JP2018536281A - 有機発光素子 - Google Patents

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Abstract

本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子を提供する。

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１６年１０月１８日付の韓国特許出願第１０−２０１６−０１３５２９６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子に関する。
一般に、有機発光現象とは、有機物質を利用して電気エネルギーを光エネルギーに転換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機発光素子は、広い視野角、優れたコントラスト、速い応答時間を有し、輝度、駆動電圧および応答速度特性に優れて多くの研究が進められている。
有機発光素子は、一般に、陽極と陰極および前記陽極と陰極との間に有機物層を含む構造を有する。前記有機物層は、有機発光素子の効率と安全性を高めるために、それぞれ異なる物質で構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなることができる。このような有機発光素子の構造で二つの電極の間に電圧をかけるようになれば、陽極からは正孔が、陰極からは電子が有機物層に注入されるようになり、注入された正孔と電子が会った時エキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちる時に光が出るようになる。
前記のような有機発光素子で、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子の開発が持続的に要求されている。
韓国特許公開第１０−２０００−００５１８２６号公報
本発明は、駆動電圧、効率および寿命が改善された有機発光素子に関する。
本発明は、下記の有機発光素子を提供する：
第１電極；
正孔輸送層；
発光層；
電力効率改善層；
階調改善層；および
第２電極を含み、
前記電力効率改善層は、下記の化学式１で表される化合物を含み、
前記階調改善層は、下記の化学式２で表される化合物を含む、有機発光素子：
［化学式１］
前記化学式１において、
Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｌはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ａはそれぞれ独立に、メタ（ｍｅｔａ−）またはオルト（ｏｒｔｈｏ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｂはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ｌは０〜２の整数であり、
ａは１または２の整数であり、
ｂは１または２の整数であり、
［化学式２］
前記化学式２において、
Ａｒ３およびＡｒ４はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｐはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｑはそれぞれ独立に、パラ（ｐａｒａ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｒはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ｐは０〜２の整数であり、
ｑは１または２の整数であり、
ｒは１または２の整数である。
上述した有機発光素子は、駆動電圧、効率および寿命に優れている。
基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電力効率改善層５、階調改善層６、および陰極７からなる有機発光素子の例を示した図である。 基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電力効率改善層５、階調改善層６、電子注入層８および陰極７からなる有機発光素子の例を示した図である。 本発明の実施例１および比較例１の有機発光素子の電流に応じた効率変化を示すグラフである。
以下、本発明の理解を助けるためにより詳しく説明する。
本明細書において、
は異なる置換基に連結される結合を意味する。
本明細書において、"置換もしくは非置換の"という用語は、重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；カルボニル基；エステル基；イミド基；アミノ基；ホスフィンオキシド基；アルコキシ基；アリールオキシ基；アルキルチオキシ基；アリールチオキシ基；アルキルスルホキシ基；アリールスルホキシ基；シリル基；ホウ素基；アルキル基；シクロアルキル基；アルケニル基；アリール基；アラルキル基；アラルケニル基；アルキルアリール基；アルキルアミン基；アラルキルアミン基；ヘテロアリールアミン基；アリールアミン基；アリールホスフィン基；またはＮ、ＯおよびＳ原子のうち１つ以上を含むヘテロ環基からなる群より選択された１以上の置換基で置換もしくは非置換されたり、前記例示された置換基のうち２以上の置換基が連結された置換もしくは非置換されたことを意味する。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。つまり、ビフェニル基はアリール基であってもよく、２つのフェニル基が連結された置換基と解釈されることができる。
本明細書においてカルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜４０であることが好ましい。具体的に、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、エステル基はエステル基の酸素が炭素数１〜２５の直鎖、分枝鎖または環鎖アルキル基または炭素数６〜２５のアリール基で置換されることができる。具体的に、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１〜２５であることが好ましい。具体的に、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は具体的に、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これに限定されない。
本明細書において、ホウ素基は具体的に、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、ｔ−ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などがあるが、これに限定されない。
本明細書において、ハロゲン基の例としては、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素がある。
