JP2005019159A

JP2005019159A - 有機ｅｌ素子及び有機ｅｌ素子の耐久性向上方法

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Publication number: JP2005019159A
Application number: JP2003181565A
Authority: JP
Inventors: Yoriji Tanabe; 順志田辺; Tetsuji Inoue; 鉄司井上; Hiromitsu Ogawa; 浩充小川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】素子の劣化及びそれによる輝度の低下を充分に抑制することができ、素子の長寿命化を図ることが可能な有機ＥＬ素子を提供すること。
【解決手段】互いに対向して配置されている第１の電極１及び第２の電極２の間に、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物６と、配位結合性化合物６及び／又は配位結合性化合物６中の配位結合性骨格が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体８と、を含む有機層である錯体含有層１０を備える有機ＥＬ素子１００。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス、電界発光）素子及び有機ＥＬ素子の耐久性向上方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬディスプレイ等に用いられる有機ＥＬ素子は、例えば、蛍光性有機化合物や燐光性有機化合物等の発光性有機化合物を含む発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有するものであり、この発光性有機化合物に電界を印加することにより励起・発光させる素子である。このような有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子と比較して、輝度や発光効率（量子収率）等の素子特性において優れており、現在実用化の段階を迎えつつある。
【０００３】
しかしながら、有機ＥＬ素子は、上述のように優れた輝度及び発光効率を有している反面、寿命が未だ充分ではないという欠点を有しており、素子の更なる長寿命化が要求されている。
【０００４】
このような要求に対し、対向する電極間の有機化合物薄膜の少なくとも一層に、金属イオンと錯体を形成しうる配位子を含有し、且つ、電極間の何れかの場所に金属イオンを放出しうるメタルソースを含有する有機ＥＬ素子が提案されている（特許文献１参照）。また、発光層に、８−ヒドロキシキノリンを配位子とするアルミニウム錯体と、８−ヒドロキシキノリンを配位子としてアルミニウムとは異なる金属を中心金属とする金属錯体とを含有させた有機ＥＬ素子が提案されており（特許文献２参照）、これらの方法により、有機ＥＬ素子の寿命の向上や輝度の向上が図られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１０３５７号公報
【特許文献２】
特開平７−５３９５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された有機ＥＬ素子では、素子の長寿命化が未だ充分ではなく、また、特許文献１に記載された有機ＥＬ素子の場合には、メタルソース自体が発光を阻害する不純物となる可能性があるという欠点を有していた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、素子の劣化及びそれによる輝度の低下を充分に抑制することができ、素子の長寿命化を図ることが可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに対向して配置されている２つの電極間に、１又は２以上の有機層を備える有機ＥＬ素子において、上記有機層の少なくとも１つは、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物と、上記配位結合性化合物及び／又は上記配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体と、を含む錯体含有層であることを特徴とする有機ＥＬ素子を提供するものである。
【０００９】
発光性や電子輸送性を有する金属錯体は、有機ＥＬ素子の材料として有用であり、このような金属錯体を有機ＥＬ素子に用いることによって、素子の輝度や発光効率等を向上させることが可能である。しかしながら、金属錯体は励起状態で配位子交換反応を生じやすい性質を有しており、金属錯体を用いた有機ＥＬ素子においては、かかる性質が素子の劣化の原因の一つであると考えられている。
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子においては、上述したように有機層の少なくとも一層が配位結合性化合物と金属錯体とが共存する層（錯体含有層）となっている。このような層においては、共存する配位結合性化合物の影響で、金属錯体の配位子交換反応の化学平衡が当該反応の生じない側に偏ることとなるため、素子の劣化を抑制することができる。また、金属錯体が有する配位子が、共存する配位結合性化合物と同一化合物であるか配位結合性化合物中の配位結合性骨格であるため、錯体配位子交換反応が生じた場合であっても、当該反応前の金属錯体と同一又は実質的に同一の構造となり、素子の劣化が効果的に抑制される。
【００１１】
