(57)【要約】【課題】  高輝度、高発光効率、かつ駆動耐久性が良好な発光素子を提供する。【解決手段】  一対の電極間に少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有する発光素子であって、前記発光層にホスト材料および少なくとも一種の燐光発光材料を含み、前記発光層の膜厚が６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記燐光発光材料の濃度が発光層の１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする発光素子。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有する発光素子であって、前記発光層にホスト材料および少なくとも一種の燐光発光材料を含み、前記発光層の膜厚が６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記燐光発光材料の濃度が発光層に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記燐光発光材料の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である青色発光材料であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光層に隣接する少なくとも１層の有機化合物層を有し、該少なくとも１層の有機化合物層の膜厚が０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
一対の電極間に二層以上の発光層を含む有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層間に電荷発生層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記二層以上の発光層がそれぞれ異なる発光材料を含有することを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
【請求項６】
前記異なる発光材料からのそれぞれ異なる発光色の発光により白色発光が得られることを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
【請求項７】
５００ｃｄ及び５００００ｃｄの輝度における外部量子効率の比が１：０．８〜１：１．５であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光素子。
【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して発光できる発光素子（以下、「有機電界発光素子」、又は「有機ＥＬ素子」ともいう。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、種々の表示素子に関する研究開発が活発であり、中でも有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。
一般に有機ＥＬ素子は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層を挟んだ対向電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子からの発光を利用するもの、又は前記励起子からエネルギー移動によって生成する他の分子の励起子からの発光を利用するものである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は自発光の面光源であることから、照明光源、液晶ディスプレイのバックライトなどが有機ＥＬ素子の用途として挙げられる。これらの用途として用いる場合、高輝度で発光することが必要となる。
ところが、有機ＥＬ素子の発光材料として燐光材料を用いると、数千ｃｄ／ｍ２以上の高輝度で発光させた場合、低輝度時と比較して、外部量子効率が大きく減少することが一般的に知られている。例えば、発光材料としてＩｒ（ｐｐｙ）3（トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム）を用いた場合、数百ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させた場合と比較して、数千ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させた場合の効率は大きく減少する。（例えば、非特許文献１参照。）
すなわち、燐光材料を含む有機ＥＬ素子を高輝度光源として用いると、高輝度で効率が低下するため、消費電力が上昇し、改善が望まれていた。
また、上記の用途で用いた場合、白色光源として用いることとなる。Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）により定義されているように、理想的な白色光源は（０．３３、０．３３）の座標を有する。白色発光は、青色，緑色，赤色の３色の発光材料、あるいは補色関係にある２色の発光材料の発光により得ることができる。
【０００４】
