(57)【要約】【課題】発光効率及び寿命の特性に優れた有機電界発光素子を提供する。【解決手段】本発明によれば，第１電極と第２電極との間に，燐光ドーパントと燐光ホストとを含む発光層を備え，上記の燐光ホストが２種以上のホール輸送物質を含むことを特徴とする有機電界発光素子が提供される。複数のホール輸送物質を含む混合燐光ホスト物質を含む発光層を使用することで，燐光ホストと燐光ドーパントとの間のエネルギーの伝達効率を高めることができ，結果として，有機電界発光素子の効率及び寿命の特性を改善することができる。【選択図】図２
2006135295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極との間に燐光ドーパントと燐光ホストとを含む発光層を備え，
前記燐光ホストが，２種以上のホール輸送物質を含むことを特徴とする，有機電界発光素子。
【請求項２】
前記ホール輸送物質は，第１ホール輸送物質と第２ホール輸送物質とからなり，
前記第１ホール輸送物質のＨＯＭＯと前記第２ホール輸送物質のＨＯＭＯとのエネルギー準位差と，第１ホール輸送物質のＬＵＭＯと前記第２ホール輸送物質のＬＵＭＯとのエネルギー準位差の少なくとも一方が０ではないことを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記二つのホール輸送物質の三重項エネルギーは，２.３ｅＶ〜３.５ｅＶであることを特徴とする，請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記第１ホール輸送物質及び前記第２ホール輸送物質は，カルバゾール系化合物であることを特徴とする，請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記カルバゾール系化合物は，１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），ポリビニルカルバゾール，ｍ−ビスカルバゾリルフェニル，４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル（ｄｍＣＢＰ），４,４’,４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン，１,３,５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン，１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン，及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群より選択された一つ以上であることを特徴とする，請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記第１ホール輸送物質と前記第２ホール輸送物質との混合質量比は，３：１〜１：３であることを特徴とする，請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記第１ホール輸送物質は，ＣＢＰであり，前記第２ホール輸送物質は，ＣＢＰよりバンドギャップの広い物質であることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記燐光ドーパントが，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム，トリス（フェニルピリジン）イリジウム，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，及びトリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムからなる群より選択された一つ以上であることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光層は，前記燐光ホスト７０質量部〜９９質量部と，前記燐光ドーパント１質量部〜３０質量部とを含むことを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記第１電極と前記発光層との間に，ホール注入層及びホール輸送層のうち，少なくとも一つの層が更に設けられることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記発光層と前記第２電極との間に，ホールブロッキング層，電子輸送層及び電子注入層のうち，少なくともいずれか一つの層が更に設けられることを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記発光層は，前記燐光ホストとして，ＣＢＰ及びｄｍＣＢＰを含むことを特徴とする，請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記ＣＢＰと前記ｄｍＣＢＰとの混合質量比は，１：３〜３：１であることを特徴とする，請求項１２に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
第１電極と第２電極との間に，燐光ドーパントと燐光ホストとを含む発光層を備え，
前記燐光ホストは，三重項エネルギーが２.３ｅＶ〜３.５ｅＶである第１燐光ホストと第２燐光ホストとを含み，
前記第１燐光ホストのＨＯＭＯと前記第２燐光ホストのＨＯＭＯとのエネルギー準位差と，前記第１燐光ホストのＬＵＭＯと前記第２燐光ホストのＬＵＭＯとのエネルギー準位差の少なくとも一方が０ではないことを特徴とする，有機電界発光素子。
【請求項１５】
