JP3389888B2 - 発光素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを
光に変換できる素子であって、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】陰極から注入された電子と陽極から注入
された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する
際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が近年
活発に行われている。この素子は、薄型、低駆動電圧下
での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が
特徴であり注目を集めている。

【０００３】この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎ
ｇらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示し
て以来（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）
２１，ｐ．９１３，１９８７）、多くの研究機関が検討
を行っている。コダック社の研究グループが提示した有
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、発光層である８−
ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭ
ｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電
圧で１０００ｃｄ／ｍ²の緑色発光が可能であった。現
在の有機積層薄膜発光素子は、上記の素子構成要素の他
に電子輸送層を設けているものなど構成を変えているも
のもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲してい
る。

【０００４】多色発光の中でも赤色発光は、有用なる発
光色として研究が進められている。従来、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、ペリノ
ン系、ポルフィリン系、Ｅｕ錯体（Chem. Lett., 1267
(1991))などが赤色発光材料として知られている。

【０００５】また、赤色発光を得る手法として、ホスト
材料の中に微量の赤色蛍光材料をドーパントとして混入
させる方法も検討されている。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、ビス（１
０−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などがあげられ、
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）−４
Ｈ−ピラン、金属フタロシアニン（ＭｇＰｃ、ＡｌＰｃ
Ｃｌなど）化合物、スクアリリウム化合物、ビオラント
ロン化合物を存在させることによって赤色発光を取り出
していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の赤色発
光材料（ホスト材料およびドーパント材料）は、発光ピ
ーク波長が５８０ｎｍを越えてもピーク幅が広いため、
色純度が悪く綺麗な赤色発光が得られなかった。また、
Ｅｕ錯体などの希土類錯体は発光ピーク幅が狭く、綺麗
な赤色発光が得られるが、最高輝度が数〜数十ｃｄ／ｍ
²と低いため、明瞭な表示ができないことが問題であっ
た。

【０００７】本発明は、かかる問題を解決し、高色純度
の赤色発光素子を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は陽極と陰極の間
に発光を司る物質が存在し、電気エネルギーによりピー
ク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下に発光する素子
であって、該素子は少なくとも蛍光ピーク波長が５４０
ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物とピロメテン骨格
を有する化合物もしくはその金属錯体を含むことを特徴
とする発光素子である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において陽極は、光を取り
出すために透明であれば酸化錫、酸化インジウム、酸化
錫インジウム（ＩＴＯ）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など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
が供給できればよいので限定されないが、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３
００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機
能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能
になっていることから、低抵抗品を使用することが特に
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の間で用いられ
ることが多い。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、また厚みも機械
的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５
ｍｍ以上あれば十分である。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いので無アルカ
リガラスの方が好ましいが、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
れを使用できる。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム
法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受け
るものではない。

【００１０】陰極は、電子を本有機物層に効率良く注入
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るが、電子注入効率
をあげて素子特性を向上させるためにはリチウム、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合金が有効である。しかし、
これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であ
ることが多く、例えば、有機層に微量のリチウムやマグ
ネシウム（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）をドー
ピングして安定性の高い電極を使用する方法が好ましい
例として挙げることができるが、フッ化リチウムのよう
な無機塩の使用も可能であることから特にこれらに限定
されるものではない。更に電極保護のために白金、金、
銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金
属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チ
タニア、窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコー
ル、塩化ビニル、炭化水素系高分子などを積層すること
が好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法
も抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプ
レーティング、コーティングなど導通を取ることができ
れば特に制限されない。

【００１１】発光を司る物質とは、１）正孔輸送層／発
光層、２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）発光
層／電子輸送層、そして、４）以上の組合わせ物質を一
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）〜３）の多層積層構造の他に
４）のように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。

【００１２】正孔輸送層は正孔輸送性物質単独または二
種類以上の物質を積層、混合するか正孔輸送性物質と高
分子結着剤の混合物により形成され、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フタロシアニン誘導体、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
好ましいが、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。

【００１３】発光材料は、電気エネルギーによりピーク
波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下で発光する。５８
０ｎｍ以下では、ピーク幅が狭くても色純度の良好な赤
色発光を得ることが出来ず、７２０ｎｍ以上では、視感
度が悪くなるので、効率良い高輝度赤色発光を得ること
ができない。

