(57)【要約】【課題】本発明の課題は、発光効率が高く耐久性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。【解決手段】一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＥａ値（電子親和力）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料を含有し、前記発光材料のＥａ値が大きい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記発光材料のＥａ値が小さい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減していることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＥａ値（電子親和力）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、前記２種の発光材料の内のＥａ値が大きい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記２種の発光材料の内のＥａ値が小さい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減していることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＩｐ値（イオン化ポテンシャル）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、前記２種の発光材料の内のＩｐ値が小さい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、前記２種の発光材料の内のＩｐ値が大きい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減していることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の前記陽極側界面領域における濃度の、前記陰極側界面領域における濃度に対する比率（陰極側から陽極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陽極側界面領域における濃度／陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の陰極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であり、かつ、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の前記陰極側界面領域における濃度の、前記陽極側界面領域における濃度に対する比率（陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陰極側界面領域における濃度／陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陽極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記発光層が少なくともＥａ値の異なる２種のホスト材料を含有し、前記２種のホスト材料の内のＥａ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記２種のホスト材料の内のＥａ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陽極側から陰極側に向けて漸減していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記発光層が少なくともＩｐ値の異なる２種のホスト材料を含有し、前記２種のホスト材料の内のＩｐ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、前記２種のホスト材料の内のＩｐ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陰極側から陽極側に向けて漸減していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記ホスト材料の前記陽極側界面付近の領域における濃度の、前記陰極側界面付近の領域における濃度に対する比率（陰極側から陽極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陽極側界面領域における濃度／陰極側から前記陽極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陰極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であり、かつ、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記ホスト材料の前記陰極側界面付近の領域における濃度の、前記陽極側界面付近の領域における濃度に対する比率（陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陰極側界面領域における濃度／陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陽極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光材料の少なくとも一方が燐光発光性発光材料であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光材料の少なくとも一方が白金を中心金属とした金属錯体であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光材料の少なくとも一方がイリジウムを中心金属とした金属錯体であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減している発光材料が白金を中心金属とした金属錯体であり、前記陽極側から陰極側に向けて漸減している発光材料がイリジウムを中心金属とした金属錯体であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記少なくとも２種の発光材料の発光極大波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記ホスト材料のＩｐ値とＥａ値の差で表されるＥｇ値（エネルギーギャップ値）が前記発光材料のいずれよりも０．５ｅＶ以上大きいことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機電界発光素子（以後の説明において、「有機ＥＬ素子」と記載する場合がある。）に関する。特に、発光効率が高く耐久性に優れた有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層と、有機層を挟んだ対向電極とから構成されている。有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子からの発光、及び前記励起子からエネルギー移動して生成した他の分子の励起子からの発光の少なくとも一方を利用した発光を得るための素子である。
【０００３】
これまで有機ＥＬ素子は、機能を分離した積層構造を用いることにより、輝度及び素子効率が大きく改善され発展してきた。例えば、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２６７巻，３号，１９９５年，１３３２頁（非特許文献１）に記載されているが、正孔輸送層と発光兼電子輸送層を積層した二層積層型素子や正孔輸送層、発光層および電子輸送層とを積層した三層積層型素子や、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層および電子輸送層とを積層した四層積層型素子がよく用いられる。
【０００４】
しかしながら、有機ＥＬ素子の実用化には、発光効率を高めることおよび駆動耐久性を高めることなど未だ多くの課題が残されている。特に発光効率を高めることは、電力消費が低減でき、さらに駆動耐久性の点でも有利となるので、これまで多くの改良手段が開示されている。しかしながら、一般に電荷ブロック層を設ける等により発光効率を高めた素子は駆動耐久性が短い欠点を有し、また、駆動耐久性に優れた素子は発光効率が低い欠点を有することが多く、発光効率を高めることと駆動耐久性を高めることを両立させることは容易ではなかった。
【０００５】
素子の発光効率を高めるためには、素子に注入された両電荷が効率的に発光層内で再結合し、光へ変換されることが重要である。しかし、一般的には注入された電荷の一部は反対電荷と出会うことなく素子を通過してしまい、発光素子の量子収率低下の原因となる。