前記第１燐光ホストの三重項エネルギー準位は，前記第２燐光ホストの三重項エネルギー準位より小さいことを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記第１燐光ホスト及び前記第２燐光ホストのＨＯＭＯとＬＵＭＯとのエネルギー準位間のエネルギーバンドギャップは，それぞれ２.５ｅＶ〜４.０ｅＶであることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１７】
前記第１燐光ホストと第２燐光ホストとの混合質量比は，１０：９０〜９０：１０であることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１８】
前記第１燐光ホストは，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ），ＢＡｌｑからなる群より選択され，
前記第２燐光ホストは，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ），ＢＡｌｑからなる群より選択されることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１９】
前記発光層は，前記燐光ホスト７０質量部〜９９質量部と，前記燐光ドーパント１質量部〜３０質量部とを含むことを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項２０】
前記燐光ドーパントは，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム，トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムからなる群より選択された一つ以上であることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項２１】
前記第１燐光ホストは，ＣＢＰであり，前記第２燐光ホストは，Ｂａｌｑであり，前記第１燐光ホストと前記第２燐光ホストとの混合質量比は，１０：９０〜９０：１０であることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項２２】
前記第１燐光ホスト及び前記第２燐光ホストと共に使われる燐光ドーパントは，トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムであることを特徴とする，請求項２１に記載の有機電界発光素子。
【請求項２３】
前記燐光ドーパントの含量は，発光層の総質量である１００質量部を基準にして，１質量部〜３０質量部であることを特徴とする請求項２２に記載の有機電界発光素子。
【請求項２４】
前記第１電極と前記発光層との間に，ホール注入層及びホール輸送層のうち少なくとも一つの層が更に備えられることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【請求項２５】
前記発光層と前記第２電極との間に，ホールブロッキング層，電子輸送層及び電子注入層のうち，少なくともいずれか一つの層が更に備えられることを特徴とする，請求項１４に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，有機電界発光素子に係り，より詳細には，効率及び寿命の特性が改善された有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子の発光材料は，その発光メカニズムによって，一重項状態のエキシトンを利用する蛍光材料と，三重項状態を利用する燐光材料とに分けられる。
【０００３】
燐光材料は，一般的に，重い原子を含む有機金属化合物であり，このような燐光材料を利用すれば，三重項状態のエキシトンが，元来禁制遷移である三重項状態から一重項状態へと遷移し発光する。燐光材料は，７５％の生成確率を有する三重項エキシトンを使用でき，２５％の生成確率を有する一重項エキシトンを利用する蛍光材料より非常に高い発光効率を有しうる。
【０００４】
燐光材料を利用した発光層（ｌｉｇｈｔ  ＥＭｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）は，ホスト物質と，このホスト物質からエネルギーが移動し発光するドーパント物質とから構成される（例えば，特許文献１および特許文献２）。上記のドーパント物質としては，プリンストン大学及び南カリフォルニア大学で，イリジウム金属化合物を利用した多様な材料が報告されている。特に，青色発光材料としては，（４,６−Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒｐｉｃや，フッ素化されたｐｐｙリガンド構造を基本とするＩｒ化合物が開発され，それらの物質のホスト材料としては，ＣＢＰ（４,４’−Ｎ,Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）物質が多く使われている。ＣＢＰ分子は，その三重項状態のエネルギーバンドギャップが，緑色，赤色材料のエネルギーギャップには十分なエネルギー移動を可能にするが，青色材料のエネルギーギャップよりは狭いため，発熱エネルギー移動ではない非常に非効率的な吸熱転移が発生すると報告されている。このような結果により，ＣＢＰホストは，青色ドーパントへのエネルギー移動が十分ではないため，青色発光効率が低く，寿命が短いという問題点の原因として指摘されている。
【０００５】
そこで，最近では，燐光材料を利用したＥＭＬの形成時に，ＣＢＰより大きい三重項エネルギーバンドギャップを有するカルバゾール系化合物をホストとして利用する方法が知られている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第２００２００７４９３５号明細書
【特許文献２】米国特許第２００２０１０１１５４号明細書
