JP2004139819A - 有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の正孔輸送層およびホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有し、高い発光効率で発光が可能な有機ＥＬ素子を提供すること。
【解決手段】陽極側から順に、第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有し、以下の条件を満たす有機ＥＬ素子。（ａ）第一、第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ａ、Ｔ_１ｂ、Ｔ_１ｃとした時、Ｔ_１ｂ＞Ｔ_１ｃ、かつ、Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｃ。（ｂ）ホスト化合物、りん光性ドーパントの最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ｃ、Ｔ_１ｄとしたとき、Ｔ_１ｃ＞Ｔ_１ｄである。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い発光効率で特に青色発光が可能な有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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・りん光）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】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子には、さらなる低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれており、高輝度、高効率で発光させるために、ホスト化合物に少量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子が、いくつか開発されている。
【０００４】
例えば、特許第３０９３７９６号では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又はトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。
【０００５】
また、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（特開昭６３−２６４６９２号公報）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（特開平３−２５５１９０号公報）が知られている。以上のように、蛍光量子収率の高い蛍光体をドープすることによって、従来の素子に比べて高い発光輝度を実現している。
【０００６】
しかし、上記のドープされる微量の蛍光体からの発光は、励起一重項からの発光であるため、光の取り出し効率が原理的にも低かった。即ち、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比は１：３であるため、発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（η_ｅｘｔ）の限界は５％とされていた。ところが、プリンストン大学から、りん光性化合物をドーパントとして用い、励起三重項からのりん光発光を用いる有機ＥＬ素子が報告がされて以来（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ　ｅｔ　ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年））、室温でりん光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ　ｅｔ　ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）、米国特許第６，０９７，１４７号など）。
【０００７】
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が最大４倍となり、特にフルカラーディスプレイや白色発光素子に応用する場合には高効率に発光する素子の開発が必要であり、これらは冷陰極管とほぼ同等の性能が得られることから照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
りん光性化合物をドーパントとして用いるときのホストは、りん光性化合物の発光極大波長よりも短波な領域に発光極大波長を有することが必要である他、例えば、Ｉｋａｉらは正孔（ホール）輸送性の化合物をりん光性化合物のホストとして用いる検討、また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらによる各種電子輸送性材料をりん光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いる検討、さらに、Ｔｓｕｔｓｕｉらによるホールブロック層の導入等、素子の構成等についても、様々な検討がされてきたが、発光層、正孔（ホール）輸送層、正孔（ホール）ブロック層、電子輸送層等発光層に隣接する層に用いる有機材料と発光層に用いる有機材料の間に満たすべきいくつかの条件があることが分かってきた。
【０００９】
例えば、特許文献１には、有機発光素子を高輝度発光させるための発光材料およびホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも、該発光層に隣接する層の有機材料の最低励起三重項エネルギー準位を高く構成することによって、発光層において生成した三重項励起子のエネルギーが発光層に隣接する層を構成する有機材料に移動してしまうことを防ぐことによって高効率の有機発光素子が得られることが開示されている。
【００１０】
しかしながら、有機ＥＬ素子においては、前記のように種々の構成の素子が提案されており、すべての構成の場合にこのような条件のみで高輝度発光が達成される訳ではない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１００４７６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、複数の正孔輸送層およびホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子において、高い発光効率で発光が可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下の手段によって達成される。
【００１４】
１．陽極側から順に、第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、以下の（ａ）および（ｂ）の条件を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
（ａ）第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ａ、Ｔ_１ｂ、Ｔ_１ｃとした時、Ｔ_１ｂ＞Ｔ_１ｃ、かつ、Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｃである。
（ｂ）ホスト化合物、りん光性ドーパントの最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ｃ、Ｔ_１ｄとしたとき、Ｔ_１ｃ＞Ｔ_１ｄである。
【００１５】
２．りん光性ドーパントの発光極大波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１６】
