JP4385669B2

JP4385669B2 - 有機電界発光素子

Info

Publication number: JP4385669B2
Application number: JP2003198266A
Authority: JP
Inventors: 英一廣瀬; 三枝子関; 博人米山; 大輔奥田; 忠義尾崎; 岳阿形; 徹石井; 清和真下; 弘朗森山; 克洋佐藤; 敬郎山下
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005038658A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光する素子に関し、表示素子、液晶等のバックライト、照明光源、電子写真用露光装置、標識、看板等の分野に好適に使用できる有機電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電界発光素子は、自発光性の全固体素子であり、視認性が高く衝撃にも強いため、広く応用が期待されている。電界発光素子には、無機化合物を用いたもの、有機化合物を用いたものがある。無機化合物を用いた電界発光素子は、駆動に２００Ｖ以上、５０〜１０００Ｈｚの交流電圧を必要とするためランニングコストが高く、また輝度が不十分であるなどの問題点を有している。
【０００３】
一方、有機化合物を用いた電界発光素子研究は、最初アントラセン等の単結晶を用いて始まったが、膜厚が１ｍｍ程度と厚く、１００Ｖ以上の駆動電圧が必要であった。そのため蒸着法による薄膜化が試みられている（非特許文献１参照）。これら素子の発光は、電極の一方から電子が注入され、もう一方の電極から正孔が注入されることにより、素子中の発光材料が高いエネルギー準位に励起され、励起された発光体が基底状態に戻る際の余分なエネルギーを光として放出する現象である。しかしながら、駆動電圧は３０Ｖと未だ高く、素子中における電子・正孔キャリアの密度は低いため、キャリアの再結合によるフォトンの生成確率が低く十分な輝度が得られず実用化には至らなかった。
【０００４】
ところが、１９８７年にＴａｎｇらにより透明電極基板上に正孔輸送性有機低分子化合物と電子輸送能を持つ蛍光性有機低分子化合物を用いて真空蒸着法により極めて薄い薄膜を順次積層した機能分離型の有機電界発光素子で、１０Ｖ程度の低電圧で１０００ｃｄ／ｍ²以上の高輝度が得られるものが報告（非特許文献２、特許文献１参照）された。それ以来、有機電界発光素子の研究・開発が活発に行われている。これら、積層構造の電界発光素子は、有機発光体と電荷輸送性の有機物（電荷輸送材料）を電極に積層した構造であり、それぞれの正孔と電子が電荷輸送材料中を移動して、再結合することにより発光する。有機発光体としては８−キノリノールアルミニウム錯体やクマリン化合物など蛍光を発する有機色素などが用いられる。また、電荷輸送材料としては、Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）Ｎ，Ｎ‘−ジフェニルベンジジン、１，１−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル］シクロヘキサンといったジアミノ化合物、または４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニル）アミノベンズアルデヒドーＮ，Ｎ−ジフェニルヒドラゾン化合物等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、様々な用途を考えた場合、さらなる高輝度化、高効率発光素子の開発が必要である。また、フルカラーディスプレイ、または光源をとしての用途を考えた場合、三原色あるいは白色を発光する有機発光体が必要とされる。８−キノリノールアルミニウム錯体の発光色は緑色であり、他の発光色を有する電界発光素子の開発が望まれる。これまで、緑色以外の発光する有機化合物が種々開発されているものの発光輝度、耐熱性が低いなどの問題があり、さらなる材料開発が望まれている。
【０００６】
一方、低分子化合物の代わりに高分子材料を用いる電界発光素子についても研究・開発が進められており、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等の導電性高分子（例えば、非特許文献３、特許文献２等）、ポリフォスファゼンの側鎖にトリフェニルアミンを導入したポリマー（非特許文献４参照）、正孔輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子輸送材料と蛍光色素を混入した素子（非特許文献５参照）が提案されている。
【０００７】
しかしながら、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）においては、可溶性前駆体をスピンコート後、熱処理するため、主鎖共役系高分子中に欠陥が入りやすく発光特性を著しく低下させ、フォスファゼンはイオン化ポテンシャルが高く電荷注入特性か低下してしまう。ポリビニルカルバゾールは、高いガラス転移点を有し耐熱性に優れているが、トラップ等の問題や低分子化合物を高分子に混入させる場合は低分子が可塑剤として作用して発光特性を著しく低下させる。また、有機低分子化合物を有機高分子化合物に分散して塗布した素子では、発熱したジュール熱等により有機低分子化合物が凝集し均質な面状発光が難しく、輝度が低下するといった課題があった。
【０００８】
また、高分子化合物を用いた電界発光素子の作製は塗布方式が主体であり、低分子化合物の蒸着法に比べ製造の簡略化、加工性、大面積化、コスト等の観点から高分子化合物、およびそれを用いた電界発光素子の研究開発が望まれている。しかしながら、高分子化合物を用いた電界発光素子は、未だ発光輝度、発光効率等が蒸着法で作製した有機低分子化合物を用いた積層型電界発素子には及ばず、高輝度、高効率化等が大きな課題となっていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５９−１９４３９３号公報
【特許文献２】
特開平１０−９２５７６号公報
【非特許文献１】
ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，９４，１７１（１９８２）
【非特許文献２】
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７）
【非特許文献３】
Ｎａｔｕｒｅ，３５７，４７７（１９９２）
【非特許文献４】
第４２回高分子討論会予稿集２０Ｊ２１（１９９３）
【非特許文献５】
第３８回応用物理学関係連合講演会予稿集３１ｐ−Ｇ−１２（１９９１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の技術における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明の目的は、発光時の熱安定性、保存安定性、溶剤や樹脂に対する溶解性及び相溶性に優れた発光機能を有するピリジン骨格（あるいはピリジニウム骨格）とベンゾチアジアゾール骨格とを少なくとも含む化合物を用い、発光強度が大きく、発光効率が高く、素子寿命が長い有機電界発光素子を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、塗布方法で作製しても、発光強度が大きく、発光効率が高く、素子寿命が長い、有機電界発光素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討した結果、ピリジン骨格（あるいはピリジニウム骨格）とベンゾチアジアゾール骨格とを少なくとも含む化合物が、有機電界発光素子として好適な薄膜形成能、発光特性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の有機電界発光素子は、
【００２１】
＜１＞一対の電極間に挾持された一つまたは複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、
該有機化合物層の少なくとも一層が、ピリジニウム骨格とベンゾチアジアゾール骨格とを少なくとも含むピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物を含有し、前記ピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物が下記式で表される化合物２−３であることを特徴とする有機電界発光素子である。
【化５】
前記式において、Ｘ⁻はアニオンを表す。
【００２５】
＜２＞前記有機化合物層が、少なくとも発光層を含む２以上の層から構成され、前記発光層が、前記化合物２−３を含有することを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
【００２６】
＜３＞前記有機化合物層が、前記発光層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と電子注入層とを含む構成、および、前記発光層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする＜２＞に記載の有機電界発光素子である。
【００２７】
＜４＞前記有機化合物層が、前記発光層と正孔輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層とを含む構成、および、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層を含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする＜２＞に記載の有機電界発光素子である。
【００２８】
＜５＞前記有機化合物層が、前記発光層と正孔輸送層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子注入層とを含む構成、および、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする＜２＞に記載の有機電界発光素子である。
【００２９】
＜６＞前記有機化合物層が、電荷輸送機能を持つ発光層のみから構成されることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
【００３０】
＜７＞一対の電極間に挾持された一つまたは複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、
該有機化合物層の少なくとも一層が、下記式で表される化合物１−３、および、下記式で表される化合物２−３を含むことを特徴とする有機電界発光素子である。
【化６】
前記式において、Ｘ⁻はアニオンを表す。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、少なくとも一方が透明または半透明である陽極および陰極よりなる一対の電極間に挾持された一つまたは複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、前記有機化合物層の少なくとも１層が、前記ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／または前記ピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３を含有することを特徴とする。ただし本発明では、前記有機化合物層の少なくとも１層は、前記ピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３を含む。
【００４８】
前記ビピリジルベンゾチアジアゾ−ル化合物１−３の合成方法は特に限定されるものではないが、例えば以下で説明するような合成方法を利用することができる。
【００４９】
下記式（ＩＩＩ）で示されるハロゲン化ベンゾチアジアゾ−ルと下記式（ＩＶ）で示されるエチルニルピリジンとをＳｏｎｏｇａｓｈｉｒａ反応を用いて結合することにより合成することができる。
【００５０】
【化１８】
【００５１】
【化１９】
【００５３】
