(57)【要約】【課題】長寿命特性を有する有機発光素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、陽極、正孔輸送層、ホスト及びドーパントを含む発光層、電子輸送層並びに陰極を順次含む有機発光素子において、前記発光層と前記電子輸送層との間に、下記化学式Ａで表示されるアントラセン誘導体を含む発光位置調節層を含み、前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）は、発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有し、前記発光位置調節層内のアントラセン誘導体の電子移動度（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ）は、電子輸送層内の材料の電子移動度と同じかそれより少ない有機発光素子を提供する。【選択図】図１
2016208021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、正孔輸送層、ホスト及びドーパントを含む発光層、電子輸送層並びに陰極を順次含む有機発光素子において、
前記発光層と前記電子輸送層との間に、下記化学式Ａで表示されるアントラセン誘導体を含む発光位置調節層を含み、
前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）は、発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有し、
前記発光位置調節層内のアントラセン誘導体の電子移動度は電子輸送層内の材料の電子移動度と同じかそれより少ないことを特徴とする有機発光素子。
［化学式Ａ］
2016208021.tif 000040
（前記化学式Ａにおいて、
置換基Ａｒ1およびＡｒ2は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基であり、
前記連結基Ｌは単結合であるか、または置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基であり、
ｎは０〜２の整数であるが、前記ｎが２である場合、それぞれの連結基ｎはそれぞれ同一または異なり、
置換基Ｒ1〜Ｒ8は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選ばれるいずれか一つであり、
前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数１〜２４のアルキル基、炭素数１〜２４のハロゲン化アルキル基、炭素数２〜２４のアルケニル基、炭素数２〜２４のアルキニル基、炭素数１〜２４のヘテロアルキル基、炭素数６〜２４のアリール基、炭素数７〜２４のアリールアルキル基、炭素数２〜２４のヘテロアリール基、または炭素数２〜２４のヘテロアリールアルキル基、炭素数１〜２４のアルコキシ基、炭素数１〜２４のアルキルアミノ基、炭素数６〜２４のアリールアミノ基、炭素数１〜２４のヘテロアリールアミノ基、炭素数１〜２４のアルキルシリル基、炭素数６〜２４のアリールシリル基、及び炭素数６〜２４のアリールオキシ基よりなる群から選択された１つ以上の置換基で置換されることを意味する。）
【請求項２】
前記発光位置調節層内の化学式Ａで表わされるアントラセン誘導体は、下記化学式Ａ−１で表わされる請求項１に記載の有機発光素子。
［化学式Ａ−１］  
2016208021.tif 000041
（前記化学式Ａ−１において、
連結基Ｌ1は単結合または炭素数６〜１８のアリール基であり、
置換基Ａｒ11及びＡ21は置換もしくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のヘテロアリール基であるが、前記置換基Ａｒ11及びＡ21の少なくとも一つは置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のヘテロアリール基であり、
前記置換基Ｒ1からＲ8は、請求項１で定義された通りである。）
【請求項３】
前記陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層が含まれ、前記電子輸送層と陰極との間に電子注入層が含まれる請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記化学式Ａ−１で表わされるアントラセン誘導体は、下記化合物１〜化合物５の中から選ばれるいずれか一つである請求項２に記載の有機発光素子。
2016208021.tif 000042
【請求項５】
前記ホストは、下記化学式１Ａで表わされる１種以上のアントラセン誘導体を含む請求項１に記載の有機発光素子。
［化学式１Ａ］
2016208021.tif 000043
（前記化学式１Ａにおいて、
前記Ｘ1〜Ｘ10は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のシリコン基、置換もしくは無置換のホウ素基、置換もしくは無置換のシラン基、カルボニル基、ホスホリル基、アミノ基、ニトリル基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン基、アミド基及びエステル基よりなる群から選ばれるいずれか一つであり、互いに隣接する基は脂肪族、芳香族、脂肪族へテロまたは芳香族へテロの縮合環を形成することができる。）
【請求項６】
前記ドーパントは、下記化学式２〜化学式４のいずれか一つで表わされる１種以上の化合物を含む請求項１に記載の有機発光素子。
2016208021.tif 000044
2016208021.tif 000045
（前記化学式２〜化学式４において、
前記化学式２内のＡは置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれか一つであり、
前記化学式２中、Ｘ1およびＸ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換または無置換の炭素数６〜３０のアリーレン基または単結合の中から選択されるいずれか一つであり、Ｘ1とＸ2は互いに結合することができ、
Ｙ1とＹ2は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のヘテロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、ゲルマニウム、リン、ホウ素、重水素及び水素よりなる群から選択され、互いに隣接する基と脂肪族、芳香族、脂肪族ヘテロまたは芳香族ヘテロの縮合環を形成することができ、
前記ｌ、ｍはそれぞれ１〜２０の整数であり、ｎは１〜４の整数である。
化学式３及び化学式４において、
Ａ1、Ａ2、Ｅ及びＦは、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは無置換の炭素数２〜４０の芳香族ヘテロ環であり、
前記Ａ1の芳香族環内の隣り合った二つの炭素原子と、前記Ａ2の芳香族環内の隣り合った二つの炭素原子は、前記置換基Ｒ1及びＲ2に連結された炭素原子と５員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基Ｌ1からＬ12は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルキニレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロアリーレン基の中から選択され、
前記Ｍは、Ｎ−Ｒ3、ＣＲ4Ｒ5、ＳｉＲ6Ｒ7、ＧｅＲ8Ｒ9、Ｏ、Ｓ及びＳｅの中から選択されるいずれか一つであり、
前記置換基Ｒ1からＲ9、Ａｒ1からＡｒ8は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選ばれるいずれか一つであるが、
