JP2023107949A - 有機発光素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体 - Google Patents

有機発光素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体 Download PDF

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悟 塩原
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淳 鎌谷
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Abstract

【課題】 駆動電圧が低減された有機発光素子を提供する。【解決手段】 本開示は、第一電極、第一電荷輸送層、前記第一電荷輸送層に接する第二電荷輸送層、前記第二電荷輸送層に接する発光層、第二電極をこの順で有する有機発光素子であって、前記第一電荷輸送層は第一の材料と第二の材料とを有し、前記第二電荷輸送層は、前記第二の材料と第三の材料とを有し、前記発光層は、前記第三の材料と第四の材料とを有することを特徴とする有機発光素子を提供する。【選択図】 図１

Description

本発明は有機発光素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体に関する。
有機発光素子は、第一電極と第二電極とこれらの間に発光層を有する素子である。これら電極からキャリアが注入されることで発光層に励起子を生成し、励起子が基底状態に戻る際のエネルギーが発光となる。近年、有機発光素子を用いた表示装置、それを有する電子機器、照明装置等の研究開発が進められている。これらデバイスの性能向上のため、有機発光素子の低電圧化や長寿命化の研究開発が盛んに行われている。
特許文献１には、正孔注入層と、正孔輸送層とを有する有機発光素子が開示されている。正孔注入層および正孔輸送層に電子輸送材料を有することで、正孔注入層および正孔輸送層に発光層から移動してきた電子が留まることを抑制し、素子寿命を向上させることが記載されている。
特開２０１２－１８６２５８号公報
特許文献１に開示されている有機発光素子は、発光層から移動してきた電子を速やかに陽極へ移動させるため、正孔注入層および正孔輸送層に電子輸送材料を有している。しかし、有機発光素子の駆動電圧を低減させる構成としては、さらなる改善の余地があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、駆動電圧が低減された有機発光素子を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、第一電極、第一電荷輸送層、前記第一電荷輸送層に接する第二電荷輸送層、前記第二電荷輸送層に接する発光層、第二電極をこの順で有する有機発光素子であって、前記第一電荷輸送層は第一の材料と第二の材料とを有し、前記第二電荷輸送層は、前記第二の材料と第三の材料とを有し、前記発光層は、前記第三の材料と第四の材料とを有することを特徴とする有機発光素子を提供する。
本発明によれば、駆動電圧が低減された有機発光素子を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子における実施形態の例を示す断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する発光層周辺のエネルギー準位を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置の一例の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。（ｂ）折り曲げ可能な表示装置の一例を表す模式図である。 （ａ）本発明の一実施形態に係る照明装置の一例を示す模式図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る車両用灯具を有する自動車の一例を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、第一電極、第一電荷輸送層、前記第一電荷輸送層に接する第二電荷輸送層、前記第二電荷輸送層に接する発光層、第二電極をこの順で有する有機発光素子であって、前記第一電荷輸送層は第一の材料と第二の材料とを有し、前記第二電荷輸送層は、前記第二の材料と第三の材料とを有し、前記発光層は、前記第三の材料と第四の材料とを有することを特徴とする有機発光素子である。
本実施形態に係る有機発光素子は、第一電荷輸送層、第二電荷輸送層、発光層を有する。これらは隣り合う層と共通の材料を有しており、そのため、層間の界面抵抗を低減することができる。
以下、図１を用いて、本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示される有機発光素子は、絶縁層１上に、陽極２、正孔注入層３、第一正孔輸送層４、第二正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９がこの順に積層されている。第一正孔輸送層４、第二正孔輸送層５、発光層６は、隣接して積層されている。発光層６は複数層から形成されていてもよく、複数の発光層の間に他の機能層を設けてもよい。図１は代表的な構成を示しているが、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等をさらに追加してもよく、上記の有機化合物層を有さない構成としてもよい。
本実施形態においては、第一正孔輸送層が第一電荷輸送層であり、第二正孔輸送層が第二電荷輸送層である。すなわち、第一の材料および第二の材料が、ホール輸送性である。
第一正孔輸送層は、第一の材料と、第二の材料と、を有する。第二正孔輸送層は、第一正孔輸送層と共通する第二の材料と、第三の材料と、を有する。発光層は、第二正孔輸送層と共通する第三の材料と、第四の材料と、を有する。第四の材料は、発光材料であってよい。
図２は、本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する第一正孔輸送層、第二正孔輸送層、発光層、電子輸送層のエネルギー準位を模式的に表したエネルギーダイアグラムを示す１例の図である。第一電極、第二電極は不図示とした。
なお、ＨＯＭＯエネルギーおよびＬＵＭＯエネルギーは真空準位を基準とし、通常の分子の場合、負の値を取る。本明細書においては、ＨＯＭＯエネルギー、ＬＵＭＯエネルギーを記載する場合には、絶対値を用いる。すなわち、正の値を用いて記載することとする。ＨＯＭＯは、最高被占有分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）であり、ＬＵＭＯは、最低非占有分子軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）である。
本実施形態において、第一電極が陽極であり、第二電極が陰極である。第一電荷輸送層は第一正孔輸送層であり、第二電荷輸送層は第二正孔輸送層である。したがって、第一正孔輸送層は、第一の材料として正孔輸送材料Ａ、第二の材料として正孔輸送材料Ｂを有する。第二正孔輸送層は、第二の材料として正孔輸送材料Ｂ、第三の材料としてホスト材料を有する。発光層は、第三の材料としてホスト材料、第四の材料として発光ドーパントを有する。
本実施形態に係る有機発光素子は、以下のような構成を有するため、駆動電圧が低く、耐久特性が良い有機発光素子となる。
（１）第一正孔輸送層が第二正孔輸送層との共通材料を有し、第二正孔輸送層が発光層との共通材料を有する
