JP2015153774A - 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】青色の色純度の高い有機ＥＬ素子および表示装置を提供する。
【解決手段】発光層４が、スピロビフルオレンに、置換または無置換のカルバゾールが２つ結合している下記一般式（１）で表される第１化合物と、前記第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からなる有機エレクトロルミネッセンス素子１０とする。
[化１]

上記一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_１６は同一であっても独立していてもよい置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基のいずれかである。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）および表示装置に関する。

従来、ディスプレイなどの表示装置において、重要な特性の一つとして色再現性が挙げられる。特に、２０２０年にサービス開始が予定されているスーパーハイビジョンの表色系では、自然界に実在するほぼすべての物体色および既存表色システムの色域を包含することを目指している。したがって、スーパーハイビジョンを表示するディスプレイには、広い色域での色再現性が求められる。自発光型ディスプレイの場合には、青、緑、赤の各色の発光材料に対して、色純度が高いことが要求される。具体的には、青色について、国際照明委員会（ＣＩＥ：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ‘Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）の策定したＣＩＥ色度図上の座標がｘ，ｙ＝（０．１３１，０．０４６）を満足することが要求される。

有機ＥＬ素子は、自発光型の発光デバイスであり、低電圧で、高輝度、高効率の発光が得られるため、次世代の表示素子としての応用が期待されている。
有機ＥＬ素子用の発光材料としては、これまで多くの研究が行われている。しかし、青色の有機ＥＬ素子用発光材料については、十分に色純度の高いものはなかった。
例えば、特許文献１には、青色素子として、ＣＩＥ色度図上の座標がＣＩＥｘ，ｙ＝（０．１４，０．１６）であるものが開示されている。

また、従来、有機ＥＬ素子の色純度を向上させる構造についても広く検討されている。
例えば、特許文献２には、カラーフィルターを用いて色再現領域を拡大させる方法が記載されている。しかし、特許文献２に記載の技術では、カラーフィルターを用いて色再現領域を拡大させているので、有機ＥＬ素子の発光した光の一部が、カラーフィルターによって吸収されてしまう。有機ＥＬ素子のエネルギー効率の観点からは、カラーフィルターを用いることなく、色純度を向上させることが望まれている。

また、特許文献３には、有機ＥＬ素子の積層構造を最適化してキャビティ構造をとることにより、青色の色純度を向上させる方法が提案されている。しかし、特許文献３に記載の技術では、ディスプレイの視野角依存性が生じやすいという不都合があった。
また、有機ＥＬ素子の発光層に用いられる材料として、特許文献４には、スピロビフルオレンの所定の位置に、置換または無置換カルバゾールが２つ結合している化合物を用いることが提案されている。

特開２０１３―１７５７６３号公報 特開２００９−１３４９０６号公報 特許第５０１９６３８号公報 特許第５３１２８６１号公報

従来の技術では、スーパーハイビジョンの表色系に対応する色域を再現できる表示装置を提供するために、より一層青色の色純度を向上させた有機ＥＬ素子が要求されている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、青色の色純度の高い有機ＥＬ素子およびこれを用いた青色の色純度の高い表示装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく、有機ＥＬ素子の発光層を形成する材料として、スピロビフルオレンの所定の位置に、置換または無置換カルバゾールが２つ結合している化合物に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、この化合物と、それよりもＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーギャップが大きい他の化合物とを混合して、発光層の材料として用いればよいことを見出した。そして、このような発光層を有する有機ＥＬ素子では、ＣＩＥ色度図上の座標において、ｙ座標を小さくすることができ、その結果、ＣＩＥ色度図上の座標がスーパーハイビジョンの表色系における青色の座標ｘ，ｙ＝（０．１３１，０．０４６）に近い色純度の高い発光が得られることを確認し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の発明に関わるものである。
［１］一対の対向する電極と、前記電極間に配置された発光層を有する１層以上の有機薄膜層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、スピロビフルオレンに、置換または無置換のカルバゾールが２つ結合している下記一般式（１）で表される第１化合物と、前記第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からな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。

上記一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_１６は同一であっても独立していてもよい置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基のいずれかである。

［２］前記第２化合物は、ＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが３．０〜５．０ｅＶであることを特徴とする［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［３］前記第２化合物は、下記一般式（２）−１〜（２）−１４で表される化合物であることを特徴とする［１］または［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

［４］前記第１化合物と前記第２化合物との混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）は、７５：２５〜２５：７５であることを特徴とする［１］〜［３］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。

