JP2015029089A - 有機発光素子、表示装置、画像情報処理装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率かつ低電圧駆動が可能な有機発光素子を提供する。
【解決手段】陽極２１と陰極２６と、陽極２１と陰極２６との間に、発光層２３と、を有し、陽極２１と発光層２３との間に、第１の化合物と遷移金属酸化物とを有する第１の層２２ａと、陽極２１側界面において第１の層２２ａと接し、かつ第２の化合物を有する第二の層２２ｂと、を有し、前記第１の化合物は、π共役系構造を有し、かつ金属酸化物を有さない化合物であり、前記第２の化合物は、遷移金属酸化物を有さない化合物であり、前記第１の化合物の屈折率が１．６より小さいことを特徴とする、有機発光素子１。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子、有機ＥＬ素子）、並びにこれを用いた表示装置、画像情報処理装置及び画像形成装置に関する。

有機発光素子は、陽極と陰極とからなる一対の電極と、これら一対の電極間に配置されている有機化合物層と、を有する電子素子である。これら一対の電極から電子及び正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、この励起子が基底状態に戻る際に、有機発光素子は光を放出する。

近年、各種情報処理機器に組み込むための表示用装置においては、特に、低消費電力化への要求が高くなっている。そしてこの要求を満たすために消費電力が小さい有機発光素子が表示用装置の一部材として用いられている。また最近では、有機発光素子の高効率化が試みられており、いくつか具体的な提案がなされている。例えば、特許文献１では、正孔輸送性材料と絶縁性低屈折率材料とを混合して層自体の屈折率を低くした正孔輸送層（低屈折率層）を形成することが開示されている。また特許文献１には、この低屈折率層を有機発光素子の構成部材として設けることで有機発光素子の発光効率を向上させることが開示されている。さらに特許文献１では、電荷輸送層に空隙を設けることで電荷輸送性材料を含む層の屈折率を低くすることも開示されている。

特表２００７−５３６７１８号公報

しかしながら、特許文献１にて提案されている低屈折率層は、素子の駆動電圧を高くするため、消費電力という観点で問題があった。

ここで低屈折率層の導入によって駆動電圧が高くなる原因として、以下のことが考えられる。即ち、電荷輸送性材料と絶縁性の低屈折率材料（もしくは空隙）とを混合した混合層では、この混合層中に含まれる電荷輸送性材料の分子同士の間隔（分子間距離）が大きくなる傾向にある。有機発光素子を構成する層の電荷輸送性は電荷輸送性材料の分子間距離に依存するため、電荷輸送性材料の分子間距離が大きくなるとこの電荷輸送性材料を含む層の電荷輸送性は小さくなる。また層内に絶縁性の低屈折率材料（もしくは空隙）が存在することにより、電荷輸送性材料内での電荷トラップがおこり、さらに電荷ホッピング確率が低下してしまう。このため電荷輸送性材料の分子間での電荷輸送性が著しく低下するので、結果として駆動電圧が高くなる。

また以下に説明する理由から、電荷輸送性材料を含む膜の密度を低下させると膜の低屈折率化は実現できるが、駆動電圧の高電圧化を抑制することは困難である。

屈折率と化学構造を関係づける式として、下記式［Ｉ］に示されるＬｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｔｚ式がある。

（ｎ：屈折率、［Ｒ］：分子屈折、Ｍ：分子量（ｇ／ｍｏｌ）、ρ：密度（ｇ／ｃｍ³））

一般的に、有機半導体材料は、π電子のホッピングにより電荷の輸送を実現している。このため有機半導体は、π共役構造を有する芳香族有機化合物が用いられる。また有機ＥＬ材料は一般的に固体状であるため、式［Ｉ］中のＭ（分子量）は、４００以上である。式［Ｉ］中の［Ｒ］（分子屈折）は、分子を構成する原子屈折の和として求められるが、概ね１４０以上である。また分子量及び分子屈折は、材料を構成する原子数と概ね比例関係にある。これらを考慮すると、有機半導体材料において、式［Ｉ］中の［Ｒ］／Ｍの値は、概算値として０．３程度になる。このため上記式［Ｉ］を考慮すると、有機半導体材料を含む層の屈折率を低くするには、密度（ρ）を小さくする必要があるといえる。

しかし、密度（ρ）を小さくすると膜中の分子密度を低下させることになり、結果として、膜中に含まれる化合物の分子間距離が大きくなる。この結果、電荷ホッピング確率が低下し、電荷移動度が低下するため、有機発光素子の高電圧化を引き起こす。

また、低屈折率層の導入による高電圧化の原因として、下記式［ＩＩ］で表現される低屈折率層が有する低誘電率特性による影響がある。

（ε：誘電率、ｎ：屈折率）

有機発光素子に低屈折率層を設けた場合、上記式［ＩＩ］を考慮すると、低屈折率層において印加される電場に対して誘起される分極（誘電分極）は、高屈折率層における分極よりも低くなる。このため、高屈折率層よりも（低誘電率である）低屈折率層に大きな電界が印加されることになる。このため、低屈折率層を設けた有機発光素子に電圧を印加した場合、低屈折率層に印加される電場が増大することで低屈折率層以外の層に印加される電界強度が低下する。従って、低屈折率層からの電荷注入障壁が増大し素子の高電圧化を引き起こすという問題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、高効率かつ低電圧駆動が可能な有機発光素子を提供することにある。

本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に、発光層と、を有し、
前記陽極と前記発光層との間に、第１の化合物と遷移金属酸化物とを有する第１の層と、前記陽極側界面において前記第１の層と接し、かつ第２の化合物を有する第２の層と、を有し、
前記第１の化合物が、π共役系構造を有し、かつ遷移金属酸化物を有さない化合物であり、
前記第２の化合物が、遷移金属酸化物を有さない化合物であり、
前記第１の化合物の屈折率が１．６より小さいことを特徴とする。

本発明によれば、高効率かつ低電圧駆動が可能な有機発光素子を提供することができる。このため、本発明の有機発光素子の消費電力は従来と比べて低くなっている。従って、本発明の有機発光素子を適用することにより、発光装置等の電子機器の消費電力を低くすることができる。

本発明の有機発光素子における実施形態の例を示す断面模式図である。 本発明の有機発光素子の電界強度分布を示す概念図である。 本発明の有機発光素子を有する発光装置の例を示す斜視模式図である。 図３中のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。 図３中のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。

（１）有機発光素子
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に、発光層と、を有している。本発明において、陽極と発光層との間には、第１の化合物と遷移金属酸化物とを有する第１の層と、発光層側界面において第１の層と接し、かつ第２の化合物を有する第２の層と、を有している。また本発明において、第１の化合物は、π共役系構造を有し、かつ遷移金属酸化物を有さない化合物であり、第２の化合物は、遷移金属酸化物を有さない化合物である。さらに本発明において、第１の化合物の屈折率は１．６より小さい。

