JP2003092186A - 有機電界発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性に優れた燐光発光型の有機ＥＬ素子の
実現。 【解決手段】 ２つの電極間１２、１４の間に、少なく
とも発光層２４と正孔輸送層２２とを含む有機層２０を
備えた有機ＥＬ素子であり、発光層２４は、カルバゾー
ル基を有する化合物を含み、正孔輸送層２２は、トリフ
ェニルアミン基を３個以上有する化合物を含む。このよ
うな構成の採用により耐熱性に優れ長寿命の素子が得ら
れる。また、上記トリフェニルアミン基を３個以上有す
る化合物をその末端基をナフチル基等の高い官能基で修
飾することで、素子の寿命は一段と向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、耐久性に優れた
有機電界発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子
という）は、省電力で、高視野角かつ高輝度発光が可能
であるという特性を備えており、次世代平面ディスプレ
イ素子や、その平面光源として注目されている。

【０００３】このような有機ＥＬ素子では、陽極と陰極
との間に有機発光層を含む有機層が形成されて構成され
るが、近年において、各々の有機層に、電荷輸送や発光
といった機能を持たせた複層構造の素子が主に研究され
ている(C. W. Tang and S. A. Vanslyke; Appl. Phys.
Lett., 51, 913 (1987))。

【０００４】また、最近では、燐光型発光材料として用
い、蛍光型発光材料よりも非常に高効率の燐光型有機Ｅ
Ｌ素子の開発が進められている。このような燐光型発光
材料を用いることで従来の蛍光素子の外部量子効率にお
ける理論限界の５％を超え、量子効率が８％にも達する
高効率素子が報告されている（M.A.Baldo et al; Appl.
Phys. lett., 75,4(1999)）。

【０００５】この燐光発光素子では、発光層のホスト材
料として下記式（４）

【化４】 に示す４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニ
ル（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂ
ｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＢＰ）などのようなカルバゾール基
を含む化合物を用いることが知られている。

【０００６】また、上記ホスト材料中にドープされるド
ーピング材料（燐光型発光材料）としては、例えば下式
（５）

【化５】 に示されるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム
（ｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒ
ｉｄｉｕｍ（III））［Ｉｒ（ｐｐｙ）₃］などを用いる
ことが知られている。

【０００７】上述のような燐光発光層と陽極との間に形
成される正孔輸送層の材料としては、従来下式（６）

【化６】 に示すようなトリフェニルアミンの２量体（ＮＰＢ)を
用いることが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トリフェニル
アミンを含む化合物であるＮＰＢを正孔輸送層に用いた
有機ＥＬ素子では、駆動時間にともなう輝度低下が著し
いという問題がある。その主な理由として、ＮＰＢのガ
ラス転移温度が１００℃より低く、通電による素子の温
度上昇から有機薄膜が再結晶化し、或いは発光層自身が
変質するためと考えられる。

【０００９】上記課題を解決するために、この発明では
信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、以下のような特徴を有する。

【００１１】まず、本発明において、２つの電極間に、
少なくとも発光層と正孔輸送層とを含む有機層を備える
有機ＥＬ素子であって、前記発光層は、燐光発光材料を
含有する燐光発光層、又はカルバゾール基を有する化合
物を含む層であり、正孔輸送層は、トリフェニルアミン
基を３個以上有する化合物を含む。

【００１２】駆動時間に伴って輝度が減少する一つの原
因に、長時間電流を流すことで素子中の温度が上昇し有
機膜が変質したり、有機膜の配向性の変化や結晶化に伴
う有機膜の平坦性の低下がキャリアの注入効率を下げ、
そのため駆動電圧が上昇するといったことがあげられ
る。これに対し、本発明では発光層がカルバゾール基を
有する化合物を含む有機ＥＬ素子において、正孔輸送層
に、トリフェニルアミンの２量体ではなく、ガラス転移
温度（Ｔｇ）の高いトリフェニルアミンの多量体（３量
体以上）を用いる。このトリフェニルアミンの多量体
（３量体以上）のガラス転移温度は高く、このような多
量体を正孔輸送層に用いることで有機膜の耐熱性が高ま
り、駆動に伴う発光輝度の低下が防止され、素子の駆動
に伴う輝度劣化を大幅に低減することができる。

