(57)【要約】【課題】Ａｌｑ３に優るとも劣らない電子輸送性能を示す新規な電子輸送材料および電荷制御材料ならびにそれを用いた有機発光素子の提供。【解決手段】下記一般式（Ｉ）【化１】Ｚ（Ｙ）ｎ                    ……（Ｉ）〔式中、Ｚは２価または３価の芳香族炭化水素基、および２価または３価の複素環基よりなる群から選ばれた２価または３価の基であり、Ｙは【化２】2004311184.tif 000152で示されるフェナントロリン基である〕で示される多核型フェナントロリン誘導体よりなることを特徴とする電子輸送材料および電荷制御材料ならびにそれを用いた有機発光素子。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）
【化１】
2004311184.tif 000146
〔式中、Ｚは２価または３価の芳香族炭化水素基、および２価または３価の複素環基よりなる群から選ばれた２価または３価の基であり、Ｙは
【化２】
2004311184.tif 000147
で示されるフェナントロリン基であり、ｎは２または３であり、Ｒ１〜Ｒ５は、水素、アルキル基、アルコキシ基、アリール基（アルキル基で置換されていてもよい）、アリーロキシ基、アラルキル基（アリール基部分がアルキル基で置換されていてもよい）、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ＲＣＯＯ−（Ｒはアルキル基、アリール基およびアラルキル基よりなる群から選ばれる）、カルボキシル基、アミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基および
【化３】
2004311184.tif 000148
（ＸはＯ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅよりなる群から選ばれた元素であり、Ａはアルキル基またはアリール基である）
よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示される多核型フェナントロリン誘導体よりなることを特徴とする電子輸送材料。
【請求項２】
下記一般式（Ｉ）
【化４】
2004311184.tif 000149
〔式中、Ｚは２価または３価の芳香族炭化水素基、および２価または３価の複素環基よりなる群から選ばれた２価または３価の基であり、Ｙは
【化５】
2004311184.tif 000150
で示されるフェナントロリン基であり、ｎは２または３であり、Ｒ１〜Ｒ５は、水素、アルキル基、アルコキシ基、アリール基（アルキル基で置換されていてもよい）、アリーロキシ基、アラルキル基（アリール基部分がアルキル基で置換されていてもよい）、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ＲＣＯＯ−（Ｒはアルキル基、アリール基およびアラルキル基よりなる群から選ばれる）、カルボキシル基、アミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基および
【化６】
2004311184.tif 000151
（ＸはＯ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅよりなる群から選ばれた元素であり、Ａはアルキル基またはアリール基である）
よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示される多核型フェナントロリン誘導体よりなることを特徴とする電荷制御材料。
【請求項３】
請求項１記載の電子輸送材料を含有する層および／または請求項２記載の電荷制御材料を含有する層を持つことを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
第１電極（陽極）、発光層、第２電極（陰極）を有する有機発光素子であって、発光層が少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子。
【請求項５】
第１電極、発光層、電荷制御層、第２電極を有する有機発光素子であって、電荷制御層が請求項２記載の電荷制御材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子。
【請求項６】
第１電極、正孔輸送層、発光層、電荷制御層、第２電極を有する有機発光素子であって、電荷制御層が請求項２記載の電荷制御材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子。
【請求項７】
電荷制御層に隣接した（電荷制御層と第２電極の間）電子輸送層を有するものである請求項５または６記載の有機発光素子。
【請求項８】
正孔輸送層に隣接した（正孔輸送層と第１電極の間）正孔注入層を有するものである請求項６または７いずれか記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記電荷制御層がアルカリ金属をドーピングしたものである請求項５〜８いずれか記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記発光層が
（Ａ）少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料とを含有する成分を分子分散させた層であるか、または、
（Ｂ）少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料とを含有する成分を分子分散させた層に発光剤をドープしてなる層である
請求項４〜９いずれか記載の有機発光素子。
【請求項１１】
第１電極が透明基板上にＩＴＯ薄膜を有するものである請求項４〜１０いずれか記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェナントロリン誘導体よりなる電子輸送材料、電荷制御材料およびそれを用いた有機発光素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、下記式、
【化７】
2004311184.tif 000002
で示されるトリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム錯体（以下Ａｌｑ３と略称することがある）が有機ＥＬ素子の発光材料や電子輸送材料として広く使用されている。
【０００３】
しかし、Ａｌｑ３は効率のよい電子輸送材料であるが、このものを使用すると本来緑色の発光材料であるから、緑色に発光する。しかし緑色より短い波長たとえば青色を取り出したい場合にはＡｌｑ３は使用することができない。そこで大きなバンドギャップをもつ下記式
【化８】
2004311184.tif 000003
で示されるバソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）や下記式
【化９】
2004311184.tif 000004
で示されるバソクプロイン（Ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ：ＢＣＰ）がホールブロック層および／または電子輸送剤として使用されている（特許文献１、特許文献２など参照）。
【０００４】
特に、バソフェナントロリンは、電子の移動度が高いことが知られている（非特許文献１、特許文献３）。また、電子輸送材料にセシウム（Ｃｓ）をドーピングすることにより、低電圧化、高効率化が可能なことが、例えば山形大学、株式会社アイメス、松下電工株式会社から報告されている（非特許文献２、非特許文献３）。さらに、バソクプロインはリン光材料を利用した素子のホールブロック材料としても注目されている。そして、これらいずれの材料においても、エネルギーレベルのＨＯＭＯ（最高占有分子軌道）レベルが大きく、バンドギャップが大きいことが特徴である。
