JP4846437B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる有機電界発光素子（以下、「有機ＥＬ素子」、「発光素子」、または「ＥＬ素子」ともいう。）に関する。
今日、種々の表示素子に関する研究開発が活発であり、中でも有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。
有機電界発光素子は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層を挟んだ対向電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子からの発光を利用するもの、又は前記励起子からエネルギー移動によって生成する他の分子の励起子からの発光を利用するものである。
しかしながら、有機電界発光素子は、特に青色、緑色発光において、更なる発光効率および耐久性の向上が求められている。
有機電界発光素子は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層を挟んだ対向電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子からの発光を利用するもの、又は前記励起子からエネルギー移動によって生成する他の分子の励起子からの発光を利用するものである。
しかしながら、有機電界発光素子は、特に青色、緑色発光において、更なる発光効率および耐久性の向上が求められている。
上記課題に対して、デバイスの動作効率を向上させる目的で、キャリア再結合のバランスを調整するために、キャリア流量抑制層を敷設する技術が開示されている。
正孔輸送層と発光層の間に、正孔輸送層よりも小さいイオン化ポテンシャル（以下ＩＰと記述する場合がある）。を有する正孔流量抑制層を設けた有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１。）。
正孔輸送層と発光層の間に、正孔輸送層よりも小さいイオン化ポテンシャル（以下ＩＰと記述する場合がある）。を有する正孔流量抑制層を設けた有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１。）。
また、正孔輸送層と発光層の間に、厚さが０．１ｎｍ〜５ｎｍで正孔輸送層よりも高いＩＰを有し、発光層よりも高いエネルギーバンドギャップを有する界面層（正孔流量抑制層）を設けた有機発光デバイスが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
すなわち、正孔流量抑制層と各有機層のＩＰの関係を整理すると、図１の（１）、（２）に示すように特許文献１では、「（正孔輸送層のＩＰ）＞（正孔流量抑制層のＩＰ）＜（発光層のＩＰ）」であり、特許文献２では、「（正孔輸送層のＩＰ）＜（正孔流量抑制層のＩＰ）＞（発光層のＩＰ）」となっている。
しかしながら、正孔の注入を抑制する層を設けることは、「正孔輸送層／正孔流量抑制層」の界面または「正孔流量抑制層／発光層」の界面で電荷が滞留し、その結果材料の劣化が促進されるという問題を抱えており、駆動耐久性に関しては十分な性能を有しない。
特開２０００―２４３５７４号公報
特開２００３−１２３９８４号公報
すなわち、正孔流量抑制層と各有機層のＩＰの関係を整理すると、図１の（１）、（２）に示すように特許文献１では、「（正孔輸送層のＩＰ）＞（正孔流量抑制層のＩＰ）＜（発光層のＩＰ）」であり、特許文献２では、「（正孔輸送層のＩＰ）＜（正孔流量抑制層のＩＰ）＞（発光層のＩＰ）」となっている。
しかしながら、正孔の注入を抑制する層を設けることは、「正孔輸送層／正孔流量抑制層」の界面または「正孔流量抑制層／発光層」の界面で電荷が滞留し、その結果材料の劣化が促進されるという問題を抱えており、駆動耐久性に関しては十分な性能を有しない。
本発明の目的は，発光特性、駆動耐久性がともに良好な有機電界発光素子の提供にある。
本発明者等は、鋭意検討したところ、正孔輸送層と発光層の間に正孔注入促進層を設け、その厚みを３ｎｍ以下と薄膜にすることによって、高い発光効率と高い駆動耐久性とが両立できることを見出し、本発明を完成することに至った。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
＜１＞一対の電極間に、少なくとも、発光材料とホスト材料とを含有する発光層、正孔注入促進層、及び正孔輸送材料を含有する正孔輸送層をこの順に有する有機電界発光素子であって、前記正孔注入促進層が正孔輸送材料を含有し、前記正孔注入促進層の厚みが０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ２、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞前記発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする上記＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞前記正孔注入促進層の膜厚が０．１ｎｍ〜２ｎｍであることを特徴とする上記＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞前記正孔注入促進層の膜厚が０．１ｎｍ〜２ｎｍであることを特徴とする上記＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
＜４＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料の正孔移動度が１×１０ −４ ｃｍ ２ ／Ｖｓ以上であることを特徴とする上記＜１＞〜＜３＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
＜５＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のＩｐが、５．４ｅＶ以上であることを特徴とする上記＜１＞〜＜４＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
＜６＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料が下記一般式（Ａ−１）で表されることを特徴とする上記＜１＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
＜５＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のＩｐが、５．４ｅＶ以上であることを特徴とする上記＜１＞〜＜４＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
