(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、それら電極間に挟持される、少なくとも異なる２色を発光する２つの有機発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
（１）前記２つの有機発光層が電子障壁層を介して配置されており、
（２）前記２つの有機発光層がともに電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である電子輸送性発光材料からなり、
前記電子障壁層のアフィニティレベルが、前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層のアフィニティレベルよりも０．２ｅＶ以上小さく、
前記電子障壁層のイオン化ポテンシャルと前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層のイオン化ポテンシャルとの差が０．２ｅＶ以下であり、
前記電子障壁層のイオン化ポテンシャルと前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層のイオン化ポテンシャルとの差が０．２ｅＶ以下であり、
前記２つの有機発光層の少なくとも一方が蛍光発光性ドーパントを含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層からの発光が青色系発光である請求項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】
前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層からの発光が黄色〜赤色系発光である請求項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】
前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層からの発光が黄色〜赤色系発光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】
前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層からの発光が青色系発光である請求項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】
前記青色系発光の発光最大波長が４５０〜５００ｎｍである請求項２，３又は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】
前記黄色〜赤色系発光の発光最大波長が５４０〜７００ｎｍである請求項３，４又は５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
白色を発光する請求項１〜７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９】
請求項１〜８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を含んで構成される表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エルクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する）に関する。より詳細には、低電圧駆動が可能で、高効率な白色発光を生じる有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色系有機ＥＬ素子は、モノカラー表示装置としての用途、バックライト等の照明用途及びカラーフィルターを使用したフルカラー表示装置等に使用できるため積極的に開発が行われている。白色系有機ＥＬ素子の色度変化は、製品としての品位を損なうだけではなく、例えばカラーフィルターと組み合わせたフルカラー表示ディスプレイでは色再現性の低下を引き起こす原因となるため、色度変化の少ない白色系有機ＥＬ素子が要求される。
【０００３】
有機ＥＬにより白色発光を得る方法は数多く提案されている。これらの方法は、１種類の発光材料だけで白色を得るものは少なく、通常は２種類又は３種類の発光材料を一つの有機ＥＬ素子の中で、同時に発光させている。３種類の発光材料を使用する場合は、光の三原色に対応する赤、青、緑の発光の組み合わせで白色にするが、色度制御が困難であり繰り返し再現性が悪いという問題があった。２種類の発光材料を使用する場合は、青系とその補色となる黄色〜赤色系の発光材料を選択するが、黄色〜赤色系の発光が強くなることが多く、色度変化を引き起こし易い。例えば、特許文献１の参考例１及び２に示されているように、従来の白色有機ＥＬは青色発光が低下し易く、色度変化の問題点を有している。また、青色系ドーパントと黄色〜赤色系ドーパントを同時にドープし、ドープ比を調整することによっても、白色発光が得られるが、赤色が強くなりやすいことに加え、青から赤へエネルギー移動し易いため、赤味を帯びた白色になりがちである。従って、白色を得るには、黄色〜赤色系ドーパントを非常に希薄にドープする必要があり、やはり再現性に問題があった。
【０００４】
さらに、発光層に隣接する正孔輸送層に、黄色〜赤色系材料をドーピングする方法がある。この方法では、正孔輸送層には電子が注入しにくいため、発光が偏りがちな黄色〜赤色系をドープしても赤が強く光ることはない。よって白色発光を得るための青色系発光と黄色〜赤色系発光のバランスを取りやすく、発光効率にも優れていて寿命も長いという長所がある。しかし、エネルギー移動の距離依存性の問題から、連続駆動時や高温保存時の色度変化が大きいという重大な問題があった。本発明者らの知見では、励起された赤色発光分子は正孔輸送層側界面に集中しているため、劣化により電子とホールのバランスが崩れ、界面への集中度合いが例え僅かでも変化すると、青色発光はそれほど変化していないのに、赤色発光は大きく変化してしまうことが色度変化の原因である。
【０００５】
また、発光層を２分割するタイプにおいて、陽極側発光層を黄色〜赤色系発光層、陰極側を青色発光層とした積層型がある。この場合、効率の面で優れているが、白色を得るためには黄色〜赤色系発光を抑えるため、黄色〜赤色系発光層の膜厚を青色系発光層に比べて薄くしたり、ドープ濃度を低くする必要があり、素子作製が難しくなっていた。具体的には黄色〜赤色系発光層の膜厚を、１〜２ｎｍ程度にしなければ、白色発光とならないことが多かった。この膜厚は、通常の低分子系有機ＥＬ素子の分子サイズと同等レベルの薄さであることから制御が極めて難しいと言える。
【０００６】
一方、発光層の発光領域が偏りやすい陽極側の発光層を青色系発光層とすることにより、赤色に偏りがちな傾向が打ち消され、黄色〜赤色系発光層の膜厚を１０〜３０ｎｍ程度にしても、白色発光を得ることができるようになり、駆動時の色度変化も小さくなったが、実用性を考えると、さらに色度変化の小さい、安定な白色系有機ＥＬ素子が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５２８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、色度変化が少なく安定であり、且つ、低電圧駆動が可能で高効率な有機ＥＬ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】
【０００９】
本発明者らは、上記課題に着目し、２つの発光層の間に電子障壁を設けて、電子障壁層に対して陽極側に位置する発光層の陽極側の界面及び電子障壁層の陰極側の界面上でそれぞれの発光をさせることで、発光領域の制御をより簡便なものとすることにより、色変化が少ない白色系有機ＥＬ素子を提供することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【００１０】
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子及び表示装置が提供できる。
［１］一対の電極と、それら電極間に少なくとも二層の有機発光層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
（１）２つの有機発光層が電子障壁層を介して配置されており、
（２）該２つの有機発光層がともに電子輸送性発光材料からなる
有機エレクトロルミネッセンス素子；
［２］前記２つの有機発光層の電子移動度がともに１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である上記［１］記載の有機エレクトロルミネッセンス素子；
［３］前記電子障壁層のアフィニティレベルが、前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層（以下、「陰極側発光層」という）のアフィニティレベルよりも０．２ｅＶ以上小さい上記［１］又は［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子；
［４］前記電子障壁層のイオン化ポテンシャルと前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層（以下、「陽極側発光層」という）のイオン化ポテンシャルとの差が０．２ｅＶ以下である上記［１］〜［３］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；
［５］前記電子障壁層のイオン化ポテンシャルと前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層のイオン化ポテンシャルとの差が０．２ｅＶ以下である上記［１］〜［４］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；
