JP2009200498A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機発光素子を提供する。
【解決手段】基板と、第１電極と、第２電極と、第１電極と第２電極との間に備えられ、発光層を備える有機層と、を備え、第１電極と発光層との間に第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと第１ドーパントとを備える第３中間層が介在された有機発光素子である。該有機発光素子は、長寿命を有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光素子に係り、特に第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、前記第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと前記第１ドーパントとを備える第３中間層が第１電極と発光層との間に介在された有機発光素子に関する。

有機発光素子は、自発光型素子であって、視野角が広く、コントラストが優秀であるだけでなく、応答時間が速いという長所を有しているために大きい注目を受けている。また、前記有機発光素子は、駆動電圧及び応答速度特性が優秀であり、多色化が可能であるという点で多くの研究が行われている。

有機発光素子は、一般的にアノード／発光層／カソードの積層構造を有し、前記アノードと発光層との間または発光層とカソードとの間に正孔注入層、正孔輸送層及び電子注入層をさらに積層して、アノード／正孔輸送層／発光層／カソード及びアノード／正孔輸送層／発光層／電子注入層／カソードなどの構造を有する。前記有機発光素子の例は、特許文献１を参照する。

しかし、従来の有機発光素子は、満足すべき寿命特性などを有さないところ、その改善が要求される。

韓国公開特許第２００５−００４０９６０号公報

本発明の目的は、第１電極と発光層との間の中間層を介在させて長寿命を有する有機発光素子を提供するところにある。

前記目的を達成するために、本発明は、基板と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、発光層を備える有機層と、を備え、前記第１電極と前記発光層との間に第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、前記第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと前記第１ドーパントとを備える第３中間層が介在された有機発光素子を提供する。

前述したような有機発光素子は、第１電極と発光層との間に第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、前記第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと前記第１ドーパントとを備える第３中間層を備えるところ、長寿命を有することができる。

本発明による有機発光素子の一具現例の構造を概略的に示す断面図である。 本発明による有機発光素子の一具現例の構造を概略的に示す断面図である。 本発明による有機発光素子の一具現例及び従来の有機発光素子の時間−輝度グラフを示す図面である。

本発明による有機発光素子は、基板と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、発光層を備える有機層と、を備えるが、第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、前記第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと前記第１ドーパントとを備える第３中間層が前記第１電極と前記発光層との間に介在されている。

本発明による有機発光素子は、図１に示したような前記基板、第１電極、第１中間層、第２中間層、第３中間層、発光層及び第２電極が順次に積層された構造を有する。

本発明による有機発光素子の有機層は、前述したような第１中間層、第２中間層、第３中間層及び発光層以外に、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層のうち一つ以上をさらに備える。

図２は、本発明による有機発光素子の一具現例を簡略に示す図面であって、基板、第１電極、第１中間層、第２中間層、第３中間層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極が順次に積層された構造を有する。以下、図２に示した有機発光素子を例として本発明による有機発光素子及びその製造方法について説明する。

前記基板としては、通常の一般的な有機発光素子で使われる基板を使用できる。前記基板の例として、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板を利用できる。図２には示していないが、前記基板と第１電極との間には、平坦化膜、絶縁層などが必要に応じてさらに備えられる。

基板の上部には、第１電極が備えられている。前記第１電極は、赤、緑、青色の副画素別にパターニングされ、アノードまたはカソードでありうる。前記第１電極は、透明電極、半透明電極または反射電極であり、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇなどを利用して形成されるが、これらに限定されるものではない。また、異なる二つ以上の物質を利用して二層以上の構造を有するなど多様な変形が可能である。

一方、図２には示していないが、前記第１電極のエッジには、絶縁層が備えられる。前記絶縁層は、本発明による有機発光素子を、フルカラーを発光する素子で構成しようとする場合、画素定義膜（ｐｉｘｅｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の役割を行える（画素定義膜については、例えば、特開２００７−２００８４３号公報、特開２００６−１１４４９８号公報、特開２００５−３２２６１９号公報などを参照のこと。）。前記絶縁層をなす物質は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ_ｘなどの無機物またはポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などの有機物など通常の絶縁物質でありうる。