前記Ｒ1及びＲ2は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環または多環を形成することができ、前記形成された脂環族、芳香族の単環または多環の炭素原子はＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｅ及びＴｅの中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
前記ｐ1からｐ4、ｒ1からｒ4、ｓ1からｓ4は、それぞれ１〜３の整数であるが、これらのそれぞれが２以上である場合、それぞれの連結基Ｌ1からＬ12は互いに同一または異なり、
前記ｘは１または２の整数であり、ｙ及びｚは、それぞれ同一または異なり、互いに独立して０〜３の整数であり、
前記Ａｒ1とＡｒ2、Ａｒ3とＡｒ4、Ａｒ5とＡｒ6、およびＡｒ7とＡｒ8は、それぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
前記化学式３において、Ａ2環内の隣り合った二つの炭素原子は前記構造式Ｑ1の＊と結合して縮合環を形成し、
前記化学式４において、前記Ａ1環内の隣り合った二つの炭素原子は前記構造式Ｑ2の＊と結合して縮合環を形成し、前記Ａ2環内の隣り合った二つの炭素原子は前記構造式Ｑ1の＊と結合して縮合環を形成する。）
【請求項７】
前記それぞれの層の中から選ばれた一つ以上の層は蒸着工程または溶液工程によって形成される請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記有機発光素子は３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲で発光する青色発光材料、緑色発光材料または赤色発光材料の発光層をさらに含み、前記青色発光材料、緑色発光材料または赤色発光材料は蛍光材料またはリン光材料である請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記有機発光素子は、フラットパネルディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色または白色の平板照明用装置、及び単色または白色のフレキシブル照明用装置、から選択されるいずれか一つの装置に使用される請求項１に記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長寿命特性を有する有機発光素子に関する。より詳しくは、有機発光素子内の発光層と電子注入層との間に、有機発光素子の効率を増加させるための発光位置調節層を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、自発光型素子であって、視野角が広く、コントラストに優れ、応答時間が速く、多色化が可能であり、輝度、駆動電圧及び応答速度特性に優れるという長所がある。
一般的な有機発光素子は、光を発光する有機発光層、及び有機発光層を挟んで相互対向する陽極（アノード）と陰極（カソード）とを含む。
より具体的にが、前記有機発光素子は、前記陽極の上部に正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び陰極が順次形成されている構造を有する。ここで、正孔輸送層、発光層および電子輸送層は、有機化合物からなる有機薄膜である。
【０００３】
このような構造の有機発光素子の駆動原理は、次のとおりである。
前記陽極と陰極との間に電圧を印加すると、陽極から注入された正孔は正孔輸送層を経由して発光層へ移動し、陰極から注入された電子は電子輸送層を経由して発光層へ移動する。前記正孔及び電子などのキャリアは、発光層領域で再結合してエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成する。このエキシトンが励起状態から基底状態に変わりながら光が生成される。
【０００４】
一方、有機発光素子で有機物層として使用される材料は、機能によって、発光材料と電荷輸送材料、例えば、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子輸送材料、電子注入材料などに分類できる。前記発光材料は、発光メカニズムによって、電子の一重項励起状態に由来する蛍光材料と、電子の三重項励起状態に由来するリン光材料に分類できる。
また、発光材料として一つの物質のみを使用する場合、分子間の相互作用によって最大発光波長が長波長へ移動し、色純度が低下したり発光減衰効果により素子の効率が減少したりするという問題が発生するので、色純度の増加及びエネルギー転移による発光効率の増加を図るために、発光材料としてホスト−ドーパントシステムを採用することができる。その原理は、発光層を形成するホストよりもエネルギーバンド間隙の小さいドーパントを発光層に少量混合すると、発光層から発生したエキシトンがドーパントに輸送されて効率の高い光を出すことである。この際、ホストの波長がドーパントの波長帯へ移動するので、利用するドーパントの種類に応じて所望の波長の光を得ることができる。
【０００５】
このような有機発光素子において、特許文献１では、発光効率を改善するための従来の技術として、発光層と電子輸送層との間に、電子の量を調整するための抑制層を設置することを特徴とする有機発光素子について開示しており、また、特許文献２では、２つの三重項励起子の衝突及び融合により一重項励起子が発生する現象であるＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ）現象をより効率よく生じさせるために、発光層と電子注入層との間にブロッキング層を挟み、発光層のホストの三重項エネルギーよりもブロッキング層の三重項エネルギーがさらに大きい条件を満たしてＴＴＦ現象をより効率よく生じさせるように三重項励起子を発光層に閉じ込め、電子注入層とブロッキング層のアフィニティ値が特定の範囲を満足する材料を含む有機発光素子を設計して蛍光発光の効率を増加させる有機発光素子について開示している。
【０００６】
しかし、これらの先行文献は、電子の量を調整することにより、発光効率を向上させるか或いは三重項励起子のＴＴＦ現象をより効率よく起こすことにより、発光効率を向上させる素子に該当するが、発光位置が発光層内の正孔輸送層（ＨＴＬ）と発光層（ＥＭＬ）との界面側に形成される場合、発光効率の増進効果を得ることはできるが、界面の素子劣化現象により寿命が低下する。
また、素子の長寿命を実現するためには、正孔輸送層と発光層とを構成するそれぞれの材料の熱的、電気的特性および界面特性などの基本物性の要件を満たさなければならないが、大面積ディスプレイの実現に最も重要な要素である長寿命素子特性を満たさない限界がある。
したがって、未だにもより改善された長寿命特性を有する有機発光素子の開発の必要性は持続的に求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許公報第１０−２００６−００２２６７６号
【特許文献２】韓国公開特許公報第１０−２０１２−００９２５５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、長寿命特性を有する改善された有機発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、陽極、正孔輸送層、ホスト及びドーパントを含む発光層、電子輸送層並びに陰極を順次含む有機発光素子において、前記発光層と前記電子輸送層との間に、下記化学式Ａで表示されるアントラセン誘導体を含む発光位置調節層を含み、前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）は、発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有し、前記発光位置調節層内のアントラセン誘導体の電子移動度（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ）は、電子輸送層内の材料の電子移動度と同じかそれより少ない有機発光素子を提供する。
［化学式Ａ］
2016208021.tif 000003
前記化学式Ａにおいて、
