CN102918677A

CN102918677A - 发光元件

Info

Publication number: CN102918677A
Application number: CN2011800269065A
Authority: CN
Inventors: 田中大作; 松木真一; 富永刚
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2013-02-06
Also published as: US20130105787A1; TW201206885A; KR20130116003A; JPWO2012008281A1; EP2595208A1; WO2012008281A1

Abstract

本发明提供一种发光效率、驱动电压、耐久寿命均得到改善的有机薄膜发光元件。该发光元件在阳极和阴极之间至少存在空穴输送层和电子输送层，通过电能发光，其特征在于，该发光元件的空穴输送层含有下述通式(1)表示的化合物，电子输送层含有施主性化合物，该施主性化合物为碱金属、含有碱金属的无机盐、碱金属与有机物的络合物、碱土金属、含有碱土金属的无机盐或者碱土金属与有机物的络合物。(R¹～R²⁰为选自氢、氘、烷基、环烷基、氨基、芳基、杂环基、杂芳基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、芳醚基、芳基硫醚基、卤素、氰基、-P(＝O)R²⁴R²⁵以及甲硅烷基中的基团。R²⁴以及R²⁵分别为芳基或者杂芳基。上述取代基可以进一步被取代，相邻取代基之间也可以进一步形成环。R²¹～R²³可以分别相同也可以不同，为选自烷基、环烷基、芳基、或者杂芳基中的基团。上述取代基可以进一步被取代。)

Description

发光元件

技术领域

本发明涉及一种发光元件，所述发光元件能够将电能转化为光，可以用于显示元件、平板显示器、背光灯、照明、内部装饰(interior)、标识、广告牌、电子照相机以及光信号发生器等领域。

背景技术

近年来有机薄膜发光元件的研究较活跃，所述有机薄膜发光元件在从阴极注入的电子与从阳极注入的空穴于被两极夹持的有机荧光体内再次结合时发光。该发光元件的特征在于，厚度较薄且在低驱动电压下高亮度发光，并且通过选择荧光材料可以发出多色光，因而备受关注。

自从Kodak公司的C.W.Tang等指出有机薄膜元件高亮度地发光以来，很多研究机构正进行该研究。Kodak公司的研究小组提出的有机薄膜发光元件的代表性结构是，在ITO玻璃基板上依次设置空穴输送性二胺化合物、作为发光层的8-羟基喹啉铝、以及作为阴极的Mg:Ag，在10V左右的驱动电压下可以发出1,000cd/m²的绿色光(例如，参见非专利文献1)。

之后，进行了大量的实用化探讨，结果有机薄膜发光元件被用于移动电话的主显示器等，切实地推进了实用化。但是，依然还存在很多技术课题，其中，同时实现元件的低电压化和长寿命化为重大课题之一。

元件的驱动电压主要受载体输送材料控制，该载体输送材料将载体、即空穴或电子输送至发光层。其中作为输送空穴的材料(空穴输送材料)已知有具有咔唑骨架的材料。(专利文献1～6)

另外，从电子输送的观点考虑，作为使元件低电压化的技术之一，公开了在用作电子输送层的材料中掺杂碱金属的技术(参见专利文献7～11)。

专利文献1：日本特开平8-3547号公报

专利文献2：日本特开平9-249876号公报

专利文献3：日本特开平11-144876号公报

专利文献4：日本特开2008-294161号公报

专利文献5：日本特开2003-133075号公报

专利文献6：韩国专利公开2009-28943号公报

专利文献7：日本特开2000-348864号公报

专利文献8：日本特开2004-277377号公报

专利文献9：日本特开2003-347060号公报

专利文献10：日本特开2002-352961号公报

专利文献11：日本特开2004-2297号公报

非专利文献1：Applied Physics Letters(美国)，1987年，51卷，12号，913页

发明内容

但是，仅仅使用专利文献1～6那样的材料，元件的发光效率、驱动电压、耐久寿命并不充分。另外，虽然专利文献7～11所述的技术确实对元件的低电压化有效，但是发光效率、耐久寿命还是不充分。如上所述，尚未发现能低电压驱动、并且也同时实现耐久寿命的技术。

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种能够使发光效率、驱动电压、耐久寿命全部得到改善的有机薄膜发光元件。

一种发光元件，所述发光元件在阳极和阴极之间至少存在空穴输送层和电子输送层，通过电能发光，其特征在于，该发光元件的空穴输送层含有下述通式(1)表示的化合物，并且电子输送层含有施主性化合物，施主性化合物为碱金属、含有碱金属的无机盐、碱金属与有机物的络合物、碱土金属、含有碱土金属的无机盐或者碱土金属与有机物的络合物。

R¹～R²⁰为选自氢、氘、烷基、环烷基、氨基、芳基、杂环基、杂芳基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、芳醚基、芳基硫醚基、卤素、氰基、-P(＝O)R²⁴R²⁵以及甲硅烷基中的基团。上述取代基可以进一步被取代，也可以相邻取代基之间形成环。R²⁴以及R²⁵分别为芳基或者杂芳基。上述取代基可以进一步被取代，也可以相邻取代基之间形成环。R²¹～R²³可以分别相同也可以不同，为选自烷基、环烷基、芳基、或者杂芳基中的基团。上述取代基可以进一步被取代。

根据本发明，可以提供一种能够低电压驱动、具有高发光效率、并且兼有充分的耐久寿命的有机场致发光元件。

附图说明

[图1]为表示有机场致发光元件内部的电荷能量状态的图。

具体实施方式

针对通式(1)表示的化合物进行详细说明。

R¹～R²⁰为选自氢、氘、烷基、环烷基、氨基、芳基、杂环基、杂芳基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、芳醚基、芳基硫醚基、卤素、氰基、-P(＝O)R²⁴R²⁵以及甲硅烷基中的基团。上述取代基可以进一步被取代，也可以相邻取代基之间形成环。R²⁴以及R²⁵分别为芳基或者杂芳基。上述取代基可以进一步被取代，也可以相邻取代基之间进一步形成环。R²¹～R²³可以分别相同也可以不同，为选自烷基、环烷基、芳基或者杂芳基中的基团。上述取代基可以进一步被取代。

上述取代基中，所谓烷基，表示例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基等饱和脂肪族烃基，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。对被取代时添加的取代基没有特别限定，例如，可以举出烷基、芳基等，针对这一点，在以下记载中也是通用的。另外、烷基的碳原子数没有特别限定，但从原料容易获得及成本的方面考虑，通常为1以上20以下、较优选为1以上8以下的范围。进而，烷基的碳原子数大时，有可能会阻碍空穴输送性以及耐热性降低，因此更优选为甲基、乙基、叔丁基。

所谓环烷基，表示例如环丙基、环戊基、环己基、降冰片基、金刚烷基等饱和脂环式烃基，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基部分的碳原子数没有特别限定，通常为3以上20以下的范围。另外，碳原子数大时，有可能阻碍空穴输送性，因此较优选为环丙基、环戊基、环己基。