白色発光素子としては、５００〜７００ｎｍの発光波長ピークを有する第１の発光層、１０〜４０質量％の濃度のエキシマーを形成する燐光材料を用いた方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１では、白色発光を得るために用いる複数の発光材料のうち、発光材料の濃度をある一定の濃度範囲とすることにより、白色発光における色のバランス（ホワイトバランス）を容易に制御できることが開示されているにとどまっており、輝度、発光効率や耐久性の点でいまだ不十分であり、更なる改良が望まれていた。
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．１  （１９９９）  ４−６
【特許文献１】特開２００４−３２７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、高輝度、高発光効率、かつ駆動耐久性が良好な発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記実情に鑑み本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、発光層の膜厚をある特定の厚さにし、かつ特定の濃度とすることにより、上記課題を解決しうることを見出し本発明を完成した。
即ち、本発明は下記の手段により達成されるものである。
【０００７】
＜１＞  一対の電極間に少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有する発光素子であって、前記発光層にホスト材料および少なくとも一種の燐光発光材料を含み、前記発光層の膜厚が６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記燐光発光材料の濃度が発光層に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする発光素子。
＜２＞  前記燐光発光材料の発光ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である青色発光材料であることを特徴とする上記＜１＞に記載の発光素子
＜３＞  前記発光層に隣接する少なくとも１層の有機化合物層を有し、該少なくとも１層の有機化合物層の膜厚が０．１ｎｍ以上３ｎｍ以下であることを特徴とする上記＜１＞又は＜２＞に記載の発光素子。
【０００８】
＜４＞  一対の電極間に二層以上の発光層を含む有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層間に電荷発生層を有することを特徴とする上記＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の発光素子。
＜５＞  前記二層以上の発光層がそれぞれ異なる発光材料を含有することを特徴とする上記＜４＞に記載の発光素子。
＜６＞  前記異なる発光材料からのそれぞれ異なる発光色の発光により白色発光が得られることを特徴とする上記＜５＞に記載の発光素子。
【０００９】
＜７＞  ５００ｃｄ及び５００００ｃｄの輝度における外部量子効率の比が１：０．８〜１：１．５であることを特徴とする上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の発光素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高輝度で発光効率が向上し、かつ駆動耐久性が良好な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】
【００１１】
［有機電界発光素子］
以下、本発明の有機電界発光素子（以下、適宜「有機ＥＬ素子」と称する場合がある。）について詳細に説明する。
本発明の発光素子は、一対の電極間に少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有する発光素子であって、前記発光層にホスト材料および少なくとも一種の燐光発光材料を含み、前記発光層の膜厚が６０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって、前記燐光発光材料の濃度が発光層に対して１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする。
本発明の有機電界発光素子は、上記構成としたことにより、最高輝度が高く、かつ高輝度における発光効率の低下が少なく、優れた駆動耐久性を持つという効果を、総て申し分なく発揮することができる。更には、適切な２種以上のドーパントを組合せることにより、良好な色純度を発揮するという効果も有する。
本発明における厚さ及び膜厚は、透過型電子顕微鏡で測定した値で規定する。
本発明における少なくとも一層の発光層の膜厚は、６０〜３００ｎｍであることが必要であり、高輝度での発光効率の観点から、更に、６０〜２００ｎｍが好ましく、６０〜１５０ｎｍがより好ましく、６０〜１００ｎｍが特に好ましい。
本発明の発光層中における燐光発光材料の濃度が発光層全体の１０〜３０質量％であることが本発明の効果を得るために必要であり、中でも、高輝度の発現の観点から、１０〜２５質量％が好ましく、１０〜２０質量％がより好ましく、１０〜１５質量％が特に好ましい。
