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(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】
(24)【登録日】2024-03-29
(45)【発行日】2024-04-08
(54)【発明の名称】有機エレクトロルミネッセンス素子
(51)【国際特許分類】
H10K 50/155 20230101AFI20240401BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20240401BHJP
H10K 50/15 20230101ALI20240401BHJP
H10K 85/60 20230101ALI20240401BHJP
H10K 101/40 20230101ALN20240401BHJP
H10K 101/30 20230101ALN20240401BHJP
【ＦＩ】
H10K50/155
H05B33/14 A
H05B33/22 D
H10K85/60
H10K101:40
H10K101:30
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2022110577
(22)【出願日】2022-07-08
(65)【公開番号】P2023010691
(43)【公開日】2023-01-20
【審査請求日】2022-07-08
(31)【優先権主張番号】202110771635.1
(32)【優先日】2021-07-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】519333413
【氏名又は名称】北京夏禾科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】謝 夢▲蘭▼
(72)【発明者】
【氏名】▲クアン▼ 志遠
(72)【発明者】
【氏名】▲ホウ▼ 惠▲卿▼
(72)【発明者】
【氏名】崔 至皓
(72)【発明者】
【氏名】王 静
(72)【発明者】
【氏名】丁 華龍
(72)【発明者】
【氏名】夏 伝軍
【審査官】渡邊 吉喜
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５３８２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２７０８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２３１６０２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１２５５２２７０（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００８８８９６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０２１－０９００５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０７０６８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｋ ５０／１５
Ｈ１０Ｋ ５０／１０
ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３３ｅＶであり、
前記第１有機層の導電率≧１０＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第１有機材料は、式１～式３のうちの１つで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化1】
Ｅは、出現毎に同一または異なってＮまたはＣＲ１から選ばれ、
Ｘは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ’’’、Ｏ、ＳまたはＳｅからなる群から選ばれ、
環Ａは、出現毎に同一または異なって１つの環内二重結合、少なくとも１つのＮ原子および少なくとも１つのＱを含む５員ヘテロ環であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒは、出現毎に同一または異なって一置換、複数置換または無置換を表し、
Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
置換基Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
隣り合う置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’は、結合して環を形成していてもよい。）
【請求項2】
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ 第２有機材料 ≦－５．１ｅＶであり、前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３３ｅＶであり、前記第１有機層の導電率≧１０＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第２有機材料は、モノアリールアミン化合物であり、且つ式Ｈで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化2】
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、或いは、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が出現毎に同一または異なって置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる場合、前記アリール基またはヘテロアリール基は、重水素、ハロゲン、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる１つまたは複数の基で置換され、
隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、結合して環を形成していてもよい。）
【請求項3】
ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．４ｅＶである、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項4】
ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．４５ｅＶである、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項5】
前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１３ｅＶである、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項6】
前記第１有機層の導電率が３０＊１０－５Ｓ／ｍ以上である、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項7】
前記第１有機材料の第１有機層に対する重量比が０．１％～９０％である、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項8】
前記第１有機層の厚さが１～３０ｎｍである、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項9】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２有機材料を含む第２有機層をさらに含み、前記第２有機層の厚さが１０～２００ｎｍである、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項10】
前記第１有機層が陽極に直接接触する、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項11】
前記第１有機材料は、式１または式３のうちの１つで表される構造を有する、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【化3】
Ｘは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ’’’、Ｏ、ＳまたはＳｅからなる群から選ばれ、
環Ａは、出現毎に同一または異なって１つの環内二重結合、少なくとも１つのＮ原子および少なくとも１つのＱを含む５員ヘテロ環であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒは、出現毎に同一または異なって一置換、複数置換または無置換を表し、
Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
隣り合う置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’は、結合して環を形成していてもよい。）
【請求項12】
前記Ｘは、出現毎に同一または異なってＣＲ’’Ｒ’’’またはＮＲ’から選ばれ、且つＲ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、それぞれ、少なくとも１つの電子求引性基を有する基である、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項13】
前記Ｘは、出現毎に同一または異なって【化4】
【請求項14】
前記Ｑは、出現毎に同一または異なってＯまたはＳから選ばれる、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項15】
前記Ｒは、出現毎に同一または異なって、水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、およびハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基およびホスホノキシ基のうちの１つまたは複数で置換された、炭素原子数１～２０のアルキル基、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、炭素原子数１～２０のアルコキシ基、炭素原子数２～２０のアルケニル基、炭素原子数６～３０のアリール基、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、並びにこれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項16】
前記Ｒは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、メチル基、イソプロピル基、ＮＯ２、ＳＯ２ＣＨ３、ＳＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＯＣＨ３、ジフェニルメチルシリル基、フェニル基、メトキシフェニル基、ｐ－メチルフェニル基、２、６－ジイソプロピルフェニル基、ビフェニル基、ポリフルオロフェニル基、ジフルオロピリジル基、ニトロフェニル基、ジメチルチアゾール基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたビニル基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つで置換されたエチニル基、ジメチルホスホノキシ基、ジフェニルホスホノキシ基、Ｆ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、トリフルオロメチルフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビス（トリフルオロメチル）フェニル基、ビス（トリフルオロメトキシ）フェニル基、４－シアノテトラフルオロフェニル基、Ｆ、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたフェニル基またはビフェニル基、テトラフルオロピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、ジフェニルボラニル基、オキサボランアントリル基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる、請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機電子素子、たとえば有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。特に、特定のエネルギーレベル要求を満たす第１有機材料および第２有機材料を含み、且つ導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである第１有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【0002】
有機電子素子は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）、有機電界効果トランジスタ（Ｏ－ＦＥＴｓ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴｓ）、有機起電セル（ＯＰＶｓ）、色素－増感太陽電池（ＤＳＳＣｓ）、有機光検出器、有機感光装置、有機電界効果素子（ＯＦＱＤｓ）、発光電気化学セル（ＬＥＣｓ）、有機レーザダイオードおよび有機プラズマ発光素子を含むが、それに限定されない。
【0003】
有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＬＥＤ）は、陰極、陽極、および陰極と陽極との間に設けられた一連の有機発光材料により堆積されて構成されている。素子の陰極および陽極に電圧を印加することにより、電気エネルギーを光に変換することができ、広角が広く、コントラストが高く、応答時間がより速いなどの利点を有する。イーストマンコダック（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ）のＴａｎｇおよびＶａｎ Ｓｌｙｋｅにより、１９８７年にて、有機発光素子、アリールアミン正孔輸送層およびトリス－８－ヒドロキシキノリン－アルミニウム層を電子輸送層および発光層として用いることが報道されている（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８７、５１（１２）：９１３－９１５）。素子の両端に電圧を印加した後、緑色光を素子から発射するという発明は、現代の有機発光ダイオード（ＯＬＥＤｓ）の発展のために基礎を築き上げている。最も先進的なＯＬＥＤｓは、電荷注入・輸送層、電荷・励起子ブロッキング層、および陰極と陽極との間に設けられた１つまたは複数の発光層などの複数の層を含んでもよい。ＯＬＥＤｓは、自発光性ソリッドステート素子であるので、表示および照明の適用に対して極めて大きな潜在力を提供している。また、有機材料の固有な特性、例えばそれらの可撓性は、可撓性基板で行った製造などの特殊な適用に非常に適合するようになっている。ＯＬＥＤは、コストが低く、エネルギー消費が低く、輝度が高く、視角が広く、厚さが薄いなどの利点を有し、数十年の発展を経験して、すでに表示および照明の分野において広く使用されている。
【0004】
ＯＬＥＤは、その発光メカニズムに応じて、３種の異なるタイプに分けられている。Ｔａｎｇおよびｖａｎ Ｓｌｙｋｅにより発明されたＯＬＥＤは、蛍光ＯＬＥＤであり、一重項発光のみを使用する。素子において生成した三重項が非輻射減衰通路により浪費され、蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）が２５％に過ぎないため、この制限はＯＬＥＤの商業化を妨害している。１９９７年、ＦｏｒｒｅｓｔおよびＴｈｏｍｐｓｏｎにより、錯体含有重金属からの三重項発光を発光体として用いるりん光ＯＬＥＤが報道されている。そのため、一重項および三重項を収穫し、１００％のＩＱＥを実現することができる。その効率が高いため、りん光ＯＬＥＤの発見および発展は、直接的にアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）の商業化に貢献する。最近、Ａｄａｃｈｉは、有機化合物の熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）によって高効率を実現している。これらの発光体は、小さい一重項－三重項ギャップを有するため、励起子が三重項から一重項に戻るトランジションが可能となる。ＴＡＤＦ素子において、三重項励起子がリバースシステム間で貫通すること（逆項間交差）によって一重項励起子を生成することに起因してＩＱＥが高くなっている。
【0005】
ＯＬＥＤｓは、さらに、所用材料の形態に応じて、小分子とポリマーＯＬＥＤに分けられてもよい。小分子とは、ポリマーではない、有機または有機金属のいずれかの材料を指し、精確な構造を有すれば、小分子の分子量が大きくてもよい。明確な構造を有するデンドリマーは、小分子と認められている。ポリマーＯＬＥＤは、共役ポリマーと、側鎖の発光基を有する非共役ポリマーとを含む。製造過程において後重合を発生すると、小分子ＯＬＥＤがポリマーＯＬＥＤになり得る。
【0006】
様々なＯＬＥＤの製造方法が公知されている。小分子ＯＬＥＤは、一般的に、真空熱蒸発により製造されるものである。ポリマーＯＬＥＤは、例えばスピンコート、インクジェット印刷およびノズル印刷などの溶液法により製造されるものである。材料が溶剤に溶解または分散することが可能であれば、小分子ＯＬＥＤも溶液法により製造されることができる。
【0007】
ＯＬＥＤ素子は、一般的に、多層の積層された有機機能層により構成され、発光層（ＥＭＬ）を加えて、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）などの機能層をさらに含む。正孔注入層および電子注入層により、それぞれ正孔および電子が陽極と陰極から素子に注入され、この２種類のキャリアが継続して輸送層を通して発光層に遷移するとともに、発光層において複合して励起子が形成され、励起子が励起状態から基底状態に戻る過程中で発射することで、発光を実現する。
【0008】
