１９９１６２ 特開平１０−１８９２４７ 特開２００２−６９０４４

しかしながら、上述した何れの構成の有機電界発光素子であっても、表示装置の実現に要求されている半減寿命１万時間以上（初期輝度１０００〜１５００Ｃｄ／ｍ²）の達成には至っておらず、発光効率および信頼性の点で未だに充分でない。

そこで本発明は、発光効率および色純度が十分に良好で、かつ信頼性のより高い緑色の有機電界発光素子、およびこれを用いてなる表示装置を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に狭持された発光層が、下記一般式（１）に示すフルオランテン誘導体を含有している緑色発光素子であることを特徴としている。

この一般式（１）中における２つのフルオランテンの各置換部位は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下（１〜６）のアルキル基（シクロアルキル基を含む）、炭素原子数６以下（１〜６）のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下（６〜１２）のアリール基で置換されて良い。

また、一般式（１）中のＡｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数２２以下（６〜２２）のアリーレン基を示している。

さらに、一般式（１）中のＡｒ₃およびＡｒ₄は_、それぞれ独立に炭素原子数１６以下（６〜１６）のアリール基を示している。

そして、上記各アリール基およびアリーレン基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数６以下（１〜６）のアルキル基（シクロアルキル基を含む）またはアルコキシ基でそれぞれ置換されていても良い。

上記一般式（１）のフルオランテン誘導体の一例としては、下記一般式（２）のフルオランテン誘導体を示すことができる。

この一般式（２）中における２つのフルオランテンにおける各置換部位Ｒ₁〜Ｒ₁₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下（１〜６）のアルキル基（シクロアルキル基を含む）、炭素原子数６以下（１〜６）のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下（６〜１２）のアリール基を示している。尚、上記一般式（１）のフルオランテン誘導体は、フルオランテンにおける窒素との結合位置が、一般式（２）の位置に限定されることはない。

以上のような一般式（１）で示されるフルオランテン誘導体の具体的な一例としては、例えば下記構造式（Ｆ１）に示すように、上記一般式（２）におけるＡｒ₁，Ａｒ₂のアリーレン基をフェニレン基、Ａｒ₃，Ａｒ₄のアリール基をフェニル基とした化合物を例示できる。そして、下記構造式（Ｆ２）〜（Ｆ４）に示すように、Ａｒ₃，Ａｒ₄のフェニル基の各置換部位を、さらにメチル基で置換した化合物であっても良い。尚、Ａｒ₃，Ａｒ₄のフェニル基の各置換部位は、炭素数６以下のアルキル基またはアルコキシ基であれば、２箇所以上がこれらの基（例えばメチル基）で置換されていても良い。

また、下記構造式（Ｆ５）〜（Ｆ９）に示すように、一般式（１）中のＡｒ₃，Ａｒ₄は、それぞれが独立に炭素原子数１６以下（好ましくは１４以下）のアリール基であれば、縮環式芳香族炭化水素基であっても良い。尚、Ａｒ₃，Ａｒ₄のアリール基は、炭素原子数１６以下（好ましくは１４以下）のアリール基として、ビフェニル基も含むこととする。このビフェニル基は、構造式（Ｆ９）に示すように、末端のフェニル基がオルト位に結合している構造の他、末端のフェニル基がメタ位またはパラ位に結合していても良い。

またさらに下記構造式（Ｆ１０）〜（Ｆ１２）に示すように、一般式（１）中のＡｒ₁，Ａｒ₂のアリーレン基およびＡｒ₃，Ａｒ₄のアリール基における各置換部位のそれぞれが、炭素数６以下のアルキル基で置換されていても良い。尚、Ａｒ₁，Ａｒ₂のアリーレン基およびＡｒ₃，Ａｒ₄のアリール基における各置換部位は、炭素数６以下のアルコキシ基で置換されても良い。また、Ａｒ₁，Ａｒ₂のアリーレン基およびＡｒ₃，Ａｒ₄のアリール基における２箇所以上の置換部位が、これらの基で置換されていても良い。

また、一般式（１）で示されるフルオランテン誘導体の具体的な一例としては、下記構造式（Ｆ１３）〜（Ｆ１４）に示すように、２つのフルオランテンの各置換部位が、炭素原子数６以下のアルキル基、または炭素原子数１２以下のアリール基で置換されても良い。尚、２つのフルオランテンの各置換部位は、炭素数６以下であればアルコキシ基で置換されても良い。また特に構造式（Ｆ１４）に示すように、２つのフルオランテンの各置換部位がアリール基で置換されている場合、このアリール基が、さらに炭素原子数６以下のアルキル基（またはアルコキシ基）で置換されていても良い。

