JP2004207102A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光特性および寿命特性が改善された有機エレクトロルミネッセンス素子の提供。
【解決手段】陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層を有し、その薄膜層が５質量％以上の高分子化合物を含みかつ該薄膜層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】図１
【解決手段】陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層を有し、その薄膜層が５質量％以上の高分子化合物を含みかつ該薄膜層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光特性および寿命特性が改善された有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ素子は、高速応答性、視認性、輝度などの点に優れるため盛んに研究が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入され、発光層中でそれらが再結合し、励起子が生成する。そのエネルギーが発光物質に移動し発光する。発光層が、ホスト化合物と発光性色素のゲスト化合物で構成される場合は、ホスト化合物に励起子が生成し、さらにゲスト化合物に移動して発光性色素の発光を得ることができる。このホスト化合物とゲスト化合物の組み合わせとしては、様々の高蛍光量子収率、高燐光量子収率の色素の組み合わせが知られている。
【０００４】
有機ＥＬ素子では、発光時間とともに輝度低下が起こることが知られ、この輝度低下速度を抑制し、素子寿命を向上させることが重要な課題である。また、有機ＥＬ素子は、一般に薄膜で構成される素子のため、陽極層と陰極層の間の短絡やリーク電流が表示欠陥や短寿命化につながりやすい。
【０００５】
素子寿命を向上させる方法としては、正孔輸送層に耐熱性の高い材料を用いたり、発光層に長寿命の発光性色素（ルブレンなど）をゲスト化合物としてドープする方法などが研究されている。また、発光層のホスト化合物中に複数種類のゲスト化合物を含有させて、高発光効率化や長寿命化を行う方法も開発されている(特許文献１〜３参照）。しかしながら、高発光効率の素子であっても、輝度半減寿命が短いものや定電流駆動中の電圧上昇が大きいものもある。
【０００６】
また、短絡抑制法として、陽極層表面に高分子化合物を用いることが知られている（非特許文献１参照）。しかしながら、この方法を用いても、まだ長寿命化は不充分であり、大幅な改善が望まれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１３４７８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０６２７７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３８１４０号公報
【非特許文献１】
J.Kido, Appl. Phys. Lett., 761(1992)
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記電圧上昇が大きいことと、輝度低下が速いことの原因の１つが、発光層のホスト化合物上のキャリアの蓄積と発光層の耐熱性の低さであると考えられる。例えば発光層のホスト化合物にＡｌｑを用いた場合、Ａｌｑは、正孔輸送性より、電子輸送性が優性（電子の移動度：５．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、正孔の移動度：８．０×１０−８ｃｍ２／Ｖｓ）であるため、注入された正孔が１つのＡｌｑ分子上に留まりやすく、ホスト化合物の劣化へとつながる。これが、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。
【０００９】
上記のホスト化合物の劣化はＡｌｑに限られるものではなく、他のホスト化合物においても同様の劣化が起こり、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。したがって、ホスト化合物の劣化原因となるキャリアの滞留および蓄積を抑制すれば、輝度半減寿命を向上させ、駆動電圧の上昇を抑えることができると考えられる。
【００１０】
また、陽極層表面に高分子化合物の薄膜層を形成して短絡やリーク電流を抑制する従来の方法が素子の長寿命化に充分寄与しなかった原因は、下記正孔輸送層や陽極界面層のキャリアの注入や輸送特性が充分に考慮されていなかったことによると考えられる。有機ＥＬ素子において、陽極層と発光層の間には正孔輸送層が設けられることが少なくない。さらに、正孔輸送層と陽極層の間に陽極界面層（または陽極バッファ層）と呼ばれる薄膜層が設けられることもある。したがって、これら正孔輸送層や陽極界面層に被覆性が高くかつ発光層の劣化を抑制できる高分子化合物を用いることにより、長寿命化が達成できると考えられる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、陽極層に接する正孔輸送層や陽極界面層に高分子化合物を用い、かつその層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上とすることにより、短絡抑制と長寿命化が両立できることを見いだした。本発明はこれを要旨とする下記発明である。
【００１２】
陽極層、陰極層、該陽極層と該陰極層との間に存在する発光層、および該発光層と該陽極層との間に存在する正孔輸送性の薄膜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、陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層が５質量％以上の高分子化合物を含みかつ該薄膜層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１３】
上記本発明の有機ＥＬ素子において正孔輸送性の薄膜層の高分子化合物は正孔輸送性高分子化合物であってもよく、正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物であってもよい。後者の場合、正孔輸送性の薄膜層はその高分子化合物と正孔輸送性の低分子化合物を含む。
【００１４】
また、上記本発明の有機ＥＬ素子における発光層は従来公知の発光性有機化合物を含む発光層からなっていてもよいが、特に長寿命で発光効率の高い発光層であることが好ましい。そのような発光層としては、ホスト化合物、ガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度が該ホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなる第１のゲスト化合物、およびそのバンドギャップが該ホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる第２のゲスト化合物の３成分をを含む発光層が好ましい。
なお、以下「最低空軌道（lowest unoccupied molecular orbital）」を「ＬＵＭＯ」と略称する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
前記したように、素子劣化原因の１つは発光層での正孔の蓄積であると考えられる。したがって、このキャリア蓄積を容易に解放できれば素子の劣化を抑制することができると考えられる。また、前記のように陽極層を充分に被覆することができれば短絡を防止し素子の長寿命化を達成できると考えられる。本発明における陽極層と接する正孔輸送性の薄膜層はこれらの機能のいずれをも達成することができると考えられる。
【００１６】
このメカニズムをパルス駆動で発光させたケースを用いて説明する。パルス駆動中では、電極間にバイアスが印加されない期間や、発光時と逆方向のバイアスが印加される期間が存在する。その期間に陽極側から電子が注入されやすいかどうかを決めているのがＬＵＭＯのレベルであると考えられる。ＬＵＭＯの値が大きい場合、発光時と逆方向のバイアスが印加される期間中、電子は注入されやすく、したがって、発光層に蓄積された正孔は解放されやすい。また、ＬＵＭＯの値が小さい場合、その期間中、電子は注入されにくく、発光層に蓄積された正孔は解放されにくい。本発明では正孔輸送性の薄膜層のＬＵＭＯの値が大きい（２．１ｅＶ以上）ことより、したがって、発光層の劣化が有効に抑制されると考えられる。
【００１７】
なお、このＬＵＭＯの値は、有機ＥＬ素子業界で標準的に使用される、大気下光電子分光（ＡＣ−１：理研計器社製）で測定した仕事関数値を最高被占軌道（ＨＯＭＯ；highest occupied molecular orbital）とし、ＵＶの吸収スペクトル吸収端のエネルギーをバンドギャップ値として、ＨＯＭＯの値からバンドギャップを差し引いた値として算出される値である。
【００１８】
これらの劣化抑制効果を更に引き出すためには、発光層中にキャリア蓄積抑制を目的としてホスト化合物を上まわる正孔輸送性を持つ物質をゲスト化合物としてホスト化合物と併用することが有効であり、さらに、このゲスト化合物は、キャリア移動を担うため、耐熱性を考慮することが重要で、耐熱性の高い化合物を使用することが好ましい。また、ホスト化合物にキャリアが滞留、蓄積することを抑制することからホスト化合物を発光させることは好ましくなく、上記ゲスト化合物もキャリア移動を担うためのものであってそれ自身を発光させることは好ましくない。
【００１９】
したがって、これらとは別に発光性物質を併用することが好ましく、その発光性物質としてそのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい発光性物質を第２のゲスト化合物として使用し、ホスト化合物や上記ゲスト化合物（第１のゲスト化合物）の発光を抑制することが好ましい。以下、上記のホスト化合物をホスト化合物（Ａ）、上記の第１のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）、上記の第２のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｃ）ともいう。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子の上記好ましい発光層の構成は、正孔輸送性の薄膜層と合わせて用いることでより優れた特性を発揮することができ、また高温での駆動寿命においても優れた特性を得ることができる。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも、陽極層、陰極層、該陽極層と該陰極層との間に存在する発光層、および該発光層と該陽極層との間に存在する正孔輸送性の薄膜層を有する。正孔輸送性の薄膜層（以下、正孔輸送性層という）は陽極層に接する薄膜層であり、正孔輸送層が陽極層に接する構造の場合はその正孔輸送層であり、正孔輸送層と陽極界面層が存在し陽極界面層が陽極層に接する構造の場合はその陽極界面層である。本発明の有機ＥＬ素子は上記の層以外の層が存在していてもよく、たとえば、発光層と陰極層との間に電子輸送層が存在していてもよく、さらに電子輸送層と陰極層の間に陰極界面層が存在していてもよい。
【００２２】
本発明において、正孔輸送性層は５質量％以上の高分子化合物を含む。高分子化合物が正孔輸送性の高分子化合物である場合は、正孔輸送性層はその正孔輸送性高分子化合物のみからなっていてもよい。この場合、正孔輸送性層における高分子化合物の含有量の上限は１００質量％（すなわち、全量）である。高分子化合物が正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物である場合は、正孔輸送性層はその高分子化合物と正孔輸送性の低分子化合物とを含む。
【００２３】
これら正孔輸送性層における高分子化合物の含有量は５質量％以上であることが必要であり、好ましくは２５質量％以上である。なお、高分子化合物が正孔輸送性の高分子化合物である場合であっても正孔輸送性層はその高分子化合物以外に正孔輸送性の低分子化合物を含んでいてもよい。高分子化合物が正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物である場合は、正孔輸送性層は正孔輸送性の低分子化合物を５質量％以上含むことが好ましく、特に１０〜７５質量％含むことが好ましい。
【００２４】
本発明において、正孔輸送性層のＬＵＭＯの値は２．１ｅＶ以上である。その上限は特に限定されるものではないが、現時点で容易に入手し得る材料から構成する場合、３．５ｅＶ程度である。正孔輸送性層のＬＵＭＯの値は、上記高分子化合物の選択により、また上記高分子化合物と上記低分子化合物のそれぞれの種類やそれらの組み合わせ割合などにより、様々に変化させることができる。
【００２５】
正孔輸送性層の厚さは１〜２００ｎｍであることが好ましく、特に１〜４０ｎｍであることが好ましい。また、正孔輸送性層が陽極界面層である場合は１〜４０ｎｍであることが好ましく、正孔輸送性層が正孔輸送層である場合は２０〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