［５］赤色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子と、緑色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子と、青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子とが配列されてなる表示装置であって、前記青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子が、［１］〜［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であることを特徴とする表示装置。

本発明の有機ＥＬ素子は、上記一般式（１）で表される第１化合物と、前記第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からなる発光層を有しているので、ＣＩＥ色度図上の座標において、ｙ座標を小さくすることができ、青色の色純度の高いものとなる。
また、本発明の表示装置は、青色の色純度の高い有機ＥＬ素子を有しているので、広い色域を再現できる表示装置となる。

本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の一例を示した概略図である。 本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイにおける１画素セルを説明する図である。 図３は、実施例１〜実施例３、比較例１の有機ＥＬ素子が発光した光のＣＩＥ色度図上の座標を示したものである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の有機ＥＬ素子について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態である有機ＥＬ素子の一例を示した概略図である。本実施形態の有機ＥＬ素子１０は、図１に示すように、基板１の上に、一対の対向する電極（陽極２、陰極７）と、陽極２と陰極７との間に配置された１層以上の有機薄膜層１１とを有している。有機薄膜層１１は、発光層４を有するものである。図１に示す有機薄膜層１１は、陽極２側から、正孔注入層３１、正孔輸送層３、発光層４、正孔阻止層５、電子輸送層６、電子注入層６１がこの順序で積層されたものである。

本実施形態では、陰極７上を覆うように封止用ガラス９が配置され、封止用ガラス９の周縁部と、陽極２を配した基板１の周縁部とは、互いに紫外線硬化樹脂８により接着封止されている。

また、図１に示す有機ＥＬ素子１０では、陽極２と陰極７とに電圧を印加することにより、陽極２から正孔注入層３１に正孔が注入されるようになっている。正孔注入層３１に注入された正孔は、正孔輸送層３中を移動した後、発光層４に注入される。一方、陰極７からは、電子注入層６１、電子輸送層６、正孔阻止層５を経て、発光層４に電子が注入される。そして、主に、発光層４中で正孔と電子とが再結合し、電界発光するようになっている。発光層４とは別の層で再結合が起こり、再結合によって生じた励起エネルギーが発光層４に移動した後に、発光層４から発光が得られる場合もある。有機ＥＬ素子１０から出射される光とは、発光層４から出射される光のみに限定されるものではなく、例えば、正孔阻止層５から出射される光であってもよい。

＜基板＞
基板１は、透明な材料からなるものであることが好ましい。基板１としては、ガラス、石英、その他プラスチックフィルムなどを例示できる。
基板１として、例えば、プラスチックフィルムなどの可撓性基板を用い、その上に図１に示すように、一対の電極２，７および有機薄膜層１１を形成した場合には、容易に変形できる画像表示部を有するフレキシブル有機ＥＬ素子とすることができる。

＜陽極＞
陽極２は、透明で導電性の高い材料からなるものであることが好ましい。陽極２の材料としては、例えば、インジウム−錫−酸化物（以下「ＩＴＯ」と記す場合がある。）、インジウム−亜鉛−酸化物（ＩＺＯ）などの導電性透明酸化物を用いることができる。

＜正孔注入層＞
正孔注入層３１は、陽極２からの正孔注入を容易にするものである。正孔注入層３１は、必要に応じて形成される。正孔注入層３１の材料としては、正孔注入性の低分子材料または高分子材料からなる有機材料を用いることができる。正孔注入性の高分子材料としては、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどを挙げることができる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる正孔注入層３１は、例えば、スピンコーティング法、インクジェット法などのウェットプロセスにより形成できる。なお、ＰＥＤＯＴはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を示し、ＰＳＳはポリ（スチレンスルホン酸）を示す。

＜正孔輸送層＞
正孔輸送層３の材料としては、正孔輸送性の低分子材料または高分子材料からなる有機材料を用いることができる。
低分子材料としては、下記一般式（３）で示されるα−ＮＰＤなどのベンジジン誘導体などが挙げられる。

＜発光層＞
発光層４は、スピロビフルオレンに、置換または無置換のカルバゾールが２つ結合している上記一般式（１）で表される第１化合物と、第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からなる。
上記一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_１６は同一であっても独立していてもよい置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基のいずれかである。