本明細書において、前記アルキル基は直鎖または分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、１〜４０であることが好ましい。一実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜２０である。また一つの実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜１０である。また一つの実施形態によれば、前記アルキル基の炭素数は１〜６である。アルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ブチル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、１−メチル−ブチル、１−エチル−ブチル、ペンチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ｔｅｒｔ−ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、４−メチル−２−ペンチル、３，３−ジメチルブチル、２−エチルブチル、ヘプチル、ｎ−ヘプチル、１−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、ｎ−オクチル、ｔｅｒｔ−オクチル、１−メチルヘプチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、ｎ−ノニル、２，２−ジメチルヘプチル、１−エチル−プロピル、１，１−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、２−メチルペンチル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書において、前記アルケニル基は直鎖または分枝鎖であってもよく、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。一実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜２０である。また一つの実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜１０である。また一つの実施形態によれば、前記アルケニル基の炭素数は２〜６である。具体的な例としては、ビニル、１−プロフェニル、イソプロフェニル、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るが、これらに限定されない。
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のものが好ましく、一実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜３０である。また一つの実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜２０である。また一つの実施形態によれば、前記シクロアルキル基の炭素数は３〜６である。具体的に、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、３−メチルシクロペンチル、２，３−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、３−メチルシクロヘキシル、４−メチルシクロヘキシル、２，３−ジメチルシクロヘキシル、３，４，５−トリメチルシクロヘキシル、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これに限定されない。
本明細書において、アリール基は特に限定されないが、炭素数６〜６０のものが好ましく、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は６〜３０である。一実施形態によれば、前記アリール基の炭素数は６〜２０である。前記アリール基が単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになってもよいが、これに限定されるものではない。前記多環式アリール基としては、ナフチル基、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になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、フルオレニル基は置換されていてもよく、置換基２つが互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。前記フルオレニル基が置換される場合、
などになってもよい。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、ヘテロ環基は、異種元素としてＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むヘテロ環基であって、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。ヘテロ環基の例としては、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、ピラダジン基、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）、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、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るが、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書において、アラルキル基、アラルケニル基、アルキルアリール基、アリールアミン基中のアリール基は、上述したアリール基の例示と同様である。本明細書において、アラルキル基、アルキルアリール基、アルキルアミン基中のアルキル基は、上述したアルキル基の例示と同様である。本明細書において、ヘテロアリールアミン中のヘテロアリールは、上述したヘテロ環基に関する説明が適用されることができる。本明細書において、アラルケニル基中のアルケニル基は、上述したアルケニル基の例示と同様である。本明細書において、アリーレンは、２価基であることを除いては、上述したアリール基に関する説明が適用されることができる。本明細書において、ヘテロアリーレンは、２価基であることを除いては、上述したヘテロ環基に関する説明が適用されることができる。本明細書において、炭化水素環は、１価基ではなく、２つの置換基が結合して形成したことを除いては、上述したアリール基またはシクロアルキル基に関する説明が適用されることができる。本明細書において、ヘテロ環は、１価基ではなく、２つの置換基が結合して形成したことを除いては、上述したヘテロ環基に関する説明が適用されることができる。
本発明は、下記の有機発光素子を提供する：
第１電極；正孔輸送層；発光層；電力効率改善層；階調改善層；および第２電極を含み、前記電力効率改善層は前記化学式１で表される化合物を含み、前記階調改善層は前記化学式２で表される化合物を含む、有機発光素子を提供する。
本発明による有機発光素子は、電力効率改善層および階調改善層を含み、有機発光素子の駆動電圧、効率および寿命を向上させることができる特徴がある。
以下、各構成別に本発明を詳しく説明する。
第１電極および第２電極
本発明で使用される第１電極および第２電極は、有機発光素子に使用される電極であって、一例として、前記第１電極は陽極であり前記第２電極は陰極であるか、または前記第１電極は陰極であり前記第２電極は陽極である。