［６］前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層からの発光が青色系発光である上記［１］〜［５］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；
［７］前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層からの発光が黄色〜赤色系発光である上記［１］〜［６］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；
［８］前記電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層からの発光が黄色〜赤色系発光であることを特徴とする上記［１］〜［５］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；
［９］前記電子障壁層に対して陰極側に位置する有機発光層からの発光が青色系発光である上記［１］〜［５］及び［８］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；
［１０］前記青色系発光の発光最大波長が４５０〜５００ｎｍである上記［６］〜［９］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；
［１１］前記黄色〜赤色系発光の発光最大波長が５５０〜６５０ｎｍである上記［６］〜［９］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；
［１２］白色を発光する上記［１］〜［１１］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；
［１３］上記［１］〜［１２］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を含んで構成される表示装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電子障壁層を二つの発光層の間に入れることで、簡便な素子構成で白色素子を実現することができ、特に電子障壁層のイオン化ポテンシャルを発光層に近いレベルにすることで、高い効率を実現できる。また、りん光型の発光層を用いても、容易に高い効率の白色素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の一実施形態の模式図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の電子障壁層（必須構成層）のエネルギーレベルを示す図である。
【図３】（ａ）参考例１、（ｂ）実施例１、（ｃ）実施例２、（ｄ）参考例２、（ｅ）比較例１及び（ｆ）比較例２で作製したそれぞれの有機ＥＬ素子における電子障壁層前後のエネルギーレベルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
一対の電極と、それら電極間に少なくとも二層の有機発光層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、
（１）２つの有機発光層が電子障壁層を介して配置されており、
（２）該２つの有機発光層がともに電子輸送性発光材料からなる
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層は少なくとも２つ設けられ、この特定の２つの発光層の間に電子障壁層が挟持されていればよい。また、発光層が３つ（第一、第二、第三発光層）設けられ、第一発光層と第二発光層との間に第一の電子障壁層、第二発光層と第三発光層との間に第二の電子障壁層を設けることもできる。以下の記載においては、特定の２つの発光層及び１つの電子障壁層が設けられる実施態様を例として説明するが、本発明はこの実施態様に何ら限定されるものではない。
【００１５】
まず、本発明の特徴となる構成を、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる有機ＥＬ素子の典型的な素子構成を示す図であり、図２は、この有機ＥＬ素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを示す図である。
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子１は、陽極２、電子輸送性材料からなる陽極側発光層５、電子障壁層６、電子輸送性材料からなる陰極側発光層７及び陰極９を必須構成成分とする。そして、陽極１と陽極側発光層５との間に設けられる正孔注入層３、正孔輸送層４、及び陰極側発光層７と陰極９の間の電子輸送層８等は、任意に積層される介在層である。
【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子の構成としては図１に示すものに限らず、例えば
陽極／青系発光層／電子障壁層／黄色〜赤色系発光層／陰極
陽極／黄色〜赤色系発光層／電子障壁層／青系発光層／陰極
陽極／正孔輸送層／青系発光層／電子障壁層／黄色〜赤色系発光層／陰極
陽極／正孔輸送層／黄色〜赤色系発光層／電子障壁層／青系発光層／陰極
陽極／正孔輸送層／青系発光層／電子障壁層／黄色〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
陽極／正孔輸送層／黄色〜赤色系発光層／電子障壁層／青系発光層／電子輸送層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青系発光層／電子障壁層／黄色〜赤色系発光層／電子輸送層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄色〜赤色系発光層／電子障壁層／青系発光層／電子輸送層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／青系発光層／電子障壁層／黄色〜赤色系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
陽極／正孔注入層／正孔輸送層／黄色〜赤色系発光層／電子障壁層／青系発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
等が挙げられ、電子輸送性材料からなる２つの発光層の間に電子障壁層が積層されていれば特に限定されるものではない。
【００１８】
また、本発明の有機ＥＬ素子を白色系有機ＥＬ素子とするためには、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層の間に電子障壁層が積層しているならば特に限定されるものではない。
【００１９】
本発明においては、電子障壁層を介して配置された２つの有機発光層がともに電子輸送性発光材料からなることを特徴とするが、この場合の各層間のエネルギーレベルの関係を図２を参照しながら説明する。図２において、上辺のレベルは電子のアフィニティレベル、下辺はイオン化ポテンシャルを示す。エネルギーレベル図においては、下方がより大きい値を示す。
【００２０】
図２において、陰極からの電子は、電子輸送性材料からなる陰極側発光層７に流れ込み、陽極に向かって輸送されるが、陰極側発光層７よりもアフィニティレベルの低い電子障壁層６との界面において、電子の流れがブロックされ、この界面に電子が局在する。陰極からの電子のうち、電子障壁層６を越えて陽極側発光層５に流れ込むものも有り、電子輸送性である陽極側発光層５は、この電子を陽極に向かって輸送する。この電子は、陽極側発光層５の陽極側の界面まで進んだところで、陽極からの正孔と出会うため、陽極側発光層５の陽極側界面で発光を生じる。さらに、陽極側発光層５を通過し、電子障壁層６の陰極側発光層７側の界面まで移動する正孔も存在し、陰極側発光層７の電子障壁層６側の界面（陰極側発光層７の陽極側界面）に局在している前記の電子と出会い、陰極側発光層７の電子障壁層６側の界面で発光を生じる。
【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子においては、陽極側発光層５の陽極側界面及び陰極側発光層７の陽極側界面の２箇所で発光を生じる。そして、一方の発光層が青色系発光を生じ、他方の発光層が黄色〜赤色系発光を生じることによって、白色発光を実現することができる。
【００２２】
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に少なくとも２層の有機発光層を含み、そのうちの少なくとも２つの有機発光層の間に電子障壁層を設けた本発明の構成により、２つの発光層からの発光を制御しやすく、より安定な発光を生じさせることができる。
【００２３】
本発明の有機ＥＬ素子に白色系発光を生じさせる場合において、２つの発光層の間に電子をブロックする層（電子障壁層）を入れることにより、上記２つの発光層の界面上で発光を生じさせることができる。従って、白色を得るために青色系発光と黄色〜赤色系発光をバランスよく生じさせることができるため、どちらかの発光層の膜厚を極端に薄くしたり、ドープ濃度を極端に薄くする必要がない。その結果、２つの発光層を安定に発光させられるため、色度変化が少ない。従って、本発明の白色系有機ＥＬ素子は色変化が少なく、特に、高温環境下や連続駆動時で色変化が生じにくいので、情報表示機器、車載表示機器、照明器具等に好適に使用できる。
【００２４】
