(57)【要約】【課題】青色の発光波長の短波化及び長寿命化を図れる有機ＥＬ素子の提供。【解決手段】有機ＥＬ素子の発光層を、クリセンを含むホストと、フルオランテンを含むドーパントと、から構成した。これにより、ドーパントの電子耐性が向上する。よって、有機ＥＬ素子の青色発光波長の短波長化及び長寿命化を図ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含む１層または複数層からなる有機薄膜層が狭持された有機ＥＬ素子であって、
前記発光層は、以下の一般式（１）で表されるホストと、
以下の一般式（２）〜（５）のいずれかの構造を有する化合物から導かれるフルオランテン構造のドーパントと、からなる
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【化１】
2010245062.tif 000071
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ１２は、水素原子または置換基を表す。
ただし、Ｒ１〜Ｒ１２のうち少なくとも一つは、それぞれ独立に置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基を表す。
【化２】
2010245062.tif 000072
【化３】
2010245062.tif 000073
【化４】
2010245062.tif 000074
【化５】
2010245062.tif 000075
一般式（２）〜（５）において、Ｘ１〜Ｘ５２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルオキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数２〜３０のアミノ基、シアノ基、シリル基、水酸基、−ＣＯＯＲ１ｅ基（基中、Ｒ１ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）、−ＣＯＲ２ｅ基（基中、Ｒ２ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、または、アミノ基を表す）、−ＯＣＯＲ３ｅ基（基中、Ｒ３ｅは置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）を表し、さらに、Ｘ１〜Ｘ５２のうち、隣接する基及び各基の置換基は、互いに結合して、置換もしくは無置換の炭素環を形成していてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽極と陰極との間に有機発光層を備え、有機発光層に注入された正孔と電子との再結合によって生じる励起子（エキシトン）エネルギーから発光を得る有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）が知られている。
このような有機ＥＬ素子は、自発光型素子としての利点を活かし、発光効率、画質、消費電力さらには薄型のデザイン性に優れた発光素子として期待されている。
【０００３】
発光材料を有機ＥＬ素子のなかで利用するにあたっては、ホスト材料にドーパント材料をドーピングするドーピング法が知られている。
そして、注入されたエネルギーから効率よく励起子を生成するとともに励起子エネルギーを効率よく発光に繋げるため、ホストで生成された励起子エネルギーをドーパントに移動させ、ドーパントから発光が得られる構成が採用される。
このとき、ホストからドーパントに分子間エネルギー移動を行うためには、ホストのエネルギーギャップＥｇＨがドーパントのエネルギーギャップＥｇＤよりも大きいことが必要である。
【０００４】
しかしながら、近年、短波長化された深い青の発光色が求められるなか、このような深い青色発光ドーパントと最適なホスト材料との組合せがない。特許文献１には、エネルギーギャップの広いホスト材料と、アリールアミン系ドーパント材料を用いた青色素子が開示されているが、寿命が極端に短いという欠点があった。
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００４−７５５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、かかる問題を解決するためになされたものであり、青色の発光波長の短波化及び長寿命化を図れる有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意研究したところ、青色の発光波長の短波化を図れるエネルギーギャップが大きいドーパントとして、フルオランテンを含むものを適用できることを見出した。
そして、このようなドーパントを発光させるために、このドーパントよりもエネルギーギャップが大きいホストとして、クリセンを含むものを用いると、長寿命化を図れることを見出した。
【０００８】
ここで、エネルギーギャップとは、伝導レベルと価電子レベルとの差をいい、例えば、ベンゼン中の吸収スペクトルの吸収端から測定した値により規定することができる。
具体的には、市販の可視紫外分光光度計を用いて吸収スペクトルを測定し、その吸収スペクトルが立ち上がり始める波長から算出する。
ただし、上記の規定によらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でエネルギーギャップとして定義できる値であればよい。
【０００９】
また、アフィニティ準位Ａｆ（電子親和力）とは、材料の分子に電子を一つ与えた時に放出または吸収されるエネルギーをいい、放出の場合は正、吸収の場合は負と定義する。
アフィニティ準位Ａｆは、イオン化ポテンシャルＩｐと光学エネルギーギャップＥｇとにより次のように規定する。
Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇ
ここで、イオン化ポテンシャルＩｐは、各材料の化合物から電子を取り去ってイオン化するために要するエネルギーを意味し、例えば、本願では、紫外線光電子分光分析装置（ＡＣ−３、理研（株）計器）で測定した値を用いることができる。
ただし、上記の規定によらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でアフィニティ準位として定義できる値であればよい。
【００１０】
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【００１１】
