(57)【要約】有機ＥＬ素子は、一対の陰極及び陽極間に配置された発光層と、発光層及び陽極間に配置された正孔輸送層と、発光層及び陰極間に配置された電子輸送層と、を含む有機ＥＬ素子であって、発光層が、第１燐光材料と、第２燐光材料と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料とからなり、第２燐光材料の励起三重項準位は、第１燐光材料の励起三重項準位より高く、ホスト材料は、第１燐光材料、及び、第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有する。
2008120355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の陰極及び陽極間に配置された発光層と、前記発光層及び前記陽極間に配置された正孔輸送層と、前記発光層及び前記陰極間に配置された電子輸送層と、を含む有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、第１燐光材料と、第２燐光材料と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料とからなり、前記第２燐光材料の励起三重項準位は、前記第１燐光材料の励起三重項準位より高く、前記ホスト材料は、前記第１燐光材料、及び、前記第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記ホスト材料がアルミキレート錯体であり、前記アルミキレート錯体が下記一般式
【化１】
2008120355.tif 000097
ただし、式（Ａ１）中、Ｒ１はアルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、Ｒ２〜Ｒ６は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、Ｌは、下記式（Ａ２）の何れかであり、
【化２】
2008120355.tif 000098
ただし、式（Ａ２）中、Ｒ７〜Ｒ１１は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ７及びＲ８は一緒に、あるいはＲ８及びＲ９は一緒に縮合ベンゾ環を形成され得、Ｒ１２〜Ｒ２６は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ１２及びＲ１３若しくはＲ１３及びＲ１４は一緒に、Ｒ１７及びＲ１８若しくはＲ１８及びＲ１９は一緒に、並びにＲ２２及びＲ２３若しくはＲ２３及びＲ２４は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る、で表される化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記ホスト材料が、カルバゾリル基とピリジン環を有する化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記第１燐光材料、及び、前記第２燐光材料が有機金属錯体であり、前記有機金属錯体が下記一般式（Ｃ１）
【化３】
2008120355.tif 000099
ただし、式（Ｃ１）中、ＭはＯｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕのいずれかの金属であり、ｍは該金属の価数を表し、Ｒ１〜Ｒ１１は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ１〜Ｒ１１は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、また、Ｒ１及びＲ２は、一緒に、あるいはＲ２及びＲ３は一緒に、あるいはＲ３及びＲ４は一緒に、あるいはＲ４及びＲ５は一緒に、あるいはＲ６及びＲ７は一緒に、あるいはＲ７及びＲ８は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る、で表される化合物からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１燐光材料と、前記第２燐光材料との発光層中における合計の含有量が、５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流の注入によって発光する有機化合物のエレクトロルミネセンス（以下、ＥＬともいう）を利用して、かかる物質を層状に形成した発光層を備えた有機ＥＬ素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機材料を用いたデイスプレイパネルを構成する各有機ＥＬ素子は、表示面としてのガラス基板上に、透明電極としての陽極、有機発光層を含む複数の有機材料層、金属電極からなる陰極を、順次、薄膜として積層した構造を有している。有機材料層には、有機発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層などの正孔輸送能を持つ材料からなる層や、電子輸送層、電子注入層などの電子輸送能を持つ材料からなる層などが含まれ、これらが設けられた構成の有機ＥＬ素子も提案されている。電子注入層には無機化合物も含まれる。【０００３】
