JP2002008861A

JP2002008861A - 発光素子

Info

Publication number: JP2002008861A
Application number: JP2000184267A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tominaga; 剛富永; Seiichiro Murase; 清一郎村瀬; Toru Kohama; 亨小濱
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電気エネルギーの利用効率が高く、色純度に優
れた赤色発光素子を提供する。【解決手段】陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７５０ｎ
ｍ以下に発光する素子であって、該素子は少なくとも蛍
光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の蛍光化
合物とポルフィリン骨格を有する化合物を含むことを特
徴とする発光素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを
光に変換できる素子であって、表示素子、フラットパネ
ルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標
識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用
可能な発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】陰極から注入された電子と陽極から注入
された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する
際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が近年
活発に行われている。この素子は、薄型、低駆動電圧下
での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が
特徴であり注目を集めている。

【０００３】この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎ
ｇらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示し
て以来（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）
２１，ｐ．９１３，１９８７）、多くの研究機関が検討
を行っている。コダック社の研究グループが提示した有
機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基
板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８−
ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭ
ｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電
圧で１０００ｃｄ／ｍ²の緑色発光が可能であった。現
在の有機積層薄膜発光素子は、上記の素子構成要素の他
に電子輸送層を設けているものなど構成を変えているも
のもあるが、基本的にはコダック社の構成を踏襲してい
る。

【０００４】多色発光の中でも赤色発光は、有用なる発
光色として研究が進められている。従来、ビス（ジイソ
プロピルフェニル）ペリレンなどのペリレン系、ペリノ
ン系、ポルフィリン系、Ｅｕ錯体（Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔ
ｔ．，１２６７（１９９１））などが赤色発光材料とし
て知られている。

【０００５】また、赤色発光を得る手法として、ホスト
材料の中に微量の赤色蛍光材料をドーパントとして混入
させる方法も検討されている。ホスト材料としては、ト
リス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（１
０−ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体、ジアリール
ブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、ベンズオキサゾ
ール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体などがあげられ、
その中にドーパントとして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）−４
Ｈ−ピラン、金属フタロシアニン（ＭｇＰｃ、ＡｌＰｃ
Ｃｌなど）化合物、スクアリリウム化合物を存在させる
ことによって赤色発光を取り出していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の赤色発
光材料（ホスト材料およびドーパント材料）は、発光ピ
ーク波長が５８０ｎｍを越えてもピーク幅が広いため、
色純度が悪く綺麗な赤色発光が得られなかった。また、
Ｅｕ錯体などの希土類錯体は発光ピーク幅が狭く、綺麗
な赤色発光が得られるが、最高輝度が数〜数十ｃｄ／ｍ
²と低いため、明瞭な表示ができないことが問題であっ
た。またポルフィリン骨格を有する化合物をドーパント
材料として用いた例がいくつかあるが、ホスト材料もし
くはドーパント材料が適切ではなく、ホスト材料化の発
光が混在して赤色発光以外の色しか得られていない（特
開平７−２８８１８４号公報）か、赤色発光は得られて
いても、ホスト−ドーパントの組合せが不適切なために
特性が不十分である（特開平９−２９６１６６号公
報）。

【０００７】本発明は、かかる問題を解決し、高効率か
つ高色純度の赤色発光素子を提供することを目的とする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は陽極と陰極の間
に発光物質が存在し、電気エネルギーによりピーク波長
が５８０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下に発光する素子であっ
て、該素子は少なくとも蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以
上７５０ｎｍ以下の蛍光化合物とポルフィリン骨格を有
する化合物を含むことを特徴とする発光素子。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において陽極は、光を取り
出すために透明であれば酸化錫、酸化インジウム、酸化
錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、ある
いは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅など
の無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポ
リアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるもの
でないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特
に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流
が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電
力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３
００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機
能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能
になっていることから、低抵抗品を使用することが特に
望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ
事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられ
ることが多い。また、ガラス基板はソーダライムガラ
ス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械
的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５
ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、
ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカ
リガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ₂ などのバリアコー
トを施したソーダライムガラスも市販されているのでこ
れを使用できる。さらに、陽極が安定に機能するのであ
れば、基板はガラスである必要はなく、例えばプラスチ
ック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法
は、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法な
ど特に制限を受けるものではない。

