有機電界発光素子および表示装置
【課題】本発明の課題は、駆動耐久性が改良された有機電界発光素子および表示装置を提供することである。
【解決手段】少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくとも電子親和力（Ｅａ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の前記正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の前記電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【解決手段】少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくとも電子親和力（Ｅａ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の前記正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の前記電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラ−ディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンタ−等の光源アレイ等に有効に利用できる有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（以後の説明に於いて、有機ＥＬ素子と標記する。）は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層と、有機層を挟んだ対向電極とから構成されている。有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子からの発光及び前記励起子からエネルギー移動して生成した他の分子の励起子からの発光の少なくとも一方を利用した、発光を得るための素子である。
【０００３】
これまで有機ＥＬ素子は、機能を分離した積層構造を用いることにより、輝度及び素子効率が大きく改善され発展してきた。例えば、正孔輸送層と発光兼電子輸送層を積層した二層積層型素子や正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを積層した三層積層型素子や、正孔輸送層と発光層と正孔阻止層と電子輸送層とを積層した四層積層型素子がよく用いられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
従来、これらの発光層と電極間に配置される層は、正孔および電子がそれぞれ陽極および陰極からスムーズに移動するように界面のエネルギー障壁を低くするように設計するのが一般的であった。例えば、陽極から供給される正孔が正孔輸送層と発光層との界面で受けるバリアーを低くするため発光層にはＩｐ値（イオン化ポテンシャル）が相対的に低い発光材料が好ましいとされた。一方、陰極から供給される電子が電子輸送層と発光層との界面で受けるバリアーを低くするため発光層にはＥａ値（電子親和力）が相対的に大きい発光材料が好ましいとされた。このような設計は、或る程度の駆動電圧の低減および発光効率の向上をもたらした。しかしながら、これらの手段では飛躍的な発光効率の向上は望めなかった。
【０００５】
発光輝度を高める手段として、同一の発光材料もしくは同系色の発光を示す蛍光発光材料を用いた複数の発光層を直列に積層した構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。素子耐久性が改良されることが開示されている。しかしながら、発光効率の飛躍的な向上は望めない。
【０００６】
一方、有機ＥＬ素子の発光材料として、燐光を放射する材料を用いることにより、理論発光効率が約４倍に向上することが知られている。例えば、燐光発光材料を用いた白色発光素子が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特に、残像効果を利用したパッシブマトリックス型有機ＥＬ表示装置用の発光素子として、燐光放射型発光材料を用いた有機ＥＬ素子が注目されている。しかしながら、燐光放射型発光材料を用いた有機ＥＬ素子は、高電流密度の領域で急激に発光効率が低下するＲｏｌｌ−ｏｆｆと呼ばれる特異な現象を引き起こすことが判明した。原因解明と対策手段の開発があらゆる方面より試みられているが、未だ十分有効な手段がなく、さらなる改良手段の開発が望まれている。
【非特許文献１】サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２６７巻，３号，１９９５年，１３３２頁
【特許文献１】特開２００５−３８７６３号公報
【特許文献２】特表２００４−５２２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高輝度領域の発光効率が改良された有機電界発光素子および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は、下記の手段によって解決する事を見出された。
＜１＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞ 前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜４＞ 前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜３＞に記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜６＞ 前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜５＞に記載の有機電界発光素子。
＜７＞ 前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜８＞ 前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物であることを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜９＞ 前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有することを特徴とする＜８＞に記載の有機電界発光素子。
＜１０＞ 前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞または＜９＞に記載の有機電界発光素子。
＜１１＞ 前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１２＞ 前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１１＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１３＞ 前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１２＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１４＞ ＜１＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子を用いたパッシブ型マトリックス駆動の表示装置。
＜１５＞ 電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される＜１４＞に記載の表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、高輝度使用時の発光効率が改良された有機電界発光素子および表示装置が提供される。特に、パッシブ型マトリックス駆動の有機電界発光素子および表示装置において、高電流密度でのロールオフが改良され、高効率高輝度発光が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、Ｅａ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｅａ値の差がこの範囲より小さいと、電子トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる電子を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
本発明の第２の態様は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、Ｉｐ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｉｐ値の差がこの範囲より小さいと、正孔トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる正孔を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
本発明の第３の態様は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｅａ値の差およびＩｐ値の差がこの範囲より小さい電荷トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる両電荷を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
【００１１】
上記の第１〜第３の態様において、該発光層の正孔輸送層に近接した領域、および該発光層の電子輸送層に近接した領域における発光材料の密度がより大きいとは、該発光材料を１００質量％含有するか、あるいは他の発光材料と共存する場合は、発光材料の総量の内該発光材料を５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含有することを意味する。
【００１２】
好ましくは、前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下である。より好ましくは、２０ｎｍ以下である。
【００１３】
好ましくは、前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物である。
好ましくは、前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有する。
好ましくは、前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。より好ましくは、前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体である。
本発明に於いては、発光層に白金化合物およびイリジウム化合物が混在しても良いが、該発光層の正孔輸送層に近い領域により多量に白金化合物が存在し、一方、該発光層の電子輸送層に近い領域にイリジウム化合物がより多量に存在する。本発明に於いて、より多量に存在するとは、発光層の該当領域に含まれる全ての発光材料の中で、該発光材料が発光層の該当する領域に単独で含有されるか、あるいは他の発光材料と共存する場合は、発光材料の該当領域における総量に対して該発光材料が５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含有されていることを意味する。例えば発光層の正孔輸送層に近い領域においては、白金化合物のみが発光材料として含有されるか、イリジウム化合物が共存する場合には、白金化合物の含有率が発光材料の総量に対して５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含まれていることを示す。
【００１４】
本発明に於いては、白金化合物とイリジウム化合物の発光層内の厚み方向の濃度分布は、連続的、あるいは階段状のいずれのパターンで変化しても構わない。一つの好ましいパターンでは、前記発光層が少なくとも２層の発光層を有し、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層がイリジウム化合物を含有する。
好ましくは、前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
【００１５】
本発明の表示装置の態様の一つは、高電流密度で高輝度の単色発光を与える表示装置である。本発明の表示装置の別の態様は、互いに発光色の異なる白金化合物およびイリジウム化合物を用いることによる高輝度の白色発光を与える表示装置である。
【００１６】
本発明の有機電界発光素子を用いた表示装置は、特に高い電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動した場合に、特に高発光効率で高輝度光を実現できる。
特に、パッシブ型マトリックス駆動の表示装置とした場合、高電流密度でのロールオフが改良され、高効率高輝度発光が実現される。
【００１７】
次に、本発明の有機Ｅｌ素子および表示装置について詳細に説明する。
【００１８】
１．有機ＥＬ素子
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を有し、更に、好ましくは、陽極と該発光層との間に正孔注入層を、また陰極と該発光層との間に電子輸送層を有する。
【００１９】
１）層構成
＜電極＞
本発明の有機電界発光素子の一対の電極は、少なくとも一方は透明電極であり、もう一方は背面電極となる。背面電極は透明であっても、非透明であっても良い。
＜有機化合物層の構成＞
前記有機化合物層の層構成としては、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記背面電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機化合物層は、前記透明電極又は前記背面電極上の前面又は一面に形成される。
有機化合物層の形状、大きさ、および厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
具体的な層構成として、下記が挙げられるが本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極、
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極。
【００２１】
以下に各層について詳細に説明する。
２）正孔輸送層
本発明に用いられる正孔輸送層は正孔輸送材を含む。前記正孔輸送材としては正孔を輸送する機能、もしくは陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているもので有れば特に制限されることはなく用いることが出来る。本発明に用いられる正孔輸送材としては、低分子正孔輸送材、および高分子正孔輸送材のいずれも用いることができる。
本発明に用いられる正孔輸送材の具体例として、例えば以下の材料を挙げることができる。
【００２２】
カルバゾ−ル誘導体、イミダゾ−ル誘導体、ポリアリ−ルアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリ−ルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ−ル）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマ−、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマ−、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。
これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
正孔輸送層の厚みとしては、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあるので好ましくない。
【００２４】
３）正孔注入層
本発明おいては、正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層を設けることができる。
正孔注入層とは、陽極から正孔輸送層に正孔を注入しやすくする層であり、具体的には前記正孔輸送材の中でイオン化ポテンシャルの小さな材料が好適用いられる。例えばフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、およびスターバースト型トリアリールアミン化合物等を挙げることができ、好適に用いることができる。
正孔注入層の膜厚は、１ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。
【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
【００２６】
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