図２に示すように、本実施形態に係る有機発光素子は、第一正孔輸送層は正孔輸送材料Ａと正孔輸送材料Ｂを含み、第二正孔輸送層は正孔輸送材料Ｂとホスト材料を含む。陽極側の有機化合物層に、その層の隣接層の材料が混合されていることにより、注入障壁を低下させる効果がある。
材料を混合することで、材料間で相互作用を生じ、これらの材料種の中間の順位にエネルギー順位が生成されるため、注入障壁が低下していると考えられている。
また、本実施形態においては、第一正孔輸送層、第二正孔輸送層のいずれも複数材料を有する混合層である。２層の正孔輸送層を有し、混合層が１層であると、注入障壁の低減が十分ではなく、駆動電圧が高電圧化する。これに対して、２層の正孔輸送層を有し、混合層を２層である場合、注入障壁を大きく低下することができる。
本実施形態に係る有機発光素子の第一正孔輸送層における正孔輸送材料Ａと正孔輸送材料Ｂの混合比率は様々な比率をとることができるが、正孔輸送材料Ａが多い方が低電圧化しやすく、正孔輸送材料Ｂが多い方が高効率化する。
本実施形態に係る有機発光素子の第二正孔輸送層における正孔輸送材料Ｂとホスト材料の混合比率は様々な比率をとることができるが、ホスト材料が多い方が低電圧化しやすく、正孔輸送材料Ｂが多い方が高効率化する。
さらに、上記の構成（１）に加えて、以下のような条件を満たす素子構成となることが、好ましい。
（２）発光層が電子トラップ型発光層である
（３）ＨＯＭＯの絶対値：（ホスト材料）＞（正孔輸送材料Ｂ）＞（正孔輸送材料Ａ）
（４）ＬＵＭＯの絶対値：（ホスト材料）＞（正孔輸送材料Ｂ）＞（正孔輸送材料Ａ）
（５）ドーパント材料は５員環を含む縮合環から構成される
（６）ホスト材料は炭化水素のみからなる材料から構成される
以下、これらの構成について説明する。
（２）発光層が電子トラップ型発光層である
本実施形態の有機発光素子は、電子トラップ型の発光層を有してよい。電子トラップ型発光層であるとは、つまり、以下の関係を満たすことである。
（ＬＵＭＯの絶対値：ホスト材料）＜（ＬＵＭＯの絶対値：ドーパント材料）
また好ましくは、
（ＬＵＭＯの絶対値：ホスト材料）＜（ＬＵＭＯの絶対値：ドーパント材料）
かつ
（ＨＯＭＯの絶対値：ホスト材料）＜（ＨＯＭＯの絶対値：ドーパント材料）
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、第二正孔輸送層が発光層と共通材料を有するため、正孔注入性を向上させる効果がある。しかし、この構成のため、陰極から注入され、発光層に至った電子が、第二正孔輸送層にまで達することがある。第二正孔輸送層にまで陰極からの電子が到達する場合、発光効率が低下する場合がある。そこで、電子トラップ性の発光層を設けることで、陰極から発光層に注入された電子が発光ドーパントにトラップされる構成にできる。これにより、電子が第二正孔輸送層まで達することを抑制することができ、低電圧でかつ、高効率で耐久性の良い有機発光素子を構成できる。
（３）（ＨＯＭＯの絶対値：第三の材料）＞（ＨＯＭＯの絶対値：第二の材料）＞（ＨＯＭＯの絶対値：第一の材料）
すなわち、ＨＯＭＯの絶対値が、ホスト材料、正孔輸送材料Ｂ、正孔輸送材料Ａの順で大きいことを示している。この関係を満たすことで、陽極側から、ＨＯＭＯの絶対値が大きいホスト材料へ順にＨＯＭＯの絶対値が大きくなる積層になるため、正孔注入性が良い。
（４）（ＬＵＭＯの絶対値：第三の材料）＞（ＬＵＭＯの絶対値：第二の材料）＞（ＬＵＭＯの絶対値：第一の材料）
すなわち、ＬＵＭＯの絶対値が、ホスト材料、正孔輸送材料Ｂ、正孔輸送材料Ａの順で大きいことを示している。この関係を満たすことで、発光層側からＬＵＭＯの絶対値が小さくなる順に第一正孔輸送層、第二正孔輸送層を配置することができる。この構成により、陽極側に電子ブロッキング機能層を兼ねた、２層の正孔輸送層を設けることができ、電子が陽極側へ流れることを抑制することができる。より具体的には、正孔輸送材料Ｂは発光層からの電子が第二正孔輸送層へ流れることを抑制し、正孔輸送材料Ａは第二正孔輸送層から第一正孔輸送層へ電子が流れることを低減する果がある。
（５）ドーパント材料は５員環を含む縮合環から構成される
本発明において、ドーパントとして用いられる化合物は特に限定されないが、上記の電子トラップ性の観点から、電子求引性の構造であるフルオランテン骨格のような５員環を含む縮合環を有することが好ましい。ＬＵＭＯエネルギーが大きくなるからである。これにより、ホスト材料とのＬＵＭＯエネルギーの差が大きくなり、電子トラップ性を向上させることができる。さらに電子供与性の置換アミノ基を有さないほうが好ましい。置換アミノ基を有する場合、ＬＵＭＯエネルギーが小さくなるので、電子トラップ性が低下するからである。
また、結合安定性の観点からも、窒素―炭素結合の一重結合となる置換アミノ基を有しない化合物であることが好ましい。
以上より、ドーパントが５員環を含む縮合環を有し、かつ、置換アミノ基を有しない化合物である場合、電子トラップ性の高い発光層を形成することができる。
ここで、上記５員環を含む縮合環について説明する。５員環を含む縮合環とは、フルオランテンおよび、フルオランテンにさらに芳香族炭化水素が縮合した縮合多環化合物を指す。具体的には、下記ＦＦ１乃至ＦＦ３０に示すような縮合多環化合物のことである。
Figure 2023107949000002
このうち、電子求引性を向上させ、電子トラップ性を向上させる観点から、フルオランテンが２つ以上縮合した構造を有する等、５員環を２つ以上有するドーパントが好ましい。具体的には、ＦＦ７乃至ＦＦ１３、ＦＦ１６乃至ＦＦ２０、ＦＦ２３乃至ＦＦ３０の骨格を有するドーパントを本発明において、好適に用いることができる。
（６）ホスト材料が炭化水素のみからなる材料から構成される
本発明において、ホスト材料として用いられる化合物は特に限定されないが、分子構造内に結合安定性の低い結合を有しない化合物の方が好ましい。分子構造内に結合安定性の低い結合、すなわち、アミノ基のように結合エネルギーの小さい不安定な結合を有する化合物は、有機発光素子を構成する発光層にホストとして含ませた場合、素子駆動時に化合物の劣化を起こしやすい。化合物の劣化は、有機発光素子の耐久寿命に悪影響を及ぼす可能性が高いので、好ましくない。
下記に示す化合物Ａ－１、Ａ－２及びＢ－１を例にとると、結合安定性の低い結合とは、カルバゾール環とフェニレン基をつなぐ結合及びアミノ基とフェニル基をつなぐ結合（窒素―炭素結合）である。化合物Ｂ－１のような炭素と炭素をつなぐ結合の方が結合安定性が高い。なお、計算手法は、ｂ３－ｌｙｐ／ｄｅｆ２－ＳＶ（Ｐ）を用いて行った。
Figure 2023107949000003