【００１０】陰極は、電子を本有機物層に効率良く注入
できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、
金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウ
ム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシ
ウム、マグネシウムなどがあげられるが、電子注入効率
をあげて素子特性を向上させるためにはリチウム、ナト
リウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムまたはこ
れら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかし、
これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であ
ることが多く、例えば、有機層に微量のリチウムやマグ
ネシウム（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）をドー
ピングして安定性の高い電極を使用する方法が好ましい
例として挙げることができるが、フッ化リチウムのよう
な無機塩の使用も可能であることから特にこれらに限定
されるものではない。更に電極保護のために白金、金、
銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金
属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシリカ、チ
タニア、窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコー
ル、塩化ビニル、炭化水素系高分子などを積層すること
が好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法
も抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプ
レーティング、コーティングなど導通を取ることができ
れば特に制限されない。

【００１１】発光物質とは、１）正孔輸送層／発光層、
２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）発光層／電
子輸送層、４）正孔輸送層／発光層／正孔阻止層、５）
正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層、６）発
光層／正孔阻止層／電子輸送層そして、７）以上の組合
わせ物質を一層に混合した形態のいずれであってもよ
い。即ち、素子構成としては、上記１）〜６）の多層積
層構造の他に７）のように発光材料単独または発光材料
と正孔輸送材料や電子輸送材料を含む層を一層設けるだ
けでもよい。さらに、本発明における発光物質は自ら発
光するもの、その発光を助けるもののいずれにも該当
し、発光に関与している化合物、層などを指すものであ
る。

【００１２】正孔輸送層は正孔輸送性物質単独または二
種類以上の物質を積層、混合するか正孔輸送性物質と高
分子結着剤の混合物により形成され、正孔輸送性物質と
してはＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチ
ルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジア
ミン、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−
４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどのトリ
フェニルアミン類、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）ま
たはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）類、ピラゾリン
誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オ
キサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体、ポルフ
ィリン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系で
は前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレ
ン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが
好ましいが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極から
正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であ
れば特に限定されるものではない。

【００１３】発光層とは実際に発光物質が形成される層
であり、本発明の発光素子は電気エネルギーによりピー
ク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下で発光する。５
８０ｎｍより小さいと、ピーク幅が狭くても色純度の良
好な赤色発光を得ることが出来ず、７２０ｎｍより大き
いと、視感度が悪くなるので、効率良い高輝度赤色発光
を得ることができない。また、発光材料は蛍光ピーク波
長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の蛍光化合物とポル
フィリン骨格を有する化合物を含み、発光層の構成とし
て、蛍光化合物をホスト材料とし、ポルフィリン骨格を
有する化合物をドーパント材料として組み合わせて用い
るドーピング法を好ましい方法として挙げることができ
る。

【００１４】ホスト材料からドーパント材料へのエネル
ギー移動には、ホスト材料の蛍光スペクトルとドーパン
ト材料の吸収スペクトル（励起スペクトル）の重なりが
必要である。また色純度の良いドーパント材料のストー
クスシフト（励起スペクトルのピークと蛍光スペクトル
のピークの差）は数〜数十ｎｍと狭く、５８０ｎｍ以上
７２０ｎｍ以下のドーパント材料からの高色純度赤色発
光を得ようとすると、ドーパント材料の吸収スペクトル
（励起スペクトル）は黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤
色領域（５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下）になる。ホス
ト材料の蛍光スペクトルが、黄色よりも短波長側の黄緑
色、緑色、青緑色、青色、青紫色、紫色領域にありスペ
クトルの重なりが小さいと、エネルギー移動が速やかに
行われず、ドーパント材料からの発光が得られなかった
り、得られたとしてもホスト材料からの発光が残り、白
色化するなど、高色純度の赤色発光が得られない。

