(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に、少なくとも、陽極と、有機物を少なくとも含む発光層と、陰極とをこの順に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、少なくとも一種類の発光ドーパントと、複数のホスト化合物とを含有し、
前記発光ドーパントのうち、少なくとも一種類は、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料であり、
前記発光ドーパントのうち、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きい発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨと、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さい発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬと、前記ホスト化合物のうち、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さいホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きいホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬとが、下記式（１）及び式（２）を満たし、
前記複数のホスト化合物において、ＨＯＭＯ間のエネルギーレベルの差ΔＨＨの絶対値と、ＬＵＭＯ間のエネルギーレベルの差ΔＨＬの絶対値とがそれぞれ０．１ｅＶ以下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。
ＤＨ  ＜  ＨＨ  …（１）
ＤＬ  ＞  ＨＬ  …（２）
（式（１）と式（２）は、エネルギー準位の絶対値をそれぞれ表す）
【請求項２】
前記発光層は、前記発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ未満の蛍光発光を示す材料をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層は、前記発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料を二種類以上含有し、且つそれらのＨＯＭＯのエネルギー準位の差の最大絶対値が０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項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】
前記発光層は、前記発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料のみを二種類以上含有し、且つそれらのＨＯＭＯのエネルギー準位の差の最大絶対値が０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記発光層は、緑色を発光する緑色発光ドーパントと、青色を発光する青色発光ドーパントとを少なくとも含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１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】
前記発光層は、赤色を発光する赤色発光ドーパントをさらに含有することを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記発光層は、前記ホスト化合物を複数含有し、前記ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、前記発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨとのエネルギー差の絶対値は、０.２ｅＶ以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光ドーパントの濃度は、前記発光層の重量に対し、０．０５重量％以上４９重量％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
正孔輸送性が電子輸送性よりも高い前記ホスト化合物の場合には、前記発光ドーパントは、前記ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨより０．２ｅＶ以上小さいＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨを有し、かつ前記ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬより０．２ｅＶ未満の範囲で大きいＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬを有し、
正孔輸送性が電子輸送性よりも低い前記ホスト化合物の場合には、前記発光ドーパントは、前記ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位のＨＨ絶対値より０．２ｅＶ未満の範囲で小さいＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨを有し、かつ前記ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬより０．２ｅＶ以上大きいＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光ドーパントの濃度は、前記発光層の重量に対し、１０重量％以上であり、
前記発光ドーパントのガラス転移温度は、１００℃以上であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子は電圧を印加することにより、有機発光層において、注入された電子と正孔とが再結合する。この際、有機発光層中の発光ドーパントは、再結合エネルギーによりいったん励起状態となり、その後、励起状態から基底状態に戻る。この際に放出されるエネルギーを光として取り出すことにより有機エレクトロルミネッセンス素子は発光する。
【０００３】
有機発光層に電圧を印加するために、その発光層の両側には電極が設けられており、有機発光層からの光を外部へ取り出すために少なくとも一方の電極は透光性を有する。このような有機エレクトロルミネッセンス素子の構造の一例としては、支持基板上に、電極、発光層、対向電極を順次積層したものが挙げられる。ここで、支持基板上に形成される電極を陽極とし、発光層上に形成される対向電極を陰極として利用する態様が一般的である。
【０００４】
有機発光層を構成する発光体に、例えば燐光発光体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は、三重項励起状態を使用することができるため、高い効率を得ることができる。これは、一重項励起子のみを利用する蛍光発光体では内部量子効率がおおよそ２５％であるのに対し、三重項励起子も利用する燐光発光体では内部量子効率がほぼ１００％となるためである。
【０００５】
また、近年、熱活性化型遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：以下、適宜「ＴＡＤＦ」と略記する）機構を利用した蛍光発光体の、有機エレクトロルミネッセンス素子への利用の可能性が報告されている（特許文献１参照）。このＴＡＤＦ材料は、一重項励起状態(Ｓ１)と三重項励起状態(Ｔ１)との間のエネルギー差(ΔＥＳＴ)を小さく分子設計し、熱エネルギーを利用することで逆項間交差による遅延蛍光を最大限に利用し、内部量子効率が１００％に相当する高効率特性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２１３６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記ＴＡＤＦに代表されるような一分子内にＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ  Ｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ：最高被占軌道）とＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ  Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｏｒｂｉｔａｌ：最低空軌道）の電子密度分布が実質的に分離している蛍光発光体、つまりある程度の双極子モーメントを持った蛍光発光体は、組み合わせるホスト化合物や、その他の発光ドーパント材料によっては、意図しない二分子会合（エキサイプレックス）による特性低下を招いてしまうおそれがあるといった課題があった。
