(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と電子注入電極との間に発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層は、白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物を含み、前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（１）で表される分子構造を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。
【化１】
0003650082.tif 000077
式（１）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ａは以下式（Ａ１）乃至（Ａ７）で表す分子構造から選ばれる１つの置換基であり、下記式以下式（Ａ１）乃至（Ａ７）中のＲ２乃至Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【化２】
0003650082.tif 000078
【化３】
0003650082.tif 000079
【化４】
0003650082.tif 000080
【化５】
0003650082.tif 000081
【化６】
0003650082.tif 000082
【化７】
0003650082.tif 000083
【化８】
0003650082.tif 000084
【請求項２】
前記白金族元素は、イリジウム、白金、オスミウム、ルテニウム、ロジウムまたはパラジウムであることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは環状構造を形成する置換基であ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。
【化９】
0003650082.tif 000085
【請求項４】
前記Ｄが下記式（Ｄ１）で表される分子構造を有し、式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基であることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１０】
0003650082.tif 000086
【請求項５】
前記Ｄが下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有し、式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基であることを特徴とする請求項３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１１】
0003650082.tif 000087
【請求項６】
前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（３）で表される分子構造を有し、式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であることを特徴とする請求項１または２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１２】
0003650082.tif 000088
【請求項７】
前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は下記式（Ｃ１３）で表される分子構造を有することを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１３】
0003650082.tif 000089
【請求項８】
前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は下記式（Ｃ１０）で表される分子構造を有することを特徴とする請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１４】
0003650082.tif 000090
【請求項９】
前記発光層はホスト材料をさらに含み、前記白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物の含有量は前記ホスト材料に対して０．１重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記ホスト材料は、下記式（１２）で表される分子構造を有する4,4'-ビス（カルバゾール-9-イル）ビフェニルであることを特徴とする請求項９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１５】
0003650082.tif 000091
【請求項１１】
前記発光層と前記電子注入電極との間に電子輸送層が設けられ、前記発光層と前記電子輸送層との間に前記電子輸送層よりも大きなイオン化ポテンシャルを有するホール阻止層が設けられたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
下記式（１）で表される分子構造を有することを特徴とする発光材料。
【化１６】
0003650082.tif 000092
式（１）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ａは前記式（Ａ１）乃至（Ａ７）で表す分子構造から選ばれる１つの置換基であり、下記式以下式（Ａ１）乃至（Ａ７）中のＲ２乃至Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【請求項１３】
下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは下記式（Ｄ１）または、下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有する置換基であることを特徴とする発光材料。
【化１７】
0003650082.tif 000093
【化１８】
0003650082.tif 000094
式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【化１９】
0003650082.tif 000095
式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【請求項１４】
下記式（３）で表される分子構造を有することを特徴とする発光材料。
【化２０】
0003650082.tif 000096
式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ａは前記式（Ａ１）乃至（Ａ７）で表す分子構造から選ばれる１つの置換基であり、下記式以下式（Ａ１）乃至（Ａ７）中のＲ２乃至Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【請求項１５】
下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは下記式（Ｄ１）または、下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有する置換基であることを特徴とする有機化合物。
【化２１】
0003650082.tif 000097
【化２２】
0003650082.tif 000098
式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【化２３】
0003650082.tif 000099
式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【請求項１６】
下記式（３）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２４】
0003650082.tif 000100
式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ａは前記式（Ａ１）乃至（Ａ７）で表す分子構造から選ばれる１つの置換基であり、下記式以下式（Ａ１）乃至（Ａ７）中のＲ２乃至Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基である。
【請求項１７】
下記式（Ｃ１）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２５】
0003650082.tif 000101
【請求項１８】
下記式（Ｃ２）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２６】
0003650082.tif 000102
【請求項１９】
下記式（Ｃ３）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２７】
0003650082.tif 000103
【請求項２０】
