JP7422420B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、および該有機エレクトロルミネッセンス素子を含む表示コンポーネントに関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）は、ほぼ３０年間の発展を経験して、最初のイーストマンコダック（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ）のＴａｎｇおよびＶａｎ Ｓｌｙｋｅにより報道された二重有機層構造（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、１９８７、５１（１２）：９１３－９１５）から、現在の広く用いられた６～７個の機能層を有する構造へと変化し発展している。各々の機能層の導入により、キャリアの輸送性能を大幅に向上させ、さらに、機能層の異なる材料を選択することにより、キャリアのバランスを制御することができるため、素子の性能が大きく改善されている。しかしながら、より多くの機能層および材料を導入するために、より多くのプロセスステップおよびより多くの真空室が必要となるので、生産コストが必然的に高くなってしまう。また、機能層が多ければ多いほど、インタフェースが多くなる恐れがある。インタフェースは、欠陥が存在するため、通常、キャリアの輸送過程における弱い一環となっており、素子の性能に影響を及ぼす場合が多い（ＪｉａｎｇＹ、ＺｈｏｕＤＹ、ＤｏｎｇＳＣ、ｅｔａｌ．１９‐２：ＳｉｄＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、２０１９．）（Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏｅｔａｌ．、５２．３、７５８・ＳＩＤ２０１４ＤＩＧＥＳＴ）。そのため、素子の性能をほぼ維持した上で、素子の構造を簡素化し、膜層および／または材料の数を低減することができれば、生産コストを効果的に低下させることができる。
現在、商用の素子の構造には、陰極、陽極、および陰極と陽極との間に設けられた一連の有機機能層が含まれている。該有機機能層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）および電子注入層（ＥＩＬ）などを含む。そのうち、ＨＩＬは、通常、低比率のｐ型導電ドープ材料（ＰＤ）を正孔輸送材料（ＨＴＭ）にドーピングすることにより構成されており、そのドーピング比率が一般的に１～３％である。ＨＴＬは、通常、ＨＩＬに用いられたＨＴＭにより構成されている。発光層は、通常、少なくとも１つのホスト材料および少なくとも１つの発光材料により構成されている。ある発光層は、デュアルホストアーキテクチャを採用してもよいが、黄色光または白色光の発光層の場合、デュアル発光材料アーキテクチャを採用してもよい。通常、発光層におけるホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルよりも深いため、正孔が直接的にＨＴＬからＥＭＬに進入すると、高い障壁を出会うことがある。この問題を解決するために、人々は、ＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＴＭとホスト材料との間にあるＥＢＬ（Ｐｒｉｍｅ層または第２正孔輸送層とも呼ばれる）を導入する。素子の構造を簡素化するために、ＨＴＬとＥＢＬを１つに組合せ、エネルギーレベルの深いＨＴＭを用いることによりＨＩＬとＥＭＬを連結することは、実行可能な構想である。それと同時に、良好な正孔注入能力を有するように、ＬＵＭＯエネルギーレベルがより深いＰＤ材料を用いてエネルギーレベルの深いＨＴＭにドーピングする必要があるという問題が存在する。しかし、現在、商用のＰＤ材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．０５ｅＶであり、エネルギーレベルの深いＨＴＭに対して効果的なｐ型ドーピングを行うことができない。
特許出願ＣＮ２０１９１１２０９５４０Ｘは、本出願人がその前に出願したものであり、深いＬＵＭＯエネルギーレベルを有するＰＤ材料を用いて、深いＨＯＭＯエネルギーレベルを有する正孔輸送材料（ＨＴＭ）にドーピングして共蒸着することにより、正孔注入層（ＨＩＬ）を形成するとともに、ボトムエミッション青色光素子に使用することを開示している。エネルギーレベルがより整合し、膜層および材料が低減するため、素子の電圧を低下させ、耐用年数を向上させ、プロセスを簡素化することができる。しかしながら、該出願では、ボトムエミッション素子の構造が用いられ、その陰極、陽極および電子注入層がいずれもトップエミッション素子と異なることに起因して、素子体系におけるキャリアの分布で相違している。特許出願ＣＮ２０２１１０１３１８０６４は、本出願人がその前に出願したものであり、簡単な構造で垂直に積層して積層素子の実施例を構成することにより、良好な素子の性能を取得することを開示している。該出願では、複数の発光ユニットが垂直積層という物理的形態で配置されることで、回路上の直列接続の特徴を実現するため、積層ＯＬＥＤ（物理的形態から）または直列接続ＯＬＥＤ（回路接続から）とも呼ばれる。上記出願では、いずれも、トップエミッション素子の構造が最適化されていない。トップエミッション素子の構造を最適化すると、ＨＴＭの厚さが向上するので、素子の低電圧の要求を満たすために、他の関連する機能層の性能、特に電気的性能を総合的に考慮しなければならない。これは、上記出願において言及されていないものである。
現在、表示領域では、最もよく用いられる素子の構造は、トップエミッション素子であり、通常、目標顔色を達成するように、マイクロキャビティ効果を調節するために、より厚いＨＴＬおよびＥＢＬを用いる場合がある。たとえば、赤色光・緑色光トップエミッション素子は、一般的に、ＨＴＬとＥＢＬの合計厚さが１８０～１９０ｎｍ程度である。こんなに厚い膜層に対しては、ＨＯＭＯエネルギーレベルが深いＨＴＭが用いられば、きっと電圧の急激な向上を引き起こしなければならないことで、素子の性能に深刻に影響を与えている。また、トップエミッション素子に用いられる陰極、陽極および電子注入層の材料は、いずれもボトムエミッション素子と異なっている。たとえば、通常のボトムエミッション素子には、１～２ｎｍのＬｉｑがＥＩＬとして用いられ、１００ｎｍ以上のＡｌ（非透明）が陰極として用いられている。トップエミッション素子には、一般的に、１～２ｎｍのＹｂがＥＩＬとして用いられ、１０～１５ｎｍのＭｇＡｇ合金（通常、Ｍｇ：Ａｇ＝１：９、半透明）が陰極として用いられている。このように、ボトムエミッションおよびトップエミッション素子の電子注入の状況が異なるため、素子体系全体のキャリアのバランス状況が異なっている。陰極の一方側には相違があるだけでなく、陽極の一方側にも相違がある。ボトムエミッションおよびトップエミッション素子の陽極がいずれもＩＴＯであるにもかかわらず、トップエミッション素子は、正孔注入用のＩＴＯ層が一般的に薄く、５～２０ｎｍであるが、ボトムエミッション素子は、８０～１２０ｎｍであり、異なる厚さのＩＴＯの表面粗度が異なることに起因して、正孔注入の状況にも影響を与えることがある。また、通常、トップエミッション素子は、ＩＴＯの調製プロセスがボトムエミッションと異なり、続いてＩＴＯ仕事関数のずれを導入して、さらに正孔注入に影響を与えている。そのため、トップエミッション素子において簡単な構造を実現するために、材料を改めて最適化して選択する必要がある。
それ以外、現在、通常のトップエミッション素子において、ＨＩＬは、一般的にＨＴＭにＰＤ材料がドーピングされる形態を採用し、良好な正孔注入能力を確保するために、厚さが約１０ｎｍであり、導電率が約１×１０－３Ｓ／ｍのエネルギーレベルであり、用いられるＨＴＭ材料のＨＯＭＯエネルギーレベルも対応して浅く、通常－５．１ｅＶ程度である。よく用いられる発光層におけるホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．４ｅＶ程度およびその以下であるため、ＨＴＭとホスト材料とが０．３ｅＶ程度超えのエネルギーレベル差を形成して、正孔の輸送に影響を与えている。陽極からＨＩＬ層への正孔の注入が十分であるが、ＨＩＬからＥＭＬへの輸送中において障壁が高いことにより制限される。そのため、ＥＢＬ層を追加して障壁遷移を行う必要があるので、生産コストおよび複雑度を向上させ、素子の性能にも影響を与える恐れがある。一方、大量の正孔がＨＩＬからＨＴＬへ注入され、さらにＥＢＬまたはＥＭＬへ輸送されている。しかし、インタフェースにおいて障壁が高いことにより、正孔がインタフェースにおいて堆積して、正孔過剰を引き起こすので、素子の性能にも影響を与える恐れがある。本発明の研究から分かるように、素子において、ＨＯＭＯエネルギーレベルの深いＨＴＭ材料が用いられることにより、ホスト材料のエネルギーレベルに整合し、ＨＩＬとＥＭＬとの間に設けられることにより、障壁を低下させ、膜層を低減させることで、生産コストを低下させ、素子の性能を向上させることができる。それと同時に、エネルギーレベルの深いＰＤがＨＴＭにドーピングされることにより、良好な正孔注入を確保することができる。その際、導電率が１×１０－４Ｓ／ｍエネルギーレベルに低下可能であるが、正孔輸送層に良く整合することができるため、正孔過剰および堆積を回避することができる。そのため、効率がほぼ変化しない場合には、電圧の低下、および耐用年数の向上の効果を実現することができる。実際には、より低い導電率は、素子における画素間クロストークのリスクを低下することに寄与する。
中国特許出願第２０１９１１２０９５４０Ｘ 中国特許出願第２０２１１０１３１８０６４
ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ、１９８７、５１（１２）：９１３－９１５） ＪｉａｎｇＹ、ＺｈｏｕＤＹ、ＤｏｎｇＳＣ、ｅｔａｌ．１９‐２：ＳｉｄＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ、２０１９． Ｈ．Ｙａｍａｍｏｔｏｅｔａｌ．、５２．３、７５８・ＳＩＤ２０１４ＤＩＧＥＳＴ
本発明は、上述した問題の少なくとも一部を解決するために、有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
本発明の一実施例によれば、基板と、
基板上に設けられた第１電極と、
第１電極の上に設けられた第２電極と、
第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第１電極は、反射率が高い材料または材料組合せであり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または材料組合せであり、
前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第２有機層の厚さが８０ｎｍ超えであり、
前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと、前記少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
前記第１有機層の一方側が第１電極に直接接触し、前記第１有機層の他方側が第２有機層に直接接触する、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
本発明の一実施例によれば、
基板と、
基板上に設けられた第１電極と、
第１電極の上に設けられた第２電極と、
第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第１電極は、反射率が高い材料または材料組合せであり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または材料組合せであり、
前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第１厚さを有し、
前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子は、同等の電流密度下での電圧が、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧の１１０％を上回らず、そのうち、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構造は、下記相違点１）～３）以外、第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、
相違点１）は、前記第１有機層が、第１有機材料、および、第２有機材料とは異なる第３有機材料を含有することであり、
相違点２）は、前記第２有機層が、第３有機材料からなることであり、
相違点３）は、前記第２有機層と第３有機層との間に、第２有機材料からなる第４有機層が含まれることであり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層と第４有機層の合計厚さが第１有機エレクトロルミネッセンス素子における第１厚さの９０％～１１０％である、第１有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
本発明の他の実施例によれば、上記有機エレクトロルミネッセンス素子を含む表示コンポーネントがさらに開示される。
本発明の他の実施例によれば、上記第１有機エレクトロルミネッセンス素子を含む表示コンポーネントがさらに開示される。
本発明は、トップエミッションを有する有機エレクトロルミネッセンス素子を開示しており、有機エレクトロルミネッセンス素子における正孔注入層の導電率、および正孔輸送材料と発光層におけるホスト材料とのエネルギーレベル差などの各機能層の電気的性能を最適化することにより、良好な素子の性能、たとえば素子の電圧の低下および耐用年数の向上を実現することができる。