なお、分子軌道法計算は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｇａｕｓｓｉａｎ０９， ＲｅｖｉｓｉｏｎＣ．０１， Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ， Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ， Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ， Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ， Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ， Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ， Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ， Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ， Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ， Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ， Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ， Ｍ．Ｃａｒｉｃａｔｏ， Ｘ．Ｌｉ， Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ， Ａ．Ｆ．Ｉｚｍａｙｌｏｖ， Ｊ．Ｂｌｏｉｎｏ， Ｇ．Ｚｈｅｎｇ， Ｊ．Ｌ．Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ， Ｍ．Ｈａｄａ， Ｍ．Ｅｈａｒａ， Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ， Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ， Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ， Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ， Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ， Ｙ．Ｈｏｎｄａ， Ｏ．Ｋｉｔａｏ， Ｈ．Ｎａｋａｉ， Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ， Ｊ．Ａ． Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．， Ｊ．Ｅ． Ｐｅｒａｌｔａ， Ｆ．Ｏｇｌｉａｒｏ， Ｍ．Ｂｅａｒｐａｒｋ， Ｊ．Ｊ．Ｈｅｙｄ， Ｅ．Ｂｒｏｔｈｅｒｓ， Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，Ｖ．Ｎ．Ｓｔａｒｏｖｅｒｏｖ， Ｔ．Ｋｅｉｔｈ， Ｒ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ， Ｊ．Ｎｏｒｍａｎｄ， Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ， Ａ．Ｒｅｎｄｅｌｌ， Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ， Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ， Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ， Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，Ｎ．Ｒｅｇａ， Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ， Ｍ．Ｋｌｅｎｅ， Ｊ．Ｅ． Ｋｎｏｘ，Ｊ．Ｂ．Ｃｒｏｓｓ， Ｖ．Ｂａｋｋｅｎ， Ｃ．Ａｄａｍｏ， Ｊ．Ｊａｒａｍｉｌｌｏ， Ｒ．Ｇｏｍｐｅｒｔｓ， Ｒ．Ｅ． Ｓｔｒａｔｍａｎｎ， Ｏ．Ｙａｚｙｅｖ， Ａ．Ｊ．Ａｕｓｔｉｎ， Ｒ．Ｃａｍｍｉ， Ｃ．Ｐｏｍｅｌｌｉ， Ｊ．Ｗ．Ｏｃｈｔｅｒｓｋｉ， Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ， Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ， Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ， Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ， Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ， Ｊ．Ｊ．Ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ， Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ， Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ， Ｏ．Ｆａｒｋａｓ， Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ， Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ， Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，ａｎｄ Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ， Ｇａｕｓｓｉａｎ， Ｉｎｃ．， Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ ＣＴ， ２０１０．）により実施した。
上記結果より、本発明の一実施形態に係る有機発光素子のホスト材料は炭化水素のみからなる材料から構成されることが好ましい。
また、ホスト材料としてベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれる芳香族炭化水素により構成される分子構造であることが好ましい。つまり、ベンゼン環が直線状に縮合化する環が２つまでの芳香族炭化水素により構成される分子構造が好ましい。
なお、上記ホスト材料は置換基として炭素原子数１乃至１２のアルキル基を有してもよく、具体的にはメチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｉｓｏ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｉｓｏ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｉｓｏ－ペンチル基、ｎｅｏ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。
以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる電子輸送材料の具体例を示す。電子輸送性材料としては、陰極から注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等）が挙げられる。さらに上記の電子輸送性材料は、正孔ブロック層にも好適に使用される。
以下に、電子輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2023107949000004
以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる正孔輸送材料の具体例を示す。正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にすることができる材料や、注入された正孔を発光層へ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。さらに上記の正孔注入輸送性材料は、電子ブロック層にも好適に使用される。
以下に、正孔注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2023107949000005