そこで、本発明は、上記のような点に着目してなされたものであり、意図しないエキサイプレックスによる特性低下を低減することが可能な有機エレクトロルミネッセンス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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板上に、少なくとも、陽極と、有機物を少なくとも含む発光層と、陰極とをこの順に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、少なくとも一種類の発光ドーパントと、少なくとも一種類のホスト化合物とを含有し、前記発光ドーパントのうち、少なくとも一種類は、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料であり、前記発光ドーパントのうち、例えば光電子分光法や光電子収量分光法などで測定した、真空準位を０としたＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きい発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨと、真空準位を０としたＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さい発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬと、前記ホスト化合物のうち、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さいホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きいホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬとが、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする。
ＤＨ  ＜  ＨＨ  …（１）
ＤＬ  ＞  ＨＬ  …（２）
（式（１）と式（２）は、エネルギー準位の絶対値をそれぞれ表す）
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子に備わる有機発光層（以下、適宜「発光層」と略記する）が少なくとも一種類の、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光ドーパントと、少なくとも一種類のホスト化合物とを含有し、前記発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位中最大の絶対値ＤＨに比べ、前記ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位中最小の絶対値ＨＨが大きく、前記発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位中の最小の絶対値ＤＬに比べ、前記ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位中最大の絶対値ＨＬが小さくなっている。こうすることで、発光ドーパントとホスト化合物との間における意図しない二分子会合やエキサイプレックスによる、例えば効率低下や色ずれといった特性低下を低減することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の積層構成の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子における、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨと、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬと、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬとの大小関係を示す概念図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発光層が一種類のホスト化合物及び二種類の発光ドーパントを含んだ場合のエネルギー準位の絶対値の大小関係を示す概念図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光層にホスト化合物及び発光ドーパントをそれぞれ２種類含んだ場合のエネルギー準位の絶対値の大小関係を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を、図１を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の積層構成の一例を模式的に示すものである。本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１に示すように、支持基板１上に、少なくとも、陽極２、発光層３、陰極４を備えている。より詳しくは、本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１に示すように、支持基板１の一方の面上に形成された陽極２と、陽極２上に積層された正孔輸送層５と、正孔輸送層５上に積層された発光層３と、そして、発光層３の上に積層された電子輸送層６と、電子輸送層６上に積層されて陽極２と対向配置された陰極４と、陰極４を覆うように封入された樹脂バッファー層７と、樹脂バッファー層７を覆うように配置された封止基板８と、を備えている。上記各層の詳細について、以下、説明する。
【００１２】
（支持基板１）
支持基板１は、陽極２、発光層３、陰極４等を支持する基板であって、例えば、金属、ガラス、又はプラスチックなどのフィルムまたはシートによって構成されている。
プラスチック製のフィルムの例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン、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、ポリカーボネート等を挙げることができる。
なお、支持基板１の両面のうち、陽極２が形成されない側の面に、例えば、セラミック蒸着フィルムやポリ塩化三フッ化エチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体鹸化物などの他のガスバリア性フィルムを積層してもよい。
【００１３】
（陽極２）
陽極２は、基板（支持基板１）上に陽極２の材料からなる層を成膜し、作製したものである。陽極２の材料としては、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウムスズ複合酸化物）やインジウム亜鉛複合酸化物、亜鉛アルミニウム複合酸化物などの金属複合酸化物や、金、白金などの金属材料や、これら金属酸化物や金属材料の微粒子をエポキシ樹脂やアクリル樹脂などに分散した微粒子分散膜を、単層もしくは積層したものをいずれも使用することができる。
【００１４】
また、陽極２の材料として、導電性を示す高分子化合物を用いてもよく、その高分子化合物は、例えばドーパントを含有していてもよい。その高分子化合物の導電性は、通常、導電率で１０−５Ｓ／ｃｍ以上１０５Ｓ／ｃｍ以下の範囲内であり、好ましくは１０−３Ｓ／ｃｍ以上１０５Ｓ／ｃｍ以下の範囲内である。
陽極２には、例えばＩＴＯなど仕事関数の高い材料を選択することが好ましい。必要に応じて、陽極２の配線抵抗を低くするために、例えば、一様な網目状、櫛形あるいはグリッド型等の金属および／または合金の細線構造部を配置した導電性面を作製し、その上に陽極２を形成してもよい。
【００１５】
