JP3969941B2 - 有機発光素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機発光素子に関するものであり、特に有機発光性物質として、新規な化合物を用いた有機発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から薄型発光素子として有機エレクトロルミネッセンス（EL）素子が盛んに研究されており、8-ヒドロキシキノリン(q)がアルミニウム(Al)に配位結合した構造を有する錯体であるaluminum tris(8-hydroxyquinoline) (Alq)が有機EL用の電子輸送性材料、またはドーピング (混合) 法における主成分として広く用いられている。Alq蒸着薄膜の発光スペクトルにおける発光ピーク波長は530nm付近にあり、緑色の発光色として観察される。
【０００３】
また、発光ピーク波長がおよそ540nm以上の発光性物質(発光性ドーパント)と、Alqとを混合した発光性混合物が広く用いられており、発光性ドーパントの発光ピーク波長に対応した、緑色〜赤色の発光色が得られている。
【０００４】
光の3原色を混合してフルカラー表示を行う場合には、青色、緑色、赤色のそれぞれについて色純度の優れた発光素子が求められている。色純度は、Commission International d'Eclairage (CIE)のx-y色度座標系における色度で表現することができる。青色については(x=0.14, y=0.08)、緑色については(x=0.21, y=0.71)、赤色については(x=0.67, y=0.33)の色度が得られれば、理想的なフルカラー表示を行うことができる。
【０００５】
Appl. Phys. Lett., 1998, Volume 72, Number 16, pages 1939-1941では、元素の周期律表においてAlと同じ13族に属する金属元素としてガリウム、インジウムを含む化合物が検討されており、ガリウム化合物でEL発光ピーク波長が502nm、Commission International d'Eclairage (CIE)のx,y色度座標系における色度が(x=0.28, y=0.49)の緑色発光が報告され、インジウム化合物でEL発光ピーク波長が545nm、色度が(x=0.35, y=0.56)の黄緑色発光が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、青色発光用の発光性物質としては、色純度が低いか、安定性に欠ける等、満足のいくものが見あたらなかった。
【０００７】
本発明の目的は、緑色よりも短波長の波長域を発光する有機発光素子、特に光の3原色として色純度の高い青色の発光が可能で、発光効率も良好な有機発光素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物を少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００１７】
【化１８】
【００１８】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００１９】
【化１９】
【００２０】
〔式中、Ｒ５は水素または、メチル基を除く任意の置換基を示し、Ｒ６〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
【００２１】
請求項１に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００２２】
【化２０】
【００２３】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００２４】
【化２１】
【００２５】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
以下の一般式（Ｉ）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００２６】
【化２２】
【００２７】
〔式中、ｎは３以上の整数であり、芳香族環に結合していない水素は任意の置換基によって置換されていてもよい。〕
【００２８】
請求項２に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００２９】
【化２３】
【００３０】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３１】
【化２４】
【００３２】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
以下の一般式（IV）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００３３】
【化２５】
【００３４】
〔式中、Ａａ、Ａｂ、及びＡｚは、それぞれ芳香族性を有する置換基を示し、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３５】
請求項３に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００３６】
【化２６】
【００３７】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３８】
【化２７】
【００３９】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
芳香族アミンとを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００４０】
請求項３に記載の発明においては、前記芳香族アミンが、以下の一般（III）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４１】
【化２８】
【００４２】
〔式中、ｍは１以上の整数であり、芳香族環に結合している水素は任意の置換基によって置換されていてもよい。〕
【００４３】
請求項３に記載の発明においては、前記芳香族アミンが、以下の一般式（VIII）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４４】
【化２９】
【００４５】
〔式中、ｍは１以上の整数を示す。〕
請求項７に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記芳香族アミンが、以下の一般式（IX）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４６】
【化３０】
【００４７】
〔式中、ｍは１以上の整数を示す。〕
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、一般式（III）、（VIII）、または（IX）におけるｍが１以上１２以下の整数であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、一般式（VI）における金属元素Ｍが、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムであることを特徴とする有機発光素子である。
【００４９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、一般式（VI）における金属元素Ｍがカリウムであることを特徴とする有機発光素子である。
【００５０】
【作用】
本発明において用いる発光性物質では、最高被占有分子軌道(HOMO)、最低空分子軌道(LUMO)の2つの電子軌道間のエネルギー差が大きくなり、緑色よりも短波長の波長域の発光に適するようになる。また、従来の材料に比べ、電子及び／または正孔の輸送性が改善され、発光の量子収率が増大する等の効果により、発光効率が向上するようになる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
