JP2006332668A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 アントラセン化合物をホスト材料またはゲスト材料として用いる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、電子輸送層と発光層のうち少なくとも１層にアントラセン誘導体を含み、かつ、そのうちの少なくとも１つの置換基がＳＰ３炭素またはケイ素の４面体の中心（ｔｅｔｒａ−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ）を有する。該アントラセン誘導体は、発光層のホストもしくはゲスト材料、または電子輸送層のホスト材料として用いることができる
【選択図】図１
【解決手段】 本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、電子輸送層と発光層のうち少なくとも１層にアントラセン誘導体を含み、かつ、そのうちの少なくとも１つの置換基がＳＰ３炭素またはケイ素の４面体の中心（ｔｅｔｒａ−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ）を有する。該アントラセン誘導体は、発光層のホストもしくはゲスト材料、または電子輸送層のホスト材料として用いることができる
【選択図】図１
Description
有機エレクトロルミネッセンス（以下「ＥＬ」と略記する。）素子に関し、特にアントラセン化合物をホスト材料またはゲスト材料として用いる有機ＥＬ素子に関する。
有機ＥＬ素子は、主に有機発光材料を組成材料として構成されており、軽量・薄型のディスプレイ、バックライト、照明等に用いられている。有機ＥＬ素子の発光色は、用いられる構成材料によって赤、緑、青の三原色の他各色あり、用途に応じて選択して用いられている。そして、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイのフルカラー化に関する技術では、赤、緑、青色の三原色の素子を用いた種々の方式が用いられている。例えば、上記三原色のＥＬ素子を独立に発光させる方法（三色色分け法）、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルタを用いて特定の色を透過する方法（カラーフィルタ法）、パネルの全面に青色の層を色変換層として設けて青色発光させ、この色変換層を通して三原色を通す方法（ＣＣＭ法）が挙げられる。このように青色を発光する電界発光素子は、有機ＥＬ素子を用いたフルカラーディスプレイにおいて、光の三原色として利用されている。そして、アントラセン誘導体は、有機ＥＬ等の青色発光媒体として有機ＥＬ素子に用いられている。例えば、特許文献１には、アントラセン誘導体のゲスト材料としてクマリン誘導体を用いた有機ＥＬ素子が開示されている。また、例えば、特許文献２には、発光媒体にアントラセン誘導体を含み、かつその置換基が一価の縮合芳香族環である有機ＥＬ素子が開示されている。更に、例えば、特許文献３には、シラナミン化合物を含むＥＬ素子が開示されている。更に、特許文献４には、有機電界発光層が９,１０−ビス（３’５’−ジアリル）フェニルアントラセン誘導体を少なくとも含む有機ＥＬ素子が開示されている。
有機ＥＬ素子を用いたディスプレイのフルカラー化において、発色性能を高めるために、青色純度を向上させ、且つ、他の色の有機ＥＬ素子とのパフォーマンスの整合性を図ることが可能ものが青色有機ＥＬ素子の性能として求められている。即ち、他の色の有機ＥＬ素子とバランスが取れるように、青色純度を向上させ、輝度、発光効率等の性質を実用可能なレベルで備えた有機ＥＬ素子が求められている。
本発明は、上記課題を解決するために、アントラセン化合物をホスト材料またはゲスト材料として用いる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、アントラセン化合物をホスト材料またはゲスト材料として用いる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、陽極と、ホールソース（ｈｏｌｅ ｓｏｕｒｃｅ）層と、発光層と、電子ソース（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）層と、陰極とを順に備える有機ＥＬ素子であって、前記発光層と前記電子ソース層のうちの少なくとも１層が、少なくとも１種のアントラセン誘導体を含み、該アントラセン誘導体が化４で示される構造を有することを特徴とする。
ここで言うホールソース層は、陽極から発光層へ正孔を供給する正孔供給層を指す。また、電子ソース層は、陰極から発光層へ電子を供給する電子供給層を指す。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記アントラセン誘導体は、上記化４において、Ｒ１＝Ｒ２であることが好ましい。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の前記アントラセン誘導体は、上記化４において、Ｒ３＝Ｒ４であることが好ましい。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記アントラセン誘導体は、上記化１式中において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４であることがより好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記発光層が、ホスト材料と、少なくとも１種の前記アンラセン誘導体であるゲスト材料とを含むことが好ましい。