【００１３】本発明の他の態様は、２つの電極間に、少
なくとも発光層と正孔輸送層とを含む有機層を備える有
機ＥＬ素子であって、前記発光層は、カルバゾール基を
有する化合物を含み、正孔輸送層は、トリフェニルアミ
ン基を３個以上有する化合物であって、該化合物の末端
基がナフチル基またはターシャルブチル基又はその誘導
体、或いはその他の嵩高い官能基で修飾されている化合
物を含む。

【００１４】本発明において、上記素子の正孔輸送層に
含まれる上記末端基の修飾された化合物は、下記化学式
（１）又は化学式（２）又は化学式（３）に示される化
合物を採用することができる。

【００１５】

【化７】 なお、式（１）〜式（３）中のＲ₁とＲ₂、Ｒ₄とＲ₅、Ｒ
₆とＲ₇、Ｒ₉とＲ₁₀、Ｒ_{1 2}とＲ₁₃、Ｒ₁₄とＲ₁₅、及びＲ
₁₆とＲ₁₇は、それらの両方が同時に水素原子とはならな
い。

【００１６】有機ＥＬ素子では電流を有機膜中に流すこ
とで発光させるが、電流を流すということは有機膜中で
酸化還元状態が繰り返されることに対応する。従って、
カルバゾール誘導体を含む発光層と正孔輸送層との界面
での反応が進み輝度低下が起こる。この反応は、素子の
温度が上昇することでより加速する。本発明のように、
正孔輸送層に高いガラス転移温度Ｔｇを備えた材料を用
いることで、正孔輸送層と発光層の界面での反応を防止
することができ、駆動に伴う素子劣化を防ぐことができ
る。

【００１７】また、嵩高い末端基を備えたトリフェニル
アミンの多量体は、カルバゾール誘導体の発光層との反
応やエキサイプレックス(exciplex)の生成を抑える。こ
れはトリフェニルアミンの多量体化合物の分子に、ナフ
チル基やターシャルブチル基等のかさ高の置換基を導入
することによって分子がかさ高になり、ガラス転移温度
は高く、また化学的な安定性は増大するからである。こ
のため、耐熱性が高く、また、界面での反応が抑制され
て安定な界面が維持でき、駆動に伴う輝度低下を防ぐこ
とが可能となる。

【００１８】さらに、本発明のようにカルバゾール基を
有する化合物を発光層として用い、正孔輸送層にはトリ
フェニルアミンの３量体以上のガラス転移温度の高い化
合物であって、その末端基をかさ高い置換基で修飾する
と、この正孔輸送層での発光が起きなくなる。これは、
電子供与性の強いナフチル基やターシャルブチル基が末
端に付加されることで、正孔輸送材の最低電子非占有分
子軌道のエネルギー準位（ＬＵＭＯ）が真空準位に近づ
いて正孔輸送層への電子注入効率が低下するためであ
る。正孔輸送層での発光が起きなくなることで、正孔輸
送層の寿命、結果的には有機ＥＬ素子の長寿命化を図る
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。

【００２０】図１は、燐光型発光機能を備えた本実施形
態に係る有機ＥＬ素子の概略断面構造を示している。ガ
ラスなどの透明基板１０上には、ＩＴＯ（Indium Tin O
xide）などの陽極として機能する透明電極１２が形成さ
れ、透明電極１２上には積層構造の有機層２０が形成さ
れている。有機層２０は、少なくとも燐光発光層２４を
備えるが、有機層２０の層構造は各層に用いられる有機
化合物の機能等によって層構造が異なる。発光層単層構
造の他、正孔輸送層／発光層、発光層／電子輸送層、正
孔輸送層／発光層／電子輸送層などの多層構造が採用可
能である。

