(57)【要約】【課題】両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層と、正孔輸送層とを備える長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子および有機ＥＬ素子に用いる正孔輸送材料の評価方法を提供する。【解決手段】一対の電極間に発光層６と、発光層６に接して配置される正孔輸送層７とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子１であって、前記発光層６は、ホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、前記ホスト材料は、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、前記正孔輸送層７は、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子１とする。【選択図】図１
2014187130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層と、前記発光層に接して配置される正孔輸送層とを有する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、ホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、
前記ホスト材料は、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、
前記正孔輸送層は、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むもの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。
【請求項２】
前記ジベンゾチオフェン誘導体は、下記一般式（１）に示される化合物であることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2014187130.tif 000025
【請求項３】
前記正孔輸送材料のバンドギャップエネルギーが、前記ホスト材料のバンドギャップエネルギー以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記ゲスト材料は、リン光材料または熱活性型の遅延蛍光を発生する材料であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記ホスト材料は、金属錯体であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記発光層中の前記ゲスト材料の含有量が、１重量％以上１５重量％未満であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示パネルと、該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
一対の電極間に発光層と、前記発光層に接して配置される正孔輸送層とを有し、前記発光層が、下記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２からなるホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のみ異なる複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定する工程と、
前記複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、前記外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価する工程とを備え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の正孔輸送材料の評価方法。
【化２】
2014187130.tif 000026
【請求項１０】
各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記正孔輸送層と前記発光層との間に電子ブロック層を有するものであることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送材料の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置や照明装置に好適に用いられる有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）素子、これを備えた表示装置および照明装置、有機ＥＬ素子に用いる正孔輸送材料の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、薄く、柔軟でフレキシブルである。また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、現在主流となっている液晶表示装置やプラズマ表示装置と比べて、高輝度、高精細な表示が可能である。さらに、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、液晶表示装置に比べて視野角が広い。このため、有機ＥＬ素子は、今後、テレビや携帯電話のディスプレイ等として、利用の拡大が期待されている。
また、有機ＥＬ素子は、照明装置としての利用も期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層が積層された構造を有している。現在、有機ＥＬ素子の各層を構成するのに適した材料について、研究、開発が行われている。
【０００４】
発光層としては、電荷輸送・再結合の役割を担うホスト材料と、発光する発光材料（ゲスト材料）とから構成されているものがある。このような発光層では、陽極から供給された正孔と陰極から供給された電子とが、主にホスト材料で再結合して励起状態を生成する。この時、一重項励起状態(Ｓ１)と三重項励起状態（Ｔ１)とを２５：７５の割合で生成する。一重項励起状態(Ｓ１)からの発光は、蛍光発光と呼ばれている。また、三重項励起状態（Ｔ１)からの発光は、リン光発光と呼ばれている。
【０００５】
一般に、蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、一重項励起状態(Ｓ１) のエネルギーしか発光として取り出すことができない。これに対して、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、ゲスト材料のＳ１からゲスト材料のＴ１に項間交差(ＩＳＣ)が起こることで、全ての励起状態のエネルギーを発光として取り出すことができる。したがって、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子と比較して、発光効率の向上が期待できる。このため、近年、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子の研究が盛んに行われている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。
【０００６】
リン光発光する発光層に使用されるホスト材料としては、例えば、カルバゾールを置換基に有する材料が多数報告されている（例えば、非特許文献３参照）。カルバゾールは、大きい三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを有するものであるため、リン光発光を利用する発光効率の高い有機ＥＬ素子を得るための材料として、好ましい。
【０００７】
リン光発光を利用する有機ＥＬ素子において、カルバゾールを置換基に有する材料をホスト材料として用いた場合、エネルギーの閉じ込めの観点から、ホスト材料の三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを、ゲスト材料の三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーよりも大きくする必要がある（例えば、非特許文献４参照）。
【０００８】
また、カルバゾールは、正孔輸送性を有するものである。カルバゾールを置換基に有する材料をホスト材料として用いた発光層では、電子に対して正孔が過剰となっている。発光層に供給された過剰な正孔は、電子と再結合することなく、発光層から抜け出てしまう。このため、発光層の陰極側に接して配置される電子輸送層の材料として、発光層の陰極側界面において高い正孔ブロック性が得られるものを用いて、発光層から抜け出す正孔を防止している。
【０００９】
さらに、ホスト材料としてカルバゾールを置換基に有する材料を用いた発光層では、発光領域が発光層の陰極側界面に拡がっているため、発光層の陰極側に接して配置される電子輸送層の材料には、高い電子輸送性に加えて大きい三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーが要求される。このような条件を満たす電子輸送層の材料として、近年、多数の材料が報告されている（例えば、非特許文献５および非特許文献６参照）。
【００１０】
一方、近年、正孔と電子の両方の電荷を輸送できる両電荷輸送性のホスト材料や、電子輸送性のホスト材料も多数報告されている（例えば、非特許文献７〜非特許文献１０参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】M. A. Baldo, D. F. O’Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson and S. R. Forrest, Nature 395, 151 (1998).
【非特許文献２】M. A. Baldo, M. E. Thompson, and S. R. Forrest, Nature 403, 750 (2000).
【非特許文献３】L. Xiao, Z. Chen, B. Qu, J. Luo, S. Kong, Q. Gong, J. Kido, Adv. Mater., 23, 926 (2011).
【非特許文献４】S. Tokito, T. Iijima, Y. Suzuri, H. Kita, T. Tsuzuki, F. Sato, Appl. Phys. Lett.  83, 569 (2003).
【非特許文献５】S-J. Su, T. Chiba, T. Takeda, J. Kido, Adv. Mater., 20, 2125 (2008).
【非特許文献６】S-J. Su, H. Sasabe, Y-J, Pu, K. Nakayama, J. Kido, Adv. Mater., 22, 3311 (2010).
【非特許文献７】H. Sasabe, N. Toyota, H. Nakanishi, T. Ishizaka, Y-J. Pu, J. Kido Adv. Mater., 24, 3212 (2012).
【非特許文献８】S. O. Jeon, S. E. Jang, H. S. Son, J. Y. Lee Adv. Mater., 23, 1436 (2011).
【非特許文献９】H-H. Chou, C-H. Cheng, Adv. Mater., 22, 2468 (2010).
