有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】 発光効率、発光輝度および耐久性に優れた有機ＥＬ素子、特に、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、しかも耐久性にも優れた有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層に、式(1)：
【化１】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有させる。
【解決手段】 単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層に、式(1)：
【化１】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有させる。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
自己発光型であるため、バックライトを必要とする液晶ディスプレイよりもさらに薄いディスプレイ装置を作ることができるだけでなく、これまでよりも薄型のバックライトとして、液晶ディスプレイの薄型化をも可能とし、しかもプラズマディスプレイよりも構造が簡単である等、様々な利点を有することから、薄膜型の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」と略記する場合がある）が、次世代技術として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子としては、最初、アントラセン等の有機蛍光体の単結晶や蒸着膜を、陰極と陽極とで挟んだ構造を有する素子が検討されたが、その後、電子と正孔との再結合効率を向上して、素子の発光効率を高めるために、リン光性または蛍光性を有する発光材料、電子輸送能を有する電子輸送材料、正孔輸送能を有する正孔輸送材料、成膜性を有するバインダ等、それぞれの機能に優れた化合物を複合的に用いた、単層の、あるいは２層以上の積層構造を有する機能分離型の電界発光層を備えたものが、広く研究されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１においては、電子輸送材料を含む電子輸送層と、正孔輸送材料を含む正孔輸送層とを積層した２層構造の電界発光層を備え、このうち電子輸送層に発光層としての機能を持たせた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を電子輸送層に注入する働きをすると共に、陰極から電子輸送層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、電子輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、電子輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該電子輸送層中に含まれる電子輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
【０００５】
また、非特許文献２においては、上記２層構造を有する電界発光層において、逆に、正孔輸送層も発光層となりうることが示されている。素子の構成は、同じく、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、電子輸送層が、陰極から注入された電子を正孔輸送層に注入する働きをすると共に、陽極から正孔輸送層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、正孔輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、正孔輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該正孔輸送層中に含まれる正孔輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
【０００６】
さらに、非特許文献３においては、電子輸送層と正孔輸送層との間に、発光材料を含む発光層を挟んだ３層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を発光層に注入する働きをすると共に、陰極から発光層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。また、電子輸送層が、陰極から注入された電子を発光層に注入する働きをすると共に、陽極から発光層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。そのため、上で述べた２層構造のものに比べて、発光層内での電子と正孔の再結合効率を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率をさらに向上し、かつ駆動電圧をより一層、低下させることができる。
【０００７】
これらの有機ＥＬ素子において、電子輸送材料としては、オキサジアゾール類、トリアゾール類が、また、正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体等の芳香族第３級アミン類が、それぞれ一般的に用いられる。また、発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する有機金属錯体や有機金属化合物等が用いられる。
また、リン光性の発光材料は、一般に、成膜性が低く、しかも励起状態で自己消光を起こしやすいことから、有機ＥＬ素子の発光効率が低くなる傾向にあり、それを防止して発光効率を向上するために、例えば、フェニルカルバゾール誘導体等をホスト材料として使用し、このホスト材料中に、リン光性の発光材料をゲスト材料として分散させて発光層を形成することも行われる。
【非特許文献１】C. W. Tang and S. A. VanSlyke; Appl. Phys. Lett. , 51 (1987) 913
【非特許文献２】C. Adachi, T. Tsutsui and S. Saito; Appl. Phys. Lett. , 55 (1989) 1489
【非特許文献３】C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui and S. Saito; Jpn. J. Appl. Phys. , 27 (1988) L269
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機ＥＬ素子を用いて、液晶ディスプレイ等に代わる新たなディスプレイ装置を作製するためには、それぞれ、赤、緑、青の光の三原色に発光する有機ＥＬ素子の構成を有する微小な発光セルを、ディスプレイのドットごとに配列すること等が考えられる。そのためには、赤、緑、および青の各色の発光セルを構成する有機ＥＬ素子が、ほぼ同じ発光効率、発光輝度で発光することが肝要である。
【０００９】
しかし、現在、緑色および赤色については、上記ディスプレイ装置等を実現するために必要な高い発光効率、発光輝度を有する素子を構成しうる発光材料や発光層が既に実用化されているものの、青色については、緑色や赤色と同等の発光効率、発光輝度を有するものが開発されていないのが現状である。
例えば、青色発光の発光層として一般的に知られている、式(51)：
【００１０】
【化１】
【００１１】
で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉をホスト材料として用いて、このホスト材料からなる層中に、ゲスト材料として、式(21)：
【００１２】
【化２】
【００１３】
で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジ−フルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉を分散させた構造を有する発光層を備えた有機ＥＬ素子の量子効率は、後述する比較例１の結果からも明らかなように５．７％程度であり、発光効率の更なる向上が求められる。
また、有機ＥＬ素子は、長時間、発光させると発光輝度が大きく低下するという問題があり、安定性の向上と長寿命化も大きな課題である。そして、この課題を解決するために、電界発光層を構成する各層の耐久性を向上することも求められる。
【００１４】
本発明の目的は、発光効率、発光輝度および耐久性に優れた有機ＥＬ素子、特に、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、しかも耐久性にも優れた有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式(1)：
【００１６】
【化３】
【００１７】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する発光層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項３記載の発明は、発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１９】
請求項４記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項５記載の発明は、電界発光層が、正孔輸送材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する正孔輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２０】
請求項６記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる発光層と、この発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層とを備える請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項７記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる電子輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２１】
請求項８記載の発明は、電界発光層が、式(1)で表される有機ケイ素化合物を電子輸送材料として含有する電子輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項９記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００２３】
発明者は、まず、発光材料と共に発光層を形成するホスト材料について検討した。その結果、前記のように、直鎖状、環状、もしくは網目状に繋がれたシロキサン、またシランを基本骨格とし、この基本骨格の、ケイ素原子に結合した水素原子を全てアリール基で置換した構造を有する、式(1)で表される有機ケイ素化合物を、ホスト材料として使用すればよいことを見出した。
【００２４】
すなわち、式(1)の有機ケイ素化合物においては、アリール基が、いずれも、ケイ素原子を介して結合していることから、複数のアリール基に亘る大きなπ電子共役系が形成されず、層中で、それぞれのアリール基が、独立した芳香族化合物と同等の挙動をする。例えば、アリール基がフェニル基である有機ケイ素化合物によって形成した層は、その融点以上では固体膜化することが不可能な、ベンゼンの膜と同等の機能を有するものとなる。そのため、式(1)の有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高い。しかも、それぞれのアリール基は、実際には、シロキサンまたはシランという強固な基本骨格によって結合されていることから、式(1)の有機ケイ素化合物は、例えば、真空蒸着法等によって膜化する際の成膜性にも優れている。したがって、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて発光層を形成することにより、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を、これまでよりも向上することが可能となる。
【００２５】
また、上記のように各アリール基は、発光層中で、それぞれ独立した芳香族化合物と同等の挙動をすることから、当該アリール基として、発光材料の発光波長と近い発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択すれば、素子の発光効率、発光輝度を、さらに向上することもできる。特に、アリール基として、ベンゼンに相当するフェニル基等の、青色の発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択した式(1)の有機ケイ素化合物を、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせて発光層を形成すれば、青色発光の有機ＥＬ素子の発光効率および発光輝度を、他の色の素子と同等程度まで向上することも可能である。