【００２１】本実施形態では、有機層２０は、透明電極
１２側から順に少なくとも正孔輸送層２２と燐光発光層
２４を備え、例えば図１に示すように、正孔輸送層２２
／燐光発光層２４／正孔ブロック層２６／電子輸送層２
８の積層構造が採用されている。なお、これらの積層構
造は、各層が明確に分離せず、段階的に又は主材料は変
わらずに異種の化合物がドープされているような構造も
含む。以上説明したような有機層２０の上には、ここで
は陰極として機能する金属電極１４が形成されており、
例えばこの金属電極１４は、図示するようにＬｉＦ層
（電子注入層）とＡｌ電極等との積層体により構成する
ことができる。また、Ａｌ電極の単独層により金属電極
１４を構成することもできる。また、Ａｌの他、例えば
Ｍｇ−Ａｇ合金、Ａｌ−Ｌｉ合金などを使用することが
できる。また、図示しないが、透明電極１２と正孔輸送
層２２との間にはＣｕＰｃやスターバーストアミン、バ
ナジウム酸化物等を正孔注入層として挿入してもよい。

【００２２】以上のような構成の有機電界発光素子は、
燐光型発光機能を備えており、発光層２４は、ドーピン
グ材料として以下に示すような燐光発光性の金属錯体化
合物が、カルバゾール基を有する化合物が用いられたホ
スト材料中に導入されて構成されている。金属錯体化合
物は、例えば上記式（５）に代表されるようなIr、Ｐ
ｔ、Ｐｄなどの遷移金属を中心金属Ｍとした金属錯体化
合物が採用可能である。

【００２３】また、上記金属錯体化合物がドープされる
ホスト材料としては、カルバゾール基を有する化合物が
採用され、例えば、上記式（４）に示したバイポーラ性
のＣＢＰ（4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl）の他、
下式（７）

【化８】 に示すような正孔輸送性のＴＣＰＢ（1,3,5-Tris[4-(N-
calbazolyl) phenyl] benzene）を採用することもでき
る。このＴＣＰＢは、ＣＢＰよりも耐熱性に優れてお
り、ホスト材料としてこのＴＣＰＢを用いることで発光
層２４の耐久性を一段と向上することが可能となる。

【００２４】次に、正孔輸送層２２の材料について説明
する。本実施形態では、上記のような材料が用いられる
発光層２４と陽極１２との間に設けられる正孔輸送層２
２の材料としてトリフェニルアミンの多量体（３量体以
上）の化合物を用いる。この化合物は、例えば下式
（１）〜式（３）に示されるような３量体、４量体があ
げられる。

【００２５】

【化９】 上記式（１）〜式（３）中のＲ₁〜Ｒ₅と、Ｒ₆〜Ｒ
₁₁と、Ｒ₁₂〜Ｒ₁₇は、任意の置換基であり、このような
置換基として、水素原子、アルキル基、アリル基、アリ
ール基、アルコキシル基、アリルオキシ基などが挙げら
れる。特に置換基が水素原子やメチル基である化合物が
好適であり、このような化合物として、例えば下記式
（８）

【化１０】 で示されるようなトリフェニルアミンの４量体であるＴ
ＰＴＥ（N,N'-Bis (4'-diphenylaminobiphenyl)-N,N'-d
iphenylbenzidine）や、末端基がメチル基で置換された
下記式（９）

【化１１】 に示されるようなＴＰＴＥ''（N, N'- Bis(4'-bis (3-m
ethlphenyl)aminobiphenyl)-N, N'-diphenylbenzidin
e）が挙げられる。

【００２６】また、下記式（１０）

【化１２】 に示されるｍ−ＭＴＤＡＴＡ（4,4,4"-Tris(N-3 methyl
phenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine）、下記式
（１１）や、