【００２７】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開平１１−１１１４６３、特開平１１−２５１０６７、特開２０００−１９６１４０、特開２０００−２８６０５４、特開２０００−３１５５８０、特開２００１−１０２１７５、特開２００１−１６０４９３、特開２００２−２５２０８５、特開２００２−５６９８５、特開２００３−１５７９８１、特開２００３−２１７８６２、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４、特開２００５−７２０１２、特開２００５−１６６６３７、特開２００５−２０９６４３等に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
【００２８】
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
【００２９】
４）発光層
本発明における発光層は、すくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有する。本発明の第１の態様では、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。本発明の第２の態様では、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有する。本発明の第３の態様では、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
【００３０】
好ましくは、本発明における発光層は、正孔輸送層に近い領域に白金化合物を含有し、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域にイリジウム化合物を含有する。
【００３１】
本発明における発光層の構成は、複数の発光層の積層体であっても、厚み方向に連続的に発光材料の組成が変化した構成であってもよい。
発光層を複数の発光層からなる積層体とする場合、好ましい積層構成の例として下記が挙げられる。
・陽極／正孔輸送層／Ｅａ値がより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｅａ値がより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／Ｉｐ値がより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｉｐ値がより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／Ｅａ値およびＩｐ値がともにより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｅａ値またはＩｐ値がより小さい発光材料またはＥａ値およびＩｐ値がともにより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
【００３２】
さらに好ましい積層構成の例として下記が挙げられる。
・陽極／正孔輸送層／白金化合物をより高密度で含有する発光層／イリジウム化合物をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／白金化合物をより高密度で含有する発光層／白金化合物とイリジウム化合物を含有する発光層／イリジウム化合物をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
【００３３】
さらに、上記２つの発光層の間に、これらの発光層の発光材料組成の中間組成を有する第３の発光層、および第４の発光層を介在させてもよい。
【００３４】
厚み方向に連続的に発光材料の組成が変化した構成とする場合、例えば、蒸着法で発光層を形成する場合に、複数の発光材料の蒸着ステーションからの蒸着速度をそれぞれ連続的に変化させて、複数の発光材料を異なる組成で沈着させる手段によって作製することが出来る。あるいは塗布法によって発光層を形成する場合は、第１の発光材料を含有する塗布層の上に、該塗布層を溶解もしくは膨潤させる溶剤を溶媒とした第２の発光材料を含有する塗布液を塗布し、発光材料を層間混合させることによって形成することが出来る。
【００３５】
本発明における発光層は、発光材料の他に必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ホスト材を含んでもよい。
【００３６】
（発光材料）
本発明における発光層は、少なくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有する。好ましくは、前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｎ以下である。
【００３７】
燐光発光材料としては特に限定されることはないが、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
例えば、該遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金であり、更に好ましくはイリジウム、白金である。
ランタノイド原子としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【００３８】
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、芳香族炭素環配位子（例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、またはナフチルアニオンなど）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、またはフェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、アルコラト配位子（例えば、フェノラト配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００３９】
具体例としては、例えば、ＵＳ６３０３２３８Ｂ１、ＵＳ６０９７１４７、ＷＯ００／５７６７６、ＷＯ００／７０６５５、ＷＯ０１／０８２３０、ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、ＷＯ０２／０２７１４Ａ２、ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、ＷＯ０２／４４１８９Ａ１、特開２００１−２４７８５９、特開２００２−３０２６７１、特開２００２−１１７９７８、特開２００３−１３３０７４、特開２００２−２３５０７６、特開２００３−１２３９８２、特開２００２−１７０６８４、ＥＰ１２１１２５７、特開２００２−２２６４９５、特開２００２−２３４８９４、特開２００１−２４７８５９、特開２００１−２９８４７０、特開２００２−１７３６７４、特開２００２−２０３６７８、特開２００２−２０３６７９、特開２００４−３５７７９１、特開２００６−２５６９９９、特開２００７−１９４６２等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に具体的には、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｃｕ錯体、Ｒｅ錯体、Ｗ錯体、Ｒｈ錯体、Ｒｕ錯体、Ｐｄ錯体、Ｏｓ錯体、Ｅｕ錯体、Ｔｂ錯体、Ｇｄ錯体、Ｄｙ錯体、Ｃｅ錯体が挙げられる。
【００４０】
燐光発光材料として好ましくは、オルトメタル化金属錯体、又はポルフィリン金属錯体である。
【００４１】
上記オルトメタル化金属錯体とは、例えば山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」１５０頁〜２３２頁、裳華房社（１９８２年発行）やＨ．Ｙｅｒｓｉｎ著「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｉｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」、７１頁〜７７頁、１３５頁〜１４６頁、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社（１９８７年発行）等に記載されている化合物群の総称である。該オルトメタル化金属錯体を発光材料として発光層に用いることは、高輝度で発光効率に優れる点で有利である。
【００４２】
上記オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては、種々のものがあり、上記文献にも記載されているが、その中でも好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、および２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。また、上記オルトメタル化金属錯体は、上記配位子のほかに、他の配位子を有していてもよい。
【００４３】
本発明で用いるオルトメタル化金属錯体は、Ｉｎｏｒｇ Ｃｈｅｍ．，１９９１年，３０号，１６８５頁、同１９８８年，２７号，３４６４頁、同１９９４年，３３号，５４５頁、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，１９９１年，１８１号，２４５頁、Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，１９８７年，３３５号，２９３頁、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９８５年，１０７号，１４３１頁等、種々の公知の手法で合成することができる。
上記オルトメタル化錯体の中でも、三重項励起子から発光する化合物が本発明においては発光効率向上の観点から好適に使用することができる。
【００４４】
本発明における特に好ましい発光材料は、発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有される発光材料として白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有される発光材料としては、イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
【００４５】
《白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体》
白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体として、下記の具体的化合物を挙げることが出来る。
【００４６】
【化１】
【００４７】
白金錯体Ｐｔ−１は緑色発光白金錯体であり、白金錯体Ｐｔ−２は青緑色発光白金錯体、白金錯体Ｐｔ−３は青色発光白金錯体、そして白金錯体ＰｔＯＥＰは赤色発光白金錯体である。
【００４８】
《イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体》
本発明に用いられるイリジウム化合物は、好ましくは２座以上の多座配位子を含むイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体として、下記の具体的化合物を挙げることが出来る。
【００４９】
【化２】
【００５０】
Ｉｒ（ｐｉｑ）３および（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）は赤色発光イリジウム錯体であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）３およびＩｒ（ｐｐｙ）２（ｐｐｚ）は緑色発光イリジウム錯体であり、Ｆｌｒｐｉｃは青緑色発光イリジウム錯体である。
【００５１】
本発明における発光層は、発光材料の他に必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ホスト材を含んでもよい。
【００５２】
これらの金属錯体のＥａ値およびＩｐ値をもとに本発明の好ましい組合せの例を下記表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
ホスト材とは、その励起状態から、燐光発光材料へエネルギー移動を起こし、その結果、蛍光発光材料または燐光発光材料を発光させる機能を有する材料のことである。
【００５５】
ホスト材としては、励起子エネルギーを発光材料にエネルギー移動させることのできる化合物ならば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、具体的にはカルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ−ル）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。これらの化合物は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
ホスト材の発光層における含有量としては０質量％〜９９．９質量％が好ましく、さらに好ましくは０質量％〜９９．０質量％である。
【００５６】
５）電荷発生層
本発明の有機ＥＬ素子は、発光効率を向上させるため、複数の発光層の間に電荷発生層が設けた構成をとることができる。
前記電荷発生層は、電界印加時に電荷（正孔及び電子）を発生する機能を有すると共に、発生した電荷を電荷発生層と隣接する層に注入させる機能を有する層である。
【００５７】
前記電荷発生層を形成する材料は、上記の機能を有する材料であれば何でもよく、単一化合物で形成されていても、複数の化合物で形成されていてもよい。
具体的には、導電性を有するものであっても、ドープされた有機層のように半導電性を有するものであっても、また、電気絶縁性を有するものであってもよく、特開平１１−３２９７４８や、特開２００３−２７２８６０や、特開２００４−３９６１７に記載の材料が挙げられる。
【００５８】
更に具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電材料、Ｃ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等などの導電性有機物、Ｃａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ａｌ：Ｌｉ合金、Ｍｇ：Ｌｉ合金などの金属材料、正孔伝導性材料、電子伝導性材料、及びそれらを混合させたものを用いてもよい。
【００５９】
前記正孔伝導性材料は、例えば２−ＴＮＡＴＡ、ＮＰＤなどの正孔輸送有機材料にＦ４−ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱ、ＦｅＣｌ３などの電子求引性を有する酸化剤をドープさせたものや、Ｐ型導電性高分子、Ｐ型半導体などが挙げられ、前記電子伝導性材料は電子輸送有機材料に４．０ｅＶ未満の仕事関数を有する金属もしくは金属化合物をドープしたものや、Ｎ型導電性高分子、Ｎ型半導体が挙げられる。Ｎ型半導体としては、Ｎ型Ｓｉ、Ｎ型ＣｄＳ、Ｎ型ＺｎＳなどが挙げられ、Ｐ型半導体としては、Ｐ型Ｓｉ、Ｐ型ＣｄＴｅ、Ｐ型ＣｕＯなどが挙げられる。
また、前記電荷発生層として、Ｖ２Ｏ５などの電気絶縁性材料を用いることもできる。
【００６０】
前記電荷発生層は、単層でも複数積層させたものでもよい。複数積層させた構造としては、透明伝導材料や金属材料などの導電性を有する材料と正孔伝導性材料、または、電子伝導性材料を積層させた構造、上記の正孔伝導性材料と電子伝導性材料を積層させた構造の層などが挙げられる。
【００６１】
前記電荷発生層は、一般に、可視光の透過率が５０％以上になるよう、膜厚・材料を選択することが好ましい。また膜厚は、特に限定されるものではないが、０．５〜２００ｎｍが好ましく、１〜１００ｎｍがより好ましく、３〜５０ｎｍがさらに好ましく、５〜３０ｎｍが特に好ましい。
電荷発生層の形成方法は、特に限定されるものではなく、前述した有機化合物層の形成方法を用いることができる。
【００６２】
電荷発生層は前記二層以上の発光層間に形成するが、電荷発生層の陽極側および陰極側には、隣接する層に電荷を注入する機能を有する材料を含んでいても良い。陽極側に隣接する層への電子の注入性を上げるため、例えば、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＣａＦ２などの電子注入性化合物を電荷発生層の陽極側に積層させてもよい。
【００６３】
以上で挙げられた内容以外にも、特開２００３−４５６７６号公報、米国特許第６３３７４９２号、同第６１０７７３４号、同第６８７２４７２号等に記載を元にして、電荷発生層の材料を選択することができる。
【００６４】
６）ブロック層
本発明においては、発光層と電子輸送層との間にブロック層を設けることができる。ブロック層とは発光層で生成した励起子の拡散抑制する層であり、また正孔が陰極側に突き抜けることを抑制する層である。
【００６５】