本発明において、電子障壁層を介して配置される２つの有機発光層の電子移動度は、ともに１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましく、より好ましくは１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である。これらの発光層の電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ未満であると、陽極側発光層からの発光が著しく低下することがあり、不都合な場合がある。
【００２５】
本発明において、２つの有機発光層の間に挟持される層を電子障壁として機能させるためには、この層（電子障壁層）を構成する材料は、陰極側発光層の材料よりもアフィニティーレベルの小さい化合物を用いる必要があり、陰極側発光層の材料よりもアフィニティーレベルが０．２ｅＶ以上小さい化合物であることが好ましい。電子障壁層のアフィニティレベルが陰極側発光層のアフィニティレベルよりも０．２ｅＶより大きいと、著しく駆動電圧が上がることがあり、不都合な場合がある。
【００２６】
本発明において、電子障壁層のイオン化ポテンシャルと電子障壁層に対して陽極側に位置する有機発光層（以下、陽極側発光層ということがある）のイオン化ポテンシャルとの差は、０．２ｅＶ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１ｅＶ以下である。この差が０．２ｅＶを超えて大きいと、一方の発光層からの発光が見られなくなることがあり、不都合な場合がある。
【００２７】
本発明において、電子障壁層のイオン化ポテンシャルと陰極側発光層のイオン化ポテンシャルとの差は、０．２ｅＶ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１ｅＶ以下である。この差が０．２ｅＶを超えて大きいと、一方の発光層からの発光が見られなくなったり、駆動電圧が著しく高くなることがあり、不都合な場合がある。
なお、イオン化ポテンシャルの差であるので、電子障壁層と陽極側発光層、又は電子障壁層と陰極側発光層とは、どちらのイオン化ポテンシャルが高くてもよい。
【００２８】
本発明において、各発光層から生じる発光の色は特に限定されず、有機ＥＬ素子が所望の発光色を呈するように、適宜選択すればよい。白色発光を得たい場合には、一方の発光層からの発光が青色系であり、他方の発光層からの発光が黄色〜赤色系であることが好ましい。ここで、青色系発光の発光最大波長は、４５０〜５００ｎｍであることが好ましく、黄色〜赤色系発光の発光最大波長は、５４０〜７００ｎｍであることが好ましい。
【００２９】
また、特に陽極と陰極の間に青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の２層の発光層を含む場合に、２つの発光層の間に電子障壁層を設けることにより、色度変化の少ない白色系有機ＥＬ素子が得られる。
【００３０】
好ましくは、陽極と青色系発光層（陽極側発光層）との間に、正孔輸送性材料からなる第一の有機層を含み、第一の有機層は酸化剤を含んでもよい。好ましくは、陰極と黄色〜赤色系発光層（陰極側発光層）の間に、電子輸送性材料からなる第二の有機層を含み、第二の有機層は還元剤を含んでもよい。好ましくは、陽極及び/又は陰極に接して無機化合物層を含んでもよい。
【００３１】
有機発光層のホスト材料は、電子輸送性である。電子輸送性のホスト材料としては、有機発光層に用いることができる電子輸送性のホスト材料であれば特に制限されることはない。また、陽極側発光層及び陰極側発光層を構成するホスト材料は、同一でも異なっていてもよい。
【００３２】
本発明で用いることができる電子輸送性ホスト材料としては、例えば、スチリル誘導体、アリーレン誘導体、芳香族アミン又は８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体等が挙げられる。スチリル誘導体としては、ジスチリル誘導体、トリススチリル誘導体、テトラスチリル誘導体又はスチリルアミン誘導体等があげられる。アリーレン誘導体としては、アントラセン誘導体、特にアリールアントラセン骨格を含有する化合物等が挙げられる。芳香族アミンとしては、例えば、芳香族に置換された窒素原子を２、３又は４つ含有する化合物が挙げられ、好ましくは、アルケニル基を少なくとも一つ含有する化合物が挙げられる。なかでもアントラセン誘導体や８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体等の電子輸送性が高い化合物が好ましい。
【００３３】
本発明においては、発光層が電子輸送性材料から構成されているので、発光層で主として流れやすい電子の一部を電子障壁層によって陰極側発光層の電子障壁層側の界面に留めて、ここで１色目を発光させ、さらに電子障壁層を越えて陽極側発光層に達した電子は、電子輸送性材料から構成されている陽極側発光層で主として流れやすく、陽極側発光層の陽極側界面、又は正孔輸送層と陽極側発光層界面で正孔と出会い、これによって２色目を安定に発光させている。
【００３４】
青色系発光層に用いられる青色系ドーパントとしては、例えば、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物又は縮合芳香族環含有化合物より選択される少なくとも一種類の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。青色系ドーパントは、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの蛍光ピーク波長を有することが好ましい。
【００３５】
黄色〜赤色系発光層に用いられる黄色〜赤色系ドーパントとしては、例えば、フルオランテン骨格を複数有する化合物が挙げられるが、これらに限定されない。黄色〜赤色系ドーパントは、電子供与性基とフルオランテン骨格を含有する化合物であることが好ましく、また、５４０ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を有することが好ましく、５５０ｎｍ〜６５０ｎｍの蛍光ピーク波長を有することがより好ましい。青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の膜厚は、十分な（良好な）発光効率を得ることができる発光層として機能するためには、いずれも５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
本発明の有機ＥＬ素子に白色発光を生じさせる場合には、陽極と陰極の間に青色系発光層及び黄色〜赤色系発光層の２層の発光層を、電子障壁層を介して配置する。また、白色系有機ＥＬ素子とする場合には、陽極と陽極側発光層（好ましくは青色系光層）との間、又は陰極側発光層（好ましくは黄色〜赤色系発光層）と陰極との間に、他の有機又は無機材料からなる介在層を積層することができる。介在層は、電子及び正孔を輸送でき、透明なものであれば制限されない。介在層を構成する材料の好ましい例としては、例えば、酸化Ｉｎ、酸化Ｓｎ、酸化Ｚｎ、硫化Ｚｎ、硫化Ｃｄ、窒化Ｇａ等が挙げられる。
【００３７】
以下、本発明の有機ＥＬ素子が白色系有機ＥＬ素子である場合の特徴的な部分である青色系発光層、黄色〜赤色系発光層及び電子障壁層を中心に説明する。その他の有機層、無機化合物層等の介在層、陽極、陰極等の構成や製法については、一般的な構成を採ることができるため、簡単に説明する。
【００３８】
１．発光層
（１）青色系発光層
本発明における、電子障壁層を介して配置される２つの発光層のうち、いずれを青色系発光層とするかは限定されないが、陽極側発光層を青色系発光層とすることが好ましい。
【００３９】
青色系発光層は、好ましくは、発光の最大波長が４５０〜５００ｎｍである発光層であり、好ましくは、ホスト材料と青色系ドーパントからなる。ホスト材料は、スチリル誘導体、アリーレン誘導体又は芳香族アミンであることが好ましい。スチリル誘導体は、ジスチリル誘導体、トリスチリル誘導体、テトラスチリル誘導体及びスチリルアミン誘導体の中から選ばれる少なくとも一種類であることが特に好ましい。アリーレン誘導体は、アントラセン誘導体、特にアリールアントラセン骨格を有する化合物であることが特に好ましい。芳香族アミンは、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有する化合物であることが好ましく、芳香族置換された窒素原子を２〜４個有し、且つアルケニル基を少なくとも一つ有する化合物が特に好ましい。
【００４０】
上記スチリル誘導体及びアントラセン誘導体としては、例えば下記一般式〔１〕〜〔６〕で示される化合物が、上記芳香族アミンとしては、例えば下記一般式〔７〕〜〔８〕で示される化合物が挙げられる。
【化１】
0004509211.tif 000002
〔式中、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換若しくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。〕
【００４１】
【化２】
0004509211.tif 000003
〔式中、Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換若しくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。〕
【００４２】
【化３】
0004509211.tif 000004
〔式中、Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。Ａｒ３及びＡｒ４は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換若しくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数４〜４０のアルケニル基である。ｌは１〜３、ｍは１〜３、且つｌ＋ｍ≧２である。〕