配位子はπ電子や不対電子等の電子を供給して金属に配位するため、金属錯体及び／又は配位結合性化合物は、電子輸送性材料やホール輸送性材料等の電荷輸送材料として用いることが可能であり、この場合、同様の構造同士の電子又は正孔のやり取りが生じることとなるため、発光効率や輝度の向上を図ることも可能になる。
【００１２】
上記の構成を採用することにより、有機ＥＬ素子の耐久性向上方法（発光効率向上方法若しくは輝度向上方法と言い換えることも可能である。）を提供することが可能になる。すなわち、互いに対向して配置されている２つの電極間に１又は２以上の有機層を備える有機ＥＬ素子の耐久性向上方法であって、上記有機層の少なくとも１つを、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物と、上記配位結合性化合物及び／又は上記配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属に配位した金属錯体と、を含む錯体含有層とすることを特徴とする方法が提供される。
【００１３】
ここで、輝度、発光効率、寿命等の素子特性を向上させる観点から、本発明の有機ＥＬ素子又は耐久性向上方法における金属錯体は、電界の印加により、発光及び／又は電荷輸送を生じる金属錯体であることが好ましい。
【００１４】
また、同様の観点から、配位結合性化合物としては、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも一つのヘテロ原子の電子及び／又はπ電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性有機化合物や、環構造を有する配位結合性有機化合物を適用するのがよく、配位結合性化合物として、複数の中心金属又は中心金属イオンに電子を供給して配位結合を生じ得る架橋型の配位結合性化合物を用い、金属錯体として、上記架橋型の配位結合性化合物及び／又は上記架橋型の配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として複数の中心金属に配位した金属錯体を用いることもできる。
【００１５】
錯体含有層は、上記配位結合性化合物及び金属錯体を、これら以外の発光性物質及び／又は電荷輸送性物質中に配したものとすることができ、上記金属錯体を単に上記配位結合性化合物中に配したものとしてもよい。かかる錯体含有層は有機ＥＬ素子において発光層等として機能する。
【００１６】
金属錯体の発光性や電荷輸送性を考慮すれば、金属錯体における中心金属は、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｅｕ、Ｇａ、Ｍｇ及びＮｄからなる群より選ばれる少なくとも少なくとも一つの金属であることが好ましい。
【００１７】
更に、錯体含有層において、金属錯体に対する配位結合性化合物の量はモル比で１以上（更には２以上）がよい。錯体含有層において、金属錯体に対してこのように充分な量の配位結合性化合物を含有させることによって、上述した金属錯体の配位子交換反応による素子の劣化及びその反応自体をより確実に抑制することが可能となり、素子の長寿命化をより確実に実現できるようになる。
【００１８】
また、錯体含有層は、上記金属錯体及び上記配位結合性化合物のみにより形成されていていることが好ましく、配位結合性化合物をホストとし、金属錯体をドーパントとして含有していることが好ましい。これにより、素子の耐久性向上（長寿命化）が顕著となる傾向がある。なお、錯体含有層が配位結合性化合物及び金属錯体以外の成分を含有する場合には、配位結合性化合物及び金属錯体の合計含有量は、錯体含有層の重量基準で５〜９９．５重量％とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第１の実施形態（単層型有機ＥＬ）を示す模式断面図である。図１に示す有機ＥＬ素子１００は、互いに対向して配置されている２つの電極（第１の電極１及び第２の電極２）により、有機層である錯体含有層１０が挟持された構造を有している。なお、第１の電極１は基板４上に形成されており、錯体含有層１０中には、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物６と、配位結合性化合物６が中心金属に配位した金属錯体８とが配されている。
【００２１】
第１の実施形態においては、第１の電極１及び第２の電極２が、それぞれ陽極及び陰極として機能し、電源Ｐによる電界の印加により、錯体含有層１０に対して、第１の電極１からホール（正孔）が注入されるとともに第２の電極２から電子が注入され、これらの再結合に基づいて金属錯体８が発光する。したがって、第１の実施形態では錯体含有層１０が発光層となる。
【００２２】
図２は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第２の実施形態（２層型有機ＥＬ）を示す模式断面図である。図２に示す有機ＥＬ素子２００は、互いに対向して配置されている２つの電極（第１の電極１及び第２の電極２）により、ホール輸送層１１及び錯体含有層１０が挟持された構造を有している。ホール輸送層１１及び錯体含有層１０は有機層であり、第１の電極１側からこの順に積層されている。また、第１の電極１は基板４上に形成されており、錯体含有層１０中には、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物６と、配位結合性化合物６が中心金属に配位した金属錯体８とが配されている。
【００２３】
第２の実施形態においては、第１の電極１及び第２の電極２が、それぞれ陽極及び陰極として機能し、電源Ｐによる電界の印加により、第１の電極１からホール輸送層１１にホール（正孔）が注入されるとともに、第２の電極２から錯体含有層１０に電子が注入され、これらが錯体含有層１０において再結合することに基づいて金属錯体８が発光する。したがって、第２の実施形態においても錯体含有層１０が発光層として機能する。
