JP6825194B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、１層以上の有機物層を含む有機電界発光素子に関する。
１９６５年度のアントラセン単結晶を用いた青色電気発光に繋がった有機電界発光（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ，ＥＬ）素子に関する研究は、１９８７年に、タング（Ｔａｎｇ）により、正孔層（ＮＰＢ）と発光層（Ａｌｑ３）とから構成される２層積層構造の有機電界発光素子が提示されるようになった。以後、有機電界発光素子は、商用化のために必要な高効率、長寿命特性を実現するため、素子内に正孔注入及び輸送を担当する有機層と、電子注入及び輸送を担当する有機層、また、正孔と電子との結合により電界発光が生じるように導く有機層などのように、各層に特徴的かつ細分化した機能を付与した多層積層構造の形態が提案された。多層積層構造の導入により、有機電界発光素子の性能を商用化可能な特性のレベルに向上させ、１９９７年度の車両用ラジオディスプレイ製品をはじめとして、携帯用情報表示機器及びテレビ用ディスプレイ素子まで、その適用範囲が拡大された。
ディスプレイの大型化及び高解像度化に対する要求によって、有機電界発光素子の高効率化、長寿命化の課題が生じている。特に、同一の面積においてより多い画素を形成することで実現される高画像度化は、有機電界発光画素の発光面積が減少する結果を招き、寿命が短縮され、有機電界発光素子が克服すべき第１の技術的課題となっている。
有機電界発光素子は、両電極に電流又は電圧を印加すると、正極からは正孔が、負極からは電子が有機物層へ注入される。注入された正孔と電子とが結合することで励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、この励起子が底状態に落ちると、光が出る。なお、有機電界発光素子は、形成された励起子の電子スピンの種類に応じて、一重項励起子が発光に寄与する蛍光の電界発光素子と、三重項励起子が発光に寄与する燐光の電界発光素子とに区分できる。
電子と正孔との再結合によって形成される励起子の電子スピンは、一重項励起子と三重項励起子とが、２５％、７５％の割合で生成される。一重項励起子によって発光がなされる蛍光の電界発光素子では、生成割合に応じて理論的に内部量子効率が２５％を越えることができず、外部量子効率は、５％が限界であるといわれている。三重項励起子によって発光がなされる燐光の電界発光素子では、Ｉｒ、Ｐｔのような遷移金属重原子（ｈｅａｖｙ ａｔｏｍｓ）が含まれた金属錯体化合物を燐光ドーパントとして使用する場合、蛍光に比べて最大４倍まで発光効率を向上させることができる。
上述のように、燐光の電界発光素子は、理論上は、発光効率面で蛍光に比べて高い効率を示すが、緑色と赤色とを除く青色の燐光素子においては、濃青色の色純度と高効率の燐光ドーパント、及びこれを満足させる広いエネルギーギャップを有するホストに関する開発の水準はまだ十分でないため、青色の燐光素子は商用化には至っておらず、製品には青色の蛍光素子が使用されている。
前記有機電界発光素子の特性を向上させるため、正孔が電子伝達層へ拡散されるのを防止して素子の安定性を増大させるための研究結果が報告されている。発光層と電子伝達層との間にＢＣＰやＢＰｈｅｎなどの材料を使用することで正孔が電子伝達層へ拡散するのを防ぎ、発光層内部に制限させることで、効果的に正孔と電子との再結合確率を高める技術が提案されている。しかし、ＢＣＰやＢＰｈｅｎなどの誘導体は、正孔に対する酸化安定性に劣り、耐熱性が低いため、結果的に、有機電界発光素子の寿命が短縮され、商業化には至っていない。また、このような材料は、単に正孔を阻止する機能を行うため、電子の移動を阻害して有機電界発光素子の駆動電圧が上昇する。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、高効率、低電圧、長寿命を有する有機電界発光素子を提供することにある。
本発明は、正極；負極；及び前記正極と負極との間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択される有機物層が１層以上設けられており、前記発光層と電子輸送層との間に、寿命改善層（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、ＬＥＬ）をさらに含む有機電界発光素子を提供する。
ここで、前記寿命改善層（ＬＥＬ）は、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）と電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）とを共に有する双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）化合物を含み、前記双極性化合物は、下記の（ａ）〜（ｄ）の条件を満たすことを特徴とする。
（ａ）イオン化ポテンシャル［Ｉｐ（ＬＥＬ）］が５．５ｅＶ以上であり、
（ｂ）ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ＞２．９ｅＶ、
（ｃ）三重項エネルギーが２．３ｅＶ以上であり、
（ｄ）ΔＥｓｔ＜０．５ｅＶ（ΔＥｓｔは、前記化合物の一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差を示す）。
図１は、本発明の一実施例に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
以下、本発明を説明する。
