JP2001267080A

JP2001267080A - 発光素子

Info

Publication number: JP2001267080A
Application number: JP2000372543A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tominaga; 剛富永; Akira Makiyama; 暁槙山; Toru Kohama; 亨小濱
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2001-09-28
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: JP4876311B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】発光効率が高く、高輝度で色純度に優れた、発
光素子を提供する。【解決手段】正極と負極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーにより発光する素子であって、該素子が下記
一般式（１）で表されるフェナントロリン骨格を有する
有機蛍光体を含むことを特徴とする発光素子である。（ここでＲ₁〜Ｒ₈はそれぞれ同じでも異なっていてもよ
く、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル
基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル
基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチ
オ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、
アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロ
アルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイ
ル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基
の中から選ばれる。）

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。

【０００４】発光層はホスト材料のみで構成されたり、
ホスト材料にゲスト材料をドーピングして構成される。
発光材料は三原色揃うことが求められているが、これま
では緑色発光材料の研究が最も進んでいる。現在は赤色
発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して
鋭意研究がなされている。特に青色発光材料において高
輝度で色純度の良い発光の得られるものが望まれてい
る。

【０００５】ホスト材料としては、前述のトリス（８−
キノリノラト）アルミニウムを始めとするキノリノール
誘導体の金属錯体、ベンズオキサゾール誘導体、スチル
ベン誘導体、ベンズチアゾール誘導体、チアジアゾール
誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン
誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール
誘導体、オキサジアゾール誘導体金属錯体、ベンズアゾ
ール誘導体金属錯体などがあげられる。

【０００６】青色発光ホスト材料においては、比較的良
い性能が得られている例として、キノリノール誘導体と
異なる配位子を組み合わせた金属錯体（特開平５−２１
４３３２号公報）や、ビススチリルベンゼン誘導体（特
開平４−１１７４８５号公報）などがあげられるが、特
に色純度が充分ではない。また、フェナントロリン骨格
を有する例として特開平７−８２５５１公報があげら
れ、高融点化による耐久性の向上を謳っているが、融点
に関する記載はない。さらにフェナントロリン骨格は平
面構造であり結晶性が高く、アモルファス薄膜を維持す
るの困難であるが、これを回避する手段も講じていな
い。

【０００７】一方、ゲスト材料としてのドーパント材料
には、レーザー色素として有用であることが知られてい
る、７−ジメチルアミノ−４−メチルクマリンを始めと
するクマリン誘導体、ペリレン、ピレン、アントラセン
などの縮合芳香環誘導体、スチルベン誘導体、オリゴフ
ェニレン誘導体、フラン誘導体、キノロン誘導体、オキ
サゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体などが知られ
ている。

【０００８】この有機積層薄膜発光素子の構成について
は、上記の陽極／正孔輸送層／発光層／陰極の他に、電
子輸送層を適宜設けたものが知られている。正孔輸送層
とは陽極より注入された正孔を発光層に輸送する機能を
有し、一方の電子輸送層は陰極より注入された電子を発
光層に輸送する。これらの層を発光層と両極の間に挿入
することにより、発光効率、耐久性が向上することが知
られている。これらを用いた素子構成の例として、陽極
／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／発光
層／電子輸送層／陰極などが挙げられ、各層に適した有
機化合物の研究が正孔輸送材料を中心に行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】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、発光効率が低く消費電力が高いものや、耐久性が低
く素子寿命の短いものが多かった。また、フルカラーデ
ィスプレイとして赤色、緑色、青色の三原色発光が求め
られているが、赤色、青色発光においては、発光波長を
満足させるものは少なく、発光ピークの幅も広く色純度
が良いものは少ない。中でも青色発光において、耐久性
に優れ十分な輝度と色純度特性を示すものが必要とされ
ている。