置換基Ａｒ1およびＡｒ2は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基であり、前記連結基Ｌは単結合であるか、または置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基であり、
ｎは０〜２の整数であるが、前記ｎが２である場合、それぞれの連結基ｎはそれぞれ同一または異なり、
置換基Ｒ1〜Ｒ8は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選ばれるいずれか一つである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る有機発光素子の場合、発光層、電子輸送層との間に発光区域調節層を導入して電子注入バリアを低めるが、前記発光区域調節層の材料の電子移動度を電子輸送層の材料の電子移動度よりも低く調節することにより、発光層で生成されるエキシトンの再結合領域（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ  ｚｏｎｅ）を広くして長寿命特性を有する有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る有機発光素子の構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る、発光区域調節層のアフィニティが発光層のアフィニティと電子輸送層のアフィニティとの間の範囲を有する有機発光素子のエネルギーレベルの構造を示す図である。
【図３】発光区域調節層を備えない有機発光素子（左）と発光区域調節層を有する本発明の有機発光素子（右）の発光区域を示す図である。
【図４】本発明の実施例と比較例に対する電圧の変化に伴う電流効率の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施例と比較例に対する電場による電子移動度の値を示す図である。
【図６】本発明の実施例と比較例に対する時間による素子の寿命評価を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施し得る好適な実施例を詳細に説明する。本発明の各図面において、構造物のサイズまたは寸法は本発明の明確性を期するために実際より拡大または縮小して示し、特徴的構成が現れるように公知の構成は省略して示したので、図面に限定されない。本発明の好適な実施例に対する原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にするおそれがあると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。図示された各構成の大きさおよび厚さは、説明の便宜のために任意に示したので、本発明は必ずしも図示に限定されず、また、図面において、複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして、図面において、説明の便宜のために、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」あるとするとき、これは他の部分「すぐ上に」ある場合だけでなく、それらの間に別の部分がある場合も含む。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書全体において、「〜上に」とは、対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準に上側に位置することを意味するのではない。
以下、図面を参照して本発明の実施例に係る有機発光表示装置を説明する。
【００１３】
本発明に係る有機発光素子は、陽極、正孔輸送層、ホスト及びドーパントを含む発光層、電子輸送層並びに陰極を順次含む有機発光素子において、前記発光層と前記電子輸送層との間に、下記化学式Ａで表示されるアントラセン誘導体を含む発光位置調節層を含み、前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）は、発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有し、前記発光位置調節層内のアントラセン誘導体の電子移動度は、電子輸送層内の材料の電子移動度と同じかそれより少ないことを特徴とする。
［化学式Ａ］
2016208021.tif 000004
前記化学式Ａにおいて、
置換基Ａｒ1およびＡｒ2は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基であり、
前記連結基Ｌは単結合であるか、または置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基であり、ｎは０〜２の整数であるが、前記ｎが２である場合、それぞれの連結基ｎはそれぞれ同一または異なり、
置換基Ｒ1〜Ｒ8は、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選ばれるいずれか一つであり、
前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、炭素数１〜２４のアルキル基、炭素数１〜２４のハロゲン化アルキル基、炭素数２〜２４のアルケニル基、炭素数２〜２４のアルキニル基、炭素数１〜２４のヘテロアルキル基、炭素数６〜２４のアリール基、炭素数７〜２４のアリールアルキル基、炭素数２〜２４のヘテロアリール基、または炭素数２〜２４のヘテロアリールアルキル基、炭素数１〜２４のアルコキシ基、炭素数１〜２４のアルキルアミノ基、炭素数６〜２４のアリールアミノ基、炭素数１〜２４のヘテロアリールアミノ基、炭素数１〜２４のアルキルシリル基、炭素数６〜２４のアリールシリル基及び炭素数６〜２４のアリールオキシ基よりなる群から選択された１つ以上の置換基で置換されることを意味する。
【００１４】
本発明において、前記「置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基」、「置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリール基」などにおける前記アルキル基またはアリール基の範囲を考慮すると、前記炭素数１〜３０のアルキル基及び炭素数５〜５０のアリール基の炭素数の範囲は、それぞれ、前記置換基が置換された部分を考慮せずに非置換されたものと看做したときのアルキル部分またはアリール部分を構成する全体炭素数を意味する。例えば、パラ位にブチル基が置換されたフェニル基は、炭素数４のブチル基で置換された炭素数６のアリール基に該当するものと見るべきである。
本発明の化合物で使用されるアリール基は、一つの水素除去によって芳香族炭化水素から誘導された有機ラジカルであって、５〜７員、好ましくは５または６員を含む単一または融合環系を含み、また、前記アリール基に置換基がある場合、隣接する置換基と相互融合して環をさらに形成することができる。
【００１５】
前記アリールの具体的な例として、フェニル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、アントリル、インデニル、フルオレニル、フェナントリル、トリフェニルレニル、ピレニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニルなどを含むが、これらに限定されない。
前記アルキル基中の１つ以上の水素原子は、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、シリル基、アミノ基（−ＮＨ2、−ＮＨ（Ｒ）、−Ｎ（Ｒ’）（Ｒ”）、Ｒ’とＲ”は互いに独立して炭素数１〜１０のアルキル基であり、この場合、「アルキルアミノ基」という）、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、炭素数１〜２４のアルキル基、炭素数１〜２４のハロゲン化アルキル基、炭素数１〜２４のアルケニル基、炭素数１〜２４のアルキニル基、炭素数１〜２４のヘテロアルキル基、炭素数６〜２４のアリール基、炭素数６〜２４のアリールアルキル基、炭素数２〜２４のヘテロアリール基または炭素数２〜２４のヘテロアリールアルキル基で置換できる。
