(57)【要約】    【課題】  発光層における電子と正孔のバランスを改善することにより、駆動電圧を低下させ、発光効率を向上させることができる有機エレクトロルミネッセンス素子を得る。    【解決手段】  正孔注入電極と電極注入電極の間に発光層が配置されており、正孔注入電極と発光層の間に正孔注入層が設けられ、電子注入電極と発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、正孔注入層と発光層の間にフルオロカーボン層が設けられており、電子輸送層はフェナントロリン化合物から形成されていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、前記正孔注入電極と前記発光層の間に正孔注入層が設けられ、前記電子注入電極と前記発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記正孔注入層と前記発光層の間にフルオロカーボン層が設けられており、前記電子輸送層がフェナントロリン化合物から形成されてい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。
【請求項２】
前記発光層が、ホスト材料とドーパント材料から形成されてい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】
前記電子輸送層と、前記電子輸送層に隣接する発光層のドーパント材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項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】
前記フルオロカーボン層と前記発光層の間に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料が、前記正孔輸送層の正孔輸送性材料と同じ化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記正孔輸送層の前記正孔輸送性材料がアリールアミン化合物であることを特徴とする請求項４または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】
前記正孔注入層が金属フタロシアニン化合物から形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光層が複数積層して設けられていることを特徴とする請求項１〜７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】
前記発光層として青色発光層とオレンジ色発光層が設けられた白色発光素子であることを特徴とする請求項１〜８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】
前記ドーパント材料として燐光発光材料が含まれていることを特徴とする請求項２〜９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。
【請求項１１】
正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、前記正孔注入電極と前記発光層の間に正孔注入層が設けられ、前記電子注入電極と前記発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記正孔注入層と前記発光層の間にフルオロカーボン層が設けられており、前記電子輸送層が第１の電子輸送性材料と第２の電子輸送性材料の混合物から形成されており、前記第１の電子輸送性材料がフェナントロリン化合物であり、前記第２の電子輸送性材料が前記第１の電子輸送性材料よりも最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの低い化合物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。
【請求項１２】
前記発光層が、ホスト材料とドーパント材料から形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記電子輸送層中に第１の電子輸送性材料が７０重量％以上含まれており、第２の電子輸送性材料が３０重量％以下含まれていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記フルオロカーボン層と前記発光層の間に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項１１〜１３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１５】
前記正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料が、前記正孔輸送層の正孔輸送性材料と同じ化合物であることを特徴とする請求項１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記正孔輸送層の正孔輸送性材料がアリールアミン化合物であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】
前記正孔注入層が金属フタロシアニン化合物から形成されていることを特徴とする請求項１１〜１６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１８】
前記発光層が複数積層して設けられていることを特徴とする請求項１１〜１７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１９】
