(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持されたホール輸送層と発光層と電子輸送層とを順に有する有機発光素子において、前記電子輸送層は下記構造式（１）で表される化合物からなることを特徴とする有機発光素子。
【化１】
0004383642.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機発光素子に関し、詳しくは有機化合物からなるホール輸送層と発光層と電子輸送層の薄膜に電界を印加することにより光を放出する素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機発光素子は、陽極と陰極間に蛍光性有機化合物を含む薄膜を挟持させて、各電極から電子およびホール（正孔）を注入することにより、蛍光性化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態にもどる際に放射される光を利用する素子である。
【０００３】
１９８７年コダック社の研究（“Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．”５１，９１３（１９８７））では、陽極にＩＴＯ、陰極にマグネシウム銀の合金をそれぞれ用い、電子輸送材料および発光材料としてアルミニウムキノリノール錯体を用い、ホール輸送材料にトリフェニルアミン誘導体を用いた機能分離型２層構成の素子で、１０Ｖ程度の印加電圧において１０００ｃｄ／ｍ2 程度の発光が報告されている。関連の特許としては、米国特許４，５３９，５０７号、米国特許４，７２０，４３２号、米国特許４，８８５，２１１号等が挙げられる。
【０００４】
また、蛍光性有機化合物の種類を変えることにより、紫外から赤外までの発光が可能であり、最近では様々な化合物の研究が活発に行われている。例えば、米国特許５，１５１，６２９号、米国特許５，４０９，７８３号、米国特許５，３８２，４７７号、特開平２−２４７２７８号公報、特開平３−２５５１９０号公報、特開平５−２０２３５６号公報、特開平９−２０２８７８号公報、特開平９−２２７５７６号公報等に記載されている。
【０００５】
さらに、上記のような低分子材料を用いた有機発光素子の他にも、共役系高分子を用いた有機発光素子が、ケンブリッジ大学のグループ（“Ｎａｔｕｒｅ”，３４７，５３９（１９９０））により報告されている。この報告ではポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を塗工系で成膜することにより、単層で発光を確認している。共役系高分子を用いた有機発光素子の関連特許としては、米国特許５，２４７，１９０号、米国特許５，５１４，８７８号、米国特許５，６７２，６７８号、特開平４−１４５１９２号公報、特開平５−２４７４６０号公報等が挙げられる。
【０００６】
このように有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性を示唆している。
【０００７】
しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気などによる劣化等の耐久性の面で未だ多くの問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、極めて高効率で高輝度、高寿命の光出力を有する有機発光素子を提供することにある。
【０００９】
また、本発明は、極めて耐久性のある有機発光素子を提供する事にある。
さらには、本発明は、製造が容易でかつ安価に作成可能な有機発光素子を提供する事にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持されたホール輸送層と発光層と電子輸送層とを順に有する有機発光素子において、前記電子輸送層は下記構造式（１）で表される化合物からなることを特徴とする有機発光素子である。
【化２】
0004383642.tif 000002
【００１５】
本発明の有機発光素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持されたホール輸送層と発光層と電子輸送層とを順に有する有機発光素子において、前記電子輸送層は下記構造式（１）で表される化合物からなることを特徴とする有機発光素子である。
【化３】
0004383642.tif 000003
【００２５】
本発明の有機発光素子において、ホール輸送層、発光層および電子輸送層は乾式成膜法あるいは湿式成膜法により成膜される。乾式成膜法の具体的な例としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法，ＭＢＥ法等の物理気相成長法あるいはプラズマ重合等のＣＶＤ法が挙げられる。湿式成膜法としては、キャスト法、スピンコート法、ディッピング法、ＬＢ法等が用いられる。
【００２６】
特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。上記結着樹脂としては広範囲な結着性樹脂より選択でき、たとえばポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
また、これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合してもよい。
【００２８】
ホール輸送層、発光層および電子輸送層の厚みは１０μｍより薄く、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．００１〜０．５μｍの厚みに薄膜化することが好ましい。
【００２９】
以下に、図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。
図１は本発明の有機発光素子における一例を示す断面図である。図１は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、発光層３兼電子輸送層６、電子注入層７及び陰極４を順次設けた構成のものである。これはきわめて電子注入性の高い材料を有機層と陰極の間に形成することにより、低電圧における高輝度発光および発光効率の向上を図ることが可能になる。
【００３０】
図２は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図２は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、発光層３、電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものである。これはキャリヤ輸送と発光の機能を分離したものであり、ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて用いられ極めて材料選択の自由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の化合物が使用できるため、発光色相の多様化が可能になる。さらに、中央の発光層に各キャリヤあるいは励起子を有効に閉じこめて発光効率の向上を図ることも可能になる。
