JP4630300B2 - 白色系有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

本発明は、白色系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を「ＥＬ」と略記する。）に関し、さらに詳しくは、高効率、かつ長寿命で白色系発光が得られる有機ＥＬ素子に関するものである。

電界発光を利用したＥＬ素子は、自己発光のため視認性が高く、かつ完全固体素子であるため、耐衝撃性に優れるなどの特徴を有することから、各種表示装置における発光素子としての利用が注目されている。
このＥＬ素子には、発光材料に無機化合物を用いてなる無機ＥＬ素子と有機化合物を用いてなる有機ＥＬ素子とがあり、このうち、特に有機ＥＬ素子は、印加電圧を大幅に低くしうる上、小型化が容易であって、消費電力が小さく、面発光が可能であり、かつ三原色発光も容易であることから、次世代の発光素子としてその実用化研究が積極的になされている。

この有機ＥＬ素子の構成については、陽極／有機発光層／陰極の構成を基本とし、これに正孔注入輸送層や電子注入層を適宜設けたもの、例えば陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／陰極や、陽極／正孔注入輸送層／有機発光層／電子注入層／陰極などの構成のものが知られている。
最近では、ディスプレイ用の有機ＥＬ素子の開発が盛んに行われ、特に白色発光できる素子の開発に注力されている。白色系有機ＥＬ素子は、モノカラー表示、バックライトなどの照明としての用途の他、カラーフィルターを表示装置に装着し、フルカラー表示できるからである。
白色系の有機ＥＬ素子として、例えば、特許文献１には、発光媒体層を青色発光層と緑色発光層の積層体とし、これに赤色系蛍光性化合物を添加した素子が開示され、特許文献２には、青緑色発光層に赤色系蛍光性化合物であるホウ素系錯体を添加した発光媒体層を有する素子が開示され、特許文献３には、青緑色発光層に赤色系蛍光性化合物であるベンゾチオキサンテン誘導体を添加した発光媒体を保有する素子が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の素子は、白色発光ではあるが発光効率が１ルーメン／Ｗ程度で、寿命が１０００時間程度、特許文献２に記載の素子は、白色発光ではあるが発光効率２．６ｃｄ／Ａ程度、特許文献３に記載の素子は、白色発光ではあるが発光効率が１ルーメン／Ｗ程度と、発光効率及び寿命共に実用性を十分満たすものではなかった。
米国特許第５５０３９１０号明細書 米国特許第５６８３８２８号明細書 特開平１０−３０８２７８号公報

本発明は、このような状況下で、白色発光し、発光効率が５ルーメン／Ｗ以上、５ｃｄ／Ａ以上と高く、１万時間以上の長寿命である実用性において十分な性能を有する白色系の有機ＥＬ素子を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、発光媒体層が、青色系発光材料と少なくとも一つのフルオランテン骨格、ペンタセン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物とを含有し、この発光媒体を含む層を一対の電極間に挟持させてなる有機ＥＬ素子は、高効率及び長寿命であり、かつ白色発光が得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、一対の電極と、これらの電極間に挟持された発光媒体層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記発光媒体層が、青色系発光材料と少なくとも一つのフルオランテン骨格、ペンタセン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物とを含有することを特徴とする白色系有機ＥＬ素子を提供するものである。

以上詳細に説明したように、本発明の有機ＥＬ素子は、白色発光し、発光効率が５ルーメン／Ｗ以上、５ｃｄ／Ａ以上と高く、通常の使用で１万時間以上の長寿命である実用性において十分な性能を有する。このため、この有機ＥＬ素子は、各種表示装置の発光素子として好適に用いられる。

本発明の有機ＥＬ素子は、図１に示すように、一対の電極と、これらの電極間に挟持された発光媒体層を有する構造の素子である。
上記発光媒体層は、青色系発光材料と少なくとも一つのフルオランテン骨格、ペンタセン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物とを含有する。
ここで発光媒体層とは、有機化合物から主になっており電極より注入される電子と正孔の輸送と再結合の場を与える媒体であり一層からなっても良いし、複数層からなっていても良い。複数層の場合は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などが発光媒体層に含まれる。