ハロゲン化ベンゾチアジアゾ−ルとエチルニルピリジンとを用いて合成する場合、Ｐｄ触媒、ＣｕＢｒ触媒、ＣｕＩ触媒等の触媒下において塩基性溶媒中で加熱することが望ましい。上記反応において、ハロゲン化ベンゾチアジアゾ−ル１当量に対して、１から１００当量、好ましくは２から５０当量の範囲で用いられる。また、反応溶媒の塩基性溶媒としては、例えばピリジン、ジメチルアミノピリジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルアミン等が有効であり、ＴＨＦ等有機溶媒との混合溶媒でも有効である。反応温度は、任意設定できるが、５０から１２０度で行なうことが好ましく、８０から９０度で行なうことがさらに好ましい。
【化２０】
【００７１】
前記ビピリジニウムベンゾチアジアゾ−ル化合物２−３の合成は特に限定されるものではないが、例えば以下の合成方法を利用することができる。
このような合成方法としては、上記式（Ｉ）で示されるビス（ピリジルエチニル）ベンゾチアジアゾ−ルのピリジン環部分の窒素原子に、フェニル基を導入することにより得ることができる。
フェニル基を導入するには、上記式（Ｉ）で示されるビス（ピリジルエチニル）ベンゾチアジアゾ−ルを有機溶媒に溶かし、フルオロベンゼン等を加えることにより得られる。反応溶媒としては、例えばジクロロメタン、クロロホルム、ＤＭＦ等が有効である。反応温度は、任意設定できるが、室温から１２０度の範囲内で行なうことが好ましく、室温から５０度の範囲内で行なうことがさらに好ましい。
【化２９】
【００７２】
なお、化合物２−３は、カチオンとして存在するので、対となるアニオン（例えば、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-、Ｃｌ^-、Ｂｒ^-、Ｉ^-、ＮＯ₃ ^-、ＨＳＯ₃ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＣｌＯ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-等）と組み合わされた塩の形態で得られる。
【００７３】
また、一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物は低分子であっても良いし、一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物の残基が高分子主鎖に接続された高分子化合物（重量平均分子量が好ましくは１０００〜５００００００、より好ましくは１０００〜１０００００）であっても良い。もしくは、一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物を主鎖に持つ高分子化合物（重量平均分子量が好ましくは１０００〜５００００００、より好ましくは１０００〜１０００００）であっても良い。高分子化合物の場合、ホモポリマーであっても良いし、他のポリマーとの共重合体であっても、ブロック共重合体でも良い。
【００７４】
一般式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物を含む高分子の基本構造としては、特に限定するものではないが、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポリエーテルスルフィド、含ケイ素高分子、含ゲルマニウム高分子、および、それらの共重合体高分子等が挙げられる。
【００７５】
また、化合物１−３及び化合物２−３は、配位子として金属錯体化合物に含まれているものであってもよい。
この場合、化合物１−３又は化合物２−３を橋かけ配位子として用いて、金属イオンとで錯生成をさせることにより重合した金属錯体高分子、あるいは、化合物１−３又は化合物２−３を配位子として用いた金属錯体低分子のいずれであってもよい。なお、金属錯体を構成する金属原子としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｒ，Ｓｉ、Ｇｅ等を用いることができる。
【００７６】
次に、本発明の有機電界発光素子の層構成について詳記する。
本発明の有機電界発光素子は、少なくとも一方が透明または半透明である一対の電極と、それら電極間に挾持された発光層を含む一つまたは複数の有機化合物層により構成され、該有機化合物層の少なくとも１層にピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３を含有してなる。
【００７７】
本発明の有機電界発光素子においては、有機化合物層が単層の場合は、有機化合物は電荷輸送能を持つ発光層を意味し、該発光層がピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３を含有してなる。
【００７８】
一方、有機化合物層が複数層構成の場合（即ち、各層が異なる機能を有する機能分離型の場合）は、少なくとも一層が発光層あるいは電荷輸送能を持つ発光層からなる。この場合、該発光層あるいは該電荷輸送能を持つ発光層と、その他の層からなる層構成は、発光層、電子輸送層および／または電子注入層から構成される層構成（１）、正孔輸送層および／または正孔注入層、発光層、電子輸送層および／または電子注入層から構成される層構成（２）、正孔輸送層および／または正孔注入層、電荷輸送能を持つ発光層から形成される層構成（３）が挙げられ、これら層構成（１）〜（３）の発光層及び電荷輸送能を持つ発光層以外の層は、電荷輸送層として機能を有する。
【００７９】
なお、層構成（１）において、発光層、電子輸送層および／または電子注入層の少なくとも一方にピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３が含有され、層構成（２）においては、正孔輸送層および／または正孔注入層、発光層、電子輸送層および／または電子注入層の少なくとも一方にピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３が含有され、層構成（３）においては、正孔輸送層および／または正孔注入層、電荷輸送能を持つ発光層の少なくとも一方にピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３が含有される。
【００８０】