３．第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送材料、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層のホスト化合物のＩＰをそれぞれＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３とした時、ＩＰ１＜ＩＰ２＜ＩＰ３であることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１７】
４．０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．５ｅＶであることを特徴とする前記１、２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１８】
５．０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．３ｅＶであることを特徴とする前記１、２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１９】
６．第一の正孔輸送材料が前記一般式（１）または（２）で表されることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２０】
７．前記１〜６のいずれか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表示装置。
【００２１】
以下、本発明について詳述する。
本発明は、複数の正孔輸送層を有する、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有する有機ＥＬ素子に関するもので、該正孔輸送材料と発光層のホスト化合物、燐光性ドーパント等の各材料における特性間の関係を最適に調整するものである。
【００２２】
本発明の発光素子においては、前記のような正孔輸送層、発光層、そして電子輸送層等の各有機材料を含有する層を一対の電極間に挟持させ、該電極間に電界を印加することで、陰極からは電子、陽極からは正孔（ホール）が発光層中に注入され、これらが発光層中で再結合し発光する。即ち、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層においては、再結合によって生成した三重項励起子が、基底状態に戻る際に発光する。
【００２３】
正孔輸送層は単一の層であってもよいが、通常、電極からの正孔（ホール）の注入や、ホールの輸送性、また、発光層へのホール注入性等を考慮して、正孔輸送層は陽極側から第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層というように複数もうけ、第二の正孔輸送層を発光層と隣接させる構成をとるが発光効率をあげる上で好ましい。ここでは、正孔の電極からの注入を容易にする役割をもつ正孔注入層といわれるものも含め正孔輸送層と呼ぶこととする。
【００２４】
前記特許文献１において、述べられているように、発光層に隣接する正孔輸送層、或いは電子輸送層等に用いる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）は発光層に含有されるホスト化合物、りん光性ドーパントよりも高いことが、発光層において生成した三重項励起子のエネルギーが正孔輸送層或いは電子輸送層等の隣接層に移動してしまうことがなく好ましい。また、前記特許文献１においては、例えば、正孔輸送層、正孔注入層或いは電子輸送層、電子注入層等の隣接層が複数層からなる場合において、例えば、正孔輸送層に注目した場合、正孔輸送層を構成するすべての層の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）が、発光層を構成するりん光性ドーパントのＴ_１準位よりも高いことが好ましい旨記載されている。
【００２５】
しかしながら、前記特許文献１において、正孔輸送材料として好ましい最低励起三重項エネルギー準位が発光層を構成する発光材料であるりん光性ドーパントに比べ高い材料は具体的には開示されておらず、また、実際に正孔輸送材料を複数の層で構成した例は開示されていないため、複数の材料で正孔輸送層を構成する材料としてどのような材料をそれぞれ選択すべきか、明確な開示はない。
【００２６】
しかしながら、本発明者らは、発光層に直接隣接した正孔輸送層の材料に、最低励起三重項エネルギー準位が発光層を構成するホスト材料に比べ高い正孔輸送材料を用い、かつ、第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層からなる複数の正孔輸送層を発光層に隣接させて有機ＥＬ素子を構成する場合、即ち、陽極側から順に、第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有する有機ＥＬ素子においては、以下の様に、
（ａ）第一の正孔輸送層を構成する第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送層を構成する第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ａ、Ｔ_１ｂ、Ｔ_１ｃとした時、Ｔ_１ｂ＞Ｔ_１ｃ、かつ、Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｃ、であればよい。即ち、すべての正孔輸送材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）が発光層の有機材料（ホスト化合物またはリン光性ドーパント）に比べて高い必要はなく、発光層に隣接した正孔輸送材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１ｂ）は発光層のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１ｃ）よりも高いことが必要であるが、例えば、第一の正孔輸送層を構成する正孔輸送材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１ａ）については、ホスト化合物のそれ（Ｔ_１ｃ）に比べ低いことが好ましいことを見いだした。
【００２７】
更に好ましいのは、第一の正孔輸送層を構成する正孔輸送材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１ａ）がリン光性ドーパントの最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１ｄ）に比べ低いことである。
【００２８】
生成した三重項励起子のエネルギーが隣接層である正孔輸送層に移動してしまうことがないためには発光層に直接隣接した層の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）が、発光層を構成するホスト化合物に比べて高ければよく、直接隣接しない第一の正孔輸送材料の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）は、発光層中のホスト化合物、更にはリン光性ドーパントよりも小さいほうがよい。第一の正孔輸送材料としては、発光層中のホスト化合物はもとより、リン光性ドーパントよりもＴ_１準位が低いものが多く、このため高いものを選択するより選択の幅が広がり、正孔輸送材料としての特性のよいものを選ぶことができる。
【００２９】
発光層に直接隣接した層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層中のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上１．３８倍以下であるのが好ましい。また、前記有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であるのが好ましい。
【００３０】
発光層に直接隣接しない第一の正孔輸送層の最低励起三重項エネルギー準位は発光層中のホスト化合物を基準とすると最低励起三重項エネルギー準位の１．００倍未満０．５０倍以上であるのが好ましく、より好ましくは０．９０未満０．７以上である。１．００を超えると、正孔輸送層として十分な特性を有する材料の組み合わせを選択する上での制約が大きくなる。
