JPH09268284A - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子

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JPH09268284A
JPH09268284A JP8078501A JP7850196A JPH09268284A JP H09268284 A JPH09268284 A JP H09268284A JP 8078501 A JP8078501 A JP 8078501A JP 7850196 A JP7850196 A JP 7850196A JP H09268284 A JPH09268284 A JP H09268284A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度で高効率の発光が可能であり、発光劣
化が少なく信頼性の高い有機エレクトロルミネッセンス
素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネ
ッセンス素子を提供する。 【解決手段】下記一般式[1]で示される有機エレクト
ロルミネッセンス素子用材料。 一般式[1] 【化1】 [式中、AおよびX1 〜X4 は、それぞれ独立に、置換
もしくは未置換の炭素原子数6〜20のアリーレン基を
表す。Y1 〜Y4 は、それぞれ独立に、下記一般式
[2]で示される有機基を表す。 一般式[2] 【化2】 (式中、R1 〜R4 は、水素原子、置換もしくは未置換
のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、シア
ノ基を表すか、R1 とR2 またはR3 とR4 が結合した
三重結合を表す。Zは、置換もしくは未置換のアリール
基を表す。a〜dは、0〜2の正の整数を表す。nは、
0もしくは1を表す。)]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は平面光源や表示に使用され
る有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子用発光材
料および高輝度の発光素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】有機物質を使用したEL素子は、固体発
光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が
有望視され、多くの開発が行われている。一般にEL
は、発光層および該層をはさんだ一対の対向電極から構
成されている。発光は、両電極間に電界が印加される
と、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入
される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結
合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際に
エネルギーを光として放出する現象である。
【0003】従来の有機EL素子は、無機EL素子に比
べて駆動電圧が高く、発光輝度や発光効率も低かった。
また、特性劣化も著しく実用化には至っていなかった。
近年、10V以下の低電圧で発光する高い蛍光量子効率
を持った有機化合物を含有した薄膜を積層した有機EL
素子が報告され、関心を集めている(アプライド・フィ
ジクス・レターズ、51巻、913ページ、1987年
参照)。この方法は、金属キレート錯体を発光層、アミ
ン系化合物を正孔注入層に使用して、高輝度の緑色発光
を得ており、6〜7Vの直流電圧で輝度は数1000c
d/m2 、最大発光効率は1.5lm/Wを達成して、
実用領域に近い性能を持っている。
【0004】しかしながら、現在までの有機EL素子
は、構成の改善により発光強度は改良されているが、未
だ充分な発光輝度は有していない。また、繰り返し使用
時の安定性に劣るという大きな問題を持っている。これ
は、例えば、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ア
ルミニウム錯体等の金属キレート錯体が、電界発光時に
化学的に不安定であり、陰極との密着性も悪く、短時間
の発光で大きく劣化していた。以上の理由により、高い
発光輝度、発光効率を持ち、繰り返し使用時での安定性
の優れた有機EL素子の開発のために、優れた発光能力
を有し、耐久性のある発光材料の開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、発光輝度が
高く、繰り返し使用時での安定性の優れた有機EL素子
の提供にある。本発明者らが鋭意検討した結果、一般式
[1]で示される有機EL素子用材料を少なくとも一層
に使用した有機EL素子の発光輝度および発光効率が高
く、繰り返し使用時での安定性も優れていることを見い
だし本発明を成すに至った。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式
[1]で示される有機エレクトロルミネッセンス素子用
材料に関する。 一般式[1]
【0007】
【化5】
【0008】[式中、AおよびX1 〜X4 は、それぞれ
独立に、置換もしくは未置換の炭素原子数6〜20のア
リーレン基を表す。Y1 〜Y4 は、それぞれ独立に、下
記一般式[2]で示される有機基を表す。 一般式[2]
【0009】
【化6】
【0010】(式中、R1 〜R4 は、水素原子、置換も
しくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリ
ール基、シアノ基を表すか、R1 とR2 またはR3 とR
4 が結合した三重結合を表す。Zは、置換もしくは未置
換のアリール基を表す。a〜dは、0〜2の正の整数を
