JP5905583B2 - 有機発光素子およびこの製造方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１１年１２月２３日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１１−０１４１３７２号の出願日の利益を主張し、その内容すべては本明細書に含まれる。

本発明は、有機発光素子およびこの製造方法に関し、より詳細には、高効率および長寿命特性に優れており、製作工程が単純な有機発光素子およびこの製造方法に関する。

有機発光素子は、加えられた電圧によって電流を通じて光を出す電気素子である。Ｔａｎｇなどは、論文［Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ５１、ｐ．９１３、１９８７］において優れた特性の有機発光素子を報告した。また、前記論文に開示された有機発光素子の構造を利用しながら高分子物質を利用した有機発光素子も開発された。

上述したような先行技術の核心は、有機発光素子が光を出すための過程、すなわち電荷注入、電荷輸送、光励起子形成、および光の発生をそれぞれ異なる有機物層を利用して役割分担させることにある。これにより、最近では、図１に開示されているように、第１電極２、正孔注入層５、正孔輸送層６、発光層７、電子輸送層８、第２電極４を含む有機発光素子またはそれ以上の層に細分化された構造の有機発光素子が使用されている。

有機発光素子は、光の放出方式に応じて蛍光有機発光素子と燐光有機発光素子（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ ＯＬＥＤ：ＰｈＯＬＥＤ）に区分される。ＰｈＯＬＥＤでは、一重項と三重項エキシトンすべてから光を出すことができる。したがって、内部量子効率が理論的に１００％に至るが、実際の素子ではキャリアの注入損失と、非発光性エキシトンの形成、三重項−三重項消滅（ｔｒｉｐｌｅｔ−ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）などによって発光効率が大きく減少するという問題点がある。

したがって、当技術分野では、上述したような有機発光素子の発光効率を向上させることができ、より単純な構造で形成することができる有機発光素子についての研究が必要である。

これにより、本発明は、
第１電極、第２電極、および前記第１電極と第２電極の間に配置された１層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、
前記有機物層は発光層を含み、
前記第１電極と発光層の間には下記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層を含み、
前記発光層は下記化学式（１）で表示される化合物を含むホストおよびドーパントを含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
前記化学式（１）において、
Ｒ１〜Ｒ１０は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に水素、重水素、ハロゲン、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数６〜２０のアリール基、および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
Ａｒ１およびＡｒ２は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基、および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
ｍおよびｎはそれぞれ独立的に０〜４の整数である。

本発明に係る有機発光素子は、第１電極と発光層の間に前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層を含み、前記発光層に化学式（１）で表示される化合物を発光ホストとして含み、第１電極から注入された正孔が正孔輸送層を経てエネルギー障壁なく発光層に輸送され、正孔伝達が容易である。

また、化学式（１）で表示される化合物の発光層内の混合比を調節し、エキシトン生成効率を高めることができる。さらに、エキシトンが電子輸送層側に移動することにより、非発光する効果を減らすための付加的な発光層や電子／エキシトン防止層を使用しなくても良いため、従来技術に比べて製作工程が単純であり、経済的に有機発光素子を実現することができる。

基板１、第１電極２、正孔注入層５、正孔輸送層６、発光層７、電子輸送層８、および第２電極４からなる有機発光素子の例を示す図である。 比較例１、参考例１および実施例２の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。 比較例２、参考例３および実施例４の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。 比較例３、参考例５および実施例６の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。 比較例１、２、および３と実施例７、８、および９の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。 比較例１と実施例１０および１１の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。 比較例１と実施例１２および１３の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフである。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明と本発明の動作上の利点および本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の好ましい実施形態を例示する添付図面および添付図面に記載された内容を参照しなければならない。以下、添付した図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明することにより、本発明を詳しく説明する。図面に提示された同じ参照符号は同じ部材を示す。

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するためのものではない。本明細書において、単数形は、文章において特に言及しない限り複数形も含む。明細書で使用される「含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素、段階、動作、および／または素子が１つ以上の他の構成要素、段階、動作、および／または素子の存在または追加を排除しない。

