有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】 高効率および長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【解決手段】 有機ＥＬ素子１００は、基板１上にホール注入電極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６、電子輸送層７および電子注入電極８が順に積層された構造を有する。発光層５のホスト材料には、ホール輸送材料が用いられる。発光アシスト層６は光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮからなる。励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担される。
【解決手段】 有機ＥＬ素子１００は、基板１上にホール注入電極２、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６、電子輸送層７および電子注入電極８が順に積層された構造を有する。発光層５のホスト材料には、ホール輸送材料が用いられる。発光アシスト層６は光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮからなる。励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬ素子と略記する。)素子が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホール輸送層、発光層および電子輸送層が順に形成された積層構造を有する。
【０００４】
従来の有機ＥＬ素子においては、電子輸送層として、例えば、トリス（8-ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum：以下、Ａｌｑ３と略記する）等が一般に広く用いられてきた。
【０００５】
しかし、上記のＡｌｑ３は電子移動度が低い。そのため、電子輸送層としてＡｌｑ３を用いた場合、発光層へ十分な電子を注入しようとすると駆動電圧が高くなり、消費電力が大きくなる。
【０００６】
非特許文献１には、Ａｌｑ３よりも高い電子移動度を有する材料としてフェナントロリン誘導体が報告されている。
【非特許文献１】Appl．Phys．Lett．，Vol．76，No．2，10 January 2000，p197-199
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の非特許文献１に記載されているような電子移動度の高い材料を電子輸送層として用いた場合、有機ＥＬ素子内における電子とホールとの再結合領域がホール注入電極側に移動し、ホール輸送層に到達する電子の量が多くなる。ホール輸送層の材料として一般的に用いられているトリアリールアミンは、電子を受け入れると非常に不安定になり劣化する。その結果、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低下するが、発光寿命が短くなる。
【０００８】
本発明の目的は、高効率および長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と、発光層と、電子注入電極とを順に備え、発光層と電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層をさらに備えたものである。
【００１０】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層と電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層が設けられている。それにより、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが電荷再結合層と発光層とで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が高くなる。
【００１１】
また、電荷再結合層が発光層の電子注入電極側に設けられるので、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。それにより、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を長くすることができる。
【００１２】
電荷再結合層は、式（１）に示される分子構造を有するアントラセン誘導体からなり、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であり、ｎは１〜３の整数であってもよい。
【００１３】
【化１】
【００１４】
この場合、電荷再結合層において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率がより高くなる。
【００１５】
式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、アントラセン誘導体の分子量が小さくなるので、電荷再結合層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００１６】
電荷再結合層は、式（４）で示される分子構造を有するターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）からなってもよい。
【００１７】
【化２】
【００１８】
この場合、電荷再結合層において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合がより低くなる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が十分に高くなる。また、ターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）の分子量は小さいので、電荷再結合層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００１９】
電荷再結合層は、補助ドーパントをさらに含んでもよい。この場合、補助ドーパントは発光層の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率がより高くなる。
【００２０】
補助ドーパントは、式（５）で示される分子構造を有する1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）からなってもよい。
【００２１】
【化３】
【００２２】
この場合、補助ドーパントは発光層の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が十分に高くなる。
【００２３】
発光層は、ホスト材料として式（６）で示される分子構造を有するトリアリールアミンを含み、式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００２４】
【化４】
【００２５】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００２６】
式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、トリアリールアミンの分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００２７】
発光層は、ホスト材料として式（７）で示される分子構造を有するベンジジン誘導体を含み、式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００２８】
【化５】
【００２９】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００３０】
式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、ベンジジン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００３１】
発光層は、ホスト材料として式（８）で示される分子構造を有するN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）を含んでもよい。
【００３２】
【化６】
【００３３】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。また、N,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）の分子量は小さいので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる
発光層は、ホスト材料として式（９）で示される分子構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含み、式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００３４】
【化７】
【００３５】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００３６】
式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、トリフェニルアミン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００３７】
発光層は、発光ドーパントとして式（１０）で示される分子構造を有するテトラセン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００３８】
【化８】
【００３９】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００４０】
式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、テトラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００４１】
発光層は、発光ドーパントとして式（１１）で示される分子構造を有する5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）を０．１〜１０重量％含んでもよい。
【００４２】
【化９】
【００４３】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。また、5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）の分子量は小さいので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。また、高効率な緑色光の取り出しが可能である。
【００４４】
発光層は、発光ドーパントとして式（１２）で示される分子構造を有するペリレン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００４５】
【化１０】
【００４６】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を長くすることができる。
【００４７】
式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、ペリレン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００４８】
発光層と電子注入電極との間に電子の輸送を促進する電子輸送層をさらに備え、電子輸送層は、式（１３）に示される分子構造を有するフェナントロリン誘導体であり、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００４９】
【化１１】
【００５０】
この場合、電子の移動が十分に促進されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。
【００５１】
式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、フェナントロリン誘導体の分子量が小さくなるので、電子輸送層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００５２】
電子輸送層は式（１４）に示される分子構造を有する2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）からなってもよい。
【００５３】
【化１２】
【００５４】
この場合、電子の移動が十分に促進されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。また、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）の分子量は小さいので、電子輸送層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層と電子注入電極との間に電荷再結合層を設けることにより、高効率化および長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【００５８】
