白色系有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】高輝度、高効率、長寿命な白色系有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】陰極及び陽極と、これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【解決手段】陰極及び陽極と、これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色系有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ用の有機ＥＬ素子の開発が、盛んに行われている。特に、白色系有機ＥＬ素子の開発は、モノカラー表示装置としての用途、バックライト等の照明用途及びカラーフィルターを使用したフルカラー表示装置等に使用できるため積極的に行われている。
【０００３】
有機ＥＬにより白色発光を得る方法は数多く開示されている。これらの方法は、１種類の発光材料だけで白色を得るものは少なく、通常は２種類又は３種類の発光材料を一つの有機ＥＬの中で、同時に発光させている。３種類の発光材料を使用する場合は、光の三原色に対応する赤、青、緑の発光の組み合わせで白色にするが、色度制御が困難であり繰り返し再現性が悪いという問題があった。
【０００４】
２種類の発光材料を使用する場合は、青系とその補色となる黄色〜赤色系の発光材料を選択するが、黄色〜赤色系の発光が強くなることが多く、色度変化を引き起こし易い。例えば、特許文献１の参考例１及び２に示されているように、従来の白色有機ＥＬは青色が低下し易く、色度変化の問題点を有していた。また、青色系ドーパントと黄色〜赤色系ドーパントを同時にドープし、ドープ比を調整することでも、白色発光が得られるが、赤が強くなりやすいことに加え、青から赤へエネルギー移動し易いため、赤味を帯びた白色になりがちである。従って、白色を得るには、黄色〜赤色系ドーパントを非常に希薄にドープする必要があり、やはり再現性が難しいという問題があった。
【０００５】
さらに、発光層を２分割するタイプにおいて、陽極側発光層を黄色〜赤色系発光層、陰極側を青色系発光層とした積層型がある。この場合、効率の面で優れているが、白色を得るためには黄色〜赤色系発光を押さえるため、黄色〜赤色系発光層を青色系発光層に比べて、膜厚を薄くしたり、ドープ濃度を薄くする必要があり、素子作製が難しくなっていた。具体的には黄色〜赤色系発光層の膜厚を、１〜２ｎｍ程度にしなければ、白色発光とならないことが多かった。この膜厚は、通常の低分子系有機ＥＬの分子サイズと同等レベルの薄さであることから制御が極めて難しいと言える。
【０００６】
これらの課題を解決するものとして、特許文献２には、発光層を２分割するタイプにおいて、発光層の発光領域が偏りやすい陽極側の発光層を青色系発光層とすることで、発光色が赤色に偏りがちな傾向を打ち消した白色系有機ＥＬ素子が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この白色系有機ＥＬ素子を、フルカラーディスプレイ用途又は車載向け等の様々な表示機器への適用を考えた場合、連続駆動時の輝度安定性、即ち寿命が必ずしも十分とはいえなかった。
【特許文献１】特開２００１−５２８７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は高輝度、高効率、長寿命な白色系有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の白色系有機ＥＬ素子が提供される。
１．陰極及び陽極と、これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
２．発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層が、青色系発光層である１記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
３．前記青色系発光層が、青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる１又は２記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
４．前記青色系ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物である１〜３いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
５．前記青色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である１〜４いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
６．陽極、青色系発光層、黄色〜赤色系発光層及び陰極を、この順に含み、前記黄色〜赤色系発光層が、前記青色系発光層と同じホスト材料と、黄色〜赤色系ドーパントとを含む１〜５いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
７．前記黄色〜赤色系ドーパントが、フルオランテン骨格あるいはベンゾフルオランテン骨格を有する化合物である６記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記黄色〜赤色系ドーパントが、５４０ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物である６又は７記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
９．前記黄色〜赤色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である６〜８いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の膜厚が、それぞれ５ｎｍ以上である１〜９いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高輝度、高効率、長寿命な白色系有機ＥＬ素子を提供できる。
特に本発明の有機ＥＬ素子は、従来の２波長型や３波長型の白色系有機ＥＬ素子が内包していた課題を解決し、色度変化が少なく、使用材料が３波長型よりも少ないことから生産性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている。発光層は、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、いずれかの発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である。前記半値幅は、好ましくは８０ｎｍ以上、さらに好ましくは１００ｎｍ以上である。
発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層は、好ましくは青色系発光層である。
【００１２】
本発明の白色系有機ＥＬ素子の層構成としては、例えば、以下のような構成が挙げられる。
（１） 陽極／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／陰極
（２） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／陰極
（３） 陽極／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（４） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（５） 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（６） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（７） 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（８） 陽極／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／陰極
（９） 陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／陰極
（１０）陽極／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１１）陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１３）陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００１３】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、このように発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層とに２分割された構造であればよく、青色系発光層や黄色〜赤色系発光層が、それぞれ２層以上からなる多層構造であってもよいが、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との２層からなるものが好ましい。
また、本発明の白色系有機ＥＬ素子は、青色系発光層が陽極側、黄色〜赤色系発光層が陰極側にあるのが好ましい。
【００１４】
青色系発光層は、好ましくは青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる。
また、青色系発光層の膜厚は、５ｎｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５〜３０ｎｍ、特に好ましくは７〜３０ｎｍ、最も好ましくは１０〜３０ｎｍである。青色系発光層の膜厚が５ｎｍ以上であれば、発光層形成や色度の調整が困難となることがなく、３０ｎｍ以下であれば、駆動電圧が上昇することがない。
【００１５】
青色系ホスト材料としては特に制限されず、例えば、アントラセン化合物、ピレン化合物、クリセン化合物、非対称なこれらの化合物等を用いることができる。
これらのうち、アントラセン化合物、特に、非対称アントラセン系化合物が好ましく、例えば、特願２００４−０４２６９４号記載の化合物を使用できる。
【００１６】
本発明で好適に使用される青色系ホスト材料は、青色系発光素子を作成した場合に、その青色発光の半値幅が６０ｎｍ以上となる材料である。以下に好適に使用されるホスト材料の具体例を示す。
