(57)【要約】  陽極と、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、を備え、前記正孔注入層は、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）および少なくとも１種の含フッ素コロイド形成ポリマー酸を含み、前記電子輸送層は、下記式（１）で表される含窒素複素環誘導体を含む。  ＨＡｒ−Ｌ−Ａｒ１−Ａｒ２（１）（式中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環基である。Ｌは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。Ａｒ１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基である。Ａｒ２は、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のアリール基である。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、をこの順で備えた有機ＥＬ素子であって、
前記正孔注入層は、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）と含フッ素コロイド形成ポリマー酸とを含み、
前記電子輸送層は、２．５×１０５Ｖ／ｃｍの電界強度において、電子移動度が１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上である化合物を含有する
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記電子輸送層は、下記式（１）で表される含窒素複素環誘導体を含む
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
ＨＡｒ−Ｌ−Ａｒ１−Ａｒ２          （１）
（式中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環基である。
Ｌは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基である。
Ａｒ２は、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のアリール基である。）
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光層は、ホストとドーパントとを含み、
前記ホストは、分子量４０００以下の材料により構成される
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機ＥＬ素子において、
前記ホストは、３環以上の縮合環化合物を含む
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項４に記載の有機ＥＬ素子において、
前記３環以上の縮合環化合物はアントラセン誘導体である
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項５に記載の有機ＥＬ素子において、
前記アントラセン誘導体は、下記式（２）で表される
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【化１】
2008105294.tif 000076
（式中、Ａｒは、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の縮合芳香族基である。
Ａｒ’は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基である。
Ｘ１〜Ｘ３は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａ、ｂおよびｃは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。ｃが２以上の場合、複数のＸ３は、同じでも異なっていてもよい。
ｎは１〜３の整数であり、ｍは０または１である。また、ｎが２以上の場合は、［  ］内の
【化２】
2008105294.tif 000077
は、同じでも異なっていてもよい。）
【請求項７】
請求項５に記載の有機ＥＬ素子において、
前記アントラセン誘導体は、下記一般式（３）で表される非対称モノアントラセン誘導体である
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【化３】
2008105294.tif 000078
（式中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基であり、ｍ及びｎは、それぞれ１〜４の整数である。ただし、ｍ＝ｎ＝１でかつＡｒ１とＡｒ２のベンゼン環への結合位置が左右対称型の場合には、Ａｒ１とＡｒ２は同一ではなく、ｍ又はｎが２〜４の整数の場合にはｍとｎは異なる整数である。
Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基である。）
【請求項８】
請求項５に記載の有機ＥＬ素子において、
前記アントラセン誘導体は、下記一般式（４）で表される
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【化４】
2008105294.tif 000079
（式中、Ａｒ１、Ａｒ２の少なくとも一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜３０の縮合環基を有する置換基である。
Ｘ１、Ｘ２は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａおよびｂは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。）
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、
前記ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）である
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、
前記含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、フッ素を含んだ、ポリマースルホン酸、ポリマーカルボン酸、ポリマーリン酸、ポリマーアクリル酸、あるいはこれらの混合物である
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の有機ＥＬ素子において、
前記含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、過フッ化ポリマースルホン酸である
ことを特徴とした有機ＥＬ素子。
【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】
従来、下記のような有機ＥＬ素子が知られている。
