JP2014183226A

JP2014183226A - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子

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Publication number: JP2014183226A
Application number: JP2013057280A
Authority: JP
Inventors: Munehiro Wada; 宗大和田; Naoki Egusa; 直樹江草; Jiro Chisaka; 二郎千阪
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】低駆動電圧化、高輝度化、高発光効率化、長寿命化が達成できる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】カルバゾイル基で置換されたベンゾフェノン構造を部分構造として有する化合物の少なくとも一つを含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
【選択図】なし

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子用材料に関し、さらに詳しくは、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子と略記）に用いた場合、蒸着もしくは塗布により製膜が可能であり、かつ優れた性能（高いガラス転移温度(Ｔｇ)、低電圧駆動、高色純度、長寿命）を発揮する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料に関する。

近年、有機ＥＬ素子においては、素子の長寿命化が求められている。素子の寿命に影響を及ぼす原因は様々な因子が考えられるが（非特許文献１参照）、その一つとして、素子を構成する材料のＴｇが素子の寿命に大きな影響を及ぼすものと考えられている。すなわち、素子の使用環境や駆動時の発熱により、素子の温度が、構成する材料のＴｇを上回ると、材料の結晶化が起こりダークスポットと呼ばれる非発光領域が発生するという現象が指摘されている。そのため、より高いＴｇを示す材料の開発が活発に検討されている。

従来、有機ＥＬ素子に電子注入／輸送層を設けて発光効率を高めたり、駆動電圧を低くする試みがなされてきた。この場合、長時間の通電により金属電極と有機化合物層との剥離が発生したり、有機化合物層と電極が結晶化し、白濁化して発光輝度が低下するため、このような現象を防ぐ必要があった。含窒素複素環化合物を有機ＥＬ素子の構成成分として用いた例として、ピラジン化合物、キノリン化合物、キノキサリン化合物等を用いた記載がある（特許文献１参照）。しかしながら、これらの化合物は融点が低いために、有機ＥＬ素子のアモルファス薄膜層として使用しても、直ぐに結晶化が起こり、殆ど発光しなくなるなどという欠点があった。また、通電により前記した剥離が発生し、寿命が短くなるという欠点があった。

ところで、含窒素複素環化合物は各種機能材料、電子材料への応用が検討されてきた。特に、カルバゾール骨格は、正孔輸送性を有すること、耐熱性の高い構造であることを利用して、例えば、電子写真感光体の電荷輸送材料や有機ＥＬ素子用材料等への応用が検討されている。代表的なものとしては、ポリビニルカルバーゾール（ＰＶＫ）や、Ｎ，Ｎ’‐ジカルバゾイル−４，４’−ビフェニル（ＣＢＰ）は有機ＥＬ素子用材料として広く検討されている（非特許文献２，３参照）。ＰＶＫやＣＢＰのようなカルバゾール類はＴｇが比較的高く、耐熱性を有しているものの、いずれも薄膜を形成した際の、膜の安定性が低いことや、素子の寿命が極端に短いという問題点を有していた。

また、低分子のカルバゾリル骨格を有する誘導体としては、２価の連結基で結ばれたチオフェン誘導体やナフタレン誘導体、スピロ誘導体が報告されている（特許文献２参照）。しかし、これら誘導体を用いて作成した有機ＥＬ素子は、発光寿命が短く、色純度が優れていないという問題点を有している。

また、カルバゾール骨格を有する化合物と三重項発光化合物を含む発光素子、およびカルバゾール骨格を有する化合物と、スチリル誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体などの蛍光材料を含む発光素子が報告されている（特許文献３〜４参照）。

また、カルバゾリル骨格をカルボニル基で連結した誘導体については、有機ＥＬ素子の正孔輸送層もしくは発光層に使用した例が報告されている（特許文献５〜６参照）。しかし、いずれもこれら化合物は、三重項発光化合物を発光材料にとして用いていない。

また、カルバゾリル骨格のフェニル基の４位をカルボニル基で連結した誘導体については、個体レーザー用色素の中間体として合成した例が報告されている（特許文献７参照）。

さらに、特許文献８および特許文献９には２つのカルバゾリル骨格をカルボニル基で連結した有機エレクトルミネッセンス素子用材料が報告されている。しかし、これらの材料は、カルボニル基を中心として２つのカルバゾリル骨格が鏡面対象となる形で連結するために対称性をもつ。それゆえ、これらの材料は結晶性を十分に低減させることで出来ておらず、高温環境での結晶化による劣化の問題、また、低溶解性による溶液プロセス適性での問題があった。上記の２つの特許文献には２つのカルバゾリル骨格に異なる置換基を付加することで非対称を持たせた材料が例示されているが、それらの材料も非対称性は不十分であり、さらに非対称性をあげることによる高耐久性と高溶解性をもつ材料が望まれていた。

ＵＳＰ５，０７７，１４２号明細書特開２００４−２１７５５７号公報特開２００３−１３３０７５号公報特開２００７−１９４２４１号公報特許第３０５００６６号特許第３０４４１４２号特開２００８−１６３１９０号公報特開２０１０−１４０９７６号公報特開２０１０−１４７１１５号公報

