(57)【要約】  より長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子の提供を提供する。  陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と、前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、から成り、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光が、前記発光性色素に由来する発光の１００分の１未満であることを特徴とする。
2007069740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と陽極の一対の電極間について、
発光層と、前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、から成り、
前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度が、前記発光性色素に由来する発光強度の１００分の１未満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２】
前記発光性色素の前記発光層中における含有量が、６重量％以上、１００重量％未満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３】
前記発光性色素の第一酸化電位（ＥＤ＋）が前記ホスト材料の第一酸化電位（ＥＨ＋）よりも小さく、
前記発光性色素の第一還元電位（ＥＤ−）が前記ホスト材料の第一還元電位（ＥＨ−）よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項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】
前記発光性色素が下記一般式で示される有機金属錯体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2007069740.tif 000023
式中、Ｍは金属を表し、ｍ＋ｎは該金属の価数を表す。
【請求項５】
前記発光層には、カルバゾール化合物が含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つ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、電流の注入によって発光する有機化合物のエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬともいう）を利用して、かかる物質を層状に形成した発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機材料を用いたデイスプレイパネルを構成する各有機ＥＬ素子は、表示面としてのガラス基板上に、透明電極としての陽極、発光層を含む複数の有機材料層、金属電極からなる陰極を、順次、薄膜として積層した構造を有している。【０００３】
有機材料層には、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層などの正孔輸送能を持つ材料からなる発光層の陽極側に備えられる層や、電子輸送層、電子注入層などの電子輸送能を持つ材料からなる発光層の陰極側に備えられる層などが含まれ、これらの層が様々に組み合わせて設けられた構成の有機ＥＬ素子が提案されている。【０００４】
発光層並びに電子輸送層、正孔輸送層などの積層体からなる有機材料層を有する有機ＥＬ素子に電界が印加されると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が注入される。有機ＥＬ素子は、この電子と正孔が発光層において再結合し、励起子が形成され、それが基底状態に戻るときに放出される発光を利用したものである。発光の高効率化や素子を安定駆動させるために、発光層に発光性色素をゲスト材料としてドープすることもある。【０００５】
近年、発光層に蛍光材料の他に、りん光材料を利用することも提案されている。量子物理化学からは統計的に有機ＥＬ素子の発光層において、電子と正孔の再結合後の一重項励起子と三重項励起子の発生確率が１：３と考えられている。このため、一重項状態から直接基底状態に戻ることで発光する蛍光と比較し、三重項状態から基底状態に戻ることで発光するりん光を利用することで蛍光発光の発光態様よりも、最大で４倍の発光効率の達成が期待される。りん光材料としては、白金やイリジウムなどの重金属錯体が挙げられ、重元素効果により、室温でのりん光発光を可能とすることが提案されている。【０００６】
このような有機エレクトロルミネッセンス素子は、フルカラーディスプレイや照明光源などとして期待されており、現在、実用化が始まりつつある。また、一方では、長駆動寿命化や低消費電力化等の要求に答えるため、有機エレクトロルミネッセンス素子に関して様々な改良がなされている。【０００７】