また、前記電荷輸送能を持つ発光層、正孔輸送層および／または正孔注入層、電子輸送層および／または電子注入層には、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３以外の電荷輸送性化合物（正孔輸送材料、電子輸送材料）を更に含んでもよい。詳しくは、後述する。
【００８１】
以下、図面を参照しつつ、より詳細に説明するが、これに限定されるわけではない。
図１〜図４は、本発明の有機電界発光素子の層構成を説明するための模式的断面図であって、図１、図２、図４の場合は、有機化合物層が複数の層からなる場合の一例であり、図３の場合は、有機化合物層が１層の場合の例を示す。なお、図１〜図４において、同様の機能を有するものは同じ符号を付してある。
【００８２】
図１に示す有機電界発光素子は、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、発光層４、電子輸送層５及び背面電極７を順次積層してなる。図２に示す有機電界発光素子は、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５及び背面電極７を順次積層してなる。図３に示す有機電界発光素子は、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、キャリア輸送能を持つ発光層６及び背面電極７を順次積層してなる。図４に示す有機電界発光素子は、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、正孔輸送層３、電荷輸送能を持つ発光層６、及び背面電極７を順次積層してなる。以下、各々を詳しく説明する。
【００８３】
なお、図１、図２に示す有機電界発光素子においては、発光層４は、発光材料真空蒸着や、発光材料を含む溶液または分散液を塗布・乾燥する方法を利用して形成することが可能である。なお、発光層４が良好な薄膜にならないものや、明確な電子輸送性を示さない場合でも、発光層４と背面電極７との間に電子輸送層５が設けられているため、有機電界発光素子の熱耐久性向上、キャリアバランスの向上或いは発光効率の向上を図ることができる。
【００８４】
本発明に用いられるピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３が含まれる有機化合物層は、その構造によっては、図１及び図２に示される有機電界発光素子の層構成の場合、正孔輸送層３、あるいは、電子輸送層５のいずれとしても機能することができ、また、図３及び図４に示される有機電界発光素子の層構成の場合、正孔輸送層３、あるいは、電荷輸送能を持つ発光層６のいずれとしても機能することができる。
【００８５】
図１から図４に示される有機電界発光素子の層構成の場合、透明絶縁体基板１は、発光を取り出すため透明なものが好ましく、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられる。当該透明とは、可視領域の光の透過率が１０％以上であること意味し、更に透過率が７５％以上であることが好ましい。
透明電極２は、透明絶縁体基板１と同様に発光を取り出すため透明であって、かつ正孔の注入を行うため仕事関数の大きなものが良く、仕事関数が４ｅＶ以上のものが好ましい。具体例として、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛等の酸化膜、および蒸着或いはスパッタされた金、白金、パラジウム等が用いられる。透明電極２のシート抵抗は、低いほどが望ましく、数百Ω／□以下が好ましく、さらには１００Ω／□以下がより好ましい。また、透明絶縁体基板１同様に、可視領域の光の透過率が１０％以上で、更に透過率が７５％以上であることが好ましい。
【００８６】
図２及び図４に示される有機電界発光素子の層構成の場合、正孔輸送層３は、目的に応じて機能（正孔輸送能）が付与されたピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３単独で形成されていてもよいが、正孔移動度を調節するためにピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３に、これ以外の正孔輸送材料を０．１重量％ないし５０重量％の範囲で混合分散して形成されてもよい。
【００８７】
このような正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールヒドラゾン誘導体、ポルフィリン系化合物が挙げられる。なお、正孔輸送層３は、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３を用いずに、これら正孔輸送性材料単独で形成されていてもよい。
【００８８】
さらに、正孔輸送層３には、成膜性の向上、ピンホール防止等のため、適切な樹脂（ポリマー）、添加剤を加えても良い。具体的な樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリススチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレンブタジエン共重合体、塩化ビニルデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコン樹脂、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール樹脂、ポリシラン樹脂、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性樹脂等を用いることができる。また、添加剤としては、公知の酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤等を用いることができる。
【００８９】
図１及び図２に示される有機電界発光素子の層構成の場合、発光層４には、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／もしくはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３、並びに／または、固体状態で高い蛍光量子収率を示す化合物が発光材料として用いられる。