以下、本発明の主要な構成について説明する。尚、以下の説明において、低屈折率とは、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．６より小さい場合をいうものである。また以下の説明において、屈折率とは、薄膜状態の材料を対象とし、分光エリプソメトリ法を利用して測定波長を５５０ｎｍとした屈折率測定により得られるものをいう。またこの屈折率測定の対象は、Ｓｉ基板上に作製した薄膜である。

（１−１）第１の層
まず第１の層について説明する。本発明において、第１の層は、陽極と発光層との間に設けられる層であって、第１の化合物と遷移金属酸化物とを有する層である。尚、本発明において、第１の化合物は有機半導体材料である。

ここで第１の層に含まれる第１の化合物について説明する。第１の化合物は、π電子を有するπ共役系の部分構造を有する化合物であり、具体的には、芳香族アミン誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、シロキサン誘導体、π共役系高分子化合物等の化合物が挙げられる。

本発明において、第１の層に含まれる第１の化合物の屈折率は１．６より小さい。一般的な有機ＥＬ材料は、電荷移動度が高い材料が望まれるため、成膜した膜の密度が高く、かつ材料自体の屈折率が１．７乃至１．９と高いものである。これら有機ＥＬ材料と比較すると、第１の化合物の屈折率は低いため、後述するように光取り出し効率が改善される。また第１の化合物は、π共役系構造を部分構造として有するため、この部分構造に由来する半導体特性を有するので、導電性が発現する。

ところで、長鎖アルカンや無機フッ化物等は低屈折率材料であるが、いずれもπ共役系構造を有さない材料である。このため、長鎖アルカンや無機フッ化物等は絶縁材料であるので、本発明における第１の化合物には含まれない。

ここで、屈折率が１．６より小さい第１の化合物としては、下記式［Ｉ］を考慮すると、成膜にしたときに膜の密度が一般的な有機ＥＬ材料からなる膜と比較して小さい材料である。

（ｎ：屈折率、［Ｒ］：分子屈折、Ｍ：分子量（ｇ／ｍｏｌ）、ρ：密度（ｇ／ｃｍ³））

ここで膜の密度を低下させる好ましい方法として、例えば、膜を構成する分子の分子構造（の少なくとも一部）を嵩高くする方法がある。ここでπ共役系構造を有しつつも分子自体を嵩高くする部分構造として、アルキル基、アルコキシ基等の置換基が挙げられる。

ここでアルキル基を部分構造として導入する場合、置換基の具体例としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリブチル基、オクチル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基等であり、好ましくは、炭素数４以下のアルキル基（メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、セカンダリブチル基等）である。

一方、アルコキシ基を部分構造として導入する場合、置換基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ノルマルブトキシ基、オクトキシ基等が挙げられる。本発明において、好ましくは、炭素数４以下のアルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ノルマルブトキシ基等）である。

また本発明においては、第１の化合物が有するπ共役系の部分構造にシロキサン構造をさらに導入することができる。シロキサン構造として、特に、シルセスキオキサン等の多面体構造体は、嵩高い部分構造であるため、好ましい。

また本発明においては、第１の化合物を構成する少なくとも一部の部分構造にフッ素を導入してもよい。フッ素を導入することで第１の化合物の分子屈折率を下げることができる。尚、化合物中にアルキル基等の置換基が導入されている場合、この置換基にフッ素が導入されると、化合物自体の屈折率を下げる効果が大きくなるので、特に好ましい。

以上説明したように第１の化合物は、π共役系の部分構造を有し、かつ当該部分構造に嵩高い置換基又はフッ素が導入されている。このため、第１の化合物を成膜すると、成膜された膜は膜安定性が高く、かつ低密度の膜となるので、低屈折率の膜となる。ただし、化合物の具体的な態様はこれに限定されるものではない。例えば、化合物中に含まれるπ共役系構造にキンク結合等のねじれ構造が設けられている化合物が挙げられる。キンク結合等のねじれ構造が設けられている化合物も成膜された膜の密度は小さいので、成膜された膜の屈折率が小さくなる。

また第１の化合物は、π共役系の部分構造を有することから、所定のバンドギャップを有する。本発明において、第１の化合物のバンドギャップは、電荷注入特性及び電荷輸送性の観点から、５ｅＶ未満であることが好ましい。一方、波長と屈折率の分散関係を表す下記式［ＩＩＩ］に示されるＳｅｌｌｍｅｉｅｒの式を考慮し、また可視光域、特に、短波長領域（青領域）においても低い屈折率とするという観点から、好ましくは、３．０ｅＶ以上である。

（ｎ：対象化合物の特定波長（λ）における屈折率、ｎ^∞：対象化合物の赤外波長における屈折率、λ：波長［ｎｍ］、λ₀：吸収ピーク波長［ｎｍ］、Ａ：定数）

ここで第１の化合物となる化合物のバンドギャップが５ｅＶ以上の場合、化合物が有するπ共役系の共役長が極めて短くなり第１の化合物のイオン化ポテンシャルが遷移金属酸化物の酸化準位よりも大きくなる。このため、第１の化合物を媒介とした電荷移動が起こりにくくなる。

尚、本発明において、第１の層に含まれる第１の化合物は、１種類であってもよいし２種類以上であってもよい。

次に、第１の層に含まれる遷移金属酸化物について説明する。上述した第１の化合物のみで薄膜を成膜すると、成膜された膜（第１の層）の密度が小さいため、結果的に素子の駆動電圧の高電圧化を引き起こす。このため、第１の層には、層内にキャリアを発生させる材料、具体的には、遷移金属酸化物を含ませる必要がある。このように、第１の層の層内にキャリアを発生させる材料（遷移金属酸化物）を含ませることで、第１の層のキャリア密度が増加し導電性を上げることができる。これにより、素子の駆動電圧の高電圧化を抑制することができる。

これは、遷移金属酸化物が第１の化合物が有するπ電子を引き抜くことにより起こるものであり、このπ電子の引き抜きにより第１の化合物と遷移金属酸化物との間で電荷移動錯体が形成されるためである。尚、上記のπ電子の引き抜きは、遷移金属酸化物に限られたものではなく、π電子の引き抜き作用を有する有機化合物や無機化合物を用いても発生する。これら有機化合物や無機化合物を用いて、第１の化合物との間で電荷移動錯体を形成させてもよい。

