有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置
【課題】高い発光輝度、長寿命化した有機ＥＬ素子、及び該素子を用いた表示装置の提供。
【解決手段】構成する有機層の少なくとも１層に、式６で示される化合物を含有する有機ＥＬ素子。
〔Ａｒ２はｑ価の芳香族基；ｑは２〜８の整数；Ｒ１１〜Ｒ１８はＨ、置換基、Ａｒ２；但し、Ｒ１１〜Ｒ１８の１つはＡｒ２；またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と形成される２，２′−ビピリジル残基は、さらに隣接する置換基同士で環を形成しても良い。〕
【解決手段】構成する有機層の少なくとも１層に、式６で示される化合物を含有する有機ＥＬ素子。
〔Ａｒ２はｑ価の芳香族基；ｑは２〜８の整数；Ｒ１１〜Ｒ１８はＨ、置換基、Ａｒ２；但し、Ｒ１１〜Ｒ１８の１つはＡｒ２；またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と形成される２，２′−ビピリジル残基は、さらに隣接する置換基同士で環を形成しても良い。〕
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬと略記する場合もある）素子および表示装置に関するものであり、詳しくは、発光輝度・寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００３】
これまで、様々な有機ＥＬ素子が報告されている。たとえば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．５１、９１３頁あるいは特開昭５９−１９４３９３号に記載の正孔注入層と有機発光体層とを組み合わせたもの、特開昭６３−２９５６９５号に記載の正孔注入層と電子注入輸送層とを組み合わせたもの、Ｊｐｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｉｓｙｃｓ，ｖｏｌ．１２７，Ｎｏ．２第２６９〜２７１頁に記載の正孔移動層と発光層と電子移動層とを組み合わせたものがそれぞれ開示されている。しかしながら、より高輝度な素子が求められており、エネルギー変換効率、発光量子効率の更なる向上が期待されている。
【０００４】
また、発光寿命が短い問題点が指摘されている。こうした経時での輝度劣化の要因は完全には解明されていないが発光中のエレクトロルミネッセンス素子は自ら発する光、及びその時に発生する熱などによって薄膜を構成する有機化合物自体の分解、薄膜中での有機化合物の結晶化等、有機ＥＬ素子材料である有機化合物に由来する要因も指摘されている。
【０００５】
また、電子輸送材料は、現在のところ、知見が少なく、反結合軌道を利用することも相俟って、実用に耐える有用なる高性能電子輸送材料は見いだされていない。例えば、九州大学の研究グループは、オキサジアゾール系誘導体である２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジゾール（ｔ−ＢｕＰＢＤ）をはじめ、薄膜安定性を向上させたオキサジアゾール二量体系誘導体の１，３−ビス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）ビフェニレン（ＯＸＤ−１）、１，３−ビス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．３１（１９９２），ｐ．１８１２）を提案している。また、山形大学の研究グループは、電子ブロック性に優れたトリアゾール系電子輸送材料による白色発光素子を提唱している（Ｓｃｉｅｎｃｅ，３ Ｍａｒｃｈ １９９５，Ｖｏｌ．２６７，ｐ．１３３２）。さらに、特許文献１や特許文献２には、フェナントロリン誘導体が電子輸送材料として有用であることが記載されている。
【０００６】
これら公知の電子輸送材料の中で、陰極からの電子注入が有利（電子親和力が大きい）なものはフェナントロリン誘導体であるが、従来のフェナントロリン化合物（例えば、前記、特許文献１および特許文献２等に記載のフェナントロリン誘導体）では、薄膜形成能が低く、容易に結晶化が起こるため、発光素子が破壊されてしまう問題があり、耐熱性や発光寿命が著しく悪く、実用に耐える素子性能を発現できなかった。
【０００７】
また、フェナントロリン誘導体を発光材料として発光層に使用することも知られている。例えば特開平７−８２５５１号には正孔輸送材料と積層した有機層２層構成の有機ＥＬ素子を作製した例が記載されている。また、特許文献３にはフェナントロリンの類似体である２，２′−ビピリジル誘導体を発光材料に用いた例が記載されている。
【０００８】
さらに、最近ではフェナントロリン誘導体の一種であるバソキュプロイン（ＢＣＰ）をリン光ドーパントとともに発光層に添加（ホスト材料として使用）し、高効率の青緑発光を得たという報告がなされている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．７７，Ｎｏ．６，７Ａｕｇｕｓｔ２０００ｐ．９０４〜９０６）。
【０００９】
しかしながら何れの場合も、素子内で発生する熱により、該フェナントロリン誘導体およびビピリジル誘導体が容易に結晶化を起こしてしまうため、電子輸送材料に用いた場合と同様に耐熱性や発光寿命の点で大きな問題となっている。
【特許文献１】特開平５−３３１４５９号公報
【特許文献２】特開平１０−７９２９７号公報
【特許文献３】特開平７−８２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、発光輝度を向上し長寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、長寿命な表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
【００１２】
（１）構成する有機層の少なくとも１層に、下記一般式（６）で示される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１３】
【化１】
【００１４】
〔式中、Ａｒ２はｑ価の芳香族炭化水素基を表し、ｑは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＡｒ２を表す。またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
（２）前記有機層が電子輸送層であることを特徴とする（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１５】
（３）前記有機層が発光層であることを特徴とする（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１６】
（４）陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１７】
（５）前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００１８】
即ち、発明者らが鋭意検討した結果、２，２′−ビピリジル誘導体を多量化することにより、従来の問題点であった素子中での結晶化が防止でき、発光寿命が大幅に改善されることがわかった。
【００１９】
また、前記多量化した２，２′−ビピリジル誘導体を電子輸送材料に用いた場合には、従来の材料を用いた場合に比べ発光輝度が大きく増大することを見出した。
【００２０】
さらに、前記多量化した２，２′−ビピリジル誘導体を発光材料、特に発光ホスト材料として用いた場合には、非常に良好な発光特性が得られることがわかり、本発明を完成するに至ったものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、発光輝度を向上し長寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、長寿命な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
前記一般式（６）において、Ａｒ２で表されるｑ価の芳香族炭化水素基とは、任意の芳香族炭化水素化合物からｑ個の水素原子または置換基を取り除いた残基のことである。
【００２４】
一般式（６）において、好ましいｑの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。
【００２５】
前記芳香族炭化水素環とは、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環であり、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環の代表例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、コロネン環、トリナフチレン環等が挙げられる。またこれらは任意の置換基を複数個それぞれ独立に有していてもよく、その複数の置換基が互いに縮合してさらに環を形成してもよい。
【００２６】
次に、Ｒ１１〜Ｒ１８で表される置換基について説明する。
【００２７】
Ｒ１１〜Ｒ１８で表される置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アルキルオキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、１−ナフチルオキシ、４−トリルオキシ等）およびハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルキオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロール、ピロリジル、ピラゾリル、イミダゾリル、ピリジル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサゾリル等）等が挙げられる。好ましくは、アルキル基またはハロゲン原子であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子である。
【００２８】
尚、下記一般式（１）〜（５）で表される化合物も、本発明の一般式（６）で表される化合物と同等の性能を示す化合物である。
【００２９】
下記一般式（１）で表される化合物。
【００３０】
【化２】
【００３１】
〔式中、Ｌ１は単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＬ１を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうち少なくとも１つはＬ１を表す。またｎ個の、Ｒ１〜Ｒ８とフェナントロリン核で形成されるフェナントロリン残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１〜Ｒ８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）で示される化合物が、下記一般式（２）で示される化合物。