時任静士、安達千波矢、村田英幸共著、有機ＥＬディスプレイ、オーム社、２００４年発行、１３９頁ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、２００１年発行、７８巻、２７８頁ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ２００１年、１２３巻、４３０４頁

本発明は、有機ＥＬ素子の構成成分として有用な含窒素複素環誘導体を提供し、この含
窒素複素環誘導体を有機化合物層の少なくとも１層に用いることにより、低駆動電圧化、
高輝度化、高発光効率化、長寿命化が達成できる有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記諸問題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至った。

すなわち本発明は、下記一般式［１］〜［３］で表される化合物のうち、少なくとも一つを含んでなる有機ＥＬ素子用材料に関する。

一般式［１］

一般式［２］

一般式［３］

（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴⁹は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、または、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基を表す。
ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも一つ、Ｒ²⁰、Ｒ²¹、Ｒ²³、および、Ｒ²⁴の少なくとも一つ、ならびに、Ｒ³⁷〜Ｒ⁴¹の少なくとも一つは、それぞれ下記一般式［４］で表される置換基である。）

一般式［４］

（式中、Ｒ⁵⁰〜Ｒ⁵⁷は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、または、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基を表す。）

また、本発明は、陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層を含む有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層が、リン光発光材料と上記の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料とを含んでなる有機ＥＬ素子に関する。

また、本発明は、陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層と、電子注入層および／または電子輸送層とを含む有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電子注入層および／または電子輸送層が、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含んでなる有機ＥＬ素子に関する。

また、本発明は、陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層と、正孔阻止層とを含む有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
正孔阻止層が、上記の有機ＥＬ素子用材料を含む有機ＥＬ素子に関する。

本発明の有機ＥＬ素子用材料を有機ＥＬ素子用材料として用いた有機ＥＬ素子は、低い電圧で駆動し、かつ、長寿命であるため、壁掛けテレビ等のフラットパネルディスプレイや平面発光体として好適に使用することができ、複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器類等の光源、表示板、標識灯等への応用が可能である。

以下、詳細にわたって本発明を説明する。

一般式［１］〜［３］におけるＲ¹〜Ｒ⁴⁹は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、または、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基を表す。

ここで、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。

ここで、１価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数１〜１８の１価の脂肪族炭化水素基を指し、そのようなものとしては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基が挙げられる。

また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基といった炭素数１〜１８のアルキル基が挙げられる。

また、アルケニル基としては、ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、イソプロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１−オクテニル基、１−デセニル基、１−オクタデセニル基といった炭素数２〜１８のアルケニル基が挙げられる。

また、アルキニル基としては、エチニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、１−ブチニル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基、１−オクチニル基、１−デシニル基、１−オクタデシニル基といった炭素数２〜１８のアルキニル基が挙げられる。

また、シクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクタデシル基といった炭素数３〜１８のシクロアルキル基が挙げられる。

さらに、１価の芳香族炭化水素基としては、１価の単環、縮合環、環集合炭化水素基が挙げられる。ここで、１価の単環芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、２，４−キシリル基、ｐ−クメニル基、メシチル基等の炭素数６〜１８の１価の単環芳香族炭化水素基が挙げられる。

また、１価の縮合環炭化水素基としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アンスリル基、２−アンスリル基、５−アンスリル基、１−フェナンスリル基、９−フェナンスリル基、１−アセナフチル基、２−アズレニル基、１−ピレニル基、２−トリフェニレル基等の炭素数１０〜１８の１価の縮合環炭化水素基が挙げられる。

また、１価の環集合炭化水素基としては、ｏ−ビフェニリル基、ｍ−ビフェニリル基、ｐ−ビフェニリル基等の炭素数１２〜１８の１価の環集合炭化水素基が挙げられる。

また、１価の脂肪族複素環基としては、２−ピラゾリノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、２−モルホリニル基といった炭素数３〜１８の１価の脂肪族複素環基が挙げられる。

また、１価の芳香族複素環基としては、トリアゾリル基、３−オキサジアゾリル基、２−フラニル基、３−フラニル基、２−フリル基、３−フリル基、２−チエニル基、３−チエニル基、１−ピロ−リル基、２−ピロ−リル基、３−ピロ−リル基、２−ピリジル基、３−ピリジル基、４−ピリジル基、２−ピラジル基、２−オキサゾリル基、３−イソオキサゾリル基、２−チアゾリル基、３−イソチアゾリル基、２−イミダゾリル基、３−ピラゾリル基、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、２−ベンゾフリル基、２−ベンゾチエニル基、Ｎ−インドリル基、Ｎ−カルバゾリル基、Ｎ−アクリジニル基、２−チオフェニル基、３−チオフェニル基、ビピリジル基、フェナントロリル基、２−（１−シラ−２，４−シクロペンタジエンニル）基、３−（１−シラ−２，４−シクロペンタジエンニル）基といった炭素数２〜１８の１価の芳香族複素環基が挙げられる。

また、アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、オクチルオキシ基、ｔｅｒｔ−オクチルオキシ基といった炭素数１〜８のアルコキシル基が挙げられる。

