(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間（２０、８０）に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、
前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が一つしか存在しないものであり、
前記発光層（５０）における前記ホール輸送性材料と電子輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であり、
前記３級アミン化合物は、次の構造式（２）で示される分子構造であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【化２】
0004631386.tif 000019
【請求項２】
一対の電極間（２０、８０）に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、
前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が一つしか存在しないものであり、
前記発光層（５０）における前記ホール輸送性材料と電子輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であり、
前記３級アミン化合物は、次の構造式（３）で示される分子構造であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【化３】
0004631386.tif 000020
【請求項３】
前記発光層（５０）において、前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物はガラス転移温度が１００℃以上のものであり、
前記電子輸送性材料はガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】
前記発光層（５０）は、前記一対の電極（２０、８０）における陰極（８０）側よりも陽極（２０）側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、当該混合比率が異なる複数の層が積層されてなる構造であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記発光層（５０）において、前記複数の層にそれぞれ添加されている発光添加材料が互いに異なったものであることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特に、発光層のホストとしてホール輸送性材料と電子輸送性材料とを混合した混合ホストを用いたものに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、自己発光のため、視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで、薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待できる。また、有機ＥＬ素子は色バリエ−ションが豊富であることも特徴である。
【０００３】
特に、有機ＥＬ素子における高視野角・高コントラスト・低温作動性といった性能は、車載用ディスプレイとして極めて有望である。しかしながら、車載用途においては極めて品質基準が厳しく、有機ＥＬ特有の輝度低下や耐熱性といった問題により、実用化が難しかった。
【０００４】
輝度寿命を改善する方法としては、ホストとしてのホール輸送性材料および電子輸送性材料とドーパントとしての発光添加材料とを混合してなる発光層を適用する手法が、従来より提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、この手法においては、材料によってはホール輸送材料の耐熱性が不足しており、そのため、たとえば１００℃のような高温環境下に曝すとダークスポット等の発生が顕著となり、その結果、輝度低下に至ることが確認された。
【０００６】
一方、従来より、発光層のホストとして種々なホール注入輸送性材料が開示されており（特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）、その中には、高温耐久性を向上させるために高ガラス転移温度を有する材料も開示されている。具体的には、１００℃以上のガラス転移温度を有するようにトリフェニルアミンを分子内に３個以上配したものが提案されている。
【特許文献１】特開平８−４８６５６号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６２９０号公報
【特許文献３】国際公開第９８／８３６０号パンフレット
【特許文献４】特開平８−４８９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したような従来技術に鑑みて、本出願人らは、先に出願した特願２００４−４１４５８号（２００４年２月１８日出願）において、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層において、高ガラス転移温度と輝度寿命とを両立する材料を提案している。
【０００８】
この先願においては、当該３級アミン化合物として、特に１分子中にトリフェニルアミンが４個存在する骨格を選択することにより、容易に高ガラス転移温度を達成できるため、トリフェニルアミンが４個未満のものに対して分子設計の自由度が高いことを、長所としている。
【０００９】
また、この先願では、輝度寿命を改善するためには、３級アミン化合物のサイクリックボルタンメトリ−法により測定される複数の酸化電位において、この酸化電位差を所定の数値以上設けることにより高位の酸化電位の寄与を低減させ、発光層内にて電子輸送性材料へのホール移動を妨げることが効果的であるとしている。
【００１０】
３級アミン化合物すなわちホール輸送性材料の酸化電位が高いほど、発光層のホスト内においてホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホールの移動が行われやすくなり、それによって電子輸送性材料が励起されて劣化しやすくなる。
【００１１】
つまり、３級アミン化合物すなわちホール輸送性材料の酸化電位が高いほど、輝度寿命が短くなりやすい。そのため、上記先願では、ホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホール移動を抑制するようにしている。
【００１２】
しかしながら、上記先願においては、３級アミン化合物すなわちホール輸送性材料において酸化電位が複数存在するため、原理的には高位の酸化電位の寄与を低減することはできても、完全に無くすことはできない。そのため、発光層のホスト内にてホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホール移動を無くすことはできず、輝度寿命の低下は避けられなかった。
【００１３】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、一対の電極間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明者らは、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層を有する有機ＥＬ素子において、一つの酸化電位しか持たないホール輸送性材料を適用することを考えた。
【００１５】
ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層すなわち混合ホストを用いた発光層によって、輝度寿命が向上するのは、発光層内でホール輸送と電子輸送の各輸送機能が分担できるためと考えられる。
【００１６】
