有機発光素子
【課題】駆動時の電流密度が大きい有機発光素子を提供すること。
【解決手段】陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子。
【解決手段】陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子に関し、特に機能層の成分としてイオン液体を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光素子を用いた有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイに用いられる有機発光素子は、陽極と、陰極と、該陽極及び該陰極間に配置される発光性有機化合物を含む層とを有する素子である。有機発光素子においては、発光性有機化合物中で、陰極から供給される電子と陽極から供給される正孔とが結合し、該結合により発光が生ずる。そして、そのことにより発生するエネルギーは、光として素子の外部へ取り出される。
【０００３】
有機発光素子の例として、上記発光性有機化合物が発光性高分子化合物から成るもの（以下、「高分子発光素子」と呼ぶことがある。）が知られている。高分子発光素子は、湿式塗布により簡便に発光層を形成することが出来るので、大面積化や低コスト化を図るために有利である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、低分子材料からなる発光層を有する有機発光素子において、フルオレンとアリールアミンとの共重合体であるポリアリールアミンを正孔輸送、注入層に使用することで素子性能が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００７／０２９４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の有機発光素子は駆動時の電流密度が小さい。
【０００７】
本発明の目的は、駆動時の電流密度が大きい有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子を提供する。
【０００９】
ある一形態においては、前記有機化合物が、式
【００１０】
【化１】
（１）
【００１１】
［式中、Ｒ１及びＲ２は、同一又は相異なり、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。］
で表されるフルオレンジイル基を有する。
【００１２】
ある一形態においては、前記有機化合物が高分子化合物である。
【００１３】
ある一形態においては、前記有機化合物が、前記式（１）で表される繰り返し単位と、式
【００１４】
【化２】
（２）
【００１５】
［式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基又は置換基を有していてもよい２価の複素環基を表し、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、ｎ及びｍは、同一又は相異なり、０又は１を表す。ｎが０の場合、Ａｒ１に含まれる炭素原子とＡｒ３に含まれる炭素原子とが、直接結合し、又は、酸素原子若しくは硫黄原子を介して結合してもよい。］
で表される繰り返し単位とを有する有機発光素子である。
【００１６】
ある一形態においては、前記イオン液体が、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含む。
【００１７】
ある一形態においては、前記イオン液体が、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含む。
【００１８】
ある一形態においては、前記機能層に含まれるイオン液体の有機化合物に対する重量比が２／９８〜５０／５０である。
【００１９】
ある一形態においては、前記発光性有機化合物が発光性高分子化合物である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、陽極から発光層への正孔注入効率に優れ、駆動時の電流密度が大きい有機発光素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の構造を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．素子の構造
本発明の有機発光素子は、陰極と、陽極と、該陰極と該陽極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有する。そして、該陰極と該陽極との間には少なくとも一つの機能層を更に有する。
【００２３】
機能層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、インターレイヤー等が挙げられる。例えば、陽極からの正孔注入効率を向上させて駆動時の電流密度を大きくする観点からは、有機発光素子が、陽極と発光層との間に機能層を有することが好ましく、その機能層は陽極に隣接していることがより好ましい。好ましい一実施形態では、機能層は正孔注入層又は正孔輸送層である。
【００２４】
本発明の有機発光素子は、さらに任意の構成要素を備える事が出来る。
【００２５】
例えば、機能層が正孔輸送層で有る場合、陽極と正孔輸送層との間には任意に正孔注入層を有する事ができ、さらに、発光層と正孔注入層（正孔注入層が存在する場合）又は陽極（正孔注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤーを有する事ができる。
【００２６】
一方、陰極と発光層との間には任意に電子注入層を有する事ができ、さらに、発光層と電子注入層（電子注入層が存在する場合）又は陰極（電子注入層が存在しない場合）との間に電子輸送層、正孔阻止層のうちの１層以上を有する事ができる。
【００２７】
ここで、陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、発光層等に正孔を供給するものであり、陰極は、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層等に電子を供給するものである。
【００２８】
発光層とは、電界を印加した際に、陽極側に隣接する層より正孔を注入される事ができ、陰極側に隣接する層より電子を注入される事ができる機能、注入された電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能、電子と正孔の結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する層をいう。
【００２９】
電子注入層は陰極から電子を注入される機能を有する層をいう。電子輸送層は、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を堰き止める機能のいずれかを有する層をいう。
また、正孔阻止層とは、主に陽極から注入された正孔を堰き止める機能を有し、さらに必要に応じて陰極から電子を注入される機能、電子を輸送する機能のいずれかを有する層をいう。
【００３０】
正孔注入層は陽極から正孔を注入される機能を有する層をいう。正孔輸送層は、正孔を輸送する機能、発光層へ正孔を供給する機能、陰極から注入された電子を堰き止める機能のいずれかを有する層をいう。また、インターレイヤー層とは、陽極から正孔を注入される機能、正孔を輸送する機能、発光層へ正孔を供給する機能、陰極から注入された電子を堰き止める機能の少なくとも１つ以上を有し、通常、発光層に隣接して配置され、発光層と陽極、又は発光層と正孔注入層若しくは正孔輸送層とを隔離する役割をもつ。
【００３１】
なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。また、電子注入層と正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶ。
【００３２】
本発明の有機発光素子は、通常任意の構成要素として基板をさらに有し、かかる基板の面上に前記陰極、陽極、機能層及び発光層、並びに必要に応じてその他の任意の構成要素を設けた構成とすることができる。
【００３３】
本発明の有機発光素子の一様態としては、通常、基板上に陽極が設けられ、その上層として機能層及び発光層が積層され、さらにその上層として陰極が積層される。変形例としては、陰極を基板上に設け、陽極を機能層及び発光層の上層として設けてもよい。
【００３４】
また、他の変形例としては、基板側から採光する所謂ボトムエミッションタイプ、基板と反対側から採光する所謂トップエミッションタイプ、または両面採光型のいずれのタイプの高分子発光素子であってもよい。さらに他の変形例としては、任意の保護膜、バッファー膜、反射層などの他の機能を有する層を設けてもよい。高分子発光素子はさらに封止膜、或いは、封止基板が覆い被せられ、高分子発光素子が外気と遮断された高分子発光装置が形成される。
【００３５】
本発明の有機発光素子としては、（ａ）〜（ｌ）で表される層構成の有機発光素子等が挙げられる。ここで、符号「／」はその両側に記された層同士が隣接して積層されている事を示す。
【００３６】
（ａ）陽極／機能層／発光層／陰極
（ｂ）陽極／機能層／発光層／電子注入層／陰極
（ｃ）陽極／機能層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極
（ｄ）陽極／機能層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｅ）陽極／機能層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｆ）陽極／機能層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｇ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｈ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（ｉ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極
（ｊ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｋ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｌ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００３７】
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いる事ができる。
【００３８】
２．素子の各層を構成する材料
次に、本発明の有機発光素子を構成する各層の材料及び形成方法について、より具体
的に説明する。
【００３９】
＜陽極＞
本発明の有機発光素子が有する陽極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜を用いることができる。中でも、透過率が高いものが好適に利用できる。
陽極の材料として、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜、ＮＥＳＡ、金、白金、銀、銅が挙げられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
【００４０】
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４１】
＜機能層＞
本発明の有機発光素子が有する機能層は、有機化合物及びイオン液体を含む。機能層の好ましい一形態である正孔注入層又は正孔輸送層について、以下説明する。
【００４２】
機能層に含まれるイオン液体は、常温で液体特性を表す溶融塩を意味する。イオン液体の構造は一般的に有機陽イオンと、無機または有機の陰イオンとから構成され、高い蒸発温度、高いイオン伝導度、耐熱性および難燃性などを有することを特徴とする。イオン液体を正孔輸送性有機化合物と組み合わせて有機発光素子の正孔輸送層を形成すると、正孔注入効率が向上し、駆動時の電流密度が大きくなる。
【００４３】
イオン液体は、正孔注入性を向上させる観点からは、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含むことが好ましい。
【００４４】
また、イオン液体は、正孔注入性を向上させる観点からは、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含むことが好ましい。
【００４５】