【００１２】
本発明の有機電界発光素子の構成に関して詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、陽極、陰極の一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有して構成され、前記発光層にホスト材料及び少なくとも１種の燐光発光材料を含み、前記発光層の膜厚が６０〜３００ｎｍで、前記燐光発光材料の濃度が、発光層の１０〜３０質量％であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に使用できる燐光発光材料は、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２００４−２２１０６８号の[００５１]から[００５７]等に記載のものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されない。
【００１４】
発光層に含有される燐光発光材料は、特に限定されるものではないが、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体である。
【００１５】
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【００１６】
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
【００１７】
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
また、燐光発光材料は、単独で用いてもまた複数併用してもよい。
【００１８】
本発明の有機電界発光素子は、前記一対の電極間に二層以上の発光層を有する場合、該発光層間に電荷発生層を有することも好ましい。
【００１９】
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層の他の有機化合物層（正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層）、保護層などを有していてもよく、さらに、２層以上の発光層を有するとき、電荷発生層、中間層を有しても良い。またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであってもよい。
本発明の有機電界発光素子の好ましい態様としては、例えば、（１）陽極、有機化合物層、陰極、（２）陽極、有機化合物層１、電荷発生層、有機化合物層２、陰極、（３）陽極、有機化合物層１、電荷発生層、有機化合物層２、電荷発生層、有機化合物層３、陰極、が挙げられ、中でも、一層の高輝度の発現、及び、発光色の調整のためには、（２），（３）が好ましく、（３）が特に好ましい。
ここで、発光層を含む有機化合物層としては、前述の好ましい形態（ホール輸送層、発光層、電子輸送層）が挙げられるが、特に限定されるものではない。
各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。
【００２０】
本発明の有機電界発光素子は、システム、駆動方法、利用形態などは特に問わない。
また、本発明の有機電界発光素子は、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板・ＩＴＯ層・有機化合物層の屈折率を制御する、基板・ＩＴＯ層・有機化合物層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
【００２１】
本発明の有機電界発光素子は、陰極側から発光を取り出す、所謂、トップエミッション方式（特開２００３−２０８１０９号、同２００３−２４８４４１号、同２００３−２５７６５１号、同２００３−２８２２６１号の各公報などに記載）であってもよい。
【００２２】
本発明の有機電界発光素子における、基板、電極、各有機層、その他の層、等の他の構成要素については、例えば、特開２００４−２２１０６８号の［００１３］から［００８２］、特開２００４−２１４１７８号の［００１７］から［００９１］、特開２００４−１４６０６７号の［００２４］から［００３５］、特開２００４−１０３５７７号の［００１７］から［００６８］、特開２００３−３２３９８７号の［００１４］から［００６２］、特開２００２−３０５０８３号の［００１５］から［００７７］、特開２００１−１７２２８４号の［０００８］から［００２８］、特開２０００−１８６０９４号の［００１３］から［００７５］、特表２００３−５１５８９７号の［００１６］から［０１１８］等に記載のものが本発明においても同様に適用することができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
本発明における発光層は、既述の如く、少なくとも１種の燐光発光材料を含むドーパントと、ホスト材料とを含む。ホスト材料としては、特に限定されるものではないが、電荷輸送材料を含むことが好ましい。また、電荷輸送に寄与しない、例えばバンドギャップが大きな材料を含んでいてもよい。
また、発光層はお互い異なる材料を含む複数の２次層に分かれていてもよい。
【００２４】