上述したπ電子引き抜き効果を奏する遷移金属酸化物としては、酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅）等の仕事関数が高い遷移金属酸化物が好ましい。特に、蒸気圧が高く真空蒸着が容易なＭｏＯ₃が特に好ましい。また上述した遷移金属酸化物は、複数の酸化物形態をとることが知られており、５．２ｅＶ乃至６．８ｅＶの幅広い酸化準位を有するため、電荷移動錯体を形成することができる有機半導体材料の種類が幅広くなる。このため第１の層において第１の化合物と遷移金属酸化物とを混合させることで、第１の化合物と遷移金属酸化物との間で電荷移動錯体が形成され、第１の層の中にキャリアを生成させることができる。

第１の層に含まれる遷移金属酸化物は、例えば、ＸＰＳ分析により検出することができる。またこの遷移金属酸化物が電解移動錯体を形成している場合には、例えば、吸収スペクトル測定により、電移動錯体による吸収が可視域から近赤外領域にブロードな吸収が発生することで検出することができる。

以上より、第１の層は、屈折率が低くかつ導電性の高い層である。また第１の層には、第１の化合物と遷移金属酸化物とが分子レベルで混合した状態で含まれているため、第１の化合物と遷移金属酸化物との間で電荷移動反応が起こり得る状態にある。第１の層を形成する方法としては、構成材料を含んだ溶液を用いた塗布法、真空中で行われる蒸着法等、どのような手法を用いてもよい。ここで塗布法を用いる場合は、第１の化合物と遷移金属有機錯体とを含む溶液を適宜調製する。一方、蒸着法を用いると、水分、酸素、不純物等の影響を受けにくいため特に好ましい。蒸着法で第１の層を形成する場合、その具体的な方法として、例えば、第１の化合物と遷移金属酸化物とを真空中で共蒸着する方法が挙げられる。本発明において、第１の層に含まれる遷移金属酸化物は高屈折率であるため、第１の化合物に対する遷移金属酸化物の混合率は、低いことが好ましい。ただし遷移金属酸化物の混合率が低すぎると、第１の化合物と遷移金属酸化物とで形成される電荷移動錯体が少なくなるため、高電圧化を抑制する効果が低下する。従って、第１の層に含まれる遷移金属酸化物の混合率は、第１の化合物に対して、体積率で１体積％乃至５０体積％が好ましく、５体積％乃至２０体積％が特に好ましい。また、この混合率は、遷移金属酸化物の種類にもよるが重量比で表すと４重量％乃至９０重量％である。より好ましくは、１８重量％乃至７０重量％である。また第１の層自体の導電性が高いため第１の層の膜の厚さについては特に限定されないが、光取り出し効果を改善するという観点から５ｎｍ以上が望ましく、好ましくは１０ｎｍ以上である。また第１の層の厚さは、光の干渉等を考慮して適宜調整される。

（１−２）第２の層
次に、第２の層について説明する。本発明において、第２の層は、陽極側界面において第１の層と接し、かつ第２の化合物を有する層である。即ち、本発明において、陽極と発光層との間には、第１の層と第２の層とが互いに接するように設けられており、第１の層が陽極側の層であり、第２の層が発光層側の層である。尚、第２の層に含まれる第２の化合物は、有機半導体材料である。

本発明において、第２の層は、第１の層による発光層の発光効率低下を抑制する効果と、第１の層から発光層への正孔輸送を改善する効果を有する。仮に、第１の層と発光層とが接する場合、第１の層中の電荷移動錯体が発光層中で再結合により生成される励起子を消光するため発光効率が低下する。そこで本発明においては、この第１の層と発光層との間に第２の化合物を含む第２の層を導入することにより、第１の層と発光層との接触を防と共に、上述した第１の層中の電荷移動錯体に起因する発光効率の低下を抑制することができる。

第２の層に含まれる第２の化合物として、具体的には、芳香族アミン誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、シロキサン誘導体、高分子化合物等の公知の化合物を用いることができる。第２の化合物は、第１の層からの正孔を効率良く発光層へ注入・輸送させるために、高い正孔移動度を有することが好ましい。尚、第２の化合物は、第１の化合物よりも屈折率が高くてもよいが、屈折率が低く高い正孔移動度を有する有機半導体材料を第２の化合物にするのが特に好ましい。

本発明において、第１の化合物のイオン化ポテンシャルは、第２の化合物のイオン化ポテンシャルよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。好ましくは、第１の化合物のイオン化ポテンシャルは、第２の化合物のイオン化ポテンシャル以上である。この要件を満たすことで屈折率が低い第１の層を用いた際の障害となる素子の高電圧化が抑制されるので低電圧化が可能となる。以下、この理由について詳しく説明する。

図１は、素子に電位差ΔＶを印加した時の電界強度の概念図である。図１（ａ）は、低屈折率層（第１の層２２ａ）を含まない有機発光素子に所定の電位差（ΔＶ）を印加した場合の電界強度分布である。図１（ｂ）は、低屈折率層（第１の層２２ａ）を含む有機発光素子に所定の電位差（ΔＶ）を印加した場合の電界強度分布である。図１（ｂ）では、屈折率が低い（誘電率が低い）第１の層２２ａでは、誘電分極が小さくなるため電界強度が大きくなることが示されている。このように電界強度が大きくなった結果、第１の層２２ａ以外に印加される電界強度Ｅ’は、図１（ａ）中に示される電界強度Ｅよりも小さくなる。また、第１の層２２ａと第２の層２２ｂとの界面には、トンネル注入障壁（ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ ｂａｒｒｉｅｒ）が形成されている。トンネル注入障壁においては、下記式［ＩＶ］に示されるトンネル注入確率の式が満たされている。

（φ：対象となる互いに隣接する２つの層の界面における注入障壁［ｅＶ］、Ｅ：電界強度［Ｖ／ｍ］）

式［ＩＶ］より、トンネル注入確率は、注入障壁φが小さくなればなるほど、あるいは電界強度Ｅが大きければ大きいほど高くなる。ここで、第１の化合物のイオン化ポテンシャルが第２の化合物のイオン化ポテンシャル以上である場合、図１（ｄ）に示されるように、正孔を発光層へ向けて注入したときに考慮され得る正孔注入障壁をほぼ無視できる。この結果、電界強度依存性が無くなるのでトンネル注入確率が増大し、駆動電圧を低くすることができると考えられる。一方、第１の化合物のイオン化ポテンシャルが第２の化合物のイオン化ポテンシャルよりも小さい場合には、図１（ｃ）に示されるように、第１の層２２ａと第２の層２２ｂとの界面に注入障壁が生じる。また係る場合においては、特に、屈折率が低い第１の層２２ａにかかる電圧が大きくなる。ここで発光層の電界強度が低くなると、トンネル注入確率低下への影響が大きくなるために、屈折率が低い層（第１の層２２ａ）を含まない従来の素子に比べて駆動電圧が高くなる。

