(57)【要約】    【課題】駆動電圧を悪化させることなく、耐久寿命が向上する有機薄膜発光素子を提供すること。    【解決手段】基板上に形成された第一電極上に、少なくとも発光層および電子輸送層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機電界発光装置であって、前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される有機化合物と有機金属錯体とを含むことを特徴とする発光素子。【化１】2010027761.tif 000021（ここでＡは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Ｂは直接結合、あるいは二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したｎ価の残基である。ｎは２以上の自然数である。）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された第一電極上に、少なくとも発光層および電子輸送層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機電界発光装置であって、前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される有機化合物と有機金属錯体とを含むことを特徴とする発光素子。
【化１】
2010027761.tif 000020
（ここでＡは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Ｂは直接結合、あるいは二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したｎ価の残基である。ｎは２以上の自然数である。）
【請求項２】
上記一般式（１）中のＡが置換もしくは無置換の１，１０−フェナントロリン骨格を有する基であることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
有機金属錯体がアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する化合物であることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子。
【請求項４】
有機金属錯体がリチウムを含有する化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらが有機薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（非特許文献１参照）。
【０００４】
また、有機薄膜発光素子は、発光層に種々の蛍光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。三原色の発光材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。
【０００５】
有機薄膜発光素子は、発光効率の向上や耐久性の向上を満たす必要がある。発光効率を向上させるために陰極からの反射光との干渉効果を利用する方法があるが、その最適条件では薄膜層が厚膜化するため駆動電圧が上昇してしまう。駆動電圧が上昇すると所望の輝度を出力するための消費電力量が多くなるという問題がある。一方、耐久性向上のためにはガラス転移点が高い化合物を用いるのが好ましいが、一般にガラス転移点の高い化合物は立体的に嵩高い構造になっているものが多く、分子軌道の重なりが小さく、電荷の移動度は小さくなり、結果的に駆動電圧が上昇してしまう。また異物混入によるリークや連続駆動に対する耐久性を高めるために、薄膜層の膜厚を厚くすると、それに伴って駆動電圧が上昇してしまう。
【０００６】
このような課題に対し駆動電圧を下げる工夫としては、電子輸送層にアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属などの金属や、これらの金属塩または金属酸化物をドープする手法や（特許文献１〜２参照）、電子輸送層にリチウムキノリノール錯体などの有機金属錯体をドープする手法（非特許文献２、特許文献３参照）が提案されている。
【非特許文献１】“Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ”，（米国），１９８７年，５１巻，１２号，ｐ．９１３−９１５
【非特許文献２】“Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｄ：Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ”，（米国）２００７年、４０巻、ｐ．６５３５−６５４０
【特許文献１】特開平１０−２７０１７１号公報
【特許文献２】特開平１０−２７０１７２号公報
【特許文献３】特開２００４−３１９４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２または非特許文献２のような技術を用いた場合は、駆動電圧を低下させ、発光効率が向上する効果はみられるものの、素子耐久寿命の面で十分な効果が得られていなかった。また特許文献３の技術を用いた場合は、耐久寿命の改善も見られるものの、その効果は十分でなく、さらなる改善の余地が残されていた。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、駆動電圧を悪化させることなく、耐久寿命が向上する有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成せんとするものであり、基板上に形成された第一電極上に、少なくとも発光層および電子輸送層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機電界発光装置であって、前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される有機化合物と有機金属錯体とを含むことを特徴とする発光素子である。
【００１０】
【化１】
2010027761.tif 000002
【００１１】
（ここでＡは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Ｂは直接結合、あるいは二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したｎ価の残基である。ｎは２以上の自然数である。）
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、駆動電圧が悪化せず発光効率に優れ、耐久寿命が向上した有機電界発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の発光素子の実施の形態について詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極の間に介在する薄膜層とで基本的に構成されている。薄膜層には少なくとも発光層および電子輸送層が含まれる。