【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，これまで知られていたカルバゾール系化合物を利用する場合には，燐光デバイスの効率及び寿命の特性が満足すべきレベルに至らず，改善の余地が多かった。
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，発光効率及び寿命の特性に優れた，新規かつ改良された有機電界発光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】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極と第２電極との間に燐光ドーパントと燐光ホストとを含む発光層（ＥＭＬ）を備え，上記の燐光ホストが２種以上のホール輸送物質を含む有機電界発光素子が提供される。
【００１０】
ここで，上記のホール輸送物質は，第１ホール輸送物質と第２ホール輸送物質とからなり，第１ホール輸送物質のＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）と第２ホール輸送物質のＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）とのエネルギー準位差と，第１ホール輸送物質のＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ）と第２ホール輸送物質のＬＵＭＯとのエネルギー準位差の少なくとも一方が０ではないようにすることが可能である。
【００１１】
また，上記の二つのホール輸送物質の三重項エネルギー準位が，２.３ｅＶ〜３.５ｅＶであるようにすることもできる。
【００１２】
ここで，上記の第１ホール輸送物質及び第２ホール輸送物質として，カルバゾール系化合物を用いることが可能である。
【００１３】
上記のカルバゾール系化合物としては，１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），ポリビニルカルバゾール，ｍ−ビスカルバゾリルフェニル，４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル（ｄｍＣＢＰ），４,４’,４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン，１,３,５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン，１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン，及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群より選択された一つ以上を使用することが可能である。
【００１４】
また，上記の第１ホール輸送物質と第２ホール輸送物質との混合質量比を，３：１〜１：３とすることも可能である。
【００１５】
また，上記の第１ホール輸送物質としてＣＢＰを用い，第２ホール輸送物質としてＣＢＰよりバンドギャップの広い物質を用いることが可能である。
【００１６】
また，上記の燐光ドーパントとして，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム，トリス（フェニルピリジン）イリジウム，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，及びトリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムからなる群より選択された一つ以上を使用することもできる。
【００１７】
また，上記の発光層として，燐光ホスト７０質量部〜９９質量部と，燐光ドーパント１質量部〜３０質量部とを含むことも可能である。
【００１８】
上記の第１電極と発光層との間に，ホール注入層及びホール輸送層のうち，少なくとも一つの層が更に設けられることもできる。
【００１９】
また，上記の発光層と第２電極との間に，ホールブロッキング層，電子輸送層及び電子注入層中のうち，少なくともいずれか一つの層が更に設けられることもできる。
【００２０】
上記の発光層は，燐光ホストとして，ＣＢＰ及びｄｍＣＢＰを含むことも可能である。
【００２１】
そして，上記のＣＢＰとｄｍＣＢＰとの混合質量比を，１：３〜３：１とすることもできる。
【００２２】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，第１電極と第２電極との間に，燐光ドーパントと燐光ホストとを含む発光層を備え，上記の燐光ホストは，三重項エネルギー準位が２.３ｅＶ〜３.５ｅＶである第１燐光ホストと第２燐光ホストとを含み，第１燐光ホストのＨＯＭＯと第２燐光ホストのＨＯＭＯとのエネルギー準位差と，第１燐光ホストのＬＵＭＯと第２燐光ホストのＬＵＭＯとのエネルギー準位差の少なくとも一方が０ではない有機電界発光素子が提供される。
【００２３】
ここで，上記の第１燐光ホストの三重項エネルギー準位は，第２燐光ホストの三重項エネルギー準位より小さくすることが可能である。
【００２４】
また，上記の第１燐光ホスト及び第２燐光ホストのＨＯＭＯとＬＵＭＯとのエネルギー準位間のエネルギーバンドギャップを，それぞれ２.５ｅＶ〜４.０ｅＶとすることもできる。
【００２５】
また，上記の第１燐光ホストと第２燐光ホストとの混合質量比を，１０：９０〜９０：１０とすることも可能である。
【００２６】
また，上記の第１燐光ホストが，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ），ＢＡｌｑからなる群より選択され，第２燐光ホストが，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ），ＢＡｌｑからなる群より選択されることも可能である。