【０００５】
しかしながら、これらのいずれの材料も耐熱性が乏しく、これらの蒸着膜は再結晶化を起こしやすく、例えば一般的な保存温度範囲（−４０℃から８５℃）においてさえ、結晶化による素子特性の劣化が発生する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９７８８１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１３１７８号公報
【特許文献３】
特開平５−３３１４５９号公報
【非特許文献１】
Ｓｈｉｇｅｋｉ  Ｎａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．７６，Ｎｏ．２，ｐ１９７−１９９
【非特許文献２】
Ｊｕｎｊｉ  Ｋｉｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．２０，ｐ２８６６−２８６８
【非特許文献３】
岸上他  高分子討論会  ｖｏｌ．４９，Ｎｏ．１１（２０００），ｐ３３８５−３３８６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、Ａｌｑ３に優るとも劣らない電子輸送性能を示す新規な電子輸送材料および電荷制御材料ならびにそれを用いた有機発光素子を提供する点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、下記一般式（Ｉ）
【化１０】
Ｚ（Ｙ）ｎ                    ……（Ｉ）
〔式中、Ｚは２価または３価の芳香族炭化水素基、および２価または３価の複素環基よりなる群から選ばれた２価または３価の基であり、Ｙは
【化１１】
2004311184.tif 000005
で示されるフェナントロリン基であり、ｎは２または３であり、Ｒ１〜Ｒ５は、水素、アルキル基、アルコキシ基、アリール基（アルキル基で置換されていてもよい）、アリーロキシ基、アラルキル基（アリール基部分がアルキル基で置換されていてもよい）、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ＲＣＯＯ−（Ｒはアルキル基、アリール基およびアラルキル基よりなる群から選ばれる）、カルボキシル基、アミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基および
【化１２】
−ＸＡ
（ＸはＯ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅよりなる群から選ばれた元素であり、Ａはアルキル基またはアリール基である）
よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示される多核型フェナントロリン誘導体よりなることを特徴とする電子輸送材料に関する。
本発明の第２は、下記一般式（Ｉ）
【化１３】
Ｚ（Ｙ）ｎ                    ……（Ｉ）
〔式中、Ｚは２価または３価の芳香族炭化水素基、および２価または３価の複素環基よりなる群から選ばれた２価または３価の基であり、Ｙは
【化１４】
2004311184.tif 000006
で示されるフェナントロリン基であり、ｎは２または３であり、Ｒ１〜Ｒ５は、水素、アルキル基、アルコキシ基、アリール基（アルキル基で置換されていてもよい）、アリーロキシ基、アラルキル基（アリール基部分がアルキル基で置換されていてもよい）、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ＲＣＯＯ−（Ｒはアルキル基、アリール基およびアラルキル基よりなる群から選ばれる）、カルボキシル基、アミノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、ハロゲン、シアノ基および
【化１５】
−ＸＡ
（ＸはＯ、Ｓ、ＳｅおよびＴｅよりなる群から選ばれた元素であり、Ａはアルキル基またはアリール基である）
よりなる群からそれぞれ独立して選ばれた基である。〕
で示される多核型フェナントロリン誘導体よりなることを特徴とする電荷制御材料に関する。
本発明の第３は、請求項１記載の電子輸送材料を含有する層および／または請求項２記載の電荷制御材料を含有する層を持つことを特徴とする有機発光素子に関する。
本発明の第４は、第１電極（陽極）、発光層、第２電極（陰極）を有する有機発光素子であって、発光層が少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子に関する。
本発明の第５は、第１電極、発光層、電荷制御層、第２電極を有する有機発光素子であって、電荷制御層が請求項２記載の電荷制御材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子に関する。
本発明の第６は、第１電極、正孔輸送層、発光層、電荷制御層、第２電極を有する有機発光素子であって、電荷制御層が請求項２記載の電荷制御材料を含有するものであることを特徴とする有機発光素子に関する。
本発明の第７は、電荷制御層に隣接した（電荷制御層と第２電極の間）電子輸送層を有するものである請求項５または６記載の有機発光素子に関する。
本発明の第８は、正孔輸送層に隣接した（正孔輸送層と第１電極の間）正孔注入層を有するものである請求項６または７いずれか記載の有機発光素子に関する。
本発明の第９は、前記電荷制御層がアルカリ金属をドーピングしたものである請求項５〜８いずれか記載の有機発光素子に関する。
本発明の第１０は、前記発光層が
（Ａ）少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料とを含有する成分を分子分散させた層であるか、または、
（Ｂ）少なくとも正孔輸送性発光剤と請求項１記載の電子輸送材料とを含有する成分を分子分散させた層に発光剤をドープしてなる層である
請求項４〜９いずれか記載の有機発光素子に関する。
本発明の第１１は、第１電極が透明基板上にＩＴＯ薄膜を有するものである請求項４〜１０いずれか記載の有機発光素子に関する。
【０００９】
前記一般式（１）で示される化合物において、Ｚが２価の基であり、ｎ＝２の場合の化合物、すなわち２つのフェナントロリン基をもつフェナントロリン誘導体〔下記一般式（ＩＩ）の化合物〕は、下記の反応により製造することができる。なお、以下のＺおよびＲ１〜Ｒ５は請求項で定義したとおりである。
【化１６】
2004311184.tif 000007
【００１０】
前記一般式（Ｉ）で示される化合物において、Ｚが３価の基であり、ｎ＝３の場合の化合物、すなわち３つのフェナントロリン基をもつフェナントロリン誘導体〔下記一般式（ＩＩＩ）の化合物〕は、下記の反応により製造することができる。
【化１７】
2004311184.tif 000008
【００１１】
前記製造方法においては、反応溶媒を使用するが、反応溶媒としては一般にアルコールを使用することができ、好ましいアルコールとしては炭素数１〜６のもの、とくに好ましくは炭素数１〜４のものである。
反応補助剤としては、系をアルカリ性にするものを用いることができる。無機材料であれば炭酸や水酸化物などのアルカリ金属塩やアルカリ土類金属類、あるいはアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸塩などを挙げることができ、有機材料としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルコラートやアミン化合物を挙げることができる。