導電性を示す高分子化合物の構成材料としては、例えば、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、等を挙げることができる。また、導電性を示す高分子化合物に含有されるドーパントとしては、公知のドーパントを用いることができ、その例としては、ポリスチレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の有機スルホン酸、ＰＦ５、ＡｓＦ５、ＳｂＦ５等のルイス酸が挙げられる。また、導電性を示す高分子化合物は、例えば、ドーパントが高分子化合物に直接結合した自己ドープ型の高分子化合物であってもよい。
【００１６】
陽極２の膜厚は、有機エレクトロルミネッセンス照明の素子構成により最適値が異なるが、単層、積層にかかわらず、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であり、より好ましくは、１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内である。
陽極２の形成方法としては、材料に応じて、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式成膜法や、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの湿式成膜法などを用いることができる。
【００１７】
（正孔輸送層５）
正孔輸送層５は、図１に示すように、例えば、発光層３と陽極２との間に配置されている。
正孔輸送層５は、１層で形成されていてもよいし、複数層で形成されていてもよい。正孔輸送層５中の少なくとも1層は、陽極２から注入された正孔を陰極４の方向へ進め、正孔を通しながらも電子が陽極２の方向へ進行することを防止する機能を有していることが望ましい。また、正孔輸送層５中の陽極界面に接する1層は、電界印加時に陽極２から正孔輸送層５への正孔注入を促進する機能を有してもよい。また、正孔輸送層５中の発光層界面に接する1層は、正孔輸送層５から発光層３内への正孔輸送を促進する機能を有してもよい。また、正孔輸送層５は、1層で正孔注入及び正孔輸送の両方の機能を有していてもよい。
【００１８】
正孔輸送層５の形成に用いられる材料、即ち正孔輸送層材料は、例えば、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ−ブチル）銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン類及び無金属フタロシアニン類、キナクリドン化合物、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族アミン系低分子正孔輸送層材料や、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリアリーレン誘導体、アリールアミン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などの、芳香族アミンを含む高分子正孔輸送層材料、ポリマー、ポリチオフェンオリゴマー材料、Ｃｕ２Ｏ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｎ２Ｏ３、ＦｅＯｘ（ｘ〜０．１）、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｐｒ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、ＭｏＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＴｈＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＭｏＯ３、ＷＯ３、ＭｎＯ２などの無機材料、その他既存の正孔輸送層材料の中から選ぶことができる。
【００１９】
正孔輸送層５の形成方法としては、正孔輸送層５の形成に用いられる材料に応じて、例えば、スピンコートやバーコート、ワイヤーコート、スリットコート、ダイコート、スプレーコート、カーテンコート、フローコート、凸版印刷法、凸版反転オフセット印刷法、インクジェット法、ノズルプリント法などの湿式法や、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの蒸着法を用いることができる。
【００２０】
（発光層３）
本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層３は、少なくとも一種類以上の発光ドーパントと、少なくとも一種類以上のホスト化合物とを含有している。そして、その発光ドーパントのうち、少なくとも一種類は双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料である。また、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値の最小値は、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値の最大値より大きく、０.２ｅＶより大きいことがより好ましい。また、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値の最大値は、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値の最小値より小さく、０．２ｅＶより小さいことがより好ましい。以降、上記エネルギー準位の各絶対値の大小関係については、図２を参照しつつ説明する。図２は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子における、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨと、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬと、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬとの大小関係を示す概念図である。ここで、図中の「ＧＬ」は、上記絶対値ＨＬと上記絶対値ＤＬとのエネルギー差を示している。また、同図中の「ＧＨ」は、上記絶対値ＨＨと上記絶対値ＤＨとのエネルギー差を示している。つまり、上記「ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値の最小値は、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値の最大値より大きく、０.２ｅＶより大きいことがより好ましい。」とは、即ち図２に示したＧＨの絶対値が０.２ｅＶより大きいことを意味している。なお、上記「エネルギー準位の絶対値」とは、真空準位を０としたときの各エネルギー準位の絶対値を意味するものである。また、以降、「エネルギー準位の絶対値」とは、真空準位を０としたときの各エネルギー準位の絶対値を意味するものとする。
【００２１】
本実施形態の、１デバイ以上の双極子モーメントを有する蛍光発光材料としては、条件を満たしている限り特に限定されるものではない。上記蛍光発光材料としては、例えば、トリス（キノリレート）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３、双極子モーメント５〜６）等のキノリン錯体や公知の蛍光材料やＴＡＤＦを示す物質等を用いることができる。
１デバイ以上の双極子モーメントを有するＴＡＤＦを示す物質の例としては、例えば、２−（ビフェニル−４−イル）−４，６−ビス（１２−フェニルインドロ［２，３−ａ］カルバゾール−１１−イル）−１，３，５−トリアジン（略称：ＰＩＣ−ＴＲＺ、双極子モーメント１〜２）、１，２，３，５−テトラキス（カルバゾロ−９−リル）−４，６−ジシアノベンゼン（略称：４ＣｚＩＰＮ、双極子モーメント４〜５）、４，５−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フタロニトリル（略称：２ＣｚＰＮ、双極子モーメント６〜７）を挙げることができる。
【００２２】