しかしながら、高温環境下で輝度寿命低下が発生するのは、ホストにおいてホール輸送性材料と電子輸送性材料の組合せによっては、電子輸送性材料が励起されやすくなるためであると考えた。そして、このことは、ホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホールの輸送に起因すると考えた。
【００１７】
図５は、このホール輸送性材料と電子輸送性材料との間のホールの輸送について模式的に示す図である。ホールの移動に関わるホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料Ｈｂとの間のエネルギーギャップは、両材料Ｈａ、Ｈｂ間のイオン化ポテンシャルの差ΔＧ１である。
【００１８】
通常、発光層の混合ホストにおいては、ホール輸送性材料同士の間にて分子から分子へホールが移動する。このとき、ホール輸送性分子は、中性状態からホールを受け取ると酸化され、相手のホール輸送性分子へホールを移動させると、自身は還元されて中性状態に戻る。
【００１９】
しかし、ホール輸送性材料において複数の酸化状態を持つものがある。なお、この酸化状態はサイクリックボルタンメトリー法により複数の酸化電位として容易に測定できるものである。
【００２０】
そのような複数の酸化電位では、通常、最も小さい電位から第１酸化電位、第２酸化電位、第３……、とされ、この第１酸化電位をイオン化ポテンシャルとして一般的には定義される。
【００２１】
ここで、ホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料ＨｂとのエネルギーギャップΔＧ１は、元来、ホール輸送性材料のイオン化ポテンシャルすなわち第１酸化電位と電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルすなわち第１酸化電位との差であり、このイオン化ポテンシャル差で求められるギャップΔＧ１が大きければ、ホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへのホールの授受は抑制されると考えられる。
【００２２】
しかし、ホール輸送性材料Ｈａにおける第１酸化電位Ｅ１と第２酸化電位Ｅ２の値が近いものである場合、ホール輸送性材料Ｈａ内で第１酸化電位Ｅ１から第２酸化電位Ｅ２へとホールが移動する。つまり、ホール輸送輸送性材料Ｈａにおける高位の酸化電位もホール輸送に寄与することになる。
【００２３】
このとき、ホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料Ｈｂとの実効的なエネルギーギャップはΔＧ２と小さくなり、ホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへのホールの授受が発生しやすくなる。
【００２４】
そのため、発光層中では、ホール輸送性材料Ｈａの分子同士のみでホールを輸送させたいにもかかわらず、ホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへホールが移動し、電子輸送性材料Ｈｂ内で電子とホールとが再結合する。すると、電子輸送性材料Ｈｂが励起され、劣化する。その結果、輝度寿命が低下すると考えられる。
【００２５】
このような図５参照して述べた推定メカニズムから、本発明者らは、発光層の混合ホストにおいて、ホ−ル輸送層として酸化電位を１つしか有さないものを選択すれば、ホールの移動に関わるホール輸送性材料と電子輸送性材料とのエネルギーギャップを十分確保して、これら両材料間でのホールの授受を抑制できると考えた。
【００２６】
そして、本発明者らは、この考えに基づき、発光層の混合ホストとなるホール輸送性材料に酸化電位を１つしか有さない３級アミン化合物を用いることに着目し、実験検討を行った。
【００２７】
その結果、当該３級アミン化合物として、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が１しか存在しない３級アミン化合物を適用した混合ホストは、上記先願に提案されるものに比べて、すなわち複数の酸化電位を有し且つ第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が所定の値以上の３級アミン化合物を適用した混合ホストに比べて、さらに輝度寿命が向上することを見出した。
【００２８】
すなわち、請求項１に記載の発明では、一対の電極間（２０、８０）に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が一つしか存在しないものであり、発光層（５０）におけるホール輸送性材料と電子輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であり、３級アミン化合物は、後述する構造式（１）のものとすることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明では、一対の電極間（２０、８０）に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が一つしか存在しないものであり、発光層（５０）におけるホール輸送性材料と電子輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であり、３級アミン化合物は、後述する構造式（２）のものとすることを特徴としている。
【００２９】
これら請求項１、請求項２の発明は実験的に見出されたものであり、電子輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって、且つホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位を１つしか有さないため、実効的なエネルギ−ギャップを効果的に確保することができ、輝度寿命の向上を図ることができる。
【００３０】
したがって、請求項１、請求項２の発明によれば、一対の電極（２０、８０）間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上を図ることができる。
【００３１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子において、発光層（５０）において、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物はガラス転移温度が１００℃以上のものであり、電子輸送性材料はガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴としている。
【００３２】
それによれば、発光層（５０）中のホール輸送性材料のガラス転移温度および電子輸送性材料のガラス転移温度が、ともに１００℃以上であるため、１００℃以上の耐熱性を確保することができる。
【００３３】
つまり、本発明によれば、一対の電極（２０、８０）間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。
【００３６】
ここで、上記請求項１に記載の有機ＥＬ素子における３級アミン化合物としては、次の構造式（２）で示される分子構造であるものを採用することができる。
【００３７】
【化５】
0004631386.tif 000002
また、上記請求項２に記載の有機ＥＬ素子における３級アミン化合物としては、次の構造式（３）で示される分子構造であるものを採用することができる。
【００３８】
【化６】
0004631386.tif 000003
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の有機ＥＬ素子において、発光層（５０）は、一対の電極（２０、８０）における陰極（８０）側よりも陽極（２０）側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、当該混合比率が異なる複数の層が積層されてなる構造であることを特徴としている。
【００３９】