図１に示す有機ＥＬ素子１００の作製時には、まず基板１上に、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなるホール注入電極２を形成し、このホール注入電極２上に、ホール注入層３を形成する。次に、ホール注入層３上に、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成する。さらに、この電子輸送層７上に、例えば、アルミニウム等からなる電子注入電極８を形成する。
【００５９】
基板１は、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である。ホール注入層３は、例えば、プラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたＣＦX （フッ化炭素）からなる。
【００６０】
ホール輸送層４としては、例えば、下記式（６）に示されるトリアリールアミンを用いることができる。
【００６１】
【化１３】
【００６２】
式（６）において、Ａｒ５〜Ａｒ７は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【００６３】
式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、トリアリールアミンの分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００６４】
本実施の形態においてホール輸送層４として用いられるトリアリールアミンは、例えば、下記式（７）に示されるベンジジン誘導体である。
【００６５】
【化１４】
【００６６】
式（７）において、Ａｒ８〜Ａｒ１１は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００６７】
式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、ベンジジン誘導体の分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００６８】
本実施の形態においては、ホール輸送層４は、下記式（８）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）である。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
また、本実施の形態においてホール輸送層４として用いられるトリアリールアミンは、下記式（９）に示されるトリフェニルアミン誘導体でもよい。
【００７１】
【化１６】
【００７２】
式（９）において、Ａｒ１２〜Ａｒ１４は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００７３】
式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、トリフェニルアミン誘導体の分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００７４】
発光層５は、ホスト材料に発光ドーパントがドープされた構成を有する。発光層５にドープされる発光ドーパントの好ましい添加量は、０．１〜１０重量％である。
【００７５】
発光層５のホスト材料としては、例えば、ホール輸送層４の材料と同じトリアリールアミンを用いることができる。
【００７６】
本実施の形態において発光層５のホスト材料として用いられるトリアリールアミンは、例えば、ベンジジン誘導体である。
【００７７】
本実施の形態においては、発光層５のホスト材料は、ＮＰＢである。
【００７８】
また、本実施の形態において発光層５のホスト材料として用いられるトリアリールアミンは、トリフェニルアミン誘導体でもよい。
【００７９】
発光層５の発光ドーパントとしては、例えば、下記式（１０）に示されるテトラセン誘導体を用いることができる。
【００８０】
【化１７】
【００８１】
式（１０）において、Ａｒ１５〜Ａｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。式（１０）中のＡｒ１３〜Ａｒ１６の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００８２】
式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、テトラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層５の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００８３】
本実施の形態においては、発光層５の発光ドーパントは、下記式（１１）に示される5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）（以下、ｔＢｕＤＰＮと略記する）である。
【００８４】
【化１８】
【００８５】
また、本実施の形態においては、発光層５の発光ドーパントとして、下記式（１２）に示されるペリレン誘導体を用いてもよい。
【００８６】
【化１９】
【００８７】
式（１２）において、Ａｒ１９〜Ａｒ２２は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。式（１２）中のＡｒ１７〜Ａｒ２０の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基等が挙げられる。
【００８８】
式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、ペリレン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層５の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００８９】
発光アシスト層６としては、光励起発光量子収率の高い材料を用いることが好ましい。例えば、下記式（１）に示されるアントラセン誘導体を用いることができる。
【００９０】
【化２０】
【００９１】
上記式（１）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよく、ｎは１〜３のいずれかの整数を示す。式（１）中のＡｒ１およびＡｒ３はアントラセン環の９位および１０位に置換し、Ａｒ２およびＡｒ４はアントラセン環の１〜８位のいずれかの位置に置換する。上記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。上記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００９２】
式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、アントラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光アシスト層６の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００９３】
本実施の形態においては、発光アシスト層６は、下記式（４）に示されるターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）からなる。
【００９４】
【化２１】
【００９５】
電子輸送層７としては、電子移動度の高い材料を用いることが好ましい。例えば、下記式（１３）に示されるフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００９６】
【化２２】
【００９７】
式（１３）において、Ｒ２３〜Ｒ２６は互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、Ｒ２５およびＲ２６は式（１３）のベンゼン環のオルト位、メタ位およびパラ位のいずれの位置にあってもよい。式（１３）の２３〜Ｒ２６の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられ、芳香族置換基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００９８】
式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、フェナントロリン誘導体の分子量が小さくなるので、電子輸送層７の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００９９】
本実施の形態においては、電子輸送層７は、下記式（１４）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（以下、ＢＣＰと略記する）からなる。
【０１００】
【化２３】
【０１０１】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、ホール注入電極２と電子注入電極８との間に電圧を印加することにより、ホール注入電極２からホールが注入され、電子注入電極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層４および発光層５を通して発光アシスト層６に輸送され、電子は電子輸送層７を通して発光アシスト層６に輸送され、発光アシスト層６においてホールと電子とが再結合し、励起子が生成される。この励起子の励起エネルギーが発光層５に移動し、発光層５において励起エネルギーが発光に変換される。本実施の形態においては、発光層５は緑色に発光する。
【０１０２】
本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、電子輸送層７として高い電子移動度を有するＢＣＰが用いられている。それにより、電子を効率よく発光アシスト層６に注入することができる。その結果、駆動電圧が低くなり、有機ＥＬ素子１００の消費電力が低減される。
【０１０３】
また、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４の材料であるＮＰＢが用いられている。この場合、発光層５はホールを発光アシスト層６へと輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極８側へ移動する。その結果、ホールと再結合することなくホール輸送層４へと到達する電子が低減されるので、ホール輸送層４の劣化を防止することができ、有機ＥＬ素子１００の長寿命化が可能となる。
【０１０４】
この場合、発光層５が発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。その結果、有機ＥＬ素子１００の発光効率が向上するという効果も生じる。
【０１０５】
また、電子がホールと再結合することなく発光アシスト層６を抜け出てきた場合においても、その電子は発光層５の発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４へと到達する電子が低減され、ホール輸送層４の劣化を防止することができる。また、発光層５のホスト材料の劣化も防止される。これらの結果、有機ＥＬ素子１００の長寿命化が可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、発光アシスト層６の材料として光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮが用いられている。この場合、発光アシスト層６において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、高い発光効率を得ることができる。
【０１０７】
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００によれば、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４の材料を用い、発光層５上に高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６を設け、さらに発光アシスト層６上に高い電子移動度を有する電子輸送層７を設けることにより、駆動電圧を低く保ちつつ発光効率および発光寿命を向上させることが可能となる。
【０１０８】
本実施の形態においては、発光アシスト層６の材料としてＴＢＡＤＮが用いられているが、光励起発光量子収率の高い他の有機材料を用いてもよい。
【０１０９】
また、発光アシスト層６は複数の有機材料から構成されてもよい。例えば、ＴＢＡＤＮをホスト材料として、下記式（５）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）を補助ドーパントとしてドープすることにより形成してもよい。この場合、ＴＢＰからなる補助ドーパントは発光層５の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、発光効率を向上させることができる。
【０１１０】
【化２４】
【０１１１】
また、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４と同じ材料が用いられているが、発光層５がホール輸送層としての役割を担うことができるのであれば、発光層５のホスト材料とホール輸送層４の材料とが互いに異なってもよい。
【０１１２】
本実施の形態においては、発光アシスト層６が電荷再結合層に相当する。
【０１１３】
（第２の実施の形態）
