(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である陽極及び陰極よりなる一対の電極間に、一つ又は複数の有機化合物層が挾持されてなる有機電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が、下記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマーを１種以上含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【化１】
0003965893.tif 000021
（式中、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、Ａｒ4、Ａｒ5及びＡｒ6は、それぞれ独立に、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アラルキル基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、水素原子、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アラルキル基、１価の多核芳香環、又は１価の縮合芳香環を表し、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ独立に、置換又は未置換の２価の芳香族基を表し、Ｔは、炭素数１〜６の２価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数２〜１０の２価の分枝鎖状炭化水素基を表し、ｋは０又は１を表し、ｍ及びｎは、それぞれ独立に、１以上の整数を表す。）
【請求項２】
透明電極上に、前記有機化合物層として、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマーを１種以上含有する正孔輸送層と、発光層とをこの順に有する請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物層が単層である請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層が、発光材料、正孔輸送材料、及び電子輸送材料の少なくとも１種を含有する請求項３に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機電界発光素子に関し、詳しくは特定の正孔輸送性ポリマーを用いることにより、素子作製を容易にし、更に安定性が向上し、大面積化が容易な有機電界発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電界発光素子（以下、「ＥＬ素子」と記述する）は、自発光性の全固体素子であり、視認性が高く衝撃にも強いため、広く応用が期待されている。しかし、従来のＥＬ素子としては無機螢光体を用いたものが主流であり、例えば無機材料のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であるＺｎ、ＣａＳ、ＳｒＳ等に、発光中心であるＭｎやＥｕ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｓｎ等の希土類元素をドープしたものが一般的であるが、上記の無機材料から作製したＥＬ素子は、駆動に２００Ｖ以上の交流電圧が必要なため製造コストが高く、フルカラー化が困難であり、輝度も不十分である等の問題点を有している。
【０００３】
そこで、上記問題点の改良のため有機薄膜を用いたＥＬ素子の開発が盛んに行われるようになった。有機材料の電界発光現象が１９６３年にポープ（Ｐｏｐｅ）らによってアントラセン単結晶で観測されて以来、米国特許３１７２８６２号、米国特許３７１０１６７号、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．４４（１９６６）２９０２、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５０（１９６９）１４３６４、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．５８（１９７３）１５４２に報告されるように、共役の有機ホスト物質と縮合ベンゼン環を持つ共役有機活性化剤とで有機発光物質を形成した研究が行われた。ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ピセン、カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレンオキサイド、ジハロビフェニル、タランス−スチルベン及び１，４−ジフェニルブタジエン等が有機ホスト物質の例として示され、アントラセン、テトラセン、及びペンタセン等が活性化剤の例として挙げられるが、有機発光物質を用いた場合においても、無機ＥＬ素子同様に発光には高電界が必要であった。
【０００４】