以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる発光材料の具体例を示す。主に発光機能に関わる発光材料としては、縮合多環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
発光層に含まれる発光層ホストあるいは発光アシスト材料としては、縮合多環化合物を用いることができる。より具体的には、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン等のアリール基を有する。これらアリール基は、アルキル基を有してよい。アルキル基は、具体的には、炭素原子数１乃至１２のアルキル基であってよい。上述した化合物以外にも、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。
以下に本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる発光層ホスト材料の具体例を示す。ただし、これらの化合物はあくまで具体例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2023107949000006
例示したホストのうち、上述した結合安定性の観点から、炭化水素のみから構成されるＥＭＨ１からＥＭＨ２７が好ましく、アントラセンやテトラセンといったアセン構造を除くＥＭＨ１からＥＭＨ２１がさらに好ましい。これらのホストを用いることで、耐久特性に優れる有機発光素子を得ることができるからである。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる青ドーパントは、例えば以下のものを挙げることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2023107949000007
例示した青ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有さない化合物が特に好ましい。青ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至１０．０重量％、より好ましくは０．３乃至５．０重量％が望ましい。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる緑ドーパントは、例えば以下のものを用いることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2023107949000008
例示した緑ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有さない化合物が特に好ましい。緑ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至１０．０重量％、より好ましくは０．１乃至５．０重量％が望ましい。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子に用いられる赤ドーパントは、例えば以下のものを用いることができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
Figure 2023107949000009
例示した赤ドーパントのうち、結合エネルギーの弱い置換アミノ基を有さない化合物が特に好ましい。さらに好ましくは、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。赤ドーパントのドープ濃度としては、それぞれ０．１乃至５．０重量％、より好ましくは０．１乃至０．５重量％が望ましい。
（本実施形態に係る有機発光素子について）
本実施形態に係る有機発光素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有する有機電界素子である。有機化合物層は発光層を有する。
本実施形態に係る有機発光素子は、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、中間層、電荷発生層、電荷分離層等を有してもよい。
有機発光素子の構成は、例えば以下の構成があげられる。
陽極／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極陽極／正孔注入層／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／第二発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／中間層／第二発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／第一正孔輸送層／第二正孔輸送層／第一発光層／第二発光層／第三発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
ただし、これらの素子構成例はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の一実施形態に係る有機発光素子の構成はこれらに限定されない。
また、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設けるなど多様な層構成をとることができる。
第一電極と、第一電荷輸送層との間に、第五の材料を有する電荷注入層をさらに有してよい。第五の材料のＬＵＭＯ絶対値は、前記第一の材料のＨＯＭＯの絶対値または前記第二の材料のＨＯＭＯの絶対値以上であることが好ましい。この構成によりホールを注入する構成を形成できる。
本実施形態に係る有機発光素子は、基板側の電極から光を取り出すいわゆるボトムエミッション方式でも、基板と逆側から光を取り出すいわゆるトップエミッション方式でも良く、両面取り出しの構成でも使用することができる。
なお、本発明において、発光層とは、電極間に設けられる有機化合物層のうち発光機能を有する層をいう。発光層は、ホスト材料、ドーパント材料、アシスト材料を含んでよい。それぞれ第一材料、第二材料、第三材料と呼ぶことがある。
発光層に含まれるホスト材料は、各発光層に含まれる材料のうち重量比が最も大きい材料であってよい。また、ホスト材料は、発光層のマトリックスを形成している材料であるこということもできる。より具体的には、ホスト材料とは発光層に含まれる材料のうち発光層内の重量比が５０重量％以上の材料であってよい。
発光層に含まれるドーパント材料は、発光層に含まれる材料のうち、ホスト材料よりも重量比が小さい材料であってよい。より具体的には、ドーパントは、主たる発光を担う発光材料（発光ドーパント材料）であり、有機発光素子の発光スペクトルの５０％以上の領域を占める発光を担ってよい。また、ドーパント材料は発光層に含まれる材料のうち、発光層内の重量比が５０重量％未満の材料であってよい。ドーパント材料はゲスト材料とも呼ばれる。
ここでドーパント材料とは、発光層内で主たる発光を担う化合物である。つまり、発光ドーパントは有機発光素子の発光スペクトルの５０％以上の領域を占める発光を担う。
ドーパント材料の濃度は、発光層を構成する化合物の全体を１００重量％とした場合、０．０１重量％以上５０重量％未満であり、好ましくは０．１重量％以上１０重量％以下である。さらに好ましくは、濃度消光を抑制するためにドーパント材料の濃度は０．１重量％以上１０重量％以下であることが望ましい。またドーパント材料はホスト材料からなる層全体に均一に含まれてもよいし、濃度勾配を有して含まれてもよいし、特定の領域に部分的に含ませてドーパント材料を含まないホスト材料層の領域を設けてもよい。