電子、正孔の有効な複合は、素子の発光量子効率に影響を与える１つの重要な要因である。現在、ＯＬＥＤ素子のキャリアのバランスを向上させる方法は、主に、以下の３つの方向に分けられている。一は、適当な電子および正孔注入材料を用いて注入されたキャリアを平衡することである。二は、電子および正孔輸送材料を改良して、キャリアの有機輸送材料の輸送能力を変更することにより、平衡を達成することである。三は、素子の構造を改善することにより、キャリアの平衡を達成することである。従来のＯＬＥＤ素子における有機正孔輸送層材料（ＨＴＭ）は、芳香族アミン化合物のものが多く、強い電子供給能力を有するため、良好な正孔注入を実現することができる。電子の注入および輸送の一方側において選択可能な有機材料の種類が少ない。陰極および陽極から注入された電子および正孔の濃度が同様であるとすれば、材料自身の性能の相違により、ＯＬＥＤ構造における正孔移動度（１０－６～１０－４ｃｍ２／Ｖｓ）が電子移動度（１０－５～１０－３ｃｍ２／Ｖｓ）よりも１～３桁高くなる、即ち発光層に輸送される正孔の濃度が遥かに電子の濃度よりも大きくなることに起因して、キャリアの濃度が不平衡になってしまう。キャリアの不平衡は、キャリアが膜層の界面で蓄積し、発熱することを引き起こしやすく、素子の老化を加速させ、耐用年数を低減させるだけでなく、励起子の複合確率を低下させて、素子の効率を低下させる恐れがある。そのため、正孔が発光領域に達することを効果的に緩和することは、素子の効率を向上させるための１つの効果的な手段である。
【0009】
正孔注入能力を調節するために、Ｍ．Ａ．Ａｂｋｏｗｉｔｚらは、論文（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ ２０００、１０４、３９４８－３９５２）において、ＩＴＯから正孔輸送層ＮＰＢへの正孔注入能力、およびＩＴＯとＮＰＢとの間に厚さの異なる１層のＣｕＰｃが設けられた後の正孔注入能力を検討し比較した。ＣｕＰｃの導入により素子の正孔注入能力が弱くなるが、対応する素子の効率が顕著して向上しながら、素子の電圧も向上することが発見されている。Ｍ．Ａ．Ａｂｋｏｗｉｔｚらは、正孔注入能力の低減によりキャリアをより良く平衡させ、つまり発光領域に達する正孔の数が相対的に低減するため、素子の効率を向上させると考えている。しかし、正孔注入を阻害するＣｕＰｃを用いて正孔注入の効率を抑制するため、素子の効率が向上されるが、素子の電圧の急激な向上も引き起こしてしまう。実際使用において、電圧が高すぎると、素子の消費電力が向上され、製造過程が複雑になる場合がある。
【0010】
従来のＯＬＥＤ素子における正孔注入層（ＨＩＬ）は、一般的に、正孔輸送材料（ＨＴＭ）を用いて、適量のＰ型導電性ドープ材料（ＰＤ）をドーピングして正孔注入能力を調節することにより、陽極とＨＩＬ層との間のオーム接触を実現する。ＨＩＬの導電率は、ある程度で正孔注入能力の強さを反映することができる。通常、適当なｐ型導電性ドープ材料を用いて、そのドーピング割合を調節することにより、薄膜の導電率を制御し、ＨＩＬの正孔注入能力を調節することができる。よく用いられるｐ型導電性ドープ材料は、有機材料である。たとえば、ＴＷＩ３３００４７では、ｐ型ドーピングされたＨＩＬの導電率の範囲が１０－６～１Ｓ／ｍであるＨＴＭ：ＰＤ組合せが開示されている。しかし、現在の検討において、ｐ型導電性ドープ材料のＬＵＭＯエネルギーレベルと正孔輸送材料のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が小さいので、低いドーピング濃度（たとえば１～３ｗｔ％）の条件下で、導電率が高いＨＩＬを取得することができる。高すぎる導電率が正孔と電子のアンバランスを悪化させやすく、素子の性能の向上に不利である一方、用量がより低いｐ型ドーパンドが素子の製造過程で精確に制御されにくく、さらにＨＩＬの導電率が調節・制御されにくい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0011】
【文献】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、１９８７、５１（１２）：９１３－９１５
【文献】Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ ２０００、１０４、３９４８－３９５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は、少なくとも一部の上述した問題を解決するために、新規な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。前記新規な有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む。前記有機層には、特定のエネルギーレベル要求を満たす第１有機材料および第２有機材料を含み、且つ導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである第１有機層が含まれる。前記新規な有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入能力を効果的に調節・制御することにより、素子の総合的な性能を効果的に向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一実施例によれば、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
【0014】
本発明の他の実施例によれば、
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第２有機材料は、式Ｈで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
（式Ｈ中、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、或いは、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が出現毎に同一または異なって置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる場合、前記アリール基またはヘテロアリール基は、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群からら選ばれる１つまたは複数の基で置換され、
隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、結合して環を形成していてもよい。）
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第２有機材料は、式Ｈで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
【化1】
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、或いは、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が出現毎に同一または異なって置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる場合、前記アリール基またはヘテロアリール基は、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群からら選ばれる１つまたは複数の基で置換され、
隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、結合して環を形成していてもよい。）
【0015】
本発明の他の実施例によれば、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、陽極に直接接触する第１有機層が含まれ、前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含み、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の同じ電流密度下での効率電圧比ηが、第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１０４％以上であり、
ただし、前記η＝ＥＱＥ／（電圧＊ξ）であり、ξは、量子力学における発射許可な励起子の割合であり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極に直接接触した有機層が第３有機材料および第４有機材料を含む第３有機層である以外、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子の構造が前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、前記第１有機材料と前記第３有機材料、前記第２有機材料と前記第４有機材料の２グループの材料のうちの少なくとも１グループの材料が同様であり、
且つ前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第３有機層が、下記の条件の１つを少なくとも満たす、第１有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
１）前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、且つＨＯＭＯ第４有機材料＞－５．１ｅＶであり、
２）前記第３有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第３有機材料であり、前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、ＬＵＭＯ第３有機材料－ＨＯＭＯ第４有機材料＜０．３ｅＶであり、
３）前記第３有機層の導電率が３＊１０－５Ｓ／ｍ未満である。
前記有機層には、陽極に直接接触する第１有機層が含まれ、前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含み、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の同じ電流密度下での効率電圧比ηが、第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１０４％以上であり、
ただし、前記η＝ＥＱＥ／（電圧＊ξ）であり、ξは、量子力学における発射許可な励起子の割合であり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極に直接接触した有機層が第３有機材料および第４有機材料を含む第３有機層である以外、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子の構造が前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、前記第１有機材料と前記第３有機材料、前記第２有機材料と前記第４有機材料の２グループの材料のうちの少なくとも１グループの材料が同様であり、
且つ前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第３有機層が、下記の条件の１つを少なくとも満たす、第１有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
１）前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、且つＨＯＭＯ第４有機材料＞－５．１ｅＶであり、
２）前記第３有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第３有機材料であり、前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、ＬＵＭＯ第３有機材料－ＨＯＭＯ第４有機材料＜０．３ｅＶであり、
３）前記第３有機層の導電率が３＊１０－５Ｓ／ｍ未満である。
【0016】
本発明に係る新規な有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む。前記有機層には、特定のエネルギーレベル要求を満たす第１有機材料および第２有機材料を含み、且つ導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである第１有機層が含まれる。前記新規な有機エレクトロルミネッセンス素子は、正孔注入能力を効果的に調節・制御することにより、素子の総合的な性能を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を含んでもよい有機発光装置の模式図である。
【図2】本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を含んでもよいほかの有機発光装置の模式図である。
【図3】化合物１－２および化合物ＨＴ－７からなる有機薄膜の導電率が化合物１－２のドーピング割合に従って変化するトレンドグラフである。
【図4】化合物３－２および化合物ＨＴ－７からなる有機薄膜の導電率が化合物３－２のドーピング割合に従って変化するトレンドグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
ＯＬＥＤは、ガラス、プラスチック、および金属などの様々な基板で製造することができる。図１は、有機発光装置１００を例示的に制限せずに示している。図面に対して、必ずしも縮尺どおりに製作するわけではなく、図において、必要に応じて一部の層構造を省略してもよい。装置１００には、基板１０１、陽極１１０、正孔注入層１２０、正孔輸送層１３０、電子ブロッキング層１４０、発光層１５０、正孔ブロッキング層１６０、電子輸送層１７０、電子注入層１８０および陰極１９０が含まれてもよい。装置１００は、記載される層を順に堆積することにより製造されてもよい。各層の性質、機能および例示的な材料については、米国特許ＵＳ７２７９７０４Ｂ２の第６～１０欄においてより詳細に記載されており、そのすべての内容を本明細書に援用する。
【0019】
これらの層のそれぞれには、より多くの実例がある。例示的には、全文を援用するように組み込まれた米国特許第５８４４３６３号において、可撓性で透明な基板－陽極の組合せが開示されている。例えば、全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、ｐ型ドープの正孔輸送層の実例は５０：１のモル比でＦ４－ＴＣＮＱがドーピングされたｍ－ＭＴＤＡＴＡであることが開示されている。全文を援用するように組み込まれた、トンプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）らによる米国特許第６３０３２３８号において、ホスト材料の実例が開示されている。例えば、全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、ｎ型ドープの電子輸送層の実例は１：１のモル比でＬｉがドーピングされたＢＰｈｅｎであることが開示されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許第５７０３４３６号および第５７０７７４５号において、例えばＭｇ：Ａｇなどの金属薄層と、その上に被覆された、スパッタ堆積された透明な導電ＩＴＯ層とを有する複合陰極を含む陰極の実例が開示されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許第６０９７１４７号および米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において、より詳細に、ブロッキング層の原理と使用が記載されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において注入層の実例が提供されている。全文を援用するように組み込まれた米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において、保護層が記載されている。
【0020】
非限定的な実施例により上述した分層構造が提供される。上述した各種の層を組み合わせることによってＯＬＥＤの機能が実現することができ、或いは、一部の層を完全に省略することができる。それは、明確に記載されていない他の層を含んでもよい。それぞれの層内に、最適な性能を実現するように、単一の材料または多種の材料の混合物を使用することができる。機能層はいずれも、複数なサブ層を含んでもよく、例えば、発光層は、所望の発光スペクトルを実現するように、２層の異なる発光材料を有してもよい。
【0021】
一実施例において、ＯＬＥＤは、陰極と陽極との間に設けられた「有機層」を有すると記載されてもよい。当該有機層は、１つまたは複数の層を含んでもよい。
【0022】
ＯＬＥＤにもカプセル化層が必要であり、図２に示すように、有機発光装置２００が例示的に制限せずに示されている。図１との相違点は、水分および酸素などの外界からの有害物質を防止するように、陰極１９０上にカプセル化層１０２を含んでもよい。ガラス、または有機－無機混合層などのカプセル化機能を提供可能ないかなる材料も、カプセル化層として用いられてもよい。カプセル化層は、ＯＬＥＤ素子の外部に、直接または間接的に配置されるべきである。多層薄膜カプセル化については、米国特許ＵＳ７９６８１４６Ｂ２において記載されており、そのすべての内容を本明細書に援用する。
【0023】
本発明の実施例により製造される素子は、当該素子の１つまたは複数の電子部材モジュール（或いは、ユニット）を有する各種の消費製品に組み込まれてもよい。これらの消費製品は、例えば、フラットパネルディスプレイ、モニタ、医療用モニタ、テレビ、ビルボード、室内または室外用照明ランプおよび／または信号ランプ、ヘッドアップディスプレイ、全部または一部透明のディスプレイ、可撓性ディスプレイ、スマートフォン、フラットパネルコンピューター、フラットパネル携帯電話、ウェアラブル素子、スマートウォッチ、ラップトップコンピューター、デジタルカメラ、携帯型ビデオカメラ、ファインダー、マイクロディスプレイ、３－Ｄディスプレイ、車載ディスプレイおよびテールライトを含む。
【0024】
本明細書に記載される材料および構造は、上述にて列挙されている他の有機電子素子にも用いられてもよい。
【0025】
「頂部」とは、基板から最も遠く、「底部」とは、基板から最も近いことを意味する。第１層が第２層「上」に設けられていると記載されている場合、第１層が基板から相対的に遠いように設けられている。第１層が第２層「と」「接触する」ことを規定していない限り、第１層と第２層との間に他の層が存在してもよい。例示的には、陰極と陽極との間に各種の有機層が存在しても、依然として、陰極が陽極「上」に設けられていると記載されることができる。
【0026】
「溶液が処理可能である」とは、溶液または懸濁液の形態で液体媒体に溶解、分散または輸送可能であり、および／または液体媒体から堆積可能であることを意味する。
【0027】