しかし、近年、タン（Ｔａｎｇ）らは（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１９８７）９１３あるいは米国特許４３５６４２９号）、陽極と陰極との間に２つの極めて薄い層（電荷輸送層と発光層）を真空蒸着で積層したＥＬ素子を考案し、低い駆動電圧で高輝度を実現した。この種の積層型有機ＥＬデバイスはその後も活発に研究され、例えば特開昭５９−１９４３９３号公報、米国特許４５３９５０７号、特開昭５９−１９４３９３号公報、米国特許４７２０４３２号、特開昭６３−２６４６９２号公報、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５５（１９８９）１４６７、特開平３−１６３１８８号公報等に記載されている。また更に、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７（１９８８）Ｌ２６９、Ｌ７１３には、キャリア輸送と発光の機能を分離した３層構造のＥＬ素子が報告されており、発光色を決める発光層の色素の選定に際してもキャリア輸送性能の制約が緩和され選択の自由度がかなり増し、更には中央の発光層にホールと電子（あるいは励起子）を有効に閉じ込めて発光の向上を図る可能性も示唆される。
【０００５】
このような研究開発の経過を経て、有機ＥＬ素子は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の直流低電圧で、発光が可能となり、また蛍光性有機化合物の種類を選択することにより、種々の色（例えば、赤色、青色、緑色）の発光が可能となってきた。以上のような特徴を有する有機ＥＬ素子は、種々の発光素子、表示素子等への応用が期待されている。
しかしながら、このタイプのＥＬ素子では、複数の蒸着工程において０．１μｍ以下の薄膜を形成していくためピンホールを生じ易く、十分な性能を得るためには厳しく管理された条件下で膜厚の制御を行うことが必要である。従って、生産性が低くかつ大面積化が難しいという問題がある。また、このＥＬ素子は数ｍＡ／ｃｍ2という高い電流密度で駆動されるため、大量のジュール熱を発生する。従って、蒸着によってアモルファスガラス状態で製膜された正孔輸送性低分子化合物や螢光性有機低分子化合物が次第に結晶化して最後には融解し、輝度の低下や絶縁破壊が生じるという現象が多く見られ、熱安定性に対する問題も有していた。
【０００６】
そこで、ＥＬ素子の熱安定性に関する問題の解決のために、正孔輸送材料として安定なアモルファスガラス状態が得られるスターバーストアミンを用いたり（第４０回応用物理学関係連合講演会予稿集３０ａ−ＳＺＫ−１４（１９９３）等）、ポリフォスファゼンの側鎖にトリフェニルアミンを導入したポリマーを用いる（第４２回高分子討論会予稿集２０Ｊ２１（１９９３））ことが報告されている。しかし、これら単独では正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルに起因するエネルギー障壁が存在するため、陽極からのホール注入性或いは発光層へのホール注入性を満足するものではない。また、前者のスターバーストアミンの場合、溶解性が小さいために精製が難しく純度を上げることが困難であることや、後者のポリマーの場合、高い電流密度が得られず十分な輝度が得られていない等の問題も存在する。
【０００７】
一方、これらの問題の解決を目指し、単層構造のＥＬ素子についても研究・開発が進められ、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等の導電性高分子を用いたり（Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．３５７，４７７（１９９２）等）、正孔輸送性ポリビニルカルバゾール中に電子輸送材料と螢光色素を混入した（第３８回応用物理学関係連合講演会予稿集３１ｐ−Ｇ−１２（１９９１））素子が提案されているが、未だ輝度、発光効率等が有機低分子化合物を用いた積層型ＥＬ素子には及ばない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、製造が容易で十分な輝度が得られ、耐久性に優れた有機電界発光素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため電荷輸送材料に関し鋭意検討した結果、下記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマーが、有機ＥＬ素子として好適なホール注入特性、ホール移動度、薄膜形成能を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞  少なくとも一方が透明又は半透明である陽極及び陰極よりなる一対の電極間に、一つ又は複数の有機化合物層が挾持されてなる有機電界発光素子において、該有機化合物層の少なくとも一層が、下記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマー（以下、「特定の電荷輸送性ポリマー」と呼ぶことがある。）を１種以上含有することを特徴とする有機電界発光素子である。
【００１０】
【化２】
0003965893.tif 000002
【００１１】
（式中、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、Ａｒ4、Ａｒ5及びＡｒ6は、それぞれ独立に、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アラルキル基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、水素原子、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アラルキル基、１価の多核芳香環、又は１価の縮合芳香環を表し、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ独立に、置換又は未置換の２価の芳香族基を表し、Ｔは、炭素数１〜６の２価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数２〜１０の２価の分枝鎖状炭化水素基を表し、ｋは０又は１を表し、ｍ及びｎは、それぞれ独立に、１以上の整数を表す。）
