专利名称：有机电致发光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机电致发光元件(下文称为有机EL元件)的长寿命化。
背景技术：
有机EL元件为以有机化合物为发光材料的本身发光型元件，由于可以以高速度发光，适于活动图像的显示，具有元件结构简单、可以使显示面板薄型化等特性。由于具有该优异的特性，有机EL元件作为携带电话或车载用显示器在日常生活中日益普及。
但是，该有机EL元件与含有无机材料的EL元件相比，存在驱动寿命短的问题。作为使元件的驱动不稳定的具体现象，可以举出发光亮度的降低，恒定电流驱动时的电压上升，非发光部分、所谓暗斑的产生等。
这些现象的原因各种各样，其中，作为因有机EL元件的构成材料引起的，可以举出由于因元件驱动时的发热所导致的有机无定形膜的结晶化或凝聚等而引起的有机层的薄膜形状的变差，由于伴随着电荷输送材料的电荷输送的重复氧化、还原所导致的化学变化，发光层中的发光材料的变差，由于极微量的水分或氧所导致的变差等。此外，在电极界面，可以举出由于形成电极的金属离子等向有机层内迁移所导致的消光、电极/有机层界面的接触异常等。进一步地，可以举出由于因在发光层中不进行再结合而穿过反向电极的电荷所导致的氧化、还原而引起的变差等。
此外，驱动电压高时，由于在有机层内产生不优选的电化学反应或电荷平衡被破坏，驱动寿命易变短。为了抑制该驱动电压的上升，提高阳极和有机层的接触是特别重要的。
因此，对通过在阳极上设置空穴注入层来降低驱动电压进行了研究。
对于空穴注入层中使用的材料，作为条件要求可以形成均一的薄膜、对热稳定、离子化电位低、易由阳极注入空穴、空穴迁移率大等，具体地说，报告了卟啉衍生物或酞菁化合物、星爆型芳三胺、溅射碳膜、钒氧化物、钌氧化物和钼氧化物等金属氧化物等。
此外，为了提高由阳极向有机物层注入空穴特性，例如，日本特开平11-251067号公报(专利文献1)、日本特开2001-244079号公报(专利文献2)中记载了在空穴注入层中掺杂电子接受性掺杂物或路易斯酸的方法。
此外，日本特开2006-49393号公报(专利文献3)中记载了使空穴注入层为LUMO(最低空分子轨道)水平深的电子穿过层和空穴输送性材料层2层层压结构，电子穿过层从邻接的空穴输送性材料层穿过电子，在空穴输送性材料层中产生空穴的方法。
进一步地，在日本特开2006-503443号公报(专利文献4)中公开了为了促进空穴输送，在含有功函数约为4.5eV以下的物质的阳极上形成六氮杂苯并[9，10]菲类化合物层。
但是，上述专利文献1～4中记载的电子接受性掺杂物、路易斯酸和电子穿过层材料等由于从邻接的空穴输送性材料HOMO(最高占有分子轨道)穿过电子，LUMO水平都深。因此，由于其电子接受性高，反应性充分，难以操作，蒸镀时虽然极微量但是作为杂质混入到其它的层中或形成陷阱能级显著降低元件性能，此外由于反应性充分，存在不易合成的问题。
此外，利用上述专利文献1～4中记载的方法时，即使可以提高空穴注入特性，但是由于以电子接受性高的材料形成层，在元件的稳定性方面仍存在问题，驱动寿命不充分。
如此，有机EL元件的驱动寿命短，稳定性低，作为传真、复印机、液晶显示器的背光源、照明等的光源为大问题，此外，作为全色平板-显示器等的显示元件也不优选。
发明内容
本发明为为了解决上述技术问题而提出的，其目的在于，提供可以长期维持稳定的发光特性的有机EL元件。
本发明涉及的有机EL元件为至少依次具有阳极、电荷产生层、发光层和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，上述电荷产生层在阳极一侧具有含有电子输送性材料的区域，在阴极一侧具有将空穴输送性材料和通过与该空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域，且上述空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
如此通过在阳极和发光层之间形成特定的电荷产生层，可以实现驱动寿命的大幅长寿命化。
上述有机EL元件中，优选含有电子输送性材料的区域与阳极相接。
此外，优选在上述阳极和电荷产生层之间进一步具有含有电子输送性材料的区域，此时，优选该含有电子输送性材料的区域与阳极相接。
此外，本发明涉及的其它方式的有机EL元件的特征在于，在上述有机EL元件中的发光层和阴极之间进一步依次具有至少1组的至少含有电荷产生层和发光层的组。
如此，本发明可以合适地适用于具有多组含有电荷产生层和发光层的组的所谓多光子发射结构中。
此时，优选构成上述组的电荷产生层的至少1层在阳极一侧具有含有电子输送性材料的区域，在阴极一侧具有将空穴输送性材料和通过与该空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域，且上述空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
上述有机EL元件中，更优选上述通过与空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料为金属氧化物。
如上所述，根据本发明得到即使长时间驱动、亮度降低也少，长寿命，稳定的有机EL元件。
由此，本发明涉及的有机EL元件期待用于要求长期的稳定照明的用途的OA计算机用或壁挂电视用的平板面板显示器、照明仪器、复印机的光源，液晶显示器或计量仪器类的背光源等发挥作为面发光体的特征的光源、显示板、信号灯中。
图1为本发明涉及的有机EL元件的结构的一例的示意截面图。
图2为本发明涉及的其它方式的有机EL元件的结构的一例的示意截面图。
图3为本发明涉及的其它方式的有机EL元件的结构的一例的示意截面图。
图4为本发明涉及的其它方式的有机EL元件的结构的一例的示意截面图。
图5为本发明涉及的其它方式的有机EL元件的结构的一例的示意截面图。
图6为本发明涉及的有机EL元件的多光子发射结构的一例的示意截面图。
图7为本发明涉及的有机EL元件的多光子发射结构(2段)的一例的示意截面图。
图8为本发明涉及的有机EL元件的多光子发射结构的其它方式的一例的示意截面图。
图9为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有电子输送性材料区域的结构的一例的示意截面图。