表す。nは、0もしくは1を表す。)]
【0011】さらに本発明は、上記一般式[1]におい
てAが、置換もしくは未置換の炭素原子数10〜20の
縮合アリーレン基である上記有機エレクトロルミネッセ
ンス素子用材料である。
【0012】さらに本発明は、上記一般式[1]で示さ
れる有機エレクトロルミネッセンス素子用発光材料であ
る。
【0013】さらに本発明は、一対の電極間に発光層ま
たは発光層を含む複数層の有機化合物薄膜を形成してな
る有機エレクトロルミネッセンス素子において、少なく
とも一層が上記有機エレクトロルミネッセンス素子用材
料を含有する層である有機エレクトロルミネッセンス素
子である。
【0014】さらに本発明は、芳香族三級アミン誘導体
および/またはフタロシアニン誘導体を含有する層を、
発光層と陽極との間に形成してなる上記有機エレクトロ
ルミネッセンス素子である。
【0015】さらに本発明は、芳香族三級アミン誘導体
が、下記一般式[3]で示される化合物である上記有機
エレクトロルミネッセンス素子である。 一般式[3]
【化7】 [式中、B1 〜B4 は、それぞれ独立に、置換もしくは
未置換の炭素原子数6〜20のアリール基を表す。G
は、置換もしくは未置換のアリーレン基を表す。]
【0016】さらに本発明は、金属錯体化合物もしくは
含窒素五員環誘導体を含有する層を、発光層と陰極との
間に形成してなる上記有機エレクトロルミネッセンス素
子である。
【0017】さらに本発明は、金属錯体化合物が、下記
一般式[4]で示される化合物である上記有機エレクト
ロルミネッセンス素子である。 一般式[4]
【化8】 [式中、Q1 およびQ2 は、それぞれ独立に、置換もし
くは未置換のヒドロキシキノリン誘導体、置換もしくは
未置換のヒドロキシベンゾキノリン誘導体を表し、L
は、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、
置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは
未置換の窒素原子を含んでも良いアリール基、−OR
(Rは水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置
換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未
置換の窒素原子を含んでも良いアリール基である。)、
−O−Ga−Q3 (Q4 )(Q3 およびQ4 は、Q1
よびQ2と同じ意味を表す。)で表される配位子を表
す。]
【発明の実施の形態】
【0018】本発明における一般式[1]で示される化
合物のAおよびX1 〜X4 は、それぞれ独立に置換もし
くは未置換の炭素原子数6〜20のアリーレン基を表
す。AおよびX1 〜X4 の具体例は、フェニレン基、ビ
フェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アン
トリレン基、フェナントリレン基、フルオレニレン基、
ピレニレン基、チオフェニレン基等のアリーレン基およ
び下記一般式[5]もしくは一般式[6]で示されるア
リーレン基であるがこれらに限定されるものではない。
また、炭素原子数10〜20の縮合アリーレン基は、ナ
フチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基、フ
ルオレニレン基、ピレニレン基のように炭素原子数10
〜20からなる二価の縮合芳香族環を表す。
【0019】一般式[5]
【化9】
【0020】一般式[6]
【化10】
【0021】ここで、一般式[5]および一般式[6]
のAr1 〜Ar4 は、それぞれ独立に置換もしくは未置
換の炭素原子数6〜20のアリーレン基を表す。Ar1
〜Ar 4の具体例は、フェニレン基、ビフェニレン基、
ターフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フ
ェナントリレン基、フルオレニレン基、ピレニレン基、
チオフェニレン基等のアリーレン基である。D1 〜D3
は、直接結合または、C、N、H、O、Sから選ばれる
1〜50個の原子で構成される化学的に合理的な組合わ
せからなる二価の結合基である。
【0022】本発明における一般式[2]で示される化
合物のR1 〜R4 は、それぞれ独立に、水素原子、置換
もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のア
リール基もしくはシアノ基を表す。R1 〜R4 の具体例
は、置換もしくは未置換のアルキル基としては、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、sec−ブチル
基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘ
プチル基、オクチル基、ステアリル基、2−フェニルイ
ソプロピル基、トリクロロメチル基、トリフルオロメチ
ル基、ベンジル基、α−フェノキシベンジル基、α,α
−ジメチルベンジル基、α,α−メチルフェニルベンジ
ル基、α,α−ジトリフルオロメチルベンジル基、トリ
フェニルメチル基、α−ベンジルオキシベンジル基等が
ある。置換もしくは未置換のアリール基としては、フェ
ニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル
基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基、ビ
フェニル基、4−メチルビフェニル基、4−エチルビフ
ェニル基、4−シクロヘキシルビフェニル基ターフェニ
ル基、3,5−ジクロロフェニル基、ナフチル基、5−
メチルナフチル基、アントリル基、ピレニル基等があ
る。一般式[1]において、a〜dはそれぞれ独立に0
〜2の正の整数を表し、nはそれぞれ独立に0もしくは
1を表す。
【0023】本発明における一般式[2]で示される化