前記第１電極の上部には、第１中間層、第２中間層及び第３中間層が順次に備えられている。前記第１中間層は、第１ホスト及び第１ドーパントを備え、前記第２中間層は、前記第１ドーパントを備え、前記第３中間層は、第２ホスト及び前記第１ドーパントを備える。

前記第１ホスト及び前記第２ホストのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）レベルは、互いに独立的に−５．５±１．０ｅＶ、望ましくは、−５．５±０．５ｅＶである。一方、前記第１ドーパントのＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）レベルは、−５．５±１．０ｅＶ、望ましくは、−５．５±０．５ｅＶである。

特に、前記第１ホストのＨＯＭＯレベルと前記第１ドーパントのＬＵＭＯレベルとの差の絶対値、及び前記第２ホストのＨＯＭＯレベルと前記第１ドーパントのＬＵＭＯレベルとの差の絶対値は、互いに独立的に０ｅＶないし０．５ｅＶ、望ましくは、０ｅＶないし０．２ｅＶでありうる。

通常、一般的に、有機発光素子のアノードから有機層に注入される正孔の移動度は、カソードから有機層に注入される電子の移動度に比べて速い傾向があるところ、かかる正孔注入及び電子注入の不均衡は、有機発光素子の駆動時の劣化を促進する。しかし、前述したような範囲のＨＯＭＯレベルを有するホスト及びＬＵＭＯレベルを有するドーパントを利用して第１中間層、第２中間層及び第３中間層を形成する場合、正孔及び電子注入の均衡をなし、正孔及び電子の再結合効率が高くなって有機発光素子の寿命向上をなすことができる。

前記第１ホスト及び前記第２ホストは、互いに同一であるか、または異なりうる。

前記第１ホスト及び前記第２ホストは、互いに独立的に前述したようなＨＯＭＯレベル範囲などを満たす正孔輸送物質または正孔注入物質でありうる。

さらに具体的に、前記第１ホスト及び前記第２ホストの非制限的な例としては、フタロシアニン系化合物、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）などの芳香族縮合環を有する通常の一般的なアミン誘導体、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−フェニル−Ｎ−ｍ−トリルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス（ｐ−Ｎ−フェニル−Ｎ−ｍ−トリル）アミノフェニル）ベンゼン（ｍ−ＭＴＤＡＰＢ）（ここで、ＴＣＴＡ（下式に示す）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（下式に示す）、ｍ−ＭＴＤＡＰＢは、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｆ．Ｃｏｍｐｕｔ．Ｓｃｉ．２００３年 ｖｏｌ．４３，ｐｐ９７０〜９７７にその化学構造式が示されている）、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンフルスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、または（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）、下記化学式１で表示される化合物などが挙げられる。

前記化学式１中で、Ｘは、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキレン基、置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０アルケニレン基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリーレン基、または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０ヘテロアリーレン基を表す。望ましくは、前記Ｘは、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_１０アルキレン基、置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_１０アルケニレン基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_１２アリーレン基、または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_１２ヘテロアリーレン基でありうる。さらに具体的に、前記Ｘは、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基などであるが、これらに限定されるものではない。

前記化学式１中で、ｎは、１ないし５の整数、望ましくは、１ないし３の整数である。

前記化学式１中で、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、それぞれ独立的に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルコキシ基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基、または置換または非置換されたＣ_４ないしＣ_３０ヘテロアリール基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のうち二つ以上は互いに結合して飽和または不飽和環を形成できる。望ましくは、前記Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、それぞれ独立的に水素原子、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_１０アルキル基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_１０アルコキシ基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_１２アリール基、または置換または非置換されたＣ_４ないしＣ_１２ヘテロアリール基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のうち二つ以上は互いに結合して飽和または不飽和環を形成できる。