【００１４】また、発光材料は蛍光ピーク波長が５４０
ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物とピロメテン骨格
を有する化合物もしくはその金属錯体を含み、蛍光化合
物をホスト材料とし、ピロメテン骨格を有する化合物も
しくはその金属錯体をドーパント材料として、組み合わ
せて用いるドーピング法を好ましい方法として挙げるこ
とができる。また、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。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。

【００１５】ホスト材料からドーパント材料へのエネル
ギー移動には、ホスト材料の蛍光スペクトルとドーパン
ト材料の吸収スペクトル（励起スペクトル）の重なりが
必要である。また色純度の良いドーパント材料のストー
クスシフト（励起スペクトルのピークと蛍光スペクトル
のピークの差）は数〜数十ｎｍと狭く、５８０ｎｍ以上
７２０ｎｍ以下のドーパント材料からの高色純度赤色発
光を得ようとすると、ドーパント材料の吸収スペクトル
（励起スペクトル）は黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤
色領域（５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下）になる。ホス
ト材料の蛍光スペクトルが、黄色よりも短波長側の黄緑
色、緑色、青緑色、青色、青紫色、紫色領域にありスペ
クトルの重なりが小さいと、エネルギー移動が速やかに
行われず、ドーパント材料からの発光が得られなかった
り、得られたとしてもホスト材料からの発光が残り、白
色化するなど、高色純度の赤色発光が得られない。また
ジアザインダセン誘導体をドーパント材料として用いた
例があるが（特開平９−２０８９４６号公報、特開平９
−１１８８８０号公報）、各々ホスト材料が本発明とは
異なり、一方ではホスト材料に青色発光材料を用いてい
るので、スペクトルの重なりが少なく、エネルギー移動
が充分に行われないため、ホスト材料からの青色発光が
ドーパント材料からの発光と混ざってしまい、白色発光
しか得られていない（特開平９−２０８９４６号公
報）。さらに他方、ホスト材料に緑色の発光材料を用い
ているので、発光も得るべき赤色ではなく緑色の発光色
になってしまい、本発明の目的とする発光材料ではない
（特開平９−１１８８８０号公報）。

【００１６】上記の理由により、５８０ｎｍ以上７２０
ｎｍ以下でドーパント材料が高輝度、高色純度で発光す
るには、ホスト材料は蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上
７２０ｎｍ以下であることが必要である。目安として
は、黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤色などの蛍光を有
するものが該当する。

【００１７】蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎ
ｍ以下であればホスト材料の基本骨格としては特に限定
されるものではないが、以前から発光体として知られて
いたアントラセンやピレン、ペリレンなどの縮合環誘導
体、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピ
リジン、ピリミジン、チオフェン、チオキサンテンなど
の複素環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム錯体、などのキノリノール金属錯体、ビピリジン金
属錯体、ローダミン金属錯体、アゾメチン金属錯体、ジ
スチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘
導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン
誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、
ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタ
ジエン誘導体、イミダゾール誘導体やオキサゾール誘導
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などのアゾール
誘導体およびその金属錯体、メロシアニン誘導体、ポリ
フィリン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニ
レン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリ
チオフェン誘導体などが使用できる。ホスト材料の基本
骨格自身の蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ
以下であれば必ずしも修飾する必要はないが、蛍光ピー
ク波長が５４０ｎｍ以下の場合や、ドーパントとのエネ
ルギー移動を効率的に行うために長波長化させたい場合
には、基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも一
つを置換基として導入するか、あるいは縮合する、また
は蛍光化合物の基本骨格に含まれる環構造を複素環に置
換することで長波長化することができ、ホスト材料とし
てさらに好適に用いることが出来る。基本骨格に芳香環
あるいは複素環の少なくとも一つを置換基として導入す
るか、あるいは縮合する場合には、基本骨格自身を置換
基として導入することや縮合することも含まれる。