【００１６】
本発明の化合物で使用される置換基であるヘテロアリール基は、前記アリール基において、それぞれの環内にＮ、Ｏ、Ｐ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｓｉ、ＧｅまたはＳの中から選ばれた１〜４個のヘテロ原子を含むことができる炭素数２〜２４のヘテロ芳香族有機ラジカルを意味し、前記環は、融合して環を形成することができる。そして、前記ヘテロアリール基中の１つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明で使用される置換基であるアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどを挙げることができ、前記アルキル基中の１つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明の化合物で使用される置換基であるアルコキシ基の具体的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソブチルオキシ、ｓｅｃ−ブチルオキシ、ペンチルオキシ、ｉｓｏ−アミルオキシ、ヘキシルオキシなどを挙げることができ、前記アルコキシ基中の１つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
本発明の化合物で使用される置換基であるシリル基の具体的な例としては、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリフェニルシリル、トリメトキシシリル、ジメトキシフェニルシリル、ジフェニルメチルシリル、シリル、ジフェニルビニルシリル、メチルシクロブチルシリル、ジメチルフリルシリルなどを挙げることができ、前記シリル基中の１つ以上の水素原子は、前記アリール基の場合と同様の置換基で置換可能である。
【００１７】
本発明の有機発光素子は、前記陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層が含まれ、前記電子輸送層と陰極との間に電子注入層が含まれてもよい。
図１では、前記正孔注入層と電子注入層を含む、本発明の一実施例に係る有機発光素子の構造を示す。
これをより詳細に説明すると、本発明に係る有機発光素子は、陽極２０、正孔輸送層４０、発光層５０、発光位置調節層５５、電子輸送層６０及び陰極８０を含み、必要に応じて正孔注入層３０と電子注入層７０をさらに含むことができ、その他にも、１層または２層の中間層をさらに形成することも可能である。
【００１８】
次に、図１を参照して、本発明の有機発光素子及びその製造方法について考察する。
まず、基板１０の上部に陽極（アノード）電極用物質をコートしてアノード２０を形成する。ここで、基板１０としては、通常の有機ＥＬ素子で用いられる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱い容易性及び防水性に優れた有機基板または透明プラスチック基板が好ましい。そして、陽極電極用物質としては、透明で伝導性に優れた酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
前記陽極２０電極の上部に正孔注入層物質を真空熱蒸着またはスピンコートして正孔注入層３０を形成する。その次に、前記正孔注入層３０の上部に正孔輸送層物質を真空熱蒸着またはスピンコートして正孔輸送層４０を形成する。
前記正孔注入層の材料は、当業界で通常使用されるものである限り、特に制限されずに使用することができ、例えば、２−ＴＮＡＴＡ［４，４’，４”−ｔｒｉｓ（２−ｎａｐｈｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ］、ＮＰＤ［Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）］、ＴＰＤ［Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ］、ＤＮＴＰＤ［Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ−［４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｍ−ｔｏｌｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｐｈｅｎｙｌ］−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ］などを使用することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
また、前記正孔輸送層の材料として当業界で通常使用されるものである限り、特に制限されず、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）またはＮ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ａ−ＮＰＤ）などを使用することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００１９】
次いで、前記正孔輸送層４０の上部に発光層５０を真空蒸着方法またはスピンコート方法で積層し、前記有機発光層５０の上部に本発明に係る発光位置調節層５５を用いて真空蒸着方法またはスピンコート方法で薄膜を形成することができる。
ここで、前記発光層はホストとドーパントからなってもよい。
本発明の具体的な例によれば、前記発光層の厚さは５０〜２，０００オングストロームであることが好ましい。
本発明において、前記発光層５０は、ホスト及びそれに加えてドーパント材料が使用できる。前記発光層がホスト及びドーパントを含む場合、ドーパントの含有量は、通常、ホスト約１００重量部を基準にして約０．０１〜約２０重量部の範囲で選択でき、これに限定されるものではない。
【００２０】
本発明で使用される前記発光層内のホストの一例として、これは下記化学式１Ａで表示される化合物とすることができる。
［化学式１Ａ］
2016208021.tif 000005
前記化学式１Ａにおいて、
前記Ｘ1〜Ｘ10は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換のシリコン基、置換もしくは無置換のホウ素基、置換もしくは無置換のシラン基、カルボニル基、ホスホリル基、アミノ基、ニトリル基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン基、アミド基及びエステル基よりなる群から選ばれるいずれか一つであり、互いに隣接する基は脂肪族、芳香族、脂肪族へテロまたは芳香族へテロの縮合環を形成することができる。
【００２１】
より具体的に、前記ホストは、下記［化合物１］〜［化合物１９６］で表示される群から選ばれるいずれか一つで表示できるが、これに限定されるものではない。
2016208021.tif 000006
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【００２２】
本発明で前記発光層に使用されるドーパントは、下記化学式２〜化学式４のいずれか一つで表示される１種以上の化合物を含むことができる。
2016208021.tif 000014
前記化学式２〜化学式４において、
前記化学式２内のＡは、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、ＮまたはＳを有する炭素数３〜５０のヘテロアリーレン基の中から選択されるいずれか一つであり、
好ましくは、アントラセン、パイレン、フェナントレン、インデノフェナントレン、クリセン、ナフタセン、ピセン、トリフェニレン、ペリレン、ペンタセンである。
【００２３】
前記Ａは下記化学式Ａ１〜化学式Ａ１０で表示される化合物のいずれかであってもよい。