正孔輸送性層における上記高分子化合物や正孔輸送性の低分子化合物は耐熱性の高い化合物であることが好ましく、具体的にはガラス転移温度が高い化合物が好ましい。好ましくは、ガラス転移温度が１００℃以上、特に１３０℃以上の化合物を用いることが好ましい。このような耐熱性の高い化合物を用いることにより、耐熱性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２７】
正孔輸送性層における上記高分子化合物としては、上記のように、正孔輸送性高分子化合物や正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物が使用される。これら高分子化合物としては、ベンゼン環、チオフェン環などの芳香族性環を主鎖や側鎖に有する高分子化合物が好ましい。芳香族性環としては、ベンゼン環などの単環、ナフタレン環などの縮合多環、ビフェニル環などの環集合式の環などがある。さらに好ましくは、芳香族性環が結合した第３級窒素原子を主鎖や側鎖に有する高分子化合物が好ましい。たとえば、窒素原子の結合手がすべて芳香族性環に結合したポリアリーレンポリアミンの残基を主鎖に有する縮重合系ポリマーや該残基を側鎖に有するビニルポリマーがある。具体的にはたとえば、テトラフェニルベンジジンの両末端のフェニル基の４位を結合手とする２価の含窒素アリーレン基を含む芳香族ポリエーテルスルホン類や芳香族ポリカーボネート類、テトラフェニルベンジジンの片末端のフェニル基の４位を結合手とする１価の含窒素アリール基を有するメタクリレート類などのビニルモノマーの重合単位を含むビニルポリマーなどがある。また、３，４−ジフェニルオキサジアゾールの両末端のフェニル基の４位を結合手とする２価のオキサジアゾール基含有アリーレン基を含む芳香族ポリエーテルスルホン類や芳香族ポリカーボネート類、３，４−ジフェニルオキサジアゾールの片末端のフェニル基の４位を結合手とする１価の残基を有するメタクリレート類などのビニルモノマーの重合単位を含むビニルポリマーなどがある。
【００２８】
高分子化合物としては、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ）、ポリメタクリレートなどのビニルポリマー、および、芳香族ポリカーボネート、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリエーテル、芳香族ポリエーテルケトン、芳香族ポリエーテルスルホン、芳香族ポリエステルなどの芳香族縮重合系ポリマーが好ましい。芳香族縮重合系ポリマー中の少なくとも一部の繰り返し単位としては上記のような芳香族性環が結合した第３級窒素原子を含む繰り返し単位であることが好ましく、たとえば、テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリレンエーテルスルホン、テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（以下「ＰＴＰＤＥＫ」と略称する）などがある。
【００２９】
正孔輸送性の低分子化合物としては、従来正孔輸送層や陽極界面層の材料として知られた公知の正孔輸送性化合物を使用しうる。低分子の正孔輸送性化合物としては、後述ゲスト化合物（Ｂ）が好ましいがこれに限られず、たとえばガラス転移温度が１００℃以下の化合物も使用できる。低分子の正孔輸送性化合物としては、特に後述ポリアリールポリアミン類が好ましい。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＴＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＮＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェナントリル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＰＰＤ」と略称する）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下「ＭＴＤＡＴＡ」と略称する）等の芳香族ポリアミン系化合物などがある。その他、特開平２−３１１５９１号公報で示されているヒドラゾン化合物が使用することができる。これらの正孔輸送性の低分子化合物は２種以上併用することができる。
【００３０】
本発明において正孔輸送性層を形成する方法に特に制限はないが、高分子化合物と所望により低分子化合物を溶媒中に溶解し、その溶液を用いてスピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法などを用いて塗膜を形成し、溶媒を蒸発除去して薄膜層とする方法が好ましい。
【００３１】
前記のように、本発明の有機ＥＬ素子における発光層は、少なくとも、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の３成分を含む発光層であることが好ましい。発光層にはこれら各成分を２種以上含んでいてもよい。たとえば、２種以上のゲスト化合物（Ｂ）を含んでもよく、２種以上のゲスト化合物（Ｃ）を含んでいてもよい。ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の各化合物はいずれも蛍光性または燐光性を有し量子収率が高いことがより好ましい。しかし、本発明有機ＥＬ素子のこれら３成分を含む発光層において実際に発光する化合物は実質的にゲスト化合物（Ｃ）のみである。
【００３２】
上記ゲスト化合物（Ｃ）は、ガラス転移温度が１００℃以上の化合物（以下、高Ｔｇ化合物ともいう）であってもよく、その正孔易動度はホスト化合物の正孔易動度より大きくてもよい。ゲスト化合物（Ｃ）が正孔輸送性でかつ高Ｔｇ化合物である場合は、ゲスト化合物（Ｂ）と区別し難い化合物となる。しかしその場合、本発明においては、ゲスト化合物（Ｂ）とゲスト化合物（Ｃ）との相対的なバンドギャップの相違や正孔易動度の相違などにより、発光層中で実際に発光する化合物をゲスト化合物（Ｃ）とし、実質的に発光しないゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）とする。
【００３３】
上記発光層において、ゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアをホスト化合物（Ａ）に蓄積させずにゲスト化合物（Ｃ）に移動させ、これにより発光層の駆動電圧上昇を抑え、輝度半減寿命を向上させる効果が発揮される。このようなゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアの移動を担うことより耐熱性が要求され、ゲスト化合物（Ｂ）は高Ｔｇ化合物であることよりこの耐熱性を有する。
【００３４】
ゲスト化合物（Ｃ）は、発光層において実質的に発光する化合物であり、ホスト化合物やゲスト化合物（Ｂ）からのキャリアの移動を受けて発光する。ホスト化合物の発光を抑制するためにゲスト化合物（Ｃ）のバンドギャップはホスト化合物のバンドギャップよりも小さくする必要がある。このゲスト化合物（Ｃ）の使用により発光に伴う電圧上昇を抑制し、輝度半減寿命を向上させる効果を有する。
【００３５】
ホスト化合物（Ａ）として、使用可能な物質としては、蛍光量子収率の大きい物質が使用できる。例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾオキサゾール系、ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
特に、金属キレート化オキシノイド化合物のなかでは、式（１）で示される８−オキシキノリン系錯体が好ましく使用できる。
【００３７】
【化１】
【００３８】
ただし、上記化学式において、Ａ１〜Ａ６は、独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、アリールアミン基、アラルキル基、アルキルアミノ基、または１価芳香族炭化水素基を、Ｍは金属原子を、ｍは金属原子Ｍの価数に応じて１〜３の整数を、Ｌはアルコキシ基またはアリールオキシ基を、ｋは金属原子Ｍの価数とｍに応じて０〜２の整数を表す。上記アルキル基等の有機基における水素原子の一部はハロゲン原子に置換されていてもよく、上記アルキル基等の有機基における炭素−炭素結合間には酸素原子が挿入されていてもよい。
【００３９】
この８−オキシキノリン系錯体の金属原子Ｍとしては、リチウム、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、鉛、ジルコニウム、マンガン、ルテチウムなどがある。これらの中でも、高い蛍光量子収率を有するベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウムを中心金属として有する錯体が好ましく使用することができる。
【００４０】
ゲスト化合物（Ｂ）としては、Ｔｇが１００℃以上で、正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。このゲスト化合物（Ｂ）としては芳香族性環を有する化合物（以下、アリール系化合物という、また、芳香族性環基をアリール基という）が好ましく、特に２以上の芳香族性環を有するアリール系化合物から選択されることが好ましい。
【００４１】
芳香族性環が２個以上縮合した縮合多環化合物では芳香族性環を２個以上有するものとする。２以上の芳香族性環を有するゲスト化合物としては、具体的には、たとえば、ビフェニル、テルフェニル、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、フェナントレン、フェナレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ベンゾフェナントレン、ジベンゾフェナントレン、ベンズアントラセン、ジベンズアントラセン、ベンゾナフタセン、コロネンなどの芳香族炭化水素やその誘導体、トリアリールアミン類、ポリアリールポリアミン類などのアリールアミン系化合物やその誘導体、などのアリール系化合物を挙げることができる。
【００４２】
上記芳香族炭化水素としては、環の数が２以上（特に２〜６）の縮合多環式または環の数が２以上（特に２〜６）の環集合式の芳香族炭化水素が好ましい。その誘導体としては、芳香族炭化水素の１個以上の水素原子が、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）、単環または多環の複素環式化合物から水素原子を除いた１価の基などの置換基で置換された化合物がある。
【００４３】
さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、その１個以上の水素原子が単環芳香族炭化水素から水素原子を除いた１価の基（フェニル基など）などの置換基を有する誘導体であってもよい。上記置換基におけるアリール基やアルキル基等もまた上記のような置換基を有していてもよい。上記芳香族炭化水素における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、１価の芳香族性複素環基などであって、その炭素数が１２以下の有機基、およびハロゲン原子が好ましい。最も好ましい置換基は炭素数４以下のアルキル基である。
【００４４】
さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子等で置換されていてもよいフェニル基もまた好ましい置換基である。
【００４５】
前記アリールアミン系化合物とは、アリール基が結合した窒素原子を１個以上有する化合物をいい、窒素原子の３個の結合手のすべてが１価または多価のアリール基に結合している化合物が好ましい。トリアリールアミン類はアリール基が３個結合した窒素原子を１個有する化合物であり、ポリアリールポリアミン類はこのような窒素原子を２個以上有する化合物であり、すべての窒素原子のすべての結合手はアリール基に結合していることが好ましい。多価のアリール基としては２価または３価のアリール基が好ましい。
【００４６】
アリールアミン系化合物におけるアリール基としては前記した芳香族炭化水素やその誘導体から芳香族性環に結合した水素原子の１個を除いた１価のアリール基や２個以上の水素原子を除いた多価のアリール基、および１〜３価のベンゼン環が好ましい。また、アリールアミン系化合物における複数のアリール基は異なっていてもよい。本発明においてアリールアミン系化合物としてはアリール基が結合した窒素原子を２〜１０個有するポリアリールポリアミン類が好ましく、特に２〜６個の窒素原子を有するポリアリールポリアミン類が好ましい。
【００４７】
ポリアリールポリアミン類においては、２個以上の窒素原子を連結する多価のアリール基を少なくとも１個有する。多価のアリール基としては、たとえば、２個の窒素原子を連結する２価のアリール基や３個の窒素原子を連結する３価のアリール基がある。ポリアリールポリアミン類としては２個の窒素原子を連結する２価のアリール基を１個以上有する化合物が好ましい。２価のアリール基としては、フェニレン基が２個以上連結した２価の基（ビフェニル−４，４’−ジイル基などのポリフェニル−ジイル基）やフェニレン基が好ましい。２価のアリール基としては、特にｐ−フェニレン基の数が２〜５（特に２または３）のポリ−ｐ−フェニレン基が好ましい。ポリアリールポリアミン類はさらに窒素原子に結合した１価のアリール基を１個以上有する。ポリアリールポリアミン類における１価のアリール基としては、フェニル基、４−ビフェニリル基、１−ナフチル基、９−フェナントリル基が好ましい。これら１価〜多価のアリール基には前記したような置換基が結合していてもよく、その置換基としては炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子が好ましい。