【００２６】
しかも、式(1)の有機ケイ素化合物の基本骨格であるシロキサンまたはシランは、強固で、かつ耐熱性、安定性等に優れていることから、当該式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として使用すれば、発光層の、そして当該発光層を有する有機ＥＬ素子の耐久性を向上することも可能となる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料、正孔輸送材料をゲスト材料として用いて正孔輸送層を形成すると、当該式(1)の有機ケイ素化合物が、前記のようにホスト材料としてのエネルギーレベルが高いことから、正孔輸送材料による正孔輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、正孔輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。
【００２７】
さらに、式(1)の有機ケイ素化合物は良好な電子輸送能を有することから、当該有機ケイ素化合物を電子輸送材料として使用して電子輸送層を形成すると、電子輸送層の電子輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、電子輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記のように、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備え、電界発光層が、式(1)：
【００２９】
【化４】
【００３０】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とするものである。
【００３１】
《有機ケイ素化合物》
上記式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Ｒ1およびＲ2に相当するアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ｏ−テルフェニル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。また、アリール基に置換してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の、炭素数１〜６のアルキル基や、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等が挙げられ、特に、メチル基、エチル基等のアルキル基が好ましい。置換基は、１つのアリール基に対して１つ以上、置換することができる。
【００３２】
式(1)で表される有機ケイ素化合物としては、例えば、式(11)：
【００３３】
【化５】
【００３４】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シラン化合物、式(12)：
【００３５】
【化６】
【００３６】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シロキサン化合物、式(13)：
【００３７】
【化７】
【００３８】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される環状シロキサン化合物、および式(14)：
【００３９】
【化８】
【００４０】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示す。〕
で表される繰り返し単位からなり、ケイ素原子間が必ず−Ｏ−基で繋がれていると共に、その単位数が１〜１０である網目状シロキサン化合物等が挙げられる。
このうち、式(13)で表される環状シロキサン化合物、および式(14)で表される網目状シロキサン化合物は、いずれも、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物を、窒素雰囲気中で熱分解および閉環反応させることによって合成される。式(13)で表される環状シロキサン化合物を合成するための加熱温度は、２７５〜４０５℃程度である。
【００４１】
式(11)で表される直鎖シラン化合物の具体例としては、式(11-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４２】
【化９】
【００４３】
また、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物の具体例としては、式(12-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４４】
【化１０】
【００４５】
さらに、式(13)で表される環状シロキサン化合物の具体例としては、式(13-1)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ３）、および式(13-2)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ４）が挙げられる。
【００４６】
【化１１】
【００４７】
【化１２】
【００４８】
そして、式(14)で表される網目状シロキサン化合物の具体例としては、式(14-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４９】
【化１３】
【００５０】
《有機ＥＬ素子》
上記式(1)の有機ケイ素化合物を含む電界発光層は、単層であってもよいし、２層以上の積層構造を有していてもよい。電界発光層が２層以上の積層構造を有する場合、式(1)の有機ケイ素化合物は、発光層、正孔輸送層、および電子輸送層のいずれか１層、または２層以上に含有させることができる。
【００５１】
このうち、発光層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、リン光性または蛍光性を有する発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。
【００５２】
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する発光層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。
【００５３】
発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。
【００５４】
発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する種々の、有機金属錯体や有機金属化合物等がいずれも使用可能である。このうち、リン光性の発光材料としては、例えば、式(21)で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉、式(22)で表されるイリジウム(III)ビス（４′，６′−ジフルオロフェニルピリジナト）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート〈ＦＩｒ６〉、式(23)で表されるビス〔２−（３，５−ビストリフルオロメチル−フェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕イリジウム(III)ピコリナート〈（ＣＦ3ｐｐｙ）2Ｉｒ（ｐｉｃ）〉〔以上、青色発光〕、式(24)で表されるｆａｃ−トリス−（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)〈Ｉｒ（ｐｐｙ）3〉、式(25)で表されるビス（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｐｐｙ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔以上、緑色発光〕、式(26)で表されるビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ2′）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔黄色発光〕、式(27)で表されるビス〔２−（２′−ベンゾ（４，５−ａ）チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3′〕イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉、式(28)で表されるイリジウム(III)ビス（ジベンゾ[ｆ，ｈ]キノザリン）アセチルアセトナート〈Ｉｒ（ＤＢＱ）2（ａｃａｃ）〉〔以上、赤色発光〕等が挙げられる。
【００５５】
【化１４】
【００５６】
【化１５】
【００５７】
【化１６】
【００５８】
【化１７】
【００５９】
【化１８】
【００６０】
【化１９】
【００６１】
【化２０】
【００６２】
【化２１】
【００６３】
また、蛍光性の発光材料としては、例えば、式(29)で表されるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム(III)錯体〈Ａｌｑ3〉〔緑色発光〕等が挙げられる。
【００６４】
【化２２】
【００６５】
また、発光層には、当該発光層の発光波長を調整するために、レーザー色素等をドーピングすることもできる。レーザー色素としては、例えば、式(31)で表される４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ユロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン〈ＤＣＭ２〉〔赤色発光〕、式(32)で表されるクマリン６〔緑色発光〕、式(33)で表されるペリレン〔青色発光〕等が挙げられる。
【００６６】
【化２３】
【００６７】
【化２４】
【００６８】
【化２５】
【００６９】
発光層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜３０ｎｍであるのがさらに好ましい。発光層の膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
発光層と共に、積層構造の電界発光層を構成する他の層としては、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層や、発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層等が挙げられる。このうち、電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、式(41)で表される２−(４′−ｔ−ブチルフェニル)−５−（４″−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール〈ＰＢＤ〉、式(42)で表される３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール〈ＴＡＺ〉、式(43)で表される４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈Ｂｐｈｅｎ〉、式(44)で表される２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈ＢＣＰ〉、式(45)で表されるビス（２−メチル−８−キノリノラート−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−ビフェニル−４−オラート）アルミニウム〈ＢＡｌＱ2〉等が挙げられる。また、前記式(29)で表されるＡｌｑ3も、電子輸送材料として使用することができる。
【００７０】
【化２６】
【００７１】
【化２７】
【００７２】
【化２８】
【００７３】
【化２９】
【００７４】
【化３０】
【００７５】
電子輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の電子輸送層と、それを補助する電子注入層、正孔阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、電子注入層は、電子輸送層と陰極との間に設けられて、陰極から電子輸送層への電子の注入を補助するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、電子の注入を補助する機能に優れた、上記式(45)で表されるＢＡｌＱ2等によって形成するのが好ましい。