本発明は、正極；負極；及び前記正極と負極との間に介在した有機物層を含み、前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、寿命改善層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択される１層以上を含み、前記寿命改善層（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、ＬＥＬ）は、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）と、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）とを共に有する双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）化合物を含む有機電界発光素子に関する。
ここで、前記双極性化合物は、寿命改善層の他に、電子輸送層、電子注入層又はこれら両方の材料として使用することが可能である。
以下、図１を参照して説明する。
本発明に係る有機電界発光素子において、正極１００は、正孔を有機物層３００に注入する役割を果たす。
前記正極１００を形成する物質としては、特に限定されず、当業界で周知のものを使用することができる。例えば、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属又はこれらの合金；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又はＳｎＯ２：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリチオフェン、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］（ＰＥＤＴ）、ポリピロール、ポリアニリンなどのような導電性高分子；又はカーボンブラックなどが挙げられるが、これらに制限されない。
前記正極１００の製造方法としては、特に限定されず、当業界で周知の常法で製造することができる。例えば、シリコンウェハー、石英、ガラス板、金属板、又はプラスチックフィルムからなる基板の上に正極物質をコーティングする方法が挙げられる。
本発明に係る有機電界発光素子において、負極２００は、電子を有機物層３００に注入する役割を果たす。
前記負極２００を形成する物質としては、特に限定されず、当業界で周知のものを使用することができる。例えば、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、スズ又は鉛のような金属又はこれらの合金；及び、ＬｉＦ／Ａｌ又はＬｉＯ２／Ａｌなどのような多層構造の物質が挙げられるが、これらに制限されない。
また、前記負極２００の製造方法としては、特に限定されず、当業界で周知の常法で製造することができる。
本発明に係る有機電界発光素子に含まれる有機物層３００としては、従来の有機電界発光素子の有機物層として使用されているものを制限なく使用することができ、例えば、正孔注入層３０１、正孔輸送層３０２、発光層３０３、寿命改善層３０４、電子輸送層３０５及び電子注入層３０６からなる群から選択される１種以上を含むことができる。なお、有機電界発光素子の特性を考慮し、前述の有機物層をいずれも含むことが好ましい。
本発明の有機物層３００に含まれる正孔注入層３０１と正孔輸送層３０２とは、正極１００から注入される正孔を発光層３０３に移動させる役割を果たす。このような正孔注入層３０１及び正孔輸送層３０２をなす材料としては、正孔注入障壁が低く、かつ正孔移動度の大きい物質であれば、特に限定されず、当業界で周知の正孔注入層／輸送層の材料を制限なく使用することができる。例えば、アリールアミン誘導体が挙げられるが、これらに制限されない。
また、本発明の有機物層３００に含まれる発光層３０３は、正孔と電子とが結合して励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成される層であって、発光層３０３をなす物質に応じて有機電界発光素子が出す光の色が変化する。このような発光層３０３は、ホストとドーパントを含むことができ、前記ホストを７０〜９９．９重量％の範囲、前記ドーパントを０．１〜３０重量％の範囲で含むことが好ましい。
より具体的には、前記発光層３０３が青色蛍光、緑色蛍光、赤色蛍光である場合、前記ホストを８０〜９９．９重量％の範囲で含み、前記ドーパントを０．１〜２０重量％の範囲で含むことができる。また、前記発光層３０３が青色蛍光、緑色蛍光又は赤色燐光である場合、前記ホストを７０〜９９重量％の範囲、前記ドーパントを１〜３０重量％の範囲で含むことができる。
前記発光層３０３に含まれるホストとしては、当業界で周知のものであれば特に限定されず、例えば、アルカリ金属錯化合物；アルカリ土類金属錯化合物；又は縮合芳香族環誘導体などが挙げられるが、これらに制限されない。
より具体的に、前記ホスト材料としては、有機電界発光素子の発光効率及び寿命を伸ばし得るアルミニウム錯化合物、ベリリウム錯化合物、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、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、又は、これらの１種以上の組み合わせを使用することが好ましい。
また、前記発光層３０３に含まれるドーパントとしては、当業界で周知のものであれば特に限定されず、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、アリールアミン誘導体、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）を含む金属錯体化合物をなどを挙げられるが、これらに制限されない。
このような発光層３０３は、単一層であるか、又は2層以上の複数層から構成することができる。なお、発光層３０３が複数の層である場合、有機電界発光素子は、様々な色を出すことができる。具体的に、本発明は、正孔輸送層３０２と寿命改善層３０４との間に複数の単一材料からなる発光層を備え、又は異種材料からなる発光層を直列に備えることで、混合色を呈する有機電界発光素子を提供することが可能である。また、複数の発光層を含む場合、素子の駆動電圧は高くなる反面、有機電界発光素子内の電流値は一定になって発光層数だけ発光効率が向上する有機電界発光素子を提供することが可能である。