【００４８】
ゲスト化合物（Ｂ）としてはポリアリールポリアミン類が好ましい。ゲスト化合物（Ｂ）として特に好ましい化合物は、ポリアリールポリアミン類の範疇の化合物である、下記式（２）で表される化合物および下記式（５）で表される化合物である。以下、これら化合物を化学式の番号を付して、それぞれ化合物（２）、化合物（５）という。なお、以下記載において、番号で特定化された化学式で表される化合物や有機基も同様とする。
【００４９】
【化２】
【００５０】
ただし、式（２）において、Ｘは下記式（３）で表されるフェニル基を表し、Ｙは下記式（３）で表されるフェニル基または下記式（４）で表される１−ナフチル基を表し、４個のＸ、２個のＹはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００５１】
【化３】
【００５２】
（上記式（３）、（４）中のＲ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｑは０〜４の整数を表し、ｑが２〜４の場合複数のＲ２は互いに異なっていてもよい。）。
【００５３】
【化４】
【００５４】
ただし、式（５）において、Ｘは下記式（３）で表されるフェニル基を表し、Ｚは下記式（６）で表される９−フェナントリル基を表し、ｎは１〜５の整数を表し、２個のＸ、２個のＺはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００５５】
【化５】
【００５６】
（上記式（３）、（６）中のＲ１、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｒは０〜４の整数を表し、ｒが２〜４の場合複数のＲ３は互いに異なっていてもよい。ｓは０〜４の整数を表し、ｓが２〜４の場合複数のＲ４は互いに異なっていてもよい。）。
【００５７】
化合物（２）は、トリス（４，４’−ビフェニリレン）テトラアミンの誘導体であり、Ｘは置換基を有していてもよいフェニル基であるフェニル基（３）を、Ｙはフェニル基（３）または置換基を有していてもよい１−ナフチル基であるナフチル基（４）を表す。フェニル基（３）における置換基（Ｒ１）の数ｐは０〜３の整数であり、ｐが１の場合は４位、ｐが２の場合は３位と４位、ｐが３の場合は３位と４位と５位に、置換基が結合することが好ましい。ｐは０または１であることが好ましい。ｐが２または３の場合、複数の置換基（Ｒ１）は異なっていてもよい。ナフチル基（４）における置換基（Ｒ２）の数ｑは０〜４の整数であり、ｑが１以上の場合置換基は３位〜６位のいずれか１以上に結合し、ｑが１または２の場合置換基は４位と５位のいずれかまたは両方に結合することが好ましい。ｑは０〜２が好ましく、特に０または１が好ましい。ｑが２〜４の場合、複数の置換基（Ｒ２）は異なっていてもよい。
【００５８】
化合物（２）における４個のＸは互いに異なっていてもよく、特に両末端側の窒素原子に結合したＸとビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸとは異なっていてもよい。両末端側の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であるかモノ置換フェニル基であることが好ましく、ビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であることが好ましい。２個のＹもまた異なっていてもよいが、いずれもフェニル基（３）であるか、いずれもナフチル基（４）であることが好ましい。
【００５９】
化合物（５）におけるｎは１〜５の整数を表し、２または３であることが好ましく、特に２が好ましい。ｎが１の化合物（５）は１，４−フェニレンジアミンの誘導体であり、ｎが２以上の場合は（ポリｐ−フェニレン）ジアミンの誘導体である。ｎが２の場合は４，４’−ビフェニリレンジアミン（すなわち、ベンジジン）の誘導体である。
【００６０】
化合物（５）におけるＸは上記と同じフェニル基（３）であり、化合物（５）において好ましいフェニル基（３）も化合物（２）におけるものと同様である。Ｚは置換基を有していてもよい９−フェナントリル基であるフェナントリル基（６）を表す。フェナントリル基（６）における置換基（Ｒ３）、置換基（Ｒ４）の数ｒ、ｓはそれぞれ０〜４の整数であり、ｒが１または２の場合置換基（Ｒ３）は６位と７位の一方または両方に結合することが好ましく、ｓが１または２の場合置換基（Ｒ４）は２位と３位の一方または両方に結合することが好ましい。ｒ、ｓはそれぞれ０〜２の整数が好ましい。置換基（Ｒ３）が複数存在する場合はそれらは異なっていてもよく、置換基（Ｒ４）が複数存在する場合もそれらは異なっていてもよい。２個のＺは異なっていてもよいが、同一のフェナントリル基（６）であることが好ましい。２個のＺはいずれも置換基を有しない９−フェナントリル基であることが最も好ましい。
【００６１】
上記化合物（２）、化合物（５）における置換基であるＲ１〜Ｒ４は１価の基であり、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）が好ましい。上記シクロアルキル基、アリール基、芳香性複素環基などの環にはアルキル基等の置換基を有していてもよい。また、上記アルキル基等の有機基の炭素数は１２以下が好ましい。
【００６２】
Ｒ１〜Ｒ４としては、具体的にはたとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、アリル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、メチルチオ基、フェニル基、４−メチルフェニル基、メトキシフェニル基、フェニルメチル基、２−フェニルエチル基、フェノキシ基、フェニルチオ基、モノエチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基、アセチル基、ベンジル基などが挙げられる。置換基としては特に炭素数４以下のアルキル基が好ましい。
【００６３】
ゲスト化合物（Ｃ）としては、そのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物であり、上記ホスト化合物（Ａ）とゲスト化合物（Ｂ）と組み合わされた場合に発光する発光性色素である。ゲスト化合物（Ｃ）としてはこの特性を有する化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。
【００６４】
このゲスト化合物（Ｃ）としては、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−ピランなどのスチリルベンゼン系色素、オキサゾール系色素、ペリレン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素などのレーザー用色素、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体などの縮合多環芳香族炭化水素系化合物、キナクリドン誘導体、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物などの蛍光増白剤として使用される蛍光性色素、金属キレート化オキシノイド化合物などがある。ゲスト化合物（Ｃ）は、有機ＥＬ素子の目的とする発光色に応じてこのような化合物から選択することができ、またこのような化合物を複数種併用して発光色を調節することができる。
【００６５】
本発明における好ましい発光層はこれらホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む組成物からなり、発光層内でこれら化合物は通常均一に混合された状態にある。発光層にはこれら化合物以外の化合物を含んでいてもよいが、通常これら化合物のみ（ただし、各化合物は２種以上含まれていてもよい）からなる。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｂ）の量は１〜６０モル％が好ましく、特に３〜５０モル％が好ましい。最も好ましいゲスト化合物（Ｂ）の量は１０〜４０モル％である。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｃ）の量は０．００１〜４０モル％が好ましく、特に０．０１〜２０モル％が好ましい。
【００６６】
ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む発光層は、あらかじめ混合されたこれら化合物の混合物から形成されてもよく、発光層形成時にこれら化合物が混合されて形成されてもよい。たとえば、スピンコート法で発光層を形成する場合、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む溶液を用いて発光層を形成することができる。たとえば、真空蒸着法発光層を形成する場合には、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）をそれぞれ含む３つのボートから各化合物を昇華させてこれら化合物を含む発光層を形成することができ、またこれら化合物の混合物を含む１つのボートからこれら化合物を昇華させて発光層を形成することができる。これら３種の化合物の２種の混合物と残りの化合物から発光層を形成することもできる。
【００６７】
本発明有機ＥＬ素子は上記発光層を陽極層と陰極層の間に有し、かつ前記正孔輸送性層を発光層と陽極層との間に有する有機ＥＬ素子である。以下、本発明有機ＥＬ素子を図面を用いて説明する。
【００６８】
図１は本発明の有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図であり、図２は本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図である。
【００６９】
図１に示す有機ＥＬ素子は、基板１、陽極層２、正孔輸送層３、発光層４、陰極層５がこの順に積層された構造を有する。図２に示す有機ＥＬ素子は、図１に示した基本構造に加えて、陽極層２と正孔輸送層３との間に陽極界面層６が設けられ、発光層４と陰極層５の間に発光層４側に電子輸送層７が、陰極５側に陰極界面層８が設けられている。
【００７０】
基板１は、有機ＥＬ素子の支持体であり、ガラス、プラスチックフィルム等の透明な基板が一般的には使用される。プラスチックの場合には、ポリカーボネート、ポリメタアクリレート、ポリサルホンなどがある。
【００７１】
陽極層２は透明電極層であることが好ましく、基板１の上に設けられる。この透明電極層としては、通常、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜や錫酸化物の薄膜から構成される。また、仕事関数の大きい銀、金等の金属、ヨウ化銅などの無機導電性物質、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などの材料からなる薄膜で構成されてもよい。
【００７２】
この陽極層の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法等により行われることが一般的であるが、導電性高分子の場合には適当なバインダーとの溶液を基板上に塗布したり、電解重合により直接基板上に薄膜を作製することができる。透明電極層の膜厚は、必要とする透明性に依存するが、可視光の透過率が６０％以上、好ましくは８０％以上であり、この場合の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍである。
【００７３】
図１や図２に示す構成では発光層４は正孔輸送層３の上に設けられる。この発光層４は前述のホスト化合物（Ａ）と２種のゲスト化合物（Ｂ）、（Ｃ）を含む発光層であることが好ましい。発光層４の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは、２０〜８０ｎｍである。この発光層４の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法等の種々の方法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。ホスト化合物と２種のゲスト化合物を混合する方法は、真空蒸着法では、ある一定割合で混合した材料を単一のボートやるつぼから昇華させる方法、複数のボートから複数の材料を別々に昇華させる方法などが適用できる。スピンコート法では、溶媒中に複数の材料を一定割合で溶解して製膜することが好ましい。
【００７４】
陰極層５の材料としては、公知の有機ＥＬ素子用の陰極材料も含め種々の材料が使用できる。たとえば、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム等がある。
【００７５】
陰極層５の作製方法としては、真空蒸着法、イオン化蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無い均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法が好ましい。陰極の膜厚は、通常１０〜１０００ｎｍであり、好ましくは５０〜３００ｎｍである。