前記化学式１中で、Ａｒは、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０ヘテロアリール基である。望ましくは、前記Ａｒは、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_１２アリール基または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_１２ヘテロアリール基である。さらに具体的に、前記Ａｒは、フェニル基、ナフチル基などであるが、これらに限定されるものではない。

さらに具体的に、前記化学式１は、下記化学式２で表示される。

前記化学式２中で、Ｒ_１ないしＲ_３は、互いに独立的に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルコキシ基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基、または置換または非置換されたＣ_４ないしＣ_３０ヘテロアリール基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のうち二つ以上は互いに結合して飽和または不飽和環を形成できる。

前記化学式２中で、Ｒは、水素原子、シアノ基、フッ素原子、または置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、または置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基、置換または非置換されたＣ_４ないしＣ_３０ヘテロ環基、または置換または非置換されたアミノ基でありうる。

前記化学式１で表示される化合物は、下記化合物１または２で表示されるが、これらに限定されるものではない。

その中で、前記化合物１のＨＯＭＯレベルは−５．１６ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは−２．１６ｅＶである。

前記第１ドーパントは、前述したようなＬＵＭＯレベル範囲などを満たすドーパントでありうる。さらに具体的に、前記第１ドーパントは、ｐ−ドーパントであるが、例えば、シアノ基及びフッ素原子（フッ素基）のうち一つ以上が置換されたＣ_６ないしＣ_３０芳香族化合物、またはシアノ基及びフッ素原子（フッ素基）のうち一つ以上が置換されたＣ_６ないしＣ_３０ヘテロ芳香族化合物であるが、これらに限定されるものではない。

さらに具体的に、前記第１ドーパントは、下記化合物３または４であるが、これらに限定されるものではない。

その中で、化合物３のＨＯＭＯレベルは−７．５７ｅＶであり、ＬＵＭＯレベルは−５．３４ｅＶである。また、化合物４のＨＯＭＯレベルは−７．１ｅＶであり、ＬＵＭＯレベルは−５．３８ｅＶである。

前記第１中間層中の第１ドーパントの含量は、前記第１ホストの含量及び前記第１ドーパントの含量の和１００重量部当たり０．１重量部ないし１０重量部、望ましくは、０．２重量部ないし２重量部でありうる。また、前記第３中間層中の第１ドーパントの含量は、前記第２ホストの含量及び前記第１ドーパントの含量の和１００重量部当たり０．１重量部ないし１０重量部、望ましくは、０．２重量部ないし２重量部でありうる。前記第１ドーパントの含量が前述したような範囲を満たす場合、濃度消光などの現象が起こらない。

前記第１中間層及び前記第３中間層の厚さは、互いに独立的に１０Åないし１０００Å、望ましくは、２０Åないし８００Åでありうる。一方、前記第２中間層の厚さは、１０Åないし１００Å、望ましくは、２０Åないし５０Åでありうる。前記第１中間層及び前記第３中間層の厚さが前述したところを満たす場合、駆動電圧上昇などが実質的に防止される。また、前記第２中間層の厚さが前述したところを満たす場合、駆動電圧上昇が実質的に防止可能である。また、本発明の構成においては、前記第１ドーパント＋前記第１ないし第２ホストを備える第１中間層と第３中間層の間に前記第１ドーパントのみを備える第２中間層を形成することで、本発明のように第１中間層、第２中間層及び第３中間層が順番に積層されたＯＬＥＤは長寿命を有することができ（これは本願発明に含まれた効果データ（実施例）からも確認可能である）、その結果、正孔及び電子注入の均衡をなすことができ、正孔及び電子の再結合効率が高くなって有機発光素子の寿命向上をなすことができる。

前記第１中間層、第２中間層及び第３中間層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ、ラングミュア−ブロジェット）法のような多様な方法を利用して形成される。