有機発光素子の発光効率減少を改善するために、正孔移動特性を有するホストと電子移動特性を有するホストを発光ドーパントと共蒸着し、燐光発光素子で効率と寿命を改善させることができる。複数ホスト共蒸着方式は、それぞれ異なる特性のホスト物質を混合比を異にして発光層を構成し、正孔輸送層および電子輸送層から発光層に移動する正孔および電子が同じ割合で発光層に伝達されなくても、発光層で受ける正孔および電子の量を調節できるようにする。適切な割合で共蒸着した燐光発光層は、発光層内で正孔と電子のバランス（Ｂａｌａｎｃｅ）を合わせてエキシトンの形成領域を発光層中心に移動させ、エキシトンの発光層を逸脱して非発光消滅する確率を減らし、効率を改善させることができる。また、エキシトンの形成濃度が発光層全体に均一に広がるようにして三重項−三重項消滅確率を低め、効率改善効果も示すことができる。

このような構造は、発光層自体で正孔および電子注入層から伝わる電荷量中でマイナーキャリア（ｍｉｎｏｒ ｃａｒｒｉｅｒ）に合わせて電荷バランス（ｃｈａｒｇｅ ｂａｌａｎｃｅ）を調節して効率を改善する方法であるため、全体素子では電子（または正孔）に比べて過剰供給される正孔（または電子）は発光に寄与できないことがある。正孔や電子のうちのいずれか一方が過剰電荷で供給されて発光に寄与することができない部分を改善するために、複数ホストの共蒸着からなる発光層の前／後に正孔移動性のホストを利用した発光層や電子移動性のホストを利用した発光層を選択的に挿入することができる。

また、正孔輸送層と接する発光層のＨＯＭＯエネルギーバリア（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｒｒｉｅｒ）によって正孔注入能力が異なることがある。共蒸着発光層に使用される正孔移動物質を正孔輸送層として使用する場合、正孔輸送層と発光層の間のＨＯＭＯエネルギーバリア（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｒｒｉｅｒ）が消え、さらに容易に正孔が発光層に注入される。これにより、過剰電子と注入が強化された正孔とのエキシトン生成確率を高めて素子効率を改善することができる。また、発光に寄与することができない過剰電子が発光層で発光してエネルギーを無くし、正孔輸送層の劣化に寄与する程度が低くなるため、素子寿命の効果を示す。

したがって、本発明は、複雑化した素子構造やこれによる工程の困難さを解決するために、正孔に比べて電子の供給量が多い素子に対して正孔輸送性ホストを正孔輸送物質として使用して発光層への正孔供給をより円滑にし、複数ホスト発光構造の長所を生かしながら工程は単純化させるという素子構造を提供しようとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る燐光有機発光素子の積層構造を示す構造図である。

本発明に係る有機発光素子は、第１電極、第２電極、および前記第１電極と第２電極の間に配置された１層以上の有機物層を含み、前記有機物層は発光層を含み、前記第１電極と発光層の間には前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層を含み、前記発光層は前記化学式（１）で表示される化合物を含むホストおよびドーパントを含むことを特徴とする。

本発明に係る有機発光素子において、前記第１電極と発光層の間において、前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層と前記発光層は互いに接することが好ましいが、これにのみ限定されることはない。

前記第１電極と発光層の間において、前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層と前記発光層の間には追加の有機物層を含むことができる。例えば、エキシトン遮断層の役割を行うことができる有機物層を追加で含むことができるが、これにのみ限定されることはない。

本発明に係る有機発光素子において、前記第１電極と発光層の間において、前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層は正孔輸送層であることができる。

前記正孔輸送層と発光層は、前記化学式（１）で表示される化合物を含むことにより、発光層に正孔を効果的に移動させる役割を行うことができる。

前記化学式（１）で表示される化合物を含む正孔輸送層と発光層が接して第１電極から流入された正孔が効果的に発光層まで移動し、前記化学式（１）で表示される化合物の発光層内の割合を調節すれば、発光層内のエキシトン生成確率を高め、生成されたエキシトンが発光層全体に均一に広がって生成されるように調節することができる。このようにする場合、エキシトンが発光に寄与することができず、隣接した電子輸送層に流入して非発光消滅する確率を減らして発光効率を良くし、エキシトンが一側に集中して発光層内の特定部分の老化が加速するという効果を防ぎ、寿命が改善された有機発光素子を実現することができる。

