有機エレクトロルミネッセンス素子
【課題】色純度が高く、実用的な寿命を有する有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、通電により発光させたとき、発光スペクトル複数が発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
【解決手段】陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、通電により発光させたとき、発光スペクトル複数が発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
【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（ＥＬ）素子に関し、さらに詳しくは、寿命が長く、高発光効率発光が得られる有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光物質が発光する原理を利用した自発光素子である。
【０００３】
イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ、アプライドフィジクッスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年等）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。
【０００４】
Ｔａｎｇらは、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いた積層構造を採用している。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めることができ、陰極に注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めることができ、発光層内で生成した励起子を閉じこめることができる等が挙げられる。この例のように、有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型構造等がよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるために、素子構造や形成方法に種々の工夫がなされている。
【０００５】
特許文献１には、ジシアノアントラセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に、金属錯体を電子輸送層に用いた素子が開示されている。しかしながら、ＣＩＥ色度が（０．６３，０．３７）であるため発光色が純赤色ではなく、赤橙色であった。この素子には発光層を突き抜けた正孔が電子輸送層に注入されており、その結果電子輸送層においても電子と正孔が再結合し、電子輸送層である金属錯体が微少発光することによる色度の悪化があった。さらに正孔耐久性が低い電子輸送層が劣化することにより、寿命が著しく短くなっていた。
【０００６】
特許文献２には、ナフタセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に、電子輸送層にナフタセン誘導体を用いた赤色素子が開示されている。この素子は色純度が高く、実用的な寿命も有している。しかしながら、この素子は色純度向上と長寿命化を図るため、発光層と陰極の間に機能を分離した２層の有機層（電子輸送層と電子注入層）を必要とし、素子構成が複雑であった。
【０００７】
特許文献３には、電子輸送層の発光を抑制する為に、発光層及び電子輸送層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層が提案されている。しかし、この発光素子は、発光効率が約１ｃｄ／Ａと不十分であった。
【特許文献１】特開２００１−３０７８８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８３７７号公報
【特許文献３】特開２００５−２３５５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、色純度が高く、実用的な寿命を有する有機ＥＬ素子を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、陽極から注入された正孔が発光層と電子輸送層の界面に到達する素子において、発光層（ドーパント）以外の層、特に電子輸送層の発する光を、ドーパントから発せられる光に比べ十分に低いレベルに減少した素子では、電子輸送層への正孔の注入を抑制できるため、著しく寿命が向上し、また発光効率が高いことを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子が提供される。
１． 陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、
通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、
前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
２．前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｂ）の関係を満たす１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／１００・・・（Ｂ）
３．前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｃ）の関係を満たす１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５００・・・（Ｃ）
４．前記正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下である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。
５．前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、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。
６．前記発光層が下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体を含有する１〜５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３】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
７．前記インデノペリレン誘導体が、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体である６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記発光層が、下記式（２）で表される化合物を含有する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。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
９．前記式（２）のＸが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾアントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフルオレン，フルオランテン，ベンゾフルオランテン，ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテン骨格の１種以上を含有する８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記式（２）が、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物である８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記電子輸送層が下記式（３）で表される化合物を含有する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。
Ａ−Ｂ （３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
１２．前記式（３）で表される化合物が、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する化合物である１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１３．前記式（３）で表される化合物が含窒素複素環化合物である１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１４．前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１５．前記含窒素複素環化合物が、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体である１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、色純度が高く、また、長寿命な有機ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を含む。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。
有機ＥＬ素子１は、基板１０上に、陽極２０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０、電子注入層７０及び陰極８０を、この順に積層した構成をしている。この他、有機ＥＬ素子は様々な構成をとることができる。
【００１３】
本発明の素子は、電流密度を０．１〜１０００ｍＡ／ｃｍ２のいずれかの条件で発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークよりも短波長側の他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