ここで、これらの化合物は、カルバゾール環等の電子供与性複素芳香環と、トリアジン環、ピリミジン環、ピリジン環等の環を構成する原子中に窒素原子を有する電子受容性複素芳香環、またはシアノ基、トリフルオロメチル基、カルボニル基、スルフォニル基等の電子吸引性置換基を有する芳香環や複素芳香環とが直接結合したものである。
そのような化合物は、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが分離しそれらの重なりが小さくなり、最低一重項励起状態（Ｓ１）のエネルギーレベルと、最低三重項励起状態（Ｔ１）のエネルギーレベルとのエネルギー差ΔＥＳＴが小さくなる。その結果、Ｔ１からＳ１への熱励起による逆項間交差が室温付近の温度でも効率良く進むようになり、発光に寄与していなかった三重項エネルギーを遅延蛍光として発光に使えるようになる。このため、上記化合物であれば、高発光効率化するので、特に好ましい。
【００２３】
その際、ΔＥＳＴが０．３ｅＶ以下、好ましくは０．１ｅＶ以下、さらに好ましくは０．０８ｅＶ以下の発光ドーパントを用いることが望ましい。
双極子モーメントのデバイ数の上限値は特に限定されるものではないが、実用上、１２デバイ程度が上限である。なお、双極子モーメントは、例えば、「ＭＯＰＡＣ」、「Ｇａｕｓｓｉａｎ」、「Ｆｉｒｅｆｌｙ」、「Ｓｐａｒｔａｎ」などの量子力学を利用した計算化学プログラムによって求めた値を用いることができる。
【００２４】
また、発光ドーパントの濃度は、発光層３の重量の０．０５重量％から４９重量％の範囲が可能であるが、好ましくはホスト化合物から発光ドーパントへの必要なエネルギー移動を確保し、発光ドーパントの濃度消光を抑制する観点から０．１重量％から２０重量％の範囲が適当である。
また、発光ドーパントの濃度が１０重量％以上の高濃度にした場合、有機エレクトロルミネッセンス素子の耐熱性を低下させないために、ガラス転移温度１００℃以上の発光ドーパントを用いることが望ましい。
【００２５】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子において白色を得る場合、発光層３に、それぞれ異なる発光ピーク波長で発光する発光ドーパントを複数種類含有する方法を用いることができる。例えば、赤色や緑色及び青色など、それぞれを混合した複数の色の発光ドーパントを用いてもよい。赤色の場合には６１０ｎｍ〜７５０ｎｍ程度に極大波長を、緑色の場合には５００ｎｍ〜５８０ｎｍ程度に極大波長を、青色の場合には４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ程度に極大波長をそれぞれ有する発光ドーパントであれば、発光材料としては特に限定されるものではない。
【００２６】
発光層３に、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光材料と、その他にもう一種類の蛍光発光材とを含有させてもよい。その場合、その他の蛍光発光材が、双極子モーメントが１デバイ未満の蛍光発光、より好ましくは０．１デバイ未満の蛍光発光を示す材料であれば、発光ドーパント同士の静電的な会合を抑制し、二分子会合やエキサイプレックス等による各発光ドーパントの発光色からの色ズレや効率低下を低減することができる。
【００２７】
また、発光層３が二種類以上の発光ドーパントを含み、それぞれが双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料の場合には、発光ドーパント間のＨＯＭＯのエネルギー差の絶対値（最大絶対値）を０．５ｅＶ以下にすることで、ホールまたは電子の発光ドーパント上でのトラッピングによる素子の高電圧化、及び会合体やエキサイプレックス形成による色ずれといった特性低下を低減することができる。ここで、発光層３は、発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料のみを二種類以上含有してもよいし、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料を二種類以上含有するとともに、例えば双極子モーメントが１デバイ未満の蛍光発光を示す材料を含有してもよい。
【００２８】
なお、有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構成により適正範囲は異なるが、発光ドーパント間のＨＯＭＯのエネルギー差の絶対値（最大絶対値）はより好ましくは０．２ｅＶ以下、さらにより好ましくは０．１５ｅＶ未満である。
上記エネルギー差の絶対値の大小関係を、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る発光層３が一種類のホスト化合物及び二種類の発光ドーパントを含んだ場合のエネルギー準位の絶対値の大小関係を示す概念図である。図３中で、「ΔＤＨ」とは、発光層３に含有される第１発光ドーパントと第２発光ドーパントとの間におけるＨＯＭＯのエネルギー差を意味している。つまり、上記「発光ドーパント間のＨＯＭＯのエネルギー差の絶対値（最大絶対値）を０．５ｅＶ以下にする」とは、図３中に示したΔＤＨの絶対値を０．５ｅＶ以下にすることを意味する。
【００２９】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層３の形成に使用されるホスト化合物や発光ドーパントは複数であっても良く、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の最大絶対値に比べ、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の最小絶対値が大きい化合物であり、より好ましくは０．２ｅＶより大きい化合物であって、かつ発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の最低絶対値に比べ、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の最大絶対値が小さい化合物であり、より好ましくは０．２ｅＶより小さい化合物である。ここで、上記エネルギー準位の絶対値の大小関係を、図４を用いてより詳しく説明する。図４は、本発明の実施形態に係る発光層にホスト化合物及び発光ドーパントをそれぞれ２種類含んだ場合のエネルギー準位の絶対値の大小関係を示す概念図である。図４に示すように、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の最大絶対値ＤＨ１に比べ、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の最小絶対値ＨＨ１は大きく、より好ましくは０．２ｅＶより大きい。また、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の最低絶対値ＤＬ１に比べ、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の最大絶対値ＨＬ１は小さく、より好ましくは０．２ｅＶより小さい。
【００３０】
本実施形態において、上記条件を満たす任意の材料であれば特に限定はなく用いることができる。例えば、アントラセン誘導体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム等のオキシン錯体、カルバゾール誘導体、スチリルアリーレン誘導体、テトラセン誘導体、フルオレン誘導体、トリアリールアミン誘導体などが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、三重項励起状態（Ｔ１）についても、各発光ドーパントのＴ１よりも各ホスト化合物のＴ１の方が大きいことがより好ましい。
【００３１】
ホスト化合物の材料（以下、単に「ホスト材料」と略記する）は単独材料で用いることもできるが、例えば、複数のホスト材料を混合して用いることにより、ホスト化合物間の凝集によるホスト化合物の発光量子収率低下を抑制し発光ドーパントのエネルギー移動を高めることもできる。また、複数のホスト材料を用いる場合は、それぞれのホスト材料におけるＨＯＭＯ間とＬＵＭＯ間のエネルギーレベルの差が０．１ｅＶ以下であることがホスト化合物間のエキサイプレックス形成を抑制し意図しない長波長発光の発生を抑制するためには好ましい。より詳しくは、図４に示した、ＨＯＭＯ間のエネルギーレベルの差ΔＨＨの絶対値と、ＬＵＭＯ間のエネルギーレベルの差ΔＨＬの絶対値とがそれぞれ０．１ｅＶ以下であれば、ホスト化合物間のエキサイプレックス形成を抑制し意図しない長波長発光の発生を効果的に抑制することができる。また、正孔輸送性が高いホスト材料と電子輸送性が高いホスト材料を組み合わせて混合された発光層３を用いることで発光層３中へ正孔と電子がキャリアバランスよく注入され、発光層３の中間で再結合できるようになり発光層３と隣接層界面での失活を抑制する上で好ましい。