[ホウ素を含む発光性物質の合成 1]（化２２）に示す合成スキームに従い、（化２３）に示す発光性物質、即ちlithium tetra-(8-hydroxyquinolinato) boron (LiBq)を合成した。室温中、2-プロパノールを溶媒として、物質量z=0.04 mol（zは0.01 mol以上100 mol以下が好ましい）のlithium borohydride (LiBH4)と、物質量y=4.2z（yは4z乃至5zが好ましい）の8-hydroxyquinolineとを混合し、反応させて得られた固体を濾過して取り出し、10-3Pa以下の圧力下で加熱昇華させ、昇華物を取り出し、発光性物質として用いた。
【００５２】
【化３１】
【００５３】
【化３２】
【００５４】
LiBqの粉末の光励起発光(PL)ピーク波長は約456nmであり、蒸着薄膜のPLピーク波長は約498nmであった。これらの波長は、AlqのPLピーク波長である530nmと比較して、それぞれ、約74nm、約32nm短波長側であったので、青系統の発光色の発光性物質として適していると考えられる。また、LiBqのアセトン溶液中のPLピーク波長は約381nmであり、溶液と蒸着薄膜とのピーク波長差はエネルギー換算で約0.76 eVと極めて大きかった (Alqでは約0.02 eV)。これはLiBqが蒸着薄膜中で非常に強い分子間相互作用をしているためではないかと考えられる。
【００５５】
[ホウ素を含む発光性物質の合成 2]（化２２）におけるMBH4としてLiBH4の代わりにsodium borohydride (NaBH4)を用いる他は、上記と同様にして、sodium tetra-(8-hydroxyquinolinato) boron (NaBq)を合成した。
[ホウ素を含む発光性物質の合成 3]（化２２）におけるMBH4としてLiBH4の代わりにpotassium borohydride (KBH4)を用いる他は、上記と同様にして、potassium tetra-(8-hydroxyquinolinato)boron (KBq)を合成した。
【００５６】
[実施例1]あらかじめIn2O3-SnO2(ITO)からなる陽極を形成したガラス基板上に、10-6 Torr台、即ち10-4 Pa台の真空度で蒸着法により有機薄膜を形成し、次いでインジウムを含むマグネシウム陰極 (Mg:In)を形成し、発光素子を作製した。具体的には、以下のようにして作製した。
【００５７】
陽極表面に正孔注入輸送層として（化３３）に示す2TNATA層、次いで（化３４）に示す4,4'-bis [N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino] biphenyl (NPB)層を形成し、陰極側には発光性物質層としてLiBq層を形成し、更にインジウムを10質量%含むマグネシウム陰極を蒸着し、有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(25nm)/NPB(10nm)/LiBq(25nm)/Mg:In(200nm)。
【００５８】
【化３３】
【００５９】
【化３４】
【００６０】
2TNATAの簡略化した分子式はC66H48N4であり、モル質量は905.1 g/molであり、融点は255℃、ガラス転移温度は110℃であり、イオン化ポテンシャルは5.0 eV〜5.1 eVであり、最高被占有分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)との間のエネルギーギャップは3.0 eVであった。
【００６１】
NPBの簡略化した分子式はC44H32N2であり、モル質量は588.75 g/molであり、融点は277℃、ガラス転移温度は95℃であり、イオン化ポテンシャルは5.4 eVであり、HOMOとLUMOとの間のエネルギーギャップは3.1 eVであった。
【００６２】
LiBqの簡略化した分子式はC36H24N4O4BLi であり、モル質量は594.35 g/molであり、イオン化ポテンシャルは5.6 eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００６３】
この素子の発光特性を測定したところ、18V印加時に輝度320cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は1.4 cd/Aとなった。また、20 V印加時に輝度は910cd/m2となり、電流発光効率は1.5 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.25, y=0.54)であった。更に、23 V印加時に輝度は3300cd/m2となり、電流発光効率は1.1 cd/Aとなった。上記素子の色度は、Appl. Phys. Lett., 1998,Volume 72, Number 16, pages 1939-1941に記載のガリウム化合物を用いた発光素子による色度(x=0.28, y=0.49)の緑色発光に比べ、より青色に近い発光色であった。
【００６４】
一方、素子の温度上昇によって、やや結晶化しやすい傾向が認められた。尚、上記の実施例ではNPBを用いたが、一般式（III）、（VIII）、または（IX）に示す物質を代わりに用いるようにしても良い。その際、ｍがおおむね13以上となると、昇華性や溶解性に乏しくなり薄膜形成が困難となるので、ｍは12以下が好ましく、6以下が更に好ましいと考えられる。
【００６５】
[実施例2]実施例1と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでLiBq層を形成した後、更に（化３５）に示すAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/LiBq(16nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００６６】
【化３５】
【００６７】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度60cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.19, y=0.52)であり、発光ピーク波長は490nmであった。また、21 V印加時に輝度178cd/m2の青緑色発光が得られた。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色が得られた。また、実施例1に比べ、結晶化は抑制され、安定性が向上する傾向が認められた。これは、LiBqの比較的薄い層の上下に、分子構造及び格子定数が異なる有機物層が配置された結果、LiBq層の結晶化が抑制されたためであると考えられる。
【００６８】
[実施例3]実施例2と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでNaBq層を形成した後、更にAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(27nm)/NPB(12nm)/NaBq(17nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００６９】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度50cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.3 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.20, y=0.51)であった。従って、実施例2に比べ発光効率は低下した。また、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色が得られた。
【００７０】