この要件を満たすことにより、発光効率が高く、また、長寿命な素子を得ることができる。好ましくは、ＩＯ／ＩＤ＜１／１００（式（Ｂ））であり、特に好ましくはＩＯ／ＩＤ＜１／５００（式（Ｃ））である。
【００１４】
尚、発光ピークは次の手順で決定する。まず、得られた有機ＥＬ素子を電流密度が０．１〜１０００ｍＡ／ｃｍ２の範囲にある少なくとも一つの値のＤＣ定電流で駆動することにより発光させ、その発光のスペクトルを分光放射輝度計を用いて測定する。波長は３８０〜７８０nmを１ｎｍ間隔で測定する。
得られたスペクトルで最大の発光強度を示すピークの強度を（ＩＤ）とし、また最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピークの強度をＩＯとする。
【００１５】
他の発光ピークは、電子輸送層の発光に由来するものであることが好ましい。電子輸送層の発光を低減させることによって、特に、素子の寿命が改善できる。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子の構成は、発光層を通り過ぎて電子輸送層まで到達する正孔が存在する素子に有効である。例えば、正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下であるＥＬ素子では、正孔が電子輸送層まで到達する。
尚、イオン化ポテンシャルの測定方法は、後述する実施例にて説明する。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層に用いる材料を、上記条件を満たすように選択することにより作製できる。特に、発光層及び電子輸送層を形成する材料については、以下に説明するものを使用することが好ましい。
【００１８】
[発光層]
有機ＥＬ素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。即ち、
（ｉ）注入機能：電界印加時に陽極又は正孔注入・輸送層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入・輸送層より電子を注入することができる機能
（ｉｉ）輸送機能：注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
（ｉｉｉ）発光機能：電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
がある。
但し、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
【００１９】
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。
ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
【００２０】
発光層は主にホスト材料とドーパント材料からなる。発光層が含有するドーパント材料のドープ濃度は、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは、０．５〜２％である。従って本発明では、発光層のイオン化ポテンシャルは、ホスト材料の値を意味する。
【００２１】
本発明においてドーパント材料は、下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体が好ましく使用できる。
【化５】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
【００２２】
インデノペリレン誘導体は、特に、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体であることが好ましい。
【００２３】
本発明においてホスト材料は、下記式（２）で表される化合物が好ましく使用できる。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
【００２４】
式（２）において、Ｘは、好ましくは、ナフタセン、ピレン、アントラセン、ペリレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフチルフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン、ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテンから選択される１以上の骨格を含有する基である。より好ましくはナフタセン骨格又はアントラセン骨格を含有する。Ｙは、好ましくは炭素数１２〜６０のアリール基、ジアリールアミノ基であり、より好ましくは炭素数１２〜２０のアリール基又は炭素数１２〜４０のジアリールアミノ基である。ｎは好ましくは２である。
【００２５】
式（２）の具体例としては、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物が好ましい。
【００２６】
［電子輸送層］
電子輸送層を形成する材料としては下記式（３）で表される化合物が好ましい。
Ａ−Ｂ・・・（３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
【００２７】
式（３）の化合物は、好ましくは、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する複素環化合物を１種以上含有する。より好ましくは、含窒素複素環化合物である。
【００２８】
含窒素複素環化合物は、さらに好ましくは、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物を１種以上含有する。含窒素複素環化合物として、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体を例示できる。
【化６】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【００２９】
式（４）、（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体は、好ましくは、ｎが０、Ｒ２がアリール基、Ｌが炭素数６〜３０（より好ましくは炭素数６〜２０）のアリール基及びＡｒ１が炭素数６〜３０のアリール基である。
【００３０】
上述した正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を、上記条件を満たすように選択する他は、本発明の有機ＥＬ素子は従来公知の構成を採用することができる。以下、説明する。
【００３１】
［有機ＥＬ素子の構成］
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の代表的な構成例を示す。尚、本発明はこれに限定されるものではない。
（１）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（７）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（９）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１０）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／絶縁層／陰極
等の構造を挙げることができる。
これらの中で通常（１）（２）（３）（４）（７）（８）（１０）の構成が好ましく用いられる。
尚、本発明において、上記構成（３）（４）（９）及び（１０）のように、電子輸送層及び電子注入層をそれぞれ形成してもよいが、他の構成のように電子輸送層のみを形成した場合も、従来の素子と比べて寿命を向上できる。
【００３２】
［透光性基板］
本発明の有機ＥＬ素子は透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
【００３３】
[陽極]
有機薄膜ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛合金（ＩＺＯ）、金、銀、白金、銅等が適用できる。
これら材料は単独で用いることもできるが、これら材料同士の合金や、その他の元素を添加した材料も適宜選択して用いることができる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００３４】
[正孔注入、輸送層]
正孔輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入、輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−４ｃｍ２／Ｖ・秒であれば好ましい。
正孔輸送層を形成する材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔注入層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００３５】
具体例として例えば、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
【００３６】
好ましくは以下の式（６）で示す材料が用いられる。
Ｑ１−Ｇ−Ｑ２ （６）
（式中、Ｑ１及びＱ２は少なくともひとつの三級アミンを有する部位であり、Ｇは連結基である。）
【００３７】
さらに好ましくは以下の式（７）で示すアミン誘導体である。
【化７】
［式（７）中、Ａｒ１〜Ａｒ４は置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環、又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素芳香族環である。Ｒ６、Ｒ７は置換基であり、ｓ、ｔはそれぞれ０〜４の整数である。
Ａｒ１及びＡｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４はそれぞれ連結して環状構造を形成してもよい。
Ｒ６及びＲ７もそれぞれ連結して環状構造を形成してもよい。］
【００３８】
Ａｒ１〜Ａｒ４の置換基、及びＲ６、Ｒ７は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素芳香族環、炭素数１〜５０のアルキル基、炭素数１〜５０のアルコキシ基、炭素数１〜５０のアルキルアリール基、炭素数１〜５０のアラルキル基、スチリル基、核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環で置換されたアミノ基、核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環で置換されたアミノ基で置換された核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環である。