【００１０】また従来、正孔輸送材料に比べて電子輸送
材料はあまり研究されておらず、数少ない既存材料を用
いても、発光材料と相互作用を起こす、もしくは電子輸
送材料自体の発光が混在する等の理由で所望の発光色が
得られなかったり、高効率発光が得られるものの耐久性
が短い等の問題があった。例えば、特開平５−３３１４
５９号公報には特定のフェナントロリン誘導体を電子輸
送材料に用いているが、高効率発光を示すものの、長時
間の通電により結晶化し、耐久性が著しく短い問題があ
る。また、発光効率および耐久性に比較的良い特性を示
すものとして、キノリノール金属錯体やベンゾキノリノ
ール金属錯体があるが、これらはこの材料自身に高い青
緑〜黄色での発光能力があるために、電子輸送材料とし
て用いた際に、これらの材料自身の発光が混在して色純
度が悪化する恐れがある。

【００１１】本発明は、かかる従来技術の問題を解決
し、発光効率が高く、高輝度で色純度に優れた発光素子
を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、正極と負極の
間に発光物質が存在し、電気エネルギーにより発光する
素子であって、該素子が下記一般式（１）で表されるフ
ェナントロリン骨格を有する有機蛍光体を含むことを特
徴とする発光素子である。

【００１３】

【化３】

【００１４】ここでＲ₁〜Ｒ₈はそれぞれ同じでも異なっ
ていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、
アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、ア
ルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエー
テル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカ
ン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒ
ド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カ
ルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキ
サニル基の中から選ばれる。但し、その内の少なくとも
１つはそれ自身が三次元的立体構造を有するか、フェナ
ントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発に
より、三次元的立体構造を有するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明において正極は、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。

【００１６】本発明において陰極は、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１
ｎｍ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。

【００１７】本発明において発光物質の構成は、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。さらに、本発明における発光物質は自ら発
光するもの、その発光を助けるもののいずれにも該当
し、発光に関与している化合物、層などを指すものであ
る。

【００１８】本発明において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る。
正孔輸送性物質としては電界を与えられた電極間におい
て正極からの正孔を効率良く輸送することが必要で、正
孔注入効率が高く、注入された正孔を効率良く輸送する
ことが望ましい。そのためにはイオン化ポテンシャルが
小さく、しかも正孔移動度が大きく、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、特に限定されるものではないが、
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、正極から正孔
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。

【００１９】本発明における発光材料はホスト材料のみ
でも、ホスト材料とドーパント材料の組み合わせでも、
いずれであってもよい。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。

【００２０】本発明において発光材料は、下記一般式
（１）あるいは、下記一般式（２）で表されるフェナン
トロリン骨格を有する有機蛍光体を含む。

【００２１】

【化４】

【００２２】ここでＲ₁〜Ｒ₈はそれぞれ同じでも異なっ
ていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、
アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、ア
ルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、ア
ルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエー
テル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカ
ン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒ
ド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カ
ルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキ
サニル基の中から選ばれる。但し、その内の少なくとも
１つはそれ自身が三次元的立体構造を有するか、フェナ
ントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発に
より、三次元的立体構造を有するものである。

【００２３】

【化５】

【００２４】ここでＲ₉〜Ｒ₁₆はそれぞれ同じでも異な
っていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル
基、アラルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル
基、アルキニル基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ
基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチ
オエーテル基、アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロ
アルカン、ハロアルケン、ハロアルキン、シアノ基、ア
ルデヒド基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル
基、カルバモイル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、
シロキサニル基の中から選ばれる。但し、Ｒ₉〜Ｒ₁₆の
内の少なくとも１つは連結に用いられる。ｎは２以上の
自然数を表す。Ｘ₁は単結合、あるいは複数のフェナン
トロリン骨格を連結する連結ユニットである。

【００２５】これらの置換基の内、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、シクロアルキル基とは例え
ばシクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、ア
ダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは
無置換でも置換されていてもかまわない。また、アラル
キル基とは例えばベンジル基、フェニルエチル基などの
脂肪族炭化水素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪
族炭化水素と芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換
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、シクロアルケニ
ル基とは例えばシクロペンテニル基、シクロペンタジエ
ニル基、シクロヘキセン基などの二重結合を含む不飽和
脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されて
いてもかまわない。また、アルキニル基とは例えばアセ
チレニル基などの三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、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。ま
た、アルキルチオ基とはアルコキシ基のエーテル結合の
酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。また、ア
リールエーテル基とは例えばフェノキシ基などのエーテ
ル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水
素基は無置換でも置換されていてもかまわない。また、
アリールチオエーテル基とはアリールエーテル基のエー
テル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものであ
る。また、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、複素環
基とは例えばフリル基、チエニル基、オキサゾリル基、
ピリジル基、キノリル基、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。ハロゲンとはフッ素、塩
素、臭素、ヨウ素を示す。ハロアルカン、ハロアルケ
ン、ハロアルキンとは例えばトリフルオロメチル基など
の、前述のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基の
一部あるいは全部が、前述のハロゲンで置換されたもの
を示し、残りの部分は無置換でも置換されていてもかま
わない。アルデヒド基、カルボニル基、エステル基、カ
ルバモイル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭
化水素、芳香族炭化水素、複素環などで置換されたもの
も含み、さらに脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香
族炭化水素、複素環は無置換でも置換されていてもかま
わない。シリル基とは例えばトリメチルシリル基などの
ケイ素化合物基を示し、これは無置換でも置換されてい
てもかまわない。シロキサニル基とは例えばトリメチル
シロキサニル基などのエーテル結合を介したケイ素化合
物基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわ
ない。また、隣接置換基との間に環構造を形成しても構
わない。形成される環構造は無置換でも置換されていて
もかまわない。

【００２６】置換基自身が三次元的立体構造を有すると
は、例えばｔ−ブチル基、アダマンチル基、ノルボルニ
ル基などの、二次元的平面構造でない、かさだかい立体
構造を示し、無置換でも置換されていても構わない。ま
た、フェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との
立体反発により、三次元的立体構造をもたらす置換基と
は、α−ナフチル基、フェナンスレン基、メシチル基な
どの、置換基自身は平面構造だとしても、その置換基と
フェナントロリン骨格、あるいはその置換基と隣接置換
基との立体反発により、置換基平面がフェナントロリン
骨格平面と異なる平面にあることを示す。これらは分子
模型や計算機化学などを用いて考察することが出来る。

【００２７】置換基自身が三次元的立体構造を有する
か、フェナントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との
立体反発により、三次元的立体構造をもたらすことによ
って、フェナントロリン骨格を含む有機蛍光体は平面性
が低く結晶化が起こりにくくなり、良好なアモルファス
薄膜状態を維持することが出来る。

【００２８】また、複数のフェナントロリン骨格を連結
することによって、フェナントロリン骨格を含む有機蛍
光体は高分子量化してガラス転移温度が上昇し、やはり
結晶化が起こりにくくなり、良好なアモルファス薄膜状
態を維持することが出来る。

【００２９】本発明における一般式（１）のフェナント
ロリン骨格を有する有機蛍光体の中では、フェナントロ
リン骨格の２、４、７、９位に置換基を導入することが
さらに好適である。これらの置換基については、上述し
たものと同様である。

【００３０】上記のフェナントロリン骨格を有する有機
蛍光体として、具体的には下記のような構造があげられ
る。

【００３１】

【化６】

【００３２】

【化７】

【００３３】

【化８】

【００３４】

【化９】

【００３５】フェナントロリン骨格を有する有機蛍光体
はドーパント材料として用いてもかまわないが、優れた
電子輸送能を有することから、ホスト材料として好適に
用いられる。

【００３６】発光材料のホスト材料はフェナントロリン
骨格を有する有機蛍光体一種のみに限る必要はなく、複
数のフェナントロリン骨格を有する有機蛍光体を混合し
て用いたり、既知のホスト材料の一種類以上をフェナン
トロリン骨格を有する有機蛍光体と混合して用いてもよ
い。既知のホスト材料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、フェナンスレン、ピレン、ペリレン、クリセンなど
の縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウムを始めとするキノリノール誘導体の金属錯体、ベン
ズオキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、ベンズチア
ゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオフェン誘導
体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジ
エン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ビススチリルア
ントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビ
ススチリル誘導体、キノリノール誘導体と異なる配位子
を組み合わせた金属錯体、オキサジアゾール誘導体金属
錯体、ベンズアゾール誘導体金属錯体、クマリン誘導
体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、チアジア
ゾロピリジン誘導体、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。