本実施形態においては、発光層４が、第１化合物と第２化合物とが混合された材料からなるものであるため、発光層４の第１化合物同士が第２化合物によって孤立される。このことによって、有機ＥＬ素子１０から出射される光が、第２化合物を含まない場合と比較して、ＣＩＥ色度図上の座標におけるｙ座標が小さく、より波長の短い（青色の色純度の高い）ものになると推定される。その結果、有機ＥＬ素子１０は、ＣＩＥ色度図上の座標が、スーパーハイビジョンの表色系における青色の座標ｘ，ｙ＝（０．１３１，０．０４６）に近い色純度の高い発光が得られるものとなる。

上記一般式（１）で表される第１化合物としては、具体的には、下記一般式（１）−１〜（１）−１０で表される化合物を用いることが好ましい。下記一般式（１）−１〜（１）−１０で表される化合物の中でも特に、構造が単純で合成が容易であるため、下記一般式（１）−１で表される化合物を用いることが好ましい。
また、上記一般式（１）で表される第１化合物は、合成の容易さから、スピロビフルオレンに結合している２つの置換または無置換カルバゾールが同じものであることが好ましいが、異なるものであってもよい。

第２化合物としては、第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きいものであればよい。第２化合物は、上記のエネルギーギャップが３．０〜５．０ｅＶのものであることが好ましい。上記のエネルギーギャップが３．０ｅＶ以上である場合、上記エネルギーギャップが第１化合物よりも大きいものになりやすく、第１化合物に励起エネルギーを効率よく閉じ込めることができるため、好ましい。上記のエネルギーギャップは、３．５ｅＶ以上であることが、より好ましい。また、上記のエネルギーギャップが５．０ｅＶ以下である場合、有機ＥＬ素子１０の駆動電圧を低いものとすることができ、好ましい。

具体的には、例えば、上記一般式（２）−１で表される化合物（ＴＰＢＩ）および上記一般式（２）−４で表される化合物の上記のエネルギーギャップは３．５ｅＶである。

第２化合物としては、具体的には、上記一般式（２）−１〜（２）−１４で表される化合物を用いることが好ましい。上記一般式（２）−１〜（２）−１４で表される化合物の中でも、構造が単純で広く市販されているため、上記一般式（２）−１、（２）−４で表される化合物を用いることが好ましい。特に、安定性の高い膜からなる発光層４が得られるため、上記一般式（２）−１で表される化合物を用いることが好ましい。

第１化合物と第２化合物との組み合わせは、ＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップに応じて適宜決定できる。具体的には、第１化合物として上記一般式（１）−１で表される化合物を用いる場合には、第２化合物として上記一般式（２）−１または（２）−４で表される化合物を用いることが好ましい。

第１化合物と第２化合物との混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）は、特に限定されないが、７５：２５〜２５：７５であることが好ましい。第１化合物と第２化合物との混合比が上記範囲内であると、第１化合物に起因する高い輝度が得られ、高い外部量子効率が得られるとともに、第２化合物による第１化合物同士を孤立させる機能が十分に得られ、青色の色純度がより高い発光が得られる有機ＥＬ素子１０になる。第１化合物と第２化合物との混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）は、高い外部量子効率と、青色の色純度のより高い発光が得られる有機ＥＬ素子１０とするために、７５：２５〜５０：５０であることがより好ましい。

発光層４の膜厚は、１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、２０〜２００ｎｍであることがより好ましい。発光層４の膜厚を上記範囲とすることにより、発光層４に最適な電圧を印加することができ、高い発光効率が得られる。発光層４の膜厚が厚すぎると、発光層４に電圧を十分印加することができず、高輝度の発光が得られにくくなる。また、発光層４の膜厚が薄すぎると、発光層４が破壊しやすくなる。

＜正孔阻止層＞
正孔阻止層５としては、電子を容易に移動させることができ、かつ、正孔の移動を阻止できる有機材料を用いることが好ましい。このような有機材料としては、例えば、発光層４に用いられる第２化合物が挙げられる。第２化合物の中でも特に、上記一般式（２）−１〜（２）−１４で表される化合物を用いることが好ましい。
このような正孔阻止層５を設けることにより、発光層４の電子と正孔の密度を向上させることができ、有機ＥＬ素子１０の発光特性を向上させることができる。
なお、正孔阻止層５と発光層４に用いられる第２化合物とは、同じ有機材料であってもよいし、異なる有機材料であってもよく、ＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップに応じて適宜決定できる。