有機ＥＬ素子は、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光物質が発光する原理を利用した自発光素子である。
有機ＥＬ素子は、例えば、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、等の各機能を有する層の積層によって構成される。そして、発光層はホスト材料とドーパント材料とで構成され、ホスト材料からドーパント材料にエネルギー移動等が生じ、ドーパント材料が発光機能を担う。【０００３】
寿命や発光効率等に優れた有機ＥＬ素子を構成するためのホスト材料として、アントラセン誘導体が知られている。
例えば、銅フタロシアニン系化合物を正孔注入層、アントラセン誘導体を発光層のホスト材料、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）錯体を電子輸送層とした長寿命、高発光効率の有機ＥＬ素子が開示されている。
しかしながらこのような素子構成では駆動電圧が高いという問題点があった。【０００４】
ここで、正孔輸送性能が高く、有機ＥＬ素子全体の駆動電圧の低下が望める正孔注入材料として、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とを含有する組成物が知られている（例えば、特許文献１）。【０００５】
最近では、ＰＥＤＯＴに過フッ化ポリマーを添加した組成物を正孔注入層とすることで、有機ＥＬ素子の長寿命化が図られている（特許文献２、３、４、５、６）。
しかし、このような有機ＥＬ素子の寿命は、従来の有機ＥＬ素子の寿命、すなわちアントラセン誘導体が本来有する寿命には及ばない短いものであった。【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９１０８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７５８２号公報
【特許文献３】特開２００５−２３２４５２号公報
【特許文献４】特表２００６−５００４６１号公報
【特許文献５】特表２００６−５００４６３号公報
【特許文献６】特開２００６−３１３９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような問題のため、発光効率が高く、長寿命、かつ、低電圧駆動が可能な有機ＥＬ素子は未だ見出されておらず、その実現が切望されていた。【０００８】
本発明の主な目的は、上記問題を解消し、発光効率が高く、長寿命、かつ、低電圧駆動が可能な有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、正孔注入層と、発光層と、電子輸送層と、陰極と、をこの順で備えた有機ＥＬ素子であって、前記正孔注入層は、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）と含フッ素コロイド形成ポリマー酸とを含み、前記電子輸送層は、２．５×１０５Ｖ／ｃｍの電界強度において、電子移動度が１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上である化合物を含有することを特徴とする。
そして、前記電子輸送層は、下記式（１）で表される含窒素複素環誘導体を含むことを特徴とする。
ＨＡｒ−Ｌ−Ａｒ１−Ａｒ２          （１）
上記式（１）中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環基である。
Ｌは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基である。
Ａｒ２は、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のアリール基である。【００１０】
このような構成によれば、発光効率が高く、長寿命でありながら、低電圧駆動が可能となる。【００１１】
従来、銅フタロシアニン系化合物を正孔注入層とし、Ａｌｑ錯体を電子輸送層とした、長寿命で発光効率の高い有機ＥＬ素子が知られていたが、駆動電圧が高いという問題点があった。
一方、銅フタロシアニン系化合物を正孔注入層とし、含窒素複素環誘導体を電子輸送層とした、低電圧駆動で発光効率の高い有機ＥＬ素子が知られている（例えば、ＷＯ２００４−０８０９７５号公報）。しかし、このような有機ＥＬ素子においては、寿命が短いという問題点があった。
また、ＰＥＤＯＴにＰＳＳを添加して正孔注入層とし、Ａｌｑ錯体を電子輸送層とした、低電圧駆動で発光効率の高い有機ＥＬ素子が知られている。しかし、発光層における発光域が陰極側にシフトして、発光効率および寿命が低下するという問題点があった。【００１２】
最近では、ＰＥＤＯＴに過フッ化ポリマーを添加した組成物を正孔注入層とすることで、有機ＥＬ素子の長寿命化が図られている（特許文献３、４、５、６）。しかし、このような有機ＥＬ素子の寿命は、有機ＥＬ素子の発光材料が本来有する寿命と思われる寿命には及ばない短いものであった。
つまり、発光効率が高く、長寿命、かつ、低電圧駆動が可能な有機ＥＬ素子は未だ見出されておらず、有機ＥＬ素子の駆動電圧と寿命とは、トレードオフの関係になっていると予想されていた。【００１３】
発明者らは、種々の検討の結果、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）に過フッ化ポリマーを添加した組成物を正孔注入層とし、含窒素複素環誘導体を電子輸送層とした有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、長寿命でありながら、低電圧駆動が可能であることを見出した。
ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）を正孔注入層とした場合、正孔移動度が高いため、発光層における発光域が陰極側にシフトする傾向がある。一般に、発光域は、発光層の陽極側に位置することが好ましく、発光域が陰極側に位置する場合、発光効率および寿命が低下すると考えられている。
発明者らは、電荷移動度が高い含窒素複素環誘導体を電子輸送層とすれば、正孔の注入性と電子の注入性とのバランスをとることができ、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）を正孔注入層としたことによる高発光効率、低電圧駆動を維持しつつ、有機ＥＬ素子の長寿命化が可能であることを見出し、本発明を完成したものである。【００１４】
なお、電子輸送材料の電子移動度は１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であればよいが、その上限としては１．０×１０−２程度が例として挙げられる。【００１５】
本発明では、前記発光層は、ホストとドーパントとを含み、前記ホストは、分子量４０００以下の材料により構成されることが好ましい。
このような構成によれば、正孔輸送層と電子輸送層との組み合わせのみならず、発光層の性質によっても、寿命や発光効率の向上を図ることができる。したがって、有機ＥＬ素子の性能をより優れたものとすることができる。【００１６】
本発明では、前記ホストは、３環以上の縮合環化合物を含むことが好ましい。
このような構成によれば、ホストの性質により、寿命や発光効率のさらなる向上を図ることができ、有機ＥＬ素子の性能をより優れたものとすることができる。【００１７】