従来の素子構成においては、陽極から陰極に向けて積層される材料のイオン化ポテンシャルは順に大きくなるように積層される。このため、従来の素子構成では、低屈折率層を有する素子が抱える高電圧化の課題を解決することはできない。一方、本発明のように、第１の化合物のイオン化ポテンシャルが第２の化合物のイオン化ポテンシャル以上である場合は、低屈折率層（第１の層２２ａ）からの正孔の注入・輸送効率が向上する。またこの場合では、高い導電性を有する低屈折率層（第１の層２２ａ）に高い電界が印加される。このため、導電性がさらに増加するので、従来の有機発光素子よりも低電圧化が可能となる。

第２の層の厚さは、発光層の励起子が第１の層に拡散しない程度の厚さが必要であることから、好ましくは、１ｎｍ以上であり、より好ましくは、５ｎｍ乃至５０ｎｍである。 また第２の層の構成材料は、本発明におけるイオン化ポテンシャルの要件を満たしていれば、１種類（第２の化合物のみ）であってもよいし、２種類以上（第２の化合物と他の化合物とのハイブリッド）であってもよい。第２の層は、単一の層であってもよいし複数の層からなる積層体であってもよい。ここで第２の層が複数の層からなる積層体である場合、第１の層に接する層において、第１の化合物のイオン化ポテンシャルが第１の層に接する層の構成材料のイオン化ポテンシャル以上であることを要する。

以上より、本発明においては、陽極と発光層との間に２種類の特徴ある層（第１の層、第２の層）を設けることで、光取り出し効率の向上と低電圧化が可能となり、消費電力が低い有機発光素子を得ることができる。

（１−３）有機発光素子の具体的な構成
次に、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。尚、図面において特に図示されていなかったり、以下の説明において説明がなかったりする（説明に関する記載がない）部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用することができる。

図２は、本発明の有機発光素子における実施形態の例を示す断面模式図である。図２の有機発光素子１は、基板１０に、陽極２１と、第１の層２２ａと、第２の層２２ｂと、発光層２３と、正孔ブロック層２４と、電子輸送層２５と、陰極２６と、が順次積層されてなる素子である。また図２の有機発光素子１において、陰極２６の上には、キャッピング層３０が設けられている。本発明において、基板１０の上に設けられる電極は、必ずしも陽極２１に限定されない。例えば、基板１０上に陰極２６を形成し、この陰極２６の上に電子輸送層２５、正孔ブロック層２４、発光層２３、第２の層２２ｂ、第１の層２２ａ及び陽極２１が順次形成されていてもよい。この場合、陽極２１の上にキャッピング層３０が設けられている。以下、有機発光素子の各構成部材について説明する。尚、キャッピング層３０は設けられなくてもよい。

基板１０は、有機発光素子の支持部材として用いられる。本発明において、基板１０として、例えば、ガラス、プラスチック、金属等を用いることができる。尚、基板１０が透明であれば、基板１０側から有機発光素子から出射された光を出力させることが可能である。

陽極２１としては、金属、合金、透明酸化物導電体あるいはこれらの複合体を用いることができる。例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電材料、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属単体やこれら金属単体を２種類以上混合してなる合金を用いることができる。また窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属化合物も用いることができる。本発明において、陽極２１は、単一の層で構成されていてもよいし、二層以上の多層構成であってもよい。

尚、本発明においては、第１の層２２ａが高い導電性を有しているため、陽極２１の構成材料としては、仕事関数の大きい材料に限定されず、仕事関数が小さい材料も用いることができる。また基板１０及び陽極２１が一定以上の光透過率を有する場合は、有機発光素子１を、基板１０側から光を取り出すボトムエミッション構成としてもよい。また陽極２１を反射電極とし陰極２６を光透過性電極として、陰極２６側から光を取り出すトップエミッション構成としてもよい。

第１の層２２ａは、第１の化合物と遷移金属酸化物とを含む正孔注入輸送層である。上述したように、第１の層２２ａは、屈折率が低く、かつ導電性が高い層であるため、光取り出し効率の向上による発光効率の向上や駆動電圧の低減が可能となる。低屈折率層として機能する第１の層２２ａは、陽極と発光層との間に設けられる層であるが、層自体の正孔注入性及び電極（陽極２１）のプラズモン吸収抑制の観点から、好ましくは、陽極２１と接するように設けられる。

第２の層２２ｂは、第２の化合物を含む正孔注入輸送層である。本発明においては、第２の化合物のイオン化ポテンシャルは、第１の化合物のイオン化ポテンシャルよりも小さくする必要がある。このイオン化ポテンシャルに関する要件を満たすことで、低屈折率層である第１の層２２ａを導入することによる高電圧化の問題を解決することが可能となる。

発光層２３は、発光特性が高い物質が含まれている層である。発光層２３は、発光特性が高い物質のみからなる層であってもよいが、発光特性の高い物質をドーパントとしてホスト中に少量ドーピングされてなる層であることが好ましい。

ホストとしては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えば、ナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、等）、有機金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

発光特性の高い物質（発光材料）として、例えば、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばフルオランテン誘導体、ベンゾフルオランテン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、またこれらとジアリールアミン置換誘導体等）、スチルベン誘導体、等の青、緑、赤発光性の蛍光性発光材料や有機金属錯体（例えば有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体、希土類金属錯体等）等の青、緑、赤発光性の燐光性発光材料が挙げられる。本発明において、発光層２３に含まれる発光特性が高い物質の含有率は、発光層全量を基準として、好ましくは、０．１質量％以上３０質量％以下であり、より好ましくは、０．５質量％以上１０質量％以下である。

尚、図２の有機発光素子１に示されるように、発光層２３から陰極２６に向ってホールが移動しないようにホールブロック層２４を設けてもよい。ホールブロック層２４の構成材料としては、次に説明する電子輸送層２５の構成材料が選択できる。

電子輸送層２５は、陰極２６から注入される電子を効率よく発光層２３へ注入・輸送する層である。電子輸送層２５に含まれる電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮して適宜選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、縮合環芳香族化合物（例えば、ナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、等）、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

本発明においては、陰極２６から注入される電子を効率よく発光層２３へ注入・輸送する目的で、電子注入層を電子輸送層２５と陰極２６の間であって陰極２６に接するように設けてもよい。電子注入層の構成材料としては、例えば、電子輸送性材料と、アルカリ金属（セシウム、リチウム等）又はアルカリ金属化合物（炭酸セシウム、炭酸リチウム、フッ化セシウム等）と、の混合材料が挙げられる。電子注入層を形成する際には、当該混合材料の共蒸着膜を形成するが、これに限定されるものではない。また電子輸送層２５と陰極２６の間に導入する電子注入層として、炭酸セシウム、炭酸リチウム、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム等のフッ化物を、厚さ０．５ｎｍ乃至２ｎｍを形成してもよい。