なお、発光材料が有機低分子の場合、この発光材料は真空蒸着法、もしくは、発光材料と樹脂とを含む溶液・分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形成が可能であることが好ましい。有機低分子の発光材料と組み合わせて用いる樹脂としては、正孔輸送層３の形成に際して例示したものが適用できる。また、発光材料が高分子からなる場合、この発光材料は、それ自身を含む溶液または分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形成が可能であることが好ましい。
【００９０】
また、発光材料として、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３およびピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３以外の発光材料を用いる場合には、この発光材料が有機低分子、高分子それぞれの場合において以下に例示するような化合物を用いることができる。
すなわち、発光材料が有機低分子である場合の好適な例としては、キレート型有機金属錯体、多核または縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられ、発光材料が高分子の場合、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体等が用いられる。これら発光材料の好適な具体例としては、下記の化合物（ＶＩ−１）〜化合物（ＶＩ−１５）が挙げられるが、これらに限られるものではない。なお、例示化合物（ＶＩ−１３）から（ＶＩ−１５）中、ｎおよびｘは１以上の整数を示す。
【００９１】
【化３０】
【００９２】
【化３１】
【００９３】
【化３２】
【００９４】
また、有機電界発光素子の耐久性向上或いは発光効率の向上を目的として、上記の発光材料中にゲスト材料として発光材料と異なる色素化合物をドーピングしてもよい。真空蒸着によって発光層を形成する場合、共蒸着によって色素化合物のドーピングを行い、溶液または分散液を塗布・乾燥することで発光層を形成する場合、溶液または分散液中に色素化合物を混合することでドーピングを行う。
【００９５】
発光層４中における色素化合物のドーピングの割合としては好ましくは０．００１重量％〜４０重量％程度、より好ましくは０．００１重量％〜１０重量％程度である。このようなドーピングに用いられる色素化合物としては、発光材料との相容性が良く、かつ発光層４の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物を用いることができ、好適にはＤＣＭ誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、ポルフィリン等が用いられる。このような有機化合物の好適な具体例として、下記の化合物（ＶＩＩ−１）〜（ＶＩＩ−４）があげられるが、これらに限られるものではない。
【００９６】
【化３３】
【００９７】
図１及び図２に示される有機電界発光素子の層構成の場合、電子輸送層５は、目的に応じて機能（電子輸送能）が付与されたピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３のみで形成されてもよいが、発光効率の向上、電気特性をさらに改善する等の目的で、電子移動度を調整するために、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３と、これ以外の電子輸送材料を０．１重量％から５０重量％の範囲で混合分散して形成されてもよい。
【００９８】
このような電子輸送材料として、オキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体等が挙げられる。好適な具体例として、下記の化合物（ＶＩＩＩ−１）〜（ＶＩＩＩ−３）があげられるが、これらに限られるものではない。なお、正孔輸送層３の形成に際しては、同様に適切な樹脂、添加剤を加えて良い。用いる樹脂としては、正孔輸送層３の場合に例示したものが適用できる。
【００９９】
【化３４】
【０１００】
図３または図４における有機電界発光素子の層構成の場合、電荷輸送機能を持つ発光層６は目的に応じて機能（正孔輸送能、或いは電子輸送能）が付与されたピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３および／またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３に対して、これ以外の化合物からなる発光材料を５０重量％以下の割合で混合させて形成した有機化合物層であることが好ましい。
【０１０１】
この場合の発光材料としては前記化合物（ＶＩ−６）ないし化合物（ＶＩ−１２）が好適に用いられるが、有機電界発光素子に注入される正孔と電子とのバランスを調節するために、電荷輸送機能を持つ発光層６に電子輸送材料を０．１重量％〜５０重量％の範囲内で分散させてもよい。
このような電子輸送材料としては、ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３と強い電子相互作用を示さない有機化合物が用いられることが好ましく、好適には下記の化合物（ＩＸ）が用いられるがこれに限られるものではない。同様に正孔移動度を調節するためにピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３およびピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３以外の正孔輸送材料、好ましくはテトラフェニレンジアミン誘導体を適量同時に分散させて用いてもよい。また、正孔輸送層３と同様に適切な樹脂、添加剤を加えても良い。用いる樹脂としては、正孔輸送層３の場合に例示したものが適用できる。また、発光材料と異なる色素化合物をドーピングしてもよい。
【０１０２】
【化３５】
【０１０３】