配位子は、直接的に発射材料の感光性質を促成すると、「感光性」と呼ばれてもよいことが信じられている。配位子は、発射材料の感光性質を促成しないと、「補助性」と呼ばれてもよい。しかし、補助性の配位子は、感光性配位子の性質を変更することができることが信じられている。
【0028】
蛍光ＯＬＥＤの内部量子効率（ＩＱＥ）は、遅延蛍光の存在によって２５％のスピン統計による制限を超えてもよいことが信じられている。遅延蛍光は、一般的に２つのタイプ、すなわちＰ型遅延蛍光およびＥ型遅延蛍光に分けられてもよい。Ｐ型遅延蛍光は、三重項－三重項消滅（ＴＴＡ）により生成される。
【0029】
一方、Ｅ型遅延蛍光は、２つの三重項の衝突ではなく、三重項と一重項との励起状態の変換に依存する。Ｅ型遅延蛍光を生成可能な化合物は、エネルギー状態の変換を行うように、極めて小さい一重項－三重項ギャップを有することが必要である。熱エネルギーは、三重項から一重項までの遷移を活性化することができる。このようなタイプの遅延蛍光は、熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）とも呼ばれる。ＴＡＤＦの顕著な特徴は、遅延成分が温度の上昇と伴って向上することにある。リバースシステム（ＲＩＳＣ）間の貫通（逆項間交差）の速度が十分に速いと、三重項からの非輻射減衰を最小化させ、バックフィルした一重項の励起状態の割合は７５％に達することができる。一重項の合計割合は１００％であってもよく、エレクトロによる励起子のスピン統計の２５％をはるかに超えている。
【0030】
Ｅ型遅延蛍光の特徴は、励起複合物系または単一の化合物から見える。理論に限定されず、Ｅ型遅延蛍光は、発光材料が小さい一重項－三重項エネルギーギャップ（ΔＥＳ－Ｔ）を有する必要がある。有機非金属含有の供与体・受容体発光材料は、この点を実現する可能性がある。これらの材料の発射は、通常、供与体・受容体電荷遷移（ＣＴ）型発射であると特徴付けられる。これらの供与体・受容体型化合物において、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとの空間分離は、一般的に小さいΔＥＳ－Ｔを生成することになる。これらの状態は、ＣＴ状態を含んでもよい。通常、供与体・受容体発光材料は、電子供与体部分（例えば、アミン基またはカルバゾール誘導体）と電子受容体部分（例えば、Ｎ含有の六員芳香族環）を結合することにより構築される。
【0031】
本明細書において、有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベル（最高被占分子軌道：ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）およびＬＵＭＯエネルギーレベル（最低未占有分子軌道：ｌｏｗｅｓｔ ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）は、電気化学的サイクリックボルタンメトリーにより測定される。本明細書において、すべての「ＨＯＭＯエネルギーレベル」、「ＬＵＭＯエネルギーレベル」は、いずれも負値で表され、数値が小さいほど（すなわち絶対値が大きいほど）、エネルギーレベルが深くなることを示す。本明細書において、エネルギーレベルがある値よりも小さいという記述は、エネルギーレベルが数値的にこの値よりも小さい、すなわちよりマイナスな値を有することを示す。たとえば、本明細書において「第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベル≦－５．１ｅＶである」とは、第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが数値的に－５．１ｅＶであるか、または－５．１ｅＶよりもマイナス、たとえば、第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．１３ｅＶであることを示す。本明細書において、第１有機材料（ｐ型導電性ドープ材料、ＰＤ）のＬＵＭＯと第２有機材料（正孔輸送材料、ＨＴＭ）のＨＯＭＯとのエネルギーレベル差は、ＬＵＭＯＰＤ－ＨＯＭＯＨＴＭと定義される。通常、輸送材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがより深いので、この差は、正の値である。
【0032】
本明細書において、ＨＩＬおよび／またはＨＴＬにおけるＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベル≦－５．１ｅＶの場合のみに予期可能な効果を有する。ＯＬＥＤ素子において、通常、ホスト材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．４ｅＶであるか、またはより深いので、ホスト材料とよく組み合わせるために、ＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルを深くする必要がある。また、その構造に限定されるので、現在、既存のＨＴＭのＨＯＭＯエネルギーレベルは、一般的に－５．９ｅＶを下回らず、すなわち－５．９ｅＶ以上である。
【0033】
用語「正孔注入能力」とは、素子において、正孔が陽極から有機層に注入される効率を指し、導電率により判断される。
【0034】
用語「導電率」とは、測定待ちのサンプル材料を、高真空中（たとえば、１０－６Ｔｏｒｒ）で、一定のドーピング割合で共蒸着により、アルミニウム電極が予め製造されたテスト基板に蒸着し、厚さ１００ｎｍ、長さ６ｍｍ、幅１ｍｍのテスト待ち領域を形成し、室温下で、電極に電圧を印加して電流を測定する方法により、該領域の抵抗値を得、さらに、オームの法則および幾何学的寸法に基づき所定の薄膜の導電率を算出することを指す。なお、ＨＴＭおよびＰＤの材料をそのまま維持しても、即ちエネルギーレベル差が変化しなくても、ドーピング割合を調節することにより、ある程度で正孔注入能力を調節することができる。有機半導体薄膜の導電率と、薄膜形成用の材料およびドーピング割合とが直接関係があるので、構造が確定された２種または複数種の有機材料によりある一定のドーピング割合で形成された有機薄膜に対しては、その導電率が確定されたものである。本願の検討において、構造が確定された第１有機材料および第２有機材料により一定のドーピング割合で形成された有機層の導電率は、いずれも上述した方法により測定される。
【0035】
用語「ドーピング割合」とは、有機薄膜のうちの１種の材料の、薄膜の合計質量に対する百分比を指す。
【0036】
図３は、化合物１－２および化合物ＨＴ－７からなる有機薄膜の導電率が化合物１－２のドーピング割合に従って変化するトレンドグラフを示す。化合物１－２のＬＵＭＯエネルギーレベルとＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．５ｅＶであり、化合物１－２のドーピング割合の向上に従って得た有機層の導電率が向上する。化合物１－２のドーピング割合が０％の場合、得た有機層の導電率が８．１＊１０－６Ｓ／ｍであり、化合物１－２のドーピング割合が３％の場合、得た有機層の導電率が２．４＊１０－５Ｓ／ｍであり、化合物１－２のドーピング割合が２０％の場合、得た有機層の導電率が８．９＊１０－４Ｓ／ｍであり、化合物１－２のドーピング割合が２５％の場合、得た有機層の導電率が９．２＊１０－４Ｓ／ｍである。化合物１－２のドーピング割合が２０％～２５％に達した場合、得た有機層の導電率が大体安定し、ドーピングされていない場合の導電率よりも２桁向上することを分かることができる。化合物１－２のドーピング割合を調節することにより、得た有機層の導電率を効果的に調節して、得た有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍとなることができる。
【0037】
図４は、化合物３－２および化合物ＨＴ－７からなる有機薄膜の導電率が化合物３－２のドーピング割合に従って変化するトレンドグラフを示す。化合物３－２のＬＵＭＯエネルギーレベルとＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．３３ｅＶであり、化合物３－２のドーピング割合の向上に従って、得た有機層の導電率が向上する。化合物３－２のドーピング割合が２％の場合、得た有機層の導電率が２．６＊１０－５Ｓ／ｍであり、化合物３－２のドーピング割合が３％の場合、得た有機層の導電率が８．０＊１０－５Ｓ／ｍであり、化合物３－２のドーピング割合が５％の場合、得た有機層の導電率が３．９＊１０－４Ｓ／ｍである。同様に、化合物３－２のドーピング割合を調節することにより、得た有機層の導電率を効果的に調節して、得た有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍとなることができる。
【0038】
一般的に言えば、ＯＬＥＤ素子において、ＨＩＬにおけるｐ型導電性ドープ材料（ＰＤ）のドーピング割合の向上に従って、ＨＩＬの導電率が向上するが、ＯＬＥＤ素子に対しては、導電率の範囲が３＊１０－５Ｓ／ｍ～１＊１０－２Ｓ／ｍにあればよい。導電率が低すぎると、正孔の注入に影響を与えて、素子の電圧が向上することで、消費電力を向上させる。導電率が高すぎると、ディスプレイにおいて横クロストーク効果を引き起こしやすい。そして、導電率が高すぎるとは、往々にしてＰＤのドーピング濃度が高すぎることを意味し、この際に、キャリアの蓄積が発生して素子の耐用年数が低下するとともに、素子の製造コストが大幅に向上する恐れがある。
【0039】
素子に順方向バイアスを印加した後、電流が素子を流れ始め、電圧が素子のスタート電圧に達した後、素子が発光し始める。そのため、同じ電流密度下での電圧が低いほど、素子の消費電力が小さくなることを意味する。
【0040】
ＯＬＥＤ素子の「ＥＱＥ（外部量子効率）」とは、観察方向において素子の表面から出射した光子の数と、電子が注入される数との比を指す。ＯＬＥＤが電流により駆動されるものであるため（電子、正孔の注入後の再結合）、ＥＱＥは、ある程度でＯＬＥＤ発光メカニズムの良否を反映するために用いられる。注意すべきことに、高いＥＱＥの一途を追求していることは業界の最初の選択ではなく、最も重要なのは、ＥＱＥ、電圧、耐用年数などの複数種の要因により影響される素子の総合的な性能の良否を総合的に考慮することである。
【0041】
本明細書におけるＯＬＥＤ素子については、蘇州弗士達科学計器有限公司による型番ＦＳ－１０００ＧＡ３の計器でＩ－Ｖ－Ｌ（電流－電圧－輝度）光電特性テストが行われる。素子のＥＱＥについては、その内蔵された下記数式から算出される。
（ただし、ＬｉｇｈｔｉｎｇＡｒｅａは、素子の発光面積であり、Ｃｕｒｒｅｎｔは、電流であり、電流は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ２４００により測定され、単位がアンペア（Ａ）である。
Ｐｈｏｔｏｒａｄ（発射強度）は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍ下で、１波長ごとの発射強度値に該波長を乗算して加算することにより得られ、発射強度は、分光計ＦＳ－１０００ＧＡ３に内蔵された分光計により測定される。）
【数1】
【数2】
Ｐｈｏｔｏｒａｄ（発射強度）は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍ下で、１波長ごとの発射強度値に該波長を乗算して加算することにより得られ、発射強度は、分光計ＦＳ－１０００ＧＡ３に内蔵された分光計により測定される。）
【0042】
置換基の専門用語の定義について
【0043】
ハロゲンまたはハロゲン化物とは、本明細書に用いられるように、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を含む。
【0044】
アルキル基とは、本明細書に用いられるように直鎖および分岐鎖のアルキル基を含む。アルキル基は、炭素原子数１～２０のアルキル基であってもよく、炭素原子数１～１２のアルキル基であることが好ましく、炭素原子数１～６のアルキル基であることがより好ましい。アルキル基の実例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、ｎ－ヘキシル、ｎ－ヘプチル、ｎ－オクチル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシル、ネオペンチル、１－メチルペンチル、２－メチルペンチル、１－ペンチルヘキシル、１－ブチルペンチル、１－ヘプチルオクチル、および３－メチルペンチルを含む。そのうち、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、ｓｅｃ－ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ－ブチル、ｎ－ペンチル、ネオペンチルおよびｎ－ヘキサンであることが好ましい。また、アルキル基は、置換されていてもよい。
【0045】
シクロアルキル基とは、本明細書に用いられるように環状のアルキル基を含む。シクロアルキル基は、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基であってもよく、炭素原子数４～１０のシクロアルキル基であることが好ましい。シクロアルキル基の実例は、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、４－メチルシクロヘキシル、４，４－ジメチルシクロヘキシル、１－アダマンチル、２－アダマンチル、１－ノルボルニル基、２－ノルボルニル基などを含む。そのうち、シクロペンチル、シクロヘキシル、４－メチルシクロヘキシル、４，４－ジメチルシクロヘキシルであることが好ましい。また、シクロアルキル基は、置換されていてもよい。
【0046】
ヘテロアルキル基とは、本明細書に用いられるように、アルキル鎖のうちの１つまたは複数の炭素が、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、リン原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれるヘテロ原子で置換されてなる。ヘテロアルキル基は、炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基であってもよく、炭素原子数１～１０のヘテロアルキル基であることが好ましく、炭素原子数１～６のヘテロアルキル基であることがより好ましい。ヘテロアルキル基の実例は、メトキシメチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、メチルチオメチル基、エチルチオメチル基、エチルチオエチル基、メトキシメトキシメチル基、エトキシメトキシメチル基、エトキシエトキシエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基、アミノメチル基、アミノエチル基、アミノプロピル基、ジメチルアミノメチル基、トリメチルゲルマニルメチル基、トリメチルゲルマニルエチル基、トリメチルゲルマニルイソプロピル基、ジメチルエチルゲルマニルメチル基、ジメチルイソプロピルゲルマニルメチル基、ｔｅｒｔ－ブチルジメチルゲルマニルメチル基、トリエチルゲルマニルメチル基、トリエチルゲルマニルエチル基、トリイソプロピルゲルマニルメチル基、トリイソプロピルゲルマニルエチル基、トリメチルシリルメチル基、トリメチルシリルエチル基、トリメチルシリルイソプロピル基、トリイソプロピルシリルメチル基、トリイソプロピルシリルエチル基を含む。また、ヘテロアルキル基は、置換されていてもよい。
【0047】
アルケニル基とは、本明細書に用いられるように、直鎖、分岐鎖および環状オレフィン基を含む。鎖状のアルケニル基は、炭素原子数２～２０のアルケニル基であってもよく、炭素原子数２～１０のアルケニル基であることが好ましい。アルケニル基の例は、ビニル基、プロピレン基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１，３－ブタジエニル基、１－メチルビニル基、スチリル基、２，２－ジフェニルビニル基、１，２－ジフェニルビニル基、１－メチルアリル基、１，１－ジメチルアリル基、２－メチルアリル基、１－フェニルアリル基、２－フェニルアリル基、３－フェニルアリル基、３，３－ジフェニルアリル基、１，２－ジメチルアリル基、１－フェニル－１－ブテニル基、３－フェニル－１－ブテニル基、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、シクロヘプテニル基、シクロヘプタトリエニル基、シクロオクテニル基、シクロオクタテトラエニル基およびノルボルニルアルケニル基を含む。また、アルケニル基は、置換されていてもよい。
【0048】
アルキニル基とは、本明細書に用いられるように、直鎖のアルキニル基を含む。アルキニル基は、炭素原子数２～２０のアルキニル基であってもよく、炭素原子数２～１０のアルキニル基であることが好ましい。アルキニル基の実例は、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－ペンチニル基、２－ペンチニル基、３，３－ジメチル－１－ブチニル基、３－エチル－３－メチル－１－ペンチニル基、３，３－ジイソプロピル１－ペンチニル基、フェニルエチニル基、フェニルプロピニル基などを含む。そのうち、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、１－ブチニル基、２－ブチニル基、３－ブチニル基、１－ペンチニル基、フェニルエチニル基であることが好ましい。また、アルキニル基は、置換されていてもよい。
【0049】
アリール基または芳香族基とは、本明細書に用いられるように、非縮合および縮合系を考慮する。アリール基は、炭素原子数６～３０のアリール基であってもよく、炭素原子数６～２０のアリール基であることが好ましく、炭素原子数６～１２のアリール基であることがより好ましい。アリール基の例は、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレン、テトラフェニレン、ナフタレン、アントラセン、フェナレン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、クリセン、ペリレン、およびアズレンを含み、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、トリフェニレン、フルオレンおよびナフタレンであることが好ましい。非縮合アリール基の例は、フェニル、ビフェニル－２－イル、ビフェニル－３－イル、ビフェニル－４－イル、ｐ－ターフェニル－４－イル、ｐ－ターフェニル－３－イル、ｐ－トリビフェニル－２－イル、ｍ－ターフェニル－４－イル、ｍ－ターフェニル－３－イル、ｍ－ターフェニル－２－イル、ｏ－トリル、ｍ－トリル、ｐ－トリル、ｐ－（２－フェニルプロピル）フェニル、４’－メチルビフェニル、４’’－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－ターフェニル－４－イル、ｏ－クミル、ｍ－クミル、ｐ－クミル、２，３－キシリル、３，４－キシリル、２，５－ジメチルフェニル、メシチレンおよびｍ－テトラフェニルを含む。また、アリール基は、置換されていてもよい。