陰極２６の構成材料として、例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を複数種組み合わせた合金も使用することができる。例えば、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、アルミニウム−モリブデン等が使用できる。インジウム錫酸化物（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１種類を単独で使用してもよいし、複数種類を併用して使用してもよい。また陰極は、１層で構成されていてもよいし、２層以上の多層構成であってもよい。

キャッピング層３０は、陰極２６側から発光を取り出すトップエミッション型の有機発光素子において光学干渉を調整する部材として用いられる。このため、基板１０側から発光を取り出すボトムエミッション型の有機発光素子においては必ずしも設ける必要はない。キャッピング層３０の構成材料として、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛等の無機材料、有機材料が挙げられる。またキャッピング層３０は、陰極２６の反射率及び透過率を調整することができる。キャッピング層３０の厚さは、目的に応じて適宜設定することができるが、好ましくは、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

また本発明の有機発光素子は、ガラスもしくは金属によって封止されていてもよい。図２の有機発光素子１においては、キャッピング層３０の上に無機材料からなる封止膜によって封止されていてもよい。キャッピング層３０の上に形成される封止膜の構成材料として、具体的には、窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機材料が挙げられる。尚、本発明において、封止膜は、１層で構成されていてもよいし、２層以上で構成されてもよい。また封止膜を形成する際に、その膜厚は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下が好ましい。

本発明の有機発光素子において、第１の層２２ａ及び第２の層２２ｂを含めた構成部材の形成方法として、一般には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマを用いた成膜法等の乾式成膜法、適当な溶媒を用いて行う公知の塗布法（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）に代表される湿式成膜法が挙げられる。

（２）有機発光素子の用途
本発明の有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、照明の如き用途がある。尚、以上に列挙した装置の構成部材として有機発光素子を用いる場合、その装置は、さらにカラーフィルターを有していてよい。

本発明の表示装置は、複数の画素を有する表示部を備え、個々の画素には、本発明の有機発光素子がそれぞれ設けられている。またこの画素には、本発明の有機発光素子の他に、本発明の有機発光素子に接続する能動素子を有している。能動素子の一例として発光輝度を制御するためのスイッチング素子が挙げられ、スイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子が挙げられる。尚、ＴＦＴ素子は基板の絶縁性表面（基板を構成する基材の表面）に設けられている。

本発明の表示装置において、有機発光素子が有する基板側に設けられる電極（陽極又は陰極）は、ＴＦＴ素子のドレイン電極又はソース電極に電気接続されている。本発明の表示装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の画像表示装置として用いることができる。

本発明の表示装置は、上述した部材の他に、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカードからの画像情報を入力する入力部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置であってもよい。

また画像情報処理装置や画像形成装置が有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。さらに、本発明の表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。

照明装置は、例えば室内を照明する装置である。本発明の照明装置は、本発明に係る有機発光素子を有している。照明装置が有機発光素子を複数有する場合には、複数の有機発光素子のうちのいずれかが本発明の有機発光素子であればよい。その場合、本発明の有機発光素子は、白色、昼白色、その他青か赤のいずれの波長の光を発光するものであってよい。本発明において、照明装置は、少なくとも発光波長が異なる２種類の光を発する。発光波長が異なる２種類の光を発する具体的な方法としては、有機発光素子が有する発光層に発光波長が異なる複数種類の発光材料を含ませる方法が挙げられる。別法として、発光層を、発光波長が異なる発光材料からなる薄膜を複数積層してなる積層体にする方法が挙げられる。これにより、発光層（発光層に相当する積層体）から波長が異なる複数種類の光が発することとなり、発光層（発光層に相当する積層体）から発する複数種類の光が照明光となる。照明光として、好ましくは、白色である。

本発明の照明装置として、例えば、本発明の有機発光素子と、本発明の有機発光素子に接続されるＡＣ／ＤＣコンバーター回路とを有する照明装置が挙げられる。尚、本発明の照明装置には、カラーフィルターをさらに有してもよい。また本発明の照明装置に備えられるＡＣ／ＤＣコンバーター回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路であり、有機発光素子に駆動電圧を供給するための回路である。また本発明に係る照明装置は、装置内の熱を装置外へ放出する放熱部材を有していてもよい。

本発明の画像形成装置は、感光体と、この感光体の表面を帯電させる帯電部と、感光体を露光するための露光部と、感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像器とを有する。現像器は、現像剤を付与することで静電潜像を現像する。このとき付与される現像剤は、乾式トナーでもよいし、液体トナーであってもよい。ここで画像形成装置に備わる露光手段には、本発明の有機発光素子が用いられている。露光手段として、例えば、本発明の有機発光素子を有する露光機が挙げられる。露光機が有する有機発光素子は、複数の素子が列を形成して配列されていてもよいし、露光機の露光面全体が発光する形態であってもよい。

以下、図面を適宜参照しながら本発明の表示装置について説明する。ただし本発明の表示装置の実施態様は以下に説明する実子態様に限定されるものではない。また図面にて特に図示されていなかったり、以下の説明において特段記載がなかったりする部分に関しては、当該技術分野の周知技術又は公知技術を適用することができる。

図３は、本発明の表示装置における実施形態の例を示す斜視図である。また図４は、図３の表示装置のＡＡ’断面を示す断面模式図であり、図５は、図３の表示装置のＢＢ’断面を示す断面模式図である。

図３の表示装置２には、基板１０上に、３種類の副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）からなる画素２０を有しており、各副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）に本発明の有機発光素子が備えられている。図３の表示装置２において、各画素２０は、マトリックス状に配置され、表示領域３を形成している。尚、図３の表示装置２において、画素２０は、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。図３の表示装置２では、発光素子として有機発光素子が用いられており、各副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）には特定の色を発する有機発光素子がそれぞれ配置されている。

図３の表示装置２に備える有機発光素子の発光色として、赤色、緑色、青色が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、代わりに、白色、黄色、シアン等としてもよい。また図３の表示装置２が有する画素２０は、発光色の異なる複数の副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）からなる画素ユニットである。ここで、画素ユニットとは、各副画素の発光又は混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位である。また図３の表示装置２は発光装置として用いることができる。また図３の表示装置２に備える画素の配列形式は、図３に示されるように、マトリクス状に限定されるものではなく、例えば、プリントヘッド用の露光機としての利用を目的として、同一色の複数の画素が一次元方向に配列されていてもよい。

図３の表示装置２が有する副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）には、例えば図４に示されるように、基板１０上に設けられる陽極２１と、陽極２１上に設けられる有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）と、発光層上に設けられる陰極２６と、をそれぞれ有する。尚、各副画素が有する有機発光素子は、それぞれ陽極２１と、有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）と、陰極２６と、を有する。