これを防止する手段として、発光層を構成する材料の膜厚方向の濃度に勾配を設ける手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。電子輸送性化合物と正孔輸送性化合物が発光層を構成する素子において、電子輸送性の化合物が陰極から陽極方向へ減少し、正孔輸送性の化合物が陰極から陽極方向へ増加する構成が記載されている。陰極から注入された電荷は電子輸送性化合物上をホッピングで進んで行くが、電子輸送性化合物の濃度が減少しているために、陽極に近づくほど移動が制限される。同じく陽極から注入された正孔は正孔輸送性化合物上をホッピングで進んで行くが、正孔輸送性化合物の濃度が陰極方向へ行くほど減少しているために、陰極に近づくほど移動が制限される。そのため、両電荷が出会う確率が高まり、高い量子収率が期待できる。また、両電荷の進むスピードは少しずつ遅くなるため、発光層の一部で再結合が生じるのではなく、全体で励起子が生成し発光する。発光の負担が発光層全体に分散されるため、耐久性も期待できる手法である。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の電子輸送性材料と正孔輸送性材料からなる濃度勾配構成は現実的には最適化が困難である。なぜなら、特許文献１の構成では、例えばホスト材料が正孔輸送性、発光材料が電子輸送性の場合、陰極に近い領域では発光材料が１００％になってしまう。発光材料の濃度が高いと発光効率が著しく低下することが知られており、濃度勾配による効果を生かすことができない場合が多い。
【０００７】
これに対して、発光材料が高濃度にならないように勾配を形成する手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。発光層はホスト材料と発光材料から構成されており、発光材料の濃度が１００％にならないような濃度勾配を持っている構成である。この構成では発光材料が高濃度にならず、濃度消光による効率低下が生じないため、濃度勾配をつけた効果を生かせる可能性がある。しかし、発光材料が例えば正孔輸送性で、ホスト材料が正孔をほとんど輸送できない材料である場合、正孔は発光材料中をホッピングで進み、陰極方向へ行くほど濃度が下がるために移動が制限されるが、逆電荷である電子はホスト材料をホッピングで移動するため、電子の移動は効果的に制限されない。そのため、電子が再結合することなく素子を通過することによる効率低下を抑制できず、発光領域の広がりも十分でないため、耐久性の改善幅も小さかった。
【０００８】
これまでに、発光層濃度勾配素子の高発光効率と高耐久性の両立を十分に実現する手法は知られていない。
【非特許文献１】サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ），２６７巻，３号，１９９５年，１３３２頁
【特許文献１】特開２００１−１５５８６２号公報
【特許文献２】特開２００４−６１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、発光効率が高く耐久性に優れた有機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】
【００１０】
本発明の上記課題は、下記の手段によって解決する事を見出された。
＜１＞  一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＥａ値（電子親和力）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、前記２種の発光材料の内のＥａ値が大きい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記２種の発光材料の内のＥａ値が小さい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減していることを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞  一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＩｐ値（イオン化ポテンシャル）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、前記２種の発光材料の内のＩｐ値が小さい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、前記２種の発光材料の内のＩｐ値が大きい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減していることを特徴とする有機電界発光素子。
＜３＞  前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の前記陽極側界面領域における濃度の、前記陰極側界面領域における濃度に対する比率（陰極側から陽極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陽極側界面領域における濃度／陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の陰極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であり、かつ、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料の前記陰極側界面領域における濃度の、前記陽極側界面領域における濃度に対する比率（陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陰極側界面領域における濃度／陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減している発光材料の陽極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
＜４＞  前記発光層が少なくともＥａ値の異なる２種のホスト材料を含有し、前記２種のホスト材料の内のＥａ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記２種のホスト材料の内のＥａ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陽極側から陰極側に向けて漸減していることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜５＞  前記発光層が少なくともＩｐ値の異なる２種のホスト材料を含有し、前記２種のホスト材料の内のＩｐ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、前記２種のホスト材料の内のＩｐ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陰極側から陽極側に向けて漸減していることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜６＞  前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記ホスト材料の前記陽極側界面付近の領域における濃度の、前記陰極側界面付近の領域における濃度に対する比率（陰極側から陽極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陽極側界面領域における濃度／陰極側から前記陽極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陰極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であり、かつ、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記ホスト材料の前記陰極側界面付近の領域における濃度の、前記陽極側界面付近の領域における濃度に対する比率（陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陰極側界面領域における濃度／陽極側から陰極側に向けて濃度が漸減しているホスト材料の陽極側界面領域における濃度）が０％以上５０％以下であることを特徴とする＜４＞又は＜５＞に記載の有機電界発光素子。
＜７＞  前記発光材料の少なくとも一方が燐光発光性発光材料であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜８＞  前記発光材料の少なくとも一方が白金を中心金属とした金属錯体であることを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜９＞  前記発光材料の少なくとも一方がイリジウムを中心金属とした金属錯体であることを特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１０＞  前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減している発光材料が白金を中心金属とした金属錯体であり、前記陽極側から陰極側に向けて漸減している発光材料がイリジウムを中心金属とした金属錯体であることを特徴とする＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１１＞  前記少なくとも２種の発光材料の発光極大波長の差が３０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１２＞  前記ホスト材料のＩｐ値とＥａ値の差で表されるＥｇ値（エネルギーギャップ値）が前記発光材料のいずれよりも０．５ｅＶ以上大きいことを特徴とする＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、発光効率が高く耐久性に優れた有機ＥＬ素子が提供される。