このように、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）については、陰極（８０）側よりも陽極（２０）側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層された構造としたところ、輝度寿命の向上が図れることが実験的に確認できた。
【００４０】
ここで、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の有機ＥＬ素子において、発光層（５０）において、複数の層にそれぞれ添加されている発光添加材料が互いに異なったものであることを特徴としている。
【００４１】
このように、複数の層に添加される発光添加材料（つまり発光添加色素）を、当該複数の層毎に異なるものを選択することによって、たとえば、白色のような混色発光も可能である。
【００４２】
さらに、このように発光層（５０）において、添加される発光添加色素が異なるものからなるような複数の発光層が積層された構造である場合において、発光添加色素が青色発光であるような青色発光層が含まれる場合には、青色発光層を陰極側に配置し、青色発光よりも長波長発光を有する発光層を陽極側に配置することにより、輝度寿命の向上が図れることも実験的に確認できた。
【００４３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。
【００４５】
透明なガラス等からなる基板１０の上に、インジウム−錫の酸化物（インジウムチンオキサイド、以下、ＩＴＯということにする）等の透明導電膜からなる陽極２０が形成されている。
【００４６】
陽極２０の上には、結晶性を有する有機材料として銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃということにする）等のホール注入性材料からなる正孔注入層３０が形成され、正孔注入層３０の上には、３級アミン化合物等のホール輸送性材料からなる正孔輸送層４０が形成されている。
【００４７】
ここにおいて、陽極２０としてＩＴＯ膜を用いた場合には、そのＩＴＯ膜の平均表面粗さＲａが２ｎｍ以下であり、１０点平均表面粗さＲｚが２０ｎｍ以下であることが好ましい。なお、これらの表面粗さＲａ、Ｒｚは、ＪＩＳ（日本工業規格）に定義されたものである。
【００４８】
陽極２０の上に位置する結晶性の有機材料としての正孔注入層３０を、結晶性が高く安定した膜に成膜するためには、陽極２０の表面粗度が重要となる。当該ＩＴＯ膜のＲａを２ｎｍ以下、Ｒｚを２０ｎｍ以下とすることは、本発明者らの検討の結果によるものである。
【００４９】
そして、正孔輸送層４０の上には、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料とをホスト材料とし、これにドーパントとして発光添加材料を混合してなる発光層５０が形成されている。
【００５０】
この発光層５０の上には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３ということにする）等の電子輸送性材料からなる電子輸送層６０が形成されている。さらに、電子輸送層６０の上には、ＬｉＦ（フッ化リチウム）等からなる電子注入層７０が形成され、その電子注入層７０上には、Ａｌ等の金属などからなる陰極８０が形成されている。
【００５１】
こうして、一対の電極２０、８０の間には、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および電子注入層７０が積層されて挟まれており、有機ＥＬ素子Ｓ１が形成されている。
【００５２】
この有機ＥＬ素子Ｓ１においては、陽極２０と陰極８０との間に電界を印加し、陽極２０からホールが、一方、陰極８０から電子がそれぞれ発光層５０へ注入、輸送され、発光層５０にて電子とホールとが再結合し、そのときのエネルギーによって発光層５０が発光するものである。そして、その発光は、たとえば基板１０側から取り出され視認されるようになっている。
【００５３】
また、この有機ＥＬ素子Ｓ１は、基板１０の上にスパッタ法や蒸着法等により各層２０〜８０を順次成膜することにより製造することができる。ここで、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０といった有機層は蒸着法により成膜することができる。
【００５４】
ここで、本実施形態の発光層５０は、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなるが、ここに用いられるホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料は、１００℃以上の耐熱性の確保を図る目的でガラス転移温度が１００℃以上のものとしている。
【００５５】
また、輝度寿命の向上を図る目的で、発光層５０におけるホール輸送性材料としての３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が１つのみ存在するものとしている。
【００５６】
このような１つのみの酸化電位を有するホール輸送性材料としての３級アミン化合物は、次の構造式（１）に示されるようなスタ−バ−スト化合物である。特に、分子構造の中心にトリフェニルアミンではなくベンゼンを有する非共役型のスターバースト化合物である。
【００５７】
【化７】
0004631386.tif 000004
ここで、構造式（１）において、Ｒ１〜Ｒ６は水素、アルキル基、アリール基、アルキルアリール基のいずれかである。
【００５８】
さらに、本実施形態の発光層５０では、輝度寿命の向上のために、電子輸送性材料は、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上のものであることが好ましい。
【００５９】
［検討例］
ここで、本実施形態における発光層５０の構成等について、具体的な化合物を用いて検証した検討例を参照して、より詳細に述べる。なお、本実施形態は、これら検討例によって限定されるものではない。
【００６０】
［検討例に用いた発光層の構成材料］
以下の化学式８〜化学式１７に、検討例に用いた発光層５０の構成材料としての化合物１〜１０を挙げておく。
【００６１】
【化８】
0004631386.tif 000005
【００６２】
【化９】
0004631386.tif 000006
【００６３】
【化１０】
0004631386.tif 000007
【００６４】
【化１１】
0004631386.tif 000008
【００６５】
【化１２】
0004631386.tif 000009
【００６６】
【化１３】
0004631386.tif 000010
【００６７】
【化１４】
0004631386.tif 000011
【００６８】
【化１５】
0004631386.tif 000012
【００６９】
【化１６】
0004631386.tif 000013
【００７０】
【化１７】
0004631386.tif 000014
ここで、化合物１（化学式８参照）、化合物２（化学式９参照）、化合物３（化学式１０参照）、化合物４（化学式１１参照）、化合物５（化学式１２参照）、および化合物１０（化学式１７参照）はホール輸送性材料である。
【００７１】
なお、化学式８で表される化合物１は、上記「手段」の欄にて化学式５で示した構造式（２）のものと同じであり、化学式１７で表される化合物１０は、上記「手段」の欄にて化学式６で示した構造式（３）のものと同じである。
【００７２】
また、化合物６（化学式１３参照）および化合物７（化学式１４参照）は電子輸送性材料であり、化合物８（化学式１５参照）は青色系の発色を行うスチリルアミン誘導体であり化合物９（化学式１６参照）は黄色系の発光を行うルブレンであり、これら化合物８、９は発光添加材料である。
【００７３】
このうち化合物４〜９は公知の化合物であるため、これら化合物４〜９以外の化合物１〜３および１０について合成法を示しておく。
【００７４】
［化合物１］