【００４３】
【化４】
0004509211.tif 000005
〔式中、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基である。Ａｒ３及びＡｒ４は、それぞれ独立に、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリール基又は置換若しくは未置換のアルケニル基であり、置換基としては、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは未置換の炭素原子数１〜２０のアルキルチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールチオ基、置換若しくは未置換の炭素原子数６〜３０のアリールアルキル基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の単環基、置換若しくは未置換の炭素原子数１０〜３０の縮合多環基、置換若しくは未置換の炭素原子数５〜３０の複素環基又は置換若しくは未置換の炭素原子数４〜４０のアルケニル基である。〕
【００４４】
【化５】
0004509211.tif 000006
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ２０は、それぞれ独立に水素原子、アルケニル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリーロキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基又は置換してもよい複素環式基を示し、ａ及びｂは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ１１同士又はＲ１２同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ１１同士又はＲ１２同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ１３とＲ１４、Ｒ１５とＲ１６、Ｒ１７とＲ１８、Ｒ１９とＲ２０が互いに結合して環を形成していてもよい。Ｌ１は単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換してもよいアリール基である）又はアリーレン基を示す。〕
【００４５】
【化６】
0004509211.tif 000007
〔式中、Ｒ２１〜Ｒ３０は、それぞれ独立に水素原子、アルケニル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシル基、アリーロキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基又は置換してもよい複数環式基を示し、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、それぞれ１〜５の整数を示し、それらが２以上の場合、Ｒ２１同士、Ｒ２２同士、Ｒ２６同士又はＲ２７同士は、それぞれにおいて、同一でも異なっていてもよく、またＲ２１同士、Ｒ２２同士、Ｒ２６同士又はＲ２７同士が結合して環を形成していてもよいし、Ｒ２３とＲ２４、Ｒ２８とＲ２９が互いに結合して環を形成していてもよい。Ｌ２は単結合又は−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−（Ｒはアルキル基又は置換してもよいアリール基である）又はアリーレン基を示す。〕
【００４６】
【化７】
0004509211.tif 000008
〔式中、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の一価の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含んでいてもよく、ｇは１〜４の整数を示す。〕
【００４７】
【化８】
0004509211.tif 000009
〔式中、Ａｒ８、Ａｒ９、Ａｒ１１、Ａｒ１３及びＡｒ１４は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の一価の芳香族基を示し、Ａｒ１０及びＡｒ１２は、それぞれ独立に炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の二価の芳香族基を示し、Ａｒ８〜Ａｒ１４の少なくとも一つはスチリル基又はスチリレン基を含んでいてもよく、ｈ及びｋはそれぞれ０〜２の整数、ｉ及びｊはそれぞれ０〜３の整数である。〕
【００４８】
青色系ドーパントは、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物及び縮合芳香族環含有化合物の中から選ばれる少なくとも一種類であることが好ましい。そのとき、青色系ドーパントは異なる複数の化合物から構成されていもよい。上記スチリルアミン及びアミン置換スチリル化合物としては、例えば下記一般式〔９〕〜〔１０〕で示される化合物が、上記縮合芳香族環含有化合物としては、例えば下記一般式〔１１〕で示される化合物が挙げられる。
【００４９】
【化９】
0004509211.tif 000010
〔式中、Ａｒ５、Ａｒ６及びＡｒ７は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜４０の置換若しくは無置換の芳香族基を示し、それらの中の少なくとも一つはスチリル基を含み、ｐは１〜３の整数を示す。〕
【００５０】
【化１０】
0004509211.tif 000011
〔式中、Ａｒ１５及びＡｒ１６は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜３０のアリーレン基、Ｅ１及びＥ２は、それぞれ独立に、炭素原子数６〜３０のアリール基若しくはアルキル基、水素原子又はシアノ基を示し、ｑは１〜３の整数を示す。Ｕ及び／又はＶはアミノ基を含む置換基であり、該アミノ基がアリールアミノ基であると好ましい。〕
【００５１】
【化１１】
0004509211.tif 000012
〔式中、Ａは炭素原子数１〜１６のアルキル基若しくはアルコキシ基、炭素原子数６〜３０の置換若しくは未置換のアリール基、炭素原子数６〜３０の置換若しくは未置換のアルキルアミノ基、又は炭素原子数６〜３０の置換若しくは未置換のアリールアミノ基、Ｂは炭素原子数１０〜４０の縮合芳香族環基を示し、ｒは１〜４の整数を示す。〕
【００５２】
また、青色系発光層としては、りん光発光性の化合物を用いることもできる。りん光発光性の化合物としては、ホスト材料にカルバゾール環を含む化合物が好ましい。
【００５３】
カルバゾール環を含む化合物からなるりん光発光に好適なホストは、その励起状態からりん光発光性化合物へエネルギー移動が起こる結果、りん光発光性化合物を発光させる機能を有する化合物である。ホスト化合物としては励起子エネルギーをりん光発光性化合物にエネルギー移動できる化合物ならば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。カルバゾール環以外に任意の複素環等を有していてもよい。
【００５４】
このようなりん光発光に好適なホスト化合物の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。ホスト化合物は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
りん光発光に好適なホスト化合物のうち、カルバゾール誘導体の具体例としては、下記構造式を有する化合物が挙げられる。
【００５６】
【化１２】
0004509211.tif 000013
【００５７】
りん光発光性のドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。りん光発光性化合物は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５８】
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していてもよい。
【００５９】
りん光発光性のドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％であり、１〜３０質量％が好ましい。りん光発光性化合物の含有量が０．１質量％未満では発光が微弱でありその含有効果が十分に発揮されず、７０質量％を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する恐れがある。
【００６０】
また、発光層は、必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ポリマーバインダーを含有してもよい。
【００６１】
さらに、青色系発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは７〜５０ｎｍ、最も好ましくは１０〜５０ｎｍである。５ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となる恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。
【００６２】
（２）黄色〜赤色系発光層
本発明における、電子障壁層を介して配置される２つの発光層のうち、いずれを黄色〜赤色系発光層とするかは限定されないが、陰極側発光層を黄色〜赤色系発光層とすることが好ましい。
【００６３】
