(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-14
(54)【発明の名称】有機電界発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 51/50 20060101AFI20220307BHJP
H05B 33/12 20060101ALI20220307BHJP
【ＦＩ】
H05B33/22 B
H05B33/14 B
H05B33/12 C
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2020519408
(86)(22)【出願日】2020-02-18
(85)【翻訳文提出日】2020-04-03
(86)【国際出願番号】 KR2020002339
(87)【国際公開番号】W WO2021132800
(87)【国際公開日】2021-07-01
(31)【優先権主張番号】10-2019-0174501
(32)【優先日】2019-12-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520069590
【氏名又は名称】ソリュース先端素材株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＳＯＬＵＳ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＣＯ．， ＬＴＤ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ムン、ジョンフン
(72)【発明者】
【氏名】キム、テヒョン
(72)【発明者】
【氏名】パク、ホチョル
(72)【発明者】
【氏名】ハン、ソンイ
【テーマコード（参考）】
3K107
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107CC04
3K107CC12
3K107CC21
3K107DD51
3K107DD68
3K107DD69
3K107DD75
3K107FF04
3K107FF14
3K107FF19
3K107FF20
(57)【要約】
本発明は、少なくとも２層を備える電子輸送領域のうち発光層と隣接した領域に所定の物性に制御された励起子閉じ込め層（Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、「ＥＣＬ」）を備えることにより、低い駆動電圧、高い発光効率、長寿命などを同時に発揮する有機電界発光素子を提供することができる。
【選択図】なし
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極、正孔輸送領域、発光層、電子輸送領域、及び陰極が順次積層された構造を備え、前記発光層は、ホストを含み、
前記電子輸送領域は、少なくとも２層を含み、
前記少なくとも２層のうち、前記発光層に接する１つの層は、励起子閉じ込め層であり、前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬは、下記の（ｉ）及び（ｉｉ）のうちの少なくとも１つ以上の条件を満たす有機電界発光素子。
（ｉ）前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉｉ）前記電子輸送領域のうち、励起子閉じ込め層を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
【請求項2】
前記電子輸送領域は、励起子閉じ込め層と、電子輸送層及び電子注入層のうちの少なくとも１つとを含む、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記電子輸送領域は、当該発光層を基準にして、励起子閉じ込め層、及び電子注入層が配置されるか、又は、
励起子閉じ込め層、電子輸送層、及び電子注入層が配置される構造を有する、請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記励起子閉じ込め層の三重項エネルギーＴ１ＥＣＬは、１．５ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
前記励起子閉じ込め層の一重項エネルギーＳ１ＥＣＬは、２．０ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯの絶対値の大きさが、５．０ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項7】
前記励起子閉じ込め層のバンドギャップエネルギーの大きさは、２．０ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項8】
前記励起子閉じ込め層は、基底状態の結合解離エネルギーＢＤＥのうち最も低いエネルギーレベルが１．５０ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項9】
前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯエネルギー準位と、前記ホストのＬＵＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＬＵＭＯは、２．０ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項10】
前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯエネルギー準位と、前記励起子閉じ込め層と隣接した他の電子輸送領域の層のＬＵＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＬＵＭＯは、２．０ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項11】
前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯエネルギー準位と、前記ホストのＨＯＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＨＯＭＯは、２．０ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項12】
前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯエネルギー準位と、前記励起子閉じ込め層と隣接した他の電子輸送領域の層のＨＯＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＨＯＭＯは、２．０ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項13】
前記励起子閉じ込め層の電子親和度ＥＡは、０．５ｅＶ以上である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項14】
前記励起子閉じ込め層は、４００～４７０ｎｍの青色波長領域で０．７以上の屈折率ｎを有する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項15】
前記励起子閉じ込め層の双極子モーメントは、０を超過する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項16】
前記励起子閉じ込め層は、少なくとも１×１０－８ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度μを有する、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項17】
前記発光層は、ホストとドーパントとを含み、前記ホストとドーパントとの混合比率は、７０－９９．５：０．５－３０重量比である、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項18】
前記有機電界発光素子は、少なくとも１つの発光層を含む複数の発光層スタックを備える、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも２層を備える電子輸送領域のうちの発光層と隣接した領域に所定の物性に制御された励起子閉じ込め層（Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、「ＥＣＬ」）を備えることにより、低い駆動電圧、高い発光効率、及び長寿命などの特性が向上した有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
１９６５年のアントラセン単結晶を利用した青色電気発光に続いた有機電界発光（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ、「ＥＬ」）素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略する）に関する研究が続けられ、１９８７年には、Ｔａｎｇらによって正孔層（ＮＰＢ）と発光層（Ａｌｑ３）とから構成された２層積層構造の有機ＥＬ素子が提示された。以後、有機ＥＬ素子は、商用化のために必要な高効率、長寿命の特性を具現するため、素子内に、正孔の注入及び輸送を担当する有機層、電子の注入及び輸送を担当する有機層、正孔と電子との結合によって電界発光が生じるように誘導する有機層などのように、それぞれの特徴的かつ細分化した機能を付与した多層積層構造の形態が提案された。多層積層構造が導入されることにより、有機ＥＬ素子の性能が商用化のための特性まで向上し、１９７７年の車載用ラジオディスプレイ製品をはじめとして、携帯用情報表示機器及びテレビ用ディスプレイ素子にまでその適用範囲を拡大させようとしている。
【0003】
ディスプレイの大型化、高精細化の要求によって有機ＥＬ素子の高効率化、長寿命化の課題が課されている。特に、同面積でより多い画素を形成することで実現される高精細化の場合は、有機ＥＬ画素の発光面積を減少させる結果を招来し、これによって寿命の減少が生じ、これは、有機ＥＬ素子が克服すべき最も重要な課題となっている。
【0004】
有機ＥＬ素子では、両電極に電流又は電圧を印加すると、陽極からは正孔が有機物層に注入され、陰極からは電子が有機物層に注入される。注入された正孔と電子とが結合して励起子（Ｅｘｃｉｔｏｎ）が形成され、この励起子が基底状態に落ちる際に発光する。なお、有機ＥＬ素子は、形成された励起子の電子スピンの種類によって、一重項励起子が発光に寄与する蛍光ＥＬ素子と、三重項励起子が発光に寄与する燐光ＥＬ素子とに区分される。
【0005】