【0050】
複素環基または複素環とは、本明細書に用いられるように、非芳香族の環状基を考慮する。非芳香族複素環基は、環原子数３～２０の飽和複素環基および環原子数３～２０の不飽和非芳香族複素環基を含み、そのうちの少なくとも１つの環原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれ、非芳香族複素環基は、環原子数３～７のものであることが好ましく、窒素、酸素、ケイ素または硫黄などの少なくとも１つのヘテロ原子を含む。非芳香族複素環基の実例は、オキシラニル、オキセタニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ジオキソペンチル、ジオキサニル、アジリジニル、ジヒドロピロール、テトラヒドロピロリル、ピペリジニル、オキサゾリジニル、モルホリニル、ピペラジニル、オキサシクロヘプタトリエニル、チアシクロヘプタトリエニル、アザシクロヘプタトリエニルおよびテトラヒドロシロールを含む。また、複素環基は、置換されていてもよい。
【0051】
ヘテロアリール基とは、本明細書に用いられるように、ヘテロ原子数１～５の非縮合および縮合ヘテロ芳香族基を含んでもよく、そのうちの少なくとも１つのヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子、ケイ素原子、リン原子、ゲルマニウム原子およびホウ素原子からなる群から選ばれる。イソアリール基とは、ヘテロアリール基も指す。ヘテロアリール基は、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基であってもよく、炭素原子数３～２０のヘテロアリール基であることが好ましく、炭素原子数３～１２のヘテロアリール基であることがより好ましい。好適なヘテロアリール基は、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、ピリドインドール、ピロロピリジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、オキサトリアゾール、ジオキサゾール、チアジアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、オキサジン、オキサチアジン、オキサジアジン、インドール、ベンズイミダゾール、インダゾール、インデノアジン、ベンゾオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ベンゾチアゾール、キノリン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キノキサリン、ナフチリジン、フタラジン、プテリジン、キサンテン、アクリジン、フェナジン、フェノチアジン、ベンゾフランピリジン、フランジピリジン、ベンゾチエノピリジン、チエノビピリジン、ベンゾセレノピリジン、およびセレンベンゾピリジンを含み、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾセレノフェン、カルバゾール、インドロカルバゾール、イミダゾール、ピリジン、トリアジン、ベンズイミダゾール、１，２－アザボラン、１，３－アザボラン、１，４－アザボラン、ボラゾールおよびそのアザ類似物を含むことが好ましい。また、ヘテロアリール基は、置換されていてもよい。
【0052】
アルコキシ基とは、本明細書に用いられるように、－Ｏ－アルキル基、－Ｏ－シクロアルキル基、－Ｏ－ヘテロアルキル基または－Ｏ－複素環基で表される。アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基および複素環基の例および好ましい例は、上記例と同様である。アルコキシ基は、炭素原子数１～２０のアルコキシ基であってもよく、炭素原子数１～６のアルコキシ基であることが好ましい。アルコキシ基の例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、シクロプロピルオキシ、シクロブチルオキシ、シクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ、テトラヒドロフラニルオキシ、テトラヒドロピラニルオキシ、メトキシプロピルオキシ、エトキシエチルオキシ、メトキシメチルオキシおよびエトキシメチルオキシを含む。また、アルコキシ基は、置換されていてもよい。
【0053】
アリールオキシ基とは、本明細書に用いられるように、－Ｏ－アリール基または－Ｏ－ヘテロアリール基で表される。アリール基およびヘテロアリール基の例および好ましい例は、上記例と同様である。アリールオキシ基は、炭素原子数６～３０のアリールオキシ基であってもよく、炭素原子数６～２０のアリールオキシ基であることが好ましい。アリールオキシ基の例は、フェノキシおよびビフェノキシを含む。また、アリールオキシ基は、置換されていてもよい。
【0054】
アラルキル基とは、本明細書に用いられるように、アリール基で置換されたアルキル基を含む。アラルキル基は、炭素原子数７～３０のアラルキル基であってもよく、炭素原子数７～２０のアラルキル基であることが好ましく、炭素原子数７～１３のアラルキル基であることがより好ましい。アラルキル基の例は、ベンジル、１－フェニルエチル、２－フェニルエチル、１－フェニルイソプロピル、２－フェニルイソプロピル、フェニル－ｔｅｒｔ－ブチル、α－ナフチルメチル、１－α－ナフチルエチル、２－α－ナフチルエチル、１－α－ナフチルイソプロピル、２－α－ナフチルイソプロピル、β－ナフチルメチル、１－β－ナフチル－エチル、２－β－ナフチル－エチル、１－β－ナフチルイソプロピル、２－β－ナフチルイソプロピル、ｐ－メチルベンジル、ｍ－メチルベンジル、ｏ－メチルベンジル、ｐ－クロロベンジル、ｍ－クロロベンジル、ｏ－クロロベンジル、ｐ－ブロモベンジル、ｍ－ブロモベンジル、ｏ－ブロモベンジル、ｐ－ヨードベンジル、ｍ－ヨードベンジル、ｏ－ヨードベンジル、ｐ－ヒドロキシベンジル、ｍ－ヒドロキシベンジル、ｏ－ヒドロキシベンジル、ｐ－アミノベンジル、ｍ－アミノベンジル、ｏ－アミノベンジル、ｐ－ニトロベンジル、ｍ－ニトロベンジル、ｏ－ニトロベンジル、ｐ－シアノベンジル、ｍ－シアノベンジル、ｏ－シアノベンジル、１－ヒドロキシ－２－フェニルイソプロピルおよび１－クロロ－２－フェニルイソプロピルを含む。そのうち、ベンジル、ｐ－シアノベンジル、ｍ－シアノベンジル、ｏ－シアノベンジル、１－フェニルエチル、２－フェニルエチル、１－フェニルイソプロピルおよび２－フェニルイソプロピルであることが好ましい。また、アラルキル基は、置換されていてもよい。
【0055】
アルキルシリル基とは、本明細書に用いられるように、アルキル基で置換されたシリル基を含む。アルキルシリル基は、炭素原子数３～２０のアルキルシリル基であってもよく、炭素原子数３～１０のアルキルシリル基であることが好ましい。アルキルシリル基の例は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、メチルジエチルシリル、エチルジメチルシリル、トリプロピルシリル、トリブチルシリル、トリイソプロピルシリル、メチルジイソプロピルシリル、ジメチルイソプロピルシリル、トリ－ｔｅｒｔ－ブチルシリコン、トリイソブチルシリル、ジメチル－ｔｅｒｔ－ブチルシリル、およびメチルジ－ｔｅｒｔ－ブチルシリルを含む。また、アルキルシリル基は、置換されていてもよい。
【0056】
アリールシリル基とは、本明細書に用いられるように、少なくとも１つのアリール基で置換されたシリル基を含む。アリールシリル基は、炭素原子数６～３０のアリールシリル基であってもよく、炭素原子数８～２０のアリールシリル基であることが好ましい。アリールシリル基の例は、トリフェニルシリル、フェニルジビフェニルシリル、ジフェニルビフェニルシリル、フェニルジエチルシリル、ジフェニルエチルシリル、フェニルジメチルシリル、ジフェニルメチルシリル、フェニルジイソプロピルシリル、ジフェニルイソプロピルシリル、ジフェニルブチルシリル、ジフェニルイソブチルシリル、ジフェニル－ｔｅｒｔ－ブチルシリルを含む。また、アリールシリル基は、置換されていてもよい。
【0057】
アルキルゲルマニウム基とは、本明細書に用いられるように、アルキル基で置換されたゲルマニウム基を含む。アルキルゲルマニウム基は、炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基であってもよく、炭素原子数３～１０のアルキルゲルマニウム基であることが好ましい。アルキルゲルマニウム基の例は、トリメチルゲルマニウム基、トリエチルゲルマニウム基、メチルジエチルゲルマニウム基、エチルジメチルゲルマニウム基、トリプロピルゲルマニウム基、トリブチルゲルマニウム基、トリイソプロピルゲルマニウム基、メチルジイソプロピルゲルマニウム基、ジメチルイソプロピルゲルマニウム基、トリ－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基、トリイソブチルゲルマニウム基、ジメチル－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基、メチルジ－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基を含む。また、アルキルゲルマニウム基は、置換されていてもよい。
【0058】
アリールゲルマニウム基とは、本明細書に用いられるように、少なくとも１つのアリール基またはヘテロアリール基で置換されたゲルマニウム基を含む。アリールゲルマニウム基は、炭素原子数６～３０のアリール基ゲルマニウム基であってもよく、炭素原子数８～２０のアリールゲルマニウム基であることが好ましい。アリールゲルマニウム基の例は、トリフェニルゲルマニウム基、フェニルジビフェニルゲルマニウム基、ジフェニルビフェニルゲルマニウム基、フェニルジエチルゲルマニウム基、ジフェニルエチルゲルマニウム基、フェニルジメチルゲルマニウム基、ジフェニルメチルゲルマニウム基、フェニルジイソプロピルゲルマニウム基、ジフェニルイソプロピルゲルマニウム基、ジフェニルブチルゲルマニウム基、ジフェニルイソブチルゲルマニウム基、ジフェニル－ｔｅｒｔ－ブチルゲルマニウム基を含む。また、アリールゲルマニウム基は、置換されていてもよい。
【0059】
アザジベンゾフラン、アザジベンゾチオフェンなどにおける「アザ」とは、対応する芳香族フラグメントにおける１つまたは複数のＣ－Ｈ基が窒素原子に置換されることを指す。例えば、アザトリフェニレンは、ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン、ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノリン、および環系において２つ以上の窒素を有する他の類似物を含む。当業者であれば、上述したアザ誘導体の他の窒素類似物を容易に想到することができ、且つこれらの類似物は、すべて本明細書に記載される専門用語に含まれるものとして確定される。
【0060】
本発明において、特に断りのない限り、置換のアルキル基、置換のシクロアルキル基、置換のヘテロアルキル基、置換の複素環基、置換のアラルキル基、置換のアルコキシ基、置換のアリールオキシ基、置換のアルケニル基、置換のアルキニル基、置換のアリール基、置換のヘテロアリール基、置換のアルキルシリル基、置換のアリールシリル基、置換のアルキルゲルマニウム基、置換のアリールゲルマニウム基、置換のアミノ基、置換のアシル基、置換のカルボニル基、置換のカルボキシル基、置換のエステル基、置換のスルフィニル基、置換のスルホニル基、置換のホスフィノ基からなる群のうちのいずれかの用語を使用すると、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、ヘテロシクリル基、アラルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルケニル基、アルキニル、アリール基、ヘテロアリール基、アルキルシリル基、アリールシリル基、アミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、スルフィニル基、スルホニル基、およびホスフィノ基のうちのいずれか１つの基が、重水素、ハロゲン、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、非置換の環原子数３～２０の複素環基、非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、非置換の炭素原子数０～２０のアミノ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基およびこれらの組合せから選ばれる１つまたは複数により置換され得ることを意味する。
【0061】
分子フラグメントについて、置換基または他の形態で他の部分に結合させると記載する場合、フラグメント（例えば、フェニル基、フェニレン基、ナフチル基、ジベンゾフラニル基）であるか否か、或いは、分子全体（例えば、ベンゼン、ナフタレン、ジベンゾフラン）であるか否かにより、その名称を確定することができることを理解すべきである。本明細書に用いられるように、置換基の指定、或いはフラグメントの結合の異なる形態は、均等であると認められている。
【0062】
本明細書で言及される化合物において、水素原子が重水素で一部または全部置換されてもよい。他の原子、例えば炭素および窒素も、それらの他の安定した同位体で置換されてもよい。素子の効率および安定性を向上させるために、化合物において他の安定した同位体の置換が好ましい可能性がある。
【0063】
本明細書で言及される化合物において、複数置換とは、二重置換を含む、最も多くの使用可能な置換に達するまでの範囲を指す。本明細書で言及される化合物中のある置換基は、複数置換（二重置換、三重置換、四重置換などを含む）を意味すると、その置換基はその結合構造上の複数の利用可能な置換位置に存在してもよいことを意味し、複数の利用可能な置換位置にいずれも存在する当該置換基は、同じ構造であってもよいし、異なる構造であってもよい。
【0064】
本明細書で言及される化合物において、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいように特に限定されない限り、前記化合物における隣り合う置換基は結合して環を形成することができない。本明細書で言及される化合物において、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいことは、隣り合う置換基が結合して環を形成してもよい情況を含むだけでなく、隣り合う置換基が結合して環を形成しない情況を含む。隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよい場合、形成される環は、単環または多環、および脂環、ヘテロ脂環、アリール環、またはヘテロアリール環であってもよい。このような記述において、隣り合う置換基は、同一の原子に結合された置換基、互いに直接結合する炭素原子に結合された置換基、または、さらに離れた炭素原子に結合された置換基を指してもよい。好ましくは、隣り合う置換基は、同一の炭素原子に結合された置換基および互いに直接結合する炭素原子に結合された置換基を指す。
【0065】
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、同一の炭素原子に結合された２つの置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
【化2】
【0066】
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、互いに直接結合する炭素原子に結合された２つ置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
【化3】
【0067】
隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、さらに離れる炭素原子に結合された２つの置換基が化学結合により互いに結合して環を形成することを意味すると認められ、下記式で例示することができる。
【化4】
【0068】
また、隣り合う置換基が結合して環を形成していてもよいという記述も、互いに直接結合する炭素原子に結合された２つ置換基の一方が水素を表す場合に、第２置換基は水素原子が結合された位置に結合されて環を形成することを意味すると認められている。下記式で例示する。
【化5】
【0069】
本発明の一実施例によれば、
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶであり、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍである、有機エレクトロルミネッセンス素子が開示される。
【0070】
本発明の一実施例によれば、
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第２有機材料は、式Ｈで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
（式Ｈ中、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、或いは、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が出現毎に同一または異なって置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる場合、前記アリール基またはヘテロアリール基は、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる１つまたは複数の基で置換され、
隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、結合して環を形成していてもよい。）
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、第１有機材料および第２有機材料を含む第１有機層が含まれ、