図２は有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的平面図であり、図３は図２の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ線断面図である。
【０１１４】
図２および図３の有機ＥＬ表示装置においては、赤色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｒ、緑色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｇおよび青色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｂがマトリクス状に配置されている。
【０１１５】
有機ＥＬ素子１００Ｇは、図１の発光層５と同様の緑色発光層５Ｇを有する。
【０１１６】
有機ＥＬ素子１００Ｒは、図１の発光層５の代わりに、赤色発光層５Ｒを有する。赤色発光層５Ｒは、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、下記式（１５）に示されるルブレン（Rubrene）を補助ドーパントとし、下記式（１６）に示される（２−（１，１−ジメチルエチル）−６−（２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ｌＩＩ，５ＩＩ−ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-lII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile）（以下、ＤＣＪＴＢと略記する）を発光ドーパントとして形成される。この場合、発光ドーパントは発光し、補助ドーパントは、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギーの移動を促進することにより発光ドーパントの発光を補助する役割を担う。
【０１１７】
【化２５】
【０１１８】
【化２６】
【０１１９】
有機ＥＬ素子１００Ｂは、図１の発光層５の代わりに、青色発光層５Ｂを有する。青色発光層５Ｂは、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、ＴＢＰを発光ドーパントとして形成される。
【０１２０】
以下、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置をより詳細に説明する。
【０１２１】
図２においては、左から順に有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂが設けられている。
【０１２２】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの構成は平面図では同一である。各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは行方向に延びる２つのゲート信号線５１と列方向に延びる２つのドレイン信号線（データ線）５２とに囲まれた領域に形成される。各有機ＥＬ素子の領域内において、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１３０が形成され、中央付近には各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを駆動する第２のＴＦＴ１４０が形成される。また、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの領域内に補助容量７０、およびＩＴＯからなるホール注入電極２が形成される。ホール注入電極２の領域に各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが島状に形成される。
【０１２３】
第１のＴＦＴ１３０のドレインはドレイン電極１３ｄを介してドレイン信号線５２に接続され、第１のＴＦＴ１３０のソースはソ−ス電極１３ｓを介して電極５５に接続される。第１のＴＦＴ１３０のゲート電極１１１は、ゲート信号線５１から延びる。
【０１２４】
補助容量７０は、電源電圧Ｖｓｃを受けるＳＣ線５４と、能動層１１（図３参照）と一体の電極５５とから構成される。
【０１２５】
第２のＴＦＴ１４０のドレインはドレイン電極４３ｄを介して各有機ＥＬ素子のホール注入電極２に接続され、第２のＴＦＴ１４０のソースはソ−ス電極４３ｓを介して列方向に延びる電源線５３に接続される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は電極５５に接続される。
【０１２６】
図３に示されるように、ガラス基板１０上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成され、その能動層１１の一部が有機ＥＬ素子を駆動するための第２のＴＦＴ１４０となる。能動層１１上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に層間絶縁膜１３および第１の平坦化層１５が形成される。第１の平坦化層１５の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。第１の平坦化層１５上に透明なホール注入電極２が各有機ＥＬ素子ごとに形成され、ホール注入電極２を覆うように第１の平坦化層１５上に絶縁性の第２の平坦化層１８が形成される。第２のＴＦＴ１４０は第２の平坦化層１８の下に形成されている。
【０１２７】
ホール注入電極２および第２の平坦化層１８を覆うようにホール輸送層４が全体の領域上に形成される。ホール輸送層４は、例えば、第１の実施の形態と同様にＮＰＢからなる。
【０１２８】
有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂのホール輸送層４上には、それぞれ列方向に延びるストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂが形成される。
【０１２９】
ストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの間の境界は第２の平坦化層１８上の表面でガラス基板１０と平行となっている領域に設けられる。
【０１３０】
有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂの赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂ上には、列方向に延びるストライプ状の発光アシスト層６および列方向に延びるストライプ状の電子輸送層７がそれぞれ形成される。
【０１３１】
発光アシスト層６は、例えば、第１の実施の形態と同様に高い光励起発光量子収率を有するＴＢＡＤＮからなる。電子輸送層７は、例えば、第１の実施の形態と同様に高い電子移動度を有するＢＣＰからなる。
【０１３２】
さらに、各電子輸送層７上には電子注入電極８が形成される。電子注入電極８の上には樹脂等からなる保護層３４が形成されている。
【０１３３】
上記有機ＥＬ表示装置において、ゲート信号線５１に選択信号が出力されると第１のＴＦＴ１３０がオンし、そのときにドレイン信号線５２に与えられる電圧値（データ信号）に応じて補助容量７０が充電される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は補助容量７０に充電された電荷に応じた電圧を受ける。それにより、電源線５３から各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに供給される電流が制御され、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは供給された電流に応じた輝度で発光する。
【０１３４】
本実施の形態の有機ＥＬ表示装置の各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにおいては、電子輸送層７として高い電子移動度を有するＢＣＰが用いられている。それにより、電子を効率よく発光アシスト層６に注入することができる。その結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの駆動電圧が低くなり、有機ＥＬ表示装置の消費電力が低減される。
【０１３５】
また、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂのホスト材料としてホール輸送層４の材料であるＮＰＢが用いられている。この場合、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂはホールを発光アシスト層６へと輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極８側へ移動する。その結果、ホールと再結合することなくホール輸送層４へと到達する電子が低減されるので、電子によるホール輸送層４の劣化を防止することができ、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光寿命を長くすることができる。
【０１３６】
この場合、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂが発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂとで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。この結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光効率が向上するという効果も生じる。
【０１３７】
また、電子がホールと再結合することなく発光アシスト層６を抜け出てきた場合においても、その電子は赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４へと到達する電子が低減され、ホール輸送層４の劣化を防止することができる。また、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの劣化も防止できる。これらの結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの長寿命化が可能となる。
【０１３８】
また、発光アシスト層６の材料として光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮが用いられている。この場合、発光アシスト層６において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、高い発光効率を得ることができる。
【０１３９】
このように、高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６および高い電子移動度を有する電子輸送層７を設け、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂのホスト材料としてホール輸送層４の材料を用いることにより、駆動電圧を低く保ちつつ各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの高効率化および長寿命化を実現することができる。その結果、消費電力が少なくかつ高効率および長寿命のフルカラー表示が得られる。
【０１４０】
本実施の形態においては、発光アシスト層６が電荷再結合層に相当する。
【実施例】
【０１４１】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
【０１４２】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する有機ＥＬ素子を次のように作製した。
【０１４３】
ガラスからなる基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなるホール注入電極２を形成した。次に、ホール注入電極２上にプラズマＣＶＤ法によりＣＦX （フッ化炭素）からなるホール注入層３を形成した。プラズマＣＶＤにおけるプラズマ放電時間は１５秒とした。
【０１４４】
さらに、ホール注入層３上に、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成した。
【０１４５】
ホール輸送層４は、膜厚１５０ｎｍのＮＰＢからなる。発光層５は、膜厚４０ｎｍを有し、ＮＰＢからなるホスト材料にｔＢｕＤＰＮからなる発光ドーパントを３重量％添加することにより形成される。発光アシスト層６は、膜厚２０ｎｍのＴＢＡＤＮからなる。電子輸送層７は、膜厚２０ｎｍのＢＣＰからなる。
【０１４６】
その後、電子輸送層７上に、１ｎｍのフッ化リチウム膜および２００ｎｍのアルミニウム膜の積層構造からなる電子注入電極８を形成した。
【０１４７】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。なお、発光寿命は測定開始時の輝度１５００ｃｄ／ｍ2 が半減するまでの時間を測定したものである。
【０１４８】
その結果、実施例１の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．６３）であり、発光効率は１０．６ｃｄ／Ａであり、発光寿命は６０００時間であった。
【０１４９】
（実施例２）
