JP4552436B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。

従来の有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬ素子ともいう）においては、ＣＢＰ（４，４’−Ｂｉｓ（９−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）に代表されるカルバゾール誘導体を有機エレクトロルミネッセンス素子の発光材料に用いる技術（例えば、特許文献１参照。）があり、また、カルバゾール誘導体をリン光性ドーパントと共に発光ホストとして用いる（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）ことも知られている。

しかしながら、青〜青緑色の燐光性化合物を発光ドーパントとして用いた場合に、前記ＣＢＰ或いはカルバゾール誘導体をホスト化合物として使用しても、その外部取り出し量子効率が低く、不十分な結果であり（例えば、非特許文献１参照。）、更なる改良がのぞまれている状態である。

また、素子の長寿命化に関しても、燐光性化合物をドーパントとして用い、カルバゾール誘導体に加えて、特定の５配位の金属錯体を正孔阻止層に使用し長寿命化を達成した技術がある（例えば、特許文献２参照。）。更に、フッ素やシアノ基をカルバゾール誘導体に置換したホストが知られている（特許文献３、４参照）。

しかしながら、前記引用文献に記載のカルバゾール誘導体は、高輝度領域（高電流密度領域）での発光効率が不充分で、かつ、寿命についても更に改善の余地があり、未だ、実用化に耐えうる発光効率と寿命を有するまでには至っていない。今後の実用化に向けては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
特開２０００−２１５７２号公報 特開２００２−８８６０号公報 特開２００１−３１３１７９号公報 国際公開第０３−０７７６０９号パンフレット 第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ８

本発明の目的は、発光効率が高く、また、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、前記素子を有する表示装置及び照明装置を提供することである。

本発明の上記目的は下記の構成１〜５により達成された。

１．下記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

〔式中、Ｚ_１、Ｚ_２は、各々ベンゼン環、または、ピリジン環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は、各々下記一般式（２）で表される基を表し、Ｒ_５は下記一般式（５）で表される基を表し、ｎ１、ｍ１は、各々０〜４の整数を表す。但し、１≦ｎ１＋ｍ１≦８を満たす。〕
一般式（２）
−Ｌ_１−Ｒ_３
〔式中、Ｌ_１はアルキレン基、酸素原子、または、硫黄原子を表し、Ｒ_３はトリフルオロメチル基、フルオロ基、シアノ基またはシアノメチル基を表す。〕

〔式中、Ｒ_８は、アルキル基またはアリール基を表し、ｐは１〜５の整数を表す。〕

２．りん光性ドーパントを発光層に含有することを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

３．白色に発光することを特徴とする前記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。

４．前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする表示装置。

５．前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする照明装置。

本発明により、発光効率が高く、また発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、前記素子を有する表示装置及び照明装置を提供することが出来た。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項１〜９のいすれか１項に規定の構成にすることにより、発光効率が高く、また発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることが出来た。更に、前記特性を示す、有機ＥＬ素子を用いて、高輝度、高寿命の表示装置、照明装置を得ることが出来た。

以下、本発明に係る構成要素の詳細について説明する。

本発明者等は、燐光発光用のホスト材料について鋭意検討を重ねた結果、弱い電子吸引性基を置換基として含有する特定のカルバゾール誘導体から構成される化合物が、光化学的、あるいは電気化学的な安定性、耐熱性に優れ、且つ、比較的短波長に燐光発光を示すことを見出すとともに、本発明に係る部分構造を有する化合物を用いて有機ＥＬ素子を作製した場合に、有機ＥＬ素子の発光輝度及び寿命が改善されることを見出し本発明に至ったものである。

特に、青色発光において、発光輝度、発光効率の向上及び耐久性の両立を達成した有機ＥＬ素子、及びこれを用いた発光輝度の高い、耐久性の良好な表示装置を提供できることを見出した。

従来公知の発光ホストであるＣＢＰは、部分構造としてカルバゾール環を有しているが、該カルバゾール環に置換基を有していないため、カルバゾール環が電子リッチな電子状態となっているため、分子全体としては分極が大きくなっていると推定される。