图10为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有电子输送性材料区域的结构的其它方式的一例的示意截面图。
图11为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有电子输送性材料区域的结构的其它方式的一例的示意截面图。
图12为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有电子输送性材料区域的结构的其它方式的一例的示意截面图。
图13为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有空穴输送性材料区域的结构的一例的示意截面图。
图14为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有空穴输送性材料区域的结构的其它方式的一例的示意截面图。
图15为本发明涉及的有机EL元件中电荷产生层的含有空穴输送性材料区域的结构的其它方式的一例的示意截面图。
具体实施例方式 下文参照附图的同时对本发明进行更具体的说明。
图1表示本发明涉及的有机EL元件的结构的一例。图1所示的有机EL元件为在基板1上依次具有阳极2、第1电荷产生层3、第1发光层4和阴极5的有机EL元件。即为电荷产生层和发光层的组为1组的有机EL元件。
而且，上述第1电荷产生层3的阳极一侧为含有第1电子输送性材料的区域3a，阴极一侧为将第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域3b，且上述第1空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
以往在阳极和发光层之间无电荷产生层时即在阳极上存在空穴输送层或空穴注入层时，这些空穴输送层和空穴注入层由于一般对于还原不稳定，由于因在发光层中不进行再结合而穿过阳极的电子所导致的还原变差，有机EL元件易变差。
对此，本发明中，通过在阳极和发光层之间形成特定的电荷产生层，不能在发光层中再结合而穿过的少量电子，通过上述电荷产生层，被快速搬运到阳极，且该电荷产生层的阳极一侧为含有电子输送性材料的区域，所以对于还原稳定，由此认为可以实现有机EL元件的长寿命化。
(基板) 基板是有机EL元件的支撑体，使用石英或玻璃的板，金属板或金属箔，塑料膜或片等，特别优选为玻璃板，聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚砜等透明的合成树脂的板。
使用合成树脂基板时，必须留意阻气性。若基板的阻气性过小则由于通过基板的外气，有机EL元件有可能变差。因此，作为为了确保阻气性而使用的优选的方法之一，可以在合成树脂基板的至少1面上设置致密的硅氧化膜等。
(阳极) 设置在上述基板上的阳极，起着向第1空穴输送性材料注入空穴的作用。该阳极通常由铝、金、银、镍、钯、铂等金属，铟和/或锡的氧化物等金属氧化物，碘化铜等卤化金属，炭黑等构成。
阳极的形成通过溅射法、真空蒸镀法等进行。此外，在银等金属微粒、碘化铜等微粒、炭黑、导电性的金属氧化物微粒等的情况下，也可以通过在适当的粘合剂树脂溶液中分散，涂布在基板上来形成阳极。此外，还可以层压不同的物质来形成。
阳极的厚度根据必要的透明性不同而不同。要求透明性时，可见光的透过率通常为60％以上，优选为80％以上。此时的厚度通常为5～1000nm，优选为10～500nm左右。
另一方面，可以为不透明时，阳极的材质可以与基板相同。进一步地，可以在阳极上层压不同的导电材料。
(第1电荷产生层) 形成于上述阳极上的第1电荷产生层的阳极一侧为含有第1电子输送性材料的区域，阴极一侧为将第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域，且上述第1空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
作为该电荷产生层，例如，可以适用日本特开2005-166637号公报中记载的为了降低连结层或阴极形成时的损伤等而形成的空穴电流-电子电流转换层。
上述第1电荷产生层全部的膜厚通常为1nm以上～200nm以下，优选为5nm以上～100nm以下。
此外，第1电荷产生层优选与阳极相接。
(含有第1电子输送性材料的区域) 在第1电荷产生层的阳极一侧的区域中含有第1电子输送性材料。作为第1电子输送性材料，要求电子亲和力大，对还原稳定，电子迁移率大，制备时或使用时不易产生形成陷阱的杂质的化合物。因此，可以使用在有机EL元件中迄今使用的用于输送从阴极注入的电子的材料。
具体地说，可以举出噁二唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、吡嗪衍生物、三唑衍生物、三嗪衍生物、苝衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、芴酮衍生物、蒽酮衍生物、菲咯啉衍生物、有机金属配位化合物、吡啶衍生物、吡咯并吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘啶衍生物、噻咯(シロ一ル)衍生物等，其中，特别优选为噁二唑衍生物、喹啉衍生物、有机金属配位化合物、菲咯啉衍生物、吡啶衍生物、吡咯并吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘啶衍生物等。
下述(化学式1)～(化学式6)表示更优选的化合物组，本发明涉及的第1电子输送性材料不限于它们。特别优选为选自(化学式1)所示的组中的化合物。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
在含有第1电子输送性材料的区域中，这些具有电子输送性能的材料作为第1电子输送性材料可以含有1种或也可以含有2种以上。