【００３２】
【化３】
【００３３】
〔式中、Ｒ１〜Ｒ１６はそれぞれ独立に水素原子または置換基または単なる結合手を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうちの何れか１つとＲ９〜Ｒ１６のうちの何れか１つは単なる結合手を表す。またＲ１〜Ｒ１６の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）で示される化合物が、下記一般式（３）で示される化合物。
【００３４】
【化４】
【００３５】
〔式中、Ａｒ１はｍ価のアリーレン基を表し、ｍは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ１を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうち少なくとも１つはＡｒ１を表す。またｍ個の、Ｒ１〜Ｒ８とフェナントロリン核で形成されるフェナントロリン残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１〜Ｒ８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
下記一般式（４）で示される化合物。
【００３６】
【化５】
【００３７】
〔式中、Ｌ２は単なる結合手またはｐ価の連結基を表し、ｐは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＬ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＬ２を表す。またｐ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（４）で示される化合物が、下記一般式（５）で表される化合物。
【００３８】
【化６】
【００３９】
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ２６はそれぞれ独立に水素原子または置換基または単なる結合手を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうちの何れか１つとＲ１９〜Ｒ２６のうちの何れか１つは単なる結合手を表す。またＲ１１〜Ｒ２６の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）において、Ｌ１で表される連結基は、脂肪族系でも芳香族系でもよく、脂肪族系の場合は鎖状でも環状でもよい。前記一般式（４）におけるＬ２もＬ１と同様である。
【００４０】
以下にＬ１およびＬ２の具体的代表例を示す。
【００４１】
【化７】
【００４２】
【化８】
【００４３】
Ｒａは水素原子または置換基を表す。
【００４４】
Ｌ１およびＬ２で表される連結基として、好ましくは、連結基が単なる結合手である場合と、多価のアリーレン基である場合であり、価数としては２〜４価であることが好ましい。
【００４５】
次に、Ｒ１〜Ｒ２６で表される置換基について説明する。
【００４６】
Ｒ１〜Ｒ２６で表される置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アルキルオキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、１−ナフチルオキシ、４−トリルオキシ等）およびハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルキオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロール、ピロリジル、ピラゾリル、イミダゾリル、ピリジル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサゾリル等）等が挙げられる。好ましくは、アルキル基またはハロゲン原子であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子である。
【００４７】
前記一般式（３）において、Ａｒ１で表されるｍ価のアリーレン基とは、任意の芳香族炭化水素化合物や芳香族複素環化合物からｍ個の水素原子または置換基を取り除いた残基のことであり、具体的には芳香環からｍ個の結合手が出ているｍ価の連結基のことである。
【００４８】
前記芳香環とは、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環であり、炭化水素芳香環でも複素芳香環でもよく、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環の代表例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、コロネン環、トリナフチレン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、１，２，４−トリアゾール環、１，２，３−トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、キノリン環、イソインドール環、インドール環、イソキノリン環、フタラジン環、プリン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、フェナジン環等が挙げられる。またこれらは任意の置換基を複数個それぞれ独立に有していてもよく、その複数の置換基が互いに縮合してさらに環を形成してもよい。
【００４９】
一般式（１）において、好ましいｎの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。一般式（３）において、好ましいｍの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。一般式（４）において、好ましいｐの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。
【００５０】
以下に一般式（１）〜（６）で表される化合物例の具体例を示す。
【００５１】
尚、本発明の一般式（６）で示される化合物は番号の前に＊を付して記載したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、それ以外の化合物は参考化合物である。
【００５２】
【化９】
【００５３】
【化１０】
【００５４】
【化１１】
【００５５】
【化１２】
【００５６】
【化１３】
【００５７】
【化１４】
【００５８】
【化１５】
【００５９】
以下、本発明外の参考化合物の具体的合成法を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
合成例１（例示化合物Ｉ−２の合成）
【００６１】
【化１６】
【００６２】
上記に示す反応経路により、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，ＥＮ，６１，９，１９９６，３０１７〜３０２２に記載の条件で例示化合物Ｉ−２を合成した。
【００６３】
合成例２（例示化合物II−１７の合成）
【００６４】
【化１７】
【００６５】
上記に示す反応経路により、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，４，１９９０，１４０５〜１４０９に記載されている条件で例示化合物II−１７を合成した。
【００６６】
その他の化合物についても、公知の文献に記載の反応条件により容易に合成することができる。
【００６７】
参考になる文献を挙げると、
Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，ＥＮ，３９，３７，１９９８，６６８７〜６６９０
Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，ＥＮ，５０，３６，１９９４，１０６８５〜１０６９２
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，２０，１９９８，３４７９〜３４８８
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，１３，１９９３， １９４７〜１９５８
Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ．Ｃｈｅｍ．，１，１９６４，１１２
等がある。
【００６８】
本発明の化合物は、それ自体発光材料として有効に使用できるし、さらに下記に示すような公知の発光ドーパントと組み合わせて発光層に用いる（発光ホストとして）こともできる。また、金属電極からの優れた電子注入性および電子輸送性に非常に優れているため、他の発光材料を用いた素子において、電子輸送材料として使用した場合、優れた発光効率を示す。
【００６９】
即ち、本発明の化合物は、有機ＥＬ素子を構成する有機層の少なくとも１層に含有されていればよく、有機層としては、発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層および陰極バッファー層等であり、陰極と陽極で狭持された構造をとる。
【００７０】
具体的には、
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（iii）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極などの構造がある。
【００７１】
本発明の化合物は、いずれの層中に含有されていてもかまわないが、発光層または電子輸送層に含有されていることが好ましく、電子輸送層に含有されていることが特に好ましい。
【００７２】
上記発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であっても良い。
【００７３】
発光層に使用される材料（以下、発光材料という）は、蛍光または燐光を発する有機化合物または錯体であることが好ましく、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｎｔｈ．，１２５巻，１７〜２５頁に記載の化合物等を用いることができる。
【００７４】
発光材料は、発光性能の他に、正孔輸送機能や電子輸送機能を併せ持っていても良く、正孔輸送材料や電子輸送材料の殆どが、発光材料としても使用できる。
【００７５】
発光材料は、ｐ−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でも良く、さらに前記発光材料を高分子鎖に導入した、または前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用しても良い。