化合物１：１，３，５−トリス｛Ｎ−（４−メチルビフェン−４’−イル）−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミノ｝ベンゼンの合成について。
【００７５】
４−アセトトルイジド２２．４ｇ（０．１５モル）と４−メチル−４’−ヨードビフェニル４４．１ｇ（０．１５モル）、無水炭酸カリウム２２．１ｇ（０．１６モル）、銅粉２．１６ｇ（０．０３４モル）、ニトロベンゼン３５ｍｌを混合し、１９０〜２０５℃で１０時間反応させた。
【００７６】
反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮してオイル状物とした。オイル状物はイソアミルアルコール１００ｍｌに溶解し、水１ｍｌ、８５％水酸化カリウム１１．９ｇ（０．１８モル）を加え、１３０℃で加水分解した。
【００７７】
水蒸気蒸留でイソアミルアルコールを留去した後、トルエン２５０ｍｌで抽出し、水洗、乾燥して濃縮した。この濃縮物はカラムクロマトにより精製して、Ｎ−（４−メチルビフェン−４’―イル）−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン２４．６ｇ（収率６０％）を得た。
【００７８】
更に、Ｎ−（４−メチルビフェン−４’―イル）−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミン１６．４ｇ（０．０６モル）と１，３，５−トリス（４−ヨードフェニル）ベンゼン９．１ｇ（０．０２モル）とのウルマン反応により、１，３，５−トリス｛Ｎ−（４−メチルビフェン−４’−イル）−Ｎ−（４−メチルフェニル）アミノ｝ベンゼンを合成した（収率７０％）。得られた材料のガラス転移温度Ｔｇは１０３℃であった。
【００７９】
［化合物２］
化合物２：１，３，５−トリス｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ベンゼンの合成について。
【００８０】
１，３，５−トリス（４−ヨードフェニル）ベンゼン６．８ｇ（０．０１モル）とジフェニルアミン８．４５（０．０５モル）、水素化カルシウム７．５ｇ、銅粉３．０ｇ、及びメシチレン３０ｍＬを三口フラスコに仕込み、窒素雰囲気下、１８０℃の温度にて２４時間反応させた。
【００８１】
この後、得られた反応混合物をエタノールに加えて再沈殿させ、得られた沈殿物をトルエンに溶解させ、この溶液をシリカゲルクロマトグラフィーに付して、反応生成物を分取した。
【００８２】
この反応物をトルエンーエタノール混合溶媒から２回再結晶を行うことにより、１，３，５−トリス｛４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル｝ベンゼンを合成した（収率７５％）。得られた材料のＴｇは１２１℃であった。
【００８３】
［化合物３］
化合物３：Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ジフェニルアミノビフェニル−４’−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニルの合成について。
【００８４】
アセトアニリド２０．３ｇ（０．１５モル）と４，４’−ジヨードビフェニル７３．１ｇ（０．１８モル）、無水炭酸カリウム２２．１ｇ（０．１６モル）、銅粉２．１６ｇ（０．０３４モル）、ニトロベンゼン３５ｍｌを混合し、１９０〜２０５℃で１０時間反応させた。
【００８５】
反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−（４’−ヨードジフェニル−４−イル）アセトアニリド３７．２ｇ（収率６０％）を得た。
【００８６】
続いて、Ｎ−（４’−ヨードジフェニル−４−イル）アセトアニリド１３．２ｇ（０．０３２モル）、ジフェニルアミン６．６０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。
【００８７】
反応生成物をトルエン１００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去した後、濃縮してオイル状物とした。オイル状物はイソアミルアルコール６０ｍｌに溶解し、水１ｍｌ、８５％水酸化カリウム２．６４ｇ（０．０４０モル）を加え、１３０℃で加水分解した。水蒸気蒸留でイソアミルアルコールを留去後、トルエン２５０ｍｌで抽出し、水洗、乾燥して濃縮した。
【００８８】
濃縮物はカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、４−ジフェニルアミノ−４’−フェニルアミノビフェニル９．２ｇ（収率７０．０％）を得た。
【００８９】
更に、４−ジフェニルアミノ−４’−フェニルアミノビフェニル８．７ｇ（０．０２１モル）、４，４’−ジヨード−ｐ−ターフェニル４．８ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。
【００９０】
反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ジフェニルアミノビフェニル−４’−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニル４．７ｇ（収率；４５．０％）を得た。
【００９１】
［化合物１０］
化合物１０：１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス｛（４’−メチルビフェン−４−イル）｝アミノ］ベンゼンの合成について。
【００９２】
ビス｛（４’−メチルビフェン−４−イル）｝アミン１７．５ｇ（０．０５モル）と１，３，５−トリヨードベンゼン４．６ｇ（０．０１モル）、水素化カルシウム７．５ｇ、銅粉３．０ｇ、及びメシチレン３０ｍＬを三口フラスコに仕込み、窒素雰囲気下、１８０℃の温度にて２４時間反応させた。
【００９３】
この後、得られた反応混合物をエタノールに加えて再沈殿させ、得られた沈殿物をトルエンに溶解させ、この溶液をシリカゲルクロマトグラフィーに付して、反応生成物を分取した。
【００９４】
この反応物をトルエン−エタノール混合溶媒から２回再結晶を行うことにより、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ビス｛（４’−メチルビフェン−４−イル）｝アミノ］ベンゼンを合成した（収率７０％）。得られた材料のＴｇは１４３℃であった。
【００９５】
［検討例に用いた化合物の物性等］
以上のような化合物１〜１０のうち発光添加材料である化合物８、９を除く、化合物１〜７および１０の物性値について述べておく。
【００９６】
まず、ホール輸送性材料である化合物１〜５および１０について述べる。ガラス転移温度（Ｔｇ）については、化合物１は１０３℃、化合物２は１２１℃、化合物３は１５１℃、化合物４は９６℃、化合物５は１４４℃、化合物６は１４３℃である。また、電子輸送性材料である化合物６および化合物７はそれぞれ１７５℃、１６４℃である。
【００９７】
化合物１〜７のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）については、化合物１は５．５０ｅＶ、化合物２は５．６５ｅＶ、化合物３は５．４６ｅＶ、化合物４は５．４７ｅＶ、化合物５は５．４０ｅＶ、化合物６は５．８５ｅＶ、化合物７は５．７５ｅＶである。なお、イオン化ポテンシャルの測定については、理研計器製の光電子測定装置（ＡＣ−２）を用いて行った。
【００９８】
化合物１〜５および１０の酸化電位については、一般に知られているサイクリックボルタンメトリー法、すなわち、発光層５０のホール輸送性材料である３級アミン化合物を含む溶液に電位変化を与えるという方法により測定した。
【００９９】
その結果、酸化電位については、化合物１および２および１０は単一であり、化合物３、４、５は２つ存在した。化合物３の酸化電位差は０．２２Ｖ、化合物４は０．２５Ｖ、化合物５は０．１９Ｖであった。