また、アリ−ルオキシ基としては、フェノキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、９−アンスリルオキシ基といった炭素数６〜１４のアリ−ルオキシ基が挙げられる。

また、アルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基といった炭素数１〜８のアルキルチオ基が挙げられる。

また、アリ−ルチオ基としては、フェニルチオ基、２−メチルフェニルチオ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基といった炭素数６〜１４のアリ−ルチオ基が挙げられる。

また、置換アミノ基としては、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジベンジルアミノ基、Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ビス（ｍ−トリル）アミノ基、Ｎ，Ｎ−ビス（ｐ−トリル）アミノ基、Ｎ，Ｎ−ビス（ｐ−ビフェニリル）アミノ基、ビス［４−（４−メチル）ビフェニリル］アミノ基、Ｎ−α−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ−β−ナフチル−Ｎ−フェニルアミノ基等の炭素数２〜２６の置換アミノ基が挙げられる。

また、アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、シクロヘキシルカルボニル基、ベンゾイル基、トルオイル基、アニソイル基、シンナモイル基、メチルカルボニル基、エチルカルボニル基、ベンジルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基等の炭素数２〜１４のアリ−ルカルボニル基が挙げられる。

また、アルキルスルホニル基としては、メシル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基等の炭素数２〜１４のアルキルスルホニル基が挙げられる。

また、アリ−ルスルホニル基としては、ベンゼンスルホニル基、ｐ−トルエンスルホニル基等の炭素数２〜１４のアリ−ルスルホニル基が挙げられる。

これらＲ¹〜Ｒ⁴⁹における、１価の脂肪族炭化水素基、１価の芳香族炭化水素基、１価の脂肪族複素環基、１価の芳香族複素環基、アルコキシル基、アリ−ルオキシ基、アルキルチオ基、アリ−ルチオ基、アシル基、アルキルスルホニル基、および、アリ−ルスルホニル基は、さらに他の置換基によって置換されていても良い。そのような置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、アルコキシル基、アリ−ルオキシ基、アルキルチオ基、アリ−ルチオ基、置換アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリ−ルオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリ−ルスルホニル基等が挙げられる。これらの置環基の例としては、前述のものが挙げられる。

ここで、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも一つ、Ｒ²⁰、Ｒ²¹、Ｒ²³、および、Ｒ²⁴の少なくとも一つ、ならびに、Ｒ³⁷〜Ｒ⁴¹の少なくとも一つは、それぞれ一般式［４］で表される置換基である。

一般式［４］のＲ⁵⁰〜Ｒ⁵⁷における水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、および、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基は、Ｒ¹〜Ｒ⁴⁹における水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、および、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基と同義である。

一般式［１］中のＲ¹〜Ｒ⁴⁸、Ｒ⁵⁰〜Ｒ⁵⁷として、好ましいものとしては、水素原子、シアノ基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の一価の芳香族複素環基が挙げられる。

また、Ｒ¹〜Ｒ⁴⁸、Ｒ⁵⁰〜Ｒ⁵⁷における置換基の好ましい置換位置としては、Ｒ¹²、Ｒ¹⁷、Ｒ³¹、Ｒ³⁴、Ｒ⁴⁶が合成面から挙げられる。

一般式［１］中のＲ⁴⁹として、好ましいものとしては、一価の脂肪族炭化水素基、一価の芳香族炭化水素基が挙げられる。

以上、本発明に用いる一般式［１］〜［３］で表される有機エレクトロルミネッセンス素子用材料について説明したが、これらの材料を有機ＥＬ素子用材料として用いる時、蒸着法により有機ＥＬ素子を作成する場合、化合物の分子量としては、１５００以下が好ましく、１３００以下がより好ましく、１２００以下がさらに好ましく、１１００以下が特に好ましい。この理由として、分子量が大きいと、蒸着法による素子の作製が困難になる懸念があるためである。

しかし、塗布法により、有機ＥＬ素子を作成する場合は、この限りではない。この場合、
分子量よりも、使用する溶媒に対する溶解性と塗布膜のアモルファス性が重要となるので、
非対称構造がより好ましい。本発明の有機ＥＬ素子用材料は、構造上明確な非対称構造を有しているため、高溶解性を有しており、塗布法などに対するプロセスに容易に対応することが可能である。

本発明の有機ＥＬ素子用材料である化合物の代表例を、以下に示すが、本発明は、この代表例に限定されるものではない。

有機ＥＬ素子用材料は、特に、高純度の材料が要求されるが、このような場合に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、昇華精製法や再結晶法、再沈殿法、ゾーンメルティング法、カラム精製法、吸着法など、あるいはこれら方法を組み合わせて行うことができる。これら精製法の中でも再結晶法によるのが好ましい。昇華性を有する化合物においては、昇華精製法によることが好ましい。昇華精製においては、目的化合物が昇華する温度より低温で昇華ボートを維持し、昇華する不純物を予め除去する方法を採用するのが好ましい。また昇華物を採集する部分に温度勾配を施し、昇華物が不純物と目的物に分散するようにするのが望ましい。以上のような昇華精製は不純物を分離するような精製であり、本発明に適用しうるものである。また、昇華精製を行うことにより、材料の蒸着性の難易度を予測するのに役立つ。