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子の前記発光層は、ゲスト材料と、少なくとも１種のアントラセン誘導体を含むホスト材料とを含むことが好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層のゲスト材料として前記アントラセン誘導体を用いることが好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記電子ソース層には、電子輸送層が含まれることが好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記電子ソース層には、前記陰極に隣接する電子注入層を含み、前記電子輸送層は、当該電子注入層と前記発光層との間に配置されることが好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記電子注入層がフッ化リチウムを含んでなると、より好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記電子ソース層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（以下「Ａｌｑ３」と略称する）を含んでなり、かつ、前記発光層のホスト材料が、化５で示される構造を持つ９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（以下、「ＡＤＮ」と記す。）を含んでなることが望ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子の前記電子ソース層はＡｌｑ３を含んでなり、かつ前記発光層のゲスト材料が、化６で示される構造を持つジスチルアリレン（以下、「ＤＳＡ」と記す。）であることが好ましい。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記電子輸送層は、ホスト材料として前記アントラセン誘導体を用い、且つゲスト材料を添加してなることが好ましい。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層のホスト材料がＡＤＮであり、ゲスト材料がＤＳＡであり、かつ、前記電子ソース層が少なくとも１種のアントラセン誘導体と、ドーパントとしてのＣｓＦとを含むものであることが好ましい。
本発明によれば、青色の有機ＥＬ素子として、発光効率が良く且つ青色純度が高い有機ＥＬ素子とすることが可能となる。即ち、少なくとも１つの置換基が中心をＳＰ３炭素またはケイ素とする４面体構造を有しているアントラセン誘導体を、発光層のホストもしくはゲスト材料、または電子輸送層のホスト材料として用いるため、発光効率や動作電圧等の性能を良好な状態にし、且つ良好な青色純度に発光する有機ＥＬ素子とすることができる。
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の最良の実施の形態について説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ素子の層構造の例を示す図である。本発明の有機ＥＬ素子は、例えば、図１に示す様に、陽極１２と、ホールソース層と、発光層（ＥＭＬ）１８と、電子ソース層と、陰極２２とを順に備える層構造を有する。
そして、本発明に係る有機ＥＬ素子では、以下の化７で示される構造を有するアントラセン誘導体を、発光層および／または電子ソース層において、ホスト材料またはゲスト材料として用いる。本発明では、発光層と電子ソース層とに、以下に説明する各種構成材料を組み合わせて構成することにより、効果的に高い発光性能を有する有機ＥＬ素子とすることができるのである。
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立にＣ１−１２アルキル基またはＣ６−２０アリール基から選ばれたものであり、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立にメチル基またはフッ素から選ばれたものであり、Ｘは炭素またはケイ素であり、Ｌは０または１の結合数であり、ｎ、ｍは０〜４の正の整数である。
本発明に用いる前記アントラセン誘導体は、少なくとも１つの置換基が、ＳＰ３炭素またはケイ素を中心とする四面体構造（ｔｅｔｒａ−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を有している。また、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立にＣ１−１２アルキル基またはＣ６−２０アリール基から選ばれるものであるので、このアントラセン誘導体を有機ＥＬ素子に用いると、電子の非局在化を図ることが可能となる。また、上式中Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４であることが好ましく、更に、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４であることがより好ましい。即ち、同じ置換基を選択することによって、正孔及び電子の挙動を安定したものとすることができる。