【非特許文献１０】Z. Q. Gao, M. Luo, X. H. Sun, H. L. Tam, M. S. Wong, B. X. Mi, P. F. Xia, K. W. Cheah, C. H. Chen Adv. Mater., 21, 688 (2009).
【非特許文献１１】W. S. Jeon, T. J. Park, J. J. Park, S. Y. Kim, J. Jang, J. H. Kwon, R. Pode, Appl. Phys. Lett.  92, 113311 (2008).
【非特許文献１２】S. Y. Kim, W. S. Jeon, T. J. Park, R. Pode, J. Jang, J. H. Kwon, Appl. Phys. Lett.  94, 133303 (2009).
【非特許文献１３】J. H. Seo, S. J. Lee, B. M. Seo, S. J. Moon, K. H. Lee, J. K. Park, S. S. Yoon, Y. K. Kim, Org. Electro. 11, 1759 (2011).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
正孔と電子の両方の電荷を輸送できる両電荷輸送性のホスト材料や、電子輸送性のホスト材料を用いた発光層では、発光層に供給された電子が過剰となっている。発光層に供給された過剰な電子は、正孔と再結合することなく、発光層から抜け出てしまう。発光層から抜け出す電子を防止して、発光効率を向上させるためには、発光層の陽極側に接して配置される正孔輸送層の材料として、高い正孔輸送性を有しているとともに、発光層の陽極側界面において高い電子ブロック性が得られるものを用いる必要がある。
【００１３】
また、このようなホスト材料を用いた発光層では、発光領域が発光層の陽極側（正孔輸送層側）界面に拡がっている。このため、発光材料がリン光材料である場合、発光層の陽極側に接して配置される正孔輸送層の材料として、高い正孔輸送性に加えて大きい三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを有するものを用いることが好ましい。正孔輸送層が大きい三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを有している場合、発光層から正孔輸送層への三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの移動を防止でき、発光層内に三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを閉じ込める効果が得られるため、発光効率が向上する。
【００１４】
また、発光領域が発光層の陽極側界面に拡がっている場合、発光層の陽極側に接して配置される正孔輸送層に用いる材料の安定性が、有機ＥＬ素子の寿命に影響を与える。このため、発光層の陽極側に接して配置される正孔輸送層の材料として、優れた安定性を有するものを用いることが要求されている。
【００１５】
しかし、従来、両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層と組み合わせて、長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子を実現できる正孔輸送層の材料について、報告されていない。
【００１６】
本発明は、上記課題を解決し、両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層と、正孔輸送層とを備える長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子および有機ＥＬ素子に用いる正孔輸送材料の評価方法を提供することを課題とする。
また、長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子を備えた表示装置および照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、上記課題を鑑みて、以下に示すように、検討を重ねた。
電子輸送性のホスト材料を含む発光層と、正孔輸送層とを備える有機ＥＬ素子を、正孔輸送層の材料のみ異ならせて複数製造した場合、各有機ＥＬ素子の外部量子効率は、正孔輸送層の材料の違いによって異なるものとなる。
しかし、この場合の有機ＥＬ素子の外部量子効率の差には、正孔輸送層の材料に応じて有機ＥＬ素子の駆動電圧が変化して、有機ＥＬ素子内の電荷バランスが変わることに起因する影響が含まれている。
【００１８】
有機ＥＬ素子内の電荷バランスが変わったことに起因する影響は、有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に含まれる正孔輸送層の材料自体の特性による影響と切り離して評価することは難しい。また、有機ＥＬ素子内の電荷バランスが変わったことに起因する影響は、正孔輸送層および発光層に用いた材料の組成、バンドギャップエネルギーや三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの大きさなどに基づいて容易に評価できるものではなかった。
したがって、上記の複数の有機ＥＬ素子における外部量子効率の差に基づいて、電子輸送性のホスト材料を用いた発光層に接して配置される正孔輸送層の材料自体の特性を厳密に評価することはできなかった。
【００１９】
そこで、本発明者は、有機ＥＬ素子内の電荷バランスと外部量子効率との関係に着目して、検討を重ねた。そして、電子輸送性のホスト材料として有機ＥＬ素子内の電荷バランスに依存せずに高い発光効率が得られる材料を用いた発光層と、正孔輸送層とを備える有機ＥＬ素子を、正孔輸送層の材料のみ異ならせて複数製造し、外部量子効率を測定すればよいことを見出した。この場合、各有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に含まれる有機ＥＬ素子内の電荷バランスに起因する影響は少ないものとなる。したがって、各有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に基づいて、正孔輸送層の材料自体の特性を評価できる。
【００２０】
そこで、本発明者は、有機ＥＬ素子内の電荷バランスに依存せずに高い発光効率が得られる電子輸送性のホスト材料について、検討を重ねた。その結果、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用いた発光層と、発光層に接して配置される正孔輸送層とを備える有機ＥＬ素子を、正孔輸送層の材料のみ異ならせて複数製造し、外部量子効率を測定した場合、各有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に基づいて、正孔輸送層の材料自体の特性を厳密に評価できることを見出した。
【００２１】
そして、本発明者は、正孔輸送層の材料のみ異ならせて製造した上記の複数の有機ＥＬ素子のうち、外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価した。本発明者は、その評価結果から、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含む正孔輸送層を、両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層に接して配置した有機ＥＬ素子とすることで、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子が得られることを見出した。さらに、ジベンゾチオフェン誘導体が優れた安定性を有しているため、正孔輸送材料としてジベンゾチオフェン誘導体を用いることで、発光領域が発光層の正孔輸送層側界面に拡がっている場合に、長寿命の有機ＥＬ素子が得られることを確認し、本発明を完成させた。
【００２２】
すなわち、本発明は、以下の発明に関わるものである。
（１）一対の電極間に発光層と、前記発光層に接して配置される正孔輸送層とを有する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、ホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、前記ホスト材料は、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、前記正孔輸送層は、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むもの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。
【００２３】
（２）前記ジベンゾチオフェン誘導体は、下記一般式（１）に示される化合物であることを特徴とする（１）記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
【化１】
2014187130.tif 000003