本反応は、好ましくは不活性雰囲気下、たとえば窒素、へリウム、ネオン、アルゴンなどの雰囲気下で行うことが好ましいが大気中であっても反応は進行する。
本反応温度は、とくに制限するものではないが、通常５０℃以上、好ましくは使用する溶媒の沸点温度またはその近傍である。反応時間は３〜４８時間、好ましくは１０〜４８時間、とくに好ましくは２０〜３６時間である。
【００１２】
前記Ｚは、２価または３価の芳香族炭化水素基あるいは２価または３価の複素環基であり、前記芳香族炭化水素基としては、芳香族単環基や芳香族多環基である場合のほか、下記（ａ）〜（ｃ）の組み合せからなる基が、−Ｏ−、−Ｓ−、飽和アルキレン、不飽和アルキレンあるいは結合手で結合していてもよい。（ａ）芳香族単環同士が結合している場合、（ｂ）芳香族単環と芳香族多環とが結合している場合（Ｚが３価の場合は、２つが同一で他の１つが異なる場合も含まれる）、（ｃ）芳香族多環同士が結合している場合（同一の芳香族多環同士あるいは異なった多環の組み合せでもよい。またＺが３価の場合は、２つが同一で他の１つが異なる場合も含まれる）。
【００１３】
また、前記複素環基としては、Ｃ以外にＮ、Ｏ、Ｓのいずれかを核構成元素として含む、いわゆる複素環基であればよく、複素環は３〜８員環のいずれであってもよいが、とくに５〜６員環のものが好ましい。複素環基は１個の複素環のみからなるものであってもよいが、１個の複素環と１個またはそれ以上の芳香族環が縮合した形のものであってもよいし、２個以上の複素環が縮合した形のものであってもよい。具体的には、トリアジン型、オキサゾール型、オキサチアジン型、フラン型、フラザン型、イミダゾール型、イミダゾリジン型、イミダゾリン型、クマロン型、クロメン型、インドール型、インドリン型、イソクマロン型、イソキノリン型、シンノリン型、アクリジン型、カルバゾール型などを挙げることができる。
【００１４】
これら芳香族単炭化水素基あるいは複素環基にはそこに結合している水素が前記Ｒ１〜Ｒ５の項で挙げた基で置換されていてもよいことは当然である。
【００１５】
前記本発明に用いる２核型フェナントロリン誘導体〔前記一般式（ＩＩ）で示す化合物である〕および３核型フェナントロリン誘導体〔前記一般式（ＩＩＩ）で示す化合物である〕の具体的化合物を下記表に示す。
表中、Ｚの項における数字は、下記化１８におけるＺ＝１〜Ｚ＝１８までの数字で示されている２価または３価の基であることを示す。結合手のついている位置を特定していないケースにおいては２価の基の場合、第１順位は、パラ位であり、第２順位はメタ位である。また複素環の場合は、その複素原子に対して、５員環の場合２，５−または２，４−位、６員環の場合、２，４−、２，５−または２，６−位である。また３価の基におけるＺ＝４の場合は、通常１，３，６−位であり、Ｚ＝５の場合は、ＣＨ３が１位とすると、通常２，４，５−位である。
【００１６】
【化１８】
2004311184.tif 000009
【００１７】
【表１】
2004311184.tif 000010
【００１８】
【表２】
2004311184.tif 000011
【００１９】
【表３】
2004311184.tif 000012
【００２０】
【表４】
2004311184.tif 000013
【００２１】
【表５】
2004311184.tif 000014
【００２２】
【表６】
2004311184.tif 000015
【００２３】
【表７】
2004311184.tif 000016
【００２４】
【表８】
2004311184.tif 000017
【００２５】
【表９】
2004311184.tif 000018
【００２６】
【表１０】
2004311184.tif 000019
【００２７】
【表１１】
2004311184.tif 000020
【００２８】
【表１２】
2004311184.tif 000021
【００２９】
【表１３】
2004311184.tif 000022
【００３０】
【表１４】
2004311184.tif 000023
【００３１】
【表１５】
2004311184.tif 000024
【００３２】
【表１６】
2004311184.tif 000025
【００３３】
【表１７】
2004311184.tif 000026
【００３４】
【表１８】
2004311184.tif 000027
【００３５】
【表１９】
2004311184.tif 000028
【００３６】
【表２０】
2004311184.tif 000029
【００３７】
【表２１】
2004311184.tif 000030
【００３８】
【表２２】
2004311184.tif 000031
【００３９】
【表２３】
2004311184.tif 000032
【００４０】
【表２４】
2004311184.tif 000033
【００４１】
【表２５】
2004311184.tif 000034
【００４２】
【表２６】
2004311184.tif 000035
【００４３】
【表２７】
2004311184.tif 000036
【００４４】
【表２８】
2004311184.tif 000037
【００４５】
【表２９】
2004311184.tif 000038
【００４６】
【表３０】
2004311184.tif 000039
【００４７】
【表３１】
2004311184.tif 000040
【００４８】
【表３２】
2004311184.tif 000041
【００４９】
【表３３】
2004311184.tif 000042
【００５０】
【表３４】
2004311184.tif 000043
【００５１】
【表３５】
2004311184.tif 000044
【００５２】
【表３６】
2004311184.tif 000045
【００５３】
【表３７】
2004311184.tif 000046
【００５４】
【表３８】
2004311184.tif 000047
【００５５】
【表３９】
2004311184.tif 000048
【００５６】
【表４０】
2004311184.tif 000049
【００５７】
【表４１】
2004311184.tif 000050
【００５８】
【表４２】
2004311184.tif 000051
【００５９】
【表４３】
2004311184.tif 000052
【００６０】
【表４４】
2004311184.tif 000053
【００６１】
【表４５】
2004311184.tif 000054
【００６２】
【表４６】
2004311184.tif 000055
【００６３】
【表４７】
2004311184.tif 000056
【００６４】
【表４８】
2004311184.tif 000057
【００６５】
【表４９】
2004311184.tif 000058
【００６６】
【表５０】
2004311184.tif 000059
【００６７】
【表５１】
2004311184.tif 000060
【００６８】
【表５２】
2004311184.tif 000061
【００６９】
【表５３】
2004311184.tif 000062
【００７０】
【表５４】
2004311184.tif 000063
【００７１】
【表５５】
2004311184.tif 000064
【００７２】
【表５６】
2004311184.tif 000065
【００７３】
【表５７】
2004311184.tif 000066
【００７４】
【表５８】
2004311184.tif 000067
【００７５】
【表５９】
2004311184.tif 000068
【００７６】
【表６０】
2004311184.tif 000069
【００７７】
【表６１】
2004311184.tif 000070
【００７８】
【表６２】
2004311184.tif 000071