【００２７】
上記の発光層として，燐光ホスト７０質量部〜９９質量部と，燐光ドーパント１質量部〜３０質量部とを含むこともできる。
【００２８】
また，上記の燐光ドーパントとして，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム，トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムからなる群より選択された一つ以上を用いることが可能である。
【００２９】
上記の第１燐光ホストとしてＣＢＰを，第２燐光ホストとしてＢａｌｑを用い，これらの燐光ホストの混合質量比を，１０：９０〜９０：１０とすることもできる。
【００３０】
上記の第１燐光ホスト及び第２燐光ホストと共に使われる燐光ドーパントとして，トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いることも可能である。
【００３１】
上記の燐光ドーパントの含量は，発光層の総質量である１００質量部を基準にして，１質量部〜３０質量部とすることができる。
【００３２】
また，上記の第１電極と発光層との間に，ホール注入層及びホール輸送層のうち，少なくとも一つの層が更に備えられることも可能である。
【００３３】
また，上記の発光層と第２電極との間に，ホールブロッキング層，電子輸送層及び電子注入層のうち，少なくともいずれか一つの層が更に備えられることも可能である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば，有機発光デバイスのＥＭＬの形成時，燐光ホストとして２種以上のホール輸送物質及び燐光ドーパントを使用することにより，素子の効率及び寿命の特性を改善させることが可能な，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】
【００３５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３６】
本発明の一実施形態は，第１電極と第２電極との間に燐光ドーパントを含むＥＭＬを形成する時，２種以上のホール輸送物質を燐光ホスト物質として使用することにより，有機電界発光素子の効率及び寿命の特性を改善させたものである。２種以上のホストを使用することにより，ＥＭＬ内で再結合の確率を増加させて，効率上昇及び寿命延長が可能である。
【００３７】
上記のホール輸送物質は，第１ホール輸送物質と第２ホール輸送物質とからなる。第１ホール輸送物質のＨＯＭＯと第２ホール輸送物質のＨＯＭＯとのエネルギー準位差と，第１ホール輸送物質のＬＵＭＯと第２ホール輸送物質のＬＵＭＯとのエネルギー準位差の少なくとも一方が０ではないことが好ましい。
【００３８】
二つの物質のエネルギー準位が異なる場合には，ホールと電子とが注入されて移動する時，より安定なエネルギー準位に沿って移動するため，ＥＭＬでの再結合の確率が高く，電荷がＥＭＬの外へ流出しない。二つの物質のエネルギー準位が同じであれば，そのような効果が得られない。したがって，二つの物質のＨＯＭＯとＬＵＭＯとのエネルギー準位のうち，少なくとも一つは相異なって初めて，安定なエネルギー準位に沿って電荷が移動できる。
【００３９】
上記の第１ホール輸送物質及び第２ホール輸送物質の三重項エネルギー準位は，２.３ｅＶ〜３.５ｅＶであることが好ましい。三重項エネルギー準位が２.３ｅＶ未満である場合には，燐光ドーパントへのエネルギーの移動ができずデバイスの特性が低下し，３.５ｅＶ超過である場合には，駆動電圧が上昇するか，または効率が低下するという短所がある。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば，上記の第１ホール輸送物質及び第２ホール輸送物質は，カルバゾール系化合物であることが好ましい。
【００４１】
上記のカルバゾール系化合物の例としては，１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ），ポリビニルカルバゾール，ｍ−ビスカルバゾリルフェニル，４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル（ｄｍＣＢＰ），４,４’,４”−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン，１,３,５−トリ（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン，１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群より選択された一つ以上であることが好ましい。
【００４２】
上記の第１ホール輸送物質と第２ホール輸送物質との混合質量比は，１：３〜３：１であって，特に，３：１であることが好ましい。もし，第１ホール輸送物質の含量が上記の範囲未満であれば，単一ホストの場合に比べて特性が改善されず，上記の範囲を超えれば，発光効率特性の改善効果が表れないため好ましくない。
【００４３】
本発明の一実施形態によれば，上記のＥＭＬは，燐光ホスト７０質量部〜９９質量部と燐光ドーパント１質量部〜３０質量部とを含むことができる。もし，上記の燐光ホストが７０質量部未満であれば，三重項の消光現象が起きて効率が低下し，９９質量部を超えれば，発光物質が不足して，効率及び寿命の特性が低下して好ましくない。
【００４４】
第１ホール輸送物質は，カルバゾール系物質のうち，ＣＢＰが使われることが好ましく，第２ホール輸送物質は，ＣＢＰよりバンドギャップの広い物質が選択されることが好ましい。それにより，ＥＭＬ内で電荷が効率的に再結合して，デバイスの効率が上昇する。