【化１】
【００１７】
青色ドーパントは、特に限定されないが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物が好ましい。
スチリルアミン及びアミン置換スチリル化合物としては、例えば、式（３−１）及び（３−２）で示される化合物が、縮合芳香族環含有化合物としては、例えば、式（３−３）で示される化合物が挙げられる。
【００１８】
【化２】
［式中、Ａｒ１’’、Ａｒ２’’及びＡｒ３’’は、それぞれ独立に、炭素数６〜４０の置換若しくは無置換の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含み、ｐは１〜３の整数を示す。］
芳香族基の具体例としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナンスリル基、２−フェナンスリル基、３−フェナンスリル基、４−フェナンスリル基、９−フェナンスリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基等が挙げられる。
【００１９】
【化３】
［式中、Ａｒ４’’及びＡｒ５’’は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、Ｅ１及びＥ２は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基若しくはアルキル基、水素原子又はシアノ基を示し、ｑは１〜３の整数を示す。Ｕ及び／又はＶはアミノ基を含む置換基であり、該アミノ基がアリールアミノ基であると好ましい。］
【００２０】
アリール基の具体例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基等が挙げられる。
【００２１】
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。
【００２２】
アリーレン基の具体例としては、上記アリール基から水素原子を１つ除いた例が挙げられる。
【００２３】
【化４】
［式中、Ａは、置換若しくは無置換の炭素数１〜１６のアルキル基若しくはアルコキシ基、炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアリール基、炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアルキルアミノ基、又は炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアリールアミノ基、Ｂは炭素数１０〜４０の縮合芳香族基を示し、ｒは１〜４の整数を示す。］
アルキル基、アリール基及び縮合芳香族基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
アルコキシ基は−ＯＹと表され、Ｙの例としては、前記アルキル基と同様のものが挙げられる
アルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等が挙げられる。
上述した青色ドーパントは、国際公開第０２／２０４５９号パンフレット等に記載の方法で製造することができる。
【００２４】
青色系発光層中に含まれる青色ドーパントの割合は、好ましくは０．５〜２５重量％、より好ましくは２．５〜５重量％である。
【００２５】
黄色〜赤色計発光層は、好ましくはホスト材料と黄色〜赤色系ドーパントからなる。黄色〜赤色系発光層に含まれるホスト材料は、上述した青色系ホスト材料と同じであることが好ましい。
【００２６】
黄色〜赤色系発光層の膜厚は、５ｎｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｎｍ、特に好ましくは２０〜５０ｎｍ、最も好ましくは、３０〜５０ｎｍである。黄色〜赤色系発光層の膜厚が５ｎｍ以上であれば発光効率が低下することがなく、５０ｎｍ以下であれば駆動電圧が上昇する恐れがない。
【００２７】
黄色〜赤色ドーパントは、好ましくはフルオランテン骨格を有する化合物である。さらに、黄色〜赤色ドーパントは５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物であると好ましい。
フルオランテン骨格を有する化合物の具体例を以下に例示する。
【００２８】
【化５】
【００２９】
［式中、Ｘ１〜Ｘ２０は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換の炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ１〜Ｘ２０は、結合して環状構造を形成していてもよい。隣接する置換基がアリール基のときは、置換基は同一であってもよい。］
アルキル基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジナフチルアミノ基、ナフチルフェニルアミノ基、ジビフェニルアミノ基等が挙げられる。
アルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等が挙げられる。
アリールアルキルアミノ基の具体例としては、メチルフェニルアミノ基、エチルフェニルアミノ基、プロピルフェニルアミノ基、ブチルフェニルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、メチルビフェニルアミノ基等が挙げられる。
アルケニル基としては、アルキル基の具体例が二重結合を有するものが挙げられる。
また、上記例示化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有すると好ましい。
【００３０】
【化６】
［式中、Ｘ２１〜Ｘ２４は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基であり、Ｘ２１とＸ２２及び／又はＸ２３とＸ２４は、炭素−炭素結合又は−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。Ｘ２５〜Ｘ３６は、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換の炭素数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ２５〜Ｘ３６は結合して環状構造を形成していてもよい。各式中の置換基Ｘ２５〜Ｘ３６の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有すると好ましい。］
アルキル基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられ、アルケニル基としては、アルキル基の具体例が二重結合を有するものが挙げられる。
【００３１】
また、上記のようなフルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は置換若しくは無置換のアリールアミノ基である。さらに、フルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、縮合環数５以上が好ましく、６以上が特に好ましい。これは、蛍光性化合物が５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示し、青色系発光材料と蛍光性化合物からの発光が重なって白色を呈するからである。特に好ましい蛍光性化合物は、電子供与性基とフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有し、５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示すものである。
上述した赤色ドーパントは、国際公開第０１／２３４９７号パンフレット等に記載の方法で製造することができる。
【００３２】
赤色系発光層中に含まれる赤色ドーパントの割合は、好ましくは０．２５〜２５重量％、より好ましくは０．５〜５重量％である。
【００３３】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、陽極と発光層の間に、正孔注入層、正孔輸送層、有機半導体層等を設けることができる。正孔注入層及び正孔輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。正孔注入層は、エネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。このような正孔注入層及び正孔輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒であるものが好ましい。正孔注入層及び正孔輸送層を形成する材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されてい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。
【００３４】
このような正孔注入層及び正孔輸送層の形成材料としては、具体的には、例えば、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、芳香族第三級アミン化合物、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、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、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等を挙げることができる。さらに、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も使用することができる。
【００３５】
正孔注入層又は正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、別種の化合物からなる正孔注入層又は正孔輸送層を積層したものであってもよい。
正孔注入層又は正孔輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００３６】
有機半導体層は、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に記載の含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