また、ＣＢＰを構成しているようなカルバゾール環に、置換基を有していないか、または、メチル基のような電子供与基を置換基として有しているような化合物は、発光ホストとしてはホールと電子の輸送バランスが少し劣るものと考えられる。

従って、これらの化合物のＥＬ素子特性をさらに高める改良手段として、我々はこれらの材料のホールと電子の輸送バランスを一定に保つため、置換基の電子的パラメータを制御して分子内の分極をなるべく抑制する分子設計が必要であると考えた。

そこで、電子供与体であるカルバゾール環の分極を抑制するためには、特定の範囲の電子吸引性基が置換基として有効であるが、鋭意検討した結果、前記一般式（１）、（４）、（６）または（７）に規定されるような部分構造を有する置換基を部分構造として有する化合物が分子内の分極を抑制する観点から最も有効であることを見出した。

結果的に、窒素原子を環内に有し電子リッチな環構造を有する化合物（例えば、カルバゾール環、ピロール環、インドール環等）の場合に、ある特定の範囲の電子吸引性基を前記の環構造に付与することにより、分子内の分極を抑制しようとするものである。

《一般式（１）で表される部分構造を有する化合物》
本発明に係る前記一般式（１）で表される部分構造を有する化合物について説明する。

一般式（１）において、Ｚ₁、Ｚ₂で表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。更に、前記芳香族炭化水素環は、後述するＲ₃が更に有しても良い置換基を有することが出来る。

一般式（１）において、Ｚ₁、Ｚ₂で表される芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子が更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。更に、前記芳香族複素環基は、後述するＲ₃が更に有しても良い置換基を有することが出来る。

本発明では、一般式（１）においては、Ｚ₁、Ｚ₂は、芳香族炭化水素環であることが好ましく、上記の芳香族炭化水素環の中でもベンゼン環を用いることが特に好ましい。

（一般式（２）で表される基）
一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（２）で表される基において、Ｌ₁で表されるアルキレン基としては、例えば、メチレン基（モノメチレン基ともいう）、エチレン基（ジメチレン基ともいう）、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、２，２，４−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基（例えば、１，６−シクロヘキサンジイル基等）、シクロペンチレン基（例えば、１，５−シクロペンタンジイル基など）等が挙げられる。更に、前記アルキレン基は、後述するＲ₃が更に有しても良い置換基を有することが出来る。

一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（２）で表される基において、Ｒ₃で表されるハメットのσｐ値が０．０１≦σｐ＜０．８０の範囲の基としては、具体的には、シアノ基（０．６６）、ニトロ基（０．７８）、トリフルオロメチル基（０．５４）などのポリハロアルキル基、ペンタクロロフェニル基（０．２４）のようなポリハロアリール基、ホルミル基（０．４２）、アルキルまたはアリールカルボニル基、カルバモイル基（０．３６）、アルキルスルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基（０．４９））、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基（０．７２）等）、アリールスルホニル基、アルキルまたはアリールスルホニルオキシ基、スルファモイル基（０．５７）、ホスフェノ基、ホスフィンオキシド基、ホスホン酸エステル基、ホスホン酸アミド基、アリールアゾ基、などが例として挙げられる。さらにこれらの基は、後述するＲ₃が更に有してもよい置換基で置換されていてもよい。

《一般式（２）で表される基の電子的特性についての考察》
一般式（２）で表される基、−Ｌ₁−Ｒ₃のＲ₃は、ハメットのσｐ値が０．０１≦σｐ＜０．８０の範囲の基が用いられ、上限の０．８０に近い基（例えば、シアノ基（０．６６）、トリフルオロメチル基（０．５４）、ニトロ基（０．７８）、スルファモイル基（０．５７）、メチルスルホニル基（０．７２）等）の電子吸引性はかなり強いが、本発明では、−Ｌ₁−を介することにより、一般式（２）で表される基自体の電子吸引性を、０．０１〜０．１５の範囲の弱い電子吸引性になるように調整して、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環に置換させることにより、窒素原子を含む前記部分構造の分極を低減する、電子的に中性化することが出来ることを見出した。