ブロック層に用いられる材料は、電子輸送層より電子を受け取り、発光層にわたす事のできる材料で有れば特に限定されることはなく、一般的な電子輸送材を用いることができる。例えば以下の材料を挙げることができる。トリアゾ−ル誘導体、オキサゾ−ル誘導体、オキサジアゾ−ル誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマ−、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマ−、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物を挙げることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
７）電子輸送層
本発明においては電子輸送材を含む電子輸送層を設けることができる。
電子輸送材としては電子を輸送する機能、もしくは陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有しているもので有れば制限されることはなく、前記ブロック層の説明時に挙げた電子輸送材を好適に用いることができる。
前記電子輸送層の厚みとしては、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。
【００６７】
前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあり好ましくない。
【００６８】
８）電子注入層
本発明おいては、電子輸送層と陰極の間に電子注入層を設けることができる。
電子注入層とは、陰極から電子輸送層に電子を注入しやすくする層であり、具体的にはフッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム等のリチウム塩、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属塩、酸化リチウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、または酸化マグネシウム等の絶縁性金属酸化物等を好適に用いることができる。
電子注入層の膜厚は０．１ｎｍ〜５ｎｍが好ましい。
【００６９】
本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開２０００−１９６１４０、特開２００３−６８４６８、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４等に記載の材料を用いることが出来る。
【００７０】
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。
【００７１】
前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあり好ましくない。
【００７２】
９）有機化合物層の形成方法
前記有機化合物層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、ディッピング、スピンコ−ト法、ディップコ−ト法、キャスト法、ダイコ−ト法、ロ−ルコ−ト法、バ−コ−ト法、またはグラビアコ−ト法等の湿式製膜法いずれによっても好適に製膜することができる。
中でも発光効率、耐久性の点から乾式法が好ましい。
【００７３】
次に、本発明の有機電界発光素子に用いられる基板と電極について説明する。
１０）基板
本発明に用いられる基板の材料としては、第一の基板および第二の基板ともに水分を透過させない材料又は水分透過率の極めて低い材料が好ましく、また、前記有機化合物層から発せられる光を散乱乃至減衰等のさせることのない材料が好ましい。具体的例として、例えばＹＳＺ（ジルコニア安定化イットリウム）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、アリルジグリコ−ルカ−ボネ−ト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、およびポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の合成樹脂等の有機材料、などが挙げられる。
前記有機材料の場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性等に優れていることが好ましい。これらの中でも、前記透明電極の材料が該透明電極の材料として好適に使用される酸化錫インジウム（ＩＴＯ）である場合には、該酸化錫インジウム（ＩＴＯ）との格子定数の差が小さい材料が好ましい。これらの材料は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７４】
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、前記形状としては、板状である。前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
【００７５】
基板は、無色透明であってもよいし、有色透明であってもよいが、前記発光層から発せられる光を散乱あるいは減衰等させることがない点で、無色透明であるのが好ましい。
【００７６】
基板には、その表面又は裏面（前記透明電極側）に透湿防止層（ガスバリア層）を設けるのが好ましい。前記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。該透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
基板には、さらに必要に応じて、ハ−ドコ−ト層、およびアンダ−コ−ト層などを設けてもよい。
【００７７】
１１）陽極
本発明に用いられる陽極としては、通常、前記有機化合物層に正孔を供給する陽極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。
【００７８】
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、有機導電性化合物、またはこれらの混合物を好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。具体例としては、アンチモンやフッ素等をド−プした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の半導性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性材料、およびこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。
【００７９】
陽極は例えば、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、該陽極の形成は、直流あるいは高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレ−ティング法等に従って行うことができる。また陽極の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。
【００８０】
陽極の前記発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、該陽極は、前記基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【００８１】
なお、前記陽極のパタ−ニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。
【００８２】
陽極の厚みとしては、前記材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５０μｍであり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。
【００８３】
陽極は、無色透明であっても、有色透明であってもよく、該陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。この透過率は、分光光度計を用いた公知の方法に従って測定することができる。
本発明においては、生じた発光を導光部材となる透明基板に効率良く導光させるために、透明基板にあらかじめ設けられる電極は光透過性電極であることが好ましい。特に好ましい陽極電極はＩＴＯである。
【００８４】
陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シ−エムシ−刊（１９９９）に詳述があり、これらを本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で製膜した陽極が好ましい。
【００８５】
１２）陰極
本発明に用いることの出来る陰極としては、通常、前記有機化合物層に電子を注入する陰極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。
【００８６】
陰極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、および電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、およびイッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
【００８７】
これらの中でも、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ度類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、又はアルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属との合金若しくは混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、またはマグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【００８８】
陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されていて、これらを本発明に適用することができる。
【００８９】
陰極の形成法は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、前記陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
【００９０】
陰極のパタ−ニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。
【００９１】
陰極の有機電界発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、有機化合物層上に形成されるのが好ましい。この場合、該陰極は、前記有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と有機化合物層との間に前記アルカリ金属又は前記アルカリ土類金属のフッ化物等による誘電体層を０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。
なお、該誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、またはイオンプレ−ティング法等により形成することができる。
【００９２】
陰極の厚みとしては、前記材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍであり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、前記陰極の材料を１ｎｍ〜１０ｎｍの厚みに薄く製膜し、更に前記ＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【００９３】
２．その他の素子構成部材
（樹脂封止層）
本発明の機能素子は樹脂封止層により大気との接触により、酸素や水分による素子性能の劣化を抑制することが好ましい。
＜素材＞
樹脂封止層の樹脂素材としては、特に限定されることはなく、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ゴム系樹脂、またはエステル系樹脂等を用いることができるが、中でも水分防止機能の点からエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂の中でも熱硬化型エポキシ樹脂、または光硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
＜作製方法＞
樹脂封止層の作製方法は特に限定されることはなく、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着または熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法が挙げられる。
＜膜厚み＞
樹脂封止層の厚みは１μｍ以上、１ｍｍ以下が好ましい。更に好ましくは５μｍ以上、１００μｍ以下であり、最も好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下である。これよりも薄いと、第２の基板を装着時に上記無機膜を損傷する恐れがある。またこれよりも厚いと電界発光素子自体の厚みが厚くなり、有機電界発光素子の特徴である薄膜性を損なうことになる。
【００９４】
（封止接着剤）
本発明に用いられる封止接着剤は、端部よりの水分や酸素の侵入を防止する機能を有する。
＜素材＞
前記封止接着剤の材料としては、前記樹脂封止層で用いる材料と同じものを用いることができる。中でも、水分防止の点からエポキシ系の接着剤が好ましく、中でも光硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が好ましい。
【００９５】
また、上記材料にフィラーを添加することも好ましい。
封止剤に添加されているフィラーとしては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）またはＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機材料が好ましい。フィラーの添加により、封止剤の粘度が上昇し、加工適正が向上し、および耐湿性が向上する。
【００９６】
＜乾燥剤＞
封止接着剤は乾燥剤を含有しても良い。乾燥剤としては、酸化バリウム、酸化カルシウム、または酸化ストロンチウムが好ましい。
封止接着剤に対する乾燥剤の添加量は、０．０１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０５質量％以上１５質量％以下である。これよりも少ないと、乾燥剤の添加効果が薄れることになる。またこれよりも多い場合には封止接着剤中に乾燥剤を均一分散させることが困難になり好ましくない。
＜封止接着剤の処方＞
・ポリマー組成、濃度、
封止接着剤としては特に限定されることはなく、前記のものを用いることができる。例えば光硬化型エポキシ系接着剤としては長瀬ケムテック（株）製のＸＮＲ５５１６を挙げることができる。そこに直接前記乾燥剤を添加し、分散せしめれば良い。
・厚み
封止接着剤の塗布厚みは１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。これよりも薄いと封止接着剤を均一に塗れなくなり好ましくない。またこれよりも厚いと、水分が侵入する道筋が広くなり好ましくない。
＜封止方法＞
本発明においては、上記乾燥剤の入った封止接着剤をディスペンサー等により任意量塗布し、塗布後第２基板を重ねて、硬化させることにより機能素子を得ることができる。
【００９７】
３．表示装置
本発明の有機ＥＬ素子は、パッシブマトリックス型駆動の表示装置およびアクティブマトリックス型駆動の表示装置のいずれにも好ましく用いることが出来る。本発明の有機ＥＬ素子の特徴がより好ましく発揮される表示装置は、パッシブマトリックス型駆動の表示装置である。本発明の有機ＥＬ素子は高電流密度領域で高発光効率の高輝度発光を得ることができ、高い耐久性を有していて、燐光発光材料を用いたパッシブマトリックス型駆動の表示装置においても十分に高輝度を安定して得ることができる。
特に、本発明の有機ＥＬ素子は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される表示装置で高い発光効率で高輝度である。
【００９８】
本発明の発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜２０ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【００９９】
この発光素子の重要な特性値として、外部量子効率がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝素子から放出されたフォトン数／素子に注入された電子数」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子と言える。