電子と正孔との再結合によって形成される励起子の電子スピンは、一重項励起子と三重項励起子とが、２５％：７５％の比率で生成される。一重項励起子によって発光がなされる蛍光ＥＬ素子は、生成比率に応じて理論的に内部量子効率が２５％を超えることができず、外部量子効率は、５％が限界であるといわれている。三重項励起子によって発光がなわれる燐光ＥＬ素子では、Ｉｒ、Ｐｔのような遷移金属重原子（Ｈｅａｖｙ ａｔｏｍｓ）が含まれた金属錯体化合物を燐光ドーパントとして使用する場合、蛍光に比べて、最高４倍も発光効率を向上させることができる。
【0006】
上記のような燐光ＥＬ素子は、理論的事実からみて、発光効率の面で蛍光より高い効率を示すが、緑色と赤色を除外した青色燐光素子においては、濃青色の色純度と高効率の燐光ドーパント、及びこれを満足させる広いエネルギーギャップを有するホストの開発が充分な水準に至っていないため、青色燐光素子が商用化されておらず、青色蛍光素子が製品に使用されている現状である。
【0007】
上述した有機ＥＬ素子の特性を向上させるため、正孔の電子伝達層への拡散を防止し、素子の安定性を増大させるための研究の結果が報告されている。しかし、満足する結果が得られていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、上述の問題点を解決するために案出されたものであって、少なくとも２層を備える電子輸送領域のうちの発光層と隣接した領域に状態密度（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｏｆ Ｓｔａｔｅｓ、「ＤＯＳ」）などの所定の物性が特定の範囲に制御された励起子閉じ込め層（Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｌａｙｅｒ、「ＥＣＬ」）を備えることにより、高効率、低電圧、及び長寿命を同時に発揮する有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【0009】
本発明の他の目的及び利点は、後述の詳細な説明および請求範囲によって明確に説明される。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の技術的な目的を達成するため、本発明は、陽極、正孔輸送領域、発光層、電子輸送領域、及び陰極が順次積層された構造を備え、前記発光層は、ホストを含み、前記電子輸送領域は、少なくとも２層を含み、前記少なくとも２層のうち、前記発光層に接する１つの層は、励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）であり、前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、下記の（ｉ）及び（ｉｉ）のうちの少なくとも１つ以上の条件を満たす有機電界発光素子を提供する。
（ｉ）前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉｉ）前記電子輸送領域のうち、励起子閉じ込め層を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉ）前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉｉ）前記電子輸送領域のうち、励起子閉じ込め層を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
【0011】
本発明の一実施例では、前記電子輸送領域は、励起子閉じ込め層と、電子輸送層及び電子注入層のうちの少なくとも１つとを含むことができる。
【0012】
本発明の一実施例では、前記電子輸送領域は、当該発光層を基準にして、励起子閉じ込め層、及び電子注入層が配置されるか、又は、励起子閉じ込め層、電子輸送層、及び電子注入層が配置される構造を有することができる。
【0013】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層の三重項エネルギーＴ１ＥＣＬは、１．５ｅＶ以上であることができる。
【0014】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層の一重項エネルギーＳ１ＥＣＬは、２．０ｅＶ以上であることができる。
【0015】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯの絶対値の大きさは、５．０ｅＶ以上であることができる。
【0016】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のバンドギャップエネルギーの大きさは、２．０ｅＶ以上であることができる。
【0017】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層は、基底状態（Ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）の結合解離エネルギー（Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ、「ＢＤＥ」）のうち最も低いエネルギーレベルが、１．５０ｅＶ以上であることができる。
【0018】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯエネルギー準位と、前記ホストのＬＵＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＬＵＭＯは、２．０ｅＶ以下であることができる。
【0019】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のＬＵＭＯエネルギー準位と、前記励起子閉じ込め層と隣接した他の電子輸送領域の層のＬＵＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＬＵＭＯは、２．０ｅＶ以下であることができる。
【0020】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯエネルギー準位と、前記ホストのＨＯＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＨＯＭＯは、２．０ｅＶ以下であることができる。
【0021】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層のＨＯＭＯエネルギー準位と、前記励起子閉じ込め層と隣接した電子輸送領域の他の層のＨＯＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＨＯＭＯは、２．０ｅＶ以下であることができる。
【0022】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層の電子親和度（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｆｆｉｎｉｔｙ、「ＥＡ」）は、０．５ｅＶ以上であることができる。
【0023】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層は、４００～４７０ｎｍの青色波長領域で０．７以上の屈折率ｎを有することができる。
【0024】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層の双極子モーメント（ｄｉｐｏｌｅ ｍｏｍｅｎｔ）の値は、０を超える値を有することができる。
【0025】
本発明の一実施例では、前記励起子閉じ込め層は、常温で少なくとも１×１０－８ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度μを有することができる。
【0026】
本発明の一実施例では、前記発光層は、ホストとドーパントとを含み、前記ホストとドーパントとの混合比率は、７０－９９．５：０．５－３０重量比であることができる。
【0027】
本発明の一実施例では、前記有機電界発光素子は、少なくとも１つの発光層を含む複数の発光層スタックを備えることができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の一実施例によれば、状態密度ＤＯＳなどが所定の範囲に調節された物質を採択し、少なくとも２層を備えた電子輸送領域のうち、発光層に隣接するように配置することにより、低い駆動電圧及び高い発光効率を有する有機電界発光素子を提供することができる。
【0029】
本発明による効果は、上記に例示した内容により制限されることなく、より種々の効果が本明細書中に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【符号の説明】
【0031】
１００：有機電界発光素子、Ａ：有機層、１０：陽極、２０：陰極、３０：正孔輸送領域、３１：正孔注入層、３２：正孔輸送層、４０：発光層、５０：電子輸送領域、５１：励起子閉じ込め層、５２：電子注入層、５３：電子輸送層
【発明を実施するための形態】
【0032】
本発明の利点及び特徴、並びにその達成方法は、添付の図面とともに詳述される下記の実施例の参照によって明確になるだろう。しかし、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、種々の形態に実施することができ、但し、本実施例は、本発明が完全に開示されるように、また、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に理解させることができるように提供されるものであり、本発明は、請求の範囲によって定義される。それで、幾つかの実施例において、周知の工程ステップ、周知の素子構造、及び周知の技術については、本発明の不明瞭な解釈を回避するため、具体的に説明されていない。明細書全般にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指称する。
【0033】
特に定義されない限り、本発明において使用される全ての用語（技術及び科学用語を含む）は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が共通して理解できる意味として使用される。また、一般に使用される辞書に定義されている用語は、特に定義されない限り、理想的に又は過度に解釈してはならない。
【0034】
また、明細書全般にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」ということは、特に断りのない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、他の構成要素をさらに含むことができるという意味である。また、明細書中、「上に」又は「上方に」ということは、対象部分の上に又は上方に位置する場合だけでなく、その中間部にまた他の部分が存在する場合も含む意味であり、必ず重力方向を基準に上方に位置するという意味ではない。さらに、本明細書中、「第１の」、「第２の」などの用語は、任意の手順又は重要度を示すものではなく、構成要素を互いに区別するために使用されている。