【００７６】
また、発光層にはドーパント（ゲスト物質）を併用してもよく、ＥＬ素子のドーパントとして使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。ドーパントの具体例としては、例えば、キナクリドン、ＤＣＭ（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）、クマリン誘導体、ローダミン、ルブレン、デカシクレン、ピラゾリン誘導体、スクアリリウム誘導体、ユーロピウム錯体、イリジウム錯体、プラチナ錯体等がその代表例として挙げられる。
【００７７】
この発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらの発光材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００７８】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【００７９】
次に正孔輸送層および電子輸送層について説明する。
【００８０】
正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、そのうえ、発光層に陰極、陰極バッファー層又は電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。この正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８１】
上記正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。この正孔輸送材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００８２】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５０６１５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（α−ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【００８３】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８４】
また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔輸送材料として使用することができる。この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。さらに、必要に応じて用いられる電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８５】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【００８６】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８７】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として用いられるジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【００８８】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。電子輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００８９】
さらに、陽極と発光層または正孔注入層の間、および、陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【００９０】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【００９１】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００９２】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９３】
特に、本発明の有機ＥＬ素子において、陰極バッファー層が存在した場合、駆動電圧低下や発光効率向上が大きく得られた。
【００９４】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００９５】
さらに上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、および「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していても良い。
【００９６】
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は、陰極と陽極からなる。
【００９７】
この有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【００９８】
上記陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９９】
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。
【０１００】
更に本発明の有機ＥＬ素子に用いる陰極としては、アルミニウム合金が好ましく、特にアルミニウム含有量が９０質量％以上１００質量％未満であることが好ましく、最も好ましくは９５質量％以上１００質量％未満である。これにより、有機ＥＬ素子の発光寿命や、最高到達輝度を非常に向上させることができる。
【０１０１】
上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が、透明又は半透明であれば発光効率が向上し好都合である。
【０１０２】
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基板は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はない。本発明のエレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１０３】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１０４】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明すると、まず適当な基板上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に陽極バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極バッファー層の材料からなる薄膜を形成させる。
【０１０５】
この有機薄膜層の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用しても良い。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１０６】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望のＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際には作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１０７】
また作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極バッファー層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られたＥＬ素子に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１０８】
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。また、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０１０９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１１０】
図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１１１】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１１２】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１１３】
図２は、表示部の模式図である。
【０１１４】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０１１５】
図においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１１６】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１１７】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１１８】
次に、画素の発光プロセスを説明する。図３は、アクティブマトリックス回路の模式図である。画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機エレクトロルミネッセンス素子１０として、実施例４、５の赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１１９】
図３において、制御部Ｂ（不図示、図１記載）からデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１２０】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機エレクトロルミネッセンス素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機エレクトロルミネッセンス素子１０に電流が供給される。
【０１２１】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機エレクトロルミネッセンス素子１０が発光する。
【０１２２】
すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１２３】