特に、燐光発光材料を用いて、発光効率が高く且つ高電流領域においても発光効率の低下がなく、低電流領域から高電流領域に渉ってまで高い発光効率で優れた駆動耐久性を有する有機ＥＬ素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＥａ値（電子親和力）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、Ｅａ値が大きい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、Ｅａ値が小さい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減していることを特徴とする。本発明の別の態様は、一対の電極間に発光層を含む有機層を挟持した有機電界発光素子であって、前記発光層が少なくともＩｐ値（イオン化ポテンシャル）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料とを含有し、Ｉｐ値が小さい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、Ｉｐ値が大きい方の前記発光材料の前記発光層における濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減していることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記発光層が少なくともＥａ値の異なる２種のホスト材料を含有し、Ｅａ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、Ｅａ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陽極側から陰極側に向けて漸減している。また、別の態様では、前記発光層が少なくともＩｐ値の異なる２種のホスト材料を含有し、Ｉｐ値が小さい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、Ｉｐ値が大きい方の前記ホスト材料の前記発光層における濃度が陰極側から陽極側に向けて漸減している。
【００１４】
本発明においては、「漸減」の意味するところは、総体的に減少していることを意味するのであって、連続的に直線的もしくは曲線的に減少しても、階段状あるいは波状に減少しても良い。あるいは、一部で増加している領域があっても総体的に減少していれば本願の意図する範囲内である。
【００１５】
前記発光層に含有される発光材料もしくはホスト材料あるいはその両方の濃度傾斜は、好ましくは、前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記材料の前期陽極側界面領域における濃度が、前記陰極側界面領域における濃度に対して０％以上５０％以下であり、かつ、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記材料の前記陰極側界面領域における濃度が、前記陽極側界面領域における濃度に対して０％以上５０％以下である。より好ましくは、いずれも０％以上３０％以下であり、さらに好ましくは０％以上２０％以下である。
【００１６】
なお、本願明細書において、「発光層の陰極側界面領域」とは、発光層の陰極側界面から発光層全体の厚みの１０％の厚みの領域を指すものと定義され、「発光層の陽極側界面領域」とは、発光層の陽極側界面から発光層全体の厚みの１０％の厚みの領域を指すものと定義される。また、その領域における濃度とは、その領域における平均濃度を指すものとして定義される。さらに、「発光層の陰極側（陽極側）界面領域」における各材料の濃度は、飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、エッチングＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ／ＥＳＣＡ）などの方法によって測定することができる。
【００１７】
前記陰極側から前記陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料およびホスト材料の少なくとも一方の前記陽極側界面領域における濃度が、前記陰極側界面領域における濃度に対して５０％を越えると、電子に対する抜けの抑制が不十分となり発光効率の改善が得られにくくなるため好ましく無い。また、同様に、前記陽極側から前記陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記材料の前記陰極側界面領域における濃度が、前記陽極側界面領域における濃度に対して５０％を越えると、正孔に対する抜けの抑制が不十分となり発光効率の改善が得られにくくなるため好ましく無い。
【００１８】
本発明においては、２種類の電荷輸送性の異なる発光材料にそれぞれ濃度勾配を持たせることにより、発光層に注入された両電荷が発光層から漏れてしまう可能性を制限し、電荷の漏れがなくなったことによる発光効率の向上とともに、再結合領域が発光層全域に広がり、体積あたりの負担が軽減することにより耐久性が向上する。輸送性の異なる２種類の発光材料を用いることで、発光材料を任意の濃度まで下げることが可能である。発光層に注入された電荷の両方が進むにつれてその移動にブレーキが掛かる構成となっており、公知の構造の欠点を補う理想的な構成となっている。
【００１９】
好ましくは、Ｅａ値が大きい発光材料とＥａ値が小さい発光材料の質量比率、即ち（Ｅａ値が大きい発光材料）／（Ｅａ値が小さい発光材料）は、発光層の陽極面側で０．３以下であり、より好ましくは、０．２以下、さらに好ましくは、０．１以下である。一方、（Ｅａ値が大きい発光材料）／（Ｅａ値が小さい発光材料）比は、陰極面側で質量比３以上であり、より好ましくは、５以上、さらに好ましくは、１０以上である。
好ましくは、Ｉｐ値が大きい発光材料とＩｐ値が小さい発光材料の質量比率、即ち（Ｉｐ値が大きい発光材料）／（Ｉｐ値が小さい発光材料）は、発光層の陽極面側で０．３以下であり、より好ましくは、０．２以下、さらに好ましくは、０．１以下である。一方、（Ｉｐ値が大きい発光材料）／（Ｉｐ値が小さい発光材料）比の陰極面側で質量比３以上であり、より好ましくは、５以上、さらに好ましくは、１０以上である。
【００２０】
陰極側から陽極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料および／またはホスト材料の陽極側界面領域における濃度は、０質量％以上３０質量％以下が好ましく、より好ましくは０質量％以上１０質量％以下である。また、陽極側から陰極側に向けて発光層中の濃度が漸減している前記発光材料および／またはホスト材料の陰極側界面領域における濃度は、０質量％以上３０質量％以下が好ましく、より好ましくは０質量％以上１０質量％以下である。
【００２１】
１．有機ＥＬ素子構造
＜有機ＥＬ素子＞
本発明に係る有機ＥＬ素子は、例えば以下のような層構成を採用することができるが、これらに限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。
【００２２】
・陽極／発光層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００２３】
本発明における有機ＥＬ素子は、共振器構造を有しても良い。例えば、透明基板上に、屈折率の異なる複数の積層膜よりなる多層膜ミラー、透明または半透明電極、発光層、および金属電極を重ね合わせて有する。発光層で生じた光は多層膜ミラーと金属電極を反射板としてその間で反射を繰り返し共振する。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明または半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、２つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。
第一の態様の場合の計算式は特開平９−１８０８８３号公報に記載されている。第２の態様の場合の計算式は特開２００４−１２７７９５号公報に記載されている。
【００２４】
有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、およびスプレー法等いずれによっても好適に形成することができる。
【００２５】
次に、本発明の有機ＥＬ素子を構成する要素について詳細に説明する。
【００２６】
２．発光層
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
【００２７】
本発明に於ける発光層は、少なくともＥａ値（電子親和力）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料を含有し、前記発光材料のＥａ値が大きい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記発光材料のＥａ値が小さい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減している。
