JP2018513548A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

本明細書は、カソードと、アノードと、前記カソードと前記アノードとの間に設けられる発光層と、前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層とを含む有機発光素子に関する。

Description

本明細書は、２０１５年３月１６日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第１０‐２０１５‐００３６０９７号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。

本明細書は、有機発光素子に関する。

有機発光現象は、特定の有機分子の内部プロセスにより電流が可視光に転換される例の一つである。有機発光現象の原理は以下の通りである。

アノードとカソードとの間に有機物層を位置付けたときに、両電極間に電圧をかけると、カソードとアノードからそれぞれ電子と正孔が有機物層に注入される。有機物層に注入された電子と正孔は、再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、この励起子がまた基底状態に戻り発光する。かかる原理を利用する有機発光素子は、一般的に、カソードとアノード、およびその間に位置した有機物層、例えば、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層とを含む有機物層から構成され得る。

有機発光素子に使用される物質としては、純粋な有機物質または有機物質と金属が錯体をなす錯化合物がほとんどを占めており、用途に応じて、正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質などに区分され得る。ここで、正孔注入物質や正孔輸送物質としては、ｐ型の性質を有する有機物質、すなわち、酸化しやすく、酸化の際に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に用いられている。一方、電子注入物質や電子輸送物質としては、ｎ型性質を有する有機物質、すなわち、還元しやすく、還元の際に電気化学的に安定した状態を有する有機物が主に用いられている。発光層物質としては、ｐ型性質とｎ型性質を同時に有する物質、すなわち、酸化状態と還元状態の両方で安定した形態を有する物質が好ましく、励起子が形成されたときにこれを光に転換する発光効率の高い物質が好ましい。

当技術分野では、高い効率の有機発光素子の開発が求められている。

韓国公開特許第２０１１‐００２７６３５号公報

本明細書の目的は、発光および寿命特性に優れた有機発光素子を提供することにある。

本明細書の一実施形態は、
カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に設けられる発光層と、
前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層とを含み、
前記カソードと前記発光層との間に設けられる有機物層のうち１層以上は、ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含み、
前記ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子のうち少なくとも一つと、前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とが互いにドッキングし、
前記ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ未満であり、
前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅである有機発光素子を提供する。

本明細書の一実施形態に係る有機発光素子は、低い駆動電圧での電子および正孔の移動性に優れており、高い発光効率を提供する。

また、本明細書の一実施形態に係る有機発光素子は、各層での電子の移動がスムーズに行われることから耐久性に優れており、寿命特性に優れる。

本明細書の一実施形態に係る有機発光素子を示す図である。 本明細書の一実施形態に係る有機発光素子を示す図である。 本明細書の一実施形態に係る有機発光素子を示す図である。

以下、本明細書についてより詳細に説明する。

本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとしたとき、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、両部材の間にさらに他の部材が存在する場合をも含む。

本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」としたとき、これは、特に相反する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

本明細書の一実施形態は、
カソードと、
アノードと、
前記カソードと前記アノードとの間に設けられる発光層と、
前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層とを含み、
前記カソードと前記発光層との間に設けられる有機物層のうち１層以上は、ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含み、
前記ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子のうち少なくとも一つと、前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とが互いにドッキングし、
前記ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ未満であり、
前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅである有機発光素子を提供する。

本明細書の一実施形態のように、前記ヘテロ原子と前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とがドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ未満の場合、６ｄｅｂｙｅ以上の場合よりも化合物の安定性に優れる。ただし、６ｄｅｂｙｅ未満の双極子モーメントの値を有する化合物を有機物層に使用する場合には、素子の効率面で不利であり得る。したがって、本発明は、前記ヘテロ原子と前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とのドッキングにより、双極子モーメントの値を６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅに調節することで、素子の効率を上昇させた。

したがって、本明細書の一実施形態のように、前記ヘテロ原子と前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とのドッキング前後の双極子モーメントが前記範囲の場合には、低い駆動電圧、高い効率、長寿命の有機発光素子を期待することができる。

本明細書において「ドッキング」とは、ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子とアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とが、ロンドン分散力（Ｌｏｄｏｎ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）または双極子‐誘起双極子力（Ｄｉｐｏｌｅ‐ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｐｏｌｅ ｆｏｒｃｅ）により互いに結合したことを意味し得る。具体的には、前記ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子とアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体のアルカリ金属またはアルカリ土類金属とがドッキングすることができる。

本明細書において、前記アルカリ金属複合体およびアルカリ土類金属複合体において前記「複合体」とは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と原子または分子とが互いに結合し一つの分子を構成するものを意味し得る。

本明細書において、双極子モーメント（ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）は、極性の程度を示す物理量であり、下記数式１で計算することができる。
［数式１］

前記の数式１において、分子密度（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）を計算により求めることで、双極子モーメントの値を得ることができる。例えば、分子密度は、Ｈｉｒｓｈｆｅｌｄ Ｃｈａｒｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓという方法を用いて、各原子別の電荷（Ｃｈａｒｇｅ）および双極子（Ｄｉｐｏｌｅ）を求め、下記式により計算して得ることができ、その計算結果を前記数式１に代入して双極子モーメント（Ｄｉｐｏｌｅ Ｍｏｍｅｎｔ）を求めることができる。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、電子注入層、電子輸送層および正孔遮断層からなる群から選択される１層または２層以上である。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、電子輸送層である。