因みに、電子吸引性基Ｒ₃のσｐ値と、−Ｌ₁−Ｒ₃のσｐ値との違いを具体例により示す。

置換基 σｐ値
−ＣＦ₃ ０．５４
−ＣＨ₂−ＣＦ₃ ０．０９（アルキレン基あり）
−ＣＮ ０．６６
−ＣＨ₂−ＣＮ ０．０１（アルキレン基あり）
−Ｆ ０．０６
−ＣＨ₂−Ｆ ０．１１（アルキレン基あり）
また、前記芳香族炭化水素環または前記芳香族複素環に直接、上記の弱い電子吸引性置換基を置換させるよりも、上記の−Ｌ₁−を介することにより、現時点では理由は明確ではないが、本発明に記載の効果、即ち、発光効率が高く、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子が得られることも、本発明者等は併せて見出した。

《ハメットのσｐ値》
本発明に係るハメットのσｐ値とは、ハメットの置換基定数σｐを指す。ハメットのσｐの値は、Ｈａｍｍｅｔｔ等によって安息香酸エチルの加水分解に及ぼす置換基の電子的効果から求められた置換基定数であり、『薬物の構造活性相関』（南江堂：１９７９年）、『Ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｆｏｒ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｙ』（Ｃ．Ｈａｎｓｃｈ ａｎｄ Ａ．Ｌｅｏ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７９年）等に記載の基を引用することが出来る。

《Ｒ₃が更に有してもよい置換基の例》
上記一般式（２）のＲ₃は更に置換基を有していてよく、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、（ｔ）ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基等）、複素環基（例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スルホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシル基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ニトロ基、シアノ基、シリル基（トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等）等が挙げられる。

（一般式（３）で表される基）
一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（３）で表される基において、Ａｒ₁で表されるアリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基や、上記Ｚ₁、Ｚ₂で表される芳香族炭化水素環から導出される２価の基等が挙げられる。

一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（３）で表される基において、Ａｒ₁で表される、芳香族複素環を有する２価の基としては、２，５−チオフェンジイル基、２，５−ピリジンジイル基や、上記Ｚ₁、Ｚ₂で表される芳香族複素環から導出される２価の基等が挙げられる。

一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（３）のＲ₄はハメットのσｐ値は、前記一般式（１）中、Ｒ₁、Ｒ₂で各々表される一般式（２）で表される基において、Ｒ₃で表されるハメットのσｐと同義であるが、σｐ値の範囲は０．０８＜σｐ＜０．８０の範囲であり、Ｒ₃で表される基の具体例の中から、前記範囲に入るものが選択される。

また、上記一般式（１）中、Ａｒ₁で表される芳香族炭素環や芳香族複素環を有する２価の基は、前記Ｒ₃が更に有しても良い置換基を有してもよい。

《一般式（４）で表される部分構造を有する化合物》
本発明に係る前記一般式（４）で表される部分構造を有する化合物について説明する。

一般式（４）において、Ｚ₃、Ｚ₄で形成される、芳香族炭化水素環、芳香族複素環は、一般式（１）のＺ₁、Ｚ₂で表される芳香族炭化水素環、芳香族複素環と各々同義である。