更に、本発明に係る有機ＥＬ素子のホールソース層は、図１に示す様に、基板１０上に配置された陽極１２に隣接する正孔注入層（ＨＩＬ）１４と、この正孔注入層（ＨＩＬ）１４と発光層（ＥＭＬ）１８との間に設けられた正孔輸送層（ＨＴＬ）１７とにより構成される。また、電子ソース層は、陰極２２に隣接する電子注入層（ＥＩＬ）２０と、この電子注入層（ＥＩＬ）２０と発光層（ＥＭＬ）１８との間に設けられた電子輸送層（ＥＴＬ）１９とにより構成される。これら電子輸送層（ＥＴＬ）、正孔注入層（ＨＩＬ）および正孔輸送層（ＨＴＬ）は公知技術である。
発光層（ＥＭＬ）１８は、ホールソース層ならびに電子ソース層からそれぞれ供給された正孔と電子とを再結合させて発光させるためのホスト材料とゲスト材料とを含むものである。このゲスト材料は、１種または数種のアントラセン誘導体を組み合わせたものである。
電子ソース層は、上述の通り、陰極から発光層（ＥＭＬ）１８へ向けて電子を供給するものであるので、陰極より供給された電子が、当該電子ソース層内で失活することなく、発光層へ供給可能な材料を用いる。そして、図１に示すように、陰極２２の下に、電子注入層（ＥＩＬ）２０を加えてもよい。電子注入層（ＥＩＬ）２０の構成材料としては、例えば、フッ化リチウムが挙げられる。即ち、陰極で放出された電子を電子注入層（ＥＴＬ）２０において効率良く取り込み、電子輸送層（ＥＴＬ）１９において、電子を効率良く輸送して発光層（ＥＭＬ）１８に電子を供給することが好ましい。
上記観点から考えるに電子ソース層は、Ａｌｑ３を含む材料により構成することが好ましい。Ａｌｑ３は電子輸送特性に優れているので、電子ソース層の構成材料に好適である。そして、電子ソース層にＡｌｑ３を含む構成とする場合、発光層（ＥＭＬ）１８には、ホスト材料として、上記構造を持つＡＤＮ又はＤＳＡを用いることが好ましい。このような組み合わせにすることにより、発光層（ＥＭＬ）１８に効率良く電子が輸送され、かつ、発光層（ＥＭＬ）１８に用いる上記ＡＤＮ又はＤＳＡにより安定性が高く、高効率な青色発光が得られる。
更に、電子ソース層は、上記アントラセン誘導体のうちの少なくとも１種と、ドーパントとしてのフッ化セシウムを含む構成としても良い。この場合、発光層（ＥＭＬ）１８は、ホスト材料としてＡＤＮを用い、ゲスト材料にＤＳＡを用いると、低電圧で発光効率の高い有機ＥＬ素子とすることができる。即ち、電子ソース層に、アントラセン誘導体を用いて、ドーパントとしてフッ化セシウムを用いることにより、陰極で放出された電子を効率良く取得して、安定的な電子供給が可能となる。そして、発光層に用いるＡＤＮとＤＳＡにより良好な発光を得られ、結果として、安定且つ効率の良い発光が得られるのである。
本発明の有機ＥＬ素子では、アントラセン誘導体は発光層（ＥＭＬ）１８または電子輸送層（ＥＴＬ）１９のうち少なくとも一方の層に含まれるものである。そして、アントラセン誘導体が発光層（ＥＭＬ）１８に含まれる場合、それはホスト材料またはゲスト材料となり、電子輸送層（ＥＴＬ）１９に含まれる場合には、それはホスト材料となり、更にドーパントが添加される。なお、該アントラセン誘導体は化８で示される構造を持つ。
上記式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立にＣ１−１２アルキル基またはＣ６−２０アリール基から選ばれたものであり、Ｒ５、Ｒ６はそれぞれ独立にメチル基またはフッ素から選ばれたものであり、Ｘは炭素またはケイ素であり、Ｌは０または１の結合数であり、ｎ、ｍは０〜４の正の整数である。
このアントラセン誘導体を発光層（ＥＭＬ）１８のホスト材料として用いた場合、ゲスト材料は、ＤＳＡにすることが好ましい。一方、このアントラセン誘導体を発光層のゲスト材料として用いた場合、ホスト材料はＡＤＮを用いると良い。このときホスト材料とゲスト材料との体積比を、例えば１００：２．５にすると発光層において、正孔と電子との再結合が促進され、発光効率を良好にすることができる。
本発明の有機ＥＬ素子に用いるアントラセン誘導体の例として、以下のような化９〜化２６に示す構造を有するものが挙げられる。
以下、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。なお、本件発明は以下の実施例に制限されるものではない。
まず、本発明に係る有機ＥＬ素子に用いるアントラセン誘導体の例として、２−フルオロ−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ｂ）と、２−メチル−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ａ）と、２−メチル−９,１０−ジ[３−（トリフェニルシリル）フェニル]アントラセン（化合物Ｃ）を挙げて、本発明に係るアントラセン誘導体の合成プロセスについて説明する。なお、本発明の特許請求の範囲に合成方式は含まれない。
＜２−フルオロアントラキノンの合成＞
まず、２−フルオロ−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ｂ）の合成に用いる２−フルオロアントラキノンの合成について説明する。即ち、２−アミノアントラキノン（１０ｇ、４５ｍｍｏｌ）を含む硫酸（濃度９６％）溶液１３０ｍＬ中に、０℃で亜硝酸塩０．３８ｇ（５５ｍｍｏｌ）を数回に分けて加えた。この混合溶液を室温下で２時間攪拌した後、ホウフッ化ナトリウム６．８ｇ（６２ｍｍｏｌ）を含む０℃のホウフッ化ナトリウム水溶液１５０ｍＬ中に入れ、更に１時間攪拌した。その後、溶液をろ過して沈殿物を得、その沈殿物をメタノールで洗浄して灰色の粗生成物を得た。続いて、この粗生成物を２００℃に加熱して熱分解し、昇華させて２−フルオロアントラキノン４．２ｇを得た。上記合成過程の化学反応式を化２７に示す。