＜電子輸送層＞
電子輸送層６としては、電子輸送性の有機材料を用いることが好ましく、例えば、下記一般式（４）で示されるＡｌｑなどを挙げることができる。
このような電子輸送層６を設けることにより、発光層４の電子と正孔の密度を向上させることができ、有機ＥＬ素子１０の発光特性を向上させることができる。

＜電子注入層＞
電子注入層６１は、陰極７からの電子注入を容易にするために形成する。電子注入層６１は、必要に応じて形成される。電子注入層６１に用いられる材料としては、ＬｉＦ、ＬｉＯ_２、ＣｓＦなどが挙げられる。

＜陰極＞
陰極７の材料としては、仕事関数の低い金属を用いることが好ましい。仕事関数の低い金属を用いることにより、陰極７から有機薄膜層１１への電子注入障壁を低くすることができ、陰極７から電子を注入させやすくすることができる。仕事関数の低い金属としては、例えば、ＭｇＡｇなどの合金、Ｌｉ、Ｃｓなどのアルカリ金属、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属を例示できる。陰極７の材料として、仕事関数の低い金属を用いる場合、仕事関数の低い金属の上に、ＡｌもしくはＡｕなどの仕事関数の高い金属を積層することが望ましい。このことにより、仕事関数の低い金属が、空気中の酸素や水分などと反応することを防止できる。有機薄膜層１１が陰極７に接する電子注入層６１を有するものである場合にも、ＡｌもしくはＡｕなどの仕事関数の高い金属を陰極７の材料として用いることができる。

図１に示す有機ＥＬ素子１０を製造する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。
有機薄膜層１１に含まれる各層の形成方法は、有機ＥＬ素子の特性および生産性を考慮して適宜決定できる。具体的には、真空蒸着法、電子ビーム法、スパッタリング、分子積層法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法などの従来公知の如何なる方法を用いてもよい。これらの方法の中でも、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法のいずれかの方法を用いることが好ましい。特に、将来の表示装置の大画面化および高精細ディスプレイへの有機ＥＬ素子の応用を考慮すると、スピンコート法、インクジェット法、印刷法などの溶液を用いたウェットプロセスを用いることが好ましい。

また、発光層４を形成する方法としては、例えば、下記の方法を用いることができる。
真空蒸着法を用いて発光層４を形成する場合には、次の方法を用いることが好ましい。すなわち、第１化合物を含む蒸発源と第２化合物を含む蒸発源とを用意して、第１化合物と第２化合物とを同時に蒸発させることにより、第１化合物と第２化合物との混合膜からなる発光層４を作製する。
また、ウェットプロセスを用いて発光層４を形成する場合には、次の方法を用いることが好ましい。すなわち、第１化合物と第２化合物とを有機溶媒や水などに溶解させることにより混合溶液を調製し、この混合溶液を塗布して成膜することにより、第１化合物と第２化合物との混合膜からなる発光層４を作製する。

図１に示す有機ＥＬ素子１０は、上記一般式（１）で表される第１化合物と、第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からなる発光層４を有しているので、青色の色純度の高いものとなる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、本発明の有機ＥＬ素子の有する有機薄膜層は、図１に示す有機薄膜層１１に限定されるものではなく、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層のうち、一部または全部がなくてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の表示装置の一例として、本発明の有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬディスプレイを、図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態である有機ＥＬディスプレイにおける１画素セルを説明する図であり、図２（ａ）は有機ＥＬディスプレイの１つの画素セルの回路を示す概念図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す回路の平面視におけるレイアウト図である。

図２に示す有機ＥＬディスプレイは、アクティブ・マトリクス駆動方式を用いたものである。図２に示す有機ＥＬディスプレイでは、矩形状の基板上に、格子状に複数の画素セルが形成されている。各画素セルには、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、走査線、信号線、電源線などの金属配線と、有機ＥＬ素子と、ドライブＴＦＴ（Ｄｒ−ＴＦＴ）とスイッチＴＦＴ（Ｓｗ−ＴＦＴ）の２つの有機薄膜トランジスタとが配置されている。

図２に示すように、有機ＥＬ素子は、走査線と信号線との交差する位置に配置されている。ドライブＴＦＴ（Ｄｒ−ＴＦＴ）は、有機ＥＬ素子を駆動するために、有機ＥＬ素子に対して発光に必要な電流を、電源線から流すスイッチとして機能する。スイッチＴＦＴ（Ｓｗ−ＴＦＴ）は、ドライブＴＦＴをオンする電圧を保持する保持容量Ｃｓに対し、電荷の蓄積及び放電を行うスイッチとして機能する。