また、本発明における発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するもの等が挙げられ、特に限定されるものではないが、中でも、素子耐久性の観点から、カルバゾール骨格（カルバゾール基ともいう）を有するものが好ましい。
【００２５】
ホスト材料のＴ1（最低多重項励起状態のエネルギーレベル）は、ドーパント材料のＴ1レベルより大きいことが好ましい。なお、ホスト材料とドーパント材料とを共蒸着することによって、ドーパント材料がホスト材料にドープされた発光層を好適に形成することができる。
【００２６】
発光層に含まれるホスト材料のイオン化ポテンシャルは、素子の発光効率の向上、及び駆動電圧を低下させる観点から、５．４ｅＶ以上、６．３ｅＶ以下であることが好ましく、５．５ｅＶ以上、６．２５ｅＶ以下であることがより好ましく、５．６ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。
ここで、イオン化ポテンシャルはＡＣ−１（理研計器社）を用いて室温・大気下で測定した値で規定する。ＡＣ−１の測定原理については、安達千波矢等著「有機薄膜仕事関数データ集」シーエムシー出版社２００４年発行に記載されている。
【００２７】
本発明における発光層に含まれるホスト材料、後述の電子輸送層に含まれる電子輸送材料、及び、後述のホール輸送層に含まれるホール輸送材料のガラス転移点は、素子の熱安定性を向上させる観点から、９０℃以上４００℃以下であることが好ましく、１００℃以上３８０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以上３７０℃以下であることがさらに好ましく、１４０℃以上３６０℃以下であることが特に好ましい。
【００２８】
また、本発明の有機電界発光素子を青色発光に適用する場合には、以下の態様であることが好ましい。
前記燐光発光材料としては、青色色純度の観点から、燐光発光材料の発光ピーク波長が４００〜５００ｎｍである青色発光材料が好ましく、４００〜４９５ｎｍが更に好ましく、４００〜４９０ｎｍが特に好ましい。
【００２９】
発光のＣＩＥ色度値のｘ値は、青色色純度の観点から、好ましくは０．２２以下であり、より好ましくは０．２０以下である。
【００３０】
発光のＣＩＥ色度値のｙ値は、青色色純度の観点から、好ましくは０．２５以下であり、より好ましくは０．２０以下であり、さらに好ましくは０．１５以下である。
【００３１】
発光スペクトルの半値幅は、青色色純度の観点から、１００ｎｍ以下が好ましく、９０ｎｍ以下がより好ましく、８０ｎｍ以下がさらに好ましく、７０ｎｍ以下が特に好ましい。
【００３２】
発光層中のりん光発光材料のＴ1レベル（最低三重項励起状態のエネルギーレベル）は、青色発光の発光効率を向上させる観点から、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）が好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５９．７８ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以下（３５６．１５ｋＪ／ｍｏｌ  以下）がより好ましく、６５Ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ以下）がさらに好ましい。
【００３３】
発光層中のホスト材料のＴ1レベル（最低三重項励起状態のエネルギーレベル）は、青色発光の発光効率を向上させる観点から、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）  が好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２５９．７８ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以下（３５６．１５ｋＪ／ｍｏｌ以下）がより好ましく、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ  以下）がさらに好ましい。
【００３４】
発光層に隣接する層（ホール輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、励起子ブロック層など）のＴ1レベル（最低三重項励起状態のエネルギーレベル）は、青色発光の発光効率を向上させる観点から、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）  が好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２５９．７８ｋＪ／ｍｏｌ  以上）、８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３５６．１５ｋＪ／ｍｏｌ以下）がより好ましく、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ  以上（２７２．３５ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ以下）がさらに好ましい。
【００３５】
本発明におけるホスト材料は、発光層中に、５０〜９０質量％含有されることが好ましく、７０〜９０質量％含有されることがより好ましく、８０〜９０質量％含有されることが特に好ましい。