【００３２】
また、正孔輸送性が電子輸送性よりも高いホスト化合物を使用する場合は、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨより０．２ｅＶ以上小さいＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨを有し、かつホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬより０．２ｅＶ未満の範囲で大きいＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬを有する発光ドーパントを選び、正孔トラップとすることで発光層３の正孔移動度を電子移動度よりも低下させて発光層３中の正孔と電子のキャリアバランスを「１」に近づけ、発光効率を上げることもできる。
【００３３】
逆に、正孔輸送性が電子輸送性よりも低いホスト化合物を使用する場合は、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位のＨＨ絶対値より０．２ｅＶ未満の範囲で小さいＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨを有し、かつホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬより０．２ｅＶ以上大きいＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬを有する発光ドーパントを選び、電子トラップとすることで発光層３の電子移動度を正孔移動度よりも低下させて発光層３中の正孔と電子のキャリアバランスを「１」に近づけ、発光効率を上げることもできる。
【００３４】
また、ホスト化合物のガラス転移温度は、有機エレクトロルミネッセンス素子の耐熱性の点から１００℃以上であることが望ましい。さらに、ΔＥＳＴが室温でも逆項間交差が進むように、ΔＥＳＴが０．３ｅＶ以下、好ましくは０．１ｅＶ以下のＴＡＤＦ材料であることが望ましい。
ホスト化合物の三重項励起状態（Ｔ１）のエネルギーレベルは、発光ドーパントの三重項励起状態（Ｔ１）のエネルギーレベルより高い必要があるので、ホスト化合物が室温において発光寿命０．１μ秒以上を有するＴＡＤＦ材料であると、一重項励起状態（Ｓ１）と三重項励起状態（Ｔ１）とのエネルギーレベルが離れた、従来の燐光発光層に使われる発光寿命が１００ｎ秒未満の通常の蛍光性ホスト材料を使った場合に比べて一重項励起状態（Ｓ１）のエネルギーレベルを低くできる。そのため、エネルギー差を小さくでき、ホスト材料への電子と正孔の注入障壁が下がり、駆動電圧を１〜２Ｖ程度低くすることができる。このため、上記態様の有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、電力効率や寿命の改善に効果がある。
【００３５】
また、ホスト材料として用いることができるＴＡＤＦ材料の例としては、９−（４−（４，６−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，３，５−ｔｒｉａｚｉｎ−２−ｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）（３，６−ｂｉｓ（３，６−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−９Ｈ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ−９−ｙｌ））−９Ｈ−ｃａｒｂａｚｏｌや、４‘−ｂｉｓ（９，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−９，１０−ｄｉｈｙｄｒｏａｃｒｉｄｉｎｅ−１０−ｙｌ）ｄｉｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅなどのトルエン溶液の蛍光ピーク波長が４８０ｎｍ以下、かつΔＥＳＴが０．１ｅＶ以下、かつ膜の発光量子収率が５０％以上、より好ましくは７０％以上の発光量子収率の材料が挙げられる。それらの少なくとも一種以上のホスト材料と、２０重量％程度以下のＴＡＤＦ発光ドーパント材料や通常の蛍光発光ドーパント材料とを共蒸着や塗布により混合して成膜することにより発光層３とすることができる。
【００３６】
その際に用いるＴＡＤＦ発光ドーパント材料の例としては、緑色発光材料の４ＣｚＩＰＮ（ΔＥＳＴ＝０．０１ｅＶ）や、赤色発光材料の２−（４−（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ）−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ  １０，１０−ｄｉｏｘｉｄｅ（ΔＥＳＴ＝０．０５２ｅＶ）等が挙げられる。また、それらの材料を共蒸着等で０．１重量％〜数重量％以下の濃度で混合成膜し発光層３を形成することで白色発光を得ることもできる。
【００３７】
発光層３の成膜方法は、用いる材料に応じて、例えば、抵抗加熱蒸着法などの真空蒸着法を用いることができる。また、溶解または分散した有機発光インク（インク）を正孔輸送層５上に、例えば、スプレーコート、凸版印刷法、凸版反転オフセット印刷法、インクジェット法、ノズルプリント法、グラビア印刷法などの塗り分け可能な湿式法を用いて付着させ、その後乾燥させることで発光層３を形成することもできる。なお、それぞれの発光層３の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内であればよい。上記膜厚の範囲外となった場合、発光効率が低下する傾向にある。
【００３８】
（電子輸送層６）
電子輸送層６に用いられる材料、即ち電子輸送層材料としては、例えば、２−（４−ビフェニルイル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、オキサジアゾール誘導体やビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウム錯体、トリアゾール化合物等の有機材料や、酸化亜鉛等のｎ型半導体からなる無機材料を用いることができる。また、これらの電子輸送層材料に、ナトリウムやバリウム、リチウムといった仕事関数が低いアルカリ金属、アルカリ土類金属を少量ドープすることにより、陰極界面に電子注入層を形成してもよい。
電子輸送層６の形成方法としては、用いる材料に応じて、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの真空蒸着法を用いることができる。
【００３９】
（陰極４）
陰極４は、発光層３への電子注入効率の高い、仕事関数の低い物質が相応しく用いられる。具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｙｂ等の金属単体を用いたり、発光媒体と接する界面にＬｉや酸化Ｌｉ、ＬｉＦ等の化合物を１ｎｍ程度挟んで、安定性・導電性の高いＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等を積層して用いてもよい。または、電子注入効率と安定性を両立させるため、仕事関数が低いＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｙｂ等の金属一種以上と、安定なＡｇ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属元素との合金系を用いてもよい。
【００４０】
陰極４の形成方法としては、材料に応じて、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等を用いることができる。また、陰極４の厚さに特に制限はないが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内が望ましい。
【００４１】