蒸着法により前記第１中間層、第２中間層及び第３中間層を形成する場合、その蒸着条件は、各層の材料として使用する化合物の熱的特性などによって異なるが、一般的に蒸着温度１００ないし５００℃、真空度１０^−８ないし１０^−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃの範囲で適切に選択される。

前記第３中間層の上部には、発光層が真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して形成される。発光層の形成条件は、発光層の材料として使用する化合物の種類によって異なるが、前記第１中間層、第２中間層及び第３中間層の形成条件内で適切に選択される。

前記発光層は、公知の発光材料を利用して形成でき、公知のホスト及びドーパントを使用できる。

公知のホスト材料として、例えば、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（ＩＩＩ））またはＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ；下式に示す）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ；下式に示す）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などを使用できるが、これらに限定されるものではない。

一方、公知の赤色ドーパントとして白金（ＩＩ）オクタエチルポリフィリン（ＰｔＯＥＰ；下式に示す）、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３（下式に示す）、Ｂｔｐ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）（下式に示す）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。

また、公知の緑色ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）_３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）（下式に示す）、Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ）（下式に示す）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）_３（下式に示す）、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル１−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−〔１〕ベンゾピラノ〔６，７，８，ｉｊ〕キノリジン−１１−オン（Ｃ５４５Ｔ；イーストマン−コダック社の商品名）などを利用できるが、これらに限定されるものではない。

一方、公知の青色ドーパントとしてＦ_２Ｉｒｐｉｃ（下式に示す）、（Ｆ_２ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ｔｍｄ）（下式に示す）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）_３（下式に示す）、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ；下式に示す）、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ；下式に示す）、下記化合物５、Ｆｉｒｐｒｉｃ（下式に示す）、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３（トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム（ＩＩＩ））などを利用できるが、これらに限定されるものではない。

ドーパントとホストとを共に使用する場合、ドーパントのドーピング濃度は、特別に制限されないが、通常、ホスト１００重量部を基準として、前記ドーパントの含量は０．０１ないし２０重量部でありうる。

前記発光層の厚さは、約１００Åないし１０００Å、望ましくは、２００Åないし６００Åでありうる。前記発光層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに優秀な発光特性を表すことができる。

発光層に燐光ドーパントと共に使用する場合には、三重項励起子または正孔が電子輸送層に拡散する現象を防止するために、前記正孔抑制層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）をさらに形成できる（図２には図示せず）。前記正孔抑制層は、例えば、図２の発光層と電子輸送層との間に形成することができる。真空蒸着法及びスピンコーティング法によりＨＢＬを形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に第１中間層などの形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。前記正孔抑制材料としては、公知の材料を使用できるが、例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。

前記ＨＢＬの厚さは、約５０Åないし１０００Å、望ましくは、１００Åないし３００Åでありうる。前記ＨＢＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに優秀な正孔阻止特性が得られる。

次いで、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）を真空蒸着法、スピンコーティング法またはキャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によりＥＴＬを形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に第１中間層などの形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。前記ＥＴＬの材料は、電子注入電極（カソード）から注入された電子を安定して輸送する機能を行うものであって、公知の電子輸送物質であるキノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）、ＴＡＺ（下式に示す）、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）（ｐ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、下記化合物６などを使用することもできるが、これらに限定されるものではない。

前記ＥＴＬの厚さは、約１００Åないし１０００Å、望ましくは、１５０Åないし５００Åでありうる。前記ＥＴＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに満足すべき電子輸送特性が得られる。

また、ＥＴＬの上部に第２電極からの電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）が積層され、これは、特別に材料を制限しない。

前記ＥＩＬの形成材料としては、公知の電子注入材料を利用できるが、その非制限的な例としては、Ｌｉｑ（リチウムキュー）（下式に示す）、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯなどが挙げられる。前記ＥＩＬの蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に第１中間層などの形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。