前記発光層として青色発光層とオレンジ色発光層が設けられた白色発光素子であることを特徴とする請求項１１〜１８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２０】
前記ドーパント材料として燐光発光材料が含まれていることを特徴とする請求項１２〜１９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２１】
正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、前記正孔注入電極と前記発光層の間に正孔注入層が設けられ、前記電子注入電極と前記発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記正孔注入層がフルオロカーボン層から形成され、前記電子輸送層がフェナントロリン化合物またはフェナントロリン化合物とアルミニウム錯体の混合物から形成されてい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。
【請求項２２】
前記発光層が、ホスト材料とドーパント材料から形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２３】
前記発光層が、１層のみから構成されていることを特徴とする請求項２１または２２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２４】
前記発光層が、発光色の異なる２層あるいは３層から構成されていることを特徴とする請求項２１または２２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２５】
前記電子輸送層と、前記電子輸送層に隣接する発光層のホスト材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項２２〜２４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２６】
前記発光層のホスト材料が、アントラセン誘導体、アルミニウム錯体、ルブレン誘導体、またはアリールアミン誘導体から形成されていることを特徴とする請求項２２〜２５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２７】
前記電子輸送層と、前記電子輸送層に隣接する発光層のドーパント材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの差が０．２ｅＶ以下であることを特徴とする請求項２２〜２６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２８】
前記フルオロカーボン層と前記発光層の間に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項２１〜２７のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２９】
前記正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料が、前記正孔輸送層の正孔輸送材料と同じ化合物であることを特徴とする請求項２８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３０】
前記正孔輸送層の前記正孔輸送材料がアリールアミン誘導体であることを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３１】
前記発光層として青色発光層とオレンジ色発光層が設けられた白色素子であることを特徴とする請求項２４〜３０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３２】
前記ドーパント材料として燐光発光材料が含まれていることを特徴とする請求項２２〜３１のいずれか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ものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、ディスプレイや照明への応用の観点から活発に開発が行われている。有機ＥＬ素子の駆動原理は、以下のようなものである。すなわち、正孔注入電極及び電子注入電極からそれぞれ正孔と電子が注入され、これらが有機薄膜中を輸送され、発光層において再結合し励起状態が生じ、この励起状態から発光が得られる。
【０００３】
有機ＥＬ素子においては、上述のように有機薄膜中を正孔及び電子が輸送されるものであり、電子注入電極と発光層の間には、電子輸送性材料からなる電子輸送層が設けられる場合がある。電子輸送性材料の代表的な化合物として、Ａｌｑ（トリス−（８−キノリナト）アルミニウム（III））が知られており、有機ＥＬ素子の電子輸送層として広く用いられている（特許文献１及び２など）。
【０００４】