例えば、下記特許文献１では、発光層に発光性色素としてイリジウム錯体を、ホスト材料として４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル（略称ＣＢＰ）を用い、長駆動寿命化したとされる有機エレクトロルミネッセンス素子について報告されている。
【特許文献１】特開２００１−３１３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子の長駆動寿命化は、大きな課題であり、さらなる長駆動寿命化が望まれている。【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子の提供をその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、から成り、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度が、前記発光性色素に由来する発光強度の１００分の１未満であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を説明するための実施の形態における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２】実施例１における有機ＥＬ素子の断面図である。
【図３】素子サンプル１および２の規格化したＥＬスペクトルを示す図である。
【図４】図３に示したＥＬスペクトルの拡大図である。
【図５】素子サンプル３〜９の規格化したＥＬスペクトルを示す図である。
【図６】図５に示したＥＬスペクトルの拡大図である。
【図７】素子サンプル１０〜１２の規格化したＥＬスペクトルを示す図である。
【図８】図７に示したＥＬスペクトルの拡大図である。
【図９】実施例３における有機ＥＬ素子の断面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０・・・基板
１４・・・陽極
１６・・・有機材料層
１８・・・陰極
１００、２００・・・有機ＥＬ素子
１６２・・・正孔注入層
１６４・・・正孔輸送層
１６６・・・発光層
１６８・・・電子輸送層
１７０・・・電子注入層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らは、陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と、前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、から成る有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動寿命を改善する目的で、前記発光性色素に由来する発光強度と、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度との関係について鋭意検討した結果、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光を、前記発光性色素に由来する発光の１００分の１未満とすることにより、より多くの正孔を発光層に確実に供給できるため、発光性色素の還元による劣化、及び、正孔輸送材料の還元による劣化、ホスト材料の酸化あるいは還元による劣化を抑制することができ、有機ＥＬ素子の駆動寿命をより長くすることができることを見出した。【００１４】
本発明者らは、上述の効果を有するための構成である前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度を、前記発光性色素に由来する発光強度の１００分の１未満とする方法として、（１）陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正孔注入層を積層すること、（２）発光性色素の発光層中における含有量が６重量％以上、１００重量％未満であること、（３）正孔輸送層の膜厚（膜厚＝ｄH）と電子輸送層の膜厚（膜厚＝ｄE）との関係をｄH≦ｄEとすること、の３つの方法があることを見いだした。【００１５】
以下、これら３つの方法についての実施の形態を図面に基づいて説明する。
（１）陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正孔注入層を積層すること、及び（２）発光性色素の発光層中における含有量が６重量％以上、１００重量％未満である場合について
まず、本発明の特徴部分である発光層１６６を含む有機ＥＬ素子１００の構成について説明する。【００１６】
本実施形態の有機ＥＬ素子１００は、図１に示すように、例えば、ガラスなどの透明基板１０上にて、少なくとも陽極１４、有機材料層１６、陰極１８が積層されて構成されており、有機材料層１６は、有機化合物からなる正孔輸送層１６４、有機化合物からなる発光層１６６、有機化合物からなる電子輸送層１６８が積層されて得られる。
次に、有機ＥＬ素子１００のうち本発明の特徴部分である発光層１６６について詳細に説明する。【００１７】