前記陽極物質としては、通常、有機物層に正孔注入が円滑になるように、仕事関数が大きい物質が好ましい。前記陽極物質の具体的な例としては、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、インジウム錫酸化物（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ＳＮＯ２：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るが、これらにのみ限定されるものではない。
前記陰極物質としては、通常、有機物層に電子注入が容易になるように、仕事関数が小さい物質であることが好ましい。前記陰極物質の具体的な例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、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、錫および鉛のような金属またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ２／Ａｌのような多層構造物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
また、前記陽極上には正孔注入層をさらに含むことができる。前記正孔注入層は、正孔注入物質からなっており、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有して陽極からの正孔注入の効果、発光層または発光材料に対して優れた正孔注入の効果を有し、発光層で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、薄膜形成能力に優れた化合物が好ましい。
正孔注入物質のＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）が陽極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的な例としては、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るが、これらにのみ限定されるものではない。
正孔輸送層
本発明で使用される正孔輸送層は、陽極または陽極上に形成された正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層であって、正孔輸送物質としては、陽極や正孔注入層から正孔が輸送されて発光層に移すことができる物質で、正孔に対する移動性の大きい物質が適合する。
具体的な例としては、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が共にあるブロック共重合体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
発光層
前記発光層に含まれる発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子がそれぞれ輸送されて結合させることによって可視光線領域の光を発する物質であって、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。
具体的な例としては、８−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ３）；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、ルブレンなどがあるが、これらだけ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むことができる。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体またはヘテロ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、ヘテロ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るが、これに限定されない。
特に、前記発光層のホストとしては、下記の化学式３で表される化合物が好ましい。
［化学式３］
前記化学式３において、
Ｒ１４およびＲ１５はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリールである。
前記化学式３で表される化合物の代表的な例は、以下の通りである：
ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体、スチリルアミン化合物、ホウ素錯体、フルオランテン化合物、金属錯体などがある。具体的に、芳香族アミン誘導体としては、置換もしくは非置換のアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体であって、アリールアミノ基を有するピレン、アントラセン、クリセン、ペリフランテンなどがあり、スチリルアミン化合物としては、置換もしくは非置換のアリールアミンに少なくとも１個のアリールビニル基が置換されている化合物であって、アリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基およびアリールアミノ基からなる群より１または２以上選択される置換基が置換または非置換される。具体的に、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンなどがあるが、これに限定されない。また、金属錯体としてはイリジウム錯体、白金錯体などがあるが、これに限定されない。
電力効率改善層
前記電力効率改善層（Ｐｏｗｅｒ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ；ＰＥＥＬ）は発光層上に形成されて、電子の移動度を改善して有機発光素子の電力効率を改善する役割を果たす層を意味する。特に、本発明では前記電力効率改善層の材料に前記化学式１で表される化合物を使用する。
好ましくは、Ａはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである。
好ましくは、Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、フェニル、ビフェニリン、またはナフチルである。
好ましくは、Ｌは単一結合、またはフェニレンである。
好ましくは、Ｂは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである：
前記において、
Ｒ４〜Ｒ６はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ＸはＣＲ７Ｒ８、ＮＲ７、Ｓ、またはＯであり、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ７Ｒ８の場合Ｒ７およびＲ８が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
ｋは０〜２の整数である。
好ましくは、ｌ、ａおよびｂは１である。
前記化学式１で表される化合物の代表的な例は、以下の通りである：
また、前記化学式１で表される化合物の三重項エネルギーは２．２ｅＶ以上であることが好ましい。