[実施例4]実施例2と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでKBq層を形成した後、更にAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(25nm)/NPB(10nm)/KBq(16nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００７１】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度80cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.5 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.18, y=0.51)であった。従って、実施例2〜3に比べ、発光効率は向上し、より青色に近い発光色が得られた。
【００７２】
[実施例5]LiBqの結晶化を抑制するため、LiBqと他の物質との混合物を発光性物質として発光素子を作製した。
【００７３】
実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３６）に示すp-quinquephenyl (P5)と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(10nm)/LiBq+P5(24nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００７４】
【化３６】
【００７５】
P5の簡略化した分子式はC30H22であり、モル質量は382.50 g/molであった。LiBqのモル質量は594.35 g/molであるから、上記のP5とLiBqとの混合物中のP5の含有量は39.2質量%であった。
【００７６】
この素子の発光特性を測定したところ、24V印加時に輝度136cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.22, y=0.49)であった。また、26V印加時に輝度311cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.3 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色であった。また、実施例1に比べ、結晶化は抑制され、安定性が向上する傾向が認められた。これは、極性の低い芳香族炭化水素で棒状の立体分子構造を有するP5と、極性が高く正四面体状の立体分子構造を有するLiBqとを混合したことにより、混合物の結晶化が抑制されたためであると考えられる。
【００７７】
尚、上記実施例では、P5とLiBqとの混合物中のP5の含有量は39.2質量%すなわち50.0モル%であったが、結晶化を抑制する目的では20質量%以上が好ましいと考えられる。また、モル比では20モル%以上が好ましいと考えられる。
【００７８】
また、上記実施例ではP5を用いたが、これに限られず、一般式（Ｉ）または（II）に示す物質をP5の代わりに用いることができる。
【００７９】
[実施例6]実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３７）に示すp-sexiphenyl (P6)を蒸着し、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/P6(30nm)/Mg:In(250nm)。
【００８０】
【化３７】
【００８１】
P6の簡略化した分子式はC36H26であり、モル質量は458.59 g/molであった。この素子の発光特性を測定したところ、11V印加時に輝度1500cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は1.0 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.12, y=0.055) であり、発光ピーク波長は447nmであった。また、13V印加時に輝度1830cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.8 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、青色の純色に非常に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではP6を用いたが、これに限られず、一般式（Ｉ）または（II）に示す物質をP6の代わりに用いることができる。
【００８２】
[実施例7]実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３８）に示すrubreneとLiBqとを質量比が5:95となるように混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(24nm)/NPB(11nm)/LiBq+rubrene(5.9nm)/Alq(11nm)/Mg:In(200nm)。
【００８３】
【化３８】
【００８４】
rubreneの簡略化した分子式はC42H28であり、モル質量は532.69 g/molであり、融点は315℃以上であり、イオン化ポテンシャルは5.4 eVであり、HOMOとLUMOとの間のエネルギーギャップは2.2 eVであった。
【００８５】
この素子の発光特性を測定したところ、14V印加時に輝度186cd/m2の黄緑色発光が得られ、電流発光効率は0.22 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.35, y=0.56)であった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より黄色に近い発光色であった。また、18 V印加時に輝度810cd/m2の黄緑色発光が得られた。
【００８６】
[実施例8]実施例5と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３９）に示す9,10-diphenylanthracene (DPA) と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(10nm)/LiBq+DPA(19nm)/Alq(25nm)/Mg:In(200nm)。
【００８７】
【化３９】
【００８８】
DPAの簡略化した分子式はC26H18であり、モル質量は330.42 g/molであり、融点は245℃〜248℃であった。また、イオン化ポテンシャルは5.8eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００８９】
この素子の発光特性を測定したところ、30V印加時に輝度5.7cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.11 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.30, y=0.56)であった。また、32V印加時に輝度9.1cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.11 cd/Aであった。更に、36 V印加時に輝度21.8cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。尚、上記実施例ではDPAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPAの代わりに用いることができる。
【００９０】