合物のZは、それぞれ独立に置換もしくは未置換の炭素
原子数6〜20のアリール基を表す。Zの具体例は、フ
ェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル
基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル
基、ピレニル基、チオフェン基等のアリール基であり、
上記アリール基は置換基を有していても良い。置換基の
具体例は、R1 〜R4 で記述したアルキル基およびアリ
ール基に加えて、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基、
水酸基、カルボン酸基、エーテル基、エステル基等があ
る。
【0024】以下に、本発明の一般式[1]の化合物の
代表例を、表1に具体的に例示するが、本発明は、この
代表例に限定されるものではない。
【0025】
【表1】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】本発明における一般式[3]で示される化
合物のB1 〜B4 の具体例は、置換もしくは未置換の炭
素原子数6〜20のアリール基である。具体的には、フ
ェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル
基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル
基、ピレニル基等の窒素原子を含有しても良いアリール
基であり、それぞれのアリール基は置換基を有していて
も良い。Gは、二価のアリーレン基であり、フェニレン
基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン
基、アントリレン基、フェナントリレン基、フルオレニ
レン基、ピレニレン基等の窒素原子を含有しても良い二
価のアリーレン基であり、それぞれのアリール基は置換
基を有していても良い。
【0038】以下に、効果的な正孔注入材料である本発
明の一般式[3]の化合物およびその他の材料の代表例
を、表2に具体的に例示するが、本発明は、この代表例
に限定されるものではない。
【0039】
【表2】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】本発明における一般式[4]で示される化
合物のQ1 、Q4 は、8−ヒドロキシキノリン、8−ヒ
ドロキシキナルジン、8−ヒドロキシ−2−フェニルキ
ノリン、8−ヒドロキシ−5−メチルキノリン、8−ヒ
ドロキシ−3,5,7−トリフルオロキノリン等のヒド
ロキシキノリン誘導体、Lは、ハロゲン原子、置換もし
くは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロ
アルキル基、置換もしくは未置換の窒素原子を含んでも
良いアリール基、−OR(Rは水素原子、置換もしくは
未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアル
キル基、置換もしくは未置換の窒素原子を含んでも良い
アリール基である。)、−O−Ga−Q 3 (Q4 )(Q
3 およびQ4 は、Q1 およびQ2 と同じ意味を表す。)
を示す。ここで、ハロゲン原子、アルキル基、シクロア
ルキル基、窒素原子を含んでも良いアリール基、および
−OR基のRのアルキル基、シクロアルキル基、窒素原
子を含んでも良いアリール基は、前記の一般式[2]で
記述したR1 〜R4 と同様の基を表す。
【0044】以下に、本発明の有機EL素子に使用する
一般式[4]の化合物の代表例および電子注入材料の代
表例を、表3に具体的に例示するが、本発明は、この代
表例に限定されるものではない。
【0045】
【表3】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】本発明の一般式[1]で示される化合物
は、固体状態において強い蛍光を持つ化合物であり電場
発光性にも優れている。また、金属電極もしくは有機薄
膜層からの優れた正孔注入性および正孔輸送性、金属電
極もしくは有機薄膜層からの優れた電子注入性および電
子輸送性を併せて持ち合わせているので、発光材料とし
て有効に使用することができ、更には、他の正孔輸送性
材料、電子輸送性材料もしくはドーピング材料を使用し
てもさしつかえない。
【0052】有機EL素子は、陽極と陰極間に一層もし
くは多層の有機薄膜を形成した素子である。一層型の場
合、陽極と陰極との間に発光層を設けている。発光層
は、発光材料を含有し、それに加えて陽極から注入した
正孔、もしくは陰極から注入した電子を発光材料まで輸
送させるために、正孔注入材料もしくは電子注入材料を
含有しても良い。しかしながら、本発明の発光材料は、
極めて高い発光量子効率、高い正孔輸送能力および電子
輸送能力を併せ持ち、均一な薄膜を形成することができ
るので、本発明の発光材料のみで発光層を形成すること
も可能である。多層型は、(陽極/正孔注入層/発光層
/陰極)、(陽極/発光層/電子注入層/陰極)、(陽
極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極)の多層構
成で積層した有機EL素子がある。一般式[1]の化合
物は、高い発光特性を持ち、正孔注入性、正孔輸送特性
および電子注入性、電子輸送特性をもっているので、発
光材料として発光層に使用することができる。
【0053】発光層には、必要があれば、本発明の一般
式[1]の化合物に加えて、さらなる公知の発光材料、
ドーピング材料、正孔注入材料や電子注入材料を使用す
ることもできる。有機EL素子は、多層構造にすること
により、クエンチングによる輝度や寿命の低下を防ぐこ
とができる。必要があれば、発光材料、ドーピング材
料、正孔注入材料や電子注入材料を組み合わせて使用す
