JP3886404B2

JP3886404B2 - 発光素子

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Publication number: JP3886404B2
Application number: JP2002109445A
Authority: JP
Inventors: 正幸清柳; 哲平土田; 康夫白崎
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003303688A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通電によって層状に形成した有機化合物が発光する、有機薄膜を利用した発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の有機薄膜を利用した発光素子の構成は、陰極である金属電極と陽極である透光性の透明電極との間に、互いに積層された有機蛍光体薄膜(発光層)及び正孔輸送層が配された２層構造(シングルへテロ構造)のもの及び、金属電極と透明電極との間に互いに積層された電子輸送層、発光層及び正孔輸送層が配された３槽構造(ダブルへテロ構造)のものが知られている。ここで、正孔輸送層は、陽極から正孔を注入させやすくする機能と電子をブロックする機能とを有し、電子輸送層は、陰極から電子を注入させやすくする機能を有している。
これら有機薄膜を利用した発光素子において、透明電極の外側にはガラス、プラスチック及び適宜の材料を用いた基板が配されている。金属電極から注入された電子と透明電極から注入された正孔が両極に挟まれた有機薄膜内で再結合することにより、励起子が生じ、この励起子が放射失活する過程で光を放ち、この光が透明電極及び硝子基板を介して外部に放出される。この素子は、薄型、低駆動電圧下での高輝度発光、発光させる材料を選ぶことにより多色発光出来ることが特徴である。
【０００３】
イーストマンコダック社の研究グループが提示した「Ｃ．Ｗ．ＴａｎｇａｎｄＳ．Ａ．ＶａｎＳｌｉｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３（１９８７）」によれば、有機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層兼電子輸送層であるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものである。
【０００４】
カラーディスプレイ上の画像又は文字情報をフルカラーで表示するには、一般にはレッド（Ｒ），グリーン（Ｇ），ブルー（Ｂ）による加法混色によって行われる。画像又は文字情報をディスプレイ上に忠実に再現するには、使用する色素、中でもＲＧＢに発色する色素には出来るだけＲＧＢそれぞれの標準に近い色相を有し、且つ鮮明であることが望まれる。
現在、低分子化合物を蒸着した緑色発光材料が最も完成度が高く、輝度、耐久性共に充分なレベルとなっているが、赤色発光材料と青色発光材料、特に赤色発光材料において耐久性に優れ十分な輝度と色純度特性を示すものがないことが課題となっている。
【０００５】
赤色発光材料としては、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンなどのペリレン系、ポルフィリン系、ユーロピウム錯体（Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，１２６７（１９９１）、ジュロリジン置換スチリル化合物（特開２００１−４３９７４）などが挙げられる。
【０００６】
更に発光材料の主成分であるホスト材料に、ドーパント材料という補助的な成分を含有させる、ドーピングという方法もある。つまりホスト材料の中に微量の赤色蛍光化合物をドーパントとして含有させて、発光色（発光の波長）を所望の色に変化させる方法である。ホスト材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（アルミオキシン）を始めとするキノリノール誘導体の金属錯体、ビス（１０−ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、ジアリールブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ペリノン誘導体、ナフタルイミド誘導体などがあげられる。その中にドーパントとして４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、金属フタロシアニン（ＭｇＰｃ、ＡｌＰｃＣｌなど）化合物、スクアリリウム化合物、ビオラントロン化合物、ナイルレッド、５−シアノピロメテンーＢＦ₄錯体（特開平１１−１７６５７２）等赤色蛍光化合物をドーピングすることによって赤色発光させている。
【０００７】
しかし、従来技術に用いられる発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）には、発光効率が低く高い輝度が得られないものや、ドーピングしても色純度が悪くオレンジがかった発光しか得られないものや、耐久性が低く素子寿命の短いものが多く、特に赤色発光材料（ホスト材料およびドーパント材料）に関しては、色純度と輝度が両立したものが少ないことが大きな問題であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題を解決し、発光効率が高い赤色発光素子のためのドーパント材料（ゲスト材料）及び高輝度かつ高色純度の発光素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、特定の化合物を赤色発光素子として用いることにより前記課題が解決されることを見出し本発明を完成させたものである。即ち本発明は、
（１）陽極と陰極の電極間に、１層または複数層の有機薄膜が形成された、電気エネルギーにより発光する素子であって、前記有機薄膜に下記一般式（Ａ）に示す化合物を含有することを特徴とする発光素子、
【００１０】
【化２】