実施例２においては、発光アシスト層６がＴＢＡＤＮからなるホスト材料にＴＢＰからなる補助ドーパントを２重量％添加することにより形成された点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５０】
実施例２の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０１５１】
その結果、実施例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２３，０．５４）であり、発光効率は１８．２ｃｄ／Ａであり、発光寿命は２５００時間であった。
【０１５２】
（比較例１）
比較例１においては、発光アシスト層を設けなかった点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５３】
比較例１の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０１５４】
その結果、比較例１の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．２８、０．６３）であり、発光効率は５．０ｃｄ／Ａであり、発光寿命は３００時間であった。
【０１５５】
（比較例２）
比較例２においては、発光アシスト層６として下記式（１７）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）（以下、Ａｌｑ３と略記する）を用いた点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５６】
【化２７】
【０１５７】
比較例２の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標および発光効率を測定した。
【０１５８】
その結果、比較例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６３）であり、発光効率は４．５ｃｄ／Ａであった。
【０１５９】
（評価）
表１に、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表２に、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子におけるＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命の測定結果を示す。
【０１６０】
【表１】
【０１６１】
【表２】
【０１６２】
表２に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子の発光効率は比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子に比べて高くなっている。また、実施例１の有機ＥＬ素子の発光寿命は比較例１の有機ＥＬ素子に比べて長くなっている。
【０１６３】
実施例１の有機ＥＬ素子においては、発光層５と電子輸送層７との間に発光アシスト層６が設けられている。この場合、発光層５が発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担されている。そのため、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われると考えられる。また、発光アシスト層６は、高い光励起発光量子収率を有するＴＢＡＤＮからなる。それにより、発光アシスト層６において生成された励起子の励起エネルギーが発光層５において効率よく光に変換されたと考えられる。これらの結果、発光効率が高くなったと考えられる。
【０１６４】
また、発光アシスト層６は発光層５の電子注入電極８側に設けられているので、ホール輸送層４に到達する電子を低減することができる。さらに、発光アシスト層６においてホールと再結合しなかった電子は発光層５の発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４に到達する電子が十分に低減され、ホール輸送層４の劣化が防止される。また、発光層５のホスト材料の劣化も防止される。これらの結果、発光寿命が長くなったと考えられる。
【０１６５】
また、実施例１、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標はほぼ等しい。このことから、実施例１の有機ＥＬ素子においては、発光層５が主な発光領域になっていることが分かる。
【０１６６】
一方、比較例１の有機ＥＬ素子おいては、発光アシスト層６が設けられていない。この場合、発光層５が励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とを担うことになる。それにより、励起子を生成する効率および励起エネルギーを発光に変換する効率がともに低下したと考えられる。その結果、発光効率が低くなったと考えられる。
【０１６７】
また、発光層５においてホールと再結合しなかった電子は、直接発光輸送層４に到達するため、ホール輸送層４が劣化する。その結果、発光寿命が短くなったと考えられる。
【０１６８】
また、比較例２の有機ＥＬ素子においては、発光アシスト層は低い光励起発光量子収率を有するＡｌｑ３から形成されている。この場合、発光アシスト層６において生成された励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が高くなる。その結果、発光効率が低くなったと考えられる。
【０１６９】
また、表２に示すように、実施例２の有機ＥＬ素子の発光効率は実施例１の有機ＥＬ素子よりも高くなっている。
【０１７０】
実施例２の有機ＥＬ素子において、発光アシスト層６は、ＴＢＡＤＮからなるホスト材料にＴＢＰからなる補助ドーパントを２重量％添加した構成を有する。このＴＢＰからなる補助ドーパントは、発光層５の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、発光効率が高くなったと考えられる。
【０１７１】
一方、実施例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は、実施例１、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子と比べて少し変化している。このことから、実施例２の有機ＥＬ素子は、発光アシスト層６においても発光していると考えられる。この場合、発光アシスト層６にドープする補助ドーパントの量および材料を選択することにより、ＣＩＥ色度座標と発光効率とを調整することができるので、用途に合わせた有機ＥＬ素子を作製することが可能となる。
【０１７２】
以上のように、発光層５のホスト材料としてホール輸送材料を用い、発光層５上に高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６を設けることにより、電子輸送層７としてＢＣＰ等の高い電子移動度を有する材料を用いた場合においても、高効率かつ長寿命な有機ＥＬ素子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、各光源または表示装置等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す模式的断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的断面図である。
【図３】図２の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ腺断面図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 基板
２ ホール注入電極
３ ホール注入層
４ ホール輸送層
５ 発光層
６ 発光アシスト層
７ 電子輸送層
８ 電子注入電極
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬ素子と略記する。)素子が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホール輸送層、発光層および電子輸送層が順に形成された積層構造を有する。
【０００４】
従来の有機ＥＬ素子においては、電子輸送層として、例えば、トリス（8-ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum：以下、Ａｌｑ３と略記する）等が一般に広く用いられてきた。
【０００５】
しかし、上記のＡｌｑ３は電子移動度が低い。そのため、電子輸送層としてＡｌｑ３を用いた場合、発光層へ十分な電子を注入しようとすると駆動電圧が高くなり、消費電力が大きくなる。
【０００６】
非特許文献１には、Ａｌｑ３よりも高い電子移動度を有する材料としてフェナントロリン誘導体が報告されている。
【非特許文献１】Appl．Phys．Lett．，Vol．76，No．2，10 January 2000，p197-199
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の非特許文献１に記載されているような電子移動度の高い材料を電子輸送層として用いた場合、有機ＥＬ素子内における電子とホールとの再結合領域がホール注入電極側に移動し、ホール輸送層に到達する電子の量が多くなる。ホール輸送層の材料として一般的に用いられているトリアリールアミンは、電子を受け入れると非常に不安定になり劣化する。その結果、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低下するが、発光寿命が短くなる。
【０００８】
本発明の目的は、高効率および長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と、発光層と、電子注入電極とを順に備え、発光層と電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層をさらに備えたものである。
【００１０】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層と電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層が設けられている。それにより、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが電荷再結合層と発光層とで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が高くなる。
【００１１】
また、電荷再結合層が発光層の電子注入電極側に設けられるので、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。それにより、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を長くすることができる。
【００１２】
電荷再結合層は、式（１）に示される分子構造を有するアントラセン誘導体からなり、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であり、ｎは１〜３の整数であってもよい。
【００１３】
【化１】
【００１４】
この場合、電荷再結合層において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率がより高くなる。
【００１５】
式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、アントラセン誘導体の分子量が小さくなるので、電荷再結合層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００１６】
電荷再結合層は、式（４）で示される分子構造を有するターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）からなってもよい。
【００１７】
【化２】
【００１８】
この場合、電荷再結合層において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合がより低くなる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が十分に高くなる。また、ターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）の分子量は小さいので、電荷再結合層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００１９】
電荷再結合層は、補助ドーパントをさらに含んでもよい。この場合、補助ドーパントは発光層の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率がより高くなる。
【００２０】
補助ドーパントは、式（５）で示される分子構造を有する1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）からなってもよい。
【００２１】
【化３】
【００２２】
この場合、補助ドーパントは発光層の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が十分に高くなる。
【００２３】
発光層は、ホスト材料として式（６）で示される分子構造を有するトリアリールアミンを含み、式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００２４】
【化４】