【００７６】
また、正孔阻止層は、電子輸送層と発光層との間に設けられて、陽極から発光層に注入された正孔が、電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、正孔を阻止する機能に優れた、上記式(42)で表されるＴＡＺや、式(43)で表されるＢｐｈｅｎ、式(44)で表されるＢＣＰ等によって形成するのが好ましい。
【００７７】
単層の電子輸送層や、積層構造の電子輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００７８】
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００７９】
また、電子注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子注入層による、陰極から電子輸送層に電子を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
さらに、正孔阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔阻止層による、正孔が陰極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００８０】
発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する正孔輸送層のもとになる正孔輸送材料としては、例えば、式(51)で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉、式(52)で表されるＮ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン〈ＴＰＤ〉、式(53)で表される４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル〈α−ＮＰＤ〉、式(54)で表される４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン〈ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〉等が挙げられる。
【００８１】
【化３１】
【００８２】
【化３２】
【００８３】
【化３３】
【００８４】
【化３４】
【００８５】
正孔輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の正孔輸送層と、それを補助する正孔注入層、電子阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、正孔注入層は、正孔輸送層と陽極との間に設けられて、陽極から正孔輸送層への電子の注入を補助するための層であって、特に、正孔の注入を補助する機能に優れた、上記式(51)〜(54)で表される各化合物や、式(55)で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等によって形成するのが好ましい。
【００８６】
【化３５】
【００８７】
また、電子阻止層は、正孔輸送層と発光層との間に設けられて、陰極から発光層に注入された電子が、正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止するための層であって、特に、正孔を阻止する機能に優れた、式(56)で表される１，３−ジ（Ｎ−カルバゾリル）フェニル（ｍＣＰ）等によって形成するのが好ましい。
【００８８】
【化３６】
【００８９】
単層の正孔輸送層や、積層構造の正孔輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００９０】
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、正孔注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔注入層による、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００９１】
さらに、電子阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子阻止層による、電子が陽極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
積層構造を有する電界発光層のうち、正孔輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該正孔輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、正孔輸送材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する正孔輸送層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した後、正孔輸送材料をドーピングして形成することができる。正孔輸送材料としては、前記例示の、式(51)〜(54)で表される各化合物等が挙げられる。
【００９２】
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する正孔輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
正孔輸送層における、正孔輸送材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と正孔輸送材料との総量の１０〜９０重量％であるのが好ましく、５０〜９０重量％であるのがさらに好ましい。正孔輸送材料の含有割合がこの範囲未満では、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがある。また、阻止の耐久性が低下するおそれもある。
【００９３】
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の正孔輸送層は、単層で、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した正孔注入層や電子阻止層と組み合わせて積層構造の正孔輸送層として、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、正孔輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、従来公知の種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。
【００９４】
すなわち、式(51)で表されるＣＢＰや、式(56)で表されるｍＣＰ、あるいは式(57)：
【００９５】
【化３７】
【００９６】
で表される２，２′−ジメチル−４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＤＢＰ〉等のフェニルカルバゾール誘導体、式(58)：
【００９７】
【化３８】
【００９８】
で表されるジフェニルジ（ｏ−トリル）シラン〈ＵＧＨ１〉、式(59)：
【００９９】
【化３９】
【０１００】
で表されるｐ−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン〈ＵＧＨ２〉等のアリールシラン化合物等をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する発光層を組み合わせることができる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層と組み合わせる電子輸送層としては、前記の、種々の電子輸送材料からなる単層の、あるいは２層以上の積層構造を有するものが挙げられる他、次に述べる、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該正孔輸送層と電子輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。
【０１０１】
単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜３０ｎｍであるのが好ましく、１０〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【０１０２】
積層構造を有する電界発光層のうち、電子輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該電子輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した層が挙げられる。
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物が、電子輸送能に優れ、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する電子輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
【０１０３】
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の電子輸送層は、単層で、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した電子注入層や正孔阻止層と組み合わせて積層構造の電子輸送層として、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、電子輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、上で説明した種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該電子輸送層と正孔輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、電子輸送層と発光層と正孔輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。
【０１０４】
単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがありおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【０１０５】
式(1)の有機ケイ素化合物を含む単層の電界発光層は、前記積層構造の電界発光層に含まれる発光層と同様に構成することができる。すなわち、単層の電界発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する単層の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
【０１０６】
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。
【０１０７】
かかる構造を有する単層の電界発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。
単層の電界発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。
【０１０８】
単層の電界発光層の膜厚は、１０〜２００ｎｍであるのが好ましく、５０〜１００ｎｍであるのがさらに好ましい。膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
以上で説明した積層構造の電界発光層のうち、式(1)で表される有機ケイ素化合物を含む層や、単層の電界発光層には、本発明の効果を阻害したり低下させたりしない範囲で、各層において有機ケイ素化合物と同じ機能をする他の化合物を添加してもよい。すなわち、積層構造の電界発光層のうち発光層や正孔輸送層、単層構造の電界発光層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、ホスト材料として機能する、式(51)、(56)〜(59)で表される化合物等を含有させてもよい。また、積層構造の電界発光層のうち電子輸送層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、式(29)、(41)〜(44)で表される化合物を含有させてもよい。
【０１０９】
上記電界発光層と共に有機ＥＬ素子を構成する陰極としては、電界発光層への電子の注入効率を向上することを考慮すると、仕事関数の小さい材料からなるものが好ましく、例えば、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、インジウム、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金等からなる薄膜が、陰極として好適に使用される。また、陰極上には、銀等からなる保護層を形成してもよい。