（式（Ａ）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈、Ｒ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁及びＲ₁₂は、同一であっても異なっていても良く、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のカルバモイル基、置換もしくは未置換のスルファモイル基、置換もしくは未置換のアミノ基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基を表し、それぞれの置換基は隣接する基どうしが互いに連結して環を形成しても良い。Ｘは酸素原子又はイオウ原子を表す。）
（２）前記一般式（Ａ）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄が、水素原子である（１）に記載の発光素子、
（３）前記一般式（Ａ）において、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈、Ｒ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁及びＲ₁₂の置換もしくは未置換のアルキル基がＣ１〜Ｃ１２アルキル基であり、置換もしくは未置換のアリール基がＣ６〜Ｃ１６アリール基であり、置換もしくは未置換のアルコキシ基がＣ１〜Ｃ１２アルコキシ基であり、置換もしくは未置換のアリールオキシ基がＣ６〜Ｃ１６アリールオキシ基である（１）または（２）に記載の発光素子、
（４）前記一般式（Ａ）において、Ｘがイオウ原子である（１）ないし（３）のいずれか一項に記載の発光素子、
（５）前記有機薄膜が少なくとも正孔輸送層と発光層との積層構造を有することを特徴とする（１）ないし（４）のいずれか一項に記載の発光素子、
（６）陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順次積層することを特徴とする（５）に記載の発光素子、
（７）ホスト材料とドーパント材料からなる発光層を有する有機薄膜において、前記一般式（Ａ）の化合物をドーパント材料として含有することを特徴とする（１）ないし（６）のいずれか一項に記載の発光素子、
（８）ホスト材料としてペリノン誘導体を含有する（７）に記載の発光素子、
（９）マトリクス及び／またはセグメント方式によって表示するディスプレイであることを特徴とする（１）ないし（８）のいずれか一項に記載の発光素子、
に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明において使用されうる陽極としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられ、特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できるものであれば限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、可能な限り低抵抗品を使用することが望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で採用される。また、ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用いられ、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよく、０．５ｍｍ以上の厚みがあれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよく、無アルカリガラスの方が好ましい。ＳｉＯ₂などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれらも使用できる。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法など通常のものが採用出来、特に制限を受けるものではない。
【００１３】
陰極材料としては、電子を本有機薄膜に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどがあげられ、電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためにリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含むアルミニウムもしくは銀等の安定な金属との合金、或いはこれらを積層した構造を使用できる。積層構造の電極にはフッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。また、基板側でなく基板上方へ発光を取り出すため、低温で製膜可能な透明電極を使用しても良い。
更に白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属を含む合金、そしてシリカ、チタニア、窒化ケイ素、酸化珪素、窒化酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムなどの無機物、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子、フッ素系高分子などで本発明の発光素子を保護し、酸化バリウム、五酸化リン、酸化カルシウム等の脱水剤と共に本発明の発光素子を封止することが好ましい。
【００１４】
本発明における有機薄膜は、陽極と陰極の電極間に、１層または複数層形成される。その有機薄膜に式（Ａ）に示す化合物を含有することにより、電気エネルギーにより発光する素子が得られる。
【００１５】
本発明における有機薄層構成は、１）、正孔輸送層／電子輸送性発光層、２）、正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）、正孔輸送性発光層／電子輸送層、４）、正孔輸送層／発光層／正孔阻止層、５）、正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層、６）、正孔輸送性発光層／正孔阻止層／電子輸送層、そして７）、１）ないし６）の組み合わせのそれぞれにおいて、正孔輸送層もしくは正孔輸送性発光層の前に正孔注入層を更にもう一層付与した形態、更に８）、１）ないし７）の組合わせにおいて使用する物質をそれぞれ混合して一層に混合した形態のいずれであってもよい。即ち、素子構成としては、上記１）〜７）の多層積層構造の他に８）のようにバイポーラー性の発光材料単独または発光材料と正孔輸送材料や電子輸送材料を含む層を一層設けるだけでもよい。