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１２４】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１２５】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機エレクトロルミネッセンス素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１２６】
図４は有機エレクトロルミネッセンス素子を厚さ方向から見た断面図である。図中、１０ａはＡｌ製の陰極、１０ｂは発光層を含む有機層、１０ｃは陽極（ＩＴＯ透明電極）、１０ｄは透明基板である。陰極１０ａ及び透明電極１０ｃを介して有機層１０ｂに電流が供給されると電流量に応じて図中白色矢印方向に光を発生させる。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１２８】
実施例１
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＤＰＶＢｉを２００ｍｇ入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ３を２００ｍｇ入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物（１）を２００ｍｇ入れ真空蒸着装置に取付けた。
【０１２９】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に膜厚２５ｎｍで蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。さらに、ＤＰＶＢｉの入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで膜厚２０ｎｍで蒸着し、発光層を設けた。
【０１３０】
ついで、比較化合物（１）の入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで３０ｎｍの電子輸送層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで膜厚３０ｎｍの電子注入層を設けた。
【０１３１】
次に、真空槽をあけ、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム３ｇを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を０．５ｇ入れ、再び真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度１．５〜２．０ｎｍ／ｓｅｃでマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物から成る陰極（２００ｎｍ）とすることにより、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を作製した。図５に有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の層構成の模式図を示す。
【０１３２】
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の比較化合物（１）を表１に記載の化合物に替えた以外は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１２を作製した。
【０１３３】
これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間（Ｈ）を測定した。発光輝度、輝度の半減する時間および発光効率は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１のそれぞれを１００とした相対値で表した。結果を表１に示す。なお、全ての素子において発光色は青色だった。
【０１３４】
【化１８】
【０１３５】
【化１９】
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
表１より、本発明の化合物及び参考化合物を用いた有機ＥＬ素子は、点灯開始時の発光輝度、発光効率及び輝度の半減する時間が改善されているのが分かる。特に、輝度の半減する時間（半減寿命）が大きく改善されているのが分かる。
【０１３８】
実施例２
実施例１で作製した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−３の陰極をＡｌに置き換え、電子輸送層と陰極の間にフッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍ蒸着して陰極バッファー層を設けた以外は同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１を作製した。
【０１３９】
実施例１と同様に点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間を測定したところ、有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ１−１との相対比較で、発光輝度１４５、発光効率１３３、輝度の半減する時間３６０となった。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−４〜１２についても、同様に、陰極バッファー層を導入するとさらに効果的であった。
【０１４０】
実施例３
実施例１で使用したＩＴＯ透明電極付き透明支持基板を、実施例１と同条件で洗浄後、実施例１と同じ要領で図６の模式図に示す材料を用い、同図に示す膜厚で製膜し、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１を作製した。
【０１４１】
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１の比較化合物（１）を表２に記載の化合物に替えた以外は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−２〜７を作製した。
【０１４２】
なお、発光層は、ホスト材料（比較化合物（１）、参考化合物または本発明の化合物）とリン光ドーパント材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３を質量比で１００：７になるように共蒸着して形成した。
【０１４３】
これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間（Ｈ）を測定した。発光輝度、輝度の半減する時間および発光効率は有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ３−１のそれぞれを１００とした相対値で表した。結果を表２に示す。
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
表２より、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は、点灯開始時の発光輝度、発光効率及び輝度の半減する時間が改善されていることが分かる。特に、輝度の半減する時間が改善されているのが分かる。
【０１４６】
実施例４
参考化合物Ｉ−８とＤＣＭを１００：１の質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１のＯＬＥＤ１−３と同様の方法で有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を作製した。これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可すると、赤色の発光が得られた。上記有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ４−１の、ＤＣＭをＱｄ−２またはＢＣｚＶＢｉに替えることによって、それぞれ、緑色または青色の発光が得られた。
【０１４７】
実施例５
実施例１のＯＬＥＤ１−１〜１２において、それぞれの有機ＥＬ素子の発光層に用いたＤＰＶＢｉをそれぞれＡｌｑ３またはＡｌｑ３とＤＣＭを１００：１の質量比で蒸着した発光層に置き替えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）および輝度の半減する時間を測定した。その結果、実施例１と同様に、本発明の化合物または参考化合物を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子において、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）および輝度の半減する時間の改善が確認された。
【０１４８】
なお、Ａｌｑ３を発光層として用いた場合は緑色の発光が得られ、Ａｌｑ３とＤＣＭを１００：１とした発光層からは赤色の発光が得られた。
【０１４９】
実施例６
実施例４および５で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置し、図２及び図３に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部の模式図である。
【図３】アクティブマトリックス回路の模式図である。
【図４】有機エレクトロルミネッセンス素子を厚さ方向から見た断面図である。
【図５】実施例１におけるＯＬＥＤ１−１の層構成の模式図である。
【図６】実施例３におけるＯＬＥＤ３−１の層構成の模式図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機エレクトロルミネッセンス素子
１０ａ 陰極
１０ｂ 有機層
１０ｃ 透明電極
１０ｄ 透明基板
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部（ディスプレイ）
Ｂ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬと略記する場合もある）素子および表示装置に関するものであり、詳しくは、発光輝度・寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００３】
これまで、様々な有機ＥＬ素子が報告されている。たとえば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．５１、９１３頁あるいは特開昭５９−１９４３９３号に記載の正孔注入層と有機発光体層とを組み合わせたもの、特開昭６３−２９５６９５号に記載の正孔注入層と電子注入輸送層とを組み合わせたもの、Ｊｐｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｉｓｙｃｓ，ｖｏｌ．１２７，Ｎｏ．２第２６９〜２７１頁に記載の正孔移動層と発光層と電子移動層とを組み合わせたものがそれぞれ開示されている。しかしながら、より高輝度な素子が求められており、エネルギー変換効率、発光量子効率の更なる向上が期待されている。