＜２＞  透明電極上に、前記有機化合物層として、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマーを１種以上含有する正孔輸送層と、発光層とをこの順に有する前記＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
＜３＞  前記有機化合物層が単層である前記＜１＞に記載の有機電界発光素子である。
＜４＞  前記有機化合物層が、発光材料、正孔輸送材料、及び電子輸送材料の少なくとも１種を含有する前記＜３＞に記載の有機電界発光素子である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、一つ又は複数の有機化合物層を有してなり、更に必要に応じて、その他の層や部材を有してなる。
【００１３】
前記有機化合物層は、単層からなる場合には、その層中に、前記特定の電荷輸送性ポリマーを１種以上含有し、２以上の複層からなる場合には、少なくとも一層に、前記特定の電荷輸送性ポリマーを１種以上含有する。
まず、本発明の有機ＥＬ素子に関して、前記特定の電荷輸送性ポリマーについて説明する。本発明において使用する前記特定の電荷輸送性ポリマーは、下記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる正孔輸送材料である。
【００１４】
【化３】
0003965893.tif 000003
【００１５】
式中、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、Ａｒ4、Ａｒ5及びＡｒ6は、それぞれ独立に、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アラルキル基を表す。これらのなかでも、輸送能が高い点で、置換もしくは未置換のアリール基（特に、フェニル基）が好ましい。アリール基の有する置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基、ｔ−ブチル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、１価の多核芳香環、１価の縮合芳香環等が挙げられる。
【００１６】
式中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、水素原子、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アラルキル基、１価の多核芳香環、又は１価の縮合芳香環を表す。これらのなかでも、合成の点で、水素原子及びアルキル基（特に、メチル基）が好ましい。
式中、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ独立に、置換又は未置換の２価の芳香族基を表し、ｋは０又は１を表す。
前記Ｘ1及びＸ2は、例えば以下の式（１）〜（７）から選択される基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
【化４】
0003965893.tif 000004
【００１８】
式中、Ｒ4は、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、置換もしくは未置換のフェニル基、又は置換もしくは未置換のアラルキル基を表し、Ｒ5〜Ｒ11は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシル基、置換もしくは未置換のフェニル基、置換もしくは未置換のアラルキル基、又はハロゲン原子を表し、ａは０又は１を表し、Ｖは下記の式（８）〜（１７）から選択される基を表す。
【００１９】
【化５】
0003965893.tif 000005
【００２０】
式中、ｂは１〜１０の整数を表し、ｃは１〜３の整数を表す。
また、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）におけるＴは、炭素数１〜６の２価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数２〜１０の２価の分枝鎖状炭化水素基を表し、好ましくは炭素数が２〜６の２価の直鎖状炭化水素基及び炭素数３〜７の２価の分枝鎖状炭化水素基から選ばれる基である。具体的な構造例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
【化６】
0003965893.tif 000006
【００２２】
本発明で用いられる前記特定の電荷輸送性ポリマーは、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる。即ち、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される１種の構造のみを有するホモポリマー、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される２種以上の構造を有するコポリマー、あるいは、スチレン、アクリル酸、メタクリル酸等の通常付加重合によってポリマーを形成する化合物との共重合で形成されるコポリマーのいずれであってもよい。好ましくは、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される１種の構造のみを有するホモポリマー、及び前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される２種以上の構造を有するコポリマーである。