典型的なトップエミッションＯＬＥＤ素子である。 簡素化したトップエミッション素子の構造模式図である。
ＯＬＥＤ素子には、通常、陽極層、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、陰極層、およびキャッピング層が含まれる。これらの層のそれぞれには、より多くの実例がある。例示的には、全文を援用するように組み込まれた米国特許第５８４４３６３号において、可撓性で透明な基板－陽極の組合せが開示されている。例えば、全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、ｐ型ドープの正孔輸送層の実例は５０：１のモル比でＦ４－ＴＣＮＱがドーピングされたｍ－ＭＴＤＡＴＡであることが開示されている。全文を援用するように組み込まれた、トンプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）らによる米国特許第６３０３２３８号において、ホスト材料の実例が開示されている。例えば、全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、ｎ型ドープの電子輸送層の実例は１：１のモル比でＬｉがドーピングされたＢＰｈｅｎであることが開示されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許第５７０３４３６号および第５７０７７４５号において、例えばＭｇ：Ａｇなどの金属薄層と、その上に被覆された、スパッタ堆積された透明な導電ＩＴＯ層とを有する複合陰極を含む陰極の実例が開示されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許第６０９７１４７号および米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、より詳細に、ブロッキング層の原理と使用が記載されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において注入層の実例が提供されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において、保護層が記載されている。
非限定的な実施例により上述した分層構造が提供される。上述した各種の層を組み合わせることによってＯＬＥＤの機能が実現することができ、或いは、一部の層を完全に省略することができる。それは、明確に記載されていない他の層を含んでもよい。それぞれの層内に、最適な性能を実現するように、単一の材料または多種の材料の混合物を使用することができる。機能層はいずれも、複数なサブ層を含んでもよく、例えば、発光層は、所望の発光スペクトルを実現するように、２層の異なる発光材料を有してもよい。
一実施例において、ＯＬＥＤは、陰極と陽極との間に設けられた「有機層」を有すると記載されてもよい。当該有機層は、１つまたは複数の層を含んでもよい。
本発明の実施例により製造される素子は、当該素子の１つまたは複数の電子部材モジュール（或いは、ユニット）を有する各種の消費製品に組み込まれてもよい。これらの消費製品は、例えば、フラットパネルディスプレイ、モニタ、医療用モニタ、テレビ、ビルボード、室内または室外用照明ランプおよび／または信号ランプ、ヘッドアップディスプレイ、全部または一部透明のディスプレイ、可撓性ディスプレイ、スマートフォン、フラットパネルコンピューター、フラットパネル携帯電話、ウェアラブル素子、スマートウォッチ、ラップトップコンピューター、デジタルカメラ、携帯型ビデオカメラ、ファインダー、マイクロディスプレイ、３－Ｄディスプレイ、車載ディスプレイおよびテールライトを含む。
本明細書に記載される材料および構造は、上述にて列挙されている他の有機電子素子にも用いられてもよい。
「頂部」とは、基板から最も遠く、「底部」とは、基板から最も近いことを意味する。第１層が第２層「上」に設けられていると記載されている場合、第１層が基板から相対的に遠いように設けられている。第１層が第２層「と」「接触する」ことを規定していない限り、第１層と第２層との間に他の層が存在してもよい。例示的には、陰極と陽極との間に各種の有機層が存在しても、依然として、陰極が陽極「上」に設けられていると記載されることができる。
「溶液が処理可能である」とは、溶液または懸濁液の形態で液体媒体に溶解、分散または輸送可能であり、および／または液体媒体から堆積可能であることを意味する。
本明細書において、金属の仕事関数とは、１つの電子を物体の内部からちょうどこの物体の表面に移動させたところまで必要となる最も少ないエネルギーである。本明細書において、全ての「金属仕事関数」がいずれも負値で表され、すなわち、数値が小さいほど（絶対値が大きいほど）、電子を真空エネルギーレベルに吸着させることが必要となるエネルギーが大きくなる。たとえば、「金属仕事関数が－５ｅＶよりも小さい」とは、電子を真空エネルギーレベルに吸着させることが５ｅＶよりも大きいエネルギーを必要となることを指す。
本明細書において、ＨＯＭＯエネルギーレベル（最高被占分子軌道：ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）およびＬＵＭＯエネルギーレベル（最低未占有分子軌道：ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒ－ｂｉｔａｌ）の値は、電気化学的サイクリックボルタンメトリーにより測定される。電気化学的サイクリックボルタンメトリーは、最もよく用いられる有機材料のエネルギーレベルの測定方法である。測定方法は、武漢科思特計器有限公司製の型番ＣｏｒｒＴｅｓｔＣＳ１２０の電気化学的ステーションが用いられると共に、プラチナディスク電極を作業電極、Ａｇ／ＡｇＮＯ３電極を参照電極、プラチナワイヤ電極を補助電極とする３電極作業体系が用いられた。無水ＤＣＭを溶剤、０．１ｍｏｌ／Ｌのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを支持電解質として、測定待ち化合物を１０－３ｍｏｌ／Ｌの溶液に調製し、テスト前に、溶液に窒素ガスを１０ｍｉｎ導入して酸素を除去した。計器のパラメータ設定は、以下の通りである。走査速度１００ｍＶ／ｓ、電位間隔０．５ｍＶ、テストウィンドウ－１Ｖ～１Ｖ。本明細書において、すべての「ＨＯＭＯエネルギーレベル」、「ＬＵＭＯエネルギーレベル」というエネルギーレベルがいずれも負値で表され、数値が小さいほど（すなわち、絶対値が大きいほど）、エネルギーレベルが深くなることを表す。本願において、エネルギーレベルがある値よりも小さいという記述は、エネルギーレベルが数値的にこの値よりも小さい、すなわちよりマイナスな値を有することを示す。たとえば、本願において、「第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満である」とは、第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが数値的に－５．１よりもマイナス、たとえば、第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１１ｅＶであることを示す。本明細書において、ＨＴＭ材料とホスト材料とのＨＯＭＯエネルギーレベル差がＨＯＭＯＨＴＭ－ＨＯＭＯＨＯＳＴと定義される。通常、ホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがより深いので、この差が正の値である。本明細書において、ＨＴＭ材料のＨＯＭＯとＰＤ材料のＬＵＭＯとのエネルギーレベル差がＬＵＭＯＰＤ－ＨＯＭＯＨＴＭと定義され、この値が正であってもよいし、負であってもよい。
置換基の専門用語の定義について
ハロゲンまたはハロゲン化物とは、本明細書に用いられるように、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を含む。
アルキル基とは、本明細書に用いられるように直鎖および分岐鎖のアルキル基を含む。アルキル基は、炭素原子数１～２０のアルキル基であってもよく、炭素原子数１～１２のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数１～６のアルキル基であることがより好ましい。アルキル基の実例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、ｎ－ヘプチル、ｎ－オクチル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシル、ネオペンチル、１－メチルペンチル、２－メチルペンチル、１－ペンチルヘキシル、１－ブチルペンチル、１－ヘプチルオクチル、および３－メチルペンチルを含む。そのうち、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、ネオペンチルおよびｎ－ヘキサンであることが好ましい。また、アルキル基は、置換されていてもよい。
シクロアルキル基とは、本明細書に用いられるように環状のアルキル基を含む。シクロアルキル基は、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基であってもよく、炭素原子数４～１０のシクロアルキル基であることが好ましい。シクロアルキル基の実例は、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、４－メチルシクロヘキシル、４，４－ジメチルシクロヘキシル、１－アダマンチル、２－アダマンチル、１－ノルボルニル基、２－ノルボルニル基などを含む。そのうち、シクロペンチル、シクロヘキシル、４－メチルシクロヘキシル、４，４－ジメチルシクロヘキシルであることが好ましい。また、シクロアルキル基は、置換されていてもよい。
ヘテロアルキル基とは、本明細書に用いられるように、アルキル鎖のうちの１つまたは複数の炭素が、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、リン原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれるヘテロ原子で置換されてなる。ヘテロアルキル基は、炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基であってもよく、炭素原子数１～１０のヘテロアルキル基であることが好ましく、炭素原子数１～６のヘテロアルキル基であることがより好ましい。ヘテロアルキル基の実例は、メトキシメチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、エチルチオエチル基、メトキシメトキシメチル基、エトキシメトキシメチル基、エトキシエトキシエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、ジメチルアミノメチル基、トリメチルゲルマニウムメチル基、トリメチルゲルマニウムエチル基、トリメチルゲルマニウムイソプロピル基、ジメチルエチルゲルマニウムメチル基、ジメチルイソプロピルゲルマニウムメチル基、ｔｅｒｔ－ブチルジメチルゲルマニウムメチル基、トリエチルゲルマニウムメチル基、トリエチルゲルマニウムエチル基、トリイソプロピルゲルマニウムメチル基、トリイソプロピルゲルマニウムエチル基、トリメチルシリルメチル基、トリメチルシリルイソプロピル基、トリメチルシリルイソプロピル基、トリイソプロピルシリルメチル基、トリイソプロオイルシリルエチル基。また、ヘテロアルキル基は、置換されていてもよい。
アルケニル基とは、本明細書に用いられるように、直鎖、分岐鎖および環状オレフィン基を含む。鎖状のアルケニル基は、炭素原子数２～２０のアルケニル基であってもよく、炭素原子数２～１０のアルケニル基であることが好ましい。アルケニル基の例は、ビニル基、プロピレン基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１，３－ブタジエニル基、１－メチルビニル基、スチリル基、２，２－ジフェニルビニル基、１，２－ジフェニルビニル基、１－メチルアリル基、１，１－ジメチルアリル基、２－メチルアリル基、１－フェニルアリル基、２－フェニルアリル基、３－フェニルアリル基、３，３－ジフェニルアリル基、１，２－ジメチルアリル基、１－フェニル－１－ブテニル基、３－フェニル－１－ブテニル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロヘプタトリエニル基、シクロオクテニル基、シクロオクタテトラエニル基およびノルボルニルアルケニル基を含む。また、アルケニル基は、置換されていてもよい。
アルキニル基とは、本明細書に用いられるように、直鎖のアルキニル基を含む。アルキニル基は、炭素原子数２～２０のアルキニル基であってもよく、炭素原子数２～１０のアルキニル基であることが好ましい。アルキニル基の実例は、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－ペンチニル基、２－ペンチニル基、３，３－ジメチル－１－ブチニル基、３－エチル－３－メチル－１－ペンチニル基、３，３－ジイソプロピル１－ペンチニル基、フェニルエチニル基、フェニルプロピニル基などを含む。そのうち、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－ペンチニル基、フェニルエチニル基であることが好ましい。また、アルキニル基は、置換されていてもよい。