まず、２−フルオロ−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ｂ）の合成に用いる２−フルオロアントラキノンの合成について説明する。即ち、２−アミノアントラキノン（１０ｇ、４５ｍｍｏｌ）を含む硫酸（濃度９６％）溶液１３０ｍＬ中に、０℃で亜硝酸塩０．３８ｇ（５５ｍｍｏｌ）を数回に分けて加えた。この混合溶液を室温下で２時間攪拌した後、ホウフッ化ナトリウム６．８ｇ（６２ｍｍｏｌ）を含む０℃のホウフッ化ナトリウム水溶液１５０ｍＬ中に入れ、更に１時間攪拌した。その後、溶液をろ過して沈殿物を得、その沈殿物をメタノールで洗浄して灰色の粗生成物を得た。続いて、この粗生成物を２００℃に加熱して熱分解し、昇華させて２−フルオロアントラキノン４．２ｇを得た。上記合成過程の化学反応式を化２７に示す。
＜２−フルオロ−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ｂ）の合成＞
まず、２−ブロモ−９,９ジエチルフルオレン６ｇ（２０．８ｍｍｏｌ）およびテトラヒドロフラン１００ｍＬを窒素雰囲気下で丸底フラスコに入れる。次いで、２．５Ｍのｎ−ブチルリチウム８．４ｍＬ（２０．８ｍｍｏｌ、２．５Ｍ）を−７８℃でゆっくり滴下して加え、混合して３０分間反応させた。その後、上述の２−フルオロアントラキノン２．２５ｇ（１０ｍｍｏｌ）とテトラヒドロフラン（３０ｍＬ）とを−７８℃で丸底フラスコにゆっくり滴下して加え、引き続き室温で２４時間反応させた。次いで、その溶液を酢酸エチルと水で抽出して、有機層と水溶液層とに分離した。分離した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を留去した。得られた残渣と、ヨウ化カリウム４．８ｇ（４０ｍｍｏｌ）と、次亜リン酸ナトリウム３．３ｇ（２０ｍＬ）および酢酸５０ｍＬを反応フラスコに入れて２時間加熱還流してから冷却した。そして、フラスコの底の白色沈殿物を回収してカラムクロマトグラフィーで精製し、化２９に示す構造の化合物Ｂを４ｇを得た。上記合成過程の化学反応式を化２８に示す。
まず、２−ブロモ−９,９ジエチルフルオレン６ｇ（２０．８ｍｍｏｌ）およびテトラヒドロフラン１００ｍＬを窒素雰囲気下で丸底フラスコに入れる。次いで、２．５Ｍのｎ−ブチルリチウム８．４ｍＬ（２０．８ｍｍｏｌ、２．５Ｍ）を−７８℃でゆっくり滴下して加え、混合して３０分間反応させた。その後、上述の２−フルオロアントラキノン２．２５ｇ（１０ｍｍｏｌ）とテトラヒドロフラン（３０ｍＬ）とを−７８℃で丸底フラスコにゆっくり滴下して加え、引き続き室温で２４時間反応させた。次いで、その溶液を酢酸エチルと水で抽出して、有機層と水溶液層とに分離した。分離した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を留去した。得られた残渣と、ヨウ化カリウム４．８ｇ（４０ｍｍｏｌ）と、次亜リン酸ナトリウム３．３ｇ（２０ｍＬ）および酢酸５０ｍＬを反応フラスコに入れて２時間加熱還流してから冷却した。そして、フラスコの底の白色沈殿物を回収してカラムクロマトグラフィーで精製し、化２９に示す構造の化合物Ｂを４ｇを得た。上記合成過程の化学反応式を化２８に示す。
＜２−メチル−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ａ）の合成＞
２−メチル−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ａ）の合成は、上述の化合物Ｂにおける２−フルオロアントラキノンを２−メチルアントラキノンに置き換えたものであり、この点を除いて化合物Ｂの合成プロセスと同じであるので詳細な説明を割愛する。なお、化３１に示す化合物Ａの合成過程の化学反応式を化３０に示す。
２−メチル−９,１０−ジ[２−（９,９−ジエチルフルオレニル）]アントラセン（化合物Ａ）の合成は、上述の化合物Ｂにおける２−フルオロアントラキノンを２−メチルアントラキノンに置き換えたものであり、この点を除いて化合物Ｂの合成プロセスと同じであるので詳細な説明を割愛する。なお、化３１に示す化合物Ａの合成過程の化学反応式を化３０に示す。
＜２−メチル−９,１０−ジ[３−（トリフェニルシリル）フェニル]アントラセン（化合物Ｃ）の合成＞
まず、１,３−ジブロモベンゼン５．７ｇ（２４ｍｍｏｌ）およびテトラヒドロフラン１００ｍＬを窒素雰囲気下で丸底フラスコに入れ、これにｎ−ブチルリチウム９．６ｍＬ（２．５Ｍ、２４ｍｍｏｌ）を−７８℃でゆっくり滴下して加え、混合して３０分間反応させた。その後、２−メチルアントラキノン２．７ｇ（１２ｍｍｏｌ）とテトラヒドロフラン（３０ｍＬ）溶液とを−７８℃で丸底フラスコにゆっくり滴下して加えた。これを混合した混合溶媒を引き続き室温で２４時間反応させ、次いで、その溶液を酢酸エチルと水で抽出すると、有機層と水溶液層とに分離する。分離した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を留去した。得られた残渣と、ヨウ化カリウム（４．７ｇ、２９ｍｍｏｌ）、次亜リン酸ナトリウム（６．