【００２４】
図３は、本発明に係る有機ＥＬ素子の第３の実施形態（３層型有機ＥＬ）を示す模式断面図である。図３に示す有機ＥＬ素子３００は、互いに対向して配置されている２つの電極（第１の電極１及び第２の電極２）により、ホール注入層１２、錯体含有層１０及び電子注入層１４が挟持された構造を有している。ホール注入層１２、錯体含有層１０及び電子注入層１４はいずれも有機層であり、第１の電極１側からこの順に積層されている。なお、電子注入層１４は無機層（金属層、金属化合物層等）とすることもできる（以下同様）。また、第１の電極１は基板４上に形成されており、錯体含有層１０中には、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物６と、配位結合性化合物６が中心金属に配位した金属錯体８とが配されている。
【００２５】
第３の実施形態においては、第１の電極１及び第２の電極２が、それぞれ陽極及び陰極として機能し、電源Ｐによる電界の印加により、第１の電極１からホール注入層１２にホール（正孔）が注入されるとともに、第２の電極２から電子注入層１４に電子が注入され、これらが錯体含有層１０において再結合することに基づいて金属錯体８が発光する。したがって、第３の実施形態においても錯体含有層１０が発光層として機能する。
【００２６】
また、図示を省略するが、第３の実施形態における錯体含有層１０及びホール注入層１２の間にホール輸送層を設けて４層型の有機ＥＬ（第４の実施形態）としてもよく、第３の実施形態における電子注入層１４と錯体含有層１０との間に電子輸送層を設けて４層型の有機ＥＬ（第５の実施形態）としてもよく、更には、第５の実施形態における錯体含有層１０及びホール注入層１２の間にホール輸送層を設けて５層型の有機ＥＬ（第６の実施形態）としてもよい。
【００２７】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の各構成の好適な実施形態を詳述する。
【００２８】
（基板）
基板４としては、ガラス、石英等の非晶質基板、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰ等の結晶基板、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄ、ＳＵＳ等の金属基板等を用いることができる。また、結晶質又は非晶質のセラミック、金属、有機物等の薄膜を所定基板上に形成したものを用いてもよい。
【００２９】
基板４の側を光取出し側とする場合には、基板４としてガラスや石英等の透明基板を用いることが好ましく、特に、安価なガラスの透明基板を用いることが好ましい。透明基板には、発色光の調整のために、色フィルター膜や蛍光物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜等を設けてもよい。
【００３０】
（第１の電極）
第１の電極１は陽極であり、第１の実施形態における錯体含有層１０（第２の実施形態ではホール輸送層１１、第３〜６の実施形態ではホール注入層１２）に対するホール注入電極として機能する。そのため、第１の電極１の材料としては、有機層である錯体含有層１０にホールを効率よく注入できる材料が好ましく、かかる観点からは仕事関数が４．５〜５．５ｅＶである材料が好ましい。
【００３１】
また、基板４の側を光取出し側とする場合、有機ＥＬ素子の発光波長領域である波長４００〜７００ｎｍにおける透過率、特にＲＧＢ各色の波長における第１の電極１の透過率は、５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。第１の電極１の透過率が５０％未満であると、錯体含有層１０からの発光が減衰されて画像表示に必要な輝度が得られにくくなる。
【００３２】
光透過率の高い第１の電極１は、各種酸化物で構成される透明導電膜を用いて構成することができる。かかる材料としては、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム（ＩＺＯ）等が好ましく、中でも、ＩＴＯは、面内の比抵抗が均一な薄膜が容易に得られる点で特に好ましい。ＩＴＯ中のＩｎ_２Ｏ_３に対するＳｎＯ_２の比は、１〜２０重量％が好ましく、５〜１２重量％がより好ましい。また、ＩＺＯ中のＩｎ_２Ｏ_３に対するＺｎＯの比は１２〜３２重量％が好ましい。上記材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
なお、第１の電極１を構成する酸化物の組成は化学量論組成から多少偏倚していてもよい。例えば、ＩＴＯは、通常、Ｉｎ_２Ｏ_３とＳｎＯ_２とを化学量論組成で含有するが、ＩＴＯの組成をＩｎＯ_ｘ・ＳｎＯ_ｙで表すとき、ｘは１．０〜２．０の範囲内、ｙは０．８〜１．２の範囲内であればよい。
【００３４】
また、第１の電極１に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等の透明な誘電体を添加することにより、第１の電極１の仕事関数を調整することができる。例えば、ＩＴＯに対して０．５〜１０ｍｏｌ％程度のＳｉＯ_２を添加することによりＩＴＯの仕事関数を増大させ、第１の電極１の仕事関数を上述の好ましい範囲内とすることができる。
【００３５】