【００４５】
本発明の一実施形態に係るＥＭＬの形成時に使われる燐光ドーパントは，Ｉｒ（Ｌ）３またはＩｒ（Ｌ）２Ｌ’で表示されるが，Ｌ及びＬ’は，例えば，下記の構造から選択されることができる。
【００４６】
アセチルアセトネート（ＣＨ３ＣＯＯＣＨ３）
【化１】
2006135295.tif 000003
【００４７】
発光物質としては，その非制限的な例として，例えば，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（フェニルピリジン）イリジウム，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムなどを挙げることができる。
【００４８】
本発明の一実施形態によれば，上記のＥＭＬが，燐光ドーパント及び燐光ホストとしてＣＢＰ及びｄｍＣＢＰを含むことが好ましく，特に，上記の燐光ドーパントは，トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム［Ｉｒ（ｐｐｙ）３］であり，その含量は，１質量部〜３０質量部であることが好ましい。上記の燐光ドーパントの含量が１質量部未満である場合には，効率及び寿命特性が低下して好ましくなく，３０質量部を超える場合には，濃度消光現象による効率の減少により好ましくない。
【００４９】
本発明の一実施形態によれば，上記の第１電極とＥＭＬとの間にホール注入層（Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）及びホール輸送層（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）のうち選択された一つ以上を更に設け，上記のＥＭＬと第２電極との間にホールブロッキング層（Ｈｏｌｅ  Ｂｌｏｃｋｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＨＢＬ），電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）のうち選択された一つ以上を更に設けることができる。
【００５０】
本発明の一実施形態では，ＥＭＬの形成時に燐光ドーパントを使用し，ホストとして上記のＥＭＬは，三重項エネルギーが２.３ｅＶ〜３.５ｅＶである第１燐光ホストと第２燐光ホストとを含み，上記の第１燐光ホストのＨＯＭＯと第２燐光ホストのＨＯＭＯとのエネルギー差と，第１燐光ホストのＬＵＭＯと第２燐光ホストのＬＵＭＯとのエネルギー差の少なくともいずれか一方が０ではないものを使用して，ホールと電子との再結合確率を増加させて発光効率を改善させる。ここで，ホストの三重項エネルギーとは，一重項基底状態と三重項状態とのエネルギー準位差をいう。
【００５１】
上記のＥＭＬを構成する燐光ホストの三重項エネルギーが２.３ｅＶ未満であれば，ドーパントへのエネルギー伝達が非効率的であり，３.５ｅＶを超えれば，駆動電圧が上昇して好ましくない。そして，上記の第１燐光ホストのＨＯＭＯと第２燐光ホストのＨＯＭＯとのエネルギー差が０であり，第１燐光ホストのＬＵＭＯと第２燐光ホストのＬＵＭＯとのエネルギー差が０であれば，発光効率が低下して好ましくない。
【００５２】
上記の第１燐光ホストのＨＯＭＯのエネルギー準位は，例えば５.５ｅＶ〜７.０ｅＶであり，ＬＵＭＯのエネルギー準位は，例えば２.１ｅＶ〜３.５ｅＶである。そして，第２燐光ホストのＨＯＭＯエネルギー準位は，例えば５.５ｅＶ〜７.０ｅＶであり，ＬＵＭＯエネルギー準位は，例えば２.１ｅＶ〜３.５ｅＶである。第１燐光ホストと第２燐光ホストは，上記のＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギー準位の条件を満たすように選択される。
【００５３】
また，上記の第１燐光ホストの三重項エネルギーは，第２燐光ホストの三重項エネルギーより小さくなるように選択される。そして，第１燐光ホスト及び第２燐光ホストのＨＯＭＯとＬＵＭＯとのエネルギー準位間のエネルギーバンドギャップは，それぞれ２.５ｅＶ〜４.０ｅＶであることが好ましい。
【００５４】
図１Ａ及び図１Ｂを参照して，本発明の原理について説明するが，ドーパントの一例としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を用いて説明する。
【００５５】
燐光材料を採用したＥＭＬで，エネルギー移動が発生するには，必ずホストの三重項エネルギーがドーパントの三重項エネルギーより大きくなければならず，したがって，ホストの三重項エネルギーが赤色発光波長領域より広くなければならないため，ホストの三重項エネルギーは，２.３ｅＶ以上でなければならない。そして，本発明の一実施形態では，第１燐光ホストと第２燐光ホストとの間のエネルギー準位が同じではないため，ホールと電子とが注入されて移動する時，より安定なエネルギー準位に沿って移動する。そのため，ＥＭＬでのホールと電子との再結合確率が高く，電荷がＥＭＬの外へ移動しなくなる。
【００５６】
それに対し，第１燐光ホストと第２燐光ホストとの間のエネルギー準位が同じである場合には，上記の効果が表れない。したがって，第１燐光ホストと第２燐光ホストとのＨＯＭＯのエネルギー準位とＬＵＭＯのエネルギー準位のうち，何れか一つ以上が相異なって初めて，安定なエネルギー準位に沿って電荷が移動する。
【００５７】
図１Ａで，Ｓ１Ｈはホストの一重項励起状態を，Ｓ０Ｈは，ホストの一重項基底状態を，Ｔ１Ｈは，ホストの三重項励起状態を，Ｓ１Ｇは，ドーパントの一重項励起状態を，Ｓ０Ｇは，ドーパントの一重項基底状態を，Ｔ１及びＴ２は，ドーパントの三重項第１励起状態と三重項第２励起状態をそれぞれ表している。
【００５８】
