JP2010263065A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた有機発光素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との間に挟持され少なくとも発光層を有する有機化合物層から構成される有機発光素子において、ペリレンに２個のベンゾターフェニルが縮合した縮合多環化合物と、ナフタレンに２個のベンゾターフェニルが縮合した縮合多環化合物とが発光層に含まれる。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機発光素子に関する。

有機発光素子は、陽極と陰極との間に蛍光性有機化合物を含む薄膜を挟持させてなる電子素子である。また各電極から電子及びホール（正孔）を注入することにより、蛍光性有機化合物の励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に、有機発光素子は光を発する。

近年、有機発光素子における進歩は著しく、その特徴として、低電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、発光デバイスの薄型化・軽量化が可能であることが挙げられる。

しかし、フルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合、現在有機発光素子が有する発光効率、安定性ではまだ不十分であり、さらなる改良が必要である。

そこでさらなる素子特性の向上を目的としてさまざまな研究が行われている。例えば、特許文献１では、発光層の構成材料、より具体的には発光層のドーパントとして、ペリフルオランテン骨格を有する有機化合物を使用した有機発光素子が開示されている。また特許文献２では、発光層をナフタセン誘導体とインデノペリレン誘導体との混合物で構成した有機発光素子が開示されている。

特開平１１−２３３２６１号公報 特開２００３−３３８３７７号公報

本発明は、上述した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、その目的は、耐久性に優れた有機発光素子を提供することである。

本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を有する有機化合物層と、から構成され、
該発光層に下記一般式［１］で示される縮合多環化合物と、下記一般式［２］で示される縮合多環化合物とが含まれることを特徴とする。

（式［１］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₆は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基であり、同じであっても異なっていてもよい。）

（式［２］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₂は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基であり、同じであっても異なっていてもよい。）

本発明によれば、耐久性に優れた有機発光素子を提供することができる。

本発明の有機発光素子における実施形態の一例を示す断面外略図である。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を有する有機化合物層と、から構成される。

以下、図面を参照しながら本発明の有機発光素子について詳細に説明する。

図１は、本発明の有機発光素子における実施形態の一例を示す断面外略図である。図１の有機発光素子１０は、基板１上に、陽極２、ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５及び陰極６がこの順に積層されている。

ただし、図１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に限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層又は干渉層を設ける、正孔輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成される等多様な層構成をとることができる。

本発明の有機発光素子は、発光層４に下記一般式［１］で示される縮合多環化合物と、下記一般式［２］で示される縮合多環化合物とが含まれている。

まず一般式［１］で示される縮合多環化合物について説明する。

式［１］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₆は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基である。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるアルキル基として、メチル基、メチル−ｄ１基、メチル−ｄ３基、エチル基、エチル−ｄ５基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル−ｄ７基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル−ｄ９基、ｉｓｏ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２−フルオロエチル基、２，２，２−トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、３−フルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、４−フルオロブチル基、パーフルオロブチル基、５−フルオロペンチル基、６−フルオロヘキシル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、２−クロロエチル基、２，２，２−トリクロロエチル基、４−クロロブチル基、５−クロロペンチル基、６−クロロヘキシル基、ブロモメチル基、２−ブロモエチル基、ヨードメチル基、２−ヨードエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、４−フルオロシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるアルコキシ基として、上述したアルキル基を有するアルキルオキシ基、及びアラルキルオキシ基を挙げることができる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、２−エチル−オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるアリール基として、フェニル基、フェニル−ｄ５基、４−メチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−エチルフェニル基、４−フルオロフェニル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、３，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、メシチル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、ジトリルアミノフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ナフチル−ｄ７基、アセナフチレニル基、アントリル基、アントリル−ｄ９基、フェナントリル基、フェナントリル−ｄ９基、ピレニル基、ピレニル−ｄ９基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾアントリル−ｄ１１基、ジベンゾアントリル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基、ペリレニル−ｄ１１基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表される複素環基として、ピロリル基、ピリジル基、ピリジル−ｄ５基、ビピリジル基、メチルピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ターピロリル基、チエニル基、チエニル−ｄ４基、ターチエニル基、プロピルチエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル−ｄ７基、フリル基、フリル−ｄ４基、ベンゾフリル基、イソベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾフリル−ｄ７基、キノリル基、キノリル−ｄ６基、イソキノリル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、インドリジニル基、フェナジニル基、カルバゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、アクリジニル基、フェナジニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるアリールオキシ基として、上述したアリール基又は複素環基を有するアリールオキシ基を挙げることができる。具体的には、フェノキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、チエニルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表される置換アミノ基として、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるシリル基として、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