有機発光層並びに電子あるいは正孔の輸送層の積層体の有機ＥＬ素子に電界が印加されると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が注入される。有機ＥＬ素子は、この電子と正孔が有機発光層において再結合し、励起子が形成され、それが基底状態に戻るときに放出される発光を利用したものである。発光の高効率化や素子を安定駆動させるために、発光層に色素をゲスト材料としてドープすることもある。【０００４】
近年、発光層に蛍光材料の他に、燐光材料を利用することも提案されている。【０００５】
特許文献１は、発光層がホスト材料、第１燐光不純物及び第２燐光不純物を含む少なくとも２以上の不純物を含み、第１燐光不純物及び第２燐光不純物は各々イリジウムまたは白金を含むことを特徴とする有機電界発光ディスプレー装置を開示している。寿命特性が優秀な第１燐光不純物を用いれば第２燐光不純物の寿命を向上させることを示唆している。第１燐光不純物は、０．１％から３０％の濃度を用い、第２燐光不純物は０．１％から２０％の濃度で用いる。ホスト材料からのエネルギー伝達が一次的に第１燐光不純物に伝えられるので、発光効率及び発光領域は第１燐光不純物によって決定されるようになる。【０００６】
特許文献２は、第１の電極と第２の電極との間に発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層は、異なる２種以上の発光材料を含み、前記異なる２種以上の発光材料のうち少なくとも１種は燐光発光材料であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を開示している。すなわち、陽極と陰極との間に長波長発光層および短波長発光層が順に形成され、前記長波長発光層は、燐光材料とホール輸送能力を有する補助ドーパントを含む。発光層ホスト材料のＨＯＭＯレベルＨ（ｈ）、燐光材料のＨＯＭＯレベルＨ（ｐ）、補助ドーパントのＨＯＭＯレベルＨ（ａ）は、｜Ｈ（ｈ）−Ｈ（ａ）｜＜０．４ｅＶ、｜Ｈ（ａ）−Ｈ（ｐ）｜＜０．４ｅＶの関係を満足している。補助ドーパントは、アミン系材料、アントラセン誘導体またはイリジウム錯体からなる。【０００７】
特許文献２は、一対の電極と、前記一対の電極間に配置される有機層と、を有し、前記有機層は少なくとも発光層を有し、前記発光層がホスト材料と、第１ドーパントと第２ドーパントを少なくとも有するドーパントと、から少なくとも構成される有機エレクトロルミネッセント素子において、前記第１ドーパントの三重項最低励起準位が前記ホスト材料の三重項最低励起準位よりも高く、且つ、前記第２ドーパントの三重項最低励起準位が前記ホスト材料の三重項最低励起準位よりも低い有機エレクトロルミネッセント素子を開示している。第１ドーパント濃度は０．１重量％以上４０重量％以下が好ましいことを示唆している。
【特許文献１】特開２００４−２８１３８６
【特許文献２】特開２００４−３１１４２０
【特許文献３】特開２００６−１２８６３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のように、ＣＢＰを発光層ホスト材料に用いた場合、ＣＢＰは高い正孔輸送性を有するため、素子の高効率化のためには、発光層に隣接して陰極側に正孔ブロッキング層を挿入することが不可欠である。正孔ブロッキング層は、イオン化ポテンシャルエネルギーが大きく、かつ、電子輸送性が極めて高い材料から構成されるのが一般的であるが、電子輸送性が高いが故に、正孔ブロッキング層中での正孔の存在を許容できず、正孔が侵入した場合は材料自体の劣化がおこると考えられる。【０００９】
一方、Ir(ppy)3に代表される燐光材料は正孔輸送性を有することから、発光層がこのような燐光材料を高濃度に有する場合は、発光層ホスト材料であるＣＢＰ正孔輸送層に加えて、正孔が燐光材料をも介して正孔ブロッキング層へ注入され易い状態となる。従来、このような状態になると、ホスト材料の酸化劣化は防げるものの、正孔ブロッキング材料は過剰の正孔により著しく酸化劣化し、結果的に有機ＥＬ素子の駆動寿命が短くなる。【００１０】
そこで、発明が解決しようとする課題は、延命化が図れる有機ＥＬ素子を提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の陰極及び陽極間に配置された発光層と、前記発光層及び前記陽極間に配置された正孔輸送層と、前記発光層及び前記陰極間に配置された電子輸送層と、を含む有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、第１燐光材料と、第２燐光材料と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料とからなり、前記第２燐光材料の励起三重項準位は、前記第１燐光材料の励起三重項準位より高く、前記ホスト材料は、前記第１燐光材料、及び、前記第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有することを特徴とする。【００１２】