[実施例9]実施例8と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化４０）に示す9,10-diphenyl-1,2-benzanthracene (DPBA) と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/LiBq+DPBA(18nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００９１】
【化４０】
【００９２】
DPBAの簡略化した分子式はC30H20であり、モル質量は380.48 g/molであった。また、イオン化ポテンシャルは5.9eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００９３】
イオン化ポテンシャルは最高被占有分子軌道（HOMO）のエネルギー準位に対応しており、イオン化ポテンシャルの値からエネルギーギャップの値を差し引くことにより、最低空分子軌道（LUMO）のエネルギー準位が求められる。上記実施例における各有機層のLUMO及びHOMOエネルギー準位を図１に示す。
【００９４】
図１において、上側の数値は各有機層のLUMOのエネルギー準位を示しており、下側の数値は各層のHOMOのエネルギー準位を示している。また、ITO 及びMg:In電極についてはフェルミ準位を表している。この実施例では、隣接する有機層間のHOMOのエネルギー準位差が0.3eV 以下であるので、ITO から注入された正孔（ｈ+ ）はDPBAを含む層まで容易に伝達される。また、隣接する有機層間のLUMOのエネルギー準位差も0.3eV 以下であり、特にAlq 層〜DPBAを含む層間では0.1eVしかないので、Mg:In 電極から注入された電子（ｅ- ）はDPBAを含む層まで特に容易に伝達される。従って、特にDPBA分子で電子と正孔が効率良く再結合し、DPBA分子からの発光が効率良く起こるようになっていると考えられる。
【００９５】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度159cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.14, y=0.35)であった。また、19V印加時に輝度732cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであった。また、発光ピーク波長は520nmであった。従って、実施例8に比べ、発光効率は同等で、より青色に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではDPBAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPBAの代わりに用いることができる。
【００９６】
[実施例10]実施例9と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化４０）に示す9,10-diphenyl-1,2-benzanthracene (DPBA) を単独で蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/ DPBA(20nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００９７】
この素子の発光特性を測定したところ、16V印加時に輝度154cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.55 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.12, y=0.29)であった。また、18V印加時に輝度814cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.64 cd/Aであった。更に、19V印加時に輝度5550cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.89 cd/Aであった。また、発光ピーク波長は492nmであった。従って、実施例9に比べ、発光効率は大幅に向上し、より青色に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではDPBAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPBAの代わりに用いることができる。
【００９８】
[実施例11]実施例5と同様にして、陽極表面に2TNATA層を形成した後、NPBとLiBqとを質量比が101:11となるように混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(52nm)/NPB+LiBq(40nm)/Alq(7nm)/Mg:In(250nm)。
【００９９】
この素子の発光特性を測定したところ、34V印加時に輝度11cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.29, y=0.56)であった。また、41V印加時に輝度294cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aであった。また、発光スペクトルにおいて、537nmに最強のピークがあり、495nmに次に強いピークがあった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。
【０１００】
[比較例1]実施例11と同様にして、陽極表面に2TNATA層を形成した後、NPBを単独で蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(52nm)/NPB(12nm)/Alq(7nm)/Mg:In(250nm)。
【０１０１】
この素子の発光特性を測定したところ、19 V印加時に輝度12 cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.14 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.24, y=0.58)であった。また、24V印加時に輝度104cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.15 cd/Aであった。更に、26 V印加時に輝度342 cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.09 cd/Aであった。また、発光スペクトルにおいて、532nmと495nmにピークがあった。従って、実施例11に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、緑色よりも短波長の波長域を発光し、且つ、発光効率の良好な有機発光素子を得ることが可能であり、該有機発光素子はフルカラー表示装置等の様々な分野に適用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例における各有機層の最低空分子軌道（LUMO）及び最高被占有分子軌道（HOMO) のエネルギー準位を示す図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の有機発光素子に関するものであり、特に有機発光性物質として、新規な化合物を用いた有機発光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から薄型発光素子として有機エレクトロルミネッセンス（EL）素子が盛んに研究されており、8-ヒドロキシキノリン(q)がアルミニウム(Al)に配位結合した構造を有する錯体であるaluminum tris(8-hydroxyquinoline) (Alq)が有機EL用の電子輸送性材料、またはドーピング (混合) 法における主成分として広く用いられている。Alq蒸着薄膜の発光スペクトルにおける発光ピーク波長は530nm付近にあり、緑色の発光色として観察される。