また、本発明は、一例として、下記反応式１のような前記化学式１で表される化合物の製造方法を提供する。
［反応式１］
前記反応式１は鈴木カップリング反応であって、前記化学式１'で表される化合物と前記化学式１''で表される化合物を反応させて、前記化学式１で表される化合物を製造する反応である。前記Ｘ'はハロゲン（好ましくは、ブロモまたはクロロ）であり、前記Ｘ''はＢ（ＯＨ）２である。前記製造方法は、後述する製造例でより具体化される。
また、前記化学式１で表される化合物は、後述するような階調改善層に使用される化学式２で表される化合物に比べて電子移動度が大きい。
階調改善層
前記階調改善層（Ｇｒａｄａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ；ＧＥＬ）は電力効率改善層上に形成されて、電子の移動度を改善して有機発光素子の電力効率を改善する役割を果たす層を意味する。特に、本発明では、前記階調改善層の材料に前記化学式２で表される化合物を使用する。
好ましくは、Ｑはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである：
前記において、
ＹはＣＲ'１Ｒ'２、Ｓ、またはＯであり、
Ｒ'１およびＲ'２はそれぞれ独立に、Ｃ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＲ'１およびＲ'２が共にＣ６−６０芳香族環を形成する。
好ましくは、Ｐは単一結合、またはフェニレンである。
好ましくは、Ｒは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである：
前記において、
Ｒ９〜Ｒ１１はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｘ'はＣＲ１２Ｒ１３、ＮＲ１２、Ｓ、またはＯであり、Ｒ１２およびＲ１３はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ１２Ｒ１３の場合Ｒ１２およびＲ１３が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
ｓは０〜２の整数である。
好ましくは、ｐ、ｑおよびｒは１である。
前記化学式２で表される化合物の代表的な例は、以下の通りである：
また、前記化学式２で表される化合物の三重項エネルギーは２．２ｅＶ以上であることが好ましいい。
また、本発明は、一例として、下記反応式２のような前記化学式２で表される化合物の製造方法を提供する。
［反応式２］
前記反応式２は鈴木カップリング反応であって、前記化学式２'で表される化合物と前記化学式２''で表される化合物を反応させて、前記化学式２で表される化合物を製造する反応である。前記Ｘ'はハロゲン（好ましくは、ブロモまたはクロロ）であり、前記Ｘ''はＢ（ＯＨ）２である。前記製造方法は、後述する製造例でより具体化される。
また、前記階調改善層は電子輸送物質をさらに含むことができる。電子輸送物質としては、陰極から電子を円滑に注入を受けて発光層に移すことができる物質であって、電子に対する移動性の大きい物質が適合する。具体的な例としては、８−ヒドロキシキノリンのＡｌ錯体；Ａｌｑ３を含む錯体；有機ラジカル化合物；ヒドロキシフラボン−金属錯体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
また、前記階調改善層はｎ−型ドーパントをさらに含むことができる。この場合、前記ｎ−型ドーパントは、前記階調改善層の２０〜８０重量％含まれることができる。前記ｎ−型ド−パントは有機発光素子に使用されるものであれば制限はなく、一例として、下記の化学式４で表される化合物を使用することができる：
［化学式４］
前記化学式４において、
Ａ３は水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリルオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
曲線はＭを有する５員環または６員環を形成するが、必要な結合および２または３個の原子を示し、前記原子は１または２以上のＡの定義と同一の置換基で置換または非置換され、
Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属である。
好ましくは、前記化学式４で表される化合物は、下記の化学式４−１または４−２で表される：
［化学式４−１］
［化学式４−２］
前記化学式４−１および４−２において、
Ｍは化学式４において定義したとおりであり、
化学式４−１および４−２はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリルオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される１または２つ以上の置換基で置換もしくは非置換されたり、隣接する置換基が互いに結合して置換もしくは非置換の炭化水素環または置換もしくは非置換のヘテロ環を形成する。
好ましくは、前記化学式４で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである：
前記構造は、水素；重水素；ハロゲン基；ニトリル基；ニトロ基；ヒドロキシ基；置換もしくは非置換のアルキル基；置換もしくは非置換のシクロアルキル基；置換もしくは非置換のアルコキシ基；置換もしくは非置換のアリルオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基；置換もしくは非置換のアリールチオキシ基；置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基；置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基；置換もしくは非置換のアルケニル基；置換もしくは非置換のシリル基；置換もしくは非置換のホウ素基；置換もしくは非置換のアリール基；および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択される１または２つ以上の置換基で置換または非置換されることができる。
電子注入層
本発明による有機発光素子は、前記階調改善層と陰極の間に電子注入層をさらに含むことができる。前記電子注入層は、電極から電子を注入する層であって、電子を輸送する能力を有し、陰極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、発光層で生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、かつ薄膜形成能力に優れた化合物が望ましい。