【００２５】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００２６】
式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、トリアリールアミンの分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００２７】
発光層は、ホスト材料として式（７）で示される分子構造を有するベンジジン誘導体を含み、式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００２８】
【化５】
【００２９】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００３０】
式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、ベンジジン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００３１】
発光層は、ホスト材料として式（８）で示される分子構造を有するN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）を含んでもよい。
【００３２】
【化６】
【００３３】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。また、N,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）の分子量は小さいので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる
発光層は、ホスト材料として式（９）で示される分子構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含み、式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、芳香族置換基であってもよい。
【００３４】
【化７】
【００３５】
この場合、発光層はホールを輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極側へ移動する。したがって、ホールと再結合することなくホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。その結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００３６】
式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、トリフェニルアミン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００３７】
発光層は、発光ドーパントとして式（１０）で示される分子構造を有するテトラセン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００３８】
【化８】
【００３９】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。
【００４０】
式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、テトラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００４１】
発光層は、発光ドーパントとして式（１１）で示される分子構造を有する5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）を０．１〜１０重量％含んでもよい。
【００４２】
【化９】
【００４３】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより長くすることができる。また、5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）の分子量は小さいので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。また、高効率な緑色光の取り出しが可能である。
【００４４】
発光層は、発光ドーパントとして式（１２）で示される分子構造を有するペリレン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００４５】
【化１０】
【００４６】
この場合、電子がホールと再結合することなく電荷再結合層を通り抜け出てきた場合においても、その電子は発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール注入電極側の層へ到達する電子が低減され、ホール注入電極側の層の劣化を十分に防止することができる。また、発光層のホスト材料の劣化も十分に防止される。これらの結果、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を長くすることができる。
【００４７】
式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、ペリレン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００４８】
発光層と電子注入電極との間に電子の輸送を促進する電子輸送層をさらに備え、電子輸送層は、式（１３）に示される分子構造を有するフェナントロリン誘導体であり、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であってもよい。
【００４９】
【化１１】
【００５０】
この場合、電子の移動が十分に促進されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。
【００５１】
式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であってもよい。この場合、フェナントロリン誘導体の分子量が小さくなるので、電子輸送層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００５２】
電子輸送層は式（１４）に示される分子構造を有する2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）からなってもよい。
【００５３】
【化１２】
【００５４】
この場合、電子の移動が十分に促進されるので、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電圧を十分に低下させることができる。また、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）の分子量は小さいので、電子輸送層の作製時における真空蒸着が容易になる。
【発明の効果】
【００５５】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層と電子注入電極との間に電荷再結合層を設けることにより、高効率化および長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと称する）素子について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を示す模式的な断面図である。
【００５８】
図１に示す有機ＥＬ素子１００の作製時には、まず基板１上に、例えば、インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電膜からなるホール注入電極２を形成し、このホール注入電極２上に、ホール注入層３を形成する。次に、ホール注入層３上に、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成する。さらに、この電子輸送層７上に、例えば、アルミニウム等からなる電子注入電極８を形成する。
【００５９】
基板１は、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である。ホール注入層３は、例えば、プラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたＣＦX （フッ化炭素）からなる。
【００６０】
ホール輸送層４としては、例えば、下記式（６）に示されるトリアリールアミンを用いることができる。
【００６１】
【化１３】
【００６２】
式（６）において、Ａｒ５〜Ａｒ７は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
【００６３】
式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、トリアリールアミンの分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００６４】
本実施の形態においてホール輸送層４として用いられるトリアリールアミンは、例えば、下記式（７）に示されるベンジジン誘導体である。
【００６５】
【化１４】
【００６６】
式（７）において、Ａｒ８〜Ａｒ１１は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００６７】
式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、ベンジジン誘導体の分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００６８】
本実施の形態においては、ホール輸送層４は、下記式（８）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）である。
【００６９】
【化１５】
【００７０】
また、本実施の形態においてホール輸送層４として用いられるトリアリールアミンは、下記式（９）に示されるトリフェニルアミン誘導体でもよい。
【００７１】
【化１６】
【００７２】
式（９）において、Ａｒ１２〜Ａｒ１４は芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００７３】
式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、トリフェニルアミン誘導体の分子量が小さくなるので、ホール輸送層４の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００７４】
発光層５は、ホスト材料に発光ドーパントがドープされた構成を有する。発光層５にドープされる発光ドーパントの好ましい添加量は、０．１〜１０重量％である。
【００７５】
発光層５のホスト材料としては、例えば、ホール輸送層４の材料と同じトリアリールアミンを用いることができる。
【００７６】
本実施の形態において発光層５のホスト材料として用いられるトリアリールアミンは、例えば、ベンジジン誘導体である。
【００７７】
本実施の形態においては、発光層５のホスト材料は、ＮＰＢである。
【００７８】
また、本実施の形態において発光層５のホスト材料として用いられるトリアリールアミンは、トリフェニルアミン誘導体でもよい。
【００７９】
発光層５の発光ドーパントとしては、例えば、下記式（１０）に示されるテトラセン誘導体を用いることができる。
【００８０】
【化１７】
【００８１】
式（１０）において、Ａｒ１５〜Ａｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。式（１０）中のＡｒ１３〜Ａｒ１６の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００８２】
式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、テトラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層５の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００８３】
本実施の形態においては、発光層５の発光ドーパントは、下記式（１１）に示される5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセン（5,12-Bis(4-tert-butylphenyl)-naphthacene）（以下、ｔＢｕＤＰＮと略記する）である。
【００８４】
【化１８】
【００８５】
また、本実施の形態においては、発光層５の発光ドーパントとして、下記式（１２）に示されるペリレン誘導体を用いてもよい。
【００８６】
【化１９】
【００８７】
式（１２）において、Ａｒ１９〜Ａｒ２２は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。式（１２）中のＡｒ１７〜Ａｒ２０の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基等が挙げられる。
【００８８】
式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、ペリレン誘導体の分子量が小さくなるので、発光層５の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００８９】
発光アシスト層６としては、光励起発光量子収率の高い材料を用いることが好ましい。例えば、下記式（１）に示されるアントラセン誘導体を用いることができる。