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と陽極の間に少なくとも発光層を含む１層または複数層からなる有機薄膜層が狭持された有機ＥＬ素子であって、前記発光層は、以下の一般式（１）で表されるホストと、以下の一般式（２）〜（５）のいずれかの構造を有する化合物から導かれる一価の基であるフルオランテン構造のドーパントと、からなることを特徴とする。
【００１２】
【化１】
2010245062.tif 000002
【００１３】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ１２は、水素原子または置換基を表す。ただし、Ｒ１〜Ｒ１２のうち少なくとも一つは、それぞれ独立に置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基を表す。
【００１４】
【化２】
2010245062.tif 000003
【００１５】
【化３】
2010245062.tif 000004
【００１６】
【化４】
2010245062.tif 000005
【００１７】
【化５】
2010245062.tif 000006
【００１８】
一般式（２）〜（５）において、Ｘ１〜Ｘ５２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルオキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数２〜３０のアミノ基、シアノ基、シリル基、水酸基、−ＣＯＯＲ１ｅ基（基中、Ｒ１ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）、−ＣＯＲ２ｅ基（基中、Ｒ２ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、または、アミノ基を表す）、−ＯＣＯＲ３ｅ基（基中、Ｒ３ｅは置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）を表し、さらに、Ｘ１〜Ｘ５２のうち、隣接する基及び各基の置換基は、互いに結合して、置換もしくは無置換の炭素環を形成していてもよい。
【００１９】
このような発明によれば、発光層を構成するフルオランテンを含むものを適用するとともに、ホストとしてクリセンを含むのを適用しているので、青色発光波長の短波化を図れるとともに長寿命化を図れる有機ＥＬ素子が得られる。
【００２０】
なお、本発明では、発光層のホストのエネルギーギャップが大きくなり、イオン化ポテンシャルＩｐも大きくなっている。
すると、ホスト材料と正孔注入・輸送層との間のＩｐの差が大きくなり、発光層への正孔の注入が困難になる場合があり、十分な輝度を得るための駆動電圧が上昇するおそれがある。
このような場合、発光層に電荷注入補助剤を添加して正孔の注入障壁を緩和することが好ましい。
このような電荷注入補助剤としては正孔注入・輸送材料を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
〔有機ＥＬ素子の構成〕
まず、有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
（５）陽極／有機半導体層／発光層／陰極
（６）陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
（７）陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
（９）陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１０）陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１１）陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
（１２）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
（１３）陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
などの構造を挙げることができる。
本実施形態の有機ＥＬ素子は、少なくとも、陽極と、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、をこの順で備える。
これらの中で通常（８）の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２３】
（透光性基板）
有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等が挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
【００２４】
（陽極）
有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が適用できる。また、陽極としては、電子輸送層又は発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
このように発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率が１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００２５】
（発光層）
有機ＥＬ素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。
すなわち、
（１）注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能、
（２）輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能、
（３）発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能、
がある。
ただし、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。
発光層は、分子堆積膜であることが好ましい。
ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