第１の発光材料のＥａ値は、好ましくは２．５ｅＶ〜３．５ｅＶであり、第２の発光材料のＥａ値は、好ましくは２．０ｅＶ〜３．０ｅＶであり、少なくとも２種の発光材料のＥａ値の差は、好ましくは０．１ｅＶ〜１．０ｅＶである。
第１の発光材料のＥａ値は、より好ましくは２．７ｅＶ〜３．３ｅＶであり、更に好ましくは２．８ｅＶ〜３．２ｅＶである。
第２の発光材料のＥａ値は、より好ましくは２．４ｅＶ〜３．０ｅＶであり、更に好ましくは２．５ｅＶ〜２．９ｅＶである。
少なくとも２種の発光材料のＥａ値の差は、より好ましくは０．１ｅＶ〜０．７ｅＶであり、更に好ましくは０．２ｅＶ〜０．５ｅＶである。
本発明に於ける発光層の別の態様は、前記発光層が少なくともＩｐ値（イオン化ポテンシャル）の異なる２種の発光材料と少なくとも１種のホスト材料を含有し、前記発光材料のＩｐ値が小さい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記発光層の陽極側から陰極側に向けて漸減し、かつ、前記発光材料のＩｐ値が大きい方の発光材料の前記発光層における濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減している。
第１の発光材料のＩｐ値は、好ましくは５．０ｅＶ〜６．０ｅＶであり、第２の発光材料のＩｐ値は、好ましくは５．５ｅＶ〜６．５ｅＶであり、少なくとも２種の発光材料のＩｐ値の差は、好ましくは０．１ｅＶ〜１．０ｅＶである。
第１の発光材料のＩｐ値は、より好ましくは５．２ｅＶ〜５．９ｅＶであり、更に好ましくは５．４ｅＶ〜５．８ｅＶである。
第２の発光材料のＩｐ値は、より好ましくは５．６ｅＶ〜６．３ｅＶであり、更に好ましくは５．７ｅＶ〜６．１ｅＶである。
少なくとも２種の発光材料のＩｐ値の差は、より好ましくは０．１ｅＶ〜０．７ｅＶであり、更に好ましくは０．２ｅＶ〜０．５ｅＶである。
【００２８】
好ましくは、前記ホスト材料が少なくともＥａ値の異なる２種を含有し、該ホスト材料のＥａ値もしくはＩｐ値が大きい方のホストの前記発光層における濃度が前記発光層の陰極側から陽極側に向けて漸減し、かつ、前記ホスト材料のＥａ値もしくはＩｐ値が小さい方のホスト材料の前記発光層における濃度が陽極側から陰極側に向けて漸減している。
第１のホスト材料のＥａ値は、好ましくは２．５ｅＶ〜３．５ｅＶであり、第２のホスト材料のＥａ値は、好ましくは２．０ｅＶ〜３．０ｅＶであり、少なくとも２種のホスト材料のＥａ値の差は、好ましくは０．１ｅＶ〜１．０ｅＶである。
第１のホスト材料のＥａ値は、より好ましくは２．７ｅＶ〜３．３ｅＶであり、更に好ましくは２．７ｅＶ〜３．２ｅＶである。
第２のホスト材料のＥａ値は、より好ましくは２．４ｅＶ〜３．０ｅＶであり、更に好ましくは２．５ｅＶ〜２．９ｅＶである。
第１のホスト材料のＩｐ値は、好ましくは５．０ｅＶ〜６．０ｅＶであり、第２のホスト材料のＩｐ値は、好ましくは５．５ｅＶ〜６．５ｅＶであり、少なくとも２種のホスト材料のＩｐ値の差は、好ましくは０．１ｅＶ〜１．０ｅＶである。
第１のホスト材料のＩｐ値は、より好ましくは５．２ｅＶ〜５．９ｅＶであり、更に好ましくは５．４ｅＶ〜５．７ｅＶである。
第２のホスト材料のＩｐ値は、より好ましくは５．６ｅＶ〜６．３ｅＶであり、更に好ましくは５．７ｅＶ〜６．２ｅＶである。
少なくとも２種のホスト材料のＩｐ値の差は、より好ましくは０．１ｅＶ〜０．７ｅＶであり、更に好ましくは０．２ｅＶ〜０．５ｅＶである。
少なくとも２種のホスト材料のＥａ値の差は、より好ましくは０．１ｅＶ〜０．７ｅＶであり、更に好ましくは０．２ｅＶ〜０．５ｅＶである。
好ましくは、前記ホスト材料のＩｐ値とＥａ値の差で表されるＥｇ値（エネルギーギャップ値）が前記発光材料のいずれよりも０．５ｅＶ以上大きい。
好ましくは、少なくとも２種の発光材料の発光極大波長の差が３０ｎｍ以下である。
【００２９】
発光層中における全化合物質量に対して、発光材料の総量は、０．１質量％〜３０質量％含有されるのが好ましく、耐久性、外部量子効率の観点から１質量％〜２０質量％含有されることがより好ましい。発光層中における全化合物質量に対して、ホスト材料の総量は、７０質量％〜９９．９質量％含有されるのが好ましく、耐久性、外部量子効率の観点から８０質量％〜９９質量％含有されることがより好ましい。
【００３０】
本発明における発光層に含有する発光材料とホスト材料としては、一重項励起子からの発光（蛍光）が得られる蛍光発光性発光材料とホスト材料との組み合せでも、三重項励起子からの発光（燐光）が得られる燐光発光性発光材料とホスト材料との組み合せでもよい。好ましくは、燐光発光性発光材料とホスト材料との組み合せである。
【００３１】
（発光材料）
本発明に於けるＥａ値もしくはＩｐ値の異なる発光材料は、下記に説明する発光材料より適切なＥａ値もしくはＩｐ値のものを選んで組み合わせて用いることが出来る。
Ｉｐ値（イオン化ポテンシャル）とは、原子や分子から電子を１個取り去るのに必要なエネルギーと定義される。Ｅａ値（電子親和力）とは、原子や分子に電子を１個付加するときに放出されるエネルギーと定義される。有機蒸着膜のＩｐ値は、大気中光電子分光装置ＡＣ−２（理研計器製）を用いて測定可能である。Ｅａ値は蒸着膜のエネルギーギャップ値を吸収スペクトル端から求め、Ｅｇ値からＩｐ値を引いて決定される場合が多い。
【００３２】
（ａ）燐光発光材料
燐光発光材料としては、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
遷移金属原子としては、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金であり、更に好ましくはイリジウム、白金である。
ランタノイド原子としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【００３３】
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
【００３４】
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、芳香族炭素環配位子（例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、またはナフチルアニオンなど）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、またはフェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、アルコラト配位子（例えば、フェノラト配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００３５】
これらの中でも、発光材料の具体例としては、例えば、ＵＳ６３０３２３８Ｂ１、ＵＳ６０９７１４７、ＷＯ００／５７６７６、ＷＯ００／７０６５５、ＷＯ０１／０８２３０、ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、ＷＯ０２／０２７１４Ａ２、ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、ＷＯ０２／４４１８９Ａ１、特開２００１−２４７８５９、特願２０００−３３５６１、特開２００２−１１７９７８、特開２００２−２２５３５２、特開２００２−２３５０７６、特願２００１−２３９２８１、特開２００２−１７０６８４、ＥＰ  １２１１２５７、特開２００２−２２６４９５、特開２００２−２３４８９４、特開２００１−２４７８５９、特開２００１−２９８４７０、特開２００２−１７３６７４、特開２００２−２０３６７８、特開２００２−２０３６７９、特開２００４−３５７７９１、特開２００６−２５６９９９、特願２００５−７５３４１等の特許公報に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。
【００３６】
（ｂ）蛍光発光材料
蛍光性の発光性ドーパントとしては、一般には、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物（アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセンなど）、８−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、およびこれらの誘導体などを挙げることができる。
【００３７】
これらの中でも、発光材料の具体例としては例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
【化１】
2009055010.tif 000002
【００３９】
【化２】
2009055010.tif 000003
【００４０】
【化３】
2009055010.tif 000004
【００４１】
【化４】
2009055010.tif 000005
【００４２】
上記の中でも、本発明で用いる発光材料としては、外部量子効率、耐久性の観点からＤ−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５、Ｄ−６、Ｄ−７、Ｄ−８、Ｄ−９、Ｄ−１０、Ｄ−１１、Ｄ−１２、Ｄ−１３、Ｄ−１４、Ｄ−１５、Ｄ−１６、Ｄ−２１、Ｄ−２２、Ｄ−２３、Ｄ−２４、Ｄ−２５、Ｄ−２６、またはＤ−２７〜Ｄ−３０が好ましく、Ｄ−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｄ−５、Ｄ−６、Ｄ−７、Ｄ−８、Ｄ−１２、Ｄ−１４、Ｄ−１５、Ｄ−１６、Ｄ−２１、Ｄ−２２、Ｄ−２３、Ｄ−２４、Ｄ−２５、Ｄ−２６、またはＤ−２７〜Ｄ−３０がより好ましく、Ｄ−２３、Ｄ−２４、Ｄ−２５、Ｄ−２６、またはＤ−２７〜Ｄ−３０が更に好ましい。