【０１００】
サイクリックボルタンメトリー法による酸化電位の測定の一例として、化合物１の測定結果を図２に示し、化合物３の測定結果を図３に示す。なお、化合物１０は図２に示される化合物１と同形状の測定結果であった。ここで、サイクリックボルタンメトリー法の測定条件は次に示されるとおりである。
【０１０１】
参照電極：飽和カロメル電極、作用電極：白金電極、対電極：白金電極、支持電解質：塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、測定試料：測定試料が１ｍｍｏｌ／ｌで支持電解質が０．１ｍｍｏｌ／ｌの塩化メチレン溶液、測定条件：室温でスイープ速度１００ｍＶ／ｓｅｃ（三角波）。
【０１０２】
図２に示される化合物１は、単一の酸化電位Ｅを有するものである。一方、図３に示される化合物３は、複数の酸化電位を有するものであり、最も小さい第１酸化電位Ｅ１と２番目に小さい第２酸化電位Ｅ２との差が酸化電位差となる。
【０１０３】
以上の３級アミン化合物である化合物１〜７および１０のうち、ガラス転移温度が１００℃以上であり且つサイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が１つのみ存在するものは、化合物１、２および１０である。
【０１０４】
［輝度寿命および耐熱性等の検討結果］
次に、上記化学式８〜化学式１７に示される化合物１〜１０を用いて、有機ＥＬ素子Ｓ１を作製し、輝度寿命や高温保存性（耐熱性）について検証した。その結果は次の表１に示してある。
【０１０５】
【表１】
0004631386.tif 000015
具体的に、上記表１では各例について次のような項目を示してある。各例における発光層５０を構成する「ホール輸送性材料」、「電子輸送性材料」、「発光添加材料」、「輝度寿命」、「高温保存」、ホール輸送性材料の「酸化電位数」、ホール輸送性材料の「酸化電位差」、ホール輸送性材料の「Ｔｇ（単位：℃）」、ホール輸送性材料と電子輸送性材料のイオン化ポテンシャル差である「ΔＩｐ（単位：ｅＶ）」。
【０１０６】
ここで、輝度寿命は、各例にて作製された素子を８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行い、駆動時間が４００時間後のときの輝度を初期輝度を１と規格化した規格化輝度で示している。
【０１０７】
高温保存は、１００℃以上の耐熱性を調べたもので、１００℃での保存試験によりダークスポットが発生したものについては「×」、発生しなかったものについては「○」としている。
【０１０８】
次に、上記表１に示される個々の検討例について、具体的な実施態様を示しておく。
【０１０９】
（検討例１−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。
【０１１０】
陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１を２０ｎｍを形成した。
【０１１１】
その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により２０ｎｍ形成した。
【０１１２】
電子輸送層６０として発光層５０側から化合物６を２０ｎｍ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ形成し、その上の電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。
【０１１３】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１１４】
（検討例１−２）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料を化合物７に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１１５】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１１６】
（検討例２−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物２に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１１７】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１１８】
（検討例２−２）
上記検討例２−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料をを化合物７に替えたこと以外は、上記検討例２−１と同様にして素子を作製した。
【０１１９】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１２０】
（検討例３−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物３に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１２１】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１２２】
（検討例３−２）
上記検討例３−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料を化合物７に替えたこと以外は、上記検討例３−１と同様にして素子を作製した。
【０１２３】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１２４】
（検討例４−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物４に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１２５】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、ダークスポットが発生した。
【０１２６】
（検討例４−２）
上記検討例４−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料を化合物７に替えたこと以外は、上記検討例４−１と同様にして素子を作製した。
【０１２７】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、ダークスポットが発生した。
【０１２８】
（検討例５−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物５に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１２９】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１３０】
（検討例５−２）
上記検討例５−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料を化合物７に替えたこと以外は、上記検討例５−１と同様にして素子を作製した。
【０１３１】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１３２】
（検討例６−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物１０に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。
【０１３３】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１３４】
（検討例６−２）
上記検討例６−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０および電子輸送層６０の発光層５０側の層に用いる電子輸送性材料を化合物７に替えたこと以外は、上記検討例６−１と同様にして素子を作製した。