一般式（４）において、Ｒ₅で表される置換基は、上記一般式（１）のＲ₃が更に有しても良い置換基と同義であるが、好ましくは、前記一般式（５）で表される基である。

ここで、前記一般式（５）において、Ｒ₈で表される置換基は、一般式（１）のＲ₃が更に有しても良い置換基と同義である。

《一般式（６）で表される部分構造を有する化合物》
本発明に係る前記一般式（６）で表される化合物について説明する。

一般式（６）において、Ｒ₉、Ｒ₁₀で各々表される基は、各々前記一般式（２）または前記一般式（３）で表される基と同義である。

《一般式（７）で表される部分構造を有する化合物》
本発明に係る前記一般式（７）で表される部分構造を有する化合物について説明する。

一般式（７）において、Ｚ₅により形成される、芳香族炭化水素環、芳香族複素環は、一般式（１）のＺ₁、Ｚ₂で表される芳香族炭化水素環、芳香族複素環と各々同義である。

また、一般式（７）において、Ｒ₁₁、Ｒ₁₂で各々表される基は、前記一般式（２）、または、前記一般式（３）で表される基と同義である。

以下、本発明に係る、一般式（１）、（４）、（６）または（７）に記載の部分構造を有する化合物の具体例を示すが本発明はこれらに限定されない。

本発明に係る、一般式（１）、（４）、（６）または（７）に記載の部分構造を有する化合物は、従来公知の複素環化合物の合成方法を参照して、合成可能である。ここで、上記具体例のうち、化合物１の合成方法を示す。

《合成例：例示化合物１の合成》
例示化合物１の合成スキーム及び合成方法を下記に示す。

３，６−ジブロモカルバゾール（ａ）５ｇを、脱水テトラヒドロフラン１００ｍｌに溶解し、ドライアイスで−７０度に保った。ブチルリチウム−ｎ−ヘキサン溶液を３０ｍｌ添加し、１時間攪拌後、無水トリフルオロ酢酸６．５ｇを脱水テトラヒドロフラン２０ｍｌに溶解し添加し、一昼夜室温で攪拌した。その後、反応液の有機層を抽出しカラムクロマトグラフィーで精製し化合物（ｂ）を３．４ｇ得た。

次に、化合物（ｂ）３．４ｇをビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル１００ｍｌに溶解し、ヒドラジン一水和物０．７ｇを添加し、１０時間加熱攪拌した。その後、反応液の有機層を抽出しカラムクロマトグラフィーで精製し化合物（ｃ）を２．１ｇ得た。

さらに、化合物（ｃ）２．０ｇと４，４−ジヨードビフェニルを酢酸パラジウムとトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィンを触媒として、キシレン溶媒中で、塩基としてナトリウム−ｔｅｒｔ−ブトキシドを使用して８時間加熱攪拌した。

反応終了後、有機層を抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去してからカラムクロマトグラフィーで精製した後、トルエンで再結晶し、化合物（１）を２．７ｇ得た。

得られた例示化合物１の同定は¹Ｈ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ等により行った。

次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。

《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。

本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
本発明に係る発光層について説明する。

本発明に係る発光層は、リン光性化合物を含有し、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。

本発明に係る発光層には、前記一般式（１）、前記一般式（４）、前記一般式（６）及び前記一般式（７）の群からなる部分構造群から選ばれる少なくとも一つの部分構造を有する化合物がホスト化合物（発光ホスト）として含有されることが好ましい。

また、本発明に係る発光層には、前記リン光性ドーパントを用いることで、更に発光効率が高く、長寿命の有機ＥＬ素子とすることができる。

リン光性化合物は、前述したリン光性化合物を用いることができる。

リン光性化合物の発光は、原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光性化合物に移動させることでリン光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。

本発明においては、リン光性化合物のリン光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができるが、リン光性化合物のリン光発光波長が３８０ｎｍ〜４８０ｎｍにリン光発光の極大波長を有することが好ましい。

このようなリン光発光波長を有するものとしては、青色に発光する有機ＥＬ素子や白色に発光する有機ＥＬ素子が挙げられるが、これらの素子はより発光電圧を抑え、低消費電力で作動させることができる。

また、リン光性化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。

また、発光層には、リン光性化合物の他にホスト化合物を含有してもよい。

本発明において、ホスト化合物とは、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．０１未満の化合物を示す。

本発明に係る発光層においては、前記一般式（１）、前記一般式（４）、前記一般式（６）及び前記一般式（７）の群からなる部分構造群から選ばれる少なくとも一つの部分構造を有する化合物をホスト化合物として用いることが好ましいが、更に、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。