本発明に係る有機発光素子において、前記第１電極と発光層の間の有機物層に含まれる化学式（１）で表示される化合物と前記発光層に含まれる化学式（１）で表示される化合物は、互いに同じ化合物であることができる。

本発明に係る有機発光素子において、前記化学式（１）の置換基をより具体的に説明すれば、下記のとおりとなる。

前記ハロゲン基としては、フッ素、塩素、ブロム、ヨードなどを挙げることができるが、これにのみ限定されることはない。

前記アルキル基は直鎖または分枝鎖であることができ、具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基などがあるが、これにのみ限定されることはない。

前記アルケニルギは直鎖または分枝鎖であることができ、具体的な例としては、スチルベニル基（ｓｔｙｌｂｅｎｙｌ）、スチレニル基（ｓｔｙｒｅｎｙｌ）などのアリール基が連結したアルケニル基があるが、これにのみ限定されることはない。

前記アルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基などを挙げることができるが、これにのみ限定されることはない。

前記アリール基は単環式または多環式であることができる。単環式アリール基の例としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、スチルベンなどを挙げることができ、多環式アリール基の例としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレン基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基などを挙げることができるが、これにのみ限定されることはない。

前記ヘテロアリール基は異種原子としてＯ、Ｎ、Ｓ、またはＰを含む環基であって、ヘテロ環基の例としては、カバゾール基、チオフェン基、フラン基、ピロール基、イミダゾール基、チアゾール基、オキサゾール基、オキサジアゾール基、トリアゾール基、ピリジル基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリン基、アクリジル基などがあり、下記構造式のような化合物が好ましいが、これにのみ限定されることはない。

また、本明細書において「置換または非置換された」という用語は、重水素、ハロゲン基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、アリールアルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、カバゾール基、アリルアミン基、アリール基に置換または非置換されたフルオレニル基およびニトリル基からなる群から選択された１つ以上の置換基に置換されたり、またはどの置換基も有さないことを意味する。

前記化学式（１）のＲ１〜Ｒ１０、Ａｒ１およびＡｒ２は追加の置換基にさらに置換されることができ、これらの具体的な例としては、ハロゲン基、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、アリールアルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基、カバゾール基、アリルアミン基、アリール基に置換または非置換されたフルオレニル基、ニトリル基などを挙げることができるが、これにのみ限定されることはない。

前記化学式（１）で表示される化合物は、好ましくは下記構造式からなる群から選択されることができる。

本発明に係る有機発光素子において、前記発光層はホストであって、前記化学式（１）で表示される化合物の他に下記化学式（２）〜（４）で表示される化合物のうちの１種以上を追加で含むことができる。

前記化学式（２）において、
Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立的にＣＨまたはＮであり、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはＮであり、
Ａｒ３〜Ａｒ５は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
Ａｒ４およびＡｒ５はＸを含む環と結合して縮合環を形成することができる。

前記化学式（３）において、
Ａｒ６〜Ａｒ９は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
Ａｒ６とＡｒ７、またはＡｒ８とＡｒ９は互いに直接連結したり、互いに結合して縮合または非縮合環を形成することができる。

前記化学式（４）において、
Ａｒ１０〜Ａｒ１２は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
Ａｒ１０〜Ａｒ１２のうちで互いに隣接した基は結合して縮合または非縮合環を形成することができる。

本発明に係る有機発光素子において、前記化学式（１）で表示される化合物に対し、前記化学式（２）〜（４）で表示される化合物のうちの１種以上の重量比は１：１９〜１９：１であることができるが、これにのみ限定されることはない。

本発明に係る有機発光素子において、前記発光層のホストの含量は８０〜９９重量％であることができ、前記発光層のドーパントの含量は１〜２０重量％であることができる。ここで、前記発光層のホストおよびドーパントの含量は、発光層を構成する物質の総重量を基準とする。