さらに、一般式（１）で示されるフルオランテン誘導体の具体的な一例として、下記構造式（Ｆ１５）〜（Ｆ２０）に示すように、Ａｒ₁，Ａｒ₂のアリーレン基が、炭素原子数２２以下（好ましくは１６以下）の縮環式芳香族炭化水素基である場合が例示される。

また、上記一般式（１）のフルオランテン誘導体は、フルオランテンにおける窒素との結合位置が、上記構造式（Ｆ１）〜（Ｆ２０）で示した位置に限定されることはなく、例えば下記構造式（Ｆ２１）に示す位置であっても良く、さらに他の位置であっても良い。また、２つのフルオランテンがそれぞれ異なる位置で窒素に結合していても良い。

以上構造式（Ｆ１）〜構造式（Ｆ２１）で示した構造の他にも、本発明の有機電界発光素子の発光層に含まれるフルオランテン誘導体は、上記一般式（１）を満足する構造で有れば良く、例えば一般式（１）におけるＡｒ₁とＡｒ₂、さらにＡｒ₃とＡｒ₄が異なる基であっても良い。また、一般式（１）における２つのフルオランテンの各置換部位がそれぞれ異なる基であっても良い。

このような構成の発光層を備えた有機電界発光素子では、上記一般式（１）に示すフルオランテン誘導体を発光層に含有させたことにより、初期輝度が高く減衰率が低い緑色の波長領域の発光が得られる。

また特に、構造式（Ｆ１）〜構造式（Ｆ２１）の具体例に代表される上記一般式（１）のフルオランテン誘導体は、上述したように一般式（１）におけるＡｒ₁およびＡｒ₂が、炭素原子数１４以下（６〜１４）のアリーレン基であることが好ましい。また、Ａｒ₃およびＡｒ₄は、炭素原子数１４以下（６〜１４）のアリール基であることが好ましい。具体的には、一般式（１）に示すフルオランテン誘導体のアリール基およびアリーレン基は、それぞれがベンゼン、ナフタレン、アントラセン、およびビフェニルのうちの１つから誘導されることが好ましい。

このように一般式（１）におけるＡｒ₁，Ａｒ₂，Ａｒ₃，Ａｒ₄における炭素原子数および共役環の大きさを制限することにより、波長領域の短波長化および長波長化が防止される。また特に、Ａｒ₃，Ａｒ₄における炭素原子数を制限することにより、一般式（１）で示される分子全体の歪みによる発光波長領域の短波長化が防止される。これにより、色純度の高い緑色の波長領域の発光が得られることになる。

尚、上述した構成のフルオランテン誘導体は、発光層内に５０体積％よりも低い割合で、すなわちゲストとして導入されていることとする。

そして、このようなフルオランテン誘導体を含有する発光層には、フルオランテン誘導体の吸収スペクトルに対して、蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料が含有されていることとする。吸収スペクトルと蛍光スペクトルとの重なりは、大きいほど好ましく、これにより有機材料の蛍光スペクトルのエネルギーが、フルオランテン誘導体に移動し易くなり、発光効率が向上するからである。このような有機材料は、下記一般式（３）に示すアリールアントラセン誘導体からなる。

この一般式（３）中のＲ₁〜Ｒ₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下（１〜６）のアルキル基（シクロアルキル基を含む）またはアルコキシ基を示している。

また、一般式（３）中のＡｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数６０以下（６〜６０）のアリール基または環集合アリール基を示している。そして、これらのアリール基または環集合アリール基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数１２以下（１〜１２）のアルキル基（シクロアルキル基を含む）、アルコキシ基、炭素原子数６０以下の置換または無置換のエテニル基で置換されても良い。尚、置換エテニル基は、エテニル基の水素の一部または全部を、アルキル基、アリール基などの炭化水素基で置換した基であり、全体の炭素原子数が６０以下で有ればよい。

このようなアリールアントラセン誘導体の具体例の一部を、下記構造式（Ａ１）〜構造式（Ａ１３）に示す。

以上構造式（Ａ１）〜構造式（Ａ１３）で示した構造の他にも、本発明の有機電界発光素子の発光層に含まれるフルオランテン誘導体は、上記一般式（３）を満足する構造で有れば良い。