本発明の有機発光素子が有するイオン液体は、具体的には、１，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［オキサラ―ト］ボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ｐ−トルエンスルフォネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロエチル）ホスホネ―ト、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムビス（トリフルオロスルホニル）イミド、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムトリ（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、３−メチル−１−テトラデシルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロミド、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム−ｐ−トルエンスルホネート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムヨウ化物、Ｎ−ヘキシルピリジニウムビス（トリフルオロメチルフルホニル）イミド、Ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウムテトラフルオロボレート、Ｎ−ブチルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ブチルピリジニウムビストリフルオロメタンスルホネート、Ｎ−エチルピリジニウムブロミド、Ｎ−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ヘキシルピリジニウムテトラフルオロボレート、Ｎ−ヘキシルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリフルオロアセテート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリ（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドが挙げられる。
【００４６】
中でも、好ましいイオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロボレート、１−ブチルピリジニウムブロミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−テトラデシルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェートである。これらは、機能層中に存在することで、機能層の導電性が向上し、正孔輸送機能を向上させるためである。
【００４７】
機能層に含まれる有機化合物は正孔輸送機能を奏するものであれば特に限定されない。有機化合物の具体例としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリフルオレン誘導体、芳香族アミン残基を有する高分子化合物、及びポリ（2，5−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体が挙げられる。
【００４８】
有機化合物は高分子化合物、例えば重合体であることが好ましい。有機化合物が高分子化合物であると成膜性が向上し、有機発光素子から均一に発光するからである。例えば、有機化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が１００００以上、好ましくは３．０×１０４〜５．０×１０５、より好ましくは６．０×１０４〜１．２×１０５である。また、有機化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１．０×１０４以上、好ましくは５．０×１０４〜１．０×１０６、より好ましくは１．０×１０５〜６．０×１０５の重合体である。
【００４９】
イオン液体と有機化合物とを含む機能層を正孔注入層として用いる場合、有機薄膜素子は正孔輸送層を有していてもよく、該正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料としては、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、同２−１３５３６１号公報、同２−２０９９８８号公報、同３−３７９９２号公報、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が挙げられる。
【００５０】
これらの中で、正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、及びポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。正孔輸送性有機化合物が低分子の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【００５１】
ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。
【００５２】
ポリシラン若しくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）第８９巻、１３５９頁（１９８９年）、英国特許ＧＢ２３００１９６号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
【００５３】
ポリシロキサン若しくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖又は主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖又は主鎖に有するものが挙げられる。
【００５４】
本発明の機能層がイオン性液体と正孔輸送性有機化合物とを有する場合、正孔輸送性有機化合物は、上記式（１）で表されるフルオレンジイル基を有する重合体であることが好ましい。イオン液体と組み合わせて有機発光素子の正孔輸送層とした場合に、正孔注入効率が向上し、駆動時の電流密度が大きくなるからである。
【００５５】
式（１）中、アリール基、１価の複素環基が有していてもよい置換基としては、有機化合物の溶解性の観点からは、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。アルキルオキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、１価の複素環基としては、ピリジル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００５６】
好ましいフルオレンジイル基の具体例を次に示す。
【００５７】
【化３】
【００５８】
中でも、特に好ましい正孔輸送性有機化合物は、繰り返し単位として上記フルオレンジイル基と芳香族３級アミン化合物の構造とを含む重合体、例えばポリアリールアミン系重合体である。
【００５９】
芳香族３級アミン化合物の構造を含む繰り返し単位としては、上記式（２）で表される繰り返し単位が挙げられる。
【００６０】
式（２）中、芳香環上の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、１価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基及びカルボキシル基などから選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００６１】
また、置換基は、ビニル基、エチニル基、ブテニル基、アクリル構造を有する基、アクリレート構造を有する基、アクリルアミド構造を有する基、メタクリル構造を有する基、メタクリレート構造を有する基、メタクリルアミド構造を有する基、ビニルエーテル構造を有する基、ビニルアミノ基、シラノール構造を有する基、小員環（例えばシクロプロパン、シクロブタン、エポキシ、オキセタン、ジケテン、エピスルフィドなど）を有する基、ラクトン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、又はシロキサン誘導体の構造を含有する基等の架橋基であってもよい。また、上記の基の他に、エステル結合やアミド結合を形成可能な基の組み合わせ（例えばエステル構造を有する基とアミノ基、エステル構造を有する基とヒドロキシル基など）なども架橋基として利用できる。
【００６２】
さらにＡｒ２中の炭素原子とＡｒ３中の炭素原子とが直接結合し、または、−Ｏ−、−Ｓ−等の２価の基を介して結合していてもよい。
【００６３】
アリーレン基としては、フェニレン基等が挙げられ、２価の複素環基としては、ピリジンジイル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００６４】
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、１価の複素環基としては、ピリジル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００６５】
１価の複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピリジル基等が挙げられる。
【００６６】
アリーレン基、アリール基、２価の複素環基、１価の複素環基が有していてもよい置換基としては、高分子化合物の溶解性の観点からは、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。アルキルオキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
【００６７】
Ａｒ１〜Ａｒ４は、アリーレン基であることが好ましく、フェニレン基であることがより好ましい。Ａｒ５〜Ａｒ７はアリール基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
【００６８】
モノマーの合成の行いやすさの観点からは、ｍ及びｎが０であることが好ましい。
【００６９】
式（２）で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位等が挙げられる。
【００７０】
【化４】
【００７１】
機能層を形成する方法に制限はないが、正孔輸送性有機化合物が低分子である場合は、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が挙げられる。また、正孔輸送性有機化合物が高分子である場合は、溶液からの成膜による方法が挙げられる。
【００７２】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が挙げられる。
【００７３】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００７４】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
【００７５】
機能層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。該正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００７６】
＜発光層＞
本発明の有機発光素子が有する発光層としては、陽極及び陰極に電流を流すことで、または電圧を印加することで発光することが可能な材料を含有する層である。このような発光層に用いられる発光層材料としては、電流を流す、または電圧を印加することによって発光することが可能な材料であればよく特に制限されないが、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料又は無機ＥＬ材料が好ましい。
【００７７】
このような有機ＥＬ材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、ジスチリルビフェニル系材料、ジメシチルボリル系材料、スチルベン系材料、ジピリリルジシアノベンゼン材料、ベンズオキサゾール系材料、ジスチリル系材料、カルバゾール系材料、ジベンゾクリセン系材料、アリールアミン系材料、ピレン置換オリゴチオフェン系材料、パラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）オリゴマー系材料、カルバゾール系材料、ポリフルオレン系材料が挙げられる。
【００７８】
有機ＥＬ材料は発光性高分子化合物、例えば発光性の重合体であることが好ましい。有機ＥＬ材料が高分子化合物であると成膜性が向上し、有機発光素子の発光性が均一化するからである。例えば、発光性高分子化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が１００００以上、好ましくは５．０×１０４〜１．０×１０６、より好ましくは１．０×１０５〜６．０×１０５である。また、発光性高分子化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１．０×１０４以上、好ましくは１．０×１０５〜５．０×１０６、より好ましくは４．０×１０５〜１．０×１０６である。
【００７９】
発光性高分子化合物としては、ＷＯ９７／０９３９４、ＷＯ９８／２７１３６、ＷＯ９９／５４３８５、ＷＯ００／２２０２７、ＷＯ０１／１９８３４、ＧＢ２３４０３０４Ａ、ＧＢ２３４８３１６、ＵＳ５７３６３６、ＵＳ５７４１９２１、ＵＳ５７７７０７０、ＥＰ０７０７０２０、特開平９−１１１２３３、特開平１０−３２４８７０、特開平２０００−８０１６７、特開２００１−１２３１５６、特開２００４−１６８９９９、特開２００７−１６２００９、有機ＥＬ素子の開発と構成材料（シーエムシー出版、２００６）等に開示されているポリフルオレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレンビニレン、その誘導体及び共重合体、芳香族アミン及びその誘導体の（共）重合体が例示される。