【００３６】
発光層の形成方法は、特に限定されるものではないが、前述した有機化合物層の形成方法の中でも、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法、転写法などの方法が用いられ、好ましくは抵抗加熱蒸着、コーティング法である。
【００３７】
本発明における発光素子は、発光層を少なくとも一層を必要とするが、二層以上の発光層を有するとき、該発光層間に電荷発生層を有することが好ましい。
前記二層以上の発光層のそれぞれの発光層は、単独層の機能と同様の機能を有し、それぞれ同じ構成であっても異なる構成であってもよく、好ましい態様も同様である。
【００３８】
本発明における発光素子が前記二層以上の発光層を有するとき、前記二層以上の発光層がそれぞれ異なる発光材料を含有することが好ましい。前記異なる発光材料としては、前記燐光発光材料を挙げることができる。更に、前記異なる発光材料からのそれぞれ異なる発光色の発光により白色発光が得られることが好ましい。
白色発光を得るための発光材料としては、青色発光材料と橙色発光材料の組み合わせにより得ることができるが、高発光効率及び高発光輝度であり、且つ、色度に優れた白色発光素子とするためには、構造の相異なる３種以上の発光材料を適切に選ぶことが好ましい。このような発光材料としては、発光波長４００〜５００ｎｍの青色発光材料、５００〜５７０ｎｍの緑色発光材料、５８０〜６７０ｎｍの赤色発光材料から、それぞれ選ぶことが好ましい。これらの発光材料を、それぞれ別個の発光層に含ませることにより白色発光素子を得ることができる。これらの発光材料は前述の例より適切に選ぶことができる。
また、青色発光する素子と、緑色、赤色で発光する蛍光体を用いて、白色発光素子を得ることもできる。
【００３９】
発光層が複数の場合は、少なくとも一層の発光層には前記ホスト材料及び少なくとも一種の燐光発光材料を含有することが好ましい。その他の発光層がホスト材料及び／又は燐光発光材料の単一材料で形成されていてもよいし、複数の化合物で形成されていてもよい。これらの中でも、いずれの発光層にもホスト材料及び燐光発光材料を含有することが好ましい。
【００４０】
発光層は、複数のドメイン構造を有していてもよい。発光層中に他のドメイン構造を有していてもよい。例えば、発光層が、ホスト材料Ａ及びリン光発光材料Ｂの混合物からなる約１ｎｍ3の領域と、ホスト材料Ｃ及びリン光発光材料Ｄの混合物からなる約１ｎｍ3の領域で構成されていてもよい。各ドメインの径は、０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下がさらに好ましく、０．７ｎｍ以上２ｎｍ以下が特に好ましい。
【００４１】
発光層は、更に、本発明の効果を損なわない範囲で、燐光材料と共に蛍光材料が含まれていてもよい。
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２００４−１４６０６７号の［００２７］、特開２００４−１０３５７７号の［００５７］等に記載のものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されない。
また、青色蛍光化合物を含有する青色発光素子と、本発明の有機電界発光素子とを同時に用いて、マルチカラー発光デバイス、フルカラー発光デバイスを作製してもよい。
【００４２】
前記電荷発生層に含まれる材料としては、電界印加時に電荷（正孔及び電子）を発生する機能を有すると共に、発生した電荷を電荷発生層と隣接する層に注入させる機能を有する層を形成することができるものであれば何でもよい。
電荷発生層は単一化合物で形成されてもよいし、複数の化合物で形成されてもよい。また、単層であっても積層構造を有していてもよい。
【００４３】
電荷発生層に含まれる材料としては、導電性を有するものであっても、ドープされた有機層のように半導電性を有するものであっても、また、電気絶縁性を有するものであってもよく、特開平１１−３２９７４８の段落番号（００２４）〜（００２５）の記載や、特開２００３−２７２８６０の段落番号（００１８）〜（００２１）の記載や、特開２００４−３９６１７の段落番号（００２７）〜（００３４）の記載にある材料が挙げられ、具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電材料、Ｃａ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ａｌ：Ｌｉ合金、Ｍｇ：Ｌｉ合金などの金属材料、Ｆ４−ＴＣＮＱをドープした２−ＴＮＡＴＡ、Ｖ2Ｏ5などが挙げられる。
【００４４】
また、正孔伝導性材料と、電子伝導性材料を組み合わせたものでもよい。前記正孔伝導性材料は、正孔輸送有機材料にＦ４−ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱ、ＦｅＣｌ3などの電子求引性を有する酸化剤をドープさせたものや、Ｐ型導電性高分子、Ｐ型半導体などが挙げられ、前記電子伝導性材料は電子輸送有機材料に４．０ｅＶ未満の仕事関数を有する金属もしくは金属化合物をドープしたものや、Ｎ型導電性高分子、Ｎ型半導体が挙げられる。Ｎ型半導体としては、Ｎ型Ｓｉ、Ｎ型ＣｄＳ、Ｎ型ＺｎＳなどが挙げられ、Ｐ型半導体としては、Ｐ型Ｓｉ、Ｐ型ＣｄＴｅ、Ｐ型ＣｕＯなどが挙げられる。