特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等である。

また、発光層は、ホスト化合物としてさらに蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。

本明細書の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。

発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらのリン光性化合物やホスト化合物が１種または２種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。

《ドーパント（蛍光性、リン光性）》
本発明に係る発光層は、ドーパントを含有することが好ましく、更にドーパントしてはリン光性ドーパントを含有することが好ましい。その結果、更に高い発光効率を得ることができる。

本発明に係るホスト化合物と併用可能なドーパント（発光性ドーパントともいう）について述べる。

ドーパントは、大きくわけて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。

前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または、希土類錯体系蛍光体、その他公知の蛍光性化合物等が挙げられる。

本発明に係る発光層に含有されるリン光性化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。例えば、特開２００１−２４７８５９号公報に挙げられるイリジウム錯体、あるいは、国際公開第００／７０，６５５号パンフレット１６〜１８ページに挙げられるような式で表される、例えば、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等やオスミウム錯体、あるいは２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金錯体のような白金錯体もドーパントとして挙げられる。ドーパントとしてこのようなリン光性化合物を用いることにより、内部量子効率の高い発光有機ＥＬ素子を実現できる。

本発明で用いられるリン光性化合物としては、好ましくは元素周期表で８属、９属、１０属に属するいずれか１種の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。

以下に、本発明に係るリン光性ドーパントの具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。

このほかにも、例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３巻４３０４〜４３１２頁（２００１年）、国際公開第００／７０６５５号パンフレット、同第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００１−２４７８５９号公報、同２００１−３４５１８３号公報、同２００２−１１７９７８号公報、同２００２−１７０６８４号公報、同２００２−２０３６７８号公報、同２００２−２３５０７６号公報、同２００２−３０２６７１号公報、同２００２−３２４６７９号公報、同２００２−３３２２９１号公報、同２００２−３３２２９２号公報、同２００２−３３８５８８号公報等に記載の一般式であげられるイリジウム錯体、あるいは、具体的例として挙げられるイリジウム錯体、特開２００２−８８６０号公報記載の式（IV）で表されるイリジウム錯体等が挙げられる。

本発明に係るリン光性化合物は、溶液中のリン光量子収率が２５℃において０．００１以上であることが好ましく、更に好ましくは０．０１以上であり、特に好ましくは０．１以上である。

リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法で測定することが出来る。

《阻止層》：正孔阻止層、電子阻止層
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、発光層に隣接して設けられている。正孔阻止層は電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。

正孔阻止層は、正孔輸送層から移動してくる正孔を陰極に到達するのを阻止する役割と、陰極から注入された電子を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物により形成される。正孔阻止層を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、及び正孔を効率的に発光層内に閉じこめるために、発光層のイオン化ポテンシャルより大きいイオン化ポテンシャルの値を有するか、発光層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することが好ましい。正孔阻止材料としては、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ボロン誘導体の少なくとも１種を用いることも本発明の効果を得るうえで有効である。

その他の化合物例として、特開２００３−３１３６７号公報、同２００３−３１３６８号公報、特許第２７２１４４１号等に記載の例示化合物が挙げられる。

一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。

この正孔阻止層、電子阻止層は、上記材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。

《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。

例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等の従来公知の材料を用いてもよい。

正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。

芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；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）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された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（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。

さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。

正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。

《電子輸送層》
本発明に係る電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。

この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引性基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。

更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

または、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。

その他、メタルフリーまたはメタルフタロシアニン、更には、それらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。または、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。

（電子輸送層の膜厚）
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。

《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃ ^-ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。

《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。

陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。

また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。

次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。

《バッファ層》：陽極バッファ層、陰極バッファ層
注入層は必要に応じて設け、陰極バッファ層（電子注入層）と陽極バッファ層（正孔注入層）があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。

バッファ層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファ層と陰極バッファ層とがある。

陽極バッファ層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファ層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファ層、アモルファスカーボンバッファ層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファ層等が挙げられる。

陰極バッファ層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファ層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファ層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファ層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファ層等が挙げられる。上記バッファ層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。