図２に示す有機ＥＬディスプレイでは、画素セルとして、赤色発光を呈する有機ＥＬ素子を有する赤色セルと、緑色発光を呈する有機ＥＬ素子を有する緑色セルと、青色発光を呈する有機ＥＬ素子を有する青色セルとが配列されている。このことにより、フルカラーの有機ＥＬディスプレイとなっている。本実施形態においては、青色セルの有機ＥＬ素子として、本発明の有機ＥＬ素子が用いられている。赤色セルおよび緑色セルの有機ＥＬ素子としては、従来公知の有機ＥＬ素子が用いられている。

本実施形態の有機ＥＬディスプレイは、赤色発光を呈する有機ＥＬ素子と、緑色発光を呈する有機ＥＬ素子と、青色発光を呈する有機ＥＬ素子とが配列されてなる表示装置であって、青色発光を呈する有機ＥＬ素子が、ＣＩＥ色度図上の座標におけるｙ座標が小さく、青色の色純度の高い本発明の有機ＥＬ素子である。よって、本実施形態の有機ＥＬディスプレイは、カラーフィルターを用いなくても、広い色域を再現できるものとなる。

なお、本実施形態の有機ＥＬディスプレイにおいては、全ての青色セルに本発明の有機ＥＬ素子を用いることが好ましいが、一部の青色セルにのみ本発明の有機ＥＬ素子を用いてもよい。この場合、本発明の有機ＥＬ素子を用いない青色セルには、従来公知の有機ＥＬ素子を用いる。

また、本実施形態の有機ＥＬディスプレイにおいては、アクティブ・マトリクス駆動方式を用いたが、パッシブ・マトリクス駆動方式を用いてもよく、駆動方式は特に限定されない。
また、本実施形態の有機ＥＬディスプレイにおいては、カラーフィルターを用いなくても広い色域を再現できるが、より広い色域を確保するためなど、必要に応じてカラーフィルターを用いてもよい。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
「実施例１」
図１に示す有機ＥＬ素子を、次のようにして作製し、評価した。
＜有機ＥＬ素子の作製＞
まず、ガラスからなる基板１上にＩＴＯ膜を形成し、これを複数のライン状にパターニングすることにより陽極２を得た。次に、陽極２の上に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（商品名：ＣＬＥＶＩＯＳ Ｐ ＶＰ ＣＨ８０００、Ｈｅｒａｅｕｓ社製）をスピンコート法で成膜し、１８０℃で乾燥して、膜厚３５ｎｍの正孔注入層３１を形成した。次に、正孔注入層３１の上に、真空蒸着法によりα−ＮＰＤからなる４０ｎｍの正孔輸送層３を形成した。

次に、正孔輸送層３上に、真空蒸着法を用いて発光層４を形成した。まず、上記一般式（１）−１で表される第１化合物を含む蒸発源と、上記一般式（２）−１で表される第２化合物（ＴＰＢＩ）を含む蒸発源とを用意した。そして、第１化合物と第２化合物とを同時に蒸発させることにより、第１化合物と第２化合物とを混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）で１：１含む混合膜からなる膜厚３５ｎｍの発光層４を作製した。

次に、発光層４の上に、真空蒸着法により上記一般式（２）−１で表される化合物からなる膜厚１０ｎｍの正孔阻止層５を形成した。次に、正孔阻止層５の上に、真空蒸着法によりＡｌｑからなる膜厚３０ｎｍの電子輸送層６を形成した。次に、電子輸送層６上に、真空蒸着法によりＬｉＦからなる膜厚０．５ｎｍの電子注入層６１を成膜した。以上の工程により有機薄膜層１１を得た。

次に、有機薄膜層１１の上に、Ａｌ膜を１００ｎｍ成膜し、メタルマスクを用いて、複数のライン状の陰極７を形成した。
その後、窒素ガスで満たされたグローブボックス中で、陰極７上に封止用ガラス９を配置し、その周縁部に紫外線硬化樹脂８を塗布して、陰極７までの各層の形成された基板１の周縁部に貼り合せ、封止を行った。以上の工程により、図１に示す有機ＥＬ素子１０を得た。