【００９０】
【化２０】
【００９１】
上記式（１）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよく、ｎは１〜３のいずれかの整数を示す。式（１）中のＡｒ１およびＡｒ３はアントラセン環の９位および１０位に置換し、Ａｒ２およびＡｒ４はアントラセン環の１〜８位のいずれかの位置に置換する。上記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられる。上記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の芳香族置換基としては、フェニル基、3-メチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、4-tert-ブチル-1-ナフチル基、1,1'-ビフェニル-4-イル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００９２】
式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、アントラセン誘導体の分子量が小さくなるので、発光アシスト層６の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００９３】
本実施の形態においては、発光アシスト層６は、下記式（４）に示されるターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）からなる。
【００９４】
【化２１】
【００９５】
電子輸送層７としては、電子移動度の高い材料を用いることが好ましい。例えば、下記式（１３）に示されるフェナントロリン誘導体を用いることができる。
【００９６】
【化２２】
【００９７】
式（１３）において、Ｒ２３〜Ｒ２６は互いに同一であってもよいし、互いに異なってもよい。式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基を示し、Ｒ２５およびＲ２６は式（１３）のベンゼン環のオルト位、メタ位およびパラ位のいずれの位置にあってもよい。式（１３）の２３〜Ｒ２６の脂肪族置換基としては、メチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、tert-ブチル基等が挙げられ、芳香族置換基としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、9-アンスリル基、2-チエニル基、2-ピリジル基、3-ピリジル基等が挙げられる。
【００９８】
式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６の脂肪族置換基は、炭素数が４以下であることが好ましく、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６の芳香族置換基は、炭素数が１６以下であることが好ましい。この場合、フェナントロリン誘導体の分子量が小さくなるので、電子輸送層７の作製時における真空蒸着が容易になる。
【００９９】
本実施の形態においては、電子輸送層７は、下記式（１４）に示される2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン（2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）（以下、ＢＣＰと略記する）からなる。
【０１００】
【化２３】
【０１０１】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、ホール注入電極２と電子注入電極８との間に電圧を印加することにより、ホール注入電極２からホールが注入され、電子注入電極８から電子が注入される。ホールはホール輸送層４および発光層５を通して発光アシスト層６に輸送され、電子は電子輸送層７を通して発光アシスト層６に輸送され、発光アシスト層６においてホールと電子とが再結合し、励起子が生成される。この励起子の励起エネルギーが発光層５に移動し、発光層５において励起エネルギーが発光に変換される。本実施の形態においては、発光層５は緑色に発光する。
【０１０２】
本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、電子輸送層７として高い電子移動度を有するＢＣＰが用いられている。それにより、電子を効率よく発光アシスト層６に注入することができる。その結果、駆動電圧が低くなり、有機ＥＬ素子１００の消費電力が低減される。
【０１０３】
また、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４の材料であるＮＰＢが用いられている。この場合、発光層５はホールを発光アシスト層６へと輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極８側へ移動する。その結果、ホールと再結合することなくホール輸送層４へと到達する電子が低減されるので、ホール輸送層４の劣化を防止することができ、有機ＥＬ素子１００の長寿命化が可能となる。
【０１０４】
この場合、発光層５が発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。その結果、有機ＥＬ素子１００の発光効率が向上するという効果も生じる。
【０１０５】
また、電子がホールと再結合することなく発光アシスト層６を抜け出てきた場合においても、その電子は発光層５の発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４へと到達する電子が低減され、ホール輸送層４の劣化を防止することができる。また、発光層５のホスト材料の劣化も防止される。これらの結果、有機ＥＬ素子１００の長寿命化が可能となる。
【０１０６】
また、本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、発光アシスト層６の材料として光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮが用いられている。この場合、発光アシスト層６において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、高い発光効率を得ることができる。
【０１０７】
このように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００によれば、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４の材料を用い、発光層５上に高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６を設け、さらに発光アシスト層６上に高い電子移動度を有する電子輸送層７を設けることにより、駆動電圧を低く保ちつつ発光効率および発光寿命を向上させることが可能となる。
【０１０８】
本実施の形態においては、発光アシスト層６の材料としてＴＢＡＤＮが用いられているが、光励起発光量子収率の高い他の有機材料を用いてもよい。
【０１０９】
また、発光アシスト層６は複数の有機材料から構成されてもよい。例えば、ＴＢＡＤＮをホスト材料として、下記式（５）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）を補助ドーパントとしてドープすることにより形成してもよい。この場合、ＴＢＰからなる補助ドーパントは発光層５の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、発光効率を向上させることができる。
【０１１０】
【化２４】
【０１１１】
また、発光層５のホスト材料としてホール輸送層４と同じ材料が用いられているが、発光層５がホール輸送層としての役割を担うことができるのであれば、発光層５のホスト材料とホール輸送層４の材料とが互いに異なってもよい。
【０１１２】
本実施の形態においては、発光アシスト層６が電荷再結合層に相当する。
【０１１３】
（第２の実施の形態）
図２は有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的平面図であり、図３は図２の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ線断面図である。
【０１１４】
図２および図３の有機ＥＬ表示装置においては、赤色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｒ、緑色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｇおよび青色に発光する有機ＥＬ素子１００Ｂがマトリクス状に配置されている。
【０１１５】
有機ＥＬ素子１００Ｇは、図１の発光層５と同様の緑色発光層５Ｇを有する。
【０１１６】
有機ＥＬ素子１００Ｒは、図１の発光層５の代わりに、赤色発光層５Ｒを有する。赤色発光層５Ｒは、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、下記式（１５）に示されるルブレン（Rubrene）を補助ドーパントとし、下記式（１６）に示される（２−（１，１−ジメチルエチル）−６−（２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−ｌＩＩ，５ＩＩ−ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル）エテニル）−４Ｈ−ピラン−４−イリデン）プロパンジニトリル（(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-lII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile）（以下、ＤＣＪＴＢと略記する）を発光ドーパントとして形成される。この場合、発光ドーパントは発光し、補助ドーパントは、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギーの移動を促進することにより発光ドーパントの発光を補助する役割を担う。
【０１１７】
【化２５】
【０１１８】
【化２６】
【０１１９】
有機ＥＬ素子１００Ｂは、図１の発光層５の代わりに、青色発光層５Ｂを有する。青色発光層５Ｂは、例えば、ＮＰＢをホスト材料とし、ＴＢＰを発光ドーパントとして形成される。
【０１２０】
以下、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置をより詳細に説明する。
【０１２１】
図２においては、左から順に有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂが設けられている。
【０１２２】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの構成は平面図では同一である。各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは行方向に延びる２つのゲート信号線５１と列方向に延びる２つのドレイン信号線（データ線）５２とに囲まれた領域に形成される。各有機ＥＬ素子の領域内において、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１３０が形成され、中央付近には各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを駆動する第２のＴＦＴ１４０が形成される。また、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの領域内に補助容量７０、およびＩＴＯからなるホール注入電極２が形成される。ホール注入電極２の領域に各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが島状に形成される。
【０１２３】
第１のＴＦＴ１３０のドレインはドレイン電極１３ｄを介してドレイン信号線５２に接続され、第１のＴＦＴ１３０のソースはソ−ス電極１３ｓを介して電極５５に接続される。第１のＴＦＴ１３０のゲート電極１１１は、ゲート信号線５１から延びる。
【０１２４】
補助容量７０は、電源電圧Ｖｓｃを受けるＳＣ線５４と、能動層１１（図３参照）と一体の電極５５とから構成される。
【０１２５】
第２のＴＦＴ１４０のドレインはドレイン電極４３ｄを介して各有機ＥＬ素子のホール注入電極２に接続され、第２のＴＦＴ１４０のソースはソ−ス電極４３ｓを介して列方向に延びる電源線５３に接続される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は電極５５に接続される。
【０１２６】
図３に示されるように、ガラス基板１０上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成され、その能動層１１の一部が有機ＥＬ素子を駆動するための第２のＴＦＴ１４０となる。能動層１１上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に層間絶縁膜１３および第１の平坦化層１５が形成される。第１の平坦化層１５の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。第１の平坦化層１５上に透明なホール注入電極２が各有機ＥＬ素子ごとに形成され、ホール注入電極２を覆うように第１の平坦化層１５上に絶縁性の第２の平坦化層１８が形成される。第２のＴＦＴ１４０は第２の平坦化層１８の下に形成されている。