本発明では、前記３環以上の縮合環化合物はアントラセン誘導体であることが好ましい。
アントラセン誘導体は、寿命や発光効率等に優れたホスト材料として知られている。アントラセン誘導体をホストとして用いることにより、寿命や発光効率のより一層の向上を図ることができ、有機ＥＬ素子の性能をより優れたものとすることができる。【００１８】
本発明では、前記アントラセン誘導体は、下記式（２）で表されることが好ましい。
【化１】
2008105294.tif 000002
【００１９】
上記式（２）中、Ａｒは、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の縮合芳香族基である。
Ａｒ’は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基である。
Ｘ１〜Ｘ３は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａ、ｂおよびｃは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。ｃが２以上の場合、複数のＸ３は、同じでも異なっていてもよい。
ｎは１〜３の整数であり、ｍは０または１である。また、ｎが２以上の場合は、［  ］内の
【化２】
2008105294.tif 000003
は、同じでも異なっていてもよい。【００２０】
このような構成によれば、上記式（２）で表される非対称の特定構造を有する化合物をホストとするので、有機ＥＬ素子の発光効率および寿命をさらに向上することができる。【００２１】
本発明では、前記アントラセン誘導体は、下記一般式（３）で表される非対称モノアントラセン誘導体であることが好ましい。
【化３】
2008105294.tif 000004
【００２２】
上記式（３）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基であり、ｍ及びｎは、それぞれ１〜４の整数である。ただし、ｍ＝ｎ＝１でかつＡｒ１とＡｒ２のベンゼン環への結合位置が左右対称型の場合には、Ａｒ１とＡｒ２は同一ではなく、ｍ又はｎが２〜４の整数の場合にはｍとｎは異なる整数である。
Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基である。【００２３】
本発明では、前記アントラセン誘導体は、下記一般式（４）で表されることが好ましい。【００２４】
【化４】
2008105294.tif 000005
【００２５】
上記式（４）中、Ａｒ１、Ａｒ２の少なくとも一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜３０の縮合環基を有する置換基である。
Ｘ１、Ｘ２は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａおよびｂは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。【００２６】
本発明では、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）であることが好ましい。【００２７】
本発明では、前記含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、フッ素を含んだ、ポリマースルホン酸、ポリマーカルボン酸、ポリマーリン酸、ポリマーアクリル酸、あるいはこれらの混合物であることが好ましい。
これらの含フッ素コロイド形成ポリマー酸を、正孔輸送層であるポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）に添加することで、有機ＥＬ素子の長寿命化が望める。これにより、有機ＥＬ素子の寿命をさらに向上することができる。【００２８】
本発明において、前記含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、過フッ化ポリマースルホン酸であることが好ましい。
正孔注入層において過フッ化ポリマーをポリ（アルキレンジオキシチオフェン）（置換体を含む）に添加することで有機ＥＬ素子を長寿命化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について説明する。【００３０】
（有機ＥＬ素子の構成）
以下、有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
（１）有機ＥＬ素子の構成
有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
(a) 陽極／発光層／陰極
(b) 陽極／正孔注入層／発光層／陰極
(c) 陽極／発光層／電子注入層／陰極
(d) 陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
(e) 陽極／有機半導体層／発光層／陰極
(f) 陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
(g) 陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
(h) 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
(i) 陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(j)陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(k)陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(l)陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
(m)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。【００３１】
（２）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。【００３２】
（３）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）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、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。【００３３】
（４）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、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）、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）、及び発光機能（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）である。
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。【００３４】