所谓芳基，表示例如苯基、萘基、联苯基、菲基、芴基、蒽基、芘基、三联苯基等芳香族烃基。芳基可以具有取代基也可以不具有取代基。对被取代时添加的取代基没有特别限定，例如可以举出烷基、环烷基、杂芳基、烷氧基、氨基等。芳基的碳原子数没有特别限定，通常为6～40的范围。

所谓杂环基，表示例如吡喃环、哌啶环、环状酰胺等环内具有除碳之外的原子的脂肪族环，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。杂环基的碳原子数没有特别限定，通常为2以上20以下的范围。

所谓杂芳基，表示呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、吡嗪基、萘啶基(naphthyridyl group)、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基等环内具有一个或多个除碳之外的原子的环状芳香族基团，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。对被取代时添加的取代基没有特别限定，例如可以举出烷基、环烷基、芳基、烷氧基、氨基等。杂芳基的碳原子数没有特别限定，通常为2～30的范围。从使HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital、最高占有分子轨道)能级浅、使元件驱动电压降低的观点考虑，较优选二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基。

所谓链烯基，表示例如乙烯基、烯丙基、丁二烯基等含有双键的不饱和脂肪族烃基，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。链烯基的碳原子数没有特别限定，通常为2～20的范围。

所谓环烯基，表示例如环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基等含有双键的不饱和脂环式烃基，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。

所谓炔基，表示例如乙炔基等含有三键的不饱和脂肪族烃基，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。炔基的碳原子数没有特别限定，通常为2～20的范围。

所谓烷氧基，表示例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等通过醚键与脂肪族烃基键合的官能团，该脂肪族烃基可以具有取代基也可以不具有取代基。烷氧基的碳原子数没有特别限定，通常为1以上20以下的范围。进而，烷氧基的碳原子数大时有可能会阻碍空穴输送性，因此较优选甲氧基、乙氧基。

所谓烷基硫基，为烷氧基的醚键的氧原子被硫原子取代的基团。烷基硫基的烃基可以具有取代基也可以不具有取代基。烷基硫基的碳原子数没有特别限定，通常为1以上20以下的范围。

所谓芳醚基，表示例如苯氧基等通过醚键与芳香族烃基键合的官能团，芳香族烃基可以具有取代基也可以不具有取代基。芳醚基的碳原子数没有特别限定，通常为6以上40以下的范围。

所谓芳基硫醚基，为芳醚基的醚键的氧原子被硫原子取代的基团。芳醚基中的芳香族烃基可以具有取代基也可以不具有取代基。芳醚基的碳原子数没有特别限定，通常为6以上40以下的范围。

氨基可以具有取代基也可以没有取代基，作为取代基，例如可以举出烷基、芳基、杂芳基等，上述取代基可以进一步被取代。

氧化膦基(phosphine oxide group)可以具有取代基也可以没有取代基，作为取代基，例如可以举出芳基、杂芳基等，上述取代基可以进一步被取代。

所谓甲硅烷基，表示例如三甲基甲硅烷基等具有与硅原子键合的键的官能团，它们可以具有取代基也可以不具有取代基。甲硅烷基的碳原子数没有特别限定，通常为3～20的范围。另外，硅原子数通常为1～6。

从原料获得的容易性、合成成本、空穴输送性·电子阻断性·高三线态能级(high triplet level)的观点考虑，优选R¹～R²⁰为氢、R³和R¹⁸为除氢以外的取代基。R³和R¹⁸为除氢以外的取代基时，它们优选分别独立地为烷基、环烷基、烷氧基、芳基以及杂芳基。其中，较优选烷基、烷氧基以及芳基。另外，也优选R³和R¹⁸的任一者为N-苯基咔唑基而形成咔唑4聚体。此时，N-苯基咔唑基可以进一步被烷基、环烷基、烷氧基、芳基或者杂芳基取代。上述取代基的说明如上所述。

另外，从原料获得的容易性、合成成本、空穴输送性·电子阻断性·高三线态能级的观点考虑，优选R²¹～R²³为芳基或者杂芳基。R²¹～R²³为芳基时，特别优选为苯基或者芴基。

作为上述通式(1)表示的化合物，没有特别限定，具体而言可以举出以下化合物。

通式(1)表示的化合物可以采用公知的方法制备。即，采用9位被取代的咔唑二溴化物与9位被取代的咔唑单硼酸的Suzuki偶联反应能够容易地合成，但制备方法并不限定于此。

接下来，举例详细说明本发明的发光元件的实施方式。本发明的发光元件包含阳极、阴极，并且在该阳极和该阴极之间至少含有空穴输送层和电子输送层。

对于上述发光元件的阳极和阴极之间的层结构，除了空穴输送层/发光层/电子输送层的结构之外，还可以举出空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层、空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层、空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层的层合结构。另外，上述各层也可以分别为单层、多层中的任一种。

在发光元件中通式(1)表示的化合物包含在空穴输送层中。空穴输送层是将从阳极注入的空穴输送至发光层的层。空穴输送层可以为1层也可以多层层合构成。通式(1)表示的化合物具有高电子阻断性能，因此在由多层构成的情况下，从防止电子侵入的观点考虑，优选含有通式(1)所示化合物的空穴输送层直接与发光层接触。

空穴输送层可以仅由通式(1)所示的化合物构成，也可以在不损害本发明效果的范围内与其他材料混合。此时，作为所用的其他材料，例如可以举出4，4’-二(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)联苯(TPD)、4，4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(NPD)、4，4’-二(N，N-二(4-二联苯基)氨基)联苯(TBDB)，二(N，N’-二苯基-4-氨基苯基)-N，N-二苯基-4，4’-二氨基-1，1’-联苯(TPD232)等联苯胺衍生物、4，4’，4”-三(3-甲基苯基(苯基)氨基)三苯基胺(m-MTDATA)、4，4’，4”-三(1-萘基(苯基)氨基)三苯基胺(1-TNATA)等称作树状芳基胺(starburst arylamine)的材料组、二(N-芳基咔唑)或者二(N-烷基咔唑)等双咔唑衍生物、吡唑啉衍生物、茋类化合物、腙类化合物、苯并呋喃衍生物、噻吩衍生物、噁二唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等杂环化合物、聚合物类中的侧链具有上述单体的聚碳酸酯及苯乙烯衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚乙烯咔唑以及聚硅烷等。

接下来，对本发明的电子输送层进行说明。电子输送层是将从阴极注入的电子输送至发光层的层。

电子输送层中所用的电子输送材料没有特别限定，可以举出萘、蒽、芘等具有缩合多环芳香族骨架的化合物及其衍生物、以4，4’-二(二苯基乙烯基)联苯为代表的苯乙烯基类芳香环衍生物、苝衍生物、紫环酮衍生物、香豆素衍生物、萘二甲酰亚胺衍生物、蒽醌及联苯醌等醌衍生物、氧化膦衍生物、咔唑衍生物以及吲哚衍生物、三(8-羟基喹啉)铝(III)等羟基喹啉络合物、及羟基苯基噁唑络合物等羟基唑(Hydroxyazole)络合物、偶氮甲碱络合物、环庚三烯酚酮金属络合物以及黄酮醇金属络合物。由于能够降低驱动电压，所以电子输送材料优选使用具有杂芳基环结构的化合物，所述杂芳基环结构由选自碳、氢、氮、氧、硅以及磷中的元素构成，并且具有电子接受性氮。