発光層１６６は、輸送された正孔と同じく輸送された電子とを再結合させ、発光させる層である。発光層１６６は、その膜厚が５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、発光性色素とホスト材料を含有している。発光性色素の発光層１６６中における含有量は、６重量％以上、１００重量％未満であり、６重量％以上、２０重量％以下がより好適である。【００１８】
発光性色素とホスト材料は、発光性色素の第一酸化電位（ＥＤ＋）がホスト材料の第一酸化電位（ＥＨ＋）よりも小さく、発光性色素の第一還元電位（ＥＤ−）がホスト材料の第一還元電位（ＥＨ−）より小さいものが好ましく、その性質を満たすものになるように適宜選択すればよい。発光性色素は下記一般式（化学式１）で表される有機金属錯体が好適であり、例えばＩｒ（ｐｐｙ）３（化学式２）などが採用できる。【００１９】
【化１】
2007069740.tif 000003
式中、Ｍは金属、ｍ＋ｎは該金属の価数を表す。金属としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金などが挙げられる。ｍは０以上の整数、ｎは１以上の整数である。Ｌは１価の二座配位子を表す。環ａ及び環ｂは、置換基を有してよい芳香族炭化水素基を表す。【００２０】
【化２】
2007069740.tif 000004
発光性色素の第一酸化電位（ＥＤ＋）がホスト材料の第一酸化電位（ＥＨ＋）よりも小さく、前記発光性色素の第一還元電位（ＥＤ−）が前記ホスト材料の第一還元電位（ＥＨ−）よりも小さくすることにより、発光層１６６内において、主としてホスト材料が運搬する正孔が、電気的に中性の状態にある前記発光性色素にスムーズに捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が効率よく生成する。そこへホスト材料が伝搬する電子が供給される状況ができる。即ち、発光性色素は、中性状態では電気的な還元を受けないため、アニオン状態にはならない。また、ホスト材料は、無駄に正電荷をホスト分子上にため込む必要がなくなる上、発光性色素よりも低いエネルギー準位にある空の分子軌道上で電子を運ぶことができる。これにより、発光性色素の還元による劣化、及び、ホスト材料の酸化あるいは還元による劣化を抑制することができる。【００２１】
ホスト材料には、ピリジン化合物等の含窒素芳香族複素環化合物が採用される。また、該含窒素芳香族複素環化合物に加えて、カルバゾール化合物を採用してもよい。また、ホスト材料が、下記一般式(化学式３〜化学式５)に示すような同一分子内にカルバゾリル基及びピリジン環を有する化合物であるのがより好適である。【００２２】
【化３】
2007069740.tif 000005
（Ｚは、直接結合、あるいは、カルバゾール環の窒素原子同士を共役可能とする任意の連結基を表す。
Ｑは、Ｇにつながる直接結合を表す。
Ｂは、ヘテロ原子としてＮ原子をｎ個有する六員環の芳香族複素環である。
ｎは、１〜３の整数である。
Ｇは、環ＢのＮ原子のオルト位及びパラ位にあるＣ原子に結合する。
Ｇは、Ｑにつながる場合は、Ｑにつながる直接結合または任意の連結基を表す。
Ｇは、Ｑにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。
一分子中に存在する複数個のＧは、同一であっても異なっていてもよい。
環Ｂは、Ｇ以外にも置換基を有していてもよい。)【００２３】
【化４】
2007069740.tif 000006
（Ｚ１及びＺ２は、直接結合または任意の連結基を表す。
Ｚ１、Ｚ２及び環Ａは、置換基を有していてもよい。
Ｚ１及びＺ２は、同一であっても異なっていてもよい。
Ｑは、Ｇにつながる直接結合を表す。
Ｂは、ヘテロ原子としてＮ原子をｎ個有する六員環の芳香族複素環である。
Ｇは、環ＢのＮ原子のオルト位及びパラ位にあるＣ原子に結合する。
Ｇは、Ｑにつながる場合は、Ｑにつながる直接結合または任意の連結基を表す。
Ｇは、Ｑにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。
ｍは、３〜５の整数である。
一分子中に存在する複数個のＧは、同一であっても異なっていてもよい。
環Ｂは、Ｇ以外にも置換基を有していてもよい。)【００２４】
【化５】
2007069740.tif 000007
（Ｚ１及びＺ２は、直接結合又は任意の連結基を表す。Ｚ１及びＺ２は同一であっても異なっていても良い。
環Ｂ１及び環Ｂ２は、ピリジン環である。
Ｚ１、Ｚ２、環Ｂ１及び環Ｂ２は、それぞれ置換基を有していても良い。)
具体例としては、下記のような化合物が挙げられる。【００２５】
【化６】
2007069740.tif 000008
【００２６】
【化７】
2007069740.tif 000009
【００２７】
【化８】
2007069740.tif 000010
【００２８】
【化９】
2007069740.tif 000011
【００２９】
【化１０】
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【００３０】
【化１１】
2007069740.tif 000013
次に、有機ＥＬ素子１００のうち発光層１６６以外の構成について説明する。【００３１】