本発明の有機物層３００に含まれる寿命改善層３０４は、有機電界発光素子の寿命を向上させるためのものであって、発光層３０３と電子輸送層３０５との間に設けられる。
このような寿命改善層３０４をなす物質としては、特に限定されないが、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）と、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）との両方を有する双極性（バイポーラ）化合物であることが好ましい。
より具体的に、前記双極性化合物は、イオン化ポテンシャル（ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｉｔｉａｌ）が５．５ｅＶ以上であり、詳しくは、５．５〜７．０ｅＶの範囲であることができ、好ましくは、５．５〜６．５ｅＶの範囲である。
また、前記双極性化合物のＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値との差（ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ）は、２．９ｅＶを超過し、詳しくは、２．９ｅＶ超かつ３．５ｅＶ以下の範囲であることができる。
なお、三重項エネルギーは、２．３ｅＶ以上、詳しくは、２．３〜３．５ｅＶの範囲であることができ、好ましくは、２．３〜３．０ｅＶの範囲である。また、前記双極性化合物の一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差（ΔＥｓｔ）が０．３ｅＶ未満であり、詳しくは、０．５ｅＶ未満かつ０．０１ｅＶ以上の範囲である。
即ち、正孔は、有機電界発光素子内においてイオン化ポテンシャルのレベルに応じて移動するようになるが、正孔が発光層３０３を超えて電子輸送層３０５へ拡散又は移動する場合は、酸化による不可逆的分解反応が生じ、有機電界発光素子の寿命が低下する。
これに対し、本発明では、イオン化ポテンシャル［Ｉｐ（ＬＥＬ）］が５．５ｅＶ以上の双極性化合物からなる寿命改善層３０４を備えることで、正孔が電子輸送層３０５へ拡散又は移動するのを防ぎ、有機電界発光素子の寿命が改善できる。即ち、正孔は、寿命改善層３０４の高いエネルギー障壁によって電子輸送層３０５へ拡散又は移動されず、発光層３０３に留まるようになる。
ここで、発光層３０３が赤色の燐光物質からなる場合、前記寿命改善層３０４に含まれる双極性化合物のイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以上であれば良いが、前記発光層３０３が緑色の燐光物質又は青色の燐光物質からなる場合は、双極性化合物のイオン化ポテンシャルが６．０ｅＶ以上であることが好ましい。
なお、前記双極性化合物は、ＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値との差（ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ）が２．９ｅＶを超過し、三重項エネルギーが２．３ｅＶ以下であり、かつ一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差（ΔＥｓｔ）が０．５ｅＶ未満であるため、これを寿命改善層３０４に使用する場合、発光層３０３で形成された励起子が電子輸送層３０５へ拡散されるのを防ぎ、発光層３０３と電子輸送層３０５との界面で発光が生じる現象を阻止することもできる。これは、結局、有機電界発光素子のスペクトル混色を防止し、安定性を向上させ、有機電界発光素子の寿命を向上させることが可能となる。
より具体的に、前記双極性化合物は、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）と電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）との両方を有し、ＨＯＭＯとＬＵＭＯの電子雲が分離されるという特徴がある。これにより、化合物の三重項エネルギーと一重項エネルギーとの差（ΔＥｓｔ）が少なく、ΔＥｓｔ＜０．５ｅＶの関係式を満たすので、ＨＯＭＯ値とＬＵＭＯ値との差（ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ）が２．９ｅＶを超過しても、高い三重項エネルギー（Ｔ１）を有することが可能である。
ここで、発光層３０３が赤色の燐光物質からなる場合、前記寿命改善層３０４に含まれる双極性化合物の三重項エネルギーは、２．３ｅＶ以上であれば良いが、前記発光層３０３が緑色の燐光物質からなる場合は、２．５ｅＶ以上、青色の燐光物質からなる場合は、２．７ｅＶ以上であることが好ましい。
なお、正極１００から注入される正孔の数と負極２００から注入される電子の数との差によって電子と正孔とのバランスがとれないと、再結合で励起子を形成していない電子又は正孔は発光層３０３に溜まるようになる。前記発光層３０３に溜められた電子又は正孔は、発光層３０３における円滑な酸化と還元を阻害し、又は、隣り合う層に影響を及ぼし、有機電界発光素子の寿命が短縮されるようになる。
これに対し、前記双極性化合物は、正孔移動度及び電子移動度が、常温で１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上であることで、これを寿命改善層３０４に使用する場合、正極１００から注入された正孔の数に比べて、電子の注入が遅くなるのを防ぎ、有機電界発光素子の寿命が向上される。