【００１５】またポルフィリン骨格を有する化合物をド
ーパント材料として用いた例がいくつかあるが、ホスト
材料もしくはドーパント材料が適切ではなく、ホスト材
料化の発光が混在して赤色発光以外の色しか得られてい
ないか、赤色発光は得られていても、ホスト−ドーパン
トの組合せが不適切なために特性が不十分であった。

【００１６】上記の理由により、５８０ｎｍ以上７２０
ｎｍ以下でドーパント材料が高輝度、高色純度で発光す
るには、ホスト材料は蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上
７２０ｎｍ以下であることが必要である。目安として
は、黄色、黄橙色、橙色、赤橙色、赤色などの蛍光を有
するものが該当する。

【００１７】色純度の良い赤色発光を得るためには、発
光ピーク波長が５９０ｎｍより長波長であることが好ま
しく、６００ｎｍより長波長であることがより好まし
い。さらにいえば、６１０ｎｍ以上であることが一層好
ましい。従ってホスト材料の蛍光ピーク波長はより長波
長であることが望ましく、５５０ｎｍより大きく７２０
ｎｍ以下であることが好ましく、５６０ｎｍより大きく
７２０ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに５８
０ｎｍより大きく７２０ｎｍ以下であることが一層好ま
しい。

【００１８】蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎ
ｍ以下であればホスト材料の基本骨格としては特に限定
されるものではないが、以前から発光体として知られて
いたアントラセンやピレン、ペリレンなどの縮合環誘導
体、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピ
リジン、ピリミジン、チオフェン、チオキサンテンなど
の複素環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム錯体、などのキノリノール金属錯体、ビピリジン金
属錯体、ローダミン金属錯体、アゾメチン金属錯体、ジ
スチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘
導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン
誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、
ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタ
ジエン誘導体、イミダゾール誘導体やオキサゾール誘導
体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チア
ジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体などのアゾール
誘導体およびその金属錯体、メロシアニン誘導体、ポリ
フィリン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニ
レン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリ
チオフェン誘導体などが使用できる。ホスト材料の基本
骨格自身の蛍光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７２０ｎｍ
以下であれば必ずしも修飾する必要はないが、蛍光ピー
ク波長が５４０ｎｍ以下の場合や、ドーパントとのエネ
ルギー移動を効率的に行うために長波長化させたい場合
には、基本骨格に芳香環あるいは複素環の少なくとも一
つを置換基として導入するか、あるいは縮合する、また
は蛍光化合物の基本骨格に含まれる環構造を複素環に置
換することで長波長化することができ、ホスト材料とし
てさらに好適に用いることが出来る。基本骨格に芳香環
あるいは複素環の少なくとも一つを置換基として導入す
るか、あるいは縮合する場合には、基本骨格自身を置換
基として導入することや縮合することも含まれる。