【００３７】発光材料に添加するドーパント材料は、特
に限定されるものではないが、具体的には従来から知ら
れている、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テ
トラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベ
ンゾピレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、ベンズオキ
サゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンズイミ
ダゾール誘導体、ベンズトリアゾール誘導体、オキサゾ
ール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導
体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリ
アゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導
体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導
体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラ
セン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチ
リル誘導体、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、
ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメ
シチルイソベンゾフラン、ジ（２−メチルフェニル）イ
ソベンゾフラン、ジ（２−トリフルオロメチルフェニ
ル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフランなど
のイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７
−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノク
マリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メ
トキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導
体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズ
イミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリル
クマリン誘導体などのクマリン誘導体、ジシアノメチレ
ンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、
ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアン
スラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導
体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボ
スチリル誘導体、アクリジン誘導体、ビス（スチリル）
ベンゼン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサ
イド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、
ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，
５−チアジアゾロピレン誘導体、ペリノン誘導体、ピロ
ロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラント
ロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、ジ
アザフラビン誘導体などがそのまま使用できるが、特に
イソベンゾフラン誘導体が好適に用いられる。

【００３８】本発明において電子輸送性材料は、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。

【００３９】しかしながら、正孔と電子の輸送バランス
を考えた場合に、正極からの正孔が再結合せずに負極側
へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合
には、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を
向上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有す
る。したがって、本発明における電子輸送層は、正孔の
移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとし
て含まれる。

【００４０】このような条件を満たす物質として、本発
明におけるフェナントロリン骨格を有する有機蛍光体を
挙げることができる。長時間にわたって安定な発光を得
るには、熱的安定性や薄膜形成性に優れた材料が望ま
れ、フェナントロリン骨格を有する有機蛍光体の中で
も、置換基自身が三次元的立体構造を有するか、フェナ
ントロリン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発に
より三次元的立体構造を有するもの、あるいは複数のフ
ェナントロリン骨格を連結したものが好ましい。さら
に、複数のフェナントロリン骨格を連結する場合、連結
ユニット中に共役結合、置換もしくは無置換の芳香族炭
化水素、置換もしくは無置換の芳香複素環を含んでいる
化合物がより好ましい。上記のフェナントロリン骨格を
有する有機蛍光体の具体例としては前記具体例（化番号
６〜９）のような構造があげられるが、これに限定され
るものではない。

【００４１】電子輸送材料はフェナントロリン骨格を有
する有機蛍光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、既知の電子輸送材料の一種
類以上を前記化合物と混合して用いてもよい。既知の電
子輸送材料としては特に限定されるものではないが、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、ベンゾキノリン金属錯体、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、
キノリン誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、トリアゾ
ール誘導体、キノキサリン誘導体、ベンゾキノリン誘導
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。

【００４２】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。

【００４３】本発明において発光物質の形成方法は、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。

【００４４】本発明において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。

【００４５】本発明においてマトリクスとは、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、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。

【００４６】本発明において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。

【００４７】本発明においてバックライトとは、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。

【００４８】

【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。

【００４９】実施例１ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）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”（フルウチ化学
（株）製）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Ｕ
Ｖ−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４，４’−
ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフ
ェニルを１００ｎｍ蒸着した。次に発光材料として、
２，９−ジ（フェニルビニル）−４，７−ジフェニル−
１，１０−フェナントロリンを５０ｎｍの厚さに積層し
た。次に電子輸送材料として、２−（４−ｔ−ブチルフ
ェニル）−５−（４−ビフェニルイル）−１，３，４−
オキサジアゾールを１００ｎｍの厚さに積層した。次に
リチウムを０．５ｎｍ有機層にドーピングした後、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。ここで言う膜厚は水晶発振式膜厚モ
ニター表示値である。この発光素子からは、良好な発光
が得られた。実施例２発光材料として２，９−ジ（１−ナフチル）−４，７−
ジフェニル−１，１０−フェナントロリンを用いた他は
実施例１と全く同様にして発光素子を作製した。この発
光素子からは良好な発光が得られた。