ここで、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いて作成することができる有機ＥＬ素子について詳細に説明する。

有機ＥＬ素子は、陽極と陰極間に一層または多層の有機層を形成した素子から構成されるが、ここで、一層型有機ＥＬ素子とは、陽極と陰極との間に発光層のみからなる素子を指す。一方、多層型有機ＥＬ素子とは、発光層の他に、発光層への正孔や電子の注入を容易にしたり、発光層内での正孔と電子との再結合を円滑に行わせたりすることを目的として、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子注入層などを積層させたものを指す。したがって、多層型有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、（１）陽極／正孔注入層／発光層／陰極、（２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、（３）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極、（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極、（５）陽極／正孔注入層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極、（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極、（７）陽極／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極、（８）陽極／発光層／電子注入層／陰極等の多層構成で積層した素子構成が考えられる。

また、上述した各有機層は、それぞれ二層以上の層構成により形成されても良く、いくつかの層が繰り返し積層されていても良い。そのような例として、近年、光取り出し効率の向上を目的に、上述の多層型有機ＥＬ素子の一部の層を多層化する「マルチ・フォトン・エミッション」と呼ばれる素子構成が提案されている。これは例えば、ガラス基板／陽極／正孔輸送層／電子輸送性発光層／電子注入層／電荷発生層／発光ユニット／陰極から構成される有機ＥＬ素子に於いて、電荷発生層と発光ユニットの部分を複数層積層するといった方法が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子用材料は、上述したいかなる層に用いても構わないが、特に発光層に好適に使用することができる。また、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、単一の化合物での使用はもちろんのこと、２種類以上の化合物を組み合わせて、すなわち混合、共蒸着、積層するなどして使用することが可能である。さらに、上述した発光層において、他の材料と共に用いても構わない。

正孔注入層には、発光層に対して優れた正孔注入効果を示し、かつ陽極界面との密着性と薄膜形成性に優れた正孔注入層を形成できる正孔注入材料が用いられる。また、このような材料を多層積層させ、正孔注入効果の高い材料と正孔輸送効果の高い材料とを多層積層させた場合、それぞれに用いる材料を正孔注入材料、正孔輸送材料と呼ぶことがある。

これら正孔注入材料や正孔輸送材料は、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい必要がある。このような正孔注入層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０⁴〜１０⁶Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０^-6ｃｍ²／Ｖ・秒であるものが好ましい。正孔注入材料および正孔輸送材料としては、上記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。

このような正孔注入材料や正孔輸送材料としては、具体的には、例えばトリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等をあげることができる。

正孔注入材料や正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報）、芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）を用いることもできる。例えば、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル等や、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン等をあげることができる。また、正孔注入材料として銅フタロシアニンや水素フタロシアニン等のフタロシアニン誘導体も挙げられる。さらに、その他、芳香族ジメチリデン系化合物、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料や正孔輸送材料として使用することができる。

芳香族三級アミン誘導体の具体例としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−（４−メチルフェニル）−１，１’−フェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−（４−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−（メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−（４−ｎ−ブチルフェニル）−フェナントレン−９，１０−ジアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ジ−４−トリルアミノフェニル）−４−フェニル−シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４’−ジフェニルアミノ−４−ビフェニリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４’−ジフェニルアミノ−４−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４’−ジフェニルアミノ−４−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）ベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４’−フェニル（１−ナフチル）アミノ−４−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス（４’−フェニル（１−ナフチル）アミノ−４−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）ベンジジン等があげられ、これらは正孔注入材料、正孔輸送材料いずれにも使用することができる。

正孔注入材料および正孔輸送材料として、特に好ましい例を表１に示す。

表１

また、本発明の有機ＥＬ素子用材料と共に用いることが出来る正孔注入材料および正孔輸送材料としては、下記表２に示す化合物も挙げられる。

表２

上に説明した正孔注入層および正孔輸送層を形成するには、上述の化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化する。正孔注入層および正孔輸送層の膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。

一方、電子注入層には、発光層に対して優れた電子注入効果を示し、かつ陰極界面との密着性と薄膜形成性に優れた電子注入層を形成できる電子注入材料が用いられる。

また、このような材料を多層積層させ、電子注入効果の高い材料と電子輸送効果の高い材料とを多層積層させた場合、それぞれに用いる材料を電子注入材料、電子輸送材料と呼ぶことがある。

本発明の有機ＥＬ素子用材料は、電子注入材料、電子輸送材料いずれにも好適に使用することができる。

本発明の有機ＥＬ素子用材料以外で電子注入材料および電子輸送材料として用いることのできる材料の例としては、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントロン誘導体、シロール誘導体、トリアリールホスフィンオキシド誘導体、カルシウムアセチルアセトナート、酢酸ナトリウムなどが挙げられる。また、セシウム等の金属をバソフェナントロリンにドープした無機／有機複合材料（高分子学会予稿集，第５０巻，４号，６６０頁，２００１年発行）や、第５０回応用物理学関連連合講演会講演予稿集、Ｎｏ．３、１４０２頁、２００３年発行記載のＢＣＰ、ＴＰＰ、Ｔ５ＭＰｙＴＺ等も電子注入材料の例として挙げられるが、素子作成に必要な薄膜を形成し、陰極からの電子を注入できて、電子を輸送できる材料であれば、特にこれらに限定されるものではない。