第１の電極１の膜厚は、上述の光透過率を考慮して決定することが好ましい。例えば酸化物透明導電膜を用いる場合、その膜厚は、好ましくは５０〜５００ｎｍ、より好ましくは５０〜３００ｎｍであることが好ましい。第１の電極１の膜厚が５００ｎｍを超えると、光透過率が不充分となると共に、基板４からの第１の電極１の剥離が発生する場合がある。また、膜厚の減少に伴い光透過性は向上するが、膜厚が５０ｎｍ未満の場合、錯体含有層１０（又はホール注入層１２若しくはホール輸送層１１）へのホール注入効率が低下すると共に膜の強度が低下してしまう。
【００３６】
なお、図１及び図２には、基板４上に陽極を配置し、錯体含有層１０を介して基板４から遠い側に陰極を配置した有機ＥＬ素子の例を示したが、陽極及び陰極の位置は逆であってもよい。基板４上に陰極を配置した場合、陰極側を光取出し側とすることができるが、この場合には、陰極が上述の光学的条件及び膜厚条件を満たすことが好ましい。
【００３７】
（第２の電極）
第２の電極２は陰極であり、第１の実施形態における錯体含有層１０（第２の実施形態では錯体含有層１０、第３〜６の実施形態では電子注入層１４）に対する電子注入電極として機能する。第２の電極２の材料としては、金属材料、有機金属錯体、金属塩等が挙げられ、錯体含有層１０等への電子注入が容易となるように仕事関数が低い材料が好ましい。
【００３８】
第２の電極２を構成する金属材料の具体的態様としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、ＬｉＦ、ＣｓＩ等のアルカリ金属ハロゲン化物等が挙げられる。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と特性が近い金属を用いることができる。これらの中でも、Ｃａは仕事関数が非常に低いため特に好ましい。
【００３９】
第２の電極２としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属を用いる場合は、そのの膜厚は、好ましくは０．１〜１００ｎｍ、より好ましくは１．０〜５０ｎｍである。また、アルカリハロゲン化物を用いる場合の膜厚は、錯体含有層１０への電子注入能力の点からできるだけ薄い方が好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。上記の材料からなる第２の電極２は、例えば、真空蒸着法等によって形成可能である。
【００４０】
第２の電極２を構成する有機金属錯体の具体的態様としては、β−ジケトナト錯体、キノリノール錯体等が挙げられる。有機金属錯体が有する金属は、仕事関数が低いものがよく、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のアルカリ土類金属、更には、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属と特性が近い金属が好適である。また、有機金属錯体に電子輸送性高分子材料等を更に含有させることで錯体含有層１０等に対する密着性や電子注入層の電気特性を更に向上させることができる。有機金属錯体の塗布膜からなる電子注入層の膜厚は、錯体含有層１０等への電子注入能力の点から、できるだけ薄い方が好ましく、具体的には、１０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。
【００４１】
上記の材料からなる第２の電極２は、例えば、有機金属錯体を所定溶媒に加えた塗布液を、スピンコート法等の塗布法により、第２の電極２が接続する層（例えば、錯体含有層１０）上に塗布し、塗布液から溶媒を除去することで形成可能である。
【００４２】
第２の電極２を構成する金属塩の具体的態様としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｈｇ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ等の塩が挙げられる。
【００４３】
これらの金属塩は有機金属塩、無機金属塩のいずれであってもよい。有機金属塩としては、置換又は未置換の脂肪族カルボン酸塩、二価カルボン酸塩、芳香族カルボン酸塩、アルコラート、フェノラート、ジアルキルアミド等が挙げられる。また、無機金属塩としてはハロゲン化物等が挙げられる。
【００４４】
脂肪族カルボン酸塩の脂肪族カルボン酸は、飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸のいずれであってもよい。飽和脂肪族カルボン酸塩としては、酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、イソオクタン酸、デカン酸、ラウリン酸等の金属塩が挙げられる。また、不飽和脂肪族カルボン酸塩としては、オレイン酸、リシノレイン酸、リノール酸等の金属塩が挙げられる。
【００４５】
二価カルボン酸塩としては、例えば、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸等二価カルボン酸の金属塩が挙げられ、芳香族カルボン酸塩としては、安息香酸、ｏ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｍ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸、サリチル酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸等の金属塩が挙げられ、中でもサリチル酸の金属塩が好ましい。
【００４６】
アルコラートはアルコールの金属塩である。アルコラートを構成するアルコール成分としては、例えば、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等の一級アルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等の二級アルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の三級アルコール等が挙げられる。