他の実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、正孔遮断層である。

前記双極子モーメントの値の範囲を有する有機発光素子は、カソードから注入される電子の注入能および輸送能が向上し、低い駆動電圧および高い発光効率を提供することができる。また、有機発光素子内での分子の配列に優れ、緻密な膜を提供する。したがって、前記電子輸送物質を含む有機発光素子として、安定性に優れ、長寿命の有機発光素子を提供することができる。

本明細書の一実施形態において、前記ドッキングした後の化合物の双極子モーメントの値と、ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値との差が、３ｄｅｂｙｅ以上である。

本明細書の一つの実施形態において、前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値と、ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値との差が、３ｄｅｂｙｅ以上８ｄｅｂｙｅ以下である。

本明細書の一実施形態のように、カソードと発光層との間の有機物層は、有機発光素子の低い駆動電圧のために、電子をスムーズに輸送する材料を含むことが好ましい。前記のように電子の輸送をスムーズにするためには、有機物層材料の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅであることが好ましいが、化合物自体の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅの範囲を有する場合には、化合物の不安定性が問題になり得る。

本明細書の一実施形態のように、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とのドッキング前後の双極子モーメントの値の変更により、双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅになるように調節するとともに高い安定性の有機物層を構成することができる。したがって、本明細書の一実施形態に係る有機発光素子は、高い発光効率を提供するとともに、素子の寿命に肯定的な影響を与えることができる。

具体的には、ドッキング前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値と、ドッキング後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値との差は、大きいほどドッキングが安定していると考えられ、３ｄｅｂｙｅ以上が好ましい。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、前記ヘテロ原子を含む化合物とアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを１：９〜９：１の重量比で含む。好ましくは３：７〜７：３の重量比で含み、より好ましくは４：６〜６：４の重量比で含む。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子は、３価原子を含む。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物は、Ｎ原子を１または２以上含む化合物である。

前記のようなヘテロ原子は非共有電子対を含んでおり、前記非共有電子対は、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体が容易にドッキングするためのドッキングサイト（ｄｏｃｋｉｎｇ ｓｉｔｅ）として働くことができ、前記ドッキングにより電子の輸送がさらに容易になり得る。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物は、芳香族複素環であってもよい。前記のような場合、化合物構造内で共役構造を含み、電子の移動が容易に行われ得る。

本明細書において共役構造（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）とは、２以上の二重結合または三重結合が、単結合を一つずつ挟んで存在する構造を意味し、共鳴構造を形成できる構造を意味し得る。

本明細書の一実施形態において、前記ヘテロ原子を含む化合物は、下記構造のいずれか一つを含む。

前記構造は、重水素；置換または非置換のアルキル基；置換または非置換のアリール基；および置換または非置換の複素環基からなる群から選択される１または２以上の置換基で置換または非置換されてもよく、隣接する置換基は、互いに結合して、置換または非置換の環を形成してもよい。

本明細書の一実施形態において、前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体は、下記化学式１で表される。
［化学式１］

化学式１中、
Ｚおよび点線の弧（ｄａｓｈｅｄ ａｒｃ）は、Ｍとともに５‐または６‐員環を完成するために必須の２個または３個の原子および結合を示し、
Ａは、それぞれ、水素または置換体を示し、
Ｂは、それぞれ、Ｚ原子上の独立して選択される置換体であってもよく、２以上の置換体が互いに結合して、置換または非置換の環を形成し、
ｊは、０〜３であり、
ｋは、１または２であり、
Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、
Ｘは、ＮまたはＯであり、
ｍおよびｎは、錯体上に中性電荷を提供するために、独立して選択される整数である。

本明細書において、置換基の例示については以下で説明するが、これに限定されるものではない。

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定されず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。

本明細書において「置換または非置換の」という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換または非置換のアルキル基；置換または非置換のシクロアルキル基；置換または非置換のアルコキシ基；置換または非置換のアルケニル基；置換または非置換のアミン基；置換または非置換のアリール基；置換または非置換の複素環基からなる群から選択される１または２以上の置換基で置換されているか、前記例示されている置換基のうち２以上の置換基が連結された置換基で置換されているか、もしくはいかなる置換基も有していないことを意味する。例えば、「２以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、２個のフェニル基が連結された置換基に解釈されてもよい。

本明細書において前記置換体とは、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；イミド基；アミド基；ヒドロキシ基；置換または非置換のアルキル基；置換または非置換のシクロアルキル基；置換または非置換のアルコキシ基；置換または非置換のアルケニル基；置換または非置換のアミン基；置換または非置換のアリール基；置換または非置換の複素環基からなる群から選択される１または２以上のものであってもよい。

本明細書において、前記アルキル基は、直鎖または分岐鎖であってもよく、炭素数は、特に限定されないが、１〜５０であることが好ましい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ‐ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基およびヘプチル基などがあり、これに限定されない。