【化１３】 に示されるような化合物が挙げられる。

【００２７】例えば、上記ＴＰＴＥは、従来燐光発光層
への正孔輸送材料として採用されていたトリフェニルア
ミンの２量体であるＮＰＢではガラス転移温度Ｔｇが１
００℃以下であるのに対し、同等の正孔輸送能力を備え
ながらＴｇは１４０℃程度と非常に高い。また、上記式
（１０）のｍ−ＭＴＤＡＴＡや、式（１１）の化合物な
ども、正孔輸送機能に加え、１００℃より十分高いガラ
ス転移温度を有する。従って、ＴＰＴＥ''などのトリフ
ェニルアミンの３量体以上の化合物を正孔輸送層２２の
材料として用いることで、発光層２４と正孔輸送層２２
との界面を安定に保ち、素子の寿命の向上に寄与する。

【００２８】次に、電子輸送層２８としては、陰極から
の電子を発光層に輸送する機能を備える化合物であれば
特に限定されるものではないが、例えば下記式（１２）

【化１４】 に示すようなＡｌｑ₃（tris(8-quinolinolato)aluminu
m）などを用いることができる。

【００２９】また、上述のように燐光発光層２４のホス
ト材料としてバイポーラ性のＣＢＰや、ホール輸送性の
ＴＣＰＢなどの化合物を用いる場合、発光層２４から電
子輸送層２８への正孔の移動を防止する必要がある。こ
のような場合、発光層２４と電子輸送層２８との間に正
孔ブロック層２６を形成することで、電子輸送層２８に
Ａｌｑ₃等を用いたときに、電子輸送層に正孔が流れ込
むことでこのＡｌｑ₃が発光したり、正孔を発光層に閉
じこめることができずに発光層での発光効率が低下する
ことを防止できる。

【００３０】正孔ブロック層２６の材料としては、電子
輸送性であって正孔ブロック機能を備えていれば特に限
定されるものではないが、一例として下記式（１３）

【化１５】 に示すようなＴＰＢＩ（2,2',2''-(1,3,5-phenylene)tr
is[1-phenyl-1H-benzimidazole]）などを採用すること
ができる。また、正孔ブロック層２６として他には、下
式（１４）

【化１６】 に示すＢＡｌｑ₂（Bis-(2-methyl-8-quinolinolato)-4-
(phenyl-phenolate)-aluminium-(III)）等を用いること
ができる。

【００３１】［実施形態２］本実施形態２に係る燐光発
光型の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層２２の材料とし
て、トリフェニルアミンの多量体であって、その末端基
の少なくとも一部が水素原子でなく、よりかさ高い置換
基で修飾されている化合物を用いる。かさ高い置換基と
は、ナフチル基、ターシャルブチル基、又はこれらの誘
導体基等が挙げられる。上記式（１）〜（３）で示され
るトリフェニルアミンの多量体について例を挙げて説明
すると、Ｒ₁〜Ｒ₅、Ｒ₆〜Ｒ₁₁、又はＲ₁₂〜Ｒ₁₇は、そ
れぞれ水素、又はトリフェニルアミンのフェニル基と縮
合したベンゼン環、或いはターシャルブチル基等であっ
て、かつＲ₁とＲ₂、Ｒ₄とＲ₅、Ｒ₆とＲ₇、Ｒ₉とＲ₁₀、
Ｒ_{1 2}とＲ₁₃、Ｒ₁₄とＲ₁₅、及びＲ₁₆とＲ₁₇は、それらの
両方が同時に水素原子とはならない構成が好適である。

【００３２】具体的には、例えば、下式（１５）

【化１７】 のようなＮＰＴＥ（N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4'-(N,N'-
bis(naphty-1-yl)-amino)-biphenyl-4-yl)-benzidin
e）、下記式（１６）

【化１８】 に示される１−ＴＮＡＴＡ（4,4',4''-Tris(N-(1-napht
yl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine）や、下式（１
７）