しかしながら、Ａｌｑを電子輸送層に用いた従来の有機ＥＬ素子においては、発光層において正孔が過剰となり、発光層における正孔と電子のバランスが悪く、発光効率を高めることができないという問題があった。また、正孔注入電極より正孔を注入する際にも、注入障壁が大きく、駆動電圧が高くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平８−１８５９８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６０５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、発光層における電子と正孔のバランスを改善することにより、駆動電圧を低減させ、発光効率を向上させることができる有機ＥＬ素子を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、発光層への電子注入量を制御して寿命特性を向上させた有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の局面は、正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、正孔注入電極と発光層の間に正孔注入層が設けられ、電子注入電極と発光層の間に電子輸送層が設けられている有機ＥＬ素子であり、正孔注入層と発光層の間にフルオロカーボン層が設けられており、電子輸送層がフェナントロリン化合物から形成されていることを特徴としている。
【０００８】
本発明の第１の局面によれば、電子輸送層がフェナントロリン化合物から形成されている。フェナントロリン化合物は、Ａｌｑよりも高い最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーレベルを有しているので、電子注入電極からの電子の注入障壁が小さくなり、発光層へより大量の電子を供給することができる。
【０００９】
また、フェナントロリン化合物は電子輸送性が良好であるので、その膜厚を厚くすることができ、電子輸送層の膜に欠陥が生じるのを防止することができる。
【００１０】
フェナントロリン化合物としては、以下の構造式を有する１，１０−フェナントロリンの誘導体が好ましく用いられる。
【００１１】
【化１】
2005310742.tif 000003
【００１２】
このようなものとして、具体的には、以下の構造を有するＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）が挙げられる。
【００１３】
【化２】
2005310742.tif 000004
【００１４】
また、本発明の第１の局面においては、正孔注入層と発光層の間にフルオロカーボン層が設けられている。フルオロカーボンは、ＣＦｘとして表すことができるものであり、ＣＨＦ3ガス等のプラズマ重合などにより、その薄膜を形成することができる。正孔注入層と発光層の間にフルオレンカーボン層を設けることにより、正孔の注入障壁を小さくすることができ、発光層へより多量の正孔を供給することができる。
【００１５】
従って、本発明の第１の局面によれば、発光層に電子及び正孔をバランス良く多量に供給することができる。このため、駆動電圧を低くすることができ、発光効率を高めることができる。
【００１６】
フルオロカーボン層の厚みは、５〜５０Å（０．５〜５ｎｍ）程度であることが好ましい。厚みがこの範囲から外れると、発光層に多量の正孔を供給するというフルオロカーボン層の作用効果が十分に得られない場合がある。
【００１７】
本発明の第１の局面における発光層は、ホスト材料とドーパント材料から形成されていることが好ましい。
【００１８】
本発明の第１の局面によれば、電子輸送層と、電子輸送層に隣接する発光層のドーパント材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの差を０．２ｅＶ以下にすることができ、発光層に多量の電子を供給することができる。
【００１９】
また、本発明の第１の局面においては、フルオロカーボン層と発光層の間に正孔輸送層が設けられていることが好ましい。また、正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料は、正孔輸送層の正孔輸送性材料と同じ化合物であることが好ましい。正孔輸送層の正孔輸送性材料を、隣接する発光層のホスト材料に用いることにより、発光層への正孔の注入障壁を小さくすることができ、より効率良く発光層に正孔を供給することができる。
【００２０】
本発明の第１の局面における、正孔輸送層の正孔輸送性材料としては、アリールアミン化合物が好ましく用いられ、ジアミン化合物が特に好ましく用いられる。
【００２１】
また、本発明の第１の局面における正孔注入層は、金属フタロシアニンから形成されていることが好ましい。金属フタロシアニンから形成された正孔注入層を設けることにより、長時間連続駆動した際に駆動電圧が上昇するのを抑制することができる。
【００２２】
本発明の第２の局面は、正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、正孔注入電極と発光層の間に正孔注入層が設けられ、電子注入電極と発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、正孔注入層と発光層の間にフルオロカーボン層が設けられており、電子輸送層が第１の電子輸送性材料と第２の電子輸送性材料の混合物から形成されており、第１の電子輸送性材料がフェナントロリン化合物であり、第２の電子輸送性材料が第１の電子輸送性材料よりも最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルの低い化合物であることを特徴としている。
【００２３】
本発明の第２の局面に従い、フェナントロリン化合物からなる第１の電子輸送材料と、第１の電子輸送性材料よりもＬＵＭＯのエネルギーレベルが低い化合物からなる第２の電子輸送材料の混合物から電子輸送層を形成することにより、発光層への電子注入量を制御することができ、寿命特性を向上させることができる。また、発光層への電子注入量を制御することで、発光層から正孔輸送層へ電子が通り抜けることが抑制されるので、正孔輸送材料の電子の注入による劣化を低減することができ、寿命特性を向上させることができる。