本発明では、いくつかの層構成を採用できる。
（１）第一の構成は、図１同様に、前記発光媒体層が前記青色系発光材料と前記蛍光性化合物とを含有する発光層Ａを有するものである。
発光媒体層が、青色系発光層と前記発光層Ａとからなっていても良い。
この時、発光層Ａと発光層Ａ以外の有機層より発光媒体層が形成されていても良い。例えば、図２に示すように、電荷輸送層（正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層など）と積層している場合が挙げられる。図２中、電荷輸送層／発光層Ａの積層順は逆転していても良い。また、電荷輸送層の他にも電子障壁層、正孔障壁層、有機半導体層、無機半導体層、付着改善層など各種の層を挿入しても良い。
前記発光層Ａが前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなる、及び／又は前記青色系発光層が前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなるとさらに好ましい。

（２）第二の構成は、図３に示すように、前記発光媒体層が前記青色系発光材料からなる発光層Ｂと前記蛍光性化合物を含有する層とからなるものである。図３中、蛍光性化合物含有層／発光層Ｂの積層順は逆転していても良い。また、蛍光性化合物含有層又は発光層Ｂと電極との間に、電荷輸送層の他にも電子障壁層、正孔障壁層、有機半導体層、無機半導体層、付着改善層など各種の層を挿入しても良い。
この構成で、特に好ましいのは発光層Ｂが青色系発光層であり、蛍光性化合物含有層が発光材料と蛍光性化合物とからなる黄色、橙色又は赤色発光層の場合であり、青色系発光層が青色系発光材料と青色系発光のドーパントからなることである。前記蛍光性化合物含有層に含有される発光材料としては青色発光材料または緑色発光材料が好ましい。

（３）第三の構成は、図４に示すように、青色系発光層と前記蛍光性化合物層とからなる。図４中、蛍光性化合物層／青色系発光層の積層順は逆転していても良い。また、蛍光性化合物層又青色系発光層と電極との間に、電荷輸送層の他にも電子障壁層、正孔障壁層、有機半導体層、無機半導体層、付着改善層など各種の層を挿入しても良い。
ここで、蛍光性化合物層とは、蛍光性化合物が２０〜１００重量％含有されている層であり、黄色、橙色又は赤色を発光する層である。このような構成で特に好ましいのは発光層が青色系発光層であり、蛍光性化合物層が蛍光性化合物からなる黄色、燈色又は赤色発光層であることである。またさらに好ましいのは青色系発光層が前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなることである。前記蛍光性化合物層に含有される発光材料としては青色発光材料または緑色発光材料が好ましい。

上述したように、第一〜三の構成において、発光層Ａ、発光層Ｂ及び青色系発光層が、前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなり、青色発光性能を高めても良い。青色蛍光性ドーパントは、発光層の性能を高めるため添加される青色蛍光性の化合物であり、好ましい例としては、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、縮合芳香族環含有化合物が挙げられる。その添加量としては０．１〜２０重量％である。青色蛍光性ドーパントのイオン化エネルギーは、主成分のイオン化エネルギーよりも小さいと、電荷注入性が向上するため好ましい。

前記発光媒体層が、正孔輸送材料又は正孔注入材料を含有していても良い。
前記発光媒体層が、正孔輸送層又は正孔注入層を有していても良い。
前記発光媒体層が、電子輸送材料又は電子注入材料を含有していても良い。
前記発光媒体層が、電子輸送層又は電子注入層を有していても良い。

陽極に接する前記発光媒体層が、酸化剤を含有すると好ましい。発光媒体層に含有された酸化剤は、好ましい酸化剤は電子吸引性または電子アクセプターである。好ましくはルイス酸、各種キノン誘導体、ジシアノキノジメタン誘導体、芳香族アミンとルイス酸で形成された塩類である。好ましいルイス酸は、塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミなどである。
陰極に接する有機発光媒体が少なくとも還元剤を含有すると好ましい。好ましい還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に好ましいアルカリ金属はＣｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋである。

また、少なくとも一方の電極と前記発光媒体層との間に無機化合物層を有していても良い。無機化合物層に使用される好ましい無機化合物としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、ＳｉＯＸ、ＡｌＯＸ、ＳｉＮＸ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、ＧｅＯｘ、ＬｉＯｘ、ＬｉＯＮ、ＴｉＯｘ、ＴｉＯＮ、ＴａＯｘ、ＴａＯＮ、ＴａＮｘ、Ｃなど各種酸化物、窒化物、酸化窒化物である。特に陽極に接する層の成分としては、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、ＧｅＯｘ、Ｃが安定な注入界面層を形成して好ましい。また、特に陰極に接する層の成分としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、ＣａＦ₂、ＭｇＦ₂、ＮａＦが好ましい。

