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WO2012008281A1 - 発光素子 - Google Patents

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Publication number
WO2012008281A1
WO2012008281A1 PCT/JP2011/064512 JP2011064512W WO2012008281A1 WO 2012008281 A1 WO2012008281 A1 WO 2012008281A1 JP 2011064512 W JP2011064512 W JP 2011064512W WO 2012008281 A1 WO2012008281 A1 WO 2012008281A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
light emitting
transport layer
compound
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/064512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
田中大作
松木真一
富永剛
Original Assignee
東レ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東レ株式会社 filed Critical 東レ株式会社
Priority to KR1020127033991A priority Critical patent/KR20130116003A/ko
Priority to JP2011527122A priority patent/JPWO2012008281A1/ja
Priority to US13/809,798 priority patent/US20130105787A1/en
Priority to CN2011800269065A priority patent/CN102918677A/zh
Priority to EP11806612.5A priority patent/EP2595208A1/en
Publication of WO2012008281A1 publication Critical patent/WO2012008281A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56—Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80—[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/86—Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers

Definitions

  • the present invention is a light emitting element capable of converting electrical energy into light, and can be used in the fields of display elements, flat panel displays, backlights, lighting, interiors, signs, signboards, electrophotographic machines, optical signal generators, and the like.
  • the present invention relates to a light emitting element.
  • This light emitting element is characterized by thin light emission with high luminance under a low driving voltage and multicolor light emission by selecting a fluorescent material.
  • the driving voltage of the element greatly depends on a carrier transport material that transports carriers such as holes and electrons to the light emitting layer.
  • a carrier transport material that transports carriers such as holes and electrons to the light emitting layer.
  • materials having a carbazole skeleton are known as materials that transport holes (hole transport materials).
  • Patent Documents 1 to 6 In addition, as one of techniques for lowering the voltage of an element from the viewpoint of electron transport, a technique of doping an alkali metal into a material used as an electron transport layer is disclosed (see Patent Documents 7 to 11).
  • JP-A-8-3547 Japanese Patent Laid-Open No. 9-249876 Japanese Patent Laid-Open No. 11-144876 JP 2008-294161 A JP 2003-133075 A Korean Patent Publication No. 2009-28943 JP 2000-348864 A JP 2004-277377 A JP 2003-347060 A JP 2002-352916 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2297
  • Patent Documents 1 to 6 have insufficient luminous efficiency, driving voltage, and durability life of the element. Further, techniques such as Patent Documents 7 to 11 are surely effective in lowering the voltage of the element, but the light emission efficiency and the durability life are still insufficient. As described above, a technique for driving at a low voltage and achieving both durability and durability has not yet been found.
  • An object of the present invention is to provide an organic thin-film light-emitting element that solves the problems of the prior art and has improved luminous efficiency, driving voltage, and durability life.
  • a light emitting device in which at least a hole transport layer and an electron transport layer are present between an anode and a cathode and emits light by electric energy, wherein the hole transport layer of the light emitting device is represented by the following general formula (1)
  • the electron transport layer contains a donor compound
  • the donor compound contains an alkali metal, an inorganic salt containing an alkali metal, a complex of an alkali metal and an organic substance, an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal.
  • the light-emitting element is an inorganic salt or a complex of an alkaline earth metal and an organic substance.
  • R 1 to R 20 are hydrogen, deuterium, alkyl group, cycloalkyl group, amino group, aryl group, heterocyclic group, heteroaryl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl ether Selected from the group consisting of a group, an arylthioether group, a halogen, a cyano group, —P ( ⁇ O) R 24 R 25 and a silyl group. These substituents may be further substituted, and adjacent substituents may form a ring.
  • R 24 and R 25 are each an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 21 to R 23 may be the same or different and are selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group. These substituents may be further substituted.
  • an organic electroluminescent element that is driven at a low voltage, has high luminous efficiency, and has a sufficient durability life.
  • R 1 to R 20 are hydrogen, deuterium, alkyl group, cycloalkyl group, amino group, aryl group, heterocyclic group, heteroaryl group, alkenyl group, cycloalkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, alkylthio group, aryl ether Selected from the group consisting of a group, an arylthioether group, a halogen, a cyano group, —P ( ⁇ O) R 24 R 25 and a silyl group. These substituents may be further substituted, and adjacent substituents may form a ring.
  • R 24 and R 25 are each an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 21 to R 23 may be the same or different and are selected from the group consisting of an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group. These substituents may be further substituted.
  • the alkyl group is, for example, a saturated aliphatic hydrocarbon group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, or a tert-butyl group.
  • This may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 and more preferably 1 to 8 from the viewpoint of easy availability of raw materials and cost. Further, when the carbon number of the alkyl group is large, the hole transport property may be hindered and the heat resistance is lowered. Therefore, a methyl group, an ethyl group, and a t-butyl group are more preferable.
  • the cycloalkyl group represents, for example, a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, etc., which may or may not have a substituent. Also good.
  • carbon number of an alkyl group part is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20. Further, when the number of carbon atoms is large, the hole transport property may be inhibited, and therefore, a cyclopropyl, cyclopentyl, or cyclohexyl group is more preferable.
  • the aryl group represents an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a phenanthryl group, a fluorenyl group, an anthracenyl group, a pyrenyl group, or a terphenyl group.
  • the aryl group may or may not further have a substituent. There is no restriction
  • the number of carbon atoms of the aryl group is not particularly limited, but is usually in the range of 6 to 40.
  • the heterocyclic group refers to an aliphatic ring having atoms other than carbon, such as a pyran ring, a piperidine ring, and a cyclic amide, in the ring, which may or may not have a substituent. .
  • carbon number of a heterocyclic group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.
  • a heteroaryl group is a carbon such as a furanyl group, a thiophenyl group, a pyridyl group, a quinolinyl group, a pyrazinyl group, a naphthyridyl group, a benzofuranyl group, a benzothiophenyl group, an indolyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, or a carbazolyl group.
  • an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an amino group etc. can be mentioned.
  • the number of carbon atoms of the heteroaryl group is not particularly limited, but is usually in the range of 2 to 30. From the viewpoint of reducing the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) level and lowering the device driving voltage, a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, and a carbazolyl group are more preferable.
  • alkenyl group refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a double bond such as a vinyl group, an allyl group, or a butadienyl group, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the alkenyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 2-20.
  • the cycloalkenyl group refers to an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, or a cyclohexenyl group, which may have a substituent. You don't have to.
  • the alkynyl group indicates, for example, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, which may or may not have a substituent.
  • the number of carbon atoms of the alkynyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 2-20.
  • the alkoxy group refers to, for example, a functional group having an aliphatic hydrocarbon group bonded through an ether bond such as a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group, and the aliphatic hydrocarbon group may have a substituent. It may not have.
  • carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, Usually, it is the range of 1-20. Furthermore, since there exists a possibility that hole transport property may be inhibited when the carbon number of an alkoxy group is large, it is more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
  • the alkylthio group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an alkoxy group is substituted with a sulfur atom.
  • the hydrocarbon group of the alkylthio group may or may not have a substituent. Although carbon number of an alkylthio group is not specifically limited, Usually, it is the range of 1-20.
  • An aryl ether group refers to a functional group to which an aromatic hydrocarbon group is bonded via an ether bond, such as a phenoxy group, and the aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Good. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.
  • the aryl thioether group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an aryl ether group is substituted with a sulfur atom.
  • the aromatic hydrocarbon group in the aryl ether group may or may not have a substituent. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.
  • the amino group may or may not have a substituent.
  • substituents include an alkyl group, an aryl group, and a heteroaryl group, and these substituents may be further substituted. .
  • the phosphine oxide group may or may not have a substituent.
  • substituents include an aryl group and a heteroaryl group, and these substituents may be further substituted.
  • the silyl group refers to, for example, a functional group having a bond to a silicon atom such as a trimethylsilyl group, which may or may not have a substituent.
  • the carbon number of the silyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 3-20.
  • the number of silicon is usually 1-6.
  • R 1 to R 20 are hydrogen or R 3 and R 18 are substituents other than hydrogen from the viewpoint of easy availability of raw materials, synthesis cost, hole transport property, electron block property, and high triplet level. Preferably there is.
  • R 3 and R 18 are substituents other than hydrogen, these are preferably independently an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and a heteroaryl group. Of these, an alkyl group, an alkoxy group and an aryl group are more preferred. It is also preferable that either one of R 3 and R 18 is an N-phenylcarbazolyl group to form a carbazole tetramer.
  • N-phenylcarbazolyl group may be further substituted with an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a heteroaryl group.
  • alkyl group a cycloalkyl group, an alkoxy group, an aryl group or a heteroaryl group.
  • R 21 to R 23 are preferably an aryl group or a heteroaryl group from the viewpoint of easy availability of raw materials, synthesis cost, hole transport property, electron block property, and high triplet level.
  • R 21 to R 23 are an aryl group, a phenyl group or a fluorenyl group is particularly preferable.
  • the compound represented by the general formula (1) is not particularly limited, but specific examples include the following compounds.
  • the compound represented by the general formula (1) can be produced by a known method. That is, although it can synthesize
  • the light-emitting element of the present invention includes an anode, a cathode, and at least a hole transport layer and an electron transport layer between the anode and the cathode.
  • the layer structure between the anode and the cathode includes a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer, a hole injection layer / a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer. , Hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer, hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer, and the like. Each of the layers may be a single layer or a plurality of layers.
  • the compound represented by the general formula (1) is contained in the hole transport layer in the light emitting device.
  • the hole transport layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light emitting layer.
  • the hole transport layer may be a single layer or may be configured by laminating a plurality of layers. Since the compound represented by the general formula (1) has a high electron blocking performance, the compound represented by the general formula (1) is used from the viewpoint of preventing intrusion of electrons when it is composed of a plurality of layers.
  • the hole transport layer contained is preferably in direct contact with the light emitting layer.