アリール基または芳香族基とは、本明細書に用いられるように、非縮合および縮合系を考慮する。アリール基は、炭素原子数６～３０のアリール基であってもよく、炭素原子数６～２０のアリール基であることが好ましく、炭素原子数６～１２のアリール基であることがより好ましい。アリール基の例は、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、およびアズレンを含み、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレン、フルオレンおよびナフタレンであることが好ましい。非縮合アリール基の例は、フェニル、ビフェニル－２－イル、ビフェニル－３－イル、ビフェニル－４－イル、ｐ－ターフェニル－４－イル、ｐ－ターフェニル－３－イル、ｐ－トリビフェニル－２－イル、ｍ－ターフェニル－４－イル、ｍ－ターフェニル－３－イル、ｍ－ターフェニル－２－イル、ｏ－トリル、ｍ－トリル、ｐ－トリル、ｐ－（２－フェニルプロピル）フェニル、４’－メチルビフェニル、４’’－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－ターフェニル－４－イル、ｏ－クミル、ｍ－クミル、ｐ－クミル、２，３－キシリル、３，４－キシリル、２，５－ジメチルフェニル、メシチレンおよびｍ－テトラフェニルを含む。また、アリール基は、置換されていてもよい。
複素環基または複素環とは、本明細書に用いられるように、非芳香族の環状基を考慮する。非芳香族複素環基は、環原子数３～２０の飽和複素環基および環原子数３～２０の不飽和非芳香族複素環基を含み、そのうちの少なくとも１つの環原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれ、非芳香族複素環基は、環原子数３～７のものであることが好ましく、窒素、酸素、ケイ素または硫黄などの少なくとも１つのヘテロ原子を含む。非芳香族複素環基の実例は、オキシラニル、オキセタニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ジオキソペンチル、ジオキサニル、アジリジニル、ジヒドロピロール、テトラヒドロピロリル、ピペリジニル、オキサゾリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、オキサシクロヘプタトリエニル、チアシクロヘプタトリエニル、アザシクロヘプタトリエニルおよびテトラヒドロシロールを含む。また、複素環基は、置換されていてもよい。
ヘテロアリール基とは、本明細書に用いられるように、ヘテロ原子数１～５の非縮合および縮合ヘテロ芳香族基を含んでもよく、そのうちの少なくとも１つのヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれる。イソアリール基とは、ヘテロアリール基も指す。ヘテロアリール基は、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基であってもよく、炭素原子数３～２０のヘテロアリール基であることが好ましく、炭素原子数３～１２のヘテロアリール基であることがより好ましい。好適なヘテロアリール基は、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリドインドール、ピロロピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インデノアジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、ベンゾフランピリジン、フランジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノビピリジン、ベンゾセレノピリジン、およびセレンベンゾピリジンを含み、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、トリアジン、ベンズイミダゾール、１，２－アザボラン、１，３－アザボラン、１，４－アザボラン、ボラゾールおよびそのアザ類似物を含むことが好ましい。また、ヘテロアリール基は、置換されていてもよい。
アルコキシ基とは、本明細書に用いられるように、－Ｏ－アルキル基、－Ｏ－シクロアルキル基、－Ｏ－ヘテロアルキル基または－Ｏ－複素環基で表される。アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基および複素環基の例および好ましい例は、上記例と同様である。アルコキシ基は、炭素原子数１～２０のアルコキシ基であってもよく、炭素原子数１～６のアルコキシ基であることが好ましい。アルコキシ基の例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロプロピルオキシ、シクロブチルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、テトラヒドロフラニルオキシ、テトラヒドロピラニルオキシ、メトキシプロピルオキシ、エトキシエチルオキシ、メトキシメチルオキシおよびエトキシメチルオキシを含む。また、アルコキシ基は、置換されていてもよい。
アリールオキシ基とは、本明細書に用いられるように、－Ｏ－アリール基または－Ｏ－ヘテロアリール基で表される。アリール基およびヘテロアリール基の例および好ましい例は、上記例と同様である。アリールオキシ基は、炭素原子数６～３０のアリールオキシ基であってもよく、炭素原子数６～２０のアリールオキシ基であることが好ましい。アリールオキシ基の例は、フェノキシおよびビフェノキシを含む。また、アリールオキシ基は、置換されていてもよい。
アラルキル基とは、本明細書に用いられるように、アリール基で置換されたアルキル基を含む。アラルキル基は、炭素原子数７～３０のアラルキル基であってもよく、炭素原子数７～２０のアラルキル基であることが好ましく、炭素原子数７～１３のアラルキル基であることがより好ましい。アラルキル基の例は、ベンジル、１－フェニルエチル、２－フェニルエチル、１－フェニルイソプロピル、２－フェニルイソプロピル、フェニル－ｔｅｒｔ－ブチル、α－ナフチルメチル、１－α－ナフチルエチル、２－α－ナフチルエチル、１－α－ナフチルイソプロピル、２－α－ナフチルイソプロピル、β－ナフチルメチル、１－β－ナフチル－エチル、２－β－ナフチル－エチル、１－β－ナフチルイソプロピル、２－β－ナフチルイソプロピル、ｐ－メチルベンジル、ｍ－メチルベンジル、ｏ－メチルベンジル、ｐ－クロロベンジル、ｍ－クロロベンジル、ｏ－クロロベンジル、ｐ－ブロモベンジル、ｍ－ブロモベンジル、ｏ－ブロモベンジル、ｐ－ヨードベンジル、ｍ－ヨードベンジル、ｏ－ヨードベンジル、ｐ－ヒドロキシベンジル、ｍ－ヒドロキシベンジル、ｏ－ヒドロキシベンジル、ｐ－アミノベンジル、ｍ－アミノベンジル、ｏ－アミノベンジル、ｐ－ニトロベンジル、ｍ－ニトロベンジル、ｏ－ニトロベンジル、ｐ－シアノベンジル、ｍ－シアノベンジル、ｏ－シアノベンジル、１－ヒドロキシ－２－フェニルイソプロピルおよび１－クロロ－２－フェニルイソプロピルを含む。そのうち、ベンジル、ｐ－シアノベンジル、ｍ－シアノベンジル、ｏ－シアノベンジル、１－フェニルエチル、２－フェニルエチル、１－フェニルイソプロピルおよび２－フェニルイソプロピルであることが好ましい。また、アラルキル基は、置換されていてもよい。
アルキルシリル基とは、本明細書に用いられるように、アルキル基で置換されたシリル基を含む。アルキルシリル基は、炭素原子数３～２０のアルキルシリル基であってもよく、炭素原子数３～１０のアルキルシリル基であることが好ましい。アルキルシリル基の例は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、メチルジエチルシリル、エチルジメチルシリル、トリプロピルシリル、トリブチルシリル、トリイソプロピルシリル、メチルジイソプロピルシリル、ジメチルイソプロピルシリル、トリ－ｔｅｒｔ－ブチルシリコン、トリイソブチルシリル、ジメチル－ｔｅｒｔ－ブチルシリル、およびメチルジ－ｔｅｒｔ－ブチルシリルを含む。また、アルキルシリル基は、置換されていてもよい。
アリールシリル基とは、本明細書に用いられるように、少なくとも１つのアリール基で置換されたシリル基を含む。アリールシリル基は、炭素原子数６～３０のアリールシリル基であってもよく、炭素原子数８～２０のアリールシリル基であることが好ましい。アリールシリル基の例は、トリフェニルシリル、フェニルジビフェニルシリル、ジフェニルビフェニルシリル、フェニルジエチルシリル、ジフェニルエチルシリル、フェニルジメチルシリル、ジフェニルメチルシリル、フェニルジイソプロピルシリル、ジフェニルイソプロピルシリル、ジフェニルブチルシリル、ジフェニルイソブチルシリル、ジフェニル－ｔｅｒｔ－ブチルシリルを含む。また、アリールシリル基は、置換されていてもよい。
アルキルゲルマニウム基とは、本明細書に用いられるように、アルキル基で置換されたゲルマニウム基を含む。アルキルゲルマニウム基は、炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基であってもよく、炭素原子数３～１０のアルキルゲルマニウム基であることが好ましい。アルキルゲルマニウム基の例は、トリメチルゲルマニウム基、トリエチルゲルマニウム基、メチルジエチルゲルマニウム基、エチルジメチルゲルマニウム基、トリプロピルゲルマニウム基、トリブチルゲルマニウム基、トリイソプロピルゲルマニウム基、メチルジイソプロピルゲルマニウム基、ジメチルイソプロピルゲルマニウム基、トリ－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基、トリイソブチルゲルマニウム基、ジメチル－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基、メチルジ－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基を含む。また、アルキルゲルマニウム基は、置換されていてもよい。
アリールゲルマニウム基とは、本明細書に用いられるように、少なくとも１つのアリール基またはヘテロアリール基で置換されたゲルマニウム基を含む。アリールゲルマニウム基は、炭素原子数６～３０のアリール基ゲルマニウム基であってもよく、炭素原子数８～２０のアリールゲルマニウム基であることが好ましい。アリールゲルマニウム基の例は、トリフェニルゲルマニウム基、フェニルジビフェニルゲルマニウム基、ジフェニルビフェニルゲルマニウム基、フェニルジエチルゲルマニウム基、ジフェニルエチルゲルマニウム基、フェニルジメチルゲルマニウム基、ジフェニルメチルゲルマニウム基、フェニルジイソプロピルゲルマニウム基、ジフェニルイソプロピルゲルマニウム基、ジフェニルブチルゲルマニウム基、ジフェニルイソブチルゲルマニウム基、ジフェニル－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基を含む。また、アリールゲルマニウム基は、置換されていてもよい。
アザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェンなどにおける「アザ」とは、対応する芳香族フラグメントにおける１つまたは複数のＣ－Ｈ基が窒素原子に置換されることを指す。例えば、アザトリフェニレンは、ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン、ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン、および環系において２つ以上の窒素を有する他の類似物を含む。当業者であれば、上述したアザ誘導体の他の窒素類似物を容易に想到することができ、且つこれらの類似物は、すべて本明細書に記載される専門用語に含まれるものとして確定される。
本発明において、特に断りのない限り、置換のアルキル基、置換のシクロアルキル基、置換のヘテロアルキル基、置換の複素環基、置換のアラルキル基、置換のアルコキシ基、置換のアリールオキシ基、置換のアルケニル基、置換のアルキニル基、置換のアリール基、置換のヘテロアリール基、置換のアルキルシリル基、置換のアリールシリル基、置換のアルキルゲルマニウム基、置換のアリールゲルマニウム基、置換のアミノ基、置換のアシル基、置換のカルボニル基、置換のカルボキシル基、置換のエステル基、置換のスルフィニル基、置換のスルホニル基、置換のホスフィノ基からなる群のうちのいずれかの用語を使用すると、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、ヘテロシクリル基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルケニル基、アルキニル、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アルキルゲルマニウム基、アリールゲルマニウム基、アミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、スルフィニル基、スルホニル基、およびホスフィノ基のうちのいずれか１つの基が、重水素、ハロゲン、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、非置換の環原子数３～２０の複素環基、非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基およびこれらの組合せから選ばれる１つまたは複数により置換され得ることを意味する。
分子フラグメントについて、置換基または他の形態で他の部分に結合させると記載する場合、フラグメント（例えば、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ジベンゾフラニル基）であるか否か、或いは、分子全体（例えば、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン）であるか否かにより、その名称を確定することができることを理解すべきである。本明細書に用いられるように、置換基の指定、或いはフラグメントの結合の異なる形態は、均等であると認められている。
本明細書で言及される化合物において、水素原子が重水素で一部または全部置換されてもよい。他の原子、例えば炭素および窒素も、それらの他の安定した同位体で置換されてもよい。素子の効率および安定性を向上させるために、化合物において他の安定した同位体の置換が好ましい可能性がある。