【0035】
＜有機電界発光素子＞
本発明に係る有機電界発光素子は、陽極；前記陽極と対向配置された陰極；及び、前記陽極と陰極との間に介在し、正孔輸送領域、発光層及び電子輸送領域を含む１層以上の有機物層；を備え、状態密度ＤＯＳなどの特定の物性が所定の範囲に調節された励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を、前記発光層と接触する電子輸送領域の一領域に配置する。
本発明に係る有機電界発光素子は、陽極；前記陽極と対向配置された陰極；及び、前記陽極と陰極との間に介在し、正孔輸送領域、発光層及び電子輸送領域を含む１層以上の有機物層；を備え、状態密度ＤＯＳなどの特定の物性が所定の範囲に調節された励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を、前記発光層と接触する電子輸送領域の一領域に配置する。
【0036】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係る有機電界発光素子の好適な実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、種々に変更して実施することができ、本発明の範囲は、後述の実施形態に限定されるものではない。
【0037】
図１は、本発明の第１の実施例に係る有機電界発光素子１００の構造を概略的に示す断面図である。
【0038】
図１を参照して説明すると、前記有機電界発光素子１００は、陽極１０；陰極２０；前記陽極１０と陰極２０との間に位置した発光層４０；前記陽極１０と前記発光層４０との間に位置した正孔輸送領域３０；及び、前記発光層４０と前記陰極２０との間に位置した電子輸送領域５０；を含み、前記電子輸送領域５０は、少なくとも２層を含むが、前記少なくとも２層５１、５２のうち、前記発光層４０と接する１層に励起子閉じ込め層５１が配置されている構造を有する。
【0039】
前記少なくとも２層を含む電子輸送領域５０は、励起子閉じ込め層５１と、電子輸送層及び電子注入層５２のうちの少なくとも１つとを含むことができる。
【0040】
陽極
本発明に係る有機電界発光素子１００において、陽極１０は、正孔を有機物層Ａに注入する役割を果たす。
本発明に係る有機電界発光素子１００において、陽極１０は、正孔を有機物層Ａに注入する役割を果たす。
【0041】
前記陽極１０の構成物質は、特に限定されず、当業界で周知のものを使用することができる。例えば、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属；これらの合金；亜鉛酸化物；インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの金属酸化物；ＺｎＯ：Ａｌ、ＳｎＯ２：Ｓｂなどの金属と酸化物との組み合わせ；ポリチオフェン、ポリ（３－メチルチオフェン）、ポリ［３，４－（エチレン－１，２－ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＴ）、ポリピロール、ポリアニリンなどの電導性高分子；及び、カーボンブラックなどが挙げられるが、これらに制限されない。
【0042】
前記陽極１０を製造する方法は、特に限定されず、当業界で周知の常法で製造することができる。例えば、シリコンウェハ、石英、ガラス板、金属板、又はプラスチックフィルムからなる基板上に陽極物質をコーティングする方法が挙げられる。
【0043】
陰極
本発明に係る有機電界発光素子１００において、陰極２０は、電子を有機物層Ａに注入する役割を果たす。
本発明に係る有機電界発光素子１００において、陰極２０は、電子を有機物層Ａに注入する役割を果たす。
【0044】
前記陰極２０の構成物質は、特に限定されず、当業界で周知のものを使用することができる。例えば、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリウム、アルミニウム、銀、錫、鉛などの金属；これらの合金；及び、ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＯ２／Ａｌなどの多層構造物質が挙げられるが、これらに制限されない。
【0045】
また、前記陰極２０を製造する方法は、特に限定されず、当業界で周知の常法で製造することができる。
【0046】
有機物層
本発明に係る有機電界発光素子に含まれる有機物層Ａは、既存の有機ＥＬ素子の有機物層として使用される通常の構成を制限なく使用することができ、例えば、正孔輸送領域３０、発光層４０、電子輸送領域５０からなる群から選択される１種以上を含むことができる。なお、有機電界発光素子の特性を考慮して、上述の有機物層をいずれも含むことが好ましい。
本発明に係る有機電界発光素子に含まれる有機物層Ａは、既存の有機ＥＬ素子の有機物層として使用される通常の構成を制限なく使用することができ、例えば、正孔輸送領域３０、発光層４０、電子輸送領域５０からなる群から選択される１種以上を含むことができる。なお、有機電界発光素子の特性を考慮して、上述の有機物層をいずれも含むことが好ましい。
【0047】
正孔輸送領域
本発明の有機物層Ａに含まれる正孔輸送領域３０は、陽極１０から注入された正孔を発光層４０に移動させる役割を果たす。このような正孔輸送領域３０は、正孔注入層３１及び正孔輸送層３２からなる群から選択される１種以上を含むことができる。なお、有機電界発光素子の特性を考慮して、上述の正孔注入層３１と正孔輸送層３２とをいずれも含むことが好ましい。
本発明の有機物層Ａに含まれる正孔輸送領域３０は、陽極１０から注入された正孔を発光層４０に移動させる役割を果たす。このような正孔輸送領域３０は、正孔注入層３１及び正孔輸送層３２からなる群から選択される１種以上を含むことができる。なお、有機電界発光素子の特性を考慮して、上述の正孔注入層３１と正孔輸送層３２とをいずれも含むことが好ましい。
【0048】
上述の正孔注入層３１及び正孔輸送層３２の構成物質は、正孔注入障壁が小さく、かつ正孔移動度が大きい物質であれば、特に限定されず、当業界で使用される正孔注入層／輸送層物質を制限なく使用することができる。なお、前記正孔注入層３１及び正孔輸送層３２の構成物質は、互いに同一又は異なることができる。
【0049】
前記正孔注入物質は、当該分野で公知のものを制限なく使用することができる。使用可能な正孔注入物質としては、例えば、銅フタロシアニン（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）などのフタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｅ）化合物；ＤＮＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス－［４－（フェニル－ｍ－トリル－アミノ）－フェニル］－ビフェニル－４，４’－ジアミン：Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ－［４－（ｐｈｅｎｙｌ－ｍ－ｔｏｌｙｌ－ａｍｉｎｏ）－ｐｈｅｎｙｌ］－ｂｉｐｈｅｎｙｌ－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ）、ｍ－ＭＴＤＡＴＡ（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：４，４’，４”－ｔｒｉｓ（３－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン：４，４’，４”－Ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ－ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、２ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”－トリス｛Ｎ，－（２－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ｝－トリフェニルアミン：４，４’，４”－ｔｒｉｓ｛Ｎ，－（２－ｎａｐｈｔｙｌ）－Ｎ－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ｝－ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４－スチレンスルホナート）：Ｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４－ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸：Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸：Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｃａｍｐｈｏｒ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）、ＰＡＮＩ／ＰＳＳ（（ポリアニリン）／ポリ（４－スチレンスルホナート）：（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４－ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））などが挙げられるが、これらに制限されない。これは、それぞれ単独で使用、又は２種以上を混用することができる。
【0050】
また、前記正孔輸送物質は、当該分野で公知のものを制限なく使用することができる。使用可能な正孔輸送物質としては、例えば、フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール系誘導体、フルオレン（ｆｌｕｏｒｅｎｅ）系誘導体、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１－ビフェニル］４，４’－ジアミン：Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（３－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－［１，１－ｂｉｐｈｅｎｙｌ］－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ－カルバゾリル）トリフェニルアミン：４，４’，４”－ｔｒｉｓ（Ｎ－ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）などのようなトリフェニルアミン系誘導体、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンジジン：Ｎ，Ｎ’－ｄｉ（１－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＡＰＣ（４，４’－シクロヘキシリデン ビス［Ｎ，Ｎ－ビス（４－メチルフェニル）ベンゼンアミン］：４，４’－Ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌｉｄｅｎｅ ｂｉｓ［Ｎ，Ｎ－ｂｉｓ（４－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｅｎａｍｉｎｅ］）などが挙げられるが、これらに制限されない。これは、単独で使用、又は２種以上を混用することができる。