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む。
ホストは、分子量４０００以下の材料により構成され、３環以上の縮合環化合物を含む。３環以上の縮合環化合物は、下記式（２）で表されるアントラセン誘導体である。【００３５】
【化５】
2008105294.tif 000006
【００３６】
上記式（２）中、Ａｒは、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜５０の縮合芳香族基である。
Ａｒ’は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基である。
Ｘ１〜Ｘ３は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａ、ｂおよびｃは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。ｃが２以上の場合、複数のＸ３は、同じでも異なっていてもよい。
ｎは１〜３の整数である。ｍは０または１である。また、ｎが２以上の場合は、［  ］内の【００３７】
【化６】
2008105294.tif 000007
【００３８】
は、同じでも異なっていてもよい。
このようなアントラセン誘導体として、例えば、下記のものが挙げられる。【００３９】
【化７】
2008105294.tif 000008
【００４０】
【化８】
2008105294.tif 000009
【００４１】
【化９】
2008105294.tif 000010
【００４２】
【化１０】
2008105294.tif 000011
【００４３】
【化１１】
2008105294.tif 000012
【００４４】
【化１２】
2008105294.tif 000013
【００４５】
アントラセン誘導体は、下記一般式（３）で表される非対称モノアントラセン誘導体であってもよい。【００４６】
【化１３】
2008105294.tif 000014
上記式（３）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基であり、ｍ及びｎは、それぞれ１〜４の整数である。ただし、ｍ＝ｎ＝１でかつＡｒ１とＡｒ２のベンゼン環への結合位置が左右対称型の場合には、Ａｒ１とＡｒ２は同一ではなく、ｍ又はｎが２〜４の整数の場合にはｍとｎは異なる整数である。
Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族環基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基である。【００４７】
このようなアントラセン誘導体として、例えば、下記のものが挙げられる。【００４８】
【化１４】
2008105294.tif 000015
【００４９】
【化１５】
2008105294.tif 000016
【００５０】
【化１６】
2008105294.tif 000017
【００５１】
【化１７】
2008105294.tif 000018
【００５２】
【化１８】
2008105294.tif 000019
【００５３】
【化１９】
2008105294.tif 000020
【００５４】
【化２０】
2008105294.tif 000021
【００５５】
【化２１】
2008105294.tif 000022
【００５６】
【化２２】
2008105294.tif 000023
【００５７】
【化２３】
2008105294.tif 000024
【００５８】
【化２４】
2008105294.tif 000025
【００５９】
【化２５】
2008105294.tif 000026
【００６０】
【化２６】
2008105294.tif 000027
【００６１】
【化２７】
2008105294.tif 000028
【００６２】
【化２８】
2008105294.tif 000029
【００６３】
【化２９】
2008105294.tif 000030
【００６４】
【化３０】
2008105294.tif 000031
【００６５】
【化３１】
2008105294.tif 000032
【００６６】
【化３２】
2008105294.tif 000033
【００６７】
【化３３】
2008105294.tif 000034
【００６８】
【化３４】
2008105294.tif 000035
【００６９】
【化３５】
2008105294.tif 000036
【００７０】
アントラセン誘導体は、下記一般式（４）で表される化合物であってもよい。【００７１】
【化３６】
2008105294.tif 000037
【００７２】
上記式（４）中、Ａｒ１、Ａｒ２の少なくとも一方は、置換もしくは無置換の核炭素数１０〜３０の縮合環基を有する置換基である。
Ｘ１、Ｘ２は、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０の芳香族基、置換もしくは無置換の５〜５０の芳香族複素環基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基である。
ａおよびｂは、それぞれ０〜４の整数である。ａが２以上の場合、複数のＸ１は、同じでも異なっていてもよい。ｂが２以上の場合、複数のＸ２は、同じでも異なっていてもよい。【００７３】
上記式（４）におけるＡｒ１、Ａｒ２の核炭素数１０〜３０の縮合環基を有する置換基の例としては、置換もしくは無置換のα−ナフチル基、置換もしくは無置換のβ−ナフチル基、置換もしくは無置換のフェナントレニル基、置換もしくは無置換のクリセニル基、置換もしくは無置換のテトラセニル基、置換もしくは無置換のピレニル基、置換もしくは無置換のフェニルナフチル基、置換もしくは無置換のナフチルナフチル基、置換もしくは無置換のナフチルフェニル基、置換もしくは無置換のフェニルピレニル基、置換もしくは無置換のピレニルフェニル基、置換もしくは無置換のナフチルナフチルナフチル基、置換もしくは無置換のナフチルナフチルフェニル基、置換もしくは無置換のナフチルフェニルナフチル基、置換もしくは無置換のフェニルナフチルナフチル基、置換もしくは無置換のフェニルナフチルフェニル基、置換もしくは無置換のフェニルフェニルナフチル基等が挙げられる。
これらの中でも、置換もしくは無置換のα−ナフチル基、置換もしくは無置換のβ−ナフチル基、置換もしくは無置換のフェニルナフチル基、置換もしくは無置換のナフチルナフチル基、または、置換もしくは無置換のナフチルフェニル基が好ましい。【００７４】
このようなアントラセン誘導体として、例えば、下記のものが挙げられる。【００７５】
【化３７】
2008105294.tif 000038
【００７６】
【化３８】
2008105294.tif 000039
【００７７】
【化３９】
2008105294.tif 000040
【００７８】
上記アントラセン誘導体により構成したホストに組み合わせるドーパントとしては、例えば、下記式（５）で表されるスチリルアミン誘導体、下記式（６）で表されるアリールアミンの置換誘導体が挙げられる。【００７９】
【化４０】
2008105294.tif 000041