本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖または分岐鎖であってもよく、炭素数は、特に限定されないが、２〜４０であることが好ましい。具体例としては、ビニル、１‐プロペニル、イソプロペニル、１‐ブテニル、２‐ブテニル、３‐ブテニル、１‐ペンテニル、２‐ペンテニル、３‐ペンテニル、３‐メチル‐１‐ブテニル、１，３‐ブタジエニル、アリル、１‐フェニルビニル‐１‐イル、２‐フェニルビニル‐１‐イル、２，２‐ジフェニルビニル‐１‐イル、２‐フェニル‐２‐（ナフチル‐１‐イル）ビニル‐１‐イル、２，２‐ビス（ジフェニル‐１‐イル）ビニル‐１‐イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあり、これに限定されない。

本明細書において、シクロアルキル基は、特に限定されないが、炭素数３〜６０であることが好ましく、特に、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などがあり、これに限定されない。

本明細書において、アミン基は、−ＮＨ_２；アルキルアミン基；アラルキルアミン基；アリールアミン基；ヘテロアリールアミン基からなる群から選択されてもよく、炭素数は、特に限定されないが、１〜３０であることが好ましい。アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９‐メチル‐アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基などがあり、これに限定されるものではない。

前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は、特に限定されないが、炭素数６〜２５であることが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基などであってもよく、これに限定されるものではない。

前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は、特に限定されないが、炭素数１０〜２４であることが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、ナフチル基、トリフェニレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などであってもよく、これに限定されるものではない。

本明細書において、前記フルオレニル基は、置換されてもよく、隣接する置換基が互いに結合して環を形成してもよい。

前記フルオレニル基が置換される場合、
および
などであってもよい。ただし、これに限定されるものではない。

本明細書において、複素環基は、炭素ではない原子、異種原子を１以上含むものであり、具体的には、前記異種原子は、Ｏ、Ｎ、ＳｅおよびＳなどからなる群から選択される原子を１以上含むことができる。炭素数は、特に限定されないが、炭素数２〜６０であることが好ましい。複素環基の例としては、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、アクリジル基、ピリダジン基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリン基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリン基、インドール基、カルバゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾカルバゾール基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリン基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基およびジベンゾフラニル基などがあり、これに限定されるものではない。

前記複素環基は、単環または多環であってもよく、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族との縮合環であってもよい。

２以上の置換体が互いに結合して、置換または非置換の環を形成する場合、前記２以上の置換体は、互いに隣接して設けられる。

本明細書において「隣接する」の意味は、当該置換体が置換された原子と直接連結された原子に置換された置換体、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換体、または当該置換体が置換された原子に置換された他の置換体を意味し得る。例えば、ベンゼン環でオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２個の置換基および脂肪族環で同一炭素に置換された２個の置換体は、互いに「隣接する」基として解釈されてもよい。

本明細書において前記２以上の置換体が互いに結合して形成された環構造としては、芳香族環、脂肪族環などがあってもよくて、単環または多環であってもよい。

本明細書の一実施形態において、前記化学式１で表されるアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体は、下記化学式１‐ａまたは１‐ｂで表される。
［化１‐ａ］
［化１‐ｂ］

化学式１‐ａおよび１-ｂ中、
Ｍ、ｍおよびｎの定義は、上述の通りであり、
ａおよびｂは、それぞれ、１〜３の整数であり、
ａおよびｂが２以上の場合、２以上の括弧内の構造は互いに同一または異なり、
Ｒａ、ＲｂおよびＹ１〜Ｙ３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素または置換体であってもよく、２以上の置換体が互いに結合して、置換または非置換の環を形成する。

本明細書の一実施形態において、前記化学式１で表されるアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体は、下記化学式１‐１〜１‐２６のいずれか一つで表される。

前記Ｐｈはフェニル基を意味し、Ｍｅはメチル基を意味し、t‐Ｂｕはｔ‐ブチル基を意味する。

本明細書の一実施形態において、前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層のうち発光層と隣接する有機物層のＬＵＭＯエネルギー準位と発光層のＬＵＭＯエネルギー準位との差は１ｅＶ以下である。

具体的には、本明細書の一実施形態において、前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層のうち発光層と隣接する有機物層のＬＵＭＯエネルギー準位と発光層のＬＵＭＯエネルギー準位との差は０ｅＶ以上１ｅＶ以下である。

前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層のうち発光層と隣接する有機物層のＬＵＭＯエネルギー準位と発光層のＬＵＭＯエネルギー準位との差が１ｅＶを超える場合には、カソードから発光層への電子の移動が滞積して素子に負担をかけることになり、寿命面で不利である。したがって、本明細書の一実施形態のように、前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層のうち発光層と隣接する有機物層のＬＵＭＯエネルギー準位と発光層のＬＵＭＯエネルギー準位との差が１ｅＶ以下の場合に、電子の移動が容易となり、素子の効率面で有利であり得る。

本明細書において、エネルギー準位は、エネルギーの大きさを意味するものである。したがって、真空準位からマイナス（−）方向にエネルギー準位が示される場合にも、エネルギー準位は当該エネルギー値の絶対値を意味するものと解釈される。例えば、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最高被占軌道（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。また、ＬＵＭＯエネルギー準位とは、真空準位から最低空軌道（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）までの距離を意味する。