【００５０】実施例３発光材料として２，９−ジ（１−（２−メチルナフチ
ル））−１，１０−フェナントロリンを用いた他は実施
例１と全く同様にして発光素子を作製した。この発光素
子からは良好な発光が得られた。

【００５１】実施例４発光材料として２，９−ジ（２，４，６−トリメチルフ
ェニル）−１，１０−フェナントロリンを用いた他は実
施例１と全く同様にして発光素子を作製した。この発光
素子からは良好な発光が得られた。

【００５２】実施例５発光材料として２，９−ジ（４−ｔブチルフェニル）−
１，１０−フェナントロリンを用いた他は実施例１と全
く同様にして発光素子を作製した。この発光素子からは
良好な発光が得られた。

【００５３】実施例６各有機層を蒸着するまでの工程は実施例１と同様に行っ
た。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料として４，
４’−ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミ
ノ）ビフェニルを１５０ｎｍ蒸着し、２，９−ジ（フェ
ニルビニル）−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナ
ントロリンを５０ｎｍの厚さに蒸着した。次に電子輸送
材料として、２−（４−ｔ−ブチルフェニル）−５−
（４−ビフェニルイル）−１，３，４−オキサジアゾー
ルを１００ｎｍの厚さに積層した。次にリチウムを０．
５ｎｍ有機層にドーピングした後、アルミニウムを２０
０ｎｍ蒸着して５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで
いう膜厚は水晶発振式膜厚モニター表示値である。この
発光素子を真空セル内で１ｍＡパルス駆動（Ｄｕｔｙ比
１／６０、パルス時の電流値６０ｍＡ）させたところ、
発光が確認された。

【００５４】実施例７ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）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
３００μm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１．２
７ｍｍ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^-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４，４’−ビス（Ｎ−（ｍ
−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを１５０
ｎｍ蒸着し、２，９−ジ（フェニルビニル）−４，７−
ジフェニル−１，１０−フェナントロリンを５０ｎｍの
厚さに蒸着した。次に電子輸送材料として、２−（４−
ｔ−ブチルフェニル）−５−（４−ビフェニルイル）−
１，３，４−オキサジアゾールを１００ｎｍの厚さに積
層した。ここで言う膜厚は水晶発振式膜厚モニター表示
値である。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。そしてリチウムを０．５ｎｍ有機層にドー
ピングした後、アルミニウムを２００ｎｍ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。

【００５５】実施例８各有機層を蒸着するまでの工程は実施例１と同様に行っ
た。抵抗加熱法によって、まず第一の正孔注入輸送材料
として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を１０ｎｍ蒸着
し、引き続いて第二の正孔輸送材料としてＮ，Ｎ’−ジ
フェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’
−ジフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）を５
０ｎｍ積層した。さらに、引き続いて発光材料としてト
リス（８−キノリノラト）アルミニウム（III）（Ａｌ
ｑ３）を１５ｎｍの厚さに、ついで電子輸送材料として
下記に示すＥＴＬ１を３５ｎｍの厚さに積層した。引き
続いてリチウムを０．２ｎｍドーピングし、最後にアル
ミニウムを１５０ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角
の素子を作製した。この発光素子からは、１０Ｖの印加
電圧で、発光ピーク波長が５３６ｎｍのＡｌｑ３に基づ
く緑色発光が得られ、発光輝度は４０００ｃｄ／ｍ²、
発光効率は２．０ｃｄ／Ａであった。また、この発光素
子の通電後５００時間経過後の初期輝度保持率は８０％
であり、均質な発光面を維持していた。

【００５６】

【化１０】

【００５７】比較例１電子輸送材料として２，９−ジメチル−４，７−ジフェ
ニル−１，１０−フェナントロリンを用いた以外は実施
例８と全く同様にして発光素子を作製した。この発光素
子からは、１０Ｖの印加電圧で、発光ピーク波長が５３
６ｍのＡｌｑ３に基づく緑色発光が得られ、発光輝度は
３５００ｃｄ／ｍ²、発光効率は１．８ｃｄ／Ａであっ
た。しかしながら、この発光素子の通電後５００時間経
過後の初期輝度保持率は５０％以下であり、発光面には
ムラが見られた。

