有機電界発光素子
【課題】外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能な有機電界発光素子の提供。
【解決手段】陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、前記中間層が、金属非含有錯体を含有する有機電界発光素子である。該中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである態様などが好ましい。
【解決手段】陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、前記中間層が、金属非含有錯体を含有する有機電界発光素子である。該中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである態様などが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子（以下、「有機エレクトロルミネッセント素子」、「有機ＥＬ素子」と称することもある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自発光、高速応答などの特長を持ち、フラットパネルディスプレイへの適用が期待されており、特に、正孔輸送性の有機薄膜（正孔輸送層）と電子輸送性の有機薄膜（電子輸送層）とを積層した２層型（積層型）のものが報告されて以来、１０Ｖ以下の低電圧で発光する大面積発光素子として関心を集めている。積層型の有機ＥＬ素子は、正極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／負極、を基本構成とし、このうち発光層は、前記２層型の場合のように前記正孔輸送層又は前記電子輸送層にその機能を兼ねさせてもよい。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子において、金属でドーピングした有機層を用いると低駆動電圧を実現することができる。例えば、特許文献１には、対向する陽極電極と陰極電極の間に、有機化合物から構成される少なくとも一層の発光層を有してなり、前記陰極電極との界面に、ドナー（電子供与性）ドーパントとして機能する金属でドーピングした有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセント素子が提案されている。しかし、金属をドーピングした電子輸送層を、金属錯体を含む層に隣接させると、金属と金属錯体とが反応して、駆動電圧が高くなり、効率が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このため、特許文献２では、少なくとも陽極層、発光域、電子注入域及び陰極層を順次に積層した構造を有してなり、前記電子注入域に、窒素原子を含まない芳香族環化合物と、還元性ドーパントとを含有し、かつ該電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とする有機ＥＬ素子が提案されている。
この提案では、金属と金属錯体との反応による性能低下を防止するため、窒素非含有芳香族環を用いているが、十分満足できる素子性能は得られていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能な有機電界発光素子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】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に中間層を挿入することにより、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を抑制することができ、電子の流れがスムーズになり、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能となることを知見した。
【０００８】
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞ 陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、
前記中間層が、金属非含有錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素子である。
＜２＞ 第二の電子輸送層が、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種を含有する前記＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
＜３＞ 中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
＜４＞ 中間層における金属非含有錯体が、下記一般式（１）で表される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【化１】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
＜５＞ 第一の電子輸送層が金属錯体を含有し、該金属錯体が下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかである前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【化２】
【化３】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。Ｍは、１２族〜１４族の金属を表す。Ｌは、配位子を表す。
＜６＞ 有機層が、陽極側から、発光層、第一の電子輸送層、中間層、及び第二の電子輸送層をこの順に有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能な有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（有機電界発光素子）
本発明の有機電界発光素子は、陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有し、目的に応じてその他の層を有していてもよい。
【００１２】
前記第一の電子輸送層は、正孔ブロック層（ＨＢＬ）と称することもあり、前記第二の電子輸送層は、電子輸送層（ＥＴＬ）と称することもある。
前記有機層は、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、中間層、発光層を有し、更に必要に応じて、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔注入層、などを有していてもよい。
【００１３】
＜中間層＞
前記中間層は、前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に設けられ、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を抑制する機能を有する層である。
前記中間層は、金属非含有錯体を含有する。
前記金属非含有錯体としては、金属を含まない錯体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式（１）で表される錯体が好適である。
【化４】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、又は、アルキル基、アルキルスルホニル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基若しくは芳香族複素環基などが好適に挙げられ、これらは更に置換基で置換されていてもよい。
【００１４】
前記一般式（１）で表される金属非含有錯体の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【化２７】
【化２８】
【化２９】
【化３０】
【００１６】
前記中間層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記中間層の厚みは、０．５ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍがより好ましい。前記厚みが、０．５ｎｍ未満であると、中間層を設けることによる効果が得られなくなることがあり、２０ｎｍを超えると、低電圧化の効果が得られなくなることがある。
前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層が存在していることは、例えばＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法）やＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光分析法）などの解析手段と、斜め切削法やＡｒイオン又はフラーレンイオンを用いた掘削技術などのサンプル加工技術を組み合わせることにより分析することができる。
【００１７】
＜第一の電子輸送層（正孔ブロック層）＞
前記第一の電子輸送層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が陰極側に通り抜けることを防止する機能を有する層である。
前記第一の電子輸送層は、金属錯体を含有する。
前記金属錯体としては、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が、下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかが好適である。
【化３１】
【化３２】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、又は、アルキル基、アルキルスルホニル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基若しくは芳香族複素環基などが好適に挙げられ、これらは更に置換基で置換されていてもよい。
【００１８】
ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。
Ｍは、１２族〜１４族の金属を表し、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉなどが挙げられる。
Ｌは、配位子を表し、例えば1,1'-Biphenyl-4-olato、1,1'-Biphenyl-4’-fluoro-4-olato、1,1'-Biphenyl-4’-chloro-4-olato、triphenylsilanolateなどが挙げられる。
【００１９】
前記一般式（２）又は（３）で表される金属錯体の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【化３３】
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【化３７】
【００２０】
前記第一の電子輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記第一の電子輸送層の厚みは、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましい。
【００２１】
＜第二の電子輸送層（電子輸送層）＞
前記第二の電子輸送層は、陰極から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。
前記第二の電子輸送層は、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種と、金属非含有錯体を含有する。
前記アルカリ金属又はその塩としては、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、又はこれらの塩などが挙げられる
前記アルカリ土類金属又はその塩としては、例えばカルシウム、ストロンチウム、バリウム、又はこれらの塩などが挙げられる。
前記アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種の添加量は、材料の種類によって異なるが、第二の電子輸送層材料に対して０．０１質量％〜９９質量％であることが好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが更に好ましく、０．５質量％〜５質量％であることが特に好ましい。
【００２２】
前記金属非含有錯体としては、前記中間層の金属非含有錯体と同様のものを用いることができる。
【００２３】
前記第二の電子輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記第二の電子輸送層の厚みは、１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００２４】
＜発光層＞
前記発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
前記発光層は、発光材料を含む。該発光層は発光材料のみで構成されていてもよいし、ホスト材料と発光材料の混合層でもよい（後者の場合、発光材料を「発光性ドーパント」もしくは「ドーパント」と称する場合がある）。
更に、前記発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。
【００２５】
−発光材料−