図１から図４に示される有機電界発光素子の層構成の場合、背面電極７には、真空蒸着可能で、電子注入を行うため仕事関数の小さな金属、金属酸化物、金属フッ化物等が使用される。金属としてはマグネシウム、アルミニウム、銀、インジウム、リチウム、カルシウムおよびこれらの合金が挙げられる。金属酸化物としては、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムが挙げられる。また、金属フッ化物としては、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウムが挙げられる。また、背面電極７上には、さらに素子の水分や酸素による劣化を防ぐために保護層を設けてもよい。具体的な保護層の材料としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等の金属酸化物、ポリエチレン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が挙げられる、保護層の形成には、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ重合法、ＣＶＤ法、コーテング法が適用できる。
【０１０４】
これら図１から図４に示される有機電界発光素子は、まず透明電極２の上に各有機電界発光素子の層構成に応じて、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５及び／又は電荷輸送能を持つ発光層６を形成する。正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５、或いは電荷輸送能を持つ発光層６は、上記各材料を真空蒸着法、もしくは、適切な有機溶媒に溶解或いは分散して得られた塗布液を用いて透明電極２上にスピンコーティング法、キャスト法、ディップ法、インクジェット法等により形成される。
【０１０５】
また、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５および電荷輸送能を持つ発光層６の膜厚は、各々１０μｍ以下、特に０．００１から５μｍの範囲であることが好ましい。各々の層における上記各材料（ピリジン・ベンゾチアジアゾール化合物１−３またはピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物２−３、発光材料等）の分散状態は分子分散状態でも微結晶などの微粒子状態でも構わない。塗布液を用いた成膜法の場合、分子分散状態とするために分散溶媒は上記各材料の分散性及び溶解性を考慮して選択する必要がある。微粒子状に分散するためには、ボールミル、サンドミル、ペイントシャイカー、アトライター、ホモジナイザー、超音波法等が利用できる。
【０１０６】
そして、最後に、電子輸送層５或いは電荷輸送能を持つ発光層６の上に背面電極７を真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することにより図１〜４に示したような本発明の有機電界発光素子が完成される。
【０１０７】
【実施例】
以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。だだし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。
【０１０８】
（参考例１）
透明絶縁基板上に形成されたＩＴＯ（三容真空社製）を短冊状のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィによりパターニングし、さらにエッチング処理することにより短冊状のＩＴＯ電極（幅２ｍｍ）を形成した。次に、このＩＴＯガラス基板を中性洗剤、超純水、アセトン（電子工業用、関東化学製）およびイソプロパノール（電子工業用、関東化学製）で超音波を各５分間加えて洗浄し、スピンコーターで乾燥させた後、ＵＶ−Ｏ₃洗浄を行なった。
【０１０９】
次に、この基板のＩＴＯ電極が設けられた側の面に、正孔輸送層として（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン）を膜厚が０．０５０μｍとなるように真空蒸着法（１０^-4Ｐａ）で形成後、更に、この層上に下記化合物（１−１）を膜厚が０．０５０μｍとなるように、それぞれの層を１０^-4Ｐａの真空中にて真空蒸着法により形成した。続いて短冊状の穴が設けられている金属マスクを化合物（１−１）から構成される層上に設置してＬｉＦおよびＡｌを蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極をＩＴＯ電極と交差するように形成した。形成された有機電界発光素子の有効面積は０．０４ｃｍ²であった。
【化３６】
【０１１０】
（参考例２）
参考例１同様にエッチング、洗浄したＩＴＯガラス基板に、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン）からなる層（膜厚０．０５０μｍ）、前記化合物（１−１）からなる層（膜厚０．０２０μｍ）、下記化合物（ＶＩ−１）からなる層（膜厚０．０４μｍ）、をこの順に１０^-4Ｐａの真空中にて真空蒸着法により形成した。続いて短冊状の穴が設けられている金属性マスクを前記化合物（ＶＩ−１）からなる層上に設置してＬｉＦおよびＡｌを蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極をＩＴＯ電極と交差するように形成した。形成された有機電界発光素子の有効面積は０．０４ｃｍ²であった。
【化３７】
【０１１１】
（参考例７）
参考例１で用いた化合物（１−１）の代わりに化合物（１−３）を用いた以外は、参考例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【０１１２】
（参考例３）
参考例１で用いた化合物（１−１）の代わりに下記化合物（１−１６）を用いた以外は、参考例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【化３８】
【０１１３】
（参考例４）
参考例１で用いた化合物（１−１）の代わりに下記化合物（１−１７）を用いた以外は、参考例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【化３９】