陰極１８には、例えば、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、銀又は各々の合金等の仕事関数が小さな金属からなり厚さが約１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度のものが用い得るがこれに限られることなく適宜材料を選択して用いればよい。【００３２】
陽極１４には、インジウムすず酸化物（以下、ＩＴＯという）等の仕事関数の大きな導電性材料からなり厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度で、又は金で厚さが１０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度のものが用い得るがこれに限られることなく適宜材料を選択して用いればよい。なお、金を電極材料として用いた場合には、薄膜では電極は半透明の状態となる。陰極１８及び陽極１４について、少なくとも一方が透明又は半透明であればよい。【００３３】
正孔輸送層１６４は、陽極１４（正孔注入層を設けた場合は正孔注入層）と発光層１６６の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層１６６まで適切に輸送する働きを持つ。正孔輸送層１６４の膜厚は５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、単層に限られず、複数の異なる材料から構成されていてもよい。複数の層から構成される場合において、発光層と隣接する正孔輸送層を第一の正孔輸送層とし、それ以外の正孔輸送層の構成層よりも第一の正孔輸送層を第一還元電位の小さいワイドバンドギャップの正孔輸送性材料から構成すると、発光層１６６内で生成した励起子の発光層１６６内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。【００３４】
正孔輸送層１６４の材質については、トリアリールアミン化合物が含まれていると好適である。材質については、例えば、ＮＰＢ（化学式１２）などが採用できる。【００３５】
【化１２】
2007069740.tif 000014
電子輸送層１６８は、陰極１８（電子注入層を設けた場合には電子注入層）と発光層１６６の間に設けられ、電子の輸送を促進させる層であり、電子を発光層１６６まで適切に輸送する働きを持つ。電子輸送層１６８の膜厚は５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、単層に限られず、複数の異なる材料から構成されていてもよい。複数の層から構成される場合において、発光層１６６と隣接する電子輸送層を第一の電子輸送層とし、それ以外の電子輸送層の構成層よりも第一の電子輸送層を第一酸化電位の大きいワイドバンドギャップの電子輸送性材料から構成すると、発光層１６６内で生成した励起子の発光層内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。【００３６】
電子輸送層１６８の材質については、有機アルミ錯体化合物が含まれていると好適である。例えば、Ａｌｑ３（化学式１３）、ＢＡｌｑ（化学式１４）が採用できるが、これに限定されない。【００３７】
【化１３】
2007069740.tif 000015
【００３８】
【化１４】
2007069740.tif 000016
発光性色素の第一酸化電位（ＥＤ＋）、ホスト材料の第一酸化電位（ＥＨ＋）、発光性色素の第一還元電位（ＥＤ−）、ホスト材料の第一還元電位（ＥＨ−）、電子輸送層の材料などについての酸化還元電位は電気化学的測定によって求めることができる。【００３９】
電気化学的測定の方法について説明する。支持電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウムやヘキサフルオロリン酸テトラブチルアンモニウム等０．１ｍｏｌ／ｌ程度含有させた有機溶媒に、測定対象物質を０．１〜２ｍＭ程度溶解させ、作用電極としてグラッシーカーボン電極、対電極として白金電極、参照電極として銀電極を用い、作用電極にて測定対象物質を酸化還元し、それらの電位をフェロセン等の基準物質の酸化還元電位と比較することにより、該測定対象物質の酸化還元電位を算出する。【００４０】
一例として、上記の方法で測定したＩｒ（ｐｐｙ）３、化学式６〜１１の化合物、Ａｌｑ３、ＢＡｌｑ及びＣＢＰの酸化還元電位を表１にまとめる。【００４１】
【表１】
2007069740.tif 000017
なお本実施形態では、有機材料層１６は、正孔輸送層１６４／発光層１６６／電子輸送層１６８という構造を例示したが、これに限られることなく少なくとも正孔輸送層１６４／発光層１６６／電子輸送層１６８とを含むものであればよい。例えば電子輸送層１６８及び陰極１８間にＬｉＦなどのアルカリ金属化合物等からなる電子注入層を形成してもよい。また陽極１４及び正孔輸送層１６４間に、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などのポルフィリン化合物、または、トリアリールアミン化合物などの正孔注入層を薄膜として積層、成膜してもよい。正孔注入層は、電子受容性化合物を含んでいることが好ましく、その膜厚は、５ｎｍ〜３０００ｎｍであると好適である。