さらに、発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは７〜５０ｎｍ、最も好ましくは１０〜５０ｎｍである。
５ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となる恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。
【００２６】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、発光層は、ホストと、ドーパントとを含んで構成されている。
そして、ホストの具体例としては、以下の一般式（６）〜（１１）で表される化合物が挙げられる。
【００２７】
【化６】
2010245062.tif 000007
【００２８】
一般式（６）において、Ｒ１〜Ｒ１２は、水素原子または置換基を表す。
ただし、Ｒ１〜Ｒ１２のうち少なくとも一つは、それぞれ独立に置換もしくは無置換の核炭素数６〜６０のアリール基を表す。
【００２９】
【化７】
2010245062.tif 000008
【００３０】
一般式（７）において、Ｃｈは置換もしくは無置換のクリセンを示し、Ａｒ１、Ａｒ２はそれぞれ独立に、核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基を示す。ただし、Ａｒ１≠Ａｒ２であり、Ａｒ１、Ａｒ２は、アントラセンを含まない。
【００３１】
【化８】
2010245062.tif 000009
【００３２】
一般式（８）において、Ａｒ１、Ａｒ２はそれぞれ独立に、核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基を示す。ただし、Ａｒ１≠Ａｒ２であり、Ａｒ１、Ａｒ２は、アントラセンを含まない。Ｒ１〜Ｒ１０は、水素原子または置換基を表す。
【００３３】
【化９】
2010245062.tif 000010
【００３４】
一般式（９）において、Ａｒ３が置換もしくは無置換のナフタレン、置換もしくは無置換のフェナントレンであり、Ａｒ４は核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基を示す。Ｒ１〜Ｒ１１は、水素原子または置換基を表す。ｋは１〜４の整数である。なお、ｋが２以上のときは、Ｒ１１同士は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
【化１０】
2010245062.tif 000011
【００３６】
一般式（１０）において、Ａｒ４、Ａｒ５はそれぞれ独立に、核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基を示す。ただし、Ａｒ４≠Ａｒ５であり、Ａｒ４、Ａｒ５は、アントラセンを含まない。Ｒ１〜Ｒ１２は、水素原子または置換基を表す。ｋは１〜４の整数である。なお、ｋが２以上のときは、Ｒ１１同士は同じであってもよいし、異なっていてもよい。ｌは１〜４の整数である。なお、ｌが２以上のときは、Ｒ１２同士は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３７】
【化１１】
2010245062.tif 000012
【００３８】
一般式（１１）において、Ａｒ６、Ａｒ７はそれぞれ独立に、核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基を示す。ただし、Ａｒ６≠Ａｒ７であり、Ａｒ６、Ａｒ７は、アントラセンを含まない。Ｒ２１〜Ｒ３０は、水素原子または置換基を表す。
【００３９】
ここで、一般式（７）、（８）において、Ａｒ１が置換もしくは無置換のナフタレン、置換もしくは無置換のフェナントレンである構成が好ましい。
また、一般式（８）〜（１１）において、Ｒ１〜Ｒ１０、あるいは、Ｒ２１〜Ｒ３０のうち、少なくとも一つが核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基である構成が好ましい。
さらに、一般式（１１）において、Ｒ２１〜Ｒ３０のうち少なくとも一つが核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基である場合、Ｒ２２とＲ２７がそれぞれ独立に核炭素数５〜１４の置換もしくは無置換のアリール基が単独または複数の組合せで構成される置換基である構成が好ましい。
【００４０】
また、一般式（６）〜（１１）で表される他の化合物を以下に示す。
【００４１】
【化１２】
2010245062.tif 000013
【００４２】
【化１３】
2010245062.tif 000014
【００４３】
【化１４】
2010245062.tif 000015
【００４４】
【化１５】
2010245062.tif 000016
【００４５】
【化１６】
2010245062.tif 000017
【００４６】
また、ドーパントの具体例としては、以下の一般式（１２）〜（１５）のいずれかの構造を有する化合物から導かれる一価の基であるフルオランテン構造のものが挙げられる。
【００４７】
【化１７】
2010245062.tif 000018
【００４８】
【化１８】
2010245062.tif 000019
【００４９】
【化１９】
2010245062.tif 000020
【００５０】
【化２０】
2010245062.tif 000021
【００５１】
一般式（１２）〜（１５）において、Ｘ１〜Ｘ５２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルオキシ基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜２０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素原子数２〜３０のアミノ基、シアノ基、シリル基、水酸基、−ＣＯＯＲ１ｅ基（基中、Ｒ１ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、または、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）、−ＣＯＲ２ｅ基（基中、Ｒ２ｅは水素原子、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、または、アミノ基を表す）、−ＯＣＯＲ３ｅ基（基中、Ｒ３ｅは置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基を表す）を表し、さらに、Ｘ１〜Ｘ５２のうち、隣接する基及び各基の置換基は、互いに結合して、置換もしくは無置換の炭素環を形成していてもよい。