【０００４】
また、発光寿命が短い問題点が指摘されている。こうした経時での輝度劣化の要因は完全には解明されていないが発光中のエレクトロルミネッセンス素子は自ら発する光、及びその時に発生する熱などによって薄膜を構成する有機化合物自体の分解、薄膜中での有機化合物の結晶化等、有機ＥＬ素子材料である有機化合物に由来する要因も指摘されている。
【０００５】
また、電子輸送材料は、現在のところ、知見が少なく、反結合軌道を利用することも相俟って、実用に耐える有用なる高性能電子輸送材料は見いだされていない。例えば、九州大学の研究グループは、オキサジアゾール系誘導体である２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジゾール（ｔ−ＢｕＰＢＤ）をはじめ、薄膜安定性を向上させたオキサジアゾール二量体系誘導体の１，３−ビス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）ビフェニレン（ＯＸＤ−１）、１，３−ビス（４−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．３１（１９９２），ｐ．１８１２）を提案している。また、山形大学の研究グループは、電子ブロック性に優れたトリアゾール系電子輸送材料による白色発光素子を提唱している（Ｓｃｉｅｎｃｅ，３ Ｍａｒｃｈ １９９５，Ｖｏｌ．２６７，ｐ．１３３２）。さらに、特許文献１や特許文献２には、フェナントロリン誘導体が電子輸送材料として有用であることが記載されている。
【０００６】
これら公知の電子輸送材料の中で、陰極からの電子注入が有利（電子親和力が大きい）なものはフェナントロリン誘導体であるが、従来のフェナントロリン化合物（例えば、前記、特許文献１および特許文献２等に記載のフェナントロリン誘導体）では、薄膜形成能が低く、容易に結晶化が起こるため、発光素子が破壊されてしまう問題があり、耐熱性や発光寿命が著しく悪く、実用に耐える素子性能を発現できなかった。
【０００７】
また、フェナントロリン誘導体を発光材料として発光層に使用することも知られている。例えば特開平７−８２５５１号には正孔輸送材料と積層した有機層２層構成の有機ＥＬ素子を作製した例が記載されている。また、特許文献３にはフェナントロリンの類似体である２，２′−ビピリジル誘導体を発光材料に用いた例が記載されている。
【０００８】
さらに、最近ではフェナントロリン誘導体の一種であるバソキュプロイン（ＢＣＰ）をリン光ドーパントとともに発光層に添加（ホスト材料として使用）し、高効率の青緑発光を得たという報告がなされている（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．７７，Ｎｏ．６，７Ａｕｇｕｓｔ２０００ｐ．９０４〜９０６）。
【０００９】
しかしながら何れの場合も、素子内で発生する熱により、該フェナントロリン誘導体およびビピリジル誘導体が容易に結晶化を起こしてしまうため、電子輸送材料に用いた場合と同様に耐熱性や発光寿命の点で大きな問題となっている。
【特許文献１】特開平５−３３１４５９号公報
【特許文献２】特開平１０−７９２９７号公報
【特許文献３】特開平７−８２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、発光輝度を向上し長寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、長寿命な表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
【００１２】
（１）構成する有機層の少なくとも１層に、下記一般式（６）で示される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１３】
【化１】
【００１４】
〔式中、Ａｒ２はｑ価の芳香族炭化水素基を表し、ｑは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＡｒ２を表す。またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
（２）前記有機層が電子輸送層であることを特徴とする（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１５】
（３）前記有機層が発光層であることを特徴とする（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１６】
（４）陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１７】
（５）前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００１８】
即ち、発明者らが鋭意検討した結果、２，２′−ビピリジル誘導体を多量化することにより、従来の問題点であった素子中での結晶化が防止でき、発光寿命が大幅に改善されることがわかった。
【００１９】
また、前記多量化した２，２′−ビピリジル誘導体を電子輸送材料に用いた場合には、従来の材料を用いた場合に比べ発光輝度が大きく増大することを見出した。
【００２０】
さらに、前記多量化した２，２′−ビピリジル誘導体を発光材料、特に発光ホスト材料として用いた場合には、非常に良好な発光特性が得られることがわかり、本発明を完成するに至ったものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、発光輝度を向上し長寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子、およびその有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、長寿命な表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
前記一般式（６）において、Ａｒ２で表されるｑ価の芳香族炭化水素基とは、任意の芳香族炭化水素化合物からｑ個の水素原子または置換基を取り除いた残基のことである。
【００２４】
一般式（６）において、好ましいｑの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。
【００２５】
前記芳香族炭化水素環とは、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環であり、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環の代表例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、コロネン環、トリナフチレン環等が挙げられる。またこれらは任意の置換基を複数個それぞれ独立に有していてもよく、その複数の置換基が互いに縮合してさらに環を形成してもよい。
【００２６】
次に、Ｒ１１〜Ｒ１８で表される置換基について説明する。
【００２７】
Ｒ１１〜Ｒ１８で表される置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アルキルオキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、１−ナフチルオキシ、４−トリルオキシ等）およびハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルキオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロール、ピロリジル、ピラゾリル、イミダゾリル、ピリジル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサゾリル等）等が挙げられる。好ましくは、アルキル基またはハロゲン原子であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子である。
【００２８】
尚、下記一般式（１）〜（５）で表される化合物も、本発明の一般式（６）で表される化合物と同等の性能を示す化合物である。
【００２９】
下記一般式（１）で表される化合物。
【００３０】
【化２】
【００３１】
〔式中、Ｌ１は単なる結合手またはｎ価の連結基を表し、ｎは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＬ１を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうち少なくとも１つはＬ１を表す。またｎ個の、Ｒ１〜Ｒ８とフェナントロリン核で形成されるフェナントロリン残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１〜Ｒ８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）で示される化合物が、下記一般式（２）で示される化合物。
【００３２】
【化３】
【００３３】
〔式中、Ｒ１〜Ｒ１６はそれぞれ独立に水素原子または置換基または単なる結合手を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうちの何れか１つとＲ９〜Ｒ１６のうちの何れか１つは単なる結合手を表す。またＲ１〜Ｒ１６の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）で示される化合物が、下記一般式（３）で示される化合物。
【００３４】
【化４】
【００３５】
〔式中、Ａｒ１はｍ価のアリーレン基を表し、ｍは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１〜Ｒ８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ１を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ８のうち少なくとも１つはＡｒ１を表す。またｍ個の、Ｒ１〜Ｒ８とフェナントロリン核で形成されるフェナントロリン残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１〜Ｒ８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
下記一般式（４）で示される化合物。
【００３６】
【化５】
【００３７】
〔式中、Ｌ２は単なる結合手またはｐ価の連結基を表し、ｐは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＬ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＬ２を表す。またｐ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（４）で示される化合物が、下記一般式（５）で表される化合物。