【０１１０】
また、陽極としては、電界発光層への正孔の注入効率を向上することを考慮すると、逆に仕事関数の大きい材料からなるものが好ましい。また、電界発光層からの光を素子の外部へ効率よく取り出すことも併せて考慮すると、陰極としては、例えばインジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）からなる薄膜が好適に使用される。
【実施例】
【０１１１】
以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、３層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の６重量％、または１０重量％とした。
【０１１２】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み５０ｎｍの、式(52)で表されるＴＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(24)で表されるＩｒ（ｐｐｙ）3をドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１１３】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎの層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金の層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子のうち、発光材料のドーピング量が６重量％であったものの、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１〜３に示す結果が得られた。図１は印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１４】
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を６重量％としたものは、図１〜３に示す結果が、また、ドーピング量を１０重量％としたものは、図４〜６に示す結果が得られた。なお、図１、４は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２、５は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３、６は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１５】
これらの図から明らかなように、実施例１の構成によれば、発光材料のドーピング量が６重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、緑色に発光できること、発光材料のドーピング量を１０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例２：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の１０重量％、または２０重量％とした。
【０１１６】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１１７】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を１０重量％としたものは、図７〜９に示す結果が、また、ドーピング量を２０重量％としたものは、図１０〜１２に示す結果が得られた。なお、図７、１０は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図８、１１は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図９、１２は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１８】
これらの図から明らかなように、実施例２の構成によれば、発光材料のドーピング量が１０重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できること、発光材料のドーピング量を２０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例３：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の２０重量％とした。
【０１１９】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１２０】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１３〜１５に示す結果が得られた。なお、図１３は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１４は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１５は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１２１】
これらの図から明らかなように、実施例３の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、前記実施例２の、発光材料のドーピング量が同じ２０重量％である図１０〜１２の結果から明らかなように、正孔注入層を設ける（実施例２）ことで、設けないもの（実施例３）に比べて、電流密度を上昇させて、発光効率を向上できることも確認された。
【０１２２】
実施例４：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の２０重量％とした。
【０１２３】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１２４】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１６〜１８に示す結果が得られた。なお、図１６は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１７は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１８は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１２５】
これらの図から明らかなように、実施例４の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％という高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、実施例３の、図１３〜１５の結果から明らかなように、発光層のホスト材料として、ＤＰＳｉＯ３を用いたもの（実施例４）の方が、ＤＰＳｉＯ４を用いたもの（実施例３）よりも発光効率を向上できることも確認された。
【０１２６】
比較例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(51)で表されるＣＢＰと発光材料との総量の６重量％とした。
【０１２７】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(51)で表されるＣＢＰからなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み３０ｎｍの層。
【０１２８】
電子輸送層：厚み３０ｎｍの、式(45)で表されるＢＡｌｑ2からなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、フッ化リチウムからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍのアルミニウムの層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１９に示す結果が得られた。なお、図１９は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【０１２９】
図から明らかなように、比較例１の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が５．７％程度という低い発光効率でしか発光できないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例１で作製した、発光材料のドーピング量が６重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図２】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図３】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１で作製した、発光材料のドーピング量が１０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図５】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図６】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２で作製した、発光材料のドーピング量が１０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図８】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図９】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例２で作製した、発光材料のドーピング量が２０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１１】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１２】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例３で作製した有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１４】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１５】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例４で作製した有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１７】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１８】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１９】比較例１で作製した有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
自己発光型であるため、バックライトを必要とする液晶ディスプレイよりもさらに薄いディスプレイ装置を作ることができるだけでなく、これまでよりも薄型のバックライトとして、液晶ディスプレイの薄型化をも可能とし、しかもプラズマディスプレイよりも構造が簡単である等、様々な利点を有することから、薄膜型の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」と略記する場合がある）が、次世代技術として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子としては、最初、アントラセン等の有機蛍光体の単結晶や蒸着膜を、陰極と陽極とで挟んだ構造を有する素子が検討されたが、その後、電子と正孔との再結合効率を向上して、素子の発光効率を高めるために、リン光性または蛍光性を有する発光材料、電子輸送能を有する電子輸送材料、正孔輸送能を有する正孔輸送材料、成膜性を有するバインダ等、それぞれの機能に優れた化合物を複合的に用いた、単層の、あるいは２層以上の積層構造を有する機能分離型の電界発光層を備えたものが、広く研究されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１においては、電子輸送材料を含む電子輸送層と、正孔輸送材料を含む正孔輸送層とを積層した２層構造の電界発光層を備え、このうち電子輸送層に発光層としての機能を持たせた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を電子輸送層に注入する働きをすると共に、陰極から電子輸送層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、電子輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、電子輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該電子輸送層中に含まれる電子輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