【００７９】
【表６３】
2004311184.tif 000072
【００８０】
【表６４】
2004311184.tif 000073
【００８１】
【表６５】
2004311184.tif 000074
【００８２】
【表６６】
2004311184.tif 000075
【００８３】
【表６７】
2004311184.tif 000076
【００８４】
【表６８】
2004311184.tif 000077
【００８５】
【表６９】
2004311184.tif 000078
【００８６】
【表７０】
2004311184.tif 000079
【００８７】
【表７１】
2004311184.tif 000080
【００８８】
【表７２】
2004311184.tif 000081
【００８９】
【表７３】
2004311184.tif 000082
【００９０】
【表７４】
2004311184.tif 000083
【００９１】
【表７５】
2004311184.tif 000084
【００９２】
【表７６】
2004311184.tif 000085
【００９３】
【表７７】
2004311184.tif 000086
【００９４】
【表７８】
2004311184.tif 000087
【００９５】
【表７９】
2004311184.tif 000088
【００９６】
【表８０】
2004311184.tif 000089
【００９７】
【表８１】
2004311184.tif 000090
【００９８】
【表８２】
2004311184.tif 000091
【００９９】
【表８３】
2004311184.tif 000092
【０１００】
【表８４】
2004311184.tif 000093
【０１０１】
【表８５】
2004311184.tif 000094
【０１０２】
【表８６】
2004311184.tif 000095
【０１０３】
【表８７】
2004311184.tif 000096
【０１０４】
【表８８】
2004311184.tif 000097
【０１０５】
【表８９】
2004311184.tif 000098
【０１０６】
【表９０】
2004311184.tif 000099
【０１０７】
前記表に示す化合物群のうち、一層代表的な化合物を１つ１つ具体的な構造式で示すと下記のとおりである。
【化１９】
2004311184.tif 000100
【０１０８】
【化２０】
2004311184.tif 000101
【０１０９】
【化２１】
2004311184.tif 000102
【０１１０】
【化２２】
2004311184.tif 000103
【０１１１】
【化２３】
2004311184.tif 000104
【０１１２】
【化２４】
2004311184.tif 000105
【０１１３】
【化２５】
2004311184.tif 000106
【０１１４】
【化２６】
2004311184.tif 000107
【０１１５】
【化２７】
2004311184.tif 000108
【０１１６】
【化２８】
2004311184.tif 000109
【０１１７】
【化２９】
2004311184.tif 000110
【０１１８】
【化３０】
2004311184.tif 000111
【０１１９】
【化３１】
2004311184.tif 000112
【０１２０】
【化３２】
2004311184.tif 000113
【０１２１】
【化３３】
2004311184.tif 000114
【０１２２】
【化３４】
2004311184.tif 000115
【０１２３】
【化３５】
2004311184.tif 000116
【０１２４】
【化３６】
2004311184.tif 000117
【０１２５】
【化３７】
2004311184.tif 000118
【０１２６】
【化３８】
2004311184.tif 000119
【０１２７】
【化３９】
2004311184.tif 000120
【０１２８】
【化４０】
2004311184.tif 000121
【０１２９】
【化４１】
2004311184.tif 000122
【０１３０】
【化４２】
2004311184.tif 000123
【０１３１】
【化４３】
2004311184.tif 000124
【０１３２】
【化４４】
2004311184.tif 000125
【０１３３】
【化４５】
2004311184.tif 000126
【０１３４】
本発明の有機発光素子の各層の構成例としては、下記のものを例示することができる。
単層型
第１電極／発光層（１）／第２電極
（注１）発光層（１）としては、
（ａ）正孔輸送性発光剤と本発明の多核型フェナントロリン誘導体を含むものを分子分散させてなる膜または
（ｂ）前記（ａ）に発光剤をドープした膜を用いる。
二層型
（１）第１電極／発光層（１）／電荷制御層／第２電極
（注２）発光層（１）としては、注１記載のものを用いる
（注３）電荷制御層としては、この例も含め、以下に出てくる電荷制御層においても、公知の電荷制御剤のほか、本発明の電荷制御材料も使用できる。また電荷制御層はアルカリ金属をドーピングしたものであってもよい。
（２）第１電極／発光層（２）／電荷制御層／第２電極
（注４）発光層（２）は正孔輸送性発光剤の膜または正孔輸送剤に発光剤をドープした膜。
多層型
（１）第１電極／正孔輸送層／発光層（１）または（２）／電荷制御層
／第２電極（２）第１電極／発光層（１）／電荷制御層／電子輸送層／第２電極
（３）第１電極／正孔注入層／発光層（１）／電荷制御層／第２電極
（４）第１電極／発光層（２）／電荷制御層／電子輸送層／第２電極
（５）第１電極／正孔注入層／発光層（２）／電荷制御層／第２電極
（６）第１電極／正孔輸送層／発光層（１）または（２）／電荷制御層／電子輸送層／第２電極
（７）第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層（１）または（２）／電荷制御層／第２電極
（８）第１電極／正孔注入層／発光層（１）または（２）／電荷制御層／電子輸送層／第２電極
（９）第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層（１）または（２）／電荷制御層／電子輸送層／第２電極
なお、通常前記第１電極は、ガラス、合成樹脂などの基板上にＩＴＯ膜を形成したものを用い、第２電極としてはＬｉＦとアルミニウムなどの金属とを設けたものを使用するが、これに限定されるものではない。
【０１３５】
【実施例】
以下に合成例、実施例、比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【０１３６】
合成例１
（１）７−メチル−８−ニトロキノリン（７−Ｍ−８−Ｎｑ）の合成
【化４６】
2004311184.tif 000127
温度計、撹拌機のついた２００ｍｌの４つ口丸底フラスコに濃硫酸を２５ｍｌ加え、氷浴中で−５℃に冷やした。良く撹拌しながら徐々に濃硝酸２５ｍｌを加え、混酸溶液を作った。一方、温度計、撹拌機のついた５００ｍｌの４つ口丸底フラスコに濃硫酸１５０ｍｌを加え、撹拌しながら氷浴中で−５℃に冷やした。この中に７−メチルキノリン（７−Ｍｑ）５０ｍｌ（３４９ｍｍｏｌ）を徐々に滴下した。滴下終了後さらに氷浴中で−１０℃まで冷やした。これに先に作った混酸溶液全量を滴下した。滴下終了後、室温で３時間反応を行なった。反応終了後、反応物を、氷１５００ｇの入った２０００ｍｌフラスコに移し、反応液を４８％水酸化ナトリウム水溶液で中和し、析出した結晶をろ過し、イソプロピルアルコールとトルエンの混合溶媒で再結晶を行い、目的の７−Ｍ−８−Ｎｑが６３ｇ（３３５ｍｍｏｌ）得られた。収率９６％  融点１８６．０〜１８６．５℃。