【００２３】
前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）におけるｍ及びｎは、それぞれ独立に、１以上の整数を表し、重合度は５〜１００，０００の整数であるが、好ましくは１００〜１０，０００の整数である。また、重合の比については特に限定されるものではない。また、重量平均分子量Ｍｗは、５００〜２，０００，０００の範囲が好ましく、１，０００〜１，０００，０００の範囲がより好ましい。
下記表１〜表３に前記一般式（Ｉ−１）で表される構造の具体例を示し、下記表４〜表５に前記一般式（Ｉ−２）で表される構造の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
【表１】
0003965893.tif 000007
【００２５】
【表２】
0003965893.tif 000008
【００２６】
【表３】
0003965893.tif 000009
【００２７】
【表４】
0003965893.tif 000010
【００２８】
【表５】
0003965893.tif 000011
【００２９】
前記特定の電荷輸送性ポリマーは、下記一般式（ＩＩ−１）及び（ＩＩ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種の電荷輸送性モノマーを、例えば、第４版実験化学講座第２８巻（丸善、１９９２）、新高分子実験学第２巻（共立出版、１９９５）等に記載された公知の方法で重合させることによって合成することができる。
【００３０】
【化７】
0003965893.tif 000012
【００３１】
式中、Ａｒ1、Ａｒ2、Ａｒ3、Ａｒ4、Ａｒ5及びＡｒ6は、それぞれ独立に、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アラルキル基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ独立に、水素原子、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アラルキル基、１価の多核芳香環、又は１価の縮合芳香環を表し、Ｘ1及びＸ2は、それぞれ独立に、置換又は未置換の２価の芳香族基を表し、Ｔは、炭素数１〜６の２価の直鎖状炭化水素基、又は炭素数２〜１０の２価の分枝鎖状炭化水素基を表し、ｋは０又は１を表し、ｍ及びｎは、それぞれ独立に、１以上の整数を表す。
【００３２】
即ち、前記一般式（Ｉ−１）及び（Ｉ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種を部分構造として含む繰り返し単位よりなる電荷輸送性ポリマーは、次のようにして合成することができる。具体的には、前記一般式（ＩＩ−１）及び（ＩＩ−２）で表される構造から選択される少なくとも１種の電荷輸送性モノマーを、ラジカルを使用した溶液重合、乳化重合、懸濁重合や、アニオン重合、カチオン重合等によって重合することによって得られる。
【００３３】
ラジカルを使用した重合法の場合、モノマーと重合開始剤を混合した系を、真空下もしくは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、加熱もしくは光照射することにより重合が行われる。前記重合開始剤としては公知のものが用いられ、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ジ−ｔ−ブチル、過硫酸カリウム、ジイソプロピルペルオキシジカルボナート、ジシクロペルオキシジカルボナート等の過酸化物系開始剤、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、アゾビス酪酸メチル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、４，４’−アゾビス−４−シアノ吉草酸等のアゾ系開始剤、クメンヒドロペルオキシドとＦｅ（ＩＩ）塩、過酸化水素とＦｅ（ＩＩ）塩、過硫酸カリウム又は過硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウムと亜硫酸ナトリウム及び硫酸セリウム（ＩＶ）とアルコール又はアミン又はデンプン、過酸化ベンゾイルや過酸化ラウロイル等の過酸化物とジメチルアニリン等のレドックス系低温開始剤、過酸化水素やヒドロペルオキシド等の過酸化物とＡｌＥｔ2やＢＥＴ2やＺｎＥｔ2等の有機金属化合物からなるレドックス系低温開始剤、アセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエーテル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、ベンジルジケトン、メチルベンゾイルホルメート、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、キサントン、チオキサントン、２−エチルアントラキノン、ローダミンＢ、エリトロシン、エオシン、アリザリン、リホブラフィン、ルミフラビン等の光増感剤が挙げられる。これらの重合開始剤は、溶液重合の場合はモノマーを溶解する溶媒に可溶なものが、乳化重合の場合はモノマーに不溶で水に可溶なものが、懸濁重合の場合はモノマーに可溶で水に不溶なものが選択される。また、分子量や重合速度の制御のために禁止剤、抑制剤及び連鎖移動剤を、乳化重合の場合には乳化剤を、懸濁重合の場合には分散剤を、必要に応じ適宜加えてもよい。