【００５２】
そして、一般式（１２）〜（１５）のいずれかで表される他の化合物を以下に示す。
【００５３】
【化２１】
2010245062.tif 000022
【００５４】
【化２２】
2010245062.tif 000023
【００５５】
【化２３】
2010245062.tif 000024
【００５６】
【化２４】
2010245062.tif 000025
【００５７】
【化２５】
2010245062.tif 000026
【００５８】
【化２６】
2010245062.tif 000027
【００５９】
【化２７】
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【００６０】
【化２８】
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【００６１】
【化２９】
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【００６２】
【化３０】
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【００６３】
【化３１】
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【００６４】
【化３２】
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【００６５】
【化３３】
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【００６６】
【化３４】
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【００６７】
【化３５】
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【００６８】
【化３６】
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【００６９】
【化３７】
2010245062.tif 000038
【００７０】
【化３８】
2010245062.tif 000039
【００７１】
なお、ドーパント材料としては、上記フルオランテン誘導体が好ましいところ、さらには、このフルオランテン誘導体において置換にアミンを含まないことが好ましい。
アミンを分子構造中に含むと、発光層への成功注入性が向上するメリットもあるが、アミンを分子構造中に含有した場合には電子に対する耐性が弱くなるおそれがある。
短波長化された発光を得るためにホストをクリセン誘導体としてホストのエネルギーギャップを大きくしているために、電子輸送層とホストとのアフィニティ準位の差が大きくなっており、電子輸送層から発光層に電子注入を行うと、ホストのみならずドーパントの方にも電子が直接に注入されやすい構成となっている。
そのため、ドーパントの電子耐性が弱いと、結果として寿命の短い素子になってしまう恐れがある。
この点、ドーパントの置換基にアミンを含有しないものとすれば、元来のフルオランテンの安定性により、発光波長が短く、安定した長寿命の素子とできる。
【００７２】
（正孔注入・輸送層（正孔輸送帯域））
正孔注入・輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入・輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ/ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−４ｃｍ２/Ｖｓであれば好ましい。
【００７３】
このような正孔注入層又は正孔輸送層の形成材料としては、具体的には、例えばトリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
正孔注入層又は正孔輸送層の材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物およびスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、芳香族第三級アミン化合物を用いることもできる。また米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４"−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン等を挙げることができる。また、特許公報第３６１４４０５号、３５７１９７７号または米国特許４，７８０，５３６に記載されているヘキサアザトリフェニレン誘導体等も正孔注入性の材料として好適に用いることができる。さらに、発光層の材料として示した前述の芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用することができる。
この正孔注入層又は正孔輸送層は、上述した材料の１種または２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、正孔注入層又は正孔輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入層又は正孔輸送層を積層したものであってもよい。正孔注入層又は正孔輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００７４】
（有機半導体層）
有機半導体層は、発光層への正孔注入または電子注入を助ける層であって、１０-10 Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に記載の含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。有機半導体層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１０〜１，０００ｎｍである。
【００７５】
（電子注入・輸送層（電子輸送帯域））