【００５８】実施例９電子輸送材料として下記に示すＥＴＬ２を用いた以外は
実施例８と全く同様にして発光素子を作製した。この発
光素子からは、１０Ｖの印加電圧で、発光ピーク波長が
５３６ｎｍのＡｌｑ３に基づく緑色発光が得られ、発光
輝度は３８００ｃｄ／ｍ²、発光効率は１．９ｃｄ／Ａ
であった。また、この発光素子の通電後５００時間経過
後の初期輝度保持率は８０％であり、均質な発光面を維
持していた。

【００５９】

【化１１】

【００６０】実施例１０発光層部分をホスト材料としてトリス（５，７−ジフェ
ニル−８−キノリノラト）アルミニウム（III）、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−イ
ンダセンを用いて、ドーパントが１．０ｗｔ％になるよ
うに１５ｎｍの厚さに共蒸着した以外は実施例８と全く
同様にして発光素子を作製した。この発光素子からは、
１０Ｖの印加電圧で発光ピーク波長６１５ｎｍのドーパ
ント材料に基づく赤色発光が得られた。

【００６１】比較例２電子輸送材料としてＡｌｑ３を用いる以外は実施例１０
と全く同様にして発光素子を作製した。この発光素子か
らは、１０Ｖの印加電圧で赤色発光は得られず、６１５
ｎｍの発光ピーク波長と共に５３５ｎｍの付近にショル
ダーピークを有する橙色発光となった。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、発光効率が高く、色純度に優
れた、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Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB03 AB04 AB17 BA06 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 5C094 AA10 AA15 AA22 AA60 BA27 CA14 CA19 EA05 EB02 FB01 HA03 HA05 HA06 HA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極と負極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーにより発光する素子であって、該素子が下記
一般式（１）で表されるフェナントロリン骨格を有する
有機蛍光体を含むことを特徴とする発光素子。【化１】（ここでＲ₁〜Ｒ₈はそれぞれ同じでも異なっていてもよ
く、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキル
基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル
基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチ
オ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、
アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロ
アルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイ
ル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基
の中から選ばれる。但し、その内の少なくとも１つはそ
れ自身が三次元的立体構造を有するか、フェナントロリ
ン骨格とのあるいは隣接置換基との立体反発により、三
次元的立体構造を有するものである。）
【請求項２】正極と負極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーにより発光する素子であって、該素子が下記
一般式（２）で表されるフェナントロリン骨格を有する
有機蛍光体を含むことを特徴とする請求項１記載の発光
素子。【化２】（ここでＲ₉〜Ｒ₁₆はそれぞれ同じでも異なっていても
よく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アラルキ
ル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル
基、水酸基、メルカプト基、アルコキシ基、アルキルチ
オ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、
アリール基、複素環基、ハロゲン、ハロアルカン、ハロ
アルケン、ハロアルキン、シアノ基、アルデヒド基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、エステル基、カルバモイ
ル基、アミノ基、ニトロ基、シリル基、シロキサニル基
の中から選ばれる。但し、Ｒ₉〜Ｒ₁₆の内の少なくとも
１つは連結に用いられる。ｎは２以上の自然数を表す。
Ｘ₁は単結合、あるいは複数のフェナントロリン骨格を
連結する連結ユニットである。）
【請求項３】一般式（１）のフェナントロリン骨格にお
いて、Ｒ₁、Ｒ₃、Ｒ ₆、Ｒ₈の少なくとも１つはそれ自身
が三次元的立体構造を有するか、フェナントロリン骨格
とのあるいは隣接置換基との立体反発により、三次元的
立体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。
【請求項４】該有機蛍光体が発光材料であることを特徴
とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項５】該有機蛍光体が電子輸送材料であることを
特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項６】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または２記載の発光素子。