【００８０】
発光性高分子化合物は、上記式（１）で表されるフルオレンジイル基を有する重合体であることが好ましい。式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立にアルキル基であるジアルキルフルオレン系重合体、式（１）におけるＲ１及びＲ２のいずれか一つが置換基を有していてもよいフェニル基であり、Ｒ１及びＲ２の他方が置換基を有していてもよいアリール基（フェニル基を除く）であるフェニルフルオレン系重合体、及び式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に置換基を有していてもよいフェニル基であるジフェニルフルオレン系重合体であることがより好ましい。これらは、電子輸送機能が優れているためである。
【００８１】
中でも、好ましい発光性高分子化合物は、繰り返し単位として上記式（１）で表されるフルオレンジイル基と、上記式（２）で表される繰り返し単位とを有する重合体である。これは、電子輸送機能に優れたフルオレンジイル基と、正孔輸送機能に優れたアミン構造により発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させ、発光効率を向上させるからである。
【００８２】
上記重合体の例としては、フェニレンジアミン系重合体、トリフェニルアミン系重合体及びジフェニルアミン系重合体等がある。これらの構造を、以下により具体的に説明する。尚、以下の説明中、フェニル基、フェニレン基、アリール基又はアリーレン基は、置換基を有していてもよいことを意味する。
【００８３】
（i）フェニレンジアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ２とＡｒ４のいずれか一方がフェニレン基であり、Ａｒ２とＡｒ４の内の他方はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、Ａｒ１とＡｒ３はそれぞれ独立にアリーレン基であり、Ａｒ５とＡｒ６とＡｒ７がそれぞれ独立にアリール基である上記重合体である。
【００８４】
（ii）トリフェニルアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ１とＡｒ２とＡｒ４の全てがフェニレン基を有する上記重合体、Ａｒ２とＡｒ３とのいずれもがフェニレン基であり、かつＡｒ５がフェニル基を有する上記重合体、または、Ａｒ４がフェニレン基であり、かつＡｒ６とＡｒ７のいずれもがフェニル基である上記重合体である。
【００８５】
（iii）ジフェニルアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ１とＡｒ２とＡｒ４のいずれか２つがフェニレン基であり、残りがアリーレン基（フェニレン基を除く）である上記重合体、Ａｒ2とＡｒ３とＡｒ５のいずれか２つが、Ａｒ２とＡｒ３についてはフェニレン基、Ａｒ５についてはフェニル基であり、残りがＡｒ２またはＡｒ３である場合はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、残りがＡｒ５である場合はアリール基（フェニル基を除く）である上記重合体、または、Ａｒ４とＡｒ６とＡｒ７のいずれか２つが、Ａｒ４についてはフェニレン基、Ａｒ６とＡｒ７についてはフェニル基であり、残りがＡｒ４である場合はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、残りがＡｒ６またはＡｒ７である場合はアリール基（フェニル基を除く）である上記重合体である。
【００８６】
また、前記無機ＥＬ材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、Mgを
ドープしたGaNや、ＭｎをドープしたＺｎＳや、ＣｅをドープしたＳｒＳを用いることができる。
【００８７】
また、発光層の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、電子と正孔の結合が十分に起こらない場合や、輝度が十分でない場合や、製造が困難になる場合がある。一方、前記上限を超えると印加する電圧が高くなる場合がある。
【００８８】
＜電子輸送層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が挙げられる。
【００８９】
具体的には、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、同２−１３５３６１号公報、同２−２０９９８８号公報、同３−３７９９２号公報、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が挙げられる。
【００９０】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００９１】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。
【００９２】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料及び／又は高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が挙げられる。
【００９３】
溶液又は溶融状態からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００９４】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、又はポリシロキサンなどが挙げられる。
【００９５】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。該電子輸送層の膜厚としては、例えば、１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９６】
＜電子注入層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい電子注入層としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの１種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、又はこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、及び炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、２層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばＬｉＦ／Ｃａなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍが好ましい。
【００９７】
＜正孔阻止層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい正孔阻止層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が挙げられる。正孔阻止層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層、及び／又は電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔阻止層を兼ねることがある。正孔阻止層が正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、例えば正孔電流のみを流す素子を作製することによって確認することができる。例えば正孔阻止層を備えず、正孔電流のみを流す素子と、該素子に正孔阻止層を挿入した構成の素子とを作製し、正孔阻止層を備える素子の電流値の減少で、正孔阻止層が正孔の輸送を堰き止める機能を示すことを確認できる。
【００９８】
＜陰極＞
本発明の有機発光素子が有する陰極としては、仕事関数の小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。また陽極側から光を取出す有機ＥＬ素子では、発光層からの光を陰極で陽極側に反射するために、陰極の材料としては可視光反射率の高い材料が好ましい。
【００９９】
陰極には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びＩＩＩ−Ｂ族金属などを用いることができる。陰極の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの２種以上の合金、前記金属のうちの１種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの１種以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などを挙げることができる。また、陰極としては導電性金属酸化物及び導電性有機物などから成る透明導電性電極を用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ＩＴＯ、及びＩＺＯを挙げることができ、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などを挙げることができる。なお、陰極は、２層以上を積層した積層体で構成されていてもよい。
【０１００】
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば、１０ｎｍから１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【０１０１】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。
【０１０２】
３．素子の製造方法
本発明の有機発光素子の製造方法は、特に限定されず、基板上に各層を順次積層することにより製造することができる。具体的には、基板上に陽極を設け、その上に機能層、正孔輸送層等の層を設け、その上に発光層を設け、その上に電子輸送層、電子注入層等の層を必要に応じて設け、さらにその上に、陰極を積層することにより製造することができる。
【０１０３】
４．素子の用途
本発明の有機発光素子の用途は特に制限されないが、照明用光源、サイン用光源、バックライト用光源、ディスプレイ装置、プリンターヘッド等に用いることができる。ディスプレイ装置としては公知の駆動技術、駆動回路等を用い、セグメント型、ドットマトリックス型等の構成を選択することができる。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明をより詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
（数平均分子量および重量平均分子量）
重合体のポリスチレン換算の数平均分子量およびポリスチレン換算の重量平均分子量については、ＧＰＣ（島津製作所製「ＬＣ−１０Ａｖｐ」）によりポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量を求めた。測定する重合体は、約０．５ｗｔ％の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させ、ＧＰＣに５０μＬ注入した。ＧＰＣの移動相はテトラヒドロフランを用い、０．６ｍＬ／ｍｉｎの流速で流した。カラムは、「ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ」（東ソー製）２本と「ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨ２０００」（東ソー製）１本を直列に繋げた。検出器には示差屈折率検出器（島津製作所製「ＲＩＤ−１０Ａ」）を用いた。
【０１０６】
合成例１
（重合体Ａ（正孔輸送性高分子化合物）の合成）
ジムロートを接続したフラスコに、式
【０１０７】
【化５】
【０１０８】
で表される化合物１を５．２５ｇ（９．９ｍｍｏｌ）、式
【０１０９】
【化６】
【０１１０】
で表される化合物２を４．５５ｇ（９．９ｍｍｏｌ）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：アリコート（Ａｌｉｑｕａｔ）３３６（登録商標）、アルドリッチ社製）０．９１ｇ、及びトルエン６９ｍｌを加えてモノマー溶液を得た。窒素雰囲気下、モノマー溶液を加熱し、８０℃で、酢酸パラジウム２ｍｇ、及びトリス（２−メチルフェニル）ホスフィン１５ｍｇを加えた。得られたモノマー溶液に、１７．５重量％炭酸ナトリウム水溶液９．８ｇを加えた後、１１０℃で１９時間攪拌した。次に、そこへ、トルエン１．６ｍｌに溶解させたフェニルホウ酸１２１ｍｇを加え、１０５℃で１時間攪拌した。
【０１１１】
有機層を水層と分離した後、有機層にトルエン３００ｍｌを加えた。有機層を３重量％酢酸水溶液４０ｍｌ（２回）、イオン交換水１００ｍｌ（１回）の順番で洗浄し、水層と分離した。有機層にＮ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物０．４４ｇ、トルエン１２ｍｌを加え、６５℃で、４時間攪拌した。