【０００５】
また、非特許文献２においては、上記２層構造を有する電界発光層において、逆に、正孔輸送層も発光層となりうることが示されている。素子の構成は、同じく、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、電子輸送層が、陰極から注入された電子を正孔輸送層に注入する働きをすると共に、陽極から正孔輸送層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、正孔輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、正孔輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該正孔輸送層中に含まれる正孔輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
【０００６】
さらに、非特許文献３においては、電子輸送層と正孔輸送層との間に、発光材料を含む発光層を挟んだ３層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を発光層に注入する働きをすると共に、陰極から発光層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。また、電子輸送層が、陰極から注入された電子を発光層に注入する働きをすると共に、陽極から発光層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。そのため、上で述べた２層構造のものに比べて、発光層内での電子と正孔の再結合効率を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率をさらに向上し、かつ駆動電圧をより一層、低下させることができる。
【０００７】
これらの有機ＥＬ素子において、電子輸送材料としては、オキサジアゾール類、トリアゾール類が、また、正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体等の芳香族第３級アミン類が、それぞれ一般的に用いられる。また、発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する有機金属錯体や有機金属化合物等が用いられる。
また、リン光性の発光材料は、一般に、成膜性が低く、しかも励起状態で自己消光を起こしやすいことから、有機ＥＬ素子の発光効率が低くなる傾向にあり、それを防止して発光効率を向上するために、例えば、フェニルカルバゾール誘導体等をホスト材料として使用し、このホスト材料中に、リン光性の発光材料をゲスト材料として分散させて発光層を形成することも行われる。
【非特許文献１】C. W. Tang and S. A. VanSlyke; Appl. Phys. Lett. , 51 (1987) 913
【非特許文献２】C. Adachi, T. Tsutsui and S. Saito; Appl. Phys. Lett. , 55 (1989) 1489
【非特許文献３】C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui and S. Saito; Jpn. J. Appl. Phys. , 27 (1988) L269
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機ＥＬ素子を用いて、液晶ディスプレイ等に代わる新たなディスプレイ装置を作製するためには、それぞれ、赤、緑、青の光の三原色に発光する有機ＥＬ素子の構成を有する微小な発光セルを、ディスプレイのドットごとに配列すること等が考えられる。そのためには、赤、緑、および青の各色の発光セルを構成する有機ＥＬ素子が、ほぼ同じ発光効率、発光輝度で発光することが肝要である。
【０００９】
しかし、現在、緑色および赤色については、上記ディスプレイ装置等を実現するために必要な高い発光効率、発光輝度を有する素子を構成しうる発光材料や発光層が既に実用化されているものの、青色については、緑色や赤色と同等の発光効率、発光輝度を有するものが開発されていないのが現状である。
例えば、青色発光の発光層として一般的に知られている、式(51)：
【００１０】
【化１】
【００１１】
で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉をホスト材料として用いて、このホスト材料からなる層中に、ゲスト材料として、式(21)：
【００１２】
【化２】
【００１３】
で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジ−フルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉を分散させた構造を有する発光層を備えた有機ＥＬ素子の量子効率は、後述する比較例１の結果からも明らかなように５．７％程度であり、発光効率の更なる向上が求められる。
また、有機ＥＬ素子は、長時間、発光させると発光輝度が大きく低下するという問題があり、安定性の向上と長寿命化も大きな課題である。そして、この課題を解決するために、電界発光層を構成する各層の耐久性を向上することも求められる。
【００１４】
本発明の目的は、発光効率、発光輝度および耐久性に優れた有機ＥＬ素子、特に、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、しかも耐久性にも優れた有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式(1)：
【００１６】
【化３】
【００１７】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する発光層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項３記載の発明は、発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００１９】
請求項４記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項５記載の発明は、電界発光層が、正孔輸送材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する正孔輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２０】
請求項６記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる発光層と、この発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層とを備える請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項７記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる電子輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２１】
請求項８記載の発明は、電界発光層が、式(1)で表される有機ケイ素化合物を電子輸送材料として含有する電子輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項９記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
【発明の効果】
【００２３】
発明者は、まず、発光材料と共に発光層を形成するホスト材料について検討した。その結果、前記のように、直鎖状、環状、もしくは網目状に繋がれたシロキサン、またシランを基本骨格とし、この基本骨格の、ケイ素原子に結合した水素原子を全てアリール基で置換した構造を有する、式(1)で表される有機ケイ素化合物を、ホスト材料として使用すればよいことを見出した。
【００２４】
すなわち、式(1)の有機ケイ素化合物においては、アリール基が、いずれも、ケイ素原子を介して結合していることから、複数のアリール基に亘る大きなπ電子共役系が形成されず、層中で、それぞれのアリール基が、独立した芳香族化合物と同等の挙動をする。例えば、アリール基がフェニル基である有機ケイ素化合物によって形成した層は、その融点以上では固体膜化することが不可能な、ベンゼンの膜と同等の機能を有するものとなる。そのため、式(1)の有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高い。しかも、それぞれのアリール基は、実際には、シロキサンまたはシランという強固な基本骨格によって結合されていることから、式(1)の有機ケイ素化合物は、例えば、真空蒸着法等によって膜化する際の成膜性にも優れている。したがって、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて発光層を形成することにより、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を、これまでよりも向上することが可能となる。
【００２５】
また、上記のように各アリール基は、発光層中で、それぞれ独立した芳香族化合物と同等の挙動をすることから、当該アリール基として、発光材料の発光波長と近い発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択すれば、素子の発光効率、発光輝度を、さらに向上することもできる。特に、アリール基として、ベンゼンに相当するフェニル基等の、青色の発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択した式(1)の有機ケイ素化合物を、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせて発光層を形成すれば、青色発光の有機ＥＬ素子の発光効率および発光輝度を、他の色の素子と同等程度まで向上することも可能である。
【００２６】
しかも、式(1)の有機ケイ素化合物の基本骨格であるシロキサンまたはシランは、強固で、かつ耐熱性、安定性等に優れていることから、当該式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として使用すれば、発光層の、そして当該発光層を有する有機ＥＬ素子の耐久性を向上することも可能となる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料、正孔輸送材料をゲスト材料として用いて正孔輸送層を形成すると、当該式(1)の有機ケイ素化合物が、前記のようにホスト材料としてのエネルギーレベルが高いことから、正孔輸送材料による正孔輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、正孔輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。
【００２７】
さらに、式(1)の有機ケイ素化合物は良好な電子輸送能を有することから、当該有機ケイ素化合物を電子輸送材料として使用して電子輸送層を形成すると、電子輸送層の電子輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、電子輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明を説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記のように、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備え、電界発光層が、式(1)：
【００２９】
【化４】
【００３０】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とするものである。
【００３１】
《有機ケイ素化合物》