所谓电子接受性氮，表示与相邻原子之间形成多重键的氮原子。由于氮原子具有高电负性，所以该多重键具有接受电子的性质，电子输送能优异，通过将其用于电子输送层能够降低发光元件的驱动电压。因此，含有电子接受性氮的杂芳基环具有高电子亲和性。作为含有电子接受性氮的杂芳基环，可以举出例如吡啶环、吡嗪环、嘧啶环、喹啉环、喹喔啉环、1，5-二氮杂萘环、嘧啶并嘧啶环、苯并喹啉环、菲绕啉环、咪唑环、噁唑环、噁二唑环、三唑环、噻唑环、噻二唑环、苯并噁唑环、苯并噻唑环、苯并咪唑环、菲并咪唑环等。

作为上述具有杂芳基环结构的化合物，作为优选化合物可以举出例如苯并咪唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡啶衍生物、吡嗪衍生物、菲绕啉衍生物、喹喔啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、联吡啶及三吡啶等寡聚吡啶衍生物、喹喔啉衍生物以及1，5-二氮杂萘衍生物、菲绕啉衍生物等。上述衍生物中，也考虑电化学稳定性时，较优选苯并咪唑衍生物、吡啶衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、菲绕啉衍生物，作为优选例可以举出三(N-苯基苯并咪唑-2-基)苯等咪唑衍生物、1，3-二[(4-叔丁基苯基)1，3，4-噁二唑基]苯等噁二唑衍生物、N-萘基-2，5-二苯基-1，3，4-三唑等三唑衍生物、2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(Bathocuproin)及1，3-二(1，10-菲绕啉-9-基)苯等菲绕啉衍生物、2，2’-二(苯并[h]喹啉-2-基)-9，9’-螺二芴(spirobifluorene)等苯并喹啉衍生物、2，5-二(6’-(2’，2”-联吡啶基))-1，1-二甲基-3，4-二苯基噻咯等联吡啶衍生物、1，3-二(4’-(2，2’:6’2”-三吡啶基))苯等三吡啶衍生物、二(1-萘基)-4-(1，8-二氮杂萘-2-基)苯基氧化膦等1，5-二氮杂萘衍生物。进而，多个菲绕啉骨架通过双键、三键、由取代或无取代芳香族烃残基、取代或无取代芳香族杂环残基以及它们组合形成的基团中的任一者构成的连结单元连结的、1，3-二(1，10-菲绕啉-9-基)苯等菲绕啉衍生物，由于具有高电子注入·输送特性，所以特别优选。

另外，作为优选的电子输送材料，可以举出含有缩合多环芳香族烃作为基本骨架、含有上述具有电子接受性氮的杂芳基环作为取代基的化合物。具有缩合多环芳香族烃骨架时，玻璃转化温度提高，并且电子迁移率也变大，发光元件的低电压化的效果大，故优选，进而，考虑到因具有稳定的薄膜形成能而使元件耐久寿命提高、以及考虑到合成的容易性、原料获得的容易性时，特别优选缩合多环芳香族烃骨架为蒽骨架或者芘骨架。作为优选例，例如可以举出1，3位被烷基、芳基或者杂芳基取代的芘衍生物、1，3，7位被烷基、芳基或者杂芳基取代的芘衍生物、1，6位被烷基、芳基或者杂芳基取代的芘衍生物、1，10位被烷基、芳基或者杂芳基取代的蒽衍生物等。上述电子输送材料可以单独使用，但也可以将2种以上上述电子输送材料混合使用、或者将1种以上其他电子输送材料与上述电子输送材料混合使用。

进而，本发明的电子输送层含有施主性化合物。将上述电子输送层、和含有通式(1)表示的化合物的空穴输送层组合时，能够得到低电压驱动且高效率、长寿命的发光元件。

通常情况下为了得到高效率发光且长寿命的发光元件，必需使电子和空穴复合不从发光层内漏出。因此，对于空穴输送材料来说，除了要求具有从阳极顺利地注入空穴、顺利地将空穴输送至发光层的性能(空穴注入输送性)之外，还要求具有阻断对向来的电子、将其关在发光层内的性能(电子阻断性)。电子阻断性缺乏时电子侵入至空穴输送层内，导致发光效率降低及空穴输送材料劣化，元件耐久寿命降低。

电子阻断性的差异主要是由空穴输送材料具有的LUMO(LowestUnoccupied Molecular Orbital、最低非占有分子轨道)能级的能量产生的。即，LUMO能级的能量水平越浅，其空穴输送材料的电子亲和力越小，越容易防止电子向空穴输送材料的侵入。如上所述，通常认为LUMO能级的能量水平浅的空穴输送材料具有优异的电子阻断性。

进而，详细地进行说明。图1仅仅表示有机场致发光元件内部的电荷的能量状态。为了便于说明，给出了省略电子输送层、由空穴输送层和发光层构成的2层型的元件。1表示阳极的能量水平(功函数)，2表示空穴输送材料的HOMO能级的能量水平，3表示发光层的HOMO能级的能量水平。4表示阴极的能量水平(功函数)，5表示发光层的LUMO能级的能量水平，6表示空穴输送材料的LUMO能级的能量水平。7为表示阳极和空穴输送层的界面的线，8为表示空穴输送层和发光层的界面的线，9为表示发光层和阴极的界面的线。11表示阳极上的空穴，12表示注入空穴输送材料中的空穴，13表示注入发光层中的空穴。14表示阴极上的电子，15表示注入发光层中的电子。16为表示电子与空穴复合的线，17表示发光层的LUMO能级和空穴输送层的LUMO能级的能量差。所谓能量能级浅、深，例如以LUMO能级来说，是指图1的5向图上方的方向表示能级浅，向下方表示能级深。

在阳极、阴极之间施加电压时，阳极上的空穴11被注入到空穴输送层的HOMO能级2中。同样地阴极上的电子14被注入到发光层的LUMO能级5中。进而，基于施加的电压，空穴12、电子15朝向对电极移动。进而，空穴12被注入到发光层中，在发光层内空穴13和电子15复合，产生发光材料的激发状态。利用在该激发状态下释放光是有机场致发光元件的极其基本的工作机制。理想状态是在发光层内空穴和电子以1∶1复合，但实际上多数情况为其中一者的载体过剩。考虑电子过剩的情况时，一般认为未参与复合的电子从发光层进而越过发光层的LUMO能级和空穴输送层的LUMO能级的能量差17(即，电子注入势垒)侵入到空穴输送层中。此时，空穴输送材料的LUMO能级6越深、换而言之17表示的电子注入势垒越小，电子越易于侵入空穴输送层中。相反，LUMO能级6越浅、换而言之电子注入势垒17越大，电子越不易于侵入空穴输送层，电子阻断性高。因此，该发光层的LUMO能级和空穴输送层的LUMO能级的能量差17显著地影响上述空穴输送材料的电子阻断性。

现有的空穴输送材料多具有良好的空穴注入输送性，但大多数电子阻断性不充分。其原因在于，图1中的空穴输送材料的LUMO能级6深，电子注入势垒17小。例如，对于目前常用的联苯胺类空穴输送材料的LUMO能级来说，一般认为HOMO能级的能量水平大约为5.3～5.4eV，并且HOMO-LUMO间的能隙大约为3.0eV左右，故具有2.3～2.4eV的LUMO能级。相对于此，通式(1)表示的化合物的HOMO能级大约为5.3～5.4eV，能隙为3.3eV左右，为宽间距。因此，可以说具有与现有材料相比较浅的LUMO能级，为2.0～2.1eV，具有高电子阻断性。需要说明的是，此处所谓的LUMO能级是如下测定的数值，即，将采用大气中光电子分光装置AC-2(理研计器社制)测定的电离电位为HOMO能级，将该值与基于蒸镀膜的UV吸收端的波长估算的能隙的值相加得到的数值。以下所述的HOMO能级、能隙、LUMO能级都是采用相同方法得到的值。

考虑到上述内容时，在使用含有施主性化合物的电子输送层使电子注入输送性提高、使元件以低电压驱动的情况下，发光层内电子过剩，该电子侵入至空穴输送层。但是，由于通式(1)表示的化合物如上所述具有高电子阻断性，所以能够防止电子侵入到空穴输送层内。如上所述，通常认为能够获得一种既可以享受由含有施主性化合物的电子输送层所产生的低电压驱动的效果、又具有高发光效率以及长寿命的发光元件。

另一方面，作为现有的空穴输送材料还已知有双咔唑衍生物，但这些化合物的HOMO能级大约为5.5～5.6eV左右，能隙为3.3eV左右。它们的结果为：双咔唑衍生物组的LUMO能级大约为2.2～2.3eV左右，还是比通式(1)表示的化合物深。因此，通常认为双咔唑衍生物也缺乏电子阻断性。另外，双咔唑衍生物与通式(1)表示的化合物相比HOMO能级也深，易于从阳极注入空穴，从该观点考虑也可以说通式(1)表示的化合物更优异。

本发明的施主性化合物，是指通过改善电子注入势垒使电子易于从阴极或者电子注入层注入电子输送层、进而使电子输送层的导电性提高的化合物。

作为本发明的施主性化合物的优选例，可以举出碱金属、含有碱金属的无机盐、碱金属与有机物的络合物、碱土金属、含有碱土金属的无机盐或者碱土金属与有机物的络合物等。作为碱金属、碱土金属的优选种类，可以举出低功函数且电子输送能提高效果大的锂、钠、钾、铷、铯等碱金属、镁、钙、铈、钡等碱土金属。

另外，从在真空中蒸镀容易且处理性优异的方面考虑，与金属单体相比较优选无机盐、或者与有机物的络合物的状态。进而，从在大气中易于处理、易于控制添加浓度的方面考虑，较优选与有机物的络合物的状态。作为无机盐的例子，可以举出LiO、Li₂O等氧化物、氮化物、LiF、NaF、KF等氟化物、Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Rb₂CO₃、Cs₂CO₃等碳酸盐等。另外，作为碱金属或者碱土金属的优选例，从能够获得更大的低电压驱动效果的观点考虑，可以举出锂、铯。另外，作为与有机物的络合物中的有机物的优选例，可以举出羟基喹啉、苯并羟基喹啉、吡啶基苯酚、黄酮醇、羟基咪唑并吡啶、羟基苯并唑(hydroxybenzoazole)、羟基三唑等。其中，从发光元件的低电压化的效果较大的观点考虑，优选碱金属与有机物的络合物，进而从合成的容易性、热稳定性的观点考虑，较优选锂与有机物的络合物，特别优选能够较便宜地获得的羟基喹啉锂。

另外，电子输送层也可以含有2种以上施主性化合物。优选的掺杂浓度根据材料及掺杂区域的膜厚而不同，有机化合物与施主性化合物的重量％比优选为100∶1～1∶100的范围，较优选10∶1～1∶10。

进而，上述含有施主性化合物的电子输送层可以以单层的形式作为电子输送层使用，在电子输送层分为2层、与发光层相接的一方为第1电子输送层、不相接的一方为第2电子输送层时，也可以分开使用，即第1电子输送层为不含施主性化合物的层、第2电子输送层为含有施主性化合物的层，在施主性化合物为碱金属、碱土金属、或者它们的氧化物、氮化物、氟化物、碳酸盐等无机材料时，含有它们的层与发光层直接接触时，发光层受到消光作用，有可能使发光效率降低，因此，优选将不含施主性化合物的层作为第1电子输送层的结构。另外，此时，电子输送材料可以相同也可以不同。

另外，本发明的含有施主性化合物的电子输送层，也适合用于多个发光元件连接的串联结构型元件中的电荷产生层。

与施主性化合物组合的电子输送材料，优选使用上述含有电子接受性氮的材料，除此之外，即使为不含电子接受性氮的材料，如果通过添加施主性化合物、导电性及电子注入输送性提高，则也可以使用，作为优选例可以举出具有蒽骨架、芘骨架的化合物。

作为上述与施主性化合物组合的电子输送材料，没有特别限定，具体而言可以举出如下例子。

空穴注入层是插入阳极与空穴输送层之间的层。空穴注入层可以为1层也可以多层层合。在含有通式(1)表示的化合物的空穴输送层和阳极之间存在空穴注入层时，能够以较低的电压驱动，耐久寿命也提高，不仅如此，元件的载波平衡(carrierbalance)提高，发光效率也提高，故优选。

用于空穴注入层的材料没有特别限定，例如可以使用4，4’-二(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)联苯(TPD)、4，4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(NPD)、4，4’-二(N，N-二(4-联苯基)氨基)联苯(TBDB)，二(N，N’-二苯基-4-氨基苯基)-N，N-二苯基-4，4’-二氨基-1，1’-联苯(TPD232)等联苯胺衍生物、4，4’，4”-三(3-甲基苯基(苯基)氨基)三苯基胺(m-MTDATA)、4，4’，4”-三(1-萘基(苯基)氨基)三苯基胺(1-TNATA)等称为树状芳基胺的材料组、二(N-芳基咔唑)或者二(N-烷基咔唑)等二咔唑衍生物、吡唑啉衍生物、茋类化合物、腙类化合物、苯并呋喃衍生物、噻吩衍生物、噁二唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等杂环化合物、聚合物类中在侧链具有上述单体的聚碳酸酯及苯乙烯衍生物、聚噻吩、聚苯胺、聚芴、聚乙烯咔唑以及聚硅烷等。另外，也可以使用通式(1)表示的化合物。其中，从与通式(1)表示的化合物相比具有较小的HOMO能级、能够将空穴顺利地从阳极注入输送至空穴输送层的观点来看，较优选使用联苯胺衍生物、树状芳基胺类材料群。

上述材料可以单独使用，也可以将2种以上材料混合使用。另外，也可以将多个材料层合作为空穴注入层。进而，该空穴注入层可以仅由受主性化合物构成，或者在上述空穴注入材料中掺杂受主性化合物进行使用，此时，能够更显著地获得上述效果，因此更优选。所谓受主性化合物是指如下材料，当以单层膜使用时，是指与相接的空穴输送层形成电荷转移络合物的材料，当掺杂使用时，是指与构成空穴注入层的材料形成电荷转移络合物的材料。使用上述材料时空穴注入层的导电性提高，更有助于元件驱动电压的降低，可以获得发光效率提高、耐久寿命提高的效果。