【０００３】
また、発光ピーク波長がおよそ540nm以上の発光性物質(発光性ドーパント)と、Alqとを混合した発光性混合物が広く用いられており、発光性ドーパントの発光ピーク波長に対応した、緑色〜赤色の発光色が得られている。
【０００４】
光の3原色を混合してフルカラー表示を行う場合には、青色、緑色、赤色のそれぞれについて色純度の優れた発光素子が求められている。色純度は、Commission International d'Eclairage (CIE)のx-y色度座標系における色度で表現することができる。青色については(x=0.14, y=0.08)、緑色については(x=0.21, y=0.71)、赤色については(x=0.67, y=0.33)の色度が得られれば、理想的なフルカラー表示を行うことができる。
【０００５】
Appl. Phys. Lett., 1998, Volume 72, Number 16, pages 1939-1941では、元素の周期律表においてAlと同じ13族に属する金属元素としてガリウム、インジウムを含む化合物が検討されており、ガリウム化合物でEL発光ピーク波長が502nm、Commission International d'Eclairage (CIE)のx,y色度座標系における色度が(x=0.28, y=0.49)の緑色発光が報告され、インジウム化合物でEL発光ピーク波長が545nm、色度が(x=0.35, y=0.56)の黄緑色発光が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、青色発光用の発光性物質としては、色純度が低いか、安定性に欠ける等、満足のいくものが見あたらなかった。
【０００７】
本発明の目的は、緑色よりも短波長の波長域を発光する有機発光素子、特に光の3原色として色純度の高い青色の発光が可能で、発光効率も良好な有機発光素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物を少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００１７】
【化１８】
【００１８】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００１９】
【化１９】
【００２０】
〔式中、Ｒ５は水素または、メチル基を除く任意の置換基を示し、Ｒ６〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
【００２１】
請求項１に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００２２】
【化２０】
【００２３】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００２４】
【化２１】
【００２５】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
以下の一般式（Ｉ）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００２６】
【化２２】
【００２７】
〔式中、ｎは３以上の整数であり、芳香族環に結合していない水素は任意の置換基によって置換されていてもよい。〕
【００２８】
請求項２に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００２９】
【化２３】
【００３０】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３１】
【化２４】
【００３２】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
以下の一般式（IV）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００３３】
【化２５】
【００３４】
〔式中、Ａａ、Ａｂ、及びＡｚは、それぞれ芳香族性を有する置換基を示し、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３５】
請求項３に記載の発明は、１対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（VI）で表される化合物と、
【００３６】
【化２６】
【００３７】
〔式中、Ｍは金属元素を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、以下の一般式（VII）で表される置換基であり、互いに同一または異なっていてもよい。〕
【００３８】
【化２７】
【００３９】
〔式中、Ｒ５〜Ｒ１０は水素または任意の置換基を示す。〕
芳香族アミンとを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子である。
【００４０】
請求項３に記載の発明においては、前記芳香族アミンが、以下の一般（III）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４１】
【化２８】
【００４２】
〔式中、ｍは１以上の整数であり、芳香族環に結合している水素は任意の置換基によって置換されていてもよい。〕
【００４３】
請求項３に記載の発明においては、前記芳香族アミンが、以下の一般式（VIII）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４４】
【化２９】
【００４５】
〔式中、ｍは１以上の整数を示す。〕
請求項７に記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記芳香族アミンが、以下の一般式（IX）で表される化合物であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４６】
【化３０】
【００４７】
〔式中、ｍは１以上の整数を示す。〕
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、一般式（III）、（VIII）、または（IX）におけるｍが１以上１２以下の整数であることを特徴とする有機発光素子である。
【００４８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、一般式（VI）における金属元素Ｍが、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムであることを特徴とする有機発光素子である。
【００４９】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、一般式（VI）における金属元素Ｍがカリウムであることを特徴とする有機発光素子である。
【００５０】
【作用】
本発明において用いる発光性物質では、最高被占有分子軌道(HOMO)、最低空分子軌道(LUMO)の2つの電子軌道間のエネルギー差が大きくなり、緑色よりも短波長の波長域の発光に適するようになる。また、従来の材料に比べ、電子及び／または正孔の輸送性が改善され、発光の量子収率が増大する等の効果により、発光効率が向上するようになる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
[ホウ素を含む発光性物質の合成 1]（化２２）に示す合成スキームに従い、（化２３）に示す発光性物質、即ちlithium tetra-(8-hydroxyquinolinato) boron (LiBq)を合成した。室温中、2-プロパノールを溶媒として、物質量z=0.04 mol（zは0.01 mol以上100 mol以下が好ましい）のlithium borohydride (LiBH4)と、物質量y=4.2z（yは4z乃至5zが好ましい）の8-hydroxyquinolineとを混合し、反応させて得られた固体を濾過して取り出し、10-3Pa以下の圧力下で加熱昇華させ、昇華物を取り出し、発光性物質として用いた。