【００１９】具体的には、次のようなものが挙げられ
る。縮合環誘導体のアントラセン誘導体では芳香環を共
役的に導入しさらに電子吸引性基のシアノ基を導入した
ビス（シアノスチリル）アントラセン誘導体など、ピレ
ン誘導体では複素環を共役的に導入したカルバゾリルビ
ニルピレン誘導体など、ペリレン誘導体では芳香環を縮
合させたデカシクレン誘導体、電子吸引基のカルボン酸
エステル基を導入したペリレンジカルボン酸エステル誘
導体などが挙げられる。複素環誘導体のピラジン誘導体
では複素環や芳香環を共役的に導入したビスナフチルビ
ニルピラジン誘導体、トリスチリルピラジン誘導体、テ
トラピリジルビニルピラジン誘導体など、ナフチリジン
誘導体では芳香環を導入したペンタフェニルナフチリジ
ン誘導体など、キノキサリン誘導体では複素環を縮合さ
せたピリドイミダゾキノキサリン誘導体、芳香環を導入
したビストリフェニルアミノビニルキノキサリン誘導
体、芳香環を共役的に導入したビスピレニルビニルキノ
キサリン誘導体、自身を共役的に連結したビス（フェニ
ルキノキサリル）ビフェニル誘導体など、ピリミジン誘
導体では自身を縮合させたピリミドピリミジン誘導体な
ど、チオフェン誘導体では芳香環を共役的に導入したビ
ススチリルチオフェン誘導体、自身を共役的に連結した
チエニル誘導体などが挙げられる。キノリノール金属錯
体では、芳香環を導入したトリス（５,７−ジフェニル
−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、ビス（５,７
−ジフェニル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、トリス
（５,７−ビス（４−フルオロフェニル）−８−キノリ
ノラト）アルミニウム錯体、ビス（２−フェニル−８−
キノリノラト）亜鉛錯体、複素環や芳香環を共役的に導
入したビス（２−（ビチエニルビニル）−８−キノリノ
ラト）亜鉛錯体、ビス（２−（チエニルビニル）−８−
キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−（ピリジルビニ
ル）−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−ビフェ
ニルビニル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、ビス（２−
スチリル−８−キノリノラト）亜鉛錯体、芳香環を縮合
させたベンゾ（ｆ）キノリノール亜鉛錯体、アクリジン
金属錯体、電子吸引性基のシアノ基を導入したトリス
（２−シアノ−８−キノリノラト）アルミニウム錯体、
２−シアノ−８−キノリノラトリチウム錯体などが挙げ
られる。ビピリジル金属錯体では芳香環を縮合させさら
に芳香環を導入したビフェニルフェナントロリン金属錯
体などが挙げられる。ジスチリルベンゼン誘導体ではベ
ンゼン骨格をピラジン骨格に置換したジスチリルピラジ
ン誘導体などが挙げられる。スチルベン誘導体では複素
環を導入したビストリアジニルスチルベン誘導体などが
挙げられる。アルダジン誘導体では芳香環を導入したビ
スナフチルアルダジン誘導体などが挙げられる。クマリ
ン誘導体では複素環を導入したジベンゾトリアゾリルク
マリン誘導体、フェニルオキサジアゾリルクマリン誘導
体などが挙げられる。ナフタルイミド誘導体では自身を
縮合的に連結したテトラフェニルカルボン酸ジアニリド
誘導体、テトラフェニルカルボン酸ジイミド誘導体、複
素環を縮合させてかつ導入したベンズイミダゾリルベン
ズイミダゾピリゾナフタルイミド誘導体などが挙げられ
る。ペリノン誘導体では、芳香環を縮合させたジベンゾ
ペリノン誘導体、自身を共役的に連結したビスペリノン
誘導体などが挙げられる。ピロロピロール誘導体では芳
香環を導入したジフェニルピロロピロール誘導体などが
挙げられる。シクロペンタジエン誘導体ではシクロペン
タジエン骨格をシラシクロペンタジエン骨格に置換しさ
らに芳香環や複素環を導入したビス（ビチオフェニル）
ジフェニルシラシクロペンタジエン誘導体、ビス（ベン
ゾチオフェニルチオフェニル）テトラフェニルシラシク
ロペンタジエン誘導体などが挙げられる。オキサゾール
誘導体では芳香環を縮合させさらに自身を共役的に連結
したビス（ベンゾオキサゾリル）エチレン誘導体などが
挙げられる。チアゾール誘導体では芳香環を縮合させさ
らに芳香環を共役的に導入したフェニルアゾベンゾチア
ゾール誘導体が挙げられる。オキサジアゾール誘導体で
は芳香環を導入しさらに自身を共役的に連結したビス
（アントラセニルオキサジアゾリル）ベンゼン誘導体、
トリス（アントラセニルオキサジアゾリル）ベンゼン誘
導体などが挙げられる。チアジアゾール誘導体では複素
環を縮合させさらに芳香環を導入し自身を共役的に連結
したビス（ジフェニルピリジノチアジアゾリル）ベンゼ
ン誘導体などが挙げられる。メロシアニン誘導体では電
子吸引性基のシアノ基を導入したジシアノメチレンピラ
ン誘導体などが挙げられる。具体的に上記のようなもの
を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２０】本発明におけるドーパントは、ポルフィリ
ン骨格を有する化合物であり、下記一般式（１）で表さ
れる。

