(57)【要約】本発明の有機ＥＬ素子が備える電子輸送層は、第一の有機化合物及び第二の有機化合物を少なくとも含有する。第一の有機化合物は、第二の有機化合物の電子移動度よりも高い電子移動度を有し、第二の有機化合物は、第一の有機化合物のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する。そのため、本発明の有機ＥＬ素子は、長い寿命及び高い発光効率を有する。第一の有機化合物は好ましくはシロール誘導体であり、第二の有機化合物は好ましくはキノリノラト系金属錯体である。
2004052057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、その一対の電極の間に設けられた電子輸送層を含む複数の有機化合物含有層とを備えた有機電界発光素子であって、
電子輸送層は、第一の有機化合物及び第二の有機化合物を少なくとも含有し、
第一の有機化合物は、第二の有機化合物の電子移動度よりも高い電子移動度を有し、
第二の有機化合物は、第一の有機化合物のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する
ことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
一対の電極と、その一対の電極の間に設けられた電子輸送層を含む複数の有機化合物含有層とを備えた有機電界発光素子であって、
電子輸送層は、第一の有機化合物及び第二の有機化合物を少なくとも含有し、
第一の有機化合物は、第二の有機化合物の電子移動度よりも高い電子移動度を有し、
電子輸送層が第一の有機化合物のみから形成される有機電界発光素子を第一の有機電界発光素子とし、電子輸送層が第二の有機化合物のみから形成される有機電界発光素子を第二の有機電界発光素子とした場合、第二の有機電界発光素子の初期輝度半減期が第一の有機電界発光素子の初期輝度半減期よりも長くなるように第一及び第二の有機化合物が選択されている
ことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
請求の範囲第１項又は第２項に記載の有機電界発光素子において、第一の有機化合物がシロール誘導体であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項４】
請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、第一の有機化合物が４００以上の分子量を有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項５】
請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、第二の有機化合物が金属錯体であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の有機電界発光素子において、前記金属錯体がキノリノラト系金属錯体であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項７】
請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、電子輸送層に占める第一の有機化合物の重量割合が１％以上かつ５０％以下であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項８】
請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、第一及び第二の有機化合物が電子輸送層中に混在していることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項９】
請求の範囲第８項に記載の有機電界発光素子において、第一及び第二の有機化合物が共蒸着されることによって電子輸送層が形成されていることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１０】
請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、第一の有機化合物からなる第一の層及び第二の有機化合物からなる第二の層を電子輸送層が含むことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１１】
請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、電子輸送層が５〜１００ｎｍの厚みを有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項１２】
請求の範囲第１項〜第１１項のいずれか一項に記載の有機電界発光素子において、一対の電極の間には有機化合物含有層としてホール注入層、ホール輸送層及び発光層がさらに設けられていることを特徴とする有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）に関する。
【背景技術】  有機ＥＬ素子は、次世代ディスプレイ用の素子として注目されている。一般的な有機ＥＬ素子では、ガラス基板の上にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電材料からなる陽極が設けられ、その陽極の上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極が順番に設けられている。陽極と陰極との間に直流電圧が印加されると、陽極からホール注入層へはホールが注入され、陰極から電子輸送層へは電子が注入される。注入されたホールはホール輸送層を介して発光層まで輸送され、注入された電子もまた発光層まで輸送される。そして、発光層においてホールと電子とが再結合し、その結果光が発せられる。