【００４７】
フェノラートはフェノール類の金属塩である。フェノラートを構成するフェノール成分が有する水酸基の個数は特に制限されないが、好ましくは１〜２個である。また、かかるフェノール成分は水酸基の他に置換基（好ましくは炭素数１〜８の直鎖又は分岐アルキル基）を有していてもよい。本発明では、フェノール、ナフトール、４−フェニルフェノール等が好ましく用いられる。
【００４８】
また、無機金属塩であるハロゲン化物としては、例えば、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等の金属塩が挙げられる。
【００４９】
上記の材料からなる第２の電極２は、例えば、金属塩を所定溶媒に加えた塗布液を、スピンコート法等の塗布法により、第２の電極２が接続する層（例えば、錯体含有層１０）上に塗布し、塗布液から溶媒を除去することにより形成可能である。
【００５０】
なお、第２の電極２上には補助電極を設けてもよい。これにより、錯体含有層１０等への電子注入効率を向上させることができ、また、錯体含有層１０や電子注入層への水分又は有機溶媒の侵入を防止することができる。補助電極の材料としては、仕事関数及び電荷注入能力に関する制限がないため、一般的な金属を用いることができるが、導電率が高く取り扱いが容易な金属を用いることが好ましい。また、特に第２の電極２が有機材料を含む場合には、有機材料の種類や密着性等に応じて適宜選択することが好ましい。
【００５１】
補助電極に用いられる材料としては、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ等が挙げられるが、中でもＡｌ及びＡｇ等の低抵抗の金属を用いると電子注入効率を更に高めることができる。また、ＴｉＮ等の金属化合物を用いることにより一層高い封止性を得ることができる。これらの材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせてもよい。また、２種以上の金属を用いる場合は合金として用いてもよい。このような補助電極は、例えば、真空蒸着法等によって形成可能である。
【００５２】
（有機層）
本発明の有機ＥＬ素子は、互いに対向して配置されている２つの電極間に、１又は２以上の有機層を備えており、有機層の少なくとも１つが、配位結合性化合物と金属錯体とを含む錯体含有層となっている。
【００５３】
錯体含有層は、配位結合性化合物と金属錯体のみからなり、金属錯体が配位結合性化合物中に配された状態のものでも、配位結合性化合物及び金属錯体以外の発光性物質及び／又は電荷輸送性物質を更に含んでおり、これらの中に配位結合性化合物及び金属錯体が配された状態のものであってもよい。
【００５４】
有機層が複数存在する場合において、錯体含有層が複数存在していても、錯体含有層以外に、配位結合性化合物及び金属錯体のいずれも含有しない有機層、例えば、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層及び電子輸送層が存在していてもよい。なお、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層及び電子輸送層が存在する場合は、これらの層の配置は、上記第１〜第６の実施形態に記載のような配置であることが好ましい。
【００５５】
なお、錯体含有層、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層及び電子輸送層の好適な厚さは特に限定されず、用いる材料及びそれらの形成方法によっても異なるが、好適な厚さは、錯体含有層は、５〜１０００ｎｍ、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層及び電子輸送層は、それぞれ０．１〜１００ｎｍ、１〜１０００ｎｍ、０．１〜１００ｎｍ及び１〜１０００ｎｍである。
【００５６】
錯体含有層における配位結合性化合物は、金属又は金属イオンに電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物であればよく、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも一つのヘテロ原子の電子（非共有電子対における電子等）及び／又はπ電子を、金属又は金属イオンに供給して配位結合を生じ得る配位結合性有機化合物が好適である。このような配位結合性有機化合物は環構造を有しているのが更に好適である。
【００５７】
錯体含有層における金属錯体は、上記配位結合性化合物及び／又は上記配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体であり、中心金属は、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｅｕ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｎｄ等がよく、中心金属イオンもこれらのイオンであるのがよい。
【００５８】
「配位結合性化合物が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体」とは、例えば、配位結合性化合物である７，８−ベンゾキノリン（「ｂｑｉ」と略す。）３個が、Ｉｒに配位したＩｒ（ｂｑｉ）_３のように（以下の化学式を参照）、配位結合性化合物がその化学構造を変えることなく、中心金属に配位した化合物を意味する。
【化１】