【0051】
前記正孔輸送領域３０は、当該技術分野で周知の常法で製造することができる。例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法、インクジェット印刷法、レーザー印刷法、レーザー熱転写（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ、「ＬＩＴＩ」）法などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0052】
発光層
本発明の有機物層Ａに含まれる発光層４０は、正孔と電子とが結合して励起子が形成される層であって、発光層４０の構成物質によって、有機電界発光素子が発する光の色が変化される。
本発明の有機物層Ａに含まれる発光層４０は、正孔と電子とが結合して励起子が形成される層であって、発光層４０の構成物質によって、有機電界発光素子が発する光の色が変化される。
【0053】
このような発光層４０は、ホストとドーパントとを含むことができるが、その混合比率は、当該分野で公知の範囲内で適切に調節可能である。例えば、発光層４０は、当該発光層４０の全重量を基準に、７０～９９．９重量部のホストと、０．１～３０重量部のドーパントとを含むことができる。より具体的に、前記発光層４０が青色蛍光、緑色蛍光、又は赤色蛍光である場合、８０～９９．９重量部のホストと、０．１～２０重量部のドーパントとを含むことができる。また、前記発光層４０が青色蛍光、緑色蛍光、又は赤色燐光である場合、７０～９０重量部のホストと、１～３０重量部のドーパントとを含むことができる。
【0054】
前記発光層４０に含まれるホストは、当業界で公知のものであれば、特に限定されることなく、例えば、アルカリ金属錯化合物；アルカリ土類金属錯化合物；又は、縮合芳香族環誘導体などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0055】
より具体的に、前記ホスト材料としては、有機電界発光素子の発光効率及び寿命を向上させることができる、アルミニウム錯化合物、ベリリウム錯化合物、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、トリフェニレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、又はこれらの１種以上の組み合わせを使用することが好ましい。
【0056】
また、本発明の発光層４０に含まれるドーパントとしては、当業界で公知のものであれば、特に限定されることなく、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、アリールアミン誘導体、イリジウム（Ｉｒ）又は白金（Ｐｔ）を含む金属錯体化合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0057】
前記ドーパントは、赤色ドーパント、緑色ドーパント、及び青色ドーパントに分類されるが、当該技術分野で周知の赤色ドーパント、緑色ドーパント、及び青色ドーパントであれば、特に制限されることなく使用することができる。
【0058】
具体的に、赤色ドーパントとしては、例えば、ＰｔＯＥＰ（Ｐｔ（ＩＩ）オクタエチルポルフィン：Ｐｔ（ＩＩ）ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｈｐｈｉｎｅ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）３（トリス（２－フェニルイソキノリン）イリジウム：ｔｒｉｓ（２－ｐｈｅｎｙｌｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ）、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）（ビス（２－（２’－ベンゾチエニル）－ピリジナト－Ｎ，Ｃ３’）イリジウム（アセチルアセトネート）：ｂｉｓ（２－（２’－ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｙｌ）－ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ－Ｎ，Ｃ３’）ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ））、又はこれらの２種以上の混合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0059】
また、緑色ドーパントとしては、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（トリス（２－フェニルピリジン）イリジウム：ｔｒｉｓ（２－ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）（ビス（２－フェニルピリジン）（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）：Ｂｉｓ（２－ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）（Ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｏ）ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ））、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３（トリス（２－（４－トリル）フェニルピリジン）イリジウム：ｔｒｉｓ（２－（４－ｔｏｌｙｌ）ｐｈｅｎｙｌｐｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ）、Ｃ５４５Ｔ（１０－（２－ベンゾチアゾリル）－１，１，７，７，－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ－［１］ベンゾピラノ［６，７，８－ｉｊ］－キノリジン－１１－オン：１０－（２－ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｙｌ）－１，１，７，７－ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ－２，３，６，７－ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ－１Ｈ，５ｈ，１１Ｈ－［１］ｂｅｎｚｏｐｙｒａｎｏ［６，７，８－ｉｊ］－ｑｕｉｎｏｌｉｚｉｎｅ－１１－ｏｎｅ）、又はこれらの２種以上の混合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0060】
また、青色ドーパントとしては、例えば、Ｆ２Ｉｒｐｉｃ（ビス［３，５－ジフルオロ－２－（２－ピリジル）フェニル］（ピコリナト）イリジウム（ＩＩＩ）：Ｂｉｓ［３，５－ｄｉｆｌｕｏｒｏ－２－（２－ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ］（ｐｉｃｏｌｉｎａｔｏ）ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ））、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ＤＰＶＢｉ（４，４’－ビス（２，２’－ジフェノリエテン－１－イル）ビフェニル：４，４’－ｂｉｓ（２，２’－ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈｅｎ－１－ｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’－ビス［４－（ジフェニルアミノ）スチリル］ビフェニル：４，４’－Ｂｉｓ［４－（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｓｔｙｒｙｌ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ）、ＴＢＰｅ（２，５，８，１１－テトラ－ｔｅｒｔ－ブチルペリレン：２，５，８，１１－ｔｅｔｒａ－ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌ ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、又はこれらの２種以上の混合物などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0061】
本発明に係る発光層４０は、赤色系燐光材料を含む赤色発光層；緑色系燐光材料を含む緑色発光層；又は、青色系燐光材料又は青色系蛍光物質を含む青色発光層であることができる。好ましくは、青色系蛍光材料を含む発光層であることができる。
【0062】
上述の発光層４０は、１種の物質からなる単層、互いに異なる複数の物質からなる単層、又は各層が互いに異なる物質からなる２種以上の複数層からなることができる。ここで、発光層４０が複数個の層である場合、有機電界発光素子は、様々な色の光を発することができる。具体的に、本発明は、異種の材料からなる発光層を直列に複数個備えることで混合色を発する有機電界発光素子を提供することができる。なお、複数個の発光層を含む場合、素子の駆動電圧は大きくなる反面、有機電界発光素子内の電流値は一定であるため、発光層数分だけ発光効率が向上した有機電界発光素子を提供することができる。
【0063】
図示してはいないが、前記有機電界発光素子１００は、少なくとも１つの発光層を含む複数の発光スタック（図示せず）を具備することができる。
【0064】