  • the hole transport layer may be composed of only the compound represented by the general formula (1), or may be mixed with other materials as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • other materials used for example, 4,4′-bis (N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino) biphenyl (TPD), 4,4′-bis (N- (1 -Naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl (NPD), 4,4'-bis (N, N-bis (4-biphenylyl) amino) biphenyl (TBDB), bis (N, N'-diphenyl-4-amino) Benzidine derivatives such as phenyl) -N, N-diphenyl-4,4′-diamino-1,1′-biphenyl (TPD232), 4,4 ′, 4 ′′ -tris (3-methylphenyl (phenyl) amino) triphenyl Starburst aryl such as amine (
  • the electron transport layer is a layer that transports electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
  • the electron transport material used for the electron transport layer is not particularly limited, but is typically a compound having a condensed polycyclic aromatic skeleton such as naphthalene, anthracene, or pyrene or a derivative thereof, or 4,4′-bis (diphenylethenyl) biphenyl.
  • Styryl aromatic ring derivatives perylene derivatives, perinone derivatives, coumarin derivatives, naphthalimide derivatives, quinone derivatives such as anthraquinone and diphenoquinone, phosphorus oxide derivatives, carbazole derivatives and indole derivatives, tris (8-quinolinolato) aluminum (III), etc.
  • the electron transport material is composed of an element selected from carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, silicon and phosphorus, and a compound having a heteroaryl ring structure containing electron-accepting nitrogen is used. preferable.
  • the electron-accepting nitrogen represents a nitrogen atom that forms a multiple bond with an adjacent atom. Since the nitrogen atom has a high electronegativity, the multiple bond has an electron-accepting property, has an excellent electron transporting ability, and can be used for an electron transporting layer to reduce the driving voltage of the light emitting element. Therefore, heteroaryl rings containing electron-accepting nitrogen have a high electron affinity.
  • heteroaryl ring containing an electron-accepting nitrogen examples include, for example, a pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, quinoline ring, quinoxaline ring, naphthyridine ring, pyrimidopyrimidine ring, benzoquinoline ring, phenanthroline ring, imidazole ring, oxazole ring, Examples thereof include an oxadiazole ring, a triazole ring, a thiazole ring, a thiadiazole ring, a benzoxazole ring, a benzothiazole ring, a benzimidazole ring, and a phenanthrimidazole ring.
  • Examples of these compounds having a heteroaryl ring structure include benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzthiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, pyridine derivatives, pyrazine derivatives, phenanthroline derivatives, quinoxaline derivatives, quinoline.
  • Preferred examples include derivatives, benzoquinoline derivatives, oligopyridine derivatives such as bipyridine and terpyridine, quinoxaline derivatives and naphthyridine derivatives, and phenanthroline derivatives.
  • benzimidazole derivatives considering electrochemical stability, benzimidazole derivatives, pyridine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, and phenanthroline derivatives are more preferable, such as tris (N-phenylbenzimidazol-2-yl) benzene.
  • Imidazole derivatives such as 1,3-bis [(4-tert-butylphenyl) 1,3,4-oxadiazolyl] phenylene, N-naphthyl-2,5-diphenyl-1,3,4-triazole
  • Triazole derivatives such as, bathocuproin and phenanthroline derivatives such as 1,3-bis (1,10-phenanthroline-9-yl) benzene, 2,2′-bis (benzo [h] quinolin-2-yl) -9,9 '-Benzoquinoline derivatives such as spirobifluorene
  • Bipyridine derivatives such as 2,5-bis (6 ′-(2 ′, 2 ′′ -bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 1,3-bis (4 ′-(2,2 Preferred examples include terpyridine derivatives such as': 6'2 "-terpyridinyl))
  • the plurality of phenanthroline skeletons are any of double bonds, triple bonds, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon residues, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic residues, and combinations thereof.
  • a phenanthroline derivative such as 1,3-bis (1,10-phenanthroline-9-yl) benzene connected by a connecting unit is particularly preferable because of high electron injection / transport properties.
  • a compound containing a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon as a basic skeleton and a heteroaryl ring containing the above-described electron-accepting nitrogen as a substituent can be given.
  • Having a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon skeleton is preferable because the glass transition temperature is improved, the electron mobility is increased, and the effect of lowering the voltage of the light emitting device is great.
  • the condensed polycyclic aromatic hydrocarbon skeleton is particularly preferably an anthracene skeleton or a pyrene skeleton.
  • the electron transport material may be used alone, but two or more of the electron transport materials may be mixed and used, or one or more of the other electron transport materials may be mixed with the electron transport material.
  • the electron transport layer in the present invention contains a donor compound.
  • a hole transport layer having a compound represented by the general formula (1) a light-emitting element with low voltage drive, high efficiency, and long life can be obtained.
  • the difference in electron blockiness is mainly due to the energy of the LUMO (lowest Unoccupied Molecular Orbital) level of the hole transport material. That is, the shallower the LUMO level energy level, the smaller the electron affinity of the hole transport material, and the easier it is to prevent the electrons from entering the hole transport material. Thus, a hole transport material having a LUMO level with a shallow energy level is considered to have excellent electron blocking properties.
  • LUMO lowest Unoccupied Molecular Orbital
  • FIG. 1 is a simple illustration of the energy state of charge inside an organic electroluminescence device.
  • an electron transport layer is omitted, and a two-layer device including a hole transport layer and a light emitting layer is shown.
  • 1 is the energy level (work function) of the anode
  • 2 is the energy level of the HOMO level of the hole transport material
  • 3 is the energy level of the HOMO level of the light emitting layer.
  • 4 represents the energy level (work function) of the cathode
  • 5 represents the energy level of the LUMO level of the light emitting layer
  • 6 represents the energy level of the LUMO level of the hole transport material.
  • 7 is a line indicating the interface between the anode and the hole transport layer
  • 8 is a line indicating the interface between the hole transport layer and the light emitting layer
  • 9 is a line indicating the interface between the light emitting layer and the cathode.
  • 11 represents holes on the anode
  • 12 represents holes injected into the hole transport material
  • 13 represents holes injected into the light emitting layer.
  • 14 represents electrons on the cathode
  • 15 represents electrons injected into the light emitting layer.
  • 16 represents a line indicating recombination of electrons and holes
  • 17 represents an energy difference between the LUMO level of the light emitting layer and the LUMO level of the hole transport layer.
  • the energy level is shallow and deep, for example, in terms of the LUMO level, it means that 5 in FIG. 1 is shallow in the upward direction of the figure and deep in the downward direction.
  • the holes 11 on the anode are injected into the HOMO level 2 of the hole transport layer.
  • electrons 14 on the cathode are injected into the LUMO level 5 of the light emitting layer.
  • the holes 12 and the electrons 15 move toward the counter electrode.
  • the holes 12 are injected into the light emitting layer, and the holes 13 and the electrons 15 are recombined in the light emitting layer, thereby generating an excited state of the light emitting material. Utilizing the fact that this excited state emits light is the very basic operation mechanism of the organic electroluminescence element.
  • holes and electrons recombine at a ratio of 1: 1 in the light emitting layer, but in reality, either carrier is often excessive.
  • electrons that do not participate in recombination further overcome the energy difference 17 (that is, the electron injection barrier) between the LUMO level of the light-emitting layer and the LUMO level of the hole-transport layer from the light-emitting layer. It is thought that it penetrates into the hole transport layer. At that time, the deeper the LUMO level 6 of the hole transport material, in other words, the smaller the electron injection barrier represented by 17, the easier the electrons enter the hole transport layer.
  • the conventional hole transport materials have good hole injecting and transporting properties, but most of them have insufficient electron blocking properties. This is because the LUMO level 6 of the hole transport material in FIG. 1 is deep and the electron injection barrier 17 is small.
  • the energy level of the HOMO level is approximately 5.3 to 5.4 eV
  • the energy gap between HOMO and LUMO is approximately 3.0 eV.
  • it has a LUMO level of 2.3 to 2.4 eV.
  • the HOMO level of the compound represented by the general formula (1) is approximately 5.3 to 5.4 eV, and the energy gap is as wide as about 3.3 eV. Therefore, it has a LUMO level of 2.0 to 2.1 eV, which is shallower than that of the conventional material, and can be said to have a high electron blocking property.
  • the LUMO level referred to here is the ionization potential measured with the atmospheric photoelectron spectrometer AC-2 (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) as the HOMO level, and this value was estimated from the wavelength of the UV absorption edge of the deposited film. It is a numerical value that combines the values of the energy gap.
  • the HOMO level, energy gap, and LUMO level in the description are all values obtained by the same method.
  • biscarbazole derivatives are also known as conventional hole transport materials, but these compounds have a HOMO level of approximately 5.5 to 5.6 eV and an energy gap of approximately 3.3 eV.
  • the LUMO level of the biscarbazole derivative group is about 2.2 to 2.3 eV, which is deeper than the compound represented by the general formula (1).
  • the biscarbazole derivative is also considered to have poor electron blocking properties.
  • the biscarbazole derivative has a deeper HOMO level than the compound represented by the general formula (1), and the compound represented by the general formula (1) is more preferable from the viewpoint of easy hole injection from the anode. It can be said that it is excellent.
  • the donor compound in the present invention is a compound that facilitates electron injection from the cathode or the electron injection layer to the electron transport layer by improving the electron injection barrier, and further improves the electrical conductivity of the electron transport layer.
  • Preferred examples of the donor compound in the present invention include an alkali metal, an inorganic salt containing an alkali metal, a complex of an alkali metal and an organic substance, an alkaline earth metal, an inorganic salt containing an alkaline earth metal, or an alkaline earth metal. And a complex of organic substance.
  • Preferred types of alkali metals and alkaline earth metals include alkaline metals such as lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium that have a large effect of improving the electron transport ability with a low work function, and alkaline earths such as magnesium, calcium, cerium, and barium. A metal is mentioned.
  • inorganic salts include oxides such as LiO and Li 2 O, nitrides, fluorides such as LiF, NaF, and KF, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Rb 2 CO 3 , Examples thereof include carbonates such as Cs 2 CO 3 .
  • alkali metal or alkaline earth metal include lithium and cesium from the viewpoint that a large low-voltage driving effect can be obtained.
  • organic substance in the complex with the organic substance include quinolinol, benzoquinolinol, pyridylphenol, flavonol, hydroxyimidazopyridine, hydroxybenzazole, and hydroxytriazole.