前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶであり、前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第２有機材料は、式Ｈで表される構造を有する、有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
【化6】
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、出現毎に同一または異なって置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、或いは、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれ、
Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が出現毎に同一または異なって置換の炭素原子数６～３０のアリール基、または置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基から選ばれる場合、前記アリール基またはヘテロアリール基は、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ヒドロキシル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィノ基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる１つまたは複数の基で置換され、
隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３は、結合して環を形成していてもよい。）
【0071】
本実施例において、隣り合う置換基Ａｒ１、Ａｒ２およびＡｒ３が結合して環を形成していてもよいとは、隣り合う置換基グループ、たとえば隣り合う置換基Ａｒ１とＡｒ２、隣り合う置換基Ａｒ１とＡｒ３、および隣り合う置換基Ａｒ２とＡｒ３のうちのいずれか１つまたは複数が結合して環を形成してもよいことを意味する。明らかには、これらの隣り合う置換基がいずれも結合して環を形成しなくてもよい。
【0072】
本発明の一実施例によれば、式Ｈで表される構造を有する第２有機材料は、モノアリールアミン化合物である。
【0073】
本発明の一実施例によれば、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料は、≧０．３３ｅＶである。
【0074】
本発明の一実施例によれば、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料は、≧０．４ｅＶである。
【0075】
本発明の一実施例によれば、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料は、≧０．４５ｅＶである。
【0076】
本発明の一実施例によれば、前記ＨＯＭＯ第２有機材料は、≦－５．１３ｅＶである。
【0077】
本発明の一実施例によれば、ＨＯＭＯ第２有機材料は、≦－５．２ｅＶである。
【0078】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率は、≧５＊１０－５Ｓ／ｍである。
【0079】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率は、≧７＊１０－５Ｓ／ｍである。
【0080】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率は、≧１０＊１０－５Ｓ／ｍである。
【0081】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率は、≧３０＊１０－５Ｓ／ｍである。
【0082】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の導電率は、≧５０＊１０－５Ｓ／ｍである。
【0083】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料の第１有機層に対する重量比は、０．１％～９０％である。
【0084】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料の第１有機層に対する重量比は、１％～５０％である。
【0085】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料の第１有機層に対する重量比は、２％～３０％である。
【0086】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の厚さは、１～３０ｎｍである。
【0087】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層の厚さは、５～１５ｎｍである。
【0088】
本発明の一実施例によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が赤色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２２％を下回らず、電圧が４．５Ｖを上回らない。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が緑色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２１％を下回らず、電圧が４．５Ｖを上回らない。当前記有機エレクトロルミネッセンス素子が青色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが６％を下回らず、電圧が５Ｖを上回らない。
【0089】
本発明の一実施例によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が赤色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２４％を下回らず、電圧が４．８Ｖを上回らない。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が緑色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２３％を下回らず、電圧が４．８Ｖを上回らない。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が青色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが７％を下回らず、電圧が５．３Ｖを上回らない。
【0090】
本発明の一実施例によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子が赤色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２５％を下回らず、電圧が４．５Ｖを上回らない。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が緑色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが２４％を下回らず、電圧が４．５Ｖを上回らない。前記有機エレクトロルミネッセンス素子が青色光を発射する場合、前記有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのＥＱＥが８％を下回らず、電圧が５．５Ｖを上回らない。
【0091】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機層は、陽極に接触する。
【0092】
本発明の一実施例によれば、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、第２有機材料を含む第２有機層をさらに含む。
【0093】
本発明の一実施例によれば、前記第２有機層の厚さは、１０～２００ｎｍである。
【0094】
本発明の一実施例によれば、前記第２有機材料は、
から選ばれる。
【化7-1】
【化7-2】
【0095】
本発明の一実施例によれば、
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、陽極に直接接触する第１有機層が含まれ、前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含み、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の同じ電流密度下での効率電圧比ηが、第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１０４％以上であり、
ただし、前記η＝ＥＱＥ／（電圧＊ξ）であり、ξは、量子力学における発射許可な励起子の割合であり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極に直接接触した有機層が第３有機材料および第４有機材料を含む第３有機層である以外、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子の構造が前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、前記第１有機材料と前記第３有機材料、前記第２有機材料と前記第４有機材料の２グループの材料のうちの少なくとも１グループの材料が同様であり、
且つ前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第３有機層が、下記の条件の１つを少なくとも満たす、第１有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
１）前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、且つＨＯＭＯ第４有機材料＞－５．１ｅＶであり、
２）前記第３有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第３有機材料であり、前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、ＬＵＭＯ第３有機材料－ＨＯＭＯ第４有機材料＜０．３ｅＶであり、
３）前記第３有機層の導電率が３＊１０－５Ｓ／ｍ未満である。
陽極、陰極、および陽極と陰極との間に設けられた有機層を含む第１有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層には、陽極に直接接触する第１有機層が含まれ、前記第１有機層は、第１有機材料および第２有機材料を含み、
前記第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍであり、
前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の同じ電流密度下での効率電圧比ηが、第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１０４％以上であり、
ただし、前記η＝ＥＱＥ／（電圧＊ξ）であり、ξは、量子力学における発射許可な励起子の割合であり、
前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極に直接接触した有機層が第３有機材料および第４有機材料を含む第３有機層である以外、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子の構造が前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子と同様であり、前記第１有機材料と前記第３有機材料、前記第２有機材料と前記第４有機材料の２グループの材料のうちの少なくとも１グループの材料が同様であり、
且つ前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第３有機層が、下記の条件の１つを少なくとも満たす、第１有機エレクトロルミネッセンス素子がさらに開示される。
１）前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、且つＨＯＭＯ第４有機材料＞－５．１ｅＶであり、
２）前記第３有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第３有機材料であり、前記第４有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第４有機材料であり、ＬＵＭＯ第３有機材料－ＨＯＭＯ第４有機材料＜０．３ｅＶであり、
３）前記第３有機層の導電率が３＊１０－５Ｓ／ｍ未満である。
【0096】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第１有機材料であり、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶである。
【0097】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料であり、且つ前記ＨＯＭＯ第２有機材料≦－５．１ｅＶである。
【0098】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥの１０３％を上回る。
【0099】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥの１１０％を上回る。
【0100】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のＥＱＥの１２０％を上回る。
【0101】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのηは、＞７．１９である。
【0102】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのηは、＞７．２である。
【0103】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのηは、＞７．３である。
【0104】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子の１５ｍＡ／ｃｍ２条件下でのηは、＞７．４である。
【0105】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のηは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１０６％以上である。
【0106】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のηは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１１０％以上である。
【0107】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のηは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１２０％以上である。
【0108】
本発明の一実施例によれば、同じ電流密度下で、前記第１有機エレクトロルミネッセンス素子のηは、前記第２有機エレクトロルミネッセンス素子のηの１３０％以上である。
【0109】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料は、ｐ型導電性ドープ材料であり、前記第２有機材料は、正孔輸送材料である。
【0110】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料は、式１～式３のうちの１つで表される構造を有する。
（式１、式２または式３中、
Ｅは、出現毎に同一または異なってＮまたはＣＲ１から選ばれ、
Ｘは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ’’’、Ｏ、ＳまたはＳｅからなる群から選ばれ、
環Ａは、出現毎に同一または異なって１つの環内二重結合、少なくとも１つのＮ原子および少なくとも１つのＱを含む５員ヘテロ環であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒは、出現毎に一置換、複数置換または無置換を表し、
Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
置換基Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
隣り合う置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’は、結合して環を形成していてもよい。）
【化8】
Ｅは、出現毎に同一または異なってＮまたはＣＲ１から選ばれ、
Ｘは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ’’’、Ｏ、ＳまたはＳｅからなる群から選ばれ、
環Ａは、出現毎に同一または異なって１つの環内二重結合、少なくとも１つのＮ原子および少なくとも１つのＱを含む５員ヘテロ環であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒは、出現毎に一置換、複数置換または無置換を表し、
Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
置換基Ｒ、Ｒ１、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
隣り合う置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’は、結合して環を形成していてもよい。）
【0111】
本実施例において、隣り合う置換基Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’が結合して環を形成していてもよいとは、隣り合う置換基グループ、たとえば隣り合う置換基Ｒ、隣り合う置換基Ｒ’’とＲ’’’、隣り合う置換基ＲとＲ’’、隣り合う置換基ＲとＲ’’’、および隣り合う置換基ＲとＲ’のうちのいずれか１つまたは複数が結合して環を形成してもよいことを意味する。明らかには、これらの隣り合う置換基がいずれも結合して環を形成しなくてもよい。
【0112】
本発明の一実施例によれば、式２中、前記Ｅは、出現毎に同一または異なってＣＲ１から選ばれる。