【０１００】
また、発光素子の外部量子効率は、「外部量子効率φ＝内部量子効率×光取り出し効率」で決まる。有機化合物からの蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が２５％であり、光取り出し効率が約２０％であることから、外部量子効率の限界値は約５％とされている。また、有機金属錯体からの燐光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が１００％であり、光取り出し効率が約２０％であることからＥＬ外部量子効率の限界値は２０％とされている。
【０１０１】
素子の外部量子効率としては、消費電力を下げられる点、駆動耐久性を上げられる点で、６％以上が好ましく、１２％以上が特に好ましい。
本発明においては、東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定し、２００ｃｄ／ｍ２における外部量子効率を算出した値を用いる。
【０１０２】
また、発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出することができる。すなわち、電流密度値を用い、入力した電子数を算出することができる。そして、発光スペクトルと比視感度曲線（スペクトル）を用いた積分計算により、発光輝度を発光したフォトン数に換算することができる。これらから外部量子効率（％）は、「（発光したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算することができる。
【０１０３】
本発明の発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
【０１０４】
（本発明の発光素子の用途）
本発明の発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、または光通信等に好適に利用できる。特に、パッシブマトリックス型駆動の表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
【実施例】
【０１０５】
以下に、本発明の発光素子の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【０１０６】
実施例１
１．発光材料のＥａ値、Ｉｐ値、および発光スペクトルの測定
（発光材料のＥａ値、およびＩｐ値の測定）
３種の発光材料、ｍＣＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、および白金錯体Ｐｔ−１について下記に従ってＥａ値、およびＩｐ値を測定した。
真空蒸着法により、各試料をガラス基板上に１００ｎｍの厚みに蒸着して測定用試料を作製した。得られた試料を理研計器（株）製の大気中電子分光装置ＡＣ−２により光量が２０ｎＷにおけるＩｐ値を測定した。
また、真空蒸着法により石英基板上に１００ｎｎの厚みに蒸着して測定用試料を作製し、得られた試料を日立製作所製の日立分光光度計Ｕ３３１０型で波長１８０ｎｍ〜７００ｎｍの分光吸収スペクトルを測定した。得られた吸収スペクトルの最も長波側の吸収端からエネルギーギャップ値（Ｅｇ（ｅｖ））を算出した。得られたＥｇ値とＩｐ値から下記式（１）によりＥａを算出した。
Ｅａ（ｅｖ）＝Ｅｇ（ｅＶ）−Ｉｐ（ｅＶ） （１）
【０１０７】
得られた値を表２に示した。Ｉｒ（ｐｐｙ）３が測定した燐光発光材料の中でＩｐ値が最も小さく、また、白金錯体Ｐｔ−１が最もＥａ値が大きかった。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
（発光材料の発光スペクトルの測定）
測定試料Ａ：真空蒸着法により、ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層を５０ｎｍの厚みに石英基板上に蒸着した。
測定用試料Ｂ：真空蒸着法により、ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした発光層を５０ｎｍの厚みに石英基板上に蒸着した。
得られた試料に３６５ｎｍの励起光を照射して、ミノルタ社製ＣＳ−１０００にて発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルを図１に示した。横軸は波長、縦軸は発光強度をピーク波長における強度を１．０としてノーマライズして示した。試料Ａの発光ピーク波長は５１３ｎｍ、試料Ｂの発光ピーク波長は５０４ｎｍであった。発光ピーク波長の差は９ｎｍであり、実質的に同系色であった。
【０１１０】
２．有機ＥＬ素子の作製
１）比較の有機ＥＬ素子Ａ１の作製
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
【０１１１】
陽極：ガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔注入層：陽極（ＩＴＯ）の上に、２−ＴＮＡＴＡを膜厚１４０ｎｍに蒸着した。
正孔輸送層：正孔注入層の上に、α−ＮＰＤを膜厚７ｎｍに蒸着した。
第二正孔輸送層：正孔輸送層の上にアミン化合物ＡＭ−１を厚み３ｎｍに蒸着した。
発光層：第二正孔輸送層の上にｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層を３０ｎｍの厚みに蒸着した。
電子輸送層：発光層の上にＢＡｌｑを厚み４０ｎｍに蒸着した。
電子注入層：電子輸送層の上にＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した。
陰極：電子輸送層の上にパタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し陰極とした。
【０１１２】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。こうして、比較の有機ＥＬ素子Ａ１を得た。
【０１１３】
２）比較の有機ＥＬ素子Ａ２の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み３０ｎｍの発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ２を作製した。
【０１１４】
３）比較の有機ＥＬ素子Ａ３の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ３を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１１５】
４）比較の有機ＥＬ素子Ａ４の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ４を作製した。
発光層：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３、および１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み３０ｎｍの発光層。
【０１１６】
５）本発明の有機ＥＬ素子１の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子１を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１１７】
６）本発明の有機ＥＬ素子２の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の３層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子２を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
発光層２（中間の発光層）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３、および１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
発光層３（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
【０１１８】
前記の発光素子に用いた化合物の構造を下記に示す。
【０１１９】
【化３】
【０１２０】
【化４】
【０１２１】
３．性能評価
（評価項目）
（１）外部発光量子効率
駆動電流密度を変化させて、輝度１，０００ｃｄ／ｍ２と３０，０００ｃｄ／ｍ２における外部発光量子効率を測定した。測定方法としては、有機ＥＬ素子の正面における分光放射輝度を分光放射輝度計（コニカミノルタ（株）製ＣＳ−１０００）を用いて測定し、放射強度の角度依存性をＬａｍｂｅｒｔｉａｎ性と仮定し、波長ごとの放射強度を放出フォトン数に換算し、駆動電流密度との比から外部発光量子効率を求めた。
【０１２２】
（評価結果）
得られた結果を表３に示した。
表３のデータより明らかに、本発明の有機ＥＬ素子は、電流密度を高くして３０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合の外部量子効率が極めて高い。さらに１，０００ｃｄ／ｍ２の低い輝度における外部量子効率に対して、高輝度にして外部量子効率は低下せず、むしろ増加した。また、表には示さなかったが、発光色は３０，０００ｃｄ／ｍ２の高輝度でも１，０００ｃｄ／ｍ２の低輝度でも殆ど変化が認められなかった。
それに対して、比較の有機ＥＬ素子はいずれも３０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に外部量子効率が著しく低下した。
【０１２３】
パッシブマトリックス型駆動の表示装置の場合、各画素部では高い電流密度を通じて瞬間的に高輝度発光させる必要があり、本発明の発光素子はそのような場合に発光効率が高くなるように設計されているため、有利に利用することができる。
【０１２４】
【表３】
【０１２５】
実施例２
１．有機ＥＬ素子の作製
１）比較の有機ＥＬ素子Ｂ１の作製
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
【０１２６】
陽極：ガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔注入層：陽極（ＩＴＯ）の上に、２−ＴＮＡＴＡを膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔輸送層：正孔注入層の上に、α−ＮＰＤを膜厚７ｎｍに蒸着した。
第二正孔輸送層：正孔輸送層の上にアミン化合物ＡＭ−１を厚み３ｎｍに蒸着した。
発光層：第二正孔輸送層の上に下記の発光層を２層蒸着した。
発光層１：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％のＦＩｒｐｉｃをドープした発光層を１５ｎｍの厚みに蒸着した。
発光層２：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％の（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）をドープした発光層を１５ｎｍの厚みに蒸着した。
電子輸送層：発光層の上にＢＡｌｑを厚み４０ｎｍに蒸着した。
電子注入層：電子輸送層の上にＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した。
陰極：電子輸送層の上にパタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し陰極とした。
【０１２７】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。こうして、比較の有機ＥＬ素子Ａ１を得た。
【０１２８】
２）本発明の有機ＥＬ素子３の作製
比較の有機ＥＬ素子Ｂ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ｂ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子３を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−２をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％の（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１２９】
２．性能評価
実施例１と同様に輝度１，０００ｃｄ／ｍ２と１０，０００ｃｄ／ｍ２における外部発光量子効率を測定した。
【０１３０】
得られた結果を表４に示した。
比較試料および本発明の試料とも白色発光を示した。
また、表４のデータより明らかに、本発明の有機ＥＬ素子３は、電流密度を高くして１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に高い外部量子効率を示した。１，０００ｃｄ／ｍ２の低い輝度における外部量子効率に対して、高輝度にして外部量子効率は低下せず、むしろ増加することが極めて特徴的挙動であった。また、表には示さなかったが、発光色は１０，０００ｃｄ／ｍ２の高輝度でも１，０００ｃｄ／ｍ２の低輝度でも殆ど変化が認められなかった。
それに対して、比較の有機ＥＬ素子Ｂ１は、１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に外部量子効率が著しく低下した。
【０１３１】
【表４】
【０１３２】
実施例３
本発明の試料３において、発光層の層構成および各その組成を表５に示すように変更し、その他は試料３と同様にして有機ＥＬ素子４〜１２を作製、実施例２と同様に評価した。
表５に示された結果から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は高輝度において高い発光効率を実現でき、高電流密度で駆動されるデバイスで消費電力を小さくすることが可能である。
【０１３３】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】発光材料の発光スペクトルを示す図である。試料ＡはｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層、測定用試料ＢはｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした発光層である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラ−ディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンタ−等の光源アレイ等に有効に利用できる有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子（以後の説明に於いて、有機ＥＬ素子と標記する。）は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層と、有機層を挟んだ対向電極とから構成されている。有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子からの発光及び前記励起子からエネルギー移動して生成した他の分子の励起子からの発光の少なくとも一方を利用した、発光を得るための素子である。
【０００３】
これまで有機ＥＬ素子は、機能を分離した積層構造を用いることにより、輝度及び素子効率が大きく改善され発展してきた。例えば、正孔輸送層と発光兼電子輸送層を積層した二層積層型素子や正孔輸送層と発光層と電子輸送層とを積層した三層積層型素子や、正孔輸送層と発光層と正孔阻止層と電子輸送層とを積層した四層積層型素子がよく用いられる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
従来、これらの発光層と電極間に配置される層は、正孔および電子がそれぞれ陽極および陰極からスムーズに移動するように界面のエネルギー障壁を低くするように設計するのが一般的であった。例えば、陽極から供給される正孔が正孔輸送層と発光層との界面で受けるバリアーを低くするため発光層にはＩｐ値（イオン化ポテンシャル）が相対的に低い発光材料が好ましいとされた。一方、陰極から供給される電子が電子輸送層と発光層との界面で受けるバリアーを低くするため発光層にはＥａ値（電子親和力）が相対的に大きい発光材料が好ましいとされた。このような設計は、或る程度の駆動電圧の低減および発光効率の向上をもたらした。しかしながら、これらの手段では飛躍的な発光効率の向上は望めなかった。
【０００５】
発光輝度を高める手段として、同一の発光材料もしくは同系色の発光を示す蛍光発光材料を用いた複数の発光層を直列に積層した構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。素子耐久性が改良されることが開示されている。しかしながら、発光効率の飛躍的な向上は望めない。
【０００６】