本明細書においてＨＯＭＯエネルギー準位の測定は、薄膜の表面にＵＶを照射し、このときにたたき出された電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を検出し、物質のイオン化電位（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を測定するＵＰＳ（ＵＶ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いてもよい。もしくは、ＨＯＭＯエネルギー準位の測定は、測定対象物質を電解液とともに溶媒に溶解した後、電圧走査（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｅｅｐ）により酸化電位（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を測定するＣＶ（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）を用いてもよい。また、ＡＣ‐３（ＲＫＩ社製）の機械を用いて、大気中でイオン化電位（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉｏａｌ）を測定するＰＹＳＡ（Ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｙｉｅｌｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ ｉｎ Ａｉｒ）方法を用いてもよい。

具体的には、本明細書におけるＨＯＭＯエネルギー準位は、ＩＴＯ基板上に対象物質を５０ｎｍ以上の厚さで真空蒸着した後、ＡＣ‐３（ＲＫＩ社製）測定装置で測定した。また、ＬＵＭＯエネルギー準位は、前記製造されたサンプルの吸収スペクトル（ａｂｓ．）とフォトルミネセンススペクトル（ＰＬ）を測定した後、各スペクトルエッジエネルギーを計算し、その差をバンドギャップ（Ｅｇ）とみなし、ＡＣ‐３で測定したＨＯＭＯエネルギー準位からバンドギャップ差を減算した値でＬＵＭＯエネルギー準位を計算した。

本明細書において、ＬＵＭＯエネルギー準位は、ＩＰＥＳ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）または電気化学的還元電位（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の測定により求めることができる。ＩＰＥＳは、電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）を薄膜に照射し、このときに放出される光を測定しＬＵＭＯエネルギー準位を決定する方法である。また、電気化学的還元電位の測定は、測定対象物質を電解液とともに溶媒に溶解した後、電圧走査（ｖｏｌｔａｇｅ ｓｗｅｅｐ）により還元電位（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を測定することができる。もしくは、ＨＯＭＯエネルギー準位と対象物質のＵＶ吸収程度を測定して得られた一重項エネルギー準位を用いてＬＵＭＯエネルギー準位を計算することができる。

本明細書の一実施形態において、前記発光層は、燐光性ドーパントを含む。前記のように、燐光性ドーパントを使用する場合には、蛍光性ドーパントのみを含む場合よりも発光効率が向上するが、耐久性が劣る問題が生じ得る。ただし、本明細書の一実施形態に係る前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅの有機物層を含む場合には、電子の輸送がスムーズに行われることから耐久性を増加させることができる。したがって、本明細書の一実施形態によると、有機発光素子として、高い効率および長寿命の素子を提供することができる。

本明細書の一実施形態において、前記有機発光素子は、２層以上の発光層を含んでもよい。前記２層以上の発光層は互いに接して設けられてもよく、２層の発光層の間に更なる有機物層を含んで設けられてもよい。

本明細書の一実施形態において、前記有機発光素子は、２以上の発光層を含み、前記２以上の発光層のうち隣接する２層の発光層の間に電荷発生層を含み、前記電荷発生層は、ｎ型有機物層とｐ型有機物層とを含んでもよい。

さらに他の実施形態において、前記電荷発生層に含まれるｎ型有機物層と前記ｐ型有機物層とがＮＰ接合する。

本明細書の一実施形態において、前記ｐ型有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層および発光層からなる群から選択され、ｎ型有機物層は、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層および発光層からなる群から選択される。

本明細書において、ｎ型とは、ｎ型半導体特性を意味する。換言すれば、ｎ型とは、ＬＵＭＯ（ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位により電子の注入を受けるか輸送する特性であり、これは、電子の移動度が正孔の移動度よりも大きい物質の特性として定義され得る。逆に、ｐ型とは、ｐ型半導体特性を意味する。換言すれば、ｐ型は、ＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギー準位により正孔の注入を受けるか輸送する特性であり、これは、正孔の移動度が電子の移動度よりも大きい物質の特性として定義され得る。本明細書において、ｎ型特性を有する化合物または有機物層は、ｎ型化合物またはｎ型有機物層として言及され得る。また、ｐ型特性を有する化合物または有機物層は、ｐ型化合物またはｐ型有機物層として言及され得る。また、ｎ型ドーピングは、ｎ型特性を有するようにドープされていることを意味し得る。

本明細書において、電荷発生層とは、外部電圧の印加なく電荷を発生する層であり、２層以上の発光層のうち隣接する発光層の間で電荷を発生することで、有機発光素子に含まれた２層以上の発光層を発光させる。

本明細書において、前記ＮＰ接合とは、ｎ型有機物層である第２の電子輸送層とｐ型有機物層とが物理的に接触することだけでなく、正孔および電子の発生と輸送が容易に行われ得る相互作用を意味し得る。

本明細書の一実施形態により、ＮＰ接合が形成されると、外部の電圧や光源によって正孔や電子の形成が容易になり得る。したがって、正孔の注入のための駆動電圧の上昇を防止することができる。

