有機発光素子
【課題】 有機発光装置を提供する。
【解決手段】基板上に形成された第１電極と、第１電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された第２電極と、を備える有機発光素子において、第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、有機物質のうち１つ以上が、第１電極から第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とする有機発光素子である。これにより、本発明に係る有機発光素子は、第１電極から第２電極に向う方向によって仕事関数が次第に大きくなる勾配を有するように有機層が設計されることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、かつ高効率及び長寿命の特性を提供できる。
【解決手段】基板上に形成された第１電極と、第１電極上に形成された発光層と、発光層上に形成された第２電極と、を備える有機発光素子において、第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、有機物質のうち１つ以上が、第１電極から第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とする有機発光素子である。これにより、本発明に係る有機発光素子は、第１電極から第２電極に向う方向によって仕事関数が次第に大きくなる勾配を有するように有機層が設計されることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、かつ高効率及び長寿命の特性を提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）に係り、さらに詳細には、前記ＯＬＥＤの第１電極と発光層との間に２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＬＥＤは、蛍光または燐光有機層に電流を流せば、電子と正孔とが有機層で結合しつつ光が発生する現象を利用した自発光型素子であって、軽く、かつ製作工程の簡単な構造を有しており、高画質及び広視野角の具現が可能である。また、動画を完壁に具現し、高い色純度の具現が可能であり、低消費電力、低電圧駆動で携帯用電子機器に適した電気的特性を有している。
【０００３】
ＯＬＥＤは、材料の特性及び製作工程面において、低分子物質を利用する素子と、高分子物質を利用する素子とに大別されうる。低分子物質を利用する素子の製造時には、真空蒸着によって薄膜を形成し、発光材料の精製及び高純度化が容易であり、かつカラー画素を容易に具現できるという長所を有しているが、実質的な応用のためには、量子効率の向上、薄膜結晶化の防止、そして色純度の向上など、解決すべき問題点が依然として残っている。
【０００４】
一方、高分子を利用する発光素子についての研究は、１９９０年ケンブリッジグループによりπ−共役高分子であるポリ（１，４−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）に電気を加えたときに光が発するという事実が報告されて以後、活発な研究が行われている。π−共役高分子は、単一結合（あるいは、σ−結合）と二重結合（あるいは、π−結合）とが交互の化学構造を有しており、偏在化せず、結合鎖に沿って比較的に自由に動けるπ−電子を有している。π−共役高分子は、このような半導体的な性質によって、それらを電界発光素子の発光層に適用するとき、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯバンドギャップに該当する全可視光領域の光が、分子設計によって容易に得られ、スピンコーティングあるいはプリンティング方法で簡単に薄膜を形成できるので、素子の製造工程が簡単で、かつ低コストであり、高いガラス転移温度を有しており、優れた機械的性質の薄膜を提供できるという長所を有している。したがって、長期的には、低分子電界発光ディスプレイより商業的な面においてさらに高い競争力を有すると予想される。
【０００５】
このような高分子発光素子は、効率の向上及び駆動電圧の低下のために、有機層として単一発光層のみを使用せず、これに伝導性高分子を利用する正孔注入層、発光層、電子注入層などの多層構造を有することが一般的である。
【０００６】
特に、バイエルＡＧ社製のバイトロンＰという製品名として市販されているＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））−ＰＳＳ（ポリ（４−スチレンスルホネート））水溶液は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極上にスピンコーティングして正孔注入層を形成する目的でＯＬＥＤの製作時に広く利用されており、正孔注入物質であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、下記の構造を有する。
【０００７】
【化１】
【０００８】
しかし、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ組成物は、仕事関数が５．０ないし５．２ｅＶ程度なので、最大占有分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ ＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔ：ＨＯＭＯ）値（概して５．５ｅＶ以上）を有するポリフルオレン誘導体とＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとのエネルギー障壁が０．３ｅＶ以上になって、正孔注入が不利になる。また、まだ報告されていないが、正孔注入層の仕事関数が５．５ｅＶ以上の大きい物質を合成するとしても、主にＯＬＥＤ素子で正極として使用しているＩＴＯの仕事関数が４．７ないし４．９ｅＶであり、ＩＴＯとＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとの間のエネルギー障壁が存在することから正孔注入が望ましくない。
【０００９】
したがって、ＩＴＯ電極と発光層のＨＯＭＯとの間に大きいエネルギー障壁を克服するためには、新たなＯＬＥＤの開発が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に仕事関数、イオン化エネルギー、またはＨＯＭＯの絶対値が次第に大きくなる傾斜度を有する有機層を１層以上備えることによって第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、高効率及び長寿命の特性を有するＯＬＥＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題を解決するために、本発明は、基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備えるＯＬＥＤにおいて、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤを提供する。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えうる。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層は、正孔注入層及び正孔輸送層から選択された１つ以上でありうる。
【００１４】
本発明の他の実施例によれば、前記有機物質のうち１つ以上の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇しうる。
【００１５】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層内におけるイオン化エネルギー、仕事関数、及びＨＯＭＯの絶対値は、第１電極から第２電極に向う方向に大きくなりうる。
【００１６】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含みうる：
【００１７】
【化２】
【００１８】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【００１９】
また、前記共役化合物は、イオン基で置換または非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換または非置換の半伝導性化合物でありうる。
【００２０】
前記化学式１で示される化合物の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇しうる。
【００２１】
また、前記共役化合物１００質量部に対し、前記化学式１で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にありうる。
【００２２】
また、前記有機層は下記化学式１３で示される化合物をさらに含みうる：
【００２３】
【化３】
【００２４】
ただし、式中、０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除いて、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、Ｙ、Ｙ’、及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るＯＬＥＤは、第１電極から第２電極に向う方向において、仕事関数、イオン化エネルギー、または勾配の絶対値が次第に大きくなる勾配を有するように有機層が設計されることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、高効率及び長寿命の特性を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２７】
本発明に係るＯＬＥＤは、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、かつ高効率及び長寿命の特性を有する。
【００２８】
本発明では、基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備えるＯＬＥＤにおいて、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤを提供する。
【００２９】
また、本発明のＯＬＥＤは、前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えうる。すなわち、第１電極上に前記の濃度勾配を有する有機層が１層以上形成され、その上部に、従来の構成有機物質が濃度勾配を有さない有機層が１層以上さらに形成されるＯＬＥＤを提供できる。
【００３０】
前記有機層は、本発明のＯＬＥＤで正孔注入層及び正孔輸送層よりなる群から選択された１つ以上であり、発光高分子で正孔を均衡的かつ効率的に注入することによって、有機電界発光素子の発光強度及び効率を高める役割を行う。
【００３１】
前記有機層には、２つ以上の有機物質を含み、前記有機物質のうち１つ以上の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇または低下する傾斜度を有することを特徴とする。
【００３２】
その結果、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度が上昇する有機物質が、他の有機物質に比べてイオン化エネルギー、仕事関数、またはＨＯＭＯの絶対値がさらに大きい場合、前記有機層自体のイオン化エネルギー、仕事関数、及びＨＯＭＯの値が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に増大する特性を示す。
【００３３】
前記有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、有機層中に含まれる１つ以上の有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する。
【００３４】
前記有機層を形成する溶液工程とは、例えば、前記１つ以上の有機物質を所定の溶媒に溶解または分散させた後、これを所定の基板の上部にコーティングした後、乾燥及び／または熱処理する工程である。
【００３５】
前記溶媒は、前述のような有機物質に所定の粘度を提供する役割を行う。前記溶媒は、前記有機物質を溶解または分散させうるものであれば、特別に限定されない。前記溶媒の例としては、水、アルコール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが含まれるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
この後、有機物質を含む溶液を所定の基板の上部にコーティングするが、このとき、公知の多様なコーティング法、例えば、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレープリンティング法、インクジェットプリンティング法、ノズルプリンティング法などを使用できるが、これに限定されるものではない。その後、コーティングされた膜を乾燥及び／または熱処理することによって有機層を形成する。
【００３７】
このように、前記有機物質のうち１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有するようにする方法としては、特に制限されず、代表的な方法としては、有機物質の溶媒に対する溶解度の差を利用する方法が挙げられる。
【００３８】
すなわち、２つ以上の有機物質に異なる溶解度を有する単一溶媒を使用して溶液を製造した後、これを利用して被膜した後、溶媒を除去して有機層を形成する場合、溶解度の低い有機物質は、前記有機層に均一に分布されず、前記有機物質の比重によって、有機層の下部または上部に行くほど濃度が高くなるが、相対的に溶解度の高い有機物質は、これと異なり、全体的に均一に存在する。
【００３９】
また、２つ以上の有機物質に対して異なる溶解度を有する２つ以上の溶媒を混合して使用する場合、前記溶媒そのものの混和性も低下するため相分離が起こり、その結果、各溶媒に主に溶解された有機物質も、その分布が異なり、以後に溶媒を除去して形成された有機層の厚みによって、各有機物質は、濃度勾配を有する。
【００４０】
例えば、親水性の有機物質及び疎水性の有機物質を親水性の溶媒と疎水性の溶媒との混合溶媒に溶解させる場合、親水性及び疎水性の特性によって、各溶媒は、相互同じ特性を有する有機物質を主に溶解させ、また、前記溶媒においても相分離が起こる。その結果、前記混合溶媒を除去して形成された有機層は、下部から上部に行くほど、親水性有機物質と疎水性有機物質との濃度分布は、相異なる勾配を有する。
【００４１】
また、他の例として、炭化フッ素からなる物質と、炭化水素からなる物質とは、相互親和性に劣る。しかし、炭化フッ素に親水性基を与えた物質（例、ペルフルオロイオノマー）及び炭化水素にも親水性基を与えた物質（例：ポリスチレンスルホネートイオノマー）は、親水性溶媒（水、アルコール、ジメチルホルムアミドなど）に溶ける。しかし、溶液工程を通じて溶液を除去する過程において、炭化フッ素を含有する物質は、炭化水素を含有する物質より自己組織化によって表面に上がる特性を有して、炭化フッ素を含有する物質の勾配を有する。
【００４２】
その他に、表面エネルギーの異なる２つ以上の有機物質を使用すれば、溶液工程時に表面エネルギーの低い成分を表面に上昇させる特性があるので、前記有機物質のうち１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有するようにすることができる。
【００４３】
また、分子量の異なる２つ以上の有機物質を使用する場合、分子量の低い物質が、高い溶解度を有し、分子量の高い物質より速い鎖の移動度を有するので、溶液工程及び熱処理を経て薄膜を形成するとき、表面上に上昇しようとする特性を有するので、前記有機物質の１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有しうる。
【００４４】
しかし、有機物質の濃度勾配を形成する方法は、前記方法に制限されない。
【００４５】
このような濃度勾配の形成により、仕事関数、イオン化エネルギー及びＨＯＭＯの絶対値の大きい成分の濃度が、第１電極から第２電極、すなわち、発光層に向う方向に上昇し、その結果、第１電極と発光層との間に大きいエネルギー障壁を発生させずに正孔が運搬されて、ＯＬＥＤの駆動電圧の低下及びサービス寿命の延長に寄与する。
【００４６】
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含む：
【００４７】
【化４】
【００４８】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立にＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【００４９】
本発明の前記化学式１で示される化合物は、少なくとも一つのイオン基を含んでおり、イオン基の種類は、同じであるか、または相異なっても良い。
【００５０】
０＜ｐ＜１０，０００，０００である場合、本発明の第１ドーパントは、イオン基を有していない非イオン性の単量体と共に共重合した構造を有することによって、伝導性高分子内のイオン基の含有量が適切な範囲に減少し、その結果、電子との反応により分解される残基の含有量を減少させうる。このとき、非イオン性コモノマーの含有量は、全体単量体１００モル％に対して望ましくは、０．１モル％ないし９９モル％（すなわち、０．００１＜ｐ／（ｍ＋ｎ＋ｐ）＜０．９９）、さらに望ましくは、１ないし５０モル％（すなわち、０．０１＜ｐ／（ｍ＋ｎ＋ｐ）＜０．５）である。前記コモノマーの含有量が０．１モル％より少ない場合には、非イオン基の役割が行えず、９９モル％より多い場合には、イオン基が小さくて、ドーピングの役割が行えないため望ましくない。
【００５１】
ｍ＞０、ｎ＝０、ｐ＝０である場合、本発明の化学式１は、非イオン性単量体を含んでおらず、共重合形態でもない構造を有する。
【００５２】
ｍ＞０、ｎ＞０、ｐ＝０である場合、本発明の化学式１は、非イオン性単量体を含んでいない共重合構造を有する。
【００５３】
前述のように、前記化学式１のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４’、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上の水素が、イオン基で置換されるか、またはイオン基そのものがＢまたはＢ’で直接的に置換されうるが、このとき、置換される陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−などが可能であり、このイオン基の対イオンとしては、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３などの金属イオン、Ｈ＋、ＮＨ４＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、０ないし５０の整数）などの有機イオンが可能である。
【００５４】
また、これらの陰イオン基が二つ以上あるときには、各単量体を基準に相異なる酸度のイオン基を有することが望ましい。例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうち何れか一つがＰＯ３２−である場合、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち何れか一つは、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−のうち何れか一つのイオン基を選択して置換され、ＳＯ３−である場合、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち何れか一つは、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−のうち何れか一つのイオン基を選択して置換されうる。
【００５５】
前記共役化合物とは、イオン基で置換されまたは非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換されまたは非置換の半伝導性化合物をいう。
【００５６】
このとき、前記伝導性化合物は、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）、アニリン、ピロール、アセチレン、フェニレン、フェニレンビニレン、またはチオフェンからなる高分子、及びこれらの誘導体のオリゴマーと高分子からなる群から選択されうる。
【００５７】
また、前記半伝導性化合物は、下記化学式１ａないし化学式１ａａで示される反復単位のうち１つ以上を有し、重合度は１ないし１０，０００，０００であることが望ましい：
【００５８】
【化５】
【００５９】