＜６＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料が下記一般式（Ａ−１）で表されることを特徴とする上記＜１＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
（式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基を表す。Ｌは２価以上の連結基を表す。ｎは２以上の整数を表す。複数のＲ１およびＲ２は、同一または互いに異なってもよい。）
＜７＞前記正孔注入促進層の正孔輸送材料が下記一般式（Ａ−２）で表されることを特徴とする上記＜６＞に記載の有機電界発光素子。
（式中、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ、Ｒ１ｄ、Ｒ１ｅおよびＲ１ｆは、それぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基を表す。Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立に２価以上の連結基を表す。）
本発明によれば、高い発光効率と高い駆動耐久性とが両立した、燐光発光性、特に、青色リン光発光性の有機電界発光素子を提供することができる。
以下、本発明の有機電界発光素子（以下、適宜「有機ＥＬ素子」と称する場合がある。）について詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、少なくとも、発光材料とホスト材料とを含有する発光層、正孔注入促進層、及び正孔輸送材料を含有する正孔輸送層をこの順に有する有機電界発光素子であって、該正孔注入促進層が正孔輸送材料を含有し、前記正孔注入促進層の厚みが０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ２、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の有機電界発光素子は、上記構成としたことにより、発光効率を向上させ、同時に駆動耐久性に優れた効果を奏することができる。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、少なくとも、発光材料とホスト材料とを含有する発光層、正孔注入促進層、及び正孔輸送材料を含有する正孔輸送層をこの順に有する有機電界発光素子であって、該正孔注入促進層が正孔輸送材料を含有し、前記正孔注入促進層の厚みが０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ２、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の有機電界発光素子は、上記構成としたことにより、発光効率を向上させ、同時に駆動耐久性に優れた効果を奏することができる。
本発明の発光素子がその駆動耐久性において特に優れた効果を奏することについては、以下のようなメカニズムにより機能しているものと推測している。
本発明における正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料が発光層への正孔の注入を向上させることによって発光効率を向上させる機能を持つと考えられる。
また、本発明においては、該正孔輸送層の該正孔輸送材料のＩＰをＩｐ１、該正孔注入促進層の正孔輸送材料のＩＰをＩｐ２、該発光層のホスト材料のＩＰをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たす構成とすることにより、発光層への正孔注入を促進させ、更に、正孔注入障壁が低下することとなり、層界面での電荷の滞留が抑制されることから、その結果として材料の劣化が抑制され、駆動耐久性の向上に寄与していると考えられる。
ただし、正孔注入促進層を厚くすると含有する正孔輸送材料に電子が注入されて分解しやすくなる。本発明においては、正孔注入促進層の膜厚を３ｎｍ以下とすることによって、該正孔輸送材料の分解が回避され素子耐久性を向上させたと推測される。これは該正孔輸送材料に電子が注入されていないことを意味しており、その要因は正孔注入促進層が膜状態ではなく島状になっていることによるものと推測される。
尚、本発明における膜厚は、平均膜厚を指す。それぞれの材料の５０〜２００ｎｍ程度の膜厚の単一膜を成膜して、その膜厚を段差計あるいは光学式膜厚系等の手段で測定しておき、素子作成時にはその換算値から成膜膜厚を設定する。
本発明における正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料が発光層への正孔の注入を向上させることによって発光効率を向上させる機能を持つと考えられる。
また、本発明においては、該正孔輸送層の該正孔輸送材料のＩＰをＩｐ１、該正孔注入促進層の正孔輸送材料のＩＰをＩｐ２、該発光層のホスト材料のＩＰをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たす構成とすることにより、発光層への正孔注入を促進させ、更に、正孔注入障壁が低下することとなり、層界面での電荷の滞留が抑制されることから、その結果として材料の劣化が抑制され、駆動耐久性の向上に寄与していると考えられる。
ただし、正孔注入促進層を厚くすると含有する正孔輸送材料に電子が注入されて分解しやすくなる。本発明においては、正孔注入促進層の膜厚を３ｎｍ以下とすることによって、該正孔輸送材料の分解が回避され素子耐久性を向上させたと推測される。これは該正孔輸送材料に電子が注入されていないことを意味しており、その要因は正孔注入促進層が膜状態ではなく島状になっていることによるものと推測される。
尚、本発明における膜厚は、平均膜厚を指す。それぞれの材料の５０〜２００ｎｍ程度の膜厚の単一膜を成膜して、その膜厚を段差計あるいは光学式膜厚系等の手段で測定しておき、素子作成時にはその換算値から成膜膜厚を設定する。
本発明においては、発光材料として燐光発光材料を適用することにより特に大きな効果が得られる。燐光発光素子においては、励起子寿命が長いために発光層中におけるキャリアバランスのずれが発光効率に大きく影響するが、本発明によってこのキャリアバランスを向上させることが可能となるからである。
尚、本発明で用いるイオン化ポテンシャル（ＩＰ）はＡＣ−１（理研計器社）を用いて室温・大気下で測定した値で規定する。ＡＣ−１の測定原理については、安達千波矢等著「有機薄膜仕事関数データ集」シーエムシー出版社２００４年発行に記載されている。該イオン化ポテンシャルが６．２ｅＶを超える材料については、測定範囲の問題からＵＰＳ（真空紫外光電子分光）法を用いる。また、電子親和力は、単層膜の吸収スペクトルの長波端からバンドギャップを算出し、これと別に測定した該イオン化ポテンシャルの値から求め、この値で規定する。