【００１８】具体的には、次のようなものが挙げられ
る。縮合環誘導体のアントラセン誘導体では芳香環を共
役的に導入しさらに電子吸引性基のシアノ基を導入した
ビス（シアノスチリル）アントラセン誘導体など、ピレ
ン誘導体では複素環を共役的に導入したカルバゾリルビ
ニルピレン誘導体など、ペリレン誘導体では芳香環を縮
合させたデカシクレン誘導体、電子吸引基のカルボン酸
エステル基を導入したペリレンジカルボン酸エステル誘
導体などが挙げられる。複素環誘導体のピラジン誘導体
では複素環や芳香環を共役的に導入したビスナフチルビ
ニルピラジン誘導体、トリスチリルピラジン誘導体、テ
トラピリジルビニルピラジン誘導体など、ナフチリジン
誘導体では芳香環を導入したペンタフェニルナフチリジ
ン誘導体など、キノキサリン誘導体では複素環を縮合さ
せたピリドイミダゾキノキサリン誘導体、芳香環を導入
したビストリフェニルアミノビニルキノキサリン誘導
体、芳香環を共役的に導入したビスピレニルビニルキノ
キサリン誘導体、自身を共役的に連結したビス（フェニ
ルキノキサリル）ビフェニル誘導体など、ピリミジン誘
導体では自身を縮合させたピリミドピリミジン誘導体な
ど、チオフェン誘導体では芳香環を共役的に導入したビ
ススチリルチオフェン誘導体、自身を共役的に連結した
チエニル誘導体などが挙げられる。キノリノール金属錯
体では、芳香環を導入したトリス（５,７−ビス（４−
フェニル）−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビ
ス（５,７−ビス（４−フェニル）−８−キノリノラ
ト）亜鉛錯体、トリス（５,７−ビス（４−フルオロフ
ェニル）−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス
（２−フェニル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、複素環
や芳香環を共役的に導入したビス（２−（ビチエニルビ
ニル）−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−（チ
エニルビニル）−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス
（２−（ピリジルビニル）−８−キノリノラト）亜鉛錯
体、ビス（２−フェニル−８−キノリノラト）亜鉛錯
体、ビス（２−スチリル−８−キノリノラト）亜鉛錯
体、芳香環を縮合させたベンゾ（ｆ）キノリノール亜鉛
錯体、アクリジン金属錯体、電子吸引性基のシアノ基を
導入したトリス（２−シアノ−８−キノリノラト）アル
ミニウム錯体、２−シアノ−８−キノリノラトリチウム
錯体などが挙げられる。ビピリジル金属錯体では芳香環
を縮合させさらに芳香環を導入したビフェニルフェナン
トロリン金属錯体などが挙げられる。ジスチリルベンゼ
ン誘導体ではベンゼン骨格をピラジン骨格に置換したジ
スチリルピラジン誘導体などが挙げられる。スチルベン
誘導体では複素環を導入したビストリアジニルスチルベ
ン誘導体などが挙げられる。アルダジン誘導体では芳香
環を導入したビスナフチルアルダジン誘導体などが挙げ
られる。クマリン誘導体では複素環を導入したジベンゾ
トリアゾリルクマリン誘導体、フェニルオキサジアゾリ
ルクマリン誘導体などが挙げられる。ナフタルイミド誘
導体では自身を縮合的に連結したテトラフェニルカルボ
ン酸ジアニリド誘導体、テトラフェニルカルボン酸ジイ
ミド誘導体、複素環を縮合させてかつ導入したベンズイ
ミダゾリルベンズイミダゾピリゾナフタルイミド誘導体
などが挙げられる。ペリノン誘導体では、芳香環を縮合
させたジベンゾペリノン誘導体、自身を共役的に連結し
たビスペリノン誘導体などが挙げられる。ピロロピロー
ル誘導体では芳香環を導入したジフェニルピロロピロー
ル誘導体などが挙げられる。シクロペンタジエン誘導体
ではシクロペンタジエン骨格をシラシクロペンタジエン
骨格に置換しさらに芳香環や複素環を導入したビス（ビ
チオフェニル）ジフェニルシラシクロペンタジエン誘導
体、ビス（ベンゾチオフェニルチオフェニル）テトラフ
ェニルシラシクロペンタジエン誘導体などが挙げられ
る。オキサゾール誘導体では芳香環を縮合させさらに自
身を共役的に連結したビス（ベンゾオキサゾリル）エチ
レン誘導体などが挙げられる。チアゾール誘導体では芳
香環を縮合させさらに芳香環を共役的に導入したフェニ
ルアゾベンゾチアゾール誘導体が挙げられる。オキサジ
アゾール誘導体では芳香環を導入しさらに自身を共役的
に連結したビス（アントラセニルオキサジアゾリル）ベ
ンゼン誘導体、トリス（アントラセニルオキサジアゾリ
ル）ベンゼン誘導体などが挙げられる。チアジアゾール
誘導体では複素環を縮合させさらに芳香環を導入し自身
を共役的に連結したビス（ジフェニルピリジノチアジア
ゾリル）ベンゼン誘導体などが挙げられる。メロシアニ
ン誘導体では電子吸引性基のシアノ基を導入したジシア
ノメチレンピラン誘導体などが挙げられる。具体的に上
記のようなものを挙げたが、本発明はこれに限定される
ものではない。