また、本実施形態に係る有機発光素子は、複数の発光層を有し、複数の発光層のうち少なくともいずれかは、他の発光層と異なる波長の光を発光する発光層であり、これら発光層の光を混色することで、白色を発光する有機発光素子でもよい。
本発明の一実施形態において、有機発光素子は、発光層を２層以上有してよく、また各発光層が２種類以上の発光色を有する発光材料を含むことも可能である。
第一発光層または第二発光層に接していてもよく、発光層と発光層との間に別の化合物層を有していてもよい。別の化合物層は電荷発生層などであってもよい。
［有機発光素子の構成］
有機発光素子は、基板の上に、陽極、有機化合物層、陰極を形成して設けられる。陰極の上には、保護層、カラーフィルタ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。
［基板］
基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、陽極２と配線の導通を確保するために、コンタクトホールを形成可能で、かつ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
［電極］
電極は、第一電極と第二電極との一対の電極を用いることができる。一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。
一対の電極のうちの一方は光を反射する反射電極であってよく、他方は光を透過する透過電極であってよい。このように反射電極と透過電極とを組み合わせて用いる場合は、一対の電極の間に配置されている有機化合物層の厚さを調整して、光共振器構造を形成してもよい。また、一対の電極のうち双方を透過電極としてもよい。
陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。
これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。
一方、陰極の構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体またはこれらを含む混合物が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム－銀、アルミニウム－リチウム、アルミニウム－マグネシウム、銀－銅、亜鉛－銀等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を抑制するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が抑制できれば、合金の比率は問わない。例えば、１：１であってよい。
陰極は、ＩＴＯなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム（Ａｌ）などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。陰極の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げやすいためより好ましい。
［保護層］
陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を抑え、表示不良の発生を抑えることができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機ＥＬ層に対する水等の浸入を抑えてもよい。例えば、陰極を形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、ＣＶＤ法で厚さ２μｍの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。ＣＶＤ法の成膜の後で原子堆積法（ＡＬＤ法）を用いた保護層を設けてもよい。
［カラーフィルタ］
保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。
［平坦化層］
カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。
平坦化層は、カラーフィルタの上下に設けられてもよく、その構成材料は同じであっても異なってもよい。具体的には、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等があげられる。
［対抗基板］
平坦化層の上には、対抗基板を有してよい。対抗基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対抗基板と呼ばれる。対抗基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。
［有機層］
本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層（正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等）は、以下に示す方法により形成される。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する有機化合物層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
［本発明の一実施形態に係る有機発光素子の用途］
本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置について説明する。本実施形態に係る表示装置は、複数の画素を有し、複数の画素の少なくとも一つが、本発明の一実施形態に係る有機発光素子とそれに接続されているトランジスタとを有する。
図３は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続される能動素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。能動素子は、ポリシリコン、酸化物半導体等で構成されたトランジスタやＴＦＴであってよい。
図３の表示装置１０は、ガラス等の基板１１とその上部にトランジスタ素子又は有機化合物層を保護するための絶縁層１２が設けられている。その上にはゲート電極１３、ゲート絶縁膜１４と、半導体層１５、ドレイン電極１６、ソース電極１７、を備えたトランジスタ素子１８を有する。
表示装置は、トランジスタ素子の上に、層間絶縁層１９を介して、有機発光素子２６を有する。有機発光素子２６は、陽極２１、発光層を含む有機化合物層２２、陰極２３を有する。
層間絶縁層１９には、コンタクトホール２０が設けられていて、コンタクトホールを介して有機発光素子を構成する陽極２１とソース電極１７とが接続されている。
なお、有機発光素子に含まれる電極（陽極、陰極）とトランジスタに含まれる電極（ソース電極、ドレイン電極）との電気接続の方式は、図３に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とトランジスタ素子のソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。
図３の表示装置１０では有機化合物層２２を１つの層の如く図示をしているが、有機化合物層２２は、複数層であってもよい。陰極２３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層２４や第二の保護層２５が設けられている。
図３の表示装置１０ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えて他の素子をスイッチング素子として用いてもよい。