【化６】
【００６０】
【化７】
【００６１】
【化８】
【００６２】
ただし、式中、Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３及びＲａ４は、それぞれ独立にイオン基、水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０のアリール基、または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）（Ｒ’とＲ”は、相互独立に水素または置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基である）である。
【００６３】
前記共役化合物が、陰イオン基及び陽イオン基からなるイオン基で置換される場合、前記陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であってもよく、前記陽イオン基（すなわち、前記陰イオン基の対イオン）は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、またはＡｌ＋３などの金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）などの有機イオンでありうる。
【００６４】
本発明において前記化学式１で示される化合物としては、望ましくは、ｍ＝１、ｎ＝０及びｐ＝０であり、炭化フッ素系高分子であり、さらに望ましくは、過フッ化化合物である。
【００６５】
具体的には、本発明において前記化学式１で示される化合物の例として、下記化学式２ないし１２で示される化合物が挙げられる：
【００６６】
【化９】
【００６７】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし１０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００６８】
【化１０】
【００６９】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数である。
【００７０】
【化１１】
【００７１】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７２】
【化１２】
【００７３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７４】
【化１３】
【００７５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｚは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７６】
【化１４】
【００７７】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７８】
【化１５】
【００７９】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８０】
【化１６】
【００８１】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８２】
【化１７】
【００８３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｒｆ＝−（ＣＦ２）ｚ−（ｚは、１ないし５０の整数、但し、２は除外）、−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）、または−（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８４】
【化１８】
【００８５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、それぞれ独立に、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８６】
【化１９】
【００８７】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８８】
本発明に係る有機層において、前記化学式１で示される化合物の含有量は、前記共役化合物１００質量部に対して１０ないし５０００質量部、望ましくは、１００ないし３０００質量部の範囲にあるが、前記含有量が１０質量部未満である場合には、濃度勾配をなすほど化学式１の成分の量が不十分であり、５０００質量部を超える場合には、濃度勾配をなすほど共役高分子の成分の量が不十分であって望ましくない。
【００８９】
前述のように、前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物を含む有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成される場合、前記化学式１で示される化合物は、少なくとも１つ以上のフッ素で置換されており、共役系化合物に比べて疎水性あるいは低い表面エネルギーの特徴を有するので、共役化合物との混和性が悪い。したがって、前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有し、さらに望ましくは、化学式１で示される化合物の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇する。
【００９０】
本発明に係る有機層は、下記化学式１３で示される化合物をさらに含みうる：
【００９１】
【化２０】
【００９２】
ただし、式中、
０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、
Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ”８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除き、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｙ、Ｙ’及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【００９３】
このとき、前記化学式１３のイオン基の例としては、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、及びＣＨ３ＣＯＯ−よりなる群から選択された陰イオン基、及びＮａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３などの金属イオン、Ｈ＋、ＮＨ３＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）などの有機イオンよりなる群から選択され、前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含みうる。
【００９４】
本発明に係る有機層において、前記化学式１３で示される化合物の含有量は、前記共役化合物１００質量部に対して１０ないし５０００質量部、望ましくは、１００ないし３０００質量部の範囲にあるが、前記含有量が１０質量部未満である場合には、化学式１３の添加の効果がないという問題があり、５０００質量部を超える場合には、伝導性が急激に低下するという問題があって望ましくない。
【００９５】
前述のように、前記共役化合物、化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物を含む有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物のうち１つ以上の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有し、さらに望ましくは、前記化学式１で示される化合物の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇する。これは、化学式１で示される化合物が、少なくとも１つ以上のフッ素で置換されており、化学式１３で示される化合物に比べて表面エネルギーが低く、混和性に劣るためである。
【００９６】
具体的には、化学式１３で示される化合物の例としては、化学式１４ないし１６の化合物が挙げられる：
【００９７】
【化２１】
【００９８】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００９９】
【化２２】
【０１００】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【０１０１】
【化２３】
【０１０２】
ただし、式中、ｑ、ｒ及びｓは、０＜ｑ＜１０，０００，０００、０＜ｒ≦１０，０００，０００、０≦ｓ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【０１０３】
本発明で使用される置換基である非置換のアルキル基の具体的な例としては、直鎖型または分枝型であって、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシルなどが挙げられ、前記アルキル基に含まれる１つ以上の水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、置換または非置換のアミノ基（−ＮＨ２、−ＮＨ（Ｒ）、−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ’’）、Ｒ’及びＲ”は、相互独立に炭素数１ないし１０のアルキル基である）、アミジノ基、ヒドラジン、またはヒドラゾン基、カルボキシル基、スルホン酸基、燐酸基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のハロゲン化されたアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキニル基、Ｃ１−Ｃ２０のヘテロアルキル基、Ｃ６−Ｃ２０のアリール基、Ｃ６−Ｃ２０のアリールアルキル基、Ｃ６−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ６−Ｃ２０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【０１０４】
本発明で使用される置換基であるヘテロアルキル基は、前記アルキル基の主鎖中の炭素原子のうち１つ以上、望ましくは、１ないし５個の炭素原子が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、燐原子などのヘテロ原子で置換されたものを意味する。
【０１０５】
本発明で使用される置換基であるアリール基は、１つ以上の芳香族環を含む炭素環芳香族システムを意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。アリール基の具体的な例としては、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチルなどの芳香族基が挙げられ、前記アリール基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０６】
本発明で使用される置換基であるヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１つ、２つまたは３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数５ないし３０の環芳香族システムを意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。そして、前記ヘテロアリール基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０７】
本発明で使用される置換基であるアルコキシ基は、ラジカル−Ｏ−アルキルをいい、このとき、アルキルは、前記で定義された通りである。具体的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、ｓｅｃ−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、イソアミルオキシ、ヘキシルオキシなどが挙げられ、前記アルコキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０８】
本発明で使用される置換基であるヘテロアルコキシ基は、１つ以上のヘテロ原子、例えば、酸素、硫黄または窒素がアルキル鎖内に存在できるということを除ければ、本質的に前記アルコキシの意味を有し、例えば、ＣＨ３ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、Ｃ４Ｈ９ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−及びＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨなどである。
【０１０９】
本発明で使用される置換基であるアリールアルキル基は、前記定義されたようなアリール基において水素原子の一部が、低級アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピルなどのラジカルで置換されたものを意味する。例えば、ベンジル、フェニルエチルなどがある。前記アリールアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１０】
本発明で使用されるヘテロアリールアルキル基は、ヘテロアリール基の水素原子の一部が、低級アルキル基で置換されたものを意味し、ヘテロアリールアルキル基のうちヘテロアリールについての定義は、前述の通りである。前記ヘテロアリールアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１１】
本発明で使用されるアリールオキシ基は、ラジカル−Ｏ−アリールをいい、このとき、アリールは、前記で定義された通りである。具体的な例として、フェノキシ、ナフトキシ、アントラセニルオキシ、フェナントレニルオキシ、フルオレニルオキシ、インデニルオキシなどがあり、アリールオキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１２】
本発明で使用されるヘテロアリールオキシ基は、ラジカル−Ｏ−ヘテロアリールをいい、このとき、ヘテロアリールは、前記で定義された通りである。
【０１１３】
本発明で使用されるヘテロアリールオキシ基の具体的な例として、ベンジルオキシ、フェニルエチルオキシ基などがあり、ヘテロアリールオキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１４】
本発明で使用されるシクロアルキル基は、炭素原子数５ないし３０の１価単環システムを意味する。前記シクロアルキル基のうち少なくとも１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１５】
本発明で使用されるヘテロシクロアルキル基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１つ、２つまたは３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子が、Ｃの環原子数５ないし３０の１価単環システムを意味する。前記シクロアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１６】
本発明で使用されるアルキルエステル基は、アルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、アルキル基は、前記で定義した通りである。
【０１１７】
本発明で使用されるヘテロアルキルエステル基は、ヘテロアルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、前記ヘテロアルキル基は、前記で定義した通りである。
【０１１８】
本発明で使用されるアリールエステル基は、アリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、アリール基は、前記で定義した通りである。
【０１１９】
本発明で使用されるヘテロアリールエステル基は、ヘテロアリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、ヘテロアリール基は、前記で定義した通りである。
【０１２０】
本発明で使用されるアミノ基は、−ＮＨ２、−ＮＨ（Ｒ）または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ’’）を意味し、Ｒ’とＲ”は、相互独立に炭素数１ないし１０のアルキル基である。
【０１２１】
本発明で使用されるハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、またはアスタチンであり、これらのうちフッ素が特に望ましい。
【０１２２】
また、本発明において、共役化合物及び前記化学式１または化学式１３で示される化合物の架橋能をさらに向上させるために、有機層は、物理的架橋剤及び／または化学的架橋剤をさらに含みうる。
【０１２３】
前記物理的架橋剤とは、化学的な結合なしに、物理的に高分子鎖間に架橋の役割を行うものであって、ヒドロキシ基（−ＯＨ）を含む低分子または高分子化合物をいう。具体的な例としては、グリセロール、ブタノールなどの低分子化合物と、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエチレングリコールなどの高分子化合物がある。その他にも、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドンなども使用できる。
【０１２４】
このとき、前記物理的架橋剤の含有量は、有機層形成用の有機物質溶液１００質量部に対して０．００１ないし５質量部が望ましく、さらに望ましくは、０．１ないし３質量部の範囲にある。前記含有量が０．００１質量部より少ない場合には、架橋の役割が良好に行えず、５質量部より多ければ、有機層の薄膜モーフォロジーが悪くなるという理由から望ましくない。
【０１２５】
また、前記化学的架橋剤とは、化学的に架橋させる役割を行うものであって、インシチュ重合が可能であり、ＩＰＮ（Ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成できる化学物質をいう。シラン系の物質が多く使用され、その具体的な例としては、テトラエチルオキシシラン（ＴＥＯＳ）がある。その他にも、ポリアジリジン、メラミン系、エポキシ系の物質を使用できる。
【０１２６】
このとき、前記化学的架橋剤の含有量は、有機層形成用の有機物質溶液１００質量部に対して０．００１ないし５０質量部が望ましく、さらに望ましくは、１ないし１０質量部の範囲にある。前記含有量が０．００１質量部より少ない場合には、架橋の役割が良好に行えず、５０質量部より多ければ、有機層の伝導性を大きく低下させるので望ましくない。
【０１２７】
本発明に係る有機層は、金属ナノ粒子をさらに含みうる。前記金属ナノ粒子は、有機層の導電性をさらに向上させる役割を担うことができる。
【０１２８】
前記金属ナノ粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ及びＰｔナノ粒子よりなる群から選択された１つ以上でありうる。前記金属ナノ粒子は、５ｎｍないし２０ｎｍの平均粒径を有しうる。前記金属ナノ粒子の平均粒径が５ｎｍ未満である場合、ナノ粒子同士で凝集しやすいという問題点が発生し、前記金属ナノ粒子の平均粒径が２０ｎｍを超える場合、有機層の表面平滑性を調節できないという問題点が発生するためである。
【０１２９】
また、本発明に係る有機層は、無機物ナノ粒子をさらに含みうる。前記無機物ナノ粒子は、これを含んだ有機層を形成する場合、前記層に分散して、共役化合物間のネットワークで伝導を助けたり、ネットワークを強化させたりする役割を行うことができる。
【０１３０】
前記無機物ナノ粒子は、ＳｉＯ２及びＴｉＯ２ナノ粒子よりなる群から選択された１つ以上でありうる。前記無機物ナノ粒子は、５ｎｍないし１００ｎｍの平均粒径を有しうる。前記無機物ナノ粒子の平均粒径が５ｎｍ未満である場合、ナノ粒子同士で凝集しやすいという問題点が発生し、前記無機物ナノ粒子の平均粒径が１００ｎｍを超える場合、膜の表面平滑性を調節できないという問題点が発生するためである。
【０１３１】
以下、本発明の有機物質を含む有機層を採用するＯＬＥＤ、及びその製造方法を説明する。
【０１３２】
図１Ａないし図１Ｄは、本発明の望ましい具現例に係るＯＬＥＤの積層構造を概略的に示す図面である。
【０１３３】
図１ＡのＯＬＥＤは、第１電極１０の上部に発光層１２が積層され、前記電極と発光層との間に、本発明の有機物質を含む正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）（または、“バッファ層”とも言う）１１が積層され、前記発光層１２の上部に正孔抑制層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）１３が積層されており、その上部には、第２電極１４が形成される。