このような発光スタックに含まれた複数の発光層は、それぞれ互いに異なる色相の光を発する発光層であるか、又は、同じ色相の光を発する発光層であることができる。即ち、発光層を構成する物質によって、発光色が変化することができる。例えば、複数の発光スタックは、青色、緑色、赤色、黄色、白色などを発光する物質を含むことができ、燐光又は蛍光物質を用いて形成することができる。なお、各発光層が示す色相は、互いに補色の関係にあることができる。その他、白色を発光し得る色の組み合わせで色相を選択することができる。このような各発光層は、選択された色相に対応する燐光ドーパント又は蛍光ドーパントをそれぞれ含むことができる。
【0065】
図示してはいないが、前記有機電界発光素子１００は、複数の発光スタックのうち、隣接したスタックの間に配置され、これらを連結する電荷生成層（図示せず）をさらに含むことができる。
【0066】
電荷生成層（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、「ＣＧＬ」）とは、複数個の発光スタックを備える有機電界発光素子において、両電極（例えば、陽極、陰極）と直接に接触せず、かつ隣接して配置された発光スタックを分離する層を意味する。このような電荷生成層は、互いに隣接した２つの発光スタックの間に配置され、１つの発光スタックに対しては電子を生成してカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）役割を果たし、他の１つの発光スタックに対しては正孔を生成してアノード（ａｎｏｄｅ）役割を果たす。前記電荷生成層（ＣＧＬ）は、当該分野で公知の電荷生成層材料として使用可能な物質を制限なく使用することができる。また、前記電荷生成層用途の物質に、当該分野で公知の通常のｎ型物質及び／又はｐ型物質をドーピングして形成することもできる。
【0067】
電子輸送領域
本発明に係る有機電界発光素子１００において、有機物層Ａに含まれる電子輸送領域５０は、陰極２０から注入された電子を発光層４０に移動させる役割を果たす。
本発明に係る有機電界発光素子１００において、有機物層Ａに含まれる電子輸送領域５０は、陰極２０から注入された電子を発光層４０に移動させる役割を果たす。
【0068】
このような電子輸送領域５０は、励起子閉じ込め層５１と、電子輸送層５３及び電子注入層５２のうちの少なくとも１つとを含む２層以上であることができ、必要に応じて電子輸送補助層（図示せず）をさらに含むことができる。
【0069】
本発明では、少なくとも２層のうち、前記発光層４０に接する電子輸送領域５０の一領域に、特定の物性（例えば、ＤＯＳ重畳率）が所定の範囲に調節された励起子閉じ込め層５１（ＥＣＬ）が配置される。
【0070】
このような励起子閉じ込め層５１は、隣接した２層の材料、例えば、発光層４０のホスト材料、並びに前記少なくとも２層のうち他の電子輸送領域の層、例えば、電子輸送層５３及び電子注入層５２材料のうちの少なくとも１つの状態密度ＤＯＳと一部がオーバーラップした状態密度ＤＯＳを有する。
【0071】
本発明において、状態密度ＤＯＳとは、特定のエネルギー準位で占有許容された電子状態の個数として定義され、これに基づいて、シミュレーション－デポジション方法を用いてＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳの調査を行った。
【0072】
一具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、下記の（ｉ）及び（ｉｉ）のうちの少なくとも１つ以上の条件を満たすことができる。
（ｉ）前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉｉ）前記電子輸送領域の２層のうち、励起子閉じ込め層を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉ）前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
（ｉｉ）前記電子輸送領域の２層のうち、励起子閉じ込め層を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有する励起子閉じ込め層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ ＥＣＬ
【0073】
一例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
Ｈｏｓｔと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有することができる。
【0074】
他の例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、前記電子輸送領域５０のうち、励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を除いた残りの電子輸送領域５０を構成する層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＴと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有することができる。
【0075】
また他の例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
Ｈｏｓｔ、及び前記電子輸送領域５０のうち励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＴのうちの少なくとも１つと０％超で重畳された状態密度を有することができる。
【0076】
さらに他の例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
Ｈｏｓｔ、及び前記電子輸送領域５０のうち励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を除いた残りの層のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＴといずれも０％超で重畳された状態密度を有することができる。
【0077】
なお、電子輸送領域５０において、励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）を除いた残りの電子輸送領域５０を構成する層が多層構造を有する場合、励起子閉じ込め層５１と重畳された状態密度を有する電子輸送領域５０は、励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）と隣接した電子輸送領域５０の一領域、具体的には、励起子閉じ込め層（ＥＣＬ）と接する層、例えば、電子注入層５２及び／又は電子輸送層５３を意味することができる。
【0078】
上述のように、励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳが、ホストのＬＵＭＯ状態密度、又は電子輸送領域５０のうち前記励起子閉じ込め層と隣接した層（例えば、５２）材料のＬＵＭＯ状態密度のうちの少なくとも１つ以上の状態密度ＤＯＳと０％超で、即ち、少なくとも一部が重畳される場合、発光層４０のホストから電子輸送領域５０までの電子移動が円滑に行われるので、素子の効率増大が図れる。特に、上述した効果は、励起子閉じ込め層５１とホストとの間の状態密度ＤＯＳ重畳率が高くなるほど、ホストのキャリア移動性の面でより有利になるため、シナジー効果（Ｓｙｎｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔ）を発揮することができる。また、励起子閉じ込め層５１と前記電子輸送領域のうち隣接した材料５２との重畳率が高くなるほど、電子輸送領域でのキャリア移動が上昇し、シナジー効果を発揮することができる。これによって、励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＣＬは、前記ホストのＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
Ｈｏｓｔ、及び前記少なくとも２層のうち励起子閉じ込め層５１を除いた他の電子輸送領域の層５２のＬＵＭＯ状態密度ＤＯＳＬＵＭＯ
ＥＴと、それぞれ少なくとも一部重畳された状態密度を有することが好ましい。このような励起子閉じ込め層５１と隣接した２層の材料、例えば、ホスト材料及び／又は他の電子輸送領域材料の間のＬＵＭＯ状態密度重畳率は、特に制限されず、上述のキャリア移動性を考慮して適宜調節することができる。例えば、０％超であることができ、具体的に、０％超、９５％以下であり、より具体的に、１～８５％であることができる。
【0079】
前記励起子閉じ込め層５１は、１層の単層であるか、又は２層以上の多層構造であることができる。励起子閉じ込め層５１が２層以上の多層構造を有する場合、多層構造のうち、状態密度ＤＯＳ重畳率などが調節された１つの励起子閉じ込め層５１が、発光層４０及び／又は他の電子輸送領域５２と直接に接するように配置されることが好ましい。
【0080】
本発明に係る励起子閉じ込め層５１は、上述した状態密度ＤＯＳ重畳によるキャリア移動性増大効果とともに、低駆動電圧、高効率の効果を発揮するため、後述の物性のうちの少なくとも１つをさらに満たすことができる。
【0081】
一具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１の一重項エネルギーＳ１ＥＣＬは、２．０ｅＶ以上であることができ、具体的に、２．０～４．５ｅＶ、より具体的に、２．５～４．０ｅＶであることができる。これは、一重項励起子の隣接した界面及び／又は他の層への拡散、又は、界面で発光が起こる現象を阻止し、一重項励起子を効率的に閉じ込めるようになる。これによって、励起子量が増加し、有機電界発光素子の発光効率が改善される。これは、結果的に、有機電界発光素子のスペクトル混色を防止し、安定性を向上させ、有機電界発光素子の効率及び寿命を向上させることができる。
【0082】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１の三重項エネルギーＴ１ＥＣＬは、１．５ｅＶ以上であることができ、具体的に、１．５～４．５ｅＶ、より具体的に、２．０～４．０ｅＶであることができる。これは、励起子の他の層への移動を防止するため、有機電界発光素子の効率が有意に向上する効果を図ることができる。