以下、図３の表示装置２の各構成部材について説明する。

複数の画素２０が設けられる基板１０は、図４及び図５に示されるように、基材１１と、基材１１の上に設けられるトランジスタ層１２とトランジスタ層１２の上に設けられる第１絶縁層１３と、を有する。

基材１１として、例えば、ガラス基板、半導体基板、金属基板等が挙げられ、フレキシブルなものを用いてもよい。

基材１１と第１電極となる陽極２１との間に設けられるトランジスタ層１２は、有機発光素子に電流を供給するために配置される部材であり図５中のコンタクト部１５を介して、陽極２１（第１電極）と電気接続されている。尚、図５に示されるコンタクト部１５は、トランジスタ層１２の一部であり、トランジスタのソース電極あるいはドレイン電極である。コンタクト部１５は、第１絶縁層１３で覆われずに、陽極２１（第１電極）とソース電極あるいはドレイン電極とが電気的に接続されている。トランジスタ層１２は、ポリシリコンやアモルファスシリコン等で形成されていてもよい。

第１絶縁層１３は、トランジスタ層１２を覆い、トランジスタ層１２を形成した際に生じた凹凸を平坦化させるために設けられる層である。尚、図５に示されるように、第１絶縁層１３には、コンタクト部１５を設ける領域の少なくとも一部にコンタクト部１５と陽極２１とを電気接続するための開口が設けられている。第１絶縁層１３の構成材料としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機絶縁層を用いることができる。第１絶縁層１３の膜厚は、好ましくは、１００ｎｍ以上１μｍ以下である。また第１絶縁層１３を形成する際には、後述する第２絶縁層１４（画素分離膜）も同時に作製してもよい。

表示領域３に含まれ互いに隣接する各副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）間には、第２絶縁層１４が設けられている。この第２絶縁層１４は、各副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を副画素単位で区画する部材であるので、画素分離膜とも呼ばれる部材である。尚、第２絶縁層１４は、図５に示されるように、コンタクト部１５の上に、コンタクト部１５に形成されている陽極２１を被覆するように形成される部材である。第２絶縁層１４の構成材料として、ポリイミド、アクリル等の樹脂材料、窒化シリコン等の無機材料等を用いることができる。ここで、第２絶縁層１４は、トランジスタ層１２を設けた際に生じた表面の凹凸を平坦化するように樹脂材料で構成されているのが好ましい。ただし、第２絶縁層１４の構成材料は樹脂材料に限定されるものではなく、無機材料を用いてもよい。第２絶縁層１４の構成材料として無機材料を用いる場合、第２絶縁層１４の表面が平坦になるように研磨する構成とするのが好ましい。第２絶縁層１４の厚さは、樹脂材料で第２絶縁層１４を形成した場合では、好ましくは、３００ｎｍ以上１０μｍ以下である。また無機材料で第２絶縁層１４を形成した場合では、好ましくは、１００ｎｍ以上１μｍ以下である。

図３の表示装置２において、基板１０の上に設けられている陽極２１は、反射部材２１ａと電極部材２１ｂとがこの順に積層されてなる積層電極である。即ち、図３の表示装置２において、陽極２１は反射電極であるため、図３の表示装置２は、基板１０とは反対側に設けられる第２電極である陰極２６から光を出射するトップエミッション型の有機発光素子を備える装置である。

陽極２１を構成し、有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）にそれぞれ含まれる各発光層から出射された光を反射する反射部材２１ａは、Ａｌ，ＡｌＮｄ等のＡｌ合金、Ａｇ合金等の高反射材料を使用して形成される。反射部材２１ａの厚さは、好ましくは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。尚、反射部材２１ａは、コンタクトホール（不図示）を介してトランジスタ層１２と接続される。

陽極２１を構成する電極部材２１ｂは、仕事関数が高い金属、例えば、Ｍｏ、Ｗ等を使用することができる。また仕事関数が高い金属の酸化物も使用できる。さらに、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電酸化物も使用できる。尚、本発明の有機発光素子において、陽極２１の構成材料として、仕事関数が低い金属も使用できるため、電極部材２１ｂは必ずしも設ける必要はない。

以上、基板１０上に設けられる電極であってトップエミッション型の有機発光素子に含まれる陽極２１の構成材料及び具体的構成について説明した。一方、図３の表示装置２は、ボトムエミッション型の有機発光素子を有する表示装置であってもよい。この場合、表示装置を構成する陽極２１として、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の透明導電酸化物からなる電極薄膜が形成される。

有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）には、少なくとも図２中の第１の層２２ａと、第２の層２２ｂと、発光層２３と、が含まれる。尚、各有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）に含まれる発光層は、副画素の種類によって出射する光の色が異なる。図３の表示装置２には、陽極２１（第１電極）の上に、低屈折率層である第１の層と、この第１の層の上であってこの第１の層に接するように形成される第２の層と、が設けられている。このため、本発明の表示装置に備えられている有機発光素子は、低電圧駆動かつ高効率な有機発光素子である。また各有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）には、それぞれ、赤色を発する発光層、緑色を発する発光層又は青色を発する発光層を有しており、各発光層は、赤色、緑色又は青色を発する画素に対応して所望の形状にてパターン形成されている。また各有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）に含まれる層としては、上述した第１の層、第２の層及び発光層に限定されるものではなく、他にも正孔輸送層、電子輸送層等の電荷注入輸送層を１層あるいは２層以上有していてもよい。尚、第１の層、第２の層及び発光層以外の電荷注入輸送層であって各有機化合物層（２７ａ、２７ｂ、２７ｃ）に含まれるもの（正孔輸送層、電子輸送層）については、各副画素（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の設置領域に対応するように形成されていてもよいし、複数の画素に跨って形成されていてもよい。また、これらの組み合わせでもよい。

図３の表示装置２において、第１電極となる陽極２１は、第２絶縁層１４（素子分離膜）によって副画素単位で区画されている。一方、第２電極となる陰極２６は、全ての画素（副画素）に共通する電極として形成されていてもよいし、各画素（あるいは各副画素）ごとに区画されている電極として所望の形状でパターン形成されていてもよい。また図３の表示装置２において、陽極２１と陰極２６とがショートしないように第２絶縁層１４を形成するのが好ましいが、第２絶縁層１４とは別の部材となる絶縁部材を陽極２１の端部を覆うように形成してもよい。

本発明の表示装置は、図４に示されるように、陰極２６の上に、有機材料及び無機材料のいずれかからなるキャッピング層３０を有していてもよい。キャッピング層３０の厚さを適宜調整することにより、光干渉効果を効率よく利用することができるので、表示装置に備える有機発光素子の発光効率をより向上させることができる。また図３の表示装置２には、水分や酸素の侵入を防ぐために、キャッピング層３０の上に封止ガラス（不図示）をかぶせて有機発光素子を封止してもよい。