进一步地，含有第1电子输送性材料的区域，可以含有日本特开2005-166637号公报中记载的含有以碱金属离子、碱土类金属离子、稀土类金属离子和一部分过渡金属离子为代表的功函数为4.0eV以下的低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(下文简称为“含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物”)与可以将有机金属配位化合物中的金属离子在真空中还原为金属的热还原性金属(下文简称为“热还原性金属”)的层压体或共蒸镀得到的混合层。
对含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物不特别限定，可以举出例如下述(化学式7)所示的单(8-羟基喹啉)锂配位化合物(下文简称为Liq) 此外，作为热还原性金属，优选含有铝、硅、锆、钛和钨中的任意一种。
[化学式7]
具体地说，含有第1电子输送性材料的区域优选为图9～12所示的层压体或混合层。
图9所示的含有第1电子输送性材料的区域3a，为依次形成含有第1电子输送性材料(A)的层3a-1、含有有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(B)的层3a-2、热还原性金属(C)3a-3的层压体。
此外，图10所示的含有第1电子输送性材料的区域3a，为依次形成含有第1电子输送性材料(A)的层3a-1、含有有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物和热还原性金属(B+C)的混合层3a-4的层压体。
此外，图11所示的含有第1电子输送性材料的区域3a，为依次形成含有第1电子输送性材料和含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(A+B)的混合层3a-5、热还原性金属(C)3a-3的层压体。
进一步地，图12所示的含有第1电子输送性材料的区域3a为含有第1电子输送性材料、含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物和热还原性金属(A+B+C)的混合层。
而且，图9～12中，认为实际上不作为层存在的热还原性金属3a-3为了方便在形成顺序中作为层用图表示。此外，图9～12所示的各层，即使作为层压体用图表示，界面也未必明确存在，上层和下层可以在界面附近混合或材料构成具有浓度梯度从下层向上层连续变化。
含有第1电子输送性材料的区域3a的膜厚通常为0.1nm以上～100nm以下，优选为1nm以上～50nm以下。
此外，如图9、10所示，含有第1电子输送性材料的区域3a在含有第1电子输送性材料(A)的层3a-1上层压包含含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(B)的层3a-2或包含含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物和热还原性金属(B+C)的混合层3a-4时，含有第1电子输送性材料(A)的层3a-1的膜厚通常为1nm以上～100nm以下，优选为2nm以上～50nm以下。
此外，包含含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(B)的层3a-2或包含含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物和热还原性金属(B+C)的混合层3a-4膜厚通常为0.1nm以上～100nm以下，优选为1nm以上～50nm以下。
此外，热还原性金属(C)33如日本特开2005-123094号公报、日本特开2005-166637号公报所记载，由于不作为金属层存在，如图9所示，在层压包含含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(B)的层3a-2时，例如若为铝，则作为蒸镀膜厚优选为1nm以上～2nm以下左右，此外如图10所示，与含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物(B)混合时，在不损害透明性的范围内即在对于由发光层发光的光的透过率、实用上无问题的范围内，按照摩尔比优选为1∶10～10∶1。
(将第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域) 将第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域3b的上述第1空穴输送性材料处于自由基阳离子状态的区域(下文简称为“含有第1空穴输送性材料的区域”)中的第1空穴输送性材料，可以使用要求对氧化稳定、空穴迁移率大、稳定性优异、制备时或使用时不易产生形成陷阱的杂质的迄今在有机EL元件中使用的公知的材料。
其中，该第1空穴输送性材料，通过因电子在该第1空穴输送性材料和可以形成电荷迁移配位化合物的材料之间移动所产生的氧化还原反应被氧化，形成自由基阳离子状态。
作为空穴输送性材料的例子，有芳胺化合物，优选为下述(化学式8)所示通式所表示的芳胺化合物。
[化学式8]
(式中，R1、R2和R3分别独立地表示具有取代基的芳烃基。) 对上述芳胺化合物不特别限定，优选为日本特开平6-25659号公报、日本特开平6-203963号公报、日本特开平6-215874号公报、日本特开平7-145116号公报、日本特开平7-224012号公报、日本特开平7-157473号公报、日本特开平8-48656号公报、日本特开平7-126226号公报、日本特开平7-188130号公报、日本特开平8-40995号公报、日本特开平8-40996号公报、日本特开平8-40997号公报、日本特开平7-126225号公报、日本特开平7-101911号公报、日本特开平7-97355号公报中公开的芳胺化合物类。