本発明においては、ホスト材料は、第１及び第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有するように、それらのイオン化ポテンシャルエネルギーの差を大きくすることにより、正孔が確実に、第１及び第２燐光材料に捕捉され、過剰な正孔により、ホスト材料が酸化劣化することを防止することができる。本発明では、正孔ブロッキング層を用いた場合、電子輸送層への正孔の過剰な供給を防止している。【００１３】
本発明の実施形態においては、発光層ホスト材料として、BAlqを用い得、特許文献１及び２の上記先行技術では、ホスト材料としてＣＢＰが開示されているのみで、特許文献３ではフルオレンの多量体が開示されているのみである。また、特許文献２の上記先行技術では、発光層ホスト材料と補助ドーパントとのＨＯＭＯレベルの差を０．４ｅＶ未満としているが、本発明においては、発光層ホスト材料と、補助ドーパントに相当する第２燐光材料のイオン化ポテンシャルエネルギーの差は、０．５ｅＶ以上であることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による有機ＥＬ素子を示す構造図である。
【図２】本発明による有機ＥＬ素子を示す構造図である。
【図３】本発明による有機ＥＬ素子を示す構造図である。
【符号の説明】
【００１５】
１ ガラス基板
２ 透明電極（陽極）
３ 有機正孔輸送層
３ａ 正孔注入層
４ 有機発光層
６ 電子輸送層
７ 金属電極（陰極）
７ａ 電子注入層
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子は、図１に示すように、少なくとも陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層６及び陰極７から構成され、例えば、ガラスなどの透明基板１上にて、透明な陽極２、有機化合物からなる正孔輸送層３、有機化合物からなる発光層４、有機化合物からなる電子輸送層６及び低仕事関数の材料の例えば金属陰極７が積層されて得られる。
【００１８】
他の有機ＥＬ素子構造には、上記構造に加えて、図２に示すように、電子輸送層６及び陰極７間にＬｉ2Ｏなどの電子注入層７ａを薄膜として積層、成膜したものも含まれる。さらに、他の有機ＥＬ素子構造には、上記構造に加えて、図３に示すように、陽極２及び正孔輸送層３間に、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのポルフィリン化合物などの正孔注入層３ａを薄膜として積層、成膜したものも含まれる。
【００１９】
陰極１には、例えばアルミニウム、マグネシウム、インジウム、銀又は各々の合金等の仕事関数が小さな金属からなり厚さが約１００〜５０００オングストローム程度のものが用い得る。また、例えば陽極２には、インジウムすず酸化物（以下、ＩＴＯ）等の仕事関数の大きな導電性材料からなり厚さが１０００〜３０００オングストローム程度で、又は金で厚さが８００〜１５００オングストローム程度のものが用い得る。なお、金を電極材料として用いた場合には、電極は半透明の状態となる。陰極及び陽極について一方が透明又は半透明であればよい。
【００２０】
本実施形態の有機ＥＬ素子においては、発光層４は電子輸送能を有する有機材料をホスト材料として、燐光材料をゲスト材料としてドーピングしたものであり、該有機ホスト材料のイオン化ポテンシャルエネルギー（Ｉｐ）が第１及び第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有していることを特徴とするものである。発光層４において、その膜厚が５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、第１及び第２燐光材料の合計の含有量は、５０重量％以下が全体の種類の材料に対してドープされていることが好ましい。燐光材料を介して正孔の発光層から電子輸送層への通過を阻害するためである。
【００２１】
発光層４ホスト材料としては、例えば、下記（Ａ１）で示されるキノリン環を含むアルミキレート錯体のいずれでも良い。
【００２２】
（Ａ１）
【化１】
2008120355.tif 000003
上記（Ａ１）中、Ｒ１はアルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、Ｒ２〜Ｒ６は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、Ｌは、下記（Ａ２）の何れかである。