上記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基及びアリールオキシ基がさらに有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基等の置換アミノ基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

式［１］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₆は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。また式［１］において、隣り合う置換基が互いに結合して、例えば、ベンゼン環等の環構造を形成してもよい。

式［１］で表される縮合多環化合物の具体例を以下に示す。ただし、これらの化合物はあくまでも具体例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

次に、一般式［２］で示される縮合多環化合物について説明する。

式［２］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₂は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基である。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表されるアルキル基として、メチル基、メチル−ｄ１基、メチル−ｄ３基、エチル基、エチル−ｄ５基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル−ｄ７基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル−ｄ９基、ｉｓｏ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２−フルオロエチル基、２，２，２−トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、３−フルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、４−フルオロブチル基、パーフルオロブチル基、５−フルオロペンチル基、６−フルオロヘキシル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、２−クロロエチル基、２，２，２−トリクロロエチル基、４−クロロブチル基、５−クロロペンチル基、６−クロロヘキシル基、ブロモメチル基、２−ブロモエチル基、ヨードメチル基、２−ヨードエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、４−フルオロシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表されるアルコキシ基として、上述したアルキル基を有するアルキルオキシ基、及びアラルキルオキシ基を挙げることができる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、２−エチル−オクチルオキシ基、ベンジルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表されるアリール基として、フェニル基、フェニル−ｄ５基、４−メチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−エチルフェニル基、４−フルオロフェニル基、４−トリフルオロメチルフェニル基、３，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、メシチル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、ジトリルアミノフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ナフチル−ｄ７基、アセナフチレニル基、アントリル基、アントリル−ｄ９基、フェナントリル基、フェナントリル−ｄ９基、ピレニル基、ピレニル−ｄ９基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾアントリル−ｄ１１基、ジベンゾアントリル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基、ペリレニル−ｄ１１基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表される複素環基として、ピロリル基、ピリジル基、ピリジル−ｄ５基、ビピリジル基、メチルピリジル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、ターピロリル基、チエニル基、チエニル−ｄ４基、ターチエニル基、プロピルチエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル−ｄ７基、フリル基、フリル−ｄ４基、ベンゾフリル基、イソベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾフリル−ｄ７基、キノリル基、キノリル−ｄ６基、イソキノリル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、インドリジニル基、フェナジニル基、カルバゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、アクリジニル基、フェナジニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₆で表されるアリールオキシ基として、上述したアリール基又は複素環基を有するアリールオキシ基を挙げることができる。具体的には、フェノキシ基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、チエニルオキシ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表される置換アミノ基として、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₂で表されるシリル基として、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

上記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基及びアリールオキシ基がさらに有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基等の複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基等の置換アミノ基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

式［２］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₂は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。

式［２］で表される縮合多環化合物の具体例を以下に示す。ただし、これらの化合物はあくまでも具体例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

また本発明の有機発光素子において、好ましくは、発光層４にピレン骨格を有する縮合多環化合物がさらに含まれる。ここでピレン骨格を有する縮合多環化合物として、例えば、下記に示される化合物を挙げることができる。ただし下記に示される化合物はあくまでも具体例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の有機発光素子において、発光層４は、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物のみで構成されていてもよいが、好ましくは、ホストとゲスト（ドーパント）とで構成される。発光層４がホストとゲストとで構成される場合、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物は、ホストとして使用してもよいし、ゲストとして使用してもよい。