【化１９】 に示される化合物などが挙げられる。

【００３３】なお、燐光発光型有機ＥＬ素子の他の構成
及び他層の材料については上記実施形態１と同様である
ので、説明を省略する。

【００３４】トリフェニルアミンの多量体化合物の分子
に、ナフチル基やターシャルブチル基等のかさ高の置換
基を導入することによって分子がかさ高になると、立体
障害などにより薄膜化した場合の分子の凝集が起こりに
くくなり、膜の安定性が増大する。このため、耐熱性が
高まり、また、界面での反応が抑制されて安定な界面が
維持でき、駆動に伴う輝度低下を抑制することが可能と
なる。

【００３５】図２は、本実施形態２のように正孔輸送材
料として末端基がかさ高い基で修飾されたトリフェニル
アミンの多量体を用いた場合の素子のエネルギ準位の変
化を示す。実施形態１で説明したＴＰＴＥなど嵩高い末
端基を持たない分子では、図２に示すように、バイポー
ラ性又はホール輸送性のカルバゾール基を有するホスト
材料のＬＵＭＯレベルよりもＬＵＭＯレベルが低く、発
光層２４から正孔輸送層２２への電子の移動が起きる。
このため、実施形態１の構成では、発光層２４と正孔輸
送層２２との両方で発光が起きる。これに対し、本実施
形態２において正孔輸送材料として用いる電子供与性の
強いナフチル基やターシャルブチル基が末端に付加され
たトリフェニルアミンの多量体は、そのＬＵＭＯが真空
準位に近づく。このため、発光層２４から正孔輸送層２
２への電子注入確率が大幅に低下する。従って、正孔輸
送層２２では、陽極から注入された正孔と発光層から移
動した電子とが再結合して発光することがなくなる。こ
のため、発光層２４に正孔と電子を効率的に閉じこめる
ことができ、発光層２４で燐光を効率的に発光させるこ
とが可能となる。

【００３６】

【実施例】次に、上記実施形態の具体例を実施例として
説明する。

【００３７】［比較例１：有機ＥＬ素子Ａの構造］ ＩＴＯ／ＮＰＢ（正孔輸送層）／ドープされたＣＢＰ
（燐光発光層）／ＴＰＢＩ（正孔ブロック層）／Ａｌｑ
₃（電子輸送層）／ＬｉＦ／Ａｌ ［実施例１：有機ＥＬ素子Ｂの構造］ＩＴＯ／ＴＰＴＥ
／ドープされたＴＣＰＢ／ＴＰＢＩ／Ａｌｑ₃／ＬｉＦ
／Ａｌ ［実施例２：有機ＥＬ素子Ｃの構造］ ＩＴＯ／ＮＰＴＥ／ドープされたＴＣＰＢ／ＴＰＢＩ／
Ａｌｑ₃／ＬｉＦ／Ａｌ 上記比較例１及び実施例１及び２に係る有機ＥＬ素子
Ａ，Ｂ，Ｃは、共に図１に示すような構造を備え、左か
ら右に順に記載した化合物を用いてガラス基板１０上
に、それぞれ、陽極１２、正孔輸送層２２、燐光発光層
２４、正孔ブロック層２６、電子輸送層２８、陰極（電
子注入層／金属層）１４を積層して作製した。各層の厚
さは、共に、陽極１５０ｎｍ、正孔輸送層３０ｎｍ、発
光層２０ｎｍ、正孔ブロック層２０ｎｍ、電子輸送層３
０ｎｍ、電子注入層０．５ｎｍ、金属電極１５０ｎｍで
ある。また、上記発光層について示した化合物はそれぞ
れホスト材料であり、各発光層は、これらのホスト材料
に対し、ドープ材料として、緑色の燐光を示す金属錯体
化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）₃（上述の式（５）参照）
を用い、これをＣＢＰ、又はＴＣＰＢに対して７ｗｔ％
の割合でドープしながら形成した。なお、各層は真空蒸
着によって積層し、いずれの層の形成時においても、真
空度は１×１０^-6Ｔｏｒｒ（但し、１Ｔｏｒｒ≒１３３
Ｐａ）以下の条件とした。