前記発光材料は、蛍光発光材料でも燐光発光材料であってもよく、２種以上が混合されていてもよい。
前記発光性ドーパントは、ホスト化合物との間で、イオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）と電子親和力の差（ΔＥａ）が、１．２ｅＶ＞△Ｉｐ＞０．２ｅＶ、及び／又は１．２ｅＶ＞△Ｅａ＞０．２ｅＶの関係を満たすドーパントであることが、駆動耐久性の観点で好ましい。
前記発光層中の発光性ドーパントの含有量は、発光層中に一般的に発光層を形成する全化合物質量に対して、０．１質量％〜５０質量％が好ましく、耐久性、外部量子効率の観点から１質量％〜５０質量％がより好ましく、２質量％〜４０質量％が更に好ましい。
【００２６】
−−燐光発光材料−−
前記燐光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体、などが挙げられる。
前記遷移金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばルテニウム、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、金、銀、銅、白金、などが挙げられる。これらの中でも、レニウム、イリジウム、白金が好ましく、イリジウム、白金が特に好ましい。
【００２７】
前記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。
【００２８】
前記錯体は、化合物中に遷移金属原子を１つ有してもよいし、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。なお、異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００２９】
前記燐光発光材料としては、例えば、米国特許第６３０３２３８号明細書、米国特許第６０９７１４７号明細書、ＷＯ００／５７６７６号パンフレット、ＷＯ００／７０６５５号パンフレット、ＷＯ０１／０８２３０号パンフレット、ＷＯ０１／３９２３４号パンフレット、ＷＯ０１／４１５１２号パンフレット、ＷＯ０２／０２７１４号パンフレット、ＷＯ０２／１５６４５号パンフレット、ＷＯ０２／４４１８９号パンフレット、ＷＯ０５／１９３７３号パンフレット、ＷＯ２００４／１０８８５７号パンフレット、ＷＯ２００５／０４２４４４号パンフレット、ＷＯ２００５／０４２５５０号パンフレット、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００３−１３３０７４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００３−１２３９８２号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、ＥＰ１２１１２５７号明細書、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００１−２９８４７０号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−２０３６７８号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００４−３５７７９１号公報、特開２００６−９３５４２号公報、特開２００６−２６１６２３号公報、特開２００６−２５６９９９号公報、特開２００７−１９４６２号公報、特開２００７−８４６３５号公報、特開２００７−９６２５９号公報等に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。
これらの中でも、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錯体が好ましく、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体がより好ましく、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むＩｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体が更に好ましく、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点から、３座以上の多座配位子を含むＩｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体が特に好ましい。
【００３０】
本発明に用いることができる燐光発光材料の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
【化３８】
【００３２】
【化３９】
【００３３】
【化４０】
【００３４】
−−蛍光発光材料−−
前記蛍光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物（例えばアントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセン等）、８−キノリノールの金属錯体；ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体；ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物；有機シラン、又はこれらの誘導体、などが挙げられる。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。
【００３５】
−ホスト材料−
前記ホスト材料は、電荷輸送材料であることが好ましい。該ホスト材料は１種であっても２種以上であってもよい。
前記電荷輸送材料としては、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト材料、及び電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト材料を用いることができる。
【００３６】
−−正孔輸送性ホスト材料−−
前記正孔輸送性ホスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、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、有機シラン、カーボン膜、又はそれらの誘導体、などが挙げられる。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。
これらの中でも、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、チオフェン誘導体が好ましく、分子内にカルバゾール基を有するものがより好ましく、ｔ−ブチル置換カルバゾール基を有する化合物が特に好ましい。
【００３７】
−−電子輸送性ホスト材料−−
前記電子輸送性ホスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、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；フタロシアニン又はこれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、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、などが挙げられる。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。
これらの中でも、耐久性の点から金属錯体化合物が好ましく、金属に配位する少なくとも１つの窒素原子又は酸素原子又は硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体がより好ましい。
前記金属錯体化合物としては、例えば特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００４−２１４１７９号公報、特開２００４−２２１０６２号公報、特開２００４−２２１０６５号公報、特開２００４−２２１０６８号公報、特開２００４−３２７３１３号公報等に記載の化合物、などが挙げられる。
【００３８】
本発明に用いることができる正孔輸送性ホスト材料及び電子輸送性ホスト材料としては、以下の化合物、及びこれらの重水素化体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
【化４１】
【００４０】
【化４２】
【００４１】
【化４３】
【００４２】
前記発光層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
【００４３】
前記発光層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、外部量子効率の観点から、３ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、５ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。また、前記発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
【００４４】
＜正孔注入層、正孔輸送層＞
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。該正孔注入層及び正孔輸送層は、単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
これらの層に用いられる正孔注入材料、正孔輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
前記正孔注入材料及び正孔輸送材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピロール誘導体、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、カーボン、などが挙げられる。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。
【００４５】
前記正孔注入層及び正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。
前記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。
前記無機化合物としては、例えば塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のハロゲン化金属；五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物、などが挙げられる。
前記有機化合物としては、例えば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等を有する化合物；キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレン、などが挙げられる。
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。
前記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％が好ましく、０．０５質量％〜２０質量％がより好ましく、０．１質量％〜１０質量％が更に好ましい。
【００４６】
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。
【００４７】
＜電子ブロック層＞
前記電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が陽極側に通り抜けることを防止する機能を有する層であり、通常、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として設けられる。
前記電子ブロック層を構成する化合物としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが利用できる。
【００４８】
前記電子ブロック層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記電子ブロック層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。また電子ブロック層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００４９】
＜電極＞
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極、即ち陽極と陰極とを含む。前記有機電界発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は透明であることが好ましい。通常、陽極は有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、陰極は有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよい。
前記電極としては、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
前記電極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物等が好適に挙げられる。