実際に、本発明の寿命改善層３０４に含まれる双極性化合物は、電子供与性基（ＥＤＧ）によって正孔の移動度が常温で１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上となり、電子求引性基（ＥＷＧ）によって電子の移動度が常温で１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上となる。従って、これを寿命改善層３０４に採用する場合、発光層３０３に電子を効果的に注入することができる。このように、発光層３０３への電子注入が円滑に行われると、発光層３０３において励起子の形成効率が向上し、有機電界発光素子の寿命を改善することができる。
本発明の寿命改善層３０４に含まれる双極性化合物は、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）特性を有するモイエティと、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）特性を有するモイエティとが結合して形成される。なお、前記電子求引性基（ＥＷＧ）として、下記の式で示される電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティを１つ以上含むことを特徴とする。
式中、Ａ１〜Ａ１１は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ）であり、少なくとも１つはＮであり、この時、複数のＲは、同様な表示であっても、それぞれ同一又は異なっており、これらは、隣り合う基と縮合環を形成することができる。例えば、Ｃ（Ｒ）が複数の場合、Ａ１とＡ２、Ａ２とＡ３、Ａ３とＡ４、Ａ４とＡ５、Ａ５とＡ６、又はＡ６とＡ１は、それぞれ互いに結合して縮合環を形成することができ、Ａ７とＡ８、Ａ８とＡ９、Ａ９とＡ１０、Ａ１０とＡ１１、Ａ１１とＡ７は、それぞれ互いに結合して縮合環を形成することができる。
前記Ｒは、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基、核原子数５〜６０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択され、
前記Ｒにおける、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、核原子数５〜４０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択される１種以上で置換されるか又は置換されていない。
前記電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティは、１つ乃至３つの炭素が窒素に置換された核原子数５又は６の含窒素ヘテロ芳香族炭化水素である。また、前記電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティは、２以上の環が相互単に付着（ｐｅｎｄａｎｔ）又は縮合された形態、又はアリール基と縮合された形態であることができる。
本発明において、前記電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティは、下記の式で示される構造でより具体化可能であり、窒素を１つ乃至３つ含む６員含窒素ヘテロ芳香族炭化水素であれば好ましい。好適な前記電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティとしては、例えば、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、ピラジンなどが挙げられるが、これらに制限されない。
本発明において、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）特性を有する前記モイエティの炭素又は窒素原子は、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）特性を有するモイエティと結合を形成する。
本発明の寿命改善層３０４に含まれる双極性化合物は、下記の［化１］で示される電子供与性基（ＥＤＧ）モイエティを含むことを特徴とする。
このように、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）特性を有するモイエティとしては、例えば、インドール、カルバゾール、アゼピンなどの縮合含窒素ヘテロ芳香族環；又は、ビフェニル、トリフェニレン、フルオランテンなどの縮合多環芳香族環を使用することができるが、これらに制限されない。より具体的には、下記の［化１］で示すことができる。
式中、Ｘ１は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ（Ａｒ１）、Ｃ（Ａｒ２）（Ａｒ３）及びＳｉ（Ａｒ４）（Ａｒ５）からなる群から選択され、
Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ１）であり、この時、複数のＲ１は、同様な表示であっても、それぞれ同一又は異なっており、これらは隣り合う基と縮合環を形成することができ、
Ｘ２及びＸ３は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ２）であり、この時、複数のＲ２は、同様な表示であっても、それぞれ同一又は異なっており、これらは隣り合う基と縮合環を形成することができ、
前記Ｒ１〜Ｒ２及びＡｒ１〜Ａｒ５は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基、核原子数５〜６０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択され、
前記Ｒ１〜Ｒ２及びＡｒ１〜Ａｒ５における、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、核原子数５〜４０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択される１種以上で置換されるか又は置換されていない。