次に、本発明の有機電界発光素子における構成について説明する。
本発明の発光素子は一対の陰極と陽極を有し、両電極の間に少なくとも発光層と、正孔輸送層と、該発光層と該正孔輸送層の間に正孔注入促進層が含有される。正孔注入促進層は該発光層の陽極側に隣接すること好ましい。
また、前記陰極及び陽極は基板上に形成されることが好ましい。更に該正孔輸送層と陽極との間、及び発光層と陰極との間には他の有機化合物層を有していてもよい。
発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。通常の場合、陽極が透明である。
本発明における有機電界発光素子の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、正孔注入促進層、発光層、の順に積層されている態様が好ましい。更に、電子輸送層と発光層との間には、電荷ブロック層（正孔ブロック層等）等を有していてもよい。
本発明において、一対の電極間に有する発光層を含む前記各層は、総称して「有機化合物層」ともいう。
次に、本発明を構成する要素について、詳細に説明する。
本発明の発光素子は一対の陰極と陽極を有し、両電極の間に少なくとも発光層と、正孔輸送層と、該発光層と該正孔輸送層の間に正孔注入促進層が含有される。正孔注入促進層は該発光層の陽極側に隣接すること好ましい。
また、前記陰極及び陽極は基板上に形成されることが好ましい。更に該正孔輸送層と陽極との間、及び発光層と陰極との間には他の有機化合物層を有していてもよい。
発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。通常の場合、陽極が透明である。
本発明における有機電界発光素子の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、正孔注入促進層、発光層、の順に積層されている態様が好ましい。更に、電子輸送層と発光層との間には、電荷ブロック層（正孔ブロック層等）等を有していてもよい。
本発明において、一対の電極間に有する発光層を含む前記各層は、総称して「有機化合物層」ともいう。
次に、本発明を構成する要素について、詳細に説明する。
＜基板＞
本発明で使用することができる基板としては、発光層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
本発明で使用することができる基板としては、発光層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
＜陽極＞
陽極は、通常、前記有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陽極は、通常、前記有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。
陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。
本発明の有機電界発光素子において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。
なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
＜陰極＞
陰極は、通常、前記有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極は、通常、前記有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの公報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの公報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
本発明において、陰極形成位置は特に制限はなく、有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍ程度であり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
＜有機化合物層＞
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層、前記正孔輸送層、該発光層と前記正孔輸送層との間に正孔注入促進層を有するが、前述の通りその他の層を含んでもよい。
該前述のその他の層としては、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
発光層と陰極側で隣接する層としては、電子注入層、電子輸送層、及び正孔ブロック層等が挙げられ、電子輸送層であることが好ましい。これらの層の詳細については後述する。
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層、前記正孔輸送層、該発光層と前記正孔輸送層との間に正孔注入促進層を有するが、前述の通りその他の層を含んでもよい。
該前述のその他の層としては、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
発光層と陰極側で隣接する層としては、電子注入層、電子輸送層、及び正孔ブロック層等が挙げられ、電子輸送層であることが好ましい。これらの層の詳細については後述する。
−有機化合物層の形成−
本発明の有機電界発光素子における有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
本発明の有機電界発光素子における有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
−発光層−
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層は、発光材料を含むドーパントと、ホスト材料と、を含む。該発光材料としては燐光発光材料であることが好ましい。ホスト材料としては、特に限定されるものではないが、電荷輸送材料であることが好ましい。
また、発光層は１層であっても２層以上であってもよい。
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層は、発光材料を含むドーパントと、ホスト材料と、を含む。該発光材料としては燐光発光材料であることが好ましい。ホスト材料としては、特に限定されるものではないが、電荷輸送材料であることが好ましい。
また、発光層は１層であっても２層以上であってもよい。