陰極と発光層の間に、第二の有機層として、電子注入層又は電子輸送層等を設けることができる。電子注入層又は電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。電子注入層又は電子輸送層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、含窒素複素環誘導体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。そして、オキサジアゾール誘導体としては、下記一般式で表される電子伝達化合物が挙げられる。
【００７６】
【化３９】
2010245062.tif 000040
【００７７】
式中、Ａｒ１７、Ａｒ１８、Ａｒ１９、Ａｒ２１、Ａｒ２２及びＡｒ２５は、それぞれ置換基を有する若しくは有しないアリール基を示し、Ａｒ１７とＡｒ１８、Ａｒ１９とＡｒ２１、Ａｒ２２とＡｒ２５は、たがいに同一でも異なっていてもよい。Ａｒ２０、Ａｒ２３及びＡｒ２４は、それぞれ置換基を有する若しくは有しないアリーレン基を示し、Ａｒ２３とＡｒ２４は、たがいに同一でも異なっていてもよい。
【００７８】
上記式におけるアリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基などが挙げられる。また、アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基またはシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性の良好なものが好ましく用いられる。そして、これら電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【００７９】
【化４０】
2010245062.tif 000041
【００８０】
含窒素複素環誘導体としては、以下の一般式を有する有機化合物から成る金属錯体でない含窒素化合物が挙げられる。
【００８１】
【化４１】
2010245062.tif 000042
【００８２】
式中、Ｘは炭素原子もしくは窒素原子を表す。Ｚ１ならびにＺ２は、それぞれ独立に含窒素ヘテロ環を形成可能な原子群を表す。
【００８３】
【化４２】
2010245062.tif 000043
【００８４】
好ましくは、５員環もしくは６員環からなる含窒素芳香多環族を有し、窒素原子複数個の場合は隣接しない結合位に有する骨格を有する有機化合物。さらには、このような複数窒素原子を有する含窒素芳香多環族の場合は、上記（１０１）と（１０２）もしくは（１０１）と（１０３）を組み合わせた骨格を有する含窒素芳香多環有機化合物。
【００８５】
含窒素有機化合物の含窒素基（ＨＡｒ）が、以下の一般式で表される含窒素複素環基から選択される含窒素複素環誘導体。
【００８６】
【化４３】
2010245062.tif 000044
【００８７】
式中、Ｒは、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数３〜４０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一又は異なっていてもよい。
【００８８】
さらに、好ましい具体的な化合物として、下記一般式で表される含窒素複素環誘導体。
【００８９】
【化４４】
2010245062.tif 000045
【００９０】
式中、ＨＡｒは、置換基を有していても良い炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、Ｌは単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜４０のアリーレン基又は置換基を有していてもよい炭素数３〜４０のヘテロアリーレン基であり、Ａｒ１は置換基を有していても良い炭素数６〜４０の２価の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２は置換基を有していても良い炭素数６〜４０のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数３〜４０のヘテロアリール基である。
【００９１】
また、ＨＡｒが、以下からなる群から選択される含窒素複素環誘導体。
【００９２】
【化４５】
2010245062.tif 000046
【００９３】
Ｌが、以下からなる群から選択される含窒素複素環誘導体。
【００９４】
【化４６】
2010245062.tif 000047
【００９５】
Ａｒ２が、以下からなる群から選択される含窒素複素環誘導体。
【００９６】
【化４７】
2010245062.tif 000048
【００９７】
Ａｒ１が、以下で表されるアリールアントラニル基を有する含窒素複素環誘導体。
【００９８】
【化４８】
2010245062.tif 000049
【００９９】
式中、Ｒ１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数６〜４０のアリールオキシ基、置換基を有していてもよい炭素数６〜４０のアリール基又は炭素数３〜４０のヘテロアリール基であり、Ａｒ３は、置換基を有していてもよい炭素数６〜４０のアリール基又は炭素数３〜４０のヘテロアリール基である。
【０１００】
Ａｒ１において、Ｒ１〜Ｒ８が、いずれも水素原子である含窒素複素環誘導体。
【０１０１】
下記式で示される含窒素複素環誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。
【０１０２】
【化４９】
2010245062.tif 000050
【０１０３】
式中、Ａ１〜Ａ３は、窒素原子または炭素原子であり、Ｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０から５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のＲ基同士で互いに結合して、置換または未置換の炭素環式脂肪族環、あるいは、置換または未置換の炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ａｒ１は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。ただし、Ａｒ１、Ａｒ２のいずれか一方は置換基を有していてもよい炭素数１０〜６０の縮合環基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環基である。
Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の縮合環、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環または置換基を有していてもよいフルオレニレン基である。
【０１０４】
【化５０】
2010245062.tif 000051
【０１０５】
式中、ＨＡｒは、置換基を有していても良い炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、Ｌ１は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、Ａｒ１は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。
【０１０６】
また、次のシラシクロペンタジエン誘導体も電子注入（輸送）材に好適である。
【０１０７】
【化５１】
2010245062.tif 000052
【０１０８】
式中、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＸとＹが結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造である。
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。
但し、Ｒ１及びＲ４がフェニル基の場合、Ｘ及びＹは、アルキル基及びフェニル基ではなく、Ｒ１及びＲ４がチエニル基の場合、Ｘ及びＹは、一価炭化水素基を、Ｒ２及びＲ３は、アルキル基、アリール基、アルケニル基又はＲ２とＲ３が結合して環を形成する脂肪族基を同時に満たさない構造であり、Ｒ１及びＲ４がシリル基の場合、Ｒ２、Ｒ３、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、炭素数１から６の一価炭化水素基又は水素原子でなく、Ｒ１及びＲ２でベンゼン環が縮合した構造の場合、ＸおよびＹは、アルキル基及びフェニル基ではない。
【０１０９】
次式で表されるボラン誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。
【０１１０】
【化５２】
2010245062.tif 000053
【０１１１】
式中、Ｒ１〜Ｒ８およびＺ２は、それぞれ独立に、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示し、Ｘ、ＹおよびＺ１は、それぞれ独立に、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示し、Ｚ１とＺ２の置換基は相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｎは１〜３の整数を示し、ｎが２以上の場合、Ｚ１同士Ｚ２同士は異なってもよい。
但し、ｎが１、Ｘ、ＹおよびＲ２がメチル基であって、Ｒ８が水素原子または置換ボリル基の場合、および、ｎが３でＺ１がメチル基の場合を含まない。
【０１１２】
また、次式で示されるガリウム錯体も電子注入（輸送）材に好適である。
【０１１３】
【化５３】
2010245062.tif 000054
【０１１４】
式中、Ｑ１およびＱ２は、それぞれ独立に、下記式で示される配位子を表し、Ｌは、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、−ＯＲ１（Ｒ１は、水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基である。）、または―Ｏ―Ｇａ−Ｑ３（Ｑ４）（Ｑ３およびＱ４は、Ｑ１およびＱ２と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。
【０１１５】
式中、Ｑ１〜Ｑ４は次式で表される残基で、８−ヒドロキシキノリン、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン等のキノリン残基があるが、これらに限られるものではない。
【０１１６】
【化５４】
2010245062.tif 000055
【０１１７】
環Ａ１およびＡ２は、互いに結合した置換もしくは未置換のアリール環もしくは複素環構造である。
【０１１８】
上記金属錯体はｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
【０１１９】
ここで、上記式の配位子を形成する環Ａ１およびＡ２の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは未置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換もしくは未置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換もしくは未置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは未置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは未置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは未置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノまたはジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビスアセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環もしくは複素環を形成しても良い。
【０１２０】
この他、特開平９−３４４８記載の以下のもので、前記素子構成条件を満たす有機化合物が挙げられる。
【０１２１】
【化５５】
2010245062.tif 000056
【０１２２】
式中、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは未置換の脂肪族基、置換もしくは未置換の脂肪族式環基、置換もしくは未置換の炭素環式芳香族環基、置換もしくは未置換の複素環基を表し、Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子もしくはジシアノメチレン基を表す。
【０１２３】