【０１１２】
得られた反応生成物のトルエン溶液を、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル／アルミナカラムに通液し、得られた溶液をメタノール１４００ｍｌに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン４００ｍｌに溶解させ、メタノール１４００ｍｌに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、重合体（以下、「重合体Ａ」と言う。）を６．３３ｇ得た。重合体Ａの、ポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは８．８×１０4であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗは３．２×１０5であった。
【０１１３】
なお、重合体Ａは、仕込み原料から、式
【０１１４】
【化７】
【０１１５】
及び式
【０１１６】
【化８】
【０１１７】
で表される繰り返し単位を、１：１（モル比）で有する重合体であると推測される。
【０１１８】
合成例２
（重合体Ｂ（発光性高分子化合物）の合成）
ジムロートを接続した２００ｍＬセパラブルフラスコに、９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジホウ酸エチレングリコールエステル３．１８ｇ（６．０ｍｍｏｌ）、９，９−ジオクチル−２，７−ジブロモフルオレン３．０６ｇ（５．４ｍｍｏｌ）、N，N’−
ビス（４−ブロモフェニル）−N，N’−ビス（２，６−ジブロモ−４−tert−ブチルフェニル）−１，４−フェニレンジアミン０．４４ｇ（０．６ｍｍｏｌ）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：Ａｌｉｑｕａｔ３３６（登録商標）、アルドリッチ社製）０．８２ｇ、及びトルエン６０ｍＬを加えた。窒素雰囲気下、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド４．２ｍｇを加え、８５℃に加熱した。得られた溶液に、１７．５重量％炭酸ナトリウム水溶液１６．３ｍＬを滴下しながら１０５℃に加熱した後、１．５時間攪拌した。次に、フェニルホウ酸０．７４ｇ、及びビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド４．２ｍｇとトルエン３０ｍＬを加え、１０５℃で１７時間攪拌した。
【０１１９】
得られた溶液から、水層を除いた後、Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物３．６５ｇ、イオン交換水３６ｍＬを加え、８５℃で２時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水８０ｍＬ（２回）、３重量％酢酸水溶液８０ｍＬ（２回）、イオン交換水８０ｍＬ（２回）の順番で洗浄した。
【０１２０】
有機層をメタノール９３０ｍＬに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン１９０ｍＬに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル／アルミナカラムに溶液を通液し、この溶液をメタノール９３０ｍＬに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し、式
【０１２１】
【化９】
【０１２２】
で表される重合体Ｂの４．１７ｇを得た。この重合体Ｂのポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは２．７×１０5であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗは７．１×１０5であった。
【０１２３】
実施例１
（有機発光素子１の製造）
図１は本発明の一実施形態である有機ＥＬ素子の構造を示す模式断面図である。
【０１２４】
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート（以下、「イオン液体１」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物１」と言う。）を調製した。
【０１２５】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物１をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１２６】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。これを窒素ガス雰囲気下１３０℃で１０分間乾燥し発光層１４を形成した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子１」と呼ぶ。
【０１２７】
実施例２
（有機発光素子２の製造）
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロボレート（以下、「イオン液体２」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物２」と言う。）を調製した。
【０１２８】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物２をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１２９】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子２」と呼ぶ。
【０１３０】
実施例３
（有機発光素子３の製造）
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−ブチルピリジニウムブロミド（以下、「イオン液体３」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物３」と言う。）を調製した。
【０１３１】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物３をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１３２】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子３」と呼ぶ。
【０１３３】
比較例１
（有機発光素子４の製造）
スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板に、キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃で６０分間熱処理し、重合体Ａを含む層を形成した。
【０１３４】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該重合体Ａを含む層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。これを窒素ガス雰囲気下１３０℃で１０分間乾燥し発光層を形成した。その後、陰極としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いでアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、有機発光素子４を作製した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子４」と呼ぶ。
【０１３５】
（電流密度の比較）
有機発光素子１〜４に８Ｖの電圧を印加したところ、有機発光素子１の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．５倍であった。また、有機発光素子２の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．５倍であった。さらに、有機発光素子３の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．３倍であった。
【０１３６】
比較例２
（有機発光素子５の製造）
ＩＴＯ膜と重合体Ａを含む層との間に、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸の溶液（バイエル社、商品名：ＡＩ４０８３）（以下、「ＡＩ４０８３」と言う。）をスピンコート法で塗布して６５ｎｍの厚みで成膜し、ホットプレート上で２００℃で１０分間乾燥した層を成膜した以外は、比較例１と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子を「有機発光素子５」と呼ぶ。
【０１３７】
実施例４
（有機発光素子６の製造）
ＡＩ４０８３にイオン液体１を重量比で、９０：１０になるように調製して組成物４を得た。ＩＴＯ膜上にＡＩ４０８３にかえて組成物４をスピンコート法で塗布した以外は、比較例２と同様にして有機発光素子６を作製した。
【０１３８】
（電流密度の比較）
有機発光素子５及び有機発光素子６に８Ｖの電圧を印加したところ、有機発光素子６の電流密度は、有機発光素子５の電流密度の１．２倍であった。有機発光素子６の電流密度は１６．４３ｍＡ／ｃｍ２であった。
【符号の説明】
【０１３９】
１１…ガラス基板、
１２…陽極、
１３…機能層、
１４…発光層、
１５…第１陰極層、
１６…第２陰極層、
１７…陰極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子に関し、特に機能層の成分としてイオン液体を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光素子を用いた有機発光ディスプレイが注目されている。有機発光ディスプレイに用いられる有機発光素子は、陽極と、陰極と、該陽極及び該陰極間に配置される発光性有機化合物を含む層とを有する素子である。有機発光素子においては、発光性有機化合物中で、陰極から供給される電子と陽極から供給される正孔とが結合し、該結合により発光が生ずる。そして、そのことにより発生するエネルギーは、光として素子の外部へ取り出される。
【０００３】
有機発光素子の例として、上記発光性有機化合物が発光性高分子化合物から成るもの（以下、「高分子発光素子」と呼ぶことがある。）が知られている。高分子発光素子は、湿式塗布により簡便に発光層を形成することが出来るので、大面積化や低コスト化を図るために有利である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、低分子材料からなる発光層を有する有機発光素子において、フルオレンとアリールアミンとの共重合体であるポリアリールアミンを正孔輸送、注入層に使用することで素子性能が向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２００７／０２９４１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の有機発光素子は駆動時の電流密度が小さい。
【０００７】
本発明の目的は、駆動時の電流密度が大きい有機発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子を提供する。
【０００９】
ある一形態においては、前記有機化合物が、式
【００１０】
【化１】
（１）
【００１１】
［式中、Ｒ１及びＲ２は、同一又は相異なり、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。］
で表されるフルオレンジイル基を有する。
【００１２】
ある一形態においては、前記有機化合物が高分子化合物である。
【００１３】
ある一形態においては、前記有機化合物が、前記式（１）で表される繰り返し単位と、式
【００１４】
【化２】
（２）
【００１５】
［式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基又は置換基を有していてもよい２価の複素環基を表し、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、ｎ及びｍは、同一又は相異なり、０又は１を表す。ｎが０の場合、Ａｒ１に含まれる炭素原子とＡｒ３に含まれる炭素原子とが、直接結合し、又は、酸素原子若しくは硫黄原子を介して結合してもよい。］
で表される繰り返し単位とを有する有機発光素子である。
【００１６】
ある一形態においては、前記イオン液体が、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含む。
【００１７】
ある一形態においては、前記イオン液体が、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含む。
【００１８】
ある一形態においては、前記機能層に含まれるイオン液体の有機化合物に対する重量比が２／９８〜５０／５０である。
【００１９】