ることが出来る。また、ドーピング材料により、発光輝
度や発光効率の向上、赤色や青色の発光を得ることもで
きる。また、正孔注入層、発光層、電子注入層は、それ
ぞれ二層以上の層構成により形成されても良い。その際
には、正孔注入層の場合、電極から正孔を注入する層を
正孔注入層、正孔注入層から正孔を受け取り発光層まで
正孔を輸送する層を正孔輸送層と呼ぶ。同様に、電子注
入層の場合、電極から電子を注入する層を電子注入層、
電子注入層から電子を受け取り発光層まで電子を輸送す
る層を電子輸送層と呼ぶ。これらの各層は、材料のエネ
ルギー準位、耐熱性、有機層もしくは金属電極との密着
性等の各要因により選択されて使用される。
【0054】一般式[1]の化合物と共に発光層に使用
できる発光材料またはドーピング材料としては、アント
ラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラ
セン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレ
ン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フ
タロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエ
ン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジア
ゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチ
リル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯
体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯
体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセ
ン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリ
メチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシ
ノイド化合物、キナクリドン、ルブレンおよび蛍光色素
等があるが、これらに限定されるものではない。
【0055】正孔注入材料としては、正孔を輸送する能
力を持ち、陽極からの正孔注入効果、発光層または発光
材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成
した励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を
防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物が挙げられ
る。具体的には、フタロシアニン誘導体、ナフタロシア
ニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オキサゾール、オキ
サジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾ
ロン、イミダゾールチオン、ピラゾリン、ピラゾロン、
テトラヒドロイミダゾール、オキサゾール、オキサジア
ゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾン、ポリアリール
アルカン、スチルベン、ブタジエン、ベンジジン型トリ
フェニルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミ
ン、ジアミン型トリフェニルアミン等と、それらの誘導
体、およびポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導電
性高分子等の高分子材料等があるが、これらに限定され
るものではない。
【0056】本発明の有機EL素子において使用できる
正孔注入材料の中で、さらに効果的な正孔注入材料は、
一般式[3]で示した芳香族三級アミン誘導体もしくは
フタロシアニン誘導体である。具体的には、トリフェニ
ルアミン、トリトリルアミン、トリルジフェニルアミ
ン、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフ
ェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミ
ン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−
1,1’−フェニル−4,4’−ジアミン、N,N,
N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−ビフ
ェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−
N,N’−ジナフチル−1,1’−ビフェニル−4,
4’−ジアミン、N,N’−(メチルフェニル)−N,
N’−(4−n−ブチルフェニル)−フェナントレン−
9,10−ジアミン、N,N−ビス(4−ジ−4−トリ
ルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサン
等、もしくはこれらの芳香族三級アミン骨格を有したオ
リゴマーもしくはポリマー等があるが、これらに限定さ
れるものではない。
【0057】フタロシアニン(Pc)誘導体としては、
2 Pc、CuPc、CoPc、NiPc、ZnPc、
PdPc、FePc、MnPc、ClAlPc、ClG
aPc、ClInPc、ClSnPc、Cl2 SiP
c、(HO)AlPc、(HO)GaPc、VOPc、
TiOPc、MoOPc、GaPc−O−GaPc等の
フタロシアニン誘導体およびナフタロシアニン誘導体等
があるが、これらに限定されるものではない。
【0058】電子注入材料としては、電子を輸送する能