８ｇ、５８ｍＬ）、酢酸（５０ｍＬ）を反応フラスコに入れて２時間加熱還流してから冷却した。そして、フラスコの底の白色沈殿物を回収してカラムクロマトグラフィーで精製し、中間物Ａ４．５ｇ（９ｍｍｏｌ）を得た。更にこの中間物Ａを無水テトラヒドロフラン１５０ｍＬに溶解し、２．５Ｍのｎ−ブチルリチウム（７．２ｍＬ、１８ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下して加えた。これを混合して３０分間反応させた後、丸底フラスコに塩化トリフェニルシリル５．３ｇ（１８ｍｍｏｌ）を含むテトラヒドロフラン溶液２０ｍＬを−７８℃でゆっくり滴下して添加した。次いで室温で１６時間反応させ、その溶液をろ過してから、ろ過物をエタノール／ヘキサン（１：１混合割合）の混合溶剤で洗浄し、ろ液を留去し得られた白色固体を昇華により精製して化３３に示す構造の化合物Ｃを２ｇ得た。化３３に示す化合物Ｃの合成過程の化学反応式を化３２に示す。
まず、１,３−ジブロモベンゼン５．７ｇ（２４ｍｍｏｌ）およびテトラヒドロフラン１００ｍＬを窒素雰囲気下で丸底フラスコに入れ、これにｎ−ブチルリチウム９．６ｍＬ（２．５Ｍ、２４ｍｍｏｌ）を−７８℃でゆっくり滴下して加え、混合して３０分間反応させた。その後、２−メチルアントラキノン２．７ｇ（１２ｍｍｏｌ）とテトラヒドロフラン（３０ｍＬ）溶液とを−７８℃で丸底フラスコにゆっくり滴下して加えた。これを混合した混合溶媒を引き続き室温で２４時間反応させ、次いで、その溶液を酢酸エチルと水で抽出すると、有機層と水溶液層とに分離する。分離した有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥剤をろ過して取り除いた後、溶媒を留去した。得られた残渣と、ヨウ化カリウム（４．７ｇ、２９ｍｍｏｌ）、次亜リン酸ナトリウム（６．８ｇ、５８ｍＬ）、酢酸（５０ｍＬ）を反応フラスコに入れて２時間加熱還流してから冷却した。そして、フラスコの底の白色沈殿物を回収してカラムクロマトグラフィーで精製し、中間物Ａ４．５ｇ（９ｍｍｏｌ）を得た。更にこの中間物Ａを無水テトラヒドロフラン１５０ｍＬに溶解し、２．５Ｍのｎ−ブチルリチウム（７．２ｍＬ、１８ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下して加えた。これを混合して３０分間反応させた後、丸底フラスコに塩化トリフェニルシリル５．３ｇ（１８ｍｍｏｌ）を含むテトラヒドロフラン溶液２０ｍＬを−７８℃でゆっくり滴下して添加した。次いで室温で１６時間反応させ、その溶液をろ過してから、ろ過物をエタノール／ヘキサン（１：１混合割合）の混合溶剤で洗浄し、ろ液を留去し得られた白色固体を昇華により精製して化３３に示す構造の化合物Ｃを２ｇ得た。化３３に示す化合物Ｃの合成過程の化学反応式を化３２に示す。
以上に説明した化合物Ａ、化合物Ｂおよび化合物Ｃの発光スペクトル曲線を図２に示す。図２を見るに、化合物Ａ、化合物Ｂおよび化合物Ｃは青色発光に好適な波長にピークを有すると言える。従って、これらの化合物Ａ〜化合物Ｃを用いて以下に挙げる７種類の有機ＥＬ素子を作製した。即ち、有機ＥＬ素子１、有機ＥＬ素子３および有機ＥＬ素子６には化合物Ａを用い、有機ＥＬ素子２、有機ＥＬ素子４および有機ＥＬ素子７には化合物Ｂを用い、有機ＥＬ素子５には化合物Ｃを用いた。以下に有機ＥＬ素子１〜有機ＥＬ素子７において、各構成部に用いた材料を示す。
＜有機ＥＬ素子１＞
陽極：ガラス基板上に配置したインジウムスズ酸化物（以下ＩＴＯと略称する。）
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの４，４’，４”，−トリ（Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−アニリン）−トリフェニルアミン（以下２Ｔ−ＮＡＴＡと略称する。）
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮ，Ｎ’−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＮＢと略称する。）
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料が化合物Ａ、ＡＤＮと化合物Ａとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
ＡＤＮの構造は化３４に示すとおりである。
陽極：ガラス基板上に配置したインジウムスズ酸化物（以下ＩＴＯと略称する。）
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの４，４’，４”，−トリ（Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−アニリン）−トリフェニルアミン（以下２Ｔ−ＮＡＴＡと略称する。）
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮ，Ｎ’−ジ−１−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下ＮＢと略称する。）
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料が化合物Ａ、ＡＤＮと化合物Ａとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
ＡＤＮの構造は化３４に示すとおりである。