＜有機ＥＬ素子の素子特性の評価＞
このようにして得られた実施例１の有機ＥＬ素子１０について、陽極２側が正、陰極７側が負となるように電圧を印加して、電流−電圧−輝度特性を測定し、発光スペクトルを観測した。
その結果、実施例１の有機ＥＬ素子では、発光ピークが４４７ｎｍ、ＣＩＥ色度図上の座標がｘ，ｙ＝（０．１６２８，０．０９３３）の色純度に優れる青色の発光が得られた。また、輝度が１００ｃｄ／ｍ^２のときの外部量子効率は０．４２％であった。

「実施例２」
発光層４として、第１化合物と第２化合物とを混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）で７５：２５含む混合膜を作製したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子１０を作製し、実施例１と同様にして評価した。
その結果、実施例２の有機ＥＬ素子では、発光ピークが４４７ｎｍ、ＣＩＥ色度図上の座標がｘ，ｙ＝（０．１７７，０．１２８７）の色純度に優れる青色の発光が得られた。また、輝度が１００ｃｄ／ｍ^２のときの外部量子効率は０．２％であった。

「実施例３」
発光層４として、第１化合物と第２化合物とを混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）で２５：７５含む混合膜を作製したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子１０を作製し、実施例１と同様にして評価した。
その結果、実施例３の有機ＥＬ素子では、発光ピークは４５６ｎｍ、ＣＩＥ色度図上の座標がｘ，ｙ＝（０．１６８４，０．１４７５）の青色発光が得られた。また、輝度が１００ｃｄ／ｍ^２のときの外部量子効率は０．１％であった。

「比較例１」
発光層として、第２化合物を含まない膜を作製したこと以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子１０を作製し、実施例１と同様にして評価した。
その結果、比較例１の有機ＥＬ素子では、発光ピークは４５６ｎｍ、ＣＩＥ色度図上の座標がｘ，ｙ＝（０．１６２９，０．１５１）の青色発光が得られた。また、輝度が１００ｃｄ／ｍ^２のときの外部量子効率は０．３４％であった。

上記の結果から、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子では、比較例１の有機ＥＬ素子と比較して、波長が短くなっている。また、実施例１の有機ＥＬ素子では、比較例１の有機ＥＬ素子と比較して、外部量子効率も向上している。

図３は、実施例１〜実施例３、比較例１の有機ＥＬ素子が発光した光のＣＩＥ色度図上の座標を示したものである。図３に示すＳＨＶで示される三角形は、スーパーハイビジョンの色域を示している。
図３に示すように、第２化合物を含まない比較例１に対して、実施例１〜実施例３ではｙ座標が小さく、ＣＩＥ色度図上の座標がスーパーハイビジョンの表色系における青色の座標ｘ，ｙ＝（０．１３１，０．０４６）に近くなっており、色純度が向上することが示された。

本発明は、青色の色純度に優れる有機ＥＬ素子に関するものであり、有機ＥＬ素子を利用した表示装置、照明機器、ディスプレイ産業において利用可能性がある。この有機ＥＬ素子は、色純度に優れる青色の発光を必要とする様々なデバイス、製品に応用することが可能であり、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、露出光源、標識、看板、インテリアなどの分野で好適に使用できる。特に、色再現性に優れるフラットパネルディスプレイに好適に使用できる。

１…基板、２…陽極、３…正孔輸送層、４…発光層、５…正孔阻止層、６…電子輸送層、７…陰極、８…紫外線硬化樹脂、９…封止用ガラス、１０…有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）、３１…正孔注入層、６１…電子注入層。

Claims (5)

1. 一対の対向する電極と、前記電極間に配置された発光層を有する１層以上の有機薄膜層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記発光層が、スピロビフルオレンに、置換または無置換のカルバゾールが２つ結合している下記一般式（１）で表される第１化合物と、前記第１化合物よりもＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが大きい第２化合物とが混合された材料からな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。
   

   

   上記一般式（１）中、Ｒ_１〜Ｒ_１６は同一であっても独立していてもよい置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基のいずれかである。
2. 前記第２化合物は、ＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルとのエネルギーギャップが３．０〜５．０ｅＶ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。
3. 前記第２化合物は、下記一般式（２）−１〜（２）−１４で表される化合物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   
4. 前記第１化合物と前記第２化合物との混合比（第１化合物の質量：第２化合物の質量）は、７５：２５〜２５：７５であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 赤色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子と、緑色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子と、青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子とが配列されてなる表示装置であって、
   前記青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子が、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする表示装置。

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