前記ＥＩＬの厚さは、約１Åないし１００Å、望ましくは、５Åないし５０Åでありうる。前記ＥＩＬの厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに満足すべき電子注入特性が得られる。

最後に、ＥＩＬの上部に真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用して第２電極を形成できる。前記第２電極は、カソードとして使われる。前記第２電極形成用の金属としては、低い仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物を使用できる。具体的な例としては、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ−Ｉｎ、Ｍｇ−Ａｇなどが挙げられる。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透過型カソードを使用することもできる。

本明細書中で、非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ｉｓｏ−アミル基、へキシル基などが挙げられる。前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸基やその塩、またはＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、Ｃ_１ないしＣ_３０アルケニル基、Ｃ_１ないしＣ_３０アルキニル基、Ｃ_６ないしＣ_３０アリール基、Ｃ_７ないしＣ_２０アリールアルキル基、Ｃ_２ないしＣ_２０ヘテロアリール基、Ｃ_３ないしＣ_３０ヘテロアリールアルキル基、Ｃ_６ないしＣ_３０アリールオキシ基または−Ｎ（Ｚ_１）（Ｚ_２）で表示される化学式に置換されうる。このとき、前記Ｚ_１及びＺ_２は、互いに独立的に水素原子、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基、及び置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０ヘテロアリール基からなる群から選択される。

本明細書中で、非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキレン基の具体的な例としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基などがあり、それらのアルキレン基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルコキシ基は、−ＯＡで表示される基であって、このとき、Ａは、前述したようなアルキル基でありうる。前記アルコキシ基の具体的な例として、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、フェニルオキシ基、シクロへキシルオキシ基、ナフチルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ジフェニルオキシ基などがあり、それらのアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、非置換されたＣ_２ないしＣ_３０アルケニル基は、前記定義されたようなアルキル基の中間や終端に炭素二重結合を含有していることを意味する。即ち、アルケンの任意の炭素原子から一個の水素原子を除去した一価基をいう。一般式はＣ_ｎＨ_２ｎ−１−であり、遊離原子価は、ビニル基（ＣＨ_２＝ＣＨ−）のように不飽和炭素原子上にあっても、アリル基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２−）（２−プロペニル基）のように飽和炭素原子上にあってもよい。例としては、エテニル基（ビニル基）、プロペニル基（アリル基）、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、デセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などがある。それらのアルケニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルケニレン基の具体的な例としては、エテニレン基、プロペニレン基、１−ブテニレン基、２−ブテニレン基、ブタジエニレン基などがあり、それらのアルケニレン基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、Ｃ_１ないしＣ_３０アルキニル基の具体的な例としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、プロパルギル基、１−ブテン−３−イル基などが挙げられる。それらのアルキニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基は、一つ以上の芳香族環を含む炭素原子数６ないし３０個の炭素環芳香族システム（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）を含む１価基（即ち、アレーンから一個の環炭素原子（ｒｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ａｔｏｍ）の一個の水素原子を除去することにより生成される基）を意味し、前記二つ以上の環は互いに融合されるか、または単一結合などを通じて連結される。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基の例としては、フェニル基、Ｃ_１ないしＣ_１０アルキルフェニル基（例えば、エチルフェニル基）、ハロフェニル基（例えば、ｏ−、ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基）、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビフェニル基、ハロビフェニル基、シアノビフェニル基、Ｃ_１ないしＣ_１０ビフェニル基、Ｃ_１ないしＣ_１０アルコキシビフェニル基、ｏ−、ｍ−及びｐ−トリル基、ｏ−、ｍ−及びｐ−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、（α，α−ジメチルベンゼン）フェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、ハロナフチル基（例えば、フルオロナフチル基）、Ｃ_１ないしＣ_１０アルキルナフチル基（例えば、メトキシナフチル基）、Ｃ_１ないしＣ_１０アルコキシナフチル基（例えば、メトキシナフチル基）、シアノナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネリル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基などが挙げられる。