【００２５】
（３）前記正孔輸送材料のバンドギャップエネルギーが、前記ホスト材料のバンドギャップエネルギー以上であることを特徴とする（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（４）前記ゲスト材料は、リン光材料または熱活性型の遅延蛍光を発生する材料であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（５）前記ホスト材料は、金属錯体であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（６）前記発光層中の前記ゲスト材料の含有量が、１重量％以上１５重量％未満であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
（７）（１）〜（６）のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示パネルと、該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする表示装置。
（８）（１）〜（６）のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて形成されていることを特徴とする照明装置。
【００２７】
（９）一対の電極間に発光層と、前記発光層に接して配置される正孔輸送層とを有し、前記発光層が、下記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２からなるホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のみ異なる複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子を製造し、各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率を測定する工程と、前記複数の評価用有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、前記外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価する工程とを備え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の正孔輸送材料の評価方法。
【００２８】
【化２】
2014187130.tif 000004
【００２９】
（１０）各評価用有機エレクトロルミネッセンス素子が、前記正孔輸送層と前記発光層との間に電子ブロック層を有するものであることを特徴とする（９）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の正孔輸送材料の評価方法。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に発光層と、発光層に接して配置される正孔輸送層とを有し、発光層は、ホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、ホスト材料は、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、正孔輸送層は、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるため、発光領域が発光層の正孔輸送層側界面に拡がっている。本発明の有機ＥＬ素子では、発光領域が発光層の正孔輸送層側界面に拡がっている場合に寿命に影響を与える正孔輸送層が、安定性に優れたジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるため、長寿命のものとなる。
【００３１】
また、本発明の有機ＥＬ素子では、ホスト材料が、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、正孔輸送層が、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるため、高い発光効率が得られる。
このように本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命で高い発光効率を有するものであるため、表示装置や照明装置に好適に用いることができる。
【００３２】
また、本発明の正孔輸送材料の評価方法は、一対の電極間に発光層と、前記発光層に接して配置される正孔輸送層とを有し、前記発光層が、Ｂｅｐｐ２からなるホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、前記正孔輸送層の正孔輸送材料のみ異なる複数の評価用有機ＥＬ素子を製造し、各評価用有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定する工程と、前記複数の評価用有機ＥＬ素子のうち、前記外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価する工程とを備える方法であり、各評価用有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に含まれる電荷バランスに起因する影響が非常に少ないため、正孔輸送層の材料自体の特性を厳密に評価できる。
したがって、本発明の正孔輸送材料の評価方法を用いて、両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層と組み合わせることで、長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子を実現できる正孔輸送層の材料を探索できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の有機ＥＬ素子の他の例を説明するための概略断面図である。
【図３】図３（ａ）は輝度と印加電力との関係を示したグラフであり、図３（ｂ）は電流密度と印加電力との関係を示したグラフであり、図３（ｃ）は輝度と印加電力との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明について、例を挙げて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に第１電極９と、正孔注入層８と、正孔輸送層７と、発光層６と、電子輸送層５と、電子注入層４と、第２電極３とがこの順に形成された積層構造を有するものであり、一対の電極（第１電極９、第２電極３）間に発光層６と、発光層６に接して配置される正孔輸送層７とを有するものである。
【００３５】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２上に形成された有機ＥＬ素子を構成する積層構造の全てが有機化合物からなるものである。
なお、図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２上に形成された有機ＥＬ素子１を構成する積層構造に、無機化合物からなる層が含まれているＨＯＩＬＥＤ素子であってもよい。この場合、例えば、図１に示す有機ＥＬ素子１において、無機化合物からなる層として、無機の酸化物からなる電子注入層４と、無機の酸化物からなる正孔注入層８とが設けられているものとすることができる。無機化合物は、有機化合物と比較して安定であるため、ＨＯＩＬＥＤ素子は、無機化合物からなる層を含まない有機ＥＬ素子と比較して、酸素や水に対する耐性が高く、好ましい。
【００３６】
なお、図１に示す有機ＥＬ素子１においては、電子注入層４と正孔注入層８とが設けられている場合を例に挙げて説明するが、例えば、電子注入層４および／または正孔注入層８はなくてもよい。また、図１に示す有機ＥＬ素子１においては、有機化合物からなる電子注入層４に代えて無機化合物からなる電子注入層を設けてもよいし、有機化合物からなる正孔注入層８に代えて無機化合物からなる正孔注入層を設けてもよい。
【００３７】
図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２側と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。
また、図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と発光層６との間に陽極として機能する第１電極９が配置された順構造のものである。
【００３８】
「基板」
基板２の材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレートのような樹脂材料や、石英ガラス、ソーダガラスのようなガラス材料等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００３９】