《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子は基体上に形成されているのが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。

樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等を有するフィルム等が挙げられる。また、樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。

また、カラーフィルタ等の色相改良フィルタ等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルタを併用してもよい。色変換フィルタを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。

《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／陽極バッファ層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファ層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。

まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である陽極バッファ層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファ層の有機化合物薄膜を形成させる。

この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０^-6Ｐａ〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。

これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。

本発明の多色の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。

発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。

また作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファ層、電子輸送層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極バッファ層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。

本発明の表示装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。

表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。

本発明の照明装置は、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。

また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。

このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。

《表示装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルタを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルタを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子を構成として有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。

図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。

ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。

制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。

図２は、表示部Ａの模式図を表す。

表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。

配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、各々導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。

画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。

次に、画素の発光プロセスを説明する。

図３は、画素の模式図を表す。

画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。

図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。

画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。

制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。

ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。

また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。

本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。

図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。

順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。

実施例１
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜したガラス基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けたガラス基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。

このガラス基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ−１、ＢＣＰ、Ａｌｑ₃をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取付けた。

さらにタンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。

まず、第１の真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚２５ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。

さらに、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＩｒ−１の入ったボートをそれぞれ独立に通電して発光ホストであるＣＢＰと発光ドーパントであるＩｒ−１の蒸着速度が１００：７になるように調節し膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。

ついで、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの電子輸送層を設けた。更に、Ａｌｑ₃の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒〜０．２ｎｍ／秒で膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。

次に、前記の如く電子注入層まで製膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子注入層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。

第２真空槽を２×１０^-4Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜０．０２ｎｍ／秒で膜厚０．５ｎｍの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して蒸着速度１〜２ｎｍ／秒で膜厚１５０ｎｍの陰極をつけた。

さらにこの有機ＥＬ素子を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスで置換したグローブボックス）へ移し、図５の（ａ）、（ｂ）に示したような封止構造にして、ＯＬＥＤ１−１を作製した。

尚、捕水剤である酸化バリウム２５は、アルドリッチ社製の高純度酸化バリウム粉末を、粘着剤付きのフッ素樹脂系半透過膜（ミクロテックス Ｓ−ＮＴＦ８０３１Ｑ 日東電工製）でガラス製封止缶２４に貼り付けたものを予め準備して使用した。封止缶と有機ＥＬ素子の接着には紫外線硬化型の接着剤２７を用い、紫外線ランプを照射することで両者を接着し封止した封止構造を有する素子を作製した。図において２１は透明電極を設けたガラス基板、２２が前記正孔注入／輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層等からなる有機ＥＬ層、２３は陰極を示す。

《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−１９の作製》
上記の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光ホストを表１に記載の化合物にかえた以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−１９を各々作製した。

得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜ＯＬＥＤ１−１９の各々について下記のような評価を行った。

《発光寿命、外部取り出し量子効率》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−１９の各々の素子を温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²の低電流条件下による連続点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ²］および発光効率をみるため外部取り出し量子効率（η）を測定した。ここで、発光輝度［ｃｄ／ｍ²］については、ミノルタ製ＣＳ−１０００を用いて測定した。また、
外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００
であり、外部取り出し量効率の測定法は、分光放射輝度計ＣＳ−１０００により測定した発光スペクトルを各波長の光子のエネルギーから３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの光子数を求め、さらにランバーシアン仮定に基づき発光面から発光した光子数を求めた。また、電流量から電子数を求めた。

また、発光寿命については、ＯＬＥＤ１−１〜１−１９の各々の素子を温度２３℃、２．５ｍＡ／ｍ²の低電流条件下による連続点灯を行ったときの、初期輝度が半分になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。

また、外部取り出し量子効率（発光効率）および発光寿命は、各々有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００としたときの相対値で表した。得られた結果を表１に示す。尚、発光色はすべての素子で緑色であった。