【００３８】なお、上記化合物について、正孔輸送層材
料として用いたＮＰＢは式（６）、ＴＰＴＥは式
（８）、ＮＰＴＥは式（１５）に示す化合物である。発
光層のホスト材料として用いたＣＢＰは式（４）、ＴＣ
ＰＢは式（７）に示す化合物、正孔ブロック層材料とし
て用いたＴＰＢＩは式（１３）に示す化合物、電子輸送
層材料として用いたＡｌｑ₃は式（１２）に示す化合物
である。

【００３９】得られた各素子Ａ、素子Ｂ及び素子Ｃは、
１１ｍＡ／ｃｍ²で駆動した時の発光輝度は、それぞれ
２４６８ｃｄ／ｍ²、２５８８ｃｄ／ｍ²、２４６１ｃｄ
／ｍ ²であった。図３は、室温で、初期輝度を２４００
ｃｄ／ｍ²とした連続駆動時の輝度半減寿命を示してお
り、図３から輝度半減寿命は、素子Ａ、Ｂ、Ｃの順に延
びていることが分かる。

【００４０】このように、本実施例１及び２に係る素子
Ｃ及び素子Ｂが、比較例１に係る素子Ａよりも特性に優
れるのは、実施例１及び２で正孔輸送層材料として用い
たＴＰＴＥ（１４０℃）と、ＮＰＴＥ（１３０℃）のガ
ラス転移温度が、ＮＰＢ（９６℃）に比べて非常に高い
ことに起因すると考えられる。

【００４１】併せて燐光発光層のホストとして実施例１
及び２で用いたＴＣＰＢのガラス転移温度も１００℃以
上であり、７０〜８０℃であるＣＢＰに比べて十分高い
ことに起因する。

【００４２】また、他の要因としては、正孔輸送層材料
に嵩高い末端基を有するＮＰＴＥを用いた実施例２に係
る素子Ｃでは、そうでないＴＰＴＥを用いた素子Ｂにお
いて起こる正孔輸送層の発光が起きないことである。図
４は、素子Ｂと素子Ｃの発光スペクトルを比較してお
り、図４から素子Ｂでは、４２０ｎｍ付近にＴＰＴＥの
発光ピークが観察されるが、素子Ｃではこの波長領域に
発光ピークが存在していないことが分かる。このように
素子Ｃでは、正孔輸送層材料が、励起状態になることで
不安定になり輝度低下が加速するといった現象がみられ
ず、さらに、嵩高い末端基であるナフチル基が正孔輸送
材料と発光層材料との反応を防いでいるためと考えられ
る。ここで、連続駆動後の発光スペクトルの半値幅は、
素子Ｂが７３．７ｎｍ、素子Ｃは７０．７ｎｍとなっ
た。このように素子Ｂの半値幅の方が素子Ｃより広いの
は、正孔輸送層と発光層との界面での反応性が素子Ｃよ
り素子Ｂの方が高く、素子駆動中に反応物が界面に形成
されたためと考えられる。

【００４３】また、素子Ａ〜Ｃのそれぞれを１０５℃で
１時間加熱した後、室温で輝度測定を実施した。その結
果、比較例１の素子Ａは、有機層が熱で変形しており発
光しなかった。これに対し、素子Ｂと素子Ｃは、熱処理
する前と同等以上の発光効率を示した。また、素子Ｂで
は、駆動後、発光スペクトルの半値幅がやや広がった
が、素子Ｃでは半値幅にほとんど変化がなかった。これ
らのことから、ガラス転移温度が高い材料を用い、さら
に、かさ高い末端基を有する正孔輸送層とカルバゾール
基を有するホストを用いることで、高温にさらされても
非常に安定した発光特性を示すことがわかる。