【０１３５】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表１に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１３６】
次に、上記表１に示される結果に基づいて、各検討例における特徴点などについて述べる。
【０１３７】
上記表１に示されるように、検討例１−１、３−１、６−１では、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料を、ガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上のものとしており、ホール輸送性材料と電子輸送材料のイオン化ポテンシャル差ΔＩｐが０．３５ｅＶ以上の値である。さらに、検討例３−１では、ホール輸送性材料の酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値である。
【０１３８】
それにより、これらの例では、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができている。
【０１３９】
さらに、ホール輸送性材料の酸化電位が一つしかない化合物１および１０を適用した検討例１−１および６−１の方が、ホール輸送性材料の酸化電位が２つある化合物３を適用した検討例３−１に比べて、さらに輝度寿命が向上している。
【０１４０】
これは、発光層５０中のホール輸送性材料および電子輸送性材料のガラス転移温度Ｔｇが１００℃以上であること、および、ホール輸送性材料と電子輸送材料のイオン化ポテンシャル差ΔＩｐが０．３５ｅＶ以上の関係とすることにより、ホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホール（正孔）の移動を抑制し、電子輸送性材料の劣化を抑制できることによるものと考えられる。
【０１４１】
さらに、単一酸化電位であるホール輸送性材料を適用することにより輝度寿命が向上するのは下記理由によると考えられる。
【０１４２】
そもそも混合ホスト発光層においてホール輸送性材料の酸化電位が２つ存在する場合には、ホール輸送性材料内にて第１酸化電位から第２酸化電位へホールが移動し、ホールが電子輸送性材料へ移動し励起状態になり易くなるため、電子輸送性材料の劣化によって輝度低下すると考えられる。
【０１４３】
このため、このように複数の酸化電位を有するホール輸送性材料の場合には、その酸化電位差が０．２２Ｖ以上となるものを適用し、さらにホール輸送性材料と電子輸送材料のイオン化ポテンシャル差が０．３５ｅＶ以上の関係とすることにより、ホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホール移動を効果的に抑制する結果、輝度寿命が向上することを本発明者は実験的に見出した。検討例３−１がこれに相当する。
【０１４４】
そして、この検討例３−１よりも検討例１−１および６−１の方が輝度寿命が向上している点については、ホール輸送性材料として単一の酸化電位を有する材料を適用することによって、そもそも第１酸化電位から第２酸化電位へホールが移動する確率を無くしたことが効果を奏しているためと考えられる。
【０１４５】
言い換えれば、酸化電位が２つ存在する場合には、酸化電位差を０．２２Ｖ以上とすることで、２つの酸化電位の間のホールの移動確率を低減することはできても完全に抑制することはできないこと示唆する。
【０１４６】
また、通常、混合ホストを用いた発光層によって、輝度寿命が向上するのは、発光層内でホール輸送と電子輸送の各輸送機能が分担できるためと考えられる。混合ホストを用いた発光層による輝度寿命向上の効果を調べてみた。
【０１４７】
上記表１に示される検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１および６−１において、発光層のホストが混合ホストではないものを作製し、比較検討した。その検討結果を次の表２に示す。
【０１４８】
【表２】
0004631386.tif 000016
この表２では、検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１および６−１の素子を「混合層有」の欄に示してある。また、これら各検討例について、「混合層なし」のものは、混合ホストとしない単一ホストの発光層とした場合の素子であり、各場合の素子について、その輝度寿命を調べた。
【０１４９】
具体的に、この「混合層なし」のものは、各検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１および６−１において、発光層を、電子輸送性材料である化合物５と発光添加材料である化合物７とを１００：５の重量比により２００ｎｍ形成したこと以外は、すべて同じにしたものである。
【０１５０】
表２からわかるように、いずれの場合も、発光層を混合ホストとすることにより輝度寿命が向上している。
【０１５１】
ここで、発光層を混合ホスト層すなわち３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる層とした有機ＥＬ素子において、輝度低下が抑制されるメカニズムは、次のように推定される。
【０１５２】
発光層が単一ホスト材料の場合には下記式によって発光すると考えられる。
【０１５３】
（化１８）
Ｈ+＋Ｈ-＋Ｄ  →（Ｈ＊＋Ｄ）→  Ｈ＋Ｄ＊  →  Ｈ＋Ｄ
ここで、Ｈはホスト材料分子である電荷（ホールまたは電子）輸送材料分子、Ｄはゲスト材料分子である発光添加材料分子、＊は一重項励起状態を示す。
【０１５４】
ホスト材料が単一のため、ホスト材料分子の各極性イオンＨ+、Ｈ-からゲスト材料分子Ｄに電荷移動し発光するか、もしくはホスト材料分子の励起状態Ｈ＊からゲスト材料分子Ｄに電荷移動する結果、ゲスト分子が励起状態Ｄ＊になり発光する。
【０１５５】
一方、発光層が混合ホスト層の場合には下記式によって発光すると考えられる。
【０１５６】
（化１９）
Ｈａ+＋Ｈｂ-＋Ｄ  →  Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｄ＊  →  Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｄ
ここで、Ｈａ、Ｈｂはホスト材料分子であって、Ｈａはホール輸送性材料分子、Ｈｂは電子輸送性材料分子である。また、Ｄはゲスト材料分子である発光添加材料分子、＊は一重項励起状態を示す。
【０１５７】
ホスト材料であるＨａとＨｂはエネルギーバンドのずれが非常に大きいため、相互の電荷移動は発生しない。このためホスト材料は励起状態になることなく、ゲスト材料分子Ｄに電荷移動する結果、ゲスト分子が励起状態Ｄ＊になり発光する。
【０１５８】
このように、混合ホスト層では、ホスト分子Ｈａ、Ｈｂは励起状態にならないので、ホスト材料の劣化が起こりにくい。このことが、混合ホスト層としたことによる輝度寿命向上の一つの原因と推定される。
【０１５９】
しかしながら、発光層を混合ホスト層とした場合でも、ホストにおいてホール輸送性材料と電子輸送性材料の組合せによっては、電子輸送性材料が励起されやすくなる場合がある。本実施形態では、このような組合せを極力排除し、電子輸送性材料の励起を抑え、輝度寿命の向上を図ることができる。
【０１６０】
つまり、上述した検討例３−１のように、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物の酸化電位差が０．２Ｖ以上の値であれば、電子輸送性材料の劣化を抑制し、輝度寿命が向上できるのである。さらに、検討例１−１および６−１のように酸化電位が１つしか存在しないものであれば、上述した単一の酸化電位による効果も発揮されることから、さらに輝度寿命が向上する。
【０１６１】