力を持ち、陰極からの正孔注入効果、発光層または発光
材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層で生成
した励起子の正孔注入層への移動を防止し、かつ薄膜形
成能力の優れた化合物が挙げられる。例えば、フルオレ
ノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピ
ランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、ト
リアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン
酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、
アントロン等とそれらの誘導体があるが、これらに限定
されるものではない。また、正孔注入材料に電子受容物
質を、電子注入材料に電子供与性物質を添加することに
より増感させることもできる。
【0059】本発明の有機EL素子において、さらに効
果的な電子注入材料は、金属錯体化合物もしくは含窒素
五員環誘導体である。具体的には、金属錯体化合物とし
ては、8−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス(8
−ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキ
シキノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナー
ト)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)
アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキ
ノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキ
ノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ
[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロ
キシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチ
ル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メ
チル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウ
ム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフ
トラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノ
リナート)(2−ナフトラート)ガリウム等があるが、
これらに限定されるものではない。また、含窒素五員誘
導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジア
ゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が
好ましい。具体的には、2,5−ビス(1−フェニル)
−1,3,4−オキサゾール、ジメチルPOPOP、
2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−チアゾー
ル、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキ
サジアゾール、2−(4’−tert−ブチルフェニ
ル)−5−( 4”−ビフェニル) 1,3,4−オキサジ
アゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4
−オキサジアゾール、1,4−ビス[2−( 5−フェニ
ルオキサジアゾリル) ]ベンゼン、1,4−ビス[2−
( 5−フェニルオキサジアゾリル) −4−tert−ブ
チルベンゼン]、2−(4’−tert−ブチルフェニ
ル)−5−( 4”−ビフェニル) −1,3,4−チアジ
アゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4
−チアジアゾール、1,4−ビス[2−( 5−フェニル
チアジアゾリル) ]ベンゼン、2−(4’−tert−
ブチルフェニル)−5−( 4”−ビフェニル) −1,
3,4−トリアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)
−1,3,4−トリアゾール、1,4−ビス[2−( 5
−フェニルトリアゾリル) ]ベンゼン等があるが、これ
らに限定されるものではない。
【0060】本有機EL素子においては、発光層中に、
一般式[1]の化合物の他に、発光材料、ドーピング材
料、正孔注入材料および電子注入材料の少なくとも1種
が同一層に含有されてもよい。また、本発明により得ら
れた有機EL素子の、温度、湿度、雰囲気等に対する安
定性の向上のために、素子の表面に保護層を設けたり、
シリコンオイル、樹脂等により素子全体を保護すること
も可能である。
【0061】有機EL素子の陽極に使用される導電性材
料としては、4eVより大きな仕事関数を持つものが適
しており、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバ
ルト、ニッケル、タングステン、銀、金、白金、パラジ
ウム等およびそれらの合金、ITO基板、NESA基板
に使用される酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属、
さらにはポリチオフェンやポリピロール等の有機導電性
樹脂が用いられる。陰極に使用される導電性物質として
は、4eVより小さな仕事関数を持つものが適してお