発光層が、キャリア輸送性のホストとゲストとからなる場合、発光に至る主な過程は、以下のいくつかの過程からなる。
１．発光層内での電子・正孔の輸送。
２．ホストの励起子生成。
３．ホスト分子間の励起エネルギー伝達。
４．ホストからゲストへの励起エネルギー移動。

それぞれの過程における所望のエネルギー移動や、発光はさまざまな失活過程と競争で起こる。

ここで有機発光素子の発光効率を高めるためには、発光中心材料そのものの発光量子収率が大きい方が好ましい。しかしながら、ホストとホストとの間、又はホストとゲストとの間のエネルギー移動が以下の効率的にできるか、についても大きな問題となる。また、通電による発光劣化は今のところ原因は明らかではないが、少なくとも発光中心材料そのもの、又は当該発光中心材料の周辺に存在する分子に起因する発光中心材料の環境変化に関連したものと想定される。

一方、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物は、いずれも分子中にジフェニルベンゾフルオランテン骨格という共通骨格を有しているので、双方の化合物の相溶性は良好である。そこで、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物を発光層のホスト又はゲストとして使用すると、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物は、それぞれ発光層４となる薄膜内に均一に分散される。これにより発光層内においてゲストとゲストとが会合されにくくなる。

また式［１］の縮合多環化合物のＨＯＭＯエネルギーは、式［２］の縮合多環化合物のＨＯＭＯエネルギーと比べて浅い。このため、式［１］の縮合多環化合物を発光層のゲストとして使用すると、式［１］の縮合多環化合物がホール（正孔）をトラップしやすいため、発光領域が陽極側に偏りやすい。従って、素子を連続駆動したときに素子の劣化を引き起こすと考えられる。

そこで上述したホールのトラップを防ぐために、例えば、発光層内において、ホールだけでなく電子をトラップする形態にすることが考えられる。こうすることで発光層内の発光領域を特定の箇所に偏らせることなく広げることができる。

ここでホール及び電子をそれぞれ十分にトラップするためには、好ましくは、ホストのＨＯＭＯがゲストのＨＯＭＯよりも０．３ｅＶよりも深く設定し、ホストのＬＵＭＯがゲストのＬＵＭＯよりも０．３ｅＶよりも浅く設定する。一方、式［１］の縮合多環化合物のエネルギーギャップは２．１ｅＶ程度であるため、上述したＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの関係を実現するには、ホストは２．７ｅＶ程度のエネルギーギャップを有するのが好ましい。

このようにホストがエネルギーギャップの広い材料とすることにより、このホストの発光波長が短波長領域に存在することになる。これに対して、式［１］の縮合多環化合物の吸収帯は短波長領域にはほとんど存在しないため、式［１］の縮合多環化合物のみをゲストとして使用すると、ホストとゲストとの間におけるエネルギー移動効率が低下し、色純度が低下する。

そこで式［２］の縮合多環化合物を、例えば、補助ドーパント（アシストドーパント）として、式［１］の縮合多環化合物と共に発光層の構成材料として使用する。このとき式［２］の縮合多環化合物は式［１］の縮合多環化合物との相溶性が良好で、かつホストの発光領域に吸収帯を有するので、ホストから式［１］の縮合多環化合物へのエネルギー移動をスムーズかつ効率的に行うことができる。従って、ゲスト本来の発光を取り出すことができると共に素子を長寿命化することもできる。また式［１］の縮合多環化合物をゲストとして使用する場合、式［２］の縮合多環化合物を当該ゲストに対応するホストとして使用しても同様の効果が現われる。

他方、上述したピレン骨格を有する縮合多環化合物は、アモルファス性に優れ、高いガラス転移温度を有するため耐熱性が高い。このため、当該ピレン骨格を有する縮合多環化合物を発光層のホストとして使用すると、安定した良好な薄膜を形成することができるので、ムラのない均一な発光を得ることができる。