陰極４と封止材との間の、例えば陰極４上にパッシベーション層を形成してもよい。パッシベーション層の材料としては、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム等の金属酸化物、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウム等の金属フッ化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化炭素などの金属窒化物、酸窒化珪素などの金属酸窒化物、炭化ケイ素などの金属炭化物、必要に応じて、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などの高分子樹脂膜との積層膜を用いてもよい。特に、バリア性と透明性の面から、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）を用いることが好ましく、さらには、成膜条件により、膜密度を可変した積層膜や勾配膜を使用してもよい。
【００４２】
パッシベーション層の形成方法としては、材料に応じて、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、反応性蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いることができるが、特に、バリア性や透光性の面でＣＶＤ法を用いることが好ましい。ＣＶＤ法としては、例えば、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法、ＶＵＶ−ＣＶＤ法などを用いることができる。
【００４３】
また、ＣＶＤ法における反応ガスとしては、例えば、モノシランや、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）やテトラエトキシシランなどの有機シリコーン化合物に、Ｎ２、Ｏ２、ＮＨ３、Ｈ２、Ｎ２Ｏなどのガスを必要に応じて添加してもよい。また、例えば、シランの流量を変えることにより、パッシベーション層（膜）の密度を変化させてもよく、使用する反応性ガスにより、パッシベーション層（膜）中に水素や炭素が含有させることもできる。また、パッシベーション層の膜厚としては、有機エレクトロルミネッセンス素子の電極段差や基板の隔壁高さ、要求されるバリア特性などにより異なるが、０．０１μｍ以上１０μｍ以下程度が一般的に用いられている。
【００４４】
（封止基板８）
本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、封止材を備える。これは、本実施形態に係る発光層（有機発光層）３を形成する材料は大気中の水分や酸素によって容易に劣化してしまうため、外部と遮断する必要があるからである。本実施形態に係る封止材は、例えば、封止基板８と、陰極４またはパッシベーション層との間に形成された樹脂バッファー層７とを備えたものである。
【００４５】
封止基板８としては、水分や酸素の透過性が低い基材である必要がある。また、その材料の例としては、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素等のセラミックス板、無アルカリガラス、アルカリガラス等のガラス板、石英板、アルミニウムやステンレスなどの金属箔、耐湿性フィルムなどを挙げることができる。また、耐湿性フィルムの例としては、プラスチック基材の両面にＳｉＯｘをＣＶＤ法で形成したフィルムや、透過性の小さいフィルムと吸水性のあるフィルムまたは吸水剤を塗布した重合体フィルムなどがある。また、耐湿性フィルムの水蒸気透過率は、１０−６ｇ／ｍ2／ｄａｙオーダー以下であることが好ましい。
【００４６】
（樹脂バッファー層７）
樹脂バッファー層７の材料の例としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂、アイオノマー樹脂などからなる光硬化型、熱硬化型、２液硬化型等の接着性樹脂や粘着性樹脂、エチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）ポリマー等のアクリル系樹脂、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のビニル系樹脂、ポリアミド、合成ゴム等の熱可塑性樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンの酸変性物などの熱可塑性接着性樹脂等を挙げることができる。また、樹脂バッファー層７中には熱伝導性や強度を高めるために、例えば、ダイヤモンドや窒化アルミニウム等の微粉末やカーボンナノチューブ等が混合されていてもよい。
【００４７】
樹脂バッファー層７の形成方法の例としては、溶剤溶液法、押出ラミ法、溶融・ホットメルト法、カレンダー法、ノズル塗布法、スクリーン印刷法、真空ラミネート法、熱ロールラミネート法などを挙げることができる。また、必要に応じて吸湿性や吸酸素性を有する材料を樹脂バッファー層７に含有させることもできる。封止材上に形成する樹脂層の厚みは、封止する有機エレクトロルミネッセンス素子の大きさや形状により任意に決定されるが、５μｍ以上５００μｍ以下の範囲内が望ましい。
【００４８】
有機エレクトロルミネッセンス素子と、封止基板８との貼り合わせは、乾燥不活性ガス雰囲気下の封止室で行う。封止材を、封止基板８と樹脂バッファー層７の２層構造とし、樹脂バッファー層７に熱可塑性樹脂を使用した場合は、加熱したロールで圧着のみ行うことが好ましい。また、樹脂バッファー層７に熱硬化型接着樹脂や光硬化性接着性樹脂を使用した場合は、ロール圧着や平板圧着した状態で、光もしくは加熱硬化を行うことが好ましい。
【００４９】
また、樹脂バッファー層７にゲル状粘着性樹脂を用いフレキシブル性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を作製する場合には、封止基板８の周囲の領域には接着性の高い樹脂を塗布し支持基板１と接着を行うことが望ましい。
【００５０】
（本実施形態の効果）
（１）本実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板１上に、少なくとも、陽極２と、有機物を少なくとも含む発光層３と、陰極４とをこの順に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層３は、少なくとも一種類の発光ドーパントと、少なくとも一種類のホスト化合物とを含有し、発光ドーパントのうち、少なくとも一種類は、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料であり、発光ドーパントのうち、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きい発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨと、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さい発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬと、ホスト化合物のうち、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も小さいホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値が最も大きいホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬとが、下記式（３）及び式（４）を満たす。
ＤＨ  ＜  ＨＨ  …（３）
ＤＬ  ＞  ＨＬ  …（４）
（式（３）と式（４）は、エネルギー準位の絶対値をそれぞれ表す）
【００５１】
（２）また、本実施形態に係る発光層３に、発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ未満の蛍光発光を示す材料をさらに含有させてもよい。
（３）また、本実施形態に係る発光層３に、発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料を二種類以上含有させ、且つそれらのＨＯＭＯのエネルギー準位の差ΔＤＨの最大絶対値を０．５ｅＶ以下、より好ましくは０．３ｅＶ以下としてもよい。
【００５２】