【０１３７】
（２）７−［（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エテニル］−８−ニトロキノリン（７−ＤＭＥ−８−Ｎｑ）の合成
【化４７】
2004311184.tif 000128
温度計、冷却管、撹拌機のついた１０００ｍｌの４つ口丸底フラスコにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド３００ｍｌ、７−Ｍ−８−Ｎｑ６３ｇ（３３５ｍｍｏｌ）、ジメチルホルムアミドジメチルアセタール１２０ｇ（１ｍｏｌ）を加え、撹拌しながら１３０℃で２４時間反応を行った。反応終了後、反応液を０℃まで冷却し、析出した結晶を吸引ろ過により集めた。さらに、ろ液を蒸留水５００ｇで希釈し、析出した結晶を同様に集めた。これらの結晶をデシケーターで乾燥し、目的物の７−ＤＭＥ−８−Ｎｑを７５ｇ（３０８ｍｍｏｌ）を得た。収率９２％融点１８９．０〜１９０．０℃
【０１３８】
（３）８−ニトロ−７−キノリンカルボアルデヒド（８−Ｎ−７−Ｑａ）の合成
【化４８】
2004311184.tif 000129
温度計、撹拌機のついた５０００ｍｌの４つ口丸底フラスコにテトラヒドロフラン１９００ｍｌと８−Ｎ−７−Ｑａ７５ｇ（３０８ｍｍｏｌ）を加え、室温で均一溶液になるまで撹拌した。この反応液にメタ過ヨウ素酸ナトリウム水溶液〔メタ過ヨウ素酸ナトリウム２５０ｇ（１．１７ｍｏｌ）を２２００ｍｌの蒸留水で希釈したもの〕を２時間かけて滴下した。滴下後、室温で３時間反応を行った。反応終了後、反応液を希アンモニア水で中和し、析出した結晶をろ過した。またろ液は酢酸エチル３０００ｍｌで抽出し、得られた結晶を先に得られた結晶と一つに纏めた。さらに結晶中の不純物を分けるために、酢酸エチル３２００ｍｌを加え、還留温度まで加熱し、熱時ろ過を行った。得られた溶液を室温まで冷却後、先に抽出して得られた酢酸エチル層と一つにし減圧下溶媒回収を行った。得られた残さはトルエンを用いて再結晶を行い、目的物の８−Ｎ−７−Ｑａが３９ｇ（１９３ｍｍｏｌ）得られた。収率６２％  融点１８１．０〜１８１．５℃。
【０１３９】
（４）８−アミノ−７−キノリンカルボアルデヒド（８−Ａ−７−Ｑａ）の合成
【化４９】
2004311184.tif 000130
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた５０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ｎ−７−Ｑａ３９ｇ（１９３ｍｍｏｌ）、エタノール６７０ｍｌ、蒸留水３３５ｍｌ、酢酸６７０ｍｌと濃塩酸１０ｍｌを加え室温で撹拌する。この溶液に対して、鉄粉７２．４ｇ（１．３ｍｏｌ）をアルゴン気流下で徐々に加えた。添加後、還留温度で１５分、室温で３０分反応を行った。その後固形物をろ過し、得られたろ液は減圧下溶媒回収を行った。得られた油状物は蒸留水２０００ｍｌと酢酸エチル３０００ｍｌの入った５Ｌの分液ロートに移し、抽出を行った。水層を分離し、この水層をさらに３０００ｍｌの酢酸エチルで抽出を行い、この有機層は先の有機層と一緒にした。得られた有機層は減圧下溶媒回収を行い粗製オイルを得た。
この粗製オイルはシリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒クロロホルム）で精製し目的の８−Ａ−７−Ｑａが１９．６ｇ（１１４ｍｍｏｌ）得られた。収率５９％  融点８６．０〜８７．０℃
【０１４０】
（５）１，４−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＤＰＢ）の合成
【化５０】
2004311184.tif 000131
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた１０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ａ−７−Ｑａ９．８ｇ（５７．０ｍｍｏｌ）、１，４−ジアセチルベンゼン４．６ｇ（２８．５ｍｍｏｌ）、エタノール４００ｍｌおよび飽和水酸化カリウムエタノール溶液２１ｍｌを加え、撹拌しながらアルゴン気流下５０℃で３時間、続いて９０℃で１８時間反応した。反応後室温まで冷却し、析出している結晶を吸引ろ過で集めた。この粗結晶は、シリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒クロロホルム）で精製し、目的のＤＰＢが６．７ｇ（１５．４ｍｍｏｌ）得られた。収率２７％（８−Ａ−７−Ｑａ基準）融点４２３℃（ＤＳＣ）
【０１４１】
合成例２
４，４′−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ビフェニル（ＤＰＢｉ）の合成
【化５１】
2004311184.tif 000132
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた３０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ａ−７−Ｑａ９．８ｇ（５７．０ｍｍｏｌ）、４，４−ジアセチルビフェニル６．８ｇ（２８．５ｍｍｏｌ）、エタノール２０００ｍｌおよび飽和水酸化カリウムエタノール溶液４４ｍｌを加え、撹拌しながらアルゴン気流下９０℃で２３時間反応した。反応後室温まで冷却し、析出している結晶を吸引ろ過で集めた。この粗結晶は、シリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒クロロホルム）で精製し、目的のＤＰＢｉが６．０ｇ（１１．７ｍｍｏｌ）得られた。収率２１％（８−Ａ−７−Ｑａ基準）  融点４４３℃（ＤＳＣ）
【０１４２】
合成例３
１，５−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）アントラセン（ＤＰＡ）の合成
【化５２】
2004311184.tif 000133
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた１０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ａ−７−Ｑａ９．８ｇ（５７．０ｍｍｏｌ）、１，５−ジアセチルアントラセン７．４ｇ（２８．２ｍｍｏｌ）、エタノール４３０ｍｌおよび飽和水酸化カリウムエタノール溶液３１ｍｌを加え、撹拌しながらアルゴン気流下還留温度で３６時間反応した。反応後室温まで冷却し、さらに氷水浴中で一晩放置し、析出している結晶を吸引ろ過で集めた。この粗結晶は、シリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒クロロホルム）で精製し、目的のＤＰＡが７．８ｇ（１４．６ｍｍｏｌ）得られた。収率２５％（８−Ａ−７−Ｑａ基準）  融点３００℃以上
【０１４３】
合成例４
１，３，５−トリ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＴＰＢ）の合成
【化５３】
2004311184.tif 000134
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた５０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ａ−７−Ｑａ９．８ｇ（５７．０ｍｍｏｌ）、１，３，５−トリアセチルベンゼン３．３ｇ（１６．３ｍｍｏｌ）、エタノール４０００ｍｌおよび水酸化カリウム６．５ｇ（１３０．６ｍｍｏｌ）を加え、撹拌しながらアルゴン気流下還留温度で２４時間反応した。反応後、室温まで冷却し、さらに氷水浴中で一晩放置し、析出している結晶を吸引ろ過で集めた。この粗結晶は、シリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒クロロホルム）で精製し、目的のＴＰＢが７．４ｇ（１２．１ｍｍｏｌ）得られた。収率２１％（８−Ａ−７−Ｑａ基準）  融点３００℃以上