電子受容性化合物とは、酸化力を有し、トリアリールアミン化合物などの正孔輸送性化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましく、具体的には、電子親和力が４ｅＶ以上である化合物が好ましく、５ｅＶ以上の化合物である化合物がさらに好ましい。【００４２】
例としては、４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート等の有機基の置換したオニウム塩、塩化鉄（III）（特開平１１−２５１０６７号）、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物、テトラシアノエチレン等のシアノ化合物、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン（特開２００３−３１３６５号公報）等の芳香族ホウ素化合物、フラーレン誘導体、ヨウ素等が挙げられる。
上述の化合物のうち、強い酸化力を有する点で有機基の置換したオニウム塩、高原子価の無機化合物が好ましく、種々の溶媒に可溶で湿式塗布に適用可能である点で有機基の置換したオニウム塩、シアノ化合物、芳香族ホウ素化合物が好ましい。
以上、上述するような構成をとることによって、より長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子の提供を提供することができる。
（３）正孔輸送層の膜厚（膜厚＝ｄH）と電子輸送層の膜厚（膜厚＝ｄE）との関係をｄH≦ｄEとする場合について
以下、本発明の特徴部分について詳細に説明するが、（１）及び（２）の説明と同様の部分は省略する。
発光層１６６の膜厚（ｄＭ）が、５ｎｍ〜３０００ｎｍであること、電子輸送層の膜厚（膜厚＝ｄＥ；５ｎｍ〜３０００ｎｍ）と正孔輸送層の膜厚（膜厚＝ｄＨ；５ｎｍ〜３０００ｎｍ）との関係がｄＨ≦ｄＥであることを特徴とするものである。
正孔輸送層１６４は、陽極１４（正孔注入層を設けた場合は正孔注入層）と発光層１６６の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層１６６まで適切に輸送する働きを持つ。正孔輸送層１６４の膜厚ｄＨは５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、電子輸送層１６８の膜厚ｄＥとの関係がｄＨ≦ｄＥであるように決定することが必要である。好適には正孔輸送層１６４の膜厚ｄＨおよび／または電子輸送層１６８の膜厚ｄＥは５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好適である。【００４３】
正孔輸送層１６４の膜厚ｄＨと発光層１６６の膜厚ｄＭとの関係が、ｄＨ≦ｄＭであるように膜厚を決定すると好適である。
発光層１６６は、輸送された正孔と同じく輸送された電子とを再結合させ、蛍光発光、および／または、りん光発光させる層である。発光層１６６は、その膜厚ｄＭが５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、発光性色素とホスト材料を含有している。【００４４】
電子輸送層１６８は、陰極１８（電子注入層を設けた場合には電子注入層）と発光層１６６の間に設けられ、電子の輸送を促進させる層であり、電子を発光層１６６まで適切に輸送する働きを持つ。電子輸送層１６８の膜厚ｄＥは５ｎｍ〜３０００ｎｍであり、正孔輸送層１６４の膜厚ｄＨとの関係がｄＨ≦ｄＥであるように決定する。
陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を積層してもよく、正孔注入層は電子受容性物質を含んでいてもよい。正孔注入層の膜厚は、５ｎｍ〜３０００ｎｍであると好適である。
以上、上述するような構成をとることによって、より長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子の提供を提供することができる。
【実施例】
【００４５】
（１）陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正孔注入層を積層すること、及び（２）発光性色素の発光層中における含有量が６重量％以上、１００重量％未満であることについての実施例
（実施例１）
具体的に、サンプルの有機ＥＬ素子を複数作成して、その駆動寿命を評価した。
サンプルでは、図２に示すようにそれぞれガラス基板１０上のＩＴＯ（膜厚１１０ｎｍ）陽極１４上に材料を順次成膜し、下記構成の有機ＥＬ素子を作製した。【００４６】
