JP2001023777A

JP2001023777A - 発光素子

Info

Publication number: JP2001023777A
Application number: JP11194617A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tominaga; 剛富永; Daisuke Kitazawa; 大輔北澤; Akiko Takano; 明子高野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【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】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発光する素子において、該素
子がフェナンスロアゾール骨格を有する化合物を含むこ
とを特徴とする発光素子。

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ものである。

【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】発光層はホスト材料のみや、ホスト材料に
ゲスト材料をドーピングして構成される。三原色の発光
材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、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
望まれている。

【０００５】ホスト材料としては、トリス（８−キノリ
ノラト）アルミニウムを始めとするキノリノール誘導体
の金属錯体、ベンゾキノリノールの金属錯体、ベンズオ
キサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、チアジア
ゾール誘導体、チオフェン誘導体などがあげられる。

【０００６】青色発光用のホスト材料としては、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、
ビススチリルベンゼン誘導体、スターバースト型ベンズ
アゾール誘導体（特開平１０−９２５７８号公報）など
があげられ、比較的良い特性を示すが、特に色純度、熱
的・化学的安定性が十分ではない。

【０００７】一方、ゲスト材料としてのドーパント材料
には、レーザー染料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
する蛍光性クマリン染料、ジシアノメチレンピラン染
料、ジシアノメチレンチオピラン染料、ポリメチン染
料、シアニン染料、オキソベンズアンスラセン染料、キ
サンテン染料、ローダミン染料、フルオレセイン染料、
ピリリウム染料、カルボスチリル染料、ペリレン染料、
アクリジン染料、ビス（スチリル）ベンゼン染料、ピレ
ン染料、オキサジン染料、フェニレンオキサイド染料、
ペリレン、テトラセン、ペンタセン、キナクリドン化合
物、キナゾリン化合物、ピロロピリジン化合物、フロピ
リジン化合物、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導
体、ペリノン誘導体、ピロロピロール化合物、スクアリ
リウム化合物、ビオラントロン化合物、フェナジン誘導
体、アクリドン化合物、ジアザフラビン誘導体などが知
られている。

【０００８】

【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、化合物の耐
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。

【０００９】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。

【００１０】

【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発
光する素子において、該素子がフェナンスロアゾール骨
格を有する化合物を含むことを特徴とする発光素子であ
る。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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ＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、α−ＮＰＤ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。また、本発明にお
けるフェナンスロアゾール骨格を有する化合物も修飾す
る置換基により、正孔輸送能を付与することができるの
で、前記化合物を正孔輸送材料としても好ましく用いる
ことができる。

【００１５】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。

【００１６】本発明においては、発光材料はフェナンス
ロアゾール骨格を有する化合物を含有することを特徴と
している。フェナンスロアゾール骨格を有する化合物の
中でも下記一般式（１）化合物が好ましい。

【００１７】

【化５】

【００１８】（ここでＲ₁〜Ｒ₉はそれぞれ同じでも異な
っていてもよく、結合、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、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、隣接置
換基との間に形成される環構造の中から選ばれる。Ｚ₁
は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒素、置換もしく
は無置換の飽和炭化水素のいずれかより選ばれる。置換
基はＲ₁〜Ｒ₉と同様である。）これらの置換基のうち、結合とはその位置で複数個のフ
ェナンスロアゾール骨格と連結されていることを意味す
る。この場合、複数個のフェナンスロアゾールは直接連
結されていても構わないし、ある結合単位を介して連結
されていても構わない。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。隣接置換基との間に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。

【００１９】本発明における一般式（１）のフェナンス
ロアゾール骨格を有する化合物の中では、適当なピーク
波長の青色蛍光が得られ、発光ホスト材料として用いる
場合はキャリヤ輸送能が向上することから下記一般式
（２）で示される化合物が好適に用いられる。