【００５０】
−陽極−
前記陽極を構成する材料としては、例えば、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（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）等の導電性金属酸化物；金、銀、クロム、ニッケル等の金属；これらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物；ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、又はこれらとＩＴＯとの積層物、などが挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物が好ましく、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが特に好ましい。
【００５１】
−陰極−
前記陰極を構成する材料としては、例えば、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（例えば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、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、１種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。
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土類金属が好ましく、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。
前記アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【００５２】
前記電極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば印刷方式、コー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、イオンプレー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、などが挙げられる。これらの中でも、前記電極を構成する材料との適性を考慮し、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、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って形成することができる。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形成することができる。
【００５３】
なお、前記電極を形成する際にパターニングを行う場合は、フォトリソグラフィー等による化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザー等による物理的エッチングによって行ってもよく、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って行ってもよい。
【００５４】
＜基板＞
本発明の有機電界発光素子は、基板上に設けられていることが好ましく、電極と基板とが直接接する形で設けられていてもよいし、中間層を介在する形で設けられていてもよい。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス（無アルカリガラス、ソーダライムガラス等）等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル；ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料、などが挙げられる。
【００５５】
前記基板の形状、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、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、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。基板は透明でも不透明でもよく、透明な場合は無色透明でも有色透明でもよい。
【００５６】
前記基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
前記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、例えば窒化珪素、酸化珪素等の無機物などが挙げられる。
前記透湿防止層（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。
【００５７】
＜保護層＞
有機電界発光素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
前記保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＩｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物；ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物；ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質、などが挙げられる。
【００５８】
前記保護層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法などが挙げられる。
【００５９】
−封止容器−
本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体が封止されていてもよい。更に、前記封止容器と有機電界発光素子の間の空間には、水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
前記水分吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
前記不活性液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばパラフィン類、流動パラフィン類；パーフルオロアルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤；塩素系溶剤、シリコーンオイル類、などが挙げられる。
【００６０】
−樹脂封止層−
本発明の有機電界発光素子は、大気からの酸素や水分による素子性能劣化を樹脂封止層により封止することで抑制することが好ましい。
前記樹脂封止層の樹脂素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ゴム系樹脂、エステル系樹脂、などが挙げられる。これらの中でも、水分防止機能の点からエポキシ樹脂が特に好ましい。前記エポキシ樹脂の中でも熱硬化型エポキシ樹脂、又は光硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
【００６１】
前記樹脂封止層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着又は熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法、などが挙げられる。
【００６２】
−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。
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。これらの中でも、水分防止の点からエポキシ系の接着剤が好ましく、光硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が特に好ましい。
前記封止接着剤にフィラーを添加することも好ましい。前記フィラーとしては、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機材料が好ましい。該フィラーの添加により、封止接着剤の粘度が上昇し、加工適正が向上し、及び耐湿性が向上する。
前記封止接着剤は、乾燥剤を含有してもよい。前記乾燥剤としては、例えば酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、などが挙げられる。前記乾燥剤の添加量は、前記封止接着剤に対し０．０１質量％〜２０質量％が好ましく、０．０５質量％〜１５質量％がより好ましい。前記添加量が、０．０１質量％未満であると、乾燥剤の添加効果が薄れることになり、２０質量％を超えると、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ることがある。
本発明においては、前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封止することができる。
【００６３】
図１は、本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示す概略図である。有機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１上に形成された陽極２（例えばＩＴＯ電極）と、正孔注入層３と、正孔輸送層４と、発光層５と、第一の電子輸送層６と、中間層７と、第二の電子輸送層８と、陰極９（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とをこの順に積層してなる層構成を有する。なお、陽極２（例えばＩＴＯ電極）と陰極９（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とは電源を介して互いに接続されている。
【００６４】
−駆動−
本発明の有機電界発光素子は、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〜１５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。
本発明の有機電界発光素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によりアクティブマトリックスへ適用することができる。薄膜トランジスタの活性層としてアモルファスシリコン、高温ポリシリコン、低温ポリシリコン、微結晶シリコン、酸化物半導体、有機半導体、カーボンナノチューブ等を適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、例えばＷＯ２００５／０８８７２６号パンフレット、特開２００６−１６５５２９号公報、米国特許出願公開２００８／０２３７５９８Ａ１明細書などに記載の薄膜トランジスタを適用することができる。
【００６５】
本発明の有機電界発光素子は、特に制限はなく、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板、ＩＴＯ層、有機層の屈折率を制御する、基板、ＩＴＯ層、有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
本発明の有機電界発光素子からの光取り出し方式は、トップエミッション方式であってもボトムエミッション方式であってもよい。
【００６６】
本発明の有機電界発光素子は、共振器構造を有してもよい。例えば、透明基板上に、屈折率の異なる複数の積層膜よりなる多層膜ミラー、透明又は半透明電極、発光層、及び金属電極を重ね合わせて有する。発光層で生じた光は多層膜ミラーと金属電極を反射板としてその間で反射を繰り返し共振する。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、２つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は、特開平９−１８０８８３号公報に記載されている。第２の態様の場合の計算式は、特開２００４−１２７７９５号公報に記載されている。
【００６７】
−用途−
本発明の有機電界発光素子は、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が、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、光通信等に好適に利用できる。
前記有機ＥＬディスプレイをフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、色の３原色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））に対応する光をそれぞれ発光する有機ＥＬ素子を基板上に配置する３色発光法、白色発光用の有機電界発光素子による白色発光をカラーフィルターを通して３原色に分ける白色法、青色発光用の有機電界発光素子による青色発光を蛍光色素層を通して赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に変換する色変換法、などが知られている。また、上記方法により得られる異なる発光色の有機電界発光素子を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、などが挙げられる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００６９】
