特許 6018139 白色有機電界発光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018139

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】白色有機電界発光素子

(51)【国際特許分類】

   H05B 33/12 20060101AFI20161020BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/12 C

   H05B33/14 A

   H05B33/22 B

   H05B33/22 D

【請求項の数】12

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-154577(P2014-154577)

(22)【出願日】2014年7月30日

(65)【公開番号】特開2015-32582(P2015-32582A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2014年7月30日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0091063

(32)【優先日】2013年7月31日

(33)【優先権主張国】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501426046

【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(72)【発明者】

【氏名】金 信 韓

(72)【発明者】

【氏名】安 ▲ピョン▼ ▲チョル▼

(72)【発明者】

【氏名】韓 ▲チャン▼ 旭

(72)【発明者】

【氏名】金 度 亨

(72)【発明者】

【氏名】崔 ▲ホン▼ ▲ソク▼

(72)【発明者】

【氏名】皮 性 勳

(72)【発明者】

【氏名】卓 潤 興

(72)【発明者】

【氏名】徐 正 大

(72)【発明者】

【氏名】丁 榮 觀

(72)【発明者】

【氏名】▲チョ▼ 貴 正

(72)【発明者】

【氏名】甘 潤 錫

(72)【発明者】

【氏名】キム テシク

【審査官】 横川 美穂

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０３２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００９２９０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５３２２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５００７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０３５４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４６７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０６５１３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３３／１２

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に互いに対向する第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された第１の電荷生成層及び第２の電荷生成層と、
前記第１の電極と前記第１の電荷生成層との間に位置し、第１の発光層を備える第１のスタックと、
前記第１の電荷生成層と前記第２の電荷生成層との間に位置し、第２の発光層を備える第２のスタックと、
前記第２の電荷生成層と前記第２の電極との間に位置し、第３の発光層を備える第３のスタックと、
を備え、
前記第１ないし第３の発光層のうち、２つの発光層はブルーを発光し、残りの１つの発光層はイエローグリーン発光層及びグリーン発光層を有してイエローグリーンを発光し、
前記第１の発光層はブルー発光層を有し、前記第２の発光層は前記イエローグリーン発光層及び前記グリーン発光層を有し、前記第３の発光層はブルー発光層及びレッド発光層を有することを特徴とする白色有機電界発光素子。

【請求項2】

前記第１の電荷生成層及び前記第２の電荷生成層のうち、少なくとも１つは、Ｎ型電荷生成層とＰ型電荷生成層の接合構造からなることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項3】

前記第１の発光層は、蛍光ブルー発光層であることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項4】

前記第１ないし第３の発光層は、１つのホストに２つのドーパントが混合された構造、または２つのホストに２つのドーパントが混合された構造からなることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項5】

前記２つのホストのうちの１つは電子輸送性ホストからなり、他の１つは正孔輸送性ホストからなることを特徴とする請求項４に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項6】

前記第２の発光層及び前記第３の発光層のうち、少なくとも１つは、２層構造からなることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項7】

前記第１ないし第３のスタックは、各々正孔輸送層と電子ブロック層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項8】

前記正孔輸送層と前記電子ブロック層は、１つの単一層からなることを特徴とする請求項７に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項9】

前記第３のスタックは、前記第３の発光層と前記第２の電極との間に前記第３の発光層と隣接した電子輸送層をさらに備え、前記電子輸送層は、電子注入材料と正孔ブロック材料とが混合されたことを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項10】

前記第１の電極と前記第２の電極との間の間隔は２５００〜５０００Åであることを特徴とする請求項１に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項11】

前記第２の電極と前記第２の発光層との間の間隔は少なくとも２０００Å以上であることを特徴とする請求項１０に記載の白色有機電界発光素子。

【請求項12】

前記２層構造のうち、各層の厚さは４００Å以下であることを特徴とする請求項６に記載の白色有機電界発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機電界発光素子に関し、より詳しくは、タンデム型の白色有機電界発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、平板表示装置（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、マルチメディアの発達とともに、その重要性が増大している。これに応じて液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）、有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）などのような種々の平面形ディスプレイが実用化されている。特に、有機電界発光素子は、応答速度が１ｍｓ以下であって、高速の応答速度を有し、消費電力が低く、自発光の素子である。また、視野角に問題がなく、装置のサイズに関係なしに動画像表示媒体として長所がある。また、低温製作が可能で、既存の半導体工程技術に基づいて製造することができ製造工程が簡単であるから、今後次世代平板表示装置として注目されている。

【0003】

有機電界発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に発光層を備えており、第１の電極から供給される正孔と第２の電極から受けた電子が発光層内で結合して正孔−電子対である励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、さらに励起子が底状態に戻りながら発生するエネルギーによって発光するようになる。

【0004】

このような有機電界発光素子は、様々な構造で開発されているが、そのうち、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）方式の白色有機電界発光素子が台頭している。タンデム方式の有機電界発光素子は、第１の電極と第２の電極との間の各層をマスクなしに蒸着させるもので、発光層を備える有機膜等の形成を順にその成分を異にして真空状態で蒸着することを特徴とする。このような白色有機電界発光素子は、２つ以上の発光層の色相を混合して白色を実現するが、この場合、第１の電極と第２の電極との間に複数の色相の光を発光する互いに異なる発光層を備え、各々の発光層間に電荷生成層を備える基本構造でスタックを区分する。