【００２０】

【化６】

【００２１】（ここでＲ₁₀〜Ｒ₁₇はそれぞれ同じでも異
なっていてもよく、結合、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、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、隣接置換基との間に形成される
環構造の中から選ばれる。Ｚ₂は酸素、硫黄、置換もし
くは無置換の窒素、置換もしくは無置換の飽和炭化水素
のいずれかより選ばれる。Ａは共役結合、置換もしくは
無置換の芳香環、置換もしくは無置換の複素環あるいは
これらを混合した基のいずれかから選ばれる。置換基は
Ｒ₁₀〜Ｒ₁₇と同様である。）これらの置換基の説明については、上述したものと同様
である。

【００２２】また、フェナンスロアゾール骨格を有する
化合物の中では、熱的安定性が得られることからフェナ
ンスロアゾール骨格を複数個有する化合物が好ましく、
分子を分岐状に修飾することが容易であることから下記
一般式（３）または一般式（４）で表される化合物がよ
り好ましい。

【００２３】

【化７】

【００２４】（ここでＲ₁₈〜Ｒ₂₅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、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、隣接置換基との間に形成される環構造
の中から選ばれる。Ｚ₃は酸素、硫黄、置換もしくは無
置換の窒素、置換もしくは無置換の飽和炭化水素のいず
れかより選ばれる。置換基はＲ₁₈〜Ｒ₂₅と同様である。
ｎは２以上の整数であり、Ｘ₁は複数のフェナンスロア
ゾール骨格を共役的または非共役的に互いに結合させる
結合単位である。）

【００２５】

【化８】

【００２６】（ここでＲ₂₆〜Ｒ₃₄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、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、隣接置換基との間に形成される環構造
の中から選ばれる。ｎは２以上の整数であり、Ｘ₂は複
数のフェナンスロアゾール骨格を共役的または非共役的
に互いに結合させる結合単位である。）これらの置換基のうち、Ｒ₁₈〜Ｒ₂₅およびＲ₂₆〜Ｒ₃₄に
関しては上述したものと同様である。結合単位であるＸ
₁、Ｘ₂は結合部位を示すが、具体的には単結合、二重結
合、アルキル、シクロアルキル、アリール、複素環、エ
ーテルあるいはチオエーテルが挙げられるがこれらに限
定されるものではない。これらは無置換でも置換されて
いてもかまわないし、さらにこれらを単独あるいは組み
合わせて用いてもかまわない。

【００２７】さらに、本発明における化合物を特にホス
ト材料として用いて、高輝度発光を得るには、キャリヤ
輸送能が高い化合物を用いるのが好ましい。そこで、前
記フェナンスロアゾール骨格を複数個有する化合物とし
ては、結合単位中あるいは２位の位置に共役結合、置換
もしくは無置換の芳香環、置換もしくは無置換の複素環
あるいはこれらを混合した基のいずれかから選ばれてい
るものがより好ましい。

【００２８】上記のフェナンスロアゾール骨格を有する
化合物として、具体的には下記のような構造があげられ
る。

【００２９】

【化９】

【００３０】

【化１０】

【００３１】

【化１１】

【００３２】

【化１２】

【００３３】

【化１３】

【００３４】

【化１４】

【００３５】

【化１５】

【００３６】

【化１６】

【００３７】

【化１７】

【００３８】

【化１８】

【００３９】フェナンスロアゾール骨格を有する化合物
はドーパント材料として用いてもホスト材料として用い
てもかまわない。

【００４０】発光材料のホスト材料はフェナンスロアゾ
ール骨格を有する化合物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、既知のホスト材料
の一種類以上を前記化合物と混合して用いてもよい。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、ベンズアゾール誘導体
およびその金属錯体、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お
よびその金属錯体、チアジアゾール誘導体、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、クマリン誘導体、ピロロピリジン誘導
体、ピロロピロール誘導体、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、ポリフル
オレン誘導体そして、ポリチオフェン誘導体などが使用
できる。

【００４１】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、フェナンスロアゾール骨
格を有する化合物以外の具体的なものとしては、従来か
ら知られている、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
などの縮合環誘導体、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、ベンズア
ゾール誘導体及びその金属錯体、ベンズトリアゾール誘
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、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。

【００４２】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。本発明におけるフェナンスロアゾール骨格を有す
る化合物も置換基の種類によっては電子輸送能を付与す
ることができることから、前記化合物を電子輸送材料と
しても好ましく用いることができる。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。