  • a complex of an alkali metal and an organic substance is preferable from the viewpoint that the effect of lowering the voltage of the light emitting device is larger, and a complex of lithium and an organic substance is more preferable from the viewpoint of ease of synthesis and thermal stability, Particularly preferred is lithium quinolinol, which can be obtained at a low cost.
  • the electron transport layer may contain two or more donor compounds.
  • the preferred doping concentration varies depending on the material and the film thickness of the doping region, but the weight% ratio of the organic compound to the donor compound is preferably in the range of 100: 1 to 1: 100, more preferably 10: 1 to 1:10. .
  • an electron transport layer containing such a donor compound may be used as a single layer as an electron transport layer, or the electron transport layer is divided into two layers and the one in contact with the light emitting layer is not in contact with the first electron transport layer.
  • the first electron transporting layer may be used as a layer containing no donor compound
  • the second electron transporting layer may be used as a layer containing a donor compound.
  • inorganic materials such as alkaline earth metals or their oxides, nitride fluorides, and carbonates
  • the layer containing these is in direct contact with the light emitting layer, the light emitting layer is subjected to a quenching action, resulting in luminous efficiency. Therefore, it is preferable to use a layer that does not contain a donor compound as the first electron transport.
  • the electron transport materials may be the same or different.
  • the electron transport layer containing the donor compound in the present invention is also suitably used as a charge generation layer in a tandem structure type element that connects a plurality of light emitting elements.
  • a material containing electron-accepting nitrogen as described above is preferably used, and even a material that does not contain electron-accepting nitrogen can be made conductive by adding a donor compound.
  • a compound having an anthracene skeleton and a pyrene skeleton are preferable examples.
  • the electron transport material combined with such a donor compound is not particularly limited, and specific examples include the following.
  • the hole injection layer is a layer inserted between the anode and the hole transport layer.
  • the hole injection layer may be either a single layer or a plurality of layers stacked. If a hole injection layer is present between the positive hole transport layer containing the compound represented by the general formula (1) and the anode, it not only operates at a lower voltage and the durability life is improved, but also the carrier balance of the device. Is improved, and the luminous efficiency is also improved.
  • the material used for the hole injection layer is not particularly limited.
  • TPD 4,4′-bis (N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino) biphenyl
  • NPD 4,4′-bis (N -(1-naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl
  • NPD 4,4′-bis (N, N-bis (4-biphenylyl) amino) biphenyl
  • TBDB 4,4′-bis (N, N-bis (4-biphenylyl) amino) biphenyl
  • bis N, N ′? Diphenyl? Benzidine derivatives such as 4? Aminophenyl)? N, N? Diphenyl? 4,4 '? Diamino? 1,1'?
  • Biscarbazole derivatives such as bis (N-arylcarbazole) or bis (N-alkylcarbazole), pyrazoline derivatives, stilbene compounds, hydrazone compounds, benzofuran derivatives, thiophene derivatives, oxadiazole derivatives, phthalocyanine derivatives,
  • a heterocyclic compound such as a porphyrin derivative and a polymer system, polycarbonate having a monomer in the side chain, a styrene derivative, polythiophene, polyaniline, polyfluorene, polyvinylcarbazole, polysilane, and
  • the compound represented by General formula (1) can also be used.
  • the materials may be used alone or as a mixture of two or more materials.
  • a plurality of materials may be stacked to form a hole injection layer.
  • the hole injection layer is composed of an acceptor compound alone or that the hole injection material is doped with an acceptor compound so that the above-described effects can be obtained more remarkably.
  • An acceptor compound is a material that forms a charge transfer complex with a material that forms a hole-injecting layer in contact with a hole-transporting layer when used as a single-layer film and a material that forms a hole-injecting layer when used as a doped layer. When such a material is used, the conductivity of the hole injection layer is improved, which contributes to lowering of the driving voltage of the device, and the effects of improving the light emission efficiency and improving the durability life can be obtained.
  • acceptor compounds include metal chlorides such as iron (III) chloride, aluminum chloride, gallium chloride, indium chloride, antimony chloride, metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide, A charge transfer complex such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate (TBPAH).
  • metal chlorides such as iron (III) chloride, aluminum chloride, gallium chloride, indium chloride, antimony chloride, metal oxides such as molybdenum oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, ruthenium oxide,
  • a charge transfer complex such as tris (4-bromophenyl) aminium hexachloroantimonate (TBPAH).
  • organic compounds having a nitro group, cyano group, halogen or trifluoromethyl group in the molecule quinone compounds, acid anhydride compounds, fullerenes, and the like are also preferably used.
  • these compounds include hexacyanobutadiene, hexacyanobenzene, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane (TCNQ), tetrafluorotetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ), 2, 3, 6, 7 , 10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene (HAT-CN6), p-fluoranyl, p-chloranil, p-bromanyl, p-benzoquinone, 2,6-dichlorobenzoquinone 2,5-dichlorobenzoquinone, tetramethylbenzoquinone, 1,2,4,5-tetracyanobenzene, o-dicyanobenzene, p-dicyanobenzene, 1,4-dicyanotetrafluorobenzene, 2,3-dichloro-5 , 6-Dicyanobenzoquinone, p-
  • metal oxides and cyano group-containing compounds are preferable because they are easy to handle and can be easily deposited, so that the above-described effects can be easily obtained.
  • preferred metal oxides include molybdenum oxide, vanadium oxide, or ruthenium oxide.
  • cyano group-containing compounds (a) a compound having at least one electron-accepting nitrogen other than the nitrogen atom of the cyano group in the molecule and further having a cyano group, (b) a halogen and a cyano group in the molecule (C) a compound having both a carbonyl group and a cyano group in the molecule, or (d) an electron-accepting nitrogen other than the nitrogen atom of the cyano group, a halogen and a cyano group.
  • a compound having all is more preferable because it becomes a strong electron acceptor.
  • the hole injection layer is composed of an acceptor compound alone or when the hole injection layer is doped with an acceptor compound, the hole injection layer may be a single layer, A plurality of layers may be laminated.
  • a suitable doping concentration when the acceptor compound is doped varies depending on the material and the film thickness of the doping region, but is preferably 50% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less.
  • the anode is not particularly limited as long as it can efficiently inject holes into the organic layer, but it is preferable to use a material having a relatively large work function.
  • the material for the anode include conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide, indium zinc oxide, and indium tin oxide (ITO), metals such as gold, silver, and chromium, copper iodide, and copper sulfide.
  • conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide, indium zinc oxide, and indium tin oxide (ITO)
  • metals such as gold, silver, and chromium, copper iodide, and copper sulfide.
  • examples include inorganic conductive materials, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, and polyaniline. These electrode materials may be used alone, or a plurality of materials may be laminated or mixed.
  • the resistance of the anode is not limited as long as a current sufficient for light emission of the light emitting element can be supplied, but it is desirable that the resistance is low in terms of power consumption of the light emitting element. For example, if the resistance is 300 ⁇ / ⁇ or less, it functions as an electrode. However, since it is now possible to supply an ITO substrate of about 10 ⁇ / ⁇ , it is possible to use a low resistance product of 100 ⁇ / ⁇ or less. Particularly desirable.
  • the thickness of the anode can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually used in a range of 100 to 300 nm.
  • the anode In order to maintain the mechanical strength of the light emitting element, it is preferable to form the anode on the substrate.
  • a glass substrate such as soda glass or non-alkali glass is preferably used.
  • the glass material is preferably alkali-free glass because it is better to have less ions eluted from the glass, but soda lime glass with a barrier coat such as SiO 2 is also available on the market. it can.
  • the anode functions stably, the substrate does not have to be glass.
  • the anode may be formed on a plastic substrate.
  • the method for forming the anode is not particularly limited, and for example, an electron beam method, a sputtering method, a chemical reaction method, or the like can be used.
  • the material used for the cathode is not particularly limited as long as it can efficiently inject electrons into the organic layer, but platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium , Cesium, calcium and magnesium, and alloys thereof. Lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium, or alloys containing these low work function metals are effective for increasing the electron injection efficiency and improving device characteristics. However, since these low work function metals are generally unstable in the atmosphere, the organic layer is doped with a small amount of lithium or magnesium (1 nm or less in the thickness gauge display of vacuum deposition) to stabilize the organic layer. A preferred example is a method for obtaining a high electrode.
  • an inorganic salt such as lithium fluoride can be used.
  • metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum and indium, or alloys using these metals, inorganic substances such as silica, titania and silicon nitride, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride Lamination of organic polymer compounds such as hydrocarbon polymer compounds is a preferred example.
  • the method for forming the cathode is not particularly limited, and for example, resistance heating, electron beam, sputtering, ion plating and coating can be used.
  • the light emitting layer may be either a single layer or a plurality of layers, each formed by a light emitting material (host material, dopant material), which may be a mixture of a host material and a dopant material or a host material alone, Either is acceptable. That is, in the light emitting element of the present invention, only the host material or the dopant material may emit light in each light emitting layer, or both the host material and the dopant material may emit light. From the viewpoint of efficiently using electric energy and obtaining light emission with high color purity, the light emitting layer is preferably composed of a mixture of a host material and a dopant material. Further, the host material and the dopant material may be either one kind or a plurality of combinations, respectively.
  • a light emitting material host material, dopant material
  • the dopant material may be included in the entire host material or may be partially included.
  • the dopant material may be laminated or dispersed.
  • the dopant material can control the emission color. If the amount of the dopant material is too large, a concentration quenching phenomenon occurs, so that it is preferably used at 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less with respect to the host material.
  • the doping method can be formed by a co-evaporation method with a host material, but may be simultaneously deposited after being previously mixed with the host material.
  • the light-emitting material includes condensed ring derivatives such as anthracene and pyrene, which have been known as light emitters, metal chelated oxinoid compounds such as tris (8-quinolinolato) aluminum, bisstyrylanthracene derivatives and diesters.
  • condensed ring derivatives such as anthracene and pyrene, which have been known as light emitters
  • metal chelated oxinoid compounds such as tris (8-quinolinolato) aluminum, bisstyrylanthracene derivatives and diesters.
  • Bisstyryl derivatives such as styrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, indene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, dibenzofuran derivatives, carbazole In derivatives, indolocarbazole derivatives, and polymer systems, polyphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, polythiophene derivatives, etc. can be used, but are particularly limited Not intended to be.