上記式（５）中、Ａｒ４〜Ａｒ６のうち少なくとも一つはスチリル基を含む。また、好ましくは、Ａｒ４は、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、スチルベン、ジスチリルアリールから選ばれる基であり、Ａｒ５およびＡｒ６は、それぞれ水素原子または炭素数が６〜２０の芳香族基であり、ｐ’は、１〜４の整数である。【００８０】
ここで、炭素数が６〜２０の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、テルフェニル基等が好ましい。【００８１】
【化４１】
2008105294.tif 000042
上記式（６）中、Ａｒ７〜Ａｒ９は、置換または無置換の核炭素数５〜４０のアリール基である。ｑ’は、１〜４の整数である。【００８２】
ここで、核原子数が５〜４０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ピレニル、クリセニル、コロニル、ビフェニル、テルフェニル、ピローリル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラセニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル、フルオレニル、フルオランテニル、アセナフトフルオランテニル、スチルベン、または、下記一般式（Ａ）、（Ｂ）で示される基等が好ましい。
一般式（Ａ）においてｒは１〜３の整数である。【００８３】
【化４２】
2008105294.tif 000043
【００８４】
なお、核原子数が５〜４０のアリール基は、さらに置換基により置換されていてもよく、好ましい置換基としては、炭素数２〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）が挙げられる。【００８５】
このようなドーパントとしては、例えば、下記に示す化合物が挙げられる。【００８６】
【化４３】
2008105294.tif 000044
【００８７】
【化４４】
2008105294.tif 000045
【００８８】
【化４５】
2008105294.tif 000046
【００８９】
【化４６】
2008105294.tif 000047
【化４７】
2008105294.tif 000048
【００９０】
【化４８】
2008105294.tif 000049
【００９１】
【化４９】
2008105294.tif 000050
【００９２】
【化５０】
2008105294.tif 000051
【００９３】
【化５１】
2008105294.tif 000052
【００９４】
【化５２】
2008105294.tif 000053
【００９５】
【化５３】
2008105294.tif 000054
【００９６】
【化５４】
2008105294.tif 000055
【００９７】
（５）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。【００９８】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、正孔注入層は、ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）および少なくとも１種の含フッ素コロイド形成ポリマー酸を含む。
ポリ（アルキレンジオキシチオフェン）は、ポリ（３，４−ジオキシチオフェン）である。
含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、フッ素を含んだ、ポリマースルホン酸、ポリマーカルボン酸、ポリマーリン酸、ポリマーアクリル酸、あるいはこれらの混合物である。
含フッ素コロイド形成ポリマー酸は、過フッ化ポリマー酸であることが好ましい。【００９９】
本発明の実施での使用を考慮されるコロイド形成ポリマー酸は水に不溶性であり、水性媒体中へ分散された時にコロイドを形成する。ポリマー酸は典型的には約１０，０００〜約４，０００，０００の範囲の分子量を有する。一実施形態では、ポリマー酸は約１００，０００〜約２，０００，０００の分子量を有する。コロイド粒径は典型的には２ナノメートル（ｎｍ）〜約１４０ｎｍの範囲である。一実施形態では、コロイドは２ｎｍ〜約３０ｎｍの粒径を有する。水中に分散された時にコロイド形成性である任意のポリマー酸が本発明の実施での使用に好適である。一実施形態では、コロイド形成ポリマー酸はポリマースルホン酸である。他の許容できるポリマー酸には、ポリマーリン酸、ポリマーカルボン酸、およびポリマーアクリル酸、ならびにポリマースルホン酸を有する混合物をはじめとするそれらの混合物が含まれる。さらに別の実施形態では、コロイド形成ポリマースルホン酸はパーフルオロ化されている。その上別の実施形態では、コロイド形成ポリマースルホン酸はパーフルオロアルキレンスルホン酸である。【０１００】
さらに別の実施形態では、コロイド形成ポリマー酸は高度にフッ素化されたスルホン酸ポリマー（「ＦＳＡポリマー」）である。「高度にフッ素化された」は、ポリマー中のハロゲンおよび水素原子の総数の少なくとも約５０％、一実施形態では少なくとも約７５％、そして別の実施形態では少なくとも約９０％がフッ素原子であることを意味する。一実施形態では、ポリマーはパーフルオロ化されている。用語「スルホネート官能基」は、スルホン酸基かスルホン酸基の塩かのどちらかを意味し、一実施形態ではアルカリ金属またはアンモニウム塩を意味する。該官能基は式−ＳＯ３Ｘ（ここで、Ｘは陽イオンであり、「対イオン」としても知られる）で表される。ＸはＨ、Ｌｉ、Ｎａ、ＫまたはＮ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ４）であってもよく、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は同じかまたは異なるものであり、一実施形態ではＨ、ＣＨ３またはＣ２Ｈ５である。別の実施形態では、ＸはＨであり、その場合にはポリマーは「酸の形態」にあると言われる。Ｘはまた、Ｃａ＋＋、およびＡｌ＋＋＋のようなイオンで表されるように多価であってもよい。一般にＭｎ＋と表される、多価対イオンの場合には、対イオン当たりのスルホネート官能基の数が価「ｎ」に等しいであろうことは当業者には明らかである。【０１０１】
一実施形態では、ＦＳＡポリマーは、陽イオン交換基を持った繰り返し側鎖が主鎖に結合したポリマー主鎖を含んでなる。ポリマーには、ホモポリマーまたは２つ以上のモノマーの共重合体が含まれる。共重合体は、非官能モノマーと陽イオン交換基またはその前駆体、例えば、後でスルホネート官能基へ加水分解することができるスルホニルフルオリド基（−ＳＯ２Ｆ）を持った第２モノマーとから典型的には形成される。例えば、第１フッ素化ビニルモノマーとスルホニルフルオリド基（−ＳＯ２Ｆ）を有する第２フッ素化ビニルモノマーとの共重合体を使用することができる。可能な第１モノマーには、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、およびそれらの組合せが含まれる。ＴＦＥが好ましい第１モノマーである。【０１０２】