また、本発明は、上述した発光層を陽極と陰極との間に狭持してなる有機電界発光素子を基板上に複数配列して設けた表示装置でもある。

このような表示装置では、上述したように、輝度および色純度が高くかつ減衰率が低い有機電界発光素子を緑色発光素子として用いて表示装置が構成されるため、他の赤色発光素子および緑色発光素子と組み合わせることで、色再現性の高いフルカラー表示が可能になる。

以上説明したように本発明の有機電界発光素子によれば、上記一般式（１）に示すフルオランテン誘導体を発光層に含有させたことで、色純度が高く、また発光効率が良好で、さらに初期輝度が高くかつ減衰率が低いことにより信頼性の高い緑色の波長領域の発光が実現可能となる。

そして、本発明の表示装置によれば、上述したように色純度、発光効率、および信頼性の高い緑色発光素子となる有機電界発光素子と共に、赤色発光素子および青色発光素子を１組にして画素を構成することにより、色再現性の高いフルカラー表示が可能になる。

以下、本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置を模式的に示す断面図である。

この図に示す表示装置１は、基板２と、この基板２上に設けられた有機電界発光素子３とを備えている。有機電界発光素子３は、基板２上に、下部電極４、有機層５および上部電極６を順次積層してなり、基板２側または上部電極６側から発光を取り出す構成となっている。尚、この図においては、基板２上に１画素分の有機電界発光素子３を設けた構成を示しているが、この表示装置１は、複数の画素を備え、複数の有機電界発光素子３が各画素に配列形成されていることとする。

次に、この表示装置１を構成する各部の詳細な構成を、基板２、下部電極４および上部電極６、有機層５の順に説明する。

基板２は、ガラス、シリコン、プラスチック基板、さらにはＴＦＴ（thin film transistor）が形成されたＴＦＴ基板などからなり、特にこの表示装置１が基板２側から発光を取り出す透過型である場合には、この基板２は光透過性を有する材料で構成されることとする。

また基板２上に形成された下部電極４は、陽極または陰極として用いられるものである。尚、図面においては、代表して下部電極４が陽極である場合を例示した。

この下部電極４は、表示装置１の駆動方式によって適する形状にパターンニングされていることとする。例えば、この表示装置１の駆動方式が単純マトリックス方式である場合には、この下部電極４は例えばストライプ状に形成される。また、表示装置１の駆動方式が画素毎にＴＦＴを備えたアクティブマトリックス方式である場合には、下部電極４は複数配列された各画素に対応させてパターン形成され、同様に各画素に設けられたＴＦＴに対して、これらのＴＦＴを覆う層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール（図示省略）を介してそれぞれが接続される状態で形成されることとする。

一方、下部電極４上に有機層５を介して設けられる上部電極６は、下部電極４が陽極である場合には陰極として用いられ、下部電極４が陰極である場合には陽極として用いられる。尚、図面においては、上部電極６が陰極である場合が示されている。

そして、この表示装置１が、単純マトリックス方式である場合には、この上部電極６は例えば下部電極４のストライプと交差するストライプ状に形成され、これらが交差して積層された部分が有機電界発光素子３となる。また、この表示装置１が、アクティブマトリックス方式である場合には、この上部電極６は、基板２上の一面を覆う状態で成膜されたベタ膜状に形成され、各画素に共通の電極として用いられることとする。尚、表示装置１の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用する場合には、有機電界発光素子３の開口率を確保するために、上部電極６側から発光を取り出す上面発光型とすることが望ましい。

ここで、下部電極４（または上部電極６）を構成する陽極材料としては，仕事関数がなるべく大きなものがよく、たとえば、ニッケル、銀、金、白金、パラジウム、セレン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタル、ニオブやこれらの合金、酸化物、あるいは、酸化錫、ＩＴＯ、酸化亜鉛、酸化チタン等が好ましい。

一方、上部電極６（または下部電極４）を構成する陰極材料としては仕事関数がなるべく小さなものがよく、例えば、マグネシウム、カルシウム、インジウム、リチウム、アルミニウム、銀やこれらの合金が好ましい。

ただし、この有機電界発光素子３で生じた発光を取り出す側となる電極は、上述した材料の中から光透過性を有する材料を適宜選択して用いることとし、特に、有機電界発光素子３の発光の波長領域において３０％より多くの光を透過する材料が好ましく用いられる。