本明細書で言及される化合物において、複数置換とは、二重置換を含む、最も多くの使用可能な置換に達するまでの範囲を指す。本明細書で言及される化合物中のある置換基は、複数置換（二重置換、三重置換、四重置換などを含む）を意味すると、その置換基はその結合構造上の複数の利用可能な置換位置に存在してもよいことを意味し、複数の利用可能な置換位置にいずれも存在する当該置換基は、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
本明細書で言及される化合物において、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいように特に限定されない限り、前記化合物における隣り合う置換基は結合して環を形成することができない。本明細書で言及される化合物において、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいことは、隣り合う置換基が結合して環を形成してもよい情況を含むだけでなく、隣り合う置換基が結合して環を形成しない情況を含む。隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよい場合、形成される環は、単環または多環、および脂環、ヘテロ脂環、アリール環、またはヘテロアリール環であってもよい。このような記述において、隣り合う置換基は、同一の原子に結合された置換基、互いに直接結合する炭素原子に結合された置換基、または更に離れた炭素原子に結合された置換基を指してもよい。好ましくは、隣り合う置換基は、同一の炭素原子に結合された置換基および互いに直接結合する炭素原子に結合された置換基を指す。
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、同一の炭素原子に結合された２つの置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
Figure 0007422420000001
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、互いに直接結合する炭素原子に結合された２つ置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
Figure 0007422420000002
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、さらに離れる炭素原子に結合された２つの置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
Figure 0007422420000003
また、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、互いに直接結合する炭素原子に結合された２つ置換基の一方が水素を表す場合に、第２置換基は水素原子が結合された位置に結合されて環を形成することを意味すると認められている。下記式で例示する。
Figure 0007422420000004
本発明の一実施例によれば、
基板と、
基板上に設けられた第１電極と、
第１電極の上に設けられた第２電極と、
第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第１電極は、反射率が高い材料または材料組合せであり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または材料組合せであり、
前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第２有機層の厚さが８０ｎｍ超えであり、
前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと、前記少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
前記第１有機層の一方側が第１電極に直接接触し、前記第１有機層の他方側が第２有機層に直接接触する、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．２５ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、第２有機層は、第３有機層に直接接触する。
本発明の一実施例によれば、前記第１電極は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、ＴｉＮ、および上記材料とＩＴＯおよび／またはＭｏＯｘの組合せからなる群から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、前記第２電極は、ＭｇＡｇ合金、ＭｏＯｘ、Ｙｂ、Ｃａ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、またはこれらの組合せから選ばれる。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２６ｅＶ以下である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２５ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．１ｅＶ以下である。
本発明の一実施例によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は第３有機層と第２電極との間に設けられた電子注入層をさらに含む。
本発明の一実施例によれば、前記電子注入層は、Ｙｂ、Ｌｉｑ、ＬｉＦのうちの１種又は複数種を含む。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機層の厚さが１００ｎｍ以上である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機層の厚さが１２０ｎｍ以上である。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機層の厚さが１２５ｎｍ超えである。
本発明の一実施例によれば、前記第２有機層の厚さが１５０ｎｍ超えである。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率が２×１０－４Ｓ／ｍ超え８×１０－３Ｓ／ｍ未満である。
本発明の一実施例によれば、第１有機材料は、式１で表される構造を有する。
Figure 0007422420000005
 （式１中、
ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ”’、Ｏ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
Ｚ１およびＺ２は、出現毎に同一または異なってＯ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
各々のＲは、同一または異なってもよく、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
式１中、隣り合う置換基は、結合して環を形成していてもよい。）
本発明の一実施例によれば、第２有機材料は、式２で表される構造を有する。
Figure 0007422420000006
 （式２中、
Ｘ１～Ｘ８は、出現毎に同一または異なってＣＲ１またはＮから選ばれ、
Ｌは、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリーレン基、またはこれらの組合せから選ばれ、
Ａｒ１およびＡｒ２は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ｒ１は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
式２中、隣リ合う置換基は、結合して環を形成していてもよい。）
本発明の一実施例によれば、式１中、ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なってＣＲ’’Ｒ”’またはＮＲ’から選ばれ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、好ましくは、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は、少なくとも１つの電子求引性基を有する基である。
本発明の一実施例によれば、式１中、ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なってＯ、ＳまたはＳｅから選ばれ、Ｒのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、好ましくは、Ｒは、いずれも少なくとも１つの電子求引性基を有する基である。
本発明の一実施例によれば、式１中、前記電子求引性基のハメット定数が０．０５以上、好ましくは０．３以上、より好ましくは０．５以上である。
本発明の一実施例によれば、式１中、前記電子求引性基は、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、アザ芳香族環基、およびハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、アザ芳香族環基のうちの１つまたは複数で置換された、炭素原子数１～２０のアルキル基、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、炭素原子数７～３０のアラルキル基、炭素原子数１～２０のアルコキシ基、炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、炭素原子数２～２０のアルケニル基、炭素原子数２～２０のアルキニル基、炭素原子数６～３０のアリール基、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、炭素原子数６～２０のアリールシリル基、並びにこれらの組合せからなる群から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、式１中、前記電子求引性基は、Ｆ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ピリミジン基、トリアジン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、式１中、ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なって下記構造からなる群から選ばれる。
Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、
Figure 0007422420000007
 （Ｒ２は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
好ましくは、Ｒ２は、出現毎に同一または異なってＦ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ペンタフルオロフェニル基、４－シアノテトラフルオロフェニル基、テトラフルオロピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
ＶおよびＷは、出現毎に同一または異なってＣＲｖＲｗ、ＮＲｖ、Ｏ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
Ａｒは、出現毎に同一または異なって、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒｇ、Ｒｈ、ＲｖおよびＲｗは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
Ａは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、前記いずれか１つの構造において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒｇ、Ｒｈ、ＲｖおよびＲｗのうちの１つまたは複数が現れる場合、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒｇ、Ｒｈ、ＲｖおよびＲｗのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、好ましくは、前記少なくとも１つの電子求引性基を有する基は、Ｆ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ペンタフルオロフェニル基、４－シアノテトラフルオロフェニル基、テトラフルオロピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。）
ただし、「＊」は、前記ＸおよびＹ基と、式１におけるデヒドロベンゾビスオキサゾール環、デヒドロベンゾジチアゾール環またはデヒドロベンゾジセレナゾール環との結合箇所を示す。
本発明の一実施例によれば、式１中、ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なって下記構造からなる群から選ばれる。
Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、
Figure 0007422420000008
 （「＊」は、前記ＸおよびＹと、式１におけるデヒドロベンゾビスオキサゾール環、デヒドロベンゾジチアゾール環またはデヒドロベンゾジセレナゾール環との結合箇所を示す。）