（比較例１）
−有機電界発光素子の作製−
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。このガラス基板上に真空蒸着法にて以下の各層を蒸着した。なお、以下の実施例及び比較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。また、以下の各層厚は水晶振動子を用いて測定した。
【００７０】
まず、ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を厚み１００ｎｍに蒸着した。
次に、陽極（ＩＴＯ）上に、正孔注入層として２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ(Ｎ−(２−ｎａｐｈｔｙｌ)−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ)−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）を厚み４０ｎｍに蒸着した。
次に、正孔注入層上に、正孔輸送層としてα−ＮＰＤ(Ｂｉｓ[Ｎ−(１−ｎａｐｈｔｈｙｌ)−Ｎ−ｐｈｅｎｙ]ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ)を厚み７ｎｍに蒸着した。
次に、正孔輸送層上に、第二正孔輸送層として下記構造式で表される正孔輸送材料１を厚み３ｎｍに蒸着した。
【化４４】
次に、第二正孔輸送層上に、発光層として下記構造式で表されるホスト材料１と、該ホスト材料１に対して燐光発光材料である下記構造式で表される白金錯体１を１０質量％ドープした発光層を３０ｎｍの厚みに蒸着した。
【化４５】
【化４６】
【００７１】
次に、発光層上に、第一の電子輸送層としてＢＡｌｑ（Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ （ＩＩＩ））を厚み１０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、第一の電子輸送層上に、第二の電子輸送層として下記構造式で表されるＢＣＰ（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）を０．２ｎｍ／秒の蒸着速度と、Ｌｉを０．１５ｎｍ／分の蒸着速度で共蒸着することにより、厚み３０ｎｍに成膜した。
【化４７】
次に、第二の電子輸送層上に、電子注入層としてＬｉＦを厚み１ｎｍとなるように蒸着した。
次に、電子注入層上に、陰極としてパタ−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厚み１００ｎｍとなるように蒸着した。
以上により作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶、及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ株式会社製）を用いて封止した。以上により、比較例１の有機電界発光素子を作製した。
【００７２】
（比較例２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＡｌｑ３（Ｔｒｉｓ(８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ)ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ))を用いた以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７３】
（比較例３）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第二の電子輸送層のＢＣＰの代わりに下記構造式で表されるＢｐｈｅｎ（４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）を用いて共蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化４８】
【００７４】
（比較例４）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第二の電子輸送層のＬｉの代わりにＣｓを用いて共蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７５】
（比較例５）
比較例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＳａｌｑ〔Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ−ｓｉｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（ＩＩＩ）〕を用いた以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７６】
（実施例１）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７７】
（実施例２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７８】
（実施例３）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み１５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７９】
（比較例６）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み２５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８０】
（実施例４）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢｐｈｅｎを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８１】
（実施例５）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ１を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８２】
【化４９】
【００８３】
（実施例６）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ２を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化５０】
【００８４】
（実施例７）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ３を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化５１】
【００８５】
（実施例８）
−有機電界発光素子の作製−
実施例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＡｌｑ３を用いた以外は、実施例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８６】
（実施例９）
−有機電界発光素子の作製−
比較例５において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例５と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８７】
（実施例１０）
−有機電界発光素子の作製−
比較例４において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８８】
（実施例１１）
−有機電界発光素子の作製−
比較例３において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８９】
（実施例１２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、ＢＣＰとＢｐｈｅｎをともに０．２ｎｍ／秒の蒸着速度で共蒸着することにより、厚み１ｎｍに成膜したこと以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００９０】
次に、作製した実施例１〜１２及び比較例１〜６について、以下のようにして、駆動電圧、及び外部量子効率を測定した。結果を表１に示す。
【００９１】
＜駆動電圧の測定＞
ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を発光素子に印加し発光させた。輝度（トプコン社製輝度計ＢＭ−８にて測定）が、１０００ｃｄ／ｍ２となる時の電圧を測定した。
【００９２】
＜外部量子効率の測定＞
ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は、浜松ホトニクス株式会社製スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１を用いて測定した。これらの数値をもとに、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２付近の外部量子効率を輝度換算法により算出した。
【００９３】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【表１−５】
【００９４】
表１の結果から、中間層がない比較例１に対して、各種の中間層を挿入した実施例１〜７は、いずれも比較例１より低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例２と実施例８を対比すると、第一の電子輸送層をＡｌｑにした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例５と実施例９を対比すると、第一の電子輸送層をＳＡｌｑ〔Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ−ｓｉｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（ＩＩＩ）〕にした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例３と実施例１１を対比すると、第二の電子輸送層をＢｐｈｅｎ：Ｌｉにした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例４と実施例１０を比較すると、第二の電子輸送層にＬｉだけでなくＣｓを用いた場合も、中間層挿入による効果が見られることが分かった。
以上のことから、中間層の挿入により、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を中間層の挿入により抑制することができ、低電圧化、高効率化が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の有機電界発光素子は、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能であり、例えば表示素子、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、光通信などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 第一の電子輸送層
７ 中間層
８ 第二の電子輸送層
９ 陰極
１０ 有機電界発光素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子（以下、「有機エレクトロルミネッセント素子」、「有機ＥＬ素子」と称することもある）に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自発光、高速応答などの特長を持ち、フラットパネルディスプレイへの適用が期待されており、特に、正孔輸送性の有機薄膜（正孔輸送層）と電子輸送性の有機薄膜（電子輸送層）とを積層した２層型（積層型）のものが報告されて以来、１０Ｖ以下の低電圧で発光する大面積発光素子として関心を集めている。積層型の有機ＥＬ素子は、正極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／負極、を基本構成とし、このうち発光層は、前記２層型の場合のように前記正孔輸送層又は前記電子輸送層にその機能を兼ねさせてもよい。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子において、金属でドーピングした有機層を用いると低駆動電圧を実現することができる。例えば、特許文献１には、対向する陽極電極と陰極電極の間に、有機化合物から構成される少なくとも一層の発光層を有してなり、前記陰極電極との界面に、ドナー（電子供与性）ドーパントとして機能する金属でドーピングした有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセント素子が提案されている。しかし、金属をドーピングした電子輸送層を、金属錯体を含む層に隣接させると、金属と金属錯体とが反応して、駆動電圧が高くなり、効率が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