有機半導体層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１０〜１，０００ｎｍである。
【００３７】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、陰極と発光層の間に、電子注入層、電子輸送層、付着改善層等を設けることができる。電子注入層及び電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層は、エネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。尚、付着改善層は、この電子注入層の中で、特に陰極との付着がよい材料からなる層をいう。
【００３８】
電子注入層又は電子輸送層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体が好適である。
【００３９】
上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に、８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）等を用いることができる。
【００４０】
オキサジアゾール誘導体としては、下記式で表わされる電子伝達性化合物が挙げられる。
【化７】
［式中、Ａｒ７、Ａｒ８、Ａｒ９、Ａｒ１１、Ａｒ１２、Ａｒ１５は、それぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Ａｒ１０、Ａｒ１３、Ａｒ１４は、置換又は無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい］
【００４１】
ここで、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基等が挙げられる。また、アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基等が挙げられる。また、置換基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性のものが好ましい。
【００４２】
上記電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【化８】
【００４３】
さらに、電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料として、以下のものも用いることができる。
下記式で表される含窒素複素環誘導体
【化９】
［式中、Ａ３〜Ａ５は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ１６は、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ１７は、水素原子、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ１６及びＡｒ１７のいずれか一方は、置換若しくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ１及びＬ２は、それぞれ独立に、単結合、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換若しくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒは、水素原子、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｍは０〜５の整数であり、ｍが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。］
アルキル基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
【００４４】
下記式で表される含窒素複素環誘導体
ＨＡｒ−Ｌ３−Ａｒ１８−Ａｒ１９
［式中、ＨＡｒは、置換基を有していてもよい炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、
Ｌ３は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒ１８は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ１９は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。］
アリール基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
【００４５】
特開平０９−０８７６１６号公報に示されている、下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体を用いた電界発光素子
【化１０】
［式中、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立に炭素数１〜６の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＱ１とＱ２が結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ１３〜Ｒ１６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、若しくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。］
【００４６】
特再２０００−０４０５８６号公報に示されている下記式で表されるボラン誘導体
【化１１】
［式中、Ｒ１７〜Ｒ２４及びＱ６は、それぞれ独立に、水素原子、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ３、Ｑ４及びＱ５は、それぞれ独立に、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ５とＱ６の置換基は、相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｉは１〜３の整数を示し、ｉが２以上の場合、Ｑ５は異なってもよい。但し、ｉが１、Ｑ３、Ｑ４及びＲ１８がメチル基であって、Ｒ２４が水素原子又は置換ボリル基の場合、及びｉが３でＱ５がメチル基の場合を含まない。］
【００４７】
特開平１０−０８８１２１号公報に示されている下記式で示される化合物
【化１２】
［式中、Ｑ７、Ｑ８は、それぞれ独立に、下記式（Ｉ）で示される配位子を表し、Ｌ３は、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換の複素環基、−ＯＲ２５（Ｒ２５は水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換の複素環基である。）又は−Ｏ−Ｇａ−Ｑ９（Ｑ１０）（Ｑ９及びＱ１０は、Ｑ７及びＱ８と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。
【化１３】
［式中、環Ａ６及びＡ７は、置換基を有してよい互いに縮合した６員アリール環構造である。］］
【００４８】
この金属錯体は、ｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
【００４９】
上記式の配位子を形成する環Ａ６及びＡ７の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、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、トリクロロメチル基等の置換若しくは無置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換若しくは無置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換若しくは無置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換若しくは無置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換若しくは無置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換若しくは無置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビス（アセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、トリアチニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、プラニル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環若しくは複素環を形成してもよい。
【００５０】
電子注入層又は電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、別種の化合物からなる電子注入層又は電子輸送層を積層したものであってもよい。
電子注入層又は電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜１００ｎｍである。
【００５１】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有してもよい。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元できる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【００５２】
好ましい還元性ドーパントの具体例としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ及びＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【００５３】
本発明においては、陰極と有機層の間に、絶縁体や半導体で構成される電子注入層、電子輸送層をさらに設けてもよい。これらの層を設けることにより、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。また、この絶縁体や半導体の無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００５４】