【００３９】
正孔輸送層は、さらに正孔の注入を助けるために別途正孔注入層を設けることもできる。正孔注入層の材料としては正孔輸送層と同様の材料を使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
また、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（以下ＮＰＤと略記する）、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を挙げることができる。
特に好ましくは式（６）又は（７）で示す材料である。
また、芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。
【００４１】
正孔注入、輸送層は上述した化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入、輸送層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この正孔注入、輸送層は正孔輸送帯域に本発明の化合物を含有していれば、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、又は前記正孔注入、輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入、輸送層を積層したものであってもよい。
【００４２】
また、有機半導体層も正孔輸送層の一部であるが、これは発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に開示してある含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
【００４３】
[電子注入層]
電子注入層は発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着がよい材料からなる層である。
【００４４】
本発明の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【００４５】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【００４６】
本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けてもよい。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００４７】
また、電子注入層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子注入層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【００４８】
[陰極]
陰極としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属等が挙げられる。
【００４９】
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００５０】
[絶縁層]
有機ＥＬは超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
【００５１】
絶縁層に用いられる材料としては例えば酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、弗化セシウム、炭酸セシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。
これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【００５２】
[有機ＥＬ素子の作製例]
以上例示した材料及び方法により陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機ＥＬ素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
【００５３】
以下、透光性基板上に陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例を記載する。
まず、適当な透光性基板上に陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極を作製する。次にこの陽極上に正孔輸送層を設ける。正孔輸送層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔輸送層の材料）、目的とする正孔輸送層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０−７〜１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【００５４】
次に、正孔輸送層上に発光層を設ける発光層の形成も、所望の有機発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔輸送層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
【００５５】
次に、この発光層上に電子輸送層を設ける。正孔輸送層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔輸送層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００５６】
陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
これまで記載してきた有機ＥＬ素子の作製は一回の真空引きで一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
【００５７】
本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、分子線蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等による形成方法を用いることができる。
【００５８】
本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【実施例】
【００５９】
実施例１
２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板上に、膜厚１２０ｎｍのインジウムスズ酸化物からなる透明電極を設けた。このガラス基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行ない、真空蒸着装置にこの基板を設置した。
【００６０】
その基板に、まず、正孔注入層として、Ｎ’，Ｎ’’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ’，Ｎ’’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミンを６０ｎｍの厚さに蒸着した後、その上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４’−｛Ｎ−（ナフチル−１−イル）−Ｎ−フェニル｝アミノビフェニル−４−イル］−Ｎ−フェニルアミンを１０ｎｍの厚さに蒸着した。
尚、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは５．５ｅＶであった。
【００６１】
ここで、イオン化ポテンシャルはサイクリックボルタンメトリーまたは光電子分光法で測定した値である。発光層のホスト材料も同様にして測定した。
【００６２】
次いで、発光層として、ナフタセン誘導体である下記化合物（Ａ−１）とインデノペリレン誘導体である下記化合物（Ｂ）を重量比４０：０．４で同時蒸着し、４０ｎｍの厚さに蒸着した。
【化８】
【００６３】
次に、電子輸送層として、下記化合物（Ｃ−１）を３０ｎｍの厚さに蒸着した。
【化９】
【００６４】
次に、弗化リチウムを０．３ｎｍの厚さに蒸着し、次いでアルミニウムを１５０ｎｍの厚さに蒸着した。このアルミニウム／弗化リチウムは陰極として働く。このようにして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．１Ｖ、発光輝度１１３５ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６７，０．３３）、効率は１１．３５ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／５２２であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は２０４１時間であった。
実施例１及び以下の実施例、比較例で作製した素子の分光放射輝度計で測定した発光スペクトルにおける、最大ピーク波長と短波長側の２番目に大きいピーク波長及び相対強度を表１に示す。
また、使用材料、ＩｏとＩDの比（ＩO／ＩD）等、及び素子の評価結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
実施例２
実施例１において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりに下記化合物（Ｃ−２）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１０】
【００６８】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．５Ｖ、発光輝度７１６ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３３）、効率は７．１６ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／５９であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は１１９０時間であった。