【００１９】ドーパントとしては、好適な例として下記
ピロメテン骨格（別称ジアザインダセン骨格）を有する
化合物もしくはその金属錯体を挙げることができる。

【００２０】

【化４】

【００２１】（ここで、Ｒ１〜Ｒ７のうち少なくとも一
つは芳香環若しくは芳香環の結合したビニル基あるいは
隣接置換基との間の２カ所以上に縮合芳香環を形成し、
残りは水素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルケ
ニル、複素環の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素で
あるが、窒素の場合には上記Ｒ７は存在しない。）これ
らの置換基の説明の内、アルキル基とは例えばメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族
炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていても
かまわない。また、アルコキシ基とは例えばメトキシ基
などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、
脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわ
ない。アリール基とは例えばフェニル基、ナフチル基、
ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピ
レニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは無置換
でも置換されていてもかまわない。また、アルケニル基
とは例えばビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの
二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは
無置換でも置換されていてもかまわない。また、複素環
基とは例えばチエニル基、フリル基、ピロリル基、イミ
ダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、ピリジル
基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリニル基、イソキ
ノリル基、キノキサリル基、アクリジニル基、カルバゾ
リル基などの炭素以外の原子を有する環状構造基を示
し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。芳
香環基とはフェニル基、ナフチル基、アントラニル基の
ような芳香族炭化水素基のみならず、ピリジル基、キノ
リル基、チエニル基などの複素環芳香族官能基も含有す
る。隣接置換基との間に形成される縮合環とは、Ｒ１と
Ｒ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ４とＲ５、Ｒ５とＲ６の部位で共
役の縮合環を形成するものである。そしてこれら縮合環
は環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいても良い
し、さらに別の環と縮合していても良い。

【００２２】また、金属に配位する時には、ピロメテン
骨格を有する化合物単独でも混合配位子でも特に限定は
されない。混合配位子の場合の第２の配位子としては、
アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、アルキル、アリル
その他縮合環炭化水素、複素環化合物、または酸素原子
を介して結合された芳香環または複素環化合物などを導
入することが可能である。

【００２３】本発明のリガンドに配位できる金属は、ホ
ウ素を挙げることができる。

【００２４】そして、優れた色純度特性を持つ赤色発光
を得るためには、前記一般式（１）で表される化合物若
しくはその金属錯体が望ましい。

【００２５】

【００２６】

【００２７】さらに、ピロメテン骨格を有する化合物を
赤色発光材料として用いる場合、高輝度特性を得るため
には、蛍光量子効率が高いものがより好ましい。そこ
で、前記ピロメテン骨格を有する化合物若しくはその金
属錯体としては、下記一般式（２）で表されるピロメテ
ン骨格を有する化合物の金属錯体がより好ましい。

【００２８】

【化３】

【００２９】（ここで、Ｒ８〜Ｒ１４のうち少なくとも
一つは芳香環若しくは芳香環の結合したビニル基あるい
は隣接置換基との間の２カ所以上に縮合芳香環を形成
し、残りは水素、アルキル、アルコキシ、アリール、ア
ルケニル、複素環の中から選ばれる。Ｒ１５およびＲ１
６は同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、水素、ア
ルキル、アリール、複素環基から選ばれる。Ｘは炭素ま
たは窒素であるが、窒素の場合には上記Ｒ１４は存在し
ない。）上記のピロメテン骨格を有する化合物もしくは
その金属錯体としては、具体的には下記のような構造が
挙げられる。

【００３０】

【化４】

【００３１】

【化８】

【００３２】

【化５】

【００３３】

【化１０】

【００３４】

【化１１】

【００３５】

【化１２】

【００３６】

【化１３】

【００３７】ドーピング量は、通常多すぎると濃度消光
現象が起きるため、通常ホスト物質に対して１０重量％
以下で用いることが好ましく、更に好ましくは２重量％
以下である。ドーピング方法としては、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、前記
ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体
は、極めて微量でも発光することから微量のピロメテン
骨格を有する化合物もしくはその金属錯体をホスト材料
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。