り、マグネシウム、カルシウム、錫、鉛、チタニウム、
イットリウム、リチウム、ルテニウム、マンガン、アル
ミニウム等およびそれらの合金が用いられるが、これら
に限定されるものではない。合金としては、マグネシウ
ム/銀、マグネシウム/インジウム、リチウム/アルミ
ニウム等が代表例として挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。合金の比率は、蒸着源の温度、雰囲
気、真空度等により制御され、適切な比率に選択され
る。陽極および陰極は、必要があれば二層以上の層構成
により形成されていても良い。
【0062】有機EL素子では、効率良く発光させるた
めに、少なくとも一方は素子の発光波長領域において充
分透明にすることが望ましい。また、基板も透明である
ことが望ましい。透明電極は、上記の導電性材料を使用
して、蒸着やスパッタリング等の方法で所定の透光性が
確保するように設定する。発光面の電極は、光透過率を
10%以上にすることが望ましい。基板は、機械的、熱
的強度を有し、透明性を有するものであれば限定される
ものではないが、ガラス基板および透明性樹脂フィルム
がある。透明性樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、
エチレン−酢酸ビニル共重合物、エチレン−ビニルアル
コール共重合物、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ
メチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニル
アルコール、ポリビニルブチラール、ナイロン、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサ
ルフォン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアル
キルビニルエーテル、ポリビニルフルオライド、テトラ
フルオロエチレン−エチレン、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン、ポリクロロトリフルオロ
エチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリイミド、ポリプロピレン等があ
げられる。
【0063】本発明に係わる有機EL素子の各層の形成
は、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレ
ーティング等の乾式成膜法やスピンコーティング、ディ
ッピング、フローコーティング等の湿式成膜法のいずれ
の方法を適用することができる。膜厚は特に限定される
ものではないが、適切な膜厚に設定する必要がある。膜
厚が厚すぎると、一定の光出力を得るために大きな印加
電圧が必要になり効率が悪くなる。膜厚が薄すぎるとピ
ンホール等が発生して、電界を印加しても充分な発光輝
度が得られない。通常の膜厚は5nmから10μmの範
囲が適しているが、10nmから0.2μmの範囲がさ
らに好ましい。
【0064】湿式成膜法の場合、各層を形成する材料
を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、
ジオキサン等の適切な溶媒に溶解または分散させて薄膜
を形成するが、その溶媒はいずれであっても良い。ま
た、いずれの有機薄膜層においても、成膜性向上、膜の
ピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を使用して
も良い。使用の可能な樹脂としては、ポリスチレン、ポ
リカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリ
アミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリメチルアクリレート、セルロース等
の絶縁性樹脂およびそれらの共重合体、ポリ−N−ビニ
ルカルバゾール、ポリシラン等の光導電性樹脂、ポリチ
オフェン、ポリピロール等の導電性樹脂を挙げることが
できる。また、添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、可塑剤等を挙げることができる。
【0065】以上のように、有機EL素子の発光層に本
発明の化合物を用い、更には特定の正孔注入層もしくは
電子注入層と組み合わせることにより、発光効率、最大
発光輝度等の有機EL素子特性を改良することができ
た。また、この素子は熱や電流に対して非常に安定であ
り、さらには低い駆動電圧で実用的に使用可能の発光輝
度が得られるため、従来まで大きな問題であった劣化も
大幅に低下させることができた。
【0066】本発明の有機EL素子は、壁掛けテレビ等
のフラットパネルディスプレイや、平面発光体として、
複写機やプリンター等の光源、液晶ディスプレイや計器
類等の光源、表示板、標識灯等へ応用が考えられ、その
工業的価値は非常に大きい。
【0067】本発明の材料は、有機EL素子、電子写真
感光体、光電変換素子、太陽電池、イメージセンサー等
の分野においても使用できる。
【0068】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に
説明する。 実施例1 洗浄したITO電極付きガラス板上に、発光材料として
表1の化合物(3)、2,5−ビス(1−ナフチル)−
1,3,4−オキサジアゾール、ポリカーボネート樹脂
(帝人化成:パンライトK−1300)を5:3:2の
重量比でテトラヒドロフランに溶解させ、スピンコーテ
ィング法により膜厚100nmの発光層を得た。その上
に、マグネシウムと銀を10:1で混合した合金で膜厚
150nmの電極を形成して有機EL素子を得た。この
素子の発光特性は、直流電圧5Vで130(cd/
2 )、最高輝度3200(cd/m2)、発光効率0.