【００２１】

【化１】

【００２２】ここで、Ｒ₁〜Ｒ₄はそれぞれ同じでも異な
っていてもよく、水素、アルキル、アラルキル、アリー
ル、アルケニル、複素環の中から選ばれる。Ｒ₅〜Ｒ₁₂
はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキ
ル、アルコキシ、アリール、アラルキル、アルケニル、
アリロキシ、複素環、シアノ、アルデヒド、カルボニ
ル、エステル、カルバモイル、アミノ、隣接置換基との
間に形成される縮合環および脂肪族環の中から選ばれ
る。Ｘは炭素または窒素であるが、窒素の場合には上記
Ｒ₁〜Ｒ₄は存在しない。Ｍは水素、金属、金属酸化物、
または金属ハロゲン化物から選ばれる。

【００２３】これらの置換気の説明の内、アルキル基と
は例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基な
どの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置
換されていてもかまわない。また、アラルキル基とは例
えばベンジル基、フェニルエチル基などの脂肪族炭化水
素を介した芳香族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素と
芳香族炭化水素はいずれも無置換でも置換されていても
かまわない。また、アリール基とは例えばフェニル基、
ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフ
ェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、
これは無置換でも置換されていてもかまわない。また、
アルケニル基とは例えばビニル基、アリル基、ブタジエ
ニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を
示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。
また、複素環基とは例えばチエニル基、フリル基、ピロ
リル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル
基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、キノリニ
ル基、イソキノリル基、キノキサリル基、アクリジニル
基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を有する環状
構造基を示し、これは無置換でも置換されていてもかま
わない。また、アルコキシ基とは例えばメトキシ基など
のエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪
族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわな
い。また、アリロキシ基とは例えばフェノキシ基などの
エーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族
炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。
アルデヒド基、カルボニル基、エステル基、カルバモイ
ル基、アミノ基には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、
芳香族炭化水素、複素環などで置換されたものも含み、
さらに脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水
素、複素環は無置換でも置換されていてもかまわない。
隣接置換基との間に形成される縮合環および脂肪族環と
は、例えばＲ⁵とＲ⁶のような隣り合った部位で共役また
は非共役の縮合環を形成するものである。そしてこれら
縮合環は環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいて
も良いし、さらに別の環と縮合していてもよい。

【００２４】上記ポルフィリン骨格を有する化合物とし
て、具体的には下記のような構造があげられる。

【００２５】

【化２】

【００２６】

【化３】

【００２７】

【化４】

【００２８】

【化５】

【００２９】

【化６】

【００３０】ドーピング量は、通常多すぎると濃度消光
現象が起きるため、通常ホスト物質に対して１０重量％
以下で用いることが好ましく、更に好ましくは２％以下
である。ドーピング方法としては、ホスト材料との共蒸
着法によって形成することができるが、ホスト材料と予
め混合してから同時に蒸着しても良い。また、ドーパン
ト材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に
含まれていても、いずれであってもよい。ドーパント材
料は積層されていても、分散されていても、いずれであ
ってもよい。さらに、前記ポルフィリン骨格を有する化
合物は、極めて微量でも発光することから、該化合物を
ホスト材料にサンドイッチ状に挟んで使用することも可
能である。この場合、一層でも二層以上ホスト材料と積
層しても良い。