更にまた、透明伝導材料や金属材料などの導電性を有する材料と正孔伝導性材料、または、電子伝導性材料を組み合わせたものでも良い。
【００４５】
前記電荷発生層の膜厚は、特に限定されるものではないが、０．５〜２００ｎｍが好ましく、１〜１００ｎｍがより好ましく、３〜５０ｎｍがさらに好ましく、５〜３０ｎｍが特に好ましい。
電荷発生層の形成方法は、特に限定されるものではないが、前述した有機化合物層の形成方法の中でも、形成真空蒸着法やＬＢ法、前記電荷発生層の材料を溶媒に溶解又は分散させてコーティングする方法、インクジェット法、印刷法、転写法が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解又は分散することができ、樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。
【００４６】
電荷発生層は、前記発光層のような複数のドメイン構造を有していてもよい。電荷発生層中に他のドメイン構造を有していても良い。
【００４７】
電荷発生層は前記二層以上の発光層間に形成するが、電荷発生層の陽極側および陰極側には、隣接する層に電荷を注入する機能を有する材料を含んでいても良い。陽極側に隣接する層への注入性を上げるため、例えば、ＢａＯ、ＳｒＯ、Ｌｉ2Ｏ、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、ＭｇＯ、ＣａＦ2などの電子注入性化合物を電荷発生層の陽極側に積層させてもよい。
【００４８】
また、発光効率を上げる目的で、前述の層に加えて、機能層を前記発光層に隣接させて設けてもよい。前記機能層は耐久性の観点から、０．１ｎｍ〜３ｎｍであることが好ましく、０．３〜２ｎｍがより好ましく、０．５〜２ｎｍが更に好ましい。
前記機能層としては、電子ブロック層、正孔ブロック層と同様の物質が挙げられる。
【００４９】
本発明における発光素子は、高輝度における高発光効率の観点から、５００ｃｄ及び５００００ｃｄの輝度における外部量子効率の比が１：０．８〜１：１．５であることが好ましく、１：０．８５〜１：１．５であることがより好ましく、１：０．９〜１：１．５であることが特に好ましい。
【００５０】
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
【００５１】
本発明における有機電界発光素子の駆動耐久性は、特定の輝度における輝度半減時間（耐久性半減時間）により測定することができる。例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させ、初期輝度５００ｃｄ／ｍ2の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が２５０ｃｄ／ｍ2になった時間を耐久性半減時間Ｔ（１／２）として、該半減時間を従来発光素子と比較することにより求めることができる。本発明においては、この数値を用いた。
この有機電界発光素子の重要な特性値として、外部量子効率がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝素子から放出されたフォトン数／素子に注入された電子数」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子と言える。
【００５２】
また、有機電界発光素子の外部量子効率は、「外部量子効率φ＝内部量子効率×光取り出し効率」で決まる。有機化合物からの蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が２５％であり、光取り出し効率が約２０％であることから、外部量子効率の限界値は約５％とされている。
【００５３】
本発明においては、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度、発光ピーク波長及び発光スペクトルの波形は、トプコン社製の分光放射計ＳＲ−３を用いて測定した。これより５００ｃｄ／ｍ2及び５００００ｃｄ／ｍ2における外部量子効率を算出することができる。本発明においてはこの値を用いる。
【００５４】
また、発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出することができる。すなわち、電流密度値を用い、入力した電子数を算出することができる。そして、発光スペクトルと比視感度曲線（スペクトル）を用いた積分計算により、発光輝度を発生したフォトン数に換算することができる。これらから外部量子効率（％）は、「（発生したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算することができる。
【００５５】
本発明の有機電界発光素子の内部量子効率としては、内部量子効率＝外部量子効率／光取り出し効率で算出される。通常の有機ＥＬ素子では光取り出し効率は約２０％であるが、本発明の有機電界発光素子では、基板の形状、電極の形状、有機層の膜厚、無機層の膜厚、有機層の屈折率、無機層の屈折率等を工夫することにより、光取り出し効率を２０％以上にすることが可能である。
【００５６】
本発明の有機電界発光素子の用途は特に限定されないが、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等の分野に好適に使用できる。