【００１４】
このような薄膜層の構成例としては、１）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、２）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、または４）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などの積層構成が挙げられる。発光層と電子輸送層の間には、さらに正孔阻止層が含まれても良い。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。
【００１５】
本発明における電子輸送層は、下記一般式（１）で表される化合物を含有する。
【００１６】
【化２】
2010027761.tif 000003
【００１７】
ここでＡは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Ｂは単結合、あるいは複数のフェナントロリン骨格、またはベンゾキノリン骨格を連結する連結基である。具体的には、二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のｎ価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したｎ価の残基である。ｎは２以上の自然数である。
【００１８】
Ａは置換基を有していてもいなくてもよいが、置換基を有している場合の置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、アミノ基、シリル基等がある。
【００１９】
これらの置換基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常、１〜２０の範囲である。
【００２０】
また、シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３〜２０の範囲である。
【００２１】
また、複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環からなる基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２２】
また、アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２３】
また、シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。
【００２４】
また、アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜２０の範囲である。
【００２５】
また、アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１〜２０の範囲である。
【００２６】
また、アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。
【００２７】
また、アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００２８】
また、アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。
【００２９】
また、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、無置換でも置換されていてもかまわない。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００３０】
また、ヘテロアリール基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリニル基などの炭素以外の原子を環内に有する芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２〜３０の範囲である。
【００３１】
アミノ基とは、無置換でも置換されていてもよく、置換基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されていてもかまわない。
【００３２】
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３〜２０の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１〜６の範囲である。これらのうち、熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。
【００３３】
Ｂのうちのｎ価の芳香族炭化水素残基とはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ビフェニル、ターフェニル、フルオレン、スピロフルオレン等の芳香族炭化水素からｎ個の水素原子を除いた残りの部分であり、これらは置換基を有していてもいなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Ａの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。
【００３４】
Ｂのうちのｎ価の芳香族複素環残基とは、例えばピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、フェナントロリン、フェナジン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン等の炭素以外の原子を環内に有する芳香族化合物からｎ個の水素原子を除いた残りの部分である。これらも置換基を有していても、いなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Ａの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。
【００３５】
Ｂのうち、例えば芳香族炭化水素と、芳香族複素環を混合したｎ価の残基とは、例えば、２，６−ジフェニルピリジン、２，５−ジフェニルチオフェン、２，４，６−トリフェニルトリアジン等の芳香族炭化水素と芳香族複素環の混合された化合物からｎ個の水素原子を除いた残りの部分である。これらもそれぞれの環は置換基を有していてもいなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Ａの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。