また、半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【００５５】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、発光層又は発光層と陽極の間の有機層が、酸化剤を含むことが好ましい。好ましい酸化剤としては、電子吸引性又は電子アクセプターである。例えば、ルイス酸、各種キノン誘導体、ジシアノキノジメタン誘導体、芳香族アミンとルイス酸で形成された塩類が挙げられる。ルイス酸としては、塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等が挙げられる。
【００５６】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、発光層又は発光層と陰極の間の有機層が、還元剤を含むことが好ましい。好ましい還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に好ましいアルカリ金属はＣｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋである。
【００５７】
発光層を含む各有機層及び無機化合物層を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。また、得られる有機ＥＬ素子の特性が均一となり、また、製造時間が短縮できることから、電子注入層と発光層とは同一方法で形成することが好ましく、例えば、電子注入層を蒸着法で製膜する場合には、発光層も蒸着法で製膜することが好ましい。
【００５８】
陽極としては、仕事関数の大きい（例えば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
陽極の厚さは、特に制限されないが、１０〜１，０００ｎｍが好ましく、１０〜２００ｎｍがより好ましい。
【００５９】
陰極には、仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、銀等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
陰極の厚さは、特に制限されないが、１０〜１，０００ｎｍが好ましく、１０〜２００ｎｍがより好ましい。
【００６０】
陽極又は陰極の少なくとも一方は、発光層から放射された光を外部に有効に取り出すことができるように、光透過率が１０％以上の値であることが好ましい。
【００６１】
電極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により製造できる。
【実施例】
【００６２】
実施例１
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍに下記化合物（ＨＩ１）（以下「ＨＩ１膜」と略記する。）を成膜した。このＨＩ１膜は、正孔注入層として機能する。ＨＩ１膜の成膜に続けて、このＨＩ１膜上に膜厚２０ｎｍに下記化合物（ＴＢＤＢ）（以下「ＴＢＤＢ膜」と略記する。）を成膜した。このＴＢＤＢ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、ＴＢＤＢ膜の成膜に続けて、膜厚１０ｎｍにてホスト化合物として非対称アントラセン系化合物である化合物（ＢＨ１：半値幅１０８ｎｍ）と青色系ドーパントとして下記化合物（ＢＤ１）を４０：２の重量比で蒸着し成膜し、青色系発光層とした。次いで、膜厚３０ｎｍにてＢＨ１と黄色〜赤色系ドーパントとして化合物（ＲＤ１）（蛍光ピーク波長：５４８ｎｍ）を４０：１の重量比で蒸着し成膜し、黄色〜赤色系発光層とした。この膜上に電子輸送層として膜厚１０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム膜（以下「Ａｌｑ膜」と略記する。）を成膜した。この後、ＬｉＦを電子注入層として１ｎｍ蒸着し、さらにＡｌを陰極として１５０ｎｍ蒸着し、有機ＥＬ素子を作製した。
【００６３】
【化１４】
ＢＨ１の発光スペクトルの半値幅は、青色発光層の膜厚を４０ｎｍとする以外は実施例１と同様にして青色発光素子を作成し、１０ｍＡ／ｃｍ２で発光させた時の青色発光スペクトルの半値幅を観測した。
【００６４】
得られた素子について、初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
初期性能は、５．５Ｖの電圧印加時の発光効率（電流密度辺りの発光輝度）、色度座標を測定した。
尚、色度座標（ＣＩＥ１９３１色度座標）及び発光輝度はミノルタ社製分光輝度放射計ＣＳ−１０００を用いて測定した。
半減寿命は初期輝度１０００ｎｉｔで室温、定電流駆動し、輝度が半減するまでの時間を測定したものである。
耐熱試験は、初期輝度３００ｎｉｔで定電流、８５℃，５００時間駆動後の輝度の保持率、色度座標変化量を測定したものである。
【００６５】
実施例２−４
実施例１において、ＢＨ１の代わりに、下記化合物ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【００６６】
【化１５】
【００６７】
比較例１
実施例１において、実施例１の青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層を形成する代わりに、ＴＢＤＢ膜の上に、膜厚１０ｎｍにて下記アントラセン誘導体ＤＰＶＤＰＡＮと青色系ドーパントとして化合物（ＢＤ１）を４０：１の重量比で蒸着し青色系発光層とし、さらに膜厚３０ｎｍにてアントラセン誘導体ＤＰＶＤＰＡＮと赤色系ドーパントとして化合物（ｒｄ１）を４０：１の重量比で蒸着し成膜し、黄色〜赤色系発光層としたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１６】
【００６８】
比較例２
実施例１において、化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ１）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１７】
【００６９】
比較例３
実施例１において、化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ２）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１８】
【００７０】
比較例４
実施例１において、非対称アントラセン系化合物として化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ３）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１９】
【００７１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、高輝度、高効率、長寿命であるため、フルカラーディスプレイ、情報表示機器、車載表示機器、照明器具として極めて実用的かつ有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色系有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ用の有機ＥＬ素子の開発が、盛んに行われている。特に、白色系有機ＥＬ素子の開発は、モノカラー表示装置としての用途、バックライト等の照明用途及びカラーフィルターを使用したフルカラー表示装置等に使用できるため積極的に行われている。
【０００３】
有機ＥＬにより白色発光を得る方法は数多く開示されている。これらの方法は、１種類の発光材料だけで白色を得るものは少なく、通常は２種類又は３種類の発光材料を一つの有機ＥＬの中で、同時に発光させている。３種類の発光材料を使用する場合は、光の三原色に対応する赤、青、緑の発光の組み合わせで白色にするが、色度制御が困難であり繰り返し再現性が悪いという問題があった。
【０００４】
２種類の発光材料を使用する場合は、青系とその補色となる黄色〜赤色系の発光材料を選択するが、黄色〜赤色系の発光が強くなることが多く、色度変化を引き起こし易い。例えば、特許文献１の参考例１及び２に示されているように、従来の白色有機ＥＬは青色が低下し易く、色度変化の問題点を有していた。また、青色系ドーパントと黄色〜赤色系ドーパントを同時にドープし、ドープ比を調整することでも、白色発光が得られるが、赤が強くなりやすいことに加え、青から赤へエネルギー移動し易いため、赤味を帯びた白色になりがちである。従って、白色を得るには、黄色〜赤色系ドーパントを非常に希薄にドープする必要があり、やはり再現性が難しいという問題があった。
【０００５】
さらに、発光層を２分割するタイプにおいて、陽極側発光層を黄色〜赤色系発光層、陰極側を青色系発光層とした積層型がある。この場合、効率の面で優れているが、白色を得るためには黄色〜赤色系発光を押さえるため、黄色〜赤色系発光層を青色系発光層に比べて、膜厚を薄くしたり、ドープ濃度を薄くする必要があり、素子作製が難しくなっていた。具体的には黄色〜赤色系発光層の膜厚を、１〜２ｎｍ程度にしなければ、白色発光とならないことが多かった。この膜厚は、通常の低分子系有機ＥＬの分子サイズと同等レベルの薄さであることから制御が極めて難しいと言える。
【０００６】
これらの課題を解決するものとして、特許文献２には、発光層を２分割するタイプにおいて、発光層の発光領域が偏りやすい陽極側の発光層を青色系発光層とすることで、発光色が赤色に偏りがちな傾向を打ち消した白色系有機ＥＬ素子が開示されている。
【０００７】
しかしながら、この白色系有機ＥＬ素子を、フルカラーディスプレイ用途又は車載向け等の様々な表示機器への適用を考えた場合、連続駆動時の輝度安定性、即ち寿命が必ずしも十分とはいえなかった。
【特許文献１】特開２００１−５２８７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は高輝度、高効率、長寿命な白色系有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、以下の白色系有機ＥＬ素子が提供される。
１．陰極及び陽極と、これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
２．発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層が、青色系発光層である１記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