【００５２】
【化３１】
【００５３】
【化３２】
【００５４】
LiBqの粉末の光励起発光(PL)ピーク波長は約456nmであり、蒸着薄膜のPLピーク波長は約498nmであった。これらの波長は、AlqのPLピーク波長である530nmと比較して、それぞれ、約74nm、約32nm短波長側であったので、青系統の発光色の発光性物質として適していると考えられる。また、LiBqのアセトン溶液中のPLピーク波長は約381nmであり、溶液と蒸着薄膜とのピーク波長差はエネルギー換算で約0.76 eVと極めて大きかった (Alqでは約0.02 eV)。これはLiBqが蒸着薄膜中で非常に強い分子間相互作用をしているためではないかと考えられる。
【００５５】
[ホウ素を含む発光性物質の合成 2]（化２２）におけるMBH4としてLiBH4の代わりにsodium borohydride (NaBH4)を用いる他は、上記と同様にして、sodium tetra-(8-hydroxyquinolinato) boron (NaBq)を合成した。
[ホウ素を含む発光性物質の合成 3]（化２２）におけるMBH4としてLiBH4の代わりにpotassium borohydride (KBH4)を用いる他は、上記と同様にして、potassium tetra-(8-hydroxyquinolinato)boron (KBq)を合成した。
【００５６】
[実施例1]あらかじめIn2O3-SnO2(ITO)からなる陽極を形成したガラス基板上に、10-6 Torr台、即ち10-4 Pa台の真空度で蒸着法により有機薄膜を形成し、次いでインジウムを含むマグネシウム陰極 (Mg:In)を形成し、発光素子を作製した。具体的には、以下のようにして作製した。
【００５７】
陽極表面に正孔注入輸送層として（化３３）に示す2TNATA層、次いで（化３４）に示す4,4'-bis [N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino] biphenyl (NPB)層を形成し、陰極側には発光性物質層としてLiBq層を形成し、更にインジウムを10質量%含むマグネシウム陰極を蒸着し、有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(25nm)/NPB(10nm)/LiBq(25nm)/Mg:In(200nm)。
【００５８】
【化３３】
【００５９】
【化３４】
【００６０】
2TNATAの簡略化した分子式はC66H48N4であり、モル質量は905.1 g/molであり、融点は255℃、ガラス転移温度は110℃であり、イオン化ポテンシャルは5.0 eV〜5.1 eVであり、最高被占有分子軌道(HOMO)と最低空分子軌道(LUMO)との間のエネルギーギャップは3.0 eVであった。
【００６１】
NPBの簡略化した分子式はC44H32N2であり、モル質量は588.75 g/molであり、融点は277℃、ガラス転移温度は95℃であり、イオン化ポテンシャルは5.4 eVであり、HOMOとLUMOとの間のエネルギーギャップは3.1 eVであった。
【００６２】
LiBqの簡略化した分子式はC36H24N4O4BLi であり、モル質量は594.35 g/molであり、イオン化ポテンシャルは5.6 eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００６３】
この素子の発光特性を測定したところ、18V印加時に輝度320cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は1.4 cd/Aとなった。また、20 V印加時に輝度は910cd/m2となり、電流発光効率は1.5 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.25, y=0.54)であった。更に、23 V印加時に輝度は3300cd/m2となり、電流発光効率は1.1 cd/Aとなった。上記素子の色度は、Appl. Phys. Lett., 1998,Volume 72, Number 16, pages 1939-1941に記載のガリウム化合物を用いた発光素子による色度(x=0.28, y=0.49)の緑色発光に比べ、より青色に近い発光色であった。
【００６４】
一方、素子の温度上昇によって、やや結晶化しやすい傾向が認められた。尚、上記の実施例ではNPBを用いたが、一般式（III）、（VIII）、または（IX）に示す物質を代わりに用いるようにしても良い。その際、ｍがおおむね13以上となると、昇華性や溶解性に乏しくなり薄膜形成が困難となるので、ｍは12以下が好ましく、6以下が更に好ましいと考えられる。
【００６５】
[実施例2]実施例1と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでLiBq層を形成した後、更に（化３５）に示すAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/LiBq(16nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００６６】
【化３５】
【００６７】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度60cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.19, y=0.52)であり、発光ピーク波長は490nmであった。また、21 V印加時に輝度178cd/m2の青緑色発光が得られた。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色が得られた。また、実施例1に比べ、結晶化は抑制され、安定性が向上する傾向が認められた。これは、LiBqの比較的薄い層の上下に、分子構造及び格子定数が異なる有機物層が配置された結果、LiBq層の結晶化が抑制されたためであると考えられる。
【００６８】
[実施例3]実施例2と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでNaBq層を形成した後、更にAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(27nm)/NPB(12nm)/NaBq(17nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００６９】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度50cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.3 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.20, y=0.51)であった。従って、実施例2に比べ発光効率は低下した。また、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色が得られた。
【００７０】
[実施例4]実施例2と同様にして、陽極のITO表面に2TNATA層、次いでNPB層、次いでKBq層を形成した後、更にAlq層を蒸着し、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(25nm)/NPB(10nm)/KBq(16nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００７１】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度80cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.5 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.18, y=0.51)であった。従って、実施例2〜3に比べ、発光効率は向上し、より青色に近い発光色が得られた。