発光層に含有される燐光発光材料は、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体である。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
発光材料は、発光層中に、０．１〜２０質量％含有されることが好ましく、０．５〜１０質量％含有されることがより好ましい。
発光材料は、発光層中に、０．１〜２０質量％含有されることが好ましく、０．５〜１０質量％含有されることがより好ましい。
また、本発明における発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するもの等が挙げられ、特に限定するものではないが、中でもカルバゾール骨格を有するものが好ましい。
ホスト材料のＴ１（最低多重項励起状態のエネルギーレベル）は、ドーパント材料のＴ１レベルより大きいことが好ましい。なお、ホスト材料とドーパント材料とを共蒸着することによって、ドーパント材料がホスト材料にドープされた発光層を好適に形成することができる。
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
−正孔注入促進層−
正孔注入促進層は、陽極側から発光層への正孔注入を促進する機能を有する層である。本発明においては、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として、正孔注入促進層を設けることが好ましい。
該正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルは、５．４ｅＶ以上であることが好ましいが、５．７ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
該正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料の電子親和力（Ｅａ）は、発光層からの電子の漏れを防いで発光効率を向上させるために、２．３ｅＶ以上であることが好ましいが、２．５ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
該正孔注入促進層の膜厚は３ｎｍ以下が必須であるが、０．１〜２ｎｍであるのがより好ましく、０．１ｎｍ〜１．５ｎｍであることが更に好ましい。
本発明における正孔注入促進層に用いる前記正孔輸送材料は、単独で用いても、複数種を併用してもよい。
本発明における正孔注入促進層の好ましい形態の一つは、前記正孔輸送材料のみから構成されることであるが、さらに別の材料を含有することも可能である。
本発明における正孔注入促進層に用いる前記正孔輸送材料の正孔移動度は、発光層への十分な正孔注入の観点から、１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましいが、１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であればさらに好ましい。
該正孔輸送材料の正孔移動度は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法から求めることができ、本発明における正孔移動度は、ＴＯＦ法により求めた値を採用する。
正孔注入促進層は、陽極側から発光層への正孔注入を促進する機能を有する層である。本発明においては、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として、正孔注入促進層を設けることが好ましい。
該正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルは、５．４ｅＶ以上であることが好ましいが、５．７ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
該正孔注入促進層に含有される正孔輸送材料の電子親和力（Ｅａ）は、発光層からの電子の漏れを防いで発光効率を向上させるために、２．３ｅＶ以上であることが好ましいが、２．５ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
該正孔注入促進層の膜厚は３ｎｍ以下が必須であるが、０．１〜２ｎｍであるのがより好ましく、０．１ｎｍ〜１．５ｎｍであることが更に好ましい。
本発明における正孔注入促進層に用いる前記正孔輸送材料は、単独で用いても、複数種を併用してもよい。
本発明における正孔注入促進層の好ましい形態の一つは、前記正孔輸送材料のみから構成されることであるが、さらに別の材料を含有することも可能である。
本発明における正孔注入促進層に用いる前記正孔輸送材料の正孔移動度は、発光層への十分な正孔注入の観点から、１×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましいが、１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であればさらに好ましい。
該正孔輸送材料の正孔移動度は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）法から求めることができ、本発明における正孔移動度は、ＴＯＦ法により求めた値を採用する。
正孔注入促進層に用いる化合物の具体例としては、例えば芳香族炭化水素環を有する化合物、芳香族ヘテロ環を有する化合物、アリールアミン誘導体、カルバゾール等のアゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するＩｒ錯体に代表される各種金属錯体等が挙げられる。
正孔注入促進層に用いる化合物として好ましくは、下記一般式（Ａ−１）で表される化合物である。
正孔注入促進層に用いる化合物として好ましくは、下記一般式（Ａ−１）で表される化合物である。
一般式（Ａ−１）中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基を表す。Ｌは２価以上の連結基を表す。ｎは２以上の整数を表す。複数のＲ１およびＲ２は、同一または互いに異なってもよい。
Ｒ１、Ｒ２で表される脂肪族炭化水素基として好ましくは、アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）であり、より好ましくは、アルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基である。