【００４３】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。

【００４４】本発明における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
法、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できないが、１０〜１０００ｎｍの
間から選ばれる。

【００４５】本発明における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。

【００４６】本発明の発光素子はマトリクスまたはセグ
メント方式、あるいはその両者を組み合わせることによ
って表示するディスプレイを構成することが好ましい。
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。尚、本発明における発光素子
は、赤、緑、青色発光が可能であるので、前記表示方法
を用いれば、マルチカラーまたはフルカラー表示もでき
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という利点があるが、
動作特性を考慮するとアクティブマトリックスの方が優
れる場合があるので、これも用途により使い分けること
が必要である。

【００４７】また、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を意味する。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。

【００４８】本発明の発光素子はバックライトとしても
好ましく用いられる。バックライトは、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、オーディオ装置、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
おける発光素子を用いたバックライトは薄型、軽量が特
徴になる。

【００４９】

【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。なお、ＣＩＥ色度座標について、ｘ、ｙの
各々０．２以下の数値は、高色純度の青色であることを
示している。

【００５０】実施例１ＩＴＯ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４，４’−ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フ
ェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）を５０ｎｍ蒸着し
た。次に発光材料として、下記に示されるＥＭ１を１５
ｎｍの厚さに積層した。次に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３５ｎｍの厚さに積層し、引き続き金属リ
チウムを微量ドーピングした（膜厚換算０．５ｎｍ）。
最後に、銀を１５０ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ
角の素子を作製した。ここで言う膜厚は表面粗さ計での
測定値で補正した水晶発振式膜厚モニター表示値であ
る。

【００５１】

【化１９】

【００５２】実施例２発光材料として下記に示されるＥＭ２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。

【００５３】

【化２０】

【００５４】実施例３発光材料として下記に示されるＥＭ３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。

【００５５】

【化２１】

【００５６】実施例４発光材料として下記に示されるＥＭ４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。

【００５７】

【化２２】

【００５８】実施例５発光層部分をホスト材料として下記に示されるＥＭ５
を、ドーパント材料として１，３−ジ（２−メチルフェ
ニル）イソベンゾフランを用いて、ドーパントが０．５
ｗｔ％になるように１５ｎｍの厚さに共蒸着した以外は
実施例１と全く同様にして発光素子を作製した。

【００５９】

【化２３】

【００６０】実施例６発光層部分をホスト材料としてＥＭ１を、ドーパント材
料として１，３−ジメシチルイソベンゾフランを用い
て、ドーパントが１ｗｔ％になるように１５ｎｍの厚さ
に共蒸着した以外は実施例１と全く同様にして発光素子
を作製した。

【００６１】実施例７正孔輸送材料としてＥＭ２を発光材料としてＥＭ３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。

【００６２】実施例８発光材料としてＥＭ５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。

【００６３】実施例９発光材料として下記に示されるＥＭ６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。

【００６４】

【化２４】

【００６５】実施例１０発光材料として下記に示されるＥＭ７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。

【００６６】

【化２５】

【００６７】実施例１１発光材料として下記に示されるＥＭ８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。

【００６８】

【化２６】

【００６９】実施例１２発光材料として下記に示されるＥＭ９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。

【００７０】

【化２７】

【００７１】実施例１３発光材料として下記に示されるＥＭ１０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。

【００７２】

【化２８】

【００７３】これらの結果を表１、表２に示した。良好
な青色発光が得られた。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】比較例１発光材料として実施例１で用いたＥＭ１の代わりにビス
（２−メチルキノリノラート）（２−ピリジノラート）
アルミニウム（III）を用いた以外は実施例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、輝
度は１０００カンデラ／平方メートル（ｃｄ／ｍ²）以
上の発光が得られたが、ピーク波長は５１０ｎｍの青緑
色発光しか得られなかった。

【００７７】比較例２ホスト材料としてビス（２−メチルキノリノラート）
（２−ピリジノラート）アルミニウム（III）を用いた
以外は実施例６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、輝度は１０００ｃｄ／ｍ²以上の
発光が得られたが、ピーク波長：５１０ｎｍの青緑色発
光しか得られなかった。