【００１６】
正孔輸送層は通常正孔輸送性物質単独または二種類以上の物質を積層、混合することにより形成され、正孔輸送性物質としてはＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ジ（３−メチルフェニル）−４，４'−ジフェニル−１，１'−ジアミン、Ｎ，Ｎ'−ジナフチル−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−４，４'−ジフェニル−１，１'−ジアミンなどのトリフェニルアミン類、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）類、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やポルフィリン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが好ましく使用できる。素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されるものではない。陽極正孔注入性を向上するため正孔輸送層と陽極の間に設ける正孔注入層としては、フタロシアニン誘導体、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等のスターバーストアミン類、高分子系ではＰＥＤＯＴ等のポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
【００１７】
電子輸送性層は電子輸送性物質単独または二種類以上の物質を積層、混合することにより形成され、電子輸送性物質としては、電界を与えられた電極間において負極からの電子を効率良く輸送することが出来、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが出来るものが好ましい。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが好ましい。このような条件を満たす物質として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体に代表されるキノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、キノキサリン誘導体などが挙げられるが特に限定されるものではない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられるが、異なる電子輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。
【００１８】
正孔阻止層は正孔阻止性物質単独または二種類以上の物質を積層、混合することにより形成され、正孔阻止性物質としてはバソフェナントロリン、バソキュプロイン等のフェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体などが好ましいが、正孔が陰極側から素子外部に流れ出てしまい発光効率が低下するのを阻止することができる化合物であれば特に限定されるものではない。
【００１９】
発光層は強い発光性を有する正孔輸送層、強い発光性を有する電子輸送層とも言い換えられるが、発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であってもいずれでもよいが、ドーパント材料を併用することが好ましい。
ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。また、ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。
【００２０】
正孔輸送性発光層は発光性を有する正孔輸送層、電子輸送性発光層は発光性を有する電子輸送層とも言い換えられ、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に使用しうる物質から適宜選択し使用できる。
【００２１】
本発明における有機薄膜のうち、発光層、正孔輸送性層、電子輸送層の１層または複数層に、式（Ａ）に示す化合物を含有させることにより、電気エネルギーにより発光する素子が得られる。
【００２２】
綺麗な赤色発光による表示を行わせるためには、発光スペクトルのピーク波長が５８０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下、より好ましくは６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲内であり、半値幅が１００ｎｍ以下であることが望ましい。発光スペクトルは、できるだけ単一ピークであることが好ましいが、場合によっては他のピークとの重なりによって複数の極大点を有したり、ピークの裾に肩が現れることもある。本発明において、ピーク波長とは発光中心波長に値する主ピークの波長である。
【００２３】
本発明における式（Ａ）で表される化合物について詳細に説明する。
式（Ａ）で表される化合物のアシル基としてはアルキルカルボニル基またはアリールカルボニル基が挙げられ、アルキルカルボニル基としては、好ましくは炭素数２〜炭素数１１であり、例えばアセチル基、トリフルオロメチルカルボニル基などが挙げられ、アリールカルボニル基としては、好ましくは炭素数５〜炭素数１１であり、例えばベンゾイル基、ナフトイル基、フロイル基等が挙げられる。アルコキシカルボニル基としては、好ましくは炭素数２〜炭素数７であり、例えばメトキシカルボニル基、トリフルオロメチルオキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、シクロへキシルオキシカルボニル基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアルキル基としては、好ましくは炭素数１〜２０、より好ましくは炭素数１〜１２であり例えばメチル基、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、ｔ−ブチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、ノルボルネニル基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、メトキシプロピル基、２−ヒドロキシプロピル基、２−エチルヘキシル基、イソプロピルオキシプロピル基、イソブチルオキシプロピル基、エトキシプロピル基、イソプロピルオキシフェニルエチル基、ナフトメチル基、トリフロロメチル基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアリール基としては、好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１６であり例えばフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基、ピレニル基、エチルカルバゾイル基、アントラニル基、トルイル基、ジイソプロピルフェニル基、フェナントリル基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアリールオキシ基としては、好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１４であり、例えばフェノキシ基、４−ｔ−ブチルフェノキシ基、２，４−ジーｔ−ブチルフェノキシ基、４−ヘキシルフェノキシ基、４−オクチルフェノキシ基、ビフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアルコキシ基としては、好ましくは炭素数１〜１２、より好ましくは炭素数１〜６であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ノルボニルオキシ基、アダマンチルオキシ基、フェノキシプロピルオキシ基、メトキシプロピルオキシ基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアルキルチオ基としては、好ましくは炭素数１〜１２、より好ましくは炭素数１〜６であり、例えばメチルチオ基、エチルチオ基等が挙げられる。置換もしくは未置換のアリールチオ基としては、好ましくは炭素数６〜２０、より好ましくは炭素数６〜１４であり、例えばフェニルチオ基、トルイルチオ基等が挙げられる。置換もしくは未置換のカルバモイル基としては、好ましくは炭素数１〜１２であり例えば、カルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、ジイソプロピルカルバモイル基、シクロヘキシルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等が挙げられる。置換もしくは未置換のスルファモイル基としては、好ましくは炭素数０〜１２であり例えば、スルファモイル基、ジエチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基、ジイソプロピルスルファモイル基、ジブチルスルファモイル基、シクロヘキシルスルファモイル基、アダマンチルスルフェモイル基等があげられる。置換もしくは未置換のアミノ基としては、好ましくは炭素数２〜１２であり例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ｔ−ブチルアミノ基等のアルキルもしくはシクロアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基、ピロリジノ基、ピペリジノ基等の環状アミノ基等が挙げられる。
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。
一般式（Ａ）において隣接する基が連結して形成される環は、通常の炭化水素環でもヘテロ環でも良い。環の大きさは５〜７員環が好ましく、５、６員環がより好ましい。
【００２４】
これら置換基を有してもよいアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基に結合する置換基としては、シアノ基；ニトロ基；ヒドロキシ基；カルボキシル基；スルホニル基；テトラヒドロフリル基；トリメチルシリル基、前述に述べたのと同様のハロゲン原子；前述に述べたのと同様のアルコキシ基；メトキシエトキシ基、エトキシエトキシ基、プロポキシエトキシ基、メトキシプロポキシ基、エトキシプロポキシ基、メトキシブトキシ基、エトキシブトキシ基等の炭素数２〜１２のアルコキシアルコキシル基；アリルオキシ基；前述に述べたのと同様のアリールオキシ基；メチルスルホニルアミノ基、エチルスルホニルアミノ基、ｎ−プロピルスルホニルアミノ基、イソプロピルスルホニルアミノ基、ｎ−ブチルスルホニルアミノ基、ｔｅｒｔ−ブチルスルホニルアミノ基、ｓｅｃ−ブチルスルホニルアミノ基、ｎ−ペンチルスルホニルアミノ基、ｎ−ヘキシルスルホニルアミノ基等の炭素数１〜６のアルキルスルホニルアミノ基；メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、ｎ−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、ｎ−ブトキシカルボニル基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニル基、ｓｅｃ−ブトキシカルボニル基、ｎ−ペンチルオキシカルボニル基、ｎ−ヘキシルオキシカルボニル基等の炭素数２〜７のアルコキシカルボニル基；メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ｎ−プロピルカルボニルオキシ基、イソプロピルカルボニルオキシ基、ｎ−ブチルカルボニルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルカルボニルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルカルボニルオキシ基、ｎ−ペンチルカルボニルオキシ基、ｎ−ヘキシルカルボニルオキシ基等の炭素数２〜７のアルキルカルボニルオキシ基；メトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、ｎ−プロポキシカルボニルオキシ基、イソプロポキシカルボニルオキシ基、ｎ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｓｅｃ−ブトキシカルボニルオキシ基、ｎ−ペンチルオキシカルボニルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシカルボニルオキシ基等の炭素数２〜７のアルコキシカルボニルオキシ基；前述に述べたのと同様の炭素数６〜１２のアリール基等が挙げられる。
本発明における式（Ａ）で表される化合物を合成する方法としては、特開２００１−５９０６０に記載の方法により合成する事が出来る。
式（Ａ）に示した化合物の好適な例として、下記のような構造式のものが挙げられる。
【００２５】
【化３】

