JP7263104B2 - 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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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、発光層、正孔阻止層、電子輸送層を有するＯＬＥＤデバイスが記載されており、色の純度を維持しつつ、駆動電圧を低下させるために、電子輸送層を複数化合物の混合層とすることが記載されている。
特表２００９－５０３８４９号公報
特許文献１のＯＬＥＤデバイスは、電子輸送層を複数化合物の混合層として形成することが記載されているが、発光層と陰極との間に配置されている、正孔阻止層は単一の化合物で構成されているため、駆動電圧の低減に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、陽極、発光層、第一電子輸送層、第二電子輸送層、陰極、をこの順で有する有機発光素子であって、前記第二電子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、前記第一電子輸送層は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し、前記第二の材料は前記第三の材料と同じ化合物であり、前記第一の材料乃至前記第四の材料は以下の（ａ）乃至（ｄ）の関係を満たすことを特徴とする有機発光素子を提供する。
（ａ）｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜
（ｂ）｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜
（ｃ）｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜
（ｄ）｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜
ただし、｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜はそれぞれ、第一の材料のＨＯＭＯエネルギー、第二の材料のＨＯＭＯエネルギー、第三の材料のＨＯＭＯエネルギー、第四の材料のＨＯＭＯエネルギーを表す。
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は、陽極、発光層、第一電子輸送層、第二電子輸送層、陰極、をこの順で有する有機発光素子であって、前記第二電子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、前記第一電子輸送層は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有機発光素子である。
第一電子輸送層と第二電子輸送層とがいずれも複数の材料を有する混合層であることで、有機発光素子の駆動電圧を低減することができる。
発光層と第一電子輸送層が接して設けられ、第一電子輸送層と第二電子輸送層が接して設けられ、発光層が第五の材料を有する場合、第五の材料と第四の材料とが同じ化合物であり、第二の材料と第三の材料とが同じ化合物であることが好ましい。隣接する有機化合物層に共通する材料を有するので、層間でのエネルギー障壁が低減され、駆動電圧の低減に寄与するからである。
発光層は第五の材料と第六の材料を有してよい。前記発光層の重量を１００ｗｔ％とした場合に、第五の材料は第六の材料よりも発光層における重量比が大きい化合物であってよい。第六の材料は発光材料であってよい。発光材料については後述する。
以下、図１を用いて、本発明の一実施形態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、正孔輸送層３、電子ブロック層４、発光層５、第一電子輸送層６、第二電子輸送層７、電子注入層８、陰極９がこの順に積層されている。発光層５、第一電子輸送層６、第二電子輸送層７は、隣接して積層されている。発光層５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。
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電子ブロック層、発光層、第一電子輸送層、第二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例である。
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、第一の材料は電子輸送材料Ｂであり、第二の材料は電子輸送材料Ａであり、第三の材料は電子輸送材料Ａであり、第四の材料はホスト材料Ａであり、第五の材料はホスト材料Ａであり、第六の材料は発光ドーパントＡである。
本実施形態に係る有機発光素子は、第一電子輸送層および第二電子輸送層のいずれもが、複数の材料を有する混合層であるため、駆動電圧を低減することができる。さらに、以下の構成を有することで、さらに駆動電圧を低減する効果を高めることができる。
（１）発光層、第一電子輸送層、第二電子輸送層が、隣接層同士で共通の材料を有する
本実施形態では図２に示すように、第二電子輸送層は電子輸送材料Ａと電子輸送材料Ｂとを含み、第一電子輸送層は電子輸送材料Ａとホスト材料Ａとを含むことで、陰極側から発光層まで電子が注入される際のエネルギー障壁を低減している。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、第一電子輸送層、第二電子輸送層のいずれも複数材料を有する混合層である。２層の電子輸送層を有し、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層の電子輸送層を有し、双方を混合層とすることで、注入障壁を大きく低下することができる。
さらに、混合層が１層でホスト材料が混合層に含まれている場合、発光層から混合層へ正孔が注入され、さらに、電子注入層、さらには陰極にまで注入される。その場合、発光効率が大きく低下する。
さらに、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）電子輸送材料Ａおよびホスト材料Ａは炭化水素のみからなる化合物で構成される
（３）電子輸送材料Ｂは含窒素芳香族を含む化合物で構成される
（４）以下の関係を満たす
ＨＯＭＯの絶対値：（電子輸送材料Ａ）＜（電子輸送材料Ｂ）
（５）以下の関係を満たす
ＨＯＭＯの絶対値：（ホスト材料Ａ）＜（電子輸送材料Ａ）
以下、これらの構成について説明する。
（２）電子輸送材料Ａおよびホスト材料Ａは炭化水素のみからなる材料から構成される
本実施形態において、電子輸送材料Ａおよびホスト材料Ａ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。また、分子内に含窒素芳香族を含まない構造が好ましい。つまり、電子輸送材料Ａおよびホスト材料Ａは炭化水素のみからなる化合物が好ましい。
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駆動劣化が起こりやすい。そのため、有機発光素子の耐久寿命が短くなりやすいからである。
下記に示す化合物Ａ－１、Ａ－２および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およ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 0007263104000001
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。
例示された化合物Ａ－１、Ａ－２のように分子内に含窒素芳香族を含む化合物は、酸化に対する安定性に欠けるため、正孔を受けないことが好ましい。一方、本実施形態に係る発光層、第一電子輸送層は、正孔が注入されやすい有機化合物層である。したがって、発光層ホスト材料および第一電子輸送層は含窒素芳香族を含まない構造、すなわち炭化水素化合物、が好ましい。
上記より、本発明の一実施形態に係る有機発光素子の第一の材料および第二の材料は炭化水素のみからなる化合物から構成されることが好ましい。言い換えれば、発光層のホスト材料および第一電子輸送層が共通に有する化合物と、第一電子輸送層および第二電子輸送層とが共通に有する化合物とは、炭化水素のみからなる化合物であることが好ましい。