本発明において、前記［化１］は、下記の式Ａ−１〜Ａ−２４のうちのいずれか１つでより具体化し得るが、これらに限定されない。
式中、Ｒ２、Ｙ１〜Ｙ４及びＡｒ１〜Ａｒ５は、前記［化１］での定義と同様である。なお、化合物の物理的、化学的特性を考慮し、電子供与性基（ＥＤＧ）モイエティは、Ａ１〜Ａ６であることが好ましい。
なお、本発明において、電子供与性基（ＥＤＧ）モイエティである前記［化１］は、［化１］の構造を単独で、又は、下記の［化２］又は［化３］と結合して縮合された構造で示すことができる。
より具体的に、［化１］中、Ｙ１〜Ｙ４は、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ１）であるが、これらが複数のＣ（Ｒ１）である場合、Ｙ１とＹ２、Ｙ２とＹ３、又はＹ３とＹ４のうちのいずれか１つは、下記の［化２］と縮合環を形成する。なお、複数のＲ１は、互いに同一又は異なっていることができる。
また、［化１］中、Ｘ２及びＸ３がいずれもＣ（Ｒ２）である場合、この時、複数のＲ２は、下記の［化２］又は［化３］とそれぞれ結合して縮合環を形成することができる。
式中、Ｙ５〜Ｙ１４は、同一又は異なって、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ３）であり、この時、複数のＲ３は、それぞれ同一又は異なっており、前記［化１］と結合して縮合環を形成することができ、
Ｘ４は、Ｘ１と同じであり、この時、複数のＡｒ１〜Ａｒ５は、それぞれ同一又は異なっている。
縮合環を形成しない複数のＲ３は、同様な表示であっても互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基、核原子数５〜６０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択され、
前記Ｒ３における、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、核原子数５〜４０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択される１種以上で置換されるか又は置換されていない。
本発明において、上記の［化１］と［化２］とが縮合して形成される化合物は、下記の［化１ａ］〜［化１ｆ］で示される化合物のうちのいずれか１つでより具体化し得る。
式中、Ｘ１〜Ｘ４及びＹ１〜Ｙ８は、［化１］及び［化２］での定義と同様である。
本発明の好適な一例によれば、縮合環を形成しないＹ１〜Ｙ４は、Ｎ又はＣ（Ｒ１）であり、いずれもＣ（Ｒ１）であれば好ましく、また、Ｙ５〜Ｙ８は、Ｎ又はＣ（Ｒ３）であり、いずれもＣ（Ｒ３）であれば好ましい。なお、複数のＲ１及びＲ３は、それぞれ同一又は異なっている。
前記［化１］と［化２］とが縮合された本発明の化合物は、下記の式Ｂ−１〜Ｂ−３０のうちのいずれか１つで具体化し得るが、これらに限定されない。
式中、Ａｒ１及びＲ１〜Ｒ３は、［化１］及び［化２］での定義と同様である。
より具体的には、Ａｒ１は、置換或いは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基、又は、置換或いは非置換の核原子数５〜４０のヘテロアリール基であり、
Ｒ１〜Ｒ３は、それぞれ独立に、水素、置換或いは非置換のＣ１〜Ｃ４０のアルキル基、置換或いは非置換のＣ６〜Ｃ４０のアリール基、又は、置換或いは非置換の核原子数５〜４０のヘテロアリール基であることが好ましい。
ここで、前記［化１］及び［化２］が縮合された構造を有する前記式Ｂ−１〜Ｂ−３０は、１つ以上の縮合されたインドール又は縮合されたカルバゾールのモイエティを含む。
また、本発明において［化１］と［化３］とが縮合して形成される化合物は、下記の［化１ｇ］〜［化１ｎ］で示される化合物のうちのいずれか１つで具体化し得る。
式中、Ｘ１、Ｘ３〜Ｘ４及びＹ１〜Ｙ１４は、［化１］及び［化３］での定義と同様である。
より具体的に、Ｘ１及びＸ４は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、Ｏ、Ｓ又はＮ（Ａｒ１）であることが好ましく、いずれもＮ（Ａｒ１）であることがより好ましい。なお、複数のＡｒ１は、同一又は異なっている。
Ｙ１〜Ｙ４は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立にＮ又はＣ（Ｒ１）であり、いずれもＣ（Ｒ１）であることが好ましい。なお、複数のＲ１は、同一又は異なっている。
Ｘ３は、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ２）であり、
Ｙ５〜Ｙ１４は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立にＮ又はＣ（Ｒ３）であり、いずれもＣ（Ｒ３）であることが好ましい。なお、複数のＲ３は、同一又は異なっている。
ここで、Ａｒ１及びＲ１〜Ｒ３は、［化１］及び［化３］での定義と同様である。
本発明の一例によれば、前記［化１ａ］〜［化１ｎ］において、Ｘ１及びＸ４は、それぞれ独立に、Ｎ（Ａｒ１）又はＳであることが好ましい。即ち、Ｘ１がＮ（Ａｒ１）かつＸ４がＳであるか、Ｘ１がＳかつＸ４がＮ（Ａｒ１）であるか、又は、Ｘ１及びＸ４がいずれもＮ（Ａｒ１）であることが好ましい。
また、前記［化１ａ］〜［化１ｎ］において、Ａｒ１は、置換或いは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基、又は置換或いは非置換の核原子数５〜６０のヘテロアリール基であることが好ましく、Ａｒ２〜Ａｒ５は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、置換或いは非置換のＣ１〜Ｃ４０のアルキル基（具体的には、メチル基）、又は置換或いは非置換のＣ６〜Ｃ６０のアリール基（具体的には、フェニル基）であることが好ましい。