黄色〜赤色系発光層は、好ましくは、発光の最大波長が５４０〜７００ｎｍ、より好ましくは５５０〜６５０ｎｍである発光層であり、好ましくは、ホスト材料と黄色〜赤色系ドーパントからなる。ホスト材料は、例えば、スチリル誘導体、アントラセン誘導体、芳香族アミン、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体等であることが好ましい。スチリル誘導体、アントラセン誘導体、芳香族アミンの具体例としては、青色系発光層で用いられるホスト材料を黄色〜赤色系発光層にも用いることができる。８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。ホスト材料としてアントラセン誘導体のような電子輸送性の高い化合物を用いる場合は青色系発光層と黄色〜赤色系発光層に用いるホスト材料は同一でも異なっていても構わない。
【００６４】
黄色〜赤色系ドーパントは、少なくとも一つのフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有する蛍光性化合物が使用でき、例えば下記一般式〔１２〕〜〔２８〕で示される化合物が挙げられる。
【００６５】
【化１３】
0004509211.tif 000014
【００６６】
【化１４】
0004509211.tif 000015
〔式中、Ｘ１〜Ｘ２０は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ１〜Ｘ２０は結合して環状構造を形成していてもよい。隣接する置換基がアリール基の時は、置換基は同一であってもよい。〕
また、一般式〔１２〕〜〔２６〕の化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有することが好ましい。
【００６７】
【化１５】
0004509211.tif 000016
〔式中、Ｘ２１〜Ｘ２４は、それぞれ独立に、炭素原子数１〜２０のアルキル基、又は置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基であり、Ｘ２１とＸ２２及び／又はＸ２３とＸ２４は、炭素−炭素結合又は−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。Ｘ２５〜Ｘ３６は、水素原子、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、置換若しくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基又は置換若しくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、隣接する置換基及びＸ２５〜Ｘ３６は結合して環状構造を形成していてもよい。各式中の置換基Ｘ２５〜Ｘ３６の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有することが好ましい。〕
【００６８】
また、フルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は置換若しくは未置換のアリールアミノ基である。さらに、フルオランテン骨格を有する蛍光性化合物は、縮合環数５以上が好ましく、６以上が特に好ましい。これは、蛍光性化合物が５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示し、青色系発光材料と蛍光性化合物からの発光が重なって白色を呈するからである。上記の蛍光性化合物は、フルオランテン骨格を複数有すると、発光色が黄色〜橙色又は赤色領域となるため好ましい。特に好ましい蛍光性化合物は、電子供与性基とフルオランテン骨格又はペリレン骨格を有し、５４０〜７００ｎｍの蛍光ピーク波長を示すものである。
【００６９】
また、黄色〜赤色系発光層にも、りん光発光性の化合物を用いることができる。りん光発光性の化合物としては、ホスト材料にカルバゾール環を含む化合物が好ましく、青色系発光層で用いられる化合物を用いることができる。ドーパントとしても三重項励起子から発光することのできる化合物であり、三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。特に、黄色〜赤
色系ドーパントとしては２−フェニルキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体等が、好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピクリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していてもよい。
【００７０】
りん光発光性のドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％であり、１〜３０質量％が好ましい。りん光発光性化合物の含有量が０．１質量％未満では発光が微弱でありその含有効果が十分に発揮されず、７０質量％を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する恐れがある。
【００７１】
黄色〜赤色系発光層の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０〜５０ｎｍ、より好ましくは２０〜５０ｎｍ、最も好ましくは３０〜５０ｎｍである。５ｎｍ未満では発光効率が低下する恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。
【００７２】
（３）電子輸送性発光材料
本発明における、電子障壁層を介して配置される２つの発光層は、共に電子輸送性である。従って、本発明において、青色系発光層と黄色〜赤色系発光層で用いられる発光材料は、電子輸送性発光材料である。電子輸送性発光材料とは、好ましくは、電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である発光材料であり、具体的には、アントラセン誘導体や８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体等が挙げられる。電子移動度及び正孔移動度はTime of Flight法等により、測定することができる。Time of
Flight法による移動度測定はオプテル社ＴＯＦ−３０１等を用いることができる。
【００７３】
２．電子障壁層
電子障壁層は好ましくは陰極側発光層の材料よりもアフィニティーレベルの小さい化合物からなる。この場合、陰極側発光層材料よりもアフィニティーレベルが小さい化合物であれば、特に制限はなく、種々の有機化合物、無機化合物を用いることができる。電子障壁層として用いる材料としては、陰極側発光層の材料よりもアフィニティーレベルが０．２ｅＶ以上小さいことが好ましい。例えば、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、第三級アミン化合物等有機ＥＬ素子の正孔注入層／正孔輸送層に使用されている化合物等を用いることができる。電子障壁層の膜厚は、好ましくは１〜３０ｎｍ、より好ましくは１〜２０ｎｍである。
【００７４】
アフィニティレベル（以下、「Ａｆ」）は、理研計器社製ＡＣ−１を用いたイオン化ポテンシャル（以下、「Ｉｐ」）の測定と、紫外可視吸収スペクトルから算出した光学的バンドギャップ（以下、「Ｅｇ」）から下記式によって求める。
Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇ
【００７５】
電子障壁層のイオン化ポテンシャルと、これに隣接する２つの発光層（陽極側発光層及び陰極側発光層）のイオン化ポテンシャルとの差△Ｉｐは、０．２ｅＶ以下であることが好ましい。イオン化ポテンシャルの差△Ｉｐが０．２ｅＶより大きいと、一方の発光層しか発光しないことや、駆動電圧が著しく上昇することがあり、不都合な場合がある。電子障壁層のイオン化ポテンシャルを発光層のイオン化ポテンシャルに近いレベルとすることで、高い効率を実現することができる。
【００７６】
上記においては電子障壁層を介して２つの発光層が配置され、この２つの発光層のうちの一方を青色系発光層、他方を黄色〜赤色系発光層とすることによって白色系発光を得る場合について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。例えば、前記したように、発光層を３つ設け、それぞれの間に電子障壁層を設けることにより、３つの発光層をそれぞれ青色系、赤色系及び緑色系発光層とし、それぞれの界面において発光を生じさせることによって白色系有機ＥＬ素子を構成してもよい。
【００７７】
３．他の有機層
（１）第一の有機層
陽極と陽極側発光層の間に、第一の有機層として、正孔注入層、正孔輸送層又は有機半導体層等を設けることができる。正孔注入層又は正孔輸送層は、発光層への正孔注入を助け、正孔を発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。正孔注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。このような正孔注入層又は正孔輸送層としてはより低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒であるものが好ましい。正孔注入層又は正孔輸送層を形成する材料としては、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００７８】
このような正孔注入層又は正孔輸送層の形成材料としては、具体的には、例えばトリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。
【００７９】