【００３１】
ただし、図１および図２はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける。ホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成される。電子注入効率の良い電子注入層を陰極、電子輸送層界面に挿入する、など多様な層構成をとることができる。
【００３２】
本発明において、構造式（１）で表される化合物を含む層は電子輸送層として適用することが望ましいが、必要に応じてこれまで知られているホール輸送性化合物（例えば下記の表３〜６に示される化合物等）あるいは発光性化合物（例えば下記の表７〜１４に示される化合物等）また電子輸送性化合物（例えば下記の表７〜１２に示される化合物等）を必要に応じて一緒に使用することもできる。
【００３３】
【表３】
0004383642.tif 000004
【００３４】
【表４】
0004383642.tif 000005
【００３５】
【表５】
0004383642.tif 000006
【００３６】
【表６】
0004383642.tif 000007
【００３７】
【表７】
0004383642.tif 000008
【００３８】
【表８】
0004383642.tif 000009
【００３９】
【表９】
0004383642.tif 000010
【００４０】
【表１０】
0004383642.tif 000011
【００４１】
【表１１】
0004383642.tif 000012
【００４２】
【表１２】
0004383642.tif 000013
【００４３】
【表１３】
0004383642.tif 000014
【００４４】
【表１４】
0004383642.tif 000015
【００４５】
陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよく、例えば、金、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は単独で用いてもよく、複数併用することもできる。
【００４６】
一方、陰極材料としては仕事関数の小さなものがよく、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体あるいは複数の合金として用いることができる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化の利用も可能である。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成をとることもできる。
【００４７】
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜などを用いて発色光をコントロールする事も可能である。
【００４８】
なお、作成した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性プラスチック、金属などで素子部分をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。この場合吸水性の高い物質をパッケージング内に存在させる事も可能である。
【００４９】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５７】
実施例２
ガラス基板上に酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて１２０ｎｍの膜厚で成膜したものを透明導電性支持基板として用いた。これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、ＩＰＡで煮沸洗浄、乾燥をした。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄したものを透明導電性支持基板として使用した。
【００５８】
ホール輸送層としてＴＰＤを真空蒸着法により５０ｎｍの厚さに蒸着した。
次に、Ａｌｑ3 に対しクマリン６が０．８ｗｔ％混入するように共蒸着し、発光層を形成した。ここで、発光層の膜厚は３０ｎｍである。
【００５９】
さらに、構造式（１）で表される化合物を２０ｍｎの厚さに真空蒸着法にて形成し、電子輸送層とした。
これらの有機層は、蒸着時の真空度１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００６０】
次に、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を用いて、先ほどの有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成し、図２に示す構造の素子を作成した。蒸着時の真空度は１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度は１０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。
【００６１】
比較例２
比較例２として、前記化合物Ｎｏ．３の層つまり電子輸送層に、化合物Ｎｏ．３を用いないで、Ａｌｑ3 を用い、それ以外は本実施例と同様の方法で素子を作製した。
【００６２】
この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、真空中で直流電圧を印加して１００時間連続発光させた結果を下記の表１６に示す。
【００６３】
【表１６】
0004383642.tif 000016
【００６４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によると、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持されたホール輸送層と発光層と電子輸送層とを順に有する有機発光素子において、前記電子輸送層は構造式（１）で表される化合物からなることを特徴とする有機発光素子であり、実施例および比較例から示される通り、低い印加電圧で高輝度な発光が得られ、耐久性にも優れている素子が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における有機発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  基板
２  陽極
３  発光層
４  陰極
５  ホール輸送層
６  電子輸送層
７  電子注入層
【図１】
0004383642.tif 000018
【図２】
0004383642.tif 000019