【００３６】
Ｂの例として特に限定されるものではないが、具体的には以下のようなものが挙げられる。
【００３７】
【化３】
2010027761.tif 000004
【００３８】
【化４】
2010027761.tif 000005
【００３９】
一般式（１）で表される化合物は、本発明において電子輸送材料として機能する。一般に、電子輸送材料としては、陰極から電子が効率良く注入され、また発光層に効率良く電子を輸送するもの、すなわち電子親和力が大きく、かつ電子移動度が大きいものが望ましい。さらに薄膜安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。低分子量の化合物は結晶化するなどして膜質が劣化しやすいため、安定な膜質を保つ分子量４００以上の化合物が好ましい。
【００４０】
一般式（１）で表される有機化合物は、このような条件を満たす化合物であり、フェナントロリンまたはベンゾキノリン骨格を含有するため大きな電子親和力を持ち、陰極からの電子注入性の優れた材料である。また多量体構造となっており、適度に嵩高い立体構造をとっているため、結晶化が抑制され、すぐれた薄膜安定性を有している。
【００４１】
一般式（１）中のＡはフェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格のいずれを有していてもよいが、より大きな電子親和力を持つ、あるいはより大きなイオン化ポテンシャルを有する置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格を有していることが好ましい。中でも、金属原子と二座の配位錯体を形成しやすいといった観点より、１，１０−フェナントロリン骨格であることが特に好ましい。
【００４２】
一般式（１）で表される有機化合物として、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００４３】
【化５】
2010027761.tif 000006
【００４４】
【化６】
2010027761.tif 000007
【００４５】
【化７】
2010027761.tif 000008
【００４６】
【化８】
2010027761.tif 000009
【００４７】
【化９】
2010027761.tif 000010
【００４８】
【化１０】
2010027761.tif 000011
【００４９】
【化１１】
2010027761.tif 000012
【００５０】
【化１２】
2010027761.tif 000013
【００５１】
なお、本発明における電子輸送層には、一般式（１）で表される有機化合物以外にも、電子輸送性を有する有機化合物が含まれていてもよい。このような有機化合物としては、例えばシロール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などが挙げられる。これらは、同一層に含まれていても良いし、電子輸送層を複数層とし、異なる層に別々に含まれていてもよい。
【００５２】
また、本発明における電子輸送層は、一般式（１）で表される有機化合物とともに有機金属錯体を有する。一般式（１）で表される有機化合物と有機金属錯体を含有することで、さらに薄膜安定性が向上する。通常、不純物ドープされた有機薄膜の電荷移動度は、不純物が電荷トラップとなり、有機薄膜本来の電荷移動度が損なわれ、結果的に駆動電圧の上昇をもたらすことになるのが一般的である。しかし本発明に用いられる有機化合物と有機金属錯体の組合せにおいては、ドープされた有機金属錯体に含有される金属原子と、一般式（１）で表される有機化合物が電荷移動錯体を形成し、薄膜の電気伝導度が向上する（ｎ−ドープ効果）。したがって、素子の駆動電圧を損なうことなく発光させることができる。その結果、素子のキャリアバランスも乱れることがなく、発光効率の低下も生じない。
【００５３】
また、一般式（１）で表される有機化合物はフェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有しているが、このような骨格を複数有する化合物と有機金属錯体を組み合わせることで、素子をより低電圧で駆動でき、また、素子の耐久寿命も向上させることができる。一方、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を１つだけ有する化合物と有機金属錯体を組み合わせた場合には、そのような効果は不十分である。その詳細なメカニズムは不明であるが、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を複数有する化合物と有機金属錯体の組み合わせにおいては、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を１つだけ有する化合物と有機金属錯体を組み合わせた場合に比べ、ｎ−ドープ効果がより強まっているからではないかと考えられる。
【００５４】
さらに、有機金属錯体は一般的にイオン化ポテンシャル（AC−２（理研計器（株）製）などの大気下光電子分光装置で測定した値）が一般式（１）で表される有機化合物よりも小さいものが多い。そのような有機金属錯体を用いた場合には、発光層で再結合せずに、電子輸送層へ侵入してくる正孔を優先的にトラップし、一般式（１）で表される有機化合物の劣化を防ぐ効果があると考えられ、結果的に素子耐久寿命が向上する。以上から、本発明に用いる有機金属錯体は一般式（１）で表される有機化合物よりイオン化ポテンシャルが小さいものであることが好ましい。また、その錯体自身が電子輸送性を有するものが好ましい。このような有機金属錯体としてはポルフィリン金属錯体、フタロシアニン金属錯体、ナフタロシアニン金属錯体、有機ユーロピウム錯体のような希土類金属錯体、有機イリジウム錯体、有機白金錯体のような重遷移金属錯体、またテルビウム、ニッケル、マグネシウム、リチウム、カルシウムなどのアセチルアセトナート錯体、さらにそれ自体電子輸送層として機能しトリス（８−キノリノラト）アルミニウムに代表される金属キレート化オキシノイド化合物等があげられる。またこれらの有機金属錯体は複核錯体でもよい。
【００５５】
有機金属錯体の中心金属は仕事関数が小さくｎ−ドープ効果が期待できるアルカリ金属またはアルカリ土類金属であることが好ましい。アルカリ金属単体、アルカリ土類金属単体は大気中の水分と激しく反応してしまうため、取り扱いに難があるが、このような金属でも有機配位子と錯体を形成すれば大気中でも安定であり、取り扱いが容易という利点がある。さらに金属単体がドープされた電子輸送層が発光層に直接接していると発光に関与する励起子が金属原子により失活し、発光効率が低下するという問題がある。しかし、有機金属錯体がドープされた電子輸送層が発光層に直接接していてもそのような問題は起こらない。
【００５６】
さらに原料が安価で合成しやすく、また蒸着時の熱安定性という観点では中心金属はリチウムであることがより好ましい。