【0005】

しかし、タンデム方式の白色有機電界発光素子は、各々異なる色を発光する複数の発光層を備えており、これらの色間の発光効率を調整して白色を実現するのに困難があり、発光効率を改善させなければならない問題点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−０１５３４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、寿命、発光効率、及び駆動電圧特性を向上させることができる白色有機電界発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一観点によれば、基板上に互いに対向する第１の電極及び第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された第１の電荷生成層及び第２の電荷生成層と、前記第１の電極と前記第１の電荷生成層との間に位置し、第１の発光層を備える第１のスタックと、前記第１の電荷生成層と前記第２の電荷生成層との間に位置し、第２の発光層を備える第２のスタックと、
前記第２の電荷生成層と前記第２の電極との間に位置し、第３の発光層を備える第３のスタックと、を備え、前記第１ないし第３の発光層のうち、２つの発光層はブルーを発光し、残りの１つの発光層はイエローグリーンを発光することを特徴とする白色有機電界発光素子が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、寿命、発光効率、及び駆動電圧特性を向上させることができる白色有機電界発光素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を示した図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１−１及び１−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図3】図３は、本発明の実施例２−１及び２−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図4】図４は、本発明の実施例３−１及び３−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図5】図５は、本発明の実施例４−１ないし４−４による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図6】図６は、本発明の実施例５−１及び５−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図7】図７は、本発明の実施例６−１及び６−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図8】図８は、本発明の実施例７−１ないし７−３による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図9】図９は、本発明の実施例８−１及び８−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図10】図１０は、本発明の実施例９−１ないし９−３による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図11】図１１は、本発明の実施例１０−１ないし１０−３による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【図12】図１２は、本発明の実施例１１−１及び１１−２による発光スペクトルを測定して示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子を示した図である。

【0012】

図１に示すように、本発明の有機電界発光素子１０は、基板５０上に第１の電極１００と第２の電極３８０との間に位置するスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３を備え、スタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３等の間に位置する第１の電荷生成層１６０と第２の電荷生成層２５０とを備える。

【0013】

より詳細に、前記基板５０は、光が透過できる透明なガラス、プラスチック、または導電性物質からなる。前記基板５０上に位置した第１の電極１００はアノード電極であり、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、またはＺｎＯ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）のうち、いずれか１つからなる。

【0014】

前記第１の電極１００上に位置する第１のスタックＳＴ１は、１つの発光素子単位をなすものであり、第１の発光層１４０を備える。第１の発光層１４０は、少なくともブルーを発光する発光層からなるか、レッドを発光する発光層をさらに備えることもできる。ここで、ブルーを発光する第１の発光層１４０は、蛍光または燐光発光材料からなることができる。例えば、第１の発光層１４０が蛍光発光材料からなる場合、アントラセン（Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）誘導体、スチルベン（Ｓｔｙｌｖｅｎｅ）誘導体、ピレン（Ｐｙｒｅｎｅ）誘導体、またはカルバゾール（Ｃａｒｂａｚｏｌｅ）誘導体を含むことができる。前記スチルベン誘導体は、下記の化学式で表示される化合物を使用することができる。

【0015】

【化1】

【0016】

前記化学式においてＲｎ（ｎ＝１〜１０）は、炭素数６〜２４の置換または非置換のアリール基、置換または非置換の炭素数１０〜３０の縮合アリール基、炭素数２〜２４の置換または非置換のヘテロアリール基、炭素数１〜２４の置換または非置換のアルキル基、炭素数１〜２４の置換または非置換のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基、重水素及び水素からなる群より選ばれ、アリール基は、フェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）で構成される群より選ばれることができる。

【0017】

Ｌは、各々独立的に置換または非置換の炭素数６〜４０のアリール基または置換または非置換の炭素数３〜２０のヘテロアリール基であり、前記Ｌの置換基、及び前記Ａ_１〜Ａ_４は、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリール基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数２〜２４のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素数６〜４０のアリールアミノ基、置換または非置換の炭素数２〜４０のアルキルアミノ基、ゲルマニウム基、ボロン基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素数６〜４０のアリールシリル基、重水素、及び水素からなる群より選ばれることができる。

【0018】

また、例えば、第１の発光層１４０が燐光発光材料からなる場合、ホストは、アントラセン（Ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）誘導体、スチルベン（Ｓｔｙｌｖｅｎｅ）誘導体、ピレン（Ｐｙｒｅｎｅ）誘導体、またはカルバゾール（Ｃａｒｂａｚｏｌｅ）誘導体を含むことができる。ホストの置換基としては、下記の化学式で表示される化合物を使用することができる。

【0019】

【化2】

【0020】

前記化学式においてＲｎ（ｎ＝１〜１２）は、炭素数６〜２４の置換または非置換のアリール基、置換または非置換の炭素数１０〜３０の縮合アリール基、炭素数２〜２４の置換または非置換のヘテロアリール基、炭素数１〜２４の置換または非置換のアルキル基、炭素数１〜２４の置換または非置換のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基、重水素及び水素からなる群より選ばれることができ、Ｒ_１〜Ｒ_１２は、隣り合う置換基と縮合リングを形成することができる。

【0021】

前記置換基における置換または非置換、融合または非融合のアリール基は、フェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）で構成される中心構造に１個〜５個ないし重複置換または非重複置換からなる。

【0022】

ドーパントとしては、下記の化学式で表示される物質を使用することができる。特に、Ｉｒ金属を中心として、Ｎ−ＮまたはＮ−Ｏ、Ｏ−Ｏで３配位を形成する金属化合物からなることができる。