2016208021.tif 000015
ここで、前記化学式Ａ３のＺ1とＺ2は、それぞれ、水素、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数５〜６０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜６０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０の（アルキル）アミノ基、ジ（置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキル）アミノ基、または（置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール）アミノ基、ジ（置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール）アミノ基よりなる群から選択され、Ｚ1とＺ2それぞれは、互いに同一または異なり、互いに隣接する基と縮合環を形成することができ、
前記化学式２中、Ｘ1およびＸ2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換または無置換の炭素数６〜３０のアリーレン基または単結合の中から選択されるいずれか一つであり、Ｘ1とＸ2は互いに結合することができ、
Ｙ1とＹ2は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜２４のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２４のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のヘテロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、ゲルマニウム、リン、ホウ素、重水素及び水素よりなる群から選択され、互いに隣接する基と脂肪族、芳香族、脂肪族ヘテロまたは芳香族ヘテロの縮合環を形成することができ、
前記ｌ、ｍはそれぞれ１〜２０の整数であり、ｎは１〜４の整数である。
【００２４】
また、化学式３及び化学式４において、
Ａ1、Ａ2、Ｅ及びＦは、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０の芳香族炭化水素環、または置換もしくは無置換の炭素数２〜４０の芳香族ヘテロ環であり、
前記Ａ1の芳香族環内の隣り合った二つの炭素原子と、前記Ａ2の芳香族環内の隣り合った二つの炭素原子は、前記置換基Ｒ1及びＲ2に連結された炭素原子と５員環を形成することにより、それぞれ縮合環を形成し、
前記連結基Ｌ1からＬ12は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルケニレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルキニレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロアリーレン基の中から選択され、
前記Ｍは、Ｎ−Ｒ3、ＣＲ4Ｒ5、ＳｉＲ6Ｒ7、ＧｅＲ8Ｒ9、Ｏ、Ｓ及びＳｅの中から選択されるいずれか一つであり、
前記置換基Ｒ1からＲ9、Ａｒ1からＡｒ8は、それぞれ、互いに同一または異なり、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のアリールチオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミン基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミン基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルゲルマニウム基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールゲルマニウム基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン基の中から選ばれるいずれか一つであるが、
前記Ｒ1及びＲ2は、互いに連結されて脂環族、芳香族の単環または多環を形成することができ、前記形成された脂環族、芳香族の単環または多環の炭素原子は、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓｉ、Ｓ、Ｇｅ、Ｓｅ及びＴｅの中から選択される少なくとも一つのヘテロ原子で置換でき、
前記ｐ1からｐ4、ｒ1からｒ4、ｓ1からｓ4は、それぞれ１〜３の整数であるが、これらのそれぞれが２以上である場合、それぞれの連結基Ｌ1からＬ12は互いに同一または異なり、
前記ｘは１または２の整数であり、ｙ及びｚはそれぞれ同一または異なり、互いに独立して０〜３の整数であり、
前記Ａｒ1とＡｒ2、Ａｒ3とＡｒ4、Ａｒ5とＡｒ6、およびＡｒ7とＡｒ8はそれぞれ互いに連結されて環を形成することができ、
前記化学式３において、Ａ2環内の隣り合った二つの炭素原子は、前記構造式Ｑ1の＊と結合して縮合環を形成し、
前記化学式４において、前記Ａ1環内の隣り合った二つの炭素原子は前記構造式Ｑ2の＊と結合して縮合環を形成し、前記Ａ2環内の隣り合った二つの炭素原子は前記構造式Ｑ1の＊と結合して縮合環を形成する。
【００２５】
前記化学式２から化学式４に結合されるアミン基は、下記置換基１から置換基５２で表示される群から選ばれるいずれか一つとすることができるが、これに限定されるものではない。
2016208021.tif 000016
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前記置換基において、Ｒは、互いに同一または独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボキシル基またはその塩、スルホン基またはその塩、リン酸またはその塩、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキルチオ基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜６０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜６０の（アルキル）アミノ基、ジ（置換もしくは無置換の炭素数１〜６０のアルキル）アミノ基、または（置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール）アミノ基、ジ（置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール）アミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基、ゲルマニウム、リン、ホウ素の中から選択でき、それぞれ１〜１２個まで置換でき、それぞれの置換基は互いに隣接する基と縮合環を形成することができる。
【００２６】
前記発光層上に本発明に係る発光位置調節層５５が形成され、該発光位置調節層に電子輸送層６０を真空蒸着方法またはスピンコート方法によって蒸着した後、電子注入層７０を形成し、前記電子注入層７０の上部に陰極形成用金属を真空熱蒸着して陰極８０電極を形成することにより、有機ＥＬ素子が完成する。
【００２７】
本発明において、前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）  、発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有することを特徴とする。
これは図２及び図３を介してより詳細に説明できる。図２は本発明の一実施例に係る、発光区域調節層のアフィニティが発光層のアフィニティと電子輸送層のアフィニティとの間の範囲を有する有機発光素子のエネルギーレベル構造を示す図である。