Ｒ１、Ｒ２で表される芳香族炭化水素基として好ましくは、炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ナフチル、アントラニル、フェナンスリル、ピレニルなどが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２で表される脂肪族炭化水素基として好ましくは、アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）であり、より好ましくは、アルキル基であり、更に好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０のアルキル基である。
Ｒ１、Ｒ２で表される芳香族炭化水素基として好ましくは、炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ナフチル、アントラニル、フェナンスリル、ピレニルなどが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２で表されるヘテロ環基として好ましくは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子の少なくとも一つを含む単環または縮合環であり、より好ましくは炭素数１〜３０、更に好ましくは炭素数１〜１２であり、特に好ましくは炭素数１〜１０である。ヘテロ環基の具体例としては、イミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２は置換基を有してもよく、置換基としては例えばアルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）、
アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。）、ヘテロ環オキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。）、
アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、
アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。）、
カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロ環チオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、
スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、
シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。）、シリルオキシ基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。）などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、Ｒ１とＲ２、Ｒ１とＬ、Ｒ２とＬは互いに連結して環を形成してもよく、置換基同士で連結して環を形成してもよい。
置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、置換基同士が連結して環を形成したものである。
置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基、置換基同士が連結して環を形成したものである。
Ｒ１、Ｒ２として好ましくは、芳香族炭化水素基であり、より好ましくは置換基を有しても良いフェニル、ナフチル、アントラニル、フェナンスリル、ピレニルであり、更に好ましくは置換基を有しても良いフェニル、ナフチルである。
Ｌで表される２価以上の連結基は、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子からなる連結基が好ましく、下記に具体例を示すが、これらに限定されることはない。
Ｌは置換基を有してもよく、置換基としてはＲ１、Ｒ２の置換基として挙げたものが適用できる。Ｌの置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基である。
ｎは２以上の整数を表し、好ましくは２ないし６の整数であり、より好ましくは２ないし４の整数であり、更に好ましくは２または３であり、特に好ましくは３である。
ｎは２以上の整数を表し、好ましくは２ないし６の整数であり、より好ましくは２ないし４の整数であり、更に好ましくは２または３であり、特に好ましくは３である。
一般式（Ａ−１）で表される化合物のうち、好ましくは下記一般式（Ａ−２）で表される化合物である。
一般式（Ａ−２）中、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ、Ｒ１ｄ、Ｒ１ｅおよびＲ１ｆは、それぞれ独立に水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基を表す。Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、それぞれ独立に２価以上の連結基を表す。
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ、Ｒ１ｄ、Ｒ１ｅおよびＲ１ｆで表される脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基は一般式（Ａ−１）で表されるＲ１、Ｒ２と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
Ｌ１、Ｌ２およびＬ３で表される２価以上の連結基は、一般式（Ａ−１）におけるＬと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
下記に正孔注入促進層に用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ１ｃ、Ｒ１ｄ、Ｒ１ｅおよびＲ１ｆで表される脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、ヘテロ環基は一般式（Ａ−１）で表されるＲ１、Ｒ２と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
Ｌ１、Ｌ２およびＬ３で表される２価以上の連結基は、一般式（Ａ−１）におけるＬと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