また図３の表示装置１０に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体があげられる。なお、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。
図３の表示装置１０に含まれるトランジスタは、Ｓｉ基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。基板内にトランジスタを設けるか、ＴＦＴを設けるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば０．５インチ程度の大きさであれば、Ｓｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるトランジスタにより発光輝度が制御され、有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
図４は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置１０００は、上部カバー１００１と、下部カバー１００９と、の間に、タッチパネル１００３、表示パネル１００５、フレーム１００６、回路基板１００７、バッテリー１００８、を有してよい。タッチパネル１００３および表示パネル１００５は、フレキシブルプリント回路ＦＰＣ１００２、１００４が接続されている。回路基板１００７には、トランジスタがプリントされている。バッテリー１００８は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。
本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられてよい。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有してよい。また、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラであってよい。撮像装置は、光電変換装置と呼ぶこともできる。
図４（ａ）は、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置１１００は、ビューファインダ１１０１、背面ディスプレイ１１０２、操作部１１０３、筐体１１０４を有してよい。ビューファインダ１１０１は、本実施形態に係る表示装置を有してよい。その場合、表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等であってよい。
撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。したがって、本発明の一実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を用いるのが好ましい。有機発光素子は応答速度が速いからである。有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる、これらの装置、液晶表示装置よりも好適に用いることができる。
撮像装置１１００は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体１１０４内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。
本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有してよい。カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されてよい。
本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。
図４（ｂ）は、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器１２００は、表示部１２０１と、操作部１２０２と、筐体１２０３を有する。筐体１２０３には、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有してよい。操作部１２０２は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。
図５は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図５（ａ）は、テレビモニタやＰＣモニタ等の表示装置である。表示装置１３００は、額縁１３０１を有し表示部１３０２を有する。表示部１３０２には、本実施形態に係る発光装置が用いられてよい。
額縁１３０１と、表示部１３０２を支える土台１３０３を有している。土台１３０３は、図５（ａ）の形態に限られない。額縁１３０１の下辺が土台を兼ねてもよい。
また、額縁１３０１および表示部１３０２は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、５０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下であってよい。
図５（ｂ）は本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図５（ｂ）の表示装置１３１０は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置１３１０は、第一表示部１３１１、第二表示部１３１２、筐体１３１３、屈曲点１３１４を有する。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、本実施形態に係る発光装置を有してよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、つなぎ目のない１枚の表示装置であってよい。第一表示部１３１１と第二表示部１３１２とは、屈曲点で分けることができる。第一表示部１３１１、第二表示部１３１２は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一および第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。
図６（ａ）は、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置１４００は、筐体１４０１と、光源１４０２と、回路基板１４０３と、光学フィルム１４０４と、光拡散部１４０５と、を有してよい。光源は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであってよい。光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルタ、光拡散部は、照明の光出射側に設けられてよい。必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってよい。それらを調光する調光回路を有してよい。照明装置は本発明の有機発光素子とそれに接続される電源回路を有してよい。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が４２００Ｋで昼白色とは色温度が５０００Ｋである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。
また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
図６（ｂ）は、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車１５００は、テールランプ１５０１を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。