【００２３】
（Ａ２）
【化２】
2008120355.tif 000004
上記（Ａ２）中、Ｒ７〜Ｒ１１は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ７及びＲ８は一緒に、あるいはＲ８及びＲ９は一緒に縮合ベンゾ環を形成され得、Ｒ１２〜Ｒ２６は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ１２及びＲ１３若しくはＲ１３及びＲ１４は一緒に、Ｒ１７及びＲ１８若しくはＲ１８及びＲ１９は一緒に、並びにＲ２２及びＲ２３若しくはＲ２３及びＲ２４は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る。
【００２４】
かかるアルミキレート錯体には、下記式（４４）〜（７３）に示されるものもあるが、これらに限定されない。
【００２５】
（４４）
【化３】
2008120355.tif 000005
【００２６】
（４５）
【化４】
2008120355.tif 000006
【００２７】
（４６）
【化５】
2008120355.tif 000007
【００２８】
（４７）
【化６】
2008120355.tif 000008
【００２９】
（４８）
【化７】
2008120355.tif 000009
【００３０】
（４９）
【化８】
2008120355.tif 000010
【００３１】
（５０）
【化９】
2008120355.tif 000011
【００３２】
（５１）
【化１０】
2008120355.tif 000012
【００３３】
（５２）
【化１１】
2008120355.tif 000013
【００３４】
（５３）
【化１２】
2008120355.tif 000014
【００３５】
（５４）
【化１３】
2008120355.tif 000015
【００３６】
（５５）
【化１４】
2008120355.tif 000016
【００３７】
（５６）
【化１５】
2008120355.tif 000017
【００３８】
（５７）
【化１６】
2008120355.tif 000018
【００３９】
（５８）
【化１７】
2008120355.tif 000019
【００４０】
（５９）
【化１８】
2008120355.tif 000020
【００４１】
（６０）
【化１９】
2008120355.tif 000021
【００４２】
（６１）
【化２０】
2008120355.tif 000022
【００４３】
（６２）
【化２１】
2008120355.tif 000023
【００４４】
（６３）
【化２２】
2008120355.tif 000024
【００４５】
（６４）
【化２３】
2008120355.tif 000025
【００４６】
（６５）
【化２４】
2008120355.tif 000026
【００４７】
（６６）
【化２５】
2008120355.tif 000027
【００４８】
（６７）
【化２６】
2008120355.tif 000028
【００４９】
（６８）
【化２７】
2008120355.tif 000029
【００５０】
（６９）
【化２８】
2008120355.tif 000030
【００５１】
（７０）
【化２９】
2008120355.tif 000031
【００５２】
（７１）
【化３０】
2008120355.tif 000032
【００５３】
（７２）
【化３１】
2008120355.tif 000033
【００５４】
（７３）
【化３２】
2008120355.tif 000034
なお、上記式中、Ｂｕはブチル基を示し、ｔ−Ｂｕは第３級ブチル基を示す。
【００５５】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子の発光層４の電子輸送性ホスト材料は、下記式（B１）〜（B３）に示すようなピリジン環とカルバゾリル基を含む電子輸送性の含窒素芳香族複素環化合物であっても良い。
【００５６】
（B１）
【化３３】
2008120355.tif 000035
上記式（B１）中、Ｚは、直接結合、あるいは、カルバゾール環の窒素原子同士を共役可能とする任意の連結基を表す。Ｑは、Ｇにつながる直接結合を表す。Ｂは、ヘテロ原子としてＮ原子をｎ個有する六員環の芳香族複素環である。ｎは、１〜３の整数である。Ｇは、環ＢのＮ原子のオルト位及びパラ位にあるＣ原子に結合する。Ｇは、Ｑにつながる場合は、Ｑにつながる直接結合または任意の連結基を表す。Ｇは、Ｑにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。ｍは、３〜５の整数である。一分子中に存在する複数個のＧは、同一であっても異なっていてもよい。環Ｂは、Ｇ以外にも置換基を有していてもよい。
【００５７】
（B２）
【化３４】
2008120355.tif 000036