【0083】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）の絶対値の大きさは、５．０以上であることができ、具体的に、５．０～７．０ｅＶ、より具体的に、５．０～６．５ｅＶであることができる。このようなＨＯＭＯエネルギー値を有することにより、発光層４０に伝達された正孔が、他の電子輸送領域、例えば、電子輸送層５３に拡散又は超える現象を遮断することができる。これによって、発光層４０内で正孔と電子とが再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）する確率が増加し、有機電界発光素子の発光効率を一層向上させることができる。また、正孔が発光層４０を超えて電子輸送層５３に拡散又は移動する場合に発生する酸化による非可逆的分解反応、及びこれによる有機電界発光素子の寿命低下を解決することで、素子の寿命特性を改善することができる。また、高効率の効率的な発生のため、前記励起子閉じ込め層５１のバンドギャップエネルギーの大きさは、２．５ｅＶ以上であることができ、具体的に、２．５～４．５ｅＶであることができる。
【0084】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１は、基底状態で結合解離エネルギー（Ｂｏｎｄ Ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ、「ＢＤＥ」）のうち最も低い結合解離エネルギーが、少なくとも１．５０ｅＶ以上であることができ、具体的に、１．５～６．０ｅＶであることができる。なお、結合解離エネルギーＢＤＥは、特定の化学結合を切る時に必要なエネルギーと解釈され得る。一般に、結合解離エネルギーＢＤＥは、結合が強いほど、分子の安定性と関連性があり、寿命に影響を与える要素として作用することもある。
【0085】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯエネルギー準位と、これに隣接した２つの有機物層、例えば、発光層４０に含まれるホスト又は電子輸送領域の隣接層５２のＬＵＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＬＵＭＯは、それぞれ２．０ｅＶ以下であることができ、具体的に、０を超過し、２．０ｅＶであることができる。
【0086】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１のＨＯＭＯエネルギー準位と、これに隣接した２つの有機物層、例えば、発光層４０に含まれるホスト又は電子輸送領域の隣接層５２のＨＯＭＯエネルギー準位との絶対値の差ΔＨＯＭＯは、それぞれ２．０ｅＶ以下であることができ、具体的に、０を超過し、２．０ｅＶであることができる。
【0087】
例えば、本発明に係る励起子閉じ込め層５１のＬＵＭＯ／ＨＯＭＯエネルギー準位は、それぞれ隣接した２つの有機物層、具体的に、発光層４０と他の電子輸送領域の層５２との間に存在するように調節することができる。例えば、励起子閉じ込め層５１のＨＯＭＯエネルギー準位は、発光層４０のＨＯＭＯエネルギー準位より深く、隣接した他の電子輸送領域の層５２のＨＯＭＯエネルギー準位と等しいか、より浅いことができる。上述のＨＯＭＯ／ＬＵＭＯエネルギー準位を満たす場合、発光層４０、励起子閉じ込め層５１、電子輸送領域のＨＯＭＯ／ＬＵＭＯエネルギー準位が階段状に配列され得る。これにより、陽極１０を介して伝達される正孔と、陰極２０を介して伝達される電子とが、有機物層Ａの階段状配列によって、発光層４０により円滑に伝達されることで、励起子形成増加及び素子効率増大を図ることができる。
【0088】
他の具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１の電子親和度ＥＡは、少なくとも０．５ｅＶ以上であることができ、具体的に、０．５～３．０ｅＶであることができる。このような電子親和度を有する場合、高い電子注入効率が得られる。
【0089】
他の具体例を挙げると、前記発光層４０が、蛍光性青色系発光材料を含む青色発光層である場合、励起子閉じ込め層５１は、４００～４７０ｎｍの青色波長領域において、少なくも０．７以上の屈折率ｎを有することができ、具体的に、０．７～３．５であることができる。
【0090】
なお、陽極１０から注入された正孔の数と、陰極２０から注入された電子の数との差によって電子と正孔とのつり合いが取れない場合、再結合によって励起子を形成していない電子又は正孔は、発光層４０に溜まる。前記発光層４０に溜まった電子又は正孔によって、発光層４０において酸化と還元とが円滑に行われず、又は、隣接層に影響を及ぼし、有機電界発光素子の寿命が減少するようになる。これに対して、前記励起子閉じ込め層５１は、常温で少なくとも１×１０－８ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度μを有することにより、陽極１０から注入された正孔の数に比べて、電子の注入が遅延されるのを防止し、発光層４０への電子注入が円滑に行われるため、発光層４０において励起子の形成効率が上昇し、有機電界発光素子の寿命を改善することができる。
【0091】
本発明に係る励起子閉じ込め層５１は、上述したＤＯＳ重畳率パラメータ及び当該数値を満たしていれば、励起子閉じ込め層５１を構成する化合物の詳細な構成、例えば、当該化合物に含まれたモイエティの種類（例えば、ＥＤＧ基、ＥＷＧ基）、及びその結合位置、リンカーの導入位置などと、その組成などに特に制限されない。
【0092】
一具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１材料として含まれる化合物は、電子吸収性の高い電子求引性基（ＥＷＧ）特性を有するモイエティと、電子供与性の高い電子供与性基（ＥＤＧ）特性を有するモイエティとを同時に含む双極性（ｂｉｐｏｌａｒ）化合物であることができる。
【0093】
一具体例を挙げると、前記励起子閉じ込め層５１材料として含まれる化合物は、当該分野で公知の電子吸収性の高い電子求引性基（ＥＷＧ）特性を有するモイエティが、少なくとも２つ以上結合された化合物であることができる。
【0094】
より具体的に、前記励起子閉じ込め層５１を構成する化合物（材料）は、下記化１で示される６員モイエティ、下記化２で示される５員モイエティ、及び前記６員モイエティと５員モイエティとが縮合した多環モイエティのうちの少なくとも１つの電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティを含むことができる。
式中、
Ｘ１乃至Ｘ６、及びＹ１乃至Ｙ５は、互いに同一もしくは異なり、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ）であり、但し、前記Ｘ１乃至Ｘ６、及びＹ１乃至Ｙ５のうちの少なくとも１つは、Ｎであり、
前記Ｃ（Ｒ）が複数個である場合、複数のＲは、互いに同一もしくは異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３～Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３～４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリール基、核原子数５～６０のヘテロアリール基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィンオキサイド基、及びＣ６～Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択されるか、又は、これらは、隣接した基と結合して縮合環を形成することができ、
前記Ｒの、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルオキシ基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリールアミン基、アルキルシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、アリールホスフィン基、アリールホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、水素、重水素（Ｄ）、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３～Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３～４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリール基、核原子数５～６０のヘテロアリール基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィンオキサイド基、及びＣ６～Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択された１種以上の置換基で置換されることができ、この時、前記置換基が複数個である場合、これらは、互いに同一もしくは異なることができる。
【化1】
【化2】
Ｘ１乃至Ｘ６、及びＹ１乃至Ｙ５は、互いに同一もしくは異なり、それぞれ独立に、Ｎ又はＣ（Ｒ）であり、但し、前記Ｘ１乃至Ｘ６、及びＹ１乃至Ｙ５のうちの少なくとも１つは、Ｎであり、
前記Ｃ（Ｒ）が複数個である場合、複数のＲは、互いに同一もしくは異なり、それぞれ独立に、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３～Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３～４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリール基、核原子数５～６０のヘテロアリール基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィンオキサイド基、及びＣ６～Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択されるか、又は、これらは、隣接した基と結合して縮合環を形成することができ、
前記Ｒの、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アルキルオキシ基、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリールアミン基、アルキルシリル基、アルキルボロン基、アリールボロン基、アリールホスフィン基、アリールホスフィンオキサイド基、及びアリールアミン基は、それぞれ独立に、水素、重水素（Ｄ）、ハロゲン基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルケニル基、Ｃ２～Ｃ４０のアルキニル基、Ｃ３～Ｃ４０のシクロアルキル基、核原子数３～４０のヘテロシクロアルキル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリール基、核原子数５～６０のヘテロアリール基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルオキシ基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールオキシ基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルシリル基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールシリル基、Ｃ１～Ｃ４０のアルキルボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールボロン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィン基、Ｃ６～Ｃ６０のアリールホスフィンオキサイド基、及びＣ６～Ｃ６０のアリールアミン基からなる群から選択された１種以上の置換基で置換されることができ、この時、前記置換基が複数個である場合、これらは、互いに同一もしくは異なることができる。