【００４３】
（ホスト材料）
本発明に用いられるホスト材料としては、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト材料（正孔輸送性ホストと記載する場合がある）及び電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト材料（電子輸送性ホストと記載する場合がある）を用いることができる。
本発明に於けるＥａ値もしくはＩｐ値の異なるホスト材料は、下記に説明するホスト材料より適切なＥａ値もしくはＩｐ値のものを選んで組み合わせて用いることが出来る。
【００４４】
《正孔輸送性ホスト》
本発明の有機層に用いられる正孔輸送性ホストとしては、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、Ｉｐ値が５．１ｅＶ以上６．４ｅＶ以下であることが好ましく、５．４ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であることがより好ましく、５．６ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であることが更に好ましい。また、正孔輸送性ホスト材料が電子輸送性を示すと、濃度勾配による電子閉じ込め効果が損なわれることとなるため、Ｅａ値が１．２ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であることが好ましく、１．４ｅＶ以上２．８ｅＶ以下であることがより好ましく、１．８ｅＶ以上２．６ｅＶ以下であることが更に好ましい。
【００４５】
このような正孔輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができる。
ピロール、カルバゾール、アザカルバゾール、ピラゾール、インドール、アザインドール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、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、有機シラン、カーボン膜、及びそれらの誘導体等が挙げられる。
【００４６】
中でも、カルバゾール誘導体、インドール誘導体、イミダゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、またはチオフェン誘導体が好ましく、特に分子内にカルバゾール骨格および／またはインドール骨格および／または芳香族第三級アミン骨格を複数個有するものが好ましい。
【００４７】
このような正孔輸送性ホストとしての具体的化合物としては、例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
【化５】
2009055010.tif 000006
【００４９】
【化６】
2009055010.tif 000007
【００５０】
【化７】
2009055010.tif 000008
【００５１】
《電子輸送性ホスト》
本発明に用いられる発光層内の電子輸送性ホストとしては、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、電子親和力Ｅａが２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下であることが好ましく、２．６ｅＶ以上３．４ｅＶ以下であることがより好ましく、２．８ｅＶ以上３．３ｅＶ以下であることが更に好ましい。また、正孔輸送性を示すと、濃度勾配による電荷の閉じ込め効果が損なわれることとなるため、イオン化ポテンシャルＩｐが６．０ｅＶ以上７．５ｅＶ以下であることが好ましく、６．２ｅＶ以上７．０ｅＶ以下であることがより好ましく、６．３ｅＶ以上６．８ｅＶ以下であることが更に好ましい。
【００５２】
このような電子輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができる。
ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、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、およびそれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、８−キノリノ−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−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。
【００５３】
電子輸送性ホストとして好ましくは、金属錯体、アゾール誘導体（ベンズイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体等）、アジン誘導体（ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体等）である。
金属錯体中の金属イオンは特に限定されないが、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、錫イオン、白金イオン、またはパラジウムイオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、白金イオン、またはパラジウムイオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、亜鉛イオン、またはパラジウムイオンである。
【００５４】
前記金属錯体中に含まれる配位子としては種々の公知の配位子が有るが、例えば、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著、１９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」、裳華房社、山本明夫著、１９８２年発行等に記載の配位子が挙げられる。
【００５５】
金属錯体電子輸送性ホストの例としては、例えば特開２００２−２３５０７６、特開２００４−２１４１７９、特開２００４−２２１０６２、特開２００４−２２１０６５、特開２００４−２２１０６８、特開２００４−３２７３１３等の特許公報に記載の化合物が挙げられる。
【００５６】
このような電子輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
【化８】
2009055010.tif 000009
【００５８】
【化９】
2009055010.tif 000010
【００５９】
【化１０】
2009055010.tif 000011
【００６０】
電子輸送層ホストとしては、Ｅ−１〜Ｅ−６、Ｅ−８、Ｅ−９、Ｅ−１０、Ｅ−２１、またはＥ−２２が好ましく、Ｅ−３、Ｅ−４、Ｅ−６、Ｅ−８、Ｅ−９、Ｅ−１０、Ｅ−２１、またはＥ−２２がより好ましく、Ｅ−３、Ｅ−４、Ｅ−８、Ｅ−９、Ｅ−２１、またはＥ−２２が更に好ましい。
【００６１】
＜膜厚＞
発光層の膜厚としては、輝度ムラ、駆動電圧、輝度の観点から、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。発光層の膜厚が薄いと、電荷の漏れが生じやすくなり発光効率が低下することがあり好ましく無い。発光層の膜厚が厚いと、駆動電圧が高くなり、発光効率の低下を招き、用途を限定する原因となってしまう。
【００６２】
＜層構成＞
発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。また、発光層が積層構造である場合については、積層構造を構成する各層の膜厚は特に限定されないが、各発光層の合計膜厚が前述の範囲になるようにすることが好ましい。
【００６３】
３．正孔注入層、正孔輸送層
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる正孔注入材料、正孔輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
【００６４】
具体的には、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、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、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、又はカーボン等を含有する層であることが好ましい。
【００６５】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
【００６６】
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、および三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