【００６９】
比較例１
実施例１において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりにトリス（８−ヒドロキシキノナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１１】
【００７０】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．９Ｖ、発光輝度７０３ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３５）、効率は７．０３ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／２２であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は３６０時間であった。
【００７１】
実施例３
実施例１において、発光層を形成する際に、化合物（Ａ−１）の代わりにジアミノアントラセン誘導体である下記化合物（Ａ−３）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１２】
【００７２】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．１Ｖ、発光輝度９７８ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６７，０．３３）、効率は９．７８ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／１８４であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は１５４４時間であった。
【００７３】
比較例２
実施例３において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりにＡｌｑ３を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧５．３Ｖ、発光輝度６２２ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３５）、効率は６．２２ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／２０であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は３１０時間であった。
【００７４】
比較例３
比較例１において、発光層を形成する際に、化合物（Ａ−１）の代わりにＡｌｑ３を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧９．４Ｖ、発光輝度１４０ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．５８，０．３８）、効率は１．４０ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／９であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は２０時間であった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の有機ＥＬ素子は、各種表示装置、ディスプレイ、バックライト、照明光源、標識、看板、インテリア等の分野に適用でき、特にカラーディスプレイの表示素子として適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子に係る一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 有機ＥＬ素子
１０ 基板
２０ 陽極
３０ 正孔注入層
４０ 正孔輸送層
５０ 発光層
６０ 電子輸送層
７０ 電子注入層
８０ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関し、さらに詳しくは、寿命が長く、高発光効率発光が得られる有機ＥＬ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光物質が発光する原理を利用した自発光素子である。
【０００３】
イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ、アプライドフィジクッスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年等）がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。
【０００４】
Ｔａｎｇらは、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを発光層に、トリフェニルジアミン誘導体を正孔輸送層に用いた積層構造を採用している。積層構造の利点としては、発光層への正孔の注入効率を高めることができ、陰極に注入された電子をブロックして再結合により生成する励起子の生成効率を高めることができ、発光層内で生成した励起子を閉じこめることができる等が挙げられる。この例のように、有機ＥＬ素子の素子構造としては、正孔輸送（注入）層、電子輸送発光層の２層型、又は正孔輸送（注入）層、発光層、電子輸送（注入）層の３層型構造等がよく知られている。こうした積層型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるために、素子構造や形成方法に種々の工夫がなされている。
【０００５】
特許文献１には、ジシアノアントラセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に、金属錯体を電子輸送層に用いた素子が開示されている。しかしながら、ＣＩＥ色度が（０．６３，０．３７）であるため発光色が純赤色ではなく、赤橙色であった。この素子には発光層を突き抜けた正孔が電子輸送層に注入されており、その結果電子輸送層においても電子と正孔が再結合し、電子輸送層である金属錯体が微少発光することによる色度の悪化があった。さらに正孔耐久性が低い電子輸送層が劣化することにより、寿命が著しく短くなっていた。
【０００６】
特許文献２には、ナフタセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に、電子輸送層にナフタセン誘導体を用いた赤色素子が開示されている。この素子は色純度が高く、実用的な寿命も有している。しかしながら、この素子は色純度向上と長寿命化を図るため、発光層と陰極の間に機能を分離した２層の有機層（電子輸送層と電子注入層）を必要とし、素子構成が複雑であった。
【０００７】
特許文献３には、電子輸送層の発光を抑制する為に、発光層及び電子輸送層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層が提案されている。しかし、この発光素子は、発光効率が約１ｃｄ／Ａと不十分であった。
【特許文献１】特開２００１−３０７８８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８３７７号公報
【特許文献３】特開２００５−２３５５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、色純度が高く、実用的な寿命を有する有機ＥＬ素子を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、陽極から注入された正孔が発光層と電子輸送層の界面に到達する素子において、発光層（ドーパント）以外の層、特に電子輸送層の発する光を、ドーパントから発せられる光に比べ十分に低いレベルに減少した素子では、電子輸送層への正孔の注入を抑制できるため、著しく寿命が向上し、また発光効率が高いことを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子が提供される。
１． 陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、
通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、
前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
２．前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｂ）の関係を満たす１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／１００・・・（Ｂ）
３．前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｃ）の関係を満たす１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５００・・・（Ｃ）
４．前記正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下である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。
５．前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、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。
６．前記発光層が下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体を含有する１〜５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３】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
７．前記インデノペリレン誘導体が、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体である６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記発光層が、下記式（２）で表される化合物を含有する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。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