【００５７】
上記のような有機金属錯体としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００５８】
【化１３】
2010027761.tif 000014
【００５９】
【化１４】
2010027761.tif 000015
【００６０】
有機金属錯体の電子輸送層中の含有量は用いる電子輸送材料の種類やその膜厚によっても異なるが、電子輸送層に含まれる化合物の全量に対して通常０．１重量％以上８０重量％以下が好ましい。より好ましくは１０重量％以上、さらに好ましくは２０重量％以上であり、また、より好ましくは５０重量％以下である。８０重量％より濃くすると駆動電圧の上昇がみられる場合がある。また有機金属錯体は電子輸送層全領域に均一に含有されていてもよいが、濃度勾配をつけて含有されていてもよい。この場合、例えば電子輸送層のうち発光層側には高濃度で、電極側には低濃度で含有される態様が好ましい。さらには、例えば発光層と接する電子輸送層界面に部分的に含有されていても耐久寿命改善が期待できる。この場合、有機金属錯体の含有される領域は、発光層と電子輸送層の界面から、電子輸送層の膜厚の５０％までの領域であることが好ましい。この場合にも、発光層側により高濃度で含有されるように濃度勾配がついていてもよい。
【００６１】
また、有機金属錯体が電子輸送層の発光層と接する界面部分に部分的に含有されている場合には、電子輸送層の残りの部分にさらに他の材料が含まれていても良い。ここで含まれる材料としては、前記有機金属錯体とは異なる種類の有機金属錯体であるほか、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属またはこれらの金属塩もしくは金属酸化物等が挙げられる。
【００６２】
さらに、電子輸送層が複数層からなる場合には、有機金属錯体は一般式（１）で表される有機化合物が含まれる層にのみ含まれていても良いし、一般式（１）で表される有機化合物が含まれない層にも含まれていてもよい。
【００６３】
また、通常、陰極から電子輸送層に円滑に電子を注入するために、電子輸送層と陰極の間にはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アルカリ金属錯体、有機アルカリ土類金属錯体等の電子注入層を薄く挿入する、または電子輸送材料にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属塩、アルカリ土類金塩等をドープした電子注入層を設けるのが一般的である。しかし、本発明においては、上記のような有機金属錯体が含まれる電子輸送層が陰極に直接接していればこの層が電子注入層としても機能する。そのため、電子輸送層と陰極との間に電子注入層を挿入しなくても十分低電圧駆動させることができる。もちろん、電子注入層をさらに備えていても何ら問題はない。
【００６４】
第一電極と第二電極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明または半透明であることが望ましい。通常、基板上に形成される第一電極を透明電極とし、これを陽極、第二電極を陰極とする。
【００６５】
第一電極に用いる材料は、光を取り出すために透明または半透明であれば、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、２０Ω／□以下の低抵抗の基板を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【００６６】
ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用できる。
【００６７】
第二電極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる物質であれば特に限定されない。一般的には白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層などが好ましい。特に主成分としてはアルミニウム、銀、マグネシウムが電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの面から好ましい。
【００６８】
薄膜層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法などが挙げられ、特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。
【００６９】
正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率良く輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率良く輸送することが望ましい。そのためには適切なイオン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、特に限定されるものではないが、ＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、α−ＮＰＤなどのトリフェニルアミン誘導体、ビスカルバゾリル誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの既知の正孔輸送材料を使用できる。これらの正孔輸送材料は単独でも用いられるが、異なる正孔輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。
【００７０】
発光層に用いられる発光材料はホスト材料のみでも、ホスト材料とゲスト材料の組み合わせでも、いずれであってもよい。また、ゲスト材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ゲスト材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。
【００７１】
発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。
【００７２】