  • the host material contained in the light emitting material is not particularly limited, but is a compound having a condensed aryl ring such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, naphthacene, triphenylene, perylene, fluoranthene, fluorene, indene, and derivatives thereof, N, Aromatic amine derivatives such as N′-dinaphthyl-N, N′-diphenyl-4,4′-diphenyl-1,1′-diamine, metal chelating oxinoids including tris (8-quinolinato) aluminum (III) Compounds, bisstyryl derivatives such as distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, indene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, pyr
  • the dopant material is not particularly limited, but is a compound having a condensed aryl ring such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, chrysene, triphenylene, perylene, fluoranthene, fluorene, indene or a derivative thereof (for example, 2- (benzothiazole-2) -Yl) -9,10-diphenylanthracene, 5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene), furan, pyrrole, thiophene, silole, 9-silafluorene, 9,9'-spirobisilafluorene, benzo Compounds having heteroaryl rings such as thiophene, benzofuran, indole, dibenzothiophene, dibenzofuran, imidazopyridine, phenanthroline, pyridine
  • a phosphorescent material may be included in the light emitting layer.
  • a phosphorescent material is a material that exhibits phosphorescence even at room temperature. As a dopant, it is basically necessary to obtain phosphorescence even at room temperature, but it is not particularly limited, and iridium (Ir), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd), platinum ( An organometallic complex compound containing at least one metal selected from the group consisting of Pt), osmium (Os), and rhenium (Re) is preferable. Among these, from the viewpoint of having a high phosphorescence emission yield even at room temperature, an organometallic complex having iridium or platinum is more preferable.
  • Preferred phosphorescent host or dopant is not particularly limited, but specific examples include the following.
  • the compound represented by the general formula (1) has a high triplet level in addition to good hole injection and transport properties and high electron blocking performance. Therefore, when the phosphorescence layer and the hole transport layer containing the compound represented by the general formula (1) are combined, triplet energy transfer from the phosphorescence layer to the hole transport layer is suppressed, Thermal deactivation of phosphorescence energy in the transport layer can be prevented. For this reason, it is possible to prevent a decrease in light emission efficiency and to obtain a light emitting element with low voltage drive and long life, which is preferable.
  • an electron injection layer may be provided between the cathode and the electron transport layer.
  • the electron injection layer is inserted for the purpose of assisting injection of electrons from the cathode to the electron transport layer, but in the case of insertion, the compound having a heteroaryl ring structure containing the electron accepting nitrogen described above is used as it is.
  • a layer containing the above donor compound may be used.
  • An insulator or a semiconductor inorganic substance can also be used for the electron injection layer. Use of these materials is preferable because a short circuit of the light emitting element can be effectively prevented and the electron injection property can be improved.
  • preferred alkali metal chalcogenides include, for example, Li 2 O, Na 2 S, and Na 2 Se
  • preferred alkaline earth metal chalcogenides include, for example, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, and CaSe. Is mentioned.
  • preferable alkali metal halides include, for example, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, and NaCl.
  • preferable alkaline earth metal halides include fluorides such as CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , MgF 2 and BeF 2 , and halides other than fluorides.
  • a complex of an organic substance and a metal is also preferably used.
  • organometallic complexes include quinolinol, benzoquinolinol, pyridylphenol, flavonol, hydroxyimidazopyridine, hydroxybenzazole, hydroxytriazole and the like as preferred examples of the organic substance in a complex with an organic substance.
  • a complex of an alkali metal and an organic substance is preferable, a complex of lithium and an organic substance is more preferable, and lithium quinolinol is particularly preferable.
  • the light emitting element of the present invention has a function of converting electrical energy into light.
  • a direct current is mainly used as the electric energy, but a pulse current or an alternating current can also be used.
  • the current value and voltage value are not particularly limited, but should be selected so that the maximum luminance can be obtained with as low energy as possible in consideration of the power consumption and lifetime of the device.
  • the light-emitting element of the present invention is suitably used as a display for displaying in a matrix and / or segment system, for example.
  • pixels for display are arranged two-dimensionally such as a lattice shape or a mosaic shape, and characters and images are displayed by a set of pixels.
  • the shape and size of the pixel are determined by the application. For example, a square pixel with a side of 300 ⁇ m or less is usually used for displaying images and characters on a personal computer, monitor, TV, and a pixel with a side of mm order for a large display such as a display panel. become.
  • monochrome display pixels of the same color may be arranged. However, in color display, red, green, and blue pixels are displayed side by side. In this case, there are typically a delta type and a stripe type.
  • the matrix driving method may be either a line sequential driving method or an active matrix. Although the structure of the line sequential drive is simple, the active matrix may be superior in consideration of the operation characteristics, and it is necessary to use it depending on the application.
  • the segment system in the present invention is a system in which a pattern is formed so as to display predetermined information and a region determined by the arrangement of the pattern is caused to emit light.
  • a pattern is formed so as to display predetermined information and a region determined by the arrangement of the pattern is caused to emit light.
  • the time and temperature display in a digital clock or a thermometer the operation state display of an audio device or an electromagnetic cooker, the panel display of an automobile, etc.
  • the matrix display and the segment display may coexist in the same panel.
  • the light-emitting element of the present invention is also preferably used as a backlight for various devices.
  • the backlight is used mainly for the purpose of improving the visibility of a display device that does not emit light, and is used for a liquid crystal display device, a clock, an audio device, an automobile panel, a display panel, a sign, and the like.
  • the light-emitting element of the present invention is preferably used for a backlight for a liquid crystal display device, particularly a personal computer for which a reduction in thickness is being considered, and a backlight that is thinner and lighter than conventional ones can be provided.
  • the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • the number of the compound in each following Example points out the number of the compound described above.
  • the first electron transport layer is an electron transport layer in contact with the light emitting layer
  • the second electron transport layer is not in contact with the light emitting layer, and is further laminated on the first electron transport layer. Refers to the electron transport layer formed.
  • the electron transport layer is composed of only the second electron transport layer, and the second electron transport layer is in contact with the light emitting layer.
  • Example 1 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Compound [1] was deposited as a hole transporting layer by 60 nm by a resistance heating method.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • Compound E-1 was used as the electron transport material
  • Liq was used as the donor compound, and the layer was laminated to a thickness of 20 nm so that the doping concentration was 50% by weight.
  • Liq was deposited as an electron injection layer by 0.5 nm, and then magnesium and silver were deposited by 1000 nm so as to have a weight ratio of 1: 1 to form a cathode, thereby producing a 5 ⁇ 5 mm square device.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 4.8 V and an external quantum efficiency of 4.1% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time of 20% reduction from the initial luminance was 154 hours.
  • Compounds H-1, D-1, E-1, and Liq are the compounds shown below.
  • Examples 2 to 6 Using the materials described in Table 1 as the hole transport layer, the light emitting layer host material, the light emitting layer dopant material, and the second electron transport layer, a light emitting device was produced and evaluated in the same manner as in Example 1. The results of each example are shown in Table 1. E-2 is a compound shown below.
  • Example 7 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Compound [1] was deposited as a hole transporting layer by 60 nm by a resistance heating method.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • 5 nm of E-2 is deposited as the first electron transport layer
  • compound E-2 is used as the electron transport material as the second electron transport layer
  • cesium is used as the donor compound
  • the doping concentration of the donor compound is 20
  • the layers were laminated to a thickness of 15 nm so as to be weight%.
  • magnesium and silver were vapor-deposited 1000 nm so that the weight ratio might be 1: 1, and it was set as the cathode, and the element of a 5 * 5-mm square was produced.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting element was DC-driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 4.6 V and an external quantum efficiency of 4.2% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time for a 20% reduction from the initial luminance was 130 hours.
  • Examples 8 and 9 Using the materials described in Table 1 as the hole transport layer, the light emitting layer host material, the light emitting layer dopant material, the first electron transport layer, and the second electron transport layer, a light emitting device was produced in the same manner as in Example 7. evaluated. The results of each example are shown in Table 1.
  • Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were used for the hole transport layer, H-2 was used for the light emitting layer host material, D-2 was used for the light emitting layer dopant material, and the doping concentration was 10 wt%.
  • a light emitting device was manufactured and evaluated.
  • Table 1 shows the results of each example in which the endurance life evaluation was performed at an initial luminance of 4000 cd / m 2 .
  • H-2 and D-2 are compounds shown below.
  • Example 7 except that the compounds listed in Table 1 were used for the hole transport layer, H-2 was used for the light emitting layer host material, D-2 was used for the light emitting layer dopant material, and the doping concentration was 10 wt%.
  • a light emitting device was manufactured and evaluated. The results of each example are shown in Table 1. The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 .
  • Comparative Example 1 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less. Compound [1] was deposited as a hole transporting layer by 60 nm by a resistance heating method.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • Compound E-1 was deposited as an electron transport material to a thickness of 20 nm.
  • Liq was deposited as an electron injection layer by 0.5 nm, and then magnesium and silver were deposited by 1000 nm so as to have a weight ratio of 1: 1 to form a cathode, thereby producing a 5 ⁇ 5 mm square device.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC-driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 6.0 V and an external quantum efficiency of 3.2% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time of 20% reduction from the initial luminance was 84 hours.
  • Comparative Examples 2-6 Using the materials described in Table 2 as the hole transport layer, the light emitting layer host material, the light emitting layer dopant material, and the second electron transport layer, a light emitting device was produced and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The results of each comparative example are shown in Table 2.
  • Comparative Examples 7-12 Using the materials described in Table 2 as the hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results of each comparative example are shown in Table 2.
  • HT-1, HT-2 and HT-3 are the compounds shown below.
  • Comparative Examples 16-18 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 10 using the compounds listed in Table 2 for the hole transport layer, H-2 for the light emitting layer host material, and D-2 for the light emitting layer dopant material. The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each comparative example are shown in Table 2.
  • Comparative Examples 19-21 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 13 using the compounds shown in Table 2 for the hole transport layer, H-2 for the light emitting layer host material, and D-2 for the light emitting layer dopant material. The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each comparative example are shown in Table 2.
  • Example 16 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HAT-CN6 which is an acceptor compound
  • compound [1] was deposited as a thickness of 50 nm.