有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明のものを用いる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明のものだけでなく不透明のものも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料で構成された基板、ステンレス鋼のような金属基板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成したもの、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【００４０】
基板２の平均厚さは、０．１〜３０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１０ｍｍであることがより好ましい。基板２の平均厚さは、デジタルマルチメーター、ノギスにより測定できる。
【００４１】
「第１電極」
図１に示す有機ＥＬ素子１における第１電極９は、陽極として機能するものである。第１電極９の材料としては、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等が挙げられる。この中でも、第１電極９の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯを用いることが好ましい。
第１電極９の平均厚さは、特に制限されないが、１０〜５００ｎｍであることが好ましく、１００〜２００ｎｍであることがより好ましい。
第１電極９の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【００４２】
「正孔注入層」
本実施形態における正孔注入層８は、正孔注入層８の材料として通常用いることができるいずれの化合物を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。具体的には、正孔注入層８の材料として、下記一般式（３）に示されるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、フタロシアニン（Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００４３】
【化３】
2014187130.tif 000005
【００４４】
また、正孔注入層８が、無機化合物からなるからなるものである場合には、金属酸化物層などの無機の酸化物からなる層であることが好ましい。金属酸化物層としては、特に制限されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブテン（ＭｏＯ３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）等の１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、正孔注入層８は、酸化バナジウム又は酸化モリブテンを主成分とするものが好ましい。正孔注入層８が酸化バナジウムおよび／または酸化モリブテンを主成分とするものである場合、第１電極９（陽極）から正孔を注入して発光層６又は正孔輸送層７へ輸送する正孔注入層８としての機能が、より優れたものとなる。また、酸化バナジウムおよび酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、第１電極９から発光層６又は正孔輸送層７への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止できる。
【００４５】
正孔注入層８の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入層８の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
【００４６】
「正孔輸送層」
正孔輸送層７は、発光層６に接して配置されている。図１に示す有機ＥＬ素子１の発光層６では、後述するように、発光領域が発光層６の正孔輸送層７側（陽極側）界面に拡がっている。
正孔輸送層７に用いる正孔輸送材料としては、ジベンゾチオフェン誘導体が用いられている。ジベンゾチオフェン誘導体としては上記一般式（１）に示される化合物であるＤＢＴＰＢを用いることが好ましい。ジベンゾチオフェン誘導体の中でもＤＢＴＰＢは、バンドギャップエネルギーが大きく、三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの高いものであり、正孔輸送材料として好ましい。また、ＤＢＴＰＢは、発光層６のホスト材料として、上記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２を用いた場合に、長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子を実現できるため、好ましい。
【００４７】
図１に示す有機ＥＬ素子１では、後述するように、発光層６のホスト材料として、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料が用いられている。したがって、発光層６では、電荷の再結合領域が正孔輸送層／発光層界面に接している。本実施形態においては、正孔輸送層７に用いる正孔輸送材料として、バンドギャップエネルギーが大きく、高い電子ブロック性が得られるジベンゾチオフェン誘導体が用いられている。したがって、図１に示す有機ＥＬ素子１では、発光層６に供給された過剰な電子が、正孔と再結合することなく、発光層６から正孔輸送層７に抜け出てしまうことを防止できる。よって、発光層６から正孔輸送層７に電子が抜け出てしまうことによる発光効率の低下が抑制され、高い発光効率が得られる。
【００４８】
正孔輸送層７のバンドギャップエネルギーは、発光層６のホスト材料のバンドギャップエネルギー以上であることが好ましい。正孔輸送層７のバンドギャップエネルギーが、発光層６のホスト材料のバンドギャップエネルギー以上である場合、正孔輸送層７の電子ブロック性がより一層高いものとなり、発光層６に供給された過剰な電子が、発光層６から正孔輸送層７に抜け出てしまうことをより効果的に防止でき、より一層高い発光効率が得られる。
【００４９】
また、図１に示す有機ＥＬ素子１は、正孔輸送層７が、三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの高い材料であるベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるので、発光層６から正孔輸送層７に三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーが移動することを防止でき、発光層６内に三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを閉じ込める効果が得られる。よって、後述する発光材料がリン光材料である場合に、ホスト材料の励起状態のエネルギーを効率よくリン光発光として取り出すことができる。
【００５０】
正孔輸送層７の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
正孔輸送層７の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。
【００５１】
本実施形態において正孔輸送層７に用いる正孔輸送材料は、以下に示す評価方法を用いて、発光層６に用いるホスト材料として両電荷輸送性または電子輸送性のものを用いた場合に、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子１の得られる材料を探索した結果に基づいて決定されたものである。
【００５２】
本実施形態の正孔輸送材料の評価方法では、まず、複数の評価用有機ＥＬ素子を製造する。本実施形態における複数の評価用有機ＥＬ素子は、一対の電極間に発光層と、発光層に接して配置される正孔輸送層とを有し、発光層が、電子輸送性のものである上記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２（例えば、非特許文献１１、非特許文献１２参照）からなるホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、正孔輸送層の正孔輸送材料のみ異なるものである。
【００５３】
本実施形態においては、評価用有機ＥＬ素子として、図１に示す有機ＥＬ素子１と同じ構造を有し、発光層のホスト材料としてＢｅｐｐ２を用い、正孔輸送層の正孔輸送材料のみ異なるものを複数製造する。
なお、評価用有機ＥＬ素子の構造は、評価した正孔輸送材料を実際に用いる有機ＥＬ素子の構造に応じて適宜決定できる。評価用有機ＥＬ素子の構造は、評価結果の信頼性を向上させるために、評価した正孔輸送材料を使用する有機ＥＬ素子の構造に類似する構造であることが好ましく、評価した正孔輸送材料を使用する有機ＥＬ素子の構造と同じであることがより好ましい。
【００５４】
次いで、各評価用有機ＥＬ素子の外部量子効率を測定する。外部量子効率の測定方法としては、公知の方法を用いることができる。