本発明の一実施例によれば、式１中、Ｒは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、およびハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基およびホスホノキシ基のうちの１つまたは複数の基で置換された、炭素原子数１～２０のアルキル基、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、炭素原子数１～２０のアルコキシ基、炭素原子数２～２０のアルケニル基、炭素原子数６～３０のアリール基、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、並びにこれらの組合せからなる群から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、式１中、Ｒは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、メチル基、イソプロピル基、ＮＯ２、ＳＯ２ＣＨ３、ＳＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＯＣＨ３、ジフェニルメチルシリル基、フェニル基、メトキシフェニル基、ｐ－メチルフェニル基、２，６－ジイソプロピルフェニル基、ビフェニル基、ポリフルオロフェニル基、ジフルオロピリジル基、ニトロフェニル基、ジメチルチアゾール基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたビニル基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つで置換されたエチニル基、ジメチルホスホノキシ基、ジフェニルホスホノキシ基、Ｆ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、トリフルオロメチルフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビス（トリフルオロメチル）フェニル基、ビス（トリフルオロメトキシ）フェニル基、４－シアノテトラフルオロフェニル基、Ｆ、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたフェニル基またはビフェニル基、テトラフルオロピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、ジフェニルボラニル基、オキサボランアントリル基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、式１中、ＸおよびＹは、
Figure 0007422420000009
 である。
本発明の一実施例によれば、式１中、Ｒは、出現毎に同一または異なって下記構造からなる群から選ばれる。
Figure 0007422420000010
Figure 0007422420000011
 （
Figure 0007422420000012
 は、前記Ｒ基と、式１におけるデヒドロベンゾビスオキサゾール環、デヒドロベンゾジチアゾール環またはデヒドロベンゾジセレナゾール環との結合箇所を示す。）
本発明の一実施例によれば、式１で表される化合物において、２つのＲは、同一である。
本発明の一実施例によれば、前記式１化合物は、式３で表される構造を有する。
Figure 0007422420000013
 （式３における２つのＺの構造が同一であり、２つのＲの構造が同一または異なり、前記Ｚ、Ｘ、Ｙ、Ｒは、それぞれ対応して下記表に示される原子または基から選ばれ、
式３で表される構造を有する化合物は、下記化合物からなる群から選ばれる。）
Figure 0007422420000014
Figure 0007422420000015
Figure 0007422420000016
Figure 0007422420000017
Figure 0007422420000018
Figure 0007422420000019
Figure 0007422420000020
Figure 0007422420000021
Figure 0007422420000022
Figure 0007422420000023
Figure 0007422420000024
Figure 0007422420000025
Figure 0007422420000026
Figure 0007422420000027
本発明の一実施例によれば、式２中、Ｌは、置換または非置換のフェニレン基、置換または非置換のビフェニレン基、置換または非置換のテルフェニレン基、置換または非置換のナフチレン基、置換または非置換のフルオレニレン基、置換または非置換のシリコフルオレニレン基、置換または非置換のカルバゾリリデン基、置換または非置換のジベンゾフラン基、置換または非置換のジベンゾチエニレン基、置換または非置換のジベンゾセレノフェン基、置換または非置換のフェナントリレン基、置換または非置換のトリフェニレニレン基、置換または非置換のピリジレン基、置換または非置換のスピロビフルオレン基、置換または非置換のアントラセン基、置換または非置換のピレン基、またはこれらの組合せから選ばれ、好ましくは、Ｌは、置換または非置換のフェニレン基、または置換または非置換のビフェニレン基から選ばれ、より好ましくは、Ｌは、フェニレン基またはビフェニレン基である。
本発明の一実施例によれば、式２中、Ｒ１は、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、好ましくは、Ｒ１は、水素、重水素、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、式２中、Ａｒ１およびＡｒ２は、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のヘテロアリール基から選ばれ、好ましくは、Ａｒ１およびＡｒ２は、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、ナフチル基、フルオレン基、ジベンゾチエニル基、スピロビフルオレン基、ピリジン基またはピリミジン基から選ばれる。
本発明の一実施例によれば、前記式２で表される構造を有する化合物は、以下の化合物からなる群から選ばれる。
Figure 0007422420000028
Figure 0007422420000029
Figure 0007422420000030
Figure 0007422420000031
Figure 0007422420000032
Figure 0007422420000033
本発明の一実施例によれば、上述したいずれか１つの実施例に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子を含む、表示コンポーネントがさらに開示される。
本発明の他の実施例によれば、
基板と、
基板上に設けられた第１電極と、
第１電極の上に設けられた第２電極と、
第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記第１電極は、反射率が高い材料または材料組合せであり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または材料組合せであり、
前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第１厚さを有し、
前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子は、同等の電流密度下での電圧が、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧の１１０％を上回らず、そのうち、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構造は、下記相違点１）～３）以外、第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、
相違点１）は、前記第１有機層が、第１有機材料、および、第２有機材料とは異なる第３有機材料を含有することであり、
相違点２）は、前記第２有機層が、第３有機材料からなることであり、
相違点３）は、前記第２有機層と第３有機層との間に、第２有機材料からなる第４有機層が含まれることであり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層と第４有機層の合計厚さが第１有機エレクトロルミネッセンス素子における第１厚さの９０％～１１０％である、第１有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子は、同等の電流密度下での電圧が第２有機エレクトロルミネッセンス素子を上回らない。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが第２有機エレクトロルミネッセンス素子における第３有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルよりも小さい。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．２５ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、述第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２ｅＶ未満である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．１ｅＶ以下である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層の厚さが８０ｎｍ超えである。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層の厚さが１２５ｎｍ超えである。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層の厚さが１００ｎｍ以上である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層の厚さが１２０ｎｍ以上である。
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層の厚さが１５０ｎｍ超えである。
本発明の一実施例によれば、上述したいずれか１つの実施例に記載された第１有機エレクトロルミネッセンス素子を含む表示コンポーネントがさらに開示される。
図１は、典型的なトップエミッションＯＬＥＤ素子の構造図を示す。そのうち、ＯＬＥＤ素子１００には、陽極層１０１、正孔注入層（ＨＩＬ）１０２、正孔輸送層（ＨＴＬ）１０３、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）１０４、発光層（ＥＭＬ）１０５、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）１０６、電子輸送層（ＥＴＬ）１０７、電子注入層（ＥＩＬ）１０８、陰極層１０９、およびキャッピング層１１０が含まれる。そのうち、陽極層１０１は、反射率が高い材料または材料組合せであり、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、ＴｉＮ、および上記材料とＩＴＯおよび／またはＭｏＯｘ（酸化モリブデン）の組合せを含むがそれに限定されず、反射率が５０％超え、好ましくは、８０％超え、より好ましくは、９０％超えである。陰極層１０９は、半透明または透明の導電材料であり、ＭｇＡｇ合金、ＭｏＯｘ、Ｙｂ、Ｃａ、ＩＴＯ、ＩＺＯまたはこれらの組合せを含むがそれに限定されず、その透明度が一般的に３０％超え、好ましくは５０％超えである。電子輸送層１０７は、単層Ｙｂであってもよい。発光層１０５は、通常、少なくとも１つのホスト材料および少なくとも１つの発光材料をさらに含有してもよいし、正孔ブロッキング層１０６は、選択可能な層である。励起子がＥＢＬおよびＥＭＬインタフェースにおいてクエンチイングすることないことを確保するために、ＥＢＬ材料の三重項のエネルギーレベルがＥＭＬにおけるホスト材料の三重項を上回ることを確保する必要がある。正孔注入層１０２は、単一材料の層であってもよく、たとえばＨＡＴＣＮがよく用いられる。正孔注入層１０２は、正孔輸送材料に一定の比率のｐ型導電ドープ材料がドーピングされたものであってもよく、一般的にドーピング比率が５％を上回らず、１％～３％が良よく用いられる。このようなｐ型導電材料がドーピングされた正孔注入層は、通常、単一材料の層に対して、より低い電圧を有するため、広く用いられる。よく用いられる正孔輸送層材料、たとえば表１における化合物ＨＴ１は、ＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．０９ｅＶであり、よく用いられる陽極層のＩＴＯ仕事関数が－４．８ｅＶに近づき、陽極層からの正孔の効果的な注入を確保することができる。しかしながら、大部分の発光層におけるホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルは、正孔輸送層材料よりも遥かに深く、一般的に－５．３ｅＶ～－５．６ｅＶであるので（たとえば、表１における化合物ＲＨ１およびＲＨ２）、正孔が輸送層から発光層に進入する時に相対的に高い障壁を出会うことを引き起こす。正孔輸送材料のＨＯＭＯエネルギーレベルもホスト材料のエネルギーレベルに近づくことができれば、正孔が発光層に輸送される前に、障壁が減少し、さらに消失する。しかしながら、深すぎるＨＯＭＯエネルギーレベルにより、正孔の陽極層からの注入が困難となり、オーミック接触が悪くなり、電圧が向上する。研究から分かるように、エネルギーレベルの深い正孔注入層材料にｐ型導電ドープ材料をドーピングすることにより、この現象を緩和することができるが、よく用いられるｐ型導電ドープ材料、たとえば表２における化合物ＨＴのＬＵＭＯエネルギーレベルが僅かに－５．０４ｅＶである。そのため、本願の発明者は、それがエネルギーレベルの深い正孔輸送材料とよいドーピング効果を形成することができず、よりよい整合のために、ｐ型導電ドープ材料のＬＵＭＯエネルギーレベルもより深い必要があることを発見した。