【０１２７】
ホール注入電極２および第２の平坦化層１８を覆うようにホール輸送層４が全体の領域上に形成される。ホール輸送層４は、例えば、第１の実施の形態と同様にＮＰＢからなる。
【０１２８】
有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂのホール輸送層４上には、それぞれ列方向に延びるストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂが形成される。
【０１２９】
ストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの間の境界は第２の平坦化層１８上の表面でガラス基板１０と平行となっている領域に設けられる。
【０１３０】
有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂの赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂ上には、列方向に延びるストライプ状の発光アシスト層６および列方向に延びるストライプ状の電子輸送層７がそれぞれ形成される。
【０１３１】
発光アシスト層６は、例えば、第１の実施の形態と同様に高い光励起発光量子収率を有するＴＢＡＤＮからなる。電子輸送層７は、例えば、第１の実施の形態と同様に高い電子移動度を有するＢＣＰからなる。
【０１３２】
さらに、各電子輸送層７上には電子注入電極８が形成される。電子注入電極８の上には樹脂等からなる保護層３４が形成されている。
【０１３３】
上記有機ＥＬ表示装置において、ゲート信号線５１に選択信号が出力されると第１のＴＦＴ１３０がオンし、そのときにドレイン信号線５２に与えられる電圧値（データ信号）に応じて補助容量７０が充電される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は補助容量７０に充電された電荷に応じた電圧を受ける。それにより、電源線５３から各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに供給される電流が制御され、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは供給された電流に応じた輝度で発光する。
【０１３４】
本実施の形態の有機ＥＬ表示装置の各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにおいては、電子輸送層７として高い電子移動度を有するＢＣＰが用いられている。それにより、電子を効率よく発光アシスト層６に注入することができる。その結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの駆動電圧が低くなり、有機ＥＬ表示装置の消費電力が低減される。
【０１３５】
また、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂのホスト材料としてホール輸送層４の材料であるＮＰＢが用いられている。この場合、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂはホールを発光アシスト層６へと輸送する役割も担う。それにより、ホールと電子との再結合領域が電子注入電極８側へ移動する。その結果、ホールと再結合することなくホール輸送層４へと到達する電子が低減されるので、電子によるホール輸送層４の劣化を防止することができ、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光寿命を長くすることができる。
【０１３６】
この場合、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂが発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂとで分担されるので、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われる。この結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの発光効率が向上するという効果も生じる。
【０１３７】
また、電子がホールと再結合することなく発光アシスト層６を抜け出てきた場合においても、その電子は赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４へと到達する電子が低減され、ホール輸送層４の劣化を防止することができる。また、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの劣化も防止できる。これらの結果、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの長寿命化が可能となる。
【０１３８】
また、発光アシスト層６の材料として光励起発光量子収率の高いＴＢＡＤＮが用いられている。この場合、発光アシスト層６において生成される励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が低くなる。それにより、高い発光効率を得ることができる。
【０１３９】
このように、高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６および高い電子移動度を有する電子輸送層７を設け、赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂのホスト材料としてホール輸送層４の材料を用いることにより、駆動電圧を低く保ちつつ各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの高効率化および長寿命化を実現することができる。その結果、消費電力が少なくかつ高効率および長寿命のフルカラー表示が得られる。
【０１４０】
本実施の形態においては、発光アシスト層６が電荷再結合層に相当する。
【実施例】
【０１４１】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
【０１４２】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する有機ＥＬ素子を次のように作製した。
【０１４３】
ガラスからなる基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなるホール注入電極２を形成した。次に、ホール注入電極２上にプラズマＣＶＤ法によりＣＦX （フッ化炭素）からなるホール注入層３を形成した。プラズマＣＶＤにおけるプラズマ放電時間は１５秒とした。
【０１４４】
さらに、ホール注入層３上に、ホール輸送層４、発光層５、発光アシスト層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成した。
【０１４５】
ホール輸送層４は、膜厚１５０ｎｍのＮＰＢからなる。発光層５は、膜厚４０ｎｍを有し、ＮＰＢからなるホスト材料にｔＢｕＤＰＮからなる発光ドーパントを３重量％添加することにより形成される。発光アシスト層６は、膜厚２０ｎｍのＴＢＡＤＮからなる。電子輸送層７は、膜厚２０ｎｍのＢＣＰからなる。
【０１４６】
その後、電子輸送層７上に、１ｎｍのフッ化リチウム膜および２００ｎｍのアルミニウム膜の積層構造からなる電子注入電極８を形成した。
【０１４７】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。なお、発光寿命は測定開始時の輝度１５００ｃｄ／ｍ2 が半減するまでの時間を測定したものである。
【０１４８】
その結果、実施例１の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．６３）であり、発光効率は１０．６ｃｄ／Ａであり、発光寿命は６０００時間であった。
【０１４９】
（実施例２）
実施例２においては、発光アシスト層６がＴＢＡＤＮからなるホスト材料にＴＢＰからなる補助ドーパントを２重量％添加することにより形成された点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５０】
実施例２の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０１５１】
その結果、実施例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２３，０．５４）であり、発光効率は１８．２ｃｄ／Ａであり、発光寿命は２５００時間であった。
【０１５２】
（比較例１）
比較例１においては、発光アシスト層を設けなかった点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５３】
比較例１の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０１５４】
その結果、比較例１の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．２８、０．６３）であり、発光効率は５．０ｃｄ／Ａであり、発光寿命は３００時間であった。
【０１５５】
（比較例２）
比較例２においては、発光アシスト層６として下記式（１７）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）（以下、Ａｌｑ３と略記する）を用いた点を除いて、実施例１と同じ構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。
【０１５６】
【化２７】
【０１５７】
比較例２の有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 でのＣＩＥ色度座標および発光効率を測定した。
【０１５８】
その結果、比較例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６３）であり、発光効率は４．５ｃｄ／Ａであった。
【０１５９】
（評価）
表１に、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表２に、実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子におけるＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命の測定結果を示す。
【０１６０】
【表１】
【０１６１】
【表２】
【０１６２】
表２に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子の発光効率は比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子に比べて高くなっている。また、実施例１の有機ＥＬ素子の発光寿命は比較例１の有機ＥＬ素子に比べて長くなっている。
【０１６３】
実施例１の有機ＥＬ素子においては、発光層５と電子輸送層７との間に発光アシスト層６が設けられている。この場合、発光層５が発光領域となり、発光アシスト層６がホールと電子との主な再結合領域となる。このように、励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とが発光アシスト層６と発光層５とで分担されている。そのため、励起子の生成および励起エネルギーの発光への変換がともに効率よく行われると考えられる。また、発光アシスト層６は、高い光励起発光量子収率を有するＴＢＡＤＮからなる。それにより、発光アシスト層６において生成された励起子の励起エネルギーが発光層５において効率よく光に変換されたと考えられる。これらの結果、発光効率が高くなったと考えられる。
【０１６４】
また、発光アシスト層６は発光層５の電子注入電極８側に設けられているので、ホール輸送層４に到達する電子を低減することができる。さらに、発光アシスト層６においてホールと再結合しなかった電子は発光層５の発光ドーパントによってトラップされる。それにより、ホール輸送層４に到達する電子が十分に低減され、ホール輸送層４の劣化が防止される。また、発光層５のホスト材料の劣化も防止される。これらの結果、発光寿命が長くなったと考えられる。
【０１６５】
また、実施例１、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標はほぼ等しい。このことから、実施例１の有機ＥＬ素子においては、発光層５が主な発光領域になっていることが分かる。
【０１６６】
一方、比較例１の有機ＥＬ素子おいては、発光アシスト層６が設けられていない。この場合、発光層５が励起子を生成する役割と励起エネルギーを発光に変換する役割とを担うことになる。それにより、励起子を生成する効率および励起エネルギーを発光に変換する効率がともに低下したと考えられる。その結果、発光効率が低くなったと考えられる。
【０１６７】
また、発光層５においてホールと再結合しなかった電子は、直接発光輸送層４に到達するため、ホール輸送層４が劣化する。その結果、発光寿命が短くなったと考えられる。
【０１６８】
また、比較例２の有機ＥＬ素子においては、発光アシスト層は低い光励起発光量子収率を有するＡｌｑ３から形成されている。この場合、発光アシスト層６において生成された励起子の励起エネルギーが熱に変換される割合が高くなる。その結果、発光効率が低くなったと考えられる。