上記の第１燐光ホスト及び第２燐光ホストの具体的な例として，例えば，４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）（三重項エネルギー：２.５６ｅＶ，ＨＯＭＯ：５.８ｅＶ，ＬＵＭＯ：３.０ｅＶ），２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）（三重項エネルギー：２.５ｅＶ，ＨＯＭＯ：６.３ｅＶ，ＬＵＭＯ：３.０ｅＶ），ＢＡｌｑ３（三重項エネルギー：２.４ｅＶ，ＨＯＭＯ：５.９ｅＶ，ＬＵＭＯ：２.８ｅＶ）の中から選択される。
【００５９】
上記の第１燐光ホストと第２燐光ホストとの混合質量比は，例えば，１０：９０〜９０：１０であることが好ましい。
【００６０】
前記ＥＭＬでホストの含量は，ＥＭＬ形成材料の総質量（すなわち，ホストとドーパントとの総質量）である１００質量部を基準として７０質量部〜９９質量部であり，ドーパントの含量は，１質量部〜３０質量部であることが好ましい。もし，ホストの含量が７０質量部未満であれば，三重項の消光現象が起きて効率が低下し，９９質量部を超えれば，発光物質が不足して，効率及び寿命が低下して好ましくない。
【００６１】
本発明のＥＭＬの形成時に使われる燐光ドーパントは，発光物質であって，その非制限的な例として，例えば，ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム，ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（２−フェニルベンゾチアゾ−ル）アセチルアセトネートイリジウム，ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート，トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム，トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ＰＰｙ）３），トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム，トリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムなどを挙げることができる。
【００６２】
以下，本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を説明する。
【００６３】
図２を参照して，本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の製造方法を説明すれば，次の通りである。
【００６４】
まず，基板の上部に，第１電極であるアノード用の物質をコーティングしてアノードを形成する。ここで，基板としては，一般的な有機電界発光素子で使われる基板を使用することができるが，透明性，表面の平滑性，取扱の容易性及び防水性に優れた有機基板または透明プラスチック基板を用いることが好ましい。そして，アノード用の物質としては，例えば，透明かつ伝導性に優れた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化スズ（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用することができる。
【００６５】
上記のアノードの上部に，ＨＩＬ物質を真空熱蒸着またはスピンコーティングして，ＨＩＬを選択的に形成する。ここで，ＨＩＬの厚みは，５ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。もし，ＨＩＬの厚さが５ｎｍ未満である場合には，ホール注入特性が低下し，１５０ｎｍを超える場合には，駆動電圧が上昇してしまい好ましくない。
【００６６】
上記のＨＩＬの物質としては，特別に制限されるわけではなく，例えば，銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト型のアミン類であるＴＣＴＡ，ｍ−ＭＴＤＡＴＡ，ＩＤＥ４０６（出光社製の材料）などをＨＩＬとして使用できる。
【００６７】
【化２】
2006135295.tif 000004
【００６８】
上記の過程により形成されたＨＩＬの上部に，ＨＴＬ物質を真空蒸着またはスピンコーティングしてＨＴＬを選択的に形成する。上記のＨＴＬの物質は，特別に制限されるわけではなく，例えば，Ｎ,Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４,４’−ジアマン（ＴＰＤ），Ｎ,Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニルベンジジン，ＩＤＥ３２０（出光社製の材料）などを使うことができる。ここで，ＨＴＬの厚みは，５ｎｍ〜１５０ｎｍであることが好ましい。もし，ＨＴＬの厚みが５ｎｍ未満である場合には，ホール伝達特性が低下し，１５０ｎｍを超える場合には，駆動電圧の上昇のために好ましくない。
【００６９】
【化３】
2006135295.tif 000005
【００７０】
次いで，ＨＴＬの上部に，一般的な発光材料を利用してＥＭＬを形成する。上記の発光材料は，２種類以上のホスト物質を使用できる。上記のように，燐光ホストとして２種以上のホール輸送物質と共に燐光ドーパントを使用して，ＥＭＬを形成する。上記のＥＭＬの形成方法は，特別に制限されないが，真空蒸着，インクジェットプリンティング，レーザー転写法，フォトリソグラフィ法などの方法を利用することができる。
【００７１】
上記のＥＭＬの厚みは，１０ｎｍ〜８０ｎｍであることが好ましく，更に好ましくは，３０ｎｍ〜４０ｎｍである。もし，ＥＭＬの厚みが１０ｎｍ未満であれば，効率及び寿命が低下し，８０ｎｍを超えれば，駆動電圧が上昇して好ましくない。