下記に正孔注入促進層に用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入促進層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入促進層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有するものであれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開平１１−１１１４６３号、特開平１１−２５１０６７号、特開２０００−１９６１４０号、特開２０００−２８６０５４号、特開２０００−３１５５８０号、特開２００１−１０２１７５号、特開２００１−１６０４９３号、特開２００２−２５２０８５号、特開２００２−５６９８５号、特開２００３−１５７９８１号、特開２００３−２１７８６２号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号、特開２００５−７２０１２号、特開２００５−１６６６３７号、特開２００５−２０９６４３号等の各公報に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開平１１−１１１４６３号、特開平１１−２５１０６７号、特開２０００−１９６１４０号、特開２０００−２８６０５４号、特開２０００−３１５５８０号、特開２００１−１０２１７５号、特開２００１−１６０４９３号、特開２００２−２５２０８５号、特開２００２−５６９８５号、特開２００３−１５７９８１号、特開２００３−２１７８６２号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号、特開２００５−７２０１２号、特開２００５−１６６６３７号、特開２００５−２０９６４３号等の各公報に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入促進層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５０ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜４０ｍであることが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．５〜５０ｎｍであることが好ましく、１〜４０ｎｍであることが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜４０ｍであることが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．５〜５０ｎｍであることが好ましく、１〜４０ｎｍであることが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開平１１−１１１４６３号、特開平１１−２５１０６７号、特開２０００−１９６１４０号、特開２０００−２８６０５４号、特開２０００−３１５５８０号、特開２００１−１０２１７５号、特開２００１−１６０４９３号、特開２００２−２５２０８５号、特開２００２−５６９８５号、特開２００３−１５７９８１号、特開２００３−２１７８６２号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号、特開２００５−７２０１２号、特開２００５−１６６６３７号、特開２００５−２０９６４３号等の各公報に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開平１１−１１１４６３号、特開平１１−２５１０６７号、特開２０００−１９６１４０号、特開２０００−２８６０５４号、特開２０００−３１５５８０号、特開２００１−１０２１７５号、特開２００１−１６０４９３号、特開２００２−２５２０８５号、特開２００２−５６９８５号、特開２００３−１５７９８１号、特開２００３−２１７８６２号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号、特開２００５−７２０１２号、特開２００５−１６６６３７号、特開２００５−２０９６４３号等の各公報に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料あるいは正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料あるいは正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
− 電子注入層、電子輸送層 −
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５０ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１〜５０ｎｍであることが好ましく、０．５〜２０ｎｍであることが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上を含む単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層を含む多層構造であってもよい。
電子輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１〜５０ｎｍであることが好ましく、０．５〜２０ｎｍであることが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上を含む単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層を含む多層構造であってもよい。
本発明の有機ＥＬ素子の正孔ブロック層、電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００３−６８４６８号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号等の各公報に記載の材料を用いることが出来る。
この他にも、特開平６−２１２１５３号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００３−６８４６８号、特開２００３−２２９２７８号、特開２００４−３４２６１４号等の各公報に記載の材料を用いることが出来る。
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔ブロック層材料、電子注入層材料あるいは電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。
＜保護層＞
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。
＜封止＞
さらに、本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