より具体的には、炭化水素のみからなる化合物は、アリール基を有してよい。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よい。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。アントラセンやテトラセンのようなベンゼン環が直線状に３つ以上縮合化する環を含む化合物よりも、安定性が高いからである。
アリール基が有してよい炭素原子数１乃至１２のアルキル基は、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。
（３）電子輸送材料Ｂは複素環化合物で構成される
電子輸送材料Ｂは陰極から電子を注入する層に含まれるため、電子注入されやすい材料が好ましい。また、電子輸送材料Ｂはアルミリチウムやフッ化リチウムのような電子注入層として用いられるアルカリ金属化合物と相互作用して、電子注入を促進させる材料が好ましい。そのため、複素環化合物、中でも、複素原子として窒素原子を有する複素環化合物が好ましい。複素環化合物の窒素原子とアルカリ金属が相互作用することで電子注入を促進することができ、駆動電圧を低減することができる。
（４）以下の関係を満たす
ＨＯＭＯの絶対値：（電子輸送材料Ａ）＜（電子輸送材料Ｂ）
電子輸送材料ＡのＨＯＭＯの絶対値が、電子輸送材料ＢのＨＯＭＯの絶対値よりも大きいことを表す。この関係を満たすことで、発光層側からＨＯＭＯの絶対値が大きくなる順に２層の電子輸送層が設けられていることになる。これら電子輸送層は、正孔ブロック機能を兼ねているので、発光層から陰極側へ正孔が流れることを低減できる。より具体的には、電子輸送材料Ｂは第一電子輸送層から第二電子輸送層へ正孔が流れることを低減する。この効果により、発光層からの正孔漏れを低減し、発光効率を向上させることができる。正孔が電子輸送層に漏れることで生じる電子輸送層の劣化を低減することによる長寿命化の効果がある。
特に、電子輸送層Ｂは含窒素芳香族化合物である場合、正孔注入による劣化が生じやすく、電子輸送層Ａで正孔ブロックしていることが好ましい。
（５）以下の関係を満たす
ＨＯＭＯの絶対値：（ホスト材料Ａ）＜（電子輸送材料Ａ）
この関係を満たすことで、電子輸送材料Ａは発光層から第一電子輸送層へ正孔が流れることを低減し、発光層から陰極側へ正孔が流れることを低減する。
この効果により、発光層からの正孔漏れを低減し、発光効率を向上させることができる。正孔が電子輸送層に漏れることで生じる電子輸送層の劣化を低減することによる長寿命化の効果がある。
以下に本発明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。
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 0007263104000002
例示した電子輸送材料のうち、電子輸送材料Ａとしては、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ＥＴ１１からＥＴ２２が好ましい。これらの電子輸送材料を用いることで、耐久特性に優れる有機発光素子を得ることができる。電子輸送材料Ｂとしては、上述した電子注入性の観点から、含窒素芳香族環を含むＥＴ１からＥＴ１０、ＥＴ２３およびＥＴ２４が好ましい。
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、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およ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 0007263104000003
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、およびポリ（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、置換基として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 0007263104000004
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 0007263104000005
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 0007263104000006
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 0007263104000007
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／正孔輸送層／第一発光層／第一電子輸送層／第二電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第一発光層／第一電子輸送層／第二電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第一発光層／正孔ブロック層／第一電子輸送層／第二電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第一発光層／第二発光層／正孔ブロック層／第一電子輸送層／第二電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／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／第一電子輸送層／第二電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／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／第一電子輸送層／第二電子輸送層／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よく、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、直流およ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７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。
［対向基板］
平坦化層の上には、対向基板を有してよい。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、対向基板と呼ばれる。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、基板上に陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、第一発光層、第二発光層、第一電子輸送層、第二電子輸送層、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 0007263104000008
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、白色有機発光素子を得た。
得られた白色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、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
さらに、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２での連続駆動試験を行い、１００時間経過後の輝度の劣化率を測定した。劣化率が２０％以上の場合「×」、劣化率が１０％以上２０％未満の場合「△」、劣化率が５％以上１０％未満の場合、「〇」。５％未満の場合、［◎］として評価した。結果を以下の表２に示す。
（実施例２から７、比較例１から５）
実施例１の第一電子輸送層、第二電子輸送層および発光層ホストＡ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成した。その結果を実施例１とあわせて表２に示す。
Figure 0007263104000009
（実施例８から１０、比較例６から８）
実施例８は下記表３に示される層構成で各層の製膜を行った。その結果を他の実施例の結果とともに表４に示す。
また、実施例８の第一電子輸送層、第二電子輸送層および発光層ホストＡを以下の表４に示す化合物に変えた以外は実施例８と同様にして素子を作製した。
得られた青色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、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
さらに、初期輝度３００ｃｄ／ｍ２での連続駆動試験を行い、１００時間経過後の輝度の劣化率を測定した。劣化率が２０％以上の場合「×」、劣化率が１０％以上２０％未満の場合「△」、劣化率が５％以上１０％未満の場合、「〇」。５％未満の場合、［◎］として評価した。結果を以下の表５に示す。実施例１と同様の評価を行った。その結果を表５に示す。
Figure 0007263104000010
Figure 0007263104000011
（実施例１１）
＜ＨＯＭＯ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。
アルミ基板上に膜厚３０ｎｍの測定対象の化合物の薄膜を形成し、この薄膜について、ＡＣ－３（理研計器社製）を用いて測定した。結果を表５に示す。
Figure 0007263104000012
実施例にあるように、本発明の有機発光素子においては、第一電子輸送層および第二電子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。一方、比較例にあるように少なくとも一方の電子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。さらに、第一電子輸送層が含窒素芳香族化合物を含む化合物よりも、含窒素芳香族化合物を含まない炭化水素から構成される化合物の方が、寿命が良いことがわかった。
また、ＨＯＭＯ：（ホスト材料Ａ）＜（電子輸送材料Ａ）＜（電子輸送材料Ｂ）の関係にある素子の場合、寿命および効率が特に良いことがわかった。
１ 絶縁層
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 電子ブロック層
５ 発光層
６ 第一電子輸送層
７ 第二電子輸送層 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 (20)

  1. 陽極、発光層、第一電子輸送層、第二電子輸送層、陰極、をこの順で有する有機発光素子であって、
    前記第二電子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、前記第一電子輸送層は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し、
    前記第二の材料は前記第三の材料と同じ化合物であり、
    前記第一の材料乃至前記第四の材料は以下の（ａ）乃至（ｄ）の関係を満たすことを特徴とする有機発光素子。
    （ａ）｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜
    （ｂ）｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜
    （ｃ）｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜
    （ｄ）｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜＞｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜
    ただし、｜ＨＯＭＯ（第一の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第二の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第三の材料）｜、｜ＨＯＭＯ（第四の材料）｜はそれぞれ、第一の材料のＨＯＭＯエネルギー、第二の材料のＨＯＭＯエネルギー、第三の材料のＨＯＭＯエネルギー、第四の材料のＨＯＭＯエネルギーを表す。
  2. 前記発光層と前記第一電子輸送層とが接して設けられ、前記第一電子輸送層と前記第二電子輸送層とが接して設けられており、前記発光層は第五の材料を有し、
    前記第四の材料と前記第五の材料とが同じ化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
  3. 前記第三の材料および前記第四の材料の少なくともいずれか一方は、有機化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
  4. 前記発光層は第六の材料をさらに有し、前記第五の材料は、前記第六の材料よりも、前記発光層の重量を１００ｗｔ％とした場合に、前記発光層における重量比が大きい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。
  5. 前記第六の材料が発光材料である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。
  6. 前記第二の材料は、炭化水素化合物である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。
  7. 前記第一の材料は、複素環化合物である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。
  8. 前記複素環化合物は、複素原子として窒素原子を有する化合物であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
  9. 前記第二の材料は、アリール基を有し、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８のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  10. 前記第五の材料は、炭化水素化合物であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  11. 以下の関係を満たす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。
    第三の材料のＨＯＭＯの絶対値＞第四の材料のＨＯＭＯの絶対値
  12. 前記発光層は第五の材料を有し、以下の関係を満たす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。
    第五の材料のＨＯＭＯの絶対値＜第二の材料のＨＯＭＯの絶対値
  13. 前記陽極が光を反射する電極であり、前記陰極が光を透過する電極であ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. 前記発光層が少なくとも２層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. 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１４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。
  16. 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１４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。
  17. 請求項１乃至１４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。
  18. 請求項１乃至１４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。
  19. 請求項１乃至１４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。
  20. 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１４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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