【００７６】
図１に示すように、正孔輸送層３が陽極層２に接している場合は、この正孔輸送層３が正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）である。この場合の正孔輸送層３は前記のように５質量％以上の高分子化合物を含みかつ最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である層である。一方、図２に示すように、陽極界面層６が陽極層２に接している場合はこの陽極界面層６が正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）である。この場合の陽極界面層６は前記のように５質量％以上の高分子化合物を含みかつ最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である層である。後者の場合の正孔輸送層３は正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）でなくてもよく、好ましくは高分子化合物を含まない正孔輸送層である。以下この図２で示す構造の有機ＥＬ素子における正孔輸送層について説明する。
【００７７】
図２に示す正孔輸送層３に用いる正孔輸送材料としては、陽極界面層６からの正孔注入障壁が低く、さらに正孔移動度が高い材料が使用できる。このような正孔輸送材料としては、前記の従来正孔輸送層や陽極界面層の材料として知られた公知の正孔輸送性化合物を使用しうる。特に前述のポリアリールポリアミン類が好ましい。ＴＰＤ、ＮＰＤ、ＰＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ等の芳香族ジアミン系化合物、ヒドラゾン化合物などを使用することができる。特に前記ポリアリーレンポリアミン類が好ましい。また、前記したポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールなどの正孔輸送性の高分子化合物やその他ポリシランのような正孔輸送性の高分子化合物も使用することができる（Appl.Phys.Lett.,59,2760(1991)）。これらの正孔輸送性の化合物は２種以上併用することができる。
【００７８】
正孔輸送性の化合物としては、上記有機物質だけではなく無機物質も使用することができる。無機物質としては、金属カルコゲン化物、金属ハロゲン化物、金属炭化物、ニッケル酸化物、鉛酸化物、銅の沃化物、鉛の硫化物等のｐ型化合物半導体、ｐ型水素化非晶質シリコン半導体、ｐ型水素化非晶質炭化シリコン半導体等がある。これらの正孔輸送材料は２種以上併用することができ、また有機物質の正孔輸送材料と併用することもできる。
【００７９】
図２に示す正孔輸送層３において、その耐熱性や薄膜均一性を向上させるために、正孔のトラップとなりにくい高分子化合物をバインダーとして正孔輸送輸送材料と混合して使用することもできる。このようなバインダーとしては、前記した正孔輸送性の高分子化合物や正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物を使用しうる。バインダーの含有量は、正孔移動度を低下させない１０〜５０質量％が好ましい。
【００８０】
有機物質、無機物質いずれを使用した場合においても正孔輸送層の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは２０〜８０ｎｍである。この正孔輸送層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００８１】
電子輸送層７は、発光層４と陰極層５との間に必要に応じて設けることができる。この電子輸送層７の電子輸送性物質としては、電子親和力が大きく電子の移動度が大きい物質が使用される。このような条件を満たす物質としては、シクロペンタジエン誘導体（特開平２−２８９６７５号公報）、オキサジアゾール誘導体（特開平２−２１６７９１号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−２４５０８７号公報）、ｐ−フェニレン化合物（特開平３−３３１８３号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、トリアゾール誘導体（特開平７−９０２６０号公報）などが挙げられる。
【００８２】
陰極界面層８を、電子輸送層７と陰極層５との間に、必要に応じて設けることもできる。この界面層を設けることにより、駆動電圧の低減や発光効率の向上、長寿命化を達成することができる。この陰極界面層８は陰極層５からの電子注入を容易にする効果や陰極層との密着性をあげる効果がある。
【００８３】
このような陰極界面層８の材料としては、フッ化リチウム（Appl.Phys.Lett.,70,152(1997)）に代表されるアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化リチウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物がある。このような材料がそれ自体絶縁体である場合には、使用する膜厚は、通常５ｎｍ以下の薄膜であり、好ましくは、２ｎｍ以下とすることにより陰極層からの電子のトンネル注入が可能となると考えられる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のβ−ジケトン錯体などの有機物も陰極界面層８の材料として使用できる。
【００８４】
これら電子輸送層７、陰極界面層８の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００８５】
本発明の有機ＥＬ素子は、図１や図２に示した構造に限られるものではなく、有機ＥＬ素子として機能する範囲であれば、前記の層自体が複数の層で形成されていたり、それらの間にさらに他の層を挟んだりしてもよい。これらの層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子においては、大気中における保存安定性、駆動安定性を確保するために、高分子膜や無機保護膜をコーティングしたりガラス封止により大気中の酸素や水分から遮断することが好ましい。ただし、封止空間に、少量の酸素を含有することは、短絡抑制効果を有して好ましい。また、封止空間には、捕水剤を封入することも好ましい。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子は、全面発光体として使用して、液晶表示素子のバックライトや壁面照明素子として使用することができ、またパターニングして画素を形成してディスプレイとして使用することができる。
【００８８】
【実施例】
以下、本発明の具体的な態様を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、有機ＥＬ素子の評価法は、後述の評価結果の項に記載する。
【００８９】
例１（実施例）
ガラス基板上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極層２（シート抵抗７Ω／□）を形成した。下記式（８）で表されるＰＰＤ（以下化合物（８）という）とポリビニルカルバゾールを質量比１：２でジクロロメタンに溶解した溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して１５ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。次に陽極界面層６上に真空蒸着法により、化合物（８）を厚さ６０ｎｍに蒸着して、正孔輸送層３を形成した。
【００９０】
次いで、下記式（７）で表される化合物であるＡｌｑ（ホスト化合物（Ａ））、化合物（８）（ゲスト化合物（Ｂ））および下記式（９）で表されるクマリン５４５Ｔ（ゲスト化合物（Ｃ））をそれぞれ異なるボートを用いて膜厚３０ｎｍに共蒸着して発光層４を形成した。得られた発光層における化合物（８）の濃度は３０モル％、クマリン５４５Ｔの濃度は１．０モル％であった。
【００９１】
次いで、発光層４上にＡｌｑを３０ｎｍ蒸着して電子輸送層７とし、さらに電子輸送層７上に陰極界面層８としてＬｉＦの層０．５ｎｍ、次いで陰極層５としてアルミニウム層２００ｎｍを順に真空蒸着して有機ＥＬ素子を作製した。このときの真空度は８．０×１０−６トールであった。得られた素子に対して、後述の方法で寿命測定を行った。
【００９２】
なお、上記陽極界面層６のＬＵＭＯは２．３ｅＶであった。また、化合物（８）のＴｇは１４７℃でその正孔易動度はＡｌｑより大きく、クマリン５４５ＴのバンドギャップはＡｌｑのバンドギャップより小さい。
【００９３】
【化６】
【００９４】
例２（実施例）
例１における発光層４の構成を変える以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、Ａｌｑおよびクマリン５４５Ｔをそれぞれ異なるボートを用いて膜厚３０ｎｍに共蒸着して発光層４を形成した（化合物（８）を使用せず）。発光層４におけるクマリン５４５Ｔの濃度は１．０モル％とした。
【００９５】
例３（実施例）
例１における発光層４の構成を変える以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、発光層４中の発光性色素としてクマリン５４５Ｔの代りに、下記式（１０）で表される化合物（ＤＣＪＴＢ）を２モル％を用いたこと以外は、例１と同じ材料を使用して発光層４を形成した（化合物（８）の濃度は３０モル％）。なお、ＤＣＪＴＢはそのバンドギャップがホスト化合物Ａｌｑのバンドギャップより小さい発光性色素である。
【００９６】
【化７】
【００９７】
例４（比較例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、下記式（１１）で表される繰り返し単位を有するテトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（ＰＴＰＤＥＫ）を溶解したシクロヘキサノンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層（ＰＴＰＤＥＫのみ）のＬＵＭＯの値は２．０ｅＶである。
【００９８】
【化８】
【００９９】
例５（実施例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、下記式（１２）で表される化合物（ＴＰＤ）と前記テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（ＰＴＰＤＥＫ）を質量比２：１で溶解したシクロヘキサノンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．４ｅＶである。
【０１００】
【化９】
【０１０１】
例６（比較例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、化合物（８）とポリビニルカルバゾールを質量比９７：３で溶解したジクロロメタンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して１５ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．４ｅＶである。
【０１０２】
例７（実施例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、前記式（１２）で表される化合物（ＴＰＤ）とポリビニルカルバゾールを質量比１：１で溶解したジクロロメタンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．３ｅＶである。
【０１０３】
（評価結果）
例１〜７において、前記した有機ＥＬ素子の評価を行った結果を表１に示す。また、各例における陽極界面層中の高分子化合物の割合（質量％）とＬＵＭＯの値（ｅＶ）も表１に示す。有機ＥＬ素子の評価は、８５℃、１／６４ｄｕｔｙパルス駆動（７０Ｈｚ、選択時１５０ｍＡ／ｃｍ２、非選択時−１０Ｖ印加）、窒素雰囲気中で、輝度半減までの時間（寿命と称す）を測定し、この寿命の長さ（時間；ｈｒ）で評価し表１に示す。また、短絡抑制、リーク電流の指標として、寿命測定後の−２０Ｖ電圧印加時の電流密度の値を測定した。その値をリーク電流（ｍＡ／ｃｍ２）として表１に示す。この値が小さいほど、リーク電流は少ないことを意味している。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
【発明の効果】
本発明により、発光特性および寿命特性が改善された有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図。
【符号の説明】
１：基板
２：陽極層
３：正孔輸送層
４：発光層
５：陰極層
６：陽極界面層
７：電子輸送層
８：陰極界面層
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光特性および寿命特性が改善された有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ素子は、高速応答性、視認性、輝度などの点に優れるため盛んに研究が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入され、発光層中でそれらが再結合し、励起子が生成する。そのエネルギーが発光物質に移動し発光する。発光層が、ホスト化合物と発光性色素のゲスト化合物で構成される場合は、ホスト化合物に励起子が生成し、さらにゲスト化合物に移動して発光性色素の発光を得ることができる。このホスト化合物とゲスト化合物の組み合わせとしては、様々の高蛍光量子収率、高燐光量子収率の色素の組み合わせが知られている。