３．前記青色系発光層が、青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる１又は２記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
４．前記青色系ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物である１〜３いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
５．前記青色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である１〜４いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
６．陽極、青色系発光層、黄色〜赤色系発光層及び陰極を、この順に含み、前記黄色〜赤色系発光層が、前記青色系発光層と同じホスト材料と、黄色〜赤色系ドーパントとを含む１〜５いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
７．前記黄色〜赤色系ドーパントが、フルオランテン骨格あるいはベンゾフルオランテン骨格を有する化合物である６記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記黄色〜赤色系ドーパントが、５４０ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物である６又は７記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
９．前記黄色〜赤色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である６〜８いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の膜厚が、それぞれ５ｎｍ以上である１〜９いずれか記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高輝度、高効率、長寿命な白色系有機ＥＬ素子を提供できる。
特に本発明の有機ＥＬ素子は、従来の２波長型や３波長型の白色系有機ＥＬ素子が内包していた課題を解決し、色度変化が少なく、使用材料が３波長型よりも少ないことから生産性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、陰極と陽極間に少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層が挟持されている。発光層は、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、いずれかの発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である。前記半値幅は、好ましくは８０ｎｍ以上、さらに好ましくは１００ｎｍ以上である。
発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層は、好ましくは青色系発光層である。
【００１２】
本発明の白色系有機ＥＬ素子の層構成としては、例えば、以下のような構成が挙げられる。
（１） 陽極／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／陰極
（２） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／陰極
（３） 陽極／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（４） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（５） 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
（６） 陽極／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（７） 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青色系発光層／黄〜赤色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（８） 陽極／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／陰極
（９） 陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／陰極
（１０）陽極／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１１）陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／陰極
（１３）陽極／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄〜赤色系発光層／青色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００１３】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、このように発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層とに２分割された構造であればよく、青色系発光層や黄色〜赤色系発光層が、それぞれ２層以上からなる多層構造であってもよいが、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との２層からなるものが好ましい。
また、本発明の白色系有機ＥＬ素子は、青色系発光層が陽極側、黄色〜赤色系発光層が陰極側にあるのが好ましい。
【００１４】
青色系発光層は、好ましくは青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる。
また、青色系発光層の膜厚は、５ｎｍ以上が好ましく、さらに好ましくは５〜３０ｎｍ、特に好ましくは７〜３０ｎｍ、最も好ましくは１０〜３０ｎｍである。青色系発光層の膜厚が５ｎｍ以上であれば、発光層形成や色度の調整が困難となることがなく、３０ｎｍ以下であれば、駆動電圧が上昇することがない。
【００１５】
青色系ホスト材料としては特に制限されず、例えば、アントラセン化合物、ピレン化合物、クリセン化合物、非対称なこれらの化合物等を用いることができる。
これらのうち、アントラセン化合物、特に、非対称アントラセン系化合物が好ましく、例えば、特願２００４−０４２６９４号記載の化合物を使用できる。
【００１６】
本発明で好適に使用される青色系ホスト材料は、青色系発光素子を作成した場合に、その青色発光の半値幅が６０ｎｍ以上となる材料である。以下に好適に使用されるホスト材料の具体例を示す。
【化１】
【００１７】
青色ドーパントは、特に限定されないが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物が好ましい。
スチリルアミン及びアミン置換スチリル化合物としては、例えば、式（３−１）及び（３−２）で示される化合物が、縮合芳香族環含有化合物としては、例えば、式（３−３）で示される化合物が挙げられる。
【００１８】
【化２】
［式中、Ａｒ１’’、Ａｒ２’’及びＡｒ３’’は、それぞれ独立に、炭素数６〜４０の置換若しくは無置換の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含み、ｐは１〜３の整数を示す。］
芳香族基の具体例としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナンスリル基、２−フェナンスリル基、３−フェナンスリル基、４−フェナンスリル基、９−フェナンスリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基等が挙げられる。
【００１９】
【化３】
［式中、Ａｒ４’’及びＡｒ５’’は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリーレン基、Ｅ１及びＥ２は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基若しくはアルキル基、水素原子又はシアノ基を示し、ｑは１〜３の整数を示す。Ｕ及び／又はＶはアミノ基を含む置換基であり、該アミノ基がアリールアミノ基であると好ましい。］
【００２０】
アリール基の具体例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基等が挙げられる。
【００２１】
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。
【００２２】
アリーレン基の具体例としては、上記アリール基から水素原子を１つ除いた例が挙げられる。
【００２３】
【化４】
［式中、Ａは、置換若しくは無置換の炭素数１〜１６のアルキル基若しくはアルコキシ基、炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアリール基、炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアルキルアミノ基、又は炭素数６〜３０の置換若しくは無置換のアリールアミノ基、Ｂは炭素数１０〜４０の縮合芳香族基を示し、ｒは１〜４の整数を示す。］
アルキル基、アリール基及び縮合芳香族基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
アルコキシ基は−ＯＹと表され、Ｙの例としては、前記アルキル基と同様のものが挙げられる
アルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等が挙げられる。
上述した青色ドーパントは、国際公開第０２／２０４５９号パンフレット等に記載の方法で製造することができる。
【００２４】
青色系発光層中に含まれる青色ドーパントの割合は、好ましくは０．５〜２５重量％、より好ましくは２．５〜５重量％である。
【００２５】
黄色〜赤色計発光層は、好ましくはホスト材料と黄色〜赤色系ドーパントからなる。黄色〜赤色系発光層に含まれるホスト材料は、上述した青色系ホスト材料と同じであることが好ましい。
【００２６】