このように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、発光層３に複数含有される、双極子モーメントが１デバイ以上の発光ドーパント間でのエキサイプレックスを低減することができる。また、そのような有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、ホールの発光ドーパント上でのトラッピングによる素子の高電圧化、及び会合体やエキサイプレックス形成による色ずれといった特性低下を低減することができる。
【００５３】
（４）また、本実施形態に係る発光層３に、発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光を示す材料のみを二種類以上含有させ、且つそれらのＨＯＭＯのエネルギー準位の差ΔＤＨの最大絶対値を０．５ｅＶ以下、より好ましくは０．２ｅＶ以下としてもよい。
このように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、発光層３に複数含有される、双極子モーメントが１デバイ以上の発光ドーパント間でのエキサイプレックスを低減することができる。また、そのような有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、ホールの発光ドーパント上でのトラッピングによる素子の高電圧化、及び会合体やエキサイプレックス形成による色ずれといった特性低下を低減することができる。
【００５４】
（５）また、本実施形態に係る発光層３に、黄色を発光する黄色発光ドーパントと、青緑色を発光する青緑色発光ドーパントとを少なくとも含有させてもよい。
このように補色の発光の組み合わせで構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、発光層３が発光する光の色を白色とすることができる。
（６）また、本実施形態に係る発光層３に、赤色を発光する赤色発光ドーパントと、緑色を発光する緑色発光ドーパントと、青色を発光する青色発光ドーパントとをそれぞれ含有させてもよい。
このように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、発光層３が発光する光の色を白色とすることができる。
【００５５】
（７）また、本実施形態に係る、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨと、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨとのエネルギー差ＧＨの絶対値を、０.２ｅＶ以上としてもよい。
このように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、正孔を発光ドーパントに有効にトラップし発光効率をより高めることができる。
【００５６】
（８）また、本実施形態に係る発光ドーパントの濃度を、発光層３の重量に対し、０．０５重量％以上４９重量％以下の範囲内としてもよい。
このように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子であれば、ホスト化合物から発光ドーパントへの必要最低限のエネルギー移動量を確保することができる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、陽極２には、導電性を示す高分子化合物を用いてもよく、必要に応じて、陽極２の配線抵抗を低くするために、一様な網目状、櫛形あるいはグリッド型等の金属および／または合金の細線構造部を配置した導電性面を作製し、その上に陽極２を形成してもよい。
【００５８】
また、正孔輸送層５と発光層３との間に電子ブロック層、発光層３と電子輸送層６との間に正孔ブロック層、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層をそれぞれ形成してもよい。ここで、電子ブロック層は、正孔輸送層５と同様に、陽極２から正孔を対向電極である陰極９の方向へ進めて正孔を層中で通しながらも、電子が陽極２の方向へ進行することを防止する機能を有している。また、正孔ブロック層は、対向電極である陰極９から電子を陽極２の方向へ進めて電子を通しながらも、正孔が陰極４の方向へ進行することを防止する機能を有している。
また、フッ化リチウムやフッ化ナトリウムなどの薄膜を陰極４と有機発光媒体層との間に設け電子注入層としてもよい。
【００５９】
［実施例］
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
＜第１実施例＞
［素子作成］
図１に示すように、支持基板１（白板ガラス；縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上にスパッタリング法により厚さ０．１５μｍのＩＴＯからなる陽極２を形成した。
【００６０】
次に、陽極２上に２層からなる正孔輸送層５を以下のように形成した。
まず、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、次に、４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）−トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）をそれぞれ真空蒸着法により、成膜速度０．１ｎｍ／ｓｅｃとして、それぞれの厚さが３０ｎｍとなるように形成した。
【００６１】
正孔輸送層５上に形成する発光層３には、双極子モーメントが１デバイ以上である蛍光発光ドーパント材料として、双極子モーメントが６〜７デバイ（半経験的量子化学計算プログラム「ＭＯＰＡＣ」による計算値）、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨが５．８ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬが３．０ｅＶである４，５−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フタロニトリル（略称２ＣｚＰＮ）を用いた。
【００６２】
ホスト化合物には、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨに比べ、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨが大きく、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬに比べ、ホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値ＨＬが小さい化合物として、ビス（２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル）エーテルオキシド（略称：ＤＰＥＰＯ）を用いた。ＤＰＥＰＯのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨは６．１ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬは２．０ｅＶであった。
【００６３】
ホスト化合物と発光ドーパントとの比率が９：１となるように、ホスト化合物及び発光ドーパントの蒸着速度比（成膜速度比）を調整し、厚さ３０ｎｍの発光層３を形成した。
なお、ＨＯＭＯエネルギー準位の絶対値は、ＩＴＯガラス上に蒸着した膜を大気下光電子分光装置ＡＣ−１（商品名、理研計器株式会社製）で測定したイオン化エネルギーの値を用いた。また、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値は、石英ガラス上に蒸着した膜を吸光度測定装置（商品名：ＵＶ−２０００、株式会社島津製作所製）で吸収スペクトルの測定、または蛍光分光光度計（商品名：ＲＦ５３００ＰＣ、株式会社島津製作所製）にて蛍光励起スペクトルの測定を行い、長波長側の吸収端波長からエネルギー差を求め、ＡＣ−１で求めたイオン化エネルギーから差し引いた値を用いた。
【００６４】