上記式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Ｒ1およびＲ2に相当するアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ｏ−テルフェニル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。また、アリール基に置換してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の、炭素数１〜６のアルキル基や、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等が挙げられ、特に、メチル基、エチル基等のアルキル基が好ましい。置換基は、１つのアリール基に対して１つ以上、置換することができる。
【００３２】
式(1)で表される有機ケイ素化合物としては、例えば、式(11)：
【００３３】
【化５】
【００３４】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シラン化合物、式(12)：
【００３５】
【化６】
【００３６】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シロキサン化合物、式(13)：
【００３７】
【化７】
【００３８】
〔式中、Ｒ1、Ｒ2は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される環状シロキサン化合物、および式(14)：
【００３９】
【化８】
【００４０】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示す。〕
で表される繰り返し単位からなり、ケイ素原子間が必ず−Ｏ−基で繋がれていると共に、その単位数が１〜１０である網目状シロキサン化合物等が挙げられる。
このうち、式(13)で表される環状シロキサン化合物、および式(14)で表される網目状シロキサン化合物は、いずれも、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物を、窒素雰囲気中で熱分解および閉環反応させることによって合成される。式(13)で表される環状シロキサン化合物を合成するための加熱温度は、２７５〜４０５℃程度である。
【００４１】
式(11)で表される直鎖シラン化合物の具体例としては、式(11-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４２】
【化９】
【００４３】
また、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物の具体例としては、式(12-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４４】
【化１０】
【００４５】
さらに、式(13)で表される環状シロキサン化合物の具体例としては、式(13-1)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ３）、および式(13-2)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ４）が挙げられる。
【００４６】
【化１１】
【００４７】
【化１２】
【００４８】
そして、式(14)で表される網目状シロキサン化合物の具体例としては、式(14-1)で表される化合物が挙げられる。
【００４９】
【化１３】
【００５０】
《有機ＥＬ素子》
上記式(1)の有機ケイ素化合物を含む電界発光層は、単層であってもよいし、２層以上の積層構造を有していてもよい。電界発光層が２層以上の積層構造を有する場合、式(1)の有機ケイ素化合物は、発光層、正孔輸送層、および電子輸送層のいずれか１層、または２層以上に含有させることができる。
【００５１】
このうち、発光層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、リン光性または蛍光性を有する発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。
【００５２】
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する発光層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。
【００５３】
発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。
【００５４】
発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する種々の、有機金属錯体や有機金属化合物等がいずれも使用可能である。このうち、リン光性の発光材料としては、例えば、式(21)で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉、式(22)で表されるイリジウム(III)ビス（４′，６′−ジフルオロフェニルピリジナト）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート〈ＦＩｒ６〉、式(23)で表されるビス〔２−（３，５−ビストリフルオロメチル−フェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕イリジウム(III)ピコリナート〈（ＣＦ3ｐｐｙ）2Ｉｒ（ｐｉｃ）〉〔以上、青色発光〕、式(24)で表されるｆａｃ−トリス−（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)〈Ｉｒ（ｐｐｙ）3〉、式(25)で表されるビス（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｐｐｙ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔以上、緑色発光〕、式(26)で表されるビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ2′）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔黄色発光〕、式(27)で表されるビス〔２−（２′−ベンゾ（４，５−ａ）チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3′〕イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉、式(28)で表されるイリジウム(III)ビス（ジベンゾ[ｆ，ｈ]キノザリン）アセチルアセトナート〈Ｉｒ（ＤＢＱ）2（ａｃａｃ）〉〔以上、赤色発光〕等が挙げられる。
【００５５】
【化１４】
【００５６】
【化１５】
【００５７】
【化１６】
【００５８】
【化１７】
【００５９】
【化１８】
【００６０】
【化１９】
【００６１】
【化２０】
【００６２】
【化２１】
【００６３】
また、蛍光性の発光材料としては、例えば、式(29)で表されるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム(III)錯体〈Ａｌｑ3〉〔緑色発光〕等が挙げられる。
【００６４】
【化２２】
【００６５】
また、発光層には、当該発光層の発光波長を調整するために、レーザー色素等をドーピングすることもできる。レーザー色素としては、例えば、式(31)で表される４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ユロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン〈ＤＣＭ２〉〔赤色発光〕、式(32)で表されるクマリン６〔緑色発光〕、式(33)で表されるペリレン〔青色発光〕等が挙げられる。
【００６６】
【化２３】
【００６７】
【化２４】
【００６８】
【化２５】
【００６９】
発光層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜３０ｎｍであるのがさらに好ましい。発光層の膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
発光層と共に、積層構造の電界発光層を構成する他の層としては、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層や、発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層等が挙げられる。このうち、電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、式(41)で表される２−(４′−ｔ−ブチルフェニル)−５−（４″−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール〈ＰＢＤ〉、式(42)で表される３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール〈ＴＡＺ〉、式(43)で表される４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈Ｂｐｈｅｎ〉、式(44)で表される２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈ＢＣＰ〉、式(45)で表されるビス（２−メチル−８−キノリノラート−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−ビフェニル−４−オラート）アルミニウム〈ＢＡｌＱ2〉等が挙げられる。また、前記式(29)で表されるＡｌｑ3も、電子輸送材料として使用することができる。
【００７０】
【化２６】
【００７１】
【化２７】
【００７２】
【化２８】
【００７３】
【化２９】
【００７４】
【化３０】
【００７５】
電子輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の電子輸送層と、それを補助する電子注入層、正孔阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、電子注入層は、電子輸送層と陰極との間に設けられて、陰極から電子輸送層への電子の注入を補助するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、電子の注入を補助する機能に優れた、上記式(45)で表されるＢＡｌＱ2等によって形成するのが好ましい。
【００７６】
また、正孔阻止層は、電子輸送層と発光層との間に設けられて、陽極から発光層に注入された正孔が、電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、正孔を阻止する機能に優れた、上記式(42)で表されるＴＡＺや、式(43)で表されるＢｐｈｅｎ、式(44)で表されるＢＣＰ等によって形成するのが好ましい。
【００７７】
単層の電子輸送層や、積層構造の電子輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００７８】
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００７９】
また、電子注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子注入層による、陰極から電子輸送層に電子を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
さらに、正孔阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔阻止層による、正孔が陰極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００８０】
発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する正孔輸送層のもとになる正孔輸送材料としては、例えば、式(51)で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉、式(52)で表されるＮ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン〈ＴＰＤ〉、式(53)で表される４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル〈α−ＮＰＤ〉、式(54)で表される４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン〈ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〉等が挙げられる。