【０１３４】
図１ＢのＯＬＥＤは、発光層１２の上部に形成されたＨＢＬ １３の代りに電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）１５が形成されたことを除いては、図１Ａの場合と同じ積層構造を有する。
【０１３５】
図１ＣのＯＬＥＤは、発光層１２の上部に形成されたＨＢＬ １３の代りにＨＢＬ １３及びＥＴＬ １５が順次に積層された２層膜を使用することを除いては、図１Ａの場合と同じ積層構造を有する。
【０１３６】
図１ＤのＯＬＥＤは、ＨＩＬ １１と発光層１２との間に正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）１６をさらに形成したことを除いては、図１ＣのＯＬＥＤと同じ構造を有している。このとき、ＨＴＬ １６は、ＨＩＬ １１から発光層１２への不純物の侵入を抑制する役割を行う。
【０１３７】
前述の図１Ａないし図１Ｄの積層構造を有するＯＬＥＤは、通常の製作方法によって形成可能であり、その製作方法が特に限定されるものではない。
【０１３８】
以下、本発明の望ましい具現例によるＯＬＥＤの製作方法を説明する。
【０１３９】
まず、基板（図示せず）の上部にパターニングされた第１電極１０を形成する。ここで、前記基板は、通常のＯＬＥＤで使用される基板を用いるが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、前記基板の厚さは、０．３ないし１．１ｍｍであることが望ましい。
【０１４０】
前記第１電極１０の形成材料は、特に制限されない。もし、第１電極がアノードである場合には、前記アノードは、正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり、具体的な例として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などを使用する。
【０１４１】
前記第１電極１０が形成された基板を洗浄した後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）オゾン処理を実施する。このとき、洗浄方法としては、脱イオン水、アセトン及びイソプロパノール（ＩＰＡ）などの有機溶媒を利用する。
【０１４２】
洗浄された基板の第１電極１０の上部に、本発明の有機物質を含むＨＩＬ １１を形成する。このように、ＨＩＬ １１を形成すれば、第１電極１０と発光層１２との接触抵抗を低下させると共に、発光層１２に対する第１電極１０の正孔注入及び輸送能力が向上して、素子の駆動電圧及び寿命特性が全般的に改良される効果が得られる。
【０１４３】
前記ＨＩＬをなす物質は、特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＨＩ４０６（出光社）、溶解性のある伝導性高分子であるＰａｎｉ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート））、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ（ポリアニリン／キャンパースルホン酸）またはＰＡＮＩ／ＰＳＳ（（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルホネート））などを使用できる。
【０１４４】
【化２４】
【０１４５】
また、ＨＩＬ １１は、本発明の有機物質を溶媒に溶解させて製造したＨＩＬ形成用の組成物を第１電極１０の上部にスピンコーティングした後、これを乾燥して形成する。ここで、前記ＨＩＬ形成用の組成物は、本発明の有機物質を水、アルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドジクロロエタンなどの有機溶媒を用い、０．５ないし１０質量％で希釈して使用する。
【０１４６】
このときに使用される溶媒としては、前記有機物質を溶解させるものであれば、いかなるものでも使用可能であり、具体的な例として、水、アルコール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの有機溶媒を使用する
ここで、前記ＨＩＬ １１の厚さは、５ｎｍないし１，０００ｎｍ、望ましくは、１０ｎｍないし１００ｎｍでありうる。このうち、５０ｎｍの厚さを利用できる。前記ＨＩＬの厚さが５ｎｍ未満である場合、薄すぎて、正孔注入が良好に行われないという問題点があり、前記ＨＩＬの厚さが１，０００ｎｍを超える場合、透光度が低下しうる。
【０１４７】
前記ＨＩＬ １１の上部には、発光層１２を形成する。発光層をなす物質は、特に制限されない。さらに具体的に、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−Ｚｎなど（以上、青色）、クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３など（以上、緑色）、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）など（以上、赤色）を使用できる。また、高分子発光物質としては、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系及びスピロフルオレン系高分子などの高分子及び窒素を含む芳香族化合物などを含みうるが、これに限定されるものではない。
【０１４８】
前記発光層１２の厚さは、１０ｎｍないし５００ｎｍ、望ましくは、５０ｎｍないし１２０ｎｍであることが望ましい。このうち、特に、青色発光層の厚さは、７０ｎｍでありうる。もし、発光層の厚さが１０ｎｍ未満である場合には、漏れ電流が増加して効率が低下し、寿命が短縮し、５００ｎｍを超える場合には、駆動電圧の上昇幅が高まって、望ましくない。
【０１４９】
場合によっては、前記発光層形成用の組成物にドーパントをさらに加える。このとき、ドーパントの含有量は、発光層形成材料によって可変的であるが、一般的に、発光層形成材料（ホスト及びドーパントの総重量）１００質量部を基準に１ないし８０質量部であることが望ましい。もし、ドーパントの含有量が前記範囲を逸脱すれば、ＥＬ素子の発光特性が低下して望ましくない。前記ドーパントの具体的な例としては、アリールアミン、ぺリール系化合物、ピロール系化合物、ヒドラゾン系化合物、カルバゾール系化合物、スチルベン系化合物、スターバースト系化合物、オキサジアゾール系化合物などが挙げられる。
【０１５０】
前記ＨＩＬ １１と発光層１２との間には、ＨＴＬ １６を選択的に形成できる。
【０１５１】
前記ＨＴＬをなす物質は、特に制限されないが、例えば、正孔輸送の役割を行うカルバゾール基及び／またはアリールアミン基を有する化合物、フタロシアニン系化合物及びトリフェニレン誘導体よりなる群から選択された１つ以上を含む物質からなりうる。さらに具体的に、前記ＨＴＬは、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ＩＤＥ３２０（出光社）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）よりなる化合物のうちから選ばれた１つ以上からなりうるが、これに限定されるものではない。
【０１５２】
【化２５】
【０１５３】
前記ＨＴＬは、１ｎｍないし１００ｎｍ、望ましくは、５ｎｍないし５０ｎｍの厚さを有しうる。このうち、３０ｎｍ以下の厚さを有することが望ましい。前記ＨＴＬの厚さが１ｎｍ未満である場合には、薄すぎて正孔輸送能力が低下し、前記ＨＴＬの厚さが１００ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇しうるという問題点があるためである。
【０１５４】
当業界では、同じ構造の物質であっても、素子の構造によってＨＩＬあるいはＨＴＬの二つと呼ばれうるので、物質の構造として、その物質の機能を限定することは難しい。ＰＥＤＯＴ及びＰＡＮＩのような伝導性高分子が、有機酸（例：ＰＳＳ）でドーピングされている組成物である場合、ＩＴＯ上に蒸着されるため、主にＨＩＬと呼ばれることが正しいと判明されるが、場合によっては、ＨＴＬと呼ばれることがある。ＣｕＰｃのような物質の場合、ＩＴＯ上に蒸着され、正孔輸送能力が大きくないため、主にＨＩＬとして使用される。その他、アリールアミン系正孔輸送物質は、ＩＴＯの仕事関数と発光層のＨＯＭＯ値とを考慮して、正孔注入に有利な場合にＩＴＯ上に蒸着され、ＨＩＬともいい、この層上に正孔輸送に優れた層を蒸着した場合、一般的に、ＨＴＬという。
【０１５５】
前記発光層１２の上部には、蒸着またはスピンコーティング方法を利用してＨＢＬ １３及び／またはＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ） １５を形成する。ここで、ＨＢＬ １３は、発光物質で形成されるエキシトンがＥＴＬ １５に移動することを防止するか、または正孔がＥＴＬ １５に移動することを防止する役割を行う。
【０１５６】
前記ＨＢＬ １３の形成材料としては、フェナントロリン系化合物（例：ＵＤＣ社、ＢＣＰ）、イミダゾール系化合物、トリアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物（例：ＰＢＤ）、アルミニウム錯体（ＵＤＣ社）、下記構造式のＢＡｌｑなどを使用する。
【０１５７】
【化２６】
【０１５８】
前記ＥＴＬ １５の形成材料としては、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物、またはアルミニウム錯体（例：Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム）ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２））を使用する。
【０１５９】
【化２７】
【０１６０】
【化２８】
【０１６１】
前記ＨＢＬの厚さは、５ｎｍないし１００ｎｍであり、前記ＥＴＬの厚さは、５ｎｍないし１００ｎｍであることが望ましい。もし、前記ＨＢＬの厚さ及びＥＴＬの厚さが前記範囲を逸脱する場合には、電子輸送能や正孔抑制能面において望ましくない。
【０１６２】
次いで、前記結果物に第２電極１４を形成し、前記結果物を封止してＯＬＥＤを完成させる。
【０１６３】
前記第２電極１４の形成材料は、特に制限されず、仕事関数の小さい金属、すなわち、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ、これらの合金、またはこれらの多重層を利用して形成する。前記第２電極１４の厚さは、５０ないし３０００Åであることが望ましい。
【０１６４】
本発明のＯＬＥＤの製作は、特別な装置や方法を必要とせず、通常のＯＬＥＤの製作方法によって製作されうる。
【実施例】
【０１６５】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明するが、下記の実施例は、単に説明の目的なためのものであって、本発明を制限するためのものではない。
【０１６６】
（製造例１）
＜有機物質溶液の製造＞
１）化学式１４の化合物（ポリスチレンスルホネート：ＰＳＳ）の合成
重量平均分子量２３０，０００（数平均分子量１４０，０００）を有するポリスチレンをシグマ−アルドリッチ社から購入した。前記ポリスチレンのスルホン化は、スルホン化補助剤として硫酸アセチルを使用し、５０℃の１，２−ジクロロエタン溶媒中で行った。スルホネート高分子は、スチームストリッピングによって得られ、残っている溶媒を除去するために、少なくとも２日間６０℃の真空オーブンで乾燥した。得られた高分子のスルホネートの含有量は、ポリスチレン主鎖の９５モル％に該当する。
２）共役化合物（ＰＥＤＯＴ）／ＰＳＳの合成
得られたＰＳＳを水に溶かし、この中間状態で共役化合物としてＰＥＤＯＴを、既知の合成方法［Ｇｒｅｏｎｅｎｄａａｌ ｅｔ ａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１２，ｐ４８１，２０００］によって水、メタノールやＤＭＦで重合させてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを得た。
３）化学式５の化合物（ＰＦＩ）の合成
化学式５の構造を有しており、５ｗｔ％で水及びアルコール（２−プロパノール）の４．５：５．５の混合溶媒に溶解している化合物（ＰＦＩ）を、シグマ−アルドリッチ社から購入した。
４）有機物質溶液の製造
その後、前記ＰＥＤＯＴ １００質量部、及び前記ＰＳＳ ６００質量部、前記ＰＦＩ １５８．５質量部を、溶媒である水及びアルコールの混合物（水：アルコール＝６０：４０）中で混合し、１．３５ｗｔ％の濃度の有機物質溶液を製造した。
【０１６７】
（製造例２）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）３１７質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１６８】
（製造例３）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）６３４．１質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１６９】
（製造例４）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）１２６８．１質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７０】
（製造例５）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）２５３６．２質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７１】
（比較製造例）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）を添加しないことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７２】
製造例３ないし製造例５及び比較製造例の有機物質溶液の仕事関数のレベルを、空気条件で表面分析器（モデル ＡＣ２、理研計器株式会社）で測定して下記表１に示す。
【０１７３】
【表１】
【０１７４】
表１を通じて、有機物質溶液の仕事関数は、ＰＦＩ、すなわち、化学式５の化合物の含有量が増加するほど大きくなるということが分かり、その結果、非常に大きい仕事関数（〜５．５５ないし５．９５ｅＶ）を有する溶液が得られた。
【０１７５】
また、下記表２には、多様な鎖の長さを有するヘテロフッ化炭素スルホン酸及び炭化水素スルホン酸の双極子モーメント、イオン化電位（ＩＰ）及び脱プロトン化エネルギーを比較した。
【０１７６】
すなわち、ヘテロフッ化炭素スルホン酸の計算されたＩＰレベルは、前記スルホン酸が脱プロトン化される場合、対応するヘテロ炭化水素スルホン酸より小さいということが分かる。これは、フッ素原子の電子吸引性が、前記フッ化炭素分子が対応する炭化水素分子より酸化されることをさらに困難にするためである。これにより、ＰＦＩのように、フッ化炭素スルホン酸を有する高分子が、ポリスチレンスルホン酸より低いＩＰレベルを有するということが分かる。
【０１７７】
【表２】
【０１７８】
＊Ｐｈ＝フェニル
前記表１及び表２の結果を通じて、ＰＦＩの含有量が増加するほど、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩの有機物質溶液の仕事関数が大きくなるということは、ＰＦＩそのものが有する低いＩＰレベル（すなわち、真空レベルから離れる方向に絶対値が大きくなること）に起因するということが分かる。
【０１７９】
（実施例１）
コーニング１５Ω／ｃｍ２（１５０ｎｍ）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ０．７ｍｍのサイズに切って、中性洗剤水溶液、純水及びイソプロピルアルコールの中で各１５分間超音波洗浄した後、１５分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。
前記基板の上部に、製造例１で得た有機物質溶液１．３５重量％をスピンコーティングして６０ｎｍ厚さのＨＩＬを形成した。
前記ＨＴＬの上部に赤色発光高分子（ＬＵＭＡＴＩＯＮ ＲＰ１５８、住友社製）をトルエンに１．２ｗｔ％で溶かして、８０ｎｍ厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部に第２電極としてＢａ ３．５ｎｍ、Ａｌ ２００ｎｍを形成して、ＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル１と称する。
【０１８０】
（実施例２）
実施例１のうち、ＨＩＬの形成物質として、製造例２で得た有機物質溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル２と称する。
【０１８１】
（実施例３）
実施例１のうち、ＨＩＬの形成物質として、製造例３で得た有機物質溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル３と称する。
【０１８２】
（比較例１）
ＨＩＬの形成物質として、Ｈ．Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社のＢａｔｒｏｎ Ｐ ＡＩ ４０８３であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製作した。このとき、比較例から製造されたＯＬＥＤを比較サンプルＡと称する。
【０１８３】
（実施例４）
実施例３のうち、ＩＴＯ（仕事関数：４．９ｅＶ）の代わりにＩＺＯ（仕事関数：５．１ｅＶ）を使用した点と、発光材料として緑色高分子材料（ＬＵＭＡＴＩＯＮ Ｇｒｅｅｎ Ｋ２、住友社）溶液を使用した点とを除いては、前記実施例３と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル４と称する。
【０１８４】
（比較例２）
ＨＩＬの形成物質として、Ｈ．Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社のＢａｔｒｏｎ Ｐ ＡＩ ４０８３であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水溶液を使用した点を除いては、前記実施例４と同じ方法でＯＬＥＤを製作した。このとき、比較例で製造されたＯＬＥＤを比較サンプルＢと称する。
【０１８５】
薄膜の深さ方向の組成物の成分を分析するために、比較サンプルＡ及びサンプル３の薄膜をＸ線光電子分光学測定によって分析した。図２Ａ及び図２Ｂでは、Ｓ２ｐスペクトルのフィッティングを通じて得られた分子成分の組成を深さ方向によって表している。成分分析は、Ｓ２ｐスペクトルからＰＥＤＯＴ、スルホン酸、スルホン及びスルフィドなどの成分を抽出し、ＰＦＩ成分の入っているサンプル３については、追加的にＣ１ｓ分析を通じてＣＦ２の成分を分析した。Ｓ２ｐスペクトルで１６９ｅＶにある二重ピークは、スルホン酸（−ＳＯ３Ｈ）に割り当てられ、１６８．４及び１６８．９ｅＶで成分は、それぞれＰＳＳ−塩の形態及びＰＳＳＨに割り当てられた。１６６．６ｅＶでは非常に小さいピークがあるが、この部分は、満足すべきフィッティングのために、スルホン（−ＳＯ２−）ピークに割り当てられている。
比較サンプルＡは、ＰＥＤＯＴ及びＰＳＳのみからなっており、ＰＳＳが表面に広く分布し、それ以後突然に低下し、２２分のスパッタ時間までほぼ平坦な分布を示している（図２Ａ参照）。しかし、サンプル３では、ＰＦＩ（−ＣＦ２−ピーク）が表面で広く分布し、スパッタ時間が経過するにつれて次第に低下する分布を示している（図２Ｂ参照）。したがって、ＰＦＩが薄膜の表面から底まで濃度勾配をなすことが確認できた。このような濃度勾配は、この薄膜の仕事関数（イオン化エネルギーまたは勾配の絶対値）の傾斜をなす原因となる。
その結果、本発明のＯＬＥＤにおいて、第１電極の上部に形成された有機層の表面に行くほどＰＦＩの含有量が漸進的に増加し、仕事関数の値も底から表面に行くほど大きくなる。
【０１８６】
図３は、ＯＬＥＤのエネルギーダイアグラムを図式的に示す図面であって、従来のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなるＨＩＬと、本発明のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩからなるＨＩＬとを備えるＯＬＥＤを比較する図面である。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩのＯＬＥＤから分かるように、ＨＩＬは、仕事関数が大きくなるにつれてＩＴＯ電極と発光層との間の大きいエネルギー障壁にもかかわらず、正孔を効果的に注入できるということが分かる。