具体地说，可以举出，N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基苯基、N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-4，4’-二氨基联苯、2，2-二(4-二对甲苯基氨基苯基)丙烷、N，N，N’，N’-四对甲苯基-4，4’-二氨基联苯、二(4-二对甲苯基氨基苯基)苯基甲烷、N，N’-二苯基-N，N’-二(4-甲氧基苯基)-4，4’-二氨基联苯、N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基二苯基醚、4，4’-二(二苯基氨基)四联苯(クオ一ドフエニル)、4-N，N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯、3-甲氧基-4’-N，N-二苯基氨基スチルベンゼン、N-苯基咔唑、1，1-二(4-二对三氨基苯基)-环己烷、1，1-二(4-二对三氨基苯基)-4-苯基环己烷、二(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)-苯基甲烷、N，N，N-三(对甲苯基)胺、4-(二对甲苯基氨基)-4’-[4(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]茋、N，N，N’，N’-四苯基-4，4’-二氨基-联苯N-苯基咔唑、4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4”-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]对三联苯、4，4’-二[N-(3-苊基)-N-苯基-氨基]联苯、1，5-二[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]萘、4，4’-二[N-(9-蒽基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4”-二[N-(1-蒽基)-N-苯基-氨基]对三联苯、4，4’-二[N-(2-菲基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4’-二[N-(8-荧蒽基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4’-二[N-(2-芘基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4’-二[N-(2-苝基)-N-苯基-氨基]联苯、4，4’-二[N-(1-晕苯)-N-苯基-氨基]联苯、2，6-二(二对甲苯基氨基)萘、2，6-二[二-(1-萘基)氨基]萘、2，6-二[N-(1-萘基)-N-(2-萘基)氨基]萘、4，4”-二[N，N-二(2-萘基)氨基]三联苯、4，4’-二{N-苯基-N-[4-(1-萘基)苯基]氨基}联苯、4，4’-二[N-苯基-N-(2-芘基)氨基]联苯、2，6-二[N，N-二(2-萘基)氨基]芴、4，4”-二[N，N-二对甲苯基氨基]三联苯、二(N-1-萘基)(N-2-萘基)胺、下述(化学式9)所示的4，4’-二[N-(2-萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)、下述(化学式10)所示的4，4’-二[N-(9-菲基)-N-苯基-氨基]联苯(PPD)、下述(化学式11)所示的螺-NPB、下述(化学式12)所示的螺-TAD、下述(化学式13)所示的2-TNATA等。
这些芳胺化合物中，从元件的耐热性方面考虑，更优选为玻璃化转变温度为90℃以上的化合物，特别是α-NPD、PPD、螺-NPB、螺-TAD、2-TNATA为合适的化合物。
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
此外，上述空穴输送性材料，可以为卟啉化合物、酞菁化合物、喹吖啶酮化合物、阴丹士林化合物或它们的衍生物。
进一步地，此外可以适当使用迄今在有机EL元件中使用的公知的材料。
在含有第1空穴输送性材料的区域中可以含有这些空穴输送性材料1种或也可以含有2种以上。
此外，通过与上述空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料可以为无机材料或也可以为有机材料。
作为上述无机材料，可以举出氯化铁或溴化铁等铁卤化物、铝卤化物、镓卤化物、铟卤化物、锑卤化物或砷卤化物等金属卤化物，五氧化物钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)、七氧化铼(Re2O7)、三氧化钨(WO3)等金属氧化物等(参照日本特开2005-166637号公报) 另一方面，作为上述有机材料，优选为具有氟原子作为取代基的化合物、具有氰基作为取代基的化合物，更优选为下述(化学式14)所示的四氟-四氰基苯醌二甲烷(F4-TCNQ)等具有氟原子和氰基作为取代基的化合物。此外，优选为具有硼原子的化合物，更优选为下述(化学式15)所示的具有氟取代基和硼原子的化合物(参照日本特开2005-166637号公报)。
[化学式14]
[化学式15]
本发明中，以上举出的通过与空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料中，特别是优选为金属氧化物，更优选为五氧化钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)。
在含有第1空穴输送性材料区域中，可以含有这些通过与空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料1种或也可以含有2种以上。
具体地说，含有第1空穴输送性材料的区域优选为图13～15所示的层压体或混合层。
图13所示的含有第1空穴输送性材料的区域为含有第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(D+E)的混合层37。
此外，图14所示的含有第1空穴输送性材料的区域，为从阳极一侧依次层压含有通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(E)的层3b-2、含有第1空穴输送性材料和通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(D+E)的混合层3b-1而成的层压体。
此外，图15所示的含有第1空穴输送性材料的区域，为从阳极一侧依次层压含有通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(E)的层3b-2、含有第1空穴输送性材料(D)的层3b-3而成的层压体。