特開２０００−１７３７７４記載の以下のもので、前記素子構成条件を満たす有機化合物が挙げられる。
【０１２４】
【化５６】
2010245062.tif 000057
【０１２５】
但し、上記一般式において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は互いに同一の又は異なる基であって、下記一般式で表わされるアリール基である。
【０１２６】
【化５７】
2010245062.tif 000058
【０１２７】
但し、上記一般式において、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は互いに同一の又は異なる基であって、水素原子、或いはそれらの少なくとも１つが飽和または不飽和アルコキシル基、アルキル基、アミノ基又はアルキルアミノ基である。
【０１２８】
さらに、該含窒素複素環基もしくは含窒素複素環誘導体を含む高分子化合物であってもよい。
【０１２９】
電子注入層又は電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１〜１００ｎｍである。
【０１３０】
陽極に最も近い有機層である第一発光層又は第一の有機層が、酸化剤を含有していることが好ましい。第一発光層又は第一の有機層に含有される好ましい酸化剤は、電子吸引性又は電子アクセプターである。好ましくはルイス酸、各種キノン誘導体、ジシアノキノジメタン誘導体、芳香族アミンとルイス酸で形成された塩類である。特に好ましいルイス酸は、塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等である。
陰極に最も近い有機層である発光層又は第二の有機層が、還元剤を含有していることが好ましい。好ましい還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に好ましいアルカリ金属はＣｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋである。
【０１３１】
有機ＥＬ素子の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。したがって、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【０１３２】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｌｉ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、およびＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、ＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【０１３３】
陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けても良い。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも１つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＳｅおよびＮａ２Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、およびＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌおよびＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２およびＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、ＳｂおよびＺｎの少なくとも１つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等の１種単独または２種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶または非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【０１３４】
（陰極）
陰極としては、電子注入・輸送層又は発光層に電子を注入するため、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム・カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【０１３５】
（絶縁層）
有機ＥＬ素子は超薄膜に電界を印加するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
絶縁層に用いられる材料としては例えば酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。
これらの混合物や積層物を用いてもよい。
【０１３６】
〔有機ＥＬ素子の製造方法〕
次に、有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。
【０１３７】
以上例示した材料及び形成方法により陽極、発光層、必要に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機ＥＬ素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。
【０１３８】
以下、透光性基板上に陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極が順次設けられた構成の有機ＥＬ素子の作製例を記載する。
【０１３９】
まず適当な透光性基板上に陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極を作製する。
次にこの陽極上に正孔注入層を設ける。
正孔注入層の形成は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができる。膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
【０１４０】
次に、正孔注入層上に設ける発光層の形成は、所望の有機発光材料を用いて真空蒸着法に代表されるドライプロセスや、スピンコート法、キャスト法等のウエットプロセスにより有機発光材料を薄膜化することにより形成できる。
【０１４１】