ここで、前記［化１］及び［化３］が縮合された構造を有する前記化学式は、１つ以上の縮合されたアゼピンのモイエティを含み、電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）の特性を有するようになる。
なお、本発明において、寿命改善層の材料として含まれる双極性化合物は、下記の［化４］で示される電子供与性の大きい電子供与性基（ＥＤＧ）特性を有するモイエティを含むことができる。
式中、Ｌ１〜Ｌ３は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、単結合、Ｃ６〜Ｃ６０のアリーレン基、核原子数５〜６０のヘテロアリーレン基からなる群から選択され、
Ａｒ６〜Ａｒ８は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、重水素、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、及び核原子数５〜４０のヘテロアリール基からなる群から選択され（但し、Ａｒ６〜Ａｒ８がいずれも同一である場合を除く）、
Ｒ４〜Ｒ６は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリール基、核原子数５〜６０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択され、
ａ乃至ｃは、それぞれ独立に０〜３の整数であり、
前記Ｌ１〜Ｌ３、Ｒ４〜Ｒ６及びＡｒ６〜Ａｒ８における、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、ホスフィン基、ホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２〜Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３〜Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３〜４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基、核原子数５〜４０のヘテロアリール基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１〜Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６〜Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィン基、Ｃ１〜Ｃ４０のホスフィンオキサイド基、及びＣ６〜Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択される１種以上で置換されるか又は置換されていない。
より具体的に、前記［化４］中、Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ独立に、単結合、フェニレン、ビフェニレン、又はカルバゾリレンであることが好ましい。
前記Ａｒ６〜Ａｒ８は、互いに同一又は異なって、それぞれ独立に、水素、重水素、Ｃ６〜Ｃ４０のアリール基及び核原子数５〜４０のヘテロアリール基からなる群から選択され、この時、Ａｒ６〜Ａｒ８のうちのいずれか１つは、Ｎ、Ｏ、Ｓからなる群から選択される１つ以上の元素を含む核原子数５〜４０のヘテロアリール基から選択されることが好ましい。但し、Ａｒ６〜Ａｒ８がいずれも同一である場合を除く。
本発明において、前記［化１ａ］〜［化１ｎ］及び［化４］で示される化合物において、Ｒ１〜Ｒ６及びＡｒ１〜Ａｒ８のうちのいずれか１つは、電子吸収性の大きい電子求引性基（ＥＷＧ）特性を有する前記モイエティと結合を形成する。
本発明において、アルキルとは、炭素数１〜４０の直鎖又は側鎖の飽和炭化水素に由来する１価の置換基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどが挙げられる。
本発明において、アルケニル（ａｌｋｅｎｙｌ）とは、炭素−炭素二重結合を１つ以上有する炭素数２〜４０の直鎖又は側鎖の不飽和炭化水素に由来する１価の置換基であり、例えば、ビニル（ｖｉｎｙｌ）、アリル（ａｌｌｙｌ）、イソプロペニル（ｉｓｏｐｒｏｐｅｎｙｌ）、２−ブテニル（２−ｂｕｔｅｎｙｌ）などが挙げられる。
本発明において、アルキニル（ａｌｋｙｎｙｌ）とは、炭素−炭素三重結合を１つ以上有する炭素数２〜４０の直鎖又は側鎖の不飽和炭化水素に由来する１価の置換基であり、例えば、エチニル（ｅｔｈｙｎｙｌ）、２−プロピニル（２−ｐｒｏｐｙｎｙｌ）などが挙げられる。
本発明において、アリールとは、単環又は２以上の環の組み合わせからなる炭素数６〜６０の芳香族炭化水素に由来する１価の置換基を意味する。なお、２以上の環が相互単に付着（ｐｅｎｄａｎｔ）又は縮合された形態のものを含むことができる。このようなアリールとしては、例えば、フェニル、ナフチル、フェナントリル、アントリルなどが挙げられる。
本発明において、ヘテロアリールとは、核原子数５〜６０のモノヘテロモサイクリック又はポリヘテロサイクリック芳香族炭化水素に由来する１価の置換基を意味する。なお、環中の１つ以上の炭素、好ましくは、１〜３個の炭素が、Ｎ、Ｏ、Ｓ又はＳｅのようなヘテロ原子に置換される。また、２以上の環が相互単に付着（ｐｅｎｄａｎｔ）又は縮合される形態のものを含むことができ、アリール基と縮合された形態のものを含むこともできる。このようなヘテロアリールとしては、ピリジル、ピラジル、ピリミジニル、ピリダジニル、トリアジニルのような６員モノサイクリック環、フェノキサチエニル（ｐｈｅｎｏｘａｔｈｉｅｎｙｌ）、インドリジニル（ｉｎｄｏｌｉｚｉｎｙｌ）、インドリル（ｉｎｄｏｌｙｌ）、プリニル（ｐｕｒｉｎｙｌ）、キノリル（ｑｕｉｎｏｌｙｌ）、ベンゾチアゾール（ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｅ）、カルバゾリル（ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）のようなポリサイクリック環、２−フラニル、Ｎ−イミダゾリル、２−イソオキサゾリル、２−ピリジニル、２−ピリミジニルなどが挙げられる。