近年、有機ＥＬ素子は長寿命であることを望まれている。有機ＥＬ素子の寿命を示す指標として初期輝度半減期が知られている。初期輝度半減期とは、有機ＥＬ素子の輝度が初期輝度の半分にまで低下するのに要する時間であり、この半減期が長いほど有機ＥＬ素子の寿命は長いとみなされる。
初期輝度半減期を短くする主な原因としては、例えば、電流注入によって発生する熱あるいは経時変化による有機ＥＬ素子中の有機化合物の結晶化、有機化合物の酸化分解及び還元分解のような電気化学的な分解、有機化合物の化学的な分解、有機化合物の凝集、隣接する層同士の間の剥離、隣接する層同士の間での錯体形成が挙げられる。
一方、キノリノラト系金属錯体、とりわけＡｌｑ３と略されるトリス−（８−キノリノラト）アルミニウム、あるいはＢＡｌｑと略されるビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｐ−フェニルフェノラト）アルミニウムからなる電子輸送層を備えた有機ＥＬ素子は、比較的長い初期輝度半減期を有することが知られている。しかしその反面、Ａｌｑ３又はＢＡｌｑからなる電子輸送層の電子移動度はあまり高くない。そのため、Ａｌｑ３又はＢＡｌｑからなる電子輸送層を備えた有機ＥＬ素子の発光効率はあまり高くない。
なお、電子輸送層を形成するその他の材料としては、特開平０９−８７６１６号公報、特開平０９−１９４４８７号公報及び特開２００２−１００４７９号公報に開示されるものが知られている。
【発明の開示】
本発明の目的は、長寿命で尚かつ発光効率の高い有機ＥＬ素子を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様では、以下の有機ＥＬ素子が提供される。その有機ＥＬ素子は、一対の電極と、その一対の電極の間に設けられた電子輸送層を含む複数の有機化合物含有層とを備える。電子輸送層は、第一の有機化合物及び第二の有機化合物を少なくとも含有する。第一の有機化合物は、第二の有機化合物の電子移動度よりも高い電子移動度を有する。第二の有機化合物は、第一の有機化合物のガラス転移温度よりも高いガラス転移温度を有する。
本発明の別の態様では、以下の有機ＥＬ素子が提供される。その有機ＥＬ素子は、一対の電極と、その一対の電極の間に設けられた電子輸送層を含む複数の有機化合物含有層とを備える。電子輸送層は、第一の有機化合物及び第二の有機化合物を少なくとも含有する。第一の有機化合物は、第二の有機化合物の電子移動度よりも高い電子移動度を有する。電子輸送層が第一の有機化合物のみから形成される有機ＥＬ素子を第一の有機ＥＬ素子とし、電子輸送層が第二の有機化合物のみから形成される有機ＥＬ素子を第二の有機ＥＬ素子とした場合、第二の有機ＥＬ素子の初期輝度半減期が第一の有機ＥＬ素子の初期輝度半減期よりも長くなるように第一及び第二の有機化合物は選択されている。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、基板１と、基板１の上に設けられた陽極２と、陽極２の上に設けられた有機層８と、有機層８の上に設けられた陰極７とを備える。有機層８は、有機化合物含有層としての、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５及び電子輸送層６を含む。これらの層３〜６は、陽極２と対向する有機層８の側面から陰極７と対向する有機層８の側面に向かって順番に並んでいる。
ホール注入層３及びホール輸送層４は必ずしも必要でなく省かれてもよい。ただし、有機層８がホール注入層３及びホール輸送層４を含むことによって、有機ＥＬ素子１０の発光効率は向上し、有機ＥＬ素子１０の初期輝度半減期は延長する。
基板１は、有機ＥＬ素子１０において支持体として機能する。基板１は、ガラス板、プラスチックシート、プラスチックフィルム、金属板又は金属箔であってもよいし、あるいはシリコン等のセラミックから形成されてもよい。防湿性、耐衝撃性、耐熱性及び表面平滑性に優れることから、基板１はポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート又はポリメタクリレートから形成されることが好ましい。防湿性を向上させるべく、基板１の表面にはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜又はシリコン酸化窒化膜が設けられてもよい。ただし、発光層５から発せられる光（可視光）が基板１を通じて有機ＥＬ素子１０から出射される場合には、基板１は可視光を透過可能である必要がある。
陽極２は、ホール注入層３にホールを注入する役割を有する。陽極２を形成する材料は、金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物のいずれであってもよいが、低い電気抵抗及び大きい仕事関数を有することが望ましい。陽極２を形成する好ましい材料の例としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化亜鉛と酸化インジウムとの混合物、窒化チタン等の金属酸化物及び金属窒化物；金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ等の金属；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン等の導電性高分子が挙げられる。陽極２は、単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。陽極２の厚みは、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍである。陽極２は、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、スピンコート法などの公知の方法によって形成される。発光層５から発せられる光（可視光）が陽極２を通じて有機ＥＬ素子１０から出射される場合には、陽極２は可視光を透過可能である必要がある。可視光に対する陽極２の透過率は好ましくは１０％以上である。