一方、有機ＥＬ素子の発光材料として、燐光を放射する材料を用いることにより、理論発光効率が約４倍に向上することが知られている。例えば、燐光発光材料を用いた白色発光素子が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特に、残像効果を利用したパッシブマトリックス型有機ＥＬ表示装置用の発光素子として、燐光放射型発光材料を用いた有機ＥＬ素子が注目されている。しかしながら、燐光放射型発光材料を用いた有機ＥＬ素子は、高電流密度の領域で急激に発光効率が低下するＲｏｌｌ−ｏｆｆと呼ばれる特異な現象を引き起こすことが判明した。原因解明と対策手段の開発があらゆる方面より試みられているが、未だ十分有効な手段がなく、さらなる改良手段の開発が望まれている。
【非特許文献１】サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２６７巻，３号，１９９５年，１３３２頁
【特許文献１】特開２００５−３８７６３号公報
【特許文献２】特表２００４−５２２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高輝度領域の発光効率が改良された有機電界発光素子および表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は、下記の手段によって解決する事を見出された。
＜１＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞ 前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜４＞ 前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜３＞に記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
＜６＞ 前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする＜５＞に記載の有機電界発光素子。
＜７＞ 前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜８＞ 前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物であることを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜９＞ 前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有することを特徴とする＜８＞に記載の有機電界発光素子。
＜１０＞ 前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞または＜９＞に記載の有機電界発光素子。
＜１１＞ 前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１０＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１２＞ 前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１１＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１３＞ 前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする＜８＞〜＜１２＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜１４＞ ＜１＞〜＜１３＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子を用いたパッシブ型マトリックス駆動の表示装置。
＜１５＞ 電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される＜１４＞に記載の表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、高輝度使用時の発光効率が改良された有機電界発光素子および表示装置が提供される。特に、パッシブ型マトリックス駆動の有機電界発光素子および表示装置において、高電流密度でのロールオフが改良され、高効率高輝度発光が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、Ｅａ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｅａ値の差がこの範囲より小さいと、電子トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる電子を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
本発明の第２の態様は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、Ｉｐ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｉｐ値の差がこの範囲より小さいと、正孔トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる正孔を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
本発明の第３の態様は、少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層がすくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下である。より好ましくは、前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．２ｅＶ以上０．４ｅＶ以下である。
Ｅａ値の差およびＩｐ値の差がこの範囲より小さい電荷トラップ性に差が無さ過ぎるために高電流密度時に漏れる両電荷を捕捉することが難しくなり、またこの範囲より大きいと低電流密度時に効率が非常に低くなるという問題があり好ましくない。
【００１１】
上記の第１〜第３の態様において、該発光層の正孔輸送層に近接した領域、および該発光層の電子輸送層に近接した領域における発光材料の密度がより大きいとは、該発光材料を１００質量％含有するか、あるいは他の発光材料と共存する場合は、発光材料の総量の内該発光材料を５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含有することを意味する。
【００１２】
好ましくは、前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下である。より好ましくは、２０ｎｍ以下である。
【００１３】
好ましくは、前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物である。
好ましくは、前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有する。
好ましくは、前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。より好ましくは、前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体である。
本発明に於いては、発光層に白金化合物およびイリジウム化合物が混在しても良いが、該発光層の正孔輸送層に近い領域により多量に白金化合物が存在し、一方、該発光層の電子輸送層に近い領域にイリジウム化合物がより多量に存在する。本発明に於いて、より多量に存在するとは、発光層の該当領域に含まれる全ての発光材料の中で、該発光材料が発光層の該当する領域に単独で含有されるか、あるいは他の発光材料と共存する場合は、発光材料の該当領域における総量に対して該発光材料が５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含有されていることを意味する。例えば発光層の正孔輸送層に近い領域においては、白金化合物のみが発光材料として含有されるか、イリジウム化合物が共存する場合には、白金化合物の含有率が発光材料の総量に対して５５質量％以上、好ましくは８０質量％以上含まれていることを示す。
【００１４】
本発明に於いては、白金化合物とイリジウム化合物の発光層内の厚み方向の濃度分布は、連続的、あるいは階段状のいずれのパターンで変化しても構わない。一つの好ましいパターンでは、前記発光層が少なくとも２層の発光層を有し、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層がイリジウム化合物を含有する。
好ましくは、前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
【００１５】
本発明の表示装置の態様の一つは、高電流密度で高輝度の単色発光を与える表示装置である。本発明の表示装置の別の態様は、互いに発光色の異なる白金化合物およびイリジウム化合物を用いることによる高輝度の白色発光を与える表示装置である。
【００１６】
本発明の有機電界発光素子を用いた表示装置は、特に高い電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動した場合に、特に高発光効率で高輝度光を実現できる。
特に、パッシブ型マトリックス駆動の表示装置とした場合、高電流密度でのロールオフが改良され、高効率高輝度発光が実現される。
【００１７】
次に、本発明の有機Ｅｌ素子および表示装置について詳細に説明する。
【００１８】
１．有機ＥＬ素子
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を有し、更に、好ましくは、陽極と該発光層との間に正孔注入層を、また陰極と該発光層との間に電子輸送層を有する。
【００１９】
１）層構成
＜電極＞
本発明の有機電界発光素子の一対の電極は、少なくとも一方は透明電極であり、もう一方は背面電極となる。背面電極は透明であっても、非透明であっても良い。
＜有機化合物層の構成＞
前記有機化合物層の層構成としては、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記背面電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機化合物層は、前記透明電極又は前記背面電極上の前面又は一面に形成される。
有機化合物層の形状、大きさ、および厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
具体的な層構成として、下記が挙げられるが本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極、
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極、
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極。
【００２１】
以下に各層について詳細に説明する。
２）正孔輸送層
本発明に用いられる正孔輸送層は正孔輸送材を含む。前記正孔輸送材としては正孔を輸送する機能、もしくは陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれかを有しているもので有れば特に制限されることはなく用いることが出来る。本発明に用いられる正孔輸送材としては、低分子正孔輸送材、および高分子正孔輸送材のいずれも用いることができる。
本発明に用いられる正孔輸送材の具体例として、例えば以下の材料を挙げることができる。
【００２２】
カルバゾ−ル誘導体、イミダゾ−ル誘導体、ポリアリ−ルアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリ−ルアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ−ル）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマ−、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマ−、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。
これらは、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
正孔輸送層の厚みとしては、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあるので好ましくない。
【００２４】
３）正孔注入層
本発明おいては、正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層を設けることができる。
正孔注入層とは、陽極から正孔輸送層に正孔を注入しやすくする層であり、具体的には前記正孔輸送材の中でイオン化ポテンシャルの小さな材料が好適用いられる。例えばフタロシアニン化合物、ポルフィリン化合物、およびスターバースト型トリアリールアミン化合物等を挙げることができ、好適に用いることができる。
正孔注入層の膜厚は、１ｎｍ〜３０ｎｍが好ましい。
【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
【００２６】
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
【００２７】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開平１１−１１１４６３、特開平１１−２５１０６７、特開２０００−１９６１４０、特開２０００−２８６０５４、特開２０００−３１５５８０、特開２００１−１０２１７５、特開２００１−１６０４９３、特開２００２−２５２０８５、特開２００２−５６９８５、特開２００３−１５７９８１、特開２００３−２１７８６２、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４、特開２００５−７２０１２、特開２００５−１６６６３７、特開２００５−２０９６４３等に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
【００２８】
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
【００２９】
４）発光層
本発明における発光層は、すくなくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有する。本発明の第１の態様では、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。本発明の第２の態様では、該２種の発光材料の内、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有する。本発明の第３の態様では、該２種の発光材料の内、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有する。
【００３０】
好ましくは、本発明における発光層は、正孔輸送層に近い領域に白金化合物を含有し、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域にイリジウム化合物を含有する。
【００３１】
本発明における発光層の構成は、複数の発光層の積層体であっても、厚み方向に連続的に発光材料の組成が変化した構成であってもよい。
発光層を複数の発光層からなる積層体とする場合、好ましい積層構成の例として下記が挙げられる。
・陽極／正孔輸送層／Ｅａ値がより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｅａ値がより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／Ｉｐ値がより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｉｐ値がより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／Ｅａ値およびＩｐ値がともにより大きい発光材料をより高密度で含有する発光層／Ｅａ値またはＩｐ値がより小さい発光材料またはＥａ値およびＩｐ値がともにより小さい発光材料をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
【００３２】
さらに好ましい積層構成の例として下記が挙げられる。
・陽極／正孔輸送層／白金化合物をより高密度で含有する発光層／イリジウム化合物をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／白金化合物をより高密度で含有する発光層／白金化合物とイリジウム化合物を含有する発光層／イリジウム化合物をより高密度で含有する発光層／電子輸送層／陰極
【００３３】