【００６７】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開平１１−１１１４６３、特開平１１−２５１０６７、特開２０００−１９６１４０、特開２０００−２８６０５４、特開２０００−３１５５８０、特開２００１−１０２１７５、特開２００１−１６０４９３、特開２００２−２５２０８５、特開２００２−５６９８５、特開２００３−１５７９８１、特開２００３−２１７８６２、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４、特開２００５−７２０１２、特開２００５−１６６６３７、特開２００５−２０９６４３等の特許公報に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
【００６８】
このうちヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、またはフラーレンＣ６０が好ましく、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、または２，３，５，６−テトラシアノピリジンがより好ましく、テトラフルオロテトラシアノキノジメタンが特に好ましい。
【００６９】
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。
【００７０】
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜５０ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜４０ｎｍであるのが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、０．５ｎｍ〜３００ｎｍであるのがより好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００７１】
４．電子注入層、電子輸送層
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる電子注入材料、電子輸送材料は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
【００７２】
具体的には、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フタラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアジン誘導体、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、フルオレノン誘導体、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、ペリレン等の芳香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、シロールに代表される有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
【００７３】
本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
【００７４】
この他にも、特開平６−２１２１５３、特開２０００−１９６１４０、特開２００３−６８４６８、特開２００３−２２９２７８、特開２００４−３４２６１４等の特許公報に記載の材料を用いることが出来る。
【００７５】
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。
【００７６】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．２ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【００７７】
５．基板
本発明で使用する基板としては、有機化合物層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
【００７８】
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
【００７９】
基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、有機発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
【００８０】
基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【００８１】
６．電極
（陽極）
陽極は、通常、有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
【００８２】
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。
【００８３】
陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。
【００８４】
本発明の有機電界発光素子において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができる。が、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【００８５】
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【００８６】
陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
【００８７】
陽極の抵抗値としては、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。
【００８８】
なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
【００８９】
（陰極）
陰極は、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
【００９０】
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
【００９１】
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【００９２】
なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
【００９３】
陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
【００９４】
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【００９５】
本発明において、陰極形成位置は特に制限はなく、有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
【００９６】
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍ程度であり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【００９７】
７．保護層
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
【００９８】
保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。
【００９９】
８．封止
さらに、本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
【０１００】
９．駆動
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号等の特許公報に記載の駆動方法を適用することができる。
【０１０１】
１０．用途
本発明の有機ＥＬ素子の用途は特に限定されないが、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、ＴＶモニター、あるいは一般照明等広い分野に適用できる。
【実施例】
【０１０２】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【０１０３】
（Ｉｐ値、Ｅａ値、Ｅｇ値の測定）
始めに、実施例に用いた発光材料およびホスト材料のＩｐ値、Ｅａ値、Ｅｇ値の測定方法および測定結果を説明する。
Ｉｐ値の測定方法：真空蒸着法により、ガラス基板上に各測定材料の１００ｎｍの厚みに蒸着したサンプル薄膜を作製した。得られた薄膜を大気中光電子分光装置ＡＣ−２（理研計器製）を用いて、光量２０ｎＷでＩｐ値を測定した。
Ｅａ値の算出方法：真空蒸着により、石英基板上に各測定材料の１００ｎｍの厚みに蒸着したサンプル薄膜を作製し、分光光度計Ｕ３３１０（日立（株）製）を用いて１８０ｎｍから７００ｎｍまでの分光吸収スペクトルを測定した。最も長波長側の吸収端からエネルギーギャップ値（Ｅｇ（ｅＶ））を算出した。得られたＥｇ値とＩｐ値から下記式（１）によりＥａ値を算出した。
Ｅａ（ｅＶ）＝Ｉｐ（ｅＶ）−Ｅｇ（ｅＶ）・・・式（１）
【０１０４】
実験により得られた結果を表１に示す。
【０１０５】
【表１】
2009055010.tif 000012
【０１０６】