ホール注入層３は、陽極２から注入されるホールをホール輸送層４へ注入する役割と、陽極２と有機層８とを密着させる役割とを有する。ホール注入層３を形成する材料は、陽極２との高い密着性、低いイオン化ポテンシャル、及び高いガラス転移温度を有することが望ましい。ホール注入層３を形成する材料の例としては、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、スターバーストアミン誘導体、ポリアニリン、及びポリチオフェンが挙げられる。好ましいフタロシアニン誘導体は銅フタロシアニン及び無金属フタロシアニンであり、好ましいスターバーストアミン誘導体は４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニル−アミン）トリフェニルアミンである。ホール注入層３は、単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。ホール注入層３の厚みは、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍである。ホール注入層３は、真空蒸着法、スピンコート法、ディップ法などの公知の方法によって形成される。
ホール輸送層４は、注入されたホールを発光層５へ輸送する役割を有する。ホール輸送層４を形成する材料は、ホール注入層３又は陽極２からホール注入されやすい性質を有すること、及び注入されたホールを発光層５へ効率よく輸送する能力を有することが望ましい。ホール輸送層４を形成する材料の例としては、トリアリールアミン誘導体、トリフェニルアミン構造を主鎖並びに／若しくは側鎖とする繰り返し構造を持つ化合物、トリフェニルメタン誘導体、ヒドラゾン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリフェニルメタン誘導体、フルオレニルジフェニルアミン誘導体、ベンジジン誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、スチリルアミン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、カルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、及びスピロ化合物のほか、ホール注入層３を形成する材料として先に例示した材料が挙げられる。好ましいトリアリールアミン誘導体はトリフェニルアミン及びトリフェニルアミンの２量体、３量体、４量体及び５量体であり、好ましいベンジジン誘導体は、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンであり、好ましいカルバゾール誘導体は４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル及びポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）である。ホール輸送層４は単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。ホール輸送層４の厚みは、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜５０ｎｍである。ホール輸送層４は、真空蒸着法、スピンコート法、ディップ法などの公知の方法によって形成される。
発光層５は、陽極２から注入及び輸送されたホールと陰極７から注入及び輸送された電子とが発光層５にて再結合することに基づいて光（可視光）を発する。ホールと電子とが再結合すると励起子が生成し、その励起子が基底状態に戻るときに光が発せられる。発光層５を形成する材料は、高い蛍光量子効率、ホールと電子を効率よく輸送する能力、及び高いガラス転移温度を有することが望ましい。発光層５を形成する材料の例としては、ジスチリルアリレーン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアミン誘導体、キノリノラト系金属錯体、トリアリールアミン誘導体、アゾメチン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、シロール誘導体（シラシクロペンタジエン誘導体）、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ジカルバゾール誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、クマリン誘導体、ピレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ベンゾピラン誘導体、ユーロピウム錯体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、及びベンゾチアゾール誘導体が挙げられる。好ましいキノリノラト系金属錯体はＡｌｑ３及びＢＡｌｑであり、好ましいトリアリールアミン誘導体はトリフェニルアミンの４量体であり、好ましいジスチリルアリレーン誘導体は４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）である。発光層５は、単一の層にて構成されてもよいし、複数の層にて構成されてもよい。発光層５はまた、単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。有機ＥＬ素子１０の発光効率の向上及び初期輝度半減期の延長を目的に、発光層５は、ホスト化合物と、そのホスト化合物にドープされたゲスト化合物とから構成されてもよい。ドープされるゲスト化合物の濃度は、発光層５の全体にわたって均−であってもよいし、不均一であってもよい。発光層５の厚みは好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍであり、より好ましくは１０〜５０ｎｍである。発光層５は真空蒸着法などの公知の方法によって形成される。