下記式（Ｃ４）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２８】
0003650082.tif 000104
【請求項２１】
下記式（Ｃ５）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化２９】
0003650082.tif 000105
【請求項２２】
下記式（Ｃ６）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３０】
0003650082.tif 000106
【請求項２３】
下記式（Ｃ７）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３１】
0003650082.tif 000107
【請求項２４】
下記式（Ｃ８）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３２】
0003650082.tif 000108
【請求項２５】
下記式（Ｃ９）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３３】
0003650082.tif 000109
【請求項２６】
下記式（Ｃ１０）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３４】
0003650082.tif 000110
【請求項２７】
下記式（Ｃ１１）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３５】
0003650082.tif 000111
【請求項２８】
下記式（Ｃ１２）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３６】
0003650082.tif 000112
【請求項２９】
下記式（Ｃ１３）で表される分子構造を有することを特徴とする有機化合物。
【化３７】
0003650082.tif 000113
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、発光材料および有機化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）は、新しい自己発光型素子として期待されている。有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間にキャリア輸送層（電子輸送層またはホール輸送層）および発光層が形成された積層構造を有している。
【０００３】
ホール注入電極としては、金またはＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）のような仕事関数の大きな電極材料が用いられ、電子注入電極としては、Ｍｇ（マグネシウム）またはＬｉ（リチウム）のような仕事関数の小さな電極材料が用いられる。
【０００４】
また、ホール輸送層、発光層および電子輸送層には有機材料が用いられる。ホール輸送層にはｐ型半導体の性質を有する材料が用いられ、電子輸送層にはｎ型半導体の性質を有する材料が用いられる。発光層も、電子輸送性またはホール輸送性のようなキャリア輸送性を有するとともに、蛍光または燐光を発する有機材料により構成される。
【０００５】
これらのホール注入電極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入電極はこの順に積層され、有機ＥＬ素子が形成される。
【０００６】
なお、用いる有機材料によって、ホール輸送層、電子輸送層および発光層の各機能層が複数の層により構成されたり、または省略されたりする。
【０００７】
例えば、Chihaya Adachi et al., Appl. Phys.Lett., Vol.55, pp.1489-1491（1989）に示された素子構造では、ホール注入電極と電子注入電極との間に発光層および電子輸送層の２層の有機層しか存在しない。それは、ＮＳＤという発光材料により構成された発光層が良好なホール輸送性を有しているので、発光層がホール輸送層も兼ねているからである。
【０００８】
また、C.W.Tang et al., Appl. Phys.Lett., Vol.51, pp.913-915（1987）に示された素子構造は、ホール輸送層および発光層の２層の有機層から構成されている。この場合、発光層のトリス（8-ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑと呼ぶ）が発光および電子輸送の２つの役割を果たしている。
【０００９】
一方、S.A.VanSlyke et al., Appl. Phys.Lett., Vol.69, pp.2160-2162（1996）に示された素子構造は、ホール注入層、ホール輸送層および発光層の３層の有機層から構成されている。この場合、ホール注入層は銅フタロシアニンから構成され、ホール輸送層と同様の働きを示し、素子全体では、ホール輸送層が２層存在することになる。
【００１０】
このように、用いる有機材料によって、電子輸送層、ホール輸送層および発光層の構成数を自由に調整することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
有機ＥＬ素子においては、発光層を構成する有機材料を選択することにより、青色から赤色までの可視光を得ることが可能である。したがって、光の３原色（ＲＧＢ）である赤色、緑色および青色の各単色光を発する有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラー表示を実現することが可能となる。
【００１２】
有機ＥＬ素子により得られる赤色光、緑色光および青色光の中で安定な光は緑色光および青色光である。これに対して、赤色〜橙色の光においては、高輝度で発光効率の高い光を得ることが困難である。これは、効率良く赤色〜橙色の蛍光または燐光を発する固体の有機材料が存在しないためである。
【００１３】
例えば、赤色〜橙色発光する有機ＥＬ素子の発光層の有機材料としては、主として下記式（１３）で表される構造を有する（4-（ジシアノメチレン）-2- メチル-6-ジュロジン-4-イル-ビニル）-4H-ピラン（（4-（dicyanomethylene）-2-methyl-6-julodin-4-yl-vinyl）-4H-pyran :以下、ＤＣＭと称する）等のレーザー色素系材料であるＤＣＭ系材料が用いられる。しかしながら、このようなＤＣＭ系材料を用いた有機ＥＬ素子においては、発光効率の向上を図ることが困難である。
【００１４】
【化３８】
0003650082.tif 000002
【００１５】
本発明の目的は、高い輝度の赤色〜橙色光を高い発光効率で得ることが可能な有機ＥＬ素子を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、高い輝度の赤色〜橙色光を高い発光効率で得ることが可能な発光材料を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、高い輝度の赤色〜橙色光を高い発光効率で得ることが可能な有機化合物を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と電子注入電極との間に発光層を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層は、白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物を含むものである。
【００１９】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層が白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物を含んでいる。
【００２０】
ここで、白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、三重項励起状態を経由して発光することが可能な材料であるため、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層においては、通常は有効に利用することができない三重項励起状態を有効に利用して赤色〜橙色発光することが可能となる。
【００２１】
このため、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、高輝度の赤色〜橙色発光を高い発光効率で実現することが可能となる。
【００２２】
なお、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層は、それ自体が白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物から構成されてもよい。あるいは、発光層にドーパントとして白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物が添加されていてもよい。
【００２３】