【００２６】
【化４】

【００２７】
【化５】

【００２８】
【化６】

【００２９】
【化７】

【００３０】
【化８】

【００３１】
【化９】

【００３２】
本発明における式（Ａ）の化合物は、赤色発光材料であり、主にドーパント材料として使用することができるが、発光層中にドーパント材料として用いるのがより好ましい。ホスト材料としては前述した、従来から用いられているものを適宜用いることが出来るが、ペリノン誘導体ホスト材料との組み合わせで用いる事がより好ましい。
本発明における式（Ａ）の化合物は赤色発光材料へのドーパントとして好適に用いることができるが、更に発光輝度及び色純度の向上した赤色発光を得る為に式（Ａ）の化合物を複数混合して用いたり、既知のドーパント材料の一種類以上を式（Ａ）の化合物と混合して用いてもよい。用いうる既知のドーパントとして、好ましくは蛍光ピーク波長が５８０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下、より好ましくは６００ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の有機蛍光物質を含有させる事が出来る。具体的には従来から知られている、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのペリレン誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）やその類縁体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ローダミン化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物、スクアリリウム化合物、ビオラントロン化合物、ナイルレッド、５−シアノピロメテンーＢＦ₄錯体等のピロメテン誘導体、アントラピリドン誘導体、キサンテン誘導体などを用いることが出来るが特にこれらに限定されるものではない。
【００３３】
ドーパントの量は、多すぎると濃度消光現象が起きることがあるため、通常ホスト材料に対して１０重量％以下で用いることが好ましく、更に好ましくは５重量％以下である。
【００３４】
以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層、正孔輸送性発光層、電子輸送性発光層、正孔阻止層に用いられる材料は単独で各層を形成することができるが、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスチレンスルホン酸、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（メチル）（メタ）アクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、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、シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに溶解もしくは分散、更にはアルキレン基等の連結基によって上記樹脂にペンダント状に化学結合させて用いることも可能である。
【００３５】
有機薄膜の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、通常０．５〜１０００ｎｍの間から選ばれる。
【００３６】
発光層におけるドーパント材料をホスト材料にドーピングする方法としては、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。また、ホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可能である。この場合、一層でも二層以上ホスト材料と積層しても良い。
【００３７】
電気エネルギーとしては主に直流電流が採用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるようにすることが好ましい。
【００３８】
本発明におけるマトリクスとは、表示のための画素が格子状に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状、サイズは用途によって決まる。例えばパソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形もしくは円形の画素が用いられるし、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる必要がある。このカラー表示は、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法（パッシブタイプ）やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００３９】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示、自動車のパネル表示などがあげられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００４０】
本発明の発光素子は、バックライトにも用いることができる。この場合、有色光を発するものでも白色光を発するものでもいずれでも使用できる。白色光を発するものは、例えば従来から用いられている青色または緑色の発光材料と併用することにより得られる。又有色光を発するものでも、他の従来から用いられている青色または緑色の発光素子と併用し、それぞれ同時に発光させることにより白色光が得られる。バックライトとは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ機器、自動車パネル、表示板、標識などに使用される。特に液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトは、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であるが本発明の発光素子を用いたバックライトは、薄型、軽量が特徴になる。
【００４１】
本発明による発光素子は、色純度の高い赤色の発光を与え、低エネルギーでも十分な輝度を有する。
【００４２】
【実施例】
以下、実施例および比較例をあげて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４３】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（東京山容真空（株）製、１４Ω／□以下）を２５×２５ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた基板を中性洗剤で１０分間超音波洗浄、イオン交換水で５分×２回超音波洗浄、アセトンで５分×２回超音波洗浄、続いてイソプロピルアルコールで５分間×２回超音波洗浄し、この基板を素子を作製する直前に３０分間ＵＶ−オゾン洗浄し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が１×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料としてＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−α―ナフチル−１，１'−ジフェニル−４，４'−ジアミン（α―ＮＰＤ）を５０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層を形成した。次にホスト材料として下記化合物（Ｂ）を、ドーパント材料として前記化合物例１（ＤＭＦ中の蛍光ピーク波長は、６４５ｎｍ）をホスト材料に対しての濃度が５ｗｔ％になるように用いて、６０ｎｍの厚さに共蒸着し、発光層を形成した。次に重量比９１：９のＭｇ−Ａｇを２００ｎｍ蒸着して陰極を形成し、２×３ｍｍ角の発光素子を作製した。
【００４４】
【化１０】