【０１８７】
（評価例１）
＜効率特性評価Ｉ＞
ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ６５０分光放射計を利用し、前記サンプル１、２、３及び比較サンプルＡの効率を測定した。その結果を図４に示す。
サンプル１は、約２．０ｃｄ／Ａ、サンプル２は、２．０５ｃｄ／Ａ、そしてサンプル３は、約２．５ｃｄ／Ａの効率を表し、比較サンプルＡは、約１．７５ｃｄ／Ａの効率を表した。したがって、約１４ないし４３％の効率向上が確認できる。
これにより、本発明の有機物質溶液で形成されたＨＩＬを備えるＯＬＥＤが、優れた発光効率を有するということが分かる。
【０１８８】
（評価例２）
＜効率特性評価ＩＩ＞
ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ６５０分光放射計を利用し、前記サンプル４及び比較サンプルＢの効率を測定した。その結果を図５に示す。
サンプル４は、２０．８ｃｄ／Ａの効率を表し、比較サンプルＢは、９．８ｃｄ／Ａの効率を表した。したがって、約２１０％の効率向上が確認できる。
これにより、本発明の有機物質溶液で形成されたＨＩＬを備えるＯＬＥＤが、優れた発光効率を有するということが分かる。
【０１８９】
（評価例３）
＜寿命特性評価＞
前記サンプル４及び比較サンプルＢについて寿命特性を評価した。寿命特性評価は、フォトダイオードを利用して経時的に輝度を測定することによって行うが、最初の発光輝度が５０％まで低下する時間で表しうる。その結果を図６に示す。
サンプル４の場合、１，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を初期輝度として駆動したとき、約２６８０時間の寿命特性を有し、比較サンプルＡの場合、約５２時間の寿命特性を有した。これにより、本発明に係るＯＬＥＤは、従来のＯＬＥＤに比べて約５０００％以上延長した寿命を有するということが分かる。
【０１９０】
したがって、前述のように、通常のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの伝導性高分子組成物は、５．０ないし５．２ｅＶの低い仕事関数を表す一方、本発明のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩは、非常に高い仕事関数（５．５５ないし５．９５ｅＶ）を表すので、前記伝導性高分子組成物ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩのうち、ＰＦＩの濃度を選択的にＩＴＯ電極から発光層に行くほど次第に向上させるように伝導性薄膜層を設計すれば、電極から発光層への効果的な正孔注入を可能にすることができる。したがって、発光効率を大きく向上させうる。
また、前記ＰＦＩは、酸度がなく、表面に上がっており、ＰＳＳのように、強酸の物質がＩＴＯ電極を腐食させ、ＩＴＯ電極から発光層にＩｎ及びＳｎが移動することを効果的に遮断できる。飛行時間型二次イオン質量分光法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）を通じて確認すると、ＨＩＬの薄膜表面でのＩｎ及びＳｎの含有量が１／１０以下に減っているということを確認した。したがって、発光寿命の向上に寄与することができる。
その結果、本発明のＯＬＥＤの寿命及び輝度効率特性が改良されるということが確認できる。
【０１９１】
本発明の詳細な説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものと言うより、望ましい実施例の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施例によって決まらず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、有機発光素子に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１Ａ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｂ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｃ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｄ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図２Ａ】比較サンプルＡのＯＬＥＤの薄膜のＸ−線光電子分光学の測定を通じた分析結果を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明に係るサンプル３のＯＬＥＤの薄膜のＸ−線光電子分光学の測定を通じた分析結果を示すグラフである。
【図３】本発明に係るＯＬＥＤのエネルギーダイアグラムを示すグラフである。
【図４】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の効率特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係るＯＬＥＤの他の具現例の効率特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の寿命特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１９４】
１０ 第１電極
１１ 正孔注入層
１２ 発光層
１３ 正孔抑制層
１４ 第２電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）に係り、さらに詳細には、前記ＯＬＥＤの第１電極と発光層との間に２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＬＥＤは、蛍光または燐光有機層に電流を流せば、電子と正孔とが有機層で結合しつつ光が発生する現象を利用した自発光型素子であって、軽く、かつ製作工程の簡単な構造を有しており、高画質及び広視野角の具現が可能である。また、動画を完壁に具現し、高い色純度の具現が可能であり、低消費電力、低電圧駆動で携帯用電子機器に適した電気的特性を有している。
【０００３】
ＯＬＥＤは、材料の特性及び製作工程面において、低分子物質を利用する素子と、高分子物質を利用する素子とに大別されうる。低分子物質を利用する素子の製造時には、真空蒸着によって薄膜を形成し、発光材料の精製及び高純度化が容易であり、かつカラー画素を容易に具現できるという長所を有しているが、実質的な応用のためには、量子効率の向上、薄膜結晶化の防止、そして色純度の向上など、解決すべき問題点が依然として残っている。
【０００４】
一方、高分子を利用する発光素子についての研究は、１９９０年ケンブリッジグループによりπ−共役高分子であるポリ（１，４−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）に電気を加えたときに光が発するという事実が報告されて以後、活発な研究が行われている。π−共役高分子は、単一結合（あるいは、σ−結合）と二重結合（あるいは、π−結合）とが交互の化学構造を有しており、偏在化せず、結合鎖に沿って比較的に自由に動けるπ−電子を有している。π−共役高分子は、このような半導体的な性質によって、それらを電界発光素子の発光層に適用するとき、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯバンドギャップに該当する全可視光領域の光が、分子設計によって容易に得られ、スピンコーティングあるいはプリンティング方法で簡単に薄膜を形成できるので、素子の製造工程が簡単で、かつ低コストであり、高いガラス転移温度を有しており、優れた機械的性質の薄膜を提供できるという長所を有している。したがって、長期的には、低分子電界発光ディスプレイより商業的な面においてさらに高い競争力を有すると予想される。
【０００５】
このような高分子発光素子は、効率の向上及び駆動電圧の低下のために、有機層として単一発光層のみを使用せず、これに伝導性高分子を利用する正孔注入層、発光層、電子注入層などの多層構造を有することが一般的である。
【０００６】
特に、バイエルＡＧ社製のバイトロンＰという製品名として市販されているＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））−ＰＳＳ（ポリ（４−スチレンスルホネート））水溶液は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極上にスピンコーティングして正孔注入層を形成する目的でＯＬＥＤの製作時に広く利用されており、正孔注入物質であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、下記の構造を有する。
【０００７】
【化１】
【０００８】
しかし、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ組成物は、仕事関数が５．０ないし５．２ｅＶ程度なので、最大占有分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ ＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔ：ＨＯＭＯ）値（概して５．５ｅＶ以上）を有するポリフルオレン誘導体とＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとのエネルギー障壁が０．３ｅＶ以上になって、正孔注入が不利になる。また、まだ報告されていないが、正孔注入層の仕事関数が５．５ｅＶ以上の大きい物質を合成するとしても、主にＯＬＥＤ素子で正極として使用しているＩＴＯの仕事関数が４．７ないし４．９ｅＶであり、ＩＴＯとＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとの間のエネルギー障壁が存在することから正孔注入が望ましくない。
【０００９】
したがって、ＩＴＯ電極と発光層のＨＯＭＯとの間に大きいエネルギー障壁を克服するためには、新たなＯＬＥＤの開発が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に仕事関数、イオン化エネルギー、またはＨＯＭＯの絶対値が次第に大きくなる傾斜度を有する有機層を１層以上備えることによって第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、高効率及び長寿命の特性を有するＯＬＥＤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題を解決するために、本発明は、基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備えるＯＬＥＤにおいて、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤを提供する。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えうる。
【００１３】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層は、正孔注入層及び正孔輸送層から選択された１つ以上でありうる。
【００１４】
本発明の他の実施例によれば、前記有機物質のうち１つ以上の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇しうる。
【００１５】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層内におけるイオン化エネルギー、仕事関数、及びＨＯＭＯの絶対値は、第１電極から第２電極に向う方向に大きくなりうる。
【００１６】
本発明の他の実施例によれば、前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含みうる：
【００１７】
【化２】
【００１８】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【００１９】
また、前記共役化合物は、イオン基で置換または非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換または非置換の半伝導性化合物でありうる。
【００２０】
前記化学式１で示される化合物の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇しうる。
【００２１】
また、前記共役化合物１００質量部に対し、前記化学式１で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にありうる。
【００２２】
また、前記有機層は下記化学式１３で示される化合物をさらに含みうる：
【００２３】
【化３】
【００２４】
ただし、式中、０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除いて、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、Ｙ、Ｙ’、及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るＯＬＥＤは、第１電極から第２電極に向う方向において、仕事関数、イオン化エネルギー、または勾配の絶対値が次第に大きくなる勾配を有するように有機層が設計されることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、高効率及び長寿命の特性を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２７】
本発明に係るＯＬＥＤは、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることによって、第１電極から発光層への正孔注入が容易であり、かつ高効率及び長寿命の特性を有する。
【００２８】
本発明では、基板上に形成された第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備えるＯＬＥＤにおいて、前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とするＯＬＥＤを提供する。
【００２９】
また、本発明のＯＬＥＤは、前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えうる。すなわち、第１電極上に前記の濃度勾配を有する有機層が１層以上形成され、その上部に、従来の構成有機物質が濃度勾配を有さない有機層が１層以上さらに形成されるＯＬＥＤを提供できる。
【００３０】
前記有機層は、本発明のＯＬＥＤで正孔注入層及び正孔輸送層よりなる群から選択された１つ以上であり、発光高分子で正孔を均衡的かつ効率的に注入することによって、有機電界発光素子の発光強度及び効率を高める役割を行う。
【００３１】
前記有機層には、２つ以上の有機物質を含み、前記有機物質のうち１つ以上の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇または低下する傾斜度を有することを特徴とする。
【００３２】
その結果、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度が上昇する有機物質が、他の有機物質に比べてイオン化エネルギー、仕事関数、またはＨＯＭＯの絶対値がさらに大きい場合、前記有機層自体のイオン化エネルギー、仕事関数、及びＨＯＭＯの値が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に増大する特性を示す。
【００３３】
前記有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、有機層中に含まれる１つ以上の有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有する。
【００３４】
前記有機層を形成する溶液工程とは、例えば、前記１つ以上の有機物質を所定の溶媒に溶解または分散させた後、これを所定の基板の上部にコーティングした後、乾燥及び／または熱処理する工程である。
【００３５】
前記溶媒は、前述のような有機物質に所定の粘度を提供する役割を行う。前記溶媒は、前記有機物質を溶解または分散させうるものであれば、特別に限定されない。前記溶媒の例としては、水、アルコール、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが含まれるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
この後、有機物質を含む溶液を所定の基板の上部にコーティングするが、このとき、公知の多様なコーティング法、例えば、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレープリンティング法、インクジェットプリンティング法、ノズルプリンティング法などを使用できるが、これに限定されるものではない。その後、コーティングされた膜を乾燥及び／または熱処理することによって有機層を形成する。
【００３７】
このように、前記有機物質のうち１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有するようにする方法としては、特に制限されず、代表的な方法としては、有機物質の溶媒に対する溶解度の差を利用する方法が挙げられる。
【００３８】
すなわち、２つ以上の有機物質に異なる溶解度を有する単一溶媒を使用して溶液を製造した後、これを利用して被膜した後、溶媒を除去して有機層を形成する場合、溶解度の低い有機物質は、前記有機層に均一に分布されず、前記有機物質の比重によって、有機層の下部または上部に行くほど濃度が高くなるが、相対的に溶解度の高い有機物質は、これと異なり、全体的に均一に存在する。
【００３９】
また、２つ以上の有機物質に対して異なる溶解度を有する２つ以上の溶媒を混合して使用する場合、前記溶媒そのものの混和性も低下するため相分離が起こり、その結果、各溶媒に主に溶解された有機物質も、その分布が異なり、以後に溶媒を除去して形成された有機層の厚みによって、各有機物質は、濃度勾配を有する。
【００４０】
例えば、親水性の有機物質及び疎水性の有機物質を親水性の溶媒と疎水性の溶媒との混合溶媒に溶解させる場合、親水性及び疎水性の特性によって、各溶媒は、相互同じ特性を有する有機物質を主に溶解させ、また、前記溶媒においても相分離が起こる。その結果、前記混合溶媒を除去して形成された有機層は、下部から上部に行くほど、親水性有機物質と疎水性有機物質との濃度分布は、相異なる勾配を有する。
【００４１】
また、他の例として、炭化フッ素からなる物質と、炭化水素からなる物質とは、相互親和性に劣る。しかし、炭化フッ素に親水性基を与えた物質（例、ペルフルオロイオノマー）及び炭化水素にも親水性基を与えた物質（例：ポリスチレンスルホネートイオノマー）は、親水性溶媒（水、アルコール、ジメチルホルムアミドなど）に溶ける。しかし、溶液工程を通じて溶液を除去する過程において、炭化フッ素を含有する物質は、炭化水素を含有する物質より自己組織化によって表面に上がる特性を有して、炭化フッ素を含有する物質の勾配を有する。
【００４２】
その他に、表面エネルギーの異なる２つ以上の有機物質を使用すれば、溶液工程時に表面エネルギーの低い成分を表面に上昇させる特性があるので、前記有機物質のうち１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有するようにすることができる。
【００４３】
また、分子量の異なる２つ以上の有機物質を使用する場合、分子量の低い物質が、高い溶解度を有し、分子量の高い物質より速い鎖の移動度を有するので、溶液工程及び熱処理を経て薄膜を形成するとき、表面上に上昇しようとする特性を有するので、前記有機物質の１つ以上が、有機層中で濃度勾配を有しうる。
【００４４】
しかし、有機物質の濃度勾配を形成する方法は、前記方法に制限されない。
【００４５】
このような濃度勾配の形成により、仕事関数、イオン化エネルギー及びＨＯＭＯの絶対値の大きい成分の濃度が、第１電極から第２電極、すなわち、発光層に向う方向に上昇し、その結果、第１電極と発光層との間に大きいエネルギー障壁を発生させずに正孔が運搬されて、ＯＬＥＤの駆動電圧の低下及びサービス寿命の延長に寄与する。
【００４６】
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含む：
【００４７】
【化４】
【００４８】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立にＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【００４９】