【００３８】また、発光材料に添加するドーパント材料
は、前記ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金
属錯体一種のみに限る必要はなく、複数の前記化合物を
混合して用いたり、既知のドーパント材料の一種類以上
を前記化合物と混合して用いてもよい。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ナフタルイミド誘
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、オキサジン化合物などを共存させ
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。

【００３９】本発明における電子輸送性材料としては、
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必要で、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望ましい。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要求さ
れる。このような条件を満たす物質として、８−ヒドロ
キシキノリンアルミニウム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、フラボノール金属
錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン、
クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダジン
誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導体、フェナ
ントロリン誘導体などがあ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。

【００４０】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に
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（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）、ポリメチルメタクリレート、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分散させて用い
ることも可能である。

【００４１】発光を司る物質の形成方法は、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、発光を司る物質の抵抗値にもよるので
限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から
選ばれる。

【００４２】綺麗な赤色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７２０ｎｍ以
下、より好ましくは６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範
囲内であり、半値幅が１００ｎｍ以下であることが重要
である。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り、半値幅と
はこれらピーク全体において発光中心波長の高さの半分
のところのピーク幅であると定義している。

【００４３】電気エネルギーとは主に直流電流を指す
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べきである。

【００４４】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。この場合、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場合があ
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。

【００４５】本発明におけるセグメントタイプとは、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ことになる。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。

【００４６】本発明におけ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
ックライトとしては、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ことを考えると
本発明におけるバックライトは、薄型、軽量が特徴にな
る。

【００４７】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
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。

【００４８】実施例１ ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０
×４０ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた基板
をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分間超音波洗
浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプロピルア
ルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに
１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製
する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内
に設置して、装置内の真空度が１×１０^-5Ｐａ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’−（３−メチ
ルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジア
ミン（ＴＰＤ）を１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材料
としてトリス（５,７−ビス（４−フルオロフェニル）
−８−キノリノラト）アルミニウム錯体（粉末の蛍光ピ
ーク波長５５９ｎｍ、ＤＭＦ溶液中の蛍光ピーク波長は
５５２ｎｍ）を、ドーパント材料として４,４−ジフル
オロ−１,３,５,７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ,
４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン（ジクロロメタン溶液中
の蛍光ピーク波長は６１１ｎｍ）を用いて、ドーパント
が１ｗｔ％になるように５０ｎｍの厚さに共蒸着し、ホ
スト材料を５０ｎｍの厚さに積層した。次にリチウムを
０．２ｎｍ、銀を１５０ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５
ｍｍ角の素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波
長は６０９ｎｍであり、スペクトル半値幅が５２ｎｍの
綺麗な赤色発光を示した。

【００４９】実施例２ ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０
×４０ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた基板
をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分間超音波洗
浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプロピルア
ルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに
１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製
する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内
に設置して、装置内の真空度が５×１０^-5Ｐａ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ＴＰＤを１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材料
としてビス（２−（ビチエニルビニル）−８−キノリノ
ラト）亜鉛錯体（粉末の蛍光ピーク波長５９１ｎｍ、Ｄ
ＭＦ溶液中の蛍光ピーク波長は５８９ｎｍ）を、ドーパ
ント材料としてジフルオロ[３−フェニル−１−[（３−
フェニル−２Ｈ−ベンゾ[c]イソインドール−１−イ
ル）メチレン]−１Ｈ−ベンゾ[c]イソインドラト−Ｎ¹,
Ｎ²]ボロン（ジクロロメタン溶液中の蛍光ピーク波長は
６４５ｎｍ）を用いて、ドーパントが１ｗｔ％になるよ
うに５０ｎｍの厚さに共蒸着し、ホスト材料を５０ｎｍ
の厚さに積層した。次にリチウムを０．５ｎｍ、アルミ
ニウムを２００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の
素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６４
６ｎｍであり、スペクトル半値幅が４０ｎｍの綺麗な赤
色発光を示した。

【００５０】比較例１ ホスト材料としてトリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム錯体（蛍光ピーク波長５１３ｎｍ）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。この発光素
子の発光ピーク波長は５２０ｎｍであり、ドーパント材
料へのエネルギー移動は殆ど見られず、ホスト材料から
の緑色発光を示し、ドーパント材料からの赤色発光を得
ることが出来なかった。

【００５１】実施例３ ホスト材料として下記ペリノン誘導体（蛍光ピーク波長
５８０ｎｍ）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。この発光素子の発光ピーク波長は６１
０ｎｍであり、スペクトル半値幅５０ｎｍの綺麗な赤色
発光を示した。