このため、特許文献２では、少なくとも陽極層、発光域、電子注入域及び陰極層を順次に積層した構造を有してなり、前記電子注入域に、窒素原子を含まない芳香族環化合物と、還元性ドーパントとを含有し、かつ該電子注入域の電子親和力を１．８〜３．６ｅＶの範囲内の値とする有機ＥＬ素子が提案されている。
この提案では、金属と金属錯体との反応による性能低下を防止するため、窒素非含有芳香族環を用いているが、十分満足できる素子性能は得られていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能な有機電界発光素子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】
【０００７】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に中間層を挿入することにより、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を抑制することができ、電子の流れがスムーズになり、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能となることを知見した。
【０００８】
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞ 陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、
前記中間層が、金属非含有錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素子である。
＜２＞ 第二の電子輸送層が、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種を含有する前記＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
＜３＞ 中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
＜４＞ 中間層における金属非含有錯体が、下記一般式（１）で表される前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【化１】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
＜５＞ 第一の電子輸送層が金属錯体を含有し、該金属錯体が下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかである前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【化２】
【化３】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。Ｍは、１２族〜１４族の金属を表す。Ｌは、配位子を表す。
＜６＞ 有機層が、陽極側から、発光層、第一の電子輸送層、中間層、及び第二の電子輸送層をこの順に有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能な有機電界発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（有機電界発光素子）
本発明の有機電界発光素子は、陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有し、目的に応じてその他の層を有していてもよい。
【００１２】
前記第一の電子輸送層は、正孔ブロック層（ＨＢＬ）と称することもあり、前記第二の電子輸送層は、電子輸送層（ＥＴＬ）と称することもある。
前記有機層は、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、中間層、発光層を有し、更に必要に応じて、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔注入層、などを有していてもよい。
【００１３】
＜中間層＞
前記中間層は、前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に設けられ、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を抑制する機能を有する層である。
前記中間層は、金属非含有錯体を含有する。
前記金属非含有錯体としては、金属を含まない錯体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、下記一般式（１）で表される錯体が好適である。
【化４】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、又は、アルキル基、アルキルスルホニル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基若しくは芳香族複素環基などが好適に挙げられ、これらは更に置換基で置換されていてもよい。
【００１４】
前記一般式（１）で表される金属非含有錯体の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
【化２４】
【化２５】
【化２６】
【化２７】
【化２８】
【化２９】
【化３０】
【００１６】
前記中間層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記中間層の厚みは、０．５ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍがより好ましい。前記厚みが、０．５ｎｍ未満であると、中間層を設けることによる効果が得られなくなることがあり、２０ｎｍを超えると、低電圧化の効果が得られなくなることがある。
前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層が存在していることは、例えばＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析法）やＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光分析法）などの解析手段と、斜め切削法やＡｒイオン又はフラーレンイオンを用いた掘削技術などのサンプル加工技術を組み合わせることにより分析することができる。
【００１７】
＜第一の電子輸送層（正孔ブロック層）＞
前記第一の電子輸送層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が陰極側に通り抜けることを防止する機能を有する層である。
前記第一の電子輸送層は、金属錯体を含有する。
前記金属錯体としては、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が、下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかが好適である。
【化３１】
【化３２】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、又は、アルキル基、アルキルスルホニル基、アラルキル基、アルケニル基、水酸基、シアノ基、アミノ基、アミド基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルコキシカルボニル基、アリール基、アリールオキシ基、芳香族炭化水素基若しくは芳香族複素環基などが好適に挙げられ、これらは更に置換基で置換されていてもよい。
【００１８】
ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。
Ｍは、１２族〜１４族の金属を表し、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉなどが挙げられる。
Ｌは、配位子を表し、例えば1,1'-Biphenyl-4-olato、1,1'-Biphenyl-4’-fluoro-4-olato、1,1'-Biphenyl-4’-chloro-4-olato、triphenylsilanolateなどが挙げられる。
【００１９】
前記一般式（２）又は（３）で表される金属錯体の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【化３３】
【化３４】
【化３５】
【化３６】
【化３７】
【００２０】
前記第一の電子輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記第一の電子輸送層の厚みは、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２０ｎｍがより好ましい。
【００２１】
＜第二の電子輸送層（電子輸送層）＞
前記第二の電子輸送層は、陰極から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。
前記第二の電子輸送層は、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種と、金属非含有錯体を含有する。
前記アルカリ金属又はその塩としては、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、又はこれらの塩などが挙げられる
前記アルカリ土類金属又はその塩としては、例えばカルシウム、ストロンチウム、バリウム、又はこれらの塩などが挙げられる。
前記アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種の添加量は、材料の種類によって異なるが、第二の電子輸送層材料に対して０．０１質量％〜９９質量％であることが好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが更に好ましく、０．５質量％〜５質量％であることが特に好ましい。
【００２２】
前記金属非含有錯体としては、前記中間層の金属非含有錯体と同様のものを用いることができる。
【００２３】
前記第二の電子輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記第二の電子輸送層の厚みは、１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００２４】
＜発光層＞
前記発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
前記発光層は、発光材料を含む。該発光層は発光材料のみで構成されていてもよいし、ホスト材料と発光材料の混合層でもよい（後者の場合、発光材料を「発光性ドーパント」もしくは「ドーパント」と称する場合がある）。
更に、前記発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいてもよい。
【００２５】
−発光材料−
前記発光材料は、蛍光発光材料でも燐光発光材料であってもよく、２種以上が混合されていてもよい。
前記発光性ドーパントは、ホスト化合物との間で、イオン化ポテンシャルの差（ΔＩｐ）と電子親和力の差（ΔＥａ）が、１．２ｅＶ＞△Ｉｐ＞０．２ｅＶ、及び／又は１．２ｅＶ＞△Ｅａ＞０．２ｅＶの関係を満たすドーパントであることが、駆動耐久性の観点で好ましい。
前記発光層中の発光性ドーパントの含有量は、発光層中に一般的に発光層を形成する全化合物質量に対して、０．１質量％〜５０質量％が好ましく、耐久性、外部量子効率の観点から１質量％〜５０質量％がより好ましく、２質量％〜４０質量％が更に好ましい。
【００２６】
−−燐光発光材料−−
前記燐光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体、などが挙げられる。
前記遷移金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばルテニウム、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、金、銀、銅、白金、などが挙げられる。これらの中でも、レニウム、イリジウム、白金が好ましく、イリジウム、白金が特に好ましい。
【００２７】
前記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。
【００２８】
前記錯体は、化合物中に遷移金属原子を１つ有してもよいし、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。なお、異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００２９】