正孔注入層又は正孔輸送層の材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報等に開示のもの）、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、芳香族第３級アミン化合物を用いることもできる。また米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン等を挙げることができる。さらに、発光層の材料として示した前述の芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層又は正孔輸送層の材料として使用することができる。
【００８０】
この正孔注入層又は正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる一層で構成されてもよいし、また、正孔注入層又は正孔輸送層とは別種の化合物からなる正孔注入層又は正孔輸送層を積層したものであってもよい。正孔注入層又は正孔輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜２００ｎｍである。
【００８１】
有機半導体層は、発光層への正孔注入又は電子注入を助ける層であって、１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の導電率を有するものが好適である。このような有機半導体層の材料としては、含チオフェンオリゴマーや特開平８−１９３１９１号公報に記載の含アリールアミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、含アリールアミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。有機半導体層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１０〜１，０００ｎｍである。
【００８２】
（２）第二の有機層
陰極と陰極側発光層の間に、第二の有機層として、電子注入層又は電子輸送層等を設けることができる。電子注入層又は電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層は、エネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。
【００８３】
電子輸送層は、数ｎｍ〜数μｍの膜厚で適宜選ばれるが、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、電子移動度が１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものが好ましい。尚、電子移動度は、正孔移動度と同様の方法で測定できる。
【００８４】
電子注入層又は電子輸送層に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体が好適である。
【００８５】
上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に、８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えば、発光材料の項で記載したトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）を用いることができる。
【００８６】
一方、オキサジアゾール誘導体としては、下記一般式で表わされる電子伝達化合物が挙げられる。
【化１６】
0004509211.tif 000017
（式中、Ａｒ１７、Ａｒ１８、Ａｒ１９、Ａｒ２１、Ａｒ２２、Ａｒ２５は、それぞれ置換又は無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Ａｒ２０、Ａｒ２３、Ａｒ２４は、置換又は無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい）
【００８７】
ここで、アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基等が挙げられる。また、アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基等が挙げられる。また、置換基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は、薄膜形成性のものが好ましい。
【００８８】
上記電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【化１７】
0004509211.tif 000018
【００８９】
下記式で表される含窒素複素環誘導体
【化１８】
0004509211.tif 000019
（式中、Ａ１〜Ａ３は、窒素原子又は炭素原子である。
Ｒ及びＲ’は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０から５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは、互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のＲ基同士で互いに結合して、置換又は未置換の炭素環式脂肪族環、あるいは、置換又は未置換の炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ａｒ２６は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。
Ａｒ２６’は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基である。
Ａｒ２７は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。
ただし、Ａｒ２６、Ａｒ２７のいずれか一方は、置換基を有していてもよい炭素数１０〜６０の縮合環基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環基である。
Ｌ３、Ｌ４及びＬ’は、それぞれ単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の縮合環、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基である。）
【００９０】
下記式で表される含窒素複素環誘導体
ＨＡｒ−Ｌ５−Ａｒ２８−Ａｒ２９
（式中、ＨＡｒは、置換基を有していてもよい炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、
Ｌ５は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基又は置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ａｒ２８は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ２９は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。）
【００９１】
特開平第０９−０８７６１６号公報に示されている、下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体を用いた電界発光素子
【化１９】
0004509211.tif 000020
（式中、Ｑ１及びＱ２は、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＱ１とＱ２が結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ３１〜Ｒ３４は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。）
【００９２】
特開平第０９−１９４４８７号公報に示されている下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体
【化２０】
0004509211.tif 000021
（式中、Ｑ３及びＱ４は、それぞれ独立に、炭素数１から６までの飽和もしくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロ環又はＱ３とＱ４が結合して飽和もしくは不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ３５〜Ｒ３８は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換もしくは無置換の環が縮合した構造である（但し、Ｒ３５及びＲ３８がフェニル基の場合、Ｑ３及びＱ４は、アルキル基及びフェニル基ではなく、Ｒ３５及びＲ３８がチエニル基の場合、Ｑ３及びＱ４は、一価炭化水素基を、Ｒ３６及びＲ３７は、アルキル基、アリール基、アルケニル基又はＲ３６とＲ３７が結合して環を形成する脂肪族基を同時に満たさない構造であり、Ｒ３５及びＲ３８がシリル基の場合、Ｒ３６、Ｒ３７、Ｑ３及びＱ４は、それぞれ独立に、炭素数１から６の一価炭化水素基又は水素原子でなく、Ｒ３５及びＲ３６でベンゼン環が縮合した構造の場合、Ｑ３及びＱ４は、アルキル基及びフェニル基ではない。））
【００９３】
特再第２０００−０４０５８６号公報に示されている下記式で表されるボラン誘導体
【化２１】
0004509211.tif 000022
（式中、Ｒ３９〜Ｒ４６及びＱ８は、それぞれ独立に、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ５、Ｑ６及びＱ７は、それぞれ独立に、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｑ７とＱ８の置換基は、相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｓは１〜３の整数を示し、ｓが２以上の場合、Ｑ７は異なってもよい。但し、ｓが１、Ｑ５、Ｑ６及びＲ４０がメチル基であって、Ｒ４６が水素原子又は置換ボリル基の場合、及びｓが３でＱ７がメチル基の場合を含まない。）