その後、複数の評価用有機ＥＬ素子のうち、外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に高い発光効率を有する有機ＥＬ素子１の得られる良好な特性を有するものと評価して、本実施形態の有機ＥＬ素子１における正孔輸送層７の正孔輸送材料として使用する。
【００５５】
本実施形態においては、上記の評価方法を用いて正孔輸送層７に用いる正孔輸送材料を評価するので、各評価用有機ＥＬ素子の外部量子効率の差に含まれる電荷バランスに起因する影響が非常に少なく、正孔輸送層の材料自体の特性を厳密に評価できる。したがって、本実施形態において良好な特性を有すると評価した正孔輸送材料を正孔輸送層７は、両電荷輸送性または電子輸送性のホスト材料を用いた発光層と組み合わせて使用することで、確実に高い発光効率を有する有機ＥＬ素子を実現できる信頼性の高いものとなる。
【００５６】
また、本実施形態において用いる各評価用有機ＥＬ素子は、正孔輸送層と発光層との間に電子ブロック層を有するものであってもよい。このような評価用有機ＥＬ素子を用いて、正孔輸送材料を評価した場合、正孔と再結合することなく発光層から正孔輸送層に電子が抜け出てしまうことによる評価への影響が抑制されるので、正孔輸送層の材料自体の特性をより厳密に評価できる。
電子ブロック層に用いる材料としては、例えば、有機ＥＬ素子の電子ブロック層として使用可能な材料を用いることができる。
【００５７】
なお、正孔輸送層７は、図１に示すように、１層のみからなるものであってもよいし、上述した発光層６に接して配置される正孔輸送層７の正孔注入層８側に、１層以上の第２正孔輸送層（不図示）を有するものであってもよい。
第２正孔輸送層に用いる正孔輸送性有機材料としては、各種ｐ型の高分子材料（有機ポリマー）や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。
【００５８】
具体的には、第２正孔輸送層の材料として、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤ）、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体、フルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。これらの第２正孔輸送層の材料は、他の化合物との混合物として用いることもでき、一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。
【００５９】
第２正孔輸送層の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
第２正孔輸送層の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。
【００６０】
「発光層」
発光層６は、電荷輸送・再結合の役割を担うホスト材料と、発光材料からなるゲスト材料とからなる。
ホスト材料としては、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料が用いられている。具体的には、電子輸送性のホスト材料として、上記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２、下記一般式（４）〜（９）に示される化合物などが挙げられ、特に、金属錯体である上記一般式（２）に示されるＢｅｐｐ２であることが好ましい。
【００６１】
ホスト材料として、Ｂｅｐｐ２等の金属錯体を用いることで、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率的に起こるものとなり、高い発光効率を有する有機ＥＬ素子１が得られる。
【００６２】
【化４】
2014187130.tif 000006
【００６３】
また、正孔と電子の両電荷輸送性のホスト材料としては、下記一般式（１０）〜（３３）に示される化合物などが挙げられる。
【００６４】
【化５】
2014187130.tif 000007
【００６５】
【化６】
2014187130.tif 000008
【００６６】
【化７】
2014187130.tif 000009
【００６７】
ゲスト材料としては、リン光材料を用いることが好ましい。
リン光材料としては、下記一般式（３４）に示される緑色リン光材料であるＩｒ(ｍｐｐｙ)３などが挙げられる。ゲスト材料としてリン光材料を用いることで、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子となり、ゲスト材料として蛍光材料を用いた有機ＥＬ素子と比較して、発光効率を向上させることができ、好ましい。
【００６８】
【化８】
2014187130.tif 000010
【００６９】
発光層６中のゲスト材料の含有量は、１重量％以上１５重量％未満であることが好ましい。発光層６中のゲスト材料の含有量を上記範囲とすることで、より一層優れた発光効率が得られる。発光層６中のゲスト材料の含有量が上記範囲未満である場合、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が十分に起こらず、ホスト材料自体が発光して、発光効率が低下する恐れがある。また、発光層６中のゲスト材料の含有量が上記範囲を超える場合、ホスト材料の電子輸送性が不十分となり、ゲスト材料が電荷を運ぶことによって、発光領域が発光層６の正孔輸送層７側界面から離れてしまい、発光効率が低下する恐れがある。
【００７０】
発光層６の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。
発光層６の平均厚さは、触針式段差計により測定してもよいし、水晶振動子膜厚計により発光層６の成膜時に測定してもよい。
【００７１】
「電子輸送層」
電子輸送層５に用いる材料としては、フェニル−ディピレニルホスフィンオキサイド（ＰＯＰｙ２）のようなホスフィンオキサイド誘導体、トリス−１，３，５−（３’−（ピリジン−３’’−イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｙＰｈＢ）のようなピリジン誘導体、（２−（３−（９−カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ））のようなキノリン誘導体、２−フェニル−４，６−ビス（３，５−ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４−ビス（４−ビフェニル）−６−（４’−（２−ピリジニル）−４−ビフェニル）−［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３−フェニル−４−（１’−ナフチル）−５−フェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’−（１，３，５−ベントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）などに代表される各種金属錯体、２，５−ビス（６’−（２’，２’’−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。これらの電子輸送層の材料の中でも、ＰＯＰｙ２のようなホスフィンオキサイド誘導体、Ａｌｑ３のような金属錯体、ＴｍＰｙＰｈＢのようなピリジン誘導体を用いることが好ましい。
【００７２】
電子輸送層５の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、２０〜１００ｎｍであることが、より好ましい。
電子輸送層５の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【００７３】
「電子注入層」
電子注入層４として有機化合物からなるものを設ける場合には、電子注入層の材料として通常用いることができるいずれの化合物を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。具体的に例えば、ポリエチレンイミン、ポリ（９，９−ビス（６’’−トリメチルアンモニウムヘキシル）フルオレン−コ−アルト−フェニレン）ウィズブロマイドコウンテリオンズ（ＦＰＱ−Ｂｒ）、ポリ（９，９−ビス（３’−ジメチルアミノ）プロピル）２，７−フルオレン−アルト−２，７−（９、９−ジオクティルフルオレン）（ＰＦＮＲ２）、ポリアルキレンオキシド等が挙げられる。
【００７４】
また、電子注入層４が、無機化合物からなるからなるものである場合には、金属酸化物層などの無機の酸化物からなる層であることが好ましい。金属酸化物層としては、特に制限されないが、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化二オブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）から選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。これらの金属酸化物層からなる電子注入層４は、電子注入層としての機能や、電極（陰極）としての機能を備えている。