而且，图13～15所示的各层，即使作为层压体用图表示，界面也未必明确存在，上层和下层可以在界面附近混合或材料构成具有浓度梯度从下层向上层连续变化。
此外，图13、15所示的含有第1空穴输送性材料和通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(D+E)的混合层3b-1发挥作为对上述第1发光层的空穴输送层的功能。
这些层中，发挥作为电荷产生层的一部分的功能的厚度和发挥作为空穴输送层的功能的厚度未必可以明确区分，但是发挥作为电荷产生层的一部分的功能的膜厚通常为1nm以上～100nm以下，优选为5nm以上～50nm以下。
同样地，图15所示的含有第1空穴输送性材料(D)的层3b-3也发挥作为对上述第1发光层的空穴输送层的功能。
此时，发挥作为电荷产生层的一部分的功能的厚度和发挥作为空穴输送层的功能的厚度未必可以明确区分，但是发挥作为电荷产生层的功能的膜厚通常为0.1nm以上～100nm以下，优选为1nm以上～50nm以下。
此外，图14、15所示的层压体中，含有通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(E)的层3b-2的膜厚通常为0.1nm以上～100nm以下，优选为1nm以上～50nm以下。
此外，如图13所示，含有第1空穴输送性材料的区域，为含有第1空穴输送性材料和通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料(D+E)的混合层时，其组成，相对于第1空穴输送性材料1摩尔，通过与该第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料通常为0.01摩尔以上～100摩尔以下，优选为0.1摩尔以上～10摩尔以下。
(发光层) 本发明涉及的有机EL元件在第1电荷产生层和阴极之间具有发光层。
发光层可以为1层或也可以为2层以上的层压体。作为层压2层的例子，例如，通过层压黄色或橙色的发光层和蓝色的发光层，得到白色发光。
发光层全部的膜厚通常为1nm以上～200nm以下，优选为20nm以上～100nm以下。
发光层由在赋予电场的电极间，将从阴极注入的电子和从第1电荷产生层注入的空穴有效地再结合且通过再结合有效发光的材料构成。作为满足该条件，形成表现出荧光的发光层的化合物，可以举出8-羟基喹啉的铝配位化合物等配位化合物、10-羟基苯并[h]喹啉的配位化合物、二苯乙烯基苯衍生物、二苯乙烯基亚芳基衍生物、(2-羟基苯基)苯并噻唑的配位化合物、噻咯衍生物等。此外，上述空穴输送性材料中，具有荧光性的芳胺类化合物也可以用作发光层构成材料。
进一步地，为了提高元件的发光效率的同时，改变发光色，以上述发光层材料为主材料，对其掺杂荧光色素是有效的。例如，通过以8-羟基喹啉的铝配位化合物等配位化合物为主材料，相对于主材料掺杂0.1～10重量％的以红荧烯为代表的并四苯衍生物、喹吖啶酮衍生物、苝等稠合多环芳环等，可以较大地提高元件的发光特性、特别是驱动稳定性。
作为掺杂用色素，除了香豆素之外，还可以使用各种荧光色素。例如，作为赋予蓝色发光的荧光色素，可以举出苝、芘、蒽、香豆素以及它们的衍生物等。作为绿色荧光色素，可以举出喹吖啶酮衍生物、香豆素衍生物等。作为黄色荧光色素，可以举出红荧烯、萘嘧啶酮衍生物等。作为红色荧光色素，可以举出DCM类化合物、苯并吡喃衍生物、罗丹明衍生物、苯并噻吨衍生物、氮杂苯并噻吨等。除了它们之外，根据主材料，可以将文献(“レ一ザ一研究”，1980年，第8卷，p.694，803，958；“レ一ザ一研究”，1981年、第9卷，p.85)中举出的荧光色素等用作发光层用的掺杂用色素。
此外，上述发光层可以由磷光性掺杂物(下文称为磷光色素)和主材料形成为磷光发光层。
作为磷光色素，可以举出例如，2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉铂(II)等卟啉配位化合物、三(2-苯基吡啶)铟等有机铟配位化合物、二(2-噻吩基吡啶)铂等有机铂配位化合物、二(2-(2’-苯并噻吩基)-吡啶)铟(乙酰丙酮)等混合配体有机金属配位化合物等。
作为磷光层中的主材料，可以举出例如，4，4’-N，N’-二咔唑联苯等咔唑衍生物、三(8-羟基喹啉)铝、2，2’，2”-(1，3，5-苯甲苯基)三[1-苯基-1H-苯并咪唑]、聚乙烯基咔唑等。
接着，作为本发明涉及的有机EL元件的其它的方式，图2表示在图1所示的有机EL元件的阳极2和第1电荷产生层3之间进一步形成有含有电子输送性材料的层6的方式。
为了将在上述第1电荷产生层3中产生的电子稳定地输送到阳极2，如上所述，可以形成含有电子输送性材料的层6。
含有电子输送性材料的层可以使用与形成于第1电荷产生层的阳极一侧的含有第1电子输送性材料的层中使用的材料相同的电子输送性材料。
材料可以与第1电子输送性材料相同或不同，但是相同时由于无电子输送中的LUMO(最低空分子轨道)的壁垒而优选。此外，材料不同时，构成含有电子输送性材料的层6的材料的LUMO的绝对值比第1电子输送性材料的LUMO的绝对值大时以相同的理由优选。
而且，材料与第1电子输送性材料相同时，含有第1电子输送性材料的区域和含有电子输送性材料的层不能明确区分。
含有电子输送性材料的层的膜厚通常为200nm以下，优选为100nm以下。
此时，含有电子输送性材料的层优选与阳极相接。
而且，本发明涉及的有机EL元件中，除了上述各层之外，在各层之间可以具有以往的有机EL元件中适用的层。
进一步地，图3～5表示本发明涉及的有机EL元件的其它的优选的方式。
如图3所示，为了提高元件的发光特性，可以在第1电荷产生层3和发光层4之间设置空穴输送层7。此外，如图4所示，可以在发光层4和阴极5之间设置电子输送层8。进一步地，如图5所示，可以在电子输送层8和阴极5之间设置电子注入层9。
空穴输送层7要求将从形成上述第1电荷产生层3的阴极一侧的含有第1空穴输送性材料的区域3b注入的空穴有效地输送、注入到发光层4。作为该材料，可以使用与含有第1空穴输送性材料的区域3b中使用的空穴输送性材料相同的材料。