黄色〜赤色系発光層の膜厚は、５ｎｍ以上が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｎｍ、特に好ましくは２０〜５０ｎｍ、最も好ましくは、３０〜５０ｎｍである。黄色〜赤色系発光層の膜厚が５ｎｍ以上であれば発光効率が低下することがなく、５０ｎｍ以下であれば駆動電圧が上昇する恐れがない。
【００２７】
黄色〜赤色ドーパントは、好ましくはフルオランテン骨格を有する化合物である。さらに、黄色〜赤色ドーパントは５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物であると好ましい。
フルオランテン骨格を有する化合物の具体例を以下に例示する。
【００２８】
【化５】
【００２９】
［式中、Ｘ１〜Ｘ２０は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換の炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ１〜Ｘ２０は、結合して環状構造を形成していてもよい。隣接する置換基がアリール基のときは、置換基は同一であってもよい。］
アルキル基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。
アリールアミノ基の具体例としては、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジナフチルアミノ基、ナフチルフェニルアミノ基、ジビフェニルアミノ基等が挙げられる。
アルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等が挙げられる。
アリールアルキルアミノ基の具体例としては、メチルフェニルアミノ基、エチルフェニルアミノ基、プロピルフェニルアミノ基、ブチルフェニルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、メチルビフェニルアミノ基等が挙げられる。
アルケニル基としては、アルキル基の具体例が二重結合を有するものが挙げられる。
また、上記例示化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有すると好ましい。
【００３０】
【化６】
［式中、Ｘ２１〜Ｘ２４は、それぞれ独立に、炭素数１〜２０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基であり、Ｘ２１とＸ２２及び／又はＸ２３とＸ２４は、炭素−炭素結合又は−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。Ｘ２５〜Ｘ３６は、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換の炭素数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ２５〜Ｘ３６は結合して環状構造を形成していてもよい。各式中の置換基Ｘ２５〜Ｘ３６の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有すると好ましい。］
アルキル基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられ、アルケニル基としては、アルキル基の具体例が二重結合を有するものが挙げられる。
【００３１】
また、上記のようなフルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は置換若しくは無置換のアリールアミノ基である。さらに、フルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、縮合環数５以上が好ましく、６以上が特に好ましい。これは、蛍光性化合物が５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示し、青色系発光材料と蛍光性化合物からの発光が重なって白色を呈するからである。特に好ましい蛍光性化合物は、電子供与性基とフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有し、５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示すものである。
上述した赤色ドーパントは、国際公開第０１／２３４９７号パンフレット等に記載の方法で製造することができる。
【００３２】
赤色系発光層中に含まれる赤色ドーパントの割合は、好ましくは０．２５〜２５重量％、より好ましくは０．５〜５重量％である。
【００３３】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、陽極と発光層の間に、正孔注入層、正孔輸送層、有機半導体層等を設けることができる。正孔注入層及び正孔輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。正孔注入層は、エネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。このような正孔注入層及び正孔輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒であるものが好ましい。正孔注入層及び正孔輸送層を形成する材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されてい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。
【００３４】
このような正孔注入層及び正孔輸送層の形成材料としては、具体的には、例えば、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、芳香族第三級アミン化合物、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、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、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等を挙げることができる。さらに、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も使用することができる。
【００３５】
正孔注入層又は正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、別種の化合物からなる正孔注入層又は正孔輸送層を積層したものであってもよい。
正孔注入層又は正孔輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００３６】
有機半導体層は、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に記載の含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
有機半導体層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１０〜１，０００ｎｍである。
【００３７】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、陰極と発光層の間に、電子注入層、電子輸送層、付着改善層等を設けることができる。電子注入層及び電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層は、エネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。尚、付着改善層は、この電子注入層の中で、特に陰極との付着がよい材料からなる層をいう。
【００３８】
電子注入層又は電子輸送層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体が好適である。
【００３９】
上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に、８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）等を用いることができる。
【００４０】
オキサジアゾール誘導体としては、下記式で表わされる電子伝達性化合物が挙げられる。
【化７】
［式中、Ａｒ７、Ａｒ８、Ａｒ９、Ａｒ１１、Ａｒ１２、Ａｒ１５は、それぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Ａｒ１０、Ａｒ１３、Ａｒ１４は、置換又は無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい］
【００４１】
ここで、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基等が挙げられる。また、アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基等が挙げられる。また、置換基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性のものが好ましい。
【００４２】
上記電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【化８】
【００４３】
さらに、電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料として、以下のものも用いることができる。
下記式で表される含窒素複素環誘導体
【化９】
［式中、Ａ３〜Ａ５は、それぞれ独立に、窒素原子又は炭素原子である。
Ａｒ１６は、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、又は置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ１７は、水素原子、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基である。ただし、Ａｒ１６及びＡｒ１７のいずれか一方は、置換若しくは無置換の核炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のモノヘテロ縮合環基である。
Ｌ１及びＬ２は、それぞれ独立に、単結合、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリーレン基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基、又は置換若しくは無置換のフルオレニレン基である。