前記燐光発光材料としては、例えば、米国特許第６３０３２３８号明細書、米国特許第６０９７１４７号明細書、ＷＯ００／５７６７６号パンフレット、ＷＯ００／７０６５５号パンフレット、ＷＯ０１／０８２３０号パンフレット、ＷＯ０１／３９２３４号パンフレット、ＷＯ０１／４１５１２号パンフレット、ＷＯ０２／０２７１４号パンフレット、ＷＯ０２／１５６４５号パンフレット、ＷＯ０２／４４１８９号パンフレット、ＷＯ０５／１９３７３号パンフレット、ＷＯ２００４／１０８８５７号パンフレット、ＷＯ２００５／０４２４４４号パンフレット、ＷＯ２００５／０４２５５０号パンフレット、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００３−１３３０７４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００３−１２３９８２号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、ＥＰ１２１１２５７号明細書、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００１−２９８４７０号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−２０３６７８号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００４−３５７７９１号公報、特開２００６−９３５４２号公報、特開２００６−２６１６２３号公報、特開２００６−２５６９９９号公報、特開２００７−１９４６２号公報、特開２００７−８４６３５号公報、特開２００７−９６２５９号公報等に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。
これらの中でも、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錯体が好ましく、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体がより好ましく、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むＩｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体が更に好ましく、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点から、３座以上の多座配位子を含むＩｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体が特に好ましい。
【００３０】
本発明に用いることができる燐光発光材料の具体例として、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
【化３８】
【００３２】
【化３９】
【００３３】
【化４０】
【００３４】
−−蛍光発光材料−−
前記蛍光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物（例えばアントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセン等）、８−キノリノールの金属錯体；ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体；ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物；有機シラン、又はこれらの誘導体、などが挙げられる。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。
【００３５】
−ホスト材料−
前記ホスト材料は、電荷輸送材料であることが好ましい。該ホスト材料は１種であっても２種以上であってもよい。
前記電荷輸送材料としては、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト材料、及び電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト材料を用いることができる。
【００３６】
−−正孔輸送性ホスト材料−−
前記正孔輸送性ホスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、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、有機シラン、カーボン膜、又はそれらの誘導体、などが挙げられる。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。
これらの中でも、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、チオフェン誘導体が好ましく、分子内にカルバゾール基を有するものがより好ましく、ｔ−ブチル置換カルバゾール基を有する化合物が特に好ましい。
【００３７】
−−電子輸送性ホスト材料−−
前記電子輸送性ホスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、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；フタロシアニン又はこれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、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、などが挙げられる。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。
これらの中でも、耐久性の点から金属錯体化合物が好ましく、金属に配位する少なくとも１つの窒素原子又は酸素原子又は硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体がより好ましい。
前記金属錯体化合物としては、例えば特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００４−２１４１７９号公報、特開２００４−２２１０６２号公報、特開２００４−２２１０６５号公報、特開２００４−２２１０６８号公報、特開２００４−３２７３１３号公報等に記載の化合物、などが挙げられる。
【００３８】
本発明に用いることができる正孔輸送性ホスト材料及び電子輸送性ホスト材料としては、以下の化合物、及びこれらの重水素化体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
【化４１】
【００４０】
【化４２】
【００４１】
【化４３】
【００４２】
前記発光層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
【００４３】
前記発光層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、外部量子効率の観点から、３ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、５ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。また、前記発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
【００４４】
＜正孔注入層、正孔輸送層＞
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。該正孔注入層及び正孔輸送層は、単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
これらの層に用いられる正孔注入材料、正孔輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
前記正孔注入材料及び正孔輸送材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピロール誘導体、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、カーボン、などが挙げられる。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。
【００４５】
前記正孔注入層及び正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。
前記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。
前記無機化合物としては、例えば塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のハロゲン化金属；五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物、などが挙げられる。
前記有機化合物としては、例えば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等を有する化合物；キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレン、などが挙げられる。
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。
前記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％が好ましく、０．０５質量％〜２０質量％がより好ましく、０．１質量％〜１０質量％が更に好ましい。
【００４６】
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。
【００４７】
＜電子ブロック層＞
前記電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が陽極側に通り抜けることを防止する機能を有する層であり、通常、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として設けられる。
前記電子ブロック層を構成する化合物としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが利用できる。
【００４８】
前記電子ブロック層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記電子ブロック層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。また電子ブロック層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００４９】
＜電極＞
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極、即ち陽極と陰極とを含む。前記有機電界発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は透明であることが好ましい。通常、陽極は有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、陰極は有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよい。
前記電極としては、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
前記電極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物等が好適に挙げられる。
【００５０】
−陽極−
前記陽極を構成する材料としては、例えば、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（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）等の導電性金属酸化物；金、銀、クロム、ニッケル等の金属；これらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物；ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、又はこれらとＩＴＯとの積層物、などが挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物が好ましく、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが特に好ましい。
【００５１】
−陰極−
前記陰極を構成する材料としては、例えば、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（例えば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、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、１種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。
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土類金属が好ましく、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。
前記アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【００５２】
前記電極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば印刷方式、コー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、イオンプレー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、などが挙げられる。これらの中でも、前記電極を構成する材料との適性を考慮し、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、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って形成することができる。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形成することができる。