【０００４】
有機ＥＬ素子では、発光時間とともに輝度低下が起こることが知られ、この輝度低下速度を抑制し、素子寿命を向上させることが重要な課題である。また、有機ＥＬ素子は、一般に薄膜で構成される素子のため、陽極層と陰極層の間の短絡やリーク電流が表示欠陥や短寿命化につながりやすい。
【０００５】
素子寿命を向上させる方法としては、正孔輸送層に耐熱性の高い材料を用いたり、発光層に長寿命の発光性色素（ルブレンなど）をゲスト化合物としてドープする方法などが研究されている。また、発光層のホスト化合物中に複数種類のゲスト化合物を含有させて、高発光効率化や長寿命化を行う方法も開発されている(特許文献１〜３参照）。しかしながら、高発光効率の素子であっても、輝度半減寿命が短いものや定電流駆動中の電圧上昇が大きいものもある。
【０００６】
また、短絡抑制法として、陽極層表面に高分子化合物を用いることが知られている（非特許文献１参照）。しかしながら、この方法を用いても、まだ長寿命化は不充分であり、大幅な改善が望まれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１３４７８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０６２７７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３８１４０号公報
【非特許文献１】
J.Kido, Appl. Phys. Lett., 761(1992)
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記電圧上昇が大きいことと、輝度低下が速いことの原因の１つが、発光層のホスト化合物上のキャリアの蓄積と発光層の耐熱性の低さであると考えられる。例えば発光層のホスト化合物にＡｌｑを用いた場合、Ａｌｑは、正孔輸送性より、電子輸送性が優性（電子の移動度：５．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、正孔の移動度：８．０×１０−８ｃｍ２／Ｖｓ）であるため、注入された正孔が１つのＡｌｑ分子上に留まりやすく、ホスト化合物の劣化へとつながる。これが、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。
【０００９】
上記のホスト化合物の劣化はＡｌｑに限られるものではなく、他のホスト化合物においても同様の劣化が起こり、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。したがって、ホスト化合物の劣化原因となるキャリアの滞留および蓄積を抑制すれば、輝度半減寿命を向上させ、駆動電圧の上昇を抑えることができると考えられる。
【００１０】
また、陽極層表面に高分子化合物の薄膜層を形成して短絡やリーク電流を抑制する従来の方法が素子の長寿命化に充分寄与しなかった原因は、下記正孔輸送層や陽極界面層のキャリアの注入や輸送特性が充分に考慮されていなかったことによると考えられる。有機ＥＬ素子において、陽極層と発光層の間には正孔輸送層が設けられることが少なくない。さらに、正孔輸送層と陽極層の間に陽極界面層（または陽極バッファ層）と呼ばれる薄膜層が設けられることもある。したがって、これら正孔輸送層や陽極界面層に被覆性が高くかつ発光層の劣化を抑制できる高分子化合物を用いることにより、長寿命化が達成できると考えられる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、陽極層に接する正孔輸送層や陽極界面層に高分子化合物を用い、かつその層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上とすることにより、短絡抑制と長寿命化が両立できることを見いだした。本発明はこれを要旨とする下記発明である。
【００１２】
陽極層、陰極層、該陽極層と該陰極層との間に存在する発光層、および該発光層と該陽極層との間に存在する正孔輸送性の薄膜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、陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層が５質量％以上の高分子化合物を含みかつ該薄膜層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１３】
上記本発明の有機ＥＬ素子において正孔輸送性の薄膜層の高分子化合物は正孔輸送性高分子化合物であってもよく、正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物であってもよい。後者の場合、正孔輸送性の薄膜層はその高分子化合物と正孔輸送性の低分子化合物を含む。
【００１４】
また、上記本発明の有機ＥＬ素子における発光層は従来公知の発光性有機化合物を含む発光層からなっていてもよいが、特に長寿命で発光効率の高い発光層であることが好ましい。そのような発光層としては、ホスト化合物、ガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度が該ホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなる第１のゲスト化合物、およびそのバンドギャップが該ホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる第２のゲスト化合物の３成分をを含む発光層が好ましい。
なお、以下「最低空軌道（lowest unoccupied molecular orbital）」を「ＬＵＭＯ」と略称する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
前記したように、素子劣化原因の１つは発光層での正孔の蓄積であると考えられる。したがって、このキャリア蓄積を容易に解放できれば素子の劣化を抑制することができると考えられる。また、前記のように陽極層を充分に被覆することができれば短絡を防止し素子の長寿命化を達成できると考えられる。本発明における陽極層と接する正孔輸送性の薄膜層はこれらの機能のいずれをも達成することができると考えられる。
【００１６】
このメカニズムをパルス駆動で発光させたケースを用いて説明する。パルス駆動中では、電極間にバイアスが印加されない期間や、発光時と逆方向のバイアスが印加される期間が存在する。その期間に陽極側から電子が注入されやすいかどうかを決めているのがＬＵＭＯのレベルであると考えられる。ＬＵＭＯの値が大きい場合、発光時と逆方向のバイアスが印加される期間中、電子は注入されやすく、したがって、発光層に蓄積された正孔は解放されやすい。また、ＬＵＭＯの値が小さい場合、その期間中、電子は注入されにくく、発光層に蓄積された正孔は解放されにくい。本発明では正孔輸送性の薄膜層のＬＵＭＯの値が大きい（２．１ｅＶ以上）ことより、したがって、発光層の劣化が有効に抑制されると考えられる。
【００１７】
なお、このＬＵＭＯの値は、有機ＥＬ素子業界で標準的に使用される、大気下光電子分光（ＡＣ−１：理研計器社製）で測定した仕事関数値を最高被占軌道（ＨＯＭＯ；highest occupied molecular orbital）とし、ＵＶの吸収スペクトル吸収端のエネルギーをバンドギャップ値として、ＨＯＭＯの値からバンドギャップを差し引いた値として算出される値である。
【００１８】
これらの劣化抑制効果を更に引き出すためには、発光層中にキャリア蓄積抑制を目的としてホスト化合物を上まわる正孔輸送性を持つ物質をゲスト化合物としてホスト化合物と併用することが有効であり、さらに、このゲスト化合物は、キャリア移動を担うため、耐熱性を考慮することが重要で、耐熱性の高い化合物を使用することが好ましい。また、ホスト化合物にキャリアが滞留、蓄積することを抑制することからホスト化合物を発光させることは好ましくなく、上記ゲスト化合物もキャリア移動を担うためのものであってそれ自身を発光させることは好ましくない。
【００１９】
したがって、これらとは別に発光性物質を併用することが好ましく、その発光性物質としてそのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい発光性物質を第２のゲスト化合物として使用し、ホスト化合物や上記ゲスト化合物（第１のゲスト化合物）の発光を抑制することが好ましい。以下、上記のホスト化合物をホスト化合物（Ａ）、上記の第１のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）、上記の第２のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｃ）ともいう。
【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子の上記好ましい発光層の構成は、正孔輸送性の薄膜層と合わせて用いることでより優れた特性を発揮することができ、また高温での駆動寿命においても優れた特性を得ることができる。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも、陽極層、陰極層、該陽極層と該陰極層との間に存在する発光層、および該発光層と該陽極層との間に存在する正孔輸送性の薄膜層を有する。正孔輸送性の薄膜層（以下、正孔輸送性層という）は陽極層に接する薄膜層であり、正孔輸送層が陽極層に接する構造の場合はその正孔輸送層であり、正孔輸送層と陽極界面層が存在し陽極界面層が陽極層に接する構造の場合はその陽極界面層である。本発明の有機ＥＬ素子は上記の層以外の層が存在していてもよく、たとえば、発光層と陰極層との間に電子輸送層が存在していてもよく、さらに電子輸送層と陰極層の間に陰極界面層が存在していてもよい。
【００２２】
本発明において、正孔輸送性層は５質量％以上の高分子化合物を含む。高分子化合物が正孔輸送性の高分子化合物である場合は、正孔輸送性層はその正孔輸送性高分子化合物のみからなっていてもよい。この場合、正孔輸送性層における高分子化合物の含有量の上限は１００質量％（すなわち、全量）である。高分子化合物が正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物である場合は、正孔輸送性層はその高分子化合物と正孔輸送性の低分子化合物とを含む。
【００２３】
これら正孔輸送性層における高分子化合物の含有量は５質量％以上であることが必要であり、好ましくは２５質量％以上である。なお、高分子化合物が正孔輸送性の高分子化合物である場合であっても正孔輸送性層はその高分子化合物以外に正孔輸送性の低分子化合物を含んでいてもよい。高分子化合物が正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物である場合は、正孔輸送性層は正孔輸送性の低分子化合物を５質量％以上含むことが好ましく、特に１０〜７５質量％含むことが好ましい。
【００２４】
本発明において、正孔輸送性層のＬＵＭＯの値は２．１ｅＶ以上である。その上限は特に限定されるものではないが、現時点で容易に入手し得る材料から構成する場合、３．５ｅＶ程度である。正孔輸送性層のＬＵＭＯの値は、上記高分子化合物の選択により、また上記高分子化合物と上記低分子化合物のそれぞれの種類やそれらの組み合わせ割合などにより、様々に変化させることができる。
【００２５】
正孔輸送性層の厚さは１〜２００ｎｍであることが好ましく、特に１〜４０ｎｍであることが好ましい。また、正孔輸送性層が陽極界面層である場合は１〜４０ｎｍであることが好ましく、正孔輸送性層が正孔輸送層である場合は２０〜２００ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
正孔輸送性層における上記高分子化合物や正孔輸送性の低分子化合物は耐熱性の高い化合物であることが好ましく、具体的にはガラス転移温度が高い化合物が好ましい。好ましくは、ガラス転移温度が１００℃以上、特に１３０℃以上の化合物を用いることが好ましい。このような耐熱性の高い化合物を用いることにより、耐熱性の高い有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２７】
正孔輸送性層における上記高分子化合物としては、上記のように、正孔輸送性高分子化合物や正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物が使用される。これら高分子化合物としては、ベンゼン環、チオフェン環などの芳香族性環を主鎖や側鎖に有する高分子化合物が好ましい。芳香族性環としては、ベンゼン環などの単環、ナフタレン環などの縮合多環、ビフェニル環などの環集合式の環などがある。さらに好ましくは、芳香族性環が結合した第３級窒素原子を主鎖や側鎖に有する高分子化合物が好ましい。たとえば、窒素原子の結合手がすべて芳香族性環に結合したポリアリーレンポリアミンの残基を主鎖に有する縮重合系ポリマーや該残基を側鎖に有するビニルポリマーがある。具体的にはたとえば、テトラフェニルベンジジンの両末端のフェニル基の４位を結合手とする２価の含窒素アリーレン基を含む芳香族ポリエーテルスルホン類や芳香族ポリカーボネート類、テトラフェニルベンジジンの片末端のフェニル基の４位を結合手とする１価の含窒素アリール基を有するメタクリレート類などのビニルモノマーの重合単位を含むビニルポリマーなどがある。また、３，４−ジフェニルオキサジアゾールの両末端のフェニル基の４位を結合手とする２価のオキサジアゾール基含有アリーレン基を含む芳香族ポリエーテルスルホン類や芳香族ポリカーボネート類、３，４−ジフェニルオキサジアゾールの片末端のフェニル基の４位を結合手とする１価の残基を有するメタクリレート類などのビニルモノマーの重合単位を含むビニルポリマーなどがある。