さらに他の実施形態において、前記２層以上の発光層のうち少なくとも２層のフォトルミネセンススペクトルのピーク波長は、互いに同一または異なる。

本明細書においてピーク波長は、スペクトル分布の最大値での波長を意味する。

本明細書の一実施形態において、前記２層以上の発光層のうち少なくとも２層のフォトルミネセンススペクトルのピーク波長は、互いに異なる。

本明細書の一実施形態において、前記２層以上の発光層のうち少なくとも一つは燐光性ドーパントを含み、少なくとも一つは蛍光性ドーパントを含む。

本明細書の一実施形態のように、前記互いに異なる２層以上の発光層を含み、青色蛍光、緑色燐光、赤色燐光の積層、および青色蛍光、緑黄色燐光の積層により白色発光素子を製造することができる。具体的には、本明細書の一実施形態に係る有機発光素子は、蛍光発光層および／または燐光発光層を含んでもよい。

例えば、青色の場合、フォトルミネセンススペクトルのピーク波長は４００ｎｍ〜５００ｎｍであり、緑色の場合、フォトルミネセンススペクトルのピーク波長は５１０ｎｍ〜５８０ｎｍであり、赤色の場合、フォトルミネセンススペクトルのピーク波長は６１０ｎｍ〜６８０ｎｍであり、当業者は、互いに異なるピーク波長を有する発光層を、必要に応じて、１層または２層以上を組み合わせて使用してもよい。

本明細書において前記燐光性ドーパントおよび蛍光性ドーパントは、当業界において一般的に用いられるドーパントを使用してもよい。

本明細書の一実施形態において、前記有機発光素子は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上に設けられる第１の発光層と、前記第１の発光層上に設けられる第２の発光層とを含む。

この場合、前記第１の発光層および前記第２の発光層は互いに接して設けられてもよく、前記第１の発光層と前記第２の発光層との間に更なる有機物層が設けられてもよい。

本明細書の他の実施形態において、前記有機発光素子は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上の一部に設けられる第１の発光層と、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上の他の一部に設けられる第２の発光層とを含む。

この場合、前記第１の発光層と前記第２の発光層は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層の同一面に並行して設けられてもよい。一つの実施形態において、第１の発光層の一側面と前記第２の発光層の一側面とが互いに接して設けられてもよい。

本明細書の一実施形態において、前記並行して設けられた第１の発光層と前記第２の発光層は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層の同一面に接して設けられてもよい。

他の実施形態において、前記並行して設けられた第１の発光層と前記第２の発光層と、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層との間に更なる層が設けられてもよい。本明細書の一実施形態において、前記更なる層は、正孔遮断層および／または電子輸送層であってもよい。

例えば、本明細書における有機発光素子の構造は、図１〜図３に示されているものと同じ構造を有してもよく、これに限定されるものではない。

図１には基板１０１上にアノード２０１、正孔輸送層３０１、発光層４０１、電子輸送層５０１およびカソード６０１が順に積層された有機発光素子の構造が例示されている。図１において前記電子輸送層５０１は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層であってもよい。

図２には基板１０１上にアノード２０１、正孔輸送層３０１、第２の発光層４０２、第１の発光層４０３、電子輸送層５０１およびカソード６０１が順に積層された有機発光素子の構造が例示されている。図２において、前記電子輸送層５０１は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層であってもよく、前記第２の発光層４０２および第１の発光層４０３は、互いに接して設けられてもよく、更なる有機物層を含んでもよく、第３の発光層をさらに含んでもよい。

図３には基板１０１上にアノード２０１、正孔輸送層３０１が設けられ、前記正孔輸送層３０１上に第２の発光層４０２および第１の発光層４０３が設けられ、前記第１の発光層４０３および第２の発光層４０２上に電子輸送層５０１およびカソード６０１が順に積層された有機発光素子の構造が例示されている。図３において、前記電子輸送層５０１は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層であってもよい。

前記図１〜図３は本明細書の実施形態に係る例示的な構造であって、他の有機物層をさらに含んでもよい。また、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、電子輸送層５０１の代りに正孔遮断層であってもよい。

本明細書の一実施形態において、前記有機発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子遮断層および正孔遮断層からなる群から選択される１層または２層以上をさらに含んでもよい。

本明細書における有機発光素子は、ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含み、前記カソードと前記発光層との間に設けられる有機物層を１層以上含む以外は、当技術分野において周知の材料と方法で製造されてもよい。

例えば、本明細書における有機発光素子は、基板上にアノード、有機物層およびカソードを順に積層することで製造してもよい。この際、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸着法（ｅ‐ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を用いて、基板上に金属または伝導性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着してアノードを形成し、その上に正孔注入層と、正孔輸送層と、電子遮断層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを含む有機物層を形成した後、その上にカソードとして使用可能な物質を蒸着させることで製造され得る。かかる方法以外にも、基板上にカソード物質から有機物層、アノード物質を順に蒸着させて有機発光素子を作製してもよい。かかる方法以外にも、基板上にアノード物質から有機物層、カソード物質を順に蒸着させて有機発光素子を作製してもよい。