【００５９】
なお、「配位結合性化合物が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体」には、配位結合性化合物である８−キノリノールの水酸基からＨ原子が除かれたもの３個が、Ａｌに配位した以下の化学式で表される金属錯体（Ａｌｑ_３）等のような、配位結合のために配位結合性化合物の「原子」の一部が除かれて生じる金属錯体も含まれる。
【化２】

【００６０】
一方、「配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属に配位した金属錯体」とは、例えば、配位結合性化合物である２，６−ジフェニルピリジンからフェニル基が除かれた誘導体（２−フェニルピリジン）３個が、Ｉｒに配位した以下の化学式で表される金属錯体のように、配位結合のために配位結合性化合物の「基」の一部が除かれて生じる金属錯体をいう。なお、配位結合性化合物の「基」の一部が除かれて上記金属錯体を形成する場合は、配位結合性化合物の主骨格が維持されることで中心金属に配位可能な部位は保持されることが条件となる。
【化３】

【００６１】
配位結合性化合物と金属錯体の組合わせの具体的としては、例えば、表１〜２７に示す組（Ｎｏ．１〜１１７）が挙げられる。
【表１】

【００６２】
【表２】

【００６３】
【表３】

【００６４】
【表４】

【００６５】
【表５】

【００６６】
【表６】

【００６７】
【表７】

【００６８】
【表８】

【００６９】
【表９】

【００７０】
【表１０】

【００７１】
【表１１】

【００７２】
【表１２】

【００７３】
【表１３】

【００７４】
【表１４】

【００７５】
【表１５】

【００７６】
【表１６】

【００７７】
【表１７】

【００７８】
【表１８】

【００７９】
【表１９】

【００８０】
【表２０】

【００８１】
【表２１】

【００８２】
【表２２】

【００８３】
【表２３】

【００８４】
【表２４】

【００８５】
【表２５】

【００８６】
【表２６】

【００８７】
なお、複数の中心金属に電子を供給して配位結合を生じ得る架橋型の配位結合性化合物と、架橋型の配位結合性化合物が配位子として複数の中心金属に配位した金属錯体との組合せの具体例は、表２７に示すとおりである。
【００８８】
【表２７】