【００５３】
なお、前記電極を形成する際にパターニングを行う場合は、フォトリソグラフィー等による化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザー等による物理的エッチングによって行ってもよく、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って行ってもよい。
【００５４】
＜基板＞
本発明の有機電界発光素子は、基板上に設けられていることが好ましく、電極と基板とが直接接する形で設けられていてもよいし、中間層を介在する形で設けられていてもよい。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス（無アルカリガラス、ソーダライムガラス等）等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル；ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料、などが挙げられる。
【００５５】
前記基板の形状、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、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、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。基板は透明でも不透明でもよく、透明な場合は無色透明でも有色透明でもよい。
【００５６】
前記基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
前記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、例えば窒化珪素、酸化珪素等の無機物などが挙げられる。
前記透湿防止層（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。
【００５７】
＜保護層＞
有機電界発光素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
前記保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＩｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物；ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物；ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質、などが挙げられる。
【００５８】
前記保護層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法などが挙げられる。
【００５９】
−封止容器−
本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体が封止されていてもよい。更に、前記封止容器と有機電界発光素子の間の空間には、水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
前記水分吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
前記不活性液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばパラフィン類、流動パラフィン類；パーフルオロアルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤；塩素系溶剤、シリコーンオイル類、などが挙げられる。
【００６０】
−樹脂封止層−
本発明の有機電界発光素子は、大気からの酸素や水分による素子性能劣化を樹脂封止層により封止することで抑制することが好ましい。
前記樹脂封止層の樹脂素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ゴム系樹脂、エステル系樹脂、などが挙げられる。これらの中でも、水分防止機能の点からエポキシ樹脂が特に好ましい。前記エポキシ樹脂の中でも熱硬化型エポキシ樹脂、又は光硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
【００６１】
前記樹脂封止層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着又は熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法、などが挙げられる。
【００６２】
−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。
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。これらの中でも、水分防止の点からエポキシ系の接着剤が好ましく、光硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が特に好ましい。
前記封止接着剤にフィラーを添加することも好ましい。前記フィラーとしては、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機材料が好ましい。該フィラーの添加により、封止接着剤の粘度が上昇し、加工適正が向上し、及び耐湿性が向上する。
前記封止接着剤は、乾燥剤を含有してもよい。前記乾燥剤としては、例えば酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、などが挙げられる。前記乾燥剤の添加量は、前記封止接着剤に対し０．０１質量％〜２０質量％が好ましく、０．０５質量％〜１５質量％がより好ましい。前記添加量が、０．０１質量％未満であると、乾燥剤の添加効果が薄れることになり、２０質量％を超えると、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ることがある。
本発明においては、前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封止することができる。
【００６３】
図１は、本発明の有機電界発光素子の層構成の一例を示す概略図である。有機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１上に形成された陽極２（例えばＩＴＯ電極）と、正孔注入層３と、正孔輸送層４と、発光層５と、第一の電子輸送層６と、中間層７と、第二の電子輸送層８と、陰極９（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とをこの順に積層してなる層構成を有する。なお、陽極２（例えばＩＴＯ電極）と陰極９（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とは電源を介して互いに接続されている。
【００６４】
−駆動−
本発明の有機電界発光素子は、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〜１５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。
本発明の有機電界発光素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によりアクティブマトリックスへ適用することができる。薄膜トランジスタの活性層としてアモルファスシリコン、高温ポリシリコン、低温ポリシリコン、微結晶シリコン、酸化物半導体、有機半導体、カーボンナノチューブ等を適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、例えばＷＯ２００５／０８８７２６号パンフレット、特開２００６−１６５５２９号公報、米国特許出願公開２００８／０２３７５９８Ａ１明細書などに記載の薄膜トランジスタを適用することができる。
【００６５】
本発明の有機電界発光素子は、特に制限はなく、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板、ＩＴＯ層、有機層の屈折率を制御する、基板、ＩＴＯ層、有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
本発明の有機電界発光素子からの光取り出し方式は、トップエミッション方式であってもボトムエミッション方式であってもよい。
【００６６】
本発明の有機電界発光素子は、共振器構造を有してもよい。例えば、透明基板上に、屈折率の異なる複数の積層膜よりなる多層膜ミラー、透明又は半透明電極、発光層、及び金属電極を重ね合わせて有する。発光層で生じた光は多層膜ミラーと金属電極を反射板としてその間で反射を繰り返し共振する。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、２つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は、特開平９−１８０８８３号公報に記載されている。第２の態様の場合の計算式は、特開２００４−１２７７９５号公報に記載されている。
【００６７】
−用途−
本発明の有機電界発光素子は、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が、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、光通信等に好適に利用できる。
前記有機ＥＬディスプレイをフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、色の３原色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））に対応する光をそれぞれ発光する有機ＥＬ素子を基板上に配置する３色発光法、白色発光用の有機電界発光素子による白色発光をカラーフィルターを通して３原色に分ける白色法、青色発光用の有機電界発光素子による青色発光を蛍光色素層を通して赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に変換する色変換法、などが知られている。また、上記方法により得られる異なる発光色の有機電界発光素子を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、などが挙げられる。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００６９】
（比較例１）
−有機電界発光素子の作製−
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。このガラス基板上に真空蒸着法にて以下の各層を蒸着した。なお、以下の実施例及び比較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。また、以下の各層厚は水晶振動子を用いて測定した。
【００７０】
まず、ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を厚み１００ｎｍに蒸着した。
次に、陽極（ＩＴＯ）上に、正孔注入層として２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−Ｔｒｉｓ(Ｎ−(２−ｎａｐｈｔｙｌ)−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ)−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）を厚み４０ｎｍに蒸着した。
次に、正孔注入層上に、正孔輸送層としてα−ＮＰＤ(Ｂｉｓ[Ｎ−(１−ｎａｐｈｔｈｙｌ)−Ｎ−ｐｈｅｎｙ]ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ)を厚み７ｎｍに蒸着した。
次に、正孔輸送層上に、第二正孔輸送層として下記構造式で表される正孔輸送材料１を厚み３ｎｍに蒸着した。
【化４４】
次に、第二正孔輸送層上に、発光層として下記構造式で表されるホスト材料１と、該ホスト材料１に対して燐光発光材料である下記構造式で表される白金錯体１を１０質量％ドープした発光層を３０ｎｍの厚みに蒸着した。
【化４５】
【化４６】
【００７１】
次に、発光層上に、第一の電子輸送層としてＢＡｌｑ（Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ （ＩＩＩ））を厚み１０ｎｍとなるように蒸着した。
次に、第一の電子輸送層上に、第二の電子輸送層として下記構造式で表されるＢＣＰ（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）を０．２ｎｍ／秒の蒸着速度と、Ｌｉを０．１５ｎｍ／分の蒸着速度で共蒸着することにより、厚み３０ｎｍに成膜した。
【化４７】
次に、第二の電子輸送層上に、電子注入層としてＬｉＦを厚み１ｎｍとなるように蒸着した。
次に、電子注入層上に、陰極としてパタ−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厚み１００ｎｍとなるように蒸着した。