例えば、この表示装置１が、基板２側から発光を取り出す透過型である場合、陽極となる下部電極４としてＩＴＯのような光透過性を有する陽極材料を用い、陰極となる上部電極６としてアルミニウムのような反射率の良好な陰極材料を用いる。

一方、この表示装置１が、上部電極６側から発光を取り出す上面発光型である場合、陽極となる下部電極４としてクロムや銀合金のような陽極材料を用い、陰極となる上部電極６としてマグネシウムと銀（ＭｇＡｇ）との合金のような光透過性を有する陰極材料を用いる。ただし、上部電極６の膜厚を緑色波長領域における光透過率が３０％程度になるようにして、次に説明する有機層５および下部電極４との間で共振器構造を最適化して取り出し光の強度が高められるように設計されることが好ましい。

そして、上述した下部電極４および上部電極６に狭持される有機層５は、陽極側（図面においては下部電極４側）から順に、正孔輸送層５０１、発光層５０３、電子輸送層５０５を積層してなる。

さらに、正孔輸送層５０１としては、ＮＰＢ（N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'diphenyl-benzidine）、ＴＰＴＥ（N,N'diphenyl- N,N'-bis[N-（4-methylphenyl）-N-phenyl-(4-aminophenyl)]-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine）などのトリフェニルアミン２量体、３量体、４量体、スターバースト型アミンなどの公知の材料を単層もしくは積層して、或いは混合して用いることができる。

そして、この正孔輸送層５０１上に設けられる発光層５０３が、本発明に特徴的な層であり、上記一般式（１）および上記構造式（Ｆ１）〜構造式（Ｆ２１）を用いて説明したフルオランテン誘導体をゲストとし含有している。

このようなフルオランテン誘導体は、高いホール輸送性を有する。このため、発光層中の濃度を５０体積％以上の高濃度にすると、後述の電子輸送層５０５からの発光が観測されるようになり、発光層５０３自体での発光効率が低下する。したがって、フルオランテン誘導体は、発光層５０３内にゲストとして導入され、発光層５０３中におけるフルオランテン誘導体の濃度は、１体積％以上５０体積％未満であることが望ましく、好ましくは１体積％以上２０体積％以下、さらに好ましくは１体積％以上１０体積％以下の濃度である。

また、発光層５０３には、上述したフルオランテン誘導体と共に、このフルオランテン誘導体の吸収スペクトルに対して蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料として、上記一般式（３）および上記構造式（Ａ１）〜構造式（Ａ１３）を用いて説明したアリールアントラセン誘導体がホストとして含有されている。

そして、発光層５０３上に設けられる電子輸送層５０５には、Ａｌｑ３、オキシジアゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール、シロール誘導体などの公知の材料を使用することができる。

以上説明した構成の他にも、ここでの図示は省略したが、陽極となる下部電極４と正孔輸送層５０１との間に、正孔注入層を挿入しても良い。正孔注入層としてはＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）などの伝導性ポリマー、フタロシアニン銅、スターバースト型アミン、トリフェニルアミン２量体、３量体、４量体などの公知の材料を単層もしくは積層して或いは混合して用いることができる。このような正孔注入層を挿入することにより正孔の注入効率が上がるため、より好ましい。

さらに、ここでの図示は省略したが、電子輸送層５０５と陰極（上部電極）６の間に、電子注入層を挿入しても良い。電子注入層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、ヨウ化セシウム、フッ化ストロンチウムなどのアルカリ金属酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類酸化物、アルカリ土類ハロゲン化物を用いることができる。このような電子注入層を挿入することにより電子の注入効率が上がるため、より好ましい。

上記述べたような材料による積層構造の有機層５の形成には、周知の方法にて合成された各有機材料を用いて、真空蒸着やスピンコートなどの周知の方法を適用することができる。

そして、ここでの図示は省略したが、このような構成の有機電界発光素子３を備えた表示装置１においては、大気中の水分や酸素等による有機電界発光素子３の劣化を防止するために、有機電界発光素子３を覆う状態でフッ化マグネシウムや窒化シリコン膜（ＳｉＮ_x）等からなる封止膜を基板２上に形成したり、有機電界発光素子３に封止缶を被せて中空部を乾燥した不活性ガスでパージするか真空に引いた状態にすることが望ましい。