本明細書における有機発光素子の有機物層は、１層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。

前記有機発光素子が複数個の有機物層を含む場合、前記有機物層は、同一物質または異なる物質で形成されてもよい。

前記アノード物質としては、通常、有機物層への正孔注入をスムーズにするために仕事関数が大きい物質が好ましい。本発明において使用可能なアノード物質の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ:ＡｌまたはＳｎＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３‐メチルチオフェン）、ポリ［３，４‐（エチレン‐１，２‐ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＯＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような伝導性高分子などがあり、これに限定されるものではない。

前記カソード物質としては、通常、有機物層への電子注入を容易にするために仕事関数が小さい物質が好ましい。カソード物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ_２／Ａｌのような多層構造物質などがあり、これに限定されるものではない。

前記正孔注入物質としては、電極から正孔を注入する層に正孔を輸送する能力を有することでアノードでの正孔注入効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層から生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能に優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）が、アノード物質の仕事関数と周辺有機物層のＨＯＭＯとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体例としては、金属ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン（ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）系の有機物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリチオフェン系の伝導性高分子などがあり、これに限定されるものではない。

前記正孔輸送層は、正孔注入層から正孔を受け取り、発光層まで正孔を輸送する層であり、正孔輸送物質としては、アノードや正孔注入層から正孔の輸送を受け発光層に移動させる物質として、正孔に対する移動性が大きい物質が好適である。具体例としては、アリールアミン系の有機物、伝導性高分子、および共役部分と非共役部分とがともに存在するブロック共重合体などがあり、これに限定されるものではない。

前記発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層からそれぞれ正孔と電子の輸送を受け結合させることで可視光線領域の光を発光できる物質として、蛍光や燐光に対する量子効率が良好な物質が好ましい。具体例としては、８‐ヒドロキシ‐キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）；カルバゾール系化合物；二量体化スチリル（ｄｉｍｅｒｉｚｅｄ ｓｔｙｒｙｌ）化合物；ＢＡｌｑ；１０‐ヒドロキシベンゾキノリン‐金属化合物；ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾールおよびベンゾイミダゾール系の化合物；ポリ（ｐ‐フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系の高分子；スピロ（ｓｐｉｒｏ）化合物；ポリフルオレン、ルブレンなどがあり、これに限定されるものではない。

前記発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでもよい。ホスト材料としては、縮合芳香族環誘導体または複素環含有化合物などがある。具体的には、縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物などがあり、複素環含有化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体などがあり、これに限定されない。

前記蛍光発光層は、ホスト物質であり、ジスチリルアリレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ;ＤＳＡ）、ジスチリルアリレン誘導体、ジスチリルベンゼン（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｅｎｚｅｎｅ;ＤＳＢ）、ジスチリルベンゼン誘導体、ＤＰＶＢｉ（４，４´‐ｂｉｓ（２，２´‐ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｖｉｎｙｌ）‐１，１´‐ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＶＢｉ誘導体、スピロ‐ＤＰＶＢｉおよびスピロ‐６Ｐからなる群から選択される１または２以上のものである。

前記蛍光発光層は、ドーパント物質であり、スチリルアミン（ｓｔｙｒｙｌａｍｉｎｅ）系、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系およびＤＳＢＰ（ｄｉｓｔｙｒｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ）系からなる群から選択される１または２以上のものである。

前記電子注入層は、電極から電子を注入する層であり、電子を輸送する能力を有し、カソードからの電子注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層から生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、また、薄膜形成能に優れた化合物が好ましい。具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとそれらの誘導体、金属錯体化合物および含窒素５員環誘導体などがあり、これに限定されない。

前記金属錯体化合物としては、８‐ヒドロキシキノリナトリチウム、ビス（８‐ヒドロキシキノリナト）亜鉛、ビス（８‐ヒドロキシキノリナト）銅、ビス（８‐ヒドロキシキノリナト）マンガン、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウム、トリス（２‐メチル‐８‐ヒドロキシキノリナト）アルミニウム、トリス（８‐ヒドロキシキノリナト）ガリウム、ビス（１０‐ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム、ビス（１０‐ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）亜鉛、ビス（２‐メチル‐８‐キノリナト）クロロガリウム、ビス（２‐メチル‐８‐キノリナト）（ｏ‐クレゾラト）ガリウム、ビス（２‐メチル‐８‐キノリナト）（１‐ナフトラト）アルミニウム、ビス（２‐メチル‐８‐キノリナト）（２‐ナフトラト）ガリウムなどがあり、これに限定されない。

前記正孔遮断層は、正孔のカソードへの到達を阻止する層であり、一般的には、正孔注入層と同一条件で形成され得る。具体的には、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、ＢＣＰ、アルミニウム錯体（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ）などがあり、これに限定されない。

本明細書に係る有機発光素子は、使用される材料に応じて、前面発光型、後面発光型または両面発光型であってもよい。

また、本明細書に係る有機発光素子は、下部電極がアノードであり、上部電極がカソードである正構造（ｎｏｒｍａｌ ｔｙｐｅ）であってもよく、下部電極がカソードであり、上部電極がアノードである逆構造（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｔｙｐｅ）であってもよい。

本明細書の一実施形態に係る構造は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどをはじめ、有機電子素子でも有機発光素子に適用されることと類似の原理で作用することができる。