以上より、発光層４の構成材料として式［１］の縮合多環化合物と式［２］の縮合多環化合物とを組み合わせて使用することにより、長い期間輝度を維持することができると共に、通電劣化を小さくすることができる。また式［１］の縮合多環化合物及び式［２］の縮合多環化合物に加えて、ピレン骨格を有する縮合多環化合物を発光層４の構成材料として使用することにより通電劣化をさらに小さくすることができる。

式［１］の縮合多環化合物、又は式［１］及び式［２］の縮合多環化合物を発光層４のゲストとして使用する場合、ホストに対するゲストの濃度は０．０１重量％乃至５０重量％、好ましくは、１重量％乃至２０重量％である。ゲストはホストからなる層の全体に均一に含まれてもよく、濃度勾配を有して含まれてもよい。またある領域に部分的に含ませることでゲスト材料を含まないホストからなる層の領域があってもよい。

本発明の有機発光素子は、発光層４の構成材料として、式［１］及び式［２］の縮合多環化合物を使用する。また、これらの化合物に加えて、必要に応じてこれまで知られている低分子系及びポリマー系の正孔輸送性材料、発光性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用してもよい。

以下にこれらの化合物例を挙げる。

正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にし、また注入された正孔を発光層に輸送する優れたモビリティを有することが好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、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、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができる。また、正孔輸送材料のキャリア移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

次に本発明の有機発光素子を構成するその他の部材について説明する。

陽極の構成材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体又はこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、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一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。

一方、陰極の構成材料としては、仕事関数が小さいものがよい。例えば、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、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体が挙げられる。また、これらの金属を組み合わせて合金にしてもよい。例えば、リチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等の合金が使用できる。また、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。

本発明の有機発光素子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、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。

尚、作製した素子に対して、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、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、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。

本発明の素子は、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、それに接続して作製することも可能である。

また、素子の光取り出し方向に関しては、ボトムエミッション型（基板側から光を取り出す構成）及びトップエミッション型（基板の反対側から光を取り出す構成）のいずれも可能である。

本発明の有機発光素子において、発光層及びその他の有機化合物層は、以下に示す方法により形成される。一般には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマを用いて作製する。また、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成してもよい。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る。例えば、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、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、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、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、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。また、これらは単独又は共重合体ポリマーとして１種又は２種以上混合してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

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。

＜ＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの評価＞
後述する実施例において、発光層の構成材料として使用される化合物について、ＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーの評価を行った。

まず真空蒸着法により、ガラス基板上に、発光層の構成材料からなる薄膜（膜厚２０ｎｍ）を形成した。次に、この薄膜について、大気下光電子分光装置（測定機器名：ＡＣ−２、理研機器製）を用いてＨＯＭＯエネルギーを測定した。また、この薄膜について、分光光度計（測定機器名：Ｕ−３０１０、日立製作所製）を用いて、紫外−可視光吸収スペクトル測定を行い、当該吸収スペクトルの吸収端からエネルギーギャップを求めた。次に、このようにして得られたＨＯＭＯエネルギーの値とエネルギーギャップの値とを用いてＬＵＭＯエネルギーを算出した。結果を表１に示す。

＜実施例１＞
図１に示される有機発光素子を以下に示す方法により作製した。

ガラス基板（基板１）上に、スパッタ法により酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を成膜して陽極２を形成した。このとき陽極２の膜厚を１２０ｎｍとした。次に、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、次いで純水で洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄を施した。以上に示す通りに処理を行った基板を透明導電性支持基板として使用した。

次に、下記に示される化合物Ａ１とクロロホルムとを混合して、濃度０．１重量％のクロロホルム溶液を調製した。

次に、このクロロホルム溶液を陽極２上に滴下し、スピンコートを行うことにより薄膜を成膜した。次に、真空オーブン中において、８０℃で１０分間の条件で加熱乾燥し薄膜中の溶剤を完全に除去することによりホール輸送層３を形成した。このときホール輸送層３の膜厚は１０ｎｍであった。