前記化学式（２）で表示される化合物は、好ましくは下記構造式からなる群から選択されることができる。

前記化学式（３）で表示される化合物は、好ましくは下記構造式からなる群から選択されることができる。

前記化学式（４）で表示される化合物は、好ましくは下記構造式からなる群から選択されることができる。

本発明に係る有機発光素子は、上述した化合物を利用して２層以上の有機物層を形成することを除いては、通常の有機発光素子の製造方法および材料によって製造されることができる。

前記化学式（１）で表示される化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけではなく溶液塗布法によって有機物層として形成されることができる。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これにのみ限定されることはない。

本発明の有機発光素子の有機物層は、２層以上の有機物層が積層された多層構造で形成されることができる。例えば、本発明の有機発光素子は有機物層であって、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、有機発光素子の構造がこれに限定されることはなく、さらに少数あるいは多数の有機物層を含むことができる。

例えば、本発明の有機発光素子の構造は図１に示すような構造を有することができるが、これにのみ限定されることはない。

図１には、基板１上に正極２、正孔注入層５、正孔輸送層６、発光層７、電子輸送層８、および負極４が順に積層された有機発光素子の構造が例示されている。このような構造において、前記化学式（１）で表示される化合物は、前記正孔輸送層６と発光層７に含まれることができる。

例えば、本発明に係る有機発光素子は、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）や電子ビーム蒸発（ｅ−ｂｅａｍｅ ｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）のようなＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用することにより、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させて正極を形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を含む有機物層を形成した後、その上に負極として使用することができる物質を蒸着させることによって製造されることができる。このような方法の他にも、基板上に負極物質から有機物層、正極物質を順に蒸着させて有機発光素子を生成することもできる。

また、前記有機物層は、多様な高分子素材を使用して蒸着法ではない溶媒工程（ｓｏｌｖｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ）、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、または熱転写法などの方法により、さらに少ない数の層で製造することができる。

前記正極物質としては、通常、有機物層に正孔注入が円滑に行われるように仕事関数の大きい物質が好ましい。本発明で使用されることができる正極物質の具体的な例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金、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）のような金属酸化物、ＺｎＯ、ＡｌまたはＳｎＯ_２、Ｓｂのような金属と酸化物の組み合わせ、ポリ（３−メチル化合物）、ポリ［３、４−（エチレン−１、２−ジオキシ）化合物の］（ＰＥＤＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これにのみ限定されることはない。

前記負極物質としては、通常、有機物層に電子注入が容易なように仕事関数の小さい物質であることが好ましい。負極物質の具体的な例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズ、および鉛のような金属またはこれらの合金、ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ_２／Ａｌのような多層構造物質などがあるが、これにのみ限定されることはない。

前記正孔注入物質としては、低い電圧で正極から正孔を適切に注入されることができる物質であって、正孔注入物質のＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ）が正極物質の仕事関数と周辺有機物層のＨＯＭＯの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体的な例としては、金属ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｅ）、オリゴチオフェン、アリルアミン系列の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系列の有機物、キナクリドン（ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ）系列の有機物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系列の有機物、アントラキノンおよびポリアニリンとポリ化合物の系列の導電性高分子などがあるが、これにのみ限定されることはない。

前記電子輸送物質としては、負極から電子を適切に注入されて発光層に移動させることができる物質であって、電子に対する移動性の大きい物質が適合する。具体的な例としては、８−ヒドロキシキノリンのＡｌ錯物、Ａｌｑ_３を含んだ錯物、有機ラジカル化合物、ヒドロキシフラボン−金属錯物などがあるが、これにのみ限定されることはない。

本発明に係る有機発光素子は、使用される材料に応じて前面発光型、後面発光型、または両面発光型であることができる。また、本発明に係る有機発光素子は、下部電極が正極であって上部電極が負極である正構造であることができ、下部電極が負極であって上部電極が正極である逆構造であることもできる。

本発明に係る化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどを含む有機電子素子でも、有機発光素子に適用されるものと類似した原理によって作用することができる。

以下、実施例を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。しかし、下記実施例は本発明を例示するためのものに過ぎず、実施例によって本発明の範囲が限定されることを意図とはしない。