【００９４】
特開平１０−０８８１２１号公報に示されている下記式で示される化合物
【化２２】
0004509211.tif 000023
（式中、Ｑ９、Ｑ１０は、それぞれ独立に、下記式（１）で示される配位子を表し、Ｌ６は、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、−ＯＲ４７（Ｒ４７は水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基である。）又は−Ｏ−Ｇａ−Ｑ１１（Ｑ１２）（Ｑ１１及びＱ１２は、Ｑ９及びＱ１０と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。）
【００９５】
【化２３】
0004509211.tif 000024
（式中、環Ａ４及びＡ５は、置換基を有してよい互いに縮合した６員アリール環構造である。）
【００９６】
この金属錯体は、ｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。
【００９７】
上記式の配位子を形成する環Ａ４及びＡ５の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは未置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換もしくは未置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換もしくは未置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは未置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは未置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは未置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビス（アセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、トリアチニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、プラニル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環もしくは複素環を形成してもよい。
【００９８】
電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有してもよい。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
【００９９】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる。仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましくは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
【０１００】
本発明においては、陰極と有機層の間に、絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けてもよい。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【０１０１】
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
【０１０２】
電子注入層又は電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１〜１００ｎｍである。
【０１０３】
青色系発光層又は第一の有機層は、酸化剤を含むことが好ましい。好ましい酸化剤としては、電子吸引性又は電子アクセプターである。例えば、ルイス酸、各種キノン誘導体、ジシアノキノジメタン誘導体、芳香族アミンとルイス酸で形成された塩類がある。特に好ましいルイス酸は、塩化鉄、塩化アンチモン、塩化アルミニウム等である。
【０１０４】
黄色〜赤色系発光層又は第二の有機層は、還元剤を含むことが好ましい。好ましい還元剤は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、アルカリ金属と芳香族化合物で形成される錯体である。特に好ましいアルカリ金属はＣｓ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋである。
【０１０５】
（３）無機化合物層
陽極及び／又は陰極に接して無機化合物層を有していてもよい。無機化合物層は、付着改善層として機能する。無機化合物層に使用される好ましい無機化合物としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、ＳｉＯＸ、ＡｌＯＸ、ＳｉＮＸ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、ＧｅＯＸ、ＬｉＯＸ、ＬｉＯＮ、ＴｉＯＸ、ＴｉＯＮ、ＴａＯＸ、ＴａＯＮ、ＴａＮＸ、Ｃ等各種酸化物、窒化物、酸化窒化物である。特に陽極に接する層の成分としては、ＳｉＯＸ、ＡｌＯＸ、ＳｉＮＸ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、ＧｅＯＸ、Ｃが安定な注入界面層を形成して好ましい。また、特に陰極に接する層の成分としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＮａＦが好ましい。無機化合物層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、０．１ｎｍ〜１００ｎｍである。
【０１０６】
発光層を含む各有機層及び無機化合物層を形成する方法は、特に限定されないが、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法を適用することができる。また、得られる有機ＥＬ素子の特性が均一となり、また、製造時間が短縮できることから、電子注入層と発光層とは同一方法で形成することが好ましく、例えば、電子注入層を蒸着法で製膜する場合には、発光層も蒸着法で製膜することが好ましい。
【０１０７】
４．電極
陽極としては、仕事関数の大きい（例えば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、陽極の厚さも特に制限されるものではないが、１０〜１，０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、１０〜２００ｎｍの範囲内の値とするのがより好ましい。
陰極には、仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、銀等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また陰極の厚さも特に制限されるものではないが、１０〜１０００ｎｍの範囲内の値とするのが好ましく、１０〜２００ｎｍの範囲内の値とするのがより好ましい。
陽極又は陰極の少なくとも一方は、発光層から放射された光を外部に有効に取り出すことが出来るように、実質的に透明、より具体的には、光透過率が１０％以上の値であることが好ましい。電極は、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、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により製造できる。
【実施例】
【０１０８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、各例で得られた有機ＥＬ素子の評価は下記の通りである。
（１）初期性能：ＣＩＥ１９３１色度座標にて色度を測定し評価した。
（２）イオン化ポテンシャル（以下、ＩＰと表す）：理研計器製ＡＣ−１を用いて測定した。
（３）アフィニティレベル（以下、Ａｆと表す）：Ａｆ＝ＩＰ−Ｅｇとした。（ただし、Ｅｇは紫外可視吸収スペクトルから算出した光学的バンドギャップを表す。）
（４）発光効率：素子に所定の電圧を印加し、ミノルタ社製輝度計ＣＳ−１０００にて輝度を測定し、同時にケースレー社製電流計を用いて電流値を測定し、その結果より算出した。
【０１０９】
参考例１
（有機ＥＬ素子の形成）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄を行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして膜厚６０ｎｍのＮ，Ｎ’−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル膜（以下「ＴＰＤ２３２膜」；下記に構造式を示す）を成膜した。このＴＰＤ２３２膜は、正孔注入層として機能する。ＴＰＤ２３２膜の成膜に続けて、このＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル膜（以下「ＮＰＤ膜」；下記に構造式を示す）を成膜した。このＮＰＤ膜は正孔輸送層として機能する。
【０１１０】
【化２４】
0004509211.tif 000025
【０１１１】