表１から、本発明に係わる化合物をホスト化合物として用いたときに、発光効率が高く、又、発光寿命も長いことがわかる。

実施例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１の作製》
実施例１のＯＬＥＤ１−１の正孔注入／輸送層のα−ＮＰＤをｍ−ＭＴＤＡＴＸＡに変更し、発光層の作製に用いたＣＢＰはそのままにして、発光ドーパント（Ｉｒ−１）をＩｒ−１２に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１を得た。

《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−２〜２−２０の作製》
上記の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１の発光層に用いた比較化合物ＣＢＰを表２に記載の化合物にかえ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−２〜２−２０をそれぞれ作製した。

得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−２０の各々について下記のような評価を行った。

《発光寿命》
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−２０の各々の素子を、温度２３℃、２．５ｍＡ／ｍ²の低電流条件下による連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。また、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ²］および外部取り出し量子効率（η）を測定した。輝度の測定にはミノルタ製ＣＳ−１０００を用い、外部取り出し量子効率（η）を前記と同様に評価した。

発光寿命、外部取り出し量子効率（η）（発光効率）は、それぞれ有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１を１００としたときの相対値で表し、得られた結果を表２に示す。尚、発光色はいずれも青色だった。

表２から、発光ドーパントをかえた系においても、本発明に係わる化合物をホスト化合物として用いると、発光効率が高く、又、発光寿命も長いことがわかる。

実施例３
《フルカラー表示装置の作製》
〈青色発光素子〉
前記ＯＬＥＤ２−１０を青色発光素子として用いた。

〈緑色発光素子〉
前記ＯＬＥＤ１−７を緑色発光素子として用いた。

〈赤色発光素子〉
上記の緑色発光素子ＯＬＥＤ１−７の作製において、発光ドーパントをＩｒ−１からＩｒ−９に換えた以外は同様にして、赤色発光素子を作製した。

上記で作製した、各々赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図２に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。

該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、かつ、鮮明なフルカラー動画表示が得られることが判った。

実施例４（照明装置の実施例、白色の有機ＥＬ素子使用）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−７において、発光層に用いたＩｒ−１を、Ｉｒ−１、Ｉｒ−９、Ｉｒ−１２の混合物に変更した以外は有機ＥＬ素子１−７と同様の方法で作製した有機ＥＬ素子１−７Ｗ（白色）を用いた。有機ＥＬ素子１−７Ｗ（白色）の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。

図６は照明装置の概略図で、図７は照明装置の断面図である。有機ＥＬ素子１０１をガラスカバー１０２で覆い、電源線（陽極）１０３と、電源線（陰極）１０４で接続している。１０５は陰極で１０６は有機ＥＬ層である。なおガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。

有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。 表示部の模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 封止構造を有する有機ＥＬ素子の模式図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。

符号の説明

１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０、１０１ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部
２１、１０７ 透明電極付きガラス基板
２２、１０６ 有機ＥＬ層
２３、１０５ 陰極
２４ ガラス製封止缶
２５、１０９ 捕水剤
２７ 紫外線硬化型接着剤
１０２ ガラスカバー
１０３ 電源線（陽極）
１０４ 電源線（陰極）
１０８ 窒素ガス

Claims (5)

1. 下記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔式中、Ｚ_１、Ｚ_２は、各々ベンゼン環、または、ピリジン環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は、各々下記一般式（２）で表される基を表し、Ｒ_５は下記一般式（５）で表される基を表し、ｎ１、ｍ１は、各々０〜４の整数を表す。但し、１≦ｎ１＋ｍ１≦８を満たす。〕
   一般式（２）
   −Ｌ_１−Ｒ_３
   〔式中、Ｌ_１はアルキレン基、酸素原子、または、硫黄原子を表し、Ｒ_３はトリフルオロメチル基、フルオロ基、シアノ基またはシアノメチル基を表す。〕
   

   

   〔式中、Ｒ_８はアルキル基またはアリール基を表し、ｐは１〜５の整数を表す。〕
2. りん光性ドーパントを発光層に含有することを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 白色に発光することを特徴とする請求項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。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする照明装置。

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