本明細書中で、Ｃ_６ないしＣ_３０アリールオキシ基の具体的な例としては、例えばフェノキシ基、トリロキシ基、キシリロキシ基、ナフトキシ基などが挙げられる。それらのアリールオキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリーレン基は、前述したような非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基のような構造を有する２価基（即ち、アレーンから、二個の環炭素原子のそれぞれ一個の水素原子を除去することにより生成される二価基）であって、そのうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。その具体的な例としては、フェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、３−カルボキシフェニレン基、４−カルボキシフェニレン基、３，５−ジカルボキシフェニレン基、４−メトキシフェニレン基、２−スルホフェニレン基、４−スルホフェニレン基、５，７−ジスルホ−２−ナフチレン基などが挙げられる。

本明細書中で、非置換されたＣ_３ないしＣ_３０ヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された一つ以上のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである一つ以上の芳香族環からなるシステム（系）を含む１価基（即ち、ヘテロアレーンの任意の環原子（ｒｉｎｇ ａｔｏｍ）から一個の水素原子を除去することにより生成される基）を意味して、前記一つ以上の芳香族環は互いに融合されるか、または単一結合などを通じて連結される。前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

前記化学式１中で、非置換されたＣ_３ないしＣ_３０ヘテロアリール基の例には、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、カルバゾリル基、インドリル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピロリル基、フリル基、チエニル基、イソオキサゾリル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ベンゾフリル基、キノリル基、キナゾリル基、プリン基、プリル基、チミル基、シトシル基、アデニル基、グアニル基などが挙げられる。それらは、前記アルキル基の置換基と同様に置換できることはいうまでもない。

本明細書中で、Ｃ_３ないしＣ_３０ヘテロアリールアルキル基の具体的な例としては、Ｎ−ピロリルメチル基、２−フリルメチル基、２−チエニルメチル基、２−オキサゾリルメチル基、３−イソオキサゾリルメチル基、２−チアゾリルメチル基、２−イミダゾリルメチル基、４−ピリジルメチル基、４−ピリダジルメチル基、２−ピリミジルメチル基、２−ベンゾフリルメチル基、３−インドリルメチル基、２−キノリルメチル基、２−キナゾリルメチル基、７−プリルメチル基などが挙げられる。それらは、前記アルキル基の置換基と同様に置換できることはいうまでもない。

本明細書中で、非置換されたＣ_６ないしＣ_３０ヘテロアリーレン基は、前述したような非置換されたＣ_６ないしＣ_３０ヘテロアリール基のような構造を有する２価基（即ち、ヘテロアレーンから、二個の環原子のそれぞれ一個の水素原子を除去することにより生成される二価基）であって、そのうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。例としては、ピリジン環、キノリン環、イソキノリン環、ピリミジン環、ピラジン環、チオフェン環、フラン環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環及びトリアゾール環からなる基、及びこれらが縮環して形成される縮環ヘテロアリーレン基等を挙げることができる。

本明細書中で、非置換されたＣ_４ないしＣ_３０ヘテロ環基の具体的な例としては、ピロリル基、ピロリジニル基、チエニル基、フリル基、ピリジル基、イミダゾリル基、インドリル基、キノリル基、ピラニル基、モルホリニル基、ピペラジニル基、モルホリノ基などがあり、それらのヘテロ環基のうち少なくとも一つ以上の環原子の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、置換または非置換されたアミノ基としては、アミノ基のうち一つ以上の水素原子が、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換可能である。

本明細書中で、Ｃ_６ないしＣ_３０芳香族化合物とは、一つ以上の芳香族環を含む炭素原子数６ないし３０個の炭素環芳香族システム（ｃａｒｂｏｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）を意味し（即ち、ベンゼンを代表とする環状不飽和有機化合物をいい、炭化水素のみで構成された芳香族炭化水素、環構造に炭素以外の元素を含む複素芳香族化合物などを含む広義のものを意味し）、前記二つ以上の環は互いに融合されるか、または単一結合などを通じて連結される。一方、Ｃ_６ないしＣ_３０ヘテロ芳香族化合物とは、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された一つ以上のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである一つ以上の芳香族環からなるシステム（系）を意味し、前記一つ以上の芳香族環は互いに融合されるか、または単一結合などを通じて連結される。