【００７２】
上記のＥＭＬ上に，ホールブロッキング用の物質を真空蒸着またはスピンコーティングして，ＨＢＬを選択的に形成する。この時に使われるＨＢＬ用の物質は，特別に制限されないが，電子輸送能力を有しつつ，発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有しなければならない。このような物質として，例えば，Ｂａｌｑ，ＢＣＰ，ＴＰＢＩなどが使われる。ＨＢＬの厚みは，３ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。もし，ＨＢＬの厚みが３ｎｍ未満である場合には，ホールブロッキングの特性が良くないために効率が低下し，５０ｎｍを超える場合には，駆動電圧の上昇のために好ましくない。
【００７３】
【化４】
2006135295.tif 000006
【００７４】
上記のＨＢＬ上に，真空蒸着法またはスピンコーティング法でＥＴＬを形成する。ＥＴＬ材料としては特別に制限されず，例えば，Ａｌｑ３を利用できる。上記のＥＴＬの厚みは，５ｎｍ〜６０ｎｍであることが好ましい。もし，ＥＴＬの厚みが５ｎｍ未満である場合には，寿命の特性が低下し，６０ｎｍを超える場合には，駆動電圧の上昇のために好ましくない。
【００７５】
また，上記のＥＴＬ上に，ＥＩＬが選択的に積層されることもできる。上記のＥＩＬの形成材料としては，例えば，ＬｉＦ，ＮａＣｌ，ＣｓＦ，Ｌｉ２Ｏ，ＢａＯ，Ｌｉｑなどの物質を利用できる。上記のＥＩＬの厚みは，０．１ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましい。もし，ＥＩＬの厚みが０．１ｎｍ未満である場合には，効果的なＥＩＬとしての役割を果たせないため，駆動電圧が高くなり，１０ｎｍを超える場合には，絶縁層として作用してしまい，駆動電圧が高くなるために好ましくない。
【００７６】
【化５】
2006135295.tif 000007
【００７７】
次いで，上記のＥＩＬの上部に，第２電極であるカソード用の金属を真空蒸着して，第２電極であるカソードを形成することで有機電界発光素子が完成される。
【００７８】
上記のカソード金属としては，例えば，リチウム（Ｌｉ），マグネシウム（Ｍｇ），アルミニウム（Ａｌ），アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ），カルシウム（Ｃａ），マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ），マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などが利用される。
【００７９】
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は，アノード，ＨＩＬ，ＨＴＬ，ＥＭＬ，ＥＴＬ，ＥＩＬ，カソードの必要に応じて，一層または二層の中間層を更に形成することも可能である。
【００８０】
また，膜形成時に結晶化を防止して，工程の安全性を向上させることも可能である。
【００８１】
以下，本発明の一実施形態を下記の実施例を挙げて説明するが，本発明が下記の実施例に限定されるものではない。
【００８２】
（実施例１）
アノードは，コーニング社製１５Ω／ｃｍ２（１２０ｎｍ）のＩＴＯガラス基板を，５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍのサイズに切って，イソプロピルアルコールと純水との中で，各５分間超音波で洗浄した後，３０分間ＵＶ及びオゾンで洗浄して使用した。
【００８３】
上記の基板の上部に，Ｎ,Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）を真空蒸着して，ＨＴＬを６０ｎｍの厚みに形成した。
【００８４】
上記のＨＴＬの上部に，燐光ホストであるＣＢＰとｄｍＣＢＰを，それぞれ９０質量部と１０質量部として，４０ｎｍの厚みに蒸着した。蒸着時に，燐光ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のドーピング濃度は，混合ホスト物質１００質量部に対し，５質量部であった。
【００８５】
上記のＥＭＬの上部に，電子輸送物質であるＡｌｑ３を蒸着して，約３０ｎｍの厚みのＥＴＬを形成した。
【００８６】
上記のＥＴＬの上部に，ＬｉＦを１ｎｍ（ＥＩＬ）と，Ａｌを１００ｎｍ（カソード）順次真空蒸着して，ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機電界発光素子を製造した。
【００８７】
（実施例２）
ＥＭＬの形成時，ＣＢＰの含量が７５質量部であり，ｄｍＣＢＰの含量が２５質量部であることを除いては，実施例１と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【００８８】
（実施例３）
ＥＭＬの形成時，ＣＢＰの含量が５０質量部であり，ｄｍＣＢＰの含量が５０質量部であることを除いては，実施例１と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【００８９】
（実施例４）
ＥＭＬ形成時，ＣＢＰの含量が２５質量部であり，ｄｍＣＢＰの含量が７５質量部であることを除いては，実施例１と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【００９０】
（実施例５）
ＥＭＬの形成時，ＣＢＰの含量が１０質量部であり，ｄｍＣＢＰの含量が９０質量部であることを除いては，実施例１と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【００９１】
（比較例１）