テールランプ１５０１は、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。テールランプは、有機発光素子を保護する保護部材を有してよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましい。ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。
自動車１５００は、車体１５０３、それに取り付けられている窓１５０２を有してよい。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機発光素子を有してよい。この場合、有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。
本実施形態に係る移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。灯具は本実施形態に係る有機発光素子を有する。
以上説明した通り、本実施形態に係る有機発光素子を用いた装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
（実施例１）
本実施例では、絶縁層上に陽極、正孔注入層、第一正孔輸送層、第二正孔輸送層、第一発光層、第二発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、陰極が順次形成されたトップエミッション型構造の有機発光素子を作製した。
ガラス基板上に、スパッタリング法でＴｉを４０ｎｍ成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、陽極を形成した。なお、この時、対向する電極（金属電極層、陰極）の電極面積が３ｍｍ２となるようにした。
続いて、真空蒸着装置（アルバック社製）に洗浄済みの電極までを形成した基板と材料を取り付け、１．３３×１０－４Ｐａ（１×１０－６Ｔｏｒｒ）まで排気した後、ＵＶ／オゾン洗浄を施した。その後、下記表１に示される層構成で各層の製膜を行った。
Figure 2023107949000010
その後、基板をグローブボックスに移し、窒素雰囲気中で乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止し、有機発光素子を得た。有機発光素子に通電すると白色を発光した。
得られた有機発光素子に電圧印加装置を接続し、その特性を評価した。電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、色度の評価はトプコン製「ＳＲ－３」を用いて行った。発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。結果は、他の実施例、比較例とともに以下の表３に示す。
（実施例２から８、比較例１から８）
実施例１の第一正孔輸送層、第二正孔輸送層及び発光層を以下の表３に示す化合物に変えた以外は同様にして素子を作製した。その結果を表３に示す。
（実施例９および１０）
実施例９は下記表２に示される層構成で各層の製膜を行った。また、実施例９と同様にして第一正孔輸送層と第二正孔輸送層の混合比率を変えた以外実施例９と同様にして素子を作製した。その結果を表３に示す。
Figure 2023107949000011
Figure 2023107949000012
（実施例１１および１２、比較例９から１１）
実施例１１は下記表４に示される層構成で各層の製膜を行った。また、実施例１１と同様にして第一正孔輸送層と第二正孔輸送層を変えた以外は実施例１１と同様にして素子を作製した。その結果を表５に示す。
Figure 2023107949000013
Figure 2023107949000014
（実施例１３）
＜ＨＯＭＯ・ＬＵＭＯの評価＞
下記に示す方法で、ホストおよびドーパントの評価を行った。
Ａ）ＨＯＭＯの評価方法
アルミ基板上に膜厚３０ｎｍの薄膜を形成し、この薄膜について、ＡＣ－３（理研計器社製）を用いて測定した。
Ｂ）ＬＵＭＯの評価方法
石英基板上に膜厚３０ｎｍの薄膜を形成し、この薄膜について、分光光度計（Ｖ－５６０ 日本分光社製）を用い、被測定材料の光学バンドギャップ（吸収端）を求めた。その光学バンドギャップ値を前述のＨＯＭＯ値から差として表した値をＬＵＭＯとした。結果を表６に示す。
Figure 2023107949000015
実施例にあるように、本発明の一実施形態に係る有機発光素子においては、第一正孔輸送層及び第二正孔輸送層を混合層にすることで低電圧かつ高効率の発光を確認することができた。また、比較例にあるように少なくともいずれか一方の正孔輸送層が混合層でない場合においては高電圧化することがわかった。
また、ＨＯＭＯの絶対値が（ホスト材料）＞（正孔輸送材料Ｂ）＞（正孔輸送材料Ａ）の関係を満たすことにより、駆動電圧がさらに低電圧化していることがわかる。
さらに実施例１から８および実施例１１および１２は発光層のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの関係から発光ドーパントが電子トラップ性であり、実施例９および１０は電子トラップ性ではない。比較すると、発光ドーパントが電子トラップ性の場合は効率が向上する。
１ 絶縁層
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 第一正孔輸送層
５ 第二正孔輸送層
６ 発光層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層
９ 陰極
１０ 表示装置
１１ 基板
１２ 絶縁層
１３ ゲート電極
１４ ゲート絶縁膜
１５ 半導体層
１６ ドレイン電極
１７ ソース電極
１８ トランジスタ素子
１９ 層間絶縁層
２０ コンタクトホール
２１ 陽極
２２ 有機化合物層
２３ 陰極
２４ 第一の保護層
２５ 第二の保護層
２６ 有機発光素子
１０００ 表示装置
１００１ 上部カバー
１００２ フレキシブルプリント回路
１００３ タッチパネル
１００４ フレキシブルプリント回路
１００５ 表示パネル
１００６ フレーム
１００７ 回路基板
１００８ バッテリー
１００９ 下部カバー
１１００ 撮像装置
１１０１ ビューファインダ
１１０２ 背面ディスプレイ
１１０３ 操作部
１１０４ 筐体
１２００ 電子機器
１２０１ 表示部
１２０２ 操作部
１２０３ 筐体
１３００ 表示装置
１３０１ 額縁
１３０２ 表示部
１３０３ 土台
１３１０ 表示装置
１３１１ 第一表示部
１３１２ 第二表示部
１３１３ 筐体
１３１４ 屈曲点
１４００ 照明装置
１４０１ 筐体
１４０２ 光源
１４０３ 回路基板
１４０４ 光学フィルム
１４０５ 光拡散部
１５００ 自動車
１５０１ テールランプ
１５０２ 窓
１５０３ 車体

Claims (26)

  1. 第一電極、第一電荷輸送層、前記第一電荷輸送層に接する第二電荷輸送層、発光層、第二電極をこの順に有する有機発光素子であって、
    前記第一電荷輸送層は第一の材料と、前記第一の材料とは異なる第二の材料とを有し、
    前記第二電荷輸送層は前記第二の材料と、前記第二の材料とは異なる第三の材料とを有し、
    前記第一の材料と前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ａ）の関係を満たすことを特徴とする有機発光素子。
    （ａ）ＬＵＭＯ（第二の材料）－ＬＵＭＯ（第三の材料）＞ＬＵＭＯ（第一の材料）－ＬＵＭＯ（第二の材料）