前記Ｃ_６ないしＣ_３０芳香族化合物の例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、アズレン、ヘプタレン、アセナフチレン、フルオレン、フェナレン、フェナントレン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、フェニレンなどが挙げられ、前記Ｃ_６ないしＣ_３０ヘテロ芳香族化合物の例としては、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、トリアジン、カルバゾール、インドル、キノリン、イソキノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明による有機発光素子として、図２に示したような構造を有する有機発光素子を例として説明したが、本発明による有機発光素子は、これに限定されるものではなく、多様な変形が可能であることはいうまでもない。

以下、本発明の実施例を具体的に例示するが、本発明が下記実施例に限定されることを意味するものではない。

実施例１
次のような構造を有する有機発光素子を製作した：ガラス基板／第１電極（ＩＴＯ）／第１中間層（化合物１及び化合物３、ドーピング濃度は１ｗｔ％）（７５０Å）／第２中間層（化合物３）（３０Å）／第３中間層（化合物１及び化合物３、ドーピング濃度は１ｗｔ％）（７５０Å）／発光層（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２／Ｉｒ（ｐｐｙ）_３、ドーピング濃度は１５ｗｔ％）（４００Å）／電子輸送層（化合物６）（３００Å）／電子注入層（Ｌｉｑ）（１０Å）／第２電極（ＭｇＡｇ）（１６０Å）。

アノード（基板／第１電極の構成）は、コーニング社製１５Ω／ｃｍ^２（厚さ１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍのサイズにカットして、イソプロピルアルコールと純水とを利用して各５分間超音波洗浄した後、使用した。前記ＩＴＯガラス基板に３０分間紫外線を照射し、オゾンに露出させて洗浄した後、真空蒸着装置に前記ガラス基板を設置した。

前記基板の上部に第１ホストとしての化合物１及び第１ドーパントとしての化合物３を真空蒸着（化合物３のドーピング濃度は１ｗｔ％である）して、７５０Å厚さの第１中間層を形成した。前記第１中間層の上部に第１ドーパントとして化合物３を真空蒸着して３０Å厚さの第２中間層を形成した後、前記第２中間層の上部に第２ホストとしての化合物１及び第１ドーパントとしての化合物３を真空蒸着（化合物３のドーピング濃度は１ｗｔ％である）して、７５０Å厚さの第３中間層を形成した。

次いで、前記第３中間層の上部にホスト材料Ｚｎ（ＢＴＺ）_２／ドーパントＩｒ（ｐｐｙ）_３（Ｉｒ（ｐｐｙ）_３のドーピング濃度は１５ｗｔ％である）を真空蒸着して４００Å厚さの発光層を形成した後、電子輸送物質として化合物６を真空蒸着して３００Å厚さの電子輸送層を形成した。次いで、電子注入材料としてＬｉｑを真空蒸着して１０Å厚さの電子注入層を形成した後、ＭｇＡｇ合金（１０％、即ち、Ｍｇ：Ａｇ＝１０：１（モル比））で１６０Å厚さのカソード（第２電極）を形成して有機発光素子を完成した。それをサンプル１という。

比較例Ａ
実施例１中で第１中間層及び第３中間層の形成時に化合物１のみを利用したという点を除いては、前記実施例１と同じ方法を利用して有機発光素子を完成した。それをサンプルＡという。

比較例Ｂ
実施例１中で第１中間層、第２中間層及び第３中間層の代わりに、化合物１及び化合物３を真空蒸着（化合物３のドーピング濃度は１ｗｔ％である）して１５００Å厚さの層を形成したという点を除いては、前記実施例１と同じ方法を利用して有機発光素子を完成した。それをサンプルＢという。