本発明では、すべての化合物に対しては、いずれもサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）により化合物の電気化学的性質が測定された。測定方法は、武漢科思特計器有限公司製の型番ＣｏｒｒＴｅｓｔＣＳ１２０の電気化学的ステーションが用いられると共に、プラチナディスク電極を作業電極、Ａｇ／ＡｇＮＯ３電極を参照電極、プラチナワイヤ電極を補助電極とする３電極作業体系が用いられた。無水ＤＣＭを溶剤、０．１ｍｏｌ／Ｌのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを支持電解質として、測定待ち化合物を１０－３ｍｏｌ／Ｌの溶液に調製し、テスト前に、溶液に窒素ガスを１０ｍｉｎ導入して酸素を除去した。計器のパラメータ設定は、以下の通りである。走査速度１００ｍＶ／ｓ、電位間隔０．５ｍＶ、テストウィンドウ－１Ｖ～１Ｖ。表１には、上記テスト方法で測定された一部の正孔輸送材料ＨＴＭと一部のホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが示され、表２には、上記テスト方法で測定された一部のＰＤ材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが示される。
Figure 0007422420000034
Figure 0007422420000035
化合物ＨＴ１、Ｈ－１７６、化合物７０、化合物７２、化合物５６、化合物ＨＴ、化合物ＲＨ１、化合物ＲＨ２、および化合物ＢＨの構造式は、以下の通りである。
Figure 0007422420000036
ＨＴＭおよびＰＤ材料のエネルギーレベルに整合することは、効果的な正孔注入を確保するための最初のステップであるが、ＰＤ材料のドーピング比率も正孔注入能力に影響を与えることがある。我々は、正孔注入層の導電率を測定することにより、その正孔注入能力を定量分析した。通常、一定の範囲内に、ＰＤドーピング比率が高いほど、導電率が高くなる、すなわち正孔注入能力が強くなった。導電率が低すぎると、正孔注入が不十分であるので、電圧が向上することを引き起こし、ＥＭＬにおける複合領域が陽極に向かって移動するので、耐用年数が低下することを引き起こす可能性もある。逆に言えば、導電率が高すぎると、正孔注入が過剰であるので、効率が低下することを引き起こす可能性があり、特に電子不足体系において極めて顕著である。それと同時に、表示分野においてＨＩＬの導電率が高すぎると、画素間横方向クロストークの問題をもたらす可能性がある。そのため、ＨＩＬの導電率が一定の範囲、たとえば１×１０－４～１×１０－２Ｓ／ｍにあるべきであり、２×１０－４～８×１０－３Ｓ／ｍが好ましい。
導電率の測定方法は以下の通りである。真空度１０－６Ｔｏｒｒ、一定のドーピング比率で（表２において、ＰＤ材料が３％、２％および１％の重量比で表１におけるＨＴＭにドーピングされる）、測定待ちサンプルＨＴＭおよびＰＤ材料を、共蒸着により、アルミニウム電極が予め配置されたテスト基板に堆積し、厚さ１００ｎｍ、長さ６ｍｍ、幅１ｍｍのテスト待ち領域を形成した。電極に電圧を印加して電流を測定する方法により、該領域の抵抗値を得た。さらに、オームの法則および幾何学的寸法に基づき、膜層の導電率を算出した。注意すべきことに、ＨＴＭおよびＰＤ材料が変化しない、すなわちそのエネルギーレベル差が変化しない場合でも、ドーピング比率を調節することにより、一定の程度で正孔注入能力を調節することができる。一方、ＨＴＭとＰＤ材料とのエネルギーレベル差の違いが大き過ぎると、ドーピング比率による正孔注入能力の調節が限られている。表３には、上記導電率のテスト方法で測定された一部のＨＴＭと異なる比率のＰＤを組み合わせた導電率の測定結果が示される。
Figure 0007422420000037
図２は、簡素化したトップエミッション素子の構造模式図である。そのうち、ＯＬＥＤ素子２００には、陽極層２０１、正孔注入層（ＨＩＬ）２０２、正孔輸送層（ＨＴＬ）２０３、発光層（ＥＭＬ）２０４、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）２０５、電子輸送層（ＥＴＬ）２０６、電子注入層（ＥＩＬ）２０７、陰極層２０８、および被覆層２０９が含まれる。同様に、発光層２０４は、通常、少なくとも１つのホスト材料および少なくとも１つの発光材料をさらに含有し、正孔ブロッキング層２０５は、選択可能な層である。正孔輸送層２０３の厚さは、通常のトップエミッション素子におけるＨＩＬとＥＭＬとの間に介在するすべての膜層の厚さの合計に相当すべきであるが、マイクロキャビティ効果に基づいて微細調整してもよく、一般的に８０ｎｍ超え、好ましくは、１２５ｎｍ超え、より好ましくは、１５０ｎｍ超えである。上記簡素化したトップエミッション素子の構造において、ＨＴＬ層の膜厚が増加し、発光層に達した正孔の量が低下し、複合領域が陽極に向かって移動することがある。簡素化したトップエミッション素子の構造において、ＥＢＬがないので、励起子がＨＴＬおよびＥＭＬインタフェースにおいてクエンチイングすることがないことを確保するように、ＥＭＬに直接接触したＨＴＬにおけるＨＴＭの三重項のエネルギーレベルがＥＭＬにおけるホスト材料の三重項を上回ることを確保する必要がある。図２に示す簡素化したトップエミッションＯＬＥＤ素子２００において、正孔輸送層２０３に用いられた正孔輸送材料ＨＴＭは、深いＨＯＭＯエネルギーレベルを有し、そのＨＯＭＯエネルギーレベルと発光層２０４における少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満、好ましくは、０．２５ｅＶ未満、より好ましくは、０．２ｅＶ未満である。小さいエネルギーレベル差により、正孔がＥＭＬに進入する際の障壁を低下させ、電圧を効果的に低下させることができ、特に、トップエミッション素子において、それにより厚すぎるＨＴＭによる電圧の向上を相殺することができる。表１における各材料のＨＯＭＯエネルギーレベルを参照しながら、表４には、表１におけるＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルとホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差、および表２におけるＰＤ材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差であるＨＯＭＯＨＴＭ－ＨＯＭＯＲＨ、およびＬＵＭＯＰＤ－ＨＯＭＯＨＴＭが示される。これから分かるように、正孔輸送材料化合物Ｈ－１７６と、ホスト材料ＲＨ１およびＲＨ２とのエネルギーレベル差は、それぞれ０．１２および０．０９ｅＶであり、いずれも０．２７ｅＶ未満である。良好な正孔注入を確保するために、ＨＴＭとＰＤ材料のエネルギーレベルも整合する必要があり、すなわち（ＬＵＭＯＰＤ－ＨＯＭＯＨＴＭ）が０．２３ｅＶ未満、好ましくは、０．２ｅＶ未満、より好ましくは、０．１ｅＶ未満である。特に、化合物Ｈ－１７６のような深いＨＯＭＯエネルギーレベルを有するＨＴＭ材料に対して、同様に深いＬＵＭＯエネルギーレベルを有するＰＤ材料、たとえば化合物７０を組み合わせることにより、より効果的な正孔注入を実現することができる。表４に示すように、そのエネルギーレベル差が０．１ｅＶである。
Figure 0007422420000038
素子の実施例
以下、下記実施例を参照しながら、本発明についてさらに詳しく説明する。下記実施例に用いられる化合物は、当業者により容易に取得可能であるため、その合成方法をここで繰り返し説明しない。たとえば、全文援用により組み込まれた中国特許出願ＣＮ１１２７４５３３３Ａから見つけ出すことができる。明らかに、下記実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではない。当業者であれば、下記実施例に基づき、改良によって発明の他の実施例を取得することができる。
実施例１：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
まず、予め図形化されたインジウムスズ酸化物ＩＴＯ７５Å／Ａｇ１５００Å／ＩＴＯ１５０Åを有する厚さ０．７ｍｍのガラス基板を陽極２０１として用い、ここでＡｇの上に蒸着した１５０ÅＩＴＯが正孔注入機能を果たした。その後、基板をグローブボックスで乾燥させて水分を除去し、ホルダに取り付けて真空室に置いた。以下、指定された有機層に対して、真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１－１０Å／ｓの速度でホット真空蒸着によって順に陽極層上に蒸着を行った。まず、化合物Ｈ－１７６および化合物７０を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）２０２として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１９００Å）２０３として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用いた。次に、正孔輸送層上に化合物ＲＨ１および化合物ＲＤを共蒸着して発光層（ＥＭＬ、９８：２、４００Å）２０４として用い、化合物ＨＢを蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ、５０Å）２０５として用い、化合物ＥＴおよびＬｉｑを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ、４０：６０、３５０Å）２０６として用い、厚さ１０Åの金属Ｙｂを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）２０７として用い、金属銀（Ａｇ）およびマグネシウム（Ｍｇ）を共蒸着して陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ、９：１、１４０Å）２０８として用いた。最後、６５０Åの材料ＣＰＬを蒸着して被覆層（ＣＰＬ材料は、６２０ｎｍにおける屈折率が約１．６８の材料であり、前記屈折率は、北京量拓テック有限公司製の型番ＥＳ０１のエリプソメーターにより、シリコンウェーハ上に蒸着された厚さ３０ｎｍのＣＰＬ材料をテストした）２０９として用いた。そして、該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
比較例１－１：図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子１００が製造される。
化合物ＨＴ１および化合物７０を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）１０２として用い、化合物ＨＴ１を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１２００Å）１０３として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ、７００Å）１０４として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用いる以外、実施例１の製造方法と同様である。
比較例１－２：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
化合物Ｈ－１７６および化合物ＨＴを共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）２０２として用いる以外、実施例１の製造方法と同様である。
詳細の素子の層構造および厚さを表５に示す。用いられる材料が１種超えの層は、前記重量比で異なる化合物をドーピングすることにより得られる。
Figure 0007422420000039
化合物ＲＤ、ＨＢ、ＥＴおよびＬｉｑの構造式は、以下のように示される。
Figure 0007422420000040
表６は、実施例１および比較例１－１～１－２における素子の性能を纏める。そのうち、色座標、電圧、および電流効率は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で測定されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９７）は、８０ｍＡ／ｃｍ２の駆動下で輝度が初期輝度の９７％に減衰した実際測定時間である。
Figure 0007422420000041
実施例１の素子において、ＬＵＭＯエネルギーレベル－５．１７ｅＶの化合物７０をｐ型導電ドープ材料として用いて、ＨＯＭＯエネルギーレベル－５．２７ｅＶの化合物Ｈ－１７６にドーピングして正孔注入層材料として用いた。表４から分かるように、ＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルとＰＤのＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．１ｅＶである。２％のドーピング条件下で、表３から分かるように、その導電率が４．６×１０－４Ｓ／ｍである。該導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超えであると、正孔の陽極から有機層への注入が良好であることが説明されている。注意すべきことに、表３から分かるように、化合物７０のドーピング比率を、たとえば１％低下させることにより、導電率を低下させることができる。逆に言えば、化合物７０のドーピング比率を３％に向上させることにより、導電率を向上させることができる。比較例１－１は、業界でよく用いられる赤色光素子の構造であり、素子のデータから分かるように、業界内の高い赤色光素子の性能に達した。比較例１－１に比較して、顔色を確保した上で、実施例１における効率および耐用年数がやや向上し、且つ電圧が０．４Ｖ低下した。表３から分かるように、比較例１－１に用いられるＨＩＬ層の導電率が４０．４×１０－４Ｓ／ｍであり、この導電率の正孔注入が実施例１よりも優れているが、比較例１－１における電圧が実施例１よりも高い。表４から分かるように、実施例１におけるＨＩＬは、ＨＴＭ（すなわち、Ｈ－１７６）と赤色光ホスト材料ＲＨ１とのＨＯＭＯエネルギーレベル差が０．１２ｅＶであり、比較例１－１におけるＨＩＬは、ＨＴＭがＨＴ１であり、ＲＨ１とのＨＯＭＯエネルギーレベル差が０．３０ｅＶである。ＨＴＭと発光層におけるホスト材料とのＨＯＭＯエネルギーレベル差の低下は、素子電圧に支配的な影響を及ぼすことが説明されている。次に、機能層の数の低減により、インタフェースによる欠陥の数を低減させることができ、電圧の低下にも役立っている。