【００８９】
上述のように、錯体含有層は、配位結合性化合物及び金属錯体以外の発光性物質及び／又は電荷輸送性物質を更に含んでいてもよい。
【００９０】
錯体含有層が含有可能な電荷輸送性物質としては、以下のＢＮＤ、ｔ−ＢｕＰＢＤ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＣＰ等の電子輸送性物質や、
【化４】

【化５】

【００９１】
以下のＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＴＰＡＣ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＰＤ等のホール輸送性物質が挙げられる。
【化６】

【００９２】
【化７】

【化８】

【００９３】
錯体含有層が含有可能な発光性物質としては、ＤＰＶＢｉ、ＥＭ２、ＰＥＳＢ、Ｓｐｉｒｏ−ＴＡＤ、Ｓｐｉｒｏ−８φ、Ｒｕｂｒｅｎｅ、ＤＣＭ、ＢＰＰＣ等の低分子系材料、ＰＰＶ、ＭＥＨ−ＰＰＶ、ＰＦ等のπ共役ポリマー、ＰＶＫ、ＴＰＤＰＥＳ、ＰＶＯＸＤ等の低分子色素含有ポリマー等が挙げられる。
【００９４】
有機層が複数存在する場合におけるホール輸送層には、低分子材料、高分子材料のいずれのホール輸送性材料も使用可能である。ホール輸送性低分子材料としては、例えば、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などが挙げられる。また、ホール輸送性高分子材料としては、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（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共重合体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリスチレンスルホン酸共重合体（Ｐａｎｉ／ＰＳＳ）などが挙げられる。これらのホール輸送性材料は、１種を単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９５】
有機層が複数存在する場合における電子輸送層には、低分子材料、高分子材料のいずれの電子輸送材料も使用可能である。電子輸送性低分子材料としては、例えば、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、フェナントロリン及びその誘導体、並びにこれらの化合物を配位子とする金属錯体などが挙げられる。また、電子輸送性高分子材料としては、ポリキノキサリン、ポリキノリンなどが挙げられる。これらの電子輸送性材料は、１種を単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００９６】
有機層が複数存在する場合におけるホール注入層には、アリールアミン、フタロシアニン、ポリアニリン／有機酸、ポリチオフェン／ポリマー酸等を用いることができ、電子注入層にはリチウム等のアルカリ金属、フッ化リチウム、酸化リチウム等を用いることができる。
【００９７】
錯体含有層においては、本発明にかかる金属錯体自身がドーパントとなるが、当該錯体含有層は以下のドーパントを更に含んでいてもよい。すなわち、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）及びその誘導体、スチリルアミン誘導体、フルオランテン誘導体、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＰｔＯＥＰ）などのポルフィリン環を有する白金錯体等のドーパントを更に含んでいてもよい。
【００９８】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、公知の製造方法で製造でき、有機層の形成方法としては、真空蒸着法、イオン化蒸着法、塗布法等を、有機層を構成する材料に応じて適宜選択して採用できる。
【００９９】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機ＥＬディスプレイ、さらにはメモリ読み出しや書き込みに利用される光ピックアップ、光通信の伝送路に設けられる中継装置、フォトカプラ等の様々な光応用デバイスの分野で好適に用いることができる。
【０１００】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０１】
［実施例１及び比較例１］
ガラス基板上に、陽極層としてのＩＴＯ膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、このＩＴＯ膜上に、大気下で１．６重量％ＰＥＤＯＴ水溶液をスピンコート法により塗布し、減圧下、８５℃で３０分間乾燥して膜厚５０ｎｍのホール注入層を形成した。
【０１０２】
次に、表２８に示した各成分を同表に示した配合量で混合し、これを０．５μｍのメンブランフィルターで濾過して発光層（錯体含有層）形成用塗布液を得た。得られた発光層形成用塗布液を、スピンコート法によりアルゴン雰囲気下でホール注入層上に塗布し、アルゴン雰囲気下、１８０℃で１時間乾燥して膜厚１００ｎｍの発光層を形成した。
【表２８】