さらに、本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２Ｖ〜１５Ｖ）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
本発明における有機電界発光素子の駆動耐久性は、特定の輝度における輝度半減時間により測定することができる。例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させ、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２になった時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）として求めることができる。本発明においてはこの数値を用いた。
また、発光特性としての発光効率は、前記駆動耐久性の測定と同時に、輝度−電流−電圧特性を測定し、本発明における発光効率（ｃｄ／Ａ）とした。
本発明における有機電界発光素子の駆動耐久性は、特定の輝度における輝度半減時間により測定することができる。例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させ、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２になった時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）として求めることができる。本発明においてはこの数値を用いた。
また、発光特性としての発光効率は、前記駆動耐久性の測定と同時に、輝度−電流−電圧特性を測定し、本発明における発光効率（ｃｄ／Ａ）とした。
本発明の有機ＥＬ素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
［比較例１］
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板にＩｎ２Ｏ３含有率が９５質量％であるＩＴＯタ−ゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（条件：基板温度１００℃、酸素圧１×１０−３Ｐａ）により、透明陽極としてのＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）を形成した。ＩＴＯ薄膜の表面抵抗は１０Ω／□であった。
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板にＩｎ２Ｏ３含有率が９５質量％であるＩＴＯタ−ゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（条件：基板温度１００℃、酸素圧１×１０−３Ｐａ）により、透明陽極としてのＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）を形成した。ＩＴＯ薄膜の表面抵抗は１０Ω／□であった。
次に、前記透明陽極を形成した基板を洗浄容器に入れ、ＩＰＡ洗浄した後、これにＵＶ−オゾン処理を３０分おこなった。この透明陽極上に銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）を真空蒸着法にて、０．５ｎｍ／秒の速度で１０ｎｍの正孔注入層を設けた。
その上に、α−ＮＰＤ（（Ｎ，Ｎ’−ジ−α−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）−ベンジジン）を真空蒸着法にて０．５ｎｍ／秒の速度で３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
その上に、α−ＮＰＤ（（Ｎ，Ｎ’−ジ−α−ナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）−ベンジジン）を真空蒸着法にて０．５ｎｍ／秒の速度で３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この上に発光層中のホスト材料としてｍＣＰ（Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾイル−３，５−ベンゼン）、発光層中の燐光発光材料として下記に示す発光材料１を真空蒸着法にて１００／８の割合で共蒸着して、３０ｎｍの発光層を得た。
発光層の上に、ＢＡｌｑを真空蒸着法にて０．５ｎｍ／秒の速度で１０ｎｍ蒸着し、その上に、Ａｌｑを真空蒸着法にて０．２ｎｍ／秒の速度で蒸着して４０ｎｍの電子注入層を設けた。
さらにこの層上にパタ−ニングしたマスク（発光面積が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウムを真空蒸着法にて１ｎｍ蒸着した。更に、この上にアルミニウムを真空蒸着法にて蒸着し０．１μｍの陰極を設けた。
さらにこの層上にパタ−ニングしたマスク（発光面積が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウムを真空蒸着法にて１ｎｍ蒸着した。更に、この上にアルミニウムを真空蒸着法にて蒸着し０．１μｍの陰極を設けた。
得られた発光積層体をアルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、乾燥剤を設けたステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止し、発光素子を得た。
ＣｕＰＣの蒸着から封止までの作業は、真空または窒素雰囲気下で行い、大気に暴露することなく素子作製を行った。
ＣｕＰＣの蒸着から封止までの作業は、真空または窒素雰囲気下で行い、大気に暴露することなく素子作製を行った。
［評価］
上記に用いた正孔輸送層の正孔輸送材料、正孔注入促進層の正孔輸送材料、発光層中のホスト材料の各々のイオン化ポテンシャル（ＩＰ）及びは正孔移動度は、それぞれ単層膜（単独層）として下記の方法で測定した。結果を下記表１に示す。
上記に用いた正孔輸送層の正孔輸送材料、正孔注入促進層の正孔輸送材料、発光層中のホスト材料の各々のイオン化ポテンシャル（ＩＰ）及びは正孔移動度は、それぞれ単層膜（単独層）として下記の方法で測定した。結果を下記表１に示す。
−イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）−
イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は、紫外線光電子分析装置ＡＣ−１（理研計器製）により室温、大気下で測定した。
イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は、紫外線光電子分析装置ＡＣ−１（理研計器製）により室温、大気下で測定した。