上記式（B２）中、Ｚ１及びＺ２は、直接結合または任意の連結基を表す。Ｚ１、Ｚ２及び環Ａは、置換基を有していてもよい。Ｚ１及びＺ２は、同一であっても異なっていてもよい。Ｑは、Ｇにつながる直接結合を表す。Ｂは、ヘテロ原子としてＮ原子をｎ個有する六員環の芳香族複素環である。Ｇは、環ＢのＮ原子のオルト位及びパラ位にあるＣ原子に結合する。Ｇは、Ｑにつながる場合は、Ｑにつながる直接結合または任意の連結基を表す。Ｇは、Ｑにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。ｍは、３〜５の整数である。一分子中に存在する複数個のＧは、同一であっても異なっていてもよい。環Ｂは、Ｇ以外にも置換基を有していてもよい。
【００５８】
（B３）
【化３５】
2008120355.tif 000037
上記式（B３）中、Ｚ１及びＺ２は、直接結合又は任意の連結基を表す。Ｚ１及びＺ２は同一であっても異なっていても良い。環Ｂ１及び環Ｂ２は、ピリジン環である。Ｚ１、Ｚ２、環Ｂ１及び環Ｂ２は、それぞれ置換基を有していても良い。
【００５９】
かかる含窒素芳香族複素環化合物の具体例としては、下記式（７４）〜（７９）のような化合物が挙げられる。
【００６０】
（７４）
【化３６】
2008120355.tif 000038
【００６１】
（７５）
【化３７】
2008120355.tif 000039
【００６２】
（７６）
【化３８】
2008120355.tif 000040
【００６３】
（７７）
【化３９】
2008120355.tif 000041
【００６４】
（７８）
【化４０】
2008120355.tif 000042
【００６５】
（７９）
【化４１】
2008120355.tif 000043
以上のように、高い電子輸送性を期待できる材料、つまり、キノリン環やピリジン環を有する含窒素複素環化合物を発光層ホスト材料とする。
【００６６】
さらにまた、本実施形態の有機ＥＬ素子の発光層４における第１及び第２燐光材料は、下記一般式（Ｃ１）で示されるいずれの有機金属錯体であれば良い。
【００６７】
（Ｃ１）
【化４２】
2008120355.tif 000044
式（Ｃ１）中、ＭはＯｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕのいずれかの金属であり、ｍは該金属の価数を表し、Ｒ１〜Ｒ１１は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ１〜Ｒ１１は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、また、Ｒ１及びＲ２は、一緒に、あるいはＲ２及びＲ３は一緒に、あるいはＲ３及びＲ４は一緒に、あるいはＲ４及びＲ５は一緒に、あるいはＲ５及びＲ６は一緒に、あるいはＲ６及びＲ７は一緒に、あるいはＲ７及びＲ８は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る。
イオン化ポテンシャルエネルギーは、光電子分光法により求めることができる。上記式（４４）乃至（７９）の化合物のイオン化ポテンシャルエネルギーを、光電子分光法（理研計器ＡＣ−１）により測定した結果を表１にまとめる。
【００６８】
【表１】
2008120355.tif 000045
実施形態において、発光中心となる第１燐光材料に加えて、第２燐光材料を発光層に添加する。
【００６９】
発光層ホスト材料のイオン化ポテンシャルエネルギーは、第１及び第２燐光材料のイオン化ポテンシャルエネルギーより、０．５ｅＶ以上大きいものが選択される。
【００７０】
かかる第１及び第２燐光材料には、下記式（８０）〜（９１）に示されるものもあるが、これらに限定されない。
【００７１】
（８０）
【化４３】
2008120355.tif 000046
【００７２】
（８１）
【化４４】
2008120355.tif 000047
【００７３】
（８２）
【化４５】
2008120355.tif 000048
【００７４】
（８３）
【化４６】
2008120355.tif 000049
【００７５】
（８４）
【化４７】
2008120355.tif 000050
【００７６】
（８５）
【化４８】
2008120355.tif 000051
【００７７】
（８６）
【化４９】
2008120355.tif 000052
【００７８】
（８７）
【化５０】
2008120355.tif 000053
【００７９】
（８８）
【化５１】
2008120355.tif 000054
【００８０】
（８９）
【化５２】
2008120355.tif 000055
【００８１】
（９０）
【化５３】
2008120355.tif 000056
【００８２】
（９１）
【化５４】
2008120355.tif 000057
燐光材料の励起三重項準位は、燐光発光スペクトルから求めることができる。燐光発光スペクトルの最大強度波長から求めた励起三重項準位と、前記発光層ホスト材料と同様に測定したイオン化ポテンシャルエネルギーを表２にまとめる。