他の実施形態では、可能な第２モノマーには、ポリマー中に所望の側鎖を提供することができるスルホネート官能基または前駆体基付きのフッ素化ビニルエーテルが含まれる。エチレン、プロピレン、およびＲ−ＣＨ＝ＣＨ２（ここで、Ｒは１〜１０個の炭素原子のパーフルオロ化アルキル基である）をはじめとする追加のモノマーを、必要ならばこれらのポリマー中へ組み込むことができる。ポリマーは、本明細書でランダム共重合体と言われるタイプのもの、すなわち、コモノマーの相対濃度ができるだけ一定に保たれ、その結果、ポリマー鎖に沿ったモノマー単位の分布がそれらの相対濃度および相対的反応性に一致している重合によって製造される共重合体であってもよい。重合の過程でモノマーの相対濃度を変えることによって製造された、ランダムさがより少ない共重合体もまた使用されてもよい。（特許文献２）に開示されているもののような、ブロック共重合体と呼ばれるタイプのポリマーもまた使用されてもよい。【０１０３】
一実施形態では、本発明での使用のためのＦＳＡポリマーには、高度にフッ素化された、一実施形態ではパーフルオロ化された炭素主鎖と式
−（Ｏ−ＣＦ２ＣＦＲｆ）ａ−Ｏ−ＣＦ２ＣＦＲ’ｆＳＯ３Ｘ
（式中、ＲｆおよびＲ’ｆは独立してＦ、Ｃｌまたは１〜１０個の炭素原子を有するパーフルオロ化アルキル基から選択され、ａ＝０、１または２であり、かつ、ＸはＨ、Ｌｉ、Ｎａ、ＫまたはＮ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）（Ｒ４）であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は同じまたは異なるものであり、一実施形態ではＨ、ＣＨ３またはＣ２Ｈ５である）で表される側鎖とが含まれる。別の実施形態ではＸはＨである。上に述べられたように、Ｘはまた多価であってもよい。【０１０４】
一実施形態では、ＦＳＡポリマーには、例えば、米国特許第３，２８２，８７５号公報にならびに米国特許第４，３５８，５４５号公報および米国特許第４，９４０，５２５号公報に開示されているポリマーが含まれる。好ましいＦＳＡポリマーの例は、パーフルオロカーボン主鎖と式
−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｘ
（ここで、Ｘは上に定義されたようなものである）で表される側鎖とを含んでなる。このタイプのＦＳＡポリマーは米国特許第３，２８２，８７５号公報に開示されており、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロ化ビニルエーテルＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２Ｆ（パーフルオロ（３，６−ジオキサ−４−メチル−７−オクテンスルホニルフルオリド））（ＰＤＭＯＦ）との共重合、引き続くスルホニルフルオリド基の加水分解によるスルホネート基への変換および必要に応じてイオン交換してそれらを所望のイオン形に変換して製造することができる。米国特許第４，３５８，５４５号公報および米国特許第４，９４０，５２５号公報に開示されているタイプのポリマーの例は、Ｘが上に定義されたようなものである側鎖−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｘを有する。このポリマーはテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロ化ビニルエーテルＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ２Ｆ（パーフルオロ（３−オキサ−４−ペンテンスルホニルフルオリド））（ＰＯＰＦ）との共重合、引き続く加水分解および必要に応じてさらなるイオン交換によって製造することができる。【０１０５】
一実施形態では、本発明での使用のためのＦＳＡポリマーは典型的には約３３未満のイオン交換比を有する。本出願では、「イオン交換比」または「ＩＸＲ」は、陽イオン交換基に関連したポリマー主鎖中の炭素原子の数と定義される。約３３未満の範囲内で、ＩＸＲは、特定用途に望まれるように変えることができる。一実施形態では、ＩＸＲは約３〜約３３であり、別の実施形態では約８〜約２３である。【０１０６】
ポリマーの陽イオン交換容量はしばしば当量（ＥＷ）で表される。本出願の目的のためには、当量（ＥＷ）は１当量の水酸化ナトリウムを中和するのに必要とされる酸の形態のポリマーの重量であると定義される。ポリマーがパーフルオロカーボン主鎖を有し、側鎖が−Ｏ−ＣＦ２−ＣＦ（ＣＦ３）−Ｏ−ＣＦ２−ＣＦ２−ＳＯ３Ｈ（またはその塩）であるスルホネートポリマーの場合、約８〜約２３のＩＸＲに相当する当量範囲は約７５０ＥＷ〜約１５００ＥＷである。このポリマーについてのＩＸＲは、式：５０ＩＸＲ＋３４４＝ＥＷを用いて当量と関係付けることができる。米国特許第４，３５８，５４５号公報および米国特許第４，９４０，５２５号公報に開示されているスルホネートポリマー、例えば、側鎖−Ｏ−ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｈ（またはその塩）を有するポリマーについて同じＩＸＲ範囲が用いられるが、陽イオン交換基を含有するモノマー単位のより低い分子量のために、当量は幾分より低い。約８〜約２３の好ましいＩＸＲ範囲について、相当する当量範囲は約５７５ＥＷ〜約１３２５ＥＷである。このポリマーについてのＩＸＲは、式：５０ＩＸＲ＋１７８＝ＥＷを用いて当量と関係付けることができる。【０１０７】
ＦＳＡポリマーはコロイド状水性分散液として製造することができる。それらはまた他の媒体中の分散液の形にあってもよく、他の媒体の例には、アルコール、テトラヒドロフランのような水溶性エーテル、水溶性エーテルの混合物、およびそれらの組合せが含まれるが、それらに限定されない。分散液の製造で、ポリマーは酸の形態で使用することができる。米国特許第４，４３３，０８２号公報、米国特許第６，１５０，４２６号公報および国際公開第０３／００６５３７号パンフレットは、水性アルコール性分散液の製造方法を開示している。分散液が製造された後、濃度および分散液組成物は当該技術で公知の方法によって調節することができる。【０１０８】
ＦＳＡポリマーをはじめとする、コロイド形成ポリマー酸の水性分散液は、安定なコロイドが形成される限り、典型的にはできるだけ小さな粒径およびできるだけ小さなＥＷを有する。【０１０９】
ＦＳＡポリマーの水性分散液は、イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー（デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））からナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ）（登録商標）分散液として商業的に入手可能である。【０１１０】
（６）電子注入・輸送層（電子輸送帯域）
有機発光層と陰極の間には電子注入・輸送層をさらに積層していても良い。電子注入・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。