  • compound [1] was deposited as a thickness of 50 nm.
  • compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • compound E-1 was used as the electron transport material
  • Liq was used as the donor compound
  • the donor compound was laminated to a thickness of 20 nm so that the doping concentration of the donor compound was 50% by weight. .
  • Liq was deposited as an electron injection layer by 0.5 nm, and then magnesium and silver were deposited by 1000 nm so as to have a weight ratio of 1: 1 to form a cathode, thereby producing a 5 ⁇ 5 mm square device.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 4.0 V and an external quantum efficiency of 5.5% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time for a 20% decrease from the initial luminance was 361 hours.
  • HAT-CN6 is a compound shown below.
  • Examples 17 and 18 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 16 except that the compounds listed in Table 3 were used for the hole transport layer. The results of each example are shown in Table 3.
  • Example 19 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HT-4 was used as a hole injection material as a hole injection layer and F4-TCNQ was used as an acceptor compound by a resistance heating method, and 30 nm was deposited so that the acceptor compound had a doping concentration of 10 wt%.
  • 30 nm of compound [1] was vapor-deposited as a positive hole transport layer.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • compound E-1 was used as the electron transport material
  • Liq was used as the donor compound
  • the donor compound was laminated to a thickness of 20 nm so that the doping concentration of the donor compound was 50% by weight. .
  • Liq was deposited as an electron injection layer by 0.5 nm, and then magnesium and silver were deposited by 1000 nm so as to have a weight ratio of 1: 1 to form a cathode, thereby producing a 5 ⁇ 5 mm square device.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 4.1 V and an external quantum efficiency of 5.3% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time of 20% reduction from the initial luminance was 368 hours.
  • HT-4, F4-TCNQ are compounds shown below.
  • Examples 20 and 21 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 19 except that the compounds listed in Table 3 were used for the hole transport layer. The results of each example are shown in Table 3.
  • Examples 22-24 Using the materials described in Table 3 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 16. . The results of each example are shown in Table 3.
  • Examples 25-27 Using the materials described in Table 3 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 19. . The results of each example are shown in Table 3.
  • Examples 28-33 Using the materials described in Table 3 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 16. . The results of each example are shown in Table 3. E-3 and E-4 are the compounds shown below.
  • Example 34 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HAT-CN6 was deposited as a hole injection layer to a thickness of 10 nm by a resistance heating method, and then Compound [1] was deposited as a hole transport layer to a thickness of 50 nm.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • vapor deposition was performed to a thickness of 40 nm so that the dopant concentration was 5 wt%.
  • E-2 is deposited as the first electron transport layer
  • compound E-2 is used as the electron transport material as the second electron transport layer
  • cesium is used as the donor compound
  • the doping concentration of the donor compound is 20
  • the laminate was laminated to a thickness of 15 nm so as to be wt% (changed to wt%).
  • magnesium and silver were vapor-deposited 1000 nm so that the weight ratio might be 1: 1, and it was set as the cathode, and the element of a 5 * 5-mm square was produced.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 3.7 V and an external quantum efficiency of 5.2% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time of 20% reduction from the initial luminance was 345 hours.
  • Examples 35 and 36 A light emitting device was produced and evaluated in the same manner as in Example 34 except that the compounds listed in Table 3 were used for the hole transport layer. The results of each example are shown in Table 3.
  • Example 37 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which ITO transparent conductive film was deposited at 165 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HT-4 was used as the hole injection material and F4-TCNQ was used as the acceptor compound, and 30 nm was deposited by a resistance heating method so that the acceptor compound had a doping concentration of 10% by weight.
  • 30 nm of compound [1] was vapor-deposited as a positive hole transport layer.
  • Compound H-1 was used as the host material
  • Compound D-1 was used as the dopant material
  • the dopant material was deposited to a thickness of 40 nm so that the doping concentration was 5 wt%.
  • E-2 is deposited as the first electron transport layer
  • compound E-2 is used as the electron transport material as the second electron transport layer
  • cesium is used as the donor compound
  • the doping concentration of the donor compound is 20
  • the laminate was laminated to a thickness of 15 nm so as to be wt% (changed to wt%).
  • magnesium and silver were vapor-deposited 1000 nm so that the weight ratio might be 1: 1, and it was set as the cathode, and the element of a 5 * 5-mm square was produced.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • this light emitting device was DC-driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 3.8 V and an external quantum efficiency of 5.2% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time to decrease 20% from the initial luminance was 346 hours.
  • Examples 38, 39 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 37 except that the compounds listed in Table 3 were used for the hole transport layer. The results of each example are shown in Table 3.
  • Examples 40-48 Using the materials described in Table 4 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 16. . The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each example are shown in Table 4.
  • Examples 49-51 Using the materials described in Table 4 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 19. . The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each example are shown in Table 4.
  • Comparative Examples 22-24 Using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 16. . The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 25-27 Using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 19. . The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 28-30 Using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 22. . The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 31 to 33 Using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 25. . The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 34-39 Using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 28. . The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 40-42 A light emitting device similar to Example 34, using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, first electron transport layer, and second electron transport layer Were made and evaluated. The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 43-45 A light emitting device similar to Example 37 using the materials described in Table 5 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, first electron transport layer, and second electron transport layer Were made and evaluated. The results of each comparative example are shown in Table 5.
  • Comparative Examples 46-54 Using the materials described in Table 6 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 40. . The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each example are shown in Table 6.
  • Comparative Examples 55-57 Using the materials described in Table 6 as the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer host material, light emitting layer dopant material, and second electron transport layer, a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 49. . The durability life evaluation was performed by setting the initial luminance to 4000 cd / m 2 . The results of each example are shown in Table 6.
  • Example 52 A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11 ⁇ / ⁇ , sputtered product) on which an ITO transparent conductive film was deposited to 50 nm was cut into 38 ⁇ 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • “Semico Clean 56” trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.
  • HAT-CN6 was first deposited as a hole injection layer to a thickness of 10 nm, and then Compound [2] was deposited as a hole transport layer to a thickness of 120 nm.
  • Compound H-3 was used as the host material
  • Compound D-3 was used as the dopant material
  • the dopant material was deposited to a thickness of 40 nm so that the doping concentration was 10 wt%.
  • E-5 is vapor-deposited as the first electron transport layer
  • compound E-5 is used as the electron transport material as the second electron transport layer
  • cesium is used as the donor compound
  • the doping concentration of the donor compound is 20
  • the layers were laminated to a thickness of 15 nm so as to be weight%.
  • magnesium and silver were vapor-deposited 1000 nm so that the weight ratio might be 1: 1, and it was set as the cathode, and the element of a 5 * 5-mm square was produced.
  • the film thickness here is a display value of a crystal oscillation type film thickness monitor.
  • red light emission with a driving voltage of 5.0 V and an external quantum efficiency of 10.2% was obtained.
  • this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and the endurance life was measured, the time of 20% reduction from the initial luminance was 620 hours.
  • H-3, D-3 and E-5 are the compounds shown below.
  • Example 53 As a hole injection layer, HT-4 is used as a hole injection material, A-1 is used as an acceptor compound, and 30 nm is deposited so that a doping concentration of the acceptor compound is 10% by weight.
  • a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 52 except that [2] was deposited to 100 nm. The results are shown in Table 7.
  • A-1 is a compound shown below.
  • Example 54 As the first electron transporting layer, E-6 was evaporated to 5 nm, as the second electron transporting layer, E-6 was used as the electron transporting material, cesium carbonate was used as the donor compound, and the doping concentration of the donor compound was 2% by weight.
  • a light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 52 except that 15 nm was deposited. The results are shown in Table 7.
  • E-6 is a compound shown below.
  • Example 55 As the first electron transporting layer, E-6 was evaporated to 5 nm, as the second electron transporting layer, E-6 was used as the electron transporting material, cesium carbonate was used as the donor compound, and the doping concentration of the donor compound was 2% by weight.
  • a light-emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 53 except that 15 nm was deposited. The results are shown in Table 7.
  • Comparative Example 58 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 52 except that HT-2 was used for the hole transport layer. The results are shown in Table 7.
  • Comparative Example 59 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 53 except that HT-2 was used for the hole transport layer. The results are shown in Table 7.
  • Comparative Example 60 A light emitting device was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 54 except that HT-2 was used for the hole transport layer. The results are shown in Table 7.
  • Comparative Example 61 A light emitting device was prepared and evaluated in the same manner as in Example 55 except that HT-2 was used for the hole transport layer. The results are shown in Table 7.