【0023】

【化3】

【0024】

前述した第１の発光層１４０は、１つのホストに１つのドーパントからなるか、２つのホストに１つのドーパントからなることができる。このとき、２つのホストのうちの１つは正孔輸送性ホストであり、残りの１つは電子輸送性ホストでありうる。正孔輸送性ホストは、前述した正孔輸送層の材料を使用することができ、電子輸送性ホストは、後述する電子輸送層の材料を使用することができる。

【0025】

一方、第１の発光層１４０がレッドを発光する発光層をさらに備える場合に、レッド発光層は例えば、ＣＢＰ（４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅｂｉｐｈｅｎｙｌ）またはＢａｌｑ（Ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｌｉｎｏｌａｔｏ−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−Ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）のうちから選ばれるいずれか１つのホストにＩｒ（Ｍｎｐｙ）_３、またはＩｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）（ｂｉｓ（２−（２′−ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｙｌ）−ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ^３′）ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ））のうちから選ばれるいずれか１つ以上の燐光レッドドーパントからなることができる。

【0026】

前述した第１の発光層１４０のブルー発光層またはレッド発光層は、各々１つのホストに１つのドーパントが含まれるか、２つのホストに１つのドーパントが含まれてなされることもできる。また、第１の発光層１４０がブルー発光層とレッド発光層の積層構造からなる場合、レッド発光層がブルー発光層上に位置したり、レッド発光層がブルー発光層の下部に位置することができる。

【0027】

一方、前記第１のスタックＳＴ１は、第１の電極１００と第１の発光層１４０との間に正孔注入層１１０、第１の正孔輸送層１２０、及び第１の電子ブロック層１３０をさらに備える。前記正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＨＩＬ）１１０は、前記第１の電極１００から第１の発光層１４０に正孔の注入を円滑にする役割をすることができ、ＣｕＰｃ（ｃｕｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ（３，４）−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＡＮＩ（ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）、及びＮＰＤ（Ｎ，Ｎ′−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）からなる群より選ばれるいずれか１つ以上からなることができるが、これに限定されない。

【0028】

前記第１の正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＨＴＬ）１２０は、正孔の輸送を円滑にする役割をし、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ′−ｄｉｎａｐｈｔｈｙｌ−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ′−ｂｉｓ−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ′−ｂｉｓ−（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ−ＴＡＤ及びＭＴＤＡＴＡ（４，４′，４″−Ｔｒｉｓ（Ｎ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）からなる群より選ばれるいずれか１つ以上からなることができるが、これに限定されない。例えば、第１の正孔輸送層１２０は、下記の化学式で表示される化合物からなることができる。

【0029】

【化4】

【0030】

前記ＡとＢは、各々下記の化学式で表示される化合物から選ばれることができる。

【0031】

【化5】

【0032】

前記Ｒｎ（ｎ＝１〜１２）は、炭素数６〜２４の置換または非置換のアリール基、置換または非置換の炭素数１０〜３０の縮合アリール基、炭素数２〜２４の置換または非置換のヘテロアリール基、炭素数１〜２４の置換または非置換のアルキル基、炭素数１〜２４の置換または非置換のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基、重水素及び水素からなる群より選ばれることができ、Ｒ_１〜Ｒ_１２は、隣り合う置換基と縮合リングを形成することができる。Ｌにおけるアリール基は、フェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）で構成される群より選ばれることができる。

【0033】

前記第１の電子ブロック層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ；ＥＢＬ）１３０は、発光層で生成された電子が正孔輸送層に越えてくることを防止するように、正孔輸送層の材料と金属または金属化合物を含んでなる。したがって、第１の電子ブロック層１３０のルモ（ＬＵＭＯ）準位（ｌｅｖｅｌ）が高まって電子が越えて来られないようになる。前述した第１の正孔輸送層１２０と前記第１の電子ブロック層１３０とは、各々の材料が混合された単一層としてなされることもできる。

【0034】

そして、第１のスタックＳＴ１は、第１の発光層１４０上に第１の電子輸送層１５０をさらに備える。第１の電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＥＴＬ）１５０は、電子の輸送を円滑にする役割をし、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ＰＢＤ、ＴＡＺ、ｓｐｉｒｏ−ＰＢＤ、ＢＡｌｑ、及びＳＡｌｑからなる群より選ばれるいずれか１つ以上からなることができるが、これに限定されない。

【0035】

例えば、第１の電子輸送層１５０は、下記の化学式で表示される化合物からなることができる。

【0036】

【化6】

【0037】

前記Ａｒ_１ないしＡｒ_４におけるアリール基は、フェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）で構成される群より選ばれることができる。前記Ｒｎ（ｎ＝１〜４）は、炭素数６〜２４の置換または非置換のアリール基、置換または非置換の炭素数１０〜３０の縮合アリール基、炭素数２〜２４の置換または非置換のヘテロアリール基、炭素数１〜２４の置換または非置換のアルキル基、炭素数１〜２４の置換または非置換のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素数３〜２４のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素数１〜２４のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素数６〜２４のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン基、重水素及び水素からなる群より選ばれることができる。

【0038】

したがって、第１の電極１００上に正孔注入層１１０、第１の正孔輸送層１２０、第１の電子ブロック層１３０、第１の発光層１４０、及び第１の電子輸送層１５０を備える第１のスタックＳＴ１を構成する。