【００３１】さらに、ホスト材料は前記蛍光化合物一種
類のみに限る必要はなく、複数の誘導体を混合して用い
たり、既知のホスト材料の一種類以上を混合しても良
い。具体的には、トリス（キノリノラト）アルミニウム
錯体のようなキノリノール金属錯体、ベンゾキノリノー
ル金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノール金属錯
体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフタレン、ア
ントラセン誘導体、フルオレンおよびそのスピロ化誘導
体、シランおよびそのスピロ化誘導体、オキサゾール誘
導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導
体、アルダジン誘導体、ジスチリル誘導体、ピラジン誘
導体、フェナントロリン誘導体などがあるが特に限定さ
れるものではない。

【００３２】また、発光材料に添加するドーパント材料
も、前記ポルフィリン骨格を有する化合物一種のみに限
る必要はなく、複数の前記化合物を混合して用いたり、
既知のドーパント材料の一種類以上を前記化合物と混合
して用いてもよい。具体的には従来から知られている、
テリレンなどの縮合多環芳香族炭化水素、ビス（ジイソ
プロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドな
どのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチル
アセトンやベンゾイルアセトンとフェナントロリンなど
を配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、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−ピランやその類縁体、ローダミン
化合物、デアザフラビン誘導体、クマリン誘導体、オキ
サジン化合物、チオキサンテン誘導体、縮合環ケトン誘
導体などを共存させることが出来るが特にこれらに限定
されるものではない。

【００３３】電子輸送層とは陰極から電子が注入され、
さらに電子を輸送することを目的とする層であり、本発
明における電子輸送性材料としては、電子注入効率が高
く、注入された電子を効率良く輸送することが望まし
い。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動
度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純
物が製造時および使用時に発生しにくい物質であること
が要求される。このような条件を満たす物質として、８
−ヒドロキシキノリンアルミニウムに代表されるキノリ
ノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、フラボノ
ール金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、ナフ
タレン、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ア
ルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン誘導
体、フェナントロリン誘導体などがあるが特に限定され
るものではない。

【００３４】正孔阻止層とは、電界を与えられた電極間
において陽極からの正孔が陰極からの電子と再結合する
ことなく移動するのを防止するための層であり、各層を
構成する材料の種類によっては、この層を挿入すること
により正孔と電子の再結合確率が増加し、発光効率の向
上が望める場合がある。したがって、正孔阻止性材料と
しては正孔輸送性材料よりも最高占有分子軌道レベルが
エネルギー的に低く、隣接する層を構成する材料とエキ
サイプレックスを生成しにくいことが望まれる。具体的
にはフェナントロリン誘導体やトリアゾール誘導体など
が挙げられるが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極
からの正孔の移動を効率よく阻止できる化合物であれば
特に限定されるものではない。

【００３５】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層、
正孔阻止層は単独または二種類以上の材料を積層、混合
するか、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリサルフォン、ポリアミド、
エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレ
タン樹脂などの溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キ
シレン樹脂、石油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、
シリコーン樹脂などの硬化性樹脂などに分散させて用い
ることも可能である。

【００３６】発光物質の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電
子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティ
ング法など特に限定されるものではないが、通常は、抵
抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。層の
厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することは
できないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。

【００３７】綺麗な赤色表示を行わせるためには、発光
スペクトルのピーク波長が５８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以
下、好ましくは５９０ｎｍ以上７１０ｎｍ以下、より好
ましくは６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、一層好ましく
は６１０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の範囲内であり、半値
幅が１００ｎｍ以下であることが重要である。発光スペ
クトルは、できるだけ単一ピークであることが好ましい
が、場合によっては他のピークとの重なりによって複数
の極大点を有したり、ピークの裾に肩が現れることもあ
る。本発明において、ピーク波長とは発光中心波長に値
する主ピークの波長であり、半値幅とはこれらピーク全
体において発光中心波長の高さの半分のところのピーク
幅であると定義している。