  • Anode energy level (work function) 2 Energy level of HOMO level of hole transport material 3 Energy level of HOMO level of light emitting layer 4 Energy level of cathode (work function) 5 LUMO level energy level of the light emitting layer 6 LUMO level energy level of the hole transport material 7 Line indicating the interface between the anode and the hole transport layer 8 Line indicating the interface between the hole transport layer and the light emitting layer 9 Light emitting layer Line 11 indicating interface between cathode and cathode 12 Hole 12 on anode 12 Hole injected into hole transport material 13 Hole 14 injected into light emitting layer 15 Electron on cathode 15 Electron injected into light emitting layer 16 Electron and positive Line 17 showing recombination of holes Energy difference between LUMO level of light emitting layer and LUMO level of hole transport layer

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Abstract

　発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子を提供すること。　陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子。（Ｒ１～Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１～Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。）

Description

発光素子
　本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
　陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
　この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である８－ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（例えば、非特許文献１参照）。
　その後、多数の実用化検討がなされた結果、有機薄膜発光素子は、携帯電話のメインディスプレイなどに採用されるなど着実に実用化が進んでいる。しかし、まだ技術的な課題も多く、中でも素子の低電圧化と長寿命化の両立は大きな課題のひとつである。
　素子の駆動電圧は、正孔や電子といったキャリアを発光層まで輸送するキャリア輸送材料に大きく左右される。このうち正孔を輸送する材料（正孔輸送材料）としてカルバゾール骨格を有する材料が知られている。（特許文献１～６）
　また電子輸送の観点から素子を低電圧化させる技術の一つとして、電子輸送層として用いられる材料にアルカリ金属をドープする技術が開示されている（特許文献７～１１参照）。
特開平８－３５４７号公報 特開平９－２４９８７６号公報 特開平１１－１４４８７６号公報 特開２００８－２９４１６１号公報 特開２００３－１３３０７５号公報 韓国特許公開２００９－２８９４３号公報 特開２０００－３４８８６４号公報 特開２００４－２７７３７７号公報 特開２００３－３４７０６０号公報 特開２００２－３５２９６１号公報 特開２００４－２２９７号公報
アプライド　フィジクス　レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）（米国），１９８７年，５１巻，１２号，９１３頁
　しかしながら、特許文献１～６のような材料を用いただけでは、素子の発光効率、駆動電圧、耐久寿命が不十分であった。また特許文献７～１１のような技術は確かに素子の低電圧化には効果があるが、やはり発光効率、耐久寿命が不十分であった。このように、低電圧駆動し、さらに耐久寿命も両立させる技術は未だ見出されていない。
　本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率、駆動電圧、耐久寿命の全てを改善した有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
　陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、さらに電子輸送層がドナー性化合物を含有し、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　Ｒ１～Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基どうしで環を形成していてもよい。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１～Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
　本発明により、低電圧駆動し、高い発光効率を有し、さらに十分な耐久寿命も兼ね備えた有機電界発光素子を提供することができる。
有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を示す図である。
　一般式（１）で表される化合物について詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　Ｒ１～Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基どうしで環を形成していてもよい。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１～Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
　これらの置換基のうちアルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、原料入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。さらにアルキル基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることおよび耐熱性が低下することから、さらに好ましくはメチル基、エチル基、ｔ－ブチル基である。
　シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また炭素数が大きい場合、正孔輸送性が阻害される恐れがあるのでより好ましくはシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基である。
　アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、さらに置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６～４０の範囲である。
　複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
　ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、ピラジニル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基等を挙げることができる。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～３０の範囲である。ＨＯＭＯ（HighestOccupied Molecular Orbital、最高占有分子軌道）準位を浅くし、素子駆動電圧を低下させるという観点では、より好ましくはジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基である。
　アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～２０の範囲である。
　シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
　アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２～２０の範囲である。
　アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。さらにアルコキシ基の炭素数が大きいと正孔輸送性を阻害する恐れがあることから、より好ましくはメトキシ基、エトキシ基である。
　アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
　アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
　アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
　アミノ基は置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
　ホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基としては例えばアリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。
　シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３～２０の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１～６である。
　Ｒ１～Ｒ２０は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、水素であるか、Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基であることが好ましい。Ｒ３とＲ１８が水素以外の置換基である場合、これらはそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基およびヘテロアリール基が好ましい。中でもアルキル基、アルコキシ基およびアリール基がより好ましい。また、Ｒ３とＲ１８のいずれか一方がＮ－フェニルカルバゾリル基であることによりカルバゾール４量体となっていることも好ましい。この場合、Ｎ－フェニルカルバゾリル基はさらにアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されていてもよい。これら置換基の説明は上述の通りである。
　また、Ｒ２１～Ｒ２３は原料入手の容易さや、合成コスト、正孔輸送性・電子ブロック性・高い三重項準位の観点から、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。Ｒ２１～Ｒ２３がアリール基である場合は、特にフェニル基またはフルオレニル基が好ましい。
　このような一般式（１）で表される化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　一般式（１）で表される化合物は公知の方法で製造できる。すなわち９位が置換されたカルバゾールのジブロモ体と、９位が置換されたカルバゾールのモノボロン酸との鈴木カップリング反応で容易に合成できるが、製造方法はこれに限定されない。
　次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極、陰極、および該陽極と該陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層を含む。
　このような発光素子における陽極と陰極の間の層構成は、正孔輸送層／発光層／電子輸送層からなる構成の他に、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層といった積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。
　一般式（１）で表される化合物は、発光素子において正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は、陽極から注入された正孔を発光層まで輸送する層である。正孔輸送層は１層であっても複数の層が積層されて構成されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物は高い電子ブロック性能を有しているので、複数層からなる場合は、電子の侵入を防止するという観点から、一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層は発光層に直接接している方が好ましい。
　正孔輸送層は一般式（１）で表される化合物のみから構成されていてもよいし、本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。この場合、用いられる他の材料としては、例えば、４，４’－ビス（Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４－アミノフェニル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－４，４’－ジアミノ－１，１’－ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”－トリス（１－ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１－ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ－アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ－アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが挙げられる。
　次に本発明における電子輸送層について説明する。電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層まで輸送する層である。
　電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの縮合多環芳香族骨格を有する化合物やその誘導体、４，４’－ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられる。駆動電圧を低減できることから、電子輸送材料は、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素およびリンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
　電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有し、電子輸送能に優れ、電子輸送層に用いることで発光素子の駆動電圧を低減できる。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
　これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体、フェナントロリン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。これらの誘導体の中でも、電気化学的な安定性も考慮すると、ベンズイミダゾール誘導体、ピリジン誘導体、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がより好ましく、トリス（Ｎ－フェニルベンズイミダゾール－２－イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３－ビス［（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）１，３，４－オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ－ナフチル－２，５－ジフェニル－１，３，４－トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３－ビス（１，１０－フェナントロリン－９－イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’－ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン－２－イル）－９，９’－スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５－ビス（６’－（２’，２”－ビピリジル））－１，１－ジメチル－３，４－ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３－ビス（４’－（２，２’：６’２”－ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１－ナフチル）－４－（１，８－ナフチリジン－２－イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が好ましい例として挙げられる。更に、複数のフェナントロリン骨格が、二重結合、三重結合、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換の芳香族複素環残基およびこれらが組み合わさったもの、のいずれかからなる連結ユニットで連結された１，３－ビス（１，１０－フェナントロリン－９－イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体が高い電子注入・輸送特性を有することから特に好ましい。
　また、好ましい電子輸送材料として、縮合多環芳香族炭化水素を基本骨格として、上述の電子受容性窒素を含むヘテロアリール環を置換基として含有する化合物を挙げることができる。縮合多環芳香族炭化水素骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいことから好ましく、さらに、安定な薄膜形成能を有することから素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族炭化水素骨格はアントラセン骨格またはピレン骨格であることが特に好ましい。例えば、１，３位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，３，７位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，６位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたピレン誘導体、１，１０位がアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基で置換されたアントラセン誘導体などが好ましい例として挙げられる。上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。
　さらに本発明における電子輸送層はドナー性化合物を含有する。このような電子輸送層と、一般式（１）で表される化合物を有する正孔輸送層と組み合わせた場合、低電圧駆動かつ高効率、長寿命の発光素子が得られる。
　一般的に高効率発光かつ長寿命の発光素子を得るためには、電子と正孔を発光層内から漏らさず、再結合させる必要がある。したがって正孔輸送材料には陽極から正孔が円滑に注入され、発光層までスムーズに正孔を輸送する性能（正孔注入輸送性）の他、対向してくる電子をブロックし、発光層内に閉じこめる性能（電子ブロック性）が要求される。電子ブロック性が乏しい場合、電子が正孔輸送層内にまで侵入してしまい、発光効率の低下や正孔輸送材料の劣化を引き起こし、素子の耐久寿命が低下する。
　電子ブロック性の違いは主に正孔輸送材料の持つＬＵＭＯ（lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低非占有分子軌道）準位のエネルギーに起因する。すなわちＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルが浅ければ浅いほど、その正孔輸送材料の電子親和力は小さくなり、正孔輸送材料への電子の侵入を防ぎやすくなる。このように、浅いエネルギーレベルのＬＵＭＯ準位を有する正孔輸送材料は、優れた電子ブロック性を有すると考えられる。
　さらに詳細に説明する。図１は有機エレクトロルミネッセンス素子内部の電荷のエネルギー状態を単純に図示したものである。話を単純化するため、電子輸送層は省略し正孔輸送層と発光層からなる２層型の素子を示す。１は陽極のエネルギーレベル（仕事関数）、２は正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル、３は発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。４は陰極のエネルギーレベル（仕事関数）、５は発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル、６は正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベルを表す。７は陽極と正孔輸送層の界面を示す線、８は正孔輸送層と発光層の界面を示す線、９は発光層と陰極の界面を示す線である。１１は陽極上の正孔、１２は正孔輸送材料に注入された正孔、１３は発光層に注入された正孔を表す。１４は陰極上の電子、１５は発光層に注入された電子を表す。１６は電子と正孔の再結合を示す線、１７は発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差を表す。エネルギー準位が浅い、深いとは、例えばＬＵＭＯ準位で言えば、図１の５が図の上方なる方向が浅い、下方になることが深いことを意味する。