【0039】

前記第１のスタックＳＴ１上に第１の電荷生成層（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＣＧＬ）１６０が位置する。第１の電荷生成層１６０は、Ｎ型電荷生成層１６０ＮとＰ型電荷生成層１６０Ｐが接合されたＰＮ接合電荷生成層でありうる。このとき、前記ＰＮ接合電荷生成層１６０は、電荷を生成したり、正孔及び電子に分離して前記各発光層に電荷を注入する。すなわち、Ｎ型電荷生成層１６０Ｎは、第１の電極１００に隣接した第１の発光層１４０に電子を供給し、前記Ｐ型電荷生成層１６０Ｐは、第２のスタックＳＴ２の発光層２３０に正孔を供給することにより、複数の発光層を備える有機電界発光素子の発光効率をさらに増大させることができ、これとともに、駆動電圧も低めることができる。

【0040】

ここで、Ｐ型電荷生成層１６０Ｐは単一物質からなるか、単一物質にＰ型ドーパントがドーピングされ得る。Ｐ型電荷生成層１６０Ｐは、フッ素置換されたＴＣＮＰＱ、Ｃｙａｎグループを有するＴＣＮＰＱ誘導体、Ｒａｄｉａｌｌｅｎｅ系の化合物、Ｑｕｉｎｏｎｅ系の化合物、または下記の化学式（Ｉ）で表示される化合物からなる群より選ばれる１つの単一物質からなることができる。

【0041】

【化7】

【0042】

前記化学式（Ｉ）の置換基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、及びＲ^４としては、下記の化学式（ｉ）及び（ｉｉ）で表示される化合物でありうる。

【0043】

【化8】

前記Ｘ^１及びＸ^２はＳ、Ｎ、Ｏからなる群より選ばれることができる。

【0044】

前記化学式（ｉ）及び（ｉｉ）で表示される化合物は、下記の化学式（ａ）〜（ｇ）で表示される置換基に置換されることができる。

【0045】

【化9】

【0046】

前記化学式（Ｉ）においてＹ^１、Ｙ^２、Ｙ^３、及びＹ^４はＳ、Ｎ、Ｏからなる群より選ばれることができる。前記化学式（Ｉ）においてＡｒ^１、ａｒ^１及びａｒ^２は、置換または非置換のフェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）からなる群より選ばれることができる。

【0047】

また、Ｐ型電荷生成層１６０ＰにＰ型ドーパントがドーピングされる場合に、Ｐ型ドーパントは、金属酸化物、フッ素置換されたＴＣＮＰＱ、Ｃｙａｎグループを有するＴＣＮＰＱ誘導体、Ｒａｄｉａｌｌｅｎｅ系の化合物、Ｑｕｉｎｏｎｅ系の化合物、または下記の化学式で表示される化合物からなることができる。

【0048】

【化10】

【0049】

前記化学式においてＡｒは、置換または非置換のフェニル、ナフタレン（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ）、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）、カルバゾール（ｃａｒｂａｚｏｌｅ）、フェナジン（ｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、フェナントリジン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｉｄｉｎｅ）、アクリジン（ａｃｒｉｄｉｎｅ）、シンノリン（ｃｉｎｎｏｌｉｎｅ）、キナゾリン（ｑｕｉｎａｚｏｌｉｎｅ）、キノキサリン（ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ）、ナフチドリン（ｎａｐｈｔｈｙｄｒｉｎｅ）、フタラジン（ｐｈｔｈａｌａｚｉｎｅ）、キノリジン（ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ）、インドール（ｉｎｄｏｌｅ）、インダゾール（ｉｎｄａｚｏｌｅ）、ピリダジン（ｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ピラジン（ｐｙｒａｚｉｎｅ）、ピリミジン（ｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）、ピリジン（ｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ピラゾール（ｐｙｒａｚｏｌｅ）、イミダゾール（ｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、ピロール（ｐｙｒｒｏｌｅ）、及び下記のＲ_１〜Ｒ_１２で表示される群より選ばれることができる。

【0050】

前記Ｒ_１〜Ｒ_１２は、Ｈ、ＣＦ_３、及び下記の化学式で表示される化合物から選ばれることができる。下記においてＡとＢは、Ｈ、Ｆ、及びＣＦ_３から選ばれることができる。

【0051】

【化11】

【0052】

前記Ｎ型電荷生成層１６０Ｎは、金属またはＮ型がドーピングされた有機物質からなることができる。ここで、前記金属は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、及びＹｂからなる群より選ばれる１つの物質でありうる。また、前記Ｎ型がドーピングされた有機物質に使用されるＮ型ドーパントとホストの物質は通常使用される物質を用いることができる。例えば、前記Ｎ型ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属またはアルカリ土類金属化合物でありうる。詳しくは、前記Ｎ型ドーパントは、Ｃｓ、Ｋ、Ｒｂ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｅｕ、及びＹｂからなる群より選ばれる１つでありうる。前記ホスト物質は、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム、トリアジン、ヒドロキシキノリン誘導体及びベンズアゾール誘導体並びにシロール誘導体からなる群より選ばれる１つの物質でありうる。

【0053】

一方、前記第１の電荷生成層１６０上に第２の発光層２３０を備える第２のスタックＳＴ２が位置する。第２の発光層２３０は、少なくともイエローグリーンを発光する発光層を備え、グリーンを発光する発光層をさらに備えることができる。本実施形態では、イエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂとを備える第２の発光層２３０を例に挙げて説明する。