評価例：寿命特性評価
前記サンプル１、Ａ及びＢの輝度をＰＲ６５０（スペクトロスキャン分光器、ＰＨＯＴＯ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＣ．社製）を利用して経時的に評価して、その結果を図３に示した。図３によれば、本発明によるサンプル１がサンプルＡ及びＢに比べて優秀な寿命特性を有するということが分かる。

本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。

Claims (17)

1. 基板と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に備えられ、発光層を備える有機層と、を備え、
   前記第１電極と前記発光層との間に第１ホストと第１ドーパントとを備える第１中間層、前記第１ドーパントを備える第２中間層、及び第２ホストと前記第１ドーパントとを備える第３中間層が介在された有機発光素子。
2. 基板、第１電極、第１中間層、第２中間層、第３中間層、発光層及び第２電極の順で積層されたことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記第１ホスト及び前記第２ホストのＨＯＭＯレベルは、−５．５±１．０ｅＶであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記第１ドーパントのＬＵＭＯレベルは、−５．５±１．０ｅＶであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記第１ホストのＨＯＭＯレベルと前記第１ドーパントのＬＵＭＯレベルとの差の絶対値は、０ないし０．５ｅＶであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記第２ホストのＨＯＭＯレベルと前記第１ドーパントのＬＵＭＯレベルとの差の絶対値は、０ないし０．５ｅＶであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
7. 前記第１ホスト及び前記第２ホストは、互いに独立的に正孔輸送物質または正孔注入物質であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
8. 前記第１ホスト及び前記第２ホストは、互いに独立的にフタロシアニン系化合物、ＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢ、ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＤＢＳＡ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／カンフルスルホン酸（Ｐａｎｉ／ＣＳＡ）、または（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）、下記化学式１で表示される化合物からなる群から選択されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機発光素子：
   前記化学式１中で、
   Ｘは、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキレン基、置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０アルケニレン基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリーレン基、または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０ヘテロアリーレン基を表し、
   ｎは、１ないし５の整数であり、
   Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は、それぞれ独立的に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、シアノ基、アミノ基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルキル基、置換または非置換されたＣ_１ないしＣ_３０アルコキシ基、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基、または置換または非置換されたＣ_４ないしＣ_３０ヘテロアリール基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のうち二つ以上は互いに結合して飽和または不飽和環を形成でき、
   Ａｒは、置換または非置換されたＣ_６ないしＣ_３０アリール基または置換または非置換されたＣ_２ないしＣ_３０ヘテロアリール基である。
9. 前記第１ホスト及び前記第２ホストは、互いに同じであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
10. 前記第１ホスト及び前記第２ホストは、下記化合物１または２であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機発光素子：
    
11. 前記第１ドーパントは、シアノ基及びフッ素原子のうち一つ以上が置換されたＣ_６ないしＣ_３０芳香族化合物、またはシアノ基及びフッ素原子のうち一つ以上が置換されたＣ_６ないしＣ_３０ヘテロ芳香族化合物であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機発光素子。
12. 前記第１ドーパントは、下記化合物３または４であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有機発光素子：
    
13. 前記第１中間層中の第１ドーパントの含量は、前記第１ホストの含量及び前記第１ドーパントの含量の和１００重量部当たり０．１重量部ないし１０重量部であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機発光素子。
14. 前記第３中間層中の第１ドーパントの含量は、前記第２ホストの含量及び前記第１ドーパントの含量の和１００重量部当たり０．１重量部ないし１０重量部であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
15. 前記第１中間層及び第３中間層の厚さは、互いに独立的に１０Åないし１０００Åであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
16. 前記第２中間層の厚さは、１０Åないし１００Åであることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
17. 前記有機層は、正孔抑制層、電子輸送層及び電子注入層のうち一つ以上をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の有機発光素子。