【００７２】
[実施例5]LiBqの結晶化を抑制するため、LiBqと他の物質との混合物を発光性物質として発光素子を作製した。
【００７３】
実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３６）に示すp-quinquephenyl (P5)と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(10nm)/LiBq+P5(24nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００７４】
【化３６】
【００７５】
P5の簡略化した分子式はC30H22であり、モル質量は382.50 g/molであった。LiBqのモル質量は594.35 g/molであるから、上記のP5とLiBqとの混合物中のP5の含有量は39.2質量%であった。
【００７６】
この素子の発光特性を測定したところ、24V印加時に輝度136cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.22, y=0.49)であった。また、26V印加時に輝度311cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.3 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、より青色に近い発光色であった。また、実施例1に比べ、結晶化は抑制され、安定性が向上する傾向が認められた。これは、極性の低い芳香族炭化水素で棒状の立体分子構造を有するP5と、極性が高く正四面体状の立体分子構造を有するLiBqとを混合したことにより、混合物の結晶化が抑制されたためであると考えられる。
【００７７】
尚、上記実施例では、P5とLiBqとの混合物中のP5の含有量は39.2質量%すなわち50.0モル%であったが、結晶化を抑制する目的では20質量%以上が好ましいと考えられる。また、モル比では20モル%以上が好ましいと考えられる。
【００７８】
また、上記実施例ではP5を用いたが、これに限られず、一般式（Ｉ）または（II）に示す物質をP5の代わりに用いることができる。
【００７９】
[実施例6]実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３７）に示すp-sexiphenyl (P6)を蒸着し、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/P6(30nm)/Mg:In(250nm)。
【００８０】
【化３７】
【００８１】
P6の簡略化した分子式はC36H26であり、モル質量は458.59 g/molであった。この素子の発光特性を測定したところ、11V印加時に輝度1500cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は1.0 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.12, y=0.055) であり、発光ピーク波長は447nmであった。また、13V印加時に輝度1830cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.8 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下したが、青色の純色に非常に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではP6を用いたが、これに限られず、一般式（Ｉ）または（II）に示す物質をP6の代わりに用いることができる。
【００８２】
[実施例7]実施例1と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３８）に示すrubreneとLiBqとを質量比が5:95となるように混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(24nm)/NPB(11nm)/LiBq+rubrene(5.9nm)/Alq(11nm)/Mg:In(200nm)。
【００８３】
【化３８】
【００８４】
rubreneの簡略化した分子式はC42H28であり、モル質量は532.69 g/molであり、融点は315℃以上であり、イオン化ポテンシャルは5.4 eVであり、HOMOとLUMOとの間のエネルギーギャップは2.2 eVであった。
【００８５】
この素子の発光特性を測定したところ、14V印加時に輝度186cd/m2の黄緑色発光が得られ、電流発光効率は0.22 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.35, y=0.56)であった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より黄色に近い発光色であった。また、18 V印加時に輝度810cd/m2の黄緑色発光が得られた。
【００８６】
[実施例8]実施例5と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化３９）に示す9,10-diphenylanthracene (DPA) と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(10nm)/LiBq+DPA(19nm)/Alq(25nm)/Mg:In(200nm)。
【００８７】
【化３９】
【００８８】
DPAの簡略化した分子式はC26H18であり、モル質量は330.42 g/molであり、融点は245℃〜248℃であった。また、イオン化ポテンシャルは5.8eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００８９】
この素子の発光特性を測定したところ、30V印加時に輝度5.7cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.11 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.30, y=0.56)であった。また、32V印加時に輝度9.1cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.11 cd/Aであった。更に、36 V印加時に輝度21.8cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。尚、上記実施例ではDPAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPAの代わりに用いることができる。
【００９０】
[実施例9]実施例8と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化４０）に示す9,10-diphenyl-1,2-benzanthracene (DPBA) と、LiBqとをモル比1:1で混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/LiBq+DPBA(18nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００９１】
【化４０】
【００９２】
DPBAの簡略化した分子式はC30H20であり、モル質量は380.48 g/molであった。また、イオン化ポテンシャルは5.9eVであり、エネルギーギャップは3.0eV であった。
【００９３】