【００３４】
また、アニオン重合の場合、モノマーと重合開始剤を、真空下もしくは窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で混合して溶液重合することにより行われる。前記重合開始剤としては公知のものが用いられ、例えば、ＬｉやＮａやＫ等のアルカリ金属、アルカリ金属と多核もしくは縮合環系の芳香族炭化水素のアニオンラジカル錯体、アルキルアルカリ金属化合物等が挙げられる。
【００３５】
また、カチオン重合の場合、モノマーと重合開始剤を、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で混合して溶液重合することにより行われる。前記重合開始剤としては公知のものが用いられ、例えば、塩酸や硫酸、トリフルオロ酢酸、ＣＦ3ＳＯ3Ｈ、ＨＣｌＯ4等のプロトン酸、ＢＦ3やＡｌＣｌ3やＴｉＣｌ4やＳｎＣｌ4等のルイス酸とプロトン酸や水やアルコール等のカチオン源との混合物が挙げられる。また、光・熱によりカチオンを生成する化合物を用いてもよい。
【００３６】
次に、本発明の有機ＥＬ素子における有機化合物層の層構成及び一対の電極について説明する。本発明において、有機化合物層が一つの場合は、該有機化合物層はキャリア輸送能を持つ発光層を意味する。また、有機化合物層が複数の場合は、その一つが発光層であり、他の有機化合物層は、正孔輸送層、電子輸送層、あるいは正孔輸送層と電子輸送層よりなるものを意味する。
【００３７】
図１及び図２は、本発明の有機ＥＬ素子の層構成の一例を説明するための概略断面図である。本発明は、これらの層構成に限定されるものではない。図１は、有機化合物層が複数の場合の一例であり、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、正孔輸送層３、発光層４、及び背面電極６がこの順に形成されている。図２は、有機化合物層が１つの場合の例であり、透明絶縁体基板１上に、透明電極２、キャリア輸送能を持つ発光層５、及び背面電極６がこの順に形成されている。本発明で使用される電極は、少なくとも一方が透明又は半透明である陽極及び陰極よりなる一対の電極であればよい。
【００３８】
図１及び図２における透明絶縁体基板１は、発光を取り出すため透明なものが好ましく、ガラス、プラスチックフィルム等が用いられる。透明であるということは、可視領域の光の透過率が１０％以上であることを示しており、更に透過率が７５％以上であることが好ましい。
【００３９】
図１及び図２における透明電極２は、前記透明絶縁体基板と同様に発光を取り出すため透明であって、かつホールの注入を行うため仕事関数の大きなものがよく、仕事関数が４ｅＶ以上のものが好ましい。具体例として、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の酸化膜、及び蒸着或いはスパッタされた金、白金、パラジウム等が用いられる。電極のシート抵抗は、低いほど好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。また、透明絶縁体基板同様に、可視領域の光の透過率が１０％以上で、更に透過率が７５％以上であることが好ましい。
【００４０】
前記特定の電荷輸送性ポリマーを含有する有機化合物層は、図１に示される有機ＥＬ素子の層構成の場合、正孔輸送層３であり、また、図２に示される有機ＥＬ素子の層構成の場合、キャリア輸送能を持つ発光層５である。尚、図１における発光層４が、前記特定の電荷輸送性ポリマーを含有していてもよい。
【００４１】
図１に示される有機ＥＬ素子の層構成の場合、正孔輸送層３は前記特定の電荷輸送性ポリマーの単独で形成されていてもよいが、ホール移動度を調節するために他の正孔輸送材料を１重量％ないし５０重量％の範囲で分散させて形成されていてもよい。このような正孔輸送材料としては、テトラフェニレンジアミン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、アリールアミン誘導体、ポルフィリン系化合物等が挙げられるが、なかでもテトラフェニレンジアミン誘導体が好ましい。また、他の汎用の樹脂との混合でもよい。
【００４２】
図１における発光層４には、固体状態で高い蛍光量子収率を示す化合物が発光材料として用いられる。前記発光材料が有機低分子の場合、真空蒸着法もしくは低分子と結着樹脂を含む溶液又は分散液を塗布・乾燥することにより、良好な薄膜形成が可能であることが条件である。また、高分子の場合、それ自身を含む溶液又は分散液を塗布・乾燥することにより良好な薄膜形成が可能であることが条件である。好適には、有機低分子の場合、キレート型有機金属錯体、多核又は縮合芳香環化合物、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、シロール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体等が、高分子の場合、ポリパラフェニレン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアセチレン誘導体等が用いられる。
前記発光材料の好適な具体例として、下記の化合物（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−１５）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。尚、ｎ及びｘは、それぞれ独立に、１以上の整数を表す。