本発明で用いられる、少なくとも一つのフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物としては、例えば下記一般式〔１’〕、〔２’〕及び〔１〕〜〔１８〕で示される化合物が挙げられる。
Ｘ＝Ｚ＝Ｙ 一般式〔１’〕
Ｘ＝Ｗ 一般式〔２’〕
〔式中、Ｚは下記一般式（１）〜（６）

のいずれかである４価の基、
Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、下記一般式（７）〜（１０）

のいずれかである２価の基、
Ｗは下記一般式（１１）〜（１３）

のいずれかである２価の基である。
上記一般式（１）〜（１３）において、Ｒ⁰〜Ｒ⁹⁹は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜１０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜３０のアミノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の炭素原子数５〜３０の複素環基であり、隣接するＲ⁰〜Ｒ⁹⁹は結合して環状構造を形成していてもよい。〕

〔一般式〔１〕〜〔１６〕式中、Ｘ¹〜Ｘ²⁰は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換もしくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ¹〜Ｘ²⁰は結合して環状構造を形成していてもよい。隣接する置換基がアリール基の時は、置換基は同一であってもよい。〕
また、一般式〔１〕〜〔１６〕式の化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有すると好ましい。

〔一般式〔１７〕〜〔１８〕式中、Ｒ¹〜Ｒ⁴は、それぞれ独立に、炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基であり、Ｒ¹とＲ²及び／又はＲ³とＲ⁴は、炭素−炭素結合又は−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。Ｒ⁵〜Ｒ¹⁶は、水素原子、直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換もしくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＲ⁵〜Ｒ¹⁶は結合して環状構造を形成していてもよい。各式中の置換基Ｒ⁵〜Ｒ¹⁶の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有すると好ましい。〕
本発明で用いられる、少なくとも一つのペンタセン骨格を有する蛍光性化合物としては、例えば下記一般式〔１９〕〜〔２０〕で示される化合物が挙げられる。

〔一般式〔１９〕中、Ｒ¹〜Ｒ¹⁴は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、炭素原子数６〜２０のアリールアルキル基、炭素原子数６〜３０のアリール基、炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、炭素原子数２〜２０のアルキルアミノ基又は炭素原子数６〜３０のアリールアルキルアミノ基であり、置換されていてもよい。さらにＲ¹〜Ｒ¹⁴の互いに隣接する少なくとも１組は水素原子以外であり環状構造を形成している。〕

〔一般式〔２０〕中、Ｒ¹⁵〜Ｒ²⁶は、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数１〜１０のアルキル基、炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、炭素原子数６〜２０のアリールアルキル基、炭素原子数６〜３０のアリール基、炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、炭素原子数２〜２０のアルキルアミノ基又は炭素原子数６〜３０のアリールアルキルアミノ基であり、置換されていてもよい。さらにＲ¹⁵〜Ｒ²⁶の互いに隣接する少なくとも１組は水素原子以外であり環状構造を形成している。Ａｒ¹及びＡｒ²は置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。〕

また、フルオランテン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は置換もしくは未置換のアリールアミノ基である。
さらに、フルオランテン骨格、ペリレン骨格又はペンタセン骨格を有する蛍光性化合物は、縮合環数５以上が好ましく、６以上が特に好ましい。これは、蛍光性化合物が５４０〜６５０ｎｍの蛍光ピーク波長を示し、青色系発光材料と蛍光性化合物からの発光が重なって白色を呈するからである。
前記蛍光性化合物は、フルオランテン骨格又はペリレン骨格を複数有すると、発光色が黄色から赤色領域となるため好ましい。特に好ましい蛍光性化合物は、電子供与性基とフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有し、５４０〜６５０ｎｍの蛍光ピーク波長を示すものである。

本発明で用いられる、前記青色系発光材料は、スチリル誘導体、アントラセン誘導体又は芳香族アミンであることが好ましい。
前記スチリル誘導体が、ジスチリル誘導体、トリスチリル誘導体、テトラスチリル誘導体及びスチリルアミン誘導体の中から選ばれる少なくとも一種類であることが好ましい。
前記アントラセン誘導体が、フェニルアントラセン骨格を有する化合物であることが好ましい。
前記芳香族アミンが、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることが好ましい。該芳香族アミンは、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有し、かつアルケニル基を少なくとも一つ有する化合物であるとさらに好ましい。