Ｒは、水素原子、置換若しくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基、置換若しくは無置換の核炭素数３〜６０のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルキル基、又は置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｍは０〜５の整数であり、ｍが２以上の場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ基同士で結合して、炭素環式脂肪族環又は炭素環式芳香族環を形成していてもよい。］
アルキル基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
【００４４】
下記式で表される含窒素複素環誘導体
ＨＡｒ−Ｌ３−Ａｒ１８−Ａｒ１９
［式中、ＨＡｒは、置換基を有していてもよい炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、
Ｌ３は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒ１８は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ１９は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。］
アリール基等の各基の具体例としては、上記と同様のものが挙げられる。
【００４５】
特開平０９−０８７６１６号公報に示されている、下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体を用いた電界発光素子
【化１０】
［式中、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立に炭素数１〜６の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＱ１とＱ２が結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ１３〜Ｒ１６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜６のアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、若しくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。］
【００４６】
特再２０００−０４０５８６号公報に示されている下記式で表されるボラン誘導体
【化１１】
［式中、Ｒ１７〜Ｒ２４及びＱ６は、それぞれ独立に、水素原子、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ３、Ｑ４及びＱ５は、それぞれ独立に、飽和若しくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ５とＱ６の置換基は、相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｉは１〜３の整数を示し、ｉが２以上の場合、Ｑ５は異なってもよい。但し、ｉが１、Ｑ３、Ｑ４及びＲ１８がメチル基であって、Ｒ２４が水素原子又は置換ボリル基の場合、及びｉが３でＱ５がメチル基の場合を含まない。］
【００４７】
特開平１０−０８８１２１号公報に示されている下記式で示される化合物
【化１２】
［式中、Ｑ７、Ｑ８は、それぞれ独立に、下記式（Ｉ）で示される配位子を表し、Ｌ３は、ハロゲン原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換の複素環基、−ＯＲ２５（Ｒ２５は水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換の複素環基である。）又は−Ｏ−Ｇａ−Ｑ９（Ｑ１０）（Ｑ９及びＱ１０は、Ｑ７及びＱ８と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。
【化１３】
［式中、環Ａ６及びＡ７は、置換基を有してよい互いに縮合した６員アリール環構造である。］］
【００４８】
この金属錯体は、ｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
【００４９】
上記式の配位子を形成する環Ａ６及びＡ７の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、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、トリクロロメチル基等の置換若しくは無置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換若しくは無置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換若しくは無置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換若しくは無置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換若しくは無置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換若しくは無置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビス（アセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、トリアチニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、プラニル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環若しくは複素環を形成してもよい。
【００５０】
電子注入層又は電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、別種の化合物からなる電子注入層又は電子輸送層を積層したものであってもよい。
電子注入層又は電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１〜１００ｎｍである。
【００５１】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有してもよい。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元できる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【００５２】
好ましい還元性ドーパントの具体例としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ及びＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【００５３】
本発明においては、陰極と有機層の間に、絶縁体や半導体で構成される電子注入層、電子輸送層をさらに設けてもよい。これらの層を設けることにより、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。また、この絶縁体や半導体の無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００５４】
また、半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。
【００５５】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、発光層又は発光層と陽極の間の有機層が、酸化剤を含むことが好ましい。好ましい酸化剤としては、電子吸引性又は電子アクセプターである。例えば、ルイス酸、各種キノン誘導体、ジシアノキノジメタン誘導体、芳香族アミンとルイス酸で形成された塩類が挙げられる。ルイス酸としては、塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等が挙げられる。
【００５６】
本発明の白色系有機ＥＬ素子では、発光層又は発光層と陰極の間の有機層が、還元剤を含むことが好ましい。好ましい還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に好ましいアルカリ金属はＣｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋである。
【００５７】
発光層を含む各有機層及び無機化合物層を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。また、得られる有機ＥＬ素子の特性が均一となり、また、製造時間が短縮できることから、電子注入層と発光層とは同一方法で形成することが好ましく、例えば、電子注入層を蒸着法で製膜する場合には、発光層も蒸着法で製膜することが好ましい。
【００５８】
陽極としては、仕事関数の大きい（例えば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
陽極の厚さは、特に制限されないが、１０〜１，０００ｎｍが好ましく、１０〜２００ｎｍがより好ましい。
【００５９】
陰極には、仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、銀等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
陰極の厚さは、特に制限されないが、１０〜１，０００ｎｍが好ましく、１０〜２００ｎｍがより好ましい。
【００６０】
陽極又は陰極の少なくとも一方は、発光層から放射された光を外部に有効に取り出すことができるように、光透過率が１０％以上の値であることが好ましい。
【００６１】
電極は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により製造できる。
【実施例】
【００６２】
実施例１