本発明において、アリールオキシとは、ＲＯ−で示される１価の置換基であって、前記Ｒは、炭素数６〜６０のアリールを意味する。このようなアリールオキシとしては、例えば、フェニルオキシ、ナフチルオキシ、ジフェニルオキシなどが挙げられる。
本発明において、アルキルオキシとは、Ｒ’Ｏ−で示される１価の置換基であって、前記Ｒ’は、１〜４０のアルキルを意味し、 直鎖（ｌｉｎｅａｒ）、側鎖（ｂｒａｎｃｈｅｄ）又はサイクリック（ｃｙｃｌｉｃ）の構造を含むものと解釈される。このようなアルキルオキシとしては、例えば、メトキシ、エトキシ、Ｎ−プロポキシ、１−プロポキシ、ｔ−ブトキシ、ｎ−ブトキシ、ペントキシなどが挙げられる。
本発明において、アリールアミンとは、炭素数６〜６０のアリールで置換されたアミンを意味する。
本発明において、シクロアルキルとは、炭素数３〜４０のモノサイクリック又はポリサイクリックの非芳香族炭化水素に由来する１価の置換基を意味する。このようなシクロアルキルとしては、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボルニル（ｎｏｒｂｏｒｎｙｌ）、アダマンチン（ａｄａｍａｎｔｉｎｅ）などが挙げられる。
本発明において、ヘテロシクロアルキルとは、 核原子数３〜４０の非芳香族炭化水素に由来する１価の置換基を意味し、環中の１以上の炭素、好ましくは、１〜３個の炭素が、Ｎ、Ｏ、Ｓ又はＳｅのようなヘテロ原子に置換される。このようなヘテロシクロアルキルとしては、例えば、モルフォリン、ピペラジンなどが挙げられる。
本発明において、アルキルシリルとは、炭素数１〜４０のアルキルで置換されたシリルを意味し、アリールシリルとは、炭素数６〜４０のアリールで置換されたシリルを意味する。
本発明において縮合環は、縮合脂肪族環、縮合芳香族環、縮合ヘテロ脂肪族環、縮合ヘテロ芳香族環又はこれらの組み合わせを意味する。
本発明に係る有機電界発光素子において、前記有機物層３００に含まれる電子輸送層３０５と電子注入層３０６とは、負極２００から注入される電子を発光層３０３に移動させる役割を果たす。
このような電子輸送層３０５と電子注入層３０６とをなす物質としては、電子注入が容易で、かつ電子移動度が高いものであれば、特に限定されず、例えば、前記双極性化合物、アントラセン誘導体、ヘテロ芳香族化合物、アルカリ金属錯化合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
より具体的には、本発明の電子輸送層３０５及び／又は電子注入層３０６は、前記寿命改善層３０４と同様な双極性物質、即ち前記［化１］で示される双極性化合物から構成されることが好ましい。また、前記電子輸送層３０５及び／又は電子注入層３０６は、負極からの電子の注入が容易に行われるように、アルカリ金属錯化合物が共蒸着されたものを使用することもできる。なお、前記アルカリ金属錯化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属などが挙げられる。
上述のような本発明の有機物層３００は、正孔輸送層３０２と発光層３０３との間に、電子と励起子をブロッキングする有機膜層（図示せず）をさらに含むことができる。
このような有機膜層は、高いＬＵＭＯ値を有しているため、電子が正孔輸送層３２０へ移動するのを防ぎ、高い三重項エネルギーを有しているため、発光層３０３の励起子が正孔輸送層３０２へ拡散されるのを防ぐ。このような有機膜層をなす物質としては、特に限定されず、例えば、カルバゾール誘導体又はアリールアミン誘導体などが挙げられるが、これらに制限されない。
このような本発明の有機物層３００を製造する方法としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法、溶液塗布法が挙げられるが、これらに制限されない。前記溶液塗布法としては、スピンコート、ディップコート、ドクターブレード、インクジェット印刷、熱転写法などが挙げられる。
以上のような本発明の有機電界発光素子は、正極１００、有機物層３００及び負極２００が順次積層された構造を有するが、正極１００と有機物層３００との間、又は負極２００と有機物層３００との間に、絶縁層又は接着層をさらに含むこともできる。このような本発明の有機電界発光素子では、電圧、電流、又はこれら両方を印加する場合、最大発光効率を維持しながら、初期明るさの半減時間（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ）が増加されるため、優れた寿命特性が得られる。
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、これらの実施例は、本発明の例示に過ぎず、本発明は、下記の実施例により限定されるものではない。
［準備例１〜３６］化合物ＬＥ−０１〜ＬＥ−３６の準備
本発明の双極性化合物として、下記のＬＥ−０１〜ＬＥ−３６で示される化合物を準備し、これらのΔＥｓｔ、三重項エネルギー、イオン化ポテンシャル、ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ、電子移動度及び正孔移動度を、当業界で周知の常法でそれぞれ測定し、下記の表１に示した。
双極性化合物であるＬＥ−０１〜ＬＥ−３６は、それぞれ下記の通りである。
［実施例１〜３６］青色蛍光の有機電界発光素子の製造