さらに、発光層３上に、真空蒸着法により、電子輸送層６として２，８−ビス（ジフェニルフォスフォリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（略称：ＰＰＴ）を成膜速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで、厚さが２０ｎｍである層を形成した。その後、電子注入層／陰極４として、ＬｉＦ／Ａｌ＝０．５ｎｍ／１５０ｎｍである層を蒸着により形成した。その後、陰極４を覆うよう樹脂バッファー層７を封入した。最後に、樹脂バッファー層７を覆うように封止基板８を接着して、第１実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００６５】
このようにして得られた有機エレクトロルミネッセンス素子の表示部の周辺部においては、陽極２に接続されている陽極２側の取り出し電極と、陰極４に接続されている陰極４側の取り出し電極とが設けられている。これら取り出し電極を電源に接続し、有機エレクトロルミネッセンス素子を点灯かつ表示させ、点灯状態及び表示状態を確認した。得られた有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動し、表示確認を行ったところ、発光層３の蛍光スペクトルと類似した青色発光が得られ、発光状態は良好であった。
【００６６】
＜第２実施例＞
第１実施例と同一の方法で、正孔輸送層５を形成し、正孔輸送層５上に形成する発光層３には、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光ドーパント材料として、２ＣｚＰＮ（ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨは５．８ｅＶ）と、１，２，３，５−テトラキス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４，６−ジシアノベンゼン（略称：４ＣｚＩＰＮ、ＭＯＰＡＣによる計算値で双極子モーメント４〜５デバイ、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨは５．８ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬは３．４ｅＶ）を用い、さらに双極子モーメントが１デバイ未満の蛍光発光ドーパントとして双極子モーメントがＭＯＰＡＣによる計算値で０．１以下のジベンゾテトラフェニルペリフランテン（略称：ＤＢＰ、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨは５．５ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬは３．５ｅＶ）を用いた。また、ホスト化合物には、第１実施例と同様に、ビス（２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル）エーテルオキシド（ＤＰＥＰＯ）を用い、ホストと３種のドーパントの比率は９：１、かつ蒸着膜中のモル分率が２ＣｚＰＮ＞４ＣｚＩＰＮ＞ＤＢＰとなるように蒸着速度を調整し、厚さ３０ｎｍの発光層３を形成した。その後、電子輸送層６等を第１実施例と同一の方法で形成して、第２実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００６７】
このように得られた有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動し、表示確認を行ったところ、ＤＰＥＰＯホスト中にそれぞれの発光ドーパントを混合して得た発光層３の蛍光スペクトルを成分として重ね合わせたスペクトルに類似した白色発光が得られ、発光状態は良好であった。
【００６８】
＜第３実施例＞
第１実施例と同一の方法で、正孔輸送層５を形成し、正孔輸送層５上に形成する発光層３には、双極子モーメントが１デバイ以上の蛍光発光ドーパント材料として、２ＣｚＰＮと、１，２，３，５−テトラキス（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４，６−ジシアノベンゼン（４ＣｚＩＰＮ、ＭＯＰＡＣによる計算値で双極子モーメント４〜５デバイ、ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨは５．８ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬは３．４ｅＶ）を用い、ホスト化合物には第１実施例と同様にＤＰＥＰＯを用い、ホストとドーパントの比率は９：１、かつ蒸着膜中のモル分率が２ＣｚＰＮ＞４ＣｚＩＰＮとなるように蒸着速度を調整し、厚さ３０ｎｍの発光層３を形成した。その後、電子輸送層６等は第１実施例と同一の方法で形成して、第３実施例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００６９】
また、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の差は０ｅＶであり、０．５ｅＶ以下であった。
このように得られた有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動し、表示確認を行ったところ、ＤＰＥＰＯホスト中にそれぞれの発光ドーパントを混合して得た発光層３の蛍光スペクトルを成分として重ね合わせたスペクトルに類似した白色系発光が得られ、発光状態は良好であった。
【００７０】
＜第１比較例＞
第１実施例と同一の方法で、正孔輸送層５を形成し、正孔輸送層５上に形成する発光層３には、発光ドーパントとして、双極子モーメントが１デバイ以上である化合物として２ＣｚＰＮを用い、ホスト化合物として、発光ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＨに比べ、ホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨが小さく、発光ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＤＬに比べ、ホスト化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬも小さい化合物として、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−トリル）ベンジジン（略称：ＴＰＤ）（ＨＯＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＨは５．５ｅＶ、ＬＵＭＯのエネルギー準位の絶対値ＨＬは２．３ｅＶ）を用いた。また、ホスト化合物と発光ドーパントの比率が９：１となるように、ホスト化合物及び発光ドーパントの蒸着速度比（成膜速度比）を調整し、厚さ３０ｎｍの発光層３を形成した。その後、電子輸送層６等は第１実施例と同一の方法で形成して、第１比較例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【００７１】
このように得られた有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動し、表示確認を行ったところ、発光ドーパントとホスト化合物との間のエキサイプレックス起因と思われる発光層３の蛍光スペクトルに類似した橙色発光が得られ、第１実施例と比べて緑色から赤色の波長範囲の発光成分が増大し、効率の低下が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、１デバイ以上の双極子モーメントを持った蛍光発光ドーパント材料の、意図しない二分子会合やエキサイプレックスによる特性低下を抑制することが可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにおいて、有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１…支持基板
２…陽極
３…発光層
４…陰極
５…正孔輸送層
６…電子輸送層
７…樹脂バッファー層
８…封止基板
【図１】
0006662049.tif 000002
【図２】
0006662049.tif 000003
【図３】
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【図４】
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