【0113】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料は、式１または式３で表される構造を有する。
【0114】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料は、式３－１で表される構造を有する。
（Ｘは、出現毎に同一または異なってＮＲ’、ＣＲ’’Ｒ’’’、Ｏ、ＳまたはＳｅから選ばれ、
Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。）
【化9】
Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電子求引性基を有する基であり、
Ｑは、出現毎に同一または異なってＯ、Ｓ、ＳｅおよびＮＲＮからなる群から選ばれ、
Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’、Ｒ’’’、ＲＮは、出現毎に同一または異なって水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のヘテロアルキル基、置換または非置換の環原子数３～２０のヘテロ環基、置換または非置換の炭素原子数７～３０のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数２～２０のアルキニル基、置換または非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数３～２０のアルキルゲルマニウム基、置換または非置換の炭素原子数６～２０のアリールゲルマニウム基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。）
【0115】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｘは、出現毎に同一または異なってＣＲ’’Ｒ’’’またはＮＲ’から選ばれ、且つＲ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、それぞれ、少なくとも１つの電子求引性基を有する基である。
【0116】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｘは、出現毎に同一または異なってＣＲ’’Ｒ’’’またはＮＲ’から選ばれ、前記Ｒ、Ｒ’、Ｒ’’およびＲ’’’は、それぞれ、少なくとも１つの電子求引性基を有する基である。
【0117】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｘは、出現毎に同一または異なって
からなる群から選ばれる。
【化10】
【0118】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｘは、Ｘ－１から選ばれる。
【0119】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、Ｑは、出現毎に同一または異なってＯまたはＳから選ばれる。
【0120】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｒ、Ｒ１は、出現毎に同一または異なって、水素、重水素、ハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスホノキシ基、非置換の炭素原子数１～２０のアルキル基、非置換の環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、非置換の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、非置換の炭素原子数２～２０のアルケニル基、非置換の炭素原子数６～３０のアリール基、非置換の炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、およびハロゲン、ニトロソ基、ニトロ基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、ＳＦ５、ボラニル基、スルフィニル基、スルホニル基およびホスホノキシ基のうちの１つまたは複数で置換された、炭素原子数１～２０のアルキル基、環炭素原子数３～２０のシクロアルキル基、炭素原子数１～２０のアルコキシ基、炭素原子数２～２０のアルケニル基、炭素原子数６～３０のアリール基、炭素原子数３～３０のヘテロアリール基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。
【0121】
本発明の一実施例によれば、式１、式２、式３または式３－１中、前記Ｒ、Ｒ１は、出現毎に同一または異なって水素、重水素、メチル基、イソプロピル基、ＮＯ２、ＳＯ２ＣＨ３、ＳＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＯＣ２Ｆ５、ＯＣＨ３、ジフェニルメチルシリル基、フェニル基、メトキシフェニル基、ｐ－メチルフェニル基、２、６－ジイソプロピルフェニル基、ビフェニル基、ポリフルオロフェニル基、ジフルオロピリジル基、ニトロフェニル基、ジメチルチアゾール基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたビニル基、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つで置換されたエチニル基、ジメチルホスホノキシ基、ジフェニルホスホノキシ基、Ｆ、ＣＦ３、ＯＣＦ３、ＳＦ５、ＳＯ２ＣＦ３、シアノ基、イソシアノ基、ＳＣＮ、ＯＣＮ、トリフルオロメチルフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビス（トリフルオロメチル）フェニル基、ビス（トリフルオロメトキシ）フェニル基、４－シアノテトラフルオロフェニル基、Ｆ、ＣＮまたはＣＦ３のうちの１つまたは複数で置換されたフェニル基またはビフェニル基、テトラフルオロピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、ジフェニルボラニル基、オキサボランアントリル基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。
【0122】
本発明の一実施例によれば、前記第１有機材料は、
からなる群から選ばれる。
【化11-1】
【化11-2】
【化11-3】
【化11-4】
【0123】
本発明の一実施例によれば、前記素子は、第５有機材料を含む第４有機層を含み、前記第５有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第５有機材料であり、且つＬＵＭＯ第五有機材料＜－２．６ｅＶである。
【0124】
本発明の一実施例によれば、前記素子は、第５有機材料を含む第４有機層を含み、前記第５有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがＬＵＭＯ第５有機材料であり、且つＬＵＭＯ第五有機材料＜－２．８ｅＶである。
【0125】
本発明の一実施例によれば、前記素子は、発光層を含み。前記第４有機層は、前記発光層と陰極との間に設けられ、前記発光層に直接接触する。
【0126】
本発明の一実施例によれば、前記第４有機層は、電子輸送層であり、前記発光層に直接接触する。
【0127】
他の材料との組合せ
【0128】
本発明に記載される有機発光素子に用いられる特定層の材料は、素子に存在する各種の他の材料と組み合わせて使用することができる。これらの材料の組合せについて、米国特許出願ＵＳ２０１６／０３５９１２２Ａ１の第０１３２～０１６１段落において詳細に記載されており、その内容を全て本明細書に援用する。記載または言及された材料は、本明細書に開示される化合物と組み合わせて使用可能な材料の非限定的な実例であり、且つ当業者にとっては、文献を容易に参照して組み合わせて使用可能な他の材料を識別することができる。
【0129】
本明細書において、有機発光素子に用いられる具体的な層の材料は、前記素子に存在する多種の他の材料と組み合わせて使用することができると記載されている。例示的には、本明細書に開示される材料は、多種多様なドーパント、輸送層、ブロッキング層、注入層、電極および他の存在可能な層と組み合わせて使用することができる。これらの材料の組合せは、特許出願ＵＳ２０１５／０３４９２７３Ａ１の第００８０～０１０１段落において詳細に記載されており、その内容を全て本明細書に援用する。記載または言及された材料は、本明細書に開示される化合物と組み合わせて使用可能な材料の非限定的な実例であり、且つ当業者にとっては、文献を容易に参照して組み合わせて使用可能な他の材料を識別することができる。
【0130】
本発明に係る素子は、電荷注入・輸送層、たとえば正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層を含んでもよいし、蛍光発光ドーパンドおよび／またはりん光発光ドーパンドであってもよい１種の発光ドーパンドおよび少なくとも１種のホスト化合物を少なくとも含む発光層を含んでもよいし、ブロッキング層、たとえば正孔ブロッキング層、電子ブロッキング層を含んでもよい。
【0131】
正孔輸送層において、従来技術における通常の正孔輸送材料が用いられてもよい。たとえば、正孔輸送層は、典型的であるが非限定的に以下の正孔輸送材料を含んでもよい。
【化12】
【0132】
電子輸送層において従来技術における通常の電子輸送材料が用いられてもよい。たとえば、電子輸送層は、典型的であるが非限定的に以下の電子輸送材料を含んでもよい。
【化13】
【0133】
発光層において従来技術における通常の発光材料およびホスト材料が用いられてもよい。たとえば、発光層は、典型的であるが非限定的に以下の蛍光発光材料および蛍光ホスト材料を含んでもよい。
【化14-1】
【化14-2】
【化14-3】
【化14-4】
【0134】
発光層は、さらに、典型的であるが非限定的に以下のりん光発光材料およびりん光ホスト材料を含んでもよい。
【化15-1】
【化15-2】
【化15-3】
【化15-4】
【化15-5】
【化15-6】
【化15-7】
【化15-8】
【化15-9】
【化15-10】
【化15-11】
【化15-12】
【0135】
電子ブロッキング層において、従来技術における通常の電子ブロッキング材料が用いられてもよい。たとえば、電子ブロッキング層は、典型的であるが非限定的に以下の電子ブロッキング材料を含んでもよい。
【化16】
【実施例】
【0136】
素子の実施例において、素子の特性に対しても、本分野における通常の機器（Ａｎｇｓｔｒｏｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ製の蒸着機、蘇州弗士達製の光学テストシステム、耐用年数テストシステム、北京量拓製のエリプソメーターなどを含むがそれに限定されず）を用いて、当業者にとって熟知の方法でテストを行った。当業者は上述した機器の使用、テスト方法などの関連内容を知っているので、サンプルの固有データを確実に、影響を受けずに取得することができるため、上記関連内容を本明細書において繰り返し説明はしない。
【0137】
本明細書において材料のＬＵＭＯエネルギーレベル、ＨＯＭＯエネルギーレベルは、いずれもサイクリックボルタンメトリーにより測定された。測定方法は、武漢科思特計器有限公司製の型番ＣｏｒｒＴｅｓｔ ＣＳ１２０の電気化学的ステーションが用いられるとともに、プラチナディスク電極を作業電極、Ａｇ／ＡｇＮＯ３電極を参照電極、プラチナワイヤ電極を補助電極とする３電極作業体系が用いられた。無水ＤＣＭを溶剤、０．１ｍｏｌ／Ｌのテトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェートを支持電解質として、測定待ち化合物を１０－３ｍｏｌ／Ｌの溶液に調製し、テスト前に、溶液に窒素ガスを１０ｍｉｎ導入して酸素を除去した。計器のパラメータ設定は、以下の通りである。走査速度１００ｍＶ／ｓ、電位間隔０．５ｍＶ、テストウィンドウ－１Ｖ～１Ｖ。
【0138】
上記サイクリックボルタンメトリーにより、第１有機材料のＬＵＭＯエネルギーレベル、第２有機材料のＨＯＭＯエネルギーレベルが測定され、第１有機材料および第２有機材料からなる有機層の導電率が測定された。アルミニウム電極が予め製造されたテスト基板に蒸着し、測定待ちのサンプルＨＴＭおよびＰＤ材料を、高真空中（たとえば、１０－６Ｔｏｒｒ）で、一定のドーピング割合でテスト基板に共蒸着し、厚さ１００ｎｍ、長さ６ｍｍ、幅１ｍｍのテスト待ち領域を形成し、室温下で、電極に電圧を印加して電流を測定する方法により、該領域の抵抗値を得、さらに、オームの法則および幾何学的寸法に基づき所定の薄膜の導電率を算出した。関連データを以下の表に示す。
【0139】
【0140】
素子の実施例
【0141】
以下は、幾つかの実施例によって、該有機エレクトロルミネッセンス素子の作動原理を具体的に説明する。明らかには、以下の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではない。以下の実施例に基づき、当業者は、それを改良することによって本発明の他の実施例を取得することができる。
【0142】
実施例１－１～１－５、比較例１－１～１－５は、赤色りん光発光素子である。
【0143】
実施例１－１
実施例１－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが１２００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ）として用い、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが２５０Åである。化合物ＥＢ１を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、赤色光の発光ドーパンド化合物Ｄ－１をホスト化合物ＲＨにドーピングして赤色光発光層（ＥＭＬ）を形成し、そのうち、化合物Ｄ－１ドーピング割合が２ｗｔ％、厚さが４００Åである。そして、化合物ＨＢ１を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
実施例１－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが１２００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を共蒸着して正孔注入層（ＨＩＬ）として用い、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが２５０Åである。化合物ＥＢ１を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、赤色光の発光ドーパンド化合物Ｄ－１をホスト化合物ＲＨにドーピングして赤色光発光層（ＥＭＬ）を形成し、そのうち、化合物Ｄ－１ドーピング割合が２ｗｔ％、厚さが４００Åである。そして、化合物ＨＢ１を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
【0144】
実施例１－２
実施例１－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物１－２のドーピング割合を２５％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
実施例１－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物１－２のドーピング割合を２５％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
【0145】
実施例１－３
実施例１－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
実施例１－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
【0146】
実施例１－４
実施例１－４の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２のドーピング割合を５％に調節する以外、実施例１－３と同様である。
実施例１－４の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２のドーピング割合を５％に調節する以外、実施例１－３と同様である。
【0147】
実施例１－５
実施例１－５の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴ－１２で化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
実施例１－５の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴ－１２で化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
【0148】
比較例１－１
比較例１－１の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
比較例１－１の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
【0149】
比較例１－２
比較例１－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
比較例１－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例１－１と同様である。
【0150】
比較例１－３
比較例１－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例１－３と同様である。
比較例１－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例１－３と同様である。
【0151】
比較例１－４
比較例１－４の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴＭ－Ａで化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
比較例１－４の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴＭ－Ａで化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
【0152】
比較例１－５
比較例１－５の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴＭ－Ｂで化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