【００４３】
【化８】
0003965893.tif 000013
【００４４】
【化９】
0003965893.tif 000014
【００４５】
また、有機ＥＬ素子の耐久性向上或いは発光効率の向上を目的として、上記の発光材料中にゲスト材料として発光材料と異なる色素化合物をドーピングしてもよい。真空蒸着によって発光層を形成する場合、共蒸着によってドーピングを行い、溶液又は分散液を塗布・乾燥することで発光層を形成する場合、溶液又は分散液中に混合することでドーピングを行う。発光層中における色素化合物のドーピングの割合としては０．００１〜４０重量％程度、好ましくは０．００１〜１０重量％程度である。このようなドーピングに用いられる色素化合物としては、発光材料との相容性がよく、かつ発光層の良好な薄膜形成を妨げない有機化合物が用いられ、好適にはＤＣＭ誘導体、キナクリドン誘導体、ルブレン誘導体、ポルフィリン等が用いられる。
前記色素化合物の好適な具体例として、下記の化合物（Ｖ−１）〜（Ｖ−４）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
【化１０】
0003965893.tif 000015
【００４７】
また、発光材料として、真空蒸着や溶液又は分散液を塗布・乾燥することが可能であるが良好な薄膜とならないものや、明確な電子輸送性を示さないものを用いる場合には、有機ＥＬ素子の耐久性向上或いは発光効率の向上を目的として、発光層４と背面電極６との間に電子輸送層を挿入してもよい。このような電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、真空蒸着法により良好な薄膜形成が可能な有機化合物が好ましく、好適にはオキサジアゾール誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体等が用いられる。
前記電子輸送材料の好適な具体例として、下記の化合物（ＶＩ−１）〜（ＶＩ−３）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
【化１１】
0003965893.tif 000016
【００４９】
図２に示される有機ＥＬ素子の層構成の場合、キャリア輸送能を持つ発光層５は、少なくとも前記特定の電荷輸送性ポリマー中に発光材料を５０重量％以下分散させた有機化合物層であり、発光材料としては前記例示した化合物（ＩＶ−１）〜（ＩＶ−１５）が好適に用いられるが、有機ＥＬ素子に注入されるホールと電子のバランスを調節するために電子輸送材料を１０〜５０重量％分散させてもよく、或いはキャリア輸送能を持つ発光層５と背面電極６との間に、電子輸送材料よりなる電子輸送層を挿入してもよい。このような電子輸送材料としては、前記特定の電荷輸送性ポリマーと強い電子相互作用を示さない有機化合物が用いられ、好適には下記の化合物（ＶII）が用いられるが、これに限られるものではない。同様にホール移動度を調節するために、他の正孔輸送材料、例えばテトラフェニレンジアミン誘導体を適量同時に分散させて用いてもよい。また、発光材料と異なる色素化合物をドーピングしてもよい。
【００５０】
【化１２】
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【００５１】
図１及び図２における背面電極６には、真空蒸着可能で、電子注入を行うため仕事関数の小さな金属が使用されるが、特に好ましくはマグネシウム、アルミニウム、銀、インジウム及びこれらの合金である。
【００５２】
これら本発明の有機ＥＬ素子において、前記正孔輸送層３は、前記特定の電荷輸送性ポリマー、更に必要に応じて、他の正孔輸送材料を用い、前記キャリア輸送能を持つ発光層５は、前記特定の電荷輸送性ポリマー、発光材料、更に必要に応じて、色素化合物、電子輸送材料、他の正孔輸送材料を用い、有機溶媒中に溶解或いは分散し、得られた塗布液を用いて前記透明電極２上にスピンコーティング法、ディップ法等を用いて製膜することによって形成される。
正孔輸送層３、発光層４及びキャリア輸送能を持つ発光層５の膜厚は、それぞれ０．０３〜２μｍが好ましい。発光材料の分散状態は、分子分散状態でも微粒子分散状態でも構わない。分子分散状態とするためには、分散溶媒は前記特定の電荷輸送性ポリマー、発光材料、電子輸送材料、他の正孔輸送材料の共通溶媒を用いる必要があり、微粒子分散状態とするためには、分散溶媒は発光材料の分散性と、電子輸送材料、前記特定の電荷輸送性ポリマー及び他の正孔輸送材料の溶解性を考慮して選択する必要がある。微粒子状に分散するためには、ボールミル、サンドミル、ペイントシェイカー、アトライター、ホモジェナイザー、超音波法等が利用できる。
【００５３】
次いで、上記のようにして形成された前記特定の電荷輸送性ポリマーを含有する有機化合物層上に、各有機ＥＬ素子の層構成に応じて、それぞれ、発光材料、電子輸送材料、背面電極を真空蒸着法を用いて形成する。それにより容易に有機ＥＬ素子を作製することが可能である。積層する電子輸送能を持つ発光層及び電子輸送層の膜厚は、各々０．３μｍ以下が好ましく、０．０３〜０．１μｍがより好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に、例えば、４〜２０Ｖで、電流密度１〜２００ｍＡ／ｃｍ2の直流電圧を印加することによって発光させることができる。
【００５４】
【実施例】