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍに下記化合物（ＨＩ１）（以下「ＨＩ１膜」と略記する。）を成膜した。このＨＩ１膜は、正孔注入層として機能する。ＨＩ１膜の成膜に続けて、このＨＩ１膜上に膜厚２０ｎｍに下記化合物（ＴＢＤＢ）（以下「ＴＢＤＢ膜」と略記する。）を成膜した。このＴＢＤＢ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、ＴＢＤＢ膜の成膜に続けて、膜厚１０ｎｍにてホスト化合物として非対称アントラセン系化合物である化合物（ＢＨ１：半値幅１０８ｎｍ）と青色系ドーパントとして下記化合物（ＢＤ１）を４０：２の重量比で蒸着し成膜し、青色系発光層とした。次いで、膜厚３０ｎｍにてＢＨ１と黄色〜赤色系ドーパントとして化合物（ＲＤ１）（蛍光ピーク波長：５４８ｎｍ）を４０：１の重量比で蒸着し成膜し、黄色〜赤色系発光層とした。この膜上に電子輸送層として膜厚１０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム膜（以下「Ａｌｑ膜」と略記する。）を成膜した。この後、ＬｉＦを電子注入層として１ｎｍ蒸着し、さらにＡｌを陰極として１５０ｎｍ蒸着し、有機ＥＬ素子を作製した。
【００６３】
【化１４】
ＢＨ１の発光スペクトルの半値幅は、青色発光層の膜厚を４０ｎｍとする以外は実施例１と同様にして青色発光素子を作成し、１０ｍＡ／ｃｍ２で発光させた時の青色発光スペクトルの半値幅を観測した。
【００６４】
得られた素子について、初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
初期性能は、５．５Ｖの電圧印加時の発光効率（電流密度辺りの発光輝度）、色度座標を測定した。
尚、色度座標（ＣＩＥ１９３１色度座標）及び発光輝度はミノルタ社製分光輝度放射計ＣＳ−１０００を用いて測定した。
半減寿命は初期輝度１０００ｎｉｔで室温、定電流駆動し、輝度が半減するまでの時間を測定したものである。
耐熱試験は、初期輝度３００ｎｉｔで定電流、８５℃，５００時間駆動後の輝度の保持率、色度座標変化量を測定したものである。
【００６５】
実施例２−４
実施例１において、ＢＨ１の代わりに、下記化合物ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【００６６】
【化１５】
【００６７】
比較例１
実施例１において、実施例１の青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層を形成する代わりに、ＴＢＤＢ膜の上に、膜厚１０ｎｍにて下記アントラセン誘導体ＤＰＶＤＰＡＮと青色系ドーパントとして化合物（ＢＤ１）を４０：１の重量比で蒸着し青色系発光層とし、さらに膜厚３０ｎｍにてアントラセン誘導体ＤＰＶＤＰＡＮと赤色系ドーパントとして化合物（ｒｄ１）を４０：１の重量比で蒸着し成膜し、黄色〜赤色系発光層としたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１６】
【００６８】
比較例２
実施例１において、化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ１）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１７】
【００６９】
比較例３
実施例１において、化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ２）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１８】
【００７０】
比較例４
実施例１において、非対称アントラセン系化合物として化合物（ＢＨ１）の代わりに、下記化合物（ｂｈ３）を用いたこと以外は全く同様にして有機ＥＬ素子を作製し、得られた素子について、実施例１と同様にして初期性能及び半減寿命、耐熱試験を行った。それらの結果を表１に示す。
【化１９】
【００７１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の白色系有機ＥＬ素子は、高輝度、高効率、長寿命であるため、フルカラーディスプレイ、情報表示機器、車載表示機器、照明器具として極めて実用的かつ有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極及び陽極と、
これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、
前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層が、青色系発光層である請求項１記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記青色系発光層が、青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる請求項１又は２記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記青色系ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項１〜３いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記青色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項１〜４いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
陽極、青色系発光層、黄色〜赤色系発光層及び陰極を、この順に含み、前記黄色〜赤色系発光層が、前記青色系発光層と同じホスト材料と、黄色〜赤色系ドーパントとを含む請求項１〜５いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記黄色〜赤色系ドーパントが、フルオランテン骨格あるいはベンゾフルオランテン骨格を有する化合物である請求項６記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記黄色〜赤色系ドーパントが、５４０ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物である請求項６又は７に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記黄色〜赤色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項６〜８いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の膜厚が、それぞれ５ｎｍ以上である請求項１〜９いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
陰極及び陽極と、
これらに挟持される少なくとも発光層を含む一層又は複数層からなる有機薄膜層とを有し、
前記発光層が青色系発光層と黄色〜赤色系発光層との積層からなり、少なくとも一方の発光層由来の発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
発光波長の半値幅が６０ｎｍ以上である発光層が、青色系発光層である請求項１記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記青色系発光層が、青色系ホスト材料及び青色系ドーパントからなる請求項１又は２記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記青色系ドーパントが、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物、アミン置換縮合芳香族環及び縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項１〜３いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記青色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項１〜４いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
陽極、青色系発光層、黄色〜赤色系発光層及び陰極を、この順に含み、前記黄色〜赤色系発光層が、前記青色系発光層と同じホスト材料と、黄色〜赤色系ドーパントとを含む請求項１〜５いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記黄色〜赤色系ドーパントが、フルオランテン骨格あるいはベンゾフルオランテン骨格を有する化合物である請求項６記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記黄色〜赤色系ドーパントが、５４０ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示す化合物である請求項６又は７に記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記黄色〜赤色系ホスト材料が、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ベンゾアントラセン誘導体、ジベンゾアントラセン誘導体、ペンタセン誘導体、ビスアントラセン誘導体、ピレン誘導体、ビスピレン誘導体、ベンゾピレン誘導体、ジベンゾピレン誘導体、フルオレン誘導体、ベンゾフルオレン誘導体、ジベンゾフルオレン誘導体、フルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ジベンゾフルオランテン誘導体、ナフチルフルオランテン誘導体、アセナフチルフルオランテン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体より選択される少なくとも一種類の化合物である請求項６〜８いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の膜厚が、それぞれ５ｎｍ以上である請求項１〜９いずれか一項記載の白色系有機エレクトロルミネッセンス素子。
【公開番号】特開２００７−２２７１５２（Ｐ２００７−２２７１５２Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４６８４５（Ｐ２００６−４６８４５）
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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