【００３８】電気エネルギーとは主に直流電流を指す
が、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。
電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電
力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大
の輝度が得られるようにするべきである。

【００３９】本発明におけるマトリクスとは、表示のた
めの画素が格子状に配置されたものをいい、画素の集合
で文字や画像を表示する。画素の形状、サイズは用途に
よって決まる。例えばパソコン、モニター、テレビの画
像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四
角形の画素が用いられるし、表示パネルのような大型デ
ィスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用い
ることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を
配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青
の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデル
タタイプとストライプタイプがある。そして、このマト
リクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティ
ブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構
造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮し
た場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があ
るので、これも用途によって使い分けることが必要であ
る。

【００４０】本発明におけるセグメントタイプとは、予
め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、
決められた領域を発光させることになる。例えば、デジ
タル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ
機器や電磁調理器などの動作状態表示、自動車のパネル
表示などがあげられる。そして、前記マトリクス表示と
セグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよ
い。

【００４１】本発明の発光素子はバックライトとしても
好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しな
い表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶
表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示
板、標識などに使用される。特に液晶表示装置、中でも
薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライト
としては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなって
いるため薄型化が困難であることを考えると、本発明に
おける発光素子を用いたバックライトは薄型、軽量が特
徴になる。

【００４２】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。

【００４３】実施例１ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を
３０×４０ｍｍに切断、エッチングを行った。得られた
基板をアセトン、”セミコクリン５６”（フルウチ化学
（株）製）で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水
で洗浄した。続いてイソプロピルアルコールで１５分間
超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて
乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間Ｕ
Ｖ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内
の真空度が１×１０^-5Ｐａ以下になるまで排気した。抵
抗加熱法によって、まず正孔輸送材料としてＮ，Ｎ’−
ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，
１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を５
０ｎｍ蒸着した。次にホスト材料としてトリス（５,７
−ジフェニル−８−キノリノラト）アルミニウム錯体
（蛍光ピーク波長５６１ｎｍ）を、ドーパント材料とし
てテトラフェニルポルフィリン−マグネシウム錯体を用
いて、ドーパントが０．５ｗｔ％になるように１５ｎｍ
の厚さに共蒸着し、ホスト材料を３５ｎｍの厚さに積層
した。次にリチウムを０．２ｎｍドーピングした後、銀
を１５０ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を
作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６６０ｎｍ
であり、綺麗な赤色発光を示した。

【００４４】実施例２ホスト材料としてビス（２−（ビチエニルビニル）−８
−キノリノラト）亜鉛錯体（蛍光ピーク波長５９１ｎ
ｍ）を、ドーパント材料としてフタロシアニン−マグネ
シウム錯体を用いた以外は実施例１と同様にして発光素
子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６９０
ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００４５】比較例１ホスト材料としてトリス（８−キノリノラト）アルミニ
ウム錯体（蛍光ピーク波長５３０ｎｍ）を用いた以外は
実施例２と同様にして発光素子を作製した。この発光素
子の発光ピーク波長は６９０ｎｍであるが、ホスト材料
からの緑色発光（ピーク波長５３０ｎｍ）が混在するた
めに、橙色発光であった。

【００４６】実施例３ホスト材料として下記ペリノン誘導体（蛍光ピーク波長
６００ｎｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして発光
素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６６
０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００４７】

【化７】

【００４８】実施例４ホスト材料としてビス（２’，６’−ジイソプロピルア
ニリド）ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン
酸（蛍光ピーク波長６２０ｎｍ）を用いた以外は実施例
１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子の発
光ピーク波長は６６０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示
した。

【００４９】実施例７ホスト材料としてＮ−（ジメチルフェニル）−ナフタル
イミド（蛍光ピーク波長５９０ｎｍ）を用いた以外は実
施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子
の発光ピーク波長は６６０ｎｍであり、綺麗な赤色発光
を示した。