電子輸送層６は、陰極７から注入される電子を発光層５へ輸送する役割と、発光層５で生成する励起子が拡散して陰極７にて消光するのを防ぐ役割とを有する。電子輸送層６は、二種類の有機化合物すなわち第一及び第二の有機化合物から形成されるか、あるいはそれら二種類の有機化合物を主成分として含有している。第一及び第二の有機化合物は、陰極７から電子注入されやすい性質を有すること、及び注入された電子を効率よく輸送する能力を有することが望ましい。第一及び第二の有機化合物は、以下の要件１〜３のうち要件１を含む少なくとも二つの要件を満たす。
要件１：有機ＥＬ素子１０の実際の使用時に印加される電界の強度の範囲内において、第一の有機化合物の電子移動度は第二の有機化合物の電子移動度よりも高い。
要件２：第二の有機化合物のガラス転移温度は第一の有機化合物のガラス転移温度よりも高い。
要件３：電子輸送層６が第一の有機化合物のみで形成される有機ＥＬ素子１０を第一の有機ＥＬ素子とし、電子輸送層６が第二の有機化合物のみで形成される有機ＥＬ素子１０を第二の有機ＥＬ素子とした場合、第二の有機ＥＬ素子の初期輝度半減期は第一の有機ＥＬ素子の初期輝度半減期よりも長い。
第一の有機化合物はシロール誘導体であることが好ましい。好ましいシロール誘導体は特開平０９−８７６１６号公報及び特開平０９−１９４４８７号公報に記載のシロール誘導体であり、より好ましいシロール誘導体は２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール及び２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールである。
第二の有機化合物は、金属錯体；バソクプロイン及びバソフェナントロリン等のフェナントロリン誘導体；あるいは３−（４−ビフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール等のトリアゾール誘導体であることが好ましい。好ましい金属錯体は、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ、トリス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、モノ（４−メチル−８−キノリノラト）ビス（８−キノリノラト）アルミニウム、モノ（４−エチル−８−キノリノラト）モノ（４−メチル−８−キノリノラト）モノ（８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（４−メトキシ−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−ブロモ−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−シアノ−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−スルホニル−８−キノリノラト）アルミニウム、トリス（５−プロピル−８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（ベンゾ［ｆ］−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラト）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラト）ベリリウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（１０−ベンゾ［ｈ］キノリノラト）マグネシウム、トリス（８−キノリノラト）インジウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（トリフェニルシラノラト）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ジフェニルメチルシラノラト）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシラノラト）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（トリス−（４，４−ビフェニル）シラノラト）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナフトラト）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）ガリウム、及びビス（８−キノリノラト）銅等のキノリノラト系金属錯体である。
電子輸送層６が第一及び第二の有機化合物以外の第三の有機化合物を含有する場合には、その第三の有機化合物もまた上記の要件１〜３のうち要件１を含む少なくとも二つの要件を満たすことが好ましい。第三の有機化合物の例としては、シロール誘導体、キノリノラト系金属錯体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ピロール誘導体、ベンゾピロール誘導体、ピラゾール誘導体、チアゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオナフテン誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、及びスピロ化合物が挙げられる。キノリノラト系金属錯体は、配位子として８−キノリノラト、２−メチル−８−キノリノラト、４−メチル−８−キノリノラト、５−メチル−８−キノリノラト、３，４−ジメチル−８−キノリノラト、４−エチル−８−キノリノラト、４，５−ジメチル−８−キノリノラト、４，６−ジメチル−８−キノリノラト、４−メトキシ−８−キノリノラト、１０−ベンゾ［ｈ］キノリノラト、ベンゾ［ｆ］−８−キノリノラト、８−キノリノラトの２量体、又は７−プロピル−８−キノリノラトを持ち、尚かつ中心金属としてアルミニウム、ベリリウム、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、インジウム、銅、カルシウム、錫、又は鉛を持つことが好ましい。