＜実施例＞
実施例および比較例で使用した化合物は、以下のとおりである。

＜比較例１＞
ガラス基板上に正孔注入電極として透明電極（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を１００ｎｍの厚さに蒸着し、酸素プラズマ処理を３０ｍｔｏｒｒ圧力で８０ｗで３０ｓｅｃに渡って実行した。その上に真空状態で熱を加えて［ｃｐ１］を３０ｎｍの厚さに蒸着した。その上に正孔輸送層として［ｃｐ２］を４０ｎｍの厚さに蒸着した。その上に発光層として前記化学式（２）に属する［ｃｐ３］を４０ｎｍの厚さに蒸着し、発光ドーパントとして［ｃｐ６］を１６％ドーピングした。続いて、その上に電子輸送および注入層として［ｃｐ５］を２０ｎｍの厚さに蒸着し、その上に電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍの厚さに蒸着し、その上に電子注入電極としてアルミニウム（Ａｌ）を１５０ｎｍの厚さに蒸着して有機発光素子を製作した。

＜比較例２＞
比較例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式（３）に属する［ｃｐ４］を使用したことを除いては、比較例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜比較例３＞
比較例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式（４）に属する［ｃｐ５］を使用したことを除いては、比較例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜比較例４＞
比較例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式（１−５）を使用したことを除いては、比較例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜比較例５＞
比較例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式（１−２）を使用したことを除いては、比較例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜参考例１＞
比較例１で正孔輸送層として［ｃｐ２］の代わりに化学式（１−５）を４０ｎｍの厚さに蒸着したことを除いては、比較例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例２＞
参考例１で発光層として化学式（１−５）と［ｃｐ３］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜参考例３＞
参考例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式［ｃｐ４］を４０ｎｍの厚さに蒸着したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例４＞
参考例３で発光層に化学式（１−５）と［ｃｐ４］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例３と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜参考例５＞
参考例１で発光層として［ｃｐ３］の代わりに化学式［ｃｐ５］を４０ｎｍの厚さに蒸着したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例６＞
参考例５で発光層に化学式（１−５）と［ｃｐ５］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例５と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例７＞
比較例１で正孔輸送層として［ｃｐ２］の代わりに化学式（１−２）を使用して発光層に化学式（１−２）と［ｃｐ５］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、比較１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例８＞
比較例２で正孔輸送層として［ｃｐ２］の代わりに化学式（１−２）を使用して発光層に化学式（１−２）と［ｃｐ５］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、比較２と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例９＞
比較例３で正孔輸送層として［ｃｐ２］の代わりに化学式（１−２）を使用して発光層に化学式（１−２）と［ｃｐ５］を１：１の割合で混合して成膜したことを除いては、比較３と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例１０＞
実施例２で発光層に化学式（１−５）と［ｃｐ３］を０．１：０．９の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例１１＞
実施例２で発光層に化学式（１−５）と［ｃｐ３］を０．９：０．１の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例１２＞
実施例７で発光層に化学式（１−２）と［ｃｐ３］を０．１：０．９の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

＜実施例１３＞
実施例７で発光層に化学式（１−２）と［ｃｐ３］を０．９：０．１の割合で混合して成膜したことを除いては、参考例１と同じ方法によって有機発光素子を製造した。

電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２で製造された素子特性は、下記表１のとおりである。

また、図２には、比較例１、参考例１、および実施例２の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。また、図３には、比較例２、参考例３、および実施例４の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。また、図４には、比較例３、参考例５、および実施例６の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。

図５には、比較例１、２、および３と実施例７、８、および９の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。

図６には、比較例１と実施例１０、および１１の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。

図７には、比較例１と実施例１２、および１３の電流密度２０ｍＡ／ｃｍ^２での駆動時の輝度減少曲線を比較したグラフを示した。

化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用した参考例１と化学式（１）の物質を使用しない比較例１を比べれば、効率は参考例１に比べて８％増加し、化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用した発光層に混合ホストとして共に使用する実施例（２）の場合、効率は比較例１に比べて２０％以上増加した。