イオン化ポテンシャルは最高被占有分子軌道（HOMO）のエネルギー準位に対応しており、イオン化ポテンシャルの値からエネルギーギャップの値を差し引くことにより、最低空分子軌道（LUMO）のエネルギー準位が求められる。上記実施例における各有機層のLUMO及びHOMOエネルギー準位を図１に示す。
【００９４】
図１において、上側の数値は各有機層のLUMOのエネルギー準位を示しており、下側の数値は各層のHOMOのエネルギー準位を示している。また、ITO 及びMg:In電極についてはフェルミ準位を表している。この実施例では、隣接する有機層間のHOMOのエネルギー準位差が0.3eV 以下であるので、ITO から注入された正孔（ｈ+ ）はDPBAを含む層まで容易に伝達される。また、隣接する有機層間のLUMOのエネルギー準位差も0.3eV 以下であり、特にAlq 層〜DPBAを含む層間では0.1eVしかないので、Mg:In 電極から注入された電子（ｅ- ）はDPBAを含む層まで特に容易に伝達される。従って、特にDPBA分子で電子と正孔が効率良く再結合し、DPBA分子からの発光が効率良く起こるようになっていると考えられる。
【００９５】
この素子の発光特性を測定したところ、17V印加時に輝度159cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.14, y=0.35)であった。また、19V印加時に輝度732cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.10 cd/Aであった。また、発光ピーク波長は520nmであった。従って、実施例8に比べ、発光効率は同等で、より青色に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではDPBAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPBAの代わりに用いることができる。
【００９６】
[実施例10]実施例9と同様にして、陽極表面に2TNATA層、次いでNPB層を形成した後、（化４０）に示す9,10-diphenyl-1,2-benzanthracene (DPBA) を単独で蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機4層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(26nm)/NPB(11nm)/ DPBA(20nm)/Alq(7nm)/Mg:In(200nm)。
【００９７】
この素子の発光特性を測定したところ、16V印加時に輝度154cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.55 cd/Aであり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.12, y=0.29)であった。また、18V印加時に輝度814cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.64 cd/Aであった。更に、19V印加時に輝度5550cd/m2の青色発光が得られ、電流発光効率は0.89 cd/Aであった。また、発光ピーク波長は492nmであった。従って、実施例9に比べ、発光効率は大幅に向上し、より青色に近い発光色が得られた。尚、上記実施例ではDPBAを用いたが、これに限られず、一般式（IV）または（Ｖ）に示す物質をDPBAの代わりに用いることができる。
【００９８】
[実施例11]実施例5と同様にして、陽極表面に2TNATA層を形成した後、NPBとLiBqとを質量比が101:11となるように混合して蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(52nm)/NPB+LiBq(40nm)/Alq(7nm)/Mg:In(250nm)。
【００９９】
この素子の発光特性を測定したところ、34V印加時に輝度11cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.29, y=0.56)であった。また、41V印加時に輝度294cd/m2の青緑色発光が得られ、電流発光効率は0.4 cd/Aであった。また、発光スペクトルにおいて、537nmに最強のピークがあり、495nmに次に強いピークがあった。従って、実施例1に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。
【０１００】
[比較例1]実施例11と同様にして、陽極表面に2TNATA層を形成した後、NPBを単独で蒸着し、更にAlq層を設けた後に、陰極を形成して有機3層型発光素子を作製した。水晶振動子式膜厚計で求めた各層の膜厚を次に示す。
ITO/2TNATA(52nm)/NPB(12nm)/Alq(7nm)/Mg:In(250nm)。
【０１０１】
この素子の発光特性を測定したところ、19 V印加時に輝度12 cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.14 cd/Aとなり、CIEのx-y色度座標系における色度は(x=0.24, y=0.58)であった。また、24V印加時に輝度104cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.15 cd/Aであった。更に、26 V印加時に輝度342 cd/m2の緑色発光が得られ、電流発光効率は0.09 cd/Aであった。また、発光スペクトルにおいて、532nmと495nmにピークがあった。従って、実施例11に比べ、発光効率は低下し、より緑色に近い発光色であった。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明によれば、緑色よりも短波長の波長域を発光し、且つ、発光効率の良好な有機発光素子を得ることが可能であり、該有機発光素子はフルカラー表示装置等の様々な分野に適用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例における各有機層の最低空分子軌道（LUMO）及び最高被占有分子軌道（HOMO) のエネルギー準位を示す図。
Claims (6)
- １対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（ VI ）で表される化合物と、
以下の一般式（Ｉ）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子。
- １対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（ VI ）で表される化合物と、
以下の一般式（ IV ）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子。
- １対の対向する電極間に有機発光性物質を配置した有機発光素子において、前記有機発光性物質として、以下の一般式（ VI ）で表される化合物と、
以下の一般式（ III ）、一般式（ VIII ）、あるいは一般式（ IX ）の芳香族アミンとを少なくとも含むことを特徴とする有機発光素子。
- 一般式（ III ）、（ VIII ）、または（ IX ）におけるｍが１以上１２以下の整数であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
- 一般式（ VI ）における金属元素Ｍが、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムであることを特徴とする請求項１〜４に記載の有機発光素子。
- 一般式（ VI ）における金属元素Ｍがカリウムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
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