９．前記式（２）のＸが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾアントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフルオレン，フルオランテン，ベンゾフルオランテン，ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテン骨格の１種以上を含有する８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記式（２）が、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物である８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記電子輸送層が下記式（３）で表される化合物を含有する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。
Ａ−Ｂ （３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
１２．前記式（３）で表される化合物が、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する化合物である１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１３．前記式（３）で表される化合物が含窒素複素環化合物である１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１４．前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１５．前記含窒素複素環化合物が、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体である１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、色純度が高く、また、長寿命な有機ＥＬ素子を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を含む。
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す断面図である。
有機ＥＬ素子１は、基板１０上に、陽極２０、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０、電子注入層７０及び陰極８０を、この順に積層した構成をしている。この他、有機ＥＬ素子は様々な構成をとることができる。
【００１３】
本発明の素子は、電流密度を０．１〜１０００ｍＡ／ｃｍ２のいずれかの条件で発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークよりも短波長側の他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
この要件を満たすことにより、発光効率が高く、また、長寿命な素子を得ることができる。好ましくは、ＩＯ／ＩＤ＜１／１００（式（Ｂ））であり、特に好ましくはＩＯ／ＩＤ＜１／５００（式（Ｃ））である。
【００１４】
尚、発光ピークは次の手順で決定する。まず、得られた有機ＥＬ素子を電流密度が０．１〜１０００ｍＡ／ｃｍ２の範囲にある少なくとも一つの値のＤＣ定電流で駆動することにより発光させ、その発光のスペクトルを分光放射輝度計を用いて測定する。波長は３８０〜７８０nmを１ｎｍ間隔で測定する。
得られたスペクトルで最大の発光強度を示すピークの強度を（ＩＤ）とし、また最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピークの強度をＩＯとする。
【００１５】
他の発光ピークは、電子輸送層の発光に由来するものであることが好ましい。電子輸送層の発光を低減させることによって、特に、素子の寿命が改善できる。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子の構成は、発光層を通り過ぎて電子輸送層まで到達する正孔が存在する素子に有効である。例えば、正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下であるＥＬ素子では、正孔が電子輸送層まで到達する。
尚、イオン化ポテンシャルの測定方法は、後述する実施例にて説明する。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層に用いる材料を、上記条件を満たすように選択することにより作製できる。特に、発光層及び電子輸送層を形成する材料については、以下に説明するものを使用することが好ましい。
【００１８】
[発光層]
有機ＥＬ素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。即ち、
（ｉ）注入機能：電界印加時に陽極又は正孔注入・輸送層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入・輸送層より電子を注入することができる機能
（ｉｉ）輸送機能：注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能
（ｉｉｉ）発光機能：電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能
がある。
但し、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
【００１９】
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。
ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
【００２０】
発光層は主にホスト材料とドーパント材料からなる。発光層が含有するドーパント材料のドープ濃度は、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは、０．５〜２％である。従って本発明では、発光層のイオン化ポテンシャルは、ホスト材料の値を意味する。
【００２１】
本発明においてドーパント材料は、下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体が好ましく使用できる。
【化５】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
【００２２】
インデノペリレン誘導体は、特に、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体であることが好ましい。
【００２３】
本発明においてホスト材料は、下記式（２）で表される化合物が好ましく使用できる。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
【００２４】
式（２）において、Ｘは、好ましくは、ナフタセン、ピレン、アントラセン、ペリレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフチルフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン、ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテンから選択される１以上の骨格を含有する基である。より好ましくはナフタセン骨格又はアントラセン骨格を含有する。Ｙは、好ましくは炭素数１２〜６０のアリール基、ジアリールアミノ基であり、より好ましくは炭素数１２〜２０のアリール基又は炭素数１２〜４０のジアリールアミノ基である。ｎは好ましくは２である。
【００２５】
式（２）の具体例としては、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物が好ましい。
【００２６】
［電子輸送層］
電子輸送層を形成する材料としては下記式（３）で表される化合物が好ましい。
Ａ−Ｂ・・・（３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
【００２７】
式（３）の化合物は、好ましくは、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する複素環化合物を１種以上含有する。より好ましくは、含窒素複素環化合物である。
【００２８】
含窒素複素環化合物は、さらに好ましくは、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物を１種以上含有する。含窒素複素環化合物として、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体を例示できる。
【化６】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【００２９】
式（４）、（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体は、好ましくは、ｎが０、Ｒ２がアリール基、Ｌが炭素数６〜３０（より好ましくは炭素数６〜２０）のアリール基及びＡｒ１が炭素数６〜３０のアリール基である。
【００３０】
上述した正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を、上記条件を満たすように選択する他は、本発明の有機ＥＬ素子は従来公知の構成を採用することができる。以下、説明する。
【００３１】
［有機ＥＬ素子の構成］
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の代表的な構成例を示す。尚、本発明はこれに限定されるものではない。
（１）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（７）陽極／絶縁層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／絶縁層／陰極