【００８３】
【表２】
2008120355.tif 000058
さらにまた、実施形態において、正孔輸送層３に含まれる成分は、例えば、下記式（７）〜（２８）に示される正孔輸送能力を有する物質である。
【００８４】
（７）
【化５５】
2008120355.tif 000059
【００８５】
（８）
【化５６】
2008120355.tif 000060
【００８６】
（９）
【化５７】
2008120355.tif 000061
【００８７】
（１０）
【化５８】
2008120355.tif 000062
【００８８】
（１１）
【化５９】
2008120355.tif 000063
【００８９】
（１２）
【化６０】
2008120355.tif 000064
【００９０】
（１３）
【化６１】
2008120355.tif 000065
【００９１】
（１４）
【化６２】
2008120355.tif 000066
【００９２】
（１５）
【化６３】
2008120355.tif 000067
【００９３】
（１６）
【化６４】
2008120355.tif 000068
【００９４】
（１７）
【化６５】
2008120355.tif 000069
【００９５】
（１８）
【化６６】
2008120355.tif 000070
【００９６】
（１９）
【化６７】
2008120355.tif 000071
【００９７】
（２０）
【化６８】
2008120355.tif 000072
【００９８】
（２１）
【化６９】
2008120355.tif 000073
【００９９】
（２２）
【化７０】
2008120355.tif 000074
【０１００】
（２３）
【化７１】
2008120355.tif 000075
【０１０１】
（２４）
【化７２】
2008120355.tif 000076
【０１０２】
（２５）
【化７３】
2008120355.tif 000077
【０１０３】
（２６）
【化７４】
2008120355.tif 000078
【０１０４】
（２７）
【化７５】
2008120355.tif 000079
【０１０５】
（２８）
【化７６】
2008120355.tif 000080
正孔輸送層の膜厚は５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、単層に限られず、複数の異なる材料から構成されていてもよい。複数の層から構成される場合において、発光層と隣接する正孔輸送層を第一の正孔輸送層とし、それ以外の正孔輸送層の構成層よりも第一の正孔輸送層を第一還元電位の小さいワイドバンドギャップの正孔輸送性材料から構成すると、発光層内で生成した励起子の発光層内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。
【０１０６】
さらにまた、実施形態において、実施形態において、電子輸送層６に含まれる成分は、例えば、例えば、下記式（２９）〜（４３）に示される物質から選択され得る。
【０１０７】
（２９）
【化７７】
2008120355.tif 000081
【０１０８】
（３０）
【化７８】
2008120355.tif 000082
【０１０９】
（３１）
【化７９】
2008120355.tif 000083
【０１１０】
（３２）
【化８０】
2008120355.tif 000084
【０１１１】
（３３）
【化８１】
2008120355.tif 000085
【０１１２】
（３４）
【化８２】
2008120355.tif 000086
【０１１３】
（３５）
【化８３】
2008120355.tif 000087
【０１１４】
（３６）
【化８４】
2008120355.tif 000088
【０１１５】
（３７）
【化８５】
2008120355.tif 000089
【０１１６】
（３８）
【化８６】
2008120355.tif 000090
【０１１７】
（３９）
【化８７】
2008120355.tif 000091
【０１１８】
（４０）
【化８８】
2008120355.tif 000092
【０１１９】
（４１）
【化８９】
2008120355.tif 000093
【０１２０】
（４２）
【化９０】
2008120355.tif 000094
【０１２１】
（４３）
【化９１】
2008120355.tif 000095
なお、上記式中、Ｂｕはブチル基を示し、ｔ−Ｂｕは第３級ブチル基を示す。
【０１２２】
実施形態において、電子輸送層６に含まれる成分は、上記有機ホスト材料として挙げた電子輸送能力を有する有機材料からも選択できる。
【０１２３】