電子輸送層６に占める第一の有機化合物の重量割合は、好ましくは１％以上かつ５０％以下である。第一の有機化合物は、４００以上の分子量を有することが好ましい。第一の有機化合物の重量割合が１％以上かつ５０％以下である場合、並びに第一の有機化合物が４００以上の分子量を有する場合には、有機ＥＬ素子１０の初期輝度半減期が延長し尚かつ発光効率が向上する。
電子輸送層６は、第一の有機化合物と第二の有機化合物とが共蒸着されることによって形成されてもよいし、あるいは第一の有機化合物からなる第一の層と第二の有機化合物からなる第二の層とが積層されることによって形成されてもよい。電子輸送層６が共蒸着により形成される場合、電子輸送層６中の第一及び第二の有機化合物の各濃度は電子輸送層６の厚み方向において均一であってもよいし、不均一であってもよい。電子輸送層６が積層により形成される場合、第一の層の上に第二の層が設けられてもよいし、あるいは第二の層の上に第一の層が設けられてもよい。
電子輸送層６の厚みは、好ましくは５〜１００ｎｍであり、より好ましくは５〜５０ｎｍである。電子輸送層６は、真空蒸着法などの公知の方法によって形成される。電子輸送層６は、発光機能等の電子輸送機能以外の機能を有してもよい。
陰極７は電子輸送層６に電子を注入する役割を有する。陰極７を形成する材料は金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物のいずれであってもよい。陰極７を形成する材料は、低い電気抵抗及び小さい仕事関数を有することが望ましい。陰極７を形成する好ましい材料の例としては、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、カルシウム、スズ等の金属；アルミニウム−カルシウム合金及びアルミニウム−リチウム合金をはじめとするアルミニウム合金、マグネシウム−銀合金及びマグネシウム−インジウム合金をはじめとするマグネシウム合金等の合金；及び陽極２を形成する材料として先に例示した材料が挙げられる。陰極７は単一種類の材料からなるものであってもよいし、複数種類の材料からなるものであってもよい。陰極７の厚さは、好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。陰極７は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、電子ビーム蒸着法などの公知の方法によって形成される。発光層５から発せられる光（可視光）が陰極７を通じて有機ＥＬ素子１０から出射される場合には、陰極７は可視光を透過可能である必要がある。可視光に対する陰極７の透過率は好ましくは１０％以上である。
陰極７から電子輸送層６への電子注入特性を向上させるべく、あるいは陰極７と電子輸送層６との密着性を向上させるべく、陰極７と電子輸送層６との間には陰極界面層が設けられてもよい。陰極界面層を形成する材料の例としては、フッ化リチウム、酸化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、塩化物及び硫化物が挙げられる。陰極界面層は、単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。陰極界面層の厚みは、好ましくは０．１ｎｍ〜１０ｎｍであり、より好ましくは０．３ｎｍ〜３ｎｍである。陰極界面層は、厚みが均一であってもよいし、不均一であってもよい。陰極界面層はまた、島状であってもよい。陰極界面層は真空蒸着法などの公知の方法によって形成される。
陰極界面層は、電子輸送層６を形成する材料として先に例示した材料と、陰極７を形成する材料として先に例示した材料とが共蒸着されることによって形成されてもよい。
発光層５と電子輸送層６との間にはホールブロック層が設けられてもよい。ホールブロック層は、ホールの通過をブロックすることにより、陽極２から発光層５まで注入及び輸送されたホールの一部が電子と再結合することなく電子輸送層６にまで達するのを防止する。これにより有機ＥＬ素子の発光効率の低下は抑制される。ホールブロック層を形成する材料は、発光層５を形成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きいイオン化ポテンシャルを有することが望ましい。ホールブロック層を形成する材料の例としては、電子輸送層６を形成する材料として先に例示した材料のうちで発光層５を形成する材料のイオン化ポテンシャルよりも大きいイオン化ポテンシャルを有する材料が挙げられる。ホールブロック層を形成する材料のイオン化ポテンシャルは、発光層５を形成する材料のイオン化ポテンシャルよりも０．１ｅＶ以上大きいことが好ましい。この場合、ホールブロック層がホールの通過を効果的にブロックする。ホールブロック層は単一の層で構成されてもよいし、複数の層で構成されてもよい。ホールブロック層はまた、単一種類の材料から形成されてもよいし、複数種類の材料から形成されてもよい。ホールブロック層の厚みは、好ましくは０．５〜５０ｎｍであり、より好ましくは１〜１０ｎｍである。ホールブロック層は、真空蒸着法などの公知の方法によって形成される。
基板１上に設けられる陽極２、有機層８及び陰極７は逆順に設けられてもよい。すなわち、基板１の上に陰極７が設けられ、その陰極７の上に有機層８が設けられ、その有機層８の上に陽極２が設けられてもよい。有機層８に含まれるホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５及び電子輸送層６は、図１の有機ＥＬ素子１０の場合と同様、陽極２と対向する有機層８の側面から陰極７と対向する有機層８の側面に向かって順番に並んでいる。この場合も、ホール注入層３及びホール輸送層４は省かれてもよく、陽極２及び陰極７の少なくとも一方は透明である。以上のように構成された別例の有機ＥＬ素子は、必要に応じて上述の陰極界面層又はホールブロック層を含んでもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、当然ながら本発明は実施例に限定して解釈されない。