また、ここでの図示は省略したが、このような構成の有機電界発光素子３を備えた表示装置１においては、この有機電界発光素子３を緑色発光素子とし、これと共に赤色発光素子および青色発光素子を各画素に設け、これら３画素をサブピクセルとして１画素を構成し、基板２上にこれらの３画素を１組とした各画素を複数配列することで、フルカラー表示を行うものとしても良い。

以上説明した構成の有機電界発光素子３では、上記一般式（１）に示すフルオランテン誘導体および上記一般式（３）に示すアリールアントラセン誘導体を発光層５０３に含有させたことにより、発光効率が高く、かつ減衰率が低くて信頼性の高い、色純度の良好な緑色の波長領域の発光が得られる。そして、このような有機電界発光素子３を備えた表示装置１は、この有機電界発光素子３と共に、赤色発光する有機電界発光素子および青色発光する有機電界発光素子と組み合わせることで、色表現性の高いフルカラー表示を行うことが可能になる。

以下、本発明の具体的な実施例１〜１４、およびこれらの実施例に対する比較例１〜３、さらには各実施例および比較例で作製した有機電界発光素子の評価結果を説明する。

＜実施例１＞
膜厚が１９０ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板（ＩＴＯ基板）を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。このＩＴＯ基板を乾燥後、さらにＵＶ／オゾン処理を１０分間行った。次いで、このＩＴＯ基板を蒸着装置の基板ホルダーに固定した後、蒸着槽を１．４×１０^-4 Ｐａに減圧した。

そして先ず、ＩＴＯ透明電極上に、N,N’-Diphenyl-N,N’-bis(4’-(N,N-bis(naphtha-1-yl)amino)-biphenil-4-yl)-benzidineを、蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃで６５ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層を形成した。次いで、上記構造式（Ａ１）に示す9,10-di-（2-naphthyl）anthracene（ＡＤＮ）をアリールアントラセン誘導体からなるホストとし、上記構造式（Ｆ１）に示すN,N'-di(3-fluoranthenyl)-N,N'-di(3-phenyl)benzidineをフルオランテン誘導体からなるゲストとし、それぞれを異なる蒸着源から、全蒸着速度約０．２ｎｍ／ｓｅｃで３５ｎｍの厚さに共蒸着し、ゲスト濃度が５体積％の発光層を形成した。次に、Ａｌｑ３を蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃで１５ｎｍの厚さに蒸着し、電子輸送層を形成した。その上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．１ｎｍの厚さに蒸着し、さらにマグネシウムと銀をそれぞれを異なる蒸着源から、全蒸着速度約０．４ｎｍ／ｓｅｃで７０ｎｍの厚さに共蒸着（原子比９５：５）して陰極を形成した。これにより、基板側から光を取り出す下面発光型の有機電界発光素子を作製した。

＜実施例２〜４＞
上述した実施例１の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中における構造式（Ｆ１）のフルオランテン誘導体からなるゲスト濃度を、下記表１に示すように、１０体積％（実施例２）、２０体積％（実施例３）、４０体積％（実施例４）としたこと以外は、実施例１と同様にして下面発光型の有機電界発光素子を作製した。

＜比較例１＞
上述した実施例１の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中における構造式（Ｆ１）のフルオランテン誘導体からなるゲストに換えて、クマリン６：3-(2-Benzothiazolyl)-7-diethylaminocoumarinを用いたこと、さらに発光層中における構造式（Ａ１）のアリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）からなるホストに換えて、Ａｌｑ３を用いたこと以外は、実施例１と同様にして透過型の有機電界発光素子を作製した。尚、ゲスト濃度は１体積％とした。

＜比較例２＞
上述した実施例１の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中における構造式（Ａ１）のアリールアントラセン誘導体からなるホストに換えて、Ａｌｑ３を用いたこと以外は、実施例１と同様にして透過型の有機電界発光素子を作製した。尚、ゲスト濃度は５体積％とした。

＜評価結果＞
各実施例１〜４および比較例１，２で作製した透過型の有機電界発光素子の評価として、これらの素子を１２．５ｍＡ／ｃｍ²で直流駆動した場合の発光特性の測定と、さらに窒素雰囲気中において１２．５ｍＡ／ｃｍ²での１００時間の連続駆動後の減衰率の測定を行った。この結果を、上記表１に合わせて示した。