本発明の表示装置は、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に含まれる発光装置として用いてもよい。ここでいう画像形成装置とは、より具体的には、発光装置によって潜像が形成される感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、感光体の表面の静電潜像を現像するための現像部と、を備える装置である。また先程説明したように、本発明の表示装置は、異なる色を発する複数の有機発光素子を含んでいてもよい。この場合には、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有するデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置のディスプレイや電子ビューファインダに使用することができる。その他に、画像形成装置のディスプレイ、携帯電話やスマートフォン等の携帯情報端末のディスプレイに使用することができる。また、本発明の発光装置は、単色の複数の有機発光素子と、赤色、緑色、青色のカラーフィルターと、を備える構成であってもよい。本発明の有機発光素子は、感光体を露光する露光装置の一部材として用いてもよい。この露光装置は、本発明の有機発光素子を複数有し、この複数ある有機発光素子は、一列に配列されている。

以下に説明する実施例又は比較例にて説明した方法に従って有機発光素子を作製した。ここで、以下に説明する実施例又は比較例にて使用した化合物を以下に示す。

尚、上述した９種類の化合物については、事前に化合物の物性（屈折率、イオン化ポテンシャル、バンドギャップ）を、以下に説明する方法により測定・評価した。

（Ａ）屈折率
エリプソメトリ法により測定した。尚、物性の評価に用いた屈折率は、波長５５０ｎｍにおける屈折率である。

（Ｂ）イオン化ポテンシャル
真空蒸着法により、Ｓｉ基板上に厚さ３０ｎｍで成膜した蒸着膜について大気中分光装置（理研計器ＡＣ−３）により測定した。

（Ｃ）バンドギャップ
イオン化ポテンシャルの測定・評価に用いたサンプル（蒸着膜）を用いて、当該蒸着膜の紫外吸収スペクトルを測定した。そして得られたスペクトルの吸収端からバンドギャップを見積もった。

実施例又は比較例にて使用した化合物の物性の測定・評価結果を下記表１に示す。

以下に、第１の化合物（有機半導体材料）の一部について、その合成方法を説明する。

［合成例１］化合物１の合成
下記に示される合成スキームに従って、化合物１を合成した。

以下に上記合成スキームの詳細を説明する。

（１）化合物ｂ−３の合成
１００ｍｌの三ツ口フラスコに、下記に示す試薬、溶媒を入れた。
化合物ｂ−１：１０．３ｇ（３４．３ｍｍｏｌ）
［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン］ジクロロニッケル：１．８８ｇ（３．４３ｍｍｏｌ）
化合物ｂ−２：９．９ｍｌ（６８．５ｍｍｏｌ）
トルエン：２００ｍｌ
トリエチルアミン：３０ｍｌ

次に、窒素雰囲気中にて反応溶液を９０℃に昇温して、この温度（９０℃）で６時間攪拌した。反応終了後、水２００ｍｌを加えた後、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、有機層を減圧濃縮して得られた粗生成物についてシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン・ヘプタン混合溶媒）で精製することにより、化合物ｂ−３を白色結晶として１２．２ｇ（収率８２％）得た。

（２）化合物１の合成
１００ｍｌの三ツ口フラスコに、下記に示す試薬、溶媒を入れた。
化合物ｂ−１：２．５０ｇ（６．５０ｍｍｏｌ）
化合物ｂ−３：３．６５ｇ（８．４３ｍｍｏｌ）
炭酸セシウム：６．３５ｇ
トルエン：３０ｍｌ
エタノール：１０ｍｌ
水：３０ｍｌ

次に、窒素雰囲気中、室温下で反応溶液を攪拌しながら、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）を３７６ｍｇ添加した。次に、反応溶液を８０℃に昇温し、この温度（８０℃）で５時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、有機層を減圧濃縮して得られた粗生成物についてシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン・ヘプタン混合溶媒）で精製することにより、化合物１を白色結晶として３．７０ｇ（収率９３％）得た。

質量分析法により、化合物１のＭ⁺である６１１を確認した。また、¹Ｈ−ＮＭＲ測定により、化合物１の構造を確認した。

¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃，４００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：７．５１（ｓ，２Ｈ），７．３４−７．３３（ｍ，４Ｈ），６．８６（ｄ，２Ｈ），６．３６（ｓ，２Ｈ），１．５６（ｓ，６Ｈ），１．５２（ｓ，６Ｈ），１．４１（ｓ，１８Ｈ），１．２７（ｓ，１８Ｈ）

［合成例２］化合物８の合成
下記に示される合成スキームに従って、化合物８を合成した。

以下に上記合成スキームの詳細を説明する。

（１）化合物Ｊ２の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を投入した。
化合物Ｊ１：２５ｍｌ（１５０ｍｍｏｌ）
アセトン：６００ｍｌ

次に、反応溶液中に、蒸留水１７０ｍｌを滴下した。次に、反応溶液を７０℃に加熱し、この温度（７０℃）で３日間撹拌した。反応終了後、懸濁液をろ過し、アセトンで洗浄した後、ピリジンを投入してピリジン溶液にした。次に、このピリジン溶液を酸性条件にすることで結晶を生じさせた。次に、この結晶について、ジエチルエーテル及びクロロホルムを用いたソックスレー抽出を行うことにより、化合物Ｊ２を、白色固体として６．３ｇ（収率３３％）得た。

（２）化合物Ｊ３の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を投入した。
化合物Ｊ２：３．１ｇ（３．５ｍｍｏｌ）
トリエチルアミン：１．０ｇ（１０ｍｍｏｌ）
ＴＨＦ：１８ｍｌ

次に、反応溶液中に、トリクロロ（４−クロロフェニル）シラン０．９３ｇ（３．８ｍｍｏｌ）を滴下した。次に、反応溶液を室温で１２時間撹拌した後、生成した固体を濾取した。次に、濾取した物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘプタン：クロロホルム＝４：１）で精製することにより、化合物Ｊ３を、白色固体として１．４ｇ（収率３９％）得た。

（３）化合物８の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を投入した。
酢酸パラジウム：２６ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）
ｘ−ｐｈｏｓ：１６０ｍｇ（０．３５ｍｍｏｌ）
トルエン：３ｍｌ

次に、反応溶液を室温で１５分間撹拌した。次に、反応溶液中に、以下に示す試薬、溶媒を投入した。
化合物Ｊ３：４００ｍｇ（１．３ｍｍｏｌ）
化合物Ｊ４：１．２ｇ（１．２ｍｍｏｌ）
リン酸カリウム：９８０ｍｇ（４．６ｍｍｏｌ）
水：０．５３ｍｌ