電子輸送層の膜厚は５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、単層に限られず、複数の異なる材料から構成されていてもよい。複数の層から構成される場合において、発光層と隣接する電子輸送層を第一の電子輸送層とし、それ以外の電子輸送層の構成層よりも第一の電子輸送層を第一酸化電位の大きいワイドバンドギャップの電子輸送性材料から構成すると、発光層内で生成した励起子の発光層内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。
【実施例】
【０１２４】
ガラス基板上のＩＴＯの陽極（膜厚１１０ｎｍ）上に、以下のように材料を順次成膜し、有機ＥＬ素子を作製した。【０１２５】
真空蒸着により銅フタロシアニンを成膜し、膜厚２５ｎｍの正孔注入層を形成した。【０１２６】
次に、同様に上記式（２２）のＮＰＢ（４,４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）を成膜し、膜厚５５ｎｍの正孔輸送層を形成した。【０１２７】
さらに、正孔輸送層上に、第１燐光材料として上記式（８９）のIr(piq)2acac（ビス（フェニルイソキノリン）イリジウム  アセチルアセトナート）と、第２燐光材料として上記式（８６）のIr(ppy)2acac（ビス（２−フェニルピリジン）イリジウム  アセチルアセトナート）を用い、並びにホスト材料として上記式（５０）のBAlq（ビス（２−メチル−８−キノリノラト−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１’−ビフェニル−４−オラト）アルミニウム）を用い、共真空蒸着により４０ｎｍの発光層を形成した。このとき、第１燐光材料であるIr(piq)2acacの発光層中における含有量を５重量％に調整した。また、第２燐光材料であるIr(ppy)2acacの発光層中における含有量を、下記の表３に示すように、０重量％、１９重量％、３２重量％、４８重量％に調整した。【０１２８】
次に、この混合発光層上に、上記式（２９）のAlq3を３７．５ｎｍの厚さに蒸着し、電子輸送層を形成した。【０１２９】
さらに、発光層上に電子注入層としてＬｉＦを膜厚１ｎｍで蒸着した。【０１３０】
さらに、電子注入層上に陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚１００ｎｍ積層し、有機ＥＬ素子サンプル１〜４を作製した。【０１３１】
これらの有機ＥＬ素子サンプルを、電流密度２０ｍＡ／ｃｍ２で連続駆動し、表３に示すように、初期における輝度、電流効率、その輝度が測定開始直後から５０％減少する時間を測定した。【０１３２】
【表３】
2008120355.tif 000096
表３の素子サンプル１が比較例、素子サンプル２が実施例に相当する。発光層中に第２燐光材料として、Ir(ppy)2acacを１９重量％含む素子サンプル２の電流効率は、比較例である素子サンプル１の０．６倍となったが、輝度半減時間は２．３倍と大幅に改善している。【０１３３】
燐光材料に捕捉された正孔の離脱として、熱的励起による離脱と電界印加時のトンネル効果による離脱が考えられる。有機ＥＬ素子駆動時には、１０６Ｖ／ｍに及び高電界が印加される。このような状態においても、発光層ホスト材料と燐光材料のイオン化ポテンシャルエンルギーの差は０．５ｅＶ以上とすることにより、正孔が確実に、第１及び第２燐光材料に捕捉され、過剰な正孔により、ホスト材料が酸化劣化することを防止することができ、駆動寿命が改善したと考える。【０１３４】
また、BAlqの電子及びホールの移動度を、タイムオブフライト法により測定したところ、電子移動度１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、正孔移動度２．７×１０−７ｃｍ２／Ｖｓであった。BAlqは、正孔移動度に比較して、電子移動度の方が高く電子輸送性材料と言える。【０１３５】
上記実施例に記すように、発光層を、電子輸送性ホスト材料であるBAlq、及び、第１燐光材料であるIr(piq)2acacに加えて、第２燐光材料としてIr(ppy)2acacを添加した方が駆動寿命が改善されている。これは、第２燐光材料により、電子輸送性ホスト材料であるBAlqの酸化劣化が抑制された結果と考えられる。つまり、発光層中に注入された正孔は、第１及び第２燐光材料に確実に捕捉され、過剰な正孔がホスト材料にとどまることを防ぐことができる。また、発光層中における第１及び第２燐光材料の合計の含有量は、２４％に及んでいるので、これら燐光発光材料に直接的に正孔が注入されることも考えられる。【０１３６】
このように、正孔を燐光材料上に確実に捕捉するといった観点から、ホスト材料は、第１及び第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有していることが必要である。ただし、第１燐光材料を発光中心として考えているので、第１燐光材料より第２燐光材料の方が、高い励起三重項準位を有することが必須となる。また、第１及び第２燐光材料との発光層中における合計の含有量は、５０重量％以下であることが好ましい。これ以上の含有量になると、Ir(piq)2acac、Ir(ppy)2acacのような燐光材料は正孔輸送性を有するため、正孔が発光層中に留まらず、燐光材料を介して電子輸送層へと通過してしまうことにより、効率の低下が著しいからである。【０１３７】