【0054】

前記グリーン発光層２３０ｂは、ＣＢＰ（４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅｂｉｐｈｅｎｙｌ）またはＢａｌｑ（Ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｌｉｎｏｌａｔｏ−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−Ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）のうちから選ばれる少なくとも１つのホストにＩｒ（ｐｐｙ）_３の燐光グリーンドーパントからなることができる。前記イエローグリーン発光層２３０ａは、ＣＢＰ（４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅｂｉｐｈｅｎｙｌ）またはＢａｌｑ（Ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｌｉｎｏｌａｔｏ−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−Ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｏｌａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）ののうちから選ばれる少なくとも１つのホストにイエローグリーンを発光する燐光イエローグリーンドーパントからなることができる。それに対し、イエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂのホストは、正孔輸送層と同様な材料を使用することもできる。

【0055】

前述した第２の発光層２３０のイエローグリーン発光層２３０ａまたはグリーン発光層２３０ｂのうち、少なくとも１つは、２つのホストに１つのドーパントが含まれてなされることができる。また、第２の発光層２３０がイエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂの積層構造からなる場合、グリーン発光層２３０ｂがイエローグリーン発光層２３０ａ上に位置したり、グリーン発光層２３０ｂがイエローグリーン発光層２３０ａの下部に位置することができる。また、第２の発光層２３０は、イエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂとが１つの単一層からなることができ、このとき、単一層の第２の発光層２３０は、１つのホストにイエローグリーンドーパントとグリーンドーパントとが混合されたり、２つのホストにイエローグリーンドーパントとグリーンドーパントとが混合されて形成されることができる。このとき、２つのホストのうちの１つは正孔輸送性ホストであり、残りの１つは電子輸送性ホストでありうる。正孔輸送性ホストは、前述した正孔輸送層の材料を使用することができ、電子輸送性ホストは、後述する電子輸送層の材料を使用することができる。

【0056】

また、前記第２の発光層２３０のうち、イエローグリーン発光層２３０ａの発光スペクトルのピーク（ｐｅａｋ）は、５５０〜５７０ｎｍの波長帯に位置し、グリーン発光層２３０ｂの発光スペクトルのピーク（ｐｅａｋ）は、５３０〜５５０ｎｍの波長帯に位置することができる。このとき、各スペクトルの半値幅は、各々７０ｎｍ以上を有することにより、イエローグリーンとグリーン色の効率を向上させることができる。

【0057】

そして、前記イエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂとは、各層の厚さを４００Å以下に形成して、駆動電圧が高まることを防止し発光効率を向上させる。また、前記イエローグリーン発光層２３０ａとグリーン発光層２３０ｂとは、ドーピング濃度が互いに異なることができ、正孔輸送層に近い発光層と遠い発光層との間にドーピング濃度が互いに異なることもあり、同じであることもある。

【0058】

前記第２のスタックＳＴ２は、第１の電荷生成層１６０と前記第２の発光層２３０との間に第２の正孔輸送層２１０と第２の電子ブロック層２２０とをさらに備える。第２の正孔輸送層２１０は、前述した第１の正孔輸送層１２０と同じであるが、互いに異なる物質からなるか、同じ物質からなることができる。また、第２の電子ブロック層２２０も前述した第１の電子ブロック層１３０と同じであるが、互いに異なる物質からなるか、同じ物質からなることができる。また、第２のスタックＳＴ２は、第２の発光層２３０上に第２の電子輸送層２４０をさらに備え、第２の電子輸送層２４０は、前述した第１のスタックＳＴ１の第１の電子輸送層１５０の説明と同じであり、互いに同じ物質からなるか、異なる物質からなることができる。したがって、第１の電荷生成層１６０上に第２の正孔輸送層２１０、第２の電子ブロック層２２０、第２の発光層２３０、及び第２の電子輸送層２４０を備える第２のスタックＳＴ２を構成する。

【0059】

前記第２のスタックＳＴ２上に第２の電荷生成層２５０が位置する。第２の電荷生成層２５０は、Ｎ型電荷生成層２５０ＮとＰ型電荷生成層２５０Ｐとが接合されたＰＮ接合電荷生成層で構成され、前述した第１の電荷生成層１６０と同様な構造からなることができる。しかし、第２の電荷生成層２５０は、第１の電荷生成層１６０とは互いに異なる材料からなることができる。例えば、第１の電荷生成層１６０のＰ型電荷生成層１６０Ｐが単一物質からなり、第２の電荷生成層２５０のＰ型電荷生成層２５０Ｐは、単一物質にＰ型ドーパントがドーピングされてなされることができる。

【0060】

一方、第２の電荷生成層２５０上に第３の発光層３３０を備える第３のスタックＳＴ３が位置する。第３の発光層３３０は、少なくともブルーを発光する発光層からなるか、レッドを発光する発光層をさらに備えることもできるものであり、前述した第１のスタックＳＴ１の第１の発光層１４０と同様な構造からなることができる。例えば、第３の発光層３３０は、ブルーを発光するブルー発光層３３０ａとレッドを発光するレッド発光層３３０ｂとが積層された構造からなることができる。

【0061】

前記第３のスタックＳＴ３は、第２の電荷生成層２５０と前記第３の発光層３３０との間に第３の正孔輸送層３１０と第３の電子ブロック層３２０とをさらに備える。第３の正孔輸送層３１０は、前述した第１の正孔輸送層１２０と同じであるが、互いに異なる物質からなるか、同じ物質からなることができる。また、第３の電子ブロック層３２０も前述した第１の電子ブロック層１３０と同じであるが、互いに異なる物質からなるか、同じ物質からなることができる。