図２に示すように、本発明の有機発光素子は、発光層５０と電子輸送層６０との間に発光位置調節層５５が形成され、前記発光位置調節層５５のアフィニティＡｆ５５は、発光層のホストのアフィニティＡｆ５０（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡｆ６０（ｅＶ）との間の範囲を有することを特徴とする。
このような発光位置調節層のアフィニティ値が前記発光層のホストのアフィニティと電子輸送層のアフィニティ値との間の範囲を有する場合、本発明に係る有機発光素子は、各層間の電子注入障壁が低くなることがある。
図３は発光位置調節層を含まない場合（左）と、本発明の一実施例による発光位置調節層を含む場合（右側）の有機発光素子の構造を示す図である。
図３の左側の絵に示すように、電子輸送層６０が直接発光層５０に隣接しているとき、陰極から提供される電子は、電子輸送層６０を経て発光層のホスト５０へ移動する場合に電子注入障壁が大きくなって発光層内のホストのエキシトン密度が大きくなく、高い駆動電圧特性を有するようになるが、本発明での如く、前記発光位置調節層のアフィニティＡed（ｅＶ）を発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有するようにする場合に各層間の電子注入障壁がより小さくなり、発光層内のホストへの電子注入が容易になって発光層内のエキシトン密度が増加できる。また、発光位置調節層をさらに備えても駆動電圧が増加する欠点を補完することができる。
【００２８】
前記発光位置調節層を構成する材料の電子移動度が電子輸送層内の材料の電子移動度よりも大きくなる場合には、通常、発光層までへの電子の移動がスムーズに行われることにより、発光層内の電子密度をさらに増加させることができ、これはエキシトンの再結合領域を正孔輸送層側へ移動させることができる。
しかし、前述したように、前記発光位置調節層を構成する材料の電子移動度が電子輸送層内の材料の電子移動度よりも大きくなる場合には、エキシトンの再結合領域を正孔輸送層側へ移動させることにより、さらに電流効率（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）及びＥＬ強度を向上させることができるという利点があるが、素子の寿命面では、発光層内の正孔輸送層側に近い特定の部分のみがエキシトンの再結合領域として使用できるため、長寿命を期待することができないと推定される。
【００２９】
この問題点を解決するために、本発明における前記発光位置調節層内の材料の電子移動度は、電子輸送層内の材料の電子移動度と同じかそれより小さくすることができる。
これをより詳細に説明すると、本発明に係る有機発光素子は、前記発光位置調節層のアィニティＡed（ｅＶ）を発光層内のホストのアフィニティＡh（ｅＶ）と前記電子輸送層のアフィニティＡe（ｅＶ）との間の範囲（Ａh≧Ａed≧Ａe）を有するようにして、各層間の電子注入障壁をより小さくすることにより、発光層内のホストのエキシトン密度が増加するようにし、これに加えて、前記発光位置調節層を構成する材料の電子移動度が電子輸送層内の材料の電子移動度よりも大きくないように調節することにより、素子の寿命特性を改善することができるようにした。
つまり、発光位置調節層の導入により、各層間の電子注入障壁をより小さくして発光層内の電子密度を高めるが、前記発光位置調節層を構成する材料の電子移動度を下げることにより、電流密度を下げ、エキシトンの再結合領域を正孔輸送層側に近い特定の部分だけではなく、発光層の全領域が該当するように発光位置調節層の材料の物性を限定するのである。
【００３０】
図４は本発明の実施例と比較例に対する電圧変化による電流効率の変化を示す図であり、本発明における発光位置調節層の導入とそれによる電子移動度を求めるために、図４の下側の絵に示したようなＥＯＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｏｎｌｙ  ｄｅｖｉｃｅ）を製作して直流電圧を印加しながら素子の電流密度を測定した。
図４の上側の絵に示すように、発光位置調節層を導入することにより、同じ電圧で、これを導入していない比較例（Ｒｅｆ）より電流密度が減少することを確認することができる。
より正確な算術的比較のために、各素子の電子移動度（μ）の値を求めることができる。このため、発光位置調節層の有無を問わず、素子を構成する全体厚さは同一に製作して、電子移動度の計算誤差要因を排除した。
ＥＯＤ素子の測定データを用いて電子移動度を求めるために、後述するような移動度と電気伝導率（σ）の関係式を利用した（Ｇ．Ｐａａｓｃｈ  ｅｔ  ａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｖｏｌ．１３２，ｐｐ．９７−１０４（２００２））。
【００３１】
まず、電流−電圧データから素子の抵抗値（Ｒ）を計算し、素子の全体厚さ（ｄ）とピクセル面積値（Ａ）を用いて下記式（１）によって電気伝導率を求めた。このように求めた電気伝導率に基づいて、電子移動度の値を下記式（２）で求め、下記実施例内の表２に記録した。
2016208021.tif 000020
【００３２】
図５では電場による電子移動度の値を示した。
図７に示すように、前記発光位置調節層の材料の電子移動度が電子輸送層材料の電子移動度よりも大きくない材料を用いて、前記電子輸送層から供給される電子が発光位置調節層で適切に遅延して発光層へ供給されることにより、図３に示すように、発光層内の発光位置をより広範囲に拡大させることが分かる。
【００３３】
本発明で使用される発光位置調節層の材料及び電子輸送層の電子移動度は、例示的に、電界強度０．０４ＭＶ／ｃｍ〜０．５ＭＶ／ｃｍで少なくとも１０-6ｃｍ2／Ｖｓであってもよい。
本発明における前記発光位置調節層内の化学式Ａで表示されるアントラセン誘導体は、下記化学式Ａ−１で表示されるアントラセン誘導体であってもよい。
［化学式Ａ−１］
2016208021.tif 000021
前記化学式Ａ−１において、
連結基Ｌ1は単結合または炭素数６〜１８のアリール基であり、
置換基Ａｒ11及びＡ21は置換もしくは無置換の炭素数６〜２０のアリール基、または置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のヘテロアリール基であるが、前記置換基Ａｒ11及びＡ21の少なくとも一つは、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のヘテロアリール基であり、
前記置換基Ｒ1からＲ8は、先に定義された通りである。
【００３４】
一実施例として、本発明の前記化学式Ａ−１で表示されるアントラセン誘導体は、下記［化合物１］〜［化合物５］の中から選択されるいずれか一つであってもよい。
2016208021.tif 000022
【００３５】
本発明において、前記電子輸送層の材料としては、電子注入電極（Ｃａｔｈｏｄｅ）から注入された電子を安定的に輸送する機能をするものであって、公知の電子輸送物質を用いることができる。公知の電子輸送物質の例としては、キノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）、Ｌｉｑ、ＴＡＺ、Ｂａｌｑ、ベリリウムビス（ベンゾキノリ−１０−ノエート）（ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ  ｂｉｓ（ｂｅｎｚｏｑｕｉｎｏｌｉｎ−１０−ｏｌａｔｅ：Ｂｅｂｑ２）、ＡＤＮ、化合物２０１、化合物２０２、ＢＣＰ、オキサジアゾール誘導体であるＰＢＤ、ＢＭＤ、ＢＮＤなどの材料を使用することもできるが、これらに限定されるものではない。
2016208021.tif 000023
【００３６】
本発明で使用される電子輸送層は、化学式Ｆで表される有機金属化合物が単独でまたは前記電子輸送層の材料と混合して使用できる。
［化学式Ｆ］
Ｙｍ−Ｍ−（ＯＡ）ｎ
前記［化学式Ｆ］において、
Ｙは、Ｃ、Ｎ、ＯおよびＳから選択されるいずれか一つが前記Ｍに直接結合されて単結合をなす部分と、Ｃ、Ｎ、ＯおよびＳから選択されるいずれか一つが前記Ｍに配位結合をなす部分とを含み、前記単結合と配位結合によってキレートされたリガンドであり、