ある一形態においては、前記発光性有機化合物が発光性高分子化合物である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、陽極から発光層への正孔注入効率に優れ、駆動時の電流密度が大きい有機発光素子を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の構造を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．素子の構造
本発明の有機発光素子は、陰極と、陽極と、該陰極と該陽極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有する。そして、該陰極と該陽極との間には少なくとも一つの機能層を更に有する。
【００２３】
機能層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、インターレイヤー等が挙げられる。例えば、陽極からの正孔注入効率を向上させて駆動時の電流密度を大きくする観点からは、有機発光素子が、陽極と発光層との間に機能層を有することが好ましく、その機能層は陽極に隣接していることがより好ましい。好ましい一実施形態では、機能層は正孔注入層又は正孔輸送層である。
【００２４】
本発明の有機発光素子は、さらに任意の構成要素を備える事が出来る。
【００２５】
例えば、機能層が正孔輸送層で有る場合、陽極と正孔輸送層との間には任意に正孔注入層を有する事ができ、さらに、発光層と正孔注入層（正孔注入層が存在する場合）又は陽極（正孔注入層が存在しない場合）との間に任意にインターレイヤーを有する事ができる。
【００２６】
一方、陰極と発光層との間には任意に電子注入層を有する事ができ、さらに、発光層と電子注入層（電子注入層が存在する場合）又は陰極（電子注入層が存在しない場合）との間に電子輸送層、正孔阻止層のうちの１層以上を有する事ができる。
【００２７】
ここで、陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、インターレイヤー、発光層等に正孔を供給するものであり、陰極は、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層等に電子を供給するものである。
【００２８】
発光層とは、電界を印加した際に、陽極側に隣接する層より正孔を注入される事ができ、陰極側に隣接する層より電子を注入される事ができる機能、注入された電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能、電子と正孔の結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する層をいう。
【００２９】
電子注入層は陰極から電子を注入される機能を有する層をいう。電子輸送層は、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を堰き止める機能のいずれかを有する層をいう。
また、正孔阻止層とは、主に陽極から注入された正孔を堰き止める機能を有し、さらに必要に応じて陰極から電子を注入される機能、電子を輸送する機能のいずれかを有する層をいう。
【００３０】
正孔注入層は陽極から正孔を注入される機能を有する層をいう。正孔輸送層は、正孔を輸送する機能、発光層へ正孔を供給する機能、陰極から注入された電子を堰き止める機能のいずれかを有する層をいう。また、インターレイヤー層とは、陽極から正孔を注入される機能、正孔を輸送する機能、発光層へ正孔を供給する機能、陰極から注入された電子を堰き止める機能の少なくとも１つ以上を有し、通常、発光層に隣接して配置され、発光層と陽極、又は発光層と正孔注入層若しくは正孔輸送層とを隔離する役割をもつ。
【００３１】
なお、電子輸送層と正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶ。また、電子注入層と正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶ。
【００３２】
本発明の有機発光素子は、通常任意の構成要素として基板をさらに有し、かかる基板の面上に前記陰極、陽極、機能層及び発光層、並びに必要に応じてその他の任意の構成要素を設けた構成とすることができる。
【００３３】
本発明の有機発光素子の一様態としては、通常、基板上に陽極が設けられ、その上層として機能層及び発光層が積層され、さらにその上層として陰極が積層される。変形例としては、陰極を基板上に設け、陽極を機能層及び発光層の上層として設けてもよい。
【００３４】
また、他の変形例としては、基板側から採光する所謂ボトムエミッションタイプ、基板と反対側から採光する所謂トップエミッションタイプ、または両面採光型のいずれのタイプの高分子発光素子であってもよい。さらに他の変形例としては、任意の保護膜、バッファー膜、反射層などの他の機能を有する層を設けてもよい。高分子発光素子はさらに封止膜、或いは、封止基板が覆い被せられ、高分子発光素子が外気と遮断された高分子発光装置が形成される。
【００３５】
本発明の有機発光素子としては、（ａ）〜（ｌ）で表される層構成の有機発光素子等が挙げられる。ここで、符号「／」はその両側に記された層同士が隣接して積層されている事を示す。
【００３６】
（ａ）陽極／機能層／発光層／陰極
（ｂ）陽極／機能層／発光層／電子注入層／陰極
（ｃ）陽極／機能層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極
（ｄ）陽極／機能層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｅ）陽極／機能層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｆ）陽極／機能層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｇ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｈ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（ｉ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子注入層／陰極
（ｊ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｋ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｌ）陽極／機能層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００３７】
積層する層の順番や数、及び各層の厚さについては、発光効率や素子寿命を勘案して適宜用いる事ができる。
【００３８】
２．素子の各層を構成する材料
次に、本発明の有機発光素子を構成する各層の材料及び形成方法について、より具体
的に説明する。
【００３９】
＜陽極＞
本発明の有機発光素子が有する陽極としては、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物や金属の薄膜を用いることができる。中でも、透過率が高いものが好適に利用できる。
陽極の材料として、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等からなる導電性材料を用いて作製された膜、ＮＥＳＡ、金、白金、銀、銅が挙げられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。
【００４０】
陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００４１】
＜機能層＞
本発明の有機発光素子が有する機能層は、有機化合物及びイオン液体を含む。機能層の好ましい一形態である正孔注入層又は正孔輸送層について、以下説明する。
【００４２】
機能層に含まれるイオン液体は、常温で液体特性を表す溶融塩を意味する。イオン液体の構造は一般的に有機陽イオンと、無機または有機の陰イオンとから構成され、高い蒸発温度、高いイオン伝導度、耐熱性および難燃性などを有することを特徴とする。イオン液体を正孔輸送性有機化合物と組み合わせて有機発光素子の正孔輸送層を形成すると、正孔注入効率が向上し、駆動時の電流密度が大きくなる。
【００４３】
イオン液体は、正孔注入性を向上させる観点からは、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含むことが好ましい。
【００４４】
また、イオン液体は、正孔注入性を向上させる観点からは、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含むことが好ましい。
【００４５】
本発明の有機発光素子が有するイオン液体は、具体的には、１，３−ジメチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス［オキサラ―ト］ボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムブロミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ｐ−トルエンスルフォネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロアセテート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロエチル）ホスホネ―ト、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムビス（トリフルオロスルホニル）イミド、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムトリ（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、３−メチル−１−オクチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、３−メチル−１−テトラデシルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヨウ化物、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムオクチルスルフェート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロミド、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム−ｐ−トルエンスルホネート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムヨウ化物、Ｎ−ヘキシルピリジニウムビス（トリフルオロメチルフルホニル）イミド、Ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ブチル−４−メチルピリジニウムテトラフルオロボレート、Ｎ−ブチルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ブチルピリジニウムビストリフルオロメタンスルホネート、Ｎ−エチルピリジニウムブロミド、Ｎ−ヘキシルピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、Ｎ−ヘキシルピリジニウムテトラフルオロボレート、Ｎ−ヘキシルピリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリフルオロアセテート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムトリ（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスフェート、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドが挙げられる。
【００４６】
中でも、好ましいイオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロボレート、１−ブチルピリジニウムブロミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−オクタデシルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、３−メチル−１−テトラデシルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェートである。これらは、機能層中に存在することで、機能層の導電性が向上し、正孔輸送機能を向上させるためである。
【００４７】
機能層に含まれる有機化合物は正孔輸送機能を奏するものであれば特に限定されない。有機化合物の具体例としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリフルオレン誘導体、芳香族アミン残基を有する高分子化合物、及びポリ（2，5−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体が挙げられる。
【００４８】