以下、本明細書を具体的に説明するために、実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は、様々な他の形態に変形してもよく、本明細書の範囲が以下で詳述する実施例に限定されるものと解釈してはならない。本明細書における実施例は、当業界において平均の知識を有する者に、本明細書をより完全に説明するために提供するものである。

［実施例１‐１〜実施例１‐１０］
下記化学式ＳＴ１〜ＳＴ９で表されるヘテロ原子を含む化合物のキノリン酸リチウム（ＬｉＱ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）とのドッキング前後の双極子モーメントを計算した結果と、下記化学式ＳＴ１０で表されるヘテロ原子を含む化合物の水素化リチウム（ＬｉＨ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｈｙｄｒｉｄｅ）とのドッキング前後の双極子モーメントを計算した結果を表１に記載した。

［比較例１‐１〜比較例１‐７］
下記化学式ＥＴ１、ＥＴ２およびＥＴ５〜ＥＴ７で表されるヘテロ原子を含む化合物のキノリン酸リチウム（ＬｉＱ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｑｕｉｎｏｌａｔｅ）とのドッキング前後の双極子モーメントを測定した結果と、下記化学式ＥＴ３およびＥＴ４で表されるヘテロ原子を含む化合物の水素化リチウム（ＬｉＨ、Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｈｙｄｒｉｄｅ）とのドッキング前後の双極子モーメントを測定した結果を表１に記載した。

［実施例２‐１］
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸留水に入れて超音波で洗浄した。この際、洗剤としては、フィッシャー社（Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｃｏ．）製のものを使用し、蒸留水としては、ミリポア社（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏ．）製のフィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）で２回濾過した蒸留水を使用した。ＩＴＯを３０分間洗浄した後、蒸留水で超音波洗浄を１０分間、２回繰り返して行った。蒸留水洗浄が終了した後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄を行い乾燥させた後、プラズマ洗浄装置に搬送した。また、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間洗浄した後、真空蒸着装置に基板を搬送した。

前記のように準備したＩＴＯ透明電極上に下記化学式［ＨＡＴ］を５０Åの厚さで熱真空蒸着し、正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に下記化学式［ＮＰＢ］を１１００Åの厚さで真空蒸着し、正孔輸送層を形成した。前記正孔輸送層上に下記化学式［ＨＴ‐Ａ］を２００Åの厚さで真空蒸着し、電子遮断層を形成した。

次いで、前記電子遮断層上に膜厚３５０Åで化学式［ＢＨ］と［ＢＤ］を２５：１の重量比で真空蒸着し、発光層を形成した。

前記発光層上に前記化学式ＳＴ１および下記化学式［ＬｉＱ］を１：１の重量比に真空蒸着し、２００Åの厚さで電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上に１，０００Åの厚さでアルミニウムを蒸着し、カソードを形成した。

前記過程において有機物の蒸着速度は０．４〜０．９Å／ｓｅｃを維持し、カソードのフッ化リチウムは０．３Å／ｓｅｃ、アルミニウムは２Å／ｓｅｃの蒸着速度を維持し、蒸着時に真空度は１×１０^−７〜５×１０^−８ｔｏｒｒを維持し、有機発光素子を作製した。

［実施例２‐２］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ２］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐３］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ３］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐４］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ４］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐５］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ５］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐６］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ６］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐７］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ７］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐８］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ８］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐９］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ９］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例２‐１０］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ１０］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐１］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ１］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐２］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ２］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐３］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ３］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐４］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ４］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐５］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ５］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐６］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ６］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例２‐７］
前記［実施例２‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ７］を使用した以外は、［実施例２‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

上述の方法で製造した有機発光素子に対して、１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、２０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で初期輝度に対して９０％になる時間（Ｔ９０）を測定した。その結果を下記表２に示した。

前記表２の結果を参照すると、ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅである有機物層を含む場合が、ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ未満または１３ｄｅｂｙｅ超過の場合よりも低い駆動電圧および高い効率を有することを確認することができる。

［実施例３‐１］
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が１，５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を洗剤を溶かした蒸留水に入れて超音波で洗浄した。この際、洗剤としては、フィッシャー社（Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｃｏ．）製のものを使用し、蒸留水としては、ミリポア社（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏ．）製のフィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）で２回濾過した蒸留水を使用した。ＩＴＯを３０分間洗浄した後、蒸留水で超音波洗浄を１０分間、２回繰り返して行った。蒸留水洗浄が終了した後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、プラズマ洗浄装置に搬送した。また、酸素プラズマを用いて前記基板を５分間洗浄した後、真空蒸着装置に基板を搬送した。

前記のように準備したＩＴＯ透明電極上に前記化学式［ＨＡＴ］を５００Åの厚さで熱真空蒸着し、正孔注入層を形成した。

前記正孔注入層上に前記構造の［ＮＰＢ］化合物を４００Åの厚さで熱真空蒸着し、正孔輸送層を形成した。

次いで、前記正孔輸送層上に膜厚３００Åで下記化学式［Ｈ１］の化合物をＩｒ（ｐｐｙ）_３ドーパントと１０％濃度で真空蒸着し、発光層を形成した。

前記発光層上に以下のような電子輸送物質を２００Åの厚さで真空蒸着し、電子注入層および電子輸送層を形成した。

前記発光層上に前記化学式ＳＴ１および前記化学式［ＬｉＱ］を１：１の重量比で真空蒸着し、２００Åの厚さで電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上に１，０００Åの厚さでアルミニウムを蒸着し、カソードを形成した。