    ただし、ＬＵＭＯ（第一の材料）、ＬＵＭＯ（第二の材料）、ＬＵＭＯ（第三の材料）はそれぞれ、前記第一の材料のＬＵＭＯエネルギー、前記第二の材料のＬＵＭＯエネルギー、前記第三の材料のＬＵＭＯエネルギーを表す。
  2. 前記第二電荷輸送層において、前記第二の材料の重量比が、前記第三の材料の重量比よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
  3. 前記第二電荷輸送層において、前記第三の材料の重量比が、前記第二の材料の重量比よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
  4. 前記第一の材料と前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ｂ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子。
    （ｂ）ＬＵＭＯ（第一の材料）＞ＬＵＭＯ（第二の材料）＞ＬＵＭＯ（第三の材料）
  5. 前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ｃ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子。
    （ｃ）ＬＵＭＯ（第二の材料）－ＬＵＭＯ（第三の材料）≧０．３ｅＶ
  6. 前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ｄ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
    （ｄ）０．３ｅＶ≦ＬＵＭＯ（第二の材料）－ＬＵＭＯ（第三の材料）≦０．４ｅＶ
  7. 前記第一の材料と前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ｅ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機発光素子。
    （ｅ）ＨＯＭＯ（第二の材料）－ＨＯＭＯ（第三の材料）＞ＨＯＭＯ（第一の材料）－ＨＯＭＯ（第二の材料）
    ただし、ＨＯＭＯ（第一の材料）、ＨＯＭＯ（第二の材料）、ＨＯＭＯ（第三の材料）はそれぞれ、前記第一の材料のＨＯＭＯエネルギー、前記第二の材料のＨＯＭＯエネルギー、前記第三の材料のＨＯＭＯエネルギー表す。
  8. 前記第一の材料と前記第二の材料と前記第三の材料が、以下の（ｆ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
    （ｆ）ＨＯＭＯ（第一の材料）＞ＨＯＭＯ（第二の材料）＞ＨＯＭＯ（第三の材料）
  9. 前記第一電荷輸送層において、前記第一の材料の重量比が、前記第二の材料の重量比よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  10. 前記第一電荷輸送層において、前記第二の材料の重量比が、前記第一の材料の重量比よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  11. 前記第一の材料および前記第二の材料が、ホール輸送性であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  12. 前記第一の材料が、１分子内にアミン基を２つ有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  13. 前記第二の材料が、１分子内にアミン基とカルバゾリル基を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  14. 前記第三の材料が、炭化水素のみからなることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  15. 前記第三の材料は、アリール基を含み、前記アリール基は置換基として炭素原子数１乃至１２のアルキル基を有してもよく、前記アリール基はベンゼン、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フェナンスレン、クリセン、トリフェニレン、ピレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテンから選ばれることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  16. 前記発光層は前記第三の材料と、前記第三の材料とは異なる第四の材料とを有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  17. 前記第四の材料は、５員環を含む縮合環を有し、かつ、置換アミノ基を有さない化合物であることを特徴とする請求項１６に記載の有機発光素子。
  18. 前記発光層において、前記第三の材料と前記第四の材料が、以下の（ｇ）および（ｈ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１６または１７に記載の有機発光素子。
    （ｇ）ＬＵＭＯ（第三の材料）＞ＬＵＭＯ（第四の材料）
    （ｈ）ＨＯＭＯ（第三の材料）＞ＨＯＭＯ（第四の材料）
    ただし、ＬＵＭＯ（第四の材料）、ＨＯＭＯ（第四の材料）はそれぞれ、前記第四の材料のＬＵＭＯエネルギー、前記第四の材料のＨＯＭＯエネルギーを表す。
  19. 前記発光層において、前記第三の材料と前記第四の材料が、以下の（ｇ）および（ｉ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１６または１７に記載の有機発光素子。
    （ｇ）ＬＵＭＯ（第三の材料）＞ＬＵＭＯ（第四の材料）
    （ｉ）ＨＯＭＯ（第三の材料）＜ＨＯＭＯ（第四の材料）
    ただし、ＬＵＭＯ（第四の材料）、ＨＯＭＯ（第四の材料）はそれぞれ、前記第四の材料のＬＵＭＯエネルギー、前記第四の材料のＨＯＭＯエネルギーを表す。
  20. 前記第一電極と、前記第一電荷輸送層との間に、第五の材料を有する電荷注入層をさらに有し、前記第五の材料のＬＵＭＯ絶対値は、前記第一の材料のＨＯＭＯの絶対値または前記第二の材料のＨＯＭＯの絶対値以上であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  21. 複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
  22. 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
    前記表示部は請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする光電変換装置。
  23. 請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
  24. 請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルムと、を有することを特徴とする照明装置。
  25. 請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
  26. 感光体と、前記感光体を露光する露光光源と、を有し、
    前記露光光源は、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする画像形成装置。
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