【００３１】
発明においては、発光層中のホスト化合物とりん光性ドーパントの関係において、りん光性ドーパントからの発光を用いるため、前記の関係のほか、
（ｂ）ホスト化合物、りん光性ドーパントの最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ｃ、Ｔ_１ｄとしたとき、Ｔ_１ｃ＞Ｔ_１ｄであることが必要である。
【００３２】
本発明の有機ＥＬ素子は、また、りん光性ドーパントを用いた青色領域の発光に用いることが好ましく、りん光性ドーパントの発光極大波長を３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることにより高い発光効率で青色領域の発光が得られ、フルカラーを構成するために好ましい。
【００３３】
第一の正孔輸送層料、第二の正孔輸送層、そして発光層へとホールの移動を容易にするために、第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送材料、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層のホスト化合物のＩＰをそれぞれＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３とした時、ＩＰ１＜ＩＰ２＜ＩＰ３であることが好ましい。
【００３４】
また、発光層のホスト化合物と第二の正孔輸送材料間は、
０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．５ｅＶという関係があることが好ましく、
さらに、０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．３ｅＶという関係があることが特に好ましい。Ｉｐ３がＩＰ２より限度を超え大きくなりすぎると、ホールの輸送性は逆に低下する。
【００３５】
尚、イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定するか、あるいは電気化学的に測定した酸化電位を基準電極に対して補正しても求めることができる。
【００３６】
本発明では、有機化合物のイオン化ポテンシャルは、光電子分光法で直接測定する方法を用いる。具体的には、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ　ＡＣ−１」により測定した値とした。
【００３７】
正孔輸送材料として代表的には、以下のものがあげられる。
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素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から選択して用いることができる。
【００３８】
上記正孔注入材料、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。この正孔注入材料、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（例えば、ＰＥＤＯＴ；ポリ（エチレンジオキシチオフェン）・ポリスチレンスルホン酸（ＢＡＹＥＲ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ　Ｐ））などが挙げられる。正孔注入材料、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、銅フタロシアニン、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。
【００３９】
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５，０６１，５６９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（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。
【００４０】
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。
【００４１】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、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。正孔注入層、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。この正孔注入層、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。
【００４２】
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。
【００４３】
これらのうち、第一の正孔輸送材料として好ましい、前記の条件を満足するものとして、銅フタロシアニン、チオフェンオリゴマー（例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ；ポリ（エチレンジオキシチオフェン）・ポリスチレンスルホン酸（ＢＡＹＥＲ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ　Ｐ））などがあげられるが、前記一般式（１）または（２）で示される化合物がより好ましい。
【００４４】
前記一般式（１）または（２）において、Ａｒ_１、Ａｒ_２、Ａｒ_３、Ａｒ_４、Ａｒ_５、Ａｒ_６、Ａｒ_７、Ａｒ_８、または、Ａｒ_９はそれぞれアリール基、または置換アリール基を表す。アリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、フェナンスリル基等の基をあらわし、置換アリール基の置換基としては、例えば、アルキル基（例えばメチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）、シクロアルキル基（例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アラルキル基（例えばベンジル基、２−フェネチル基等）、アリール基（例えばフェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、フェナンスリル基等）、アルコキシ基（例えばエトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、アミノ基、シアノ基、ハロゲン原子（フッ素原子等）等が挙げられる。好ましい置換基は、メチル基、フェニル基、または、アミノ基である。
【００４５】
これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
これらの化合物の分子量は、熱安定性の観点から５００以上が好ましく、さらに好ましくは、６００以上である。
【００４６】
以下、本発明において一般式（１）または（２）で表される化合物の好ましい具体例を示す。
【００４７】
【化２】

【００４８】
【化３】

【００４９】
【化４】

【００５０】
また、第二の正孔輸送材料としては、Ｔ_１準位が発光層のホスト化合物よりも高い化合物であって、どのような有機材料を用いるかは、ホスト化合物として、また第一の正孔輸送材料として、何を用いるかによっても異なるが、前記の関係を満たすように、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素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される前記に示した公知のものの中から選択して用いることができるが、ホスト材料に比べて最低励起三重項エネルギー準位が高いものは少ないため、特に好ましいものとして、例えば、特開２００２−２４９４６９号公報、特願２００１−２９１１１５号公報等に記載の例えば、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（トリル）−４，４’−（２，２′−ジメチル）ビフェニレンジアミン、或いはＮ，Ｎ′−ビフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（トリル）−４，４′−（２，２，２′，２′−テトラメチル）ビフェニレンジアミン等のテトラアリールビフェニレンジアミン化合物が挙げられる。