（９）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１０）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／絶縁層／陰極
等の構造を挙げることができる。
これらの中で通常（１）（２）（３）（４）（７）（８）（１０）の構成が好ましく用いられる。
尚、本発明において、上記構成（３）（４）（９）及び（１０）のように、電子輸送層及び電子注入層をそれぞれ形成してもよいが、他の構成のように電子輸送層のみを形成した場合も、従来の素子と比べて寿命を向上できる。
【００３２】
［透光性基板］
本発明の有機ＥＬ素子は透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
【００３３】
[陽極]
有機薄膜ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛合金（ＩＺＯ）、金、銀、白金、銅等が適用できる。
これら材料は単独で用いることもできるが、これら材料同士の合金や、その他の元素を添加した材料も適宜選択して用いることができる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００３４】
[正孔注入、輸送層]
正孔輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入、輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−４ｃｍ２／Ｖ・秒であれば好ましい。
正孔輸送層を形成する材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔注入層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００３５】
具体例として例えば、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
【００３６】
好ましくは以下の式（６）で示す材料が用いられる。
Ｑ１−Ｇ−Ｑ２ （６）
（式中、Ｑ１及びＱ２は少なくともひとつの三級アミンを有する部位であり、Ｇは連結基である。）
【００３７】
さらに好ましくは以下の式（７）で示すアミン誘導体である。
【化７】
［式（７）中、Ａｒ１〜Ａｒ４は置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環、又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素芳香族環である。Ｒ６、Ｒ７は置換基であり、ｓ、ｔはそれぞれ０〜４の整数である。
Ａｒ１及びＡｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４はそれぞれ連結して環状構造を形成してもよい。
Ｒ６及びＲ７もそれぞれ連結して環状構造を形成してもよい。］
【００３８】
Ａｒ１〜Ａｒ４の置換基、及びＲ６、Ｒ７は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素芳香族環、炭素数１〜５０のアルキル基、炭素数１〜５０のアルコキシ基、炭素数１〜５０のアルキルアリール基、炭素数１〜５０のアラルキル基、スチリル基、核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環で置換されたアミノ基、核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環で置換されたアミノ基で置換された核炭素数６〜５０の芳香族環もしくは核原子数５〜５０の複素芳香族環である。
【００３９】
正孔輸送層は、さらに正孔の注入を助けるために別途正孔注入層を設けることもできる。正孔注入層の材料としては正孔輸送層と同様の材料を使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
また、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（以下ＮＰＤと略記する）、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を挙げることができる。
特に好ましくは式（６）又は（７）で示す材料である。
また、芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。
【００４１】
正孔注入、輸送層は上述した化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。正孔注入、輸送層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。この正孔注入、輸送層は正孔輸送帯域に本発明の化合物を含有していれば、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、又は前記正孔注入、輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入、輸送層を積層したものであってもよい。
【００４２】
また、有機半導体層も正孔輸送層の一部であるが、これは発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に開示してある含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
【００４３】
[電子注入層]
電子注入層は発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きく、また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着がよい材料からなる層である。
【００４４】
本発明の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【００４５】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【００４６】
本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けてもよい。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【００４７】
また、電子注入層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子注入層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【００４８】
[陰極]
陰極としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属等が挙げられる。
【００４９】
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００５０】
[絶縁層]
有機ＥＬは超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
【００５１】
絶縁層に用いられる材料としては例えば酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、弗化セシウム、炭酸セシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。
これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【００５２】
[有機ＥＬ素子の作製例]
以上例示した材料及び方法により陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機ＥＬ素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
【００５３】
以下、透光性基板上に陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例を記載する。
まず、適当な透光性基板上に陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極を作製する。次にこの陽極上に正孔輸送層を設ける。正孔輸送層の形成は、前述したように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物（正孔輸送層の材料）、目的とする正孔輸送層の結晶構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度５０〜４５０℃、真空度１０−７〜１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【００５４】
次に、正孔輸送層上に発光層を設ける発光層の形成も、所望の有機発光材料を用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機発光材料を薄膜化することにより形成できるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが発生しにくい等の点から真空蒸着法により形成することが好ましい。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、一般的に正孔輸送層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
【００５５】
次に、この発光層上に電子輸送層を設ける。正孔輸送層、発光層と同様、均質な膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ましい。蒸着条件は正孔輸送層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００５６】
陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし、下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
これまで記載してきた有機ＥＬ素子の作製は一回の真空引きで一貫して陽極から陰極まで作製することが好ましい。
【００５７】
本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、分子線蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等による形成方法を用いることができる。