【実施例１】  実施例１では、まず、透明ガラス製の基板１の上にＩＴＯ製で厚さ１９０ｎｍの陽極２が形成される。陽極２が設けられた基板１はアルカリ洗浄及び純水洗浄された後に乾燥され、さらに紫外線オゾン洗浄される。その後、下記式（１）で表される銅フタロシアニンからなる厚さ１０ｎｍのホール注入層３が陽極２の上に真空蒸着法により設けられる。銅フタロシアニンの蒸着はカーボンるつぼにて真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で行なわれ、蒸着速度は０．１ｎｍ／ｓである。
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次いで、下記式（２）で表されるトリフェニルアミンの４量体からなる厚さ１０ｎｍのホール輸送層４がホール注入層３の上に真空蒸着法により設けられる。トリフェニルアミンの４量体の蒸着は、カーボンるつぼにて真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で行なわれ、蒸着速度は０．１ｎｍ／ｓである。
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次に、発光層５として、下記式（３）で表されるＤＰＶＢｉからなる厚さ３０ｎｍの発光層５がホール輸送層４の上に真空蒸着法により設けられる。ＤＰＶＢｉの蒸着は、真空度約５．０×１０−５Ｐａで行なわれ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓである。なお、ＤＰＶＢｉからなる発光層５は青色光を発する。
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続いて、式（４）で表される第一の有機化合物としての２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールと、式（５）で表される第二の有機化合物としてのＡｌｑ３とが発光層５の上に真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で共蒸着され、厚さ２０ｎｍの電子輸送層６が形成される。このとき、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合が１％となるように、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの蒸着速度とＡｌｑ３の蒸着速度の比率は調整される。ただし、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの蒸着速度とＡｌｑ３の蒸着速度との和は常に約０．１ｎｍ／ｓである。なお、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールは、シロール誘導体の一種であって５７０．８の分子量を有し、Ａｌｑ３はキノリノラト系金属錯体の一種である。
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なお、Ａｌｑ３と２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールとを比較すると、示差走査熱量分析法によって測定されるガラス転移温度に関してはＡｌｑ３の方が高く、Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法によって測定される実用上の電界強度下での電子移動度に関しては２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの方が高い。ＴＯＦ法は、試料表面にパルス光を照射し、パルス光によって発生したキャリアが試料内を移動することによって生じた過渡電流を測定して電子移動度を測定する方法である。また、Ａｌｑ３単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子と、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子とを比較すると、Ａｌｑ３単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子の方が初期輝度半減期が長い。
電子輸送層６の形成後には、フッ化リチウムからなる厚さ０．５ｍｍの陰極界面層が電子輸送層６の上に真空蒸着法により設けられる。フッ化リチウムの蒸着は、カーボンるつぼにて真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で行なわれ、蒸着速度は０．０３ｎｍ／ｓである。
次に、アルミニウムからなる厚さ１００ｎｍの陰極７が陰極界面層の上に真空蒸着法により設けられる。アルミニウムの蒸着は、タングステンボートにて真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で行なわれ、蒸着速度は１．０ｎｍ／ｓである。
以上のようにして作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表１に示す。輝度は輝度測定器（株式会社トプコンの輝度計ＢＭ７）を用いて測定した。初期輝度半減期は、初期状態の有機ＥＬ素子が２４００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光するのに必要とされる量の電流が有機ＥＬ素子に供給し続けられたときに、１２００ｃｄ／ｍ２にまで輝度が低下するのに要する時間として測定した。
【実施例２〜６】
実施例２〜６では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合がそれぞれ１０％、２０％、３０％、４０％、５０％である以外は、全て実施例１と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された各有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表１に示す。