【００２８】
高分子化合物としては、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルフォネート（ＰＥＤＯＴ）、ポリメタクリレートなどのビニルポリマー、および、芳香族ポリカーボネート、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリエーテル、芳香族ポリエーテルケトン、芳香族ポリエーテルスルホン、芳香族ポリエステルなどの芳香族縮重合系ポリマーが好ましい。芳香族縮重合系ポリマー中の少なくとも一部の繰り返し単位としては上記のような芳香族性環が結合した第３級窒素原子を含む繰り返し単位であることが好ましく、たとえば、テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリレンエーテルスルホン、テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（以下「ＰＴＰＤＥＫ」と略称する）などがある。
【００２９】
正孔輸送性の低分子化合物としては、従来正孔輸送層や陽極界面層の材料として知られた公知の正孔輸送性化合物を使用しうる。低分子の正孔輸送性化合物としては、後述ゲスト化合物（Ｂ）が好ましいがこれに限られず、たとえばガラス転移温度が１００℃以下の化合物も使用できる。低分子の正孔輸送性化合物としては、特に後述ポリアリールポリアミン類が好ましい。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＴＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＮＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェナントリル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＰＰＤ」と略称する）、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下「ＭＴＤＡＴＡ」と略称する）等の芳香族ポリアミン系化合物などがある。その他、特開平２−３１１５９１号公報で示されているヒドラゾン化合物が使用することができる。これらの正孔輸送性の低分子化合物は２種以上併用することができる。
【００３０】
本発明において正孔輸送性層を形成する方法に特に制限はないが、高分子化合物と所望により低分子化合物を溶媒中に溶解し、その溶液を用いてスピンコート法、インクジェット法、スプレーコート法などを用いて塗膜を形成し、溶媒を蒸発除去して薄膜層とする方法が好ましい。
【００３１】
前記のように、本発明の有機ＥＬ素子における発光層は、少なくとも、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の３成分を含む発光層であることが好ましい。発光層にはこれら各成分を２種以上含んでいてもよい。たとえば、２種以上のゲスト化合物（Ｂ）を含んでもよく、２種以上のゲスト化合物（Ｃ）を含んでいてもよい。ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の各化合物はいずれも蛍光性または燐光性を有し量子収率が高いことがより好ましい。しかし、本発明有機ＥＬ素子のこれら３成分を含む発光層において実際に発光する化合物は実質的にゲスト化合物（Ｃ）のみである。
【００３２】
上記ゲスト化合物（Ｃ）は、ガラス転移温度が１００℃以上の化合物（以下、高Ｔｇ化合物ともいう）であってもよく、その正孔易動度はホスト化合物の正孔易動度より大きくてもよい。ゲスト化合物（Ｃ）が正孔輸送性でかつ高Ｔｇ化合物である場合は、ゲスト化合物（Ｂ）と区別し難い化合物となる。しかしその場合、本発明においては、ゲスト化合物（Ｂ）とゲスト化合物（Ｃ）との相対的なバンドギャップの相違や正孔易動度の相違などにより、発光層中で実際に発光する化合物をゲスト化合物（Ｃ）とし、実質的に発光しないゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）とする。
【００３３】
上記発光層において、ゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアをホスト化合物（Ａ）に蓄積させずにゲスト化合物（Ｃ）に移動させ、これにより発光層の駆動電圧上昇を抑え、輝度半減寿命を向上させる効果が発揮される。このようなゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアの移動を担うことより耐熱性が要求され、ゲスト化合物（Ｂ）は高Ｔｇ化合物であることよりこの耐熱性を有する。
【００３４】
ゲスト化合物（Ｃ）は、発光層において実質的に発光する化合物であり、ホスト化合物やゲスト化合物（Ｂ）からのキャリアの移動を受けて発光する。ホスト化合物の発光を抑制するためにゲスト化合物（Ｃ）のバンドギャップはホスト化合物のバンドギャップよりも小さくする必要がある。このゲスト化合物（Ｃ）の使用により発光に伴う電圧上昇を抑制し、輝度半減寿命を向上させる効果を有する。
【００３５】
ホスト化合物（Ａ）として、使用可能な物質としては、蛍光量子収率の大きい物質が使用できる。例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾオキサゾール系、ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３６】
特に、金属キレート化オキシノイド化合物のなかでは、式（１）で示される８−オキシキノリン系錯体が好ましく使用できる。
【００３７】
【化１】
ただし、上記化学式において、Ａ１〜Ａ６は、独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、アリールアミン基、アラルキル基、アルキルアミノ基、または１価芳香族炭化水素基を、Ｍは金属原子を、ｍは金属原子Ｍの価数に応じて１〜３の整数を、Ｌはアルコキシ基またはアリールオキシ基を、ｋは金属原子Ｍの価数とｍに応じて０〜２の整数を表す。上記アルキル基等の有機基における水素原子の一部はハロゲン原子に置換されていてもよく、上記アルキル基等の有機基における炭素−炭素結合間には酸素原子が挿入されていてもよい。
【００３９】
この８−オキシキノリン系錯体の金属原子Ｍとしては、リチウム、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、鉛、ジルコニウム、マンガン、ルテチウムなどがある。これらの中でも、高い蛍光量子収率を有するベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウムを中心金属として有する錯体が好ましく使用することができる。
【００４０】
ゲスト化合物（Ｂ）としては、Ｔｇが１００℃以上で、正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。このゲスト化合物（Ｂ）としては芳香族性環を有する化合物（以下、アリール系化合物という、また、芳香族性環基をアリール基という）が好ましく、特に２以上の芳香族性環を有するアリール系化合物から選択されることが好ましい。
【００４１】
芳香族性環が２個以上縮合した縮合多環化合物では芳香族性環を２個以上有するものとする。２以上の芳香族性環を有するゲスト化合物としては、具体的には、たとえば、ビフェニル、テルフェニル、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、フェナントレン、フェナレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ベンゾフェナントレン、ジベンゾフェナントレン、ベンズアントラセン、ジベンズアントラセン、ベンゾナフタセン、コロネンなどの芳香族炭化水素やその誘導体、トリアリールアミン類、ポリアリールポリアミン類などのアリールアミン系化合物やその誘導体、などのアリール系化合物を挙げることができる。
【００４２】
上記芳香族炭化水素としては、環の数が２以上（特に２〜６）の縮合多環式または環の数が２以上（特に２〜６）の環集合式の芳香族炭化水素が好ましい。その誘導体としては、芳香族炭化水素の１個以上の水素原子が、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）、単環または多環の複素環式化合物から水素原子を除いた１価の基などの置換基で置換された化合物がある。
【００４３】
さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、その１個以上の水素原子が単環芳香族炭化水素から水素原子を除いた１価の基（フェニル基など）などの置換基を有する誘導体であってもよい。上記置換基におけるアリール基やアルキル基等もまた上記のような置換基を有していてもよい。上記芳香族炭化水素における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、１価の芳香族性複素環基などであって、その炭素数が１２以下の有機基、およびハロゲン原子が好ましい。最も好ましい置換基は炭素数４以下のアルキル基である。
【００４４】
さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子等で置換されていてもよいフェニル基もまた好ましい置換基である。
【００４５】
前記アリールアミン系化合物とは、アリール基が結合した窒素原子を１個以上有する化合物をいい、窒素原子の３個の結合手のすべてが１価または多価のアリール基に結合している化合物が好ましい。トリアリールアミン類はアリール基が３個結合した窒素原子を１個有する化合物であり、ポリアリールポリアミン類はこのような窒素原子を２個以上有する化合物であり、すべての窒素原子のすべての結合手はアリール基に結合していることが好ましい。多価のアリール基としては２価または３価のアリール基が好ましい。
【００４６】
アリールアミン系化合物におけるアリール基としては前記した芳香族炭化水素やその誘導体から芳香族性環に結合した水素原子の１個を除いた１価のアリール基や２個以上の水素原子を除いた多価のアリール基、および１〜３価のベンゼン環が好ましい。また、アリールアミン系化合物における複数のアリール基は異なっていてもよい。本発明においてアリールアミン系化合物としてはアリール基が結合した窒素原子を２〜１０個有するポリアリールポリアミン類が好ましく、特に２〜６個の窒素原子を有するポリアリールポリアミン類が好ましい。
【００４７】
ポリアリールポリアミン類においては、２個以上の窒素原子を連結する多価のアリール基を少なくとも１個有する。多価のアリール基としては、たとえば、２個の窒素原子を連結する２価のアリール基や３個の窒素原子を連結する３価のアリール基がある。ポリアリールポリアミン類としては２個の窒素原子を連結する２価のアリール基を１個以上有する化合物が好ましい。２価のアリール基としては、フェニレン基が２個以上連結した２価の基（ビフェニル−４，４’−ジイル基などのポリフェニル−ジイル基）やフェニレン基が好ましい。２価のアリール基としては、特にｐ−フェニレン基の数が２〜５（特に２または３）のポリ−ｐ−フェニレン基が好ましい。ポリアリールポリアミン類はさらに窒素原子に結合した１価のアリール基を１個以上有する。ポリアリールポリアミン類における１価のアリール基としては、フェニル基、４−ビフェニリル基、１−ナフチル基、９−フェナントリル基が好ましい。これら１価〜多価のアリール基には前記したような置換基が結合していてもよく、その置換基としては炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子が好ましい。
【００４８】
ゲスト化合物（Ｂ）としてはポリアリールポリアミン類が好ましい。ゲスト化合物（Ｂ）として特に好ましい化合物は、ポリアリールポリアミン類の範疇の化合物である、下記式（２）で表される化合物および下記式（５）で表される化合物である。以下、これら化合物を化学式の番号を付して、それぞれ化合物（２）、化合物（５）という。なお、以下記載において、番号で特定化された化学式で表される化合物や有機基も同様とする。
【００４９】
【化２】
ただし、式（２）において、Ｘは下記式（３）で表されるフェニル基を表し、Ｙは下記式（３）で表されるフェニル基または下記式（４）で表される１−ナフチル基を表し、４個のＸ、２個のＹはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００５１】
【化３】
（上記式（３）、（４）中のＲ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｑは０〜４の整数を表し、ｑが２〜４の場合複数のＲ２は互いに異なっていてもよい。）。
【００５３】
【化４】