【0095】
前記励起子閉じ込め層５１を構成する化合物（材料）は、少なくとも１つの窒素（Ｎ）を含有する含窒素ヘテロ芳香族環、即ち、電子求引性基（ＥＷＧ）を１つ以上含むことにより、優れた電子特性を示すようになる。これにより、上述の化１乃至化２で示される６員又は５員のモイエティ、又はこれらが縮合された多環モイエティを有する化合物を、励起子閉じ込め層５１材料として適用する時、素子１００の駆動電圧を低くし、高効率及び長寿命を誘導することができる。
【0096】
本発明の一実施例によれば、前記励起子閉じ込め層５１を構成する化合物が含む電子求引性基（ＥＷＧ）モイエティは、下記の構造式群から選択されるいずれか１により具体化可能である。しかし、これらに制限されない。
式中、
＊は、励起子閉じ込め層を構成する化合物との結合がなされる部分を意味する。
＊は、励起子閉じ込め層を構成する化合物との結合がなされる部分を意味する。
【0097】
前記構造式中、具体的に示されてはいないが、当該分野で公知の置換基（例えば、Ｒの定義部と同様）が、少なくとも１つ以上置換されることができる。また、前記構造式中、励起子閉じ込め層を構成する化合物と連結される部分＊は、１つだけ示されているが、２つが含まれる場合も本発明の範疇に属する。
【0098】
本発明に係る一実施例では、励起子閉じ込め層５１を構成する化合物は、上述の電子求引性基（ＥＷＧ）と異なり、前記電子求引性基（ＥＷＧ）より電子供与性の高い、当該分野で公知の電子供与性基（ＥＤＧ）モイエティを、少なくとも１つ含むことができる。
【0099】
上述した本発明の励起子閉じ込め層５１材料として使用可能な化合物は、後述の例示化合物により具体化可能である。しかし、本発明に係る励起子閉じ込め層５１を構成する化合物が後述の例示化合物に限定されることはない。特に、状態密度ＤＯＳ重畳率などの物性を満たしていれば、化合物に含まれたモイエティの種類（例えば、ＥＤＧ基、ＥＷＧ基）及びその結合位置、リンカーの導入位置は、特に制限されず、その化学構造が種々に変形された化合物も本発明の範疇に含まれる。
【0100】
本発明に係る励起子閉じ込め層５１は、当該技術分野で周知のように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット印刷法、レーザー印刷法、レーザー熱転写（ＬＩＴＩ）法で形成することができるが、これらに制限されない。
【0101】
本発明に係る電子輸送領域５０において、電子注入層５２は、電子注入が容易で、かつ電子移動度が高い電子注入物質を制限なく使用することができる。使用可能な電子注入物質としては、例えば、前記双極性化合物、アントラセン誘導体、ヘテロ芳香族化合物、アルカリ金属錯化合物などが挙げられるが、これらに制限されない。具体的に、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ；Ｙｂなどのようなランタン族金属；又は、ＲｂＣｌ、ＲｂＩなどのようなハロゲン化金属などが挙げられるが、これらは、単独で使用又は２種以上を混合して使用することができる。
【0102】
本発明に係る電子輸送領域５０、具体的に電子注入層５２は、陰極から電子の注入が容易に行われるように、ｎ型ドーパントと共蒸着されたものを使用することもできる。なお、ｎ型ドーパントとしては、当該分野で公知のアルカリ金属錯化合物を制限なく使用することができ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は希土類金属などが挙げられる。
【0103】
前記電子輸送領域５０は、当該技術分野で周知の常法で製造することができる。例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット印刷法、レーザー印刷法、レーザー熱転写（ＬＩＴＩ）法などが挙げられるが、これらに制限されない。
【0104】
発光補助層
選択的に、本発明の有機発光素子１００は、前記正孔輸送領域３０と発光層４０との間に配置された発光補助層（図示せず）をさらに含むことができる。
選択的に、本発明の有機発光素子１００は、前記正孔輸送領域３０と発光層４０との間に配置された発光補助層（図示せず）をさらに含むことができる。
【0105】
発光補助層は、正孔輸送領域３０から移動される正孔を発光層４０に輸送する役割を果たすとともに有機物層Ａの厚さを調節する役割を果たす。このような発光補助層は、高いＬＵＭＯ値を有し、電子の正孔輸送層３２への移動を防止し、高い三重項エネルギーを有し、発光層４０の励起子の正孔輸送層３２への拡散を防止する。
【0106】
このような発光補助層は、正孔輸送物質を含むことができ、正孔輸送領域と同じ物質から製造され得る。なお、赤色、緑色、及び青色の有機発光素子の発光補助層は、互いに同じ材料で製造することができる。
【0107】
発光補助層材料としては、特に制限されず、例えば、カルバゾール誘導体又はアリールアミン誘導体などが挙げられる。使用可能な発光補助層としては、例えば、ＮＰＤ（Ｎ，Ｎ－ジナフチル－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンジジン：Ｎ，Ｎ－ｄｉｎａｐｈｔｙｌ－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’－ビス－（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）－ベンジジン：Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ－（３－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）－ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、ｓ－ＴＡＤ、ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”－トリス（Ｎ－３－メチルフェニル－Ｎフェニル－アミノ）－トリフェニルアミン：４，４’，４”－Ｔｒｉｓ（Ｎ－３－ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ－Ｎｐｈｅｎｙｌ－ａｍｉｎｏ）－ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）などが挙げられるが、これらに制限されない。これらは、単独で使用、又は２種以上を混合して使用することができる。また、前記発光補助層は、上述した材料のほかに、ｐ型ドーパントを含むことができる。前記ｐ型ドーパントとしては、当該技術分野で使用される公知のｐ型ドーパントを使用することができる。
【0108】
キャッピング層
選択的に、本発明の有機電界発光素子１００は、前記陰極２０上に配置されるキャッピング層（図示せず）をさらに含むことができる。前記キャッピング層は、有機発光素子を保護しながら、有機物層から発生した光の外部への効率的な放出を助ける役割を果たす。
選択的に、本発明の有機電界発光素子１００は、前記陰極２０上に配置されるキャッピング層（図示せず）をさらに含むことができる。前記キャッピング層は、有機発光素子を保護しながら、有機物層から発生した光の外部への効率的な放出を助ける役割を果たす。
【0109】
前記キャッピング層は、トリス－８－ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）、ＺｎＳｅ、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、４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］ビフェニル（α－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ）、１，１’－ビス（ジ－４－トリルアミノフェニル）シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）からなる群から選択される少なくとも１つを含むことができる。このようなキャッピング層を形成する物質は、有機発光素子の他の層の材料に比べて低価格である。
【0110】
このようなキャッピング層は、単層であることができ、互いに異なる屈折率を有する２以上の層を含み、前記２以上の層を通過しながら段々変化するようにすることができる。
【0111】
前記キャッピング層は、当該技術分野で周知の常法で製造することができ、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、又はＬＢ法などのような種々の方法を使用することができる。
【0112】
上述した構成を含む本発明の有機発光素子は、当該分野で周知の常法で製造することができる。例えば、基板上に陽極物質を真空蒸着した後、前記陽極上に正孔輸送領域物質、発光層物質、電子輸送領域物質、及び陰極物質の材料を順次真空蒸着することで有機発光素子を製造することができる。
【0113】
【0114】
以下、図２の説明においては、図１と重複する内容はその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。図２に示されるように、本発明の第２の実施例に係る有機電界発光素子２００は、発光層４０に隣接して配置された電子輸送領域５０が励起子閉じ込め層５１と電子注入層５２とから構成される図１の実施例とは異なり、励起子閉じ込め層５３、電子輸送層５３、及び電子注入層５２を含む電子輸送領域５０を備える。
【0115】
具体的に、図２の電子輸送領域５０は、発光層４０と陰極２０との間に配置されるが、当該発光層４０を基準にして、励起子閉じ込め層５１、電子輸送層５３、及び電子注入層５２が配置された構造を有する。必要に応じて電子輸送補助層（図示せず）をさらに含むこともできる。
【0116】