この発光素子は、ＸＹＺ表色系色度座標において（ｘ＝０．６９、ｙ＝０．３０）（以下同様）の赤色発光を示し、印加電圧１３Ｖで１２ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。
【００４５】
実施例２
実施例１と同様にして処理した基板に、抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として銅フタロシアニンを１０ｎｍの厚さに蒸着し正孔注入層を形成し、次に正孔輸送材料としてＮ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−α―ナフチル−１，１'−ジフェニル−４，４'−ジアミン（α―ＮＰＤ）を５０ｎｍの厚さに蒸着し正孔輸送層を形成した。次にホスト材料として上記化合物Ｂを、ドーパント材料として前記化合物例１をホスト材料に対しての濃度が４ｗｔ％になるように用いて、６０ｎｍの厚さに共蒸着して発光層を形成した。次に電子注入層としてフッ化リチウムを０．５ｎｍ形成し、次にアルミニウムを２００ｎｍ蒸着して陰極を形成し、２×３ｍｍ角の素子を作製した。
【００４６】
この発光素子は、発光色度座標で（０．６９、０．３０）の赤色発光を示し、印加電圧７Ｖで１００ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。
【００４７】
実施例３
ドーパント材料として化合物例１の代わりに化合物例７を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作成した。
【００４８】
この発光素子は、発光色度座標で（０．６８、０．３１）の赤色発光を示し、印加電圧１１Ｖで１９ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。
【００４９】
実施例４
ドーパント材料として化合物例１の代わりに化合物例１８を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作成した。
【００５０】
この発光素子は、発光色度座標で（０．６９、０．３１）の赤色発光を示し、印加電圧１０Ｖで７０ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。
【００５１】
実施例５
ドーパント材料として化合物例１の代わりに化合物例９を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。
【００５２】
この発光素子は、発光色度座標で（０．７０、０．３０）の赤色発光を示し、印加電圧１１Ｖで１２ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明により、高色純度、高輝度の赤色ドーパント材料および赤色発光素子を提供できる。

Claims

陽極と陰極の電極間に、１層または複数層の有機薄膜が形成された、電気エネルギーにより発光する素子であって、前記有機薄膜に下記一般式（Ａ）に示す化合物を含有することを特徴とする発光素子。

（式（Ａ）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈、Ｒ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁及びＲ₁₂は、同一であっても異なっていても良く、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のカルバモイル基、置換もしくは未置換のスルファモイル基、置換もしくは未置換のアミノ基、シアノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、置換もしくは未置換のアルキルチオ基を表し、Ｘは酸素原子又はイオウ原子を表す。）
前記一般式（Ａ）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄が、水素原子である請求項１に記載の発光素子。
前記一般式（Ａ）において、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇、Ｒ₈、Ｒ₉、Ｒ₁₀、Ｒ₁₁及びＲ₁₂の置換もしくは未置換のアルキル基がＣ１〜Ｃ１２アルキル基であり、置換もしくは未置換のアリール基がＣ６〜Ｃ１６アリール基であり、置換もしくは未置換のアルコキシ基がＣ１〜Ｃ１２アルコキシ基であり、置換もしくは未置換のアリールオキシ基がＣ６〜Ｃ１６アリールオキシ基である請求項１または２に記載の発光素子。
前記一般式（Ａ）において、Ｘがイオウ原子である請求項１ないし３のいずれか一項に記載の発光素子。
前記有機薄膜が少なくとも正孔輸送層と発光層との積層構造を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の発光素子。
陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順次積層することを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
ホスト材料とドーパント材料からなる発光層を有する有機薄膜において、前記一般式（Ａ）の化合物をドーパント材料として含有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発光素子。
ホスト材料としてペリノン誘導体を含有する請求項７に記載の発光素子。
マトリクス及び／またはセグメント方式によって表示するディスプレイであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の発光素子。