上記電子注入材料および電子輸送材料の中で好ましいものとしては、金属錯体化合物、含窒素五員環誘導体、シロール誘導体、トリアリールホスフィンオキシド誘導体が挙げられる。本発明に使用可能な好ましい金属錯体化合物としては、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体が好適である。８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体の具体例としては、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（５−フェニル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（４−シアノ−１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（４−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（５−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（５−フェニル−８−ヒドロキシキノリナート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（５−シアノ−８−ヒドロキシキノリナート）（４−シアノ−１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）クロロアルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（ｏ−クレゾラート）アルミニウム等のアルミニウム錯体化合物、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、トリス（４−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、トリス（５−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、トリス（２−メチル−５−フェニル−８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（１−ナフトラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（２−ナフトラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（フェノラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（４−シアノ−１−ナフトラート）ガリウム、ビス（２、４−ジメチル−８−ヒドロキシキノリナート）（１−ナフトラート）ガリウム、ビス（２、５−ジメチル−８−ヒドロキシキノリナート）（２−ナフトラート）ガリウム、ビス（２−メチル−５−フェニル−８−ヒドロキシキノリナート）（フェノラート）ガリウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−ヒドロキシキノリナート）（４−シアノ−１−ナフトラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）クロロガリウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム等のガリウム錯体化合物の他、８−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）銅、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）マンガン、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛等の金属錯体化合物が挙げられる。

また、本発明に使用可能な電子注入材料および電子輸送材料の内、好ましい含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体があげられ、具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−(４”−ビフェニル)１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−(５ −フェニルオキサジアゾリル)］ベンゼン、１，４−ビス［２−(５−フェニルオキサジアゾリル)−４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン］、２−（４’−ｔｅｒｔ− ブチルフェニル）−５−(４”−ビフェニル)−１，３，４−チアジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−チアジアゾール、１，４−ビス［２−(５−フェニルチアジアゾリル)］ベンゼン、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−(４”−ビフェニル)−１，３，４−トリアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、１，４−ビス［２−(５−フェニルトリアゾリル)］ベンゼン等が挙げられる。

また、本発明に使用可能な電子注入材料および電子輸送材料の内、特に好ましいオキサジアゾール誘導体の具体例を表３に示す。

表３

また、本発明に使用可能な電子注入材料および電子輸送材料の内、特に好ましいトリアゾール誘導体の具体例を表４に示す。表４中、Ｐｈは、フェニル基を表わす。

表４

また、本発明に使用可能な電子注入材料および電子輸送材料の内、特に好ましいシロール誘導体としての具体例を、表５に示す。

表５

さらに、正孔阻止層には、発光層を経由した正孔が電子注入層に達するのを防ぎ、薄膜形成性に優れた層を形成できる正孔阻止材料が用いられる。

本発明の有機ＥＬ素子用材料は、正孔阻止材料に好適に使用することができる。

本発明の有機ＥＬ素子用材料以外で正孔阻止材料として用いることのできる材料の例としては、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム等のアルミニウム錯体化合物や、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）（４−フェニルフェノラート）ガリウム等のガリウム錯体化合物、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等の含窒素縮合芳香族化合物が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層としては、以下の機能を併せ持つものが好適である。
注入機能；電界印加時に陽極または正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極または電子注入層より電子を注入することができる機能
輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
ただし、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさには、違いがあってもよく、また正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよい。

本発明の材料は、発光層中で燐光発光材料のホスト材料として好適に用いることが出来る。この場合、本発明の化合物は発光層中のホスト材料として好適に用いることができる。ここでいうリン光発光材料とは、励起三重項状態から基底状態へ遷移する際に発光する化合物を意味する。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子に使用できるリン光発光材料は、例えば有機金属錯体があげられ、ここで金属原子は通常、遷移金属であり、好ましくは周期では第５周期または第６周期、族では６族から１１族、さらに好ましくは８族から１０族の元素が対象となる。具体的にはイリジウムや白金などである。また、配位子としては２−フェニルピリジンや２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジンなどがあり、これらの配位子上の炭素原子が金属と直接結合しているのが特徴である。別の例としてはポルフィリンまたはテトラアザポルフィリン環錯体などがあり、中心金属としては白金などが挙げられる。例えば、下記に示す公知の化合物がリン光発光材料として好適に用いられる（ただし、Ｐｈはフェニル基を表す）。

さらに、本発明の有機ＥＬ素子の陽極に使用される材料は、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性材料が挙げられる。この陽極を形成するには、これらの電極物質を、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることができる。この陽極は、上記発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が１０％より大きくなるような特性を有していることが望ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下としてあるものが好ましい。さらに、陽極の膜厚は、材料にもよるが通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。

また、本発明の有機ＥＬ素子の陰極に使用される材料は、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。ここで、発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、さらに、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。