さらに、ＮＰＤ膜の成膜に続けて、膜厚１０ｎｍにて下記式〔３２〕で示されるアントラセン誘導体と下記式〔３４〕で示されるフルオランテン誘導体（以下、「Ｒ１」；黄色〜赤色系ドーパント；蛍光ピーク波長５４５ｎｍ）を４０：２の重量比で蒸着して成膜し、黄色〜赤色系発光層（陽極側発光層；ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．７／２．７）とした。次いで、５ｎｍにて電子障壁層（ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．２／２．２）として機能するＮＰＤ膜を成膜した。膜厚３０ｎｍにて下記式〔３２〕で示されるアントラセン誘導体と、下記式〔３３〕で示されるスチリル誘導体（以下、「Ｂ１」；青色系ドーパント）を４０：２の重量比で蒸着して成膜し、青色系発光層（陽極側発光層（ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．７／２．７））とした。ついで、この膜上に、電子輸送層として膜厚１０ｎｍのトリス（８−キノリノール）アルミニウム膜（以下「Ａｌｑ膜」；下記に構造式を示す）を成膜した。この後、Ｌｉ（Ｌｉ源：サエスゲッター社製）とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を１０ｎｍ形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを１５０ｎｍ蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ素子を作製した。
【０１１２】
【化２５】
0004509211.tif 000026
【０１１３】
得られた素子の、ＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）値、発光色、発光輝度１００ｃｄ／ｍ２での発光効率、電子障壁層のアフィニティレベルと陰極側発光層のアフィニティレベルの差△Ａｆ、並びに電子障壁層と陽極側及び陰極側発光層とのイオン化ポテンシャルの差△ＩＰをそれぞれ下記表１に示す。また、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ａ）に示す。
【０１１４】
実施例１
電子障壁層としてＮＰＤの代わりにトリアゾール誘導体（以下、「ＴＡＺ」；下記に構造式を示す）を膜厚５ｎｍにて成膜した以外は、参考例１と同様に有機ＥＬ素子を作製をした。参考例１と同様に、発光色、発光効率等を下記表１に示し、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ｂ）に示す。
【０１１５】
【化２６】
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【０１１６】
実施例２
正孔輸送層として機能するＮＰＤ膜の成膜に続けて、膜厚３０ｎｍにて上記式〔３２〕で示されるアントラセン誘導体と上記式〔３３〕で示されるＢ１を４０：２の重量比で蒸着して成膜し、青色系発光層とした。次いで、５ｎｍにてＴＡＺ膜を成膜した。ついで、膜厚１０ｎｍにて上記式〔３２〕で示されるアントラセン誘導体と、上記式〔３４〕で示されるＲ１（蛍光ピーク波長５４５ｎｍ）を４０：２の重量比で蒸着して成膜し、黄色〜赤色系発光層とした以外は、参考例１と同様に素子作製をした。参考例１と同様に、発光色、発光効率等を下記表１に示し、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ｃ）に示す。
【０１１７】
参考例２
正孔輸送層として機能するＮＰＤ膜の成膜に続けて、膜厚３０ｎｍにて上記式〔３２〕で示されるアントラセン誘導体と上記式〔３３〕で示されるＢ１を４０：２の重量比で蒸着して成膜し、青色系発光層とした。次いで、５ｎｍにてＮＰＤ膜を成膜した。ついで、膜厚１０ｎｍにてＡｌｑと、上記式〔３４〕で示されるＲ１（蛍光ピーク波長５４５ｎｍ）を４０：２の重量比で蒸着し成膜し、黄色〜赤色系発光層とした以外は、参考例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。参考例１と同様に、発光色、発光効率等を下記表１に示し、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ｄ）に示す。
【０１１８】
比較例１
陽極側発光層（黄色〜赤色系発光層）と陰極側発光層（青色系発光層）との間に電子障壁層を成膜しなかった以外は参考例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。この素子の色度は（０．５０，０．４２）となり、白色発光は得られずに、黄色発光が観察された。参考例１と同様に、発光色、発光効率等を下記表１に示し、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ｅ）に示す。
【０１１９】
比較例２
陽極側発光層（青色系発光層）と陰極側発光層（黄色〜赤色系発光層）との間に電子障壁層を成膜しなかった以外は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。この素子の色度は（０．２８，０．２８）となり、白色発光が得られた。参考例１と同様に、発光色、発光効率等を下記表１に示し、得られた素子の電子障壁層前後のエネルギーレベルを図３（ｆ）に示す。
【０１２０】
【表１】
0004509211.tif 000028
【０１２１】
表１の結果から、電子障壁層を介して、電子輸送性材料からなる２つの有機発光層を配置することにより、白色発光が得られ、発光効率も高い有機ＥＬ素子が得られることがわかる。
【０１２２】
参考例３
参考例１における正孔輸送層であるＮＰＤ膜を成膜することなく、正孔注入層であるＴＰＤ２３２膜の成膜に続けて、このＴＰＤ２３２膜上に膜厚２０ｎｍのトリカルバゾリル−トリフェニルアミン（以下、「ＴＣＴＡ」；構造式を下記に示す）を成膜した。ＴＣＴＡ膜の成膜に続けて、膜厚３０ｎｍにて下記式〔３５〕で示されるカルバゾール誘導体と、下記式〔３６〕で示されるイリジウム錯体を５０：４の重量比で蒸着して成膜し、青色系発光層（ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．８／２．６）とした。次いで、５ｎｍにて下記式〔３８〕で示されるカルバゾール誘導体を成膜した。この膜は電子障壁層（ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．７／２．２）として機能する。ついで、膜厚３０ｎｍにてカルバゾール誘導体〔３５〕と下記式〔３７〕で示されるイリジウム錯体を３０：３の重量比で蒸着して成膜し、黄色〜赤色系発光層（ＩＰ／Ａｆ（ｅＶ）＝５．８／２．６）とした。この膜上に、膜厚１０ｎｍにてアルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノラート（以下、「ＢＡｌｑ」；構造式を下記に示す）を成膜した。この後、Ｌｉ（Ｌｉ源：サエスゲッター社製）とＡｌｑを二元蒸着させ、電子注入層としてＡｌｑ：Ｌｉ膜を１０ｎｍ形成した。このＡｌｑ：Ｌｉ膜上に金属Ａｌを１５０ｎｍ蒸着させ金属陰極を形成し有機ＥＬ発光素子を形成した。
【０１２３】
【化２７】
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【０１２４】
得られた素子は直流電圧１１Ｖで発光輝度１００ｃｄ／ｍ２、効率２５.２ｃｄ／Ａ、色度は（０．３５，０．４０）となり、非常に高い効率で白色発光を得ることができた。得られた素子の、ＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ，ｙ）値、発光色、並びに発光輝度１００ｃｄ／ｍ２での発光効率、電子障壁層のアフィニティレベルと陰極側発光層のアフィニティレベルの差△Ａｆ、並びに電子障壁層と陽極側及び陰極側発光層とのイオン化ポテンシャルの差△ＩＰをそれぞれ下記表２に示す。
【０１２５】
比較例３
陽極側発光層と陰極側発光層との間に電子障壁層を成膜しなかった以外は参考例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。この素子は直流電圧１３Ｖで発光輝度１００ｃｄ／ｍ２、効率２.２ｃｄ／Ａ、色度は（０．６０，０．３４）となり、白色発光は得られず、効率も低い素子であった。
【０１２６】
【表２】
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【０１２７】
表２の結果から、発光層を、りん光発光性ホスト材料及びりん光発光性ドーパントを用いて構成した場合であっても、電子障壁層を介して、電子輸送性材料からなる２つの有機発光層を配置することにより、白色発光が得られ、発光効率も高い有機ＥＬ素子が得られることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明によれば、電子障壁層を二つの発光層の間に入れることで、簡便な素子構成で白色素子を実現することができ、特に電子障壁層のイオン化ポテンシャルを発光層に近いレベルにすることで、高い効率を実現できる。また、りん光型の発光層を用いても、容易に高い効率の白色素子を実現できる。
【０１２９】
本発明によれば、色変化が少ない白色系有機ＥＬ素子を提供することができ、情報表示機器、車載表示機器、照明等として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１  有機ＥＬ素子
２  陽極
３  正孔注入層（第一の有機層）
４  正孔輸送層
５  陽極側発光層
６  電子障壁層
７  陰極側発光層
８  電子輸送層（第二の有機層）
９  陰極
【図１】
0004509211.tif 000031
【図２】
0004509211.tif 000032
【図３】
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