前記電子注入層に用いることができる物質の具体的な例としては、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、フレ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るが、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ートリチウム、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）亜鉛、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）銅、ビス（８−ヒドロキシキノリナート）マンガン、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ[ｈ]キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ[ｈ]キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）クロロガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（２−ナフトラート）ガリウムなどがあるが、これに限定されない。
有機発光素子
本発明による有機発光素子の構造を図１および図２に示した。図１は、基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電力効率改善層５、階調改善層６、および陰極７からなる有機発光素子の例を示した図である。図２は、基板１、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電力効率改善層５、階調改善層６、電子注入層８および陰極７からなる有機発光素子の例を示した図である。
本発明による有機発光素子は、上述した構成を順次に積層させて製造することができる。この時、スパッタリング法（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸発法（ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用して、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させて陽極を形成し、その上に上述した各層を形成した後、その上に陰極として使用可能な物質を蒸着させて製造することができる。このような方法以外にも、基板上に陰極物質から有機物層、陽極物質を順に蒸着させて有機発光素子を作ることができる。また、発光層は、ホストおよびドーパントを真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法によって形成することもできる。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらにのみ限定されるものではない。
このような方法以外にも、基板上に陰極物質から有機物層、陽極物質を順に蒸着させて有機発光素子を製造することができる（ＷＯ ２００３／０１２８９０）。ただし、製造方法は、これに限定されるものではない。
一方、本発明による有機発光素子は、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りうる。
また、本発明による有機発光素子に０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ０．１）および１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ１０）が下記数式１を満足する。
［数式１］
（Ｅｆｆ１０−Ｅｆｆ０．１）／Ｅｆｆ０．１≦０．２０
前記のように、電流密度による効率変化が少なくてパネル不良を防止し、また長寿命を示すことができることになる。
上述した本発明の有機発光素子の製造は、以下の実施例で具体的に説明する。しかし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲がこれらだけに限定されるものではない。
[製造例]
製造例１−１：化合物１−１の製造
前記化合物Ａ−１（１０ｇ、２９．８ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−１（２５．９ｇ、５９．６ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．２ｇ）、およびＰＣｙ３（１．２ｇ）を投入した後、６時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−１を製造した（１５．６ｇ、収率６６％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝７９３）。
製造例１−２：化合物１−２の製造
前記化合物Ａ−２（１０ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−２（８．６３ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、１０時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−２を製造した（１２．５ｇ、収率７５％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝７０２）。
製造例１−３：化合物１−３の製造
前記化合物Ａ−３（１０ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−３（８．５８ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、１２時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−３を製造した（１１．３ｇ、収率７１％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６７０）。
製造例１−４：化合物１−４の製造
前記化合物Ａ−４（１０ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−４（４．６９ｇ、１７．５ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ２ＣＯ３（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、６時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−４を製造した（９．６９ｇ、収率８２％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６７６）。
製造例１−５：化合物１−５の製造
前記化合物Ａ−５（１０ｇ、３７．３ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−５（１７．９ｇ、３７．３ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ２ＣＯ３（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、８時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−５を製造した（１７．３ｇ、収率７９％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝５８６）。
製造例１−６：化合物１−６の製造