【００５２】

【化１４】

【００５３】実施例４ ホスト材料として下記ペリノン誘導体（蛍光ピーク波長
６００ｎｍ）を用いた以外は実施例２と同様にして発光
素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６４
５ｎｍであり、スペクトル半値幅が４０ｎｍの綺麗な赤
色発光を示した。

【００５４】

【化１５】

【００５５】実施例５ ホスト材料としてビス（２’，６’−ジイソプロピルア
ニリド）ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン
酸（蛍光ピーク波長６２０ｎｍ）を用いた以外は実施例
２と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発
光ピーク波長は６４５ｎｍであり、スペクトル半値幅が
４０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。

【００５６】実施例６ ホスト材料としてＮ−（ジメチルフェニル）−ナフタル
イミド（蛍光ピーク波長５９０ｎｍ）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。この発光素子
の発光ピーク波長は６１０ｎｍであり、スペクトル半値
幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。

【００５７】実施例７ ホスト材料として３,６-ジフェニル-２,５-ジヒドロ-
２,５-ジメチルピロロ[３,４-c]ピロール-１,４-ジオン
（橙色蛍光）を、ドーパント材料として４,４−ジフル
オロ−５,７−ジフェニル−３−（オキサゾール−５−
イル）−４−ボラ−３ａ,４ａ−ジアザ−ｓ−インダセ
ン（ジクロロメタン溶液中の蛍光ピーク波長は６１３ｎ
ｍ）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。この発光素子の発光ピーク波長は６１２ｎｍで
あり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を
示した。

【００５８】実施例８ ホスト材料として３，８−ジメチルピリド［１’，
２’：１，２］イミダゾ［４，５−ｂ］キノキサリン
（黄色蛍光）を用いる以外は実施例１と同様にして発光
素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６１
０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤
色発光を示した。

【００５９】実施例９ ホスト材料として下記キノキサリン誘導体（蛍光ピーク
波長５７５ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして
発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は
６１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗
な赤色発光を示した。

【００６０】

【化１６】

【００６１】実施例１０ ホスト材料として下記キノキサリン誘導体（橙色蛍光）
を用いる以外は実施例２と同様にして発光素子を作製し
た。この発光素子の発光ピーク波長は６４０ｎｍであ
り、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示
した。

【００６２】

【化１７】

【００６３】実施例１１ ホスト材料として２，３，５，６−テトラキス［２−
（フェニル）ビニル］ピラジン（黄色蛍光）を用いる以
外は実施例７と同様にして発光素子を作製した。この発
光素子の発光ピーク波長は６１２ｎｍであり、スペクト
ル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示した。

【００６４】実施例１２ ホスト材料として下記スチリルチオフェン誘導体（蛍光
ピーク波長５５０ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様
にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク
波長は６１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍ
の綺麗な赤色発光を示した。

【００６５】

【化１８】

【００６６】実施例１３ ホスト材料として５，５”−ビス｛４−［ビス（４−メ
チルフェニル）アミノ］フェニル｝−２，２’：５’，
２”−ターチオフェン（蛍光ピーク波長５７０ｎｍ）を
用いる以外は実施例１と同様にして発光素子を作製し
た。この発光素子の発光ピーク波長は６１０ｎｍであ
り、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な赤色発光を示
した。

【００６７】実施例１４ ホスト材料として１，１−ジメチル−２，５−ビス（５
−ｔ−ブチルジフェニルシリル−２−チエニル）−３，
４−ジフェニルシラシクロペンタジエン（蛍光ピーク波
長５５１ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして発
光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６
１０ｎｍであり、スペクトル半値幅が５０ｎｍの綺麗な
赤色発光を示した。