【０１６９】
また、表２に示すように、実施例２の有機ＥＬ素子の発光効率は実施例１の有機ＥＬ素子よりも高くなっている。
【０１７０】
実施例２の有機ＥＬ素子において、発光アシスト層６は、ＴＢＡＤＮからなるホスト材料にＴＢＰからなる補助ドーパントを２重量％添加した構成を有する。このＴＢＰからなる補助ドーパントは、発光層５の発光ドーパントへの励起エネルギーの移動を補助する。それにより、発光効率が高くなったと考えられる。
【０１７１】
一方、実施例２の有機ＥＬ素子のＣＩＥ色度座標は、実施例１、比較例１および比較例２の有機ＥＬ素子と比べて少し変化している。このことから、実施例２の有機ＥＬ素子は、発光アシスト層６においても発光していると考えられる。この場合、発光アシスト層６にドープする補助ドーパントの量および材料を選択することにより、ＣＩＥ色度座標と発光効率とを調整することができるので、用途に合わせた有機ＥＬ素子を作製することが可能となる。
【０１７２】
以上のように、発光層５のホスト材料としてホール輸送材料を用い、発光層５上に高い光励起発光量子収率を有する発光アシスト層６を設けることにより、電子輸送層７としてＢＣＰ等の高い電子移動度を有する材料を用いた場合においても、高効率かつ長寿命な有機ＥＬ素子が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、各光源または表示装置等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１７４】
【図１】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す模式的断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的断面図である。
【図３】図２の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ腺断面図である。
【符号の説明】
【０１７５】
１ 基板
２ ホール注入電極
３ ホール注入層
４ ホール輸送層
５ 発光層
６ 発光アシスト層
７ 電子輸送層
８ 電子注入電極
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と、
発光層と、
電子注入電極とを順に備え、
前記発光層と前記電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層をさらに備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電荷再結合層は、式（１）に示される分子構造を有するアントラセン誘導体からなり、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であり、ｎは１〜３の整数であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項３】
前記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電荷再結合層は、式（４）で示される分子構造を有するターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
【請求項５】
前記電荷再結合層は、補助ドーパントをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記補助ドーパントは、式（５）で示される分子構造を有する1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレンからなることを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
【請求項７】
前記発光層は、ホスト材料として式（６）で示される分子構造を有するトリアリールアミンを含み、式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
【請求項８】
前記式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記発光層は、ホスト材料として式（７）で示される分子構造を有するベンジジン誘導体を含み、式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化５】
【請求項１０】
前記式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記発光層は、ホスト材料として式（８）で示される分子構造を有するN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジンを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化６】
【請求項１２】
前記発光層は、ホスト材料として式（９）で示される分子構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含み、式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化７】
【請求項１３】
前記式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１０）で示される分子構造を有するテトラセン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化８】
【請求項１５】
前記式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１１）で示される分子構造を有する5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセンを０．１〜１０重量％含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化９】
【請求項１７】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１２）で示される分子構造を有するペリレン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１０】
【請求項１８】
前記式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１９】
前記発光層と前記電子注入電極との間に電子の輸送を促進する電子輸送層をさらに備え、
前記電子輸送層は、式（１３）に示される分子構造を有するフェナントロリン誘導体であり、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１１】
【請求項２０】
前記式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２１】
前記電子輸送層は式（１４）に示される分子構造を有する2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリンからなることを特徴とする請求項１９または２０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１２】
【請求項１】
ホール注入電極と、
発光層と、
電子注入電極とを順に備え、
前記発光層と前記電子注入電極との間にホールと電子とを再結合させる電荷再結合層をさらに備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電荷再結合層は、式（１）に示される分子構造を有するアントラセン誘導体からなり、式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であり、ｎは１〜３の整数であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
【請求項３】
前記式（１）中のＡｒ１〜Ａｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電荷再結合層は、式（４）で示される分子構造を有するターシャリー−ブチル置換ジナフチルアントラセンからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
【請求項５】
前記電荷再結合層は、補助ドーパントをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記補助ドーパントは、式（５）で示される分子構造を有する1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレンからなることを特徴とする請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
【請求項７】
前記発光層は、ホスト材料として式（６）で示される分子構造を有するトリアリールアミンを含み、式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
【請求項８】
前記式（６）中のＡｒ５〜Ａｒ７は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記発光層は、ホスト材料として式（７）で示される分子構造を有するベンジジン誘導体を含み、式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化５】
【請求項１０】
前記式（７）中のＡｒ８〜Ａｒ１１は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記発光層は、ホスト材料として式（８）で示される分子構造を有するN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジンを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化６】
【請求項１２】
前記発光層は、ホスト材料として式（９）で示される分子構造を有するトリフェニルアミン誘導体を含み、式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化７】
【請求項１３】
前記式（９）中のＡｒ１２〜Ａｒ１４は同一または異なり、炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１０）で示される分子構造を有するテトラセン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化８】
【請求項１５】
前記式（１０）中のＡｒ１５〜Ａｒ１８は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１１）で示される分子構造を有する5,12-ビス（4-ターシャリー-ブチルフェニル）-ナフタセンを０．１〜１０重量％含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化９】
【請求項１７】
前記発光層は、発光ドーパントとして式（１２）で示される分子構造を有するペリレン誘導体を０．１〜１０重量％含み、式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１０】
【請求項１８】
前記式（１２）中のＡｒ１９〜Ａｒ２２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１７記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１９】
前記発光層と前記電子注入電極との間に電子の輸送を促進する電子輸送層をさらに備え、
前記電子輸送層は、式（１３）に示される分子構造を有するフェナントロリン誘導体であり、式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族置換基または芳香族置換基であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１１】
【請求項２０】
前記式（１３）中のＲ２３〜Ｒ２６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が４以下の脂肪族置換基または炭素数が１６以下の芳香族置換基であることを特徴とする請求項１９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２１】
前記電子輸送層は式（１４）に示される分子構造を有する2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリンからなることを特徴とする請求項１９または２０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１２】
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−４１３９６（Ｐ２００６−４１３９６Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２２４５９（Ｐ２００４−２２２４５９）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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