【００２４】
電子輸送層中における第２の電子輸送性材料の含有割合は４０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがさらに好ましい。従って、第１の輸送性材料の含有割合は６０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがさらに好ましい。第２の電子輸送性材料の含有割合が少なすぎると、寿命特性を向上させる効果が十分に得られない場合がある。第２の電子輸送性材料の含有割合が多すぎると、駆動電圧が高くなり、発光効率が低くなるおそれがある。
【００２５】
本発明の第２の局面において第１の電子輸送性材料として用いられるフェナントロリン化合物としては、上述の構造式を有する１，１０−フェナントロリンの誘導体が好ましく用いられる。
【００２６】
このようなものとして、具体的には、上述のＢＣＰが挙げられる。
【００２７】
また、本発明の第２の局面において用いられる第２の電子輸送性材料としては、第１の電子輸送性材料よりもＬＵＭＯエネルギーレベルが低く、かつ良好な電子輸送性を有するものであれば特に限定されるものではない。第１の電子輸送性材料としてＢＣＰを用いる場合、ＢＣＰのＬＵＭＯエネルギーレベルは約−２．７ｅＶであるので、ＬＵＭＯエネルギーレベルが約−３．０ｅＶであるＡｌｑを用いることができる。
【００２８】
また、本発明の第２の局面においては、正孔注入層と発光層の間にフルオロカーボン層が設けられている。フルオロカーボンは、ＣＦｘとして表すことができるものであり、ＣＨＦ3ガス等のプラズマ重合などにより、その薄膜を形成することができる。正孔注入層と発光層の間にフルオレンカーボン層を設けることにより、正孔の注入障壁を小さくすることができ、発光層へより多量の正孔を供給することができる。
【００２９】
フルオロカーボン層の厚みは、５〜５０Å（０．５〜５ｎｍ）程度であることが好ましい。厚みがこの範囲から外れると、発光層に多量の正孔を供給するというフルオロカーボン層の作用効果が十分に得られない場合がある。
【００３０】
本発明の第２の局面における発光層は、ホスト材料とドーパント材料から形成されていることが好ましい。
【００３１】
また、本発明の第２の局面においては、フルオロカーボン層と発光層の間に正孔輸送層が設けられていることが好ましい。また、正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料は、正孔輸送層の正孔輸送性材料と同じ化合物であることが好ましい。正孔輸送層の正孔輸送性材料を、隣接する発光層のホスト材料に用いることにより、発光層への正孔の注入障壁を小さくすることができ、より効率良く発光層に正孔を供給することができる。
【００３２】
本発明の第２の局面における、正孔輸送層の正孔輸送性材料としては、アリールアミン化合物が好ましく用いられ、ジアミン化合物が特に好ましく用いられる。
【００３３】
また、本発明の第２の局面における正孔注入層は、金属フタロシアニンから形成されていることが好ましい。金属フタロシアニンから形成された正孔注入層を設けることにより、長時間連続駆動した際に駆動電圧が上昇するのを抑制することができる。
【００３４】
本発明の第３の局面は、正孔注入電極と電子注入電極の間に発光層が配置されており、正孔注入電極と発光層の間に正孔注入層が設けられ、電子注入電極と発光層の間に電子輸送層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、正孔注入層がフルオロカーボン層から形成され、電子輸送層がフェナントロリン化合物またはフェナントロリン化合物とアルミニウム錯体の混合物から形成されていることを特徴としている。
【００３５】
本発明の第３の局面においては、フルオロカーボン層が正孔注入層として設けられている。このフルオロカーボン層は本発明の第１の局面におけるフルオロカーボン層と同様にして形成することができる。また、本発明の第３の局面においては、電子輸送層がフェナントロリン化合物またはフェナントロリン化合物とアルミニウム錯体の混合物から形成されている。フェナントロリン化合物は、本発明の第１の局面におけるフェナントロリン化合物を用いることができる。また、アルミニウム錯体としては、Ａｌｑ、ＢＡｌｑなどが挙げられる。アルミニウム錯体の含有割合は、４０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがさらに好ましい。従って、フェナントロリン化合物は、６０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがさらに好ましい。アルミニウム錯体との混合物とすることにより、寿命特性を向上させることできる。従って、アルミニウム錯体の含有割合が少なすぎると、寿命特性を向上させる効果が十分に得られない場合がある。また、アルミニウム錯体の含有割合が多すぎると、駆動電圧が高くなり、発光効率が低くなるおそれがある。
【００３６】
本発明の第３の局面において、電子輸送層と、電子輸送層に隣接する発光層とホスト材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベル差は０．２ｅＶ以下であることが好ましい。これにより、電子輸送材料から発光層ホスト材料への電子注入が容易となり、大量の電子を発光層へ送り込むことができる。
【００３７】
また、電子輸送層と、電子輸送層に隣接する発光層のドーパント材料の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベル差は０．２ｅＶ以下であることが好ましい。これにより、発光層に多量の電子を供給することができる。