比較例１－２における正孔注入層は、化合物ＨＴをｐ型ドープ材料として用い、Ｈ－１７６をＨＴＭとして用いた。表３から分かるように、導電率が１×１０－４Ｓ／ｍであり、実施例１を下回った。これから分かるように、その正孔注入能力が実施例１に及ばなかった。同様に、エネルギーレベル差にも反映されてもよい。比較例１－２は、ＬＵＭＯエネルギーレベル－５．０４ｅＶの化合物ＨＴをｐ型導電ドープ材料として用い、ＨＯＭＯエネルギーレベル－５．２７ｅＶの化合物Ｈ－１７６にドーピングして正孔注入層材料として用いた。表４から分かるように、ＨＴＭのＨＯＭＯとＰＤのＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶであり、実施例１における０．１ｅＶを上回るので、同様なドーピング比率で正孔注入能力が実施例１に及ばないことを引き起こした。そのため、比較例１－２における電圧が８．５Ｖに達し、電流効率がほぼ実施例１と同様であることを維持可能であるが、耐用年数が４５％低下した。ここでは、比較例１－２および実施例１におけるＨＴＭ（すなわち、Ｈ－１７６）と赤色光ホスト材料ＲＨ１とのＨＯＭＯエネルギーレベル差は、いずれも０．１２ｅＶである。相違点は、同じドーピング濃度下で、正孔注入層の導電率が異なるのみにある。
上記実施例と比較例との比較から分かるように、ＨＴＭと発光層におけるホスト材料とのＨＯＭＯエネルギーレベル差、および正孔注入層の導電率は、素子の性能、特に素子の電圧および耐用年数に対して重要な役割を担っている。本願における導電率およびエネルギーレベル差を同時に満たした実施例１は、ＣＩＥおよび効率がほぼ変化しないままで、素子の電圧を低下させ、素子の耐用年数を向上させることができる。
実施例２：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
化合物ＲＨ２および化合物ＲＤを共蒸着して発光層（ＥＭＬ、９８：２、４００Å）２０４として用いる以外、実施例１の製造方法と同様である。
比較例２－１：図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子１００が製造される。
化合物ＲＨ２および化合物ＲＤを共蒸着して発光層（ＥＭＬ、９８：２、４００Å）１０５として用いる以外、比較例１－１の製造方法と同様である。
比較例２－２：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
化合物Ｈ－１７６および化合物ＨＴを共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）２０２として用いる以外、実施例２の製造方法と同様である。
詳細の素子の層構造および厚さを表７に示す。用いられる材料が１種超えの層は、前記重量比で異なる化合物をドーピングすることにより得られる。
Figure 0007422420000042
表８は、実施例２および比較例２－１～２－２における素子の性能を纏める。そのうち、色座標、電圧、および電流効率は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で測定されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９７）は、８０ｍＡ／ｃｍ２の駆動下で輝度が初期輝度の９７％に減衰した実際測定時間である。
Figure 0007422420000043
実施例２における素子は、正孔注入層が実施例１と同様であり、正孔の陽極から有機層への注入が良好である。そのうち、比較例２－１は、業界でよく用いられる赤色光素子の構造である。素子のデータから分かるように、業界内の高い赤色光素子の性能に達した。比較例２－１に比較して、顔色を確保した上で、実施例２における電圧が０．５Ｖ低下し、耐用年数が２７％向上しながら、素子の効率が相当することを維持した。実施例２におけるＨＴＭ（すなわちＨ－１７６）と赤色光ホスト材料ＲＨ２とのＨＯＭＯエネルギーレベル差の絶対値が０．０９ｅＶであり、比較例２－１において、該差が０．２７ｅＶであるからである。より小さい障壁により、電圧が低下し、さらに正孔が効果的に発光層に輸送されることを確保することができる。
比較例１－２に類似し、比較例２－２における正孔注入層は、化合物ＨＴをｐ型ドープ材料として用い、Ｈ－１７６をＨＴＭとして用いた。表３から分かるように、その導電率が１×１０－４Ｓ／ｍであり、実施例２を下回った。これから分かるように、その正孔注入能力が実施例２に及ばなかった。同様に、エネルギーレベル差にも反映されてもよい。比較例２－２は、ＬＵＭＯエネルギーレベル－５．０４ｅＶの化合物ＨＴをｐ型導電ドープ材料として用いて、ＨＯＭＯエネルギーレベル－５．２７ｅＶの化合物Ｈ－１７６をドーピングして正孔注入層材料として用いた。表４から分かるように、ＰＤのＬＵＭＯエネルギーレベルとＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶであり、実施例２における０．１ｅＶを上回った。そのため、比較例２－２は、電圧が７．３Ｖに達し、電流効率がほぼ実施例２と同様であることを維持可能であるが、実施例２における耐用年数に対して大幅に４４％低下した。ここでは、比較例２－２および実施例２におけるＨＴＭ（すなわちＨ－１７６）と赤色光ホスト材料ＲＨ２とのＨＯＭＯエネルギーレベル差の絶対値は、いずれも０．０９ｅＶである。相違点は、正孔注入層の導電率が異なるのみにある。
上記実施例と比較例との比較から分かるように、ＨＴＭと発光層におけるホスト材料とのＨＯＭＯエネルギーレベル差、および正孔注入層の導電率は、素子の性能、特に素子の電圧および耐用年数に対して重要な役割を担っている。本願における導電率およびエネルギーレベル差を同時に満たした実施例２は、ＣＩＥおよび効率がほぼ変化しないままで、素子の電圧を低下させ、素子の耐用年数を向上させることができる。
実施例３－１：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
まず、予め図形化されたインジウムスズ酸化物ＩＴＯ７５Å／Ａｇ１５００Å／ＩＴＯ１５０Åを有する厚さ０．７ｍｍのガラス基板を陽極２０１として用いた。ここでは、Ａｇの上に蒸着した１５０ÅＩＴＯが正孔注入機能を果たした。その後、基板をグローブボックスで乾燥させて水分を除去し、ホルダに取り付けて真空室に置いた。以下、指定された有機層に対して、真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空蒸着によって順に陽極層上に蒸着を行った。まず、化合物Ｈ－１７６および化合物７０を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）２０２として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１２１０Å）２０３として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用いた。次に、正孔輸送層上に化合物ＢＨおよび化合物ＢＤを共蒸着して発光層（ＥＭＬ、９８：２、２００Å）２０４として用い、化合物ＨＢ２を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ、５０Å）２０５として用い、化合物ＥＴおよびＬｉｑを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ、４０：６０、３００Å）２０６として用い、厚さ１０Åの金属Ｙｂを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）２０７として用い、金属銀（Ａｇ）およびマグネシウム（Ｍｇ）を共蒸着して陰極（Ｃａｔｈｏｄｅ、９：１、１４０Å）２０８として用いた。最後、６５０Åの材料ＣＰＬを蒸着して被覆層（ＣＰＬ材料は、６２０ｎｍにおける屈折率が約１．６８の材料であり、前記屈折率は、北京量拓テック有限公司製の型番ＥＳ０１のエリプソメーターにより、シリコンウェーハ上に蒸着された厚さ３０ｎｍのＣＰＬ材料をテストした）２０９として用いた。そして、該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
実施例３－２：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
化合物Ｈ－１７６および化合物７２を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９６：４、１００Å）として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１２１０Å）として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用いる以外、実施例３－１の製造方法と同様である。
比較例３－１：図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子１００が製造される。
化合物ＨＴ１および化合物７０を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）１０２として用い、化合物ＨＴ１を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１１６０Å）として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ、５０Å）１０４として用いる以外、実施例３－１の製造方法と同様である。
比較例３－２：図２に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子２００が製造される。
化合物Ｈ－１７６および化合物ＨＴを共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）として用いる以外、実施例３－１の製造方法と同様である。
比較例３－３：図１に示すように、有機エレクトロルミネッセンス素子１００が製造される。
化合物ＨＴ１および化合物７２を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ、９８：２、１００Å）として用い、化合物ＨＴ１を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ、１１６０Å）として用いながら、マイクロキャビティ長調節層として用い、化合物Ｈ－１７６を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ、５０Å）として用いる以外、実施例３－２の製造方法と同様である。
詳細の素子の層構造および厚さを表９に示す。用いられる材料が１種超えの層は、前記重量比で異なる化合物をドーピングすることにより得られる。
Figure 0007422420000044
素子に新たに用いられる材料の構造は、以下のように示される。
Figure 0007422420000045
Figure 0007422420000046
なお、業界内で熟知されているように、表示パネルにおいて、青色光素子の効率は、業界で、一般的にその顔色の要素を考慮する必要があり、すなわちＣＥ／ＣＩＥｙが用いられた。
実施例３－１における素子は、正孔注入層が実施例１および２と同様であり、正孔の陽極から有機層への注入が良好である。そのうち、比較例３－１は、業界でよく用いられる青色光素子の構造である。比較例３－１に対して、顔色が同様であることを確保した上で、実施例３－１における耐用年数が４倍向上し、効率ＣＥ／ＣＩＥｙが１５７から１７１に向上し、すなわち９％向上し、その電圧が０．２Ｖ向上したが、綜合性能から見れば、実施例３－１は、比較例３－１よりもより優れている。なお、実施例３－１におけるＨＴＭ（すなわちＨ－１７６）と青色光ホスト材料ＢＨとのＨＯＭＯエネルギーレベル差の絶対値が０．２６ｅＶであり、比較例３－１において、該差が０．４４ｅＶである。比較例３－１において、正孔が直接的にＨＴＬからＥＭＬに進入する際に高い障壁を出会うと、よく用いられる商用の素子の構造を用いる（素子においてＥＢＬ層が追加される）ことにより、障壁の緩衝を行った。該ＥＢＬ層がない素子において、電圧が比較例３－１における電圧に対して少なくとも０．５Ｖ以上高くなり、効率および耐用年数が大幅に低下した。実施例３－１において、素子の効率および耐用年数が大幅に向上しながら、電圧が比較例３－１に相当し、僅かに０．２Ｖ向上した。実施例３－１における素子は、正孔が効果的に発光層に輸送されることを確保可能であることが説明されている。