【００８１】
【化３１】
【００８２】
【化３２】
【００８３】
【化３３】
【００８４】
【化３４】
【００８５】
正孔輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の正孔輸送層と、それを補助する正孔注入層、電子阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、正孔注入層は、正孔輸送層と陽極との間に設けられて、陽極から正孔輸送層への電子の注入を補助するための層であって、特に、正孔の注入を補助する機能に優れた、上記式(51)〜(54)で表される各化合物や、式(55)で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等によって形成するのが好ましい。
【００８６】
【化３５】
【００８７】
また、電子阻止層は、正孔輸送層と発光層との間に設けられて、陰極から発光層に注入された電子が、正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止するための層であって、特に、正孔を阻止する機能に優れた、式(56)で表される１，３−ジ（Ｎ−カルバゾリル）フェニル（ｍＣＰ）等によって形成するのが好ましい。
【００８８】
【化３６】
【００８９】
単層の正孔輸送層や、積層構造の正孔輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００９０】
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、正孔注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔注入層による、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００９１】
さらに、電子阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子阻止層による、電子が陽極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
積層構造を有する電界発光層のうち、正孔輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該正孔輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、正孔輸送材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する正孔輸送層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した後、正孔輸送材料をドーピングして形成することができる。正孔輸送材料としては、前記例示の、式(51)〜(54)で表される各化合物等が挙げられる。
【００９２】
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する正孔輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
正孔輸送層における、正孔輸送材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と正孔輸送材料との総量の１０〜９０重量％であるのが好ましく、５０〜９０重量％であるのがさらに好ましい。正孔輸送材料の含有割合がこの範囲未満では、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがある。また、阻止の耐久性が低下するおそれもある。
【００９３】
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の正孔輸送層は、単層で、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した正孔注入層や電子阻止層と組み合わせて積層構造の正孔輸送層として、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、正孔輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、従来公知の種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。
【００９４】
すなわち、式(51)で表されるＣＢＰや、式(56)で表されるｍＣＰ、あるいは式(57)：
【００９５】
【化３７】
【００９６】
で表される２，２′−ジメチル−４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＤＢＰ〉等のフェニルカルバゾール誘導体、式(58)：
【００９７】
【化３８】
【００９８】
で表されるジフェニルジ（ｏ−トリル）シラン〈ＵＧＨ１〉、式(59)：
【００９９】
【化３９】
【０１００】
で表されるｐ−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン〈ＵＧＨ２〉等のアリールシラン化合物等をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する発光層を組み合わせることができる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層と組み合わせる電子輸送層としては、前記の、種々の電子輸送材料からなる単層の、あるいは２層以上の積層構造を有するものが挙げられる他、次に述べる、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該正孔輸送層と電子輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。
【０１０１】
単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜３０ｎｍであるのが好ましく、１０〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【０１０２】
積層構造を有する電界発光層のうち、電子輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該電子輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した層が挙げられる。
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物が、電子輸送能に優れ、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する電子輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
【０１０３】
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の電子輸送層は、単層で、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した電子注入層や正孔阻止層と組み合わせて積層構造の電子輸送層として、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、電子輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、上で説明した種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該電子輸送層と正孔輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、電子輸送層と発光層と正孔輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。
【０１０４】
単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがありおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
【０１０５】
式(1)の有機ケイ素化合物を含む単層の電界発光層は、前記積層構造の電界発光層に含まれる発光層と同様に構成することができる。すなわち、単層の電界発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する単層の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
【０１０６】
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。
【０１０７】
かかる構造を有する単層の電界発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。
単層の電界発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。
【０１０８】
単層の電界発光層の膜厚は、１０〜２００ｎｍであるのが好ましく、５０〜１００ｎｍであるのがさらに好ましい。膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
以上で説明した積層構造の電界発光層のうち、式(1)で表される有機ケイ素化合物を含む層や、単層の電界発光層には、本発明の効果を阻害したり低下させたりしない範囲で、各層において有機ケイ素化合物と同じ機能をする他の化合物を添加してもよい。すなわち、積層構造の電界発光層のうち発光層や正孔輸送層、単層構造の電界発光層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、ホスト材料として機能する、式(51)、(56)〜(59)で表される化合物等を含有させてもよい。また、積層構造の電界発光層のうち電子輸送層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、式(29)、(41)〜(44)で表される化合物を含有させてもよい。
【０１０９】
上記電界発光層と共に有機ＥＬ素子を構成する陰極としては、電界発光層への電子の注入効率を向上することを考慮すると、仕事関数の小さい材料からなるものが好ましく、例えば、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、インジウム、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金等からなる薄膜が、陰極として好適に使用される。また、陰極上には、銀等からなる保護層を形成してもよい。
【０１１０】
また、陽極としては、電界発光層への正孔の注入効率を向上することを考慮すると、逆に仕事関数の大きい材料からなるものが好ましい。また、電界発光層からの光を素子の外部へ効率よく取り出すことも併せて考慮すると、陰極としては、例えばインジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）からなる薄膜が好適に使用される。
【実施例】
【０１１１】
以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、３層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の６重量％、または１０重量％とした。
【０１１２】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み５０ｎｍの、式(52)で表されるＴＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(24)で表されるＩｒ（ｐｐｙ）3をドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１１３】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎの層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金の層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子のうち、発光材料のドーピング量が６重量％であったものの、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１〜３に示す結果が得られた。図１は印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１４】