表１に示した結果から、フルオランテン誘導体［構造式（Ｆ１）］とアリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）［構造式（Ａ１）］とを用いて発光層を構成した実施例１の有機電界発光素子では、電流密度１２．５ｍＡ／ｃｍ²の直流駆動で輝度２２１０Ｃｄ／ｍ²の緑色発光が確認された。駆動電圧は５．３３Ｖ、発光効率は１７．６８Ｃｄ／Ａ、電力効率は１０．４２ｌｍ／Ｗであった。また、窒素気流中、電流密度１２．５ｍＡ／ｃｍ²での１００時間連続駆動後の輝度の減衰率は１０％だった。また、色度も（０．３５８，０．５９８）であり、特にｓＲＧＢの緑色発光の標準値（０．３００，０．６００）に近い純度の高い緑色が得られた。

また、同様の材料を用いて発光層を構成した実施例２〜４の有機電界発光素子においても、発光層におけるフルオランテン誘導体［構造式（Ｆ１）］の濃度の上昇にともなって、発光効率が低下し減衰率は上昇するものの、色度は緑色の範囲で、発光効率は８．７２Ｃｄ／Ａ以上が得られ、減衰率は１８％以下に抑えられている。

これに対して、比較例１の、発光層がクマリン６とＡｌｑ３とからなる有機電界発光素子は、減衰率が２５％と高いものであった。さらに、比較例２の、発光層のゲストにフルオランテン誘導体［構造式（Ｆ１）］を用いたが、ホストにＡｌｑ３を用いた有機電界発光素子においても、実施例１の有機電界発光素子との比較において、輝度、発光効率、電力効率が低かった。また、最大発光波長も長めであり、黄色に近い発光であって。

＜実施例５＞
上述した実施例１の有機電界発光素子の作製手順において、膜厚が１９０ｎｍのＡｇ合金（反射層）上に１２．５ｎｍのＩＴＯ透明電極を積層した陽極を形成したこと、各有機層の膜厚を下記のように調整して共振器構造としたこと、および陰極の上層を構成するマグネシウムと銀の共蒸着層の膜厚を１２ｎｍとして透過率を向上させたこと以外は、実施例１と同様にして上面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、各有機層の膜厚は、正孔輸送注入層４０ｎｍ、発光層を２７ｎｍ、電子輸送層を１５ｎｍとした。

このように、フルオランテン誘導体（ＦＰＢ）とアリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）とを用いて発光層が構成された実施例５の有機電界発光素子を、実施例１〜４と同様に、電流密度１２．５ｍＡ／ｃｍ²で直流電流駆動したところ、輝度２５８０［Ｃｄ／ｍ²］、色度（０．２８５，０．６７７）、発光ピーク５３３ｎｍの緑色発光が確認され、共振器構造としたことにより実施例１〜４と比較して緑色の色度が向上していることが確認された。また、駆動電圧は４．９６Ｖ、発光効率は２０．６［Ｃｄ／Ａ］、電力効率は１３．１［ｌｍ／Ｗ］であった。特に、反射率の高いＡｇ合金（反射層）を陽極に用いたことにより、高い電流効率を得ることができた。また、窒素気流中、初期輝度１３７０［Ｃｄ／ｍ²］に設定し、この初期輝度からの１０００時間連続駆動後の輝度の減衰率は９％と非常に低い値に抑えられることが確認された。尚、この評価結果は、上記表１に合わせて記載した。

＜比較例３＞
実施例５の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中における構造式（Ｆ１）のフルオランテン誘導体からなるゲストに換えて、クマリン６：3-(2-Benzothiazolyl)-7-diethylaminocoumarinを用いたこと、さらに発光層中における構造式（Ａ１）のアリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）からなるホストに換えて、Ａｌｑ３を用いたこと以外は、実施例５と同様にして上面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、ゲスト濃度は１体積％とした。

このように、発光層がクマリン６とＡｌｑ３とからなる比較例３の有機電界発光素子を、上記と同様に電流密度１２．５ｍＡ／ｃｍ²で直流電流駆動したところ、輝度１７８０［Ｃｄ／ｍ²］、色度（０．２５，０．６８）、発光ピーク５２５ｎｍの緑色発光が確認された。駆動電圧は５．０Ｖ、発光効率は１４．１［Ｃｄ／Ａ］、電力効率は８．８４［ｌｍ／Ｗ］であった。また、窒素気流中、初期輝度１３１０［Ｃｄ／ｍ²］に設定し、この初期輝度からの１０００時間連続駆動後の輝度の減衰率は２３％と高い値であった。尚、この評価結果は、上記表１に合わせて記載した。