【００５１】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、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。正孔注入層も含めた、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。
【００５２】
〈ホスト化合物〉
本発明において、発光層中に、りん光性ドーパントと共に用いられるホスト化合物については、例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉ　ｅｔ　ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７巻、９０４頁（２０００年）等に詳しく記載されている。
【００５３】
また、代表的には、４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体があげられるが、ＣＢＰ以外のカルバゾール誘導体として、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−１０５４４５号公報等に記載の高分子タイプのカルバゾール誘導体、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−１００４７６号公報等に特定構造を有するカルバゾール誘導体等があげられる。
【００５４】
また、特願２００１−３７２６０１号に記載のトリアリールボラン化合物、特願２００２−８２９１８号に記載のフェニルピリジン誘導体、特願２００２−１６９８０２号に記載の含ホウ素カルバゾール誘導体、特願２００２−１８２６８２号に記載のピリミジン誘導体等があげられるが、前記の関係を満たす限りいずれを用いてもよい。
【００５５】
本発明の発光層において、ホスト化合物として用いる蛍光性化合物の蛍光極大波長は３２０ｎｍから４４０ｎｍであることが好ましく、更に好ましいのは３３０ｎｍ〜４１０ｎｍである。
【００５６】
又、低分子系の有機材料は、分子量が小さいと熱安定性が劣るため、発光輝度が十分ではない場合がある。本発明に用いる燐光性化合物のホストとなる蛍光性化合物は、熱安定性の観点から分子量が６００以上であることが好ましく用いられる。
【００５７】
本発明においてホスト化合物とは、２種以上の化合物で構成される発光層中において、混合比（質量）の最も多い化合物であり、それ以外の化合物はドーパント化合物という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成しその混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。本発明においてはりん光性化合物が、ドーパント化合物の一種である。
【００５８】
〈りん光性ドーパント〉
本発明において、りん光性ドーパントは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、青領域から、赤の領域まで広く選ぶことができるが、発光極大波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青領域に発光を有するものが特に好ましい。
【００５９】
また、発光層中の前記ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）はりん光性ドーパントのそれよりも高い必要がある。りん光性ドーパントは、りん光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物であり、好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である化合物である。
【００６０】
上記りん光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのりん光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明にドーパントして用いられるりん光性化合物とは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記りん光量子収率が達成されれば良い。
【００６１】
好ましくは、元素の周期律表でＶＩＩＩ属の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム、オウミウム、または白金錯体系化合物である。
【００６２】
以下に、本発明でリン光性ドーパントとして用いられるりん光性化合物であるイリジウム、オウミウム、または白金錯体系化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４−１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００６３】
【化５】

【００６４】
【化６】

【００６５】
【化７】

【００６６】
また、別の形態では、ホスト化合物とドーパントとして用いられるりん光性化合物の他に、りん光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有する場合もある。この場合、ホスト化合物とりん光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物から得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的には、クマリン系色素，ピラン系色素，シアニン系色素，クロコニウム系色素，スクアリリウム系色素，オキソベンツアントラセン系色素，フルオレセイン系色素，ローダミン系色素，ピリリウム系色素，ペリレン系色素，スチルベン系色素，ポリチオフェン系色素、または、希土類錯体系蛍光体などが挙げられる。
【００６７】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３６２ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することが出来、本発明においては、テトラヒドロフラン中で測定する。
【００６８】
〈有機ＥＬ素子の構成〉
ここで有機ＥＬ素子の構成について説明する。
【００６９】
以下、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）について説明する。
ＥＬ素子における発光層は、広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指す。具体的には、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する蛍光性化合物またはりん光性化合物を含有する層のことを指す。通常、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）は一対の電極の間に発光層を挟持した構造をとる。本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に、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を有し、陰極と陽極で挟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／陰極などで示される構造があり、本発明においては、（ｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）等の構成をとり、正孔輸送層が第一正孔輸送層および第二正孔輸送層と複数層構成を有するものである。
【００７１】