前記化合物Ａ−６（１０ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｂ−６（５．６７ｇ、２３．８ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、１６時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物１−６を製造した（１０．３ｇ、収率７５％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝５７８）。
製造例２−１：化合物２−１の製造
前記化合物Ｃ−１（１０ｇ、２６．３ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−１（１８．１ｇ、５２．６ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．２ｇ）、およびＰＣｙ３（１．２ｇ）を投入した後、１５時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−１を製造した（１３．９ｇ、収率７１％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝７４３）。
製造例２−２：化合物２−２の製造
前記化合物Ｃ−２（１０ｇ、２１．３ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−２（４．７５ｇ、５２．６ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、１３時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−２を製造した（９．５３ｇ、収率７３％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６１３）。
製造例２−３：化合物２−３の製造
前記化合物Ｃ−３（１０ｇ、１８．３ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−３（２．６９ｇ、１８．３ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、１０時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−３を製造した（７．４０ｇ、収率６６％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６１３）。
製造例２−４：化合物２−４の製造
前記化合物Ｃ−４（７ｇ、２３．５ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−４（１３．２ｇ、２３．５ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ２ＣＯ３（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（０．６ｇ）、およびＰＣｙ３（０．６ｇ）を投入した後、５時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−４を製造した（１１．２ｇ、収率７３％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６５３）。
製造例２−５：化合物２−５の製造
前記化合物Ｃ−５（７ｇ、２４．５ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−５（２１．３ｇ、４９．０ｍｍｏｌ）をジオキサン（１５０ｍＬ）に投入した。２Ｍ Ｋ３ＰＯ４（１００ｍＬ）、Ｐｄ（ｄｂａ）２（１．１ｇ）、およびＰＣｙ３（１．１ｇ）を投入した後、１０時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−５を製造した（１２．０ｇ、収率７５％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６５３）。
製造例２−６：化合物２−６の製造
前記化合物Ｃ−６（１０ｇ、２４．５ｍｍｏｌ）および前記化合物Ｄ−６（２１．３ｇ、４９．０ｍｍｏｌ）をキシレン（１５０ｍＬ）に投入した。ＮａＯｔＢｕ（１０ｇ）およびＰｄ（ＰｔＢｕ３）２（０．３ｇ）を投入した後、１０時間攪拌および還流した。常温に冷やした後、ろ過して生成された固体をクロロホルムとエタノールで再結晶して前記化合物２−６を製造した（１０．３ｇ、収率７０％、ＭＳ：[Ｍ＋Ｈ]＋＝６０１）。
[実施例]
実施例１
ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）が１、３００Å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。この時、洗剤としてはフィッシャー社（Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｃｏ．）製品を用い、蒸溜水としてはミリポア社（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏ．）製品のフィルター（Ｆｉｌｔｅｒ）によって２次ろ過した蒸留水を用いた。ＩＴＯを３０分間洗浄した後、蒸留水で２回繰り返し超音波洗浄を１０分間進行した。蒸留水の洗浄が終わった後、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して乾燥させた後、プラズマ洗浄機に輸送させた。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、真空蒸着器に基板を輸送させた。
前記のように準備されたＩＴＯ透明電極の上に、下記化合物ＨＩ−Ａを６００Åの厚さで真空蒸着して、正孔注入層を形成した。前記正孔注入層上に、下記化合物ＨＡＴ−ＣＮ（５０Å）および下記化合物ＨＴ−Ａ（６００Å）を順次真空蒸着して、正孔輸送層を形成した。次いで、前記正孔輸送層上に膜の厚さ２００Åで下記化合物ＢＨとＢＤを２５：１の重量比で真空蒸着して発光層を形成した。前記発光層上に上記で製造した化合物１−１を５０Å厚さで真空蒸着して電力効率改善層を形成した。前記電力効率改善層上に、前記化合物２−１とＬｉＱ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌａｔｏ ｌｉｔｈｉｕｍ）化合物を１：１重量比で３００Åの厚さで階調改善層を形成した。前記階調改善層上に、順次１０Å厚さのフッ化リチウム（ＬｉＦ）と１、０００Å厚さのアルミニウムを蒸着して陰極を形成した。
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、陰極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、蒸着時の真空度は１×１０−７〜５×１０−８ｔｏｒｒを維持して、有機発光素子を製作した。
実施例２から１６
前記実施例１と同様の方法で製造するが、前記化合物１−１と前記化合物２−１の代わりにそれぞれ下記表１に記載されている化合物を使用して、有機発光素子を製造した。
比較例１から４
前記実施例１と同様の方法で製造するが、前記化合物１−１と前記化合物２−１の代わりにそれぞれ下記表１に記載されている化合物を使用して、有機発光素子を製造した。下記表１で、ＥＴ−１−Ａ化合物は以下の通りである。
実験例