【００５８】
本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【実施例】
【００５９】
実施例１
２５ｍｍ×７５ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板上に、膜厚１２０ｎｍのインジウムスズ酸化物からなる透明電極を設けた。このガラス基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行ない、真空蒸着装置にこの基板を設置した。
【００６０】
その基板に、まず、正孔注入層として、Ｎ’，Ｎ’’−ビス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］−Ｎ’，Ｎ’’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミンを６０ｎｍの厚さに蒸着した後、その上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４’−｛Ｎ−（ナフチル−１−イル）−Ｎ−フェニル｝アミノビフェニル−４−イル］−Ｎ−フェニルアミンを１０ｎｍの厚さに蒸着した。
尚、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは５．５ｅＶであった。
【００６１】
ここで、イオン化ポテンシャルはサイクリックボルタンメトリーまたは光電子分光法で測定した値である。発光層のホスト材料も同様にして測定した。
【００６２】
次いで、発光層として、ナフタセン誘導体である下記化合物（Ａ−１）とインデノペリレン誘導体である下記化合物（Ｂ）を重量比４０：０．４で同時蒸着し、４０ｎｍの厚さに蒸着した。
【化８】
【００６３】
次に、電子輸送層として、下記化合物（Ｃ−１）を３０ｎｍの厚さに蒸着した。
【化９】
【００６４】
次に、弗化リチウムを０．３ｎｍの厚さに蒸着し、次いでアルミニウムを１５０ｎｍの厚さに蒸着した。このアルミニウム／弗化リチウムは陰極として働く。このようにして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．１Ｖ、発光輝度１１３５ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６７，０．３３）、効率は１１．３５ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／５２２であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は２０４１時間であった。
実施例１及び以下の実施例、比較例で作製した素子の分光放射輝度計で測定した発光スペクトルにおける、最大ピーク波長と短波長側の２番目に大きいピーク波長及び相対強度を表１に示す。
また、使用材料、ＩｏとＩDの比（ＩO／ＩD）等、及び素子の評価結果を表２に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
実施例２
実施例１において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりに下記化合物（Ｃ−２）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１０】
【００６８】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．５Ｖ、発光輝度７１６ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３３）、効率は７．１６ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／５９であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は１１９０時間であった。
【００６９】
比較例１
実施例１において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりにトリス（８−ヒドロキシキノナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１１】
【００７０】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．９Ｖ、発光輝度７０３ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３５）、効率は７．０３ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／２２であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は３６０時間であった。
【００７１】
実施例３
実施例１において、発光層を形成する際に、化合物（Ａ−１）の代わりにジアミノアントラセン誘導体である下記化合物（Ａ−３）を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【化１２】
【００７２】
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧４．１Ｖ、発光輝度９７８ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６７，０．３３）、効率は９．７８ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／１８４であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は１５４４時間であった。
【００７３】
比較例２
実施例３において、電子輸送層を形成する際に、化合物（Ｃ−１）の代わりにＡｌｑ３を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧５．３Ｖ、発光輝度６２２ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．６５，０．３５）、効率は６．２２ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／２０であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は３１０時間であった。
【００７４】
比較例３
比較例１において、発光層を形成する際に、化合物（Ａ−１）の代わりにＡｌｑ３を用いたこと以外は同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２にて、駆動電圧９．４Ｖ、発光輝度１４０ｃｄ／ｍ２の赤色発光が得られ、色度座標は（０．５８，０．３８）、効率は１．４０ｃｄ／Ａであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、ドーパント由来のピーク強度の１／９であった。また、初期輝度５０００ｃｄ／ｍ２での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の８０％に達したときの駆動時間は２０時間であった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の有機ＥＬ素子は、各種表示装置、ディスプレイ、バックライト、照明光源、標識、看板、インテリア等の分野に適用でき、特にカラーディスプレイの表示素子として適している。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子に係る一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 有機ＥＬ素子
１０ 基板
２０ 陽極
３０ 正孔注入層
４０ 正孔輸送層
５０ 発光層
６０ 電子輸送層
７０ 電子注入層
８０ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、
通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、
前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
【請求項２】
前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｂ）の関係を満たす請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／１００・・・（Ｂ）
【請求項３】
前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｃ）の関係を満たす請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５００・・・（Ｃ）
【請求項４】
前記正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下である請求項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。
【請求項５】
前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、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】
前記発光層が下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体を含有する請求項１〜５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１】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
【請求項７】
前記インデノペリレン誘導体が、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体である請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光層が、下記式（２）で表される化合物を含有する請求項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。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