【0062】

また、第３のスタックＳＴ３は、第３の発光層３３０上に第３の電子輸送層３４０、第４の電子輸送層３５０、及び電子注入層３６０をさらに備え、第４の電子輸送層３５０は、前述した第１のスタックＳＴ１の第１の電子輸送層１５０の説明と同じであり、互いに同じ物質からなるか、異なる物質からなることができる。前記第３の電子輸送層３４０は、電子注入に優れた電子注入材料と正孔ブロック能力に優れた正孔ブロック材料とを混合して使用する。このとき、電子注入材料と正孔ブロック材料との混合比は１：９９〜９９：１の範囲でありうるし、好ましくは、３０：７０〜７０：３０の範囲からなることができる。

【0063】

前記電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＥＩＬ）３６０は、電子の注入を円滑にする役割をし、Ａｌｑ３（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ）、ＰＢＤ、ＴＡＺ、ｓｐｉｒｏ−ＰＢＤ、ＢＡｌｑ、またはＳＡｌｑを使用することができるが、これに限定されない。また、電子注入層３６０は、金属ハライド化合物でありうるし、例えば、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＦｒＦ、及びＣａＦ_２からなる群より選ばれるいずれか１つでありうるが、これに限定されない。したがって、第２の電荷生成層２５０上に第３の正孔輸送層３１０、第３の電子ブロック層３２０、第３の発光層３３０、第３の電子輸送層３４０、第４の電子輸送層３５０、及び電子注入層３６０を備える第３のスタックＳＴ３を構成する。

【0064】

前記第３のスタックＳＴ３上に第２の電極３８０が位置する。第２の電極３８０はカソード電極でありうるし、仕事関数の低いアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金からなることができる。したがって、第１の電極１００と第２の電極３８０との間に第１ないし第３のスタックＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３と第１及び第２の電荷生成層１６０、２５０とが備えられた有機電界発光素子が開示される。

【0065】

前述した有機電界発光素子は、第１の電極１００から第２の電極３８０までの間隔を２５００〜５０００Åで形成し、第２の電極３８０から第２の発光層２３０までの間隔を少なくとも２０００Å以上で形成することにより、画像の視野角及びレッド光の発光効率を確保することができる。

【0066】

一方、本実施形態では、第１の発光層と第３の発光層がブルー発光層を備え、第２の発光層がイエローグリーン発光層を備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、第２の発光層と第３の発光層の位置を変えて形成することもきる。

【0067】

以下、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の実施例を開示する。ただし、下記に開示される実施例は、本発明の一実施形態だけであり、本発明が下記の実施例に限定されるものではない。下記に開示する様々な実施例を介して本発明の有機電界発光素子の様々な構造とその効果が説明されるであろう。

【0068】

＜実施例１−１＞
ＩＴＯ基板は、発光面積が２ｍｍ×２ｍｍのサイズになるようにパターニングした後、洗浄した。基板を真空チャンバに装着した後、ベース圧力が１×１０^−６ｔｏｒｒになるようにした後、陽極ＩＴＯ上に正孔注入層でＮＰＤを１００Åの厚さに形成し、その上に正孔輸送層でＡｒｙｌ ａｍｉｎｅ系物質を１２００Åの厚さに形成し、電子ブロック層でＣａｒｂａｚｏｌｅ系の物質を２００Åの厚さに形成した。その上にブルー蛍光発光層でホストであるａｎｔｈｒａｃｅｎｅ系物質２５０Åとドーパントであるｐｙｒｅｎｅ系物質をドーピング濃度５％で形成した。次いで、電子輸送層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成し、第１のスタックを形成した。その後、Ｎ型電荷生成層でホストであるヘテロアリール系の物質２００Åとドーパントであるアルカリ土類金属物質をドーピング濃度３％で形成した。その上に、Ｐ型電荷生成層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成した後、正孔輸送層でアリールアミン系の物質を２００Åの厚さに形成し、電子ブロック層でＣａｒｂａｚｏｌｅ系の物質を２００Åの厚さに形成した。次に、燐光イエローグリーン発光層でヘテロアリール系のホストの１種１５０Åと、もう１つのホストの１種１５０Å、そして、ドーパントであるＩｒｉｄｉｕｍ化合物をドーピング濃度２０％で形成した。続いて、燐光グリーン発光層でヘテロアリール系のホストの１種１５０Åと、もう１つのホストの１種１５０Å、そして、ドーパントであるＩｒｉｄｉｕｍ化合物をドーピング濃度１５％で形成した。その上に、電子輸送層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成し、第２のスタックを形成した。次いで、Ｎ型電荷生成層でホストであるヘテロアリール系の物質２００Åとドーパントであるアルカリ土類金属物質をドーピング濃度３％で形成し、Ｐ型電荷生成層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成した後、正孔輸送層でアリールアミン系の物質を１２００Åの厚さに形成した。そして、電子ブロック層でＣａｒｂａｚｏｌｅ系の物質を２００Åの厚さに形成し、蛍光ブルー発光層でホストであるａｎｔｈｒａｃｅｎｅ系物質２００Åとドーパントであるｐｙｒｅｎｅ系物質をドーピング濃度５％で形成した後、燐光レッド発光層をヘテロアリール系ホスト物質１００Åと、カルバゾール及びアリールアミン系のホスト物質１００Å、ドーパントでイリジウム化合物をドーピング濃度３％で形成した。次いで、電子輸送層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成した後、再度電子輸送層でヘテロアリール系の物質を２００Åの厚さに形成し、電子注入層でＬｉＦを１０Åの厚さに形成して、第３のスタックを形成した後、カソードでＡｌを２０００Åの厚さに形成して有機電界発光素子を製作した。