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を６重量％としたものは、図１〜３に示す結果が、また、ドーピング量を１０重量％としたものは、図４〜６に示す結果が得られた。なお、図１、４は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２、５は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３、６は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１５】
これらの図から明らかなように、実施例１の構成によれば、発光材料のドーピング量が６重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、緑色に発光できること、発光材料のドーピング量を１０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例２：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の１０重量％、または２０重量％とした。
【０１１６】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１１７】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を１０重量％としたものは、図７〜９に示す結果が、また、ドーピング量を２０重量％としたものは、図１０〜１２に示す結果が得られた。なお、図７、１０は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図８、１１は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図９、１２は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１１８】
これらの図から明らかなように、実施例２の構成によれば、発光材料のドーピング量が１０重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できること、発光材料のドーピング量を２０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例３：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の２０重量％とした。
【０１１９】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１２０】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１３〜１５に示す結果が得られた。なお、図１３は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１４は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１５は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１２１】
これらの図から明らかなように、実施例３の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、前記実施例２の、発光材料のドーピング量が同じ２０重量％である図１０〜１２の結果から明らかなように、正孔注入層を設ける（実施例２）ことで、設けないもの（実施例３）に比べて、電流密度を上昇させて、発光効率を向上できることも確認された。
【０１２２】
実施例４：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の２０重量％とした。
【０１２３】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
【０１２４】
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１６〜１８に示す結果が得られた。なお、図１６は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１７は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１８は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【０１２５】
これらの図から明らかなように、実施例４の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％という高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、実施例３の、図１３〜１５の結果から明らかなように、発光層のホスト材料として、ＤＰＳｉＯ３を用いたもの（実施例４）の方が、ＤＰＳｉＯ４を用いたもの（実施例３）よりも発光効率を向上できることも確認された。
【０１２６】
比較例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(51)で表されるＣＢＰと発光材料との総量の６重量％とした。
【０１２７】
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(51)で表されるＣＢＰからなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み３０ｎｍの層。
【０１２８】
電子輸送層：厚み３０ｎｍの、式(45)で表されるＢＡｌｑ2からなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、フッ化リチウムからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍのアルミニウムの層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１９に示す結果が得られた。なお、図１９は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【０１２９】
図から明らかなように、比較例１の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が５．７％程度という低い発光効率でしか発光できないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施例１で作製した、発光材料のドーピング量が６重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図２】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図３】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１で作製した、発光材料のドーピング量が１０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図５】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図６】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２で作製した、発光材料のドーピング量が１０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図８】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図９】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例２で作製した、発光材料のドーピング量が２０重量％である発光層を含む電界発光層を備えた有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１１】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１２】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例３で作製した有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１４】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１５】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施例４で作製した有機ＥＬ素子における、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【図１７】上記有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【図１８】上記有機ＥＬ素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
【図１９】比較例１で作製した有機ＥＬ素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式(1)：
【化１】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有する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】
電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する発光層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
電界発光層が、正孔輸送材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する正孔輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる発光層と、この発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層とを備える請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる電子輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
電界発光層が、式(1)で表される有機ケイ素化合物を電子輸送材料として含有する電子輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１】
単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式(1)：
【化１】
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有する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】
電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する発光層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
電界発光層が、正孔輸送材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する正孔輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる発光層と、この発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層とを備える請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる電子輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
電界発光層が、式(1)で表される有機ケイ素化合物を電子輸送材料として含有する電子輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−６６８２０（Ｐ２００６−６６８２０Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５０５７３（Ｐ２００４−２５０５７３）
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月３０日（２００４．８．３０）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
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