【０１４４】
合成例５
２，６−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ピリジン（ＤＰＰ）の合成
【化５４】
2004311184.tif 000135
温度計、冷却管、アルゴンガス導入管、撹拌機のついた１０００ｍｌの４つ口丸底フラスコに８−Ａ−７−Ｑａ  ９．８ｇ（５７．０ｍｍｏｌ）、２，６−ジアセチルピリジン４．９ｇ（２８．４ｍｍｏｌ）、エタノール１２５０ｍｌおよび飽和水酸化カリウムエタノール溶液４９ｍｌを加え、撹拌しながらアルゴン気流下還留温度で２４時間反応した。反応後反応液は室温まで冷却し、これを蒸留水２４００ｍｌ中に排出した。反応母液は塩化メチレン２０００ｍｌで３回抽出し、これらの有機層は一つに集めたのち減圧下で溶媒を回収した。得られた粗製物は、少量の塩化メチレンで再結晶を行い目的のＤＰＰが７．５ｇ（１７．２ｍｍｏｌ）得られた。収率３０％（８−Ａ−７−Ｑａ基準）  融点３００℃以上。
【０１４５】
実施例１
本発明の実施例１を図１を参照しながら説明する。
パターニング済みの透明導電膜（ＩＴＯ）３が２００ｎｍ成膜されたガラス基板１を界面活性剤を含む水溶液中に浸漬して超音波洗浄し、純水にてリンスを行った。次にイソプロピルアルコールの超音波洗浄で脱脂洗浄し、紫外線を照射してＵＶオゾン洗浄を行った。〔なお、紫外線オゾン洗浄は、紫外線を使って活性酸素を発生させ、同時に基板表面に付着した有機物を分解、酸化揮発除去する洗浄方法である。実際には、酸素の存在する雰囲気下（この場合は大気雰囲気下）で透明導電膜付ガラス基板に低圧水銀灯により紫外線照射する。照射するのは１８５ｎｍと２５４ｎｍの輝線を含む、紫外線である。１８５ｎｍは空気中の酸素に吸収されオゾンを発生し、２５４ｎｍの光はオゾンに吸収され、活性酸素に分解する。また１８５ｎｍのような短波長紫外線は有機物の結合を切断する。活性酸素の酸化作用と切断の作用により有機物は、酸化、分解、揮発される。〕この基板１を真空チャンバーに設置し、１×１０−６Ｔｏｒｒまで真空排気した。
真空チャンバー内には、有機材料を充填したタンタル性蒸着ボートと所定のパターンで成膜するための金属製薄板マスクを設置しておき、蒸着ボートに電流を流すことにより加熱し、有機材料を蒸発されて成膜をおこなった。最初に正孔注入層５として銅フタロシアニン（以下ＣｕＰｃ）を水晶振動子でモニターしながら２２ｎｍ成膜した。次に正孔輸送層７として下記式
【化５５】
2004311184.tif 000136
で示されるＮ，Ｎ′−ジ（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−１，１′−ビフェニル−４，４′−ジアミン（以下αＮＰＤ）を３４ｎｍ成膜し、青色発光層１１として下記式
【化５６】
2004311184.tif 000137
で示される４，４′−ビス（２，２′−ジフェニルビニル）ビフェニル（以下ＤＰＶＢｉ）を２３ｎｍ成膜した。
なお、ＤＰＶＢｉに代えてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を発光層用の材料として用いると緑色発光層を形成することができる。
【０１４６】
ついで、多核型フェナントロリン誘導体により電荷制御層を形成する。すなわち２核型フェナントロリンとして下記式
【化５７】
2004311184.tif 000138
で示される１，４−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＤＰＢ）を４７ｎｍ成膜し、電荷制御層１５を形成した。なお、本発明における電荷制御層とは、電子輸送能力を有する層、または電子輸送能力と電荷制御能力を有する層の意味で使用している。また、電荷制御能力とはホールブロック的機能である場合が多い。
【０１４７】
次に陰極を成膜する。上記の真空チャンバーから基板を取り出し、金属成膜用チャンバーに基板を取り付けた。成膜した有機材料の劣化を防止するため、大気に触れることなく真空一貫工程により基板を移動させた。金属成膜用チャンバーには、陰極用材料と陰極パターン用の金属性薄板マスクを設置した。すなわち、基板上に電極の形状に合わせた開口を有するマスクを設け、その上から陰極材料を蒸着した。有機材料と同様に１×１０−６Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４Ｐａ）の真空度において成膜を行った。金属製のチャンバー内において、フッ化リチウム（ＬｉＦ）層１７を０．１ｎｍ成膜した。次いでアルミニウム（Ａｌ）層１９を１００ｎｍ成膜し、陰極２１形成した。Ｌｉは電極の安定化のために用いられ、Ａｌを共蒸着しても良い。
【０１４８】
有機発光素子は水分の影響を受けやすいので、その影響を避けるため、成膜後のガラス基板１を不活性なガス、例えばＮ２ガスで満たされたグローブボックスに移動した。有機発光素子と別のガラス板とを紫外線硬化型接着材を用いて接着しパッケージを形成した。
【０１４９】
ガラス板を張り合せた有機発光素子の陽極３と陰極２１とにＤＣ電源２３を接続した。
このようにして形成した有機発光素子にＤＣ電源２３により電流を流すと、ガラス基板１側からの発光が観測された。より詳細には、陰極２１から注入された電子が電荷制御層１５内を通り青色発光層１１に向かう。一方陽極３から注入された正孔が正孔輸送層５と正孔注入層７を通り青色発光層１１に向かう。青色発光層１１内において、電子と正孔とが会合して励起子が発生する。励起子から青色の波長を有する発光が観測される。発光は、ガラス基板１の正面側（積層構造を設けていない側）から観測される。なお、電荷制御層１５としてイオン化ポテンシャルが高い材料を選択すると、正孔のブロック機能が高くなり、ホールブロック材料として機能する。実施例１においては、電荷制御層１５は、電子輸送機能とホールブロック機能とを有している。
【０１５０】
上記の工程により製造した有機発光素子に関して、正面方向（ガラス基板１の表面の法線方向）から測定した輝度を、ミノルタカメラ社製の輝度測定装置ＣＳ−１００を用いて測定した。電流値、電圧値、輝度とから初期効率を計算した。
【０１５１】
実施例２
基板の種類と基板洗浄法に関しては実施例１の場合と同じである。正孔注入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２２ｎｍ成膜した。次に、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを３４ｎｍ成膜した。青色発光層としてＤＰＶＢｉを２３ｎｍ成膜した。次いで、電荷制御層として、下記式
【化５８】
2004311184.tif 000139
で示される４，４′−ジ（１，１０−フェナントロリン−２イル）ビフェニル（ＤＰＢｉ）を４７ｎｍ成膜した。実施例２においても電荷制御層は電子輸送機能とホールブロック機能とを有している。陰極を成膜した後のパッケージ工程は、実施例１と同様の工程を適用した。測定手段およぼ測定方法も同じである。
【０１５２】
比較例１
次に実施例１および実施例２のよる有機発光素子との比較のために、電荷制御層として本発明の多核型フェナントロリン誘導体に代えて下記式
【化５９】
2004311184.tif 000140
で示されるバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を４７ｎｍ成膜した。陰極を成膜した後のパッケージ工程は、実施例１や２と同様の工程を適用した。測定手段および測定方法も同じである。