さらに、上記２つの発光層の間に、これらの発光層の発光材料組成の中間組成を有する第３の発光層、および第４の発光層を介在させてもよい。
【００３４】
厚み方向に連続的に発光材料の組成が変化した構成とする場合、例えば、蒸着法で発光層を形成する場合に、複数の発光材料の蒸着ステーションからの蒸着速度をそれぞれ連続的に変化させて、複数の発光材料を異なる組成で沈着させる手段によって作製することが出来る。あるいは塗布法によって発光層を形成する場合は、第１の発光材料を含有する塗布層の上に、該塗布層を溶解もしくは膨潤させる溶剤を溶媒とした第２の発光材料を含有する塗布液を塗布し、発光材料を層間混合させることによって形成することが出来る。
【００３５】
本発明における発光層は、発光材料の他に必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ホスト材を含んでもよい。
【００３６】
（発光材料）
本発明における発光層は、少なくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有する。好ましくは、前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｎ以下である。
【００３７】
燐光発光材料としては特に限定されることはないが、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
例えば、該遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金であり、更に好ましくはイリジウム、白金である。
ランタノイド原子としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【００３８】
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、芳香族炭素環配位子（例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、またはナフチルアニオンなど）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、またはフェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、アルコラト配位子（例えば、フェノラト配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００３９】
具体例としては、例えば、ＵＳ６３０３２３８Ｂ１、ＵＳ６０９７１４７、ＷＯ００／５７６７６、ＷＯ００／７０６５５、ＷＯ０１／０８２３０、ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、ＷＯ０２／０２７１４Ａ２、ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、ＷＯ０２／４４１８９Ａ１、特開２００１−２４７８５９、特開２００２−３０２６７１、特開２００２−１１７９７８、特開２００３−１３３０７４、特開２００２−２３５０７６、特開２００３−１２３９８２、特開２００２−１７０６８４、ＥＰ１２１１２５７、特開２００２−２２６４９５、特開２００２−２３４８９４、特開２００１−２４７８５９、特開２００１−２９８４７０、特開２００２−１７３６７４、特開２００２−２０３６７８、特開２００２−２０３６７９、特開２００４−３５７７９１、特開２００６−２５６９９９、特開２００７−１９４６２等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に具体的には、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｃｕ錯体、Ｒｅ錯体、Ｗ錯体、Ｒｈ錯体、Ｒｕ錯体、Ｐｄ錯体、Ｏｓ錯体、Ｅｕ錯体、Ｔｂ錯体、Ｇｄ錯体、Ｄｙ錯体、Ｃｅ錯体が挙げられる。
【００４０】
燐光発光材料として好ましくは、オルトメタル化金属錯体、又はポルフィリン金属錯体である。
【００４１】
上記オルトメタル化金属錯体とは、例えば山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」１５０頁〜２３２頁、裳華房社（１９８２年発行）やＨ．Ｙｅｒｓｉｎ著「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｉｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」、７１頁〜７７頁、１３５頁〜１４６頁、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社（１９８７年発行）等に記載されている化合物群の総称である。該オルトメタル化金属錯体を発光材料として発光層に用いることは、高輝度で発光効率に優れる点で有利である。
【００４２】
上記オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては、種々のものがあり、上記文献にも記載されているが、その中でも好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、および２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。また、上記オルトメタル化金属錯体は、上記配位子のほかに、他の配位子を有していてもよい。
【００４３】
本発明で用いるオルトメタル化金属錯体は、Ｉｎｏｒｇ Ｃｈｅｍ．，１９９１年，３０号，１６８５頁、同１９８８年，２７号，３４６４頁、同１９９４年，３３号，５４５頁、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，１９９１年，１８１号，２４５頁、Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，１９８７年，３３５号，２９３頁、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９８５年，１０７号，１４３１頁等、種々の公知の手法で合成することができる。
上記オルトメタル化錯体の中でも、三重項励起子から発光する化合物が本発明においては発光効率向上の観点から好適に使用することができる。
【００４４】
本発明における特に好ましい発光材料は、発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有される発光材料として白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であり、発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有される発光材料としては、イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
【００４５】
《白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体》
白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体として、下記の具体的化合物を挙げることが出来る。
【００４６】
【化１】
【００４７】
白金錯体Ｐｔ−１は緑色発光白金錯体であり、白金錯体Ｐｔ−２は青緑色発光白金錯体、白金錯体Ｐｔ−３は青色発光白金錯体、そして白金錯体ＰｔＯＥＰは赤色発光白金錯体である。
【００４８】
《イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体》
本発明に用いられるイリジウム化合物は、好ましくは２座以上の多座配位子を含むイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体である。
イリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体として、下記の具体的化合物を挙げることが出来る。
【００４９】
【化２】
【００５０】
Ｉｒ（ｐｉｑ）３および（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）は赤色発光イリジウム錯体であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）３およびＩｒ（ｐｐｙ）２（ｐｐｚ）は緑色発光イリジウム錯体であり、Ｆｌｒｐｉｃは青緑色発光イリジウム錯体である。
【００５１】
本発明における発光層は、発光材料の他に必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ホスト材を含んでもよい。
【００５２】
これらの金属錯体のＥａ値およびＩｐ値をもとに本発明の好ましい組合せの例を下記表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
ホスト材とは、その励起状態から、燐光発光材料へエネルギー移動を起こし、その結果、蛍光発光材料または燐光発光材料を発光させる機能を有する材料のことである。
【００５５】
ホスト材としては、励起子エネルギーを発光材料にエネルギー移動させることのできる化合物ならば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、具体的にはカルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾ−ル）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。これらの化合物は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
ホスト材の発光層における含有量としては０質量％〜９９．９質量％が好ましく、さらに好ましくは０質量％〜９９．０質量％である。
【００５６】
５）電荷発生層
本発明の有機ＥＬ素子は、発光効率を向上させるため、複数の発光層の間に電荷発生層が設けた構成をとることができる。
前記電荷発生層は、電界印加時に電荷（正孔及び電子）を発生する機能を有すると共に、発生した電荷を電荷発生層と隣接する層に注入させる機能を有する層である。
【００５７】
前記電荷発生層を形成する材料は、上記の機能を有する材料であれば何でもよく、単一化合物で形成されていても、複数の化合物で形成されていてもよい。
具体的には、導電性を有するものであっても、ドープされた有機層のように半導電性を有するものであっても、また、電気絶縁性を有するものであってもよく、特開平１１−３２９７４８や、特開２００３−２７２８６０や、特開２００４−３９６１７に記載の材料が挙げられる。
【００５８】
更に具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電材料、Ｃ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等などの導電性有機物、Ｃａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ａｌ：Ｌｉ合金、Ｍｇ：Ｌｉ合金などの金属材料、正孔伝導性材料、電子伝導性材料、及びそれらを混合させたものを用いてもよい。
【００５９】
前記正孔伝導性材料は、例えば２−ＴＮＡＴＡ、ＮＰＤなどの正孔輸送有機材料にＦ４−ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱ、ＦｅＣｌ３などの電子求引性を有する酸化剤をドープさせたものや、Ｐ型導電性高分子、Ｐ型半導体などが挙げられ、前記電子伝導性材料は電子輸送有機材料に４．０ｅＶ未満の仕事関数を有する金属もしくは金属化合物をドープしたものや、Ｎ型導電性高分子、Ｎ型半導体が挙げられる。Ｎ型半導体としては、Ｎ型Ｓｉ、Ｎ型ＣｄＳ、Ｎ型ＺｎＳなどが挙げられ、Ｐ型半導体としては、Ｐ型Ｓｉ、Ｐ型ＣｄＴｅ、Ｐ型ＣｕＯなどが挙げられる。
また、前記電荷発生層として、Ｖ２Ｏ５などの電気絶縁性材料を用いることもできる。
【００６０】
前記電荷発生層は、単層でも複数積層させたものでもよい。複数積層させた構造としては、透明伝導材料や金属材料などの導電性を有する材料と正孔伝導性材料、または、電子伝導性材料を積層させた構造、上記の正孔伝導性材料と電子伝導性材料を積層させた構造の層などが挙げられる。
【００６１】
前記電荷発生層は、一般に、可視光の透過率が５０％以上になるよう、膜厚・材料を選択することが好ましい。また膜厚は、特に限定されるものではないが、０．５〜２００ｎｍが好ましく、１〜１００ｎｍがより好ましく、３〜５０ｎｍがさらに好ましく、５〜３０ｎｍが特に好ましい。
電荷発生層の形成方法は、特に限定されるものではなく、前述した有機化合物層の形成方法を用いることができる。
【００６２】
電荷発生層は前記二層以上の発光層間に形成するが、電荷発生層の陽極側および陰極側には、隣接する層に電荷を注入する機能を有する材料を含んでいても良い。陽極側に隣接する層への電子の注入性を上げるため、例えば、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＣａＦ２などの電子注入性化合物を電荷発生層の陽極側に積層させてもよい。
【００６３】
以上で挙げられた内容以外にも、特開２００３−４５６７６号公報、米国特許第６３３７４９２号、同第６１０７７３４号、同第６８７２４７２号等に記載を元にして、電荷発生層の材料を選択することができる。
【００６４】
６）ブロック層
本発明においては、発光層と電子輸送層との間にブロック層を設けることができる。ブロック層とは発光層で生成した励起子の拡散抑制する層であり、また正孔が陰極側に突き抜けることを抑制する層である。
【００６５】
ブロック層に用いられる材料は、電子輸送層より電子を受け取り、発光層にわたす事のできる材料で有れば特に限定されることはなく、一般的な電子輸送材を用いることができる。例えば以下の材料を挙げることができる。トリアゾ−ル誘導体、オキサゾ−ル誘導体、オキサジアゾ−ル誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマ−、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマ−、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、およびポリフルオレン誘導体等の高分子化合物を挙げることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
７）電子輸送層
本発明においては電子輸送材を含む電子輸送層を設けることができる。
電子輸送材としては電子を輸送する機能、もしくは陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有しているもので有れば制限されることはなく、前記ブロック層の説明時に挙げた電子輸送材を好適に用いることができる。
前記電子輸送層の厚みとしては、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、２０ｎｍ〜８０ｎｍがより好ましい。
【００６７】
前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあり好ましくない。
【００６８】
８）電子注入層
本発明おいては、電子輸送層と陰極の間に電子注入層を設けることができる。
電子注入層とは、陰極から電子輸送層に電子を注入しやすくする層であり、具体的にはフッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム等のリチウム塩、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、フッ化セシウム等のアルカリ金属塩、酸化リチウム、酸化アルミニウム、酸化インジウム、または酸化マグネシウム等の絶縁性金属酸化物等を好適に用いることができる。
電子注入層の膜厚は０．１ｎｍ〜５ｎｍが好ましい。
【００６９】
本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開２０００−１９６１４０、特開２００３−６８４６８、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４等に記載の材料を用いることが出来る。
【００７０】
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。
【００７１】
前記厚みが、２００ｎｍを越えると駆動電圧が上昇することがあり、１０ｎｍ未満であると該発光素子が短絡することがあり好ましくない。
【００７２】
９）有機化合物層の形成方法
前記有機化合物層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、ディッピング、スピンコ−ト法、ディップコ−ト法、キャスト法、ダイコ−ト法、ロ−ルコ−ト法、バ−コ−ト法、またはグラビアコ−ト法等の湿式製膜法いずれによっても好適に製膜することができる。
中でも発光効率、耐久性の点から乾式法が好ましい。
【００７３】