【００３８】
本発明の第３の局面において、フルオロカーボン層と発光層の間には、正孔輸送層が設けられていることが好ましい。正孔輸送層の正孔輸送材料としては、アリールアミン誘導体が好ましく用いられ、ジアミン化合物が特に好ましく用いられる。
【００３９】
正孔輸送層に隣接する発光層のホスト材料は、正孔輸送層の正孔輸送材料と同じ化合物であることが好ましい。正孔輸送層の正孔輸送材料として、隣接する発光層のホスト材料と同じ化合物を用いることにより、発光層への正孔の注入障壁を小さくすることができ、より効率良く発光層に正孔を供給することができる。
【００４０】
以下、本発明の第１の局面〜第３の局面に共通する事項については、単に「本発明」として説明する。
【００４１】
本発明においては、発光層が複数積層して設けられていることが好ましい。例えば、青色発光層とオレンジ色発光層を設けることにより、白色発光素子として構成されていてもよい。この場合、フルオロカーボン層及び電子輸送層の厚みを調整して、青色発光層とオレンジ色発光層の間で発光領域を移動させ、青色発光層からの発光を強くしたり、オレンジ色発光層からの発光を強くしたりすることが可能となる。従って、発光の色調の調整が可能となる。
【００４２】
本発明における発光層は、上述のようにホスト材料とドーパント材料から形成されていることが好ましい。必要に応じてキャリア輸送性の第２のドーパント材料が含有されていてもよい。発光ドーパント材料としては、一重項発光材料であってもよいし、三重項発光材料（燐光発光材料）であってもよい。
【００４３】
発光層のホスト材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムなどの金属キレート化オキシノイド化合物、ジアリールブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ＣＢＰ等、トリアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、アントラセンやピレン、ペリレンなどの縮合環誘導体、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、ピリミジン、チオフェン、チオキサンテンなどの複素環誘導体、ベンゾキノリノール金属錯体、ビピリジン金属錯体、ローダミン金属錯体、アゾメチン金属錯体、ジスチリルベンゼン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、フタルイミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導体、イミダゾール誘導体やオキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体などのアゾール誘導体及びその金属錯体、ベンズオキサゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾールなどのベンズアゾール誘導体及びその金属錯体、トリフェニルアミン誘導体やカルバゾール誘導体などのアミン誘導体、メロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体などの燐光材料、ポリマー系では、メポリフェニレンピニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ホリチオファン誘導体などが挙げられる。
【００４４】
発光層のホスト材料としては、特にアントラセン誘導体、アルミニウム錯体、ルブレン誘導体、及びアリールアミン誘導体が好ましく用いられる。
【００４５】
本発明における発光層のドーパント材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、アントラセン、ペリレンなどの縮合多環芳香族炭化水素、７−ジメチルアミノ−４−メチルクマリンなどのクマリン誘導体、ビス（ジイソプロピルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやペンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とするＥｕ錯体などの希土類錯体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、マグネシウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニンなどの金属フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ローダミン誘導体、デアザフラピン誘導体、クマリン誘導体、オキサジン化合物、チオキサンテン誘導体、シアニン色素誘導体、フルオレセイン誘導体、アクリジン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピロール誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、ジアザフラビン誘導体、ピロメテン誘導体及びその金属錯体、フェノキサジン誘導体、フェノキサゾン誘導体、チアジアゾロピレン誘導体、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体、トリス（２−フェニルピリジル）イリジウム錯体、トリス〔２−（２−チオフェニル）ピリジル〕イリジウム錯体、トリス〔２−（２−ベンゾチオフェニル）ピリジル〕インジウム錯体、トリス（２−フェニルベンゾチアゾール）イリジウム錯体、トリス（２−フェニルベンゾオキサゾール）イリジウム錯体、トリスベンゾキノリンイリジウム錯体、ビス（２−フェニルピリジル）（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス〔２−（２−チオフェニル）ピリジル〕イリジウム錯体、ビス〔２−（２−ベンゾチオフェニル）ピリジル〕（アセチルアセトナート）イリジウム錯体、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）（アセチルアセトナート）イリジウム錯体などが挙げられる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の第１の局面及び第３の局面によれば、発光層における電子と正孔のバランスを改善することにより、発光効率を向上させることができる。
【００４７】
本発明の第２の局面によれば、電子輸送層に第１の電子輸送性材料としてフェナントロリン化合物を用いている。このため、駆動電圧を低減させ、発光効率を向上させることができる。また、相対的にＬＵＭＯエネルギーレベルの低い第２の電子輸送性材料を電子輸送層に混合または積層して用いているため、フェナントロリン化合物を単独で電子輸送層に用いた場合に比べ、寿命特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
以下、本発明の第１の局面及び第３の局面に従う実施例について説明する。
【００５０】
（実施例１〜３並びに比較例１−１〜１−４及び２）
正孔注入電極としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が形成されたガラス基板の上に、表１に示す、正孔注入層、フルオロカーボン層、正孔輸送層、発光層１（オレンジ色発光層）、発光層２（青色発光層）、電子輸送層、及び電子注入電極（ＬｉＦ／Ａｌ）を形成した。表１において、（  ）内の数字は、各層の厚み（ｎｍ）を示している。フルオロカーボン層は、ＣＨＦ3ガスのプラズマ重合により形成した。フルオロカーボン層以外の各
層は蒸着法により形成した。
【００５１】
作製した各有機ＥＬ素子について、色度、電力効率、輝度効率、及び外部量子効率を測定し、測定結果を表１に示した。表１に示す各有機ＥＬ素子は、オレンジ色発光層と青色発光層を有する白色発光素子である。
【００５２】
【表１】
2005310742.tif 000005
【００５３】
（実施例４〜７及び比較例３〜６）
上記実施例と同様にして、ＩＴＯ膜が形成されたガラス基板の上に、表２に示す各層を形成し、有機ＥＬ素子を作製した。各素子について、色度、電力効率、輝度効率、及び外部量子効率を測定し、測定結果を表２に示した。
【００５４】
【表２】
2005310742.tif 000006
【００５５】
上記各実施例及び各比較例において用いた薄膜形成材料について以下説明する。
【００５６】
Ａｌｑは、トリス−（８−キノリラト）アルミニウム（III）であり、以下の構造を有
している。
【００５７】
【化３】
2005310742.tif 000007
【００５８】
ＮＰＢは、Ｎ，Ｎ′−ジ（ナフタセン−１−イル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンであり、以下の構造を有している。
【００５９】
【化４】
2005310742.tif 000008
【００６０】
ＤＢｚＲは、５，１２−ビス｛４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル｝−６，１１−ジフェニルナフタセンであり、以下の構造を有している。
【００６１】
【化５】
2005310742.tif 000009
【００６２】
ｔＢｕＤＰＮは、５，１２−ビス（４−ターシャリー−ブチルフェニル）ナフタセンであり、以下の構造を有している。
【００６３】
【化６】
2005310742.tif 000010
【００６４】
ＣＢＰは、４，４′−Ｎ，Ｎ′−ジカルバゾール−ビフェニルであり、以下の構造を有している。
【００６５】
【化７】
2005310742.tif 000011
【００６６】
Ｉｒ（ｐｈｑ）3は、トリス（２−フェニルキノリン）イリジウム（III）であり、以下の構造を有している。
【００６７】
【化８】
2005310742.tif 000012
【００６８】
ＴＢＡＤＮは、２−ターシャリー−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【００６９】
【化９】
2005310742.tif 000013
【００７０】
ＴＢＰは、２，５，８，１１−テトラ−ターシャリー−ブチルペリレンであり、以下の構造を有している。
【００７１】
【化１０】
2005310742.tif 000014
【００７２】
ＤＣＪＴＢは、（４−ジシアノメチレン）−２−ターシャリー−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユーロリジル（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｊｕｌｏｌｉｄｙｌ）−９−エニル）−４Ｈ−ピランであり、以下の構造を有している。
【００７３】
【化１１】
2005310742.tif 000015
【００７４】
なお、上記においてアルミニウム錯体の例として挙げたＢＡｌｑは、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラトアルミニウム（III）であり、以下の構造を有している。
【００７５】
【化１２】
2005310742.tif 000016