95(lm/W)の発光が得られた。
【0069】実施例2 洗浄したITO電極付きガラス板上に、表1の化合物
(8)を真空蒸着して膜厚100nmの発光層を作成
し、その上に、マグネシウムと銀を10:1で混合した
合金で膜厚100nmの電極を形成して有機EL素子を
得た。発光層は10 -6Torrの真空中で、基板温度室
温の条件下で蒸着した。この素子は、直流電圧5Vで1
10(cd/m2 )、最高輝度2200(cd/
2 )、発光効率0.75(lm/W)の発光が得られ
た。
【0070】実施例3 洗浄したITO電極付きガラス板上に、表1の化合物
(12)を塩化メチレンに溶解させ、スピンコーティン
グ法により膜厚50nmの発光層を得た。次いで、表3
の化合物(B−10)を真空蒸着して膜厚30nmの電
子注入層を作成し、その上に、マグネシウムと銀を1
0:1で混合した合金で膜厚100nmの電極を形成し
て有機EL素子を得た。発光層および電子注入層は10
-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸着し
た。この素子は、直流電圧5Vで350(cd/
2 )、最高輝度5400(cd/m2 )、発光効率
1.3(lm/W)の緑色発光が得られた。
【0071】実施例4 洗浄したITO電極付きガラス板上に、表1の化合物
(16)を真空蒸着して、膜厚50nmに発光層を形成
した。次いで、表3の化合物(B−3)を真空蒸着して
膜厚10nmの電子注入層を作成し、その上に、マグネ
シウムと銀を10:1で混合した合金で膜厚100nm
の電極を形成して有機EL素子を得た。正孔注入層およ
び発光層は10-6Torrの真空中で、基板温度室温の
条件下で蒸着した。この素子は、直流電圧5Vで約41
0(cd/m2 )、最高輝度10000(cd/
2 )、発光効率1.6(lm/W)の緑色発光が得ら
れた。
【0072】実施例5〜51 洗浄したITO電極付きガラス板上に、表4の条件で、
正孔注入材料を真空蒸着して、膜厚30nmの正孔注入
層を得た。次いで、発光材料を真空蒸着して膜厚30n
mの発光層を得た。さらに、電子注入材料を真空蒸着し
て膜厚30nmの電子注入層を作成し、その上に、マグ
ネシウムと銀を10:1で混合した合金で膜厚150n
mの膜厚の電極を形成して有機EL素子を得た。各層は
10-6Torrの真空中で、基板温度室温の条件下で蒸
着した。この素子の発光特性を表4に示す。ここでの発
光輝度は、直流電圧5V印可時の輝度であり、本実施例
の有機EL素子は、全て最高輝度10000(cd/m
2 )以上の高輝度特性を有していた。有機EL素子の素
子構成としては、一般式の発光材料に、一般式[3]の
正孔注入材料および一般式[4]の電子注入材料を組み
合わせた素子が、最も良好な特性を示した。
【0073】
【表4】
【0074】実施例52 洗浄したITO電極付きガラス板上に、正孔注入材料
(A−13)を真空蒸着して、膜厚40nmの正孔注入
層を得た。次いで、発光材料として化合物(8)を真空
蒸着して膜厚40nmの発光層を得た。さらに、電子注
入材料として(B−11)を真空蒸着して、膜厚30n
mの電子注入層を得た。その上に、アルミニウム:リチ
ウムを50:1の比率の合金で膜厚150nmの電極を
形成して有機EL素子を得た。この素子は、直流電圧5
Vで8000(cd/m2 )、最高輝度131000
(cd/m2 )、発光効率13.8(lm/W)の発光
が得られた。
【0075】実施例53 ITO電極と化合物(A−13)との間に、無金属フタ
ロシアニンの膜厚5nmの正孔注入層を設ける以外は、
実施例52と同様の方法で有機EL素子を作製した。こ
の素子は、直流電圧5Vで10000(cd/m2 )、
最高輝度99000(cd/m2 )、発光効率10.2
(lm/W)の発光が得られた。
【0076】実施例54 化合物(A−13)の代わりに無金属フタロシアニンの
膜厚15nmの正孔注入層を設ける以外は、実施例48
と同様の方法で有機EL素子を作製した。この素子は、
直流電圧5Vで3500(cd/m2 )、最高輝度77
000(cd/m2 )、発光効率5.8(lm/W)の
発光が得られた。
【0077】実施例55〜64 発光層として、化合物(8)と表5で示した化合物を1
00:1の重量比で蒸着した膜厚20nmの発光層を使
用する以外は、実施例52と同様の方法で有機EL素子
を作製した。この素子の発光特性を表6に示す。ここで
の発光輝度は、直流電圧5V印可時の輝度であり、本実
施例の有機EL素子は、全て最高輝度10000(cd
/m2 )以上の高輝度特性を有し、また、目的の発光色
を得ることができた。
【0078】
【表5】
【0079】
【0080】
【表6】
【0081】本実施例で示された有機EL素子は、発光
輝度として10000(cd/m2)以上であり、全て
高い発光効率を得ることができた。本実施例で示された
有機EL素子について、3(mA/cm2 )で連続発光
させたところ、1000時間以上安定な発光を観測する
ことができ、ダークスポットもほとんど観察されなかっ
た。本発明の有機EL素子材料を使用した有機EL素子
は、発光材料の蛍光量子効率が極めて高いので、この発
光材料を使用した素子においては、低電流印可領域での