次に、本発明の有機電界発光素子に用いられる基板と電極について説明する。
１０）基板
本発明に用いられる基板の材料としては、第一の基板および第二の基板ともに水分を透過させない材料又は水分透過率の極めて低い材料が好ましく、また、前記有機化合物層から発せられる光を散乱乃至減衰等のさせることのない材料が好ましい。具体的例として、例えばＹＳＺ（ジルコニア安定化イットリウム）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、アリルジグリコ−ルカ−ボネ−ト、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、およびポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の合成樹脂等の有機材料、などが挙げられる。
前記有機材料の場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性等に優れていることが好ましい。これらの中でも、前記透明電極の材料が該透明電極の材料として好適に使用される酸化錫インジウム（ＩＴＯ）である場合には、該酸化錫インジウム（ＩＴＯ）との格子定数の差が小さい材料が好ましい。これらの材料は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７４】
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、前記形状としては、板状である。前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
【００７５】
基板は、無色透明であってもよいし、有色透明であってもよいが、前記発光層から発せられる光を散乱あるいは減衰等させることがない点で、無色透明であるのが好ましい。
【００７６】
基板には、その表面又は裏面（前記透明電極側）に透湿防止層（ガスバリア層）を設けるのが好ましい。前記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。該透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
基板には、さらに必要に応じて、ハ−ドコ−ト層、およびアンダ−コ−ト層などを設けてもよい。
【００７７】
１１）陽極
本発明に用いられる陽極としては、通常、前記有機化合物層に正孔を供給する陽極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。
【００７８】
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、有機導電性化合物、またはこれらの混合物を好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。具体例としては、アンチモンやフッ素等をド−プした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の半導性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性材料、およびこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。
【００７９】
陽極は例えば、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、該陽極の形成は、直流あるいは高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレ−ティング法等に従って行うことができる。また陽極の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。
【００８０】
陽極の前記発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、該陽極は、前記基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【００８１】
なお、前記陽極のパタ−ニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。
【００８２】
陽極の厚みとしては、前記材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５０μｍであり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。
【００８３】
陽極は、無色透明であっても、有色透明であってもよく、該陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。この透過率は、分光光度計を用いた公知の方法に従って測定することができる。
本発明においては、生じた発光を導光部材となる透明基板に効率良く導光させるために、透明基板にあらかじめ設けられる電極は光透過性電極であることが好ましい。特に好ましい陽極電極はＩＴＯである。
【００８４】
陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シ−エムシ−刊（１９９９）に詳述があり、これらを本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で製膜した陽極が好ましい。
【００８５】
１２）陰極
本発明に用いることの出来る陰極としては、通常、前記有機化合物層に電子を注入する陰極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。
【００８６】
陰極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、および電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、およびイッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
【００８７】
これらの中でも、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ度類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、又はアルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属との合金若しくは混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、またはマグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【００８８】
陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されていて、これらを本発明に適用することができる。
【００８９】
陰極の形成法は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、前記陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
【００９０】
陰極のパタ−ニングは、フォトリソグラフィ−などによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レ−ザ−などによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。
【００９１】
陰極の有機電界発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、有機化合物層上に形成されるのが好ましい。この場合、該陰極は、前記有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と有機化合物層との間に前記アルカリ金属又は前記アルカリ土類金属のフッ化物等による誘電体層を０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。
なお、該誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、またはイオンプレ−ティング法等により形成することができる。
【００９２】
陰極の厚みとしては、前記材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍであり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、前記陰極の材料を１ｎｍ〜１０ｎｍの厚みに薄く製膜し、更に前記ＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【００９３】
２．その他の素子構成部材
（樹脂封止層）
本発明の機能素子は樹脂封止層により大気との接触により、酸素や水分による素子性能の劣化を抑制することが好ましい。
＜素材＞
樹脂封止層の樹脂素材としては、特に限定されることはなく、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ゴム系樹脂、またはエステル系樹脂等を用いることができるが、中でも水分防止機能の点からエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂の中でも熱硬化型エポキシ樹脂、または光硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
＜作製方法＞
樹脂封止層の作製方法は特に限定されることはなく、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着または熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法が挙げられる。
＜膜厚み＞
樹脂封止層の厚みは１μｍ以上、１ｍｍ以下が好ましい。更に好ましくは５μｍ以上、１００μｍ以下であり、最も好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下である。これよりも薄いと、第２の基板を装着時に上記無機膜を損傷する恐れがある。またこれよりも厚いと電界発光素子自体の厚みが厚くなり、有機電界発光素子の特徴である薄膜性を損なうことになる。
【００９４】
（封止接着剤）
本発明に用いられる封止接着剤は、端部よりの水分や酸素の侵入を防止する機能を有する。
＜素材＞
前記封止接着剤の材料としては、前記樹脂封止層で用いる材料と同じものを用いることができる。中でも、水分防止の点からエポキシ系の接着剤が好ましく、中でも光硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が好ましい。
【００９５】
また、上記材料にフィラーを添加することも好ましい。
封止剤に添加されているフィラーとしては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）またはＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機材料が好ましい。フィラーの添加により、封止剤の粘度が上昇し、加工適正が向上し、および耐湿性が向上する。
【００９６】
＜乾燥剤＞
封止接着剤は乾燥剤を含有しても良い。乾燥剤としては、酸化バリウム、酸化カルシウム、または酸化ストロンチウムが好ましい。
封止接着剤に対する乾燥剤の添加量は、０．０１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０５質量％以上１５質量％以下である。これよりも少ないと、乾燥剤の添加効果が薄れることになる。またこれよりも多い場合には封止接着剤中に乾燥剤を均一分散させることが困難になり好ましくない。
＜封止接着剤の処方＞
・ポリマー組成、濃度、
封止接着剤としては特に限定されることはなく、前記のものを用いることができる。例えば光硬化型エポキシ系接着剤としては長瀬ケムテック（株）製のＸＮＲ５５１６を挙げることができる。そこに直接前記乾燥剤を添加し、分散せしめれば良い。
・厚み
封止接着剤の塗布厚みは１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。これよりも薄いと封止接着剤を均一に塗れなくなり好ましくない。またこれよりも厚いと、水分が侵入する道筋が広くなり好ましくない。
＜封止方法＞
本発明においては、上記乾燥剤の入った封止接着剤をディスペンサー等により任意量塗布し、塗布後第２基板を重ねて、硬化させることにより機能素子を得ることができる。
【００９７】
３．表示装置
本発明の有機ＥＬ素子は、パッシブマトリックス型駆動の表示装置およびアクティブマトリックス型駆動の表示装置のいずれにも好ましく用いることが出来る。本発明の有機ＥＬ素子の特徴がより好ましく発揮される表示装置は、パッシブマトリックス型駆動の表示装置である。本発明の有機ＥＬ素子は高電流密度領域で高発光効率の高輝度発光を得ることができ、高い耐久性を有していて、燐光発光材料を用いたパッシブマトリックス型駆動の表示装置においても十分に高輝度を安定して得ることができる。
特に、本発明の有機ＥＬ素子は、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される表示装置で高い発光効率で高輝度である。
【００９８】
本発明の発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜２０ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【００９９】
この発光素子の重要な特性値として、外部量子効率がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝素子から放出されたフォトン数／素子に注入された電子数」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子と言える。
【０１００】
また、発光素子の外部量子効率は、「外部量子効率φ＝内部量子効率×光取り出し効率」で決まる。有機化合物からの蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が２５％であり、光取り出し効率が約２０％であることから、外部量子効率の限界値は約５％とされている。また、有機金属錯体からの燐光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が１００％であり、光取り出し効率が約２０％であることからＥＬ外部量子効率の限界値は２０％とされている。
【０１０１】
素子の外部量子効率としては、消費電力を下げられる点、駆動耐久性を上げられる点で、６％以上が好ましく、１２％以上が特に好ましい。
本発明においては、東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定し、２００ｃｄ／ｍ２における外部量子効率を算出した値を用いる。
【０１０２】
また、発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出することができる。すなわち、電流密度値を用い、入力した電子数を算出することができる。そして、発光スペクトルと比視感度曲線（スペクトル）を用いた積分計算により、発光輝度を発光したフォトン数に換算することができる。これらから外部量子効率（％）は、「（発光したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算することができる。
【０１０３】
本発明の発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
【０１０４】
（本発明の発光素子の用途）
本発明の発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、または光通信等に好適に利用できる。特に、パッシブマトリックス型駆動の表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
【実施例】
【０１０５】
以下に、本発明の発光素子の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【０１０６】
実施例１
１．発光材料のＥａ値、Ｉｐ値、および発光スペクトルの測定
（発光材料のＥａ値、およびＩｐ値の測定）
３種の発光材料、ｍＣＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、および白金錯体Ｐｔ−１について下記に従ってＥａ値、およびＩｐ値を測定した。
真空蒸着法により、各試料をガラス基板上に１００ｎｍの厚みに蒸着して測定用試料を作製した。得られた試料を理研計器（株）製の大気中電子分光装置ＡＣ−２により光量が２０ｎＷにおけるＩｐ値を測定した。