【００５０】実施例８ホスト材料として３,６-ジフェニル-２,５-ジヒドロ-
２,５-ジメチルピロロ[３,４-c]ピロール-１,４-ジオン
（橙色蛍光）を用いた以外は実施例１と同様にして発光
素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６６
０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００５１】実施例９ホスト材料として下記キノキサリン誘導体（蛍光ピーク
波長５７５ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして
発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は
６６０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００５２】

【化８】

【００５３】実施例１０ホスト材料として２，３，５，６−テトラキス［２−
（フェニル）ビニル］ピラジン（黄色蛍光）を用いる以
外は実施例２と同様にして発光素子を作製した。この発
光素子の発光ピーク波長は６９０ｎｍであり、綺麗な赤
色発光を示した。

【００５４】実施例１１ホスト材料として下記スチリルチオフェン誘導体（蛍光
ピーク波長５５０ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様
にして発光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク
波長は６６０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００５５】

【化９】

【００５６】実施例１２ホスト材料として１，１−ジメチル−２，５−ビス（５
−ｔ−ブチルジフェニルシリル−２−チエニル）−３，
４−ジフェニルシラシクロペンタジエン（蛍光ピーク波
長５５１ｎｍ）を用いる以外は実施例１と同様にして発
光素子を作製した。この発光素子の発光ピーク波長は６
６０ｎｍであり、綺麗な赤色発光を示した。

【００５７】実施例１３ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板
（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を
３０×４０ｍｍに切断、フォトリソグラフィ法によって
３００μｍピッチ（残り幅２７０μｍ）×３２本のスト
ライプ状にパターン加工した。ＩＴＯストライプの長辺
方向片側は外部との電気的接続を容易にするために１．
２７ｍｍピッチ（開口部幅８００μm）まで広げてあ
る。得られた基板をアセトン、”セミコクリン５６”で
各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。
続いてイソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄し
てから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。
この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処
理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５
×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によ
って、まずＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メ
チルフェニル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジ
アミン（ＴＰＤ）を１００ｎｍ蒸着した。次にホスト材
料としてトリス（５,７−ジフェニル−８−キノリノラ
ト）アルミニウム錯体を、ドーパント材料としてテトラ
フェニルポルフィリン−マグネシウム錯体を用いて、ド
ーパントが１ｗｔ％になるように５０ｎｍの厚さに共蒸
着し、ホスト材料を５０ｎｍの厚さに積層した。次に厚
さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングによって
１６本の２５０μｍの開口部（残り幅５０μｍ、３００
μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴＯ
ストライプに直交するようにマスク交換し、マスクとＩ
ＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そ
してマグネシウムを５０ｎｍ、アルミニウムを１５０ｎ
ｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作製し
た。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロストー
クなく文字表示できた。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、電気エネルギーの利用効率が
高く、色純度に優れた赤色発光素子を提供できるもので
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極と陰極の間に発光物質が存在し、電気
エネルギーによりピーク波長が５８０ｎｍ以上７５０ｎ
ｍ以下に発光する素子であって、該素子は少なくとも蛍
光ピーク波長が５４０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の蛍光化
合物とポルフィリン骨格を有する化合物を含むことを特
徴とする発光素子。
【請求項２】前記蛍光化合物において、蛍光化合物の基
本骨格に、ビニル基、芳香環、あるいは複素環の少なく
とも一つが置換基として導入されているか、あるいは縮
合されている、蛍光化合物の基本骨格に含まれる環構造
が複素環に置換されている、うちの少なくとも一つを含
むことを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】前記ポルフィリン骨格を有する化合物がド
ーパント材料であることを特徴とする請求項１記載の発
光素子。
【請求項４】マトリクスおよび／またはセグメント方式
によって表示するディスプレイであることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。