【００４４】次に、用いる化合物を変えた他の実施例に
ついて説明する。

【００４５】［比較例２：有機ＥＬ素子Ｄの構造］ ＩＴＯ／ＮＰＢ／ドープされたＣＢＰ／ＢＡｌｑ₂／Ａ
ｌｑ₃／ＬｉＦ／Ａｌ ［実施例３：有機ＥＬ素子Ｅの構造］ ＩＴＯ／ｍ−ＭＴＤＡＴＡ／ドープされたＣＢＰ／ＢＡ
ｌｑ₂／Ａｌｑ₃／ＬｉＦ／Ａｌ ［実施例４：有機ＥＬ素子Ｆの構造］ ＩＴＯ／１−ＴＮＡＴＡ／ドープされたＣＢＰ／ＢＡｌ
ｑ₂／Ａｌｑ₃／ＬｉＦ／Ａｌ 上述の実施例と同様、これらの素子Ｄ〜Ｆも、記載した
化合物は、右から陽極、正孔輸送層、発光層、正孔ブロ
ック層、電子輸送層、陰極（電子注入層／金属層）であ
り、構造は、図１と同様である。各層の厚さは、陽極１
５０ｎｍ、正孔輸送層３０ｎｍ、発光層２０ｎｍ、正孔
ブロック層２０ｎｍ、電子輸送層３０ｎｍ、電子注入層
０．５ｎｍ、金属層１５０ｎｍとした。

【００４６】また、発光層のドープ材料としては、上記
実施例１および２と同様、緑色発光のＩｒ（ｐｐｙ）₃
を用い、これをホスト材料であるＣＢＰに対して７ｗｔ
％の割合でドープしながら形成した。各層は真空蒸着に
よって積層し、いずれの層の形成時においても、真空度
は１×１０^-6Ｔｏｒｒ（但し、１Ｔｏｒｒ≒１３３Ｐ
ａ）以下の条件とした。

【００４７】なお、上記化合物について、正孔輸送層材
料として用いたｍ−ＭＴＤＡＴＡは式（１０）、１−Ｔ
ＮＡＴＡは式（１６）、ＢＡｌｑ₂は式（１４）に示す
化合物である。

【００４８】比較例２に係る素子Ｄ、実施例３に係る素
子Ｅ、実施例４に係る素子Ｆは、１１ｍＡ／ｃｍ²で駆
動させるとそれぞれ、輝度２４８８ｃｄ／ｍ²、２８１
９ｃｄ／ｍ²、２７３４ｃｄ／ｍ²であった。

【００４９】図５は、室温で、初期輝度を２４００ｃｄ
／ｍ²とした連続駆動時の輝度半減寿命を示している。
図５から上述の比較例１と実施例１および２と同様の傾
向が比較例２と実施例３および４に見られ、ホスト材料
としてすべて同じＣＢＰを用いた場合であっても、正孔
輸送層材料として耐熱性の低いＮＰＢに変えて、より耐
熱性の高いｍ−ＭＴＤＡＴＡ、１−ＴＮＡＴＡを用いる
ことにより、素子の寿命が延びることがわかる。また、
実施例３及び４では、上記実施例１及び２と異なり、正
孔ブロック層にガラス転移温度がＴＰＢＩより高いＢＡ
ｌｑ₂を用いており正孔ブロック層についても耐熱性向
上を図ることで素子の寿命がのびることがわかる。

【００５０】また、図６は、素子Ｅと素子Ｆの発光スペ
クトルを示しており、実施例１と２の比較と同様、正孔
輸送層材料に末端基がナフチル基で修飾された１−ＴＮ
ＡＴＡを用いることで、正孔輸送層での発光が防止され
ていることがわかる。