【００３８】
【化６】
【００３９】
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ２６はそれぞれ独立に水素原子または置換基または単なる結合手を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうちの何れか１つとＲ１９〜Ｒ２６のうちの何れか１つは単なる結合手を表す。またＲ１１〜Ｒ２６の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
前記一般式（１）において、Ｌ１で表される連結基は、脂肪族系でも芳香族系でもよく、脂肪族系の場合は鎖状でも環状でもよい。前記一般式（４）におけるＬ２もＬ１と同様である。
【００４０】
以下にＬ１およびＬ２の具体的代表例を示す。
【００４１】
【化７】
【００４２】
【化８】
【００４３】
Ｒａは水素原子または置換基を表す。
【００４４】
Ｌ１およびＬ２で表される連結基として、好ましくは、連結基が単なる結合手である場合と、多価のアリーレン基である場合であり、価数としては２〜４価であることが好ましい。
【００４５】
次に、Ｒ１〜Ｒ２６で表される置換基について説明する。
【００４６】
Ｒ１〜Ｒ２６で表される置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アルキルオキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、１−ナフチルオキシ、４−トリルオキシ等）およびハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルキオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロール、ピロリジル、ピラゾリル、イミダゾリル、ピリジル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、ベンゾオキサゾリル等）等が挙げられる。好ましくは、アルキル基またはハロゲン原子であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子である。
【００４７】
前記一般式（３）において、Ａｒ１で表されるｍ価のアリーレン基とは、任意の芳香族炭化水素化合物や芳香族複素環化合物からｍ個の水素原子または置換基を取り除いた残基のことであり、具体的には芳香環からｍ個の結合手が出ているｍ価の連結基のことである。
【００４８】
前記芳香環とは、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環であり、炭化水素芳香環でも複素芳香環でもよく、π電子の数が４ｎ＋２［ｎは自然数］を満たす環の代表例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、コロネン環、トリナフチレン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、１，２，４−トリアゾール環、１，２，３−トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、キノリン環、イソインドール環、インドール環、イソキノリン環、フタラジン環、プリン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、フェナジン環等が挙げられる。またこれらは任意の置換基を複数個それぞれ独立に有していてもよく、その複数の置換基が互いに縮合してさらに環を形成してもよい。
【００４９】
一般式（１）において、好ましいｎの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。一般式（３）において、好ましいｍの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。一般式（４）において、好ましいｐの数は２〜４の整数であり、特に好ましいのは２または３である。
【００５０】
以下に一般式（１）〜（６）で表される化合物例の具体例を示す。
【００５１】
尚、本発明の一般式（６）で示される化合物は番号の前に＊を付して記載したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、それ以外の化合物は参考化合物である。
【００５２】
【化９】
【００５３】
【化１０】
【００５４】
【化１１】
【００５５】
【化１２】
【００５６】
【化１３】
【００５７】
【化１４】
【００５８】
【化１５】
【００５９】
以下、本発明外の参考化合物の具体的合成法を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
合成例１（例示化合物Ｉ−２の合成）
【００６１】
【化１６】
【００６２】
上記に示す反応経路により、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，ＥＮ，６１，９，１９９６，３０１７〜３０２２に記載の条件で例示化合物Ｉ−２を合成した。
【００６３】
合成例２（例示化合物II−１７の合成）
【００６４】
【化１７】
【００６５】
上記に示す反応経路により、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，４，１９９０，１４０５〜１４０９に記載されている条件で例示化合物II−１７を合成した。
【００６６】
その他の化合物についても、公知の文献に記載の反応条件により容易に合成することができる。
【００６７】
参考になる文献を挙げると、
Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，ＥＮ，３９，３７，１９９８，６６８７〜６６９０
Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，ＥＮ，５０，３６，１９９４，１０６８５〜１０６９２
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，２０，１９９８，３４７９〜３４８８
Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，ＥＮ，１３，１９９３， １９４７〜１９５８
Ｊ．Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌ．Ｃｈｅｍ．，１，１９６４，１１２
等がある。
【００６８】
本発明の化合物は、それ自体発光材料として有効に使用できるし、さらに下記に示すような公知の発光ドーパントと組み合わせて発光層に用いる（発光ホストとして）こともできる。また、金属電極からの優れた電子注入性および電子輸送性に非常に優れているため、他の発光材料を用いた素子において、電子輸送材料として使用した場合、優れた発光効率を示す。
【００６９】
即ち、本発明の化合物は、有機ＥＬ素子を構成する有機層の少なくとも１層に含有されていればよく、有機層としては、発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層および陰極バッファー層等であり、陰極と陽極で狭持された構造をとる。
【００７０】
具体的には、
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（iii）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極などの構造がある。
【００７１】
本発明の化合物は、いずれの層中に含有されていてもかまわないが、発光層または電子輸送層に含有されていることが好ましく、電子輸送層に含有されていることが特に好ましい。
【００７２】
上記発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であっても良い。
【００７３】
発光層に使用される材料（以下、発光材料という）は、蛍光または燐光を発する有機化合物または錯体であることが好ましく、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｎｔｈ．，１２５巻，１７〜２５頁に記載の化合物等を用いることができる。
【００７４】
発光材料は、発光性能の他に、正孔輸送機能や電子輸送機能を併せ持っていても良く、正孔輸送材料や電子輸送材料の殆どが、発光材料としても使用できる。
【００７５】
発光材料は、ｐ−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でも良く、さらに前記発光材料を高分子鎖に導入した、または前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用しても良い。
【００７６】
また、発光層にはドーパント（ゲスト物質）を併用してもよく、ＥＬ素子のドーパントとして使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。ドーパントの具体例としては、例えば、キナクリドン、ＤＣＭ（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）、クマリン誘導体、ローダミン、ルブレン、デカシクレン、ピラゾリン誘導体、スクアリリウム誘導体、ユーロピウム錯体、イリジウム錯体、プラチナ錯体等がその代表例として挙げられる。
【００７７】
この発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらの発光材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００７８】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【００７９】
次に正孔輸送層および電子輸送層について説明する。
【００８０】
正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、そのうえ、発光層に陰極、陰極バッファー層又は電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。この正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８１】