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何ら限定されるものではない。本実施例で用いた前記特定の電荷輸送性ポリマーは、以下のように合成した。
【００５５】
［合成例１］
下記化合物（ＶIII）５．０ｇをトルエン１５ｍｌ中に溶解した溶液に、窒素気流下において６０℃にてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）５０ｍｇを添加し、５時間反応させた。更に、８０℃にて３時間反応を続けた後、反応液をメタノール３００ｍｌに滴下し、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを濾取し乾燥させた後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）３０ｍｌに溶解し、この溶液をメタノール３００ｍｌに滴下する再沈殿を３回繰り返すことによって、表４中Ｎｏ．４９の構造単位を有する電荷輸送性ポリマーの精製品３．５ｇを得た。収率は６８％であった。分子量はＧＰＣにて測定し、Ｍｗ＝６．８０×１０4（スチレン換算）であり、モノマーの分子量から求めたｎは約１０５であった。
【００５６】
【化１３】
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【００５７】
（実施例１）
図１に示す構成と同様の有機ＥＬ素子を作製した。
合成例１で得られた電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝６．８０×１０4）の５重量％ジクロロエタン溶液を調製し、０．１μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルターで濾過した。この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板（透明絶縁体基板１上に透明電極２を形成したもの）上に、ディップ法により塗布し、膜厚約０．１μｍの正孔輸送層３（有機化合物層）を形成した。充分乾燥させた後、発光材料として昇華精製した前記例示化合物（ＩＶ−１）をタングステンボートに入れ、真空蒸着法により蒸着して、正孔輸送層３上に膜厚０．０５μｍの発光層４（有機化合物層）を形成した。この時の真空度は１．３３×１０-3Ｐａ、ボート温度は３００℃であった。続いてＭｇ−Ａｇ合金を共蒸着により蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極６をＩＴＯ電極と交差するように形成した。作製した有機ＥＬ素子の有効面積は０．０４ｃｍ2であった。
【００５８】
（実施例２）
図２に示す構成と同様の有機ＥＬ素子を作製した。
合成例１で得られた電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝６．８０×１０4）１重量部、及び発光材料である前記例示化合物（ＩＶ−１）１重量部を混合し、１０重量％ジクロロエタン溶液を調製し、０．１μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した。この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板（透明絶縁体基板１上に透明電極２を形成したもの）上に、ディップ法により膜厚約０．１５μｍのキャリア輸送能を持つ発光層５（有機化合物層）を形成した。充分乾燥させた後、Ｍｇ−Ａｇ合金を共蒸着により蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極６をＩＴＯ電極と交差するように形成した。作製した有機ＥＬ素子の有効面積は０．０４ｃｍ2であった。
【００５９】
（実施例３）
図２に示す構成と同様の有機ＥＬ素子を作製した。
合成例１で得られた電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝６．８０×１０4）２重量部、色素化合物である前記例示化合物（Ｖ−１）０．１重量部、及び電子輸送材料である前記例示化合物（ＶＩ−１）１重量部を混合し、１０重量％ジクロロエタン溶液を調製し、０．１μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した。この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板（透明絶縁体基板１上に透明電極２を形成したもの）上に、ディップ法により塗布して、膜厚約０．１５μｍのキャリア輸送能を持つ発光層５（有機化合物層）を形成した。充分乾燥させた後、Ｍｇ−Ａｇ合金を共蒸着により蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極６をＩＴＯ電極と交差するように形成した。作製した有機ＥＬ素子の有効面積は０．０４ｃｍ2であった。
【００６０】
（実施例４）
実施例１において、表１中Ｎｏ．４の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝４．８０×１０4）を用いた以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６１】
（実施例５）
実施例２において、表１中Ｎｏ．４の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝４．８０×１０4）を用いた以外は、実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６２】