构成空穴输送层7的材料可以与第1空穴输送性材料相同或不同，与第1空穴输送性材料相同时，由于无空穴输送中的HOMO(最高占有分子轨道)的壁垒而优选。此外，材料不同时，空穴输送层7的HOMO的绝对值比上述第1空穴输送性材料的HOMO的绝对值小时以相同的理由优选，发光层4的HOMO的绝对值比上述第1空穴输送性材料的HOMO的绝对值大时，优选具有发光层4的HOMO和上述第1空穴输送性材料的HOMO之间的HOMO。
此外，空穴输送层7可以为多种空穴输送性材料的混合层或含有不同材料的多层的层压体。
空穴输送层7的膜厚通常为200nm以下，优选为5nm以上～100nm以下。
此外，电子输送层8要求将从阴极注入的电子有效地输送、注入到发光层。作为该材料，可以使用形成于第1电荷产生层的阳极一侧的含有第1电子输送性材料的区域中使用的电子输送性材料。
构成电子输送层8的材料可以与第1电子输送性材料相同或不同。此外，可以为多种空穴输送性材料的混合层或含有不同材料的多层的层压体。
电子输送层全部的膜厚通常为200nm以下，优选为5nm以上～100nm以下。
而且，使用发光能量大的短波长发光层(例如蓝色发光层)或磷光发光层作为发光层时，作为与发光层的阴极一侧相接的电子输送层，可以形成含有阻止空穴的输送的材料的区域作为空穴阻止层。该空穴阻止层将空穴和电子关闭在发光层内，具有提高发光效率的功能。
因此，空穴阻止层优选由可以阻止从空穴输送层移动的空穴过度通过发光层且可以将从阴极注入的电子有效地输送到发光层的方向的材料构成。
因此，对于构成空穴阻止层的材料来说，电子迁移率高、空穴迁移率低、HOMO水平比发光层深、不易由发光层注入空穴是必要的，可以使用公知的材料。
此外，电子注入层9要求将电子有效地从阴极注入到发光层中。
作为电子注入层9的例子，可以举出设置LiF、Li2O等膜厚0.1～5nm的极薄膜作为提高元件的效率的有效方法。此外，可以使用形成上述含有第1电子输送性材料的区域的结构。
进一步地，图6表示本发明涉及的有机EL元件的其它的方式。图6所示的有机EL元件形成所谓的多光子发射(MPE)结构，在发光层4和阴极5之间进一步依次具有至少1组的含有电荷产生层3-n和发光层4-n(其中，n＝2以上的整数)的组。
其中，在发光层4和阴极5之间具有1组的电荷产生层(第2电荷产生层3-2)和发光层(第2发光层4-2)的组时的有机EL元件的结构如图7所示。
第2电荷产生层的结构可以与上述第1电荷产生层相同或不同。
此外，可以使用与第1电荷产生层中使用的材料相同的材料，更优选含有与第1电荷产生层相同的材料。
材料与第1电荷产生层不同时，例如，可以使用日本特开2003-272860号公报或日本特开2006-24791号公报中记载的具有1.0×102以上的电阻率的绝缘层，优选为五氧化钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)等无机物，F4-TCNQ等电子接受性化合物等。其中，更优选为五氧化钒(V2O5)、三氧化钼(MoO3)。
第2发光层可以使用基本上与第1发光层相同的结构。其构成材料可以相同或不同，根据作为元件必需的发光色适当选择。
此外，图6、7所示的具有多组的电荷产生层和发光层的组的方式中，为了提高元件的发光特性，可以与电荷产生层和发光层的组为1组的上述有机EL元件同样地设置空穴输送层、电子输送层、电子注入层。
例如，图8中表示在第2电荷产生层3-2和第2发光层4-2之间设置空穴输送层7-2、在第2发光层4-2和阴极5之间设置电子输送层8-2进一步在该电子输送层8-2和阴极5之间设置电子注入层9而得到的有机EL元件。
进一步地，作为本发明涉及的其它方式的有机EL元件，可以举出顶部发光型元件。
本发明涉及的有机EL元件，由于在阳极上具有含有电子输送性材料的区域或电子输送层，可以将功函数低的铝等通常阴极中使用的金属直接用作阳极，用上述方法制造元件。此时，阴极通过溅射法或真空蒸镀法等形成上述阳极中使用的透明电极。
而且，对本发明涉及的有机EL元件的上述各层的形成方法不特别限定，可以为真空蒸镀法或湿式成膜法。湿式成膜法的情况下，使用将上述各层中所含有的材料溶解或分散在适当的溶剂中而成的液体来成膜。
虽然下文基于实施例对本发明进行更具体的说明，但是本发明不被下述实施例所限定。
[实施例1] 具有图5所示的基本结构的有机EL元件通过下述方法制造。
(阳极的形成) 首先，在玻璃基板上堆积110nm的铟锡氧化物(ITO)透明导电膜，将该堆积物(溅射成膜品)通过通常的光刻和蚀刻，形成2mm宽条纹图案，形成阳极。
对于该形成有图案的ITO基板，以通过纯水和表面活性剂进行的超声波洗涤、通过纯水进行的流水洗涤、通过纯水和异丙醇的1∶1混合溶液进行的超声波洗涤、通过异丙醇进行的煮沸洗涤的顺序进行洗涤处理。将该基板从沸腾中的异丙醇中缓慢提起，在异丙醇蒸气中干燥，最后进行紫外线臭氧洗涤。
将该基板配置在真空蒸镀装置内，使用低温泵对装置内进行排气至真空度为5.0×10-5Pa以下。对于基板在所规定的区域中粘合蒸镀用掩模，在真空蒸镀装置内分别将必要的蒸镀材料加入、配置在各钼制舟皿中。
(第1电荷产生层的形成) 对加入有下述(化学式16)所示的第1电子输送性材料(Alq3)和作为含有低功函数金属的离子的有机金属配位化合物的Liq的各钼制舟皿同时进行通电加热，共蒸镀在阳极ITO上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为3.2×10-5Pa、Alq3的蒸镀速度为
Liq的蒸镀速度为
以膜厚10nm形成Alq3∶Liq＝3∶1的混合层。
[化学式16]
接着对加入有作为热还原性金属的铝(Al)的钨制舟皿进行通电加热，蒸镀在Alq3和Liq的混合层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为3.7×10-5Pa、蒸镀速度为
以膜厚1.5nm形成含有第1电子输送性材料的区域。
在其上，对作为第1空穴输送性材料的α-NPD和作为通过与第1空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料的三氧化钼(MoO3)的各钼制舟皿同时进行通电加热，进行共蒸镀。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为2.8×10-5Pa、α-NPD的蒸镀速度为