アノードは，コーニング社製１５Ω／ｃｍ２（１２０ｎｍ）のＩＴＯガラス基板を，５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍのサイズに切って，イソプロピルアルコールと純水との中で各５分間超音波により洗浄した後，３０分間ＵＶ，オゾンで洗浄して使用した。
【００９２】
上記の基板の上部にＮＰＤを真空蒸着して，ＨＴＬを６０ｎｍの厚みに形成した。上記のＨＴＬの上部に，燐光ホストである４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）に燐光ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３の１０質量部を真空蒸着して，約４０ｎｍの厚みにＥＭＬを形成した。
【００９３】
上記のＥＭＬの上部に，電子輸送物質であるＡｌｑ３を蒸着して，約３０ｎｍの厚みのＥＴＬを形成した。
【００９４】
上記のＥＴＬの上部に，ＬｉＦを１ｎｍ（ＥＩＬ）とＡｌを１００ｎｍ（カソード）順次真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成し，図１に示されたような有機電界発光素子を製造した。
【００９５】
（比較例２）
燐光ホストであるｄｍＣＢＰ１００質量部を使用して４０ｎｍのＥＭＬを形成したことを除いては，比較例１と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【００９６】
上記の実施例１〜５と比較例１及び比較例２によって製造された有機電界発光素子において，発光の効率及び寿命の特性を調べた。
【００９７】
発光効率は，スペクトロメータを利用して測定し，寿命は，フォトダイオードを利用して評価し，その結果を下記表１に表した。
【００９８】
比較例１及び比較例２の有機電界発光素子の発光効率は，それぞれ約２４ｃｄ／Ａと２２ｃｄ／Ａであり，実施例２の有機電界発光素子は，発光効率が３０ｃｄ／Ａであって，比較例１及び比較例２の場合に比べて効率が改善された。
【００９９】
また，寿命の特性は，最初の発光輝度が約５０％に低下する時間で表すが，実施例２の有機電界発光素子は，１０００ｃｄ／ｍ２で８０００時間であり，比較例１及び比較例２の有機電界発光素子は，それぞれ１０００ｃｄ／ｍ２で５０００時間および４０００時間であった。これより，各実施例は，比較例１及び比較例２の場合に比べて，寿命の特性が改善されたことが確認できた。
【０１００】
【表１】
2006135295.tif 000008
【０１０１】
（実施例６）
アノードは，コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２０ｎｍ）のＩＴＯガラス基板を，５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍのサイズに切って，イソプロピルアルコールと純水との中で各５分間超音波により洗浄した後，３０分間ＵＶ，オゾンで洗浄して使用した。
【０１０２】
上記の基板の上部に，Ｎ,Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）を真空蒸着して，ＨＴＬを６０ｎｍの厚さに形成した。
【０１０３】
上記のＨＴＬの上部に，ＣＢＰ７５質量部，ＢＣＰ２５質量部及びＩｒＰＰｙ３５質量部を共蒸着して，約４０ｎｍの厚さにＥＭＬを形成した。
【０１０４】
上記のＥＭＬの上部に，電子輸送物質であるＡｌｑ３を蒸着して，約３０ｎｍのＥＴＬを形成した。
【０１０５】
上記のＥＴＬの上部に，ＬｉＦを１ｎｍ（ＥＩＬ）とＡｌを１００ｎｍ（カソード）順次真空蒸着して，ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機電界発光素子を製造した。
【０１０６】
（比較例３）
発光層の形成時，ＢＣＰの代わりにＡｌｑ３（三重項エネルギー：２.０ｅＶ，ＨＯＭＯ：５.８ｅＶ，ＬＵＭＯ：３.０ｅＶ）を使用したことを除いては，実施例６と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【０１０７】
（比較例４）
発光層の形成時，ＢＣＰが使用されていないことを除いては，実施例６と同じ方法で実施して有機電界発光素子を製造した。
【０１０８】
上記の実施例６，比較例３及び比較例４によって製造された有機電界発光素子において，発光の効率及び寿命の特性を調べた。
【０１０９】
その結果，比較例３の有機電界発光素子の発光効率は，約１０ｃｄ／Ａ，寿命は１０００ｃｄ／ｍ２で約１０００時間であり，比較例４の有機電界発光素子の発光効率は，約２４ｃｄ／Ａ，寿命は，１０００ｃｄ／ｍ２で５０００時間であることに対し，実施例６の有機電界発光素子は，発光効率が，約３２ｃｄ／Ａ，寿命は，１０００ｃｄ／ｍ２で１００００時間であって，比較例４の場合に比べて，効率及び寿命の特性が改善された。上記の実施例６，比較例３及び比較例４の結果を表２に表した。
【０１１０】
【表２】
2006135295.tif 000009
【０１１１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は，有機電界発光素子に関連した技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子のＥＭＬ内のエネルギー準位を示す概略図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子構造内のエネルギー準位を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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