上記正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。この正孔輸送材料としては、例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００８２】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５０６１５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（α−ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【００８３】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８４】
また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔輸送材料として使用することができる。この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。さらに、必要に応じて用いられる電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８５】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【００８６】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８７】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として用いられるジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【００８８】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。電子輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００８９】
さらに、陽極と発光層または正孔注入層の間、および、陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【００９０】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【００９１】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００９２】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９３】
特に、本発明の有機ＥＬ素子において、陰極バッファー層が存在した場合、駆動電圧低下や発光効率向上が大きく得られた。
【００９４】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００９５】
さらに上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、および「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していても良い。
【００９６】
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は、陰極と陽極からなる。
【００９７】
この有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【００９８】
上記陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９９】
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。
【０１００】
更に本発明の有機ＥＬ素子に用いる陰極としては、アルミニウム合金が好ましく、特にアルミニウム含有量が９０質量％以上１００質量％未満であることが好ましく、最も好ましくは９５質量％以上１００質量％未満である。これにより、有機ＥＬ素子の発光寿命や、最高到達輝度を非常に向上させることができる。
【０１０１】
上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が、透明又は半透明であれば発光効率が向上し好都合である。
【０１０２】
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基板は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はない。本発明のエレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１０３】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１０４】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明すると、まず適当な基板上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に陽極バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極バッファー層の材料からなる薄膜を形成させる。
【０１０５】
この有機薄膜層の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用しても良い。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１０６】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望のＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際には作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１０７】
また作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極バッファー層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られたＥＬ素子に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１０８】
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。また、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０１０９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１１０】
図１は、有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１１１】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１１２】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１１３】
図２は、表示部の模式図である。
【０１１４】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０１１５】
図においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１１６】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１１７】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１１８】
次に、画素の発光プロセスを説明する。図３は、アクティブマトリックス回路の模式図である。画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機エレクトロルミネッセンス素子１０として、実施例４、５の赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１１９】
図３において、制御部Ｂ（不図示、図１記載）からデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１２０】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機エレクトロルミネッセンス素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機エレクトロルミネッセンス素子１０に電流が供給される。
【０１２１】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機エレクトロルミネッセンス素子１０が発光する。
【０１２２】
すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１２３】
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１２４】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１２５】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機エレクトロルミネッセンス素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１２６】
図４は有機エレクトロルミネッセンス素子を厚さ方向から見た断面図である。図中、１０ａはＡｌ製の陰極、１０ｂは発光層を含む有機層、１０ｃは陽極（ＩＴＯ透明電極）、１０ｄは透明基板である。陰極１０ａ及び透明電極１０ｃを介して有機層１０ｂに電流が供給されると電流量に応じて図中白色矢印方向に光を発生させる。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１２８】
実施例１
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＤＰＶＢｉを２００ｍｇ入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ３を２００ｍｇ入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物（１）を２００ｍｇ入れ真空蒸着装置に取付けた。
【０１２９】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に膜厚２５ｎｍで蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。さらに、ＤＰＶＢｉの入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで膜厚２０ｎｍで蒸着し、発光層を設けた。
【０１３０】
ついで、比較化合物（１）の入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで３０ｎｍの電子輸送層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／ｓｅｃで膜厚３０ｎｍの電子注入層を設けた。