本発明の前記化学式１で示される化合物は、少なくとも一つのイオン基を含んでおり、イオン基の種類は、同じであるか、または相異なっても良い。
【００５０】
０＜ｐ＜１０，０００，０００である場合、本発明の第１ドーパントは、イオン基を有していない非イオン性の単量体と共に共重合した構造を有することによって、伝導性高分子内のイオン基の含有量が適切な範囲に減少し、その結果、電子との反応により分解される残基の含有量を減少させうる。このとき、非イオン性コモノマーの含有量は、全体単量体１００モル％に対して望ましくは、０．１モル％ないし９９モル％（すなわち、０．００１＜ｐ／（ｍ＋ｎ＋ｐ）＜０．９９）、さらに望ましくは、１ないし５０モル％（すなわち、０．０１＜ｐ／（ｍ＋ｎ＋ｐ）＜０．５）である。前記コモノマーの含有量が０．１モル％より少ない場合には、非イオン基の役割が行えず、９９モル％より多い場合には、イオン基が小さくて、ドーピングの役割が行えないため望ましくない。
【００５１】
ｍ＞０、ｎ＝０、ｐ＝０である場合、本発明の化学式１は、非イオン性単量体を含んでおらず、共重合形態でもない構造を有する。
【００５２】
ｍ＞０、ｎ＞０、ｐ＝０である場合、本発明の化学式１は、非イオン性単量体を含んでいない共重合構造を有する。
【００５３】
前述のように、前記化学式１のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４’、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上の水素が、イオン基で置換されるか、またはイオン基そのものがＢまたはＢ’で直接的に置換されうるが、このとき、置換される陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−などが可能であり、このイオン基の対イオンとしては、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３などの金属イオン、Ｈ＋、ＮＨ４＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、０ないし５０の整数）などの有機イオンが可能である。
【００５４】
また、これらの陰イオン基が二つ以上あるときには、各単量体を基準に相異なる酸度のイオン基を有することが望ましい。例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうち何れか一つがＰＯ３２−である場合、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち何れか一つは、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−のうち何れか一つのイオン基を選択して置換され、ＳＯ３−である場合、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち何れか一つは、ＣＯＯ−、Ｉ−、ＣＨ３ＣＯＯ−のうち何れか一つのイオン基を選択して置換されうる。
【００５５】
前記共役化合物とは、イオン基で置換されまたは非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換されまたは非置換の半伝導性化合物をいう。
【００５６】
このとき、前記伝導性化合物は、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）、アニリン、ピロール、アセチレン、フェニレン、フェニレンビニレン、またはチオフェンからなる高分子、及びこれらの誘導体のオリゴマーと高分子からなる群から選択されうる。
【００５７】
また、前記半伝導性化合物は、下記化学式１ａないし化学式１ａａで示される反復単位のうち１つ以上を有し、重合度は１ないし１０，０００，０００であることが望ましい：
【００５８】
【化５】
【００５９】
【化６】
【００６０】
【化７】
【００６１】
【化８】
【００６２】
ただし、式中、Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３及びＲａ４は、それぞれ独立にイオン基、水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０のアリール基、または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）（Ｒ’とＲ”は、相互独立に水素または置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基である）である。
【００６３】
前記共役化合物が、陰イオン基及び陽イオン基からなるイオン基で置換される場合、前記陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であってもよく、前記陽イオン基（すなわち、前記陰イオン基の対イオン）は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、またはＡｌ＋３などの金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）などの有機イオンでありうる。
【００６４】
本発明において前記化学式１で示される化合物としては、望ましくは、ｍ＝１、ｎ＝０及びｐ＝０であり、炭化フッ素系高分子であり、さらに望ましくは、過フッ化化合物である。
【００６５】
具体的には、本発明において前記化学式１で示される化合物の例として、下記化学式２ないし１２で示される化合物が挙げられる：
【００６６】
【化９】
【００６７】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし１０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００６８】
【化１０】
【００６９】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数である。
【００７０】
【化１１】
【００７１】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７２】
【化１２】
【００７３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７４】
【化１３】
【００７５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｚは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７６】
【化１４】
【００７７】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００７８】
【化１５】
【００７９】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８０】
【化１６】
【００８１】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８２】
【化１７】
【００８３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｒｆ＝−（ＣＦ２）ｚ−（ｚは、１ないし５０の整数、但し、２は除外）、−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）、または−（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８４】
【化１８】
【００８５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、それぞれ独立に、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８６】
【化１９】
【００８７】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００８８】
本発明に係る有機層において、前記化学式１で示される化合物の含有量は、前記共役化合物１００質量部に対して１０ないし５０００質量部、望ましくは、１００ないし３０００質量部の範囲にあるが、前記含有量が１０質量部未満である場合には、濃度勾配をなすほど化学式１の成分の量が不十分であり、５０００質量部を超える場合には、濃度勾配をなすほど共役高分子の成分の量が不十分であって望ましくない。
【００８９】
前述のように、前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物を含む有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成される場合、前記化学式１で示される化合物は、少なくとも１つ以上のフッ素で置換されており、共役系化合物に比べて疎水性あるいは低い表面エネルギーの特徴を有するので、共役化合物との混和性が悪い。したがって、前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有し、さらに望ましくは、化学式１で示される化合物の濃度は、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇する。
【００９０】
本発明に係る有機層は、下記化学式１３で示される化合物をさらに含みうる：
【００９１】
【化２０】
【００９２】
ただし、式中、
０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、
Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ”８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除き、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｙ、Ｙ’及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【００９３】
このとき、前記化学式１３のイオン基の例としては、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、及びＣＨ３ＣＯＯ−よりなる群から選択された陰イオン基、及びＮａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、Ａｌ＋３などの金属イオン、Ｈ＋、ＮＨ３＋、ＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）などの有機イオンよりなる群から選択され、前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含みうる。
【００９４】
本発明に係る有機層において、前記化学式１３で示される化合物の含有量は、前記共役化合物１００質量部に対して１０ないし５０００質量部、望ましくは、１００ないし３０００質量部の範囲にあるが、前記含有量が１０質量部未満である場合には、化学式１３の添加の効果がないという問題があり、５０００質量部を超える場合には、伝導性が急激に低下するという問題があって望ましくない。
【００９５】
前述のように、前記共役化合物、化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物を含む有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、その結果、化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物のうち１つ以上の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有し、さらに望ましくは、前記化学式１で示される化合物の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に上昇する。これは、化学式１で示される化合物が、少なくとも１つ以上のフッ素で置換されており、化学式１３で示される化合物に比べて表面エネルギーが低く、混和性に劣るためである。
【００９６】
具体的には、化学式１３で示される化合物の例としては、化学式１４ないし１６の化合物が挙げられる：
【００９７】
【化２１】
【００９８】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【００９９】
【化２２】
【０１００】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【０１０１】
【化２３】
【０１０２】
ただし、式中、ｑ、ｒ及びｓは、０＜ｑ＜１０，０００，０００、０＜ｒ≦１０，０００，０００、０≦ｓ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【０１０３】
本発明で使用される置換基である非置換のアルキル基の具体的な例としては、直鎖型または分枝型であって、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシルなどが挙げられ、前記アルキル基に含まれる１つ以上の水素原子は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、置換または非置換のアミノ基（−ＮＨ２、−ＮＨ（Ｒ）、−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ’’）、Ｒ’及びＲ”は、相互独立に炭素数１ないし１０のアルキル基である）、アミジノ基、ヒドラジン、またはヒドラゾン基、カルボキシル基、スルホン酸基、燐酸基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のハロゲン化されたアルキル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ２０のアルキニル基、Ｃ１−Ｃ２０のヘテロアルキル基、Ｃ６−Ｃ２０のアリール基、Ｃ６−Ｃ２０のアリールアルキル基、Ｃ６−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ６−Ｃ２０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【０１０４】
本発明で使用される置換基であるヘテロアルキル基は、前記アルキル基の主鎖中の炭素原子のうち１つ以上、望ましくは、１ないし５個の炭素原子が、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、燐原子などのヘテロ原子で置換されたものを意味する。
【０１０５】
本発明で使用される置換基であるアリール基は、１つ以上の芳香族環を含む炭素環芳香族システムを意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。アリール基の具体的な例としては、フェニル、ナフチル、テトラヒドロナフチルなどの芳香族基が挙げられ、前記アリール基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０６】
本発明で使用される置換基であるヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１つ、２つまたは３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数５ないし３０の環芳香族システムを意味し、前記環は、ペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。そして、前記ヘテロアリール基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０７】
本発明で使用される置換基であるアルコキシ基は、ラジカル−Ｏ−アルキルをいい、このとき、アルキルは、前記で定義された通りである。具体的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、ｓｅｃ−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、イソアミルオキシ、ヘキシルオキシなどが挙げられ、前記アルコキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１０８】
本発明で使用される置換基であるヘテロアルコキシ基は、１つ以上のヘテロ原子、例えば、酸素、硫黄または窒素がアルキル鎖内に存在できるということを除ければ、本質的に前記アルコキシの意味を有し、例えば、ＣＨ３ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−、Ｃ４Ｈ９ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−及びＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＨなどである。
【０１０９】
本発明で使用される置換基であるアリールアルキル基は、前記定義されたようなアリール基において水素原子の一部が、低級アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピルなどのラジカルで置換されたものを意味する。例えば、ベンジル、フェニルエチルなどがある。前記アリールアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１０】
本発明で使用されるヘテロアリールアルキル基は、ヘテロアリール基の水素原子の一部が、低級アルキル基で置換されたものを意味し、ヘテロアリールアルキル基のうちヘテロアリールについての定義は、前述の通りである。前記ヘテロアリールアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１１】
本発明で使用されるアリールオキシ基は、ラジカル−Ｏ−アリールをいい、このとき、アリールは、前記で定義された通りである。具体的な例として、フェノキシ、ナフトキシ、アントラセニルオキシ、フェナントレニルオキシ、フルオレニルオキシ、インデニルオキシなどがあり、アリールオキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１２】
本発明で使用されるヘテロアリールオキシ基は、ラジカル−Ｏ−ヘテロアリールをいい、このとき、ヘテロアリールは、前記で定義された通りである。
【０１１３】
本発明で使用されるヘテロアリールオキシ基の具体的な例として、ベンジルオキシ、フェニルエチルオキシ基などがあり、ヘテロアリールオキシ基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１４】
本発明で使用されるシクロアルキル基は、炭素原子数５ないし３０の１価単環システムを意味する。前記シクロアルキル基のうち少なくとも１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１５】
本発明で使用されるヘテロシクロアルキル基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳから選択された１つ、２つまたは３つのヘテロ原子を含み、残りの環原子が、Ｃの環原子数５ないし３０の１価単環システムを意味する。前記シクロアルキル基のうち１つ以上の水素原子は、前記アルキル基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【０１１６】
本発明で使用されるアルキルエステル基は、アルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、アルキル基は、前記で定義した通りである。
【０１１７】
本発明で使用されるヘテロアルキルエステル基は、ヘテロアルキル基とエステル基とが結合している作用基を意味し、前記ヘテロアルキル基は、前記で定義した通りである。
【０１１８】
本発明で使用されるアリールエステル基は、アリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、アリール基は、前記で定義した通りである。
【０１１９】
本発明で使用されるヘテロアリールエステル基は、ヘテロアリール基とエステル基とが結合している作用基を意味し、このとき、ヘテロアリール基は、前記で定義した通りである。
【０１２０】
本発明で使用されるアミノ基は、−ＮＨ２、−ＮＨ（Ｒ）または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ’’）を意味し、Ｒ’とＲ”は、相互独立に炭素数１ないし１０のアルキル基である。
【０１２１】
本発明で使用されるハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、またはアスタチンであり、これらのうちフッ素が特に望ましい。
【０１２２】