上記化合物を用いて発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、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上記薄膜を形成する方法があるが、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで、分子堆積膜とは、上記ホスト化合物またはりん光性ドーパントとして用いられる化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態又は液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、この分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【００７２】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記ホスト化合物またはりん光性ドーパント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塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【００７３】
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。
【００７４】
ここで、本発明に記載のりん光性ドーパント化合物は、具体的には、前述のように、重金属錯体系化合物であり、好ましくは元素の周期律表でＶＩＩＩ属の金属を中心金属とする錯体系化合物であり、さらに好ましくは、オスミウム、イリジウムまたは白金錯体系化合物である。
【００７５】
これらのりん光性化合物としては、前記のようにりん光量子収率が、２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長いりん光発光極大波長を有するものであり、これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波のりん光性化合物をもちいてりん光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられるりん光性化合物のりん光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【００７６】
例えば、３２０ｎｍ〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑或いは赤の領域にりん光をもったイリジウム錯体を用いる事で緑領域或いは赤の領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることが出来る。
【００７７】
また、別の形態では、前記のように、ホスト化合物としての蛍光性化合物Ａとりん光性化合物の他に、りん光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物Ｂを少なくとも１種含有する場合もあり、蛍光性化合物Ａとりん光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物Ｂからの発光を得ることも出来る。
【００７８】
本明細書の蛍光性化合物が発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【００７９】
ホスト化合物の分子量は６００〜２０００であることが好ましく、この分子量範囲にあると、Ｔｇ（ガラス転移温度）が上昇し、熱安定性が向上し、素子寿命が改善される。より好ましくは分子量が８００〜２０００である。又、Ｔｇは１００度以上であることが好ましい。又、この範囲内の分子量であると発光層を真空蒸着法により容易に作製することができ、有機ＥＬ素子の製造が容易になる。さらに、有機ＥＬ素子中における蛍光性化合物の熱安定性もよくなる。
【００８０】
次に正孔注入層（広い意味での正孔輸送層であり、本発明において第一の正孔輸送層であってよい）、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等発光層と組み合わせてＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【００８１】
前記正孔注入層、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、この正孔注入層、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、電子注入層又は電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは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。この正孔注入層、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、前記示したもののなかから選択される。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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（Ａｌｑ）、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、正孔注入層、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。
【００８６】
この電子輸送層についても、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形成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。
【００８７】
又、本発明においては、ホスト化合物としてもちいられる蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記りん光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３２０ｎｍから４４０ｎｍ、更に好ましくは３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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／第一の正孔輸送層／第二の正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【００９１】
まず適当な基板上に、所望の電極用物質、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て陽極を作製する。次に、この上に素子材料である第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【００９２】
さらに、陽極と発光層または第一の正孔輸送層の間、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。
【００９３】
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いる。
【００９４】
例えば、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、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９５】
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。
【００９６】
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ホールブロック（正孔阻止）層などのような機能層を有していても良い。
【００９７】
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。