　陽極、陰極間に電圧を印加すると、陽極上の正孔１１が正孔輸送層のＨＯＭＯ準位２に注入される。同様に陰極上の電子１４が発光層のＬＵＭＯ準位５に注入される。さらに印加された電圧にしたがい、正孔１２、電子１５は対極へ向かって移動する。さらに正孔１２は発光層に注入され、発光層内で正孔１３と電子１５が再結合し、発光材料の励起状態が生成する。この励起状態が光を放出するのを利用するのが有機エレクトロルミネッセンス素子のごく基本的な動作機構である。理想は発光層内で正孔と電子が１：１で再結合することであるが、現実にはどちらかのキャリアが過剰である場合が多い。電子が過剰な場合を考えると、再結合に関与しない電子は発光層からさらに、発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７（すなわち電子注入障壁）を乗り越え、正孔輸送層へ侵入していくものと考えられる。その際、正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深ければ深いほど、言い換えると１７で表される電子注入障壁が小さければ小さいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しやすい。逆にＬＵＭＯ準位６が浅ければ浅いほど、言い換えると電子注入障壁１７が大きければ大きいほど、電子が正孔輸送層へ侵入しにくく電子ブロック性が高いということができる。したがってこの発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差１７が上述した正孔輸送材料の電子ブロック性に大きく関与していることになる。
　従来の正孔輸送材料は良好な正孔注入輸送性を有しているものは多いが、電子ブロック性が不十分であるものがほとんどであった。これは、図１中の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位６が深く、電子注入障壁１７が小さいことに起因する。例えば従来よく用いられるベンジジン系の正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位に関しては、ＨＯＭＯ準位のエネルギーレベルは概ね５．３～５．４ｅＶであり、さらにＨＯＭＯ－ＬＵＭＯ間のエネルギーギャップは概ね３．０ｅＶ前後であることを考慮すると、２．３～２．４ｅＶのＬＵＭＯ準位を有していることになる。これに対し、一般式（１）で表される化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．３～５．４ｅＶであり、エネルギーギャップが３．３ｅＶ前後とワイドギャップである。したがって、従来材料より浅い２．０～２．１ｅＶのＬＵＭＯ準位を有しており、高い電子ブロック性を有しているといえる。なお、ここでいうＬＵＭＯ準位は、大気中光電子分光装置ＡＣ－２（理研計器社製）で測定したイオン化ポテンシャルをＨＯＭＯ準位とし、この値に、蒸着膜のＵＶ吸収端の波長から見積もったエネルギーギャップの値を足し併せた数値である。以後、記載中のＨＯＭＯ準位、エネルギーギャップ、ＬＵＭＯ準位はすべて同様の方法で得られた値である。
　上記の内容を考慮すると、ドナー性化合物を含有する電子輸送層を用いて電子注入輸送性を向上させ、素子を低電圧駆動させようとした場合、発光層内が電子過剰となり、その電子は正孔輸送層まで侵入しようとする。しかし、一般式（１）で表される化合物は上記の通り高い電子ブロック性を有するため、正孔輸送層内への電子の侵入を防ぐことができる。こうして、ドナー性化合物を含有する電子輸送層による低電圧駆動の効果を享受しつつ、高発光効率および長寿命の発光素子が得られるものと考えられる。
　一方、従来の正孔輸送材料としてビスカルバゾール誘導体も知られているが、これらの化合物のＨＯＭＯ準位は概ね５．５～５．６ｅＶ程度であり、エネルギーギャップは３．３ｅＶ程度である。これらの結果、ビスカルバゾール誘導体群のＬＵＭＯ準位は概ね２．２～２．３ｅＶ程度であり、やはり一般式（１）で表される化合物に比べ深い。このため、ビスカルバゾール誘導体も電子ブロック性は乏しいと考えられる。また、ビスカルバゾール誘導体は一般式（１）で表される化合物に比べＨＯＭＯ準位も深く、陽極からの正孔注入のしやすさという観点でも、一般式（１）で表される化合物のほうが優れていると言える。
　本発明におけるドナー性化合物とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
　本発明におけるドナー性化合物の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム、セリウム、バリウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
　また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、LiO、Li2O等の酸化物、窒化物、LiF、NaF、KF等のフッ化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、大きな低電圧駆動効果が得られるという観点ではリチウム、セシウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、より発光素子の低電圧化の効果が大きいという観点ではアルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、さらに合成のしやすさ、熱安定性という観点からリチウムと有機物との錯体がより好ましく、比較的安価で入手できるリチウムキノリノールが特に好ましい。
　また電子輸送層は２種以上のドナー性化合物を含んでいてもよい。好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、有機化合物とドナー性化合物の重量％比が１００：１～１：１００の範囲が好ましく、１０：１～１：１０がより好ましい。
　さらにこのようなドナー性化合物を含有する電子輸送層を単層で電子輸送層として用いてもよいし、電子輸送層を２層に分けて発光層に接する方を第１電子輸送層、接しない方を第２電子輸送層としたとき、第１電子輸送層はドナー性化合物を含まない層、第２電子輸送層はドナー性化合物を含む層として使い分けてもよいが、ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはそれらの酸化物、窒化物フッ化物、炭酸塩といった無機材料の場合、これらを含有する層が発光層に直接接していると、発光層が消光作用を受けて発光効率が低下する懸念があるので、ドナー性化合物を含有しない層を第１電子輸送とした構成のほうが好ましい。またこの場合、電子輸送材料は同じでも異なっていてもよい。
　また、本発明におけるドナー性化合物を含有する電子輸送層は、複数の発光素子を連結するタンデム構造型素子における電荷発生層にも好適に用いられる。
　ドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料は、上述したような電子受容性窒素を含有する材料が好適に用いられる他、電子受容性窒素を含有していない材料であってもドナー性化合物添加によって導電性や電子注入輸送性が向上するのであれば用いることができ、好ましい例としてアントラセン骨格、ピレン骨格を有する化合物が挙げられる。
　このようなドナー性化合物と組み合わせる電子輸送材料としては特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
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　正孔注入層は陽極と正孔輸送層の間に挿入される層である。正孔注入層は１層であっても複数の層が積層されていてもどちらでもよい。一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在すると、より低電圧駆動し、耐久寿命も向上するだけでなく、さらに素子のキャリアバランスが向上して発光効率も向上するため好ましい。
　正孔注入層に用いられる材料は特に限定されないが、例えば、４，４’－ビス（Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’－ビス（Ｎ，Ｎ－ビス（４－ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス(Ｎ,Ｎ'?ジフェニル?４?アミノフェニル)?Ｎ,Ｎ?ジフェニル?４,４'?ジアミノ?１,１'?ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”－トリス（１－ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１－ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、ビス（Ｎ－アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ－アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが用いられる。また、一般式（１）で表される化合物を用いることもできる。中でも一般式（１）で表される化合物より浅いＨＯＭＯ準位を有し、陽極から正孔輸送層へ円滑に正孔を注入輸送するという観点からベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン系材料群がより好ましく用いられる。
　これらの材料は単独で用いてもよいし、２種以上の材料を混合して用いてもよい。また、複数の材料を積層して正孔注入層としてもよい。さらにこの正孔注入層が、アクセプター性化合物単独で構成されているか、または上記のような正孔注入材料にアクセプター性化合物をドープして用いると、上述した効果がより顕著に得られるのでより好ましい。アクセプター性化合物とは、単層膜として用いる場合は接している正孔輸送層と、ドープして用いる場合は正孔注入層を構成する材料と電荷移動錯体を形成する材料である。このような材料を用いると正孔注入層の導電性が向上し、より素子の駆動電圧低下に寄与し、発光効率の向上、耐久寿命向上といった効果が得られる。
　アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４－ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、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（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ－ＣＮ６）、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、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５－テトラシアノベンゼン、ｏ－ジシアノベンゼン、ｐ－ジシアノベンゼン、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、ｐ－シアノニトロベンゼン、ｍ－シアノニトロベンゼン、ｏ－シアノニトロベンゼン、１，４－ナフトキノン、２，３－ジクロロナフトキノン、１－ニトロナフタレン、２－ニトロナフタレン、１，３－ジニトロナフタレン、１，５－ジニトロナフタレン、９－シアノアントラセン、９－ニトロアントラセン、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、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０、以下の化合物群などが挙げられる。
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　これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。好ましい金属酸化物の例としては酸化モリブデン、酸化バナジウム、または酸化ルテニウムがあげられる。シアノ基含有化合物の中では、（ａ）分子内に、シアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素を有し、さらにシアノ基を有する化合物、（ｂ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有している化合物、（ｃ）分子内にカルボニル基とシアノ基の両方を有している化合物、または（ｄ）シアノ基の窒素原子以外の電子受容性窒素、ハロゲンおよびシアノ基のすべてを有する化合物が強い電子アクセプターとなるためより好ましい。正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されて構成されていてもよい。アクセプター性化合物がドープされている場合の好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、５０重量％以下が好ましく、１０重量％以下がより好ましい。
　陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましい。陽極の材料としては、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。
　陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよいが、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、抵抗が３００Ω／□以下であれば電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度のＩＴＯ基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。陽極の厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶことができるが、通常１００～３００ｎｍの間で用いられることが多い。
　また、発光素子の機械的強度を保つために、陽極を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。陽極の形成方法は、特に制限されず、例えば、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法などを用いることができる。
　陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多いため、有機層に微量（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）のリチウムやマグネシウムをドーピングして安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。さらに、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。陰極の形成方法は、特に制限されず、例えば、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなどを用いることができる。
　発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合からなることが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料は発光色の制御ができる。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
　発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス（８－キノリノラート）アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。
　発光材料に含有されるホスト材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’－ジナフチル－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８－キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。またドーパント材料には、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２－（ベンゾチアゾール－２－イル）－９，１０－ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２－テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９－シラフルオレン、９，９’－スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピリジン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’－ビス（２－（４－ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’－ビス（Ｎ－（スチルベン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４－ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６－１Ｈ，４Ｈ－テトラヒドロ－９－（２’－ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１－ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ジ（３－メチルフェニル）－４，４’－ジフェニル－１，１’－ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などを用いることができる。
　また発光層にリン光発光材料が含まれていてもよい。リン光発光材料とは、室温でもリン光発光を示す材料である。ドーパントしては基本的に室温でもリン光発光が得られる必要があるが、特に限定されるものではなく、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体化合物であることが好ましい。中でも室温でも高いリン光発光収率を有するという観点から、イリジウム、もしくは白金を有する有機金属錯体がより好ましい。リン光発光材料のホストとしては、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ピリジン、ピリミジン、トリアジン骨格を有する含窒素芳香族化合物誘導体、ポリアリールベンゼン誘導体、スピロフルオレン誘導体、トルキセン誘導体といった芳香族炭化水素化合物誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体といったカルコゲン元素を含有する化合物、ベリリウムキノリノール錯体といった有機金属錯体などが好適に用いられるが、基本的に用いるドーパントよりも三重項エネルギーが大きく、電子、正孔がそれぞれの輸送層から円滑に注入され、また輸送するものであればこれらに限定されるものではない。また２種以上の三重項発光ドーパントが含有されていてもよいし、２種以上のホスト材料が含有されていてもよい。さらに１種以上の三重項発光ドーパントと１種以上の蛍光発光ドーパントが含有されていてもよい。
　好ましいリン光発光性ホストまたはドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
　一般式（１）で表される化合物は、良好な正孔注入輸送特性、高い電子ブロック性能に加え、高い三重項準位も有している。そのため、リン光発光層と一般式（１）で表される化合物を含有する正孔輸送層を組み合わせた場合、リン光発光層から正孔輸送層への三重項エネルギー移動が抑制され、正孔輸送層でのリン光エネルギーの熱失活を防止することができる。このため発光効率低下を防ぐことができ、なおかつ低電圧駆動、長寿命の発光素子が得られるので好ましい。
　本発明において、陰極と電子輸送層の間に電子注入層を設けてもよい。一般的に電子注入層は陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で挿入されるが、挿入する場合は、上述した電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物をそのまま用いてもよいし、上記のドナー性化合物を含有する層を用いてもよい。また電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることで発光素子の短絡を有効に防止して、かつ電子注入性を向上させることができるので好ましい。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点でより好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ及びＮａ２Ｓｅが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。さらに有機物と金属の錯体も好適に用いられる。電子注入層に絶縁体、半導体の無機物を使用する場合は、膜厚を厚くしすぎると、発光素子が絶縁化してしまう、あるいは駆動電圧が高くなってしまうといった問題が生じることがある。すなわち、電子注入層の膜厚マージンがせまく発光素子作製時の歩留まり低下を招く恐れがあるが、電子注入層に有機物と金属の錯体を用いる場合は膜厚調整が容易であるのでより好ましい。このような有機金属錯体の例としては有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。
　本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
　本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
　マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
　本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
　本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