有機化合物は高分子化合物、例えば重合体であることが好ましい。有機化合物が高分子化合物であると成膜性が向上し、有機発光素子から均一に発光するからである。例えば、有機化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が１００００以上、好ましくは３．０×１０４〜５．０×１０５、より好ましくは６．０×１０４〜１．２×１０５である。また、有機化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１．０×１０４以上、好ましくは５．０×１０４〜１．０×１０６、より好ましくは１．０×１０５〜６．０×１０５の重合体である。
【００４９】
イオン液体と有機化合物とを含む機能層を正孔注入層として用いる場合、有機薄膜素子は正孔輸送層を有していてもよく、該正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料としては、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、同２−１３５３６１号公報、同２−２０９９８８号公報、同３−３７９９２号公報、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が挙げられる。
【００５０】
これらの中で、正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、及びポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。正孔輸送性有機化合物が低分子の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。
【００５１】
ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体は、例えばビニルモノマーからカチオン重合又はラジカル重合によって得られる。
【００５２】
ポリシラン若しくはその誘導体としては、ケミカル・レビュー（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）第８９巻、１３５９頁（１９８９年）、英国特許ＧＢ２３００１９６号公開明細書に記載の化合物等が例示される。合成方法もこれらに記載の方法を用いることができるが、特にキッピング法が好適に用いられる。
【００５３】
ポリシロキサン若しくはその誘導体は、シロキサン骨格構造には正孔輸送性がほとんどないので、側鎖又は主鎖に上記低分子正孔輸送材料の構造を有するものが好適に用いられる。特に正孔輸送性の芳香族アミンを側鎖又は主鎖に有するものが挙げられる。
【００５４】
本発明の機能層がイオン性液体と正孔輸送性有機化合物とを有する場合、正孔輸送性有機化合物は、上記式（１）で表されるフルオレンジイル基を有する重合体であることが好ましい。イオン液体と組み合わせて有機発光素子の正孔輸送層とした場合に、正孔注入効率が向上し、駆動時の電流密度が大きくなるからである。
【００５５】
式（１）中、アリール基、１価の複素環基が有していてもよい置換基としては、有機化合物の溶解性の観点からは、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。アルキルオキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、１価の複素環基としては、ピリジル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００５６】
好ましいフルオレンジイル基の具体例を次に示す。
【００５７】
【化３】
【００５８】
中でも、特に好ましい正孔輸送性有機化合物は、繰り返し単位として上記フルオレンジイル基と芳香族３級アミン化合物の構造とを含む重合体、例えばポリアリールアミン系重合体である。
【００５９】
芳香族３級アミン化合物の構造を含む繰り返し単位としては、上記式（２）で表される繰り返し単位が挙げられる。
【００６０】
式（２）中、芳香環上の水素原子はハロゲン原子、アルキル基、アルキルオキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アリールアルキル基、アリールアルキルオキシ基、アリールアルキルチオ基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルケニル基、アリールアルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、酸イミド基、イミン残基、置換アミノ基、置換シリル基、置換シリルオキシ基、置換シリルチオ基、置換シリルアミノ基、シアノ基、ニトロ基、１価の複素環基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリールチオ基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アリールアルキルオキシカルボニル基、ヘテロアリールオキシカルボニル基及びカルボキシル基などから選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００６１】
また、置換基は、ビニル基、エチニル基、ブテニル基、アクリル構造を有する基、アクリレート構造を有する基、アクリルアミド構造を有する基、メタクリル構造を有する基、メタクリレート構造を有する基、メタクリルアミド構造を有する基、ビニルエーテル構造を有する基、ビニルアミノ基、シラノール構造を有する基、小員環（例えばシクロプロパン、シクロブタン、エポキシ、オキセタン、ジケテン、エピスルフィドなど）を有する基、ラクトン構造を有する基、ラクタム構造を有する基、又はシロキサン誘導体の構造を含有する基等の架橋基であってもよい。また、上記の基の他に、エステル結合やアミド結合を形成可能な基の組み合わせ（例えばエステル構造を有する基とアミノ基、エステル構造を有する基とヒドロキシル基など）なども架橋基として利用できる。
【００６２】
さらにＡｒ２中の炭素原子とＡｒ３中の炭素原子とが直接結合し、または、−Ｏ−、−Ｓ−等の２価の基を介して結合していてもよい。
【００６３】
アリーレン基としては、フェニレン基等が挙げられ、２価の複素環基としては、ピリジンジイル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００６４】
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、１価の複素環基としては、ピリジル基等が挙げられ、これらの基は置換基を有していてもよい。
【００６５】
１価の複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピリジル基等が挙げられる。
【００６６】
アリーレン基、アリール基、２価の複素環基、１価の複素環基が有していてもよい置換基としては、高分子化合物の溶解性の観点からは、アルキル基、アルキルオキシ基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等が挙げられる。アルキルオキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、ｔｅｒｔ−ブチルオキシ基、ｓｅｃ−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
【００６７】
Ａｒ１〜Ａｒ４は、アリーレン基であることが好ましく、フェニレン基であることがより好ましい。Ａｒ５〜Ａｒ７はアリール基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
【００６８】
モノマーの合成の行いやすさの観点からは、ｍ及びｎが０であることが好ましい。
【００６９】
式（２）で表される繰り返し単位の具体例としては、下記繰り返し単位等が挙げられる。
【００７０】
【化４】
【００７１】
機能層を形成する方法に制限はないが、正孔輸送性有機化合物が低分子である場合は、高分子バインダーとの混合溶液からの成膜による方法が挙げられる。また、正孔輸送性有機化合物が高分子である場合は、溶液からの成膜による方法が挙げられる。
【００７２】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が挙げられる。
【００７３】
溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００７４】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が挙げられる。
【００７５】
機能層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。該正孔輸送層の膜厚としては、例えば１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００７６】
＜発光層＞
本発明の有機発光素子が有する発光層としては、陽極及び陰極に電流を流すことで、または電圧を印加することで発光することが可能な材料を含有する層である。このような発光層に用いられる発光層材料としては、電流を流す、または電圧を印加することによって発光することが可能な材料であればよく特に制限されないが、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料又は無機ＥＬ材料が好ましい。
【００７７】
このような有機ＥＬ材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、ジスチリルビフェニル系材料、ジメシチルボリル系材料、スチルベン系材料、ジピリリルジシアノベンゼン材料、ベンズオキサゾール系材料、ジスチリル系材料、カルバゾール系材料、ジベンゾクリセン系材料、アリールアミン系材料、ピレン置換オリゴチオフェン系材料、パラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）オリゴマー系材料、カルバゾール系材料、ポリフルオレン系材料が挙げられる。
【００７８】
有機ＥＬ材料は発光性高分子化合物、例えば発光性の重合体であることが好ましい。有機ＥＬ材料が高分子化合物であると成膜性が向上し、有機発光素子の発光性が均一化するからである。例えば、発光性高分子化合物は、ポリスチレン換算の数平均分子量が１００００以上、好ましくは５．０×１０４〜１．０×１０６、より好ましくは１．０×１０５〜６．０×１０５である。また、発光性高分子化合物は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が１．０×１０４以上、好ましくは１．０×１０５〜５．０×１０６、より好ましくは４．０×１０５〜１．０×１０６である。
【００７９】
発光性高分子化合物としては、ＷＯ９７／０９３９４、ＷＯ９８／２７１３６、ＷＯ９９／５４３８５、ＷＯ００／２２０２７、ＷＯ０１／１９８３４、ＧＢ２３４０３０４Ａ、ＧＢ２３４８３１６、ＵＳ５７３６３６、ＵＳ５７４１９２１、ＵＳ５７７７０７０、ＥＰ０７０７０２０、特開平９−１１１２３３、特開平１０−３２４８７０、特開平２０００−８０１６７、特開２００１−１２３１５６、特開２００４−１６８９９９、特開２００７−１６２００９、有機ＥＬ素子の開発と構成材料（シーエムシー出版、２００６）等に開示されているポリフルオレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレン、その誘導体及び共重合体、ポリアリーレンビニレン、その誘導体及び共重合体、芳香族アミン及びその誘導体の（共）重合体が例示される。
【００８０】
発光性高分子化合物は、上記式（１）で表されるフルオレンジイル基を有する重合体であることが好ましい。式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立にアルキル基であるジアルキルフルオレン系重合体、式（１）におけるＲ１及びＲ２のいずれか一つが置換基を有していてもよいフェニル基であり、Ｒ１及びＲ２の他方が置換基を有していてもよいアリール基（フェニル基を除く）であるフェニルフルオレン系重合体、及び式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に置換基を有していてもよいフェニル基であるジフェニルフルオレン系重合体であることがより好ましい。これらは、電子輸送機能が優れているためである。
【００８１】
中でも、好ましい発光性高分子化合物は、繰り返し単位として上記式（１）で表されるフルオレンジイル基と、上記式（２）で表される繰り返し単位とを有する重合体である。これは、電子輸送機能に優れたフルオレンジイル基と、正孔輸送機能に優れたアミン構造により発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させ、発光効率を向上させるからである。
【００８２】
上記重合体の例としては、フェニレンジアミン系重合体、トリフェニルアミン系重合体及びジフェニルアミン系重合体等がある。これらの構造を、以下により具体的に説明する。尚、以下の説明中、フェニル基、フェニレン基、アリール基又はアリーレン基は、置換基を有していてもよいことを意味する。
【００８３】
（i）フェニレンジアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ２とＡｒ４のいずれか一方がフェニレン基であり、Ａｒ２とＡｒ４の内の他方はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、Ａｒ１とＡｒ３はそれぞれ独立にアリーレン基であり、Ａｒ５とＡｒ６とＡｒ７がそれぞれ独立にアリール基である上記重合体である。