また、電子注入層４の材料は、上記の材料に限定されるものではなく、例えば、ＬｉＦなどを用いてもよい。
【００７５】
電子注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、２〜１００ｎｍであることがより好ましい。
電子注入層４の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【００７６】
「第２電極」
図１に示す有機ＥＬ素子１における第２電極３は、陰極として機能するものである。第２電極３としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられる。この中でも、第２電極３としてＡｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
第２電極３の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００ｎｍであることが好ましく、３０〜１５０ｎｍであることがより好ましい。また、第２電極３として不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを１０〜３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型及び透明型の陽極として使用できる。
第２電極３の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により第２電極３の成膜時に測定できる。
【００７７】
図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、公知の方法を適宜使用して製造できる。
【００７８】
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、第１電極９と第２電極３との間に発光層６と、発光層６に接して配置される正孔輸送層７とを有し、発光層６が、ホスト材料と発光材料からなるゲスト材料とからなり、ホスト材料が、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、正孔輸送層７が、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるため、発光領域が発光層６の正孔輸送層７側界面に拡がっている。本実施形態においては、発光領域が発光層６の正孔輸送層７側界面に拡がっている場合に、有機ＥＬ素子の寿命に影響を与える正孔輸送層７が、安定性に優れた正孔輸送材料を含むものであるため、長寿命のものとなる。
【００７９】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子１では、ホスト材料が、電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料であり、正孔輸送層７が、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送材料を含むものであるため、高い発光効率が得られる。
【００８０】
（第２実施形態）
図２は、本発明の有機ＥＬ素子の他の例を説明するための概略断面図である。図２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１Ａは、基板２上に第１電極９と、電子注入層４と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、第２電極３とがこの順に形成された積層構造を有するものである。
【００８１】
図２に示す有機ＥＬ素子１Ａにおける第１電極９は陰極として機能するものであり、第２電極３は陽極として機能するものである。
図２に示す有機ＥＬ素子１Ａは、基板２上に陰極として機能する第１電極９が形成され、基板２と発光層６との間に第１電極９が配置された逆構造のものである。
【００８２】
図２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１Ａと、図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１との異なるところは、電子注入層４と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８の積層順序が逆になっているところのみである。したがって、図２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１Ａにおいて、図１に示す有機ＥＬ素子１と同じ部材には、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００８３】
なお、本発明の有機ＥＬ素子は、図１および図２に示す有機ＥＬ素子に限定されるものではない。すなわち、本発明の有機ＥＬ素子は、第１電極９と第２電極３との間に発光層６と、発光層６に接して配置される正孔輸送層７とを有していればよく、電子注入層４、電子輸送層５、第２正孔輸送層、正孔注入層８は、必要に応じて形成すればよい。
また、本発明の有機ＥＬ素子は、図１に示す各層の間に、さらに他の層を有していてもよい。
【００８４】
本発明の有機ＥＬ素子においては、有機ＥＬ素子の特性をさらに向上させる等の理由から、必要に応じて例えば、正孔阻止層、電子素子層などを有していてもよい。
これらの層を形成するための材料としては、これらの層を形成するために通常用いられる材料を用いることができる。また、これらの層を形成する方法としては、これらの層を形成するために通常用いられる方法を用いることができる。
【００８５】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、最近研究が加速している熱活性型遅延蛍光(ＴＡＤＦ)を利用したものであってもよい。
この場合、ゲスト材料としては、熱活性型の遅延蛍光を発生する材料を用いる。熱活性型の遅延蛍光を発生する材料としては、下記一般式（３５）〜（３８）に示される化合物などが挙げられる。
【００８６】
【化９】
2014187130.tif 000011
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機化合物層の材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができるし、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることもできる。そのため、表示装置の発光部位や照明装置として好適に用いることができる。
本発明の表示装置は、長寿命で高い発光効率を有する本発明の有機ＥＬ素子を用いた表示パネルと、該表示パネルを駆動する駆動回路と、を有するものである。このため、表示装置として好ましいものとなる。
また、本発明の照明装置は、長寿命で高い発光効率を有する本発明の有機ＥＬ素子を備えるものである。このため、照明装置として好ましいものとなる。
【実施例】
【００８８】
以下に示す２つの評価用有機ＥＬ素子を製造し、評価した。
「評価用有機ＥＬ素子Ａ」
基板上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる第１電極（陽極）と、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚み３０ｎｍの正孔注入層と、下記一般式（３９）に示されるα−ＮＰＤからなる厚み４０ｎｍの正孔輸送層と、下記一般式（４０）に示されるＩｒ（ｐｐｚ）３からなる厚み１０ｎｍの電子ブロック層と、ゲスト材料としてＩｒ(ｍｐｐｙ)３を用い、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用い、発光層６中のゲスト材料の含有量を６重量％とした厚み３５ｎｍ発光層と、下記一般式（４１）に示されるＴＰＢＩからなる厚み４０ｎｍの電子輸送層と、ＬｉＦ膜からなる厚み１ｎｍの電子注入層と、Ａｌ膜からなる第２電極（陰極）とを公知の方法により順に形成した。
【００８９】
【化１０】
2014187130.tif 000012
【００９０】
【化１１】
2014187130.tif 000013
【００９１】
【化１２】
2014187130.tif 000014
【００９２】
「評価用有機ＥＬ素子Ｂ」
電子輸送層の材料をＥＴＭ−１４３（商品名：保土谷化学製）に代えたこと以外は、評価用有機ＥＬ素子Ａと同様にして、評価用有機ＥＬ素子Ｂを形成した。
【００９３】
得られた評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂについて、輝度と印加電力との関係、電流密度と印加電力との関係、電流密度と外部量子効率との関係を調べた。その結果を図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す。
図３（ａ）は輝度と印加電力との関係を示したグラフであり、図３（ｂ）は電流密度と印加電力との関係を示したグラフであり、図３（ｃ）は輝度と印加電力との関係を示したグラフである。