本発明の有機ＥＬ素子を作製する方法については、上記の材料および方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、および必要に応じて電子注入層を形成し、最後に陰極を形成すればよい。また、陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。

この有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。この透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、その透光性については、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上、好ましくは９０％以上であるものが望ましく、さらに平滑な基板を用いるのが好ましい。

これら基板は、機械的、熱的強度を有し、透明であれば特に限定されるものではないが、例えば、ガラス板、合成樹脂板などが好適に用いられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などで成形された板が挙げられる。また、合成樹脂板としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルサルファイド樹脂、ポリサルフォン樹脂などの板が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法としては、真空蒸着、電子線ビーム照射、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティング等の乾式成膜法、もしくはスピンコーティング、ディッピング、フローコーティング等の湿式成膜法のいずれかの方法を適用することができる。また、特表２００２−５３４７８２やＳ．Ｔ．Ｌｅｅ，ｅｔａｌ．，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＩＤ’０２，ｐ．７８４（２００２）に記載されているＬＩＴＩ（ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄＴｈｅｒｍａｌＩｍａｇｉｎｇ、レーザー熱転写）法や、印刷（オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷）、インクジェット等の方法を適用することもできる。

有機層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態または液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。また特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、有機層を形成することができる。各層の膜厚は特に限定されるものではないが、膜厚が厚すぎると一定の光出力を得るために大きな印加電圧が必要となり効率が悪くなり、逆に膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生し、電界を印加しても充分な発光輝度が得にくくなる。したがって、各層の膜厚は、１ｎｍから１μｍの範囲が適しているが、１０ｎｍから０．２μｍの範囲がより好ましい。

本願で言う塗布による製膜とは、スピンコーティング、ディッピング、フローコーティング、インクジエット法、スプレー法等の湿式成膜法のいずれかを示すものである。

また、有機ＥＬ素子の温度、湿度、雰囲気等に対する安定性向上のために、素子の表面に保護層を設けたり、樹脂等により素子全体を被覆や封止を施したりしても良い。特に素子全体を被覆や封止する際には、光によって硬化する光硬化性樹脂が好適に使用される。

本発明の有機ＥＬ素子に印加する電流は通常、直流であるが、パルス電流や交流を用いてもよい。電流値、電圧値は、素子破壊しない範囲内であれば特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、なるべく小さい電気エネルギーで効率良く発光させることが望ましい。

本発明の有機ＥＬ素子の駆動方法は、パッシブマトリクス法のみならず、アクティブマトリックス法での駆動も可能である。また、本発明の有機ＥＬ素子から光を取り出す方法としては、陽極側から光を取り出すボトム・エミッションという方法のみならず、陰極側から光を取り出すトップ・エミッションという方法にも適用可能である。これらの方法や技術は、城戸淳二著、「有機ＥＬのすべて」、日本実業出版社（２００３年発行）に記載されている。

本発明の有機ＥＬ素子のフルカラー化方式の主な方式としては、３色塗り分け方式、色変換方式、カラーフィルター方式が挙げられる。３色塗り分け方式では、シャドウマスクを使った蒸着法や、インクジェット法や印刷法が挙げられる。また、特表２００２−５３４７８２やＳ．Ｔ．Ｌｅｅ，ｅｔａｌ．，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＩＤ’０２，ｐ．７８４（２００２）に記載されているレーザー熱転写法（ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄＴｈｅｒｍａｌＩｍａｇｉｎｇ、ＬＩＴＩ法ともいわれる）も用いることができる。色変換方式では、青色発光の発光層を使って、蛍光色素を分散した色変換（ＣＣＭ）層を通して、青色より長波長の緑色と赤色に変換する方法である。カラーフィルター方式では、白色発光の有機ＥＬ素子を使って、液晶用カラーフィルターを通して３原色の光を取り出す方法であるが、これら３原色に加えて、一部白色光をそのまま取り出して発光に利用することで、素子全体の発光効率をあげることもできる。

さらに、本発明の有機ＥＬ素子は、マイクロキャビティ構造を採用しても構わない。これは、有機ＥＬ素子は、発光層が陽極と陰極との間に挟持された構造であり、発光した光は陽極と陰極との間で多重干渉を生じるが、陽極及び陰極の反射率、透過率などの光学的な特性と、これらに挟持された有機層の膜厚とを適当に選ぶことにより、多重干渉効果を積極的に利用し、素子より取り出される発光波長を制御するという技術である。これにより、発光色度を改善することも可能となる。この多重干渉効果のメカニズムについては、Ｊ．Ｙａｍａｄａ等によるＡＭ−ＬＣＤＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，ＯＤ−２，ｐ．７７〜８０（２００２）に記載されている。

以上述べたように、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子は、低い駆動電圧で長時間の青色発光を得ることが可能である。故に、本有機ＥＬ素子は、壁掛けテレビ等のフラットパネルディスプレイや各種の平面発光体として、さらには、複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器類等の光源、表示板、標識灯等への応用が考えられる。