前述した方法で製造した有機発光素子を０．１ｍＡ／ｃｍ２または１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で駆動電圧と発光効率を測定し、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で初期輝度対比９０％となる時間（Ｔ９０）を測定した。その結果を下記表１に示した。
下記表２は、上記で測定した電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２での効率差を比較して示した。
ＯＬＥＤ素子は電流駆動素子であり、電流密度による輝度（ｎｉｔ）が線状に現れる。このようなＯＬＥＤ素子で輝度（ｎｉｔ）による効率の変化が小さいほどディスプレイパネルの明るさに応じた色表現が均一に現れることになる。輝度（ｎｉｔ）による効率の変化が大きくなればパネルでの色が輝度によって変わることになり、パネル不良の原因となる。このような問題を解決するために、本発明での階調改善層（ＧＥＬ）と電力効率改善層（ＰＥＥＬ）を同時に適用すれば、輝度による効率の変化が１０％未満に現れると同時に高効率かつ長寿命の素子を作ることができる。
図３は、実施例１と比較例１での電流に応じた効率変化を示すグラフである。図３に示されているように、実施例１では、０．１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２での効率変化が１０％以内に小さく現れ、比較例１では、０．１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２での効率変化が１０％以上の差が現れることが確認できる。効率の最大値と最小値の差は、比較例１で６０％以上に現れることが確認できる。本発明での電力効率改善層と階調改善層を同時に使用する場合、輝度によるディスプレイパネルの色変化を最小化することができ、また寿命も増加することが確認できる。
１：基板
２：陽極
３：正孔輸送層
４：発光層
５：電力効率改善層
６：階調改善層
７：陰極
８：電子注入層
図３は、実施例１と比較例１での電流に応じた効率変化を示すグラフである。図３に示されているように、実施例１では、０．１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２での効率変化が１０％以内に小さく現れ、比較例１では、０．１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２での効率変化が１０％以上の差が現れることが確認できる。効率の最大値と最小値の差は、比較例１で６０％以上に現れることが確認できる。本発明での電力効率改善層と階調改善層を同時に使用する場合、輝度によるディスプレイパネルの色変化を最小化することができ、また寿命も増加することが確認できる。ここで、本実施形態に係る発明の例を項目として記載する。
［項目１］
第１電極；
正孔輸送層；
発光層；
電力効率改善層；
階調改善層；および
第２電極を含み、
前記電力効率改善層は、下記の化学式１で表される化合物を含み、
前記階調改善層は、下記の化学式２で表される化合物を含む、
有機発光素子：
［化学式１］
前記化学式１において、
Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｌはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ａはそれぞれ独立に、メタ（ｍｅｔａ−）またはオルト（ｏｒｔｈｏ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｂはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ｌは０〜２の整数であり、
ａは１または２の整数であり、
ｂは１または２の整数であり、
［化学式２］
前記化学式２において、
Ａｒ３およびＡｒ４はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｐはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｑはそれぞれ独立に、パラ（ｐａｒａ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
Ｒはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ｐは０〜２の整数であり、
ｑは１または２の整数であり、
ｒは１または２の整数である。
［項目２］
Ａはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１に記載の有機発光素子：
［項目３］
Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、フェニル、ビフェニリン、またはナフチルである、
項目１または２に記載の有機発光素子。
［項目４］
Ｌは単一結合、またはフェニレンである、
項目１から３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［項目５］
Ｂは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１から４のいずれか１項に記載の有機発光素子：
前記において、
Ｒ４〜Ｒ６はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
ＸはＣＲ７Ｒ８、ＮＲ７、Ｓ、またはＯであり、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ７Ｒ８の場合Ｒ７およびＲ８が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
ｋは０〜２の整数である。
［項目６］
Ｑはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１に記載の有機発光素子：
前記において、
ＹはＣＲ'１Ｒ'２、Ｓ、またはＯであり、
Ｒ'１およびＲ'２はそれぞれ独立に、Ｃ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＲ'１およびＲ'２が共にＣ６−６０芳香族環を形成する。
［項目７］
Ｐは単一結合、またはフェニレンである、
項目１または６に記載の有機発光素子。
［項目８］
Ｒは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１、６、または７のいずれか１項に記載の有機発光素子：
前記において、
Ｒ９〜Ｒ１１はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
Ｘ'はＣＲ１２Ｒ１３、ＮＲ１２、Ｓ、またはＯであり、Ｒ１２およびＲ１３はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ１２Ｒ１３の場合Ｒ１２およびＲ１３が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
ｓは０〜２の整数である。
［項目９］
前記化学式１で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１に記載の有機発光素子：
［項目１０］
前記化学式２で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
項目１に記載の有機発光素子：