次に、この発光層上に電子注入層を設ける。
真空蒸着法により形成することが例として挙げられる。
【０１４２】
最後に陰極を積層して有機ＥＬ素子を得ることができる。
陰極は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。
しかし下地の有機物層を製膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。
【０１４３】
有機ＥＬ素子の各層の形成方法は特に限定されない。
従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができ、すなわち、有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
有機ＥＬ素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
なお、有機ＥＬ素子に直流電圧を印加する場合、陽極を＋、陰極を−の極性にして、５〜４０Ｖの電圧を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れず、発光は全く生じない。さらに交流電圧を印加した場合には陽極が＋、陰極が−の極性になった時のみ均一な発光が観測される。印加する交流の波形は任意でよい。
【０１４４】
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。
【０１４５】
〔試料の構成〕
まず、試料の構成について説明する。
【０１４６】
（実施例１）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚７５ｎｍの下記化合物Ａ−１を成膜した。
さらに、このＡ−１膜上に膜厚４０ｎｍで下記化合物Ｈ−１と下記化合物Ｄ−１を４０：２の膜厚比で成膜し青色系発光層とした。化合物Ｈ−１はホスト、Ｄ−１はドーパントとして機能する。
この膜上に電子輸送層として膜厚２０ｎｍで下記構造のＥＴ−１を蒸着により成膜した。この後、ＬｉＦを膜厚１ｎｍで成膜した。このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを１５０ｎｍ蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を形成した。
【０１４７】
【化５８】
2010245062.tif 000059
【０１４８】
（実施例２）
実施例１において、Ｄ−１の代わりに下記構造のＤ−２を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１４９】
【化５９】
2010245062.tif 000060
【０１５０】
（実施例３）
実施例１において、Ｄ−１の代わりに下記構造のＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１５１】
【化６０】
2010245062.tif 000061
【０１５２】
（実施例４）
実施例１において、Ｄ−１の代わりに下記構造のＤ−４を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１５３】
【化６１】
2010245062.tif 000062
【０１５４】
（実施例５）
実施例１において、Ｈ−１の代わりに下記構造のＨ−２を、Ｄ−１の代わりにＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１５５】
【化６２】
2010245062.tif 000063
【０１５６】
（実施例６）
実施例１において、Ｈ−１の代わりに下記構造のＨ−３を、Ｄ−１の代わりにＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１５７】
【化６３】
2010245062.tif 000064
【０１５８】
（実施例７）
実施例１において、Ｈ−１の代わりに下記構造のＨ−４を、Ｄ−１の代わりにＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１５９】
【化６４】
2010245062.tif 000065
【０１６０】
（実施例８）
実施例１において、Ｈ−１の代わりに下記構造のＨ−５を、Ｄ−１の代わりにＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１６１】
【化６５】
2010245062.tif 000066
【０１６２】
（実施例９）
実施例１において、Ｈ−１の代わりに下記構造のＨ−６を、Ｄ−１の代わりにＤ−３を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１６３】
【化６６】
2010245062.tif 000067
【０１６４】
（比較例１）
実施例１において、Ｄ−１の代わりに下記構造の化合物（Ａ）を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１６５】
【化６７】
2010245062.tif 000068
【０１６６】
（比較例２）
実施例１において、Ｄ−１の代わりに下記構造の化合物（Ｂ）を用いて同様の方法で有機ＥＬ素子を作成した。
【０１６７】
【化６８】
2010245062.tif 000069
【０１６８】
〔評価方法〕
次に、評価方法について説明する。
【０１６９】
上述した実施例１〜９、比較例１〜２の有機ＥＬ素子について、電流密度１０ｍＡ/ｃｍ２駆動時の素子性能である外部量子収率、発光波長、及び、初期輝度３００ｃｄ/ｍ２における半減寿命を測定した。これらの結果を、表１に示す。
【０１７０】
【表１】
2010245062.tif 000070
【０１７１】
〔評価結果〕
表１に示すように、外部量子収率について、実施例１〜９は、比較例１〜２よりも大きくなることが確認できた。
また、発光波長について、実施例１〜９は、比較例１〜２よりも短い波長になることが確認できた。
さらに、寿命について、実施例１〜９は、比較例１〜２よりも７倍以上長くなることが確認できた。
つまり、本発明の構成の発光層を用いることにより、青色の発光波長の短波化及び長寿命化を図れる有機ＥＬ素子を得ることができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、表示装置などに用いる有機ＥＬ素子に使用できる。