ホスト材料とドーパント材料を組み合わせて用いる場合、これらの材料は特に限定されるものではなく、公知の材料を用いることができる。具体的には、ホスト材料としてはフルオレン誘導体、スピロフルオレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等の縮合多環芳香族誘導体、スチリルアリーレン誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、カルバゾール誘導体等が使用できる。また、ドーパント材料としてはペリレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、アリールアミン誘導体、アゾール誘導体、ベンゾアゾール誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン６６０、ＤＣＭ１、ペリノン、クマリン誘導体、ピロメテン（ジアザインダセン）誘導体、シアニン色素などがそのまま使用できる。また最近活発に検討されているリン光発光を有する有機イリジウム錯体、有機白金錯体等も用いることができる。これらは、例えば特開２０００−７６０４号公報、特開２０００−５３６７６号公報、特開２０００−１９１５６０号公報、特開２００１−２８４０５０号公報、特開２００１−３３５５１６号公報、国際公開ＷＯ２００４／０１８５８７号パンフレット、特開平５−１７７６５号公報、国際公開ＷＯ２００２／０２０４５９号パンフレット、国際公開ＷＯ２００４／０８３１６２号パンフレット、国際公開ＷＯ２００４／０４４０８８号パンフレット、特開２００７−２３０９６０号公報、特開２００６−３８９３０号公報、特開２００７−７７１８５号公報、特開２００７−６３５０１号公報等に開示されている材料であるが、これらに限られず公知のものが使用できる。
【００７３】
ホスト材料と、ドーパント材料の組み合わせとしては、ドーパント材料のＬＵＭＯ（最低空軌道）のエネルギーレベルが、ホスト材料のそれよりも同じかもしくは小さくなる、すなわちドーパントがホスト上を移動している電子をトラップしやすい組み合わせのほうが、耐久寿命向上の効果が大きく現れるため好ましい。
【００７４】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子である。ここに電気エネルギーとは主に直流電流を指すが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるようにするべきである。
【００７５】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【００７６】
本発明におけるマトリクスとは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００７７】
本発明におけるセグメント方式（タイプ）とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００７８】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本発明における発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００８０】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、銅フタロシアニンを１０ｎｍ、正孔輸送材料として、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを５０ｎｍ蒸着した。次に、発光材料に、ホスト材料として化合物（Ｈ−１）を、ドーパント材料として化合物（Ｄ−１）をドープ濃度が２重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、有機化合物（Ｅ−１）とリチウムキノリノール錯体（ＬｉＱ）を重量比４：１で混合した層を、電子輸送層として２０ｎｍの厚さに積層した。次に電子注入層としてＬｉＱを０．５ｎｍ積層した。
【００８１】
次に、マグネシウムと銀を重量比９：１で１００ｎｍ共蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．０Ｖ、外部量子効率（Ｅ．Ｑ．Ｅ．）４．３％、発光ピーク波長４５３ｎｍの高効率青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、直流電流で連続駆動したところ、輝度が２０％減衰する時間は３０時間であった。
【００８２】
実施例２〜７
電子輸送層として表１に記載した条件を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表１に示した。
【００８３】
比較例１
電子輸送層に化合物（Ｅ−５）を用い、（Ｅ−５）とＬｉＱの重量比を２：１になるように共蒸着した電子輸送層を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧６．０Ｖ、外部量子効率３．１％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、直流電流で連続駆動したところ、輝度が２０％減衰する時間は１２時間であった。
【００８４】
比較例２〜６
電子輸送層として表１に記載した条件を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各比較例の結果は表１に示した。
【００８５】
実施例８〜１４
電子輸送層として表２に記載した条件を用い、電子注入層であるＬｉＱ層を積層しなかったこと以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表２に示した。
【００８６】
比較例７〜１２
電子輸送層として表２に記載した条件を用い、電子注入層であるＬｉＱ層を積層しなかったこと以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。各比較例の結果は表２に示した。
【００８７】
実施例１５〜２２
電子輸送層に表３に記載した条件を用い、発光層にホスト材料として化合物（Ｈ−２）、ドーパント材料として化合物（Ｄ−２）を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表３に示した。なお実施例１５〜２２の耐久寿命測定においては、全て初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２に設定した。
【００８８】
比較例１３〜１８
電子輸送層に表３に記載した条件を用い、発光層にホスト材料として化合物（Ｈ−２）、ドーパント材料として化合物（Ｄ−２）を用いた以外は実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表３に示した。なお比較例１３〜１８の耐久寿命測定においては、全て初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２に設定した。
【００８９】
【表１】
2010027761.tif 000016
【００９０】
【表２】
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【００９１】
【表３】
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【００９２】
各実施例および比較例で用いた化合物を以下に示す。
【００９３】
【化１５】
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