【実施例】
【００５７】
以下に、本発明について、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５８】
（実施例１）
洗浄したＩＴＯ基板を蒸着装置に入れ、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）を１０ｎｍ蒸着し、この上に、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤ）を３０ｎｍ蒸着した。この上に、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（ｍＣＰ）とイリジウム（ＩＩＩ）ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナート−Ｎ，Ｃ２］ピコリネート（Ｆｉｒｐｉｃ）との比率（質量比）を１００：１６（％）で６０ｎｍ共蒸着し、この上に、アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノレート（ＢＡｌｑ）を１０ｎｍ蒸着し、この上に、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム錯体（Ａｌｑ）を４０ｎｍ蒸着した。この上に、フッ化リチウムを３ｎｍ蒸着した後、アルミニウム６０ｎｍを蒸着し、有機電界発光素子を作製した。
【００５９】
次に、得られた素子を空気に晒すことなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れた。内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバーに、前記グローブボックス内で水分吸収剤（サエスゲッターズ製）を貼り付け、接着剤として紫外線硬化型接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて、この封止カバーで素子を封止した。
以上のようにして、実施例１の有機ＥＬ素子を得た。
得られた有機電界発光素子に、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流定電圧を印加し、発光させ、その輝度、発光ピーク波長及び発光スペクトルの波形は、トプコン社製の分光放射計ＳＲ−３を用いて測定した。
その結果、発光ピーク波長が４７４ｎｍの青色発光が得られ、最高輝度は１３００００ｃｄ／ｍ2であった。
更に、この発光スペクトルの波形と測定時の電流・輝度から外部量子効率を計算した。５００Ｃｄ及び５００００Ｃｄにおける外部量子効率（η（＠５００Ｃｄ）［％］、η（＠５００００Ｃｄ）［％］）はそれぞれ６．８、６．３％であった。
【００６０】
駆動耐久性試験は、ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、初期輝度５００ｃｄ／ｍ2になるように直流電圧を発光素子に印加し、連続駆動試験をおこない、輝度が２５０ｃｄ／ｍ2になった時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）とした。該輝度半減時間を下記の評価基準に従い評価した。
【００６１】
上記で用いた、ＣｕＰＣ、ｍＣＰ、Ｆｉｒｐｉｃ、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ、ＣＢＰの構造を以下に示す。
【００６２】
【化１】
2006351638.tif 000002
【００６３】
（実施例２〜４）
実施例１において、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとからなる発光層の厚み６０ｎｍをそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍに変更した以外は、実施例１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１と同様に測定評価した。
【００６４】
（実施例５、６、比較例１、３）
実施例２において、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとの比率（質量比）１００：１６（％）を１００：１０、１００：３０、１００：５、１００：４０に変更した以外は、実施例２と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例２と同様に測定評価した。
【００６５】
（比較例２）
実施例１において、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとの比率（質量比）１００：１６（％）を１００：５（％）とし、更に、発光層の厚み６０ｎｍを３０ｎｍに変更した以外は、実施例１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１と同様に測定評価した。
【００６６】
（実施例７）
実施例２において、Ｂａｌｑの１０ｎｍを下記化合物Ａの１ｎｍに変更した以外は、実施例２と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例２と同様に測定評価した。