比較例１－５の実施形態は、ＨＩＬおよびＨＴＬにおいて化合物ＨＴＭ－Ｂで化合物ＨＴ－７を代替する以外、実施例１－１と同様である。
【0153】
実施例１－１～１－５および比較例１－１～１－５における一部の素子の構造は、以下の表に示される。そのうち、ＨＩＬは、２種の化合物を用いて、下記表に記載の重量比でドーピングすることにより得られる。
【0154】
【表1】
【0155】
素子に用いられる化合物の構造は、以下のように示される。
【化17】
【0156】
実施例１－１～１－５および比較例１－１～１－５における素子の性能を測定した。そのうち、色座標（ＣＩＥ）、電圧および外部量子効率（ＥＱＥ）は、電流密度１５ｍＡ／ｃｍ２の条件下で測定されたものであり、素子のηは、ＥＱＥ／（電圧＊ξ）およびξが１であることに従って算出されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９５）は、定電流密度８０ｍＡ／ｃｍ２の駆動下で輝度が初期輝度の９５％に減衰した実際測定時間である。これらのデータは、表２に示される。
【0157】
【表2】
【0158】
色座標から分かるように、示された実施例と比較例の色座標が一致した。
【0159】
ＥＱＥが高く、電圧が低いＯＬＥＤは、所望する良好な素子である。素子のＥＱＥが高く、電圧も高ければ、このような素子は、望ましいものではない。例えば、表２には、比較例１－１のＥＱＥが３３％に達し、電圧も５．７Ｖに達した。実施例１－１のＥＱＥが３１％であり、比較例１－１よりもやや６％低いけれども、依然として非常に高い効果レベルである。そして、実施例１－１の電圧が僅かに３．８Ｖであり、比較例１－１よりも大幅に３３％低下した。そのため、実施例１－１は、総合的な性能に優れたＯＬＥＤ素子であり、比較例１－１は、業界内で追求しているＯＬＥＤではないことを分かることができる。
【0160】
上記分析によれば、本発明は、素子の総合的な性能を反映するために、効率電圧比（η）というパラメータを導入し、η＝ＥＱＥ／（電圧＊ξ）であり、ただし、ξは、量子力学における発射許可な励起子の割合である。理論的には、りん光発光素子および熱活性化遅延蛍光（ＴＡＤＦ）素子における発射許可な励起子の割合がいずれも１００％であり、すなわちξが１であり、蛍光発光素子における発射許可な励起子の割合が２５％であり、即ちξが０．２５である。ηが大きいほど、素子が低い電圧および高いＥＱＥを有し、総合的な性能が優れていることを意味する。そのため、本発明におけるηが７．１９よりも大きければ、該素子が総合的な性能に優れたＯＬＥＤ素子であることを意味する。実施例１－１を例としては、ＥＱＥ＝３１％、Ｖ＝３．８Ｖ、りん光発光素子であるため、ξが１であり、η＝３１／（３．８＊１）＝８．１６であり、総合的な性能に優れた素子である。
【0161】
以上のように、実施例１－１～１－５および比較例１－１～１－５は、いずれもりん光発光素子であり、そのξがいずれも１である。
【0162】
実施例１－１のＨＩＬおよび比較例１－１のＨＩＬにおいて同様な材料が用いられているが、比較例１－１のＨＩＬにおいて、化合物１－２のドーピング割合が３％であり、ＨＩＬの導電率が僅かに２．４＊１０－５Ｓ／ｍである。導電率が低すぎるため、このＨＩＬの正孔注入能力が弱くなり、素子の電圧が急激に向上した。比較例１－１のＥＱＥが３３％に達したが、その素子のηが僅かに５．７９であるため、依然としてよくない素子総合的な性能しか示すことができない。それと同時に、そのＨＩＬの弱い正孔注入能力も、素子の不安定な悪影響をもたらした。逆に、実施例１－１のＨＩＬにおいて、第１有機材料である化合物１－２のドーピング割合が２０％であり、ＨＩＬの導電率が８９＊１０－５Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きいので、このＨＩＬを用いることにより総合的な性能に優れた赤色光素子を取得することができる。１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧が僅かに３．８Ｖであり、ＥＱＥが３１％に達し、ηが８．１６に達し、且つ８０ｍＡ／ｃｍ２下での素子の耐用年数（ＬＴ９５）が１７６ｈであり、比較例１－１の素子の耐用年数に対して約２倍向上した。これから分かるように、本発明は、第１有機層導電率を３＊１０－５Ｓ／ｍ以上に制御することにより、素子総合的な性能を向上させることができる。
【0163】
実施例１－２のＨＩＬにおいて、化合物１－２のドーピング割合が２５％に向上し、導電率が９２＊１０－５Ｓ／ｍに向上し、素子の電圧がさらに３．５Ｖに低下し、素子の耐用年数が１８４ｈに向上し、ＥＱＥがやや２７％に低下したが、依然として高いレベルとなり、より重要なのは、そのηが７．７１であり、現在広く用いられている素子、たとえば比較例１－２（ηが７．１４である）に対してより優れた総合的な性能を示した。また、比較例１－２のＨＩＬにおいて、化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、遥かに０．３０ｅＶよりも小さいので、化合物ＰＤ－１のドーピング割合が２％の場合、ＨＩＬの導電率が１１０＊１０－５Ｓ／ｍに達し、ＨＩＬの良好な正孔注入能力を実現し、レベルの高い素子の性能を取得することができるが、ＨＩＬにおける化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、０．３０ｅＶよりも小さいので、素子におけるキャリアのバランスを調節・制御することに不利である。逆に、実施例１－２は、ＨＩＬの材料を合理的に選択することにより、素子の性能が比較例１－２の高いレベルを基にさらに向上し、効率が８％向上し、耐用年数が１２％向上し、電圧が一致するように維持した。これは、非常にありがたいである。
【0164】
上記比較結果から分かるように、本発明は、第１有機層においてＨＯＭＯエネルギーレベル≦－５．１ｅＶの第２有機材料、およびＬＵＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料よりも少なくとも０．３ｅＶ高い第１有機材料をドーピングし、第１有機材料のドーピング割合を制御してＨＩＬの導電率を効果的に制御することにより、実施例１－１および１～２に示される総合的な性能に優れた赤色光素子を取得することができる。
【0165】
実施例１－３のＨＩＬにおいて、第１有機材料が化合物３－２であり、そのＬＵＭＯエネルギーレベルと第２有機材料ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．３３ｅＶであり、エネルギーレベル差が０．３ｅＶよりも大きい。比較例１－３のＨＩＬにおいて、化合物３－２のドーピング割合が２％であり、そのＨＩＬの導電率が２．６＊１０－５Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも小さい。導電率が低いため、正孔が陽極からＨＩＬに注入されにくいことで、素子の電圧が高くなり、そのηが僅かに６．０であり、耐用年数が短くなった。実施例１－３において、化合物３－２のドーピング割合を３％に向上させることにより、ＨＩＬの導電率が７．９＊１０－５Ｓ／ｍとなり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きくなった。比較例１－３に対して、その電圧が大幅に２４％～３．８Ｖ低下し、ＥＱＥが３０％の極めて高いレベルに維持し、耐用年数が８６％向上することで、総合的な性能に優れた赤色光素子を得ることができる。
【0166】
実施例１－４において、化合物３－２のドーピング割合を５％に向上させることにより、ＨＩＬの導電率が３９＊１０－５Ｓ／ｍに向上するため、素子の電圧がさらに３．５Ｖに低下し、素子の耐用年数が１７２ｈに向上し、ＥＱＥがやや２７％に低下したが、依然として非常に高いレベルであり、より重要なのは、ηが依然として７．７１である。この素子は、現在広く用いられている、たとえば比較例１－２（η＝７．１４）に示される素子に対して、総合的な性能がより優れている。実施例１－４と比較例１－２を比較すると、その効率が８％向上し、耐用年数が５％向上し、電圧が一致するように維持した。
【0167】
要するに、実施例１－１～１－４と比較例１－１～１－３の比較によれば、第２有機材料のＨＯＭＯ≦－５．１ｅＶ、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶの場合、第１有機材料のドーピング割合を制御して第１有機層ＨＩＬの導電率を制御することにより、第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍの場合、総合的な性能に優れた赤色光素子を取得することができる。
【0168】
また、実施例１－１および実施例１－５に用いられた第２有機材料は、それぞれＨＴ－７およびＨＴ－１２であり、そのＨＯＭＯエネルギーレベルがそれぞれ－５．１３ｅＶおよび－５．１１ｅＶであり、－５．１ｅＶよりも小さく、ＬＵＭＯ化合物１－２－ＨＯＭＯＨＴ－７、ＬＵＭＯ化合物１－２－ＨＯＭＯＨＴ－１２がいずれも０．３ｅＶよりも大きく、第１有機層ＨＩＬの導電率がそれぞれ８．９＊１０－４Ｓ／ｍ、２．４＊１０－４Ｓ／ｍであり、いずれも３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きい。そのため、上記ＨＩＬを用いた素子の総合的な性能が優れており、１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧がそれぞれ３．８Ｖ、３．９Ｖであり、ＥＱＥがそれぞれ３１％、２９％であり、ηがそれぞれ８．１６、７．４４であり、優れた総合的な性能を示し、８０ｍＡ／ｃｍ２下でのＬＴ９５がそれぞれ１７６ｈ、１５３ｈであり、極めて長い素子の耐用年数を示した。比較例１－４および比較例１－５に用いられた第２有機材料は、それぞれＨＴＭ－ＡおよびＨＴＭ－Ｂであり、対応するＨＯＭＯエネルギーレベルがいずれも－５．０９ｅＶであり、ＨＯＭＯエネルギーレベルが－５．１ｅＶよりも大きい。そのため、ＬＵＭＯ化合物１－２－ＨＯＭＯＨＴＭ－Ａ、ＬＵＭＯ化合物１－２－ＨＯＭＯＨＴＭ－Ｂのエネルギーレベル差がいずれも０．３ｅＶよりも大きく、導電率がいずれも３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きくても、上記ＨＩＬを用いた素子総合的な性能が望ましくなく、ηがそれぞれ僅かに５．５６、５．６９であり、ＥＱＥと実施例１－１との相違が大きくないけれども、電圧が高く、それぞれ５．４Ｖ、５．１Ｖであり、耐用年数がそれぞれ僅かに２８ｈ、６１ｈである。
【0169】
実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－３は、緑色りん光発光素子である。
【0170】
実施例２－１
実施例２－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが３５０Åである。化合物ＥＢ２を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、化合物ＥＢ２、ＧＨおよび緑色光発光ドーパンドＤ－２を共蒸着して発光層（ＥＭＬ）として用い、そのうち、ＥＢ２、ＧＨおよびＤ－２がＥＭＬの合計重量に対してそれぞれ４８％、４８％および４％であり、厚さが４００Åである。そして、化合物ＨＢ１を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
実施例２－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが３５０Åである。化合物ＥＢ２を蒸着して電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、化合物ＥＢ２、ＧＨおよび緑色光発光ドーパンドＤ－２を共蒸着して発光層（ＥＭＬ）として用い、そのうち、ＥＢ２、ＧＨおよびＤ－２がＥＭＬの合計重量に対してそれぞれ４８％、４８％および４％であり、厚さが４００Åである。そして、化合物ＨＢ１を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
【0171】
実施例２－２
実施例２－２の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を２５％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
実施例２－２の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を２５％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
【0172】
実施例２－３
実施例２－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を５％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
実施例２－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を５％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
【0173】
比較例２－１
比較例２－１の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
比較例２－１の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
【0174】
比較例２－２
比較例２－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
比較例２－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例２－１と同様である。
【0175】
比較例２－３
比較例２－３の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例２－３と同様である。
比較例２－３の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例２－３と同様である。
【0176】
実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－３における一部の素子の構造は、以下の表に示される。そのうち、ＨＩＬは、下記表に記載の重量比で２種の化合物をドーピングすることにより得られる。
【0177】
【表3】
【0178】
素子に新たに用いられる材料の構造は、以下のように表される。
【化18】
【0179】
実施例２－１～２－３および比較例２－１～２－３の素子の性能を測定した。そのうち、色座標（ＣＩＥ）、電圧および外部量子効率（ＥＱＥ）は、電流密度１５ｍＡ／ｃｍ２の条件下で測定されたものであり、素子のηは、ＥＱＥ／（電圧＊ξ）およびξが１であることに従って算出されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９５）は、定電流密度８０ｍＡ／ｃｍ２の駆動下で輝度が初期輝度の９５％に減衰した実際測定時間である。これらのデータは、表４に示される。
【0180】
【表4】
【0181】
色座標から分かるように、示された実施例と比較例の色座標が一致した。
【0182】
実施例２－１～２－３、比較例２－１～２－３は、いずれもりん光発光素子であり、そのξがいずれも１である。
【0183】
実施例２－１のＨＩＬおよび比較例２－１のＨＩＬにおいて同様な材料が用いられているが、比較例２－１のＨＩＬにおいて、化合物１－２のドーピング割合が３％であり、ＨＩＬの導電率が僅かに２．４＊１０－５Ｓ／ｍである。導電率が低すぎるため、このＨＩＬの正孔注入能力が弱くなり、素子の電圧が急激に向上した。比較例２－１のＥＱＥが２８％に達したが、その素子のηが僅かに５．７１であり、依然としてよくない素子総合的な性能しか示すことができない。それと同時に、そのＨＩＬの弱い正孔注入能力も、素子の不安定な悪影響をもたらした。逆に、実施例２－１のＨＩＬにおいて、第１有機材料である化合物１－２のドーピング割合が２０％であり、ＨＩＬの導電率が８９＊１０－５Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きいので、このＨＩＬを用いることにより総合的な性能に優れた緑色光素子を取得することができる。１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧が僅かに３．７Ｖであり、ＥＱＥが２７％に達し、ηが７．３０に達し、８０ｍＡ／ｃｍ２下での素子の耐用年数（ＬＴ９５）が７４ｈであり、比較例２－１の素子に対して耐用年数が約２倍向上した。これから分かるように、本発明は、第１有機層の導電率を３＊１０－５Ｓ／ｍ以上に制御することにより、素子総合的な性能を向上させることができる。
【0184】
実施例２－２において、化合物１－２のドーピング割合を２５％に向上させ、実施例２－１における化合物１－２ドーピング割合が２０％である場合に対して、ＨＩＬの導電率がやや９２＊１０－５Ｓ／ｍに向上した。そのため、素子の電圧がさらに３．５Ｖに低下し、素子の耐用年数が８６ｈに向上し、ＥＱＥがやや２６％に低下したが、この素子のηが７．４３であり、現在広く用いられている、比較例２－２（η＝６．８６）に示される素子に対して、総合的な性能がより優れている。比較例２－２において、第１有機材料は、化合物ＰＤ－１であり、そのＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、０．３０ｅＶよりも小さい。ドーピング割合が２％の場合、導電率が１１０＊１０－５Ｓ／ｍに達し、ＨＩＬの良好な正孔注入能力を実現し、レベルの高い素子の性能を取得することができるが、そのＨＩＬにおける化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、０．３０ｅＶよりも小さいので、素子におけるキャリアのバランスを調節・制御することに不利である。逆に、実施例２－２は、ＨＩＬの材料を合理的に選択することにより、素子の性能が比較例２－２の高いレベルを基にさらに向上し、効率が８％向上し、耐用年数が２１％向上し、電圧が一致するように維持した。これは、非常にありがたいである。
【0185】
上記比較結果から分かるように、本発明は、第１有機層においてＨＯＭＯ≦－５．１ｅＶの第２有機材料、およびＬＵＭＯエネルギーレベルがＨＯＭＯ第２有機材料よりも少なくとも０．３ｅＶ高い第１有機材料をドーピングし、第１有機材料のドーピング割合を制御してＨＩＬの導電率を効果的に制御することにより、総合的な性能に優れた緑色光素子を取得することができる。