【０１５３】
比較例２
正孔注入層にＣｕＰｃを２２ｎｍ成膜し、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを３４ｎｍ成膜し、青色発光層としてＤＰＶＢｉを２３ｎｍ成膜し、最後に電子輸送層としてトリス（８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）を４７ｎｍ成膜した以外は実施例１を繰り返した。
【０１５４】
＜耐熱性のテスト＞
実施例１および２による有機発光素子と比較例１による有機発光素子とを８５℃の恒温槽中に入れ、耐熱性試験を行った。
図５に示すように、比較例１による有機発光素子においては８５℃の耐熱性試験を開始してから２４時間後には初期と比べて同じ電圧における輝度と効率とが大幅に低下した。すなわち、同じ輝度を得るために必要な電圧は高くなった。
図６に示すように、実施例１による有機発光素子においては８５℃のおける耐熱性試験を開始してから３１３時間経過後であっても輝度の変化はわずかであった。すなわち、同じ輝度を得るのに必要な印加電圧の増加率は、比較例１の場合よりも小さかった。効率も低下したが、比較例１による有機発光素子の場合に比べると低下の割合は小さい。
図７に示すように実施例２による有機発光素子においては８５℃における耐熱性試験を開始してから３１３時間経過後であっても、輝度の変化は非常にわずかであった。すなわち、実施例２による有機発光素子では、電圧の上昇、効率の低下もほとんどなく、初期の特性を維持することがわかる。
Ｂｐｈｅｎ、ＤＰＢおよびＤＰＢｉのそれぞれの電荷制御層材料（または電子輸送層材料）として用いた場合の初期測定（電流密度、輝度および効率）にそれほど大きな差はない。これに対して、耐熱性試験を行った場合には、熱による特性の変化の度合いは、Ｂｐｈｅｎを用いた比較例の有機発光素子が最も大きく、ＤＰＢｉを用いた有機発光素子が最も小さいことがわかる。
なお、比較例２のＡｌｑ３に用いたものは耐熱性の点では左程の差がないが、以下の電気光学特性において差がみられた。
【０１５５】
＜その他の物性のテスト＞
図２から４までに実施例１および実施例２による有機発光素子の初期特性を示す。併せて、比較例１および２による有機発光素子の初期特性も示す。図２は、有機発光素子の電流密度の印加電圧依存性を示す図である。図３は、有機発光素子の輝度の印加電圧依存性を示す図である。図４は、有機発光素子の効率の印加電圧依存性を示す図である。
図２に示すように実施例１および２による有機発光素子の電流密度は、比較例１による有機発光素子と同様に印加電圧２．５Ｖ付近から急激に立ち上がっていることがわかる。実施例１および実施例２による有機発光素子と比較例１による有機発光素子の特性とに大きな違いはない。
図３に示すように、実施例１および２による有機発光素子の輝度は、比較例１による有機発光素子と同様に、印加電圧２．５Ｖ付近から急激に立ち上がっていることがわかる。実施例１および実施例２による有機発光素子と比較例１による有機発光素子の特性上、さほどの違いはない。
図４に示すように、実施例１および２による有機発光素子の効率は、印加電圧２．５Ｖ付近から急激に大きくなることがわかる。印加電圧が３Ｖから４Ｖまでの間においては３．５から４の高い効率を維持している。印加電圧が３Ｖから４Ｖまでの間においては、比較例１による有機発光素子の効率が最も高く、実施例２による有機発光素子、実施例１による有機発光素子の順となっている。
【０１５６】
表９１は、図２から図４までから求められた有機発光素子の電気光学特性をまとめた表である。
【０１５７】
【表９１】
2004311184.tif 000141
【０１５８】
表９１に示すように、実施例１および実施例２による有機発光素子の発光開始電圧（輝度が１ｃｄ／ｍ２における電圧として規定した。）は、比較例１と同様に２．７Ｖである。輝度が３００ｃｄ／ｍ２となる電流密度は、比較例１による有機発光素子においては７．６ｍＡ／ｃｍ２であり、その時の電圧は３．４Ｖである。電流効率は３．９ｃｄ／Ａである。実施例１による有機発光素子においては輝度が３００ｃｄ／ｍ２となる電流密度は８．２ｍＡ／ｃｍ２であり、その時の電圧は３．８Ｖである。電流効率は、３．７ｃｄ／Ａ、電力効率は３．０ｌｍ／Ｗである。実施例２による有機発光素子においては輝度が３００ｃｄ／ｍ２となる電流密度は７．７ｍＡ／ｃｍ２であり、その時の電圧は３．５Ｖである。電流効率は３．９ｃｄ／Ａ、電力効率は３．５ｌｍ／Ｗである。
これらの値に関しても実施例１および２と比較例１との差はほとんどない。一方、実施例１および２と比較例２を対比すると、比較例２のものは電圧が高く電流密度も著しく高いのに電流効率、電力効率は実施例１および２の１／２程度と低いものであった。
【０１５９】
以上、説明したように、電荷制御材料として、代表的な１核型のバソフェナントロリン（Ｂｐｈｅｎ）を用いた場合と本発明の多核型フェナントロリン誘導体に当る１，４−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＤＰＢ）や４，４′−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ビフェニル（ＤＰＢｉ）を用いた場合とでは、初期特性にはほとんど差がでないが、耐熱性についてはＤＰＢ又はＤＰＢｉを用いた場合の方がＢｐｈｅｎを用いた場合よりも優れていることがわかる。
また、電子輸送層として、代表的なＡｌｑ３を用いた場合と本発明のＤＰＢやＤＰＢｉを用いた場合とでは耐熱性では左程の差がないが電気光学的特性において、本発明のものが著しい改善効果を示していることが判る。
【０１６０】
実施例３、４、比較例３
実施例１における電荷制御層について、実施例３では、前記１，４−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ベンゼン（ＤＰＢ）とセシウム（Ｃｓ）を共蒸着させて作り、実施例４では、前記４，４′−ジ（１，１０−フェナントロリン−２−イル）ビフェニル（ＤＰＢｉ）とセシウム（Ｃｓ）を共蒸着させて作り、比較例３では前記バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）とセシウム（Ｃｓ）を共蒸着して作った以外は、実施例１を繰り返した。
セシウム（Ｃｓ）の量は、ＤＰＢ：Ｃｓ、ＤＰＢｉ：Ｃｓ、ＢＰｈｅｎ：Ｃｓがいずれも３：１となるように調整した。
なお、いずれも陰極は厚さ１００ｎｍのＡｌ層を用いた。
【０１６１】
共蒸着法は、真空容器内で複数の蒸着材料を個々に加熱蒸発させ、基板上に成膜させる方法である。この方法を用いると蒸着源ごとに蒸着速度を決定することができ、組成制御が容易に行える。
【０１６２】
実施例３および４の有機発光素子は、比較例３の有機発光素子に較べて耐熱性に優れていることは実施例１および２と比較例１の関係と同様であった。また実施例３および４と比較例３の有機発光素子の電気光学特性を表９２に示す。
【０１６３】
【表９２】
2004311184.tif 000142
【０１６４】
表９１と表９２を比較すると、電荷制御層にＣｓをドーピングした場合でも、Ｃｓをドーピングしていないものとほぼ同様の電気光学特性を得ることができる。
より詳細には、発光開始電圧（輝度は１ｃｄ／ｍ２になる電圧）は２．６から２．７Ｖであり、表９１の値とほぼ同じであった。３００ｃｄ／ｍ２における電流密度は、実施例３および実施例４による有機発光素子の方が実施例１および実施例２による有機発光素子よりも高い電流密度を有する。特に実施例４による有機発光素子における電流密度が高いことがわかる。
【０１６５】