＜有機ＥＬ素子２＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料が化合物Ｂ、ＡＤＮと化合物Ｂとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料が化合物Ｂ、ＡＤＮと化合物Ｂとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
＜有機ＥＬ素子３＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ａ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＡとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
ＤＳＡの構造は化３５に示すとおりである。
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ａ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＡとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
ＤＳＡの構造は化３５に示すとおりである。
＜有機ＥＬ素子４＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｂ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＢとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｂ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＢとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
＜有機ＥＬ素子５＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｃ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＣとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｃ、ゲスト材料がＤＳＡ、化合物ＣとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＡｌｑ３
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
＜有機ＥＬ素子６＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料がＤＳＡ、ＡＤＮとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ａ、ドーパントがＣｓＦ、化合物ＡとＣｓＦとの体積比が１００：２０
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料がＤＳＡ、ＡＤＮとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ａ、ドーパントがＣｓＦ、化合物ＡとＣｓＦとの体積比が１００：２０
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
＜有機ＥＬ素子７＞
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料がＤＳＡ、ＡＤＮとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｂ、ドーパントがＣｓＦ、化合物ＢとＣｓＦとの体積比が１００：２０
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
陽極：ガラス基板上に配置したＩＴＯ
正孔注入層（ＨＩＬ）：厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡ
正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢ
発光層（ＥＭＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料がＡＤＮ、ゲスト材料がＤＳＡ、ＡＤＮとＤＳＡとの体積比１００：２．５
電子輸送層（ＥＴＬ）：厚さ３０ｎｍ、ホスト材料が化合物Ｂ、ドーパントがＣｓＦ、化合物ＢとＣｓＦとの体積比が１００：２０
電子注入層（ＥＩＬ）：厚さ１ｎｍのフッ化リチウム
陰極：厚さ１００ｎｍのアルミニウム
以上の有機ＥＬ素子１〜有機ＥＬ素子７に示す実施例からわかるように、本実施例における有機ＥＬ素子は、アントラセン誘導体を発光層（ＥＭＬ）のホスト材料もしくはゲスト材料、または電子輸送層（ＥＴＬ）のホスト材料として用いた。また、電子注入層（ＥＩＬ）は厚さ１ｎｍのフッ化リチウムを用い、正孔注入層（ＨＩＬ）は厚さ６０ｎｍの２Ｔ−ＮＡＴＡを用い、正孔輸送層（ＨＴＬ）：厚さ３０ｎｍのＮＰＢを用いた。
なお、上記有機ＥＬ素子１〜有機ＥＬ素子７の特性は表１に示すとおりであった。