【０１３１】
次に、真空槽をあけ、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム３ｇを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を０．５ｇ入れ、再び真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度１．５〜２．０ｎｍ／ｓｅｃでマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物から成る陰極（２００ｎｍ）とすることにより、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を作製した。図５に有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の層構成の模式図を示す。
【０１３２】
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の比較化合物（１）を表１に記載の化合物に替えた以外は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１２を作製した。
【０１３３】
これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間（Ｈ）を測定した。発光輝度、輝度の半減する時間および発光効率は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１のそれぞれを１００とした相対値で表した。結果を表１に示す。なお、全ての素子において発光色は青色だった。
【０１３４】
【化１８】
【０１３５】
【化１９】
【０１３６】
【表１】
【０１３７】
表１より、本発明の化合物及び参考化合物を用いた有機ＥＬ素子は、点灯開始時の発光輝度、発光効率及び輝度の半減する時間が改善されているのが分かる。特に、輝度の半減する時間（半減寿命）が大きく改善されているのが分かる。
【０１３８】
実施例２
実施例１で作製した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−３の陰極をＡｌに置き換え、電子輸送層と陰極の間にフッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍ蒸着して陰極バッファー層を設けた以外は同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１を作製した。
【０１３９】
実施例１と同様に点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間を測定したところ、有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ１−１との相対比較で、発光輝度１４５、発光効率１３３、輝度の半減する時間３６０となった。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−４〜１２についても、同様に、陰極バッファー層を導入するとさらに効果的であった。
【０１４０】
実施例３
実施例１で使用したＩＴＯ透明電極付き透明支持基板を、実施例１と同条件で洗浄後、実施例１と同じ要領で図６の模式図に示す材料を用い、同図に示す膜厚で製膜し、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１を作製した。
【０１４１】
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１の比較化合物（１）を表２に記載の化合物に替えた以外は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−２〜７を作製した。
【０１４２】
なお、発光層は、ホスト材料（比較化合物（１）、参考化合物または本発明の化合物）とリン光ドーパント材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３を質量比で１００：７になるように共蒸着して形成した。
【０１４３】
これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）および輝度の半減する時間（Ｈ）を測定した。発光輝度、輝度の半減する時間および発光効率は有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ３−１のそれぞれを１００とした相対値で表した。結果を表２に示す。
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
表２より、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は、点灯開始時の発光輝度、発光効率及び輝度の半減する時間が改善されていることが分かる。特に、輝度の半減する時間が改善されているのが分かる。
【０１４６】
実施例４
参考化合物Ｉ−８とＤＣＭを１００：１の質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１のＯＬＥＤ１−３と同様の方法で有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を作製した。これらの素子を温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧印可すると、赤色の発光が得られた。上記有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＬＥＤ４−１の、ＤＣＭをＱｄ−２またはＢＣｚＶＢｉに替えることによって、それぞれ、緑色または青色の発光が得られた。
【０１４７】
実施例５
実施例１のＯＬＥＤ１−１〜１２において、それぞれの有機ＥＬ素子の発光層に用いたＤＰＶＢｉをそれぞれＡｌｑ３またはＡｌｑ３とＤＣＭを１００：１の質量比で蒸着した発光層に置き替えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子を作製し、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）および輝度の半減する時間を測定した。その結果、実施例１と同様に、本発明の化合物または参考化合物を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子において、点灯開始時の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）および輝度の半減する時間の改善が確認された。
【０１４８】
なお、Ａｌｑ３を発光層として用いた場合は緑色の発光が得られ、Ａｌｑ３とＤＣＭを１００：１とした発光層からは赤色の発光が得られた。
【０１４９】
実施例６
実施例４および５で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置し、図２及び図３に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部の模式図である。
【図３】アクティブマトリックス回路の模式図である。
【図４】有機エレクトロルミネッセンス素子を厚さ方向から見た断面図である。
【図５】実施例１におけるＯＬＥＤ１−１の層構成の模式図である。
【図６】実施例３におけるＯＬＥＤ３−１の層構成の模式図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機エレクトロルミネッセンス素子
１０ａ 陰極
１０ｂ 有機層
１０ｃ 透明電極
１０ｄ 透明基板
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部（ディスプレイ）
Ｂ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成する有機層の少なくとも１層に、下記一般式（６）で示される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
〔式中、Ａｒ２はｑ価の芳香族炭化水素基を表し、ｑは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＡｒ２を表す。またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
【請求項２】
前記有機層が電子輸送層であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記有機層が発光層であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１】
構成する有機層の少なくとも１層に、下記一般式（６）で示される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
〔式中、Ａｒ２はｑ価の芳香族炭化水素基を表し、ｑは２以上８以下の整数を表し、Ｒ１１〜Ｒ１８はそれぞれ独立に水素原子または置換基またはＡｒ２を表す。ただし、Ｒ１１〜Ｒ１８のうち少なくとも１つはＡｒ２を表す。またｑ個の、Ｒ１１〜Ｒ１８と２，２′−ビピリジル核で形成される２，２′−ビピリジル残基、は同一であっても異なっていても良く、さらにＲ１１〜Ｒ１８の隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成しても良い。〕
【請求項２】
前記有機層が電子輸送層であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記有機層が発光層であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２７７８１０（Ｐ２００８−２７７８１０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０４５８４（Ｐ２００８−１０４５８４）
【出願日】平成２０年４月１４日（２００８．４．１４）
【分割の表示】特願２００１−３１２５３３（Ｐ２００１−３１２５３３）の分割
【原出願日】平成１３年１０月１０日（２００１．１０．１０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１４日（２００８．４．１４）
【分割の表示】特願２００１−３１２５３３（Ｐ２００１−３１２５３３）の分割
【原出願日】平成１３年１０月１０日（２００１．１０．１０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]