【0186】
実施例２－３において、第１有機材料は、化合物３－２であり、そのＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．３３ｅＶであり、エネルギーレベル差が０．３ｅＶよりも大きく、化合物３－２のドーピング割合が５％、ＨＩＬの導電率が３９＊１０－５Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きい。上記ＨＩＬを用いて総合的な性能に優れた緑色光素子を得た。１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧が僅かに３．４Ｖであり、ＥＱＥが２５％であり、ηが７．３５であり、８０ｍＡ／ｃｍ２下での素子の耐用年数（ＬＴ９５）が９５ｈに達した。比較用の比較例２－３としては、導電率が低いので、正孔が陽極からＨＩＬに注入されにくいことで、素子の電圧が高くなり、実施例２－３の電圧よりも４７％高くなり、ＨＩＬの導電率の低下によりＥＱＥがやや向上したが、ηが僅かに５．６である。また、正孔の注入が困難となることにより、素子の不安定性を引き起こし、実施例２－３の耐用年数が比較例２－３よりも２２８％長くなった。実施例２－３と比較例２－２の比較から分かるように、比較例２－２の導電率が３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きいけれども、化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯとＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．０９ｅＶであり、エネルギーレベル差が０．３ｅＶよりも小さい。そのため、実施例２－３および比較例２－２は、いずれも正孔の注入を確保し、両者の電圧がそれぞれ３．４Ｖ、３．５Ｖであり、大体一致するように維持した。しかし、実施例２－３は、キャリアをより良く平衡することができるが、素子の効率が比較例２－２よりも７％向上し、耐用年数が３４％向上した。
【0187】
要するに、実施例２－１～２－３および比較例２－１～２－３の比較から分かるように、第２有機材料のＨＯＭＯ≦－５．１ｅＶ、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶの場合、第１有機材料のドーピング割合を制御して第１有機層ＨＩＬの導電率を制御することにより、第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍの場合、総合的な性能に優れた緑色光素子を取得することができる。
【0188】
実施例３－１～３－３、比較例３－１～３－３は、青色蛍光発光素子である。
【0189】
実施例３－１
実施例３－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが２５０Åである。化合物ＨＴ－１５を電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。その後、青色光ドーパンド化合物Ｄ－３を青色光ホスト化合物ＢＨにドーピングし共蒸着して青色光発光層（ＥＭＬ）として用い、ドーピング割合が４ｗｔ％であり、合計厚さが２５０Åである。そして、化合物ＨＢ２を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３００Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
実施例３－１の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが８００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２０％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが２５０Åである。化合物ＨＴ－１５を電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。その後、青色光ドーパンド化合物Ｄ－３を青色光ホスト化合物ＢＨにドーピングし共蒸着して青色光発光層（ＥＭＬ）として用い、ドーピング割合が４ｗｔ％であり、合計厚さが２５０Åである。そして、化合物ＨＢ２を蒸着して正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。ＨＢＬ上において、化合物ＥＴおよびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３００Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
【0190】
実施例３－２
実施例３－２の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３０％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
実施例３－２の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３０％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
【0191】
実施例３－３
実施例３－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を１０％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
実施例３－３の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物３－２で化合物１－２を代替して化合物３－２のドーピング割合を１０％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
【0192】
比較例３－１
比較例３－１の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
比較例３－１の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物１－２のドーピング割合を３％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
【0193】
比較例３－２
比較例３－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
比較例３－２の実施形態は、ＨＩＬにおいて化合物ＰＤ－１で化合物１－２を代替して化合物ＰＤ－１のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例３－１と同様である。
【0194】
比較例３－３
比較例３－３の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例３－３と同様である。
比較例３－３の実施形態は、ＨＩＬにおける化合物３－２のドーピング割合を２％に調節する以外、実施例３－３と同様である。
【0195】
実施例３－１～３－３および比較例３－１～３－３における一部の素子の構造は、以下の表に示される。そのうち、ＨＩＬは、下記表に記載の重量比で２種の化合物をドーピングすることにより得られる。
【0196】
【表5】
【0197】
素子に新たに用いられる材料の構造は、以下のように表される。
【化19】
【0198】
実施例３－１～３－３および比較例３－１～３－３の素子の性能を測定した。そのうち、色座標（ＣＩＥ）、電圧および外部量子効率（ＥＱＥ）は、電流密度１５ｍＡ／ｃｍ２の条件下で測定されたものであり、素子のηは、ＥＱＥ／（電圧＊ξ）およびξが０．２５であることに従って算出されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９５）は、定電流密度８０ｍＡ／ｃｍ２の駆動下で輝度が初期輝度の９５％に減衰した実際測定時間である。これらのデータは、表６に示される。
【0199】
【表6】
【0200】
色座標から分かるように、示された実施例と比較例の色座標が一致した。
【0201】
実施例３－１～３－３および比較例３－１～３－３は、いずれも蛍光発光素子であり、そのξがいずれも０．２５である。
【0202】
実施例３－１のＨＩＬおよび比較例３－１のＨＩＬにおいて同様な材料が用いられているが、比較例３－１のＨＩＬにおいて、化合物１－２のドーピング割合が３％であり、ＨＩＬの導電率が僅かに２．４＊１０－５Ｓ／ｍである。導電率が低すぎるので、このＨＩＬの正孔注入能力が弱くなり、素子の電圧が急激に向上した。比較例３－１のＥＱＥが９．７％に達したが、素子のηが僅かに６．２６であり、依然としてよくない素子総合的な性能しか示すことができない。それと同時に、そのＨＩＬの弱い正孔注入能力も、素子の不安定な悪影響をもたらした。逆に、実施例３－１のＨＩＬにおいて、第１有機材料である化合物１－２のドーピング割合が２０％であり、ＨＩＬの導電率が８９＊１０－５Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きいので、このＨＩＬを用いて総合的な性能に優れた青色光素子を取得することができる。１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧が僅かに４．４Ｖであり、ＥＱＥが９．０％に達し、ηが８．１８に達し、８０ｍＡ／ｃｍ２下での素子の耐用年数（ＬＴ９５）が７９ｈであり、比較例３－１の素子に対して耐用年数が約１９倍向上した。これから分かるように、本発明は、第１有機層の導電率を３＊１０－５Ｓ／ｍ以上に制御することにより、素子総合的な性能を向上させることができる。
【0203】
実施例３－２のＨＩＬにおいて、化合物１－２のドーピング割合が３０％に向上し、ＨＩＬの導電率は化合物１－２ドーピング割合が２０％である場合よりもやや向上した。そのため、素子の電圧がさらに４．２Ｖに低下し、素子の耐用年数が１７０ｈに向上した。ＥＱＥがやや８．３％に低下したが、ηが依然として７．９０に達し、この素子の総合的な性能が、現在広く用いられている、比較例３－２に示される素子（ηが７．１８）よりもより優れている。比較例３－２に用いられたドープ材料が化合物ＰＤ－１であり、化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯとＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、ドーピング割合が２％の場合、導電率が１．１＊１０－３Ｓ／ｍに達し、ＨＩＬの良好な正孔注入能力を実現し、レベルの高い素子の性能を取得することができるが、そのＨＩＬにおける化合物ＰＤ－１のＬＵＭＯエネルギーレベルと化合物ＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が僅かに０．０９ｅＶであり、さらに素子におけるキャリアのバランスを調節・制御することに不利である。逆に、実施例３－２は、ＨＩＬの材料を合理的に選択することにより、素子の性能が比較例３－２の高いレベルを基にさらに向上した。ＥＱＥが５％向上し、耐用年数が１３９％向上し、電圧が一致するように維持した。要するに、第２有機材料のＨＯＭＯ≦－５．１ｅＶ、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶの場合、第１有機材料のドーピング割合を制御して第１有機層ＨＩＬの導電率を制御することにより、総合的な性能に優れた青色光素子を取得することができる。
【0204】
実施例３－３のＨＩＬにおいて、ドープ材料は、化合物３－２であり、化合物３－２のＬＵＭＯおよびＨＴ－７のＨＯＭＯエネルギーレベルとの差が０．３３ｅＶであり、エネルギーレベル差が０．３ｅＶよりも大きいので、化合物３－２のドーピング割合を調節することによりＨＩＬの導電率を調節・制御しやすい。化合物３－２のドーピング割合が１０％の場合、ＨＩＬの導電率が１．４＊１０－３Ｓ／ｍであり、３＊１０－５Ｓ／ｍよりも大きいので、上記ＨＩＬを用いて総合的な性能に優れた青色光素子を取得することができる。１５ｍＡ／ｃｍ２下での電圧が僅かに４．２Ｖであり、ＥＱＥが８．０％であり、ηが７．６２であり、８０ｍＡ／ｃｍ２下での素子の耐用年数（ＬＴ９５）が１４９ｈに達した。比較用の比較例３－３としては、化合物３－２のドーピング割合が２％であり、導電率が僅かに２．６＊１０－５Ｓ／ｍである。導電率が低いので、正孔が陽極からＨＩＬに注入されにくいことで、素子の電圧が高くなり、実施例３－３の電圧よりも４３％高くなり、ＨＩＬの導電率の低下によりＥＱＥがやや向上したが、ηが僅かに６．２７であり、正孔の注入が困難となることにより素子の不安定性を引き起こし、実施例３－３の耐用年数が比較例３－３よりも２３．８倍向上した。
【0205】
そのため、実施例３－１～３－３と比較例３－１～３－３の比較から分かるように、第２有機材料のＨＯＭＯ≦－５．１ｅＶ、ＬＵＭＯ第１有機材料－ＨＯＭＯ第２有機材料≧０．３ｅＶの場合、第１有機材料のドーピング割合を制御して第１有機層ＨＩＬの導電率を制御することにより、第１有機層の導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍの場合、総合的な性能に優れた青色光素子を取得することができる。
【0206】
実施例４
実施例４の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが１２００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２５％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが４００Åである。化合物ＥＢ１を電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、赤色光発光ドーパンド化合物Ｄ－４をホスト化合物ＲＨにドーピングして赤色光発光層（ＥＭＬ）を形成し、そのうち、化合物Ｄ－４ドーピング割合が３ｗｔ％であり、厚さが４００Åである。そして、化合物ＥＴ１およびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
実施例４の実施形態は、以下の通りである。まず、厚さが１２００Åのインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマおよびＵＶオゾンで処理した。処理した後、窒素ガスで満たされたグローブボックスで基板を乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダ上に取り付けて真空室に置いた。真空度が約１０－６Ｔｏｒｒの場合、０．０１～１０Å／ｓの速度でホット真空によって順にＩＴＯ陽極上に有機層を蒸着した。まず、ＨＴ－７および化合物１－２を含む正孔注入層（ＨＩＬ）を蒸着し、そのうち、化合物１－２がＨＩＬの合計重量に対して２５％であり、ＨＩＬの厚さが１００Åである。そして、化合物ＨＴ－７を蒸着して正孔輸送層（ＨＴＬ）として用い、厚さが４００Åである。化合物ＥＢ１を電子ブロッキング層（ＥＢＬ）として用い、厚さが５０Åである。次に、赤色光発光ドーパンド化合物Ｄ－４をホスト化合物ＲＨにドーピングして赤色光発光層（ＥＭＬ）を形成し、そのうち、化合物Ｄ－４ドーピング割合が３ｗｔ％であり、厚さが４００Åである。そして、化合物ＥＴ１およびＬｉＱを共蒸着して電子輸送層（ＥＴＬ）として用い、厚さが３５０Åであり、そのうち、ＬｉＱがＥＴＬ層の合計重量に対して６０％である。ＥＴＬ上において、１０ÅのＬｉＱを蒸着して電子注入層（ＥＩＬ）として用いた。最後、１２００ÅのＡｌを蒸着して陰極として用いた。蒸着した該素子をグローブボックスに遷移させ、ガラスカバーを用いてカプセル化して該素子を完成させた。
【0207】
実施例４における一部の素子の構造は、以下の表に示される。用いられる材料が１種超えの有機層は、下記表に記載の重量比で異なる化合物をドーピングすることにより得られる。
【0208】
【表7】
【0209】
素子に新たに用いられる材料の構造は、以下のように表される。
【化20】
【0210】
実施例４の素子の性能を測定した。そのうち、色座標（ＣＩＥ）、電圧および外部量子効率（ＥＱＥ）は、電流密度１５ｍＡ／ｃｍ２の条件下で測定されたものであり、素子のηは、ＥＱＥ／（電圧＊ξ）およびξが１であることに従って算出されたものであり、素子の耐用年数（ＬＴ９５）は、定電流密度８０ｍＡ／ｃｍ２的の駆動下で輝度が初期輝度の９５％に減衰した実際測定時間である。これらのデータは、表８に示される。
【0211】
【表8】
【0212】
実施例４において、ＬＵＭＯエネルギーレベルが深いＥＴ１およびＬｉＱを用いて共蒸着しＥＴＬを形成した。ＥＴ１のＬＵＭＯエネルギーレベルが－２．８５９ｅＶであり、－２．８ｅＶよりも小さく、且つＥＴＬが発光層に直接接触したので、追加のＨＢＬ構造を用いる必要がなく、素子の製造に寄与している。表８における素子のデータから分かるように、素子の実施例４の電圧が僅かに３．２Ｖであり、ＥＱＥが２８％に達し、素子の耐用年数がさらに３４２ｈに達し、より重要なのは、そのηが８．７５であり、極めて高いレベルに達したので、本発明の素子は、非常に優れた総合的な性能を有する。
【0213】
上記実施例および比較例の比較分析から分かるように、本発明は、特に選択された第１有機材料および第２有機材料を第１有機層（ＨＩＬ）として用い、第１有機材料の濃度を調節・制御してＨＩＬの導電率を制御することにより、ＨＩＬの導電率≧３＊１０－５Ｓ／ｍとなった。本発明に係る上記特徴を備えた第１有機層を含む有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光顔色が異なる素子において、いずれも、効率電圧比が高く（低い電圧および高い効率を併せ持つ）、耐用年数が長いなどの優れた総合的な素子の性能を示すことができ、商用素子に広く使用される極めて大きな潜在力を有する。
【0214】
ここで記載される各種の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するためのものではないことを理解すべきである。そのため、当業者にとって、保護しようとする本発明は、本明細書に記載される具体的な実施例および好ましい実施例の変形を含むことが自明である。本発明の構想を逸脱しない前提で、本明細書に記載される材料および構造の多くは、他の材料および構造で代替することができる。本発明がなぜ機能するかについての様々な理論は、限定的ではないことを理解すべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】