ただし、式（５）において、Ｘは下記式（３）で表されるフェニル基を表し、Ｚは下記式（６）で表される９−フェナントリル基を表し、ｎは１〜５の整数を表し、２個のＸ、２個のＺはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００５５】
【化５】
（上記式（３）、（６）中のＲ１、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｒは０〜４の整数を表し、ｒが２〜４の場合複数のＲ３は互いに異なっていてもよい。ｓは０〜４の整数を表し、ｓが２〜４の場合複数のＲ４は互いに異なっていてもよい。）。
【００５７】
化合物（２）は、トリス（４，４’−ビフェニリレン）テトラアミンの誘導体であり、Ｘは置換基を有していてもよいフェニル基であるフェニル基（３）を、Ｙはフェニル基（３）または置換基を有していてもよい１−ナフチル基であるナフチル基（４）を表す。フェニル基（３）における置換基（Ｒ１）の数ｐは０〜３の整数であり、ｐが１の場合は４位、ｐが２の場合は３位と４位、ｐが３の場合は３位と４位と５位に、置換基が結合することが好ましい。ｐは０または１であることが好ましい。ｐが２または３の場合、複数の置換基（Ｒ１）は異なっていてもよい。ナフチル基（４）における置換基（Ｒ２）の数ｑは０〜４の整数であり、ｑが１以上の場合置換基は３位〜６位のいずれか１以上に結合し、ｑが１または２の場合置換基は４位と５位のいずれかまたは両方に結合することが好ましい。ｑは０〜２が好ましく、特に０または１が好ましい。ｑが２〜４の場合、複数の置換基（Ｒ２）は異なっていてもよい。
【００５８】
化合物（２）における４個のＸは互いに異なっていてもよく、特に両末端側の窒素原子に結合したＸとビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸとは異なっていてもよい。両末端側の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であるかモノ置換フェニル基であることが好ましく、ビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であることが好ましい。２個のＹもまた異なっていてもよいが、いずれもフェニル基（３）であるか、いずれもナフチル基（４）であることが好ましい。
【００５９】
化合物（５）におけるｎは１〜５の整数を表し、２または３であることが好ましく、特に２が好ましい。ｎが１の化合物（５）は１，４−フェニレンジアミンの誘導体であり、ｎが２以上の場合は（ポリｐ−フェニレン）ジアミンの誘導体である。ｎが２の場合は４，４’−ビフェニリレンジアミン（すなわち、ベンジジン）の誘導体である。
【００６０】
化合物（５）におけるＸは上記と同じフェニル基（３）であり、化合物（５）において好ましいフェニル基（３）も化合物（２）におけるものと同様である。Ｚは置換基を有していてもよい９−フェナントリル基であるフェナントリル基（６）を表す。フェナントリル基（６）における置換基（Ｒ３）、置換基（Ｒ４）の数ｒ、ｓはそれぞれ０〜４の整数であり、ｒが１または２の場合置換基（Ｒ３）は６位と７位の一方または両方に結合することが好ましく、ｓが１または２の場合置換基（Ｒ４）は２位と３位の一方または両方に結合することが好ましい。ｒ、ｓはそれぞれ０〜２の整数が好ましい。置換基（Ｒ３）が複数存在する場合はそれらは異なっていてもよく、置換基（Ｒ４）が複数存在する場合もそれらは異なっていてもよい。２個のＺは異なっていてもよいが、同一のフェナントリル基（６）であることが好ましい。２個のＺはいずれも置換基を有しない９−フェナントリル基であることが最も好ましい。
【００６１】
上記化合物（２）、化合物（５）における置換基であるＲ１〜Ｒ４は１価の基であり、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）が好ましい。上記シクロアルキル基、アリール基、芳香性複素環基などの環にはアルキル基等の置換基を有していてもよい。また、上記アルキル基等の有機基の炭素数は１２以下が好ましい。
【００６２】
Ｒ１〜Ｒ４としては、具体的にはたとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、アリル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、メチルチオ基、フェニル基、４−メチルフェニル基、メトキシフェニル基、フェニルメチル基、２−フェニルエチル基、フェノキシ基、フェニルチオ基、モノエチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基、アセチル基、ベンジル基などが挙げられる。置換基としては特に炭素数４以下のアルキル基が好ましい。
【００６３】
ゲスト化合物（Ｃ）としては、そのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物であり、上記ホスト化合物（Ａ）とゲスト化合物（Ｂ）と組み合わされた場合に発光する発光性色素である。ゲスト化合物（Ｃ）としてはこの特性を有する化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。
【００６４】
このゲスト化合物（Ｃ）としては、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−ピランなどのスチリルベンゼン系色素、オキサゾール系色素、ペリレン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素などのレーザー用色素、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体などの縮合多環芳香族炭化水素系化合物、キナクリドン誘導体、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物などの蛍光増白剤として使用される蛍光性色素、金属キレート化オキシノイド化合物などがある。ゲスト化合物（Ｃ）は、有機ＥＬ素子の目的とする発光色に応じてこのような化合物から選択することができ、またこのような化合物を複数種併用して発光色を調節することができる。
【００６５】
本発明における好ましい発光層はこれらホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む組成物からなり、発光層内でこれら化合物は通常均一に混合された状態にある。発光層にはこれら化合物以外の化合物を含んでいてもよいが、通常これら化合物のみ（ただし、各化合物は２種以上含まれていてもよい）からなる。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｂ）の量は１〜６０モル％が好ましく、特に３〜５０モル％が好ましい。最も好ましいゲスト化合物（Ｂ）の量は１０〜４０モル％である。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｃ）の量は０．００１〜４０モル％が好ましく、特に０．０１〜２０モル％が好ましい。
【００６６】
ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む発光層は、あらかじめ混合されたこれら化合物の混合物から形成されてもよく、発光層形成時にこれら化合物が混合されて形成されてもよい。たとえば、スピンコート法で発光層を形成する場合、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む溶液を用いて発光層を形成することができる。たとえば、真空蒸着法発光層を形成する場合には、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）をそれぞれ含む３つのボートから各化合物を昇華させてこれら化合物を含む発光層を形成することができ、またこれら化合物の混合物を含む１つのボートからこれら化合物を昇華させて発光層を形成することができる。これら３種の化合物の２種の混合物と残りの化合物から発光層を形成することもできる。
【００６７】
本発明有機ＥＬ素子は上記発光層を陽極層と陰極層の間に有し、かつ前記正孔輸送性層を発光層と陽極層との間に有する有機ＥＬ素子である。以下、本発明有機ＥＬ素子を図面を用いて説明する。
【００６８】
図１は本発明の有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図であり、図２は本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図である。
【００６９】
図１に示す有機ＥＬ素子は、基板１、陽極層２、正孔輸送層３、発光層４、陰極層５がこの順に積層された構造を有する。図２に示す有機ＥＬ素子は、図１に示した基本構造に加えて、陽極層２と正孔輸送層３との間に陽極界面層６が設けられ、発光層４と陰極層５の間に発光層４側に電子輸送層７が、陰極５側に陰極界面層８が設けられている。
【００７０】
基板１は、有機ＥＬ素子の支持体であり、ガラス、プラスチックフィルム等の透明な基板が一般的には使用される。プラスチックの場合には、ポリカーボネート、ポリメタアクリレート、ポリサルホンなどがある。
【００７１】
陽極層２は透明電極層であることが好ましく、基板１の上に設けられる。この透明電極層としては、通常、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜や錫酸化物の薄膜から構成される。また、仕事関数の大きい銀、金等の金属、ヨウ化銅などの無機導電性物質、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などの材料からなる薄膜で構成されてもよい。
【００７２】
この陽極層の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法等により行われることが一般的であるが、導電性高分子の場合には適当なバインダーとの溶液を基板上に塗布したり、電解重合により直接基板上に薄膜を作製することができる。透明電極層の膜厚は、必要とする透明性に依存するが、可視光の透過率が６０％以上、好ましくは８０％以上であり、この場合の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍである。
【００７３】
図１や図２に示す構成では発光層４は正孔輸送層３の上に設けられる。この発光層４は前述のホスト化合物（Ａ）と２種のゲスト化合物（Ｂ）、（Ｃ）を含む発光層であることが好ましい。発光層４の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは、２０〜８０ｎｍである。この発光層４の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法等の種々の方法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。ホスト化合物と２種のゲスト化合物を混合する方法は、真空蒸着法では、ある一定割合で混合した材料を単一のボートやるつぼから昇華させる方法、複数のボートから複数の材料を別々に昇華させる方法などが適用できる。スピンコート法では、溶媒中に複数の材料を一定割合で溶解して製膜することが好ましい。
【００７４】
陰極層５の材料としては、公知の有機ＥＬ素子用の陰極材料も含め種々の材料が使用できる。たとえば、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム等がある。
【００７５】
陰極層５の作製方法としては、真空蒸着法、イオン化蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無い均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法が好ましい。陰極の膜厚は、通常１０〜１０００ｎｍであり、好ましくは５０〜３００ｎｍである。
【００７６】
図１に示すように、正孔輸送層３が陽極層２に接している場合は、この正孔輸送層３が正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）である。この場合の正孔輸送層３は前記のように５質量％以上の高分子化合物を含みかつ最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である層である。一方、図２に示すように、陽極界面層６が陽極層２に接している場合はこの陽極界面層６が正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）である。この場合の陽極界面層６は前記のように５質量％以上の高分子化合物を含みかつ最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上である層である。後者の場合の正孔輸送層３は正孔輸送性層（すなわち、正孔輸送性の薄膜層）でなくてもよく、好ましくは高分子化合物を含まない正孔輸送層である。以下この図２で示す構造の有機ＥＬ素子における正孔輸送層について説明する。
【００７７】