上記スチリル誘導体及びアントラセン誘導体としては、例えば下記一般式〔ｉ〕〜〔ｖ〕で示される化合物が、上記芳香族アミンとしては、例えば下記一般式〔vi〕〜〔ｖii〕で示される化合物が挙げられる。
一般式〔ｉ〕

〔式中、Ｒ¹'〜Ｒ¹⁰'は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。
Ａｒ¹及びＡｒ²は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換もしくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。〕
一般式〔ii〕

〔式中、Ｒ¹'〜Ｒ¹⁰'は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。
Ａｒ³及びＡｒ⁴は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換もしくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基、置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数４〜４０のアルケニル基である。
ｎは１〜３、ｍは１〜３、かつｎ＋ｍ≧２である。〕
一般式〔iii〕

〔式中、Ｒ¹'〜Ｒ⁸'は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。
Ａｒ³及びＡｒ⁴は、それぞれ独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換もしくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換もしくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールアルキル基、未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換もしくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基、置換もしくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基又は置換もしくは未置換の炭素原子数４〜４０のアルケニル基である。〕
一般式〔iv〕

〔式中、Ｒ¹''〜Ｒ¹⁰''は、それぞれ独立に水素原子、アルケニル基、アルキル基、シクロアルキル基、置換しても良いアリール基、アルコキシル基、アリーロキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基又は置換しても良い複素環式基を示し、ａ及びｂは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ¹''同士又はＲ²''同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ¹''同士またはＲ²''同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ³''とＲ⁴''、Ｒ⁵''とＲ⁶''、Ｒ⁷''とＲ⁸''、Ｒ⁹''とＲ¹⁰''がたがいに結合して環を形成していてもよい。Ｌ¹は単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換しても良いアリール基である）又はアリーレン基を示す。〕
で表されるアントラセン誘導体、又は一般式〔ｖ〕

〔式中、Ｒ¹¹''〜Ｒ²⁰''は、それぞれ独立に水素原子、アルケニル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリーロキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基又は置換しても良い複数環式基を示し、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ¹¹''同士、Ｒ¹²''同士、Ｒ¹⁶''同士又はＲ¹⁷''同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ¹¹''同士、Ｒ¹²''同士、Ｒ¹⁶''同士又はＲ¹⁷''同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ¹³''とＲ¹⁴''、Ｒ¹⁶''とＲ¹⁹''がたがいに結合して環を形成していてもよい。Ｌ²は単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換しても良いアリール基である）又はアリーレン基を示す。〕
一般式〔vi〕

〔式中、Ａｒ³'、Ａｒ⁴'及びＡｒ⁵'は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の一価の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含んでいても良く、ｇは１〜４の整数を示す。〕
一般式〔ｖii〕

〔式中、Ａｒ⁶'、Ａｒ⁷'、Ａｒ⁹'、Ａｒ¹¹'及びＡｒ¹²'は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の一価の芳香族基を示し、Ａｒ⁸'及びＡｒ¹⁰'は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の二価の芳香族基を示し、Ａ⁶'〜Ａｒ¹²'の少なくとも一つはスチリル基又はスチリレン基を含んでいても良く、ｈ及びｋはそれぞれ０〜２の整数である。〕

さらに、前記青色蛍光性ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物及び縮合芳香族環含有化合物の中から選ばれる少なくとも一種類であることが好ましい。
上記スチリルアミン及びアミン置換スチリル化合物としては、例えば下記一般式〔viii〕〜〔ix〕で示される化合物が、上記縮合芳香族環含有化合物としては、例えば下記一般式〔ｘ〕で示される化合物が挙げられる。
一般式〔viii〕

〔式中、Ａｒ¹''、Ａｒ²''及びＡｒ³''は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜４０の置換もしくは無置換の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含み、ｎは１〜３の整数を示す。〕
一般式〔ix〕

〔式中、Ａｒ⁴''及びＡｒ⁵''は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜３０のアリーレン基、Ｅ¹及びＥ²は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜３０のアリール基もしくはアルキル基、水素原子又はシアノ基を示し、ｑは１〜３の整数を示す。Ｕ及び／又はＶはアミノ基を含む置換基であり、該アミノ基がアリールアミノ基であると好ましい。〕
一般式〔ｘ〕