また、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料が、ガラス転移温度が１００℃以上であれば、高温保存が良好であり、１００℃以上にさらされてもダークスポットが発生しない。実際に、ガラス転移温度が１００℃未満である化合物４（上記化学式１１参照）では、高温保存にてダークスポットが発生している。
【０１６２】
このダークスポットの原因を調べた結果を図４に示しておく。図４は、上記化合物４を使用した検討例４−１の素子について、１００℃で５００時間保存した後の断面形状を走査電子顕微鏡を用いて観察した写真に基づいて模式的に表した図である。
【０１６３】
この観察結果から、ホール輸送性材料が存在する層（正孔輸送層４０、発光層５０）が部分的に空洞化していることが判明した。
【０１６４】
空洞化部分Ｋ１では、電流が流れないため非発光領域となり、ダークスポットとして認識されると考えられる。これは、環境温度が材料のガラス転移温度よりも高いため、分子振動が活発になり体積変化が進行したためであると推定される。
【０１６５】
［発光層における陰極側と陽極側との混合比率の変更についての検討］
また、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層５０について、陰極８０側よりも陽極２０側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層された構造としたところ、輝度寿命の向上が図れることが確認できた。
【０１６６】
具体的には、たとえば発光層５０を、陽極２０側の第１の層と陰極８０側の第２の層との２層構成とし、発光層５０を２回に分けて成膜する。そして、当該第１の層では、当該第２の層よりもホール輸送性材料の混合比率を多くすればよい。
【０１６７】
この場合、複数の層に添加される発光添加材料（つまり発光添加色素）を、当該複数の層毎に異なるものを選択することによって、たとえば、白色のような混色発光も可能である。
【０１６８】
さらに、このように発光層５０において、添加される発光添加色素が異なるものからなるような複数の発光層が積層された構造である場合において、発光添加色素が青色発光であるような青色発光層が含まれる場合には、青色発光層を陰極側に配置し、青色発光よりも長波長発光を有する発光層を陽極側に配置することにより輝度寿命の向上が図れることも確認できた。
【０１６９】
以下、この発光層における陰極側と陽極側との混合比率の変更による効果を確認したことについて、具体的な化合物を用いて検証した検討例７−１、７−２、８−１、８−２、９−１、９−２、１０−１、１０−２を参照して、より詳細に述べる。
【０１７０】
これら検討例に用いた発光層５０におけるホール輸送性材料は、上記化合物１（上記化学式８参照）および上記化合物１０（上記化学式１７参照）の３級アミン化合物である。また、発光層５０における電子輸送性材料は、上記化合物６（上記化学式１３参照）であり、発光添加材料は、上記した化合物８（上記化学式１５参照）および化合物９（上記化学式１６参照）である。
【０１７１】
そして、これら化合物１、６、８、９および１０を用いて、有機ＥＬ素子Ｓ１を作製し、輝度寿命や高温保存性（耐熱性）、発光効率等について検証した。その結果は、次の表３および表４に示してある。
【０１７２】
【表３】
0004631386.tif 000017
【０１７３】
【表４】
0004631386.tif 000018
具体的に、これら表３、表４では各例について次のような項目を示してある。各例における発光層５０を構成するホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料、および輝度寿命、高温保存。
【０１７４】
さらに、これら表３、表４では、各例について、発光層５０における陽極２０側の部位の電子輸送性材料とホール輸送性材料との混合比率、陰極８０側の部位の電子輸送性材料とホール輸送性材料との混合比率を示してある。
【０１７５】
ここで、上記表１と同様に、輝度寿命は、各例にて作製された素子を８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行い、駆動時間が４００時間後のときの輝度を、初期輝度を１と規格化した規格化輝度で示している。
【０１７６】
高温保存は、上記表１と同様、１００℃以上の耐熱性を調べたもので、１００℃での保存試験によりダークスポットが発生したものについては「×」、発生しなかったものについては「○」としている。
【０１７７】
これら表３および表４に示される個々の検討例について、具体的な実施態様を示しておく。
【０１７８】
（検討例７−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。
【０１７９】
陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１を２０ｎｍを形成した。
【０１８０】
その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により２０ｎｍ形成した。
【０１８１】
電子輸送層６０として発光層５０側から化合物６を２０ｎｍ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ形成し、その上の電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。
【０１８２】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表３に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１８３】
（検討例７−２）
上記検討例７−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０において３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０１８４】
さらに、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：１５：３の重量比により１０ｎｍ形成した。このこと以外は上記検討例７−１と同様にして素子を作製した。
【０１８５】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表３に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１８６】
（検討例８−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。
【０１８７】
陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１０を２０ｎｍを形成した。
【０１８８】
その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により２０ｎｍ形成した。
【０１８９】
電子輸送層６０として発光層５０側から化合物６を２０ｎｍ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ形成し、その上の電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。
【０１９０】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表３に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１９１】
（検討例８−２）
上記検討例８−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０において３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０１９２】
さらに、３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：１５：３の重量比により１０ｎｍ形成した。このこと以外は上記検討例８−１と同様にして素子を作製した。