【００７６】
表１及び表２に示す結果から明らかなように、本発明に従う実施例の有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子に比べ、電力効率、輝度効率、及び外部量子効率が高くなっており、発光効率が向上している。実施例３は、本発明の第３の局面に従う実施例である。その他の実施例は、本発明の第１の局面に従う実施例である。
【００７７】
図１は、実施例１及び比較例１−１の駆動電圧と輝度との関係を示す図である。図１から明らかなように、本発明の第１の局面に従う実施例１の有機ＥＬ素子においては、低い駆動電圧で高い輝度が得られている。
【００７８】
図３は、本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子の各層におけるＬＵＭＯエネルギーレベル及びＨＯＭＯエネルギーレベルを模式的に示す図である。図４は、比較例の有機ＥＬ素子の各層におけるＬＵＭＯエネルギーレベル及びＨＯＭＯエネルギーレベルを模式的に示す図である。図３及び図４から明らかなように、本発明の第１の局面に従い、電子輸送層の材料としてＢＣＰを用いることにより、隣接する発光層のＬＵＭＯエネルギーレベルとの差が０．１ｅＶとなっている。このため、電子輸送層にＡｌｑを用いる従来の場合に比べ、発光層に多量の電子を供給することが可能になり、駆動電圧を低下させることができ、発光効率を向上させることができる。
【００７９】
また、図３に示すオレンジ発光層と青色発光層の２つの発光層を有する有機ＥＬ素子においては、電子輸送層の材料をＡｌｑからＢＣＰに変えることにより、正孔と電子が再結合する発光領域をオレンジ発光層側に押し込むことができる。この結果、オレンジ色の発光を強めることができ、発光の色調を制御することが可能となる。
【００８０】
図２は、実施例１と実施例３における駆動時間と駆動電圧との関係を示す図である。実施例３は、ＣｕＰＣ（銅フタロシアニン）からなる正孔注入層が設けられておらず、正孔注入電極の上に直接フルオロカーボン層が設けられている。図２に示す結果から明らかなように、ＣｕＰＣからなる正孔注入層を設けていない実施例３においては、駆動時間が長くなるとともに、駆動電圧が上昇している。これに対し、ＣｕＰＣからなる正孔注入層が設けられた実施例１においては、このような駆動電圧の上昇が抑制されている。
【００８１】
以下、本発明の第２の局面に従う実施例について説明する。
【００８２】
（実施例８〜９）
正孔注入電極としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜が形成されたガラス基板の上に、表３に示す、正孔注入層、フルオロカーボン層、正孔輸送層、発光層１（オレンジ色発光層）、発光層２（青色発光層）、電子輸送層、及び電子注入電極（ＬｉＦ／Ａｌ）を形成した。表３において、（  ）内の数字は、各層の厚み（ｎｍ）を示している。フルオロカーボン層は、ＣＨＦ3ガスのプラズマ重合により形成した。フルオロカーボン層以外の各
層は蒸着法により形成した。表３において、ＬｉＦ及びＡｌの数値は層の厚みを示している。また、発光層及び電子輸送層における％は重量％である。
【００８３】
作製した各有機ＥＬ素子について、色度、電力効率、輝度効率、外部量子効率、及び輝度半減時間を測定し、測定結果を表３に示した。表３に示す各有機ＥＬ素子は、オレンジ色発光層と青色発光層を有する白色発光素子である。なお、表３には、実施例１及び２並びに比較例１−２を併せて示している。
【００８４】
【表３】
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【００８５】
（実施例１０〜１３）
上記実施例と同様にして、ＩＴＯ膜が形成されたガラス基板の上に、表４に示す各層を形成し、有機ＥＬ素子を作製した。各素子について、色度、電力効率、輝度効率、外部量子効率、及び輝度半減時間を測定し、測定結果を表４に示した。なお、表４には、実施例４〜７を併せて示している。
【００８６】
【表４】
2005310742.tif 000018
【００８７】
表３及び表４に示す結果から明らかなように、本発明の第２の局面に従う実施例８〜１３の有機ＥＬ素子は、電子輸送層にＢＣＰを単独で用いた実施例１〜２及び４〜７の有機ＥＬ素子に比べ、輝度半減時間が長くなっており、寿命特性が改善されていることがわかる。
【００８８】
図５は、実施例８と実施例１の有機ＥＬ素子の駆動時間と輝度との関係を示す図である。図５からも明らかなように、本発明に従う実施例８は、実施例１に比べ、長時間駆動させても高い輝度が得られており、寿命特性に優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子における駆動電圧と輝度との関係を示す図。
【図２】本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子の駆動時間と駆動電圧との関係を示す図。
【図３】本発明の第１の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子の各層におけるＬＵＭＯエネルギーレベル及びＨＯＭＯエネルギーレベルを示す図。
【図４】比較例の有機ＥＬ素子の各層におけるＬＵＭＯエネルギーレベル及びＨＯＭＯエネルギーレベルを示す図。
【図５】本発明の第１の局面及び第２の局面に従う実施例の有機ＥＬ素子の駆動時間と輝度との関係を示す図。
【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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