高輝度発光が可能になり、また、発光層中で一般式
[1]の化合物に加えてドーピング材料を使用すること
により、最大発光輝度、最大発光効率を向上できた。さ
らには、青緑色、緑色および黄色の発光をする一般式
[1]の化合物に、赤色発光もしくは青色発光のドーピ
ング材料を添加することによって、赤色発光もしくは青
色発光の発光素子を得ることができた。
【0082】本発明の有機EL素子は発光効率、発光輝
度の向上と長寿命化を達成するものであり、併せて使用
される発光材料、ドーピング材料、正孔注入材料、電子
注入材料、増感剤、樹脂、電極材料等および素子作製方
法を限定するものではない。
【0083】
【発明の効果】本発明の有機EL素子材料を発光材料と
して使用した有機EL素子は、従来に比べて高い発光効
率で高輝度の発光を示し、長寿命の有機EL素子を得る
ことができた。以上により本発明で示した化合物を、有
機EL素子の少なくとも一層に使用すること、および、
本発明の素子構成により形成された有機EL素子は、高
輝度、高発光効率、長寿命の有機EL素子を容易に作製
することが可能となった。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式[1]で示される有機エレク
    トロルミネッセンス素子用材料。 一般式[1] 【化1】 [式中、AおよびX1 〜X4 は、それぞれ独立に、置換
    もしくは未置換の炭素原子数6〜20のアリーレン基を
    表す。Y1 〜Y4 は、それぞれ独立に、下記一般式
    [2]で示される有機基を表す。 一般式[2] 【化2】 (式中、R1 〜R4 は、水素原子、置換もしくは未置換
    のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、シア
    ノ基を表すか、R1 とR2 またはR3 とR4 が結合した
    三重結合を表す。Zは、置換もしくは未置換のアリール
    基を表す。a〜dは、0〜2の正の整数を表す。nは、
    0もしくは1を表す。)]
  2. 【請求項2】 上記一般式[1]においてAが、置換も
    しくは未置換の炭素原子数10〜20の縮合アリーレン
    基である請求項1記載の有機エレクトロルミネッセンス
    素子用材料。
  3. 【請求項3】 有機エレクトロルミネッセンス素子用発
    光材料である請求項1または2記載の有機エレクトロル
    ミネッセンス素子用材料。
  4. 【請求項4】 一対の電極間に発光層または発光層を含
    む複数層の有機化合物薄膜を形成してなる有機エレクト
    ロルミネッセンス素子において、少なくとも一層が請求
    項1ないし3記載の有機エレクトロルミネッセンス素子
    用材料を含有する層である有機エレクトロルミネッセン
    ス素子。
  5. 【請求項5】 芳香族三級アミン誘導体および/または
    フタロシアニン誘導体を含有する層を、発光層と陽極と
    の間に形成してなる請求項4記載の有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子。
  6. 【請求項6】 芳香族三級アミン誘導体が、下記一般式
    [3]で示される化合物である請求項5記載の有機エレ
    クトロルミネッセンス素子。 一般式[3] 【化3】 [式中、B1 〜B4 は、それぞれ独立に、置換もしくは
    未置換の炭素原子数6〜20のアリール基を表す。G
    は、置換もしくは未置換のアリーレン基を表す。]
  7. 【請求項7】 金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘
    導体を含有する層を、発光層と陰極との間に形成してな
    る請求項4ないし6記載の有機エレクトロルミネッセン
    ス素子。
  8. 【請求項8】 金属錯体化合物が、下記一般式[4]で
    示される化合物である請求項4ないし7記載の有機エレ
    クトロルミネッセンス素子。 一般式[4] 【化4】 [式中、Q1 およびQ2 は、それぞれ独立に、置換もし
    くは未置換のヒドロキシキノリン誘導体、置換もしくは
    未置換のヒドロキシベンゾキノリン誘導体を表し、L
    は、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、
    置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは
    未置換の窒素原子を含んでも良いアリール基、−OR
    (Rは水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置
    換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未
    置換の窒素原子を含んでも良いアリール基である。)、
    −O−Ga−Q3 (Q4 )(Q3 およびQ4 は、Q1
    よびQ2と同じ意味を表す。)で表される配位子を表
    す。]
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