以上により作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶、及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ株式会社製）を用いて封止した。以上により、比較例１の有機電界発光素子を作製した。
【００７２】
（比較例２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＡｌｑ３（Ｔｒｉｓ(８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ)ａｌｕｍｉｎｕｍ(ＩＩＩ))を用いた以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７３】
（比較例３）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第二の電子輸送層のＢＣＰの代わりに下記構造式で表されるＢｐｈｅｎ（４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）を用いて共蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化４８】
【００７４】
（比較例４）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、第二の電子輸送層のＬｉの代わりにＣｓを用いて共蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７５】
（比較例５）
比較例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＳａｌｑ〔Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ−ｓｉｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（ＩＩＩ）〕を用いた以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７６】
（実施例１）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７７】
（実施例２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７８】
（実施例３）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み１５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００７９】
（比較例６）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間にＢＣＰを厚み２５ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８０】
（実施例４）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢｐｈｅｎを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８１】
（実施例５）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ１を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８２】
【化４９】
【００８３】
（実施例６）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ２を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化５０】
【００８４】
（実施例７）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、下記構造式で表されるＥ３を厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【化５１】
【００８５】
（実施例８）
−有機電界発光素子の作製−
実施例１において、第一の電子輸送層のＢＡｌｑの代わりにＡｌｑ３を用いた以外は、実施例１と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８６】
（実施例９）
−有機電界発光素子の作製−
比較例５において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例５と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８７】
（実施例１０）
−有機電界発光素子の作製−
比較例４において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８８】
（実施例１１）
−有機電界発光素子の作製−
比較例３において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、上記構造式で表されるＢＣＰを厚み１ｎｍとなるように蒸着した以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００８９】
（実施例１２）
−有機電界発光素子の作製−
比較例１において、中間層として第一の電子輸送層と第二の電子輸送層の間に、ＢＣＰとＢｐｈｅｎをともに０．２ｎｍ／秒の蒸着速度で共蒸着することにより、厚み１ｎｍに成膜したこと以外は、比較例４と同様にして、有機電界発光素子を作製した。
【００９０】
次に、作製した実施例１〜１２及び比較例１〜６について、以下のようにして、駆動電圧、及び外部量子効率を測定した。結果を表１に示す。
【００９１】
＜駆動電圧の測定＞
ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を発光素子に印加し発光させた。輝度（トプコン社製輝度計ＢＭ−８にて測定）が、１０００ｃｄ／ｍ２となる時の電圧を測定した。
【００９２】
＜外部量子効率の測定＞
ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は、浜松ホトニクス株式会社製スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１を用いて測定した。これらの数値をもとに、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２付近の外部量子効率を輝度換算法により算出した。
【００９３】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【表１−５】
【００９４】
表１の結果から、中間層がない比較例１に対して、各種の中間層を挿入した実施例１〜７は、いずれも比較例１より低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例２と実施例８を対比すると、第一の電子輸送層をＡｌｑにした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例５と実施例９を対比すると、第一の電子輸送層をＳＡｌｑ〔Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ−ｓｉｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（ＩＩＩ）〕にした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例３と実施例１１を対比すると、第二の電子輸送層をＢｐｈｅｎ：Ｌｉにした場合も中間層挿入により低電圧化、高効率化していることが分かった。
また、比較例４と実施例１０を比較すると、第二の電子輸送層にＬｉだけでなくＣｓを用いた場合も、中間層挿入による効果が見られることが分かった。
以上のことから、中間層の挿入により、第二の電子輸送層の金属ドーパントと第一の電子輸送層の金属錯体間の相互作用や置換反応を中間層の挿入により抑制することができ、低電圧化、高効率化が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の有機電界発光素子は、外部量子効率を低下させることなく低電圧化が可能であり、例えば表示素子、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、光通信などに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 第一の電子輸送層
７ 中間層
８ 第二の電子輸送層
９ 陰極
１０ 有機電界発光素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、
前記中間層が、金属非含有錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
第二の電子輸送層が、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種を含有する請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである請求項１から２のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
中間層における金属非含有錯体が、下記一般式（１）で表される請求項１から３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化５２】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
【請求項５】
第一の電子輸送層が金属錯体を含有し、該金属錯体が下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化５３】
【化５４】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。Ｍは、１２族〜１４族の金属を表す。Ｌは、配位子を表す。
【請求項６】
有機層が、陽極側から、発光層、第一の電子輸送層、中間層、及び第二の電子輸送層をこの順に有する請求項１から５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項１】
陽極及び陰極の間に、第一の電子輸送層、第二の電子輸送層、及び前記第一の電子輸送層と前記第二の電子輸送層の間に中間層を含む有機層を有してなり、
前記中間層が、金属非含有錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
第二の電子輸送層が、アルカリ金属及びその塩、並びにアルカリ土類金属及びその塩から選択される少なくとも１種を含有する請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
中間層の厚みが、０．５ｎｍ〜２０ｎｍである請求項１から２のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
中間層における金属非含有錯体が、下記一般式（１）で表される請求項１から３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化５２】
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、水素原子及び置換基のいずれかを表し、縮合環のどの炭素原子に置換してもよい。ｎ１は、０〜８の整数を表し、ｎ１が２以上の場合、複数のＲ１は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ１基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。
【請求項５】
第一の電子輸送層が金属錯体を含有し、該金属錯体が下記一般式(２)及び下記一般式（３）のいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化５３】
【化５４】
ただし、前記一般式（２）及び（３）中、Ｒ２は、水素原子及び置換基のいずれかを表す。ｎ２は、０〜６の整数を表し、ｎ２が２以上の場合、複数のＲ２は、互いに同一であってもよいし異なっていてもよく、また、隣接する複数のＲ２基同士で結合して、炭素環式脂肪族環、炭素環式芳香族環、又は芳香族複素環を形成していてもよい。ｎ３及びｎ４は、いずれも１〜３の整数を表す。Ｍは、１２族〜１４族の金属を表す。Ｌは、配位子を表す。
【請求項６】
有機層が、陽極側から、発光層、第一の電子輸送層、中間層、及び第二の電子輸送層をこの順に有する請求項１から５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１７１２０４（Ｐ２０１０−１７１２０４Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３８８（Ｐ２００９−１２３８８）
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【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２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]