［項目１１］
前記有機発光素子に０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ０．１）および１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ１０）が下記数式１を満足する、
項目１から１０のいずれか１項に記載の有機発光素子：
［数式１］
（Ｅｆｆ１０−Ｅｆｆ０．１）／Ｅｆｆ０．１≦０．２０
［項目１２］
前記電力効率改善層の電子移動度が前記階調改善層の電子移動度より大きい、
項目１から１１のいずれか１項に記載の有機発光素子。
［項目１３］
前記電力効率改善層および前記階調改善層の三重項エネルギーが２．２ｅＶ以上である、
項目１から１２のいずれか１項に記載の有機発光素子。

Claims (13)

  1. 第１電極；
    正孔輸送層；
    発光層；
    電力効率改善層；
    階調改善層；および
    第２電極を含み、
    前記電力効率改善層は、下記の化学式１で表される化合物を含み、
    前記階調改善層は、下記の化学式２で表される化合物を含む、
    有機発光素子：
    ［化学式１］
    前記化学式１において、
    Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    Ｌはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
    Ａはそれぞれ独立に、メタ（ｍｅｔａ−）またはオルト（ｏｒｔｈｏ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
    Ｂはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    ｌは０〜２の整数であり、
    ａは１または２の整数であり、
    ｂは１または２の整数であり、
    ［化学式２］
    前記化学式２において、
    Ａｒ３およびＡｒ４はそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    Ｐはそれぞれ独立に、直接結合、または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
    Ｑはそれぞれ独立に、パラ（ｐａｒａ−）連結基を有する置換または置換もしくは非置換のＣ６−６０アリーレンであり、
    Ｒはそれぞれ独立に、置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち一つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    ｐは０〜２の整数であり、
    ｑは１または２の整数であり、
    ｒは１または２の整数である。
  2. Ａはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１に記載の有機発光素子：
  3. Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ独立に、フェニル、ビフェニリン、またはナフチルである、
    請求項１または２に記載の有機発光素子。
  4. Ｌは単一結合、またはフェニレンである、
    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. Ｂは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の有機発光素子：
    前記において、
    Ｒ４〜Ｒ６はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    ＸはＣＲ７Ｒ８、ＮＲ７、Ｓ、またはＯであり、Ｒ７およびＲ８はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ７Ｒ８の場合Ｒ７およびＲ８が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
    ｋは０〜２の整数である。
  6. Ｑはそれぞれ独立に、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１に記載の有機発光素子：
    前記において、
    ＹはＣＲ'１Ｒ'２、Ｓ、またはＯであり、
    Ｒ'１およびＲ'２はそれぞれ独立に、Ｃ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＲ'１およびＲ'２が共にＣ６−６０芳香族環を形成する。
  7. Ｐは単一結合、またはフェニレンである、
    請求項１または６に記載の有機発光素子。
  8. Ｒは下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１、６、または７のいずれか１項に記載の有機発光素子：
    前記において、
    Ｒ９〜Ｒ１１はそれぞれ独立に、水素；重水素；ハロゲン；シアノ；ニトロ；アミノ；置換もしくは非置換のＣ１−６０アルキル；Ｃ１−６０ハロアルキル；置換もしくは非置換のＣ１−６０ハロアルコキシ；置換もしくは非置換のＣ３−６０シクロアルキル；置換もしくは非置換のＣ２−６０アルケニル基；置換もしくは非置換のＣ６−６０アリール；または置換もしくは非置換のＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳのうち１つ以上を含むＣ２−６０ヘテロアリールであり、
    Ｘ'はＣＲ１２Ｒ１３、ＮＲ１２、Ｓ、またはＯであり、Ｒ１２およびＲ１３はそれぞれ独立にＣ１−６０アルキル、またはＣ６−６０アリール、またはＣＲ１２Ｒ１３の場合Ｒ１２およびＲ１３が共にＣ６−６０芳香族環を形成し、
    ｓは０〜２の整数である。
  9. 前記化学式１で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１に記載の有機発光素子：
  10. 前記化学式２で表される化合物は、下記で構成される群から選択されるいずれか一つである、
    請求項１に記載の有機発光素子：
  11. 前記有機発光素子に０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ０．１）および１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で測定した発光効率（Ｅｆｆ１０）が下記数式１を満足する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の有機発光素子：
    ［数式１］
    （Ｅｆｆ１０−Ｅｆｆ０．１）／Ｅｆｆ０．１≦０．２０
  12. 前記電力効率改善層の電子移動度が前記階調改善層の電子移動度より大きい、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の有機発光素子。
  13. 前記電力効率改善層および前記階調改善層の三重項エネルギーが２．２ｅＶ以上である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の有機発光素子。
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