また、本発明において、共役化合物及び前記化学式１または化学式１３で示される化合物の架橋能をさらに向上させるために、有機層は、物理的架橋剤及び／または化学的架橋剤をさらに含みうる。
【０１２３】
前記物理的架橋剤とは、化学的な結合なしに、物理的に高分子鎖間に架橋の役割を行うものであって、ヒドロキシ基（−ＯＨ）を含む低分子または高分子化合物をいう。具体的な例としては、グリセロール、ブタノールなどの低分子化合物と、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエチレングリコールなどの高分子化合物がある。その他にも、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドンなども使用できる。
【０１２４】
このとき、前記物理的架橋剤の含有量は、有機層形成用の有機物質溶液１００質量部に対して０．００１ないし５質量部が望ましく、さらに望ましくは、０．１ないし３質量部の範囲にある。前記含有量が０．００１質量部より少ない場合には、架橋の役割が良好に行えず、５質量部より多ければ、有機層の薄膜モーフォロジーが悪くなるという理由から望ましくない。
【０１２５】
また、前記化学的架橋剤とは、化学的に架橋させる役割を行うものであって、インシチュ重合が可能であり、ＩＰＮ（Ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成できる化学物質をいう。シラン系の物質が多く使用され、その具体的な例としては、テトラエチルオキシシラン（ＴＥＯＳ）がある。その他にも、ポリアジリジン、メラミン系、エポキシ系の物質を使用できる。
【０１２６】
このとき、前記化学的架橋剤の含有量は、有機層形成用の有機物質溶液１００質量部に対して０．００１ないし５０質量部が望ましく、さらに望ましくは、１ないし１０質量部の範囲にある。前記含有量が０．００１質量部より少ない場合には、架橋の役割が良好に行えず、５０質量部より多ければ、有機層の伝導性を大きく低下させるので望ましくない。
【０１２７】
本発明に係る有機層は、金属ナノ粒子をさらに含みうる。前記金属ナノ粒子は、有機層の導電性をさらに向上させる役割を担うことができる。
【０１２８】
前記金属ナノ粒子は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ及びＰｔナノ粒子よりなる群から選択された１つ以上でありうる。前記金属ナノ粒子は、５ｎｍないし２０ｎｍの平均粒径を有しうる。前記金属ナノ粒子の平均粒径が５ｎｍ未満である場合、ナノ粒子同士で凝集しやすいという問題点が発生し、前記金属ナノ粒子の平均粒径が２０ｎｍを超える場合、有機層の表面平滑性を調節できないという問題点が発生するためである。
【０１２９】
また、本発明に係る有機層は、無機物ナノ粒子をさらに含みうる。前記無機物ナノ粒子は、これを含んだ有機層を形成する場合、前記層に分散して、共役化合物間のネットワークで伝導を助けたり、ネットワークを強化させたりする役割を行うことができる。
【０１３０】
前記無機物ナノ粒子は、ＳｉＯ２及びＴｉＯ２ナノ粒子よりなる群から選択された１つ以上でありうる。前記無機物ナノ粒子は、５ｎｍないし１００ｎｍの平均粒径を有しうる。前記無機物ナノ粒子の平均粒径が５ｎｍ未満である場合、ナノ粒子同士で凝集しやすいという問題点が発生し、前記無機物ナノ粒子の平均粒径が１００ｎｍを超える場合、膜の表面平滑性を調節できないという問題点が発生するためである。
【０１３１】
以下、本発明の有機物質を含む有機層を採用するＯＬＥＤ、及びその製造方法を説明する。
【０１３２】
図１Ａないし図１Ｄは、本発明の望ましい具現例に係るＯＬＥＤの積層構造を概略的に示す図面である。
【０１３３】
図１ＡのＯＬＥＤは、第１電極１０の上部に発光層１２が積層され、前記電極と発光層との間に、本発明の有機物質を含む正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）（または、“バッファ層”とも言う）１１が積層され、前記発光層１２の上部に正孔抑制層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ）１３が積層されており、その上部には、第２電極１４が形成される。
【０１３４】
図１ＢのＯＬＥＤは、発光層１２の上部に形成されたＨＢＬ １３の代りに電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）１５が形成されたことを除いては、図１Ａの場合と同じ積層構造を有する。
【０１３５】
図１ＣのＯＬＥＤは、発光層１２の上部に形成されたＨＢＬ １３の代りにＨＢＬ １３及びＥＴＬ １５が順次に積層された２層膜を使用することを除いては、図１Ａの場合と同じ積層構造を有する。
【０１３６】
図１ＤのＯＬＥＤは、ＨＩＬ １１と発光層１２との間に正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）１６をさらに形成したことを除いては、図１ＣのＯＬＥＤと同じ構造を有している。このとき、ＨＴＬ １６は、ＨＩＬ １１から発光層１２への不純物の侵入を抑制する役割を行う。
【０１３７】
前述の図１Ａないし図１Ｄの積層構造を有するＯＬＥＤは、通常の製作方法によって形成可能であり、その製作方法が特に限定されるものではない。
【０１３８】
以下、本発明の望ましい具現例によるＯＬＥＤの製作方法を説明する。
【０１３９】
まず、基板（図示せず）の上部にパターニングされた第１電極１０を形成する。ここで、前記基板は、通常のＯＬＥＤで使用される基板を用いるが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、前記基板の厚さは、０．３ないし１．１ｍｍであることが望ましい。
【０１４０】
前記第１電極１０の形成材料は、特に制限されない。もし、第１電極がアノードである場合には、前記アノードは、正孔注入の容易な伝導性金属またはその酸化物からなり、具体的な例として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、イリジウム（Ｉｒ）などを使用する。
【０１４１】
前記第１電極１０が形成された基板を洗浄した後、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）オゾン処理を実施する。このとき、洗浄方法としては、脱イオン水、アセトン及びイソプロパノール（ＩＰＡ）などの有機溶媒を利用する。
【０１４２】
洗浄された基板の第１電極１０の上部に、本発明の有機物質を含むＨＩＬ １１を形成する。このように、ＨＩＬ １１を形成すれば、第１電極１０と発光層１２との接触抵抗を低下させると共に、発光層１２に対する第１電極１０の正孔注入及び輸送能力が向上して、素子の駆動電圧及び寿命特性が全般的に改良される効果が得られる。
【０１４３】
前記ＨＩＬをなす物質は、特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＨＩ４０６（出光社）、溶解性のある伝導性高分子であるＰａｎｉ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸）またはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホネート））、Ｐａｎｉ／ＣＳＡ（ポリアニリン／キャンパースルホン酸）またはＰＡＮＩ／ＰＳＳ（（ポリアニリン）／ポリ（４−スチレンスルホネート））などを使用できる。
【０１４４】
【化２４】
【０１４５】
また、ＨＩＬ １１は、本発明の有機物質を溶媒に溶解させて製造したＨＩＬ形成用の組成物を第１電極１０の上部にスピンコーティングした後、これを乾燥して形成する。ここで、前記ＨＩＬ形成用の組成物は、本発明の有機物質を水、アルコール、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドジクロロエタンなどの有機溶媒を用い、０．５ないし１０質量％で希釈して使用する。
【０１４６】
このときに使用される溶媒としては、前記有機物質を溶解させるものであれば、いかなるものでも使用可能であり、具体的な例として、水、アルコール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、トルエン、キシレン、クロロベンゼンなどの有機溶媒を使用する
ここで、前記ＨＩＬ １１の厚さは、５ｎｍないし１，０００ｎｍ、望ましくは、１０ｎｍないし１００ｎｍでありうる。このうち、５０ｎｍの厚さを利用できる。前記ＨＩＬの厚さが５ｎｍ未満である場合、薄すぎて、正孔注入が良好に行われないという問題点があり、前記ＨＩＬの厚さが１，０００ｎｍを超える場合、透光度が低下しうる。
【０１４７】
前記ＨＩＬ １１の上部には、発光層１２を形成する。発光層をなす物質は、特に制限されない。さらに具体的に、オキサジアゾールダイマー染料（Ｂｉｓ−ＤＡＰＯＸＰ）、スピロ化合物（Ｓｐｉｒｏ−ＤＰＶＢｉ、Ｓｐｉｒｏ−６Ｐ）、トリアリールアミン化合物、ビス（スチリル）アミン（ＤＰＶＢｉ、ＤＳＡ）、Ｆｌｒｐｉｃ、ＣｚＴＴ、アントラセン、ＴＰＢ、ＰＰＣＰ、ＤＳＴ、ＴＰＡ、ＯＸＤ−４、ＢＢＯＴ、ＡＺＭ−Ｚｎなど（以上、青色）、クマリン６、Ｃ５４５Ｔ、キナクリドン、Ｉｒ（ｐｐｙ）３など（以上、緑色）、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、Ｅｕ（テノイルトリフルオロアセトン）３（Ｅｕ（ＴＴＡ）３、ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）（ＤＣＪＴＢ）など（以上、赤色）を使用できる。また、高分子発光物質としては、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系及びスピロフルオレン系高分子などの高分子及び窒素を含む芳香族化合物などを含みうるが、これに限定されるものではない。
【０１４８】
前記発光層１２の厚さは、１０ｎｍないし５００ｎｍ、望ましくは、５０ｎｍないし１２０ｎｍであることが望ましい。このうち、特に、青色発光層の厚さは、７０ｎｍでありうる。もし、発光層の厚さが１０ｎｍ未満である場合には、漏れ電流が増加して効率が低下し、寿命が短縮し、５００ｎｍを超える場合には、駆動電圧の上昇幅が高まって、望ましくない。
【０１４９】
場合によっては、前記発光層形成用の組成物にドーパントをさらに加える。このとき、ドーパントの含有量は、発光層形成材料によって可変的であるが、一般的に、発光層形成材料（ホスト及びドーパントの総重量）１００質量部を基準に１ないし８０質量部であることが望ましい。もし、ドーパントの含有量が前記範囲を逸脱すれば、ＥＬ素子の発光特性が低下して望ましくない。前記ドーパントの具体的な例としては、アリールアミン、ぺリール系化合物、ピロール系化合物、ヒドラゾン系化合物、カルバゾール系化合物、スチルベン系化合物、スターバースト系化合物、オキサジアゾール系化合物などが挙げられる。
【０１５０】
前記ＨＩＬ １１と発光層１２との間には、ＨＴＬ １６を選択的に形成できる。
【０１５１】
前記ＨＴＬをなす物質は、特に制限されないが、例えば、正孔輸送の役割を行うカルバゾール基及び／またはアリールアミン基を有する化合物、フタロシアニン系化合物及びトリフェニレン誘導体よりなる群から選択された１つ以上を含む物質からなりうる。さらに具体的に、前記ＨＴＬは、１，３，５−トリカルバゾリルベンゼン、４，４’−ビスカルバゾリルビフェニル、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４，４’−ビスカルバゾリル−２，２’−ジメチルビフェニル、４，４’，４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１，３，５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１，３，５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、ビス（４−カルバゾリルフェニル）シラン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）、ＩＤＥ３２０（出光社）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）及びポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ−フェニル−１，４−フェニレンジアミン（ＰＦＢ）よりなる化合物のうちから選ばれた１つ以上からなりうるが、これに限定されるものではない。
【０１５２】
【化２５】
【０１５３】
前記ＨＴＬは、１ｎｍないし１００ｎｍ、望ましくは、５ｎｍないし５０ｎｍの厚さを有しうる。このうち、３０ｎｍ以下の厚さを有することが望ましい。前記ＨＴＬの厚さが１ｎｍ未満である場合には、薄すぎて正孔輸送能力が低下し、前記ＨＴＬの厚さが１００ｎｍを超える場合には、駆動電圧が上昇しうるという問題点があるためである。
【０１５４】
当業界では、同じ構造の物質であっても、素子の構造によってＨＩＬあるいはＨＴＬの二つと呼ばれうるので、物質の構造として、その物質の機能を限定することは難しい。ＰＥＤＯＴ及びＰＡＮＩのような伝導性高分子が、有機酸（例：ＰＳＳ）でドーピングされている組成物である場合、ＩＴＯ上に蒸着されるため、主にＨＩＬと呼ばれることが正しいと判明されるが、場合によっては、ＨＴＬと呼ばれることがある。ＣｕＰｃのような物質の場合、ＩＴＯ上に蒸着され、正孔輸送能力が大きくないため、主にＨＩＬとして使用される。その他、アリールアミン系正孔輸送物質は、ＩＴＯの仕事関数と発光層のＨＯＭＯ値とを考慮して、正孔注入に有利な場合にＩＴＯ上に蒸着され、ＨＩＬともいい、この層上に正孔輸送に優れた層を蒸着した場合、一般的に、ＨＴＬという。
【０１５５】
前記発光層１２の上部には、蒸着またはスピンコーティング方法を利用してＨＢＬ １３及び／またはＥＴＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ） １５を形成する。ここで、ＨＢＬ １３は、発光物質で形成されるエキシトンがＥＴＬ １５に移動することを防止するか、または正孔がＥＴＬ １５に移動することを防止する役割を行う。
【０１５６】
前記ＨＢＬ １３の形成材料としては、フェナントロリン系化合物（例：ＵＤＣ社、ＢＣＰ）、イミダゾール系化合物、トリアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物（例：ＰＢＤ）、アルミニウム錯体（ＵＤＣ社）、下記構造式のＢＡｌｑなどを使用する。
【０１５７】
【化２６】
【０１５８】
前記ＥＴＬ １５の形成材料としては、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物、またはアルミニウム錯体（例：Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）−アルミニウム）ＢＡｌｑ、ＳＡｌｑ、Ａｌｍｑ３、ガリウム錯体（例：Ｇａｑ’２ＯＰｉｖ、Ｇａｑ’２ＯＡｃ、２（Ｇａｑ’２））を使用する。
【０１５９】
【化２７】
【０１６０】
【化２８】
【０１６１】
前記ＨＢＬの厚さは、５ｎｍないし１００ｎｍであり、前記ＥＴＬの厚さは、５ｎｍないし１００ｎｍであることが望ましい。もし、前記ＨＢＬの厚さ及びＥＴＬの厚さが前記範囲を逸脱する場合には、電子輸送能や正孔抑制能面において望ましくない。
【０１６２】
次いで、前記結果物に第２電極１４を形成し、前記結果物を封止してＯＬＥＤを完成させる。
【０１６３】
前記第２電極１４の形成材料は、特に制限されず、仕事関数の小さい金属、すなわち、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｃａ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ、これらの合金、またはこれらの多重層を利用して形成する。前記第２電極１４の厚さは、５０ないし３０００Åであることが望ましい。
【０１６４】
本発明のＯＬＥＤの製作は、特別な装置や方法を必要とせず、通常のＯＬＥＤの製作方法によって製作されうる。
【実施例】
【０１６５】
以下、実施例を通じて本発明をさらに詳細に説明するが、下記の実施例は、単に説明の目的なためのものであって、本発明を制限するためのものではない。
【０１６６】
（製造例１）
＜有機物質溶液の製造＞
１）化学式１４の化合物（ポリスチレンスルホネート：ＰＳＳ）の合成
重量平均分子量２３０，０００（数平均分子量１４０，０００）を有するポリスチレンをシグマ−アルドリッチ社から購入した。前記ポリスチレンのスルホン化は、スルホン化補助剤として硫酸アセチルを使用し、５０℃の１，２−ジクロロエタン溶媒中で行った。スルホネート高分子は、スチームストリッピングによって得られ、残っている溶媒を除去するために、少なくとも２日間６０℃の真空オーブンで乾燥した。得られた高分子のスルホネートの含有量は、ポリスチレン主鎖の９５モル％に該当する。
２）共役化合物（ＰＥＤＯＴ）／ＰＳＳの合成
得られたＰＳＳを水に溶かし、この中間状態で共役化合物としてＰＥＤＯＴを、既知の合成方法［Ｇｒｅｏｎｅｎｄａａｌ ｅｔ ａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．１２，ｐ４８１，２０００］によって水、メタノールやＤＭＦで重合させてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを得た。
３）化学式５の化合物（ＰＦＩ）の合成
化学式５の構造を有しており、５ｗｔ％で水及びアルコール（２−プロパノール）の４．５：５．５の混合溶媒に溶解している化合物（ＰＦＩ）を、シグマ−アルドリッチ社から購入した。
４）有機物質溶液の製造
その後、前記ＰＥＤＯＴ １００質量部、及び前記ＰＳＳ ６００質量部、前記ＰＦＩ １５８．５質量部を、溶媒である水及びアルコールの混合物（水：アルコール＝６０：４０）中で混合し、１．３５ｗｔ％の濃度の有機物質溶液を製造した。
【０１６７】
（製造例２）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）３１７質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１６８】
（製造例３）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）６３４．１質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１６９】
（製造例４）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）１２６８．１質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７０】
（製造例５）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）２５３６．２質量部を添加したことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７１】
（比較製造例）
＜有機物質溶液の製造＞
前記化学式５の化合物（ＰＦＩ）を添加しないことを除いては、製造例１と同様に有機物質溶液を製造した。
【０１７２】
製造例３ないし製造例５及び比較製造例の有機物質溶液の仕事関数のレベルを、空気条件で表面分析器（モデル ＡＣ２、理研計器株式会社）で測定して下記表１に示す。
【０１７３】
【表１】
【０１７４】
表１を通じて、有機物質溶液の仕事関数は、ＰＦＩ、すなわち、化学式５の化合物の含有量が増加するほど大きくなるということが分かり、その結果、非常に大きい仕事関数（〜５．５５ないし５．９５ｅＶ）を有する溶液が得られた。
【０１７５】
また、下記表２には、多様な鎖の長さを有するヘテロフッ化炭素スルホン酸及び炭化水素スルホン酸の双極子モーメント、イオン化電位（ＩＰ）及び脱プロトン化エネルギーを比較した。
【０１７６】
すなわち、ヘテロフッ化炭素スルホン酸の計算されたＩＰレベルは、前記スルホン酸が脱プロトン化される場合、対応するヘテロ炭化水素スルホン酸より小さいということが分かる。これは、フッ素原子の電子吸引性が、前記フッ化炭素分子が対応する炭化水素分子より酸化されることをさらに困難にするためである。これにより、ＰＦＩのように、フッ化炭素スルホン酸を有する高分子が、ポリスチレンスルホン酸より低いＩＰレベルを有するということが分かる。
【０１７７】
【表２】
【０１７８】
＊Ｐｈ＝フェニル
前記表１及び表２の結果を通じて、ＰＦＩの含有量が増加するほど、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩの有機物質溶液の仕事関数が大きくなるということは、ＰＦＩそのものが有する低いＩＰレベル（すなわち、真空レベルから離れる方向に絶対値が大きくなること）に起因するということが分かる。
【０１７９】
（実施例１）