【００９８】
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）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【００９９】
上記陽極は、蒸着やスパッタリングなどの方法により、これらの電極物質の薄膜を形成させ、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。
【０１００】
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（Ａｌ_２Ｏ_３）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（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。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するので好都合である。
【０１０１】
次に有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
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、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に、真空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^−３Ｐａ、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。
【０１０２】
前記の様に、適当な基板上に、所望の電極用物質、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て陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、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、所望の有機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この様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、正孔注入層、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有機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。
【０１０３】
【実施例】
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。
【０１０４】
比較例１
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ製膜した基板（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イソ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た。
【０１０５】
真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、ＩＴＯ上に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを５０ｎｍの厚さに蒸着した。さらに、ＣＢＰとＩｒ−１１の蒸着速度が１７：１になるように調節し、３６ｎｍの厚さに蒸着し発光層を設けた。
【０１０６】
次いで、化合物Ａを２４ｎｍの厚さに蒸着し電子輸送層を設けた。さらに、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着し、さらにその上に陰極としてアルミニウムを１００ｎｍ積層し、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を作製した。
【０１０７】
この素子からは、Ｉｒ−１１からの青色の発光が得られた。
比較例２〜４
正孔輸送材料を表１の第一の正孔輸送材料に記載の化合物、発光層のホスト化合物に表１記載の化合物を使用した以外は、比較例１と同様にしてＯＬＥＤ１−２からＯＬＥＤ１−４を作製した。
【０１０８】
比較例５
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ製膜した基板（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イソ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た。
【０１０９】
真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、ＩＴＯ上に正孔輸送層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、α−ＮＰＤを２５ｎｍの厚さに蒸着した。さらに、ＣＢＰとＩｒ−１１の蒸着速度が１７：１になるように調節し、３５ｎｍの厚さに蒸着し発光層を設けた。
【０１１０】
次いで、ＢＣを１０ｎｍの厚さに蒸着し正孔ブロック層を設けた。更に、Ａｌｑ３を膜厚４０ｎｍの厚さに蒸着し電子輸送層を設けた。さらに、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着し、さらにその上に陰極としてアルミニウムを１００ｎｍ積層し、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−５を作製した。
【０１１１】
この素子からは、Ｉｒ−１１からの青色の発光が得られた。
実施例１
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ製膜した基板（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イソ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た。
【０１１２】
真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、ＩＴＯ上に第一の正孔輸送層としてα−ＮＰＤを２５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第二の正孔輸送層としてｍ−ＭＴＤＡＴＸＡを２５ｎｍの厚さに蒸着した。さらに、ＣＢＰとＩｒ−１１の蒸着速度が１７：１になるように調節し、３５ｎｍの厚さに蒸着し発光層を設けた。
【０１１３】
次いで、ＢＣを１０ｎｍの厚さに蒸着し正孔ブロック層を設けた。更に、Ａｌｑ３を膜厚４０ｎｍの厚さに蒸着し電子輸送層を設けた。さらに、フッ化リチウムを１ｎｍ蒸着し、さらにその上に陰極としてアルミニウムを１００ｎｍ積層し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−６を作製した。
【０１１４】
この素子からは、Ｉｒ−１１からの青色の発光が得られた。
実施例２〜７
第一、第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物に表１記載の化合物を使用した以外は、実施例１と同様にしてＯＬＥＤ１−７からＯＬＥＤ１−１２を作製した。
【０１１５】
比較例６
第一、第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物を表１に示す化合物に変更した以外は、実施例１と同様にしてＯＬＥＤ１−１３を作製した。
【０１１６】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０１１７】
【化８】

【０１１８】
【化９】

【０１１９】
（有機ＥＬ素子の評価）
得られた有機ＥＬ素子について以下のように評価を行った。
【０１２０】
（１）発光輝度