　以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上記に記載した化合物の番号を指すものである。また表１～表７中の第１電子輸送層とは発光層に接している電子輸送層であり、第２電子輸送層とは発光層に接しておらず、第１電子輸送層にさらに積層された電子輸送層を指す。ただし第１電子輸送層「なし」の場合、電子輸送層が第２電子輸送層のみで構成されており、第２電子輸送層が発光層に接している。
　実施例１
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ－１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
　次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．８Ｖ、外部量子効率４．１％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１５４時間であった。なお化合物Ｈ－１、Ｄ－１、Ｅ－１、Ｌｉｑは以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
　実施例２～６
　正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、実施例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表１に示した。なおＥ－２は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
　実施例７
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ－２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ－２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．６Ｖ、外部量子効率４．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は１３０時間であった。
　実施例８、９
　正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表１に記載した材料を用いて、実施例７と同様にして発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表１に示す。
　実施例１０～１２
　正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ－２、発光層ドーパント材料にＤ－２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は実施例１と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った各実施例の結果を表１に示す。またＨ－２、Ｄ－２は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
　実施例１３～１５
　正孔輸送層に表１に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ－２、発光層ドーパント材料にＤ－２を用い、ドープ濃度を１０重量％とした以外は実施例７と同様に発光素子を作製し評価した。各実施例の結果を表１に示す。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。
　比較例１
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、化合物［１］を６０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ－１を、２０ｎｍの厚さに蒸着した。
　次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧６．０Ｖ、外部量子効率３．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は８４時間であった。
　比較例２～６
　正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、比較例１と同様にして発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。
　比較例７～１２
　正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、実施例１と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表２に示す。なおＨＴ－１、ＨＴ－２、ＨＴ－３は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
　比較例１３～１５
　正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表２に記載した材料を用いて、実施例７と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。
　比較例１６～１８
　正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ－２、発光層ドーパント材料にＤ－２を用いて、実施例１０と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。
　比較例１９～２１
　正孔輸送層に表２に記載した化合物を用い、発光層ホスト材料にＨ－２、発光層ドーパント材料にＤ－２を用いて、実施例１３と同様に発光素子を作製し評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定し行った。各比較例の結果を表２に示す。
　実施例１６
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層としてアクセプター性化合物であるＨＡＴ－ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し，次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ－１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
　次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．０Ｖ、外部量子効率５．５％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６１時間であった。なおＨＡＴ－ＣＮ６は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
　実施例１７、１８
　正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例１６と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
　実施例１９
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として正孔注入材料にＨＴ－４を、アクセプター性化合物にＦ４－ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に正孔輸送層として、化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第２電子輸送層として、電子輸送材料に化合物Ｅ－１を、ドナー性化合物としてＬｉｑを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が５０重量％になるようにして２０ｎｍの厚さに積層した。
　次に、電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧４．１Ｖ、外部量子効率５．３％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３６８時間であった。なおＨＴ－４，Ｆ４－ＴＣＮＱは以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
　実施例２０、２１
　正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例１９と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
　実施例２２～２４
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。
　実施例２５～２７
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。
　実施例２８～３３
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表３に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果を表３に示す。なおＥ－３、Ｅ－４は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
　実施例３４
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ－ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［１］を５０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ－２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ－２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．７Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４５時間であった。
　実施例３５、３６
　正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例３４と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
　実施例３７
　ＩＴＯ透明導電膜を１６５ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ－４を、アクセプター性化合物にＦ４－ＴＣＮＱを用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着した。次に、正孔輸送層として化合物［１］を３０ｎｍ蒸着した。次に発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－１を、ドーパント材料に化合物Ｄ－１を用い、ドーパント材料のドープ濃度が５重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ－２を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ－２を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％（重量％に変更）になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧３．８Ｖ、外部量子効率５．２％の青色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は３４６時間であった。
　実施例３８、３９
　正孔輸送層に表３に記載した化合物を用いた以外は実施例３７と同様にして、発光素子を作製し、評価した。各実施例の結果は表３に示す。
　実施例４０～４８
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。
　実施例４９～５１
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表４に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表４に示す。
　比較例２２～２４
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１６と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例２５～２７
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例１９と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例２８～３０
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２２と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例３１～３３
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２５と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例３４～３９
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例２８と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例４０～４２
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例３４と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例４３～４５
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第１電子輸送層、第２電子輸送層として表５に記載した材料を用いて、実施例３７と同様に発光素子を作製し、評価した。各比較例の結果を表５に示す。
　比較例４６～５４
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例４０と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。
　比較例５５～５７
　正孔注入層、正孔輸送層、発光層ホスト材料、発光層ドーパント材料、第２電子輸送層として表６に記載した材料を用いて、実施例４９と同様に発光素子を作製し、評価した。なお耐久寿命評価は初期輝度４０００ｃｄ／ｍ２に設定して行った。各実施例の結果を表６に示す。
　実施例５２
　ＩＴＯ透明導電膜を５０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を“セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ－オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０－４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入層として、ＨＡＴ－ＣＮ６を１０ｎｍ蒸着し、次に正孔輸送層として、化合物［２］を１２０ｎｍ蒸着した。次に、発光層として、ホスト材料に化合物Ｈ－３を、ドーパント材料に化合物Ｄ－３を用い、ドーパント材料のドープ濃度が１０重量％になるようにして４０ｎｍの厚さに蒸着した。次に、第１電子輸送層としてＥ－５を５ｎｍ蒸着し、さらに第２電子輸送層として電子輸送材料に化合物Ｅ－５を、ドナー性化合物としてセシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２０重量％になるようにして１５ｎｍの厚さに積層した。
　次に、マグネシウムと銀を重量比１：１となるように１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここでいう膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、駆動電圧５．０Ｖ、外部量子効率１０．２％の赤色発光が得られた。この素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、耐久寿命を測定したところ、初期輝度から２０％減の時間は６２０時間であった。
　なお、Ｈ－３、Ｄ－３、Ｅ－５は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
　実施例５３
　正孔注入層として、正孔注入材料にＨＴ－４を、アクセプター性化合物にＡ－１を用い、アクセプター性化合物のドープ濃度が１０重量％となるように３０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層として化合物［２］を１００ｎｍ蒸着した以外は、実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ａ－１は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
　実施例５４
　第一電子輸送層として、Ｅ－６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ－６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。なお、Ｅ－６は以下に示す化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
　実施例５５
　第一電子輸送層として、Ｅ－６を５ｎｍ蒸着し、第２電子輸送層として電子輸送材料にＥ－６を、ドナー性化合物として炭酸セシウムを用い、ドナー性化合物のドープ濃度が２重量％になるように１５ｎｍ蒸着した以外は実施例５３と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
　比較例５８
　正孔輸送層にＨＴ－２を用いた以外は実施例５２と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
　比較例５９
　正孔輸送層にＨＴ－２を用いた以外は実施例５３と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
　比較例６０
　正孔輸送層にＨＴ－２を用いた以外は実施例５４と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
　比較例６１
　正孔輸送層にＨＴ－２を用いた以外は実施例５５と同様に発光素子を作製し、評価した。結果を表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000044
１　陽極のエネルギーレベル（仕事関数）
２　正孔輸送材料のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
３　発光層のＨＯＭＯ準位のエネルギーレベル
４　陰極のエネルギーレベル（仕事関数）
５　発光層のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
６　正孔輸送材料のＬＵＭＯ準位のエネルギーレベル
７　陽極と正孔輸送層の界面を示す線
８　正孔輸送層と発光層の界面を示す線
９　発光層と陰極の界面を示す線
１１　陽極上の正孔
１２　正孔輸送材料に注入された正孔
１３　発光層に注入された正孔
１４　陰極上の電子
１５　発光層に注入された電子
１６　電子と正孔の再結合を示す線
１７　発光層のＬＵＭＯ準位と正孔輸送層のＬＵＭＯ準位のエネルギー差

Claims (6)

  1. 陽極と陰極の間に少なくとも正孔輸送層と電子輸送層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、該発光素子の正孔輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、電子輸送層がドナー性化合物を含有し、該ドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩、またはアルカリ土類金属と有機物との錯体であることを特徴とする発光素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （Ｒ１～Ｒ２０は水素、重水素、アルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、アリール基、複素環基、ヘテロアリール基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、シアノ基、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ２４Ｒ２５およびシリル基からなる群より選ばれる。Ｒ２４およびＲ２５はそれぞれアリール基またはヘテロアリール基である。これらの置換基はさらに置換されていてもよいし、隣り合う置換基同士でさらに環を形成していてもよい。Ｒ２１～Ｒ２３はそれぞれ同じでも異なっていてもよくアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基からなる群より選ばれる。これらの置換基はさらに置換されていてもよい。）
  2. 前記正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層が存在し、正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物を含有する請求項１記載の発光素子。
  3. アクセプター性化合物が金属酸化物またはシアノ基含有化合物である請求項２記載の発光素子。
  4. 前記電子輸送層がフェナントロリン誘導体を含有する請求項１～３のいずれか記載の発光素子。
  5. 前記電子輸送層がピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を含有する請求項１～３のいずれか記載の発光素子。
  6. 前記ピレン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物が電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する請求項５記載の発光素子。
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