前記電子輸送層５３は、励起子閉じ込め層５１と電子注入層５２との間に配置され、この時、励起子閉じ込め層５１は、隣接する２つの層として発光層４０のホスト材料及び電子輸送層５３材料のうちの少なくとも１つと０％超で重畳された状態密度ＤＯＳを有することができる。このような状態密度ＤＯＳ重畳率パラメータ及びその数値調節による効果は、第１の実施例と同様に適用される。
【0117】
このような電子輸送層５３は、当該分野で公知の電子輸送特性を有する物質を制限なく使用することができる。例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体（例えば、ＢＣＰ）、含窒素ヘテロ環誘導体などを含むことができる。
【0118】
本発明に係る電子輸送層５３は、陰極からの電子注入が容易に行われるように、ｎ型ドーパントと共蒸着されたものを使用することもできる。なお、ｎ型ドーパントとしては、当該分野で公知のアルカリ金属錯化合物を制限なく使用することができ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は希土類金属などが挙げられる。
【0119】
前記電子輸送層５３は、当該技術分野で周知のように、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット印刷法、レーザー印刷法、レーザー熱転写（ＬＩＴＩ）法などで形成することができるが、これらに限定されない。
【0120】
【0121】
本発明に係る有機電界発光素子１００、２００は、陽極１０、有機物層Ａ、Ａ’、及び陰極２０が順次積層された構造を有するが、陽極１０と有機物層Ａ、Ａ’との間、又は陰極２０と有機物層Ａ、Ａ’との間に、絶縁層又は接着層をさらに含むこともできる。このような本発明の有機電界発光素子は、電圧、電流、又はこれらをいずれも印加する場合、最大発光効率を維持しながら、初期明るさの半減時間（Ｌｉｆｅ ｔｉｍｅ）が増加するため、優れた寿命特性が得られる。
【実施例】
【0122】
以下、本発明を実施例に基づいて詳述するが、後述の実施例は、本発明の例示に過ぎず、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。
【0123】
［準備例］
本発明に係る化合物を以下のように準備し、これらの物性を、当業界で公知の常法でそれぞれ測定し、下記表１に示す。
本発明に係る化合物を以下のように準備し、これらの物性を、当業界で公知の常法でそれぞれ測定し、下記表１に示す。
【0124】
なお、各化合物のＨＯＭＯエネルギー、ＬＵＭＯエネルギー、一重項エネルギーＳ１、三重項エネルギーＴ１などは、材料の薄膜や溶液の光学測定により決定することができるが、量子計算法により決定することもできる。特に、状態密度ＤＯＳは、量子力学（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ、「ＱＭ」）、分子動力学（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ、「ＭＤ」）計算により算出することもできる。
【0125】
本発明において使用される材料のＨＯＭＯエネルギー、ＬＵＭＯエネルギー、一重項エネルギーＳ１、三重項エネルギーＴ１などを、シュレディンガーのプログラム（Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｒｅｌｅａｓｅ ２０１９－３）を使用して計算し、その計算方法は、下記の通りである。
【0126】
具体的に、各物性の基本的な計算方法は、密度汎関数理論（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ、「ＤＦＴ」）のうち最も汎用的に使用されているＢ３ＬＹＰ（Ｂｅｃｋｅ、３－ｐａｒａｍｅｔｅｒ、Ｌｅｅ－Ｙａｎｇ－Ｐａｒｒ）汎関数計算方法を使用し、ｂａｓｉｓ ｓｅｔとしては、ＴＺＶ（ｔｒｉｐｌｅ ｚｅｔａ）を使用して分子構造の最適化を行った。
【0127】
構造が最適化された基底状態（Ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ、Ｓ０）において、各化合物のＨＯＭＯエネルギーとＬＵＭＯエネルギーを計算し、また、Ｓ０／ｓｉｎｇｌｅｔ（Ｓ１）、及びＳ０／ｔｒｉｐｌｅ（Ｔ１）の最適化されたエネルギー差によって、一重項エネルギーＳ１と三重項エネルギーＴ１のエネルギーをそれぞれ算出した。
【0128】
また、状態密度ＤＯＳは、数千個以上の原子をデポジションシミュレーションを行った後、これを量子計算によって、それぞれＬＵＭＯエネルギーを排除してＤＯＳを求めた。デポジションによる実験と類似した条件によって、ホスト材料と励起子閉じ込め層とのＤＯＳ分布差を比較し、これらのＤＯＳ重畳率を百分率化した。
【0129】
さらに、結合解離エネルギーＢＤＥは、上述の方法と同様に、Ｂ３ＬＹＰ／ＴＺＶ計算方法を用いて、分子の存在する特定の化学結合を切って所要のエネルギーを計算し、そのうちＢＤＥが最も小さい値を選定した。
【0130】
そして、屈折率／電子親和度／双極子モーメント／電子移動度は、同じ条件を維持するため、密度汎関数理論であるＢ３ｌｙｐ／ｔｚｖ方法を用いて構造を最適化した後、それぞれの値をＱＭ／ＭＤによって算出し、特に、電子移動度は、電子の移動を記述したマーカス理論を利用した。全ての結果は、シュレディンガーのプログラムによって算出された。
【0131】
【表1】
【0132】
なお、本願の実施例１乃至１６において使用された各化合物の構造は、下記の通りである。
【0133】
［実施例１～１６］青色有機電界発光素子の製作
各化合物を常法で高純度昇華精製を行った後、下記の過程に従って青色有機電界発光素子を製作した。
各化合物を常法で高純度昇華精製を行った後、下記の過程に従って青色有機電界発光素子を製作した。
【0134】
まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が１５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水で超音波洗浄を行った。蒸留水洗浄完了後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、ＵＶ ＯＺＯＮＥ洗浄機（Ｐｏｗｅｒ ｓｏｎｉｃ ４０５、ファシンテック社製）に移送させた後、ＵＶを用いて前記基板を５分間洗浄し、真空蒸着機に基板を移送した。
【0135】
上記のように準備されたＩＴＯ透明電極の上に、ＤＳ－２０５（（株）斗山電子製、８０ｎｍ）／ＮＰＢ（１５ｎｍ）／ＡＤＮ＋５％ＤＳ－４０５（（株）斗山電子製、３０ｎｍ）／表２の各化合物（５ｎｍ）／Ａｌｑ３（２５ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）の順に積層し、有機電界発光素子を製造した。
【0136】
【表2】
【0137】
［比較例１］青色有機電界発光素子の製造
励起子閉じ込め層材料として使用された表１の各化合物の代わりに、化合物Ａを使用した以外は、上述の実施例１と同様にして比較例１の青色有機電界発光素子を製作した。
励起子閉じ込め層材料として使用された表１の各化合物の代わりに、化合物Ａを使用した以外は、上述の実施例１と同様にして比較例１の青色有機電界発光素子を製作した。
【0138】
参考に、実施例１乃至１６及び比較例１において使用された、ＮＰＢ、ＡＤＮ、ＴＰＢｉ、及び化合物Aの構造は、下記の通りである。
【0139】
［評価例１］
実施例１乃至１６及び比較例１においてそれぞれ製造された有機電界発光素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率を測定し、その結果を表３に示す。
実施例１乃至１６及び比較例１においてそれぞれ製造された有機電界発光素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率を測定し、その結果を表３に示す。
【0140】
【表3】
【0141】
表３に示されるように、発光層と電子輸送層との間に所定の物性に制御された励起子閉じ込め層を備える実施例１乃至１６の有機電界発光素子は、励起子閉じ込め層を含まない比較例１の青色有機電界発光素子に比べて、電流効率、駆動電圧の面で優れた性能を示すことが確認された。
【0142】
［実施例１７～３２］青色有機電界発光素子の製作
各化合物を常法で高純度昇華精製を行った後、下記の過程に従って青色有機電界発光素子を製作した。
各化合物を常法で高純度昇華精製を行った後、下記の過程に従って青色有機電界発光素子を製作した。
【0143】
まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が１５００Åの厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を、蒸留水で超音波洗浄を行った。蒸留水洗浄完了後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、ＵＶ ＯＺＯＮＥ洗浄機（Ｐｏｗｅｒ ｓｏｎｉｃ ４０５、ファシンテック社製）に移送させた後、ＵＶを用いて前記基板を５分間洗浄し、真空蒸着機に基板を移送した。
【0144】
上記のように準備されたＩＴＯ透明電極の上に、ＤＳ－２０５（（株）斗山電子製、８０ｎｍ）／ＮＰＢ（１５ｎｍ）／ＡＤＮ＋５％ＤＳ－４０５（（株）斗山電子製、３０ｎｍ）／表４の各化合物（３０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）の順に積層し、有機電界発光素子を製造した。
【0145】
【表4】
【0146】
［比較例２］青色有機電界発光素子の製造
励起子閉じ込め層材料として使用された表１の各化合物の代わりに、化合物ＴＰＢｉを使用した以外は、上述の実施例１７と同様にして比較例２の青色有機電界発光素子を製作した。
励起子閉じ込め層材料として使用された表１の各化合物の代わりに、化合物ＴＰＢｉを使用した以外は、上述の実施例１７と同様にして比較例２の青色有機電界発光素子を製作した。
【0147】
［評価例２］
実施例１７乃至３２及び比較例２においてそれぞれ製造された有機電界発光素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率を測定し、その結果を表５に示す。
実施例１７乃至３２及び比較例２においてそれぞれ製造された有機電界発光素子について、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２での駆動電圧、電流効率を測定し、その結果を表５に示す。
【0148】
【表5】
【0149】
表５に示されるように、発光層に接する電子輸送領域の一領域に励起子閉じ込め層を備える実施例１７乃至３２の有機電界発光素子は、既存の材料であるＴＰＢｉを電子輸送層材料として使用した比較例２の青色有機電界発光素子に比べて、電流効率、駆動電圧の面で優れた性能を示すことが確認された。
【図1】
【図2】
【国際調査報告】