次に、真空蒸着法により、ホール輸送層３上に、ホストである例示化合物Ｎｏ．２−２と、ゲスト（第一ゲスト）である例示化合物Ｎｏ．１−１とを、重量比にして９８：２となるように共蒸着して発光層４を形成した。このとき発光層４の膜厚を４０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、真空蒸着法により、発光層４上に、２，９−ビス［２−（９，９’−ジメチルフルオレニル）］−１，１０−フェナントロリンを成膜して電子輸送層５を形成した。このとき電子輸送層５の膜厚を２０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、真空蒸着法により、電子輸送層５上に、フッ化リチウムを成膜しＬｉＦ膜を形成した。このときＬｉＦ膜の膜厚を０．５ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．０１ｎｍ／ｓｅｃとした。次に、真空蒸着法により、ＬｉＦ膜上にアルミニウムを成膜しＡｌ膜を形成した。このときＡｌ膜の膜厚を１００ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．５ｎｍ／ｓｅｃ乃至１．０ｎｍ／ｓｅｃとした。ここで、上記ＬｉＦ膜及びＡｌ膜（アルミニウム−リチウム合金膜）は、電子注入電極（陰極６）として機能する。

次に、水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせてアクリル樹脂系接着材で封止した。以上のようにして有機発光素子を得た。

得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ電極（陰極６）を負極にして、２０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加したところ赤色の発光を観測した。

次に、素子に印加する電流を１００ｍＡ／ｃｍ²に設定し、素子の信頼性を調べた。ここで、信頼性とは、１００ｍＡ／ｃｍ²に設定し、素子を連続駆動させたときの初期輝度に対する１００時間後の輝度の割合を示すものである。結果を表２に示す。

＜実施例２＞
実施例１において、化合物Ａ１の代わりに、下記に示す化合物Ａ２とクロロホルムとを混合して、濃度０．１重量％のクロロホルム溶液を調製した。

これ以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。

＜比較例１＞
実施例１において、例示化合物Ｎｏ．２−２の代わりに、ルブレンを発光層のホストとして使用した。これ以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。

＜実施例３＞
実施例１において、例示化合物Ｎｏ．２−２の代わりに、例示化合物Ｎｏ．３−３を発光層のホストとして使用した。また第二ゲスト（アシストドーパント）として例示化合物Ｎｏ．２−２を使用した。さらに例示化合物Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．２−２及びＮｏ．３−３の重量比が、２：１：９７となるように共蒸着をして発光層４を形成した。これ以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について、実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。

上記表２より、式［１］及び式［２］で示される縮合多環化合物がいずれも含まれている有機発光素子は、連続駆動時の輝度劣化を低減することが示された。また式［１］及び式［２］で示される縮合多環化合物に加えてピレン骨格を有する縮合多環化合物が含まれている有機発光素子は、連続駆動時の輝度劣化をさらに低減することが示された。

１ 基板
２ 陽極
３ ホール輸送層
４ 発光層
５ 電子輸送層
６ 陰極
１０ 有機発光素子

Claims (2)

1. 陽極と陰極と、
   該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を有する有機化合物層と、から構成され、
   該発光層に下記一般式［１］で示される縮合多環化合物と、下記一般式［２］で示される縮合多環化合物とが含まれることを特徴とする、有機発光素子。
   

   

   （式［１］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₆は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基であり、同じであっても異なっていてもよい。）
   

   

   （式［２］において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₂は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、置換あるいは無置換のアルコキシ基、置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の複素環基、置換あるいは無置換のアリールオキシ基、置換アミノ基、ハロゲン原子、スルフィド基及びシリル基からなる群より選ばれる置換基であり、同じであっても異なっていてもよい。）
2. 前記発光層にピレン骨格を有する縮合多環化合物がさらに含まれることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。

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