MoO3的蒸镀速度为
以膜厚10nm形成α-NPD∶MoO3＝4∶1的含有第1空穴输送性材料的区域。
(空穴输送层的形成) 对加入有α-NPD的钼制舟皿进行通电加热，蒸镀在第1电荷产生层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为2.8×10-5Pa、蒸镀速度为
以膜厚40nm形成空穴输送层。
(第1发光层的形成) 对加入有作为主材料的Alq3和作为掺杂物的下述(化学式17)所示的荧光性有机化合物(C545T)的各钼制舟皿同时进行通电加热，共蒸镀在空穴输送层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为2.5×10-5Pa、Alq3的蒸镀速度为
C545T的蒸镀速度为
以膜厚30nm形成Alq3∶C545T＝100∶1的第1发光层。
[化学式17]
(电子输送层的形成) 对加入有Alq3的钼制舟皿进行通电加热，蒸镀在第1发光层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为2.5×10-5Pa、蒸镀速度为
以膜厚34nm形成电子输送层。
(电子注入层的形成) 对加入有Alq3、Liq的各钼制舟皿同时进行通电加热，共蒸镀在电子输送层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为2.6×10-5Pa、Alq3的蒸镀速度为
Liq的蒸镀速度为
以膜厚10nm形成Alq3∶Liq＝3∶1的电子注入层。
(阴极的形成) 在将真空蒸镀装置保持在真空的状态下，交换掩模，将作为阴极蒸镀用的掩模的2mm宽的条纹状荫罩粘合在元件上以与阳极的ITO条纹正交。
对加入有作为阴极的铝的钼制舟皿进行通电加热，蒸镀在电子注入层上。蒸镀条件为蒸镀开始时的真空度为3.1×10-5Pa、蒸镀结束时的真空度为1.1×10-4Pa、蒸镀速度为
以膜厚100nm形成阴极。
将真空蒸镀装置返回大气压，将如上所述蒸镀有有机EL材料的ITO基板(下文称为“蒸镀后基板”)一次取出到大气中，转移到氮气置换后的手套箱中，使用玻璃板密封。
密封用的玻璃板使用周围部分之外的比蒸镀后基板的蒸镀部分宽的面积形成凹部的玻璃板，在未形成凹部的密封玻璃的周围部分用分配器涂布UV固化树脂后，放入到氮气置换后的手套箱中。
进一步地，在密封玻璃板的凹部粘贴吸湿剂片，粘合UV固化树脂涂布部以包围蒸镀后基板的蒸镀区域，取出到大气中，用UV灯照射UV光，使UV固化树脂固化。
如此得到具有2mm×2mm尺寸的发光面积部分的有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(40nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[实施例2] 对加入有下述(化学式18)所示的电子输送性材料(BAlq)的钼制舟皿进行通电加热，在真空度为1.9×10-5Pa、蒸镀速度为
膜厚为5nm的条件下蒸镀在阳极ITO上，在其上从膜厚10nm改变为5nm蒸镀实施例1中的含有Alq3∶Liq＝3∶1的第1电子输送性材料的区域，除此之外与实施例1同样地操作，制造有机EL元件。
[化学式18]
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/BAlq(5nm)/Alq3∶Liq(5nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(40nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[实施例3] 在含有第1电子输送性材料的区域和含有第1空穴输送性材料的区域之间，在真空度为4.7×10-5Pa、蒸镀速度为
膜厚为10nm的条件下蒸镀MoO3，此外以膜厚30nm形成含有α-NPD的空穴输送层，除此之外与实施例1同样地操作，制造有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/MoO3(10nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(30nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[实施例4] 使发光层和在其上形成的电子输送层为下述结构，除此之外与实施例1同样地操作制造有机EL元件。发光层为黄色发光层和蓝色发光层2层层压型发光层。
对加入有作为主材料的α-NPD和作为掺杂剂的EY52(e-RayOptoelectronics Technology公司(下文称为e-Ray公司)制)的各钼制舟皿同时进行通电加热，共蒸镀在含有α-NPD的空穴输送层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为1.5×10-5Pa、α-NPD的蒸镀速度为
EY52的蒸镀速度为
以膜厚20nm形成α-NPD∶EY52＝100∶1.5的第1发光层。
接着，对加入有作为主材料的EB43(e-Ray公司制)和作为掺杂剂的EB52(e-Ray公司制)的各钼制舟皿同时进行通电加热，共蒸镀在上述第1发光层上。蒸镀条件为蒸镀时的真空度为1.6×10-5Pa、EB43的蒸镀速度为
EB52的蒸镀速度为
以膜厚30nm形成EB43∶EB52＝100∶1.0的第2发光层。
此外，电子输送层与实施例1同样地操作蒸镀Alq3，以膜厚23nm形成。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(40nm)/α-NPD∶EY52(20nm、100∶1.5)/EB43∶EB52(30nm、100∶1.0)/Alq3(23nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[实施例5] 以与实施例1中的第1电荷产生层和第1发光层相同的结构形成第2电荷产生层和第2发光层，如下所述，制造具有电荷产生层和发光层的组为2组的2段重叠的有机EL元件。