＜実施例６〜１３＞
上述した実施例１の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中におけるゲストとしてのフルオランテン誘導体を、下記表２に示す各構造式の化合物としたこと以外は、実施例１と同様にして下面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、発光層中におけるゲスト濃度は、実施例１と同様の５体積％とした。

＜実施例１４＞
上述した実施例１２の有機電界発光素子の作製手順において、発光層中のホストを構造式（Ａ１２）としたこと以外は、実施例１３と同様にして透過型の有機電界発光素子を作製した。

＜実施例１５＞
上述した実施例１０の有機電界発光素子の作製手順において、膜厚が１９０ｎｍのＡｇ合金（反射層）上に１２．５ｎｍのＩＴＯ透明電極を積層した陽極を形成したこと、各有機層の膜厚を下記のように調整して共振器構造としたこと、および陰極の上層を構成するマグネシウムと銀の共蒸着層の膜厚を１２ｎｍとして透過率を向上させたこと以外は、実施例１０と同様にして上面発光型の有機電界発光素子を作製した。尚、各有機層の膜厚は、正孔輸送注入層４０ｎｍ、発光層を２７ｎｍ、電子輸送層を１５ｎｍとした。

尚、表２には、実施例１の結果を合わせて示した。

＜評価結果＞
各実施例６〜１５で作製した下面発光型の有機電界発光素子の評価として、実施例１〜５と同様にこれらの素子を１２．５ｍＡ／ｃｍ²で直流駆動した場合の発光特性の測定を行い、この結果を上記表２に合わせて示した。

表２に示した結果から、一般式（１）の具体例である各構造式のフルオランテン誘導体と、アリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）［構造式（Ａ１）、構造式（Ａ１２）］とを用いて発光層を構成した有機電界発光素子であっても、効率の良い発光が得られ、また最大発光波長から緑色発光が得られることが確認された。

特に、このように、フルオランテン誘導体（ＦＰＢ）とアリールアントラセン誘導体（ＡＤＮ）とを用いて発光層が構成された実施例１５の有機電界発光素子を、他の実施例６〜１４と同様に、電流密度１２．５ｍＡ／ｃｍ²で直流電流駆動したところ、輝度２６３０［Ｃｄ／ｍ²］、色度（０．２３５，０．６９９）、発光ピーク５２２ｎｍの緑色発光が確認された。この色度は、特にＮＴＳＣの緑色発光の標準値（０．２１０，０．７１０）に近い純度の高い緑色が得られた。また、駆動電圧は５．１１Ｖ、発光効率は２１．０４［Ｃｄ／Ａ］、電力効率は１２．９３［ｌｍ／Ｗ］であった。特に、反射率の高いＡｇ合金（反射層）を陽極に用いたことにより、高い電流効率を得ることができた。また、窒素気流中、初期輝度１３７０［Ｃｄ／ｍ²］に設定し、この初期輝度からの１０００時間連続駆動後の輝度の減衰率は７％と非常に低い値に抑えられることが確認された。

実施形態の有機電界発光素子および表示装置の要部断面構成図である。

符号の説明

２…基板、３…有機電界発光素子、４…下部電極（陽極）、５…有機層、６…上部電極（陰極）、５０３…発光層

Claims (17)

1. 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を挟持してなる有機電界発光素子において、
   前記発光層が、下記一般式（１）で表されるフルオランテン誘導体を含有し、且つ緑色に発光する
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
   

   

   ただし、一般式（１）中における２つのフルオランテンの各置換部位は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基、炭素原子数６以下のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下のアリール基で置換されても良く、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数２２以下のアリーレン基を示し、Ａｒ₃およびＡｒ₄は、それぞれ独立に炭素原子数１６以下のアリール基を示し、前記各アリール基およびアリーレン基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基でそれぞれ置換されていても良い。
2. 請求項１記載の有機電界発光素子において、
   前記フルオランテン誘導体は、下記一般式（２）で示される
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
   

   