一方、３００ｃｄ／ｍ２を得ることができる印加電圧は、実施例３および実施例４による有機発光素子の方が実施例１および実施例２による有機発光素子よりも低い値を示す。電流効率は実施例３および実施例４による有機発光素子の方が、実施例１および実施例２による有機発光素子よりも低い。これによりアルカリ金属のセシウム（Ｃｓ）をドーピングした電荷制御層を用いることにより、有機発光素子の低電圧動作が可能になることがわかった。
【０１６６】
実施例５
図８に示す有機発光素子は、電荷制御層１５とは別にＡｌｑ３を用いて電子輸送層を形成した場合を例示している。この場合には、図１に示す構造に加えて、例えば、ホールブロック層として機能する厚さ１０ｎｍの電荷制御層１５と陰極２１との間に、厚さ４０ｎｍの電子輸送層２５が形成された構造を有している。電荷制御層１５としては、例えば２核型や３核型のフェナントロリン誘導体を用いることができる。
上記構造を用いると、電子輸送層と電荷制御層（ホールブロック層）とを別個に設けるので、所望の特性を得るための素子構造を設計する際の自由度が増すという利点がある。
【０１６７】
実施例６
パターニング済みの透明導電膜（ＩＴＯ）が２００ｎｍ成膜されたガラス基板を界面活性剤にて超音波洗浄し、純水にてリンスを行った。次にイソプロピルアルコールの超音波洗浄で脱脂洗浄し、紫外線を照射してＵＶオゾン洗浄を行った。この基板を真空チャンバーに設置し、１×１０−６Ｔｏｒｒまで真空排気した。
真空チャンバー内には、有機材料を充填したタンタル性蒸着ボートと所定のパターンで成膜するための金属製薄板マスクを設置しておき、蒸着ボートに電流を流すことにより加熱し、有機材料を蒸発されて成膜をおこなった。最初に正孔注入層として下記式
【化６０】
2004311184.tif 000143
で示される４，４′，４″−トリス〔Ｎ，Ｎ−（２−ナフチル）フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（以下、２−ＴＮＡＴＡ）を水晶振動子でモニターしながら６０ｎｍ成膜した。次に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを１２ｎｍ成膜し、赤色発光層としてＡｌｑ３と下記式
【化６１】
2004311184.tif 000144
で示される蛍光性色素材料ＤＣＪＴＢを共蒸着し１６．５ｎｍ成膜した。このときのＤＣＪＴＢはＡｌｑ３に対して３．５ｗｔ％の濃度とした。最後に電荷制御層としてＤＰＢを４０ｎｍ成膜した。
陰極を成膜するため、金属成膜用チャンバーに基板を移動した。移動の際は有機材料の劣化を防止するため、大気に触れることなく真空一貫で行った。金属成膜用チャンバーには陰極用材料と陰極用パターンの金属製薄板マスクを設置した。有機材料と同様に１×１０−６Ｔｏｒｒの真空度において成膜をおこなった。金属チャンバーでは、セシウム（Ｃｓ）を０．１ｎｍ成膜し、アルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ成膜し、陰極とした。
有機発光素子デバイスは水分の影響を受けやすいため、成膜したガラス基板を不活性ガスのＮ２を満たしたグローブボックスに移動し、ＵＶ硬化型接着材を塗布した別のガラス板とＵＶ硬化接着し、パッケージした。
ガラス板で貼り合せた有機発光素子デバイスの陽極、陰極にＤＣ電源を接続し電流を印加した。デバイス正面方向の輝度をミノルタカメラ製ＣＳ−１００にて測定し、そのときの電流値、電圧値から初期効率を計算した。
【０１６８】
比較例４
正孔注入層に２−ＴＮＡＴＡを６０ｎｍ成膜、正孔輸送層としてα−ＮＰＤを１２ｎｍ成膜し、赤色発光層としてＡｌｑ３と蛍光性色素材料ＤＣＪＴＢを共蒸着し１６．５ｎｍ成膜し（このときＤＣＪＴＢはＡｌｑ３に対して３．５ｗｔ％の濃度とした。）、最後に電子輸送層としてＡｌｑ３を４０ｎｍ成膜した以外は実施例１を繰り返した。
【０１６９】
実施例６と比較例４の電気光学特性を表９３に示す。
【表９３】
2004311184.tif 000145
実施例６は比較例４と比べて同じ３０ｃｄ／ｍ２の輝度を得るのに、低電圧および低電流である。また電流効率も実施例６の方が高く、高効率である。
発光スペクトルをみると、図１０に示す比較例４のスペクトルはＤＣＪＴＢの発光に加えて、電子輸送層のＡｌｑ３に由来する５２０ｎｍ付近の発光が見られるのに対し、図９に示す実施例６ではＤＣＪＴＢの発光のみ見られる。また、それぞれの色度にも差が確認された。ＤＰＢを用いた素子の色度は、Ａｌｑ３を用いた素子の色度よりも純粋な赤色の色度に近い値を示した。この色度の差はＡｌｑ３に由来する５２０ｎｍの発光の有無を示唆すると考えられる。このことから、比較例４では、発光領域が発光層および電子輸送層内まで広がっていることが考察され、純粋な赤色の色度が得られていない。それに対し、実施例６に用いた電荷制御材料では、発光領域が発光層内に限定されることで、目的の色度が得られている。これはＤＰＢが電子輸送性に加えてホールブロック性をもつためと考察される。
【０１７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、有機発光素子において電子輸送層又はホールブロック層として機能する電荷制御層の材料として多核型フェナントロリン誘導体を用いると、有機発光素子の耐熱性を向上させることができ、有機発光素子の信頼性が向上する。さらに、多核型フェナントロリン誘導体を用いた電荷制御層にアルカリ金属をドーピングすることにより、低い印加電圧でも発光させることができる。
また、電子輸送材料として代表的なＡｌｑ３と比較すると、耐熱性の点では左程の差はないが電流効率および電力効率の点で著しい改善が認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１から実施例４までによる有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１および２と比較例１および２による有機発光素子の電流密度の印加電圧依存性を示す図である。
【図３】本発明の実施例１および２と比較例１および２による有機発光素子の輝度の印加電圧依存性を示す図である。
【図４】本発明の実施例１および２と比較例１および２による有機発光素子の電流効率の印加電圧依存性を示す図である。
【図５】本発明の比較例１による有機発光素子の輝度と電流効率との印加電圧依存性を熱処理前と熱処理後で比較した図である。
【図６】本発明の実施例１による有機発光素子の輝度と電流効率との印加電圧依存性を熱処理前と熱処理後で比較した図である。
【図７】本発明の実施例２による有機発光素子の輝度と電流効率との印加電圧依存性を熱処理前と熱処理後で比較した図である。
【図８】本発明の実施例５による有機発光素子の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例６の有機発光素子の発光スペクトルである。
【図１０】比較例４の有機発光素子の発光スペクトルである。
【符号の説明】
１  ガラス基板
３  透明導電膜（陽極）
５  正孔注入層
７  正孔輸送層
１１  青色発光層
１５  電荷制御層
１７  フッ化リチウム（ＬｉＦ）層
１９  アルミニウム層
２１  陰極
２３  ＤＣ電源
２５  電子輸送層
【図１】
2004311184.tif 000153
【図２】
2004311184.tif 000154
【図３】
2004311184.tif 000155
【図４】
2004311184.tif 000156
【図５】
2004311184.tif 000157
【図６】
2004311184.tif 000158
【図７】
2004311184.tif 000159
【図８】
2004311184.tif 000160
【図９】
2004311184.tif 000161
【図１０】
2004311184.tif 000162