作为受主性化合物的例子，可以举出氯化铁(III)、氯化铝、氯化镓、氯化铟、氯化锑之类的金属氯化物、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化钌之类的金属氧化物、六氯锑酸三(4-溴苯基)铵(TBPAH)之类的电荷转移络合物。另外，也优选使用分子内具有硝基、氰基、卤素或者三氟甲基的有机化合物、醌类化合物、酸酐类化合物、富勒烯(fullerences)等。作为上述化合物的具体的例，可以举出六氰基丁二烯、六氰基苯、四氰基乙烯、四氰基对醌二甲烷(TCNQ)、四氟四氰基对醌二甲烷(F4-TCNQ)、2，3，6，7，10，11-六氰基-1，4，5，8，9，12-六氮杂三亚苯(HAT-CN6)、四氟对苯醌(p-fluoranil)、四氯对苯醌(p-chloranil)、四溴对苯醌(p-bromanil)、对苯醌、2，6-二氯苯醌、2，5-二氯苯醌、四甲基苯醌、1，2，4，5-四氰基苯、邻二氰基苯、对二氰基苯、1，4-二氰基四氟苯、2，3-二氯-5，6-二氰基苯醌、对二硝基苯、间二硝基苯、邻二硝基苯、对氰基硝基苯、间氰基硝基苯、邻氰基硝基苯、1，4-萘醌、2，3-二氯萘醌、1-硝基萘、2-硝基萘、1，3-二硝基萘、1，5-二硝基萘、9-氰基蒽、9-硝基蒽、9，10-蒽醌、1，3，6，8-四硝基咔唑、2，4，7-三硝基-9-芴酮、2，3，5，6-四氰基吡啶、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、C60及C70、以下化合物组等。

其中，由于金属氧化物及含氰基的化合物易于处理、也易于蒸镀，所以容易获得上述效果，故优选。作为优选的金属氧化物的例子，可以举出氧化钼、氧化钒、或者氧化钌。含氰基的化合物中，下述(a)～(d)化合物形成强电子受体，故优选，(a)分子内除了氰基的氮原子以外还具有至少1个电子接受性氮、且具有氰基的化合物；(b)分子内同时具有卤素和氰基的化合物；(c)分子内同时具有羰基和氰基的化合物或者(d)具有除氰基的氮原子以外的电子接受性氮、卤素以及氰基三者的化合物。在空穴注入层仅由受主性化合物构成的情况下、或者空穴注入层中掺杂受主性化合物的情况下，空穴注入层均可以为1层也可以由多层层合构成。掺杂受主性化合物时的优选的掺杂浓度基于材料及掺杂区域的膜厚而不同，优选为50重量％以下，较优选为10重量％以下。

阳极只要是能够高效地将空穴注入有机层中的材料即可，没有特别限定，但优选使用功函数较大的材料。作为阳极的材料，例如可以举出氧化锡、氧化铟、氧化锌铟、氧化锡铟(ITO)等导电性金属氧化物、或者金、银、铬等金属、碘化铜、硫化铜等无机导电性物质、聚噻吩、聚吡咯以及聚苯胺等导电性聚合物等。上述电极材料可以单独使用，也可以将多种材料层合或者混合使用。

对于阳极的电阻来说，只要能够供给用于发光元件发光的充分的电流即可，但从发光元件耗电方面考虑，优选低电阻。例如，只要电阻为300Ω/□以下，则能够作为电极发挥功能，但是由于目前也可以获得10Ω/□左右的ITO基板，故特别优选使用100Ω/□以下的低电阻品。阳极的厚度可以基于电阻值任意选择，通常多以100～300nm之间的厚度进行使用。

另外，为了保持发光元件的机械强度，优选在基板上形成阳极。基板优选使用钠玻璃及无碱玻璃等玻璃基板。玻璃基板的厚度只要具有足够的厚度保持机械强度即可，因此只要为0.5mm以上即可。关于玻璃的材质，由于从玻璃中溶出离子少较好，所以优选无碱玻璃，因为实施了SiO₂等隔离涂层的钠钙玻璃(soda-lime glass)也已有市售，所以还可以使用此钠钙玻璃。进而，如果阳极能够稳定地进行工作，则基板也不必为玻璃，例如也可以在塑料基板上形成阳极。阳极的形成方法没有特别限制，例如可以使用电子束法、溅射法及化学反应法等。

阴极所使用的材料，只要是能够高效地将电子注入有机层中的物质即可，没有特别限定，可以举出铂、金、银、铜、铁、锡、锌、铝、铟、铬、锂、钠、钾、铯、钙以及镁以及它们的合金等。为了提高电子注入效率并提高元件特性，锂、钠、钾、铯、钙、镁或者含有这些低功函数金属的合金是有效的。但是，上述低功函数金属通常在大气中不稳定，因此，作为优选例可以举出如下方法：在有机层中掺杂微量(以真空蒸镀的膜厚计表示为1nm以下)的锂及镁得到高稳定性的电极的方法。另外，也可以使用氟化锂之类的无机盐。进而，为了保护电极，作为优选例可以举出如下方法：将铂、金、银、铜、铁、锡、铝以及铟等金属、或者使用这些金属的合金、二氧化硅、二氧化钛以及氮化硅等无机物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、烃类高分子化合物等有机高分子化合物进行层合。阴极的形成方法没有特别限定，例如可以使用电阻加热、电子束、溅射、离子镀以及涂布等。

发光层可以为单层或多层，分别可以利用发光材料(主体材料、掺杂剂材料)形成，发光层可以为主体材料与掺杂剂材料的混合物，也可以仅为主体材料，均可。即，本发明的发光元件中，在各发光层中，可以仅主体材料或者掺杂剂材料发光，也可以主体材料和掺杂剂材料均发光。从高效地利用电能、得到高色纯度的发光的观点考虑，优选发光层由主体材料和掺杂剂材料混合构成。另外，主体材料和掺杂剂材料分别可以为一种，也可以为多种的组合，均可。掺杂剂材料可以包含于全部主体材料中，也可以包含于部分主体材料中，均可。掺杂剂材料可以层合、也可以分散，均可。掺杂剂材料能够控制发光色。掺杂剂材料的量过多时引起浓度消光现象，因此优选以相对于主体材料为20重量％以下的剂量使用，更优选为10重量％以下。对于掺杂方法而言，可以通过与主体材料的共蒸镀法形成，也可以预先与主体材料混合后同时蒸镀。

对于发光材料来说，具体而言可以使用以前作为发光体已知的蒽及芘等缩合环衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝为代表的金属螯合化羟基喹啉酮(oxinoid)化合物、二苯乙烯基蒽衍生物及二苯乙烯基苯衍生物等二苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茚衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、紫环酮衍生物、环戊二烯衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑并吡啶(thiadiazolopyridine)衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、聚合物类中的聚对苯乙炔(polyphenylene vinylene)衍生物、聚对苯撑衍生物、以及聚噻吩衍生物等，但没有特别的限定。