比較例１
比較例１では、電子輸送層６を、二種類の材料によって形成するのに代えて、Ａｌｑ３のみで形成する他は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子が作製される。Ａｌｑ３の蒸着は真空度約５．０×１０−５Ｐａの雰囲気下で０．１ｎｍ／ｓの速度で行なわれ、電子輸送層６の厚さは２０ｎｍである。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表１及び表３に示す。
比較例２
比較例２では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合が６０％である以外は、全て実施例１と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表１に示す。
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評価
表１に示すように、Ａｌｑ３と２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールを共蒸着して電子輸送層６を形成した実施例１〜実施例６及び比較例２の有機ＥＬ素子は、比較例１のＡｌｑ３のみで電子輸送層６を形成した有機ＥＬ素子に比べて、電力効率、電流効率とも優れる。また、実施例１〜６及び比較例１の有機ＥＬ素子は、比較例２の有機ＥＬ素子に比べて初期輝度半減期が長い。従って、電子輸送層６に占める２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合が１％以上５０％以下のときに、長い初期輝度半減期と高い発光効率とが両立されることが示唆される。
【実施例７】  実施例７では、第二の有機化合物としてＡｌｑ３に代えてＢＡｌｑを用いるように変更した以外は、実施例１と同様の条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表２に示す。ＢＡｌｑはキノリノラト系金属錯体の一種であり、下記式（６）に示す構造を有する。
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なお、ＢＡｌｑと２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールとを比較すると、ガラス転移温度に関してはＢＡｌｑの方が高く、実用上の電界強度下での電子移動度に関しては２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの方が高い。また、ＢＡｌｑ単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子と、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロール単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子とを比較すると、ＢＡｌｑ単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子の方が初期輝度半減期が長い。
【実施例８〜１２】
実施例８〜１２では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合がそれぞれ１０％、２０％、３０％、４０％、５０％である以外は、全て実施例７と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表２に示す。
比較例３
比較例３では、電子輸送層６を、二種類の材料によって形成するのに代えて、ＢＡｌｑのみで形成する他は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子が作製される。なお、ＢＡｌｑの蒸着速度は０．１ｎｍ／ｓであり、電子輸送層６の厚さは２０ｎｍである。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表２及び表４に示す。
比較例４
比較例４では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合が６０％である以外は、全て実施例７と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表２に示す。
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評価
表２に示すように、ＢＡｌｑと２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールを共蒸着して電子輸送層を形成した実施例７〜実施例１２及び比較例４の有機ＥＬ素子は、比較例３のＢＡｌｑのみで電子輸送層６を形成した有機ＥＬ素子に比べて、電力効率、電流効率とも優れる。また、実施例７〜実施例１２及び比較例３の有機ＥＬ素子は、比較例４の有機ＥＬ素子に比べて初期輝度半減期が長い。従って、電子輸送層６に占める２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールの重量割合が１％以上５０％以下のときに、長い初期輝度半減期と高い発光効率とが両立されることが示唆される。
【実施例１３】  実施例１３では、第一の有機化合物として２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールに代えて２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールを用いるように変更した以外は、実施例１と同様の条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表３に示す。２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールはシロール誘導体の一種であり、下記式（７）に示す構造を有し、５９８．８の分子量を有する。