安息香酸エチルに化学式１５に示される芳香族ジアミン含有ポリエーテル（重量平均分子量２６，９００）を２重量％及び化学式１６に示される電子受容性物質を０．４重量％の濃度で溶解させた塗布液をＩＴＯ陽極１４上に滴下し、回転数１５００ｒｐｍ−３０秒間の条件でスピンコートすることによって正孔注入層１６２を形成した。２００℃で１５分間焼成した後の膜厚は３０ｎｍであった。次に、真空蒸着によりＮＰＢを成膜し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層１６４を形成した。さらに、発光性色素として化学式２のＩｒ（ｐｐｙ）３とホスト材料として化学式８の化合物を用い、共真空蒸着により４０ｎｍの発光層を形成した。このとき、発光性色素であるＩｒ（ｐｐｙ）３の発光層１６６中における含有量を５．５重量％に調整した。さらに、電子輸送層１６８上に電子注入層１７０としてＬｉＦを膜厚１ｎｍで蒸着し、さらに、その上に陰極１８としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚１００ｎｍ積層し、図２に示すように有機ＥＬ素子サンプル１を作製した。【００４７】
【化１５】
2007069740.tif 000018
【００４８】
【化１６】
2007069740.tif 000019
（比較例１）
芳香族ジアミン含有ポリエーテルに代えて、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を真空蒸着より成膜し、膜厚２５ｎｍの正孔注入層１６２とした以外は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子サンプル２を作製した。
（サンプル１、２の比較実験及びその結果）
上記の素子サンプル１及び２を、電流密度２．５ｍＡ／ｃｍ２で駆動し、ＥＬスペクトルの測定を行った。ＥＬスペクトルの測定には、分光放射輝度計ＣＳ−１０００Ａ(コニカミノルタ)を用いた。測定したＥＬスペクトルを図３及び図４に示す。この測定により、発光性色素であるＩｒ（ｐｐｙ）３に由来する発光に対する、発光層１６６に隣接した正孔輸送層１６４であるＮＰＢに由来する発光のピーク強度比を求めた。【００４９】
この後、上記の素子サンプルを、電流密度７ｍＡ／ｃｍ２で連続駆動し、その輝度が測定開始直後から５０％減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表２にまとめる。【００５０】
【表２】
2007069740.tif 000020
表２からわかるように、実施例である素子サンプル１では、比較例である素子サンプル２に対して、ＮＰＢに由来する発光が抑制され、駆動寿命が改善されている。
素子サンプル１では、正孔注入層として、電子受容性物質を含む芳香族ジアミン含有ポリエーテルが用いられていることから、正孔注入層中の正孔の密度が増加し、より多くの正孔が発光層に供給され易い状態ができている。これにより、発光層１６６内において、主としてホスト材料が運搬する正孔が、電気的に中性の状態にある発光性色素に捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホスト材料が伝搬する電子が供給される状態を確実に作ることができる。よって、発光性色素の還元による劣化、及び、ホスト材料の酸化あるいは還元による劣化を抑制することができ、長駆動寿命化を達成できると考えられる。【００５１】
（実施例２）
発光性色素であるＩｒ（ｐｐｙ）３の蒸着速度を変化させ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の発光層１６６中における含有量を６重量％（素子サンプル３）、７．５重量％（素子サンプル４）、９重量％（素子サンプル５）、１０．５重量％（素子サンプル６）及び１２重量％（素子サンプル７）とした以外は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子サンプルを作製した。
（比較例２）
発光性色素であるＩｒ（ｐｐｙ）３の蒸着速度を変化させ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の発光層１６６中における含有量を３重量％（素子サンプル８）及び４．５重量％（素子サンプル９）とした以外は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子サンプルを作製した。
（サンプル３〜９の比較実験及びその結果）
上記の素子サンプル３〜９を、電流密度２．５ｍＡ／ｃｍ２で駆動し、ＥＬスペクトルの測定を行った。ＥＬスペクトルの測定には、分光放射輝度計ＣＳ−１０００Ａ(コニカミノルタ)を用いた。測定したＥＬスペクトルを図５及び図６に示す。この測定により、発光性色素であるＩｒ（ｐｐｙ）３に由来する発光に対する、発光層１６６に隣接した正孔輸送層１６４であるＮＰＢに由来する発光のピーク強度比を求めた。【００５２】
この後、上記の素子サンプルを、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で連続駆動し、その輝度が測定開始直後から５０％減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表３にまとめる。【００５３】
【表３】