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１では、発光層のドーパントであるＩｒ−１１からの青色発光が得られた。発光の極大波長は、４７５ｎｍであり、Ｔ_１ｄは６４ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２６７．９ｋＪ／ｍｏｌ）であった。ＯＬＥＤ１−１の温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流を供給した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。
【０１２１】
各有機ＥＬ素子について、発光輝度を有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度はＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定した。結果を表１に示す。
【０１２２】
（２）駆動電圧
駆動電圧は、輝度が５０［ｃｄ／ｍ^２］となった場合のＯＬＥＤ１−１の駆動電圧を０（Ｖ）としたときのそれぞれの同輝度となったときの相対値で表した。
【０１２３】
（３）最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ_１）の測定
各材料のＴ_１はそれぞれのりん光スペクトルから求めた。りん光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長からＴ_１準位を求めた。
【０１２４】
（４）イオン化ポテンシャル（ＩＰ）測定
イオン化ポテンシャル（ＩＰ）については、光電子分光法で直接測定する方法を用いた。具体的には、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「ＭｏｄｅｌＡＣ−１」により測定した値とした。表１に各有機ＥＬ素子および用いられた材料、そのＴ_１（Ｔ_１ａ、Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃ）、ＩＰ（ＩＰ１〜ＩＰ３）、各素子により得られた発光輝度、駆動電圧の評価結果を示した。
【０１２５】
【表１】

【０１２６】
表１より、二つの正孔輸送層を有し、（Ａ）Ｔ_１ｂ＞Ｔ_１ｃ、かつ、Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｃ、（Ｂ）りん光性ドーパントの発光極大波長が５００ｎｍ以下であり、かつ、ホスト化合物のＴ_１の方がりん光性ドーパントのＴ_１よりも高い。というＡ、Ｂ二つの条件を満たす本発明の素子構成は、比較に比べて高輝度であり、駆動電圧も低下することが分かった。
【０１２７】
また、ＯＬＥＤ１−６，８，１２の比較から第二の正孔輸送層から発光層への正孔の注入障壁の差であるＩＰ３−ＩＰ２の値が０ｅＶより大きく０．５ｅＶ以下である場合がより高輝度、低駆動電圧であり、０ｅＶより大きく０．３ｅＶ以下である場合にさらにその効果が大きくなることが分かった。
【０１２８】
実施例８〜１３、実施例１４〜１９
実施例２〜７において、りん光性ドーパントをＩｒ−１１からＩｒ−９またはＩｒ−１に代えた以外は、ＯＬＥＤ１−７からＯＬＥＤ１−１２と同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ−Ｒ１〜Ｒ６（実施例８〜１３）、ＯＬＥＤ−Ｇ１〜Ｇ６（実施例１４〜１９）をそれぞれ作製した。りん光性ドーパントとしてＩｒ−９を使用したＯＬＥＤ−Ｒ１〜Ｒ６からは高輝度な赤色発光、Ｉｒ−１を使用したＯＬＥＤ−Ｇ１〜Ｇ６からは高輝度な緑色の発光が得られた。
【０１２９】
本発明の素子構成にすることにより、発光層のホスト化合物は、青、緑、赤とも共通の材料が使用できる。
【０１３０】
実施例２０
実施例３〜１９で作製したそれぞれＯＬＥＤ１−９（青色発光）、ＯＬＥＤ−Ｒ３（赤色発光）、ＯＬＥＤ−Ｇ３（緑色発光）有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１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。
【０１３１】
図１には作製したフルカラー表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、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を格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、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。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１３２】
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。
【０１３３】
【発明の効果】
高い発光効率を有する有機ＥＬ素子が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】作製したフルカラー表示装置の表示部の模式図。
【符号の説明】
Ａ　表示部
３　画素
５　走査線
６　データ線

Claims (7)

1. 陽極側から順に、第一の正孔輸送層、第二の正孔輸送層、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、以下の（ａ）および（ｂ）の条件を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   （ａ）第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物の最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ａ、Ｔ_１ｂ、Ｔ_１ｃとした時、Ｔ_１ｂ＞Ｔ_１ｃ、かつ、Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｃである。
   （ｂ）ホスト化合物、りん光性ドーパントの最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）をそれぞれＴ_１ｃ、Ｔ_１ｄとしたとき、Ｔ_１ｃ＞Ｔ_１ｄである。
2. りん光性ドーパントの発光極大波長が３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下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。
3. 第一の正孔輸送材料、第二の正孔輸送材料、ホスト化合物とりん光性ドーパントを含有する発光層のホスト化合物のＩＰをそれぞれＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３とした時、ＩＰ１＜ＩＰ２＜ＩＰ３であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. ０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．５ｅＶであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. ０ｅＶ＜ＩＰ３−ＩＰ２≦０．３ｅＶであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 第一の正孔輸送材料が下記一般式（１）または（２）で表されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   （式中、Ａｒ_１〜Ａｒ_９はアリール基、または、置換アリール基を表す。）
7. 請求項１〜６のいずれか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表示装置。

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