有機ＥＬは発光した光が電極（この場合は陰極）により反射するため、直接陽極から取り出される発光と、電極による反射を経由して取り出される発光とが干渉することが知られている。この干渉効果を効率的に利用するため、電子輸送層は数ｎｍ〜数μｍの膜厚で適宜選ばれるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に電子移動度が少なくとも１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。【０１１１】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、電子輸送層は、２．５×１０５Ｖ／ｃｍの電界強度において、電子移動度、１×１０−４〜１×１０−２ｃｍ２／Ｖｓの化合物を含有する。特に、下記式（１）で表される含窒素複素環誘導体を含むことが好ましい。
ＨＡｒ−Ｌ−Ａｒ１−Ａｒ２          （１）
上記式（１）中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環基である。
Ｌは、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。
Ａｒ１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基である。
Ａｒ２は、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のアリール基である。
このような含窒素複素環誘導体の具体例を下記に示す。ただし、本発明はこれらの例示化合物に限定されるものではない。【０１１２】
【化５５】
2008105294.tif 000056
【０１１３】
【化５６】
2008105294.tif 000057
【０１１４】
【化５７】
2008105294.tif 000058
【０１１５】
【化５８】
2008105294.tif 000059
【０１１６】
【化５９】
2008105294.tif 000060
【０１１７】
【化６０】
2008105294.tif 000061
【０１１８】
【化６１】
2008105294.tif 000062
【０１１９】
【化６２】
2008105294.tif 000063
【０１２０】
【化６３】
2008105294.tif 000064
【０１２１】
【化６４】
2008105294.tif 000065
【０１２２】
【化６５】
2008105294.tif 000066
【０１２３】
【化６６】
2008105294.tif 000067
【０１２４】
【化６７】
2008105294.tif 000068
【０１２５】
【化６８】
2008105294.tif 000069
【０１２６】
【化６９】
2008105294.tif 000070
【０１２７】
【化７０】
2008105294.tif 000071
【０１２８】
【化７１】
2008105294.tif 000072
以上の具体例のうち、特に、（１−１）、（１−５）、（１−７）、（２−１）、（３−１）、（４−２）、（４−６）、（７−２）、（７−７）、（７−８）、（７−９）、（９−７）が好ましい。【０１２９】
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、アルカリ金属の酸化物、アルカリ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、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、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、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。【０１３０】
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。【０１３１】
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。【０１３２】
（７）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。【０１３３】
（８）絶縁層
有機ＥＬ素子は超薄膜に電界を印可するために、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。【０１３４】
（９）有機ＥＬ素子の製造方法
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。【０１３５】
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。【０１３６】
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。【０１３７】
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。【０１３８】
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。【０１３９】
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。【０１４０】
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。
【実施例】
【０１４１】
以下、本発明の実施例について説明する。
（電子移動度の測定）
住友重機械アドバンストマシナリー製、タイムオブフライト測定装置ＴＯＦ−４０１を用いて次のように行った。
正極に半透過性金属電極（Ａｌ：１０ｎｍ）、負極に透明酸化物電極（ＩＴＯ:１３０ｎｍ）を用い、移動度を測定する試料を３μｍ積層した。負極に用いたＩＴＯ基板は後述する実施例１と同様に洗浄し、また、各材料は実施例１と同様に蒸着により積層した。
タイムオブフライト測定装置ＴＯＦ-４０１の試料チャンバー中に試料をセットし、正極、負極ともに金メッキしたプローブで接続した。信号電流の検出は並列に接続された負荷抵抗の端子電圧をオシロスコープで観察した。【０１４２】
レーザー光照射と同時に信号電流を観測するが、ある時間を経て電流が減少する。これは、電子のシートが正極に達したもので、この変曲する時間（移動時間）をｔＴとする。
電子移動度μｅは次式で定義される。
μｅ= ｄ /ｔＴ ×Ｅ
ここで、ｄは試料の膜厚、Eは電界強度である。
一般に、電子移動度は電界強度に依存し、移動度を電界強度の平方根に対してプロットすると線形になることが多い。そこで、数値として定義する場合は測定した場合の電界強度条件を明記する必要がある。本明細書では電界強度が２．５×１０５（Ｖ/ｃｍ）での値を移動度（ｃｍ２/Ｖｓ）として用いた。【０１４３】
（正孔注入材料の製造）
濃度１.３２％のポリ(３,４-エチレンジオキシチオフェン)／ ポリスチレンスルホン酸溶液（Ｈ．Ｃ．ＳｔａｒｃｋＧｍｂＨ、Ｂａｙｔｒｏｎ(商標)Ｐ、ＴＰＡＩ４０８３、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの質量比は１：６である。）４０ｇを、低級脂肪族アルコールおよび水の混合物中のＮａｆｉｏｎ(商標)の濃度５.３０質量％の溶液（Ｎａｆｉｏｎ(商標)過弗化イオン交換樹脂、低級脂肪族アルコール／Ｈ２Ｏ中５質量％の溶液、ＣＡＳ-Ｎｏ.６６７９６-３０-３、Ａｌｄｒｉｃｈオーダーｎｏ.２７,４７０-４、検証固形分５.３０質量％）９.９６ｇと混合する。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ／Ｎａｆｉｏｎ(商標)の質量比は、１：６：７である。【０１４４】