前記Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）またはホウ素（Ｂ）原子であり、前記ＯＡは前記Ｍと単結合または配位結合可能な１価のリガンドであって、
前記Ｏは酸素であり、
Ａは、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜２０のアルキニル基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数５〜３０のシクロアルケニル基、および置換もしくは無置換の、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、ＳおよびＳｉから選択される少なくとも一つを有する炭素数２〜５０のヘテロアリール基の中から選択されるいずれか一つであり、
前記Ｍがアルカリ金属から選択される１つの金属である場合には、ｍ＝１、ｎ＝０であり、
前記Ｍがアルカリ土類金属から選択される１つの金属である場合には、ｍ＝１、ｎ＝１であるか、或いはｍ＝２、ｎ＝０であり、
前記Ｍがホウ素またはアルミニウムである場合には、ｍ＝１〜３のいずれかであり、ｎは０〜２のいずれかであって、ｍ＋ｎ＝３を満足し、
前記「置換もしくは無置換の」における「置換」は、重水素、シアノ基、ハロゲン基、ヒドロキシ基、ニトロ基、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロアリールアミノ基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アリールオキシ基、アリール基、ヘテロアリール基、ゲルマニウム、リン及びホウ素よりなる群から選択された１つ以上の置換基で置換されることを意味する。
【００３７】
本発明において、Ｙは、それぞれ同一または異なり、互いに独立して、下記［構造式Ｃ１］〜［構造式Ｃ３９］から選択されるいずれか一つであってもよい。これらに限定されるものではない。
2016208021.tif 000024
2016208021.tif 000025
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2016208021.tif 000027
【００３８】
前記［構造式Ｃ１］から［構造式Ｃ３９］において、
Ｒは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のヘテロアリール基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数２〜３０のアルケニル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルアミノ基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキルシリル基、置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールアミノ基、および置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアリールシリル基の中から選択され、隣接した置換体とアルキレンまたはアルケニレンで連結されてスピロ環または融合環を形成することができる。
【００３９】
本発明における有機発光素子は、前記電子輸送層の上部に陰極からの電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層（ＥＩＬ）が積層でき、これは特に材料を制限しない。
前記電子注入層の形成材料としては、ＣｓＦ、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、Ｌｉ2Ｏ、ＢａＯなどの電子注入層形成材料として公知された任意の物質を用いることができる。前記電子注入層の蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲の中から選択できる。
前記電子注入層の厚さは、約１オングストローム〜約１００オングストローム、約３オングストローム〜約９０オングストロームとすることができる。
圧の上昇なしに、満足すべき程度の電子注入特性を得ることができる。
本発明において、前記陰極は、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などの陰極形成用金属を使用するか、或いは前面発光素子を得るためにはＩＴＯ、ＩＺＯを用いた透過型陰極を用いて形成することができる。
【００４０】
本発明における有機発光素子は、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲で発光する青色発光材料、緑色発光材料または赤色発光材料の発光層をさらに含むことができる。つまり、本発明における発光層は複数の発光層であって、前記さらに形成される発光層内の青色発光材料、緑色発光材料または赤色発光材料は蛍光材料またはリン光材料とすることができる。
本発明において、前記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、発光位置調節層、電子輸送層および電子注入層から選択された一つ以上の層は、単分子蒸着方式または溶液工程によって形成できる。
ここで、前記蒸着方式は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を真空または低圧状態で加熱などを介して蒸発させて薄膜を形成する方法を意味し、前記溶液工程は、前記それぞれの層を形成するための材料として使用される物質を溶媒と混合し、これをインクジェット印刷、ロール・ツー・ロールコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティングなどの方法によって薄膜を形成する方法を意味する。
【００４１】
本発明における前記有機発光素子は、フラットパネルディスプレイ装置、フレキシブルディスプレイ装置、単色または白色の平板照明用装置、及び単色または白色のフレキシブル照明用装置、から選択されるいずれか一つの装置に使用できる。
以下、実施例を介して具体化された有機発光素子についてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
合成例１：ＢＤ１の合成
合成例１−（１）：［中間体１−ａ］の合成
下記反応式１に従い、［中間体１−ａ］を合成した
＜反応式１＞
2016208021.tif 000028
５００ｍＬの丸底フラスコ反応器にメチル５−ブロモ−２−ヨードベンゾエート（２５．０ｇ、７３ｍｍｏｌ）、４−ジベンゾフランボロン酸（１８．７ｇ、８８ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．７ｇ、０．１５ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（２０．２ｇ、１４６．７ｍｍｏｌ）を入れ、トルエン１２５ｍＬ、テトラヒドロフラン１２５ｍＬ、水５０ｍＬを入れた。反応器の温度を８０度に昇温させ、１０時間攪拌した。反応が終了したら、反応器の温度を室温に下げ、酢酸エチルで抽出し、有機層を分離した。有機層は、減圧濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで分離して＜中間体１−ａ＞を得た。（７５．０ｇ、６０．1％）
【００４３】
合成例１−（２）：［中間体１−ｂ］の合成
下記反応式２に従い、［中間体１−ｂ］を合成した：
＜反応式２＞
2016208021.tif 000029
５００ｍＬの丸底フラスコ反応器に＜中間体１−ａ＞（１７．０ｇ、４５ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム（２．１４ｇ、５４ｍｍｏｌ）、およびエタノール１７０ｍｌを入れ、４８時間還流撹拌した。薄膜クロマトグラフィーで反応終結を確認した後、室温に冷却した。冷却された溶液に２−ノーマル塩酸を滴加し、酸性化して生成された固体は３０分攪拌した後、濾過した。ジクロロメタンとｎ−ヘキサンで再結晶して＜中間体１−ｂ＞を得た。（１４．５ｇ、８８．６％）