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表３からわかるように、実施例である素子サンプル３〜７では、比較例である素子サンプル８及び９に対して、ＮＰＢに由来する発光が抑制され、駆動寿命が改善されている。Ｉｒ（ｐｐｙ）３に代表される有機金属錯体は、正孔輸送性を有していることから、発光層中におけるＩｒ（ｐｐｙ）３の含有量を６重量％以上とすることによって、正孔輸送層から発光層により多くの正孔がさらに供給され易い状態ができている。これにより、発光層１６６内において、主としてホスト材料が運搬する正孔が、電気的に中性の状態にある発光性色素に捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホスト材料が伝搬する電子が供給される状態を確実に作ることができる。よって、発光性色素の還元による劣化、及び、ホスト材料の酸化あるいは還元による劣化を抑制することができ、長駆動寿命化を達成できると考えられる。【００５４】
特許文献１には、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の含有量を０．５重量％と薄くすることによって、より駆動寿命が改善されることが示されている。特許文献１の実施例の発光層ホスト材料はＣＢＰである。ＣＢＰを発光層ホスト材料に用いた場合、ＣＢＰは高い正孔輸送性を有するため、素子の高効率化のためには、発光層に隣接して陰極側に正孔阻止層を挿入することが不可欠である。正孔阻止層は、第一酸化電位が大きく、かつ、電子輸送性が極めて高い材料から構成されるのが一般的であるが、電子輸送性が高いが故に、正孔阻止層中での正孔の存在を許容できず、正孔が侵入した場合は材料自体の劣化がおこると考えられる。一方、Ir（ｐｐｙ）３のような有機金属錯体は、上述のように正孔輸送性を有することから、長駆動寿命化のためには、正孔輸送層から発光層中へ過剰な正孔が供給されない状態を作ることが望ましいと考えられる。【００５５】
このように、本発明に開示した素子構成と特許文献１に開示の素子構成とでは、駆動に対する素子の劣化機構が異なることから、駆動寿命に対する、発光層中における有機金属錯体含有量の効果が異なってくる。【００５６】
以上から本実施例によると、長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を得ることができる。
（３）正孔輸送層の膜厚（膜厚＝ｄH）と電子輸送層の膜厚（膜厚＝ｄE）との関係をｄH≦ｄEとすることについての実施例
（実施例３及び比較例３）
具体的に、サンプルの有機ＥＬ素子を複数作製して、その駆動寿命を評価した。
サンプルでは、それぞれ基板上のＩＴＯ（膜厚１１０ｎｍ）陽極１４上に、以下図７に示すように材料を順次成膜し、下記構成の有機ＥＬ素子２００を作製した。【００５７】
正孔注入層１６２に銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）（それぞれ膜厚２５ｎｍ）を用い、正孔輸送層１６４にＮＰＢを用い、発光層１６６に発光性色素として化学式２で示されるＩｒ（ｐｐｙ）３を５．５重量％添加したホスト材料の化学式８の化合物を用い、電子輸送層１６８にＡｌｑ３を用い、有機材料層を図７に示すように積層した。このとき、正孔輸送層１６４、発光層１６６、電子輸送層１６８の各々の膜厚を表４に示すように、種々変更した。【００５８】
素子サンプル１０及び素子サンプル１１が本発明の実施例と、素子サンプル１２が比較例となる。さらに、それぞれの電子輸送層１６８上に電子注入層１７０としてＬｉＦを膜厚１ｎｍで蒸着し、さらに、その上に陰極としてアルミニウム（Ａｌ）を膜厚１００ｎｍ積層し、有機ＥＬ素子２００を作製した。
（サンプル１０、１１及び１２の比較実験及びその結果）
上記素子サンプルを、電流密度７ｍＡ／ｃｍ２で連続駆動し、その輝度が測定開始直後から５０％減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表４にまとめる。【００５９】
【表４】
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表４からわかるように、実施例である素子サンプル１０及び１１では、比較例である素子サンプル１２に対して、駆動寿命が改善されている。
正孔輸送層の膜厚（膜厚＝ｄH）と電子輸送層の膜厚（膜厚＝ｄE）との関係をｄH≦ｄEとすることによって、より正孔の移動距離を短くできることから、発光層により多くの正孔が供給され易い状態ができている。これにより、発光層１６６内において、主としてホスト材料が運搬する正孔が、電気的に中性の状態にある発光性色素に捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホスト材料が伝搬する電子が供給される状態を確実に作ることができる。よって、発光性色素の還元による劣化、及び、ホスト材料の酸化あるいは還元による劣化を抑制することができ、長駆動寿命化を達成できると考えられる。
以上から本実施例によると、長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を得ることができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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