【0069】

＜実施例１−２＞
前述した実施例１−１と同じ工程条件下に、第３のスタックの蛍光ブルー発光層と燐光レッド発光層との位置を変えて有機電界発光素子を製作した。

【0070】

前述した実施例１−１及び１−２による発光スペクトルを測定して図２に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、駆動電圧、及び寿命を測定して下記の表１に示した。なお、表１以降の表における寿命に関する括弧内の「Ｔ９５、３０００ｎｉｔ」は、初期輝度３０００ｎｉｔで素子を駆動した場合に、輝度が初期輝度の９５％（２８５０ｎｉｔ）に至ったときのものであることを意味している。

【0071】

【表1】

【0072】

前記図２及び表１に示すように、３スタック構造に燐光レッド発光層と蛍光ブルー発光層とを同時に使用して全体的なパネル特性を向上させ、長波長の燐光レッド発光層をカソードに隣接して配列し、発光効率を向上させた。

【0073】

＜実施例２−１＞
前述した実施例１−１と同じ工程条件下に、第３のスタックの燐光レッド発光層を除いて有機電界発光素子を製作した。

【0074】

＜実施例２−２＞
前述した実施例２−１と同じ工程条件下に、第２のスタックのグリーン発光層を除いて有機電界発光素子を製作した。

【0075】

前述した実施例２−１及び２−２による発光スペクトルを測定して図３に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率及び駆動電圧を測定して下記の表２に示した。

【0076】

【表2】

【0077】

前記図３及び表２に示すように、第２のスタックでイエローグリーン発光層を１つ備えるより、イエローグリーンとグリーン発光層とを共に備えることによって、発光効率及び駆動電圧特性を向上させた。

【0078】

＜実施例３−１＞
前述した実施例１−１と同じ工程条件下に、第２のスタックのグリーン発光層と第３のスタックのレッド発光層を除いて有機電界発光素子を製作した。

【0079】

＜実施例３−２＞
前述した実施例３−１と同じ工程条件下に、第１のスタックの正孔輸送層と電子ブロック層を１つの物質で１１５０Åの厚さに形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0080】

前述した実施例３−１及び３−２による発光スペクトルを測定して図４に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率及び駆動電圧を測定して下記の表３に示した。

【0081】

【表3】

【0082】

前記図４及び表３に示すように、第１のスタックの正孔輸送層と電子ブロック層を１つの単一層で形成することにより、有機電界発光素子の厚さを減らし、発光効率を向上させた。

【0083】

＜実施例４−１＞
前述した実施例３−１と同じ工程条件下に、第１のスタックのブルー発光層と第３のスタックのブルー発光層とを共にアントラセン系のホスト１００Åとドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0084】

＜実施例４−２＞
前述した実施例３−１と同じ工程条件下に、第１のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åと、他のアントラセン系のホスト１００Å、ドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成し、第３のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åと、他のアントラセン系のホスト１００Å、ドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0085】

＜実施例４−３＞
前述した実施例３−１と同じ工程条件下に、第１のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åと、他のアントラセン系のホスト１００Å、ドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成し、第３のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åとドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0086】

＜実施例４−４＞
前述した実施例３−１と同じ工程条件下に、第１のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åとドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成し、第３のスタックのブルー発光層をアントラセン系のホスト１００Åと、他のアントラセン系のホスト１００Å、ドーパントでピレン系の化合物をドーピング濃度５％で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0087】

前述した実施例４−１〜４−４による発光スペクトルを測定して図５に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表４に示した。

【0088】

【表4】

【0089】

前記図５及び表４に示すように、ブルー発光層で１つの単一ホストを使用したことに比べて、２つのホストを使用した場合、駆動電圧及び寿命を改善させた。

【0090】

＜実施例５−１＞
前述した実施例１−１と同じ工程条件下に、第２のスタックのグリーン発光層と第３のスタックのレッド発光層を除いて有機電界発光素子を製作した。

【0091】

＜実施例５−２＞
前述した実施例５−１と同じ工程条件下に、第３のスタックの２つの電子輸送層を共蒸着して１つの単一層で３６０Åの厚さに形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0092】

前述した実施例５−１及び５−２による発光スペクトルを測定して図６に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、駆動電圧、及び寿命を測定して下記の表５に示した。

【0093】

【表5】

【0094】

前記図６及び表５に示すように、第３のスタックの２つの正孔輸送層の物質を混合して１つの単一層で形成することにより、有機電界発光素子の厚さを減らし、寿命及び駆動電圧特性を向上させた。

【0095】

＜実施例６−１＞
前述した実施例１−１と同じ工程条件下に、第２のスタックのグリーン発光層と第３のスタックのレッド発光層を除いて有機電界発光素子を製作した。

【0096】

＜実施例６−２＞
前述した実施例６−１と同じ工程条件下に、アリールアミンとカルバゾール系のホスト５０Å、Ｐ型ドーパント化合物をドーピング濃度１０％で形成し、同じアリールアミン系のホスト２５０Åを蒸着して、第２のスタックの電子ブロック層、正孔輸送層、及びＰ型電荷生成層を１つの単一層で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0097】

前述した実施例６−１及び６−２による発光スペクトルを測定して図７に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表６に示した。