図２に示す正孔輸送層３に用いる正孔輸送材料としては、陽極界面層６からの正孔注入障壁が低く、さらに正孔移動度が高い材料が使用できる。このような正孔輸送材料としては、前記の従来正孔輸送層や陽極界面層の材料として知られた公知の正孔輸送性化合物を使用しうる。特に前述のポリアリールポリアミン類が好ましい。ＴＰＤ、ＮＰＤ、ＰＰＤ、ＭＴＤＡＴＡ等の芳香族ジアミン系化合物、ヒドラゾン化合物などを使用することができる。特に前記ポリアリーレンポリアミン類が好ましい。また、前記したポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールなどの正孔輸送性の高分子化合物やその他ポリシランのような正孔輸送性の高分子化合物も使用することができる（Appl.Phys.Lett.,59,2760(1991)）。これらの正孔輸送性の化合物は２種以上併用することができる。
【００７８】
正孔輸送性の化合物としては、上記有機物質だけではなく無機物質も使用することができる。無機物質としては、金属カルコゲン化物、金属ハロゲン化物、金属炭化物、ニッケル酸化物、鉛酸化物、銅の沃化物、鉛の硫化物等のｐ型化合物半導体、ｐ型水素化非晶質シリコン半導体、ｐ型水素化非晶質炭化シリコン半導体等がある。これらの正孔輸送材料は２種以上併用することができ、また有機物質の正孔輸送材料と併用することもできる。
【００７９】
図２に示す正孔輸送層３において、その耐熱性や薄膜均一性を向上させるために、正孔のトラップとなりにくい高分子化合物をバインダーとして正孔輸送輸送材料と混合して使用することもできる。このようなバインダーとしては、前記した正孔輸送性の高分子化合物や正孔輸送性を有しない（またはその特性の低い）高分子化合物を使用しうる。バインダーの含有量は、正孔移動度を低下させない１０〜５０質量％が好ましい。
【００８０】
有機物質、無機物質いずれを使用した場合においても正孔輸送層の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは２０〜８０ｎｍである。この正孔輸送層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００８１】
電子輸送層７は、発光層４と陰極層５との間に必要に応じて設けることができる。この電子輸送層７の電子輸送性物質としては、電子親和力が大きく電子の移動度が大きい物質が使用される。このような条件を満たす物質としては、シクロペンタジエン誘導体（特開平２−２８９６７５号公報）、オキサジアゾール誘導体（特開平２−２１６７９１号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−２４５０８７号公報）、ｐ−フェニレン化合物（特開平３−３３１８３号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、トリアゾール誘導体（特開平７−９０２６０号公報）などが挙げられる。
【００８２】
陰極界面層８を、電子輸送層７と陰極層５との間に、必要に応じて設けることもできる。この界面層を設けることにより、駆動電圧の低減や発光効率の向上、長寿命化を達成することができる。この陰極界面層８は陰極層５からの電子注入を容易にする効果や陰極層との密着性をあげる効果がある。
【００８３】
このような陰極界面層８の材料としては、フッ化リチウム（Appl.Phys.Lett.,70,152(1997)）に代表されるアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化リチウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物がある。このような材料がそれ自体絶縁体である場合には、使用する膜厚は、通常５ｎｍ以下の薄膜であり、好ましくは、２ｎｍ以下とすることにより陰極層からの電子のトンネル注入が可能となると考えられる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のβ−ジケトン錯体などの有機物も陰極界面層８の材料として使用できる。
【００８４】
これら電子輸送層７、陰極界面層８の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００８５】
本発明の有機ＥＬ素子は、図１や図２に示した構造に限られるものではなく、有機ＥＬ素子として機能する範囲であれば、前記の層自体が複数の層で形成されていたり、それらの間にさらに他の層を挟んだりしてもよい。これらの層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子においては、大気中における保存安定性、駆動安定性を確保するために、高分子膜や無機保護膜をコーティングしたりガラス封止により大気中の酸素や水分から遮断することが好ましい。ただし、封止空間に、少量の酸素を含有することは、短絡抑制効果を有して好ましい。また、封止空間には、捕水剤を封入することも好ましい。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子は、全面発光体として使用して、液晶表示素子のバックライトや壁面照明素子として使用することができ、またパターニングして画素を形成してディスプレイとして使用することができる。
【００８８】
【実施例】
以下、本発明の具体的な態様を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、有機ＥＬ素子の評価法は、後述の評価結果の項に記載する。
【００８９】
例１（実施例）
ガラス基板上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極層２（シート抵抗７Ω／□）を形成した。下記式（８）で表されるＰＰＤ（以下化合物（８）という）とポリビニルカルバゾールを質量比１：２でジクロロメタンに溶解した溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して１５ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。次に陽極界面層６上に真空蒸着法により、化合物（８）を厚さ６０ｎｍに蒸着して、正孔輸送層３を形成した。
【００９０】
次いで、下記式（７）で表される化合物であるＡｌｑ（ホスト化合物（Ａ））、化合物（８）（ゲスト化合物（Ｂ））および下記式（９）で表されるクマリン５４５Ｔ（ゲスト化合物（Ｃ））をそれぞれ異なるボートを用いて膜厚３０ｎｍに共蒸着して発光層４を形成した。得られた発光層における化合物（８）の濃度は３０モル％、クマリン５４５Ｔの濃度は１．０モル％であった。
【００９１】
次いで、発光層４上にＡｌｑを３０ｎｍ蒸着して電子輸送層７とし、さらに電子輸送層７上に陰極界面層８としてＬｉＦの層０．５ｎｍ、次いで陰極層５としてアルミニウム層２００ｎｍを順に真空蒸着して有機ＥＬ素子を作製した。このときの真空度は８．０×１０−６トールであった。得られた素子に対して、後述の方法で寿命測定を行った。
【００９２】
なお、上記陽極界面層６のＬＵＭＯは２．３ｅＶであった。また、化合物（８）のＴｇは１４７℃でその正孔易動度はＡｌｑより大きく、クマリン５４５ＴのバンドギャップはＡｌｑのバンドギャップより小さい。
【００９３】
【化６】
例２（実施例）
例１における発光層４の構成を変える以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、Ａｌｑおよびクマリン５４５Ｔをそれぞれ異なるボートを用いて膜厚３０ｎｍに共蒸着して発光層４を形成した（化合物（８）を使用せず）。発光層４におけるクマリン５４５Ｔの濃度は１．０モル％とした。
【００９５】
例３（実施例）
例１における発光層４の構成を変える以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、発光層４中の発光性色素としてクマリン５４５Ｔの代りに、下記式（１０）で表される化合物（ＤＣＪＴＢ）を２モル％を用いたこと以外は、例１と同じ材料を使用して発光層４を形成した（化合物（８）の濃度は３０モル％）。なお、ＤＣＪＴＢはそのバンドギャップがホスト化合物Ａｌｑのバンドギャップより小さい発光性色素である。
【００９６】
【化７】
例４（比較例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、下記式（１１）で表される繰り返し単位を有するテトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（ＰＴＰＤＥＫ）を溶解したシクロヘキサノンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層（ＰＴＰＤＥＫのみ）のＬＵＭＯの値は２．０ｅＶである。
【００９８】
【化８】
例５（実施例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、下記式（１２）で表される化合物（ＴＰＤ）と前記テトラフェニルベンジジン残基含有ポリアリーレンエーテルケトン（ＰＴＰＤＥＫ）を質量比２：１で溶解したシクロヘキサノンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．４ｅＶである。
【０１００】
【化９】
例６（比較例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、化合物（８）とポリビニルカルバゾールを質量比９７：３で溶解したジクロロメタンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して１５ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．４ｅＶである。
【０１０２】
例７（実施例）
例１における陽極界面層６の代りに、下記溶液を用いて下記陽極界面層６を形成する以外は例１と同様に素子を作製し、評価した。すなわち、前記式（１２）で表される化合物（ＴＰＤ）とポリビニルカルバゾールを質量比１：１で溶解したジクロロメタンの溶液をスピンコート法で上記陽極層２上に塗布し、乾燥して２０ｎｍの厚さの陽極界面層６を形成した。なお、陽極界面層のＬＵＭＯの値は２．３ｅＶである。
【０１０３】
（評価結果）
例１〜７において、前記した有機ＥＬ素子の評価を行った結果を表１に示す。また、各例における陽極界面層中の高分子化合物の割合（質量％）とＬＵＭＯの値（ｅＶ）も表１に示す。有機ＥＬ素子の評価は、８５℃、１／６４ｄｕｔｙパルス駆動（７０Ｈｚ、選択時１５０ｍＡ／ｃｍ２、非選択時−１０Ｖ印加）、窒素雰囲気中で、輝度半減までの時間（寿命と称す）を測定し、この寿命の長さ（時間；ｈｒ）で評価し表１に示す。また、短絡抑制、リーク電流の指標として、寿命測定後の−２０Ｖ電圧印加時の電流密度の値を測定した。その値をリーク電流（ｍＡ／ｃｍ２）として表１に示す。この値が小さいほど、リーク電流は少ないことを意味している。
【０１０４】
【表１】
【発明の効果】
本発明により、発光特性および寿命特性が改善された有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図。
【符号の説明】
１：基板
２：陽極層
３：正孔輸送層
４：発光層
５：陰極層
６：陽極界面層
７：電子輸送層
８：陰極界面層
Claims (7)
- 陽極層、陰極層、該陽極層と該陰極層との間に存在する発光層、および該発光層と該陽極層との間に存在する正孔輸送性の薄膜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、陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層が５質量％以上の高分子化合物を含みかつ該薄膜層の最低空軌道の値が２．１ｅＶ以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層が５〜１００質量％の正孔輸送性高分子化合物を含む、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 陽極層に接する正孔輸送性の薄膜層が、高分子化合物と正孔輸送性低分子化合物を含む、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 正孔輸送性低分子化合物がポリアリールポリアミン類である、請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 発光層が、ホスト化合物、ガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度が該ホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなる第１のゲスト化合物、およびそのバンドギャップが該ホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる第２のゲスト化合物を含む、請求項１、２、３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 第１のゲスト化合物がポリアリールポリアミン類である、請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 発光層内の第１のゲスト化合物の量が、ホスト化合物、第１のゲスト化合物および第２のゲスト化合物の合計量に対し１０〜４０モル％である、請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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