发光材料中含有的主体材料没有特别限定，可以使用萘、蒽、菲、芘、并四苯、苯并[9，10]菲、苝、荧蒽、芴、茚等具有缩合芳环的化合物及其衍生物，N，N’-二萘基-N，N’-二苯基-4，4’-二苯基-1，1’-二胺等芳香族胺衍生物、以三(8-羟基喹啉)铝(III)(Aluminum Tris(8-quinolinate))为代表的金属螯合化羟基喹啉酮化合物、二苯乙烯基苯衍生物等二苯乙烯基衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茚衍生物、香豆素衍生物、噁二唑衍生物、吡咯并吡啶衍生物、紫环酮衍生物、环戊二烯衍生物、吡咯并吡咯衍生物、噻二唑并吡啶衍生物、二苯并呋喃衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、三嗪衍生物、聚合物类中的聚对苯乙炔衍生物、聚对苯撑衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚噻吩衍生物等，没有特别的限定。另外，掺杂剂材料没有特别限定，可以使用萘、蒽、菲、芘、

苯并[9，10]菲、苝、荧蒽、芴、茚等具有缩合芳环的化合物及其衍生物(例如2-(苯并噻唑-2-基)-9，10-二苯基蒽及5，6，11，12-四苯基并四苯等)、呋喃、吡咯、噻吩、噻咯、9-硅杂芴(9-silafluorene)、9，9’-螺二硅杂芴、苯并噻吩、苯并呋喃、吲哚、二苯并噻吩、二苯并呋喃、咪唑并吡啶、菲绕啉、吡啶、吡嗪、1，5-二氮杂萘、喹喔啉、吡咯并吡啶、噻吨等具有杂芳基环的化合物及其衍生物、硼烷衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、4，4’-二(2-(4-二苯基氨基苯基)乙烯基)联苯、4，4’-二(N-(茋-4-基)-N-苯基氨基)茋等氨基苯乙烯基衍生物、芳香族乙炔衍生物、四苯基丁二烯衍生物、茋衍生物、醛连氮(aldazine)衍生物、亚甲基吡咯(pyrromethene)衍生物、二酮吡咯并[3，4-c]吡咯衍生物、2，3，5，6-1H，4H-四氢-9-(2’-苯并噻唑基)喹嗪并[9，9a，1-gh]香豆素等香豆素衍生物、咪唑、噻唑、噻二唑、咔唑、噁唑、噁二唑、三唑等唑类衍生物及其金属络合物以及以N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-4，4’-二苯基-1，1’-二胺为代表的芳香族胺衍生物等。

另外，发光层中可以含有磷光发光材料。所谓磷光发光材料是指即使在室温下也显示磷光发光的材料。作为掺杂剂基本要求是即使在室温下也可以得到磷光发光，没有特殊的限制，优选为含有选自铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)及铼(Re)中的至少一种金属的有机金属络合物。其中，从即使在室温下也具有高磷光发光收率的观点考虑，较优选具有铱或铂的有机金属络合物。作为磷光发光材料的主体，优选使用吲哚衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、具有吡啶、嘧啶、三嗪骨架的含氮芳香族化合物衍生物、聚芳基苯衍生物、螺芴(spirofluorene)衍生物、吐昔烯(truxene)衍生物之类的芳香族烃化合物衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物之类的含有硫属元素的化合物、羟基喹啉铍络合物之类的有机金属络合物等，但是基本上主体并不限定于此，只要与所用的掺杂剂相比三重态能量较大、能够将电子、空穴从各自的输送层顺利地注入、输送即可。另外，可以含有2种以上的三重态发光掺杂剂，也可以含有2种以上主体材料。并且也可以含有1种以上的三重态发光掺杂剂和1种以上的荧光发光掺杂剂。

作为优选的磷光发光性主体或者掺杂剂，没有特殊的限定，具体而言可以举出如下例子。

通式(1)表示的化合物除了具有良好的空穴注入输送特性、高电子阻断性能之外，还具有高三重态能级。因此，将磷光发光层与含有通式(1)表示的化合物的空穴输送层组合时，三重态能量从磷光发光层向空穴输送层的移动被抑制，能够防止空穴输送层中的磷光能量的热失活。因此，由于能够防止发光效率降低、且能够得到低电压驱动、长寿命的发光元件，故优选。

本发明中，可以在阴极和电子输送层之间设置电子注入层。通常情况下为了有助于电子从阴极注入电子输送层而插入电子注入层，插入时，可以直接使用上述具有含有电子接受性氮的杂芳基环结构的化合物，也可以使用含有上述施主性化合物的层。另外，电子注入层中也可以使用绝缘体及半导体的无机物。通过使用这些材料，能够有效地防止发光元件短路、且提高电子注入性，故优选。作为上述绝缘体，优选使用选自碱金属硫属元素化物、碱土金属硫属元素化物、碱金属的卤化物及碱土金属的卤化物中的至少1种金属化合物。电子注入层由上述碱金属硫属元素化物等构成时，能够使电子注入性进一步提高，故较优选。具体而言，作为优选的碱金属硫属元素化物，例如可以举出Li₂O、Na₂S及Na₂Se，作为优选的碱土金属硫属元素化物，例如可以举出CaO、BaO、SrO、BeO、BaS及CaSe。另外，作为优选的碱金属的卤化物，例如可以举出LiF、NaF、KF、LiCl、KCl及NaCl等。另外，作为优选的碱土金属的卤化物，例如可以举出CaF₂、BaF₂、SrF₂、MgF₂及BeF₂等氟化物及氟化物以外的卤化物。进而，也优选使用有机物与金属的络合物。电子注入层中使用绝缘体、半导体的无机物时，如果膜厚过厚，则有时会产生发光元件绝缘化、或者驱动电压升高的问题。即，电子注入层的膜厚边缘狭窄，在制作发光元件时有可能会导致生产量降低，但当电子注入层中使用有机物与金属的络合物时，易于调整膜厚，故较优选。作为上述有机金属络合物的例子，作为与有机物的络合物中的有机物的优选例，可以举出羟基喹啉、苯并羟基喹啉、吡啶基苯酚、黄酮醇、羟基咪唑并吡啶、羟基苯并唑、羟基三唑等。其中，优选碱金属与有机物的络合物，较优选锂与有机物的络合物，特别优选羟基喹啉锂。

本发明的发光元件具有能够将电能转变为光的功能。此处，作为电能主要使用直流电流，但也可以使用脉冲电流及交流电流。电流值以及电压值没有特别的制限，但考虑到元件的耗电及寿命时，应选择能够以尽可能低的能量获得最大亮度的方式。