【０１０３】
更に、この発光層上に、電子輸送層としてのＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）（膜厚１５ｎｍ）、電子注入層としてのＬｉＦ（膜厚０．５ｎｍ）、及び陰極としてのＡｌ（膜厚１５０ｎｍ）をこの順に真空中（５×１０^−４Ｐａ）で蒸着し、目的の有機ＥＬ素子を得た（実施例１は、第５の実施形態に相当する構成を有する。）。
【０１０４】
＜素子特性評価試験＞
上記のようにして得られた実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子について、真空中、室温にて、５０ｍＡ／ｃｍ^２の定電流駆動時の初期輝度（電流効率）、及び、同条件で輝度が半減するまでの寿命（輝度半減寿命）をそれぞれ測定した。得られた結果を表２９に示す。
【表２９】

【０１０５】
［実施例２］
発光層（錯体含有層）形成用塗布液において、ｂｑｉの配合量を調節し、Ｉｒ（ｂｑｉ）_３に対するｂｑｉのモル比（ｂｑｉ／Ｉｒ（ｂｑｉ）_３）を０〜５０の間で変化させた以外は実施例１と同様にして、有機ＥＬ素子を得た。得られた有機ＥＬ素子の初期輝度及び輝度半減寿命を上記の素子特性評価試験と同様の方法でそれぞれ測定し、得られた結果をプロットしたグラフを図４に示した。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機ＥＬ素子によれば、素子の劣化及びそれによる輝度の低下を充分に抑制することができ、素子の長寿命化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式断面図である。
【図４】金属錯体（Ｉｒ（ｂｑｉ）_３）に対する配位結合性化合物（ｂｑｉ）のモル比と、有機ＥＬ素子の初期輝度及び輝度半減寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…第１の電極、２…第２の電極、４…基板、６…配位結合性化合物、８…金属錯体、１０…錯体含有層、１１…ホール輸送層、１２・・・ホール注入層、１４・・・電子注入層、１００・・・第１の実施形態に係る有機ＥＬ素子、２００・・・第２の実施形態に係る有機ＥＬ素子、３００・・・第３の実施形態に係る有機ＥＬ素子、Ｐ…電源。

Claims

互いに対向して配置されている２つの電極間に、１又は２以上の有機層を備える有機ＥＬ素子において、
前記有機層の少なくとも１つは、
電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物と、
前記配位結合性化合物及び／又は前記配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体と、を含む錯体含有層であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記金属錯体は、電界の印加により、発光及び／又は電荷輸送を生じる金属錯体であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
前記配位結合性化合物は、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも一つのヘテロ原子の電子及び／又はπ電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性有機化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機ＥＬ素子。
前記配位結合性化合物は、環構造を有する配位結合性有機化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記配位結合性化合物は、複数の中心金属に電子を供給して配位結合を生じ得る架橋型の配位結合性化合物であり、
前記金属錯体は、前記架橋型の配位結合性化合物及び／又は前記架橋型の配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として複数の中心金属又は中心金属イオンに配位した金属錯体であることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
前記錯体含有層は、前記配位結合性化合物及び前記金属錯体が、これら以外の発光性物質及び／又は電荷輸送性物質中に配されてなるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記錯体含有層は、前記金属錯体が前記配位結合性化合物中に配されてなるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記中心金属は、Ｆｅ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｅｕ、Ｇａ、Ｍｇ及びＮｄからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記金属錯体に対する前記配位結合性化合物の量がモル比で１以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記金属錯体に対する前記配位結合性化合物の量がモル比で２以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
前記錯体含有層は、前記配位結合性化合物及び前記金属錯体のみからなる層であることを特徴とする請求項１〜６、８、９、１０のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
互いに対向して配置されている２つの電極間に１又は２以上の有機層を備える有機ＥＬ素子の耐久性向上方法であって、
前記有機層の少なくとも１つを、電子を供給して配位結合を生じ得る配位結合性化合物と、前記配位結合性化合物及び／又は前記配位結合性化合物中の配位結合性骨格が配位子として中心金属に配位した金属錯体と、を含む錯体含有層とすることを特徴とする方法。