【００８４】
（ii）トリフェニルアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ１とＡｒ２とＡｒ４の全てがフェニレン基を有する上記重合体、Ａｒ２とＡｒ３とのいずれもがフェニレン基であり、かつＡｒ５がフェニル基を有する上記重合体、または、Ａｒ４がフェニレン基であり、かつＡｒ６とＡｒ７のいずれもがフェニル基である上記重合体である。
【００８５】
（iii）ジフェニルアミン系重合体
即ち、式（２）において、Ａｒ１とＡｒ２とＡｒ４のいずれか２つがフェニレン基であり、残りがアリーレン基（フェニレン基を除く）である上記重合体、Ａｒ2とＡｒ３とＡｒ５のいずれか２つが、Ａｒ２とＡｒ３についてはフェニレン基、Ａｒ５についてはフェニル基であり、残りがＡｒ２またはＡｒ３である場合はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、残りがＡｒ５である場合はアリール基（フェニル基を除く）である上記重合体、または、Ａｒ４とＡｒ６とＡｒ７のいずれか２つが、Ａｒ４についてはフェニレン基、Ａｒ６とＡｒ７についてはフェニル基であり、残りがＡｒ４である場合はアリーレン基（フェニレン基を除く）であり、残りがＡｒ６またはＡｒ７である場合はアリール基（フェニル基を除く）である上記重合体である。
【００８６】
また、前記無機ＥＬ材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、例えば、Mgを
ドープしたGaNや、ＭｎをドープしたＺｎＳや、ＣｅをドープしたＳｒＳを用いることができる。
【００８７】
また、発光層の厚みは特に制限されず、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、１０〜２００ｎｍ程度であることが好ましい。このような厚みが前記下限未満では、電子と正孔の結合が十分に起こらない場合や、輝度が十分でない場合や、製造が困難になる場合がある。一方、前記上限を超えると印加する電圧が高くなる場合がある。
【００８８】
＜電子輸送層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が挙げられる。
【００８９】
具体的には、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３５９号公報、同２−１３５３６１号公報、同２−２０９９８８号公報、同３−３７９９２号公報、同３−１５２１８４号公報に記載されているもの等が挙げられる。
【００９０】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００９１】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、又は溶液若しくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では溶液又は溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液又は溶融状態からの成膜時には、高分子バインダーを併用してもよい。
【００９２】
溶液からの成膜に用いる溶媒としては、電子輸送材料及び／又は高分子バインダーを溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が挙げられる。
【００９３】
溶液又は溶融状態からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００９４】
混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダーとして、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）若しくはその誘導体、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、又はポリシロキサンなどが挙げられる。
【００９５】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよいが、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。該電子輸送層の膜厚としては、例えば、１ｎｍから１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００９６】
＜電子注入層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい電子注入層としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のうちの１種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、又はこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、及び炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、２層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばＬｉＦ／Ｃａなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍが好ましい。
【００９７】
＜正孔阻止層＞
本発明の有機発光素子が有していてもよい正孔阻止層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は８−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体等が挙げられる。正孔阻止層は、正孔の輸送を堰き止める機能を有する層である。なお電子注入層、及び／又は電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔阻止層を兼ねることがある。正孔阻止層が正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、例えば正孔電流のみを流す素子を作製することによって確認することができる。例えば正孔阻止層を備えず、正孔電流のみを流す素子と、該素子に正孔阻止層を挿入した構成の素子とを作製し、正孔阻止層を備える素子の電流値の減少で、正孔阻止層が正孔の輸送を堰き止める機能を示すことを確認できる。
【００９８】
＜陰極＞
本発明の有機発光素子が有する陰極としては、仕事関数の小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料が好ましい。また陽極側から光を取出す有機ＥＬ素子では、発光層からの光を陰極で陽極側に反射するために、陰極の材料としては可視光反射率の高い材料が好ましい。
【００９９】
陰極には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属及びＩＩＩ−Ｂ族金属などを用いることができる。陰極の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの２種以上の合金、前記金属のうちの１種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの１種以上との合金、又はグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などを挙げることができる。また、陰極としては導電性金属酸化物及び導電性有機物などから成る透明導電性電極を用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ＩＴＯ、及びＩＺＯを挙げることができ、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などを挙げることができる。なお、陰極は、２層以上を積層した積層体で構成されていてもよい。
【０１００】
陰極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、例えば、１０ｎｍから１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【０１０１】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。
【０１０２】
３．素子の製造方法
本発明の有機発光素子の製造方法は、特に限定されず、基板上に各層を順次積層することにより製造することができる。具体的には、基板上に陽極を設け、その上に機能層、正孔輸送層等の層を設け、その上に発光層を設け、その上に電子輸送層、電子注入層等の層を必要に応じて設け、さらにその上に、陰極を積層することにより製造することができる。
【０１０３】
４．素子の用途
本発明の有機発光素子の用途は特に制限されないが、照明用光源、サイン用光源、バックライト用光源、ディスプレイ装置、プリンターヘッド等に用いることができる。ディスプレイ装置としては公知の駆動技術、駆動回路等を用い、セグメント型、ドットマトリックス型等の構成を選択することができる。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明をより詳細に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
（数平均分子量および重量平均分子量）
重合体のポリスチレン換算の数平均分子量およびポリスチレン換算の重量平均分子量については、ＧＰＣ（島津製作所製「ＬＣ−１０Ａｖｐ」）によりポリスチレン換算の数平均分子量および重量平均分子量を求めた。測定する重合体は、約０．５ｗｔ％の濃度になるようテトラヒドロフランに溶解させ、ＧＰＣに５０μＬ注入した。ＧＰＣの移動相はテトラヒドロフランを用い、０．６ｍＬ／ｍｉｎの流速で流した。カラムは、「ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈ」（東ソー製）２本と「ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨ２０００」（東ソー製）１本を直列に繋げた。検出器には示差屈折率検出器（島津製作所製「ＲＩＤ−１０Ａ」）を用いた。
【０１０６】
合成例１
（重合体Ａ（正孔輸送性高分子化合物）の合成）
ジムロートを接続したフラスコに、式
【０１０７】
【化５】
【０１０８】
で表される化合物１を５．２５ｇ（９．９ｍｍｏｌ）、式
【０１０９】
【化６】
【０１１０】
で表される化合物２を４．５５ｇ（９．９ｍｍｏｌ）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：アリコート（Ａｌｉｑｕａｔ）３３６（登録商標）、アルドリッチ社製）０．９１ｇ、及びトルエン６９ｍｌを加えてモノマー溶液を得た。窒素雰囲気下、モノマー溶液を加熱し、８０℃で、酢酸パラジウム２ｍｇ、及びトリス（２−メチルフェニル）ホスフィン１５ｍｇを加えた。得られたモノマー溶液に、１７．５重量％炭酸ナトリウム水溶液９．８ｇを加えた後、１１０℃で１９時間攪拌した。次に、そこへ、トルエン１．６ｍｌに溶解させたフェニルホウ酸１２１ｍｇを加え、１０５℃で１時間攪拌した。
【０１１１】
有機層を水層と分離した後、有機層にトルエン３００ｍｌを加えた。有機層を３重量％酢酸水溶液４０ｍｌ（２回）、イオン交換水１００ｍｌ（１回）の順番で洗浄し、水層と分離した。有機層にＮ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物０．４４ｇ、トルエン１２ｍｌを加え、６５℃で、４時間攪拌した。
【０１１２】
得られた反応生成物のトルエン溶液を、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル／アルミナカラムに通液し、得られた溶液をメタノール１４００ｍｌに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、固体を得た。この固体をトルエン４００ｍｌに溶解させ、メタノール１４００ｍｌに滴下したところ、沈殿物が生じたので、この沈殿物を濾過、乾燥し、重合体（以下、「重合体Ａ」と言う。）を６．３３ｇ得た。重合体Ａの、ポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは８．８×１０4であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗは３．２×１０5であった。
【０１１３】
なお、重合体Ａは、仕込み原料から、式
【０１１４】
【化７】
【０１１５】
及び式
【０１１６】
【化８】
【０１１７】
で表される繰り返し単位を、１：１（モル比）で有する重合体であると推測される。
【０１１８】
合成例２
（重合体Ｂ（発光性高分子化合物）の合成）
ジムロートを接続した２００ｍＬセパラブルフラスコに、９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジホウ酸エチレングリコールエステル３．１８ｇ（６．０ｍｍｏｌ）、９，９−ジオクチル−２，７−ジブロモフルオレン３．０６ｇ（５．４ｍｍｏｌ）、N，N’−