（実施例６）
実施例３において、表１中Ｎｏ．４の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝４．８０×１０4）を用いた以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６３】
（実施例７）
実施例１において、表２中Ｎｏ．３７の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝５．２０×１０4）を用いた以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６４】
（実施例８）
実施例２において、表２中Ｎｏ．３７の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝５．２０×１０4）を用いた以外は、実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６５】
（実施例９）
実施例３において、表２中Ｎｏ．３７の構造単位を有する電荷輸送性ポリマー（Ｍｗ＝５．２０×１０4）を用いた以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【００６６】
（比較例１）
下記構造式（ＩＸ）で表される正孔輸送材料を１重量部、発光材料である前記例示化合物（ＩＶ−１）を１重量部、及び結着樹脂としてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を１重量部混合し、１０重量％ジクロロエタン溶液を調製し、０．１μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した。この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、ディップ法により塗布して、膜厚０．１５μｍのキャリア輸送能を持つ発光層を形成した。充分乾燥させた後、Ｍｇ−Ａｇ合金を共蒸着により蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５μｍ厚の背面電極をＩＴＯ電極と交差するように形成した。作製した有機ＥＬ素子の有効面積は０．０４ｃｍ2であった。
【００６７】
【化１４】
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【００６８】
（比較例２）
電荷輸送性ポリマーとしてポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）を２重量部、色素化合物である前記例示化合物（Ｖ−１）を０．１重量部、及び電子輸送材料である前記例示化合物（ＶＩ−１）を１重量部混合し、１０重量％ジクロロエタン溶液を調製し、０．１μｍのＰＴＦＥフィルターで濾過した。この溶液を用いて、２ｍｍ幅の短冊型ＩＴＯ電極をエッチングにより形成したガラス基板上に、ディップ法により塗布して、膜厚約０．１５μｍのキャリア輸送能を持つ発光層を形成した。充分乾燥させた後、Ｍｇ−Ａｇ合金を共蒸着により蒸着して、２ｍｍ幅、０．１５ｍ厚の背面電極をＩＴＯ電極と交差するように形成した。作製した有機ＥＬ素子の有効面積は０．０４ｃｍ2であった。
【００６９】
以上のように作製した有機ＥＬ素子を、真空中（０．１３３Ｐａ）でＩＴＯ電極側をプラス（陽極）、Ｍｇ−Ａｇ背面電極をマイナス（陰極）として直流電圧を印加し、発光について測定を行い、このときの最高輝度、及び発光色を評価した。それらの結果を下記表６に示す。また、乾燥窒素中で有機ＥＬ素子の発光寿命の測定を行った。発光寿命の評価は、初期輝度が５０ｃｄ／ｍ2となるように電流値を設定し、定電流駆動により輝度が初期値から半減するまでの時間を素子寿命（ｈｏｕｒ）とした。この時の駆動電流密度を素子寿命と共に下記表６に示す。
【００７０】
【表６】
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【００７１】
表６の結果から、前記特定の電荷輸送性ポリマーを用いた実施例１〜９の本発明の有機ＥＬ素子は、高輝度であり、素子寿命が長いことがわかる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、製造が容易で十分な輝度が得られ、耐久性に優れた有機電界発光素子を提供することができる。前記特定の電荷輸送性ポリマーは、有機ＥＬ素子に好適なイオン化ポテンシャル及びホール移動度を持ち、また、スピンコーティング法、ディップ法等を用いて良好な薄膜を形成することができ、これを用いて形成された本発明の有機ＥＬ素子は、十分に高い輝度を示し、また、膜厚を比較的厚く設定できるため、ピンホール等の不良が少なく、大面積化も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機電界発光素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】  本発明の有機電界発光素子の他の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  透明絶縁体基板
２  透明電極
３  正孔輸送層（有機化合物層）
４  発光層（有機化合物層）
５  キャリア輸送能を持つ発光層（有機化合物層）
６  背面電極
【図１】
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【図２】
0003965893.tif 000023