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なお、Ａｌｑ３と２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールとを比較すると、ガラス転移温度に関してはＡｌｑ３の方が高く、実用上の電界強度下で電子移動度に関しては２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの方が高い。また、Ａｌｑ３単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子と、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロール単独で形成された電子輸送層６を備える有機素子とを比較すると、Ａｌｑ３単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子の方が初期輝度半減期が長い。
【実施例１４〜１８】
実施例１４〜１８では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合がそれぞれ１０％、２０％、３０％、４０％、５０％である以外は、全て実施例１３と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表３に示す。
比較例５
比較例５では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合が６０％である以外は、全て実施例１３と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表３に示す。
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評価
表３に示すように、Ａｌｑ３と２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールを共蒸着して電子輸送層を形成した実施例１３〜実施例１８及び比較例５の素子は、比較例１のＡｌｑ３のみで電子輸送層６を形成した素子に比べて、電力効率、電流効率とも優れる。また、実施例１３〜実施例１８及び比較例１の有機ＥＬ素子は、比較例５の有機ＥＬ素子に比べて初期輝度半減期が長い。従って、電子輸送層６に占める２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合が１％以上５０％以下のときに、長い初期輝度半減期と高い発光効率とが両立されることが示唆される。
【実施例１９】  実施例１９では、第二の有機化合物としてＡｌｑ３に代えてＢＡｌｑを用いるように変更した以外は、実施例１３と同様の条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期および輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表４に示す。
なお、ＢＡｌｑと２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールとを比較すると、ガラス転移温度に関してはＢＡｌｑの方が高く、実用上の電界強度下で電子移動度に関しては２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの方が高い。また、ＢＡｌｑ単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子と、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロール単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子とを比較すると、ＢＡｌｑ単独で形成された電子輸送層６を備える有機ＥＬ素子の方が初期輝度半減期が長い。
【実施例２０〜２４】
実施例２０〜２４では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合がそれぞれ１０％、２０％、３０％、４０％、５０％である以外は、全て実施例１９と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表４に示す。
比較例６
比較例６では、電子輸送層６に対する２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合が６０％である以外は、全て実施例１９と同条件で有機ＥＬ素子が作製される。作製された有機ＥＬ素子の初期輝度半減期及び輝度１０００ｃｄ／ｍ２における電力効率と電流効率とを測定した結果を表４に示す。
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評価
表４に示すように、ＢＡｌｑと２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールを共蒸着して電子輸送層６を形成した実施例１９〜実施例２４及び比較例６の有機ＥＬ素子は、比較例３のＢＡｌｑのみで電子輸送層６を形成した有機ＥＬ素子に比べて、電力効率、電流効率とも優れる。また、実施例１９〜実施例２４及び比較例３の有機ＥＬ素子は、比較例６の有機ＥＬ素子に比べて、初期輝度半減期が長い。従って、電子輸送層６に占める２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ビス（２−メチルフェニル）シロールの重量割合が１％以上５０％以下のときに、長い初期輝度半減期と高い発光効率とが両立されることが示唆される。
【図１】
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【国際調査報告】
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