以下、本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いた有機ＥＬ素子の作成例を下記実施例により説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。実施例中の本発明の有機ＥＬ素子用材料の番号は、前述の例示化合物の番号を示す。実施例においては、特に断りのない限り、混合比は全て重量比を示す。蒸着（真空蒸着）は１０^-6Ｔｏｒｒの真空中で、基板加熱、冷却等の温度制御なしの条件下で行った。また、素子の発光特性評価においては、発光面積２ｍｍ×２ｍｍの有機ＥＬ素子の特性を測定した。

実施例１
洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、表２のＨＴＭ６を蒸着して膜厚４０ｎｍの正孔注入層を形成した。次に、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１と下記化合物（Ａ）とを１００：３の組成比で共蒸着して膜厚４０ｎｍの発光層を形成した。さらに、下記化合物（Ｂ）を蒸着して膜厚５ｎｍの正孔ブロッキング層を形成した。その上に、さらに、トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）を真空蒸着して膜厚２０ｎｍの電子注入層を作成し、その上に、まずフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ、次いでアルミニウム（Ａｌ）を２００ｎｍ蒸着して電極を形成して、有機ＥＬ素子を得た。この素子は緑色発光を示した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命は、１０００時間以上あった。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表６に示す。

実施例２〜２０
本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに表６に示す化合物を用いて発光層を作成した以外は実施例１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表６に示す。

比較例２〜３
比較例２では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｃ）を、比較例３では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｄ）を用いて発光層を作成した以外は実施例１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表６に示す。

表６

表６からも明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子用材料はいずれも、比較例の化合物（Ｃ）および（Ｄ）を用いて作成した素子よりも、長寿命で高い輝度が得られた。

実施例９１
ＩＴＯ電極付きガラス板上に、表１のＨＩＭ３を真空蒸着して膜厚４０ｎｍの正孔注入層を得た。次に、表２の化合物ＨＴＭ１を真空蒸着して膜厚２０ｎｍの正孔輸送層を得た。ついで下記化合物（Ｅ）と化合物（Ａ）とを１００：５の組成比で共蒸着して膜厚４０ｎｍの発光層を形成した。さらに下記化合物（Ｆ）を蒸着して膜厚１５ｎｍの正孔ブロッキング層を形成した。続けて、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１を３０ｎｍ蒸着して電子輸送兼電子注入層を形成した。その上に、ＬiＦを１ｎｍ、さらにＡｌを１００ｎｍ蒸着によって陰極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は緑色発光を示した。この素子を、発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表７に示す。

実施例９２〜１８０
本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１の代わりに表７中の化合物を用いた以外は、実施例９１と同様に素子を作成した。これらの素子は、直流電圧１０Ｖでの外部量子効率がいずれも３％以上を示した。また、発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表７に示す。

比較例３〜４
比較例２では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｃ）を、比較例３では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｄ）を用いた以外は実施例９１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表７に示す。

表７

表７から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子用材料はいずれも、比較例の化合物（Ｃ）および（Ｄ）を用いて作成した素子よりも、長寿命で高い輝度が得られた。

実施例１８１
ＩＴＯ電極付きガラス板上に、表１のＨＩＭ５を真空蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔注入層を得た。次に、α−ＮＰＤを真空蒸着して膜厚４０ｎｍの正孔注入層を得た。ついで、下記化合物（Ｇ）と化合物（Ａ）とを１００：５の組成比で共蒸着して膜厚４５ｎｍの発光層を形成した。さらに本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１を蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔ブロッキング層を形成し、次に、下記化合物（Ｈ）を真空蒸着して、膜厚３０ｎｍの電子注入層を形成した。その上に、Ｌｉ₂Ｏを１ｎｍ、さらにＡｌを１００ｎｍ蒸着によって陰極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子は、直流電圧１０Ｖでの外部量子効率は５．４％を示した。また、発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表８に示す。

実施例１８２〜２７０
本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１の代わりに表８中の化合物を用いた以外は、実施例１８１と同様に素子を作成した。これらの素子は、直流電圧１０Ｖでの外部量子効率がいずれも３％以上を示した。また、発光輝度５００（ｃｄ／ｍ²）で定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で１００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表８に示す。

比較例５〜６
比較例５では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに前期化合物（Ｃ）を、比較例６では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに前期化合物（Ｄ）を用いた以外は実施例１８１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度５００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で１００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表８に示す。

表８

表８から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子用材料はいずれも、比較例の化合物（Ｃ）および（Ｄ）を用いて作成した素子よりも、長寿命で高い輝度が得られた。

実施例２７１
洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ(３，４−エチレンジオキシ)−２，５−チオフェン／ポリスチレンスルホン酸、Ｂａｙｅｒ社製ＢＡＹＴＲＯＮＰＶＰＣＨ８０００）をスピンコート法にて製膜し、膜厚４０ｎｍの正孔注入層を得た。次いで、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１を９７％および、前期化合物（Ａ）を３％を２.０ｗｔ％の濃度でトルエンに溶解させ、スピンコーティング法により４０ｎｍの膜厚の発光層を得た。その上に、前期化合物（Ｂ）を蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔ブロッキング層を形成した。続けて、トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）を真空蒸着して膜厚２５ｎｍの電子注入層を形成した。さらにその上に、Ｃａを２０ｎｍ蒸着した後、Ａｌを２００ｎｍ蒸着して電極を形成して有機ＥＬ素子を得た。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命は、１０００時間以上あった。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表９に示す。