ビス（４−ブロモフェニル）−N，N’−ビス（２，６−ジブロモ−４−tert−ブチルフェニル）−１，４−フェニレンジアミン０．４４ｇ（０．６ｍｍｏｌ）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（商品名：Ａｌｉｑｕａｔ３３６（登録商標）、アルドリッチ社製）０．８２ｇ、及びトルエン６０ｍＬを加えた。窒素雰囲気下、ビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド４．２ｍｇを加え、８５℃に加熱した。得られた溶液に、１７．５重量％炭酸ナトリウム水溶液１６．３ｍＬを滴下しながら１０５℃に加熱した後、１．５時間攪拌した。次に、フェニルホウ酸０．７４ｇ、及びビストリフェニルホスフィンパラジウムジクロリド４．２ｍｇとトルエン３０ｍＬを加え、１０５℃で１７時間攪拌した。
【０１１９】
得られた溶液から、水層を除いた後、Ｎ，Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物３．６５ｇ、イオン交換水３６ｍＬを加え、８５℃で２時間攪拌した。有機層を水層と分離した後、有機層をイオン交換水８０ｍＬ（２回）、３重量％酢酸水溶液８０ｍＬ（２回）、イオン交換水８０ｍＬ（２回）の順番で洗浄した。
【０１２０】
有機層をメタノール９３０ｍＬに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し固体を得た。この固体をトルエン１９０ｍＬに溶解させ、あらかじめトルエンを通液したシリカゲル／アルミナカラムに溶液を通液し、この溶液をメタノール９３０ｍＬに滴下しポリマーを沈殿させ、沈殿物を濾過後乾燥し、式
【０１２１】
【化９】
【０１２２】
で表される重合体Ｂの４．１７ｇを得た。この重合体Ｂのポリスチレン換算の数平均分子量Ｍｎは２．７×１０5であり、ポリスチレン換算の重量平均分子量Ｍｗは７．１×１０5であった。
【０１２３】
実施例１
（有機発光素子１の製造）
図１は本発明の一実施形態である有機ＥＬ素子の構造を示す模式断面図である。
【０１２４】
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート（以下、「イオン液体１」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物１」と言う。）を調製した。
【０１２５】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物１をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１２６】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。これを窒素ガス雰囲気下１３０℃で１０分間乾燥し発光層１４を形成した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子１」と呼ぶ。
【０１２７】
実施例２
（有機発光素子２の製造）
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロボレート（以下、「イオン液体２」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物２」と言う。）を調製した。
【０１２８】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物２をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１２９】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子２」と呼ぶ。
【０１３０】
実施例３
（有機発光素子３の製造）
キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液と、０．８重量％の濃度でキシレン溶媒中に分散させた１−ブチルピリジニウムブロミド（以下、「イオン液体３」と言う。）の溶液とを、重量比で、９０：１０となるように混合して、組成物（以下、「組成物３」と言う。）を調製した。
【０１３１】
ガラス基板１１に、陽極１２として、スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けた。そのＩＴＯ膜の上に、組成物３をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃にて６０分間熱処理し、機能層１３を形成した。
【０１３２】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該機能層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。その後、第１陰極層１５としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いで第２陰極層１６としてアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、２層構造の陰極１７を形成した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子３」と呼ぶ。
【０１３３】
比較例１
（有機発光素子４の製造）
スパッタ法により１５０ｎｍの厚みでＩＴＯ膜を付けたガラス基板に、キシレン溶媒中に０．８重量％の濃度で溶解させた重合体Ａの溶液をスピンコート法で塗布して、約２０ｎｍの厚みに成膜した。その後、ホットプレート上で１８０℃で６０分間熱処理し、重合体Ａを含む層を形成した。
【０１３４】
次に、キシレン溶媒中に１．５重量％の濃度で溶解させた重合体Ｂの溶液を、該重合体Ａを含む層上にスピンコート法で塗布して、約８０ｎｍの厚みに成膜した。これを窒素ガス雰囲気下１３０℃で１０分間乾燥し発光層を形成した。その後、陰極としてバリウムを約５ｎｍの膜厚で蒸着し、次いでアルミニウムを約８０ｎｍの膜厚で蒸着して、有機発光素子４を作製した。なお、真空度が、１×１０-4Ｐａ以下に到達した後に金属の蒸着を開始した。得られた有機発光素子を「有機発光素子４」と呼ぶ。
【０１３５】
（電流密度の比較）
有機発光素子１〜４に８Ｖの電圧を印加したところ、有機発光素子１の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．５倍であった。また、有機発光素子２の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．５倍であった。さらに、有機発光素子３の電流密度は、有機発光素子４の電流密度の１．３倍であった。
【０１３６】
比較例２
（有機発光素子５の製造）
ＩＴＯ膜と重合体Ａを含む層との間に、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸の溶液（バイエル社、商品名：ＡＩ４０８３）（以下、「ＡＩ４０８３」と言う。）をスピンコート法で塗布して６５ｎｍの厚みで成膜し、ホットプレート上で２００℃で１０分間乾燥した層を成膜した以外は、比較例１と同様にして有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子を「有機発光素子５」と呼ぶ。
【０１３７】
実施例４
（有機発光素子６の製造）
ＡＩ４０８３にイオン液体１を重量比で、９０：１０になるように調製して組成物４を得た。ＩＴＯ膜上にＡＩ４０８３にかえて組成物４をスピンコート法で塗布した以外は、比較例２と同様にして有機発光素子６を作製した。
【０１３８】
（電流密度の比較）
有機発光素子５及び有機発光素子６に８Ｖの電圧を印加したところ、有機発光素子６の電流密度は、有機発光素子５の電流密度の１．２倍であった。有機発光素子６の電流密度は１６．４３ｍＡ／ｃｍ２であった。
【符号の説明】
【０１３９】
１１…ガラス基板、
１２…陽極、
１３…機能層、
１４…発光層、
１５…第１陰極層、
１６…第２陰極層、
１７…陰極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子。
【請求項２】
前記有機化合物が、式
（１）
［式中、Ｒ１及びＲ２は、同一又は相異なり、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。］
で表されるフルオレンジイル基を有する請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物が高分子化合物である請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物が、前記式（１）で表される繰り返し単位と、式
（２）
［式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基又は置換基を有していてもよい２価の複素環基を表し、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、ｎ及びｍは、同一又は相異なり、０又は１を表す。ｎが０の場合、Ａｒ１に含まれる炭素原子とＡｒ３に含まれる炭素原子とが、直接結合し、又は、酸素原子若しくは硫黄原子を介して結合してもよい。］
で表される繰り返し単位とを有する請求項２又は３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記イオン液体が、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項６】
イオン液体が、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項７】
機能層に含まれるイオン液体の有機化合物に対する重量比が２／９８〜５０／５０である請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記発光性有機化合物が発光性高分子化合物である請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１】
陽極と陰極とを有し、該陽極と該陰極との間に発光性有機化合物を含む発光層を有し、該陽極と該発光層との間にイオン液体と有機化合物とを含む機能層を有する有機発光素子。
【請求項２】
前記有機化合物が、式
（１）
［式中、Ｒ１及びＲ２は、同一又は相異なり、アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表す。］
で表されるフルオレンジイル基を有する請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物が高分子化合物である請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物が、前記式（１）で表される繰り返し単位と、式
（２）
［式中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３及びＡｒ４は、同一又は相異なり、置換基を有していてもよいアリーレン基又は置換基を有していてもよい２価の複素環基を表し、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は置換基を有していてもよいアリール基又は置換基を有していてもよい１価の複素環基を表し、ｎ及びｍは、同一又は相異なり、０又は１を表す。ｎが０の場合、Ａｒ１に含まれる炭素原子とＡｒ３に含まれる炭素原子とが、直接結合し、又は、酸素原子若しくは硫黄原子を介して結合してもよい。］
で表される繰り返し単位とを有する請求項２又は３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記イオン液体が、置換基を有していてもよいカチオンであってイミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、グアニジウムカチオン及びイソウロニウムカチオンからなる群から選ばれるカチオンを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項６】
イオン液体が、ハロゲンイオン、硫酸イオン、スルホン酸イオン、イミド、ホウ酸イオン、リン酸イオン、アンチモン酸イオン、テトラカルボニルコバルト酸イオン、トリフルオロ酢酸イオン及びデカン酸イオンからなる群から選ばれるアニオンを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項７】
機能層に含まれるイオン液体の有機化合物に対する重量比が２／９８〜５０／５０である請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記発光性有機化合物が発光性高分子化合物である請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２４３９６６（Ｐ２０１１−２４３９６６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３５９２（Ｐ２０１１−９３５９２）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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