【００５１】また、図６中の発光スペクトルの半値幅
は、実施例３では、６６．６ｎｍであり、実施例４で
は、６４．１ｎｍであった。このことから、正孔輸送層
材料として末端基がナフチル基で修飾された半値幅の狭
い色純度の高い発光が得られることがわかる。

【００５２】以上のように実施例３および４についての
特性評価の結果は、上記実施例１および２と同じ傾向を
示すことがわかった。ここで、実施例１と２では、トリ
フェニルアミンが直鎖型に連結しており、実施例３と４
では、スターバースト型に連結している。従って、トリ
フェニルアミンの連結方法に依存せずに、トリフェニル
アミンの多量体で、しかも、末端にかさ高いナフチル基
やターシャルブチル基が置換した場合に、カルバゾール
基を有するホストを用いた有機ＥＬ素子の長寿命化が実
現できることがわかった。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、燐光発光層に対して正孔を供給する正孔輸送層の材
料としてトリフェニルアミン基を３個以上含む化合物を
用いることで素子の耐熱性、安定性が向上し、長寿命化
を図ることができる。

【００５４】また、上記正孔輸送材料として末端基を嵩
高い基で修飾したトリフェニルアミンの多量体を用いる
と正孔輸送層での不要な発光が防止され、素子寿命を一
段と改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略
構成を示す図である。

【図２】 本発明の実施形態の有機ＥＬ素子のエネルギ
準位を説明する図である。

【図３】 実施例１及び２と比較例１に係る有機ＥＬ素
子の輝度の経時変化を示す図である。

【図４】 実施例１及び２に係る有機ＥＬ素子の発光ス
ペクトルを示す図である。

【図５】 実施例３及び４と比較例２に係る有機ＥＬ素
子の輝度の経時変化を示す図である。

【図６】 実施例３及び４に係る有機ＥＬ素子の発光ス
ペクトルを示す図である。

【符号の説明】

１０ 透明基板、１２ 透明電極（陽極）、１４ 金属
電極（陰極）、２０有機層、２２ 正孔輸送層、２４
燐光発光層、２６ 正孔ブロック層、２８電子輸送層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪飼 正道 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 多賀 康訓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 中川 敏 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機内 Ｆターム(参考） 3K007 AB04 AB11 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの電極間に、少なくとも発光層と正
   孔輸送層とを含む有機層を備える有機電界発光素子であ
   って、 前記発光層は、燐光発光材料を含有した燐光発光層であ
   り、 前記正孔輸送層は、トリフェニルアミン基を３個以上有
   する化合物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
2. 【請求項２】 ２つの電極間に、少なくとも発光層と正
   孔輸送層とを含む有機層を備える有機電界発光素子であ
   って、 前記発光層は、カルバゾール基を有する化合物を含み、 前記正孔輸送層は、トリフェニルアミン基を３個以上有
   する化合物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
3. 【請求項３】 ２つの電極間に、少なくとも発光層と正
   孔輸送層とを含む有機層を備える有機電界発光素子であ
   って、 前記発光層は、カルバゾール基を有する化合物を含み、 前記正孔輸送層は、トリフェニルアミン基を３個以上有
   する化合物であって、該化合物の末端基がナフチル基ま
   たはターシャルブチル基又はその誘導体、或いはその他
   の嵩高い官能基で修飾されている化合物を含むことを特
   徴とする有機電界発光素子。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の有機電界発光素子にお
   いて、 前記正孔輸送層に含まれる前記化合物は、下記化学式
   （１）又は化学式（２）又は化学式（３） 【化１】 【化２】 【化３】 のいずれかで表され、上記式（１）〜式（３）中のＲ₁
   とＲ₂、Ｒ₄とＲ₅、Ｒ₆とＲ₇、Ｒ₉とＲ₁₀、Ｒ₁₂とＲ₁₃、
   Ｒ₁₄とＲ₁₅、及びＲ₁₆とＲ₁₇は、それらの両方が同時に
   水素原子とはならない化合物である有機電界発光素子。