コーニング１５Ω／ｃｍ２（１５０ｎｍ）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ０．７ｍｍのサイズに切って、中性洗剤水溶液、純水及びイソプロピルアルコールの中で各１５分間超音波洗浄した後、１５分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。
前記基板の上部に、製造例１で得た有機物質溶液１．３５重量％をスピンコーティングして６０ｎｍ厚さのＨＩＬを形成した。
前記ＨＴＬの上部に赤色発光高分子（ＬＵＭＡＴＩＯＮ ＲＰ１５８、住友社製）をトルエンに１．２ｗｔ％で溶かして、８０ｎｍ厚さの発光層を形成した後、前記発光層の上部に第２電極としてＢａ ３．５ｎｍ、Ａｌ ２００ｎｍを形成して、ＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル１と称する。
【０１８０】
（実施例２）
実施例１のうち、ＨＩＬの形成物質として、製造例２で得た有機物質溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル２と称する。
【０１８１】
（実施例３）
実施例１のうち、ＨＩＬの形成物質として、製造例３で得た有機物質溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル３と称する。
【０１８２】
（比較例１）
ＨＩＬの形成物質として、Ｈ．Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社のＢａｔｒｏｎ Ｐ ＡＩ ４０８３であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水溶液を使用した点を除いては、前記実施例１と同じ方法でＯＬＥＤを製作した。このとき、比較例から製造されたＯＬＥＤを比較サンプルＡと称する。
【０１８３】
（実施例４）
実施例３のうち、ＩＴＯ（仕事関数：４．９ｅＶ）の代わりにＩＺＯ（仕事関数：５．１ｅＶ）を使用した点と、発光材料として緑色高分子材料（ＬＵＭＡＴＩＯＮ Ｇｒｅｅｎ Ｋ２、住友社）溶液を使用した点とを除いては、前記実施例３と同じ方法でＯＬＥＤを製造した。このとき、製造されたＯＬＥＤをサンプル４と称する。
【０１８４】
（比較例２）
ＨＩＬの形成物質として、Ｈ．Ｃ． Ｓｔａｒｃｋ社のＢａｔｒｏｎ Ｐ ＡＩ ４０８３であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水溶液を使用した点を除いては、前記実施例４と同じ方法でＯＬＥＤを製作した。このとき、比較例で製造されたＯＬＥＤを比較サンプルＢと称する。
【０１８５】
薄膜の深さ方向の組成物の成分を分析するために、比較サンプルＡ及びサンプル３の薄膜をＸ線光電子分光学測定によって分析した。図２Ａ及び図２Ｂでは、Ｓ２ｐスペクトルのフィッティングを通じて得られた分子成分の組成を深さ方向によって表している。成分分析は、Ｓ２ｐスペクトルからＰＥＤＯＴ、スルホン酸、スルホン及びスルフィドなどの成分を抽出し、ＰＦＩ成分の入っているサンプル３については、追加的にＣ１ｓ分析を通じてＣＦ２の成分を分析した。Ｓ２ｐスペクトルで１６９ｅＶにある二重ピークは、スルホン酸（−ＳＯ３Ｈ）に割り当てられ、１６８．４及び１６８．９ｅＶで成分は、それぞれＰＳＳ−塩の形態及びＰＳＳＨに割り当てられた。１６６．６ｅＶでは非常に小さいピークがあるが、この部分は、満足すべきフィッティングのために、スルホン（−ＳＯ２−）ピークに割り当てられている。
比較サンプルＡは、ＰＥＤＯＴ及びＰＳＳのみからなっており、ＰＳＳが表面に広く分布し、それ以後突然に低下し、２２分のスパッタ時間までほぼ平坦な分布を示している（図２Ａ参照）。しかし、サンプル３では、ＰＦＩ（−ＣＦ２−ピーク）が表面で広く分布し、スパッタ時間が経過するにつれて次第に低下する分布を示している（図２Ｂ参照）。したがって、ＰＦＩが薄膜の表面から底まで濃度勾配をなすことが確認できた。このような濃度勾配は、この薄膜の仕事関数（イオン化エネルギーまたは勾配の絶対値）の傾斜をなす原因となる。
その結果、本発明のＯＬＥＤにおいて、第１電極の上部に形成された有機層の表面に行くほどＰＦＩの含有量が漸進的に増加し、仕事関数の値も底から表面に行くほど大きくなる。
【０１８６】
図３は、ＯＬＥＤのエネルギーダイアグラムを図式的に示す図面であって、従来のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなるＨＩＬと、本発明のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩからなるＨＩＬとを備えるＯＬＥＤを比較する図面である。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩのＯＬＥＤから分かるように、ＨＩＬは、仕事関数が大きくなるにつれてＩＴＯ電極と発光層との間の大きいエネルギー障壁にもかかわらず、正孔を効果的に注入できるということが分かる。
【０１８７】
（評価例１）
＜効率特性評価Ｉ＞
ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ６５０分光放射計を利用し、前記サンプル１、２、３及び比較サンプルＡの効率を測定した。その結果を図４に示す。
サンプル１は、約２．０ｃｄ／Ａ、サンプル２は、２．０５ｃｄ／Ａ、そしてサンプル３は、約２．５ｃｄ／Ａの効率を表し、比較サンプルＡは、約１．７５ｃｄ／Ａの効率を表した。したがって、約１４ないし４３％の効率向上が確認できる。
これにより、本発明の有機物質溶液で形成されたＨＩＬを備えるＯＬＥＤが、優れた発光効率を有するということが分かる。
【０１８８】
（評価例２）
＜効率特性評価ＩＩ＞
ＳｐｅｃｔｒａＳｃａｎ ＰＲ６５０分光放射計を利用し、前記サンプル４及び比較サンプルＢの効率を測定した。その結果を図５に示す。
サンプル４は、２０．８ｃｄ／Ａの効率を表し、比較サンプルＢは、９．８ｃｄ／Ａの効率を表した。したがって、約２１０％の効率向上が確認できる。
これにより、本発明の有機物質溶液で形成されたＨＩＬを備えるＯＬＥＤが、優れた発光効率を有するということが分かる。
【０１８９】
（評価例３）
＜寿命特性評価＞
前記サンプル４及び比較サンプルＢについて寿命特性を評価した。寿命特性評価は、フォトダイオードを利用して経時的に輝度を測定することによって行うが、最初の発光輝度が５０％まで低下する時間で表しうる。その結果を図６に示す。
サンプル４の場合、１，０００ｃｄ／ｍ２の輝度を初期輝度として駆動したとき、約２６８０時間の寿命特性を有し、比較サンプルＡの場合、約５２時間の寿命特性を有した。これにより、本発明に係るＯＬＥＤは、従来のＯＬＥＤに比べて約５０００％以上延長した寿命を有するということが分かる。
【０１９０】
したがって、前述のように、通常のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの伝導性高分子組成物は、５．０ないし５．２ｅＶの低い仕事関数を表す一方、本発明のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩは、非常に高い仕事関数（５．５５ないし５．９５ｅＶ）を表すので、前記伝導性高分子組成物ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／ＰＦＩのうち、ＰＦＩの濃度を選択的にＩＴＯ電極から発光層に行くほど次第に向上させるように伝導性薄膜層を設計すれば、電極から発光層への効果的な正孔注入を可能にすることができる。したがって、発光効率を大きく向上させうる。
また、前記ＰＦＩは、酸度がなく、表面に上がっており、ＰＳＳのように、強酸の物質がＩＴＯ電極を腐食させ、ＩＴＯ電極から発光層にＩｎ及びＳｎが移動することを効果的に遮断できる。飛行時間型二次イオン質量分光法（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）を通じて確認すると、ＨＩＬの薄膜表面でのＩｎ及びＳｎの含有量が１／１０以下に減っているということを確認した。したがって、発光寿命の向上に寄与することができる。
その結果、本発明のＯＬＥＤの寿命及び輝度効率特性が改良されるということが確認できる。
【０１９１】
本発明の詳細な説明で多くの事項が具体的に記載されているが、それらは、発明の範囲を限定するものと言うより、望ましい実施例の例示として解釈されねばならない。したがって、本発明の範囲は、説明された実施例によって決まらず、特許請求の範囲に記載された技術的思想によって決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明は、有機発光素子に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１Ａ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｂ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｃ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図１Ｄ】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の断面図を概略的に示す図面である。
【図２Ａ】比較サンプルＡのＯＬＥＤの薄膜のＸ−線光電子分光学の測定を通じた分析結果を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明に係るサンプル３のＯＬＥＤの薄膜のＸ−線光電子分光学の測定を通じた分析結果を示すグラフである。
【図３】本発明に係るＯＬＥＤのエネルギーダイアグラムを示すグラフである。
【図４】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の効率特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係るＯＬＥＤの他の具現例の効率特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係るＯＬＥＤの一具現例の寿命特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１９４】
１０ 第１電極
１１ 正孔注入層
１２ 発光層
１３ 正孔抑制層
１４ 第２電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備える有機発光素子において、
前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記有機層は、正孔注入層及び正孔輸送層よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記有機物質のうち１つ以上の濃度は、前記第１電極から第２電極に向って低下することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機層内におけるイオン化エネルギー、仕事関数及びＨＯＭＯの絶対値のいずれか一つが、前記第１電極から第２電極に向って大きくなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記溶液工程は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレープリンティング法、インクジェットプリンティング法、またはノズルプリンティング法によるコーティング、乾燥及び熱処理工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子：
【化１】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【請求項９】
前記共役化合物は、イオン基で置換または非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換または非置換の半伝導性化合物であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記伝導性化合物は、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）、アニリン、ピロール、アセチレン、フェニレン、フェニレンビニレン、及びチオフェンからなる高分子、及びこれらの誘導体のオリゴマーと高分子よりなる群から選択されることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記半伝導性化合物は、下記化学式１ａないし化学式１ａａで示される反復単位のうち１つ以上を有し、重合度１ないし１０，０００，０００であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子：
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
ただし、式中、
Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３及びＲａ４は、それぞれ独立にイオン基、水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０のアリール基、または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）（Ｒ’及びＲ”は、相互独立に水素または置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基である）である。
【請求項１２】
前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有することを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記化学式１で示される化合物の濃度は、前記有機層において前記第１電極から前記第２電極に向って上昇することを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記共役化合物１００質量部に対し、前記化学式１で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記イオン基は、陰イオン基及び前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含み、前記陰イオン基が、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であり、前記陽イオン基が、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、及びＡｌ＋３よりなる群から選択された金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、及びＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）よりなる群から選択された有機イオンであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記化学式１で示される化合物は、ｍ＝１、ｎ＝０及びｐ＝０であり、炭化フッ素系高分子であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記化学式１で示される化合物は、過フッ化化合物であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記化学式１で示される化合物は、下記化学式２ないし１２の少なくとも一つであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子：
【化６】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし１０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化７】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数である：
【化８】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化９】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１０】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｚは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１１】
ただし式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１２】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１４】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｒｆ＝−（ＣＦ２）ｚ−（ｚは、１ないし５０の整数、但し、２は除外）、−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）、または−（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、それぞれ独立に、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１６】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【請求項１９】
前記有機層は、下記化学式１３で示される化合物をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子：
【化１７】
ただし、式中、
０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、
Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ”８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除いて、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｙ、Ｙ’、及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【請求項２０】
前記化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有することを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２１】
前記化学式１３で示される化合物の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向って低下することを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２２】
前記共役化合物１００質量部に対して前記化学式１３で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２３】
前記イオン基は、陰イオン基及び前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含み、前記陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であり、前記陽イオン基は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、及びＡｌ＋３よりなる群から選択された金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、及びＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）よりなる群から選択された有機イオンであることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２４】
前記化学式１３で示される化合物は、下記化学式１４ないし１６の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子：
【化１８】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１９】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化２０】
ただし、式中、ｑ、ｒ及びｓは、０≦ｑ＜１０，０００，０００、０＜ｒ≦１０，０００，０００、０≦ｓ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【請求項２５】
前記有機層は、物理的架橋剤及び／または化学的架橋剤をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項２６】