【０１１４】
（実施例１）
参考例１で用いた化合物（１−１）の代わりに化合物（２−３）を用いた以外は、参考例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【０１１５】
（参考例５）
参考例１で用いた化合物（１−１）の代わりに下記化合物（２−５）を用いた以外は、参考例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【化４０】
【０１１６】
（参考例６）
ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）を１．５重量％含むクロロベンゼン溶液１００重量部に対して下記化合物（２−２０）を２重量％添加して十分に混合攪拌した後、目開き０．２μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した溶液を作製した。
次に、この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、参考例１同様にエッチング、洗浄したＩＴＯガラス基板のＩＴＯ電極が設けられた側の面に、スピンコーター法により膜厚約０．１０μｍの薄膜を形成した。この薄膜を充分乾燥させた後、薄膜上に参考例１と同様に短冊状の穴が設けられている金属マスクを設置してＬｉＦおよびＡｌを蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極をＩＴＯ電極と交差するように形成した。形成された有機電界発光素子の有効面積は０．０４ｃｍ²であった。
【化４１】
【０１１７】
（比較例１）
上記参考例２で用いた化合物（１−１）の代わりに３−ビスエチニルベンゾチアジアゾールを用いた他は参考例１と同様に有機電界発光素子を作製した。
【０１１８】
（比較例２）
上記参考例２で用いた化合物（１−１）の代わりに３−ビスエチニルベンゾベンゾチアジアゾールを用いた他は参考例１と同様に有機電界発光素子を作製した。
【０１１９】
以上のように作製した有機電界発光素子を、真空中（１０^-3Ｔｏｒｒ）でＩＴＯ電極側をプラス、ＬｉＦ−Ａｌ背面電極側をマイナスとして直流電圧を印加し、発光について測定を行い、このときの最高輝度、および発光色を評価した。それらの結果を表１に示す。また、乾燥窒素中で有機電界発光素子の発光寿命の測定を行った。発光寿命の評価は、初期輝度が５０ｃｄ／ｍ²となるように電流値を設定し、定電流駆動により輝度が初期値から半減するまでの時間を素子寿命（ｈｏｕｒ）とした。この時の駆動電流密度を素子寿命と共に表１に示す。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、熱耐久性、溶剤や樹脂に対する溶解性及び相溶性に優れた化合物２−３を用い、高輝度、高効率で素子寿命が長く、加えて、ピンホール等の不良も少なく大面積化も容易な有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の有機電界発光素子の層構成の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１透明絶縁体基板
２透明電極
３正孔輸送層
４発光層
５電子輸送層
６電荷輸送能を持つ発光層
７背面電極

Claims

一対の電極間に挾持された一つまたは複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、
該有機化合物層の少なくとも一層が、ピリジニウム骨格とベンゾチアジアゾール骨格とを少なくとも含むピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物を含有し、前記ピリジニウム・ベンゾチアジアゾール化合物が下記式で表される化合物２−３であることを特徴とする有機電界発光素子。
前記式において、Ｘ⁻はアニオンを表す。
前記有機化合物層が、少なくとも発光層を含む２以上の層から構成され、前記発光層が、前記化合物２−３を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
前記有機化合物層が、前記発光層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と電子注入層とを含む構成、および、前記発光層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
前記有機化合物層が、前記発光層と正孔輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層とを含む構成、および、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層を含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
前記有機化合物層が、前記発光層と正孔輸送層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔注入層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子輸送層とを含む構成、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子注入層とを含む構成、および、前記発光層と正孔輸送層と正孔注入層と電子輸送層と電子注入層とを含む構成、からなる群より選択された構成を有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
前記有機化合物層が、電荷輸送機能を持つ発光層のみから構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
一対の電極間に挾持された一つまたは複数の有機化合物層より構成される電界発光素子において、
該有機化合物層の少なくとも一層が、下記式で表される化合物１−３、および、下記式で表される化合物２−３を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
前記式において、Ｘ⁻はアニオンを表す。