【0098】

【表6】

【0099】

前記図７及び表６に示すように、第２のスタックの電子ブロック層、正孔輸送層、及びＰ型電荷生成層が形成された構造に対比して、これらをＰ型ドーピング層の１つの単一層で形成することにより、有機電界発光素子の厚さを減らし、寿命及び駆動電圧特性を向上させた。

【0100】

＜実施例７−１＞
前述した実施例６−２と同じ工程条件下に、有機電界発光素子を製作した。

【0101】

＜実施例７−２＞
前述した実施例７−１と同じ工程条件下に、アリールアミンとカルバゾール系のホスト５０Å、Ｐ型ドーパント化合物をドーピング濃度１０％で形成し、同じアリールアミン系のホスト２５０Åを蒸着して、第３のスタックの電子ブロック層、正孔輸送層、及びＰ型電荷生成層を１つの単一層で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0102】

＜実施例７−３＞
前述した実施例７−２と同じ工程条件下に、アリールアミン系のホストとは異なるホストを使用したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0103】

前述した実施例７−１〜７−３による発光スペクトルを測定して図８に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表７に示した。

【0104】

【表7】

【0105】

前記図８及び表７に示すように、第２のスタックとともに、第３のスタックの電子ブロック層、正孔輸送層、及びＰ型電荷生成層が形成された構造に対比して、これらをＰ型ドーピング層の１つの単一層で形成することにより、有機電界発光素子の厚さを減らし、寿命及び駆動電圧特性を向上させた。

【0106】

＜実施例８−１＞
前述した実施例６−２と同じ工程条件下に、燐光イエローグリーン発光層と燐光グリーン発光層とを各々ヘテロアリール系のホスト１種１２０Å、もう１つのホスト１種８０Å、そして、ドーパントであるイリジウム化合物をドーピング濃度８％で形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0107】

＜実施例８−２＞
前述した実施例８−１と同じ工程条件下に、ヘテロアリール系のホストの代りに、電子輸送層とのルモレベルのギャップが０．３ｅＶ以下である化合物をホストとして使用したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0108】

前述した実施例８−１及び８−２による発光スペクトルを測定して図９に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表８に示した。

【0109】

【表8】

【0110】

前記図９及び表８に示すように、グリーン発光層のホストが電子輸送層とのルモレベルのギャップが小さいほど発光効率及び寿命を改善させることができた。

【0111】

＜実施例９−１＞
前述した実施例６−２と同じ工程条件下に、第１のスタックの電子輸送層の厚さを７０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0112】

＜実施例９−２＞
前述した実施例９−１と同じ工程条件下に、第１のスタックの電子輸送層の厚さを１１０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0113】

＜実施例９−３＞
前述した実施例９−１と同じ工程条件下に、第１のスタックの電子輸送層の厚さを１５０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0114】

前述した実施例９−１〜９−３による発光スペクトルを測定して図１０に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表９に示した。

【0115】

【表9】

【0116】

前記図１０及び表９に示すように、第１のスタックの電子輸送層の厚さが薄いほど寿命が増加して効率が向上することを確認した。

【0117】

＜実施例１０−１＞
前述した実施例６−２と同じ工程条件下に、第１のスタック上のＮ型電荷生成層の厚さを８０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0118】

＜実施例１０−２＞
前述した実施例１０−１と同じ工程条件下に、第１のスタック上のＮ型電荷生成層の厚さを１２０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0119】

＜実施例１０−３＞
前述した実施例１０−１と同じ工程条件下に、第１のスタック上のＮ型電荷生成層の厚さを１５０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0120】

前述した実施例１０−１ないし１０−３による発光スペクトルを測定して図１１に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表１０に示した。

【0121】

【表10】

【0122】

前記図１１及び表１０に示すように、第１のスタック上のＮ型電荷生成層の厚さが厚くなるほど寿命が増加するが、３００Å以下が好ましい。

【0123】

＜実施例１１−１＞
前述した実施例６−２と同じ工程条件下に、第２のスタックの電子輸送層の厚さを４８０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0124】

＜実施例１１−２＞
前述した実施例１１−１と同じ工程条件下に、第２のスタックの電子輸送層の厚さを３５０Åで形成したことのみを異にして有機電界発光素子を製作した。

【0125】

前述した実施例１１−１及び１１−２による発光スペクトルを測定して図１２に示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの発光効率、寿命、及び駆動電圧を測定して下記の表１１に示した。

【0126】

【表11】

【0127】

前記図１２及び表１１に示すように、第２のスタックの電子輸送層の厚さが薄いほど寿命が増加して駆動電圧が減少されことを確認した。

【0128】

前述したように、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、少なくとも３つ以上のスタックを備え、少なくとも２つ以上のブルー発光層と１つのイエローグリーン発光層を備えることにより、寿命及び発光効率を向上させ、駆動電圧特性を向上させることができ、白色を実現できるという利点がある。

【0129】

また、本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子は、第１の電極と第２の電極との間の間隔を２５００ないし５０００Åで形成し、第２の電極と第２の発光層との間の間隔を少なくとも２０００Å以上で形成することにより、画像の視野角及びレッド光の発光効率を確保できるという利点がある。

【0130】

例示的な実施例が説明されたが、本開示の範疇内で種々の他の修正及び実施例が通常の技術者により創出され得ることと理解されなければならない。特に、様々な変更及び修正が本開示の図面及び特許請求の範囲の範疇内で本組み合わせの配置及び／又は構成において可能であろう。構成要素及び／又は配置における修正及び変更に加えて、代案的な使用も通常の技術者にとって明らかであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】