実施例２７２〜３６０
本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに表９に示す化合物を用いて発光層を作成した以外は実施例２７１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表９に示す。

比較例７〜８
比較例７では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｉ）を、比較例８では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに下記化合物（Ｊ）を用いて発光層を作成した以外は実施例２７１と同様に素子を作成した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命を測定した。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度、および８０℃の環境で３００時間連続駆動させた後の輝度を測定した。結果を表９に示す。

表９

実施例３６１
化合物（Ａ）のかわりに化合物（Ｋ）に示す化合物を用いて発光層を作成した以外は実施例１と同様に素子を作成した。この素子は青色発光を示した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命は１０００時間以上であった。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度は４８０（ｃｄ／ｍ²）であった。

実施例３６２
化合物（Ａ）のかわりに化合物（Ｌ）に示す化合物を用いて発光層を作成した以外は実施例１と同様に素子を作成した。この素子は赤色発光を示した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命は１０００時間以上であった。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度は５２０（ｃｄ／ｍ²）であった。

実施例３６３
洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、表１のＨＩＭ２を蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔注入層を形成した。続いて、表２のＨＴＭ（１）を蒸着して膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を形成した。次に、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１と下記化合物（Ｍ）とを１００：２の組成比で共蒸着して膜厚４５ｎｍの発光層を形成した。さらに、その上に、さらに、トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）を真空蒸着して膜厚３０ｎｍの電子注入層を作成し、その上に、まずフッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍ、次いでアルミニウム（Ａｌ）を２００ｎｍ蒸着して電極を形成して、有機ＥＬ素子を得た。この素子は青色発光を示した。この素子を発光輝度１０００（ｃｄ／ｍ²）で室温にて定電流駆動したときの輝度半減寿命は１０００時間以上であった。また、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ²で駆動させた時の初期輝度は４３０（ｃｄ／ｍ²）であった。

以上のように、本発明で示された有機ＥＬ素子用材料を用いることにより、高い性能のＥＬ素子が作成できる。比較化合物に対して格段に高い性能が発揮されることは明らかであり、有機ＥＬ素子の低駆動電圧化、長寿命化が達成できる。

（溶解性試験）
実施例３６４
スクリュー瓶に、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１を５０ｍｇ、トルエンを１ｇ計量して混合した後、スクリュー瓶を密栓し超音波洗浄機で１分間内部を攪拌した。その後、本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１の溶解状態を目視で確認したところ、完全に溶解していることが確認された。

実施例３６５〜５４３
本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに表１０に示す表１中の化合物を用いた以外は実施例３６４と同様に溶解性試験を実施した、結果はを表１０に示す。

比較例９〜１０
比較例９では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに化合物（Ｉ）を、比較例１０では本発明の有機ＥＬ素子用材料（１）−００１のかわりに前期化合物（Ｊ）を用いた以外は実施例３６４と同様に溶解性試験を実施した、結果を表１０に示す。

表１０

以上から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子用材料はいずれも、比較例の化合物に比べて溶解性に優れることが解る。

以上のように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いることにより、高い性能の有機エレクトロルミネッセンス素子が作成できる。比較化合物に対して格段に高い性能が発揮されること、さらに、優れた溶解性を示すことは明らかであり、有機ＥＬ素子の高い発光効率、低駆動電圧化、長寿命化、優れた溶液プロセス適性が達成できる。

Claims

下記一般式［１］〜［３］で表される化合物のうち、少なくとも一つを含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
一般式［１］

一般式［２］

一般式［３］

（式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴⁹は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、または、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基を表す。
ただし、Ｒ¹〜Ｒ⁵の少なくとも一つ、Ｒ²⁰、Ｒ²¹、Ｒ²³、および、Ｒ²⁴の少なくとも一つ、ならびに、Ｒ³⁷〜Ｒ⁴¹の少なくとも一つは、それぞれ下記一般式［４］で表される置換基である。）
一般式［４］

（式中、Ｒ⁵⁰〜Ｒ⁵⁷は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換の１価の脂肪族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の芳香族炭化水素基、置換もしくは未置換の１価の脂肪族複素環基、置換もしくは未置換の１価の芳香族複素環基、シアノ基、置換もしくは未置換のアルコキシル基、置換もしくは未置換のアリ−ルオキシ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリ−ルチオ基、置換アミノ基、置換もしくは未置換のアシル基、置換もしくは未置換のアルキルスルホニル基、または、置換もしくは未置換のアリ−ルスルホニル基を表す。）
陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層を含む有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
発光層が、リン光発光材料と請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料とを含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子。
陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層と、電子注入層および／または
電子輸送層とを含む有機薄膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
電子注入層および／または電子輸送層が、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含んでなる有機エレクトロルミネッセンス素子。
陽極と陰極からなる一対の電極間に、少なくとも、発光層と、正孔阻止層とを含む有機薄
膜層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
正孔阻止層が、請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含む
有機エレクトロルミネッセンス素子。