【００７８】実施例１４ＩＴＯ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
正孔輸送層として、ＴＰＤを５０ｎｍ蒸着し、発光層と
して、実施例１で用いたＥＭ１を１５ｎｍの厚さに、そ
して電子輸送層として、２，９−ジメチル−４，７−ジ
フェニル−１，１０−フェナントロリンを３５ｎｍの厚
さに蒸着した。ここで言う膜厚は表面粗さ計での測定値
で補正した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、３０
０μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴ
Ｏ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。
そして金属リチウムを微量ドーピング（膜厚換算０．５
ｎｍ）した後、アルミニウムを１５０ｎｍ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。

【００７９】

【発明の効果】本発明は、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できるものである。特に青
色発光に対して有効なものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【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発光する素子において、該素
子がフェナンスロアゾール骨格を有する化合物を含むこ
とを特徴とする発光素子。
【請求項２】フェナンスロアゾール骨格を有する化合物
が下記一般式（１）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１】（ここでＲ₁〜Ｒ₉はそれぞれ同じでも異なっていてもよ
く、結合、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、
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、隣接置換基との間に形
成される環構造の中から選ばれる。Ｚ ₁は酸素、硫黄、
置換もしくは無置換の窒素、置換もしくは無置換の飽和
炭化水素のいずれかより選ばれる。置換基はＲ₁〜Ｒ₉と
同様である。）
【請求項３】フェナンスロアゾール骨格を有する化合物
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Ｒ₁₀〜Ｒ₁₇はそれぞれ同じでも異なっていても
よく、結合、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
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、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、隣接置換基との間に形成される環構造の中か
ら選ばれる。Ｚ₂は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の
窒素、置換もしくは無置換の飽和炭化水素のいずれかよ
り選ばれる。Ａは共役結合、置換もしくは無置換の芳香
環、置換もしくは無置換の複素環あるいはこれらを混合
した基のいずれかより選ばれる。置換基はＲ₁₀〜Ｒ₁₇と
同様である。）
【請求項４】フェナンスロアゾール骨格を複数個有する
化合物を含むことを特徴とする請求項１記載の発光素
子。
【請求項５】フェナンスロアゾール骨格を有する化合物
が下記一般式（３）で表されることを特徴とする請求項
４記載の発光素子。【化３】（ここでＲ₁₈〜Ｒ₂₅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、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、隣接置換基との間に形成される環構造の中から選ば
れる。Ｚ₃は酸素、硫黄、置換もしくは無置換の窒素、
置換もしくは無置換の飽和炭化水素のいずれかより選ば
れる。置換基はＲ₁₈〜Ｒ₂₅と同様である。ｎは２以上の
整数であり、Ｘ₁は複数のフェナンスロアゾール骨格を
共役的または非共役的に互いに結合させる結合単位であ
る。）
【請求項６】フェナンスロアゾール骨格を有する化合物
が下記一般式（４）で表されることを特徴とする請求項
４記載の発光素子。【化４】（ここでＲ₂₆〜Ｒ₃₄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、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、隣接置換基との間に形成される環構造の中から選ば
れる。ｎは２以上の整数であり、Ｘ₂は複数のフェナン
スロアゾール骨格を共役的または非共役的に互いに結合
させる結合単位である。）
【請求項７】一般式（３）のＸ₁で示した結合単位、一
般式（４）のＸ₂で示した結合単位およびＲ₂₆が少なく
とも共役結合、置換もしくは無置換の芳香環、置換もし
くは無置換の複素環あるいはこれらを混合した基のいず
れかより選ばれることを特徴とする請求項５または６記
載の発光素子。
【請求項８】前記化合物が発光材料であることを特徴と
する請求項１記載の発光素子。
【請求項９】前記化合物が正孔輸送材料であることを特
徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項１０】前記化合物が電子輸送材料であることを
特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項１１】発光素子がマトリクスおよび／またはセ
グメント方式によって表示するディスプレイを構成する
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記載の発光
素子。