これと同様な駆動寿命改善の効果は、発光層を、電子輸送性ホスト材料と、発光層中に高濃度に含有させた第１燐光材料のみから構成しても得られるが、この場合は、所謂、濃度消光により、効率の低下が著しい。【０１３８】
上記実施例では、発光層を、ホスト材料BAlq、第１燐光材料Ir(piq)2acac、第２燐光発光材Ir(ppy)2acacから構成したが、これらに限定されない。
【図１】
2008120355.tif 000100
【図２】
2008120355.tif 000101
【図３】
2008120355.tif 000102
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の陰極及び陽極間に配置された発光層と、前記発光層及び前記陽極間に配置された正孔輸送層と、前記発光層及び前記陰極間に配置された電子輸送層と、を含む有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、第１燐光材料と、第２燐光材料と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料とからなり、前記第２燐光材料の励起三重項準位は、前記第１燐光材料の励起三重項準位より高く、前記ホスト材料は、前記第１燐光材料、及び、前記第２燐光材料より、少なくとも０．５ｅＶ以上大きいイオン化ポテンシャルエネルギーを有し、前記第１燐光材料と前記第２燐光材料のイオン化ポテンシャルエネルギーが５．１ｅＶ〜５．２ｅＶであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記ホスト材料がアルミキレート錯体であり、前記アルミキレート錯体が下記一般式（Ａ１）
【化１】
2008120355.tif 000103
ただし、式（Ａ１）中、Ｒ１はアルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、Ｒ２〜Ｒ６は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、Ｌは、下記式（Ａ２）の何れかであり、
【化２】
2008120355.tif 000104
ただし、式（Ａ２）中、Ｒ７〜Ｒ１１は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ７及びＲ８は一緒に、あるいはＲ８及びＲ９は一緒に縮合ベンゾ環を形成され得、Ｒ１２〜Ｒ２６は、独立して、水素又は炭素原子数１〜１２個の炭化水素基を表し、また、Ｒ１２及びＲ１３若しくはＲ１３及びＲ１４は一緒に、Ｒ１７及びＲ１８若しくはＲ１８及びＲ１９は一緒に、並びにＲ２２及びＲ２３若しくはＲ２３及びＲ２４は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る、で表される化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記第１燐光材料、及び、前記第２燐光材料が有機金属錯体であり、前記有機金属錯体が下記一般式（Ｃ１）
【化３】
2008120355.tif 000105
ただし、式（Ｃ１）中、ＭはＯｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕのいずれかの金属であり、ｍは該金属の価数を表し、Ｒ１〜Ｒ１１は独立に、水素原子、アルキル基、オキシ基、アミノ基、又は少なくとも１個の炭素原子を有する炭化水素基が置換基に含まれ、いずれの炭化水素部分においても、炭素原子数が１〜１０個であり、また、Ｒ１〜Ｒ１１は、独立に、シアノ、ハロゲン、並びに１０個以下の炭素原子を含有するα−ハロアルキル、α−ハロアルコキシ、アミド、スルホニル、カルボニル、カルボニルオキシ、及びオキシカルボニル置換基、から選択され得、また、Ｒ１及びＲ２は、一緒に、あるいはＲ２及びＲ３は一緒に、あるいはＲ３及びＲ４は一緒に、あるいはＲ４及びＲ５は一緒に、あるいはＲ６及びＲ７は一緒に、あるいはＲ７及びＲ８は一緒に、縮合ベンゾ環を形成され得る、で表される化合物からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記第１燐光材料と、前記第２燐光材料との発光層中における合計の含有量が、５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【国際調査報告】
2008120355.tif 000106
2008120355.tif 000107
2008120355.tif 000108
2008120355.tif 000109