比較例１－２および２－２に類似し、比較例３－２における正孔注入層は、化合物ＨＴをｐ型ドープ材料として用いて、Ｈ－１７６をＨＴＭとして用いた。表３から分かるように、その導電率が１×１０－４Ｓ／ｍであり、実施例３－１を下回った。これから分かるように、その正孔注入能力が実施例３－１ に及ばなかった。同様に、エネルギーレベル差にも反映されてもよい。比較例３－２は、ＬＵＭＯエネルギーレベル－５．０４ｅＶの化合物ＨＴをｐ型導電ドープ材料として用いて、ＨＯＭＯエネルギーレベル－５．２７ｅＶの化合物Ｈ－１７６にドーピングして正孔注入層材料として用いた。表４から分かるように、ＰＤのＬＵＭＯエネルギーレベルとＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶであり、実施例３－１における０．１ｅＶを上回った。そのため、比較例３－２における電圧が６．５Ｖに達し、効率ＣＥ／ＣＩＥｙが僅かに１６３であり、耐用年数が僅かに２ｈである。これに対して、実施例３－１における電圧が２．４Ｖ低下し、効率ＣＥ／ＣＩＥｙが５％向上し、耐用年数が２４倍向上した。ここでは、比較例３－２および実施例３－１におけるＨＴＭ（すなわちＨ－１７６）と青色光ホスト材料ＢＨとのＨＯＭＯエネルギーレベル差の絶対値は、いずれも０．２６ｅＶである。相違点は、正孔注入層の導電率が異なるのみにある。
実施例３－２は、実施例３－１を基に、主に化合物７２でＨＩＬ層のＰＤ材料を代替し、同じ青色光素子において、実施例３－１と同様に優れた素子の性能を取得することができる。実施例３－１と比較例３－１との比較に類似し、実施例３－２は、比較例３－３に対して、その効率ＣＥ／ＣＩＥｙおよび耐用年数にいずれも大きな優位が存在し、比較例３－３もよく用いられる商用の素子の構造を用いた。実施例３－２は、素子の効率および耐用年数が大幅に向上しながら、電圧が比較例３－３に相当し、僅かに０．２Ｖ向上した。実施例３－２における素子は、正孔が効果的に発光層に輸送されることを確保可能であることが説明されている。
上記実施例と比較例との比較から分かるように、ＨＴＭと発光層におけるホスト材料とのＨＯＭＯエネルギーレベル差、および正孔注入層の導電率は、素子の性能、特に素子の電圧、効率および耐用年数に対して重要な役割を担っている。本願における導電率およびエネルギーレベル差を同時に満たした実施例３－１～３－２は、ＣＩＥおよび効率がほぼ変化しないままで、さらに効率を向上させ、素子の耐用年数を向上させることができる。
要するに、本願に係るトップエミッションを有する有機エレクトロルミネッセンス素子は、ＨＩＬ層の導電率や、ＨＴＭと発光層におけるホスト材料とのエネルギーレベル差などの有機機能層の電気的性質を組み合わせて最適化することにより、良好な素子の性能、特に素子の電圧の低下および耐用年数の向上を取得することができる。
ここで記載される各種の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではないことを理解すべきである。そのため、当業者にとって、保護しようとする本発明は、本明細書に記載される具体的な実施例および好ましい実施例の変形を含むことが自明である。本発明の構想を逸脱しない前提で、本明細書に記載される材料および構造の多くは、他の材料および構造で代替することができる。本発明がなぜ機能するかについての様々な理論は、限定的ではないことを理解すべきである。

Claims (21)

  1. 基板と、
    基板上に設けられた第１電極と、
    第１電極の上に設けられた第２電極と、
    第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記第１電極は、反射率が高い材料または反射率が高い材料組成物であり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または半透明または透明な材料組成物であり、
    前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
    前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
    前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第２有機層の厚さが１２０ｎｍ以上であり、
    前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
    前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．２５ｅＶ未満であり、
    前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと、前記少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶ未満であり、
    前記第１有機層の一方側が第１電極に直接接触し、前記第１有機層の他方側が第２有機層に直接接触し、前記第２有機層は、第３有機層に直接接触する、有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満であり、且つ前記第１有機層における前記第１有機材料の重量ドーピング割合が５％を上回らない、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 前記第１電極は、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｎｉ、ＴｉＮ、および上記材料とＩＴＯおよび／またはＭｏＯｘの組成物からなる群から選ばれる、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 前記第２電極は、ＭｇＡｇ合金、ＭｏＯｘ、Ｙｂ、Ｃａ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、またはこれらの組合せから選ばれる、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２５ｅＶ未満である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２ｅＶ未満である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．１ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 第３有機層と第２電極との間に設けられた電子注入層をさらに含む、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 前記電子注入層は、Ｙｂ、Ｌｉｑ、ＬｉＦのうちの１種又は複数種を含む、請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 前記第２有機層の厚さが１２５ｎｍ超えである、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 第２有機層の厚さが１５０ｎｍ超えである、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 前記第１有機層の導電率が２×１０－４Ｓ／ｍ超え８×１０－３Ｓ／ｍ未満である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 前記第１有機材料は、式１で表される構造を有する、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    （式１中、
    ＸおよびＹは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ”’、Ｏ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
    Ｚ１およびＺ２は、出現毎に同一または異なってＯ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
    Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
    各々のＲは、同一または異なってもよく、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”およびＲ”’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
    式１中、隣り合う置換基は、結合して環を形成していてもよい。）
  14. 前記第２有機材料は、式２で表される構造を有する、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    （式２中、
    Ｘ１～Ｘ８は、出現毎に同一または異なってＣＲ１またはＮから選ばれ、
    Ｌは、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリーレン基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリーレン基、またはこれらの組合せから選ばれ、
    Ａｒ１およびＡｒ２は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
    Ｒ１は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。）
  15. 基板と、
    基板上に設けられた第１電極と、
    第１電極の上に設けられた第２電極と、
    第１電極と第２電極との間に設けられた有機層と、を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記第１電極は、反射率が高い材料または反射率が高い材料を含む組合せであり、前記第２電極は、半透明または透明な材料または半透明または透明な材料を含む組合せであり、
    前記有機層は、第１有機層、第２有機層および第３有機層を含み、
    前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含有し、
    前記第２有機層は、第２有機材料からなり、且つ第１厚さを有し、第２有機層の厚さが１２０ｎｍ以上であり、
    前記第３有機層は、発光層であり、少なくとも１つの発光材料および少なくとも１つのホスト材料を含有し、
    前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．２５ｅＶ未満であり、
    前記第１有機層の導電率が１×１０－４Ｓ／ｍ超え１×１０－２Ｓ／ｍ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと少なくとも１つのホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２７ｅＶ未満であり、
    前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルと第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．２３ｅＶ未満であり、
    前記第１有機層の一方側が第１電極に直接接触し、前記第１有機層の他方側が第２有機層に直接接触し、前記第２有機層は、第３有機層に直接接触し、
    前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子は、同等の電流密度下での電圧が、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧の１１０％を上回らず、そのうち、第２有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構造は、下記相違点１）～３）以外、第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、
    相違点１）は、前記第１有機層が、第１有機材料、および、第２有機材料とは異なる第３有機材料を含有することであり、
    相違点２）は、前記第２有機層が、第３有機材料からなることであり、
    相違点３）は、前記第２有機層と第３有機層との間に、第２有機材料からなる第４有機層が含まれることであり、
    前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、第２有機層と第４有機層の合計厚さが第１有機エレクトロルミネッセンス素子における第１厚さの９０％～１１０％である、第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  16. 同等の電流密度下での電圧が第２有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧を上回らない、請求項１５に記載の第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  17. 第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが、第２有機エレクトロルミネッセンス素子における第３有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルよりも小さい、請求項１５に記載の第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  18. 前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとのエネルギーレベル差が０．１ｅＶ以下である、請求項１５に記載の第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  19. 前記第２有機層の厚さが１２５ｎｍ超えである、請求項１５に記載の第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  20. 前記第２有機層の厚さが１５０ｎｍ超えである、請求項１９に記載の第１有機エレクトロルミネッセンス素子。
  21. 請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含む、表示コンポーネント。
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