前記物理的架橋剤は、グリセロール、ブタノール、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン及びポリビニルピロリドンよりなる群から選択される１つ以上の低分子化合物、またはヒドロキシ基（−ＯＨ）を含む高分子化合物であり、前記化学的架橋剤は、テトラエチルオキシシラン（ＴＥＯＳ）、ポリアジリジン、メラミン系、及びエポキシ系物質よりなる群から選択されることを特徴とする請求項２５に記載の有機発光素子。
【請求項２７】
前記有機層は、金属ナノ粒子及び無機物ナノ粒子よりなる群から選ばれた１つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項２８】
前記発光層と前記第２電極との間に、正孔阻止層、電子阻止層、電子輸送層、及び電子注入層よりなる群から選ばれた１つ以上をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２９】
下記化学式１で示される化合物：
【化２１】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【請求項３０】
基板と、
前記基板上の第１電極と、
前記第１電極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第２電極と、
前記第１電極と発光層との間に有機層と、を備え、
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、前記共役化合物及び下記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有することを特徴とする有機発光素子：
【化２２】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された第２電極と、を備える有機発光素子において、
前記第１電極と発光層との間に、２つ以上の有機物質を含み、前記有機物質のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有する有機層を１層以上備えることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記第１電極と発光層との間に、１つ以上の有機物質を含み、前記有機物質が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有さない有機層を１層以上さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記有機層は、正孔注入層及び正孔輸送層よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記有機物質のうち１つ以上の濃度は、前記第１電極から第２電極に向って低下することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機層内におけるイオン化エネルギー、仕事関数及びＨＯＭＯの絶対値のいずれか一つが、前記第１電極から第２電極に向って大きくなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記有機層は、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記溶液工程は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレープリンティング法、インクジェットプリンティング法、またはノズルプリンティング法によるコーティング、乾燥及び熱処理工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子：
【化１】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【請求項９】
前記共役化合物は、イオン基で置換または非置換の伝導性化合物またはイオン基で置換または非置換の半伝導性化合物であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記伝導性化合物は、エチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）、アニリン、ピロール、アセチレン、フェニレン、フェニレンビニレン、及びチオフェンからなる高分子、及びこれらの誘導体のオリゴマーと高分子よりなる群から選択されることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記半伝導性化合物は、下記化学式１ａないし化学式１ａａで示される反復単位のうち１つ以上を有し、重合度１ないし１０，０００，０００であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子：
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
ただし、式中、
Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒａ３及びＲａ４は、それぞれ独立にイオン基、水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０のアリール基、または−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）（Ｒ’及びＲ”は、相互独立に水素または置換または非置換のＣ１−Ｃ１２のアルキル基である）である。
【請求項１２】
前記共役化合物及び前記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有することを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記化学式１で示される化合物の濃度は、前記有機層において前記第１電極から前記第２電極に向って上昇することを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記共役化合物１００質量部に対し、前記化学式１で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記イオン基は、陰イオン基及び前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含み、前記陰イオン基が、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であり、前記陽イオン基が、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、及びＡｌ＋３よりなる群から選択された金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、及びＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）よりなる群から選択された有機イオンであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記化学式１で示される化合物は、ｍ＝１、ｎ＝０及びｐ＝０であり、炭化フッ素系高分子であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記化学式１で示される化合物は、過フッ化化合物であることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記化学式１で示される化合物は、下記化学式２ないし１２の少なくとも一つであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子：
【化６】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし１０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化７】
ただし、式中、ｍは、１ないし１０，０００，０００の数である：
【化８】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化９】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１０】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｚは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１１】
ただし式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１２】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘは、０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１３】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０＜ｍ≦１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１４】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｒｆ＝−（ＣＦ２）ｚ−（ｚは、１ないし５０の整数、但し、２は除外）、−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）、または−（ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｚＣＦ２ＣＦ２−（ｚは、１ないし５０の整数）であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１５】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、ｘ及びｙは、それぞれ独立に０ないし２０の数であり、Ｙは、それぞれ独立に、−ＳＯ３−Ｍ＋、−ＣＯＯ−Ｍ＋、−ＳＯ３−ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、及び−ＰＯ３２−（Ｍ＋）２よりなる群から選択された何れか１つであり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１６】
ただし、式中、ｍ及びｎは、０≦ｍ＜１０，０００，０００、０＜ｎ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【請求項１９】
前記有機層は、下記化学式１３で示される化合物をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子：
【化１７】
ただし、式中、
０＜ｑ＜１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００、０≦ｓ＜１０，０００，０００、０≦ｄ≦２０、０≦ｅ≦２０、０≦ｆ≦２０であり、
Ｃ、Ｄ、Ｃ’、Ｄ’、Ｃ”及びＤは、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ５’、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’、Ｒ５”、Ｒ６”、Ｒ７”及びＲ”８は、それぞれ独立に水素、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除いて、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ６’、Ｒ７’、Ｒ８’及びＲ９’のうち少なくとも１つ以上は、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｙ、Ｙ’、及びＹ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、置換される場合、フッ素で置換される場合は除く。
【請求項２０】
前記化学式１で示される化合物及び前記化学式１３で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向って濃度勾配を有することを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２１】
前記化学式１３で示される化合物の濃度が、前記第１電極から前記第２電極に向って低下することを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２２】
前記共役化合物１００質量部に対して前記化学式１３で示される化合物は、１０ないし５０００質量部の範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２３】
前記イオン基は、陰イオン基及び前記陰イオン基と対をなす陽イオン基を含み、前記陰イオン基は、ＰＯ３２−、ＳＯ３−、ＣＯＯ−、Ｉ−、またはＣＨ３ＣＯＯ−であり、前記陽イオン基は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋２、Ｚｎ＋２、及びＡｌ＋３よりなる群から選択された金属イオン、またはＨ＋、ＮＨ３＋、及びＣＨ３（−ＣＨ２−）ｎＯ＋（ｎは、１ないし５０の自然数）よりなる群から選択された有機イオンであることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子。
【請求項２４】
前記化学式１３で示される化合物は、下記化学式１４ないし１６の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１９に記載の有機発光素子：
【化１８】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化１９】
ただし、式中、ｑ及びｒは、０＜ｑ≦１０，０００，０００、０≦ｒ＜１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す：
【化２０】
ただし、式中、ｑ、ｒ及びｓは、０≦ｑ＜１０，０００，０００、０＜ｒ≦１０，０００，０００、０≦ｓ≦１０，０００，０００であり、Ｍ＋は、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｈ＋、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＮＨ３＋（ｎは、０ないし５０の整数）、ＮＨ４＋、ＮＨ２＋、ＮＨＳＯ２ＣＦ３＋、ＣＨＯ＋、Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋、ＣＨ３ＯＨ＋、またはＲＣＨＯ＋（Ｒは、アルキル基、すなわち、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−；ｎは、０ないし５０の整数）を示す。
【請求項２５】
前記有機層は、物理的架橋剤及び／または化学的架橋剤をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項２６】
前記物理的架橋剤は、グリセロール、ブタノール、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンイミン及びポリビニルピロリドンよりなる群から選択される１つ以上の低分子化合物、またはヒドロキシ基（−ＯＨ）を含む高分子化合物であり、前記化学的架橋剤は、テトラエチルオキシシラン（ＴＥＯＳ）、ポリアジリジン、メラミン系、及びエポキシ系物質よりなる群から選択されることを特徴とする請求項２５に記載の有機発光素子。
【請求項２７】
前記有機層は、金属ナノ粒子及び無機物ナノ粒子よりなる群から選ばれた１つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項２８】
前記発光層と前記第２電極との間に、正孔阻止層、電子阻止層、電子輸送層、及び電子注入層よりなる群から選ばれた１つ以上をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項２９】
下記化学式１で示される化合物：
【化２１】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【請求項３０】
基板と、
前記基板上の第１電極と、
前記第１電極上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第２電極と、
前記第１電極と発光層との間に有機層と、を備え、
前記有機層は、共役化合物及び下記化学式１で示される化合物を含み、一回の溶液工程を経て自己組織化によって形成され、前記共役化合物及び下記化学式１で示される化合物のうち１つ以上が、前記第１電極から前記第２電極に向う方向に濃度勾配を有することを特徴とする有機発光素子：
【化２２】
ただし、式中、
０＜ｍ＜１０，０００，０００、０≦ｎ＜１０，０００，０００、０≦ｐ＜１０，０００，０００、０≦ａ≦２０、０≦ｂ≦２０、０≦ｃ≦２０であり、
Ａ、Ｂ、Ａ’、Ｂ’、Ａ”及びＢ”は、それぞれ独立に、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、またはＰｂから選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ４’、Ｒ１”、Ｒ２”、Ｒ３”及びＲ４”は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、ニトロ基、置換または非置換のアミノ基、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルコキシ基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールオキシ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルコキシ基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリール基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ３０のヘテロシクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキルエステル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキルエステル基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、ｎ＞０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’及びＲ４’のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
但し、ｎ＝０である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つ以上は、フッ素であるか、またはフッ素で置換された基であり、また、イオン基であるか、またはイオン基を含み、
Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、それぞれ独立に単純結合、Ｏ、Ｓ、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のアルキレン基、置換または非置換のＣ１−Ｃ３０のヘテロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリーレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリーレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロアリールアルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０のシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ２−Ｃ３０のヘテロシクロアルキレン基、置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のアリールエステル基及び置換または非置換のＣ６−Ｃ３０のヘテロアリールエステル基よりなる群から選択され、
但し、Ｘ、Ｘ’及びＸ”は、選択的にフッ素で置換されても、置換されなくてもよい。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２２１１３２（Ｐ２００７−２２１１３２Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０９４６（Ｐ２００７−３０９４６）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]