本发明的发光元件，优选用作以例如矩阵及/或段形(segment)方式显示的显示器。

矩阵方式中，用于显示的像素以格状及嵌镶状等二维方式进行配置，以像素的集合的方式显示文字及图像。像素的形状及大小根据用途而决定。例如个人电脑、监控器、电视的图像及文字显示中，通常可以使用一边为300μm以下的四边形像素，另外，为显示面板之类大型显示器时，则使用一边为mm量级的像素。单色显示时将相同颜色的像素排列即可，彩色显示时排列红、绿及蓝的像素进行显示。此时其排列方式存在典型的三角形和条纹形。该矩阵的驱动方法可以为线顺序驱动方法及有源矩阵(active matrix)中任一种。虽然线顺序驱动中发光元件的结构简单，但考虑到动作特性时，有时优选有源矩阵，因此必需根据用途分开使用。

本发明的段形方式，是指形成图案使预先确定的信息进行显示，通过该图案的配置使确定的区域发光的方式。例如可以举出数字显示电子表及温度计中的时刻及温度显示、音频机器及电磁烹调器等动作状态显示以及汽车的面板显示等。上述矩阵显示及段形显示可以在相同面板中共存。

本发明的发光元件优选用作各种设备等的背光灯。背光灯主要用于提高不能自己发光的显示装置的可见性，可以用于液晶显示装置、表、音频装置、汽车面板、显示板以及标识等。特别是，本发明的发光元件优选用于液晶显示装置用的背光灯、尤其是其中正进行薄型化研究的个人电脑用的背光灯，能够提供与现有物相比薄且轻质的背光灯。

实施例

以下给出实施例说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。需要说明的是，下述各实施例中的化合物的编号是指上述记载的化合物的编号。另外，表1～表7中的第1电子输送层是与发光层相接的电子输送层，第2电子输送层是指不与发光层相接、在第1电子输送层上进一步层合的电子输送层。其中，第1电子输送层“无”的情况下，电子输送层仅由第2电子输送层构成，第2电子输送层与发光层相接。

实施例1

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□、溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得基板用“SemicoClean56”(商品名，Furuuchi化学(株)制)超声清洗15分钟后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，蒸镀化合物[1]60nm作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，层合20nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-1，施主性化合物使用Liq，使掺杂浓度为50重量％。

接下来，蒸镀0.5nm的Liq作为电子注入层，之后以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚，是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压4.8V、外量子效率4.1％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为154小时。需要说明的是，化合物H-1、D-1、E-1、Liq是如下所示的化合物。

实施例2～6

作为空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表1记载的材料，与实施例1相同地制作发光元件，进行评价。各实施例的结果如表1所示。需要说明的是，E-2为如下所示的化合物。

实施例7

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得基板用“SemicoClean56”(商品名，Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，蒸镀60nm化合物[1]作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，蒸镀5nm的E-2作为第1电子输送层，进而层合15nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-2，作为施主性化合物使用铯，使施主性化合物的掺杂浓度为20重量％。

接下来，以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极、制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚，是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压4.6V、外量子效率4.2％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为130小时。

实施例8、9

作为空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第1电子输送层、第2电子输送层，使用表1所示的材料，与实施例7相同地制作发光元件，进行评价。各实施例的结果如表1所示。

实施例10～12

空穴输送层使用表1所示的化合物，发光层主体材料使用H-2，发光层掺杂剂材料使用D-2，掺杂浓度为10重量％，除此之外与实施例1相同地制作发光元件，进行评价。需要说明的是，将初期亮度设定为4000cd/m²进行耐久寿命评价，各实施例的结果如表1所示。另外，H-2、D-2是如下所示的化合物。

实施例13～15

空穴输送层使用表1所示的化合物，发光层主体材料使用H-2，发光层掺杂剂材料使用D-2，掺杂浓度为10重量％，除此之外与实施例7相同地制作发光元件，进行评价。各实施例的结果如表1所示。需要说明的是，设定初期亮度为4000cd/m²进行耐久寿命评价。

比较例1

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得基板用“SemicoClean56”(商品名，Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度形成5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，蒸镀60nm化合物[1]作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，蒸镀20nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-1。

接下来，蒸镀0.5nm的Liq作为电子注入层后，以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是指水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压6.0V、外量子效率3.2％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为84小时。

比较例2～6

作为空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表2所示的材料，与比较例1相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表2所示。

比较例7～12

作为空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表2所示的材料，与实施例1相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表2所示。需要说明的是，HT-1、HT-2、HT-3是如下所示的化合物。

比较例13～15

作为空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第1电子输送层、第2电子输送层，使用表2所示的材料，与实施例7相同地作为发光元件进行评价。结果如表2所示。

比较例16～18

空穴输送层使用表2所示的化合物，发光层主体材料使用H-2，发光层掺杂剂材料使用D-2，与实施例10相同地制作发光元件，进行评价。需要说明的是，设定初期亮度为4000cd/m²进行耐久寿命评价。各比较例的结果如表2所示。

比较例19～21

空穴输送层使用表2所示的化合物，发光层主体材料使用H-2，发光层掺杂剂材料使用D-2，与实施例13相同地制作发光元件，进行评价。需要说明的是，设定初期亮度为4000cd/m²进行耐久寿命评价。各比较例的结果如表2所示。

实施例16

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制、11Ω/□、溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得的基板用“Semico Clean56”(商品名、Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，首先蒸镀10nm受主性化合物HAT-CN6作为空穴注入层，然后蒸镀50nm化合物[1]作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，层合20nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-1，施主性化合物使用Liq，使施主性化合物的掺杂浓度为50重量％。

接下来，蒸镀0.5nm的Liq作为电子注入层，然后以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压4.0V、外量子效率5.5％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为361小时。需要说明的是，HAT-CN6是如下所示的化合物。

实施例17、18

除空穴输送层使用表3所示的化合物之外，与实施例16相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例19

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得的基板用“Semico Clean56”(商品名，Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，首先蒸镀30nm空穴注入层，其中空穴注入材料使用HT-4，受主性化合物使用F4-TCNQ，使受主性化合物的掺杂浓度为10重量％。接着蒸镀30nm化合物[1]作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，层合20nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-1，作为施主性化合物使用Liq，使施主性化合物的掺杂浓度为50重量％。

接下来，作为电子注入层蒸镀0.5nm的Liq，然后以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压4.1V、外量子效率5.3％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为368小时。需要说明的是，HT-4，F4-TCNQ是如下所示的化合物。

实施例20、21

除空穴输送层使用表3所示的化合物之外，与实施例19相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例22～24

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层使用表3所示的材料，与实施例16相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例25～27

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表3所示的材料，与实施例19相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例28～33

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表3所示的材料，与实施例16相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。需要说明的是，E-3、E-4是如下所示的化合物。

实施例34

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得的基板用“Semico Clean56”(商品名、Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，首先蒸镀10nm的HAT-CN6作为空穴注入层，然后，蒸镀50nm化合物[1]作为空穴输送层。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，蒸镀5nm的E-2作为第1电子输送层，进而层合15nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-2，作为施主性化合物使用铯，使施主性化合物的掺杂浓度为20重量％。

接着，以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压3.7V、外量子效率5.2％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为345小时。

实施例35、36

除空穴输送层使用表3所示的化合物之外，与实施例34相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例37