また、真空蒸着法により石英基板上に１００ｎｎの厚みに蒸着して測定用試料を作製し、得られた試料を日立製作所製の日立分光光度計Ｕ３３１０型で波長１８０ｎｍ〜７００ｎｍの分光吸収スペクトルを測定した。得られた吸収スペクトルの最も長波側の吸収端からエネルギーギャップ値（Ｅｇ（ｅｖ））を算出した。得られたＥｇ値とＩｐ値から下記式（１）によりＥａを算出した。
Ｅａ（ｅｖ）＝Ｅｇ（ｅＶ）−Ｉｐ（ｅＶ） （１）
【０１０７】
得られた値を表２に示した。Ｉｒ（ｐｐｙ）３が測定した燐光発光材料の中でＩｐ値が最も小さく、また、白金錯体Ｐｔ−１が最もＥａ値が大きかった。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
（発光材料の発光スペクトルの測定）
測定試料Ａ：真空蒸着法により、ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層を５０ｎｍの厚みに石英基板上に蒸着した。
測定用試料Ｂ：真空蒸着法により、ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした発光層を５０ｎｍの厚みに石英基板上に蒸着した。
得られた試料に３６５ｎｍの励起光を照射して、ミノルタ社製ＣＳ−１０００にて発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルを図１に示した。横軸は波長、縦軸は発光強度をピーク波長における強度を１．０としてノーマライズして示した。試料Ａの発光ピーク波長は５１３ｎｍ、試料Ｂの発光ピーク波長は５０４ｎｍであった。発光ピーク波長の差は９ｎｍであり、実質的に同系色であった。
【０１１０】
２．有機ＥＬ素子の作製
１）比較の有機ＥＬ素子Ａ１の作製
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
【０１１１】
陽極：ガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔注入層：陽極（ＩＴＯ）の上に、２−ＴＮＡＴＡを膜厚１４０ｎｍに蒸着した。
正孔輸送層：正孔注入層の上に、α−ＮＰＤを膜厚７ｎｍに蒸着した。
第二正孔輸送層：正孔輸送層の上にアミン化合物ＡＭ−１を厚み３ｎｍに蒸着した。
発光層：第二正孔輸送層の上にｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層を３０ｎｍの厚みに蒸着した。
電子輸送層：発光層の上にＢＡｌｑを厚み４０ｎｍに蒸着した。
電子注入層：電子輸送層の上にＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した。
陰極：電子輸送層の上にパタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し陰極とした。
【０１１２】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。こうして、比較の有機ＥＬ素子Ａ１を得た。
【０１１３】
２）比較の有機ＥＬ素子Ａ２の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み３０ｎｍの発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ２を作製した。
【０１１４】
３）比較の有機ＥＬ素子Ａ３の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ３を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１１５】
４）比較の有機ＥＬ素子Ａ４の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして比較の有機ＥＬ素子Ａ４を作製した。
発光層：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３、および１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み３０ｎｍの発光層。
【０１１６】
５）本発明の有機ＥＬ素子１の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子１を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１１７】
６）本発明の有機ＥＬ素子２の作製
有機ＥＬ素子Ａ１の作製において、発光層として、下記の３層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ａ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子２を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
発光層２（中間の発光層）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３、および１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
発光層３（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした厚み１０ｎｍの発光層。
【０１１８】
前記の発光素子に用いた化合物の構造を下記に示す。
【０１１９】
【化３】
【０１２０】
【化４】
【０１２１】
３．性能評価
（評価項目）
（１）外部発光量子効率
駆動電流密度を変化させて、輝度１，０００ｃｄ／ｍ２と３０，０００ｃｄ／ｍ２における外部発光量子効率を測定した。測定方法としては、有機ＥＬ素子の正面における分光放射輝度を分光放射輝度計（コニカミノルタ（株）製ＣＳ−１０００）を用いて測定し、放射強度の角度依存性をＬａｍｂｅｒｔｉａｎ性と仮定し、波長ごとの放射強度を放出フォトン数に換算し、駆動電流密度との比から外部発光量子効率を求めた。
【０１２２】
（評価結果）
得られた結果を表３に示した。
表３のデータより明らかに、本発明の有機ＥＬ素子は、電流密度を高くして３０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合の外部量子効率が極めて高い。さらに１，０００ｃｄ／ｍ２の低い輝度における外部量子効率に対して、高輝度にして外部量子効率は低下せず、むしろ増加した。また、表には示さなかったが、発光色は３０，０００ｃｄ／ｍ２の高輝度でも１，０００ｃｄ／ｍ２の低輝度でも殆ど変化が認められなかった。
それに対して、比較の有機ＥＬ素子はいずれも３０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に外部量子効率が著しく低下した。
【０１２３】
パッシブマトリックス型駆動の表示装置の場合、各画素部では高い電流密度を通じて瞬間的に高輝度発光させる必要があり、本発明の発光素子はそのような場合に発光効率が高くなるように設計されているため、有利に利用することができる。
【０１２４】
【表３】
【０１２５】
実施例２
１．有機ＥＬ素子の作製
１）比較の有機ＥＬ素子Ｂ１の作製
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
【０１２６】
陽極：ガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔注入層：陽極（ＩＴＯ）の上に、２−ＴＮＡＴＡを膜厚１００ｎｍに蒸着した。
正孔輸送層：正孔注入層の上に、α−ＮＰＤを膜厚７ｎｍに蒸着した。
第二正孔輸送層：正孔輸送層の上にアミン化合物ＡＭ−１を厚み３ｎｍに蒸着した。
発光層：第二正孔輸送層の上に下記の発光層を２層蒸着した。
発光層１：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％のＦＩｒｐｉｃをドープした発光層を１５ｎｍの厚みに蒸着した。
発光層２：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％の（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）をドープした発光層を１５ｎｍの厚みに蒸着した。
電子輸送層：発光層の上にＢＡｌｑを厚み４０ｎｍに蒸着した。
電子注入層：電子輸送層の上にＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した。
陰極：電子輸送層の上にパタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し陰極とした。
【０１２７】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。こうして、比較の有機ＥＬ素子Ａ１を得た。
【０１２８】
２）本発明の有機ＥＬ素子３の作製
比較の有機ＥＬ素子Ｂ１の作製において、発光層として、下記の２層の発光層を用いた以外は有機ＥＬ素子Ｂ１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子３を作製した。
発光層１（正孔輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−２をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
発光層２（電子輸送層に近接）：ｍＣＰとｍＣＰに対して８．０質量％の（ｂｔｐ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）をドープした厚み１５ｎｍの発光層。
【０１２９】
２．性能評価
実施例１と同様に輝度１，０００ｃｄ／ｍ２と１０，０００ｃｄ／ｍ２における外部発光量子効率を測定した。
【０１３０】
得られた結果を表４に示した。
比較試料および本発明の試料とも白色発光を示した。
また、表４のデータより明らかに、本発明の有機ＥＬ素子３は、電流密度を高くして１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に高い外部量子効率を示した。１，０００ｃｄ／ｍ２の低い輝度における外部量子効率に対して、高輝度にして外部量子効率は低下せず、むしろ増加することが極めて特徴的挙動であった。また、表には示さなかったが、発光色は１０，０００ｃｄ／ｍ２の高輝度でも１，０００ｃｄ／ｍ２の低輝度でも殆ど変化が認められなかった。
それに対して、比較の有機ＥＬ素子Ｂ１は、１０，０００ｃｄ／ｍ２の輝度の発光をさせた場合に外部量子効率が著しく低下した。
【０１３１】
【表４】
【０１３２】
実施例３
本発明の試料３において、発光層の層構成および各その組成を表５に示すように変更し、その他は試料３と同様にして有機ＥＬ素子４〜１２を作製、実施例２と同様に評価した。
表５に示された結果から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は高輝度において高い発光効率を実現でき、高電流密度で駆動されるデバイスで消費電力を小さくすることが可能である。
【０１３３】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】発光材料の発光スペクトルを示す図である。試料ＡはｍＣＰとｍＣＰに対して６．０質量％のＩｒ（ｐｐｙ）３をドープした発光層、測定用試料ＢはｍＣＰとｍＣＰに対して１５．０質量％の白金錯体Ｐｔ−１をドープした発光層である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくとも電子親和力（Ｅａ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の前記正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の前記電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくともイオン化ポテンシャル（Ｉｐ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】
前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が電子親和力（Ｅａ値と略記する）およびイオン化ポテンシャル（Ｉｐ値と略記する）の異なる少なくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項６】
前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有することを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子を用いたパッシブ型マトリックス駆動の表示装置。
【請求項１５】
電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくとも電子親和力（Ｅａ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きい発光材料を該発光層の前記正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さい発光材料を該発光層の前記電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が少なくともイオン化ポテンシャル（Ｉｐ値と略記する）の異なる２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｉｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｉｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】
前記２種の発光材料のＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項３に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
少なくとも一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を挟持してなる有機電界発光素子であって、該発光層が電子親和力（Ｅａ値と略記する）およびイオン化ポテンシャル（Ｉｐ値と略記する）の異なる少なくとも２種の同系色の燐光を発生する発光材料を含有し、Ｅａ値がより大きく、かつＩｐ値がより大きい発光材料を該発光層の正孔輸送層に近接した領域により高密度に含有し、Ｅａ値がより小さく、かつＩｐ値がより小さい発光材料を該発光層の電子輸送層に近接した領域により高密度に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項６】
前記２種の発光材料のＥａ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であり、かつＩｐ値の差が０．１ｅＶ以上０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記２種の発光材料による発光ピーク波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層の前記正孔輸送層に近い領域の発光材料が白金化合物であり、前記発光層の前記電子輸送層に近い領域の発光材料がイリジウム化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光層が少なくとも２層より成り、前記正孔輸送層に近い第１の発光層が前記白金化合物を含有し、前記電子輸送層に近い第２の発光層が前記イリジウム化合物を含有することを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記白金化合物が白金を中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記イリジウム化合物がイリジウムを中心金属とした燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記白金化合物が３座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記イリジウム化合物が２座以上の多座配位子を含む燐光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子を用いたパッシブ型マトリックス駆動の表示装置。
【請求項１５】
電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２以上で駆動される請求項１４に記載の表示装置。
【図１】
【公開番号】特開２００８−９１８６０（Ｐ２００８−９１８６０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３１６４０（Ｐ２００７−１３１６４０）
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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