〔式中、Ａは炭素原子数１〜１６のアルキル基もしくはアルコキシ基、炭素原子数６〜３０の置換もしくは未置換のアリール基、炭素原子数６〜３０の置換もしくは未置換のアルキルアミノ基、又は炭素原子数６〜３０の置換もしくは未置換のアリールアミノ基、Ｂは炭素原子数１０〜４０の縮合芳香族環基を示し、ｒは１〜４の整数を示す。〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１ 有機ＥＬ素子の作製（第一の構成例：フルオランテン骨格）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ）透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄を行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分問行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＮ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル) −Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル膜（ＴＰＤ２３２膜) を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は正孔注入層として機能する。次に、ＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル)−Ｎ−フェニルアミノ] ビフェニル膜（ＮＰＤ膜）を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、ＮＰＤ膜上に膜厚４０ｎｍのスチリル誘導体ＤＰＶＢｉ及び下記蛍光性化合物（Ｅ１、蛍光ピーク波長：５６５ｎｍ）

を４０：０．０４の重量比で蒸着し成膜した。この膜は、白色発光層として機能する。この膜上に膜厚２０ｎｍのトリス（８−キノリノール)アルミニウム膜（Ａｌｑ膜) を成膜した。このＡｌｑ膜は、電子注入層として機能する。その後、Ｌｉ（Ｌｉ：サエスゲッター社製)とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層（陰極)としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧５Ｖを印加したところ、発光輝度１８１ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度１１００００ｃｄ／ｍ²、発光効率８．８ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。色度座標としても（０．３６、０．３２）であり白色発光と確認できた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は１８００時間と長かった。

実施例２ 有機ＥＬ素子の作製（第二の構成例：フルオランテン骨格）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄を行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分問行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＴＰＤ２３２膜を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は正孔注入層として機能する。次に、ＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのＮＰＤ膜を成膜した。この時、同時に上記蛍光性化合物（Ｅ１）を２０：０．１の重量比で製膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送性の黄橙色の発光層として機能する。さらに、膜厚４０ｎｍのＤＰＶＢｉを青色発光層として製膜し、この膜上に膜厚２０ｎｍのＡｌｑ膜を成膜した。このＡｌｑ膜は、電子注入層として機能する。その後、Ｌｉ（Ｌｉ：サエスゲッター社製)とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層（陰極)としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧５Ｖを印加したところ、発光輝度１５１ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度８００００ｃｄ／ｍ²、発光効率６．８ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は１１００時間と長かった。

実施例３ 有機ＥＬ素子の作製（第三の構成例：フルオランテン骨格）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄を行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分問行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＴＰＤ２３２膜を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は正孔注入層として機能する。次に、ＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのＮＰＤ膜を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、ＮＰＤ膜上に膜厚３ｎｍの上記蛍光性化合物（Ｅ１）を蒸着し成膜した。この膜は、蛍光性化合物層として機能し、橙色に発光する。さらに、この膜上に膜厚４０ｎｍのスチリル誘導体ＤＰＶＢｉを蒸着し成膜した。この膜は、青色発光層として機能する。この膜上に膜厚２０ｎｍのＡｌｑ膜を成膜した。このＡｌｑ膜は、電子注入層として機能する。その後、Ｌｉ（Ｌｉ：サエスゲッター社製)とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層（陰極) としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧５Ｖを印加したところ、発光輝度１３１ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度６００００ｃｄ／ｍ²、発光効率５．８ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は１４００時間と長かった。

実施例４ 有機ＥＬ素子の作製（発光層に正孔輸送材料を加えた例）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄を行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分問行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＴＰＤ２３２膜を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は正孔注入層として機能する。次に、ＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのＮＰＤ膜を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、上記蛍光性化合物（Ｅ１）と正孔輸送材料としてＮＰＤと青色発光材料としてスチリル誘導体ＤＰＶＢｉを２０：２０：０．０４の重量比で混合蒸着し製膜した。この膜は、白色発光層として機能する。この膜上に膜厚２０ｎｍのＡｌｑ膜を成膜した。このＡｌｑ膜は、電子注入層として機能する。その後、Ｌｉ（Ｌｉ：サエスゲッター社製)とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層（陰極)としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧５Ｖを印加したところ、発光輝度１３１ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度１２００００ｃｄ／ｍ²、発光効率８．０ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は２０００時間と長かった。

実施例５ 有機ＥＬ素子の作製（第一の構成例：ペンタセン骨格）
実施例１において、ＮＰＤ膜上に膜厚４０ｎｍのスチリル誘導体ＤＰＶＢｉ及び青色蛍光性ドーパントとして下記ＰＡＶＢと下記蛍光性化合物（Ｆ１、蛍光ピーク波長：５９５ｎｍ）