将堆积了165nm厚的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得的基板用“Semico Clean56”(商品名、Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，首先蒸镀30nm空穴注入层，其中空穴注入材料使用HT-4，受主性化合物使用F4-TCNQ，使受主性化合物的掺杂浓度为10重量％。接着，蒸镀30nm化合物[1]作为空穴输送层。然后，蒸镀厚度40nm的发光层，其中主体材料使用化合物H-1，掺杂剂材料使用化合物D-1，使掺杂剂材料的掺杂浓度为5重量％。接着，蒸镀5nm的E-2作为第1电子输送层，进而层合15nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-2，作为施主性化合物使用铯，使施主性化合物的掺杂浓度为20重量％。

接着，以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压3.8V、外量子效率5.2％的蓝色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为346小时。

实施例38、39

除空穴输送层使用表3所示的化合物之外，与实施例37相同地制作发光元件进行评价。各实施例的结果如表3所示。

实施例40～48

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表4所示的材料，与实施例16相同地制作发光元件进行评价。需要说明的是，设定初期亮度4000cd/m²进行耐久寿命评价。各实施例的结果如表4所示。

实施例49～51

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表4所示的材料，与实施例19相同地制作发光元件进行评价。需要说明的是，设定初期亮度4000cd/m²进行耐久寿命评价。各实施例的结果如表4所示。

比较例22～24

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例16相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例25～27

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例19相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例28～30

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例22相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例31～33

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例25相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例34～39

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例28相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例40～42

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第1电子输送层、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例34相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例43～45

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第1电子输送层、第2电子输送层，使用表5所示的材料，与实施例37相同地制作发光元件进行评价。各比较例的结果如表5所示。

比较例46～54

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表6所示的材料，与实施例40相同地制作发光元件进行评价。需要说明的是，设定初期亮度4000cd/m²进行耐久寿命评价。各实施例的结果如表6所示。

比较例55～57

作为空穴注入层、空穴输送层、发光层主体材料、发光层掺杂剂材料、第2电子输送层，使用表6所示的材料，与实施例49相同地制作发光元件进行评价。需要说明的是，设定初期亮度4000cd/m²进行耐久寿命评价。各实施例的结果如表6所示。

实施例52

将堆积了50nm的ITO透明导电膜的玻璃基板(Geomatec(株)制，11Ω/□，溅射产品)切成38×46mm，进行蚀刻。将所得的基板用“SemicoClean56”(商品名、Furuuchi化学(株)制)进行15分钟超声清洗后，用超纯水清洗。在即将制作元件之前对该基板进行1小时UV-臭氧处理，设置在真空蒸镀装置内，排气直至装置内的真空度为5×10^-4Pa以下。通过电阻加热法，首先蒸镀10nm的HAT-CN6作为空穴注入层，然后，作为空穴输送层蒸镀120nm化合物[2]。接着，蒸镀40nm厚的发光层，其中主体材料使用化合物H-3，掺杂剂材料使用化合物D-3，使掺杂剂材料的掺杂浓度为10重量％。接着，作为第1电子输送层蒸镀5nm的E-5，进而层合15nm厚的第2电子输送层，其中电子输送材料使用化合物E-5，作为施主性化合物使用铯，使施主性化合物的掺杂浓度为20重量％。

接着，以重量比1∶1的方式蒸镀1000nm的镁和银，作为阴极，制作5×5mm见方的元件。此处所谓的膜厚是水晶振荡式膜厚监测仪的显示值。以10mA/cm²直流驱动该发光元件，结果得到驱动电压5.0V、外量子效率10.2％的红色发光。将该元件设定为初期亮度1000cd/m²，测定耐久寿命，结果从初期亮度开始减少20％的时间为620小时。

需要说明的是，H-3、D-3、E-5是如下所示的化合物。

实施例53

蒸镀30nm空穴注入层，其中空穴注入材料使用HT-4，受主性化合物使用A-1，使受主性化合物的掺杂浓度为10重量％，蒸镀100nm化合物[2]作为空穴输送层，除此之外，与实施例52相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。需要说明的是，A-1是如下所示的化合物。

实施例54

蒸镀5nm的E-6作为第一电子输送层，蒸镀15nm的第2电子输送层，其中电子输送材料使用E-6，作为施主性化合物使用碳酸铯，使施主性化合物的掺杂浓度为2重量％，除此之外，与实施例52相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。需要说明的是，E-6是如下所示的化合物。

实施例55

蒸镀5nm的E-6作为第一电子输送层，蒸镀15nm的第2电子输送层，其中电子输送材料使用E-6，作为施主性化合物使用碳酸铯，使施主性化合物的掺杂浓度为2重量％，除此之外，与实施例53相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。

比较例58

除空穴输送层使用HT-2之外，与实施例52相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。

比较例59

除空穴输送层使用HT-2之外，与实施例53相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。

比较例60

除空穴输送层使用HT-2之外，与实施例54相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。

比较例61

除空穴输送层使用HT-2之外，与实施例55相同地制作发光元件进行评价。结果如表7所示。

[表1]

[表2-1]

[表2-2]

符号说明

1阳极的能量水平(功函数)

2空穴输送材料的HOMO能级的能量水平

3发光层的HOMO能级的能量水平

4阴极的能量水平(功函数)

5发光层的LUMO能级的能量水平

6空穴输送材料的LUMO能级的能量水平

7表示阳极与空穴输送层的界面的线

8表示空穴输送层与发光层的界面的线

9表示发光层与阴极的界面的线

11阳极上的空穴

12注入空穴输送材料的空穴

13注入发光层的空穴

14阴极上的电子

15注入发光层的电子

16表示电子与空穴的复合的线

17发光层的LUMO能级与空穴输送层的LUMO能级的能量差

Claims

1.一种发光元件，其特征在于，所述发光元件在阳极和阴极之间至少存在空穴输送层和电子输送层，通过电能发光，所述发光元件的空穴输送层含有下述通式(1)表示的化合物，电子输送层含有施主性化合物，所述施主性化合物为碱金属、含有碱金属的无机盐、碱金属与有机物的络合物、碱土金属、含有碱土金属的无机盐、或者碱土金属与有机物的络合物，

R¹～R²⁰为选自氢、氘、烷基、环烷基、氨基、芳基、杂环基、杂芳基、链烯基、环烯基、炔基、烷氧基、烷基硫基、芳醚基、芳基硫醚基、卤素、氰基、-P(＝O)R²⁴R²⁵以及甲硅烷基中的基团；R²⁴以及R²⁵分别为芳基或者杂芳基；上述取代基可以进一步被取代，也可以相邻取代基之间进一步形成环；R²¹～R²³可以分别相同也可以不同，为选自烷基、环烷基、芳基或者杂芳基中的基团；上述取代基可以进一步被取代。

2.如权利要求1所述的发光元件，其中，在所述空穴输送层和阳极之间存在空穴注入层，空穴注入层仅由受主性化合物构成、或者含有受主性化合物。

3.如权利要求2所述的发光元件，其中，受主性化合物为金属氧化物或者含氰基的化合物。

4.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，所述电子输送层含有菲绕啉衍生物。

5.如权利要求1～3中任一项所述的发光元件，其中，所述电子输送层含有具有芘骨架或者蒽骨架的化合物。

6.如权利要求5所述的发光元件，其中，所述具有芘骨架或者蒽骨架的化合物具有含有电子接受性氮的杂芳基环结构。