また、図２で分かるように、化学式（１）を正孔輸送層として使用する参考例１の場合が化学式（１）を正孔輸送層として使用しない比較例１よりも寿命が改善され、化学式（１）を正孔輸送層および混合発光ホストとして同時に使用する実施例２の場合、寿命改善効果がさらに優れることが分かる。

他の発光層ホストを使用する場合を比べれば、［ｃｐ３］の代わりに［ｃｐ４］を使用する場合、化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用しない比較例２の場合は２．５ｃｄ／Ａの効率しか出ないが、化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用すれば、参考例３で効率が３７．４ｃｄ／Ａと急激に増加することが分かる。これは、比較例２で正孔輸送物質として［ｃｐ２］を使用して発光層ホストを［ｃｐ４］として使用する場合、［ｃｐ３］に比べて［ｃｐ４］の電子輸送能力が遥かに優れており、負極から入ってきた電子が発光層で発光に寄与することができず、正孔輸送層である［ｃｐ２］にまで移り、むしろ［ｃｐ２］が発光する正孔および電子の電荷バランス（Ｃｈａｒｇｅ Ｂａｌａｎｃｅ）が合わないという状況を招来するためである。

前記化学式（１）の物質を正孔輸送層および混合発光ホストとして適用する実施例４の場合、比較例２に比べて遥かに高い発光効率を示し、参考例３に比べても小幅な効率上昇効果を示している。また、図３で分かるように、化学式（１）を正孔輸送層として使用する参考例３の場合が化学式（１）を正孔輸送層として使用しない比較例２よりも寿命が画期的に改善され、化学式（１）を正孔輸送層および混合発光ホストとして同時に使用する実施例４の場合、寿命改善効果がさらに優れることが分かる。

さらに他の発光層ホストを使用する場合を比べれば、［ｃｐ３］の代わりに［ｃｐ５］を使用する場合、化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用しない比較例３の場合は１６．６ｃｄ／Ａの効率しか出ないが、化学式（１）の物質を正孔輸送物質として使用すれば、参考例５で効率が３９．０ｃｄ／Ａと２倍以上も急激に増加することが分かる。これは、比較例３で正孔輸送物質として［ｃｐ２］を使用して発光層ホストを［ｃｐ５］で使用する場合、［ｃｐ３］に比べて［ｃｐ５］の電子輸送能力が優れており、負極から入ってきた電子が発光層で発光に寄与することができず、正孔輸送層である［ｃｐ２］にまで移り、むしろ［ｃｐ２］が発光する正孔および電子の電荷バランス（Ｃｈａｒｇｅ Ｂａｌａｎｃｅ）が合わないという状況を招来するためである。

また、発光層ホストとして化学式（１）の物質を使用し、正孔輸送物質として本願発明の化学式（１）を使用しない比較例４および５によれば、効率がそれぞれ２０．８ｃｄ／Ａおよび２２．４ｃｄ／Ａを有さないことが分かる。したがって、本願発明の化学式（１）を正孔輸送層および混合発光ホストとして同時に使用する実施例の場合、寿命改善効果がさらに優れることが分かる。

前記化学式（１）の物質を正孔輸送層および混合発光ホストとして適用する実施例６の場合、比較例３に比べて遥かに高い発光効率を示し、参考例５に比べても小幅の効率上昇効果を示している。また、図４で分かるように、化学式（１）を正孔輸送層として使用する参考例５の場合が化学式（１）を正孔輸送層として使用しない比較例３よりも寿命が画期的に改善され、化学式（１）を正孔輸送層および混合発光ホストとして同時に使用する実施例６の場合、寿命改善効果がさらに優れることが分かる。

これは、前記化学式（１）で表示される化合物を含む正孔輸送層と発光層が接して第１電極から流入した正孔が効果的に発光層まで移動し、発光層内でエキシトン生成の割合を高め、前記化学式（１）で表示される化合物が他の混合ホスト物質である［ｃｐ３］、［ｃｐ４］、および［ｃｐ５］に比べて正孔伝達性特性を有するため、発光層内で電子には抵抗として作用し、正孔は適切に流れるようにサポートし、既存の電子伝達性ホスト物質である［ｃｐ３］、［ｃｐ４］、［ｃｐ５］のような物質のみを使用した場合にはエキシトンが正孔輸送層と発光層界面で主に生成されるのに比べ、発光層全体に均一にエキシトンが生成されるように効果的に作用することによって効率上昇を招来した。