（実施例１）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（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。
その基板の上に、スピンコート法により上記記載の調製したＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物を５０ｎｍの膜厚で成膜した。この層は正孔注入層として機能する。
この膜の上に、Ｎ,Ｎ,Ｎ’,Ｎ’-テトラ（４-ビフェニル）-ジアミノビフェニレン（以下、「ＴＢＤＢ層」）を２０ｎｍの膜厚で真空蒸着法により成膜した。この層は正孔輸送層として機能する。
ついで化合物ＡＮ-１：化合物ＢＤ-１（質量比ＡＮ-１:ＢＤ-１＝２０:１）を同時蒸着し、４０ｎｍの膜厚の発光層を成膜した。
この膜上に膜厚２０ｎｍの電子輸送材（ＥＴ-１、電子移動度：１．１×１０−４ｃｍ２/Ｖｓ）（以下「ＥＴ膜」と略記する。）を成膜した。このＥＴ膜は、電子輸送層として機能する。
この後ＬｉＦを１ｎｍで成膜し、このＬｉＦ膜上に金属Ａｌ１５０ｎｍを蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ発光素子を形成した。得られた有機ＥＬ素子について、１０ｍＡ/ｃｍ２における発光効率及び電圧、色度を測定した。また、初期輝度５０００ｃｄ/ｍ２における室温、ＤＣ定電流駆動での発光時の輝度半減寿命を測定した。【０１４５】
【化７２】
2008105294.tif 000073
【０１４６】
（比較例１）
前記実施例１記載のＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物に替わり、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を蒸着により１００ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送材（ＥＴ）に替わり、アルミノキノリノール錯体（Ａｌｑ３、電子移動度：５×１０−６ｃｍ２/Ｖｓ）を蒸着により２０ｎｍの膜厚で成膜した。【０１４７】
（比較例２）
前記実施例１記載の電子輸送材（ＥＴ-１）に替わり、アルミノキノリノール錯体（Ａｌｑ３）を蒸着により２０ｎｍの膜厚で成膜した。【０１４８】
（比較例３）
前記実施例１記載のＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物に替わり、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を蒸着により５０ｎｍの膜厚で成膜した。【０１４９】
（比較例４）
前記実施例１記載のＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物に替わり、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを５０ｎｍの膜厚で成膜した。【０１５０】
（比較例５）
前記実施例１記載の発光層に化合物ＡＮ−１：化合物ＢＤ−１の代わりに下記化合物ＲＨ：ＲＤ（重量比：ＲＨ:ＲＤ＝４０:０．４）を４０ｎｍの膜厚で成膜した。【０１５１】
【化７３】
2008105294.tif 000074
【０１５２】
（比較例６）
前記実施例１記載のＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物に替わり、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを５０ｎｍの膜厚で、発光層に化合物ＡＮ−１：化合物ＢＤ−１の代わりにＲＨ、ＲＤ（重量比：ＲＨ:ＲＤ＝４０:０．４）を４０ｎｍの膜厚で各々成膜した。
前述した実施例１及び比較例１〜６の評価の結果を表１に示す。【０１５３】
【表１】
2008105294.tif 000075
【０１５４】
表１から明らかなように、実施例１の青色有機ＥＬ素子は、従来と同様の比較例１〜４の青色有機ＥＬ素子に比べ、駆動電圧、発光効率、色純度、寿命の点で非常に優れた性能を示す。
これに対し、比較例１の有機ＥＬ素子では色純度は実施例１と同等であるが、正孔注入層がＣｕＰｃであるため駆動電圧が高い。また、電子輸送層が電子移動度の低いＡｌｑ錯体であるため発光効率が低く、寿命も短い。【０１５５】
比較例２の有機ＥＬ素子は、正孔注入層が実施例１と同じＰＥＤＯＴ：Ｎａｆｉｏｎ(商標)混合物であるため比較例１よりは駆動電圧が低い。しかし、電子輸送層が電子移動度の低いＡｌｑ錯体であるため、発光層における発光領域が陰極側にシフトして、色度ｙ座標が大きく、発光効率が低く、寿命が短くなる。
比較例３の有機ＥＬ素子は、電子輸送層をＥＴ１により構成したので、比較例１より駆動電圧を低下させることができる。しかし、正孔注入層がＣｕＰｃであるため、寿命が極端に短い。【０１５６】
比較例４の有機ＥＬ素子は、正孔注入層がＰＥＤＯＴとＰＳＳのみの混合物でありＮａｆｉｏｎ(商標)を含有していない。Ｎａｆｉｏｎ(商標)は過フッ素ポリマーでありフッ素を多く含有しているため、このＮａｆｉｏｎ(商標)を含んだ正孔注入層の屈折率は小さくなる。すると、Ｎａｆｉｏｎ(商標)を含んだ正孔注入層を用いた実施例１では、青色発光波長に対し、高屈折率層（発光層＋正孔輸送層）／低屈折率層（正孔注入層）／高屈折率層（ＩＴＯ）という構造となり、光学干渉モードが増えて光取出し効率が向上する。その結果、発光効率が向上する。一方、Ｎａｆｉｏｎ(商標)を含まない正孔注入層を用いた比較例４では、このような効果が出にくくなり発光効率が小さい。【０１５７】
さらに、比較例５と比較例６は、赤色発光の有機ＥＬ素子において、正孔注入層でのＮａｆｉｏｎ(商標)の有無の違いを調べた結果である。Ｎａｆｉｏｎ(商標)を含有しない比較例６の発光効率に対し、Ｎａｆｉｏｎ(商標)を入れた比較例５での発光効率向上の効果はわずかである。発光層や正孔輸送層に用いた材料（低分子材料）は一般に青色の短波長領域で屈折率が大きいが、これより波長が大きくなるにつれて徐々に屈折率が小さくなる特徴がある。陽極として用いる透明導電材料も同じような傾向がある。一方、実施例１、比較例２、比較例４、比較例５、比較例６で用いたポリマー正孔注入材料は、屈折率の波長依存性が少ない。従って、赤色発光波長領域では発光層＋正孔輸送層およびＩＴＯと正孔注入層との屈折率差が、青色発光波長領域での差よりも小さくなり、光取出し効率の向上度合いが小さくなるため、Ｎａｆｉｏｎ(商標)の有無による効果が出にくい。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は、表示装置等に用いる混合色の有機ＥＬ素子として利用できる。
【国際調査報告】
2008105294.tif 000080
2008105294.tif 000081
2008105294.tif 000082
2008105294.tif 000083