表１に示されるように、有機ＥＬ素子１〜有機ＥＬ素子７のいずれも、青色純度が良好な値を示し、且つ、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となった。そして、動作電圧ならびに発光効率の値から、駆動電力が良好な有機ＥＬ素子であると言える。特に、有機ＥＬ素子６と有機ＥＬ素子７は良好である。更に、上記化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃを用いた有機ＥＬ素子の発光スペクトル曲線を図２に示す。上記実施例から、本発明に係る有機ＥＬ素子は、良好な青色純度を示し、且つ駆動力に優れた有機ＥＬ素子であると言える。
以上、本発明を好ましい実施例により説明したが、本発明がこれらに限定されるものではない。
本発明に係る有機ＥＬ素子は、青色純度が良好で且つ、輝度が高く、発光効率も良いので、特に、広い面積を有する青色有機ＥＬ素子においても消費電力を抑えることができる。これにより、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイのフルカラー化の技術において、有用性が高い有機ＥＬ素子を提供できる。例えば、カラーフィルタ法や三色色分け法に使用される青色ＥＬ素子は勿論のこと、ＣＣＭ方式における青色ＥＬ層に効果的に使用できる。
１０ 基板
１２ 陽極
１４ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１６ 正孔輸送層（ＨＴＬ）
１８ 発光層（ＥＭＬ）
１９ 電子輸送層（ＥＴＬ）
２０ 電子注入層（ＥＩＬ）
２２ 陰極
１２ 陽極
１４ 正孔注入層（ＨＩＬ）
１６ 正孔輸送層（ＨＴＬ）
１８ 発光層（ＥＭＬ）
１９ 電子輸送層（ＥＴＬ）
２０ 電子注入層（ＥＩＬ）
２２ 陰極
Claims (14)
- 陽極と、ホールソース（ｈｏｌｅ ｓｏｕｒｃｅ）層と、発光層と、電子ソース（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｏｕｒｃｅ）層と、陰極とを順に備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層と前記電子ソース層のうちの少なくとも１層が、少なくとも１種のアントラセン誘導体を含み、該アントラセン誘導体が化１で示される構造を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記アントラセン誘導体は、上記化１式中において、Ｒ１＝Ｒ２であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記アントラセン誘導体は、上記化１式中において、Ｒ３＝Ｒ４であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記アントラセン誘導体は、上記化１式中において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層が、ホスト材料と、少なくとも１種の前記アンラセン誘導体であるゲスト材料とを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層は、ゲスト材料と、少なくとも１種のアントラセン誘導体を含むホスト材料とを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層のゲスト材料として前記アントラセン誘導体を用いることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子ソース層には電子輸送層が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子ソース層には、前記陰極に隣接する電子注入層を含み、
前記電子輸送層は、当該電子注入層と前記発光層との間に配置されることを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記電子注入層がフッ化リチウムを含んでなることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子ソース層がトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムを含んでなり、かつ、前記発光層のホスト材料が、化２で示される構造を持つ９，１０−ジ−（２−ナフチル）アントラセン（以下、「ＡＤＮ」と記す。）を含んでなることを特徴とする請求項５〜請求項１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子ソース層はトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムを含んでなり、かつ前記発光層のゲスト材料が、化３で示される構造を持つジスチルアリレン（以下、「ＤＳＡ」と記す。）であることを特徴とする請求項５〜請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子輸送層は、ホスト材料として前記アントラセン誘導体を用い、且つゲスト材料を添加してなることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層のホスト材料がＡＤＮであり、
ゲスト材料がＤＳＡであり、かつ、
前記電子ソース層が少なくとも１種のアントラセン誘導体と、ドーパントとしてのＣｓＦとを含むことを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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