前記過程において有機物の蒸着速度は０．４〜０．７Å／ｓｅｃを維持し、カソードのフッ化リチウムは０．３Å／ｓｅｃ、アルミニウムは２Å／ｓｅｃの蒸着速度を維持し、蒸着時に真空度は２×１０^−７〜５×１０^−８ｔｏｒｒを維持し、有機発光素子を作製した。

［実施例３‐２］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ２］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐３］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ３］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐４］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ４］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐５］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ５］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐６］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ６］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐７］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ７］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐８］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ８］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐９］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ９］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［実施例３‐１０］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＳＴ１０］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐１］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ１］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐２］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ２］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐３］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ３］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐４］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ４］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐５］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ５］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐６］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ６］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

［比較例３‐７］
前記［実施例３‐１］の［ＳＴ１］の代わりに［ＥＴ７］を使用した以外は、［実施例３‐１］と同一の方法で有機発光素子を作製した。

上述の方法で製造した有機発光素子に対して、１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で駆動電圧と発光効率を測定した。その結果を下記表３に示した。

前記表３の結果を参照すると、ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅである有機物層を含む場合が、ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値が６ｄｅｂｙｅ未満または１３ｄｅｂｙｅ超過の場合よりも低い駆動電圧および高い効率を有することを確認することができる。

１０１：基板
２０１：アノード
３０１：正孔輸送層
４０１：発光層
４０２：第２の発光層
４０３：第１の発光層
５０１：電子輸送層
６０１：カソード

Claims (15)

1. カソードと、
   アノードと、
   前記カソードと前記アノードとの間に設けられる発光層と、
   前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層とを含み、
   前記カソードと前記発光層との間に設けられる有機物層のうち１層以上は、ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含み、
   前記ヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子のうち少なくとも一つと、前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とが互いにドッキングし、
   前記ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ未満であり、
   前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値は、６ｄｅｂｙｅ〜１３ｄｅｂｙｅである、
   有機発光素子。
2. 前記発光層は、燐光性ドーパントを含む、
   請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、電子注入層、電子輸送層および正孔遮断層からなる群から選択される１層または２層以上である、
   請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記ドッキングした後のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値と、ドッキングする前のヘテロ原子を含む化合物の双極子モーメントの値との差が、３ｄｅｂｙｅ以上である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層は、前記ヘテロ原子を含む化合物とアルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを１：９〜９：１の重量比で含む、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記カソードと前記発光層との間に設けられる１層以上の有機物層のうち発光層と隣接する有機物層のＬＵＭＯエネルギー準位と、発光層のＬＵＭＯエネルギー準位との差が、１ｅＶ以下である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
7. 前記ヘテロ原子を含む化合物は、Ｎ原子を１または２以上含む化合物である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
8. 前記ヘテロ原子を含む化合物は、下記構造のいずれか一つを含む、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
   前記構造は、重水素；置換または非置換のアルキル基；置換または非置換のアリール基；および置換または非置換の複素環基からなる群から選択される１または２以上の置換基で置換または非置換されてもよく、
   隣接する置換基は、互いに結合して、置換または非置換の環を形成してもよい。
9. 前記アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体は、下記化学式１で表される、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
   ［化学式１］
   化学式１中、
   Ｚおよび点線の弧（ｄａｓｈｅｄ ａｒｃ）は、Ｍとともに５‐または６‐員環を完成するために必須の２個または３個の原子および結合を示し、
   Ａは、それぞれ、水素または置換体を示し、
   Ｂは、それぞれ、Ｚ原子上の独立して選択される置換体であってもよく、２以上の置換体が互いに結合して、置換または非置換の環を形成し、
   ｊは、０〜３であり、
   ｋは、１または２であり、
   Ｍは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、
   Ｘは、ＮまたはＯであり、
   ｍおよびｎは、錯体上に中性電荷を提供するために、独立して選択される整数である。
10. 前記有機発光素子は、２層以上の発光層を含む、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の有機発光素子。
11. 前記２層以上の発光層のうち少なくとも２層のフォトルミネセンススペクトルのピーク波長が、互いに異なる、
    請求項１０に記載の有機発光素子。
12. 前記２層以上の発光層のうち少なくとも一つは、燐光性ドーパントを含み、
    少なくとも一つは、蛍光性ドーパントを含む、
    請求項１０または１１に記載の有機発光素子。
13. 前記有機発光素子は、前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上に設けられる第１の発光層と、
    前記第１の発光層上に設けられる第２の発光層とを含む、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の有機発光素子。
14. 前記有機発光素子は、
    前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上の一部に設けられる第１の発光層と、
    前記ヘテロ原子を含む化合物と、アルカリ金属複合体またはアルカリ土類金属複合体とを含む有機物層上の他の一部に設けられる第２の発光層とを含む、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
15. 前記有機発光素子は、正孔注入層、正孔輸送層。電子輸送層、電子注入層、電子阻止層および正孔阻止層からなる群から選択される１層または２層以上をさらに含む、
    請求項１から１４のいずれか１項に記載の有機発光素子。