【００４４】
合成例１−（３）：［中間体１−ｃ］の合成
下記反応式３に従い、［中間体１−ｃ］を合成した：
＜反応式３＞
2016208021.tif 000030
２５０ｍｌの丸底フラスコ反応器に＜中間体１−ｂ＞（１４．５ｇ、３９ｍｍｏｌ）、メタンスルホン酸１４５ｍｌを入れ、８０度に昇温して３時間撹拌した。薄膜クロマトグラフィーで反応終結を確認した後、室温に冷却させた。反応溶液は、氷水１５０ｍｌにゆっくりと滴加した後、３０分攪拌した。生成された固体は、濾過の後、水とメタノールで洗浄して＜中間体１−ｃ＞を得た。（１１．５０ｇ、８３．４％）
【００４５】
合成例１−（４）：［中間体１−ｄ］の合成
下記反応式４に従い、［中間体１−ｄ］を合成した：
＜反応式４＞
2016208021.tif 000031
【００４６】
１Ｌの丸底フラスコ反応器に＜中間体１−ｃ＞（１１．５ｇ、３３ｍｍｏｌ＞およびジクロロメタン３００ｍｌを入れ、常温攪拌した。臭素（３．４ｍｌ、６６ｍｍｏｌ）は、ジクロロメタン５０ｍｌに希釈して滴加し、８時間常温攪拌した。反応終了後、反応容器にアセトン１００ｍｌを入れて攪拌した。生成された固体は、濾過の後、アセトンで洗浄した。固体は、モノクロロベンゼンに再結晶して＜中間体１−ｄ＞を得た。（１１．０ｇ、７８％）
【００４７】
合成例１−（５）：［中間体１−ｅ］の合成
下記反応式５に従い、［中間体１−ｅ］を合成した：
＜反応式５＞
2016208021.tif 000032
２５０ｍｌの丸底フラスコ反応器に２−ブロモビフェニル（８．４ｇ、０．０３６ｍｏｌ）とテトラヒドロフラン１１０ｍｌを入れ、窒素雰囲気下で−７８度に冷却した。冷却された反応溶液にｎ−ブチルリチウム（１９．３ｍｌ、０．０３１ｍｏｌ）を同じ温度で滴加した。反応溶液は、２時間攪拌した後、＜中間体１−ｄ＞（１１．０ｇ、０．０２６ｍｏｌ）を少しずつ入れて常温で攪拌した。反応溶液の色が変わると、ＴＬＣで反応終結を確認した。５０ｍｌのＨ2Ｏを入れて反応終了し、酢酸エチルと水で抽出した。有機層を分離して減圧濃縮した後、アセトニトリルで再結晶して＜中間体１−ｅ＞を得た。（１２．２ｇ、８１．５％）
【００４８】
合成例１−（６）：［中間体１−ｆ］の合成
下記反応式６に従い、［中間体１−ｆ］を合成した：
＜反応式６＞  
2016208021.tif 000033
２５０ｍｌの丸底フラスコ反応器に＜中間体１−ｅ＞（１２．０ｇ、０．０２１ｍｏｌ）、酢酸１２０ｍｌおよび硫酸２ｍｌを入れ、５時間還流撹拌した。固体が生成されると、薄膜クロマトグラフィーで反応終結を確認した後、室温に冷却した。生成された固体は、濾過の後、Ｈ2Ｏおよびメタノールで洗浄した後、モノクロロベンゼンに溶かしてシリカゲルろ過、濃縮し、常温で冷却して＜中間体１−ｆ＞を得た。（１０．７ｇ、９０％）
【００４９】
合成例１−（７）：［ＢＤ１］の合成
下記反応式７に従い、［ＢＤ１］を合成した：
＜反応式７＞
2016208021.tif 000034
２５０ｍｌの丸底フラスコ反応器に＜中間体１−ｆ＞（５．０ｇ、０．００９ｍｏｌ）、（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−フェニルアミン（４．７ｇ、０．０２１ｍｏｌ）、パラジウム（ＩＩ）アセテート（０．０８ｇ、０．４ｍｍｏｌ）、ナトリウム−ｔ−ブト
キシド（３．４ｇ、０．０３５ｍｏｌ）、およびトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（０．０７ｇ、０．４ｍｍｏｌ）、トルエン６０ｍｌを入れ、２時間還流撹拌した。反応終了の後、常温冷却した。反応溶液はジクロロメタンと水で抽出した。有機層は分離して硫酸マグネシウムで無水処理した後、減圧濃縮した。カラムクロマトグラフィーで分離精製した後、ジクロロメタンとアセトンで再結晶して＜ＢＤ１＞を得た。（２．９ｇ、３８％）
ＭＳ（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ）：ｍ／ｚ  ８５２．４１［Ｍ＋］
【００５０】
実施例１〜３：有機発光素子の製造
ＩＴＯガラスの発光面積が２ｍｍ×２ｍｍのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。前記ＩＴＯガラスを真空チャンバーに装着した後、ベース圧力が１×１０-7ｔｏｒｒとなるようにした後、前記ＩＴＯ上にＤＮＴＰＤ（４００オングストローム）、ＴＰＤ（２００オングストローム）の順で成膜し、発光層としてＢＨとＢＤ１（重量比９７：３）を混合して成膜（２００オングストローム）した後、発光位置調節層として下記表１に記載の化合物を成膜（５０オングストローム）し、しかる後に、電子輸送層として［化学式Ｅ−２］（２５０オングストローム）を成膜し、電子注入層として［化学式Ｅ−１］（５オングストローム）、Ａｌ（１０００オングストローム）の順で成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は１０ｍＡ／ｃｍ2で測定した。
【００５１】
本発明で使用された発光層内のホストの材料、電子密度調節層の材料および電子輸送層の材料の電子アフィニティ値を下記表２に示す。
ここで、各材料のアフィニティ値はＬＵＭＯ＝ＨＯＭＯ−Ｂａｎｄ  ｇａｐ（ＵＶ  ｏｎｓｅｔ）の式を用い、前記ＨＯＭＯレベルは、各化合物をクォーツ基板上に単一薄膜で成膜した後、ＰＹＳ−２０２装備で測定し、ＵＶ  ｏｎｓｅｔは単一薄膜で吸収スペクトルを測定して求めた。
2016208021.tif 000035
2016208021.tif 000036
【００５２】
実施例４：有機発光素子の製造
［ＢＤ１］の代わりに［ＢＤ２］を使用した以外は実施例２と同様にして有機発光素子を製作し、前記有機発光素子の発光特性は１０ｍＡ／ｃｍ2で測定した。前記［ＢＤ２］の構造は次のとおりである。
［ＢＤ２］
2016208021.tif 000037
【００５３】
比較例１
ＩＴＯガラスの発光面積が２ｍｍ×２ｍｍのサイズとなるようにパターニングした後、洗浄した。前記ＩＴＯガラスを真空チャンバーに装着し、ベース圧力が１×１０-7ｔｏｒｒとなるようにした後、前記ＩＴＯ上にＤＮＴＰＤ（４００オングストローム）、ＴＰＤ（２００オングストローム）の順で成膜した後、発光層としてＢＨとＢＤ１（重量比９７：３）を混合して成膜（２００オングストローム）し、しかる後に、電子輸送層として［化学式Ｅ−２］（３００オングストローム）を成膜し、電子注入層として化学式Ｅ−１］（５オングストローム）、Ａｌ（１０００オングストローム）の順で成膜して有機発光素子を製造した。前記有機発光素子の発光特性は１０ｍＡ／ｃｍ2で測定した。
【００５４】
比較例２
［ＢＤ１］の代わりに［ＢＤ２］を使用した以外は比較例１と同様にして有機発光素子を製作し、前記有機発光素子の発光特性は１０ｍＡ／ｃｍ2で測定した。
本発明の実施例と比較例に係る電圧の変化に伴う電流効率の変化と時間による素子の寿命評価を図４及び図６に示し、表１では前記素子評価の結果を示した。前記表１において、Ｔ90は輝度が初期輝度（２０００ｃｄ／ｍ2）で９０％に減少するのにかかる時間を意味し、前記図４〜図６において、ＥＺＣＬ１〜ＥＺＣＬ３に関するグラフは実施例１〜３の結果を示すものであり、Ｒｅｆ．で表示されたグラフは比較例１の結果を示すものである。
【表１】
2016208021.tif 000038
【表２】
2016208021.tif 000039
【００５５】
前記表１及び図４〜６に示すように、本発明に係る発光層と電子輸送層との間に発光領域調節層を形成した有機発光素子の場合、これを備えていない有機発光素子に比べて長寿命特性を有し、改善された有機発光素子を製造することができるという利点がある。
【図１】
2016208021.tif 000046
【図２】
2016208021.tif 000047
【図３】
2016208021.tif 000048
【図４】
2016208021.tif 000049
【図５】
2016208021.tif 000050
【図６】
2016208021.tif 000051