次に、反応溶液を９５℃に加熱し、この温度（９５℃）で５時間撹拌を行った。反応終了後、反応溶液を冷却した後、ヘプタン２０ｍｌを加え、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；ヘプタン：クロロホルム＝１０：１）にて精製することにより、化合物８を白色固体として７３０ｍｇ（収率５４％）得た。

Ｗａｔｅｒｓ製ｍｉｃｒｏｍａｓｓＺＱを用いたＬＣ−ＭＳによる質量分析により、化合物８のＭ⁺である１１６６を確認した。

［実施例１］
以下に説明する方法により、図２に示される有機発光素子を作製した。尚、本実施例において、第１の化合物として用いられた化合物１は、第２の化合物である化合物２と比較して、屈折率が低く、かつイオン化ポテンシャルが大きい。

スパッタ法により、ガラス基板（基板１０）上に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を成膜して陽極２１を形成した。このとき陽極２１の厚さを１２０ｎｍとした。次に、陽極２１が形成されている基板１０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ＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。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次の工程で使用した。

次に、透明導電性支持基板を真空チャンバー内に設置し、真空度が１０^-4Ｐａの真空チャンバー内にて抵抗加熱による真空蒸着法を用いて、下記表２に示される層をそれぞれ成膜・形成した。

次に、陰極２６の上に、化合物７を成膜しキャッピング層３０を形成した。このときキャッピング層の厚さは７０ｎｍであった。最後に、窒素雰囲気中のグローブボックスにて、乾燥剤を入れた封止ガラスとガラス基板の成膜面とをエポキシ樹脂接着剤を用いて有機発光素子を封止した。以上により有機発光素子を得た。

得られた素子について、電流を印加すると、基板側及び陰極側から光を出射させることができた。また得られた有機発光素子の特性（電流密度が２５ｍＡ／ｃｍ²における電流効率（ｃｄ／Ａ）、電圧（Ｖ）、電力効率（ｌｍ／Ｗ））を評価した。結果を表３に示す。尚、本実施例でいう効率とは、基板側及び陰極側で得られる効率の和である。

［実施例２］
実施例１において、第１の層を形成する際に、化合物１に代えて化合物８を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。尚、本実施例において、第１の化合物として用いられた化合物８は、第２の化合物である化合物２と比較して、屈折率が低く、かつイオン化ポテンシャルが大きい。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により素子の特性を測定・評価した。結果を表３に示す。

［比較例１］
実施例１において、第１の層を形成する際に、化合物１に代えて化合物７を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により素子の特性を測定・評価した。結果を表３に示す。

［比較例２］
実施例１において、第１の層を形成する際に、化合物１に代えて化合物９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により素子の特性を測定・評価した。結果を表３に示す。

［比較例３］
実施例１において、第１の層を形成する際に、化合物１のみを成膜して第１の層を形成したことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により素子の特性を測定・評価した。結果を表３に示す。

［比較例４］
実施例２において、第１の層を形成する際に、化合物８のみを成膜して第１の層を形成したことを除いては、実施例２と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により素子の特性を測定・評価した。結果を表３に示す。

上記表３から、実施例（実施例１、実施例２）の有機発光素子は、比較例の有機発光素子よりも効率がよく駆動電圧が低減されていることがわかった。表３に示されるように、実施例（実施例１、実施例２）の有機発光素子において、効率がよいのは、第２の層よりも屈折層が低い第１の層による光取り出し効率向上によるものと考えられる。また実施例の有機発光素子において、駆動電圧が低いのは、第１の層と第２の層との各構成材料におけるイオン化ポテンシャルに関する要件（第１の化合物の方が第２の化合物よりもイオン化ポテンシャルが大きい）を満たしているからである。具体的には、実施例の有機発光素子は、比較例１の有機発光素子と比較して、電力効率比で約１．９倍向上されていた。

このことは、比較例２と比較した場合でも当てはまる。イオン化ポテンシャルに関する要件（第１の化合物の方が第２の化合物よりもイオン化ポテンシャルが大きい）を満たしていない比較例２の有機発光素子は、比較例１の有機発光素子と比較しても駆動電圧が高かった。また比較例２の有機発光素子は、比較例１の有機発光素子と比較して、電流効率が向上されているものの、高電圧化に伴い電力効率は比較例１の有機発光素子よりも小さかった。

また比較例３及び４より、第１の層に、遷移金属酸化物（例えば、ＭｏＯ₃）が含まれない有機発光素子は、駆動電圧が著しく高くなり、従来素子にくらべ電力効率は悪化した。

１：有機発光素子、２：表示装置、１０：基板、１１：基材、１２：トランジスタ、１３：平坦化層、１４：画素分離膜、１５：コンタクトホール、２１：陽極（第１電極）、２２ａ：第１の層、２２ｂ：第２の層、２３：発光層、２４：正孔ブロック層、２５：電子輸送層、２６：陰極（第２電極）、３０：キャッピング層

Claims (8)

1. 陽極と陰極と、
   前記陽極と前記陰極との間に、発光層と、を有し、
   前記陽極と前記発光層との間に、第１の化合物と遷移金属酸化物とを有する第１の層と、前記陽極側界面において前記第１の層と接し、かつ第２の化合物を有する第２の層と、を有し、
   前記第１の化合物は、π共役系構造を有し、かつ金属酸化物を有さない化合物であり、
   前記第２の化合物は、遷移金属酸化物を有さない化合物であり、
   前記第１の化合物の屈折率が１．６より小さいことを特徴とする有機発光素子。
2. 前記第１の化合物のイオン化ポテンシャルが、前記第２の化合物のイオン化ポテンシャル以上であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記遷移金属酸化物が、酸化モリブデンであることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
4. 複数の画素を有し、
   前記複数の画素の少なくとも一部が、請求項１又は２に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続される能動素子と、を有することを特徴とする、表示装置。
5. 画像情報を入力する入力部と、画像を表示する表示部と、を有し、
   前記表示部が、請求項４に記載の表示装置であることを特徴とする、画像情報処理装置。
6. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子と、
   前記有機発光素子に駆動電圧を供給するためのＡＣ／ＤＣコンバーター回路と、を有することを特徴とする、照明装置。
7. 感光体と、
   前記感光体の表面を帯電させる帯電部と、
   前記感光体を露光するための露光部と、
   前記感光体の表面の静電潜像を現像するための現像部と、を有する画像形成装置であって、
   前記露光部が、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする、画像形成装置。
8. 感光体を露光する露光装置であって、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子を複数有し、
   前記有機発光素子が一列に配置されていることを特徴とする、露光装置。

Images