【０１９３】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表３に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０１９４】
上記化合物１および１０に代表されるような単一酸化電位しか有さないようなスターバースト骨格を有するホール輸送性材料は、ホール移動度が比較的高い。
【０１９５】
このため、ホール輸送層４０から発光層５０においてのホール移動度の変化は極めて大きく、この部分でホールは急減速される。その際、高いエネルギーを有するホールが発光層内の電子輸送性材料にも移動してしまうと考えられる。
【０１９６】
このため、ホール輸送性材料の混合比率を段階的にし、急激なホール移動度の変化を抑制することによって、発光層内の電子輸送性材料にホールが移動する確率が低減し、輝度寿命が向上したと考えられる。
【０１９７】
（検討例９−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。
【０１９８】
陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１を２０ｎｍを形成した。
【０１９９】
その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６（と発光添加材料である化合物９とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。さらに、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０２００】
電子輸送層６０として発光層５０側から化合物６を２０ｎｍ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ形成し、その上の電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。この素子は化合物８による青色発光と化合物９による黄色発光の混色による白色発光を示した。
【０２０１】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表４に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０２０２】
（検討例９−２）
上記検討例９−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０において３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物９とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０２０３】
さらに、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：１５：３の重量比により１０ｎｍ形成した。このこと以外は上記検討例７−１と同様にして素子を作製した。この素子は化合物８による青色発光と化合物９による黄色発光の混色による白色発光を示した。
【０２０４】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表４に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０２０５】
（検討例１０−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。
【０２０６】
陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１０を２０ｎｍを形成した。
【０２０７】
その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物９とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。さらに、３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０２０８】
電子輸送層６０として発光層５０側から化合物６を２０ｎｍ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ形成し、その上の電子輸送層６１としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウムを１０ｎｍ、電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。この素子は化合物８による青色発光と化合物９による黄色発光の混色による白色発光を示した。
【０２０９】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表４に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０２１０】
（検討例１０−２）
上記検討例１０−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０において３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物９とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した。
【０２１１】
さらに、３級アミン化合物である化合物１０と電子輸送性材料である化合物６と発光添加材料である化合物８とを、それぞれ６０：１５：３の重量比により１０ｎｍ形成した。このこと以外は上記検討例１０−１と同様にして素子を作製した。この素子は化合物８による青色発光と化合物９による黄色発光の混色による白色発光を示した。
【０２１２】
この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ2、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は上記表４に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。
【０２１３】
これら検討例９−１、９−２、１０−１、１０−２により、異なる発光色を有する発光層が積層された構造においても、同様の効果が発現することを確認できた。
【０２１４】
また、検討例９−２および１０−２では検討例７−２および８−２に比べて輝度寿命が向上している。このことは、検討例９−２および１０−２の発光層５０において、添加される発光添加色素が異なる複数の層が積層された構造であり、さらに化合物８による青色発光層を陰極８０側に配置し、青色発光よりも長波長発光を有する化合物９による発光層を陽極２０側に配置したことによる輝度寿命向上効果を実証している。
【図面の簡単な説明】
【０２１５】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図である。
【図２】サイクリックボルタンメトリー法による酸化電位の測定の一例として化合物１の測定結果を示す図である。
【図３】サイクリックボルタンメトリー法による酸化電位の測定の一例として化合物３の測定結果を示す図である。
【図４】化合物４を使用した検討例４−１の素子について１００℃で５００時間保存した後の断面形状を走査電子顕微鏡を用いて観察した写真に基づいて模式的に表した図である。
【図５】ホール輸送性材料と電子輸送性材料との間のホールの輸送について模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０２１６】
２０…陽極、５０…発光層、８０…陰極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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