【００６７】
【化２】
2006351638.tif 000003
【００６８】
（実施例８）
実施例７において、ＡｌｑをＢａｌｑに変更した以外は、実施例７と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例７と同様に測定評価した。
【００６９】
（実施例９）
実施例２において、Ｆｉｒｐｉｃを下記化合物Ｂに変更し、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとの比率（質量比）１００：１６（％）を、ｍＣＰと化合物Ｂとの比率（質量比）１００：１２（％）に変更した以外は、実施例２と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例２と同様に測定評価した。
【００７０】
【化３】
2006351638.tif 000004
【００７１】
（実施例１０、比較例４）
実施例９において、ｍＣＰと化合物Ｂとの比率（質量比）１００：２０（％）を、１００：１２（％）、１００：５（％）に変更し、発光層の厚み１００ｎｍを６０ｎｍ，３０ｎｍに変更した以外は、実施例９と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例９と同様に測定評価した。
【００７２】
【表１】
2006351638.tif 000005
【００７３】
（実施例１１）（有機電界発光素子の作製）
−第１ユニットの形成−
洗浄したＩＴＯ基板を蒸着装置に入れ、ＣｕＰＣを１０ｎｍ蒸着し、この上に、ＮＰＤを３０ｎｍ蒸着した。この上に、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとの比率（質量比）を１００：１６（％）で１００ｎｍ共蒸着し、この上に、ＢＡｌｑを１０ｎｍ蒸着し、この上に、Ａｌｑを４０ｎｍ蒸着した。ＣｕＰＣからＡｌｑ蒸着までの層を第１ユニットとする。
−電荷発生層の形成−
続いて、Ｍｇ−Ａｇ（質量比、１０：１）で５ｎｍ共蒸着し、この上に、Ａｇを５ｎｍ蒸着し、更に、スパッタにてＩＴＯ２０ｎｍの層を設けて電荷発生層を形成した。
−第２ユニットの形成−
この上に前記第１ユニットの形成と同様にして、ＣｕＰＣを１０ｎｍ蒸着し、この上に、ＮＰＤを５０ｎｍ蒸着した。この上に、ｍＣＰとＦｉｒｐｉｃとの比率（質量比）を１００：１６（％）で１００ｎｍ共蒸着し、この上に、ＢＡｌｑを１０ｎｍ蒸着し、この上に、Ａｌｑを４０ｎｍ蒸着して、発光素子の第２ユニットを作製した。
この上に、フッ化リチウムを３ｎｍ蒸着した後、アルミニウム６０ｎｍを蒸着し、発光素子を形成する２つのユニットを有する有機電界発光素子を作製した。
【００７４】
得られた有機電界発光素子について、実施例１と同様に測定評価した。結果を表１に示す。
【００７５】
（実施例１２）
実施例１１の第１ユニットの形成におけるＡｌｑの厚み４０ｎｍを３０ｎｍに変更し、Ｍｇ−Ａｇ（１０：１）５ｎｍをＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−フェナントロリン）−Ｃｓ（１：１）１０ｎｍに変更した以外は、実施例１１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１１と同様に測定評価した。
【００７６】
（実施例１３）
実施例１２において、Ｍｇ−Ａｇ（１０：１）５ｎｍをＡｌｑ−Ｌｉ（１：１）１０ｎｍに変更した以外は、実施例１１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１１と同様に測定評価した。
【００７７】
（実施例１４）
実施例１１において、ＩＴＯ２０ｎｍの代わりに２ＴＮＡＴＡ−Ｆ４ＴＣＮＱ（０．３％）３０ｎｍを蒸着して形成した以外は、実施例１１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１１と同様に測定評価した。
【００７８】
【化４】
2006351638.tif 000006
【００７９】
（実施例１５）
実施例１３において、ＩＴＯ２０ｎｍの代わりにＶ2Ｏ5を２０ｎｍ蒸着し、第２ユニットのＣｕＰＣを用いないこと以外は、実施例１３と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１３と同様に測定評価した。
【００８０】
（実施例１６）
実施例１１において、第２ユニットの発光層ｍＣＰ−Ｆｉｒｐｉｃ（１００：１６）をｍＣＰ−化合物Ｃ（１００：１０）に変更した以外は、実施例１１と同様に行い、有機電界発光素子を得た。得られた有機電界発光素子を実施例１１と同様に測定評価した。
【００８１】
【化５】
2006351638.tif 000007
【００８２】
【表２】
2006351638.tif 000008
【００８３】
【表３】
2006351638.tif 000009
【００８４】
表３から明らかなとおり、実施例の全てにおいて高輝度、駆動耐久性に優れた、かつ高い発光効率を示す素子を得ることができることが分かった。さらに、５００及び５００００ｃｄ／ｍ２の輝度における外部量子効率の比が極めて小さいことが分かった。特に、発光層を２層以上有する実施例１１〜１６においては、輝度及び発光効率が極めて優れた発光素子を得ることができることが分かった。