【００６８】実施例１５ ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子社製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０
×４０ｍｍに切断、フォトリソグラフィ法によって３０
０μｍピッチ（残り幅２７０μｍ）×３２本のストライ
プ状にパターン加工した。ＩＴＯストライプの長辺方向
片側は外部との電気的接続を容易にするために１．２７
ｍｍピッチ（開口部幅８００μm）まで広げてある。得
られた基板をアセトン、セミコクリン５６で各々１５分
間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソ
プロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メ
タノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を
素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空
蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０^-4Ｐ
ａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニ
ル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（Ｔ
ＰＤ）を１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材料としてト
リス（５,７−ビス（４−フルオロフェニル）−８−キ
ノリノラト）アルミニウム錯体を、ドーパント材料とし
て４,４−ジフルオロ−１,３,５,７−テトラフェニル−
４−ボラ−３ａ,４ａ−ジアザ−ｓ−インダセンを用い
て、ドーパントが１ｗｔ％になるように５０ｎｍの厚さ
に共蒸着し、ホスト材料を５０ｎｍの厚さに積層した。
次に厚さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングに
よって１６本の２５０μｍの開口部（残り幅５０μｍ、
３００μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中で
ＩＴＯストライプに直交するようにマスク交換し、マス
クとＩＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定し
た。そしてマグネシウムを５０ｎｍ、アルミニウムを１
５０ｎｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作
製した。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロス
トークなく文字表示できた。

【００６９】

【発明の効果】本発明は、電気エネルギーの利用効率が
高く、色純度に優れた赤色発光素子を提供できるもので
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−176572（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−97180（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−289081（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−118880（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 11/06 H05B 33/14 ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極と陰極の間に発光を司る物質が存在
   し、電気エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上
   ７２０ｎｍ以下に発光する素子であって、該素子は少な
   くとも蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下
   の蛍光化合物とピロメテン骨格を有する一般式（１）に
   示す化合物もしくはその金属錯体を含むことを特徴とす
   る発光素子。 【化１】 （ここで、Ｒ１〜Ｒ７のうち少なくとも一つは芳香環若
   しくは芳香環の結合したビニル基あるいは隣接置換基と
   の間の２カ所以上に縮合芳香環を形成し、残りは水素、
   アルキル、アルコキシ、アリール、アルケニル、複素環
   の中から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素
   の場合には上記Ｒ７は存在しない。）
2. 【請求項２】 前記ピロメテン骨格を有する化合物の金
   属錯体が下記一般式（２）で表されることを特徴とする
   請求項１記載の発光素子。 【化２】 （ここで、Ｒ８〜Ｒ１４のうち少なくとも一つは芳香環
   若しくは芳香環の結合したビニル基あるいは隣接置換基
   との間の２カ所以上に縮合芳香環を形成し、残りは水
   素、アルキル、アルコキシ、アリール、アルケニル、複
   素環の中から選ばれる。Ｒ１５およびＲ１６は同じでも
   異なっていてもよく、ハロゲン、水素、アルキル、アリ
   ール、複素環基から選ばれる。Ｘは炭素または窒素であ
   るが、窒素の場合には上記Ｒ１４は存在しない。）
3. 【請求項３】 前記蛍光化合物において、蛍光化合物の
   基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも一つが置
   換基として導入されるかあるいは縮合されている、蛍光
   化合物の基本骨格に含まれる環構造が複素環に置換され
   ているうちの少なくとも一つが行われていることを特徴
   とする請求項１記載の発光素子。
4. 【請求項４】 蛍光化合物の基本骨格が、アントラセン
   誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、ピラジン誘導
   体、ナフチリジン誘導体、キノキサリン誘導体、ピロロ
   ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、チオフェン誘導
   体、チオキサンテン複素環誘導体、キノリノール金属錯
   体、ビピリジン金属錯体、ローダミン金属錯体、アゾメ
   チン金属錯体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェ
   ニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン
   誘導体、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタ
   ルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導
   体、シクロペンタジエン誘導体、イミダゾール誘導体お
   よびその金属錯体、オキサゾール誘導体およびその金属
   錯体、チアゾール誘導体およびその金属錯体、オキサジ
   アゾール誘導体およびその金属錯体、チアジアゾール誘
   導体およびその金属錯体、トリアゾール誘導体およびそ
   の金属錯体、メロシアニン誘導体、ポリフィリン誘導
   体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレ
   ン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体の少なくとも
   １つであることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
5. 【請求項５】 前記ピロメテン骨格を有する化合物もし
   くはその金属錯体化合物がドーパント材料であることを
   特徴とする請求項１記載の発光素子。
6. 【請求項６】 発光を司る物質が少なくとも発光材料と
   正孔輸送材料および／または電子輸送材料とからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の発光素子。
7. 【請求項７】 発光を司る物質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記載の発光素子。
8. 【請求項８】 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７記載
   の発光素子。
9. 【請求項９】 マトリクスおよび／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１〜８のいずれか記載の発光素子。
10. 【請求項１０】 バックライトであることを特徴とする
    請求項１〜８のいずれか記載の発光素子。