【００９４】
なお、評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂの電子ブロック層の材料に用いたＩｒ(ｐｐｚ）３は、電子ブロック性の高い材料である。しかし、Ｉｒ(ｐｐｚ）３を用いた電子ブロック層を有する有機ＥＬ素子は、寿命の短いものとなる。このため、評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂについて、寿命の評価は行っていない。
【００９５】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、評価用有機ＥＬ素子Ａと比較して評価用有機ＥＬ素子Ｂの方が、低い駆動電圧で動作していることが分かる。また、図１(ｃ)に示すように、評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂは、両者とも２０％以上の高い外部量子効率が得られている。
【００９６】
通常、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、外部量子効率が素子の電荷バランスに大きく依存する（例えば、非特許文献１３参照）。
しかし、図１(ｃ)に示すように、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用いている評価用有機ＥＬ素子Ａおよび評価用有機ＥＬ素子Ｂでは、両者の電子輸送層の材料を代えることで電荷バランスを異ならせているのにも関わらず、電荷バランスに依存せずにいずれも高い発光効率が得られた。この理由は、電子輸送性のホスト材料としてＢｅｐｐ２を用いることで、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率的に起こったためであると考えられる。
【００９７】
このことから、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用いた発光層と、正孔輸送層とを備える有機ＥＬ素子を、正孔輸送層の材料のみ異ならせて複数製造し、外部量子効率を測定した結果に基づいて、正孔輸送層の材料自体の特性を評価できることが確認できた。
また、図１(ｃ)に示す結果から、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用い、正孔輸送層の材料として電子ブロック性が高く、三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの閉じ込めができるものを用いることで、発光効率の高い有機ＥＬ素子が得られることが推定できる。
【００９８】
以下に示す実験例１〜８の有機ＥＬ素子を製造し、評価した。
「実験例１」
基板２上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる第１電極９（陽極）と、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚み３０ｎｍの正孔注入層８と、α−ＮＰＤからなる厚み１０ｎｍの第２正孔輸送層（不図示）と、α−ＮＰＤからなる厚み１０ｎｍの正孔輸送層７と、ゲスト材料としてＩｒ(ｍｐｐｙ)３を用い、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用い、発光層６中のゲスト材料の含有量を６重量％とした厚み３５ｎｍ発光層６と、ＴＰＢＩからなる厚み４０ｎｍの電子輸送層５と、ＬｉＦ膜からなる厚み１ｎｍの電子注入層４と、Ａｌ膜からなる第２電極３（陰極）とを公知の方法により順に形成し、図１に示す有機ＥＬ素子１を形成した。
【００９９】
「実験例２」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４２）に示されるＨＭＴＰＤに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例２の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１００】
【化１３】
2014187130.tif 000015
【０１０１】
「実験例３」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４３）に示されるＴＰＤ１５に代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例３の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１０２】
【化１４】
2014187130.tif 000016
【０１０３】
「実験例４」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４４）に示されるＳＴ１４１１：N,N'−Bis−（phenyl）−N,N'−bis−（4−triphenylmethyl−phenyl）−benzidineに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例４の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１０４】
【化１５】
2014187130.tif 000017
【０１０５】
「実験例５」
正孔輸送層７の材料をＤＢＴＰＢに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例５の有機ＥＬ素子１を形成した。
「実験例６」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４５）に示される３ＢＴＰＤに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例６の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１０６】
【化１６】
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【０１０７】
「実験例７」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４６）に示されるＮＰＡＰＦに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例７の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１０８】
【化１７】
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【０１０９】
「実験例８」
正孔輸送層７の材料を下記一般式（４７）に示されるＣｚＴＰに代えたこと以外は、実験例１と同様にして、実験例８の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１１０】
【化１８】
2014187130.tif 000020
【０１１１】
実験例１〜実験例８において使用した正孔輸送層の材料と、ホスト材料であるＢｅｐｐ２の最高占有軌道(ＨＯＭＯ)・最低非占有軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー、バンドギャップエネルギーを表１に示す。
また、実験例１〜実験例８において使用した正孔輸送層の材料と、ゲスト材料であるＩｒ(ｍｐｐｙ)３の三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーを表１に示す。
【０１１２】
【表１】
2014187130.tif 000021
【０１１３】
このようにして得られた実験例１〜実験例８の有機ＥＬ素子の外部量子効率(ＥＱＥ)、駆動電圧、正孔輸送層の発光の有無、素子寿命を測定した。その結果を表１に示す。
なお、有機ＥＬ素子の素子寿命は、表１に示す駆動電圧で有機ＥＬ素子を発光させた場合に輝度が半減するまでの寿命（時間）である。
また、正孔輸送層の発光の有無は、有機ＥＬ素子の発光スペクトルにおいて、ゲスト材料であるＩｒ(ｍｐｐｙ)３の発光の短波長側に正孔輸送材料からの発光が観測されたものを「あり」と評価し、観測されなかったものを「なし」と評価した。
【０１１４】
実験例１〜８の有機ＥＬ素子は、ホスト材料としてＢｅｐｐ２を用いた発光層と、正孔輸送層とを備え、正孔輸送層の材料のみ異ならせたものである。このため、実験例１〜８の有機ＥＬ素子のうち、外部量子効率を測定した結果の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価できる。
【０１１５】
表１に示すように、実験例１では、ホスト材料であるＢｅｐｐ２と正孔輸送層の材料であるα−ＮＰＤとのＬＵＭＯのエネルギー位置は比較的近く、α−ＮＰＤの三重項エネルギーはゲスト材料であるＩｒ(ｍｐｐｙ)３のそれよりも小さい。このため、α−ＮＰＤを正孔輸送層の材料として用いた実験例１の有機ＥＬ素子では、外部量子効率が低く、十分に高い発光効率が得られなかった。
【０１１６】