を４０：１：０．０５の重量比で蒸着し成膜したことを除き、同様にして有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧６Ｖを印加したところ、発光輝度３１９ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度１０００００ｃｄ／ｍ²発光効率７．２８ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。色度座標としても（０．３３、０．３４）であり白色発光と確認できた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は３５００時間と極めて長かった。

実施例６ 有機ＥＬ素子の作製（第二の構成例：ペンタセン骨格）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製)をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄を行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分問行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＴＰＤ２３２膜を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は正孔注入層として機能する。次に、ＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのＮＰＤ膜を成膜した。このＮＰＤ膜上に膜厚２ｎｍのスチリル誘導体ＤＰＶＢｉ及び蛍光性化合物（Ｆ１）を２：０．０２６の重量比で蒸着し成膜した。この膜は橙色発光層として機能する。さらに、この膜上に膜厚３８ｎｍのスチリル誘導体ＤＰＶＢｉと青色蛍光性ドーパントとしてＰＡＶＢとを３８：１の重量比で蒸着し成膜した。この膜は青色発光層として機能する。この膜上に膜厚２０ｎｍのＡｌｑ膜を成膜した。このＡｌｑ膜は、電子注入層として機能する。その後、Ｌｉ（Ｌｉ：サエスゲッター社製)とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層（陰極)としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧５．５Ｖを印加したところ、発光輝度２３３ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度８００００ｃｄ／ｍ²、発光効率６．８５ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は２１００時間と長かった。

比較例１
実施例１において、蛍光性化合物（Ｅ１）の代わりに、従来、橙色の蛍光性化合物として用いられていたルブレンを用いたことを除き同様にして、有機ＥＬ素子を形成した。
得られた有機ＥＬ素子について性能を評価した。ＩＴＯ陽極を正極に、Ａｌ陰極を負極として、直流電圧６Ｖを印加したところ、発光輝度１４０ｃｄ／ｍ²、最大発光輝度６００００ｃｄ／ｍ²、発光効率４．０ｃｄ／Ａの白色発光が得られた。このように、実施例に比べ発光効率は大幅に劣っていた。また、この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ²で定電圧駆動したところ、寿命は５６０時間と短かった。

本発明の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子の一構成例を示す図である。 本発明の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子の別の一構成例を示す図である。 本発明の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子の別の一構成例を示す図である。 本発明の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子の別の一構成例を示す図である。

Claims (21)

1. 一対の電極と、これらの電極間に挟持された発光媒体層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、上記発光媒体層が、アントラセン誘導体又は芳香族アミンから選択される青色発光材料と少なくとも一つのフルオランテン骨格又はペンタセン骨格を有する蛍光性化合物とを含有することを特徴とする白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記発光媒体層が、前記青色系発光材料と前記蛍光性化合物とを含有する発光層Ａを有することを特徴とする請求項１に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記発光媒体層が、青色系発光層と前記発光層Ａとからなることを特徴とする請求項２に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記発光媒体層が、前記青色系発光材料からなる発光層Ｂと前記蛍光性化合物を含有する層からなることを特徴とする請求項１に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記発光媒体層が、青色系発光層と前記蛍光性化合物を含有する層とからなることを特徴とする請求項１に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記発光層Ａが前記青色発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記発光層Ｂが前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなることを特徴とする請求項４に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記青色系発光層が前記青色系発光材料と青色蛍光性ドーパントとからなることを特徴とする請求項３又は５に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記発光媒体層が、正孔輸送材料又は正孔注入材料を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 前記発光媒体層が、正孔輸送層又は正孔注入層を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 前記発光媒体層が、電子輸送材料又は電子注入材料を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. 前記発光媒体層が、電子輸送層又は電子注入層を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 陽極に接する前記発光媒体層が、酸化剤を含有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
14. 陰極に接する前記発光媒体層が、還元剤を含有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
15. 少なくとも一方の電極と前記発光媒体層との間に無機化合物層を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
16. 前記アントラセン誘導体が、フェニルアントラセン骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
17. 前記芳香族アミンが、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
18. 前記芳香族アミンが、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有し、かつアルケニル基を少なくとも一つ有する化合物であることを特徴とする請求項１８に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
19. 前記青色蛍光性ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物及び縮合芳香族環含有化合物の中から選ばれる少なくとも一種類であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
20. 前記蛍光性化合物が、電子供与性基を有することを特徴とする請求項１に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
21. 前記蛍光性化合物が、５４０〜６５０ｎｍの蛍光ピーク波長を示すことを特徴とする請求項１に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。

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