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が１５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水で超音波洗浄を行った。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、ＵＶ ＯＺＯＮＥ洗浄機（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｎｉｃ ４０５、Ｈｗａｓｈｉｎ Ｔｅｃｈ社製）へ移送させた後、ＵＶを用いて前記基板を５分間洗浄し、真空蒸着機へ基板を移送した。
上記のように準備したＩＴＯ透明電極（基板）の上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、寿命改善層、電子輸送層、電子注入層及び負極を順次蒸着して素子を製造した。製造された素子の構造は、下記の表２の通りである。
上記の表２中のＮＰＢ、ＡＤＮ及びＡｌｑ３の構造は、下記の通りである。
［比較例１］青色蛍光の有機電界発光素子の製造
寿命改善層を使用せずに電子輸送層を３０ｎｍで蒸着したこと以外は、前述の実施例１と同様にして素子を製造した。
［比較例２］青色蛍光の有機電界発光素子の製造
ＬＥ−０１に代えて、下記の構造を有するＢＣＰを使用する以外は、前述の実施例１と同様にして素子を製造した。
［実験例１］
前述の実施例１〜３６及び比較例１、２で製造されたそれぞれの素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率、発光波長及び寿命（Ｔ９７）を測定し、その結果を下記の表３に示した。
上記の表３からわかるように、本発明の寿命改善層を含む実施例１〜１２の有機電界発光素子は、比較例１及び２の有機電界発光素子に比べて、優れた電流効率、駆動電圧及び寿命を有することが確認された。
［実施例３７〜５１］緑色燐光の有機電界発光素子の製造
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が１５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水で超音波洗浄を行った。蒸留水洗浄が終わると、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、ＵＶ ＯＺＯＮＥ洗浄機（Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｎｉｃ ４０５、Ｈｗａｓｈｉｎ Ｔｅｃｈ社製）へ移送させた後、ＵＶを用いて前記基板を５分間洗浄し、真空蒸着機へ基板を移送した。
上記のように準備したＩＴＯ透明電極（基板）の上に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、寿命改善層、電子輸送層、電子注入層及び負極を順次蒸着して素子を製造した。製造された素子の構造は、下記の表４の通りである。
上記の表４中のｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＴＣＴＡ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３及びＣＢＰの構造は、下記の通りである。
［比較例３］緑色燐光の有機電界発光素子の製造
寿命改善層を使用せずに電子輸送層を３０ｎｍで蒸着したこと以外は、前述の実施例３７と同様にして素子を製造した。
［比較例４］緑色燐光の有機電界発光素子の製造
ＬＥ−０２に代えて、前述の比較例２で使用されたＢＣＰを使用する以外は、前述の実施例３７と同様にして素子を製造した。
［実験例２］
前述の実施例３７〜５１及び比較例３、４で製造されたそれぞれの素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率、発光波長及び寿命（Ｔ９７）を測定し、その結果を下記の表５に示した。
上記の表５からわかるように、本発明の寿命改善層を含む実施例３７〜５１の有機電界発光素子では、比較例３及び４の有機電界発光素子に比べて、優れた電流効率、駆動電圧及び寿命を有することが確認された。
本発明によれば、特定の物性を有する双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）化合物からなる寿命改善層、電子輸送層又は電子注入層を、有機電界発光素子に導入することにより、駆動電圧、発光効率及び寿命に優れた有機電界発光素子を提供することが可能である。また、本発明の有機電界発光素子をディスプレイパネルに適用することにより、性能及び寿命が向上したディスプレイパネルを提供することが可能である。
１００：正極
２００：負極
３０１：正孔注入層
３０２：正孔輸送層
３０３：発光層
３０４：寿命改善層
３０５：電子輸送層
３０６：電子注入層

Claims (1)

  1. 正極；
    負極；及び
    前記正極と負極との間に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択される有機物層が１層以上設けられており、
    前記発光層と電子輸送層との間に、寿命改善層（Ｌｉｆｅｔｉｍｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、ＬＥＬ）をさらに含む有機電界発光素子であって、
    前記寿命改善層は、下記の化合物ＬＥ−３３及びＬＥ−３５からなる群から選択された双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）化合物を含み、
    前記双極性化合物は、下記の（ａ）〜（ｄ）の条件を満たすことを特徴とする有機電界発光素子：
    （ａ）イオン化ポテンシャル［Ｉｐ（ＬＥＬ）］が５．５ｅＶ以上であり、
    （ｂ）ＥＨＯＭＯ−ＥＬＵＭＯ＞２．９ｅＶ、
    （ｃ）三重項エネルギーが２．３ｅＶ以上であり、
    （ｄ）ΔＥｓｔ＜０．５ｅＶ（ΔＥｓｔは、前記化合物の一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差を示す）。
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