【化１１】
2009055010.tif 000013
【０１０７】
【化１２】
2009055010.tif 000014
【０１０８】
実施例１
１．有機ＥＬ素子の作製
（比較の有機ＥＬ素子１の作製）
酸化インジウム錫（ＩＴＯと略記）を１００ｎｍの厚みに蒸着した０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のＩＴＯ電極付きガラス基板（ジオマテック（株）製、電極表面抵抗１０Ω／□）を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
【０１０９】
正孔注入層：４，４’，４’’−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡと略記する）、厚み１４０ｎｍ。
正孔輸送層：Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤと略記する）、厚み１０ｎｍ。
【０１１０】
発光層：４，４’−ｄｉ−（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｅ）−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰと略称）とＣＢＰに対して正孔輸送性発光材料ｆａｃ−ｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎａｔｅ−Ｎ，Ｃ２’）ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表記）の共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＩｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面では０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１９質量％、ＣＢＰが８１質量％であり、陰極側界面領域では、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１質量％、ＣＢＰが９９質量％であった。
【０１１１】
続いて、発光層の上に、下記の電子輸送層、および電子注入層を設けた。
電子輸送層：ａｌｕｍｉｎｕｍ（ＩＩＩ）ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅ（ＢＡｌｑと略記する）、厚み４０ｎｍ。
電子注入層：ＬｉＦ、厚み１ｎｍ。
【０１１２】
さらに、シャドウマスクによりパターニングして陰極として厚み１００ｎｍのＡｌを設けた。
各層はいずれも抵抗加熱真空蒸着により設けた。
【０１１３】
作製した積層体を、窒素ガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止した。
【０１１４】
（比較の有機ＥＬ素子２の作製）
比較の有機ＥＬ素子１において、発光層を下記に変更した。
ＣＢＰとＣＢＰに対して電子輸送性発光材料Ｐｔ−１の共蒸着量を蒸着進行と共に増加させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−１の混合比率が０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面では２０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−１が１質量％、ＣＢＰが９９質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−１が１９質量％、ＣＢＰが８１質量％であった。
【０１１５】
（本発明の有機ＥＬ素子１の作製）
比較の有機ＥＬ素子１において、発光層を下記に変更した。
発光層：ＣＢＰに対して、電子輸送性発光材料Ｐｔ−１および正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に連続的に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−１の混合比率が０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％であり、蒸着終了段階の陰極側界面ではＰｔ−１の混合比率が２０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−１が１質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１９質量％、ＣＢＰが８０質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−１が１９質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１質量％、ＣＢＰが８０質量％であった。
【０１１６】
（本発明の有機ＥＬ素子２の作製）
比較の有機ＥＬ素子１において、発光層を下記に変更した。
発光層：１，３−ｂｉｓ（ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ（ｍＣＰと略記）に対して、電子輸送性発光材料Ｐｔ−１および正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に連続的に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−１の混合比率が０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％であり、蒸着終了段階の陰極側界面ではＰｔ−１の混合比率が２０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−１が１質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１９質量％、ｍＣＰが８０質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−１が１９質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１質量％、ｍＣＰが８０質量％であった。
【０１１７】
（本発明の有機ＥＬ素子３の作製）
比較の有機ＥＬ素子１において、発光層を下記に変更した。
発光層：１，４−ｂｉｓ−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｓｉｌｉｌｂｅｎｚｅｎｅ（ＢＴＰＳＢと略記）に対して、電子輸送性発光材料Ｐｔ−１および正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に連続的に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−１の混合比率が０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％であり、蒸着終了段階の陰極側界面ではＰｔ−１の混合比率が２０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−１が１質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１９質量％、ＢＴＰＳＢが８０質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−１が１９質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３が１質量％、ＢＴＰＳＢが８０質量％であった。
【０１１８】
実施例に用いた化合物の構造を下記に示す。
【０１１９】
【化１３】
2009055010.tif 000015
【０１２０】
２．性能評価結果
得られた比較有機ＥＬ素子および本発明の有機ＥＬ素子を同一条件で下記の手段によって外部量子効率および駆動耐久性を測定した。
【０１２１】
《外部量子効率の測定方法》
作製した発光素子をＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を発光素子に印加し輝度５００ｃｄ／ｍ２に発光させた。その発光スペクトルと光量をトプコン社製輝度計ＳＲ−３を用いて測定し、発光スペクトル、光量と測定時の電流から外部量子効率を計算した。
さらに、高輝度発光における発光効率の評価として、１００００ｃｄ／ｍ２になるように直流電圧を印加し、この輝度での外部量子効率を測定した。
【０１２２】
《駆動耐久性の測定方法》
各素子を輝度２０００ｃｄ／ｍ２になるように直流電圧を印加し、連続駆動して輝度が１０００ｃｄ／ｍ２になるまでの輝度半減時間を測定した。この輝度半減時間をもってして駆動耐久性の指標とした。
【０１２３】
得られた結果を表２に示した。相対輝度半減時間は比較の素子１を基準とした相対値で示した。本発明、および比較の試料はいずれも緑色発光を示した。比較有機ＥＬ素子１、２に対して本発明の有機ＥＬ素子１〜３はいずれも外部量子効率が高くかつ駆動耐久性に優れていた。また、比較の素子では、高輝度発光（１０，０００ｃｄ／ｍ２）における外部量子効率が大きく低下するのに対して、本発明の素子は、高輝度発光でも外部量子効率の低下率が小さく、高輝度での発光効率が優れる。