   ただし、一般式（２）中における２つのフルオランテンの各置換部位Ｒ₁〜Ｒ₁₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基、炭素原子数６以下のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下のアリール基を示し、当該各アリール基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基でそれぞれ置換されていても良い。
3. 請求項１記載の有機電界発光素子において、
   前記一般式（１）中、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数１４以下のアリーレン基を示し、
   前記一般式（１）中、Ａｒ₃およびＡｒ₄は、それぞれ独立に炭素原子数１４以下のアリール基を示す
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
4. 請求項３記載の有機電界発光素子において、
   前記フルオランテン誘導体のアリール基およびアリーレン基は、それぞれがベンゼン、ナフタレン、アントラセン、およびビフェニルのうちの１つから誘導される
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
5. 請求項１記載の有機電界発光素子において、
   前記発光層中の前記フルオランテン誘導体の濃度は、５０体積％よりも低い
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
6. 請求項１記載の有機電界発光素子において、
   前記発光層には、前記フルオランテン誘導体の吸収スペクトルに対して、蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料が含有されている
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
7. 請求項６記載の有機電界発光素子において、
   前記蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料は、アリールアントラセン誘導体からなる
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
8. 請求項７記載の有機電界発光素子において、
   前記アリールアントラセン誘導体は、下記一般式（３）で示される
   ことを特徴とする有機電界発光素子。
   

   

   ただし、一般式（３）中、Ｒ₁〜Ｒ₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数６０以下のアリール基または環集合アリール基を示し、これらのアリール基または環集合アリール基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数１２以下のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数６０以下の置換または無置換のエテニル基で置換されていてもよい。
9. 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を挟持してなる有機電界発光素子を、基板上に複数配列形成してなる表示装置において、
   前記発光層が、下記一般式（１）で表されるフルオランテン誘導体を含有する
   ことを特徴とする表示装置。
   

   

   ただし、一般式（１）中における２つのフルオランテンの各置換部位は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基、炭素原子数６以下のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下のアリール基で置換されても良く、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数２２以下のアリーレン基を示し、Ａｒ₃およびＡｒ₄は、それぞれ独立に炭素原子数１６以下のアリール基を示し、前記各アリール基およびアリーレン基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基でそれぞれ置換されていても良い。
10. 請求項９記載の表示装置において、
    前記フルオランテン誘導体は、下記一般式（２）で示される
    ことを特徴とする表示装置。
    

    

    ただし、一般式（２）中における２つのフルオランテンの各置換部位Ｒ₁〜Ｒ₁₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基、炭素原子数６以下のアルコキシ基、または炭素原子数１２以下のアリール基を示し、当該各アリール基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基でそれぞれ置換されていても良い。
11. 請求項９記載の表示装置において、
    前記一般式（１）中、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数１４以下のアリーレン基を示し、
    前記一般式（１）中、Ａｒ₃およびＡｒ₄は、それぞれ独立に炭素原子数１４以下のアリール基を示す
    ことを特徴とする表示装置。
12. 請求項１１記載の表示装置において、
    前記フルオランテン誘導体のアリール基およびアリーレン基は、それぞれがベンゼン、ナフタレン、アントラセン、およびビフェニルのうちの１つから誘導される
    ことを特徴とする表示装置。
13. 請求項９記載の表示装置において、
    前記発光層中の前記フルオランテン誘導体の濃度は、５０体積％よりも低い
    ことを特徴とする表示装置。
14. 請求項９記載の表示装置において、
    前記発光層には、前記フルオランテン誘導体の吸収スペクトルに対して、蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料が含有されている
    ことを特徴とする表示装置。
15. 請求項１４記載の表示装置において、
    前記蛍光スペクトルが重なりを有する有機材料は、アリールアントラセン誘導体からなる
    ことを特徴とする表示装置。
16. 請求項１５記載の表示装置において、
    前記アリールアントラセン誘導体は、下記一般式（３）で示される
    ことを特徴とする表示装置。
    

    

    ただし、一般式（３）中、Ｒ₁〜Ｒ₈は、それぞれ独立に水素、炭素原子数６以下のアルキル基またはアルコキシ基を示し、Ａｒ₁およびＡｒ₂は、それぞれ独立に炭素原子数６０以下のアリール基または環集合アリール基を示し、これらのアリール基または環集合アリール基の１つまたは複数の水素は、炭素原子数１２以下のアルキル基、アルコキシ基、炭素原子数６０以下の置換または無置換のエテニル基で置換されていてもよい。
17. 請求項９記載の表示装置において、
    前記有機電界発光素子が、緑色発光素子として複数の画素のうちの一部の画素に設けられている
    ことを特徴とする表示装置。
    

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