また、正孔輸送層の材料として、ホスト材料であるＢｅｐｐ２よりもバンドギャップエネルギーが小さいα−ＮＰＤ・ＴＰＤ１５・ＮＰＡＰＦを用いた実験例１、実験例３、実験例７の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層において蛍光発光が観測された。これは、発光層に供給された過剰な電子が、発光層から正孔輸送層に抜け出し、ホスト材料の励起状態が正孔輸送層の材料にエネルギー移動したためであると考えられる。このことにより、実験例１、実験例３、実験例７の有機ＥＬ素子では、リン光素子の発光効率の低下が起こっていると考えられる。
【０１１７】
一方で、正孔輸送層の材料として、α−ＮＰＤと類似の構造でそのナフタレン部の置換基構造が異なる、ＨＭＴＰＤ、ＳＴ１４１１、ＤＢＴＰＢを用いた実験例２、実験例４、実験例５の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層のバンドギャップエネルギーがホスト材料であるＢｅｐｐ２以上となっている。したがって、実験例２、実験例４、実験例５の有機ＥＬ素子では、ホスト材料の励起状態のエネルギーをリン光発光として取り出すことができる。このため、実験例１よりも高い発光効率が得られている。
【０１１８】
また、正孔輸送層の材料として、トリフェニルアミン骨格を持ち立体的な分子構造である３ＢＴＰＤを用いた実験例６の有機ＥＬ素子では、バンドギャップエネルギーが大きく、高い電子ブロック性が得られる正孔輸送層を有しているため、高い発光効率が得られている。
一方で、実験例８の有機ＥＬ素子では、正孔輸送層の材料であるカルバゾール骨格が、三重項エネルギーおよびバンドギャップエネルギーが大きいものの、電子ブロック層として向いていなかったため、高い発光効率は得られなかったと考えられる。
【０１１９】
表１に示すように、実験例２〜６、８の有機ＥＬ素子では、実験例１の有機ＥＬ素子よりも高い発光効率が得られた。したがって、実験例２〜６、８の有機ＥＬ素子に用いた正孔輸送材料は、ホスト材料が電子輸送性材料または正孔と電子の両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものである。
しかし、表１に示すように、素子寿命については、実験例２〜６、８のうち実験例５のみが実験例１よりも良好な特性となった。
このことから、ホスト材料としてＢｅｐｐ２のような電子輸送性の材料を用いた場合、正孔輸送層の材料としてＤＢＴＰＢのようなジベンゾチオフェン誘導体からなる材料が適していることが分かった。なぜなら、実験例２〜５の有機ＥＬ素子に用いた正孔輸送層の材料は、末端以外は、ＤＢＴＰＢと類似の構造であるにもかかわらず、実験例５のみが良好な寿命特性が得られたためである。
【０１２０】
「実験例９」
基板２上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる第１電極９（陽極）と、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚み３０ｎｍの正孔注入層８と、α−ＮＰＤからなる厚み１０ｎｍの第２正孔輸送層（不図示）と、ＤＢＴＰＢからなる厚み１０ｎｍの正孔輸送層７と、ゲスト材料としてＩｒ(ｍｐｐｙ)３を用い、ホスト材料として下記一般式（４８）に示されるＣＢＰを用い、発光層６中のゲスト材料の含有量を６重量％とした厚み３５ｎｍ発光層６と、ＴＰＢＩからなる厚み４０ｎｍの電子輸送層５と、ＬｉＦ膜からなる厚み１ｎｍの電子注入層４と、Ａｌ膜からなる第２電極３（陰極）とを公知の方法により順に形成し、図１に示す有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１２１】
【化１９】
2014187130.tif 000022
【０１２２】
「実験例１０」
正孔輸送層７を形成しなかったこと以外は、実験例９と同様にして、実験例１０の有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１２３】
このようにして得られた実験例９および実験例１０の有機ＥＬ素子の外部量子効率(ＥＱＥ)、駆動電圧、素子寿命を実験例１と同様にして測定した。その結果を表２に示す。
【０１２４】
【表２】
2014187130.tif 000023
【０１２５】
表２に示すように、正孔輸送層を有する実験例９の外部量子効率は、正孔輸送層のない実験例１０よりも高い。これは、実験例９では、正孔輸送層による三重項励起状態（Ｔ１)のエネルギーの閉じ込めの効果が得られることによるものであると考えられる。
一方、寿命については実験例９よりも実験例１０が長い。これは、実験例９および実験例１０の有機ＥＬ素子では、ホスト材料として正孔輸送性の材料であるＣＢＰを用いている。この場合、発光領域が発光層の電子輸送層側（陰極側）界面に拡がっている。したがって、正孔輸送層に用いる材料の安定性が、有機ＥＬ素子の寿命に与える影響が小さくなっているためと考えられる。
【０１２６】
また、実験例５および実験例９の結果から、ジベンゾチオフェン誘導体からなる正孔輸送層７は、ホスト材料として正孔輸送性の材料を用いた場合には、十分な寿命が得られず、ホスト材料としてＢｅｐｐ２のような電子輸送性または正孔と電子の両電荷輸送性材料の材料を組み合わせた場合に、長寿命で高い発光効率を有する有機ＥＬ素子が得られることが分かった。
【０１２７】
「実験例１１」
基板２上に、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる第１電極９（陽極）と、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳからなる厚み３０ｎｍの正孔注入層８と、α−ＮＰＤからなる厚み２０ｎｍの第２正孔輸送層（不図示）と、ＨＭＴＰＤ、３ＢＴＰＤ、ＤＢＴＰＢ、α−ＮＰＤからなる厚み１０ｎｍの正孔輸送層７と、ゲスト材料としてＩｒ(ｍｐｐｙ)３を用い、ホスト材料として上記一般式（３３）に示される両電荷輸送性材料であるＢＵＰＨ１（非特許文献１０参照）を用い、発光層６中のゲスト材料の含有量を６重量％とした厚み２５ｎｍ発光層６と、ＴＰＢＩからなる厚み４０ｎｍの電子輸送層５と、ＬｉＦ膜からなる厚み１ｎｍの電子注入層４と、Ａｌ膜からなる第２電極３（陰極）とを公知の方法により順に形成し、図１に示す有機ＥＬ素子１を形成した。
【０１２８】
このようにして得られた実験例１１の有機ＥＬ素子の外部量子効率(ＥＱＥ)および素子寿命を実験例１と同様にして測定した。その結果を表３に示す。
【０１２９】
【表３】
2014187130.tif 000024
【０１３０】
表３に示すように、α−ＮＰＤ以外の材料からなる正孔輸送層を有する実験例１１の外部量子効率は、α−ＮＰＤからなる正孔輸送層に有する素子よりも高い。
また、実験例１１の外部量子効率は、表１に示すホスト材料として電子輸送性材料であるＢｅｐｐ２を用いた場合と、その大小関係が概ね一致する（３ＢＴＰＤ＞ＨＭＴＰＤ＞ＤＢＴＰＢ＞α−ＮＰＤ）。このことから、ホスト材料としてＢＵＰＨ１を用いた場合にも、Ｂｅｐｐ２を用いた場合と同じく、正孔輸送層の材料のみ異ならせて有機ＥＬ素子を複数製造し、外部量子効率を測定した場合、外部量子効率の高いものに用いた正孔輸送材料を、ホスト材料が電子輸送性材料または両電荷輸送性材料である場合に良好な特性を有するものと評価できることがわかる。
【０１３１】
また、表１および表３に示すように、ホスト材料としてＢＵＰＨ１を用いた場合、Ｂｅｐｐ２を用いた場合よりも外部量子効率の差が小さくなっている。これは、両電荷輸送性材料であるＢＵＰＨ１を用いた場合と比較して、電子輸送性材料であるＢｅｐｐ２を用いた場合の方が、発光領域が発光層の正孔輸送層側界面により局所化するためであると考えられる。
【０１３２】
また、寿命に注目すると、表３に示す実験例１１においても、表１に示すＢｅｐｐ２を用いた場合と同様に、ＤＢＴＰＢ、α−ＮＰＤからなる正孔輸送層を有する素子に比べ、３ＢＴＰＤ、ＨＭＴＰＤからなる正孔輸送層を有する素子の寿命は短くなっている。
このことから、ホスト材料としてＢＵＰＨ１のような両電荷輸送性の材料を用いた場合、正孔輸送層の材料としてＤＢＴＰＢのようなジベンゾチオフェン誘導体からなる材料が適していることが分かった。
【０１３３】
なお、表１および表３に示すように、ホスト材料としてＢＵＰＨ１を用いた場合、Ｂｅｐｐ２を用いた場合よりも寿命の差が小さくなっている。この理由は、Ｂｅｐｐ２よりもＢＵＰＨ１の方が、材料自体の耐久性が低いためであると考えられる。
【符号の説明】
【０１３４】
１：有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）、２：基板、３：第２電極、４：電子注入層、５：電子輸送層、６：発光層、７：正孔輸送層、８：正孔注入層、９：第１電極。
【図１】
2014187130.tif 000027
【図２】
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【図３】
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