【０１２４】
【表２】
2009055010.tif 000016
【０１２５】
実施例２
実施例１において、発光層を下記に変更し、その他は実施例１と同様にして素子を作製した。
比較の素子３：ｍＣＰとｍＣＰに対して正孔輸送性発光材料Ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ）ｂｉｓ［（４，６−ｄｉ−ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）−ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２’］ｐｉｃｏｌｉｎａｔｅ（ＦＩｒｐｉｃと表記）の共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＦＩｒｐｉｃの混合比率が２０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面では０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、ＦＩｒｐｉｃが１９質量％、ｍＣＰが８１質量％であり、陰極側界面領域では、ＦＩｒｐｉｃが１質量％、ｍＣＰが９９質量％であった。
【０１２６】
比較の素子４：ｍＣＰとｍＣＰに対して電子輸送性発光材料Ｐｔ−２の共蒸着量を蒸着進行と共に増加させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−２の混合比率が０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面では２０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−２が１質量％、ｍＣＰが９９質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−２が１９質量％、ｍＣＰが８１質量％であった。
【０１２７】
本発明の素子４：ｍＣＰとｍＣＰに対してＰｔ−２およびＦＩｒｐｉｃの共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−２の混合比率が０質量％、ＦＩｒｐｉｃの混合比率が２０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面ではＰｔ−２の混合比率が２０質量％、ＦＩｒｐｉｃの混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−２が１質量％、ＦＩｒｐｉｃが１９質量％、ｍＣＰが８０質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−２が１９質量％、ＦＩｒｐｉｃが１質量％、ｍＣＰが８０質量％であった。
【０１２８】
本発明の素子５：ＢＴＰＳＢとＢＴＰＳＢに対してＰｔ−２およびＦＩｒｐｉｃの共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の陽極側界面ではＰｔ−２の混合比率が０質量％、ＦＩｒｐｉｃの混合比率が２０質量％で、蒸着終了段階の陰極側界面ではＰｔ−２の混合比率が２０質量％、ＦＩｒｐｉｃの混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの界面の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。陽極側界面領域における各材料の濃度は、Ｐｔ−２が１質量％、ＦＩｒｐｉｃが１９質量％、ＢＴＰＳＢが８０質量％であり、陰極側界面領域では、Ｐｔ−２が１９質量％、ＦＩｒｐｉｃが１質量％、ＢＴＰＳＢが８０質量％であった。
【０１２９】
得られた試料について、実施例１と同様に評価した結果を表３に示す。相対輝度半減時間は比較の素子３を基準とした相対値で示した。
輝度半減時間については、初期輝度４００ｃｄ／ｍ２における半減時間を測定した。
本実施例の試料より得られた発光はいずれも青色であった。
比較有機ＥＬ素子３，４に対して本発明の有機ＥＬ素子４，５はいずれも外部量子効率が高くかつ駆動耐久性に優れていた。特に駆動耐久性は本発明の素子は比較素子の２倍以上の極めて高い耐久性を示した。また、比較の素子では、高輝度発光（１０，０００ｃｄ／ｍ２）における外部量子効率が大きく低下するのに対して、本発明の素子は、高輝度発光でも外部量子効率の低下率が小さく、高輝度での発光効率が優れていた。
【０１３０】
【表３】
2009055010.tif 000017
【０１３１】
実施例３
実施例１において、発光層を下記に変更し、その他は実施例１と同様にして素子を作製した。
【０１３２】
比較の素子５：ホスト材料ＥＴＨ−１に対して正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３と電子輸送性発光材料Ｐｔ−１を濃度が一定になるように共蒸着して発光層を形成した。各発光材料の蒸着速度を調節し、発光材料それぞれが発光層全体の１０質量％となるように調節した（発光材料は合計２０質量％含有）。発光材料の濃度は膜厚方向に一定で、発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３３】
比較の素子６：ホスト材料ＨＴＨ−１に対して正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３と電子輸送性発光材料Ｐｔ−１を濃度が一定になるように共蒸着して発光層を形成した。各発光材料の蒸着速度を調節し、発光材料それぞれが発光層全体の１０質量％となるように調節した（発光材料は合計２０質量％含有）。発光材料の濃度は膜厚方向に一定で、発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３４】
比較の素子７：正孔輸送性ホスト材料ＨＴＨ−１、電子輸送性ホスト材料ＥＴＨ−１、正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３、及び電子輸送性発光材料ＰＴ−１をそれぞれ４０質量％、４０質量％、１０質量％、１０質量％となるように蒸着速度を調節して発光層を形成した。各材料の濃度は発光層の膜厚方向に一定で、発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３５】
本発明の素子６：ＥＴＨ−１に対して、電子輸送性発光材料Ｐｔ−１および正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の正孔輸送層に近接した領域ではＰｔ−１の混合比率が０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％であり、蒸着終了段階の電子輸送層と近接する領域ではＰｔ−１の混合比率が２０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの領域の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３６】
本発明の素子７：ＨＴＨ−１に対して、電子輸送性発光材料Ｐｔ−１および正孔輸送性発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の正孔輸送層に近接した領域ではＰｔ−１の混合比率が０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が２０質量％であり、蒸着終了段階の電子輸送層と近接する領域ではＰｔ−１の混合比率が２０質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の混合比率が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの領域の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３７】
本発明の素子８：ＥＴＨ−１とＨＴＨ−１とＰｔ−１およびＩｒ（ｐｐｙ）３の共蒸着量を蒸着進行と共に変化させた。蒸着当初の正孔輸送層に近接した領域ではＥＴＨ−１とＰｔ−１の相対量が０質量％、ＨＴＨ−１とＩｒ（ｐｐｙ）３の相対量がそれぞれ８０、２０質量％で、蒸着終了段階の電子輸送層と近接する領域ではＥＴＨ−１とＰｔ−１の相対量がそれぞれ８０，２０質量％、ＨＴＨ−１とＩｒ（ｐｐｙ）３の相対量が０質量％となるように各成分の蒸着速度を調整した。これらの領域の間では連続的に各成分の混合比率を変化させた。発光層の総膜厚は３０ｎｍとした。
【０１３８】
得られた試料について、実施例２と同様に評価した結果を表４に示す。相対輝度半減時間は比較の素子５を基準とした相対値で示した。本実施例の試料より得られた発光はいずれも緑色であった。
比較有機ＥＬ素子５〜７に対して本発明の有機ＥＬ素子６〜８は外部量子効率が高くかつ駆動耐久性に優れていた。特に駆動耐久性は本発明の素子は比較素子の２倍以上の極めて高い耐久性を示した。また、比較の素子では、高輝度発光（１０，０００ｃｄ／ｍ２）における外部量子効率が大きく低下するのに対して、本発明の素子は、高輝度発光でも外部量子効率の低下が小さく、高輝度での発光効率が優れていた。特に、本発明の素子８が最も優れた性能を示した。
【０１３９】
【表４】
2009055010.tif 000018