また、発光層内の特定位置でエキシトンが生成される［ｃｐ３］、［ｃｐ４］、または［ｃｐ５］のような物質のみを発光ホスト物質として使用した場合に比べ、正孔伝達特性を有する化学式（１）を発光層に混合使用することにより、エキシトン生成位置が発光層全体に均一に広がるようになって特定部位の老化を防ぎ、画期的な寿命改善効果を示している。

また、前記化学式（１）の物質を正孔輸送層および混合発光ホストとして適用する実施例７、８、および９の場合、比較例１、２、および３に比べて遥かに高い発光効率を示している。また、図５で分かるように、化学式（１）の物質を正孔輸送層および混合発光ホストとして使用する場合、寿命改善効果がさらに優れることが分かる。

また、前記化学式（１）の物質を正孔輸送層および混合発光ホストとして適用する実施例１０、１１、１２、および１３の場合、混合発光ホスト間の含量比を調節することにより、比較例１に比べて遥かに高い発光効率を示している。このような内容は、図６および図７でも確認することができる。

Claims (10)

1. 第１電極、第２電極、および前記第１電極と第２電極の間に配置された１層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、
   前記有機物層は発光層を含み、
   前記第１電極と発光層の間には下記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層を含み、
   前記発光層は、下記化学式（１）で表示される化合物と下記化学式（２）〜（４）で表示される化合物のうちの１種以上とを含むホスト、および燐光ドーパントを含むことを特徴とする、有機発光素子。
   前記化学式（１）において、
   Ｒ１〜Ｒ１０は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に水素、重水素、ハロゲン、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数６〜２０のアリール基、および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
   Ａｒ１およびＡｒ２は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
   ｍおよびｎはそれぞれ独立的に０〜４の整数である；
   前記化学式（２）において、
   Ｘ１〜Ｘ３はそれぞれ独立的にＣＨまたはＮであり、Ｘ１〜Ｘ３のうちの少なくとも１つはＮであり、
   Ａｒ３〜Ａｒ５は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
   Ａｒ４およびＡｒ５はＸを含む環と結合して縮合環を形成することができる；
   前記化学式（３）において、
   Ａｒ６〜Ａｒ９は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
   Ａｒ６とＡｒ７、またはＡｒ８とＡｒ９は互いに直接連結したり、互いに結合して縮合または非縮合環を形成することができる；
   前記化学式（４）において、
   Ａｒ１０〜Ａｒ１２は互いに同じであるか異なり、それぞれ独立的に炭素数６〜２０のアリール基および炭素数５〜２０のヘテロアリール基からなる群から選択され、
   Ａｒ１０〜Ａｒ１２のうちで互いに隣接した基は結合して縮合または非縮合環を形成することができる。
2. 前記第１電極と発光層の間において、前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層と前記発光層は互いに接することを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記第１電極と発光層の間において、前記化学式（１）で表示される化合物を含む有機物層は正孔輸送層であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
4. 前記第１電極と正孔輸送層の間には正孔注入層を追加で含むことを特徴とする、請求項３に記載の有機発光素子。
5. 前記第１電極と発光層の間の有機物層に含まれる化学式（１）で表示される化合物と前記発光層に含まれる化学式（１）で表示される化合物は、互いに同じ化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
6. 前記化学式（１）で表示される化合物は、下記構造式からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
   
7. 前記発光層のホストの含量は８０〜９９重量％であり、前記発光層のドーパントの含量は１〜２０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
8. 前記第２電極と発光層の間には電子輸送層、電子注入層、および電子輸送および注入を同時に行う層からなる群から選択される１種以上の有機物層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
9. 前記発光層の燐光を含む燐光ドーパントが、イリジウム錯体である、請求項１に記載の有機発光素子。
10. 前記燐光ドーパントが、下記式［ｃｐ６］で表示される化合物を含む、請求項１に記載の有機発光素子。