【請求項９】
前記式（２）のＸが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾアントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフルオレン，フルオランテン，ベンゾフルオランテン，ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテン骨格の１種以上を含有する請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記式（２）が、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物である請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記電子輸送層が下記式（３）で表される化合物を含有する請求項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。
Ａ−Ｂ （３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
【請求項１２】
前記式（３）で表される化合物が、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する化合物である請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記式（３）で表される化合物が含窒素複素環化合物である請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記含窒素複素環化合物が、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体である請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【請求項１】
陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、
通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、
前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）
【請求項２】
前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｂ）の関係を満たす請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／１００・・・（Ｂ）
【請求項３】
前記最大発光ピーク強度（ＩＤ）と前記他の発光ピーク強度（ＩＯ）が、下記式（Ｃ）の関係を満たす請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
ＩＯ／ＩＤ＜１／５００・・・（Ｃ）
【請求項４】
前記正孔輸送層と発光層のイオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）が０．２５ｅＶ以下である請求項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。
【請求項５】
前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、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】
前記発光層が下記式（１）で表されるインデノペリレン誘導体を含有する請求項１〜５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１】
［式中、Ａ１〜Ａ１６はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、アルケニルチオ基、芳香環含有アルキル基、芳香環含有アルキルオキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香環オキシ基、芳香環チオ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、シアノ基、水酸基、−ＣＯＯＲ１（ここで、Ｒ１は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、−ＣＯＲ２（ここで、Ｒ２は水素、アルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は−ＯＣＯＲ３（ここで、Ｒ３はアルキル基、アルケニル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環基を表す）を表す。Ａ１〜Ａ１６のなかで隣接する基は互いに結合して、置換している炭素原子と共に環を形成していてもよい。］
【請求項７】
前記インデノペリレン誘導体が、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体である請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光層が、下記式（２）で表される化合物を含有する請求項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。
Ｘ−（Ｙ）ｎ （２）
（ここで、Ｘは炭素環２以上の縮合芳香族環基であり、Ｙは置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のジアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールアルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基から選択される基である。ｎは１〜６の整数であり、ｎが２以上の場合はＹは同じでも異なってもよい。）
【請求項９】
前記式（２）のＸが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾアントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフルオレン，フルオランテン，ベンゾフルオランテン，ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオランテン、アセナフチルフルオランテン骨格の１種以上を含有する請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記式（２）が、ナフタセン誘導体、ジアミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテン誘導体、ジアミノピレン誘導体、ジアミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノピレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より選択される１種以上の化合物である請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記電子輸送層が下記式（３）で表される化合物を含有する請求項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。
Ａ−Ｂ （３）
（式中、Ａは炭素環３以上の芳香族炭化水素残基であり、Ｂは置換されてもよい複素環基である。）
【請求項１２】
前記式（３）で表される化合物が、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、ピレン、クリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される１以上の骨格を分子中に有する化合物である請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記式（３）で表される化合物が含窒素複素環化合物である請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アクリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフェナントロリンから選択される１以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記含窒素複素環化合物が、下記式（４）又は（５）で表されるベンゾイミダゾール誘導体である請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
（式中、Ｒは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基で、
ｍは０〜４の整数であり、
Ｒ４は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｒ５は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルキル基又は置換基を有していてもよい炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、
Ｌは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよいピリジニル基又は置換基を有していてもよいキノリニル基である。）
【図１】
【公開番号】特開２００７−１４９９４１（Ｐ２００７−１４９９４１Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４１９８９（Ｐ２００５−３４１９８９）
【出願日】平成１７年１１月２８日（２００５．１１．２８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２８日（２００５．１１．２８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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