首先，与实施例1同样地操作，在阳极ITO上依次形成第1电荷产生层、空穴输送层、第1发光层、电子输送层。在其上，重复同样的层结构，形成第2电荷产生层、空穴输送层、第2发光层、电子输送层，进一步形成电子注入层、阴极。
而且，形成于第1电荷产生层和第1发光层之间的空穴输送层的膜厚为30nm，形成于第2电荷产生层和第2发光层之间的空穴输送层的膜厚为61nm。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(30nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(61nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[比较例1] 不形成含有第1电子输送性材料的区域，此外使空穴输送层的α-NPD层的膜厚为50nm，除此之外与实施例1同样地操作，制造有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(50nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
对于该元件，与实施例1同样地进行恒定电流驱动时的评价。
它们的结果如表1所示。
[比较例2] 不形成含有第1电子输送性材料的区域，此外使空穴输送层的α-NPD层的膜厚为40nm，除此之外与实施例3同样地操作，制造有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/MoO3(10nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(40nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[比较例3] 不形成含有第1电子输送性材料的区域，此外使空穴输送层的α-NPD层的膜厚为50nm，除此之外与实施例4同样地操作，制造有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(50nm)/α-NPD∶EY52(20nm、100∶1.5)/EB43∶EB52(30nm、100∶1.0)/Alq3(23nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
[比较例4] 不形成含有第1电子输送性材料的区域，此外使空穴输送层的α-NPD层的膜厚为40nm，除此之外与实施例5同样地操作，制造有机EL元件。
若简略表示该元件的层结构，则为 ITO/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(40nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(1.5nm)/α-NPD∶MoO3(10nm、4∶1)/α-NPD(61nm)/Alq3∶C545T(30nm、100∶1)/Alq3(34nm)/Alq3∶Liq(10nm、3∶1)/Al(100nm)。
上述实施例和比较例的层结构如表1所示。
[表1]
(元件驱动寿命评价) 对于上述实施例和比较例中制造的各有机EL元件，在22℃下对以20mA/cm2恒定电流驱动时的初期亮度、初期电压、相对亮度降低至70％的时间和此时的电压变化、经过500小时时的相对亮度和电压变化进行评价。
这些结果如表2所示。
[表2]
由表2所示的评价结果发现，根据实施例1～5涉及的有机EL元件结构，驱动寿命长寿命化，长时间稳定驱动。
权利要求
1.有机电致发光元件，其为至少依次具有阳极、电荷产生层、发光层和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，
所述电荷产生层在阳极一侧具有含有电子输送性材料的区域，在阴极一侧具有将空穴输送性材料和通过与该空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域，且所述空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述含有电子输送性材料的区域与阳极相接。
3.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，在所述阳极和电荷产生层之间还具有含有电子输送性材料的层。
4.如权利要求3所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述含有电子输送性材料的区域与阳极相接。
5.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，在所述发光层和阴极之间还依次具有至少1组的至少含有电荷产生层和发光层的组。
6.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其特征在于，构成所述组的电荷产生层的至少1层在阳极一侧具有含有电子输送性材料的区域，在阴极一侧具有将空穴输送性材料和通过与该空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的区域，且所述空穴输送性材料处于自由基阳离子状态。
7.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述通过与空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料为金属氧化物。
全文摘要
本发明提供可以长期维持稳定的发光特性的有机电致发光元件。该有机电致发光元件，其为至少依次具有阳极(2)、电荷产生层(3)、发光层(4)和阴极(5)的有机电致发光元件，电荷产生层(3)形成如下层结构，即在阳极一侧具有含有电子输送性材料的区域(3a)，在阴极一侧具有区域(3b)，且所述空穴输送性材料处于自由基阳离子状态，所述区域(3b)是将空穴输送性材料和通过与该空穴输送性材料的氧化还原反应可以形成电荷迁移配位化合物的材料层压或混合而成的。
文档编号H01L51/54GK101281956SQ20081009058
公开日2008年10月8日 申请日期2008年4月3日 优先权日2007年4月5日
发明者中井敏光, 小田敦 申请人:财团法人山形县产业技术振兴机构