上記により得られた発光素子を用いて、以下の方法で駆動耐久性及び発光効率を測定した。その結果を下記表１に示す。
−駆動耐久性試験−
発光素子を初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が半減した時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）とした。
−発光効率−
発光素子に電圧を印加して、この素子の輝度−電流−電圧特性を測定し、発光効率（ｃｄ／Ａ）を算出した。
−駆動耐久性試験−
発光素子を初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が半減した時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）とした。
−発光効率−
発光素子に電圧を印加して、この素子の輝度−電流−電圧特性を測定し、発光効率（ｃｄ／Ａ）を算出した。
［比較例２および３］
比較例１において、正孔輸送層３０ｎｍを２７ｎｍに変更し、発光層と正孔輸送層との間に正孔注入抑制層として、比較例２においてはｍ−ＭＴＤＡＴＡを、比較例３においては化合物Ｃを真空蒸着法にて０．０２ｎｍ／秒の速度で３ｎｍ蒸着して設けた以外は、比較例１と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を表１に示す。
比較例１において、正孔輸送層３０ｎｍを２７ｎｍに変更し、発光層と正孔輸送層との間に正孔注入抑制層として、比較例２においてはｍ−ＭＴＤＡＴＡを、比較例３においては化合物Ｃを真空蒸着法にて０．０２ｎｍ／秒の速度で３ｎｍ蒸着して設けた以外は、比較例１と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を表１に示す。
［比較例４］
比較例１において、正孔輸送層３０ｎｍを２５ｎｍに変更し、発光層と正孔輸送層との間に正孔注入促進層として下記化合物Ａを真空蒸着法にて０．０２ｎｍ／秒の速度で５ｎｍ蒸着して設けた以外は、比較例１と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を表１に示す。
比較例１において、正孔輸送層３０ｎｍを２５ｎｍに変更し、発光層と正孔輸送層との間に正孔注入促進層として下記化合物Ａを真空蒸着法にて０．０２ｎｍ／秒の速度で５ｎｍ蒸着して設けた以外は、比較例１と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を表１に示す。
［実施例１］
比較例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの蒸着膜厚５ｎｍを３ｎｍとした以外は、比較例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
比較例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの蒸着膜厚５ｎｍを３ｎｍとした以外は、比較例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
［実施例２］
比較例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの蒸着膜厚５ｎｍを１．５ｎｍとした以外は、比較例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
比較例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの蒸着膜厚５ｎｍを１．５ｎｍとした以外は、比較例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
［実施例３］
実施例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの代わりに上記化合物Ｂを用いた以外は、実施例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
実施例２の正孔注入促進層において、化合物Ａの代わりに上記化合物Ｂを用いた以外は、実施例２と同様に行い発光素子を得て、同様の評価試験を行った。結果を下記表１に示す。
表１より明らかな通り、比較例１に比べて、実施例は発光効率を低下させることなく、駆動耐久性を顕著に向上させることが分かり、正孔注入促進層の効果が確認できる。
また、比較例４と実施例の比較から、正孔注入促進層の膜厚は３ｎｍ以下であることが有効であることが確認できる。
また、比較例２（図面(1)のダイアグラムに相当），比較例３（図面(2)のダイアグラムに相当）のように、正孔注入抑制層を設けることにより、発光効率および駆動耐久性が低下することが確認される。
また、比較例４と実施例の比較から、正孔注入促進層の膜厚は３ｎｍ以下であることが有効であることが確認できる。
また、比較例２（図面(1)のダイアグラムに相当），比較例３（図面(2)のダイアグラムに相当）のように、正孔注入抑制層を設けることにより、発光効率および駆動耐久性が低下することが確認される。
Claims (5)
- 一対の電極間に、少なくとも、発光材料とホスト材料とを含有する発光層、正孔注入促進層、及び正孔輸送材料を含有する正孔輸送層をこの順に有する有機電界発光素子であって、前記正孔注入促進層が正孔輸送材料を含有し、前記正孔注入促進層の厚みが０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ２、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ３としたときに、Ｉｐ１＜Ｉｐ２＜Ｉｐ３の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子。
- 前記発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 前記正孔注入促進層の膜厚が０．１ｎｍ〜２ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
- 前記正孔注入促進層の正孔輸送材料の正孔移動度が１×１０ −４ ｃｍ ２ ／Ｖｓ以上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電界発光素子。
- 前記正孔注入促進層の正孔輸送材料のＩｐが、５．４ｅＶ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
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