白金族元素は、イリジウム、白金、オスミウム、ルテニウム、ロジウムまたはパラジウムであってもよい。
【００２４】
白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（１）で表される分子構造を有し、式（１）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であることが好ましい。
【００２５】
【化３９】
0003650082.tif 000003
【００２６】
このような分子構造を有する化合物から構成される発光層においては、三重項励起状態を経由して赤色〜橙色発光することが可能となる。したがって、高輝度な赤色〜橙色発光を高い発光効率で実現することが可能となる。
【００２７】
式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ１）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ２は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００２８】
【化４０】
0003650082.tif 000004
【００２９】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ２）で表される分子構造を有し、式（Ａ２）中のＲ３は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００３０】
【化４１】
0003650082.tif 000005
【００３１】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ３）で表される分子構造を有し、式（Ａ３）中のＲ４は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００３２】
【化４２】
0003650082.tif 000006
【００３３】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ４）で表される分子構造を有し、式（Ａ４）中のＲ５は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００３４】
【化４３】
0003650082.tif 000007
【００３５】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ５）で表される分子構造を有し、式（Ａ５）中のＲ６は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００３６】
【化４４】
0003650082.tif 000008
【００３７】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ６）で表される分子構造を有し、式（Ａ６）中のＲ７は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００３８】
【化４５】
0003650082.tif 000009
【００３９】
また、式（１）で表される化合物においては、Ａが下記式（Ａ７）で表される分子構造を有し、式（Ａ７）中のＲ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００４０】
【化４６】
0003650082.tif 000010
【００４１】
白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは環状構造を形成する置換基であってもよい。
【００４２】
【化４７】
0003650082.tif 000011
【００４３】
Ｄが下記式（Ｄ１）で表される分子構造を有し、式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００４４】
【化４８】
0003650082.tif 000012
【００４５】
Ｄが下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有し、式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００４６】
【化４９】
0003650082.tif 000013
【００４７】
白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（３）で表される分子構造を有し、式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であってもよい。
【００４８】
【化５０】
0003650082.tif 000014
【００４９】
白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（Ｃ１３）で表される分子構造を有してもよい。
【００５０】
【化５１】
0003650082.tif 000015
【００５１】
白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物は、下記式（Ｃ１０）で表される分子構造を有してもよい。
【００５２】
【化５２】
0003650082.tif 000016
【００５３】
発光層はホスト材料をさらに含み、白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物の含有量はホスト材料に対して０．１重量％以上５０重量％以下であってもよい。このように、発光層において、白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成される化合物がドーパントとして添加される場合においても、高輝度な赤色〜橙色光を高い発光効率で得ることが可能となる。
【００５４】
ホスト材料は、下記式（１２）で表される分子構造を有する4,4'-ビス（カルバゾール-9-イル）ビフェニルであってもよい。
【００５５】
【化５３】
0003650082.tif 000017
【００５６】
このようなホスト材料を用いることにより、高い発光効率かつ高輝度で赤色〜橙色の光を得ることが可能となる。
【００５７】
発光層と電子注入電極との間に電子輸送層が設けられ、発光層と電子輸送層との間に電子輸送層よりも大きなイオン化ポテンシャルを有するホール阻止層が設けられることが好ましい。このようなホール阻止層が設けられることにより、発光層とホール阻止層との間のエネルギー障壁が大きくなる。このため、正孔（ホール）が発光層から電子輸送層側へ注入されるのを防止することが可能となり、発光層において効率よく電子と正孔とを再結合させることが可能となる。それにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率の向上を図ることが可能となる。
【００５８】
第２の発明に係る発光材料は、下記式（１）で表される分子構造を有し、式（１）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素である。
【００５９】
【化５４】
0003650082.tif 000018
【００６０】
発光材料は、下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは環状構造を形成する置換基であってもよい。
【００６１】
【化５５】
0003650082.tif 000019
【００６２】
Ｄは下記式（Ｄ１）で表される分子構造を有し、式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００６３】
【化５６】
0003650082.tif 000020
【００６４】
Ｄは下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有し、式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００６５】
【化５７】
0003650082.tif 000021
【００６６】
発光材料は、下記式（３）で表される分子構造を有し、式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であってもよい。
【００６７】
【化５８】
0003650082.tif 000022
【００６８】
このような発光材料は、三重項励起状態を経由して発光することが可能な材料であるため、赤色〜橙色発光することが可能となる。
【００６９】
第３の発明に係る有機化合物は、下記式（２）で表される分子構造を有し、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素であり、Ｄは環状構造を形成する置換基である。
【００７０】
【化５９】
0003650082.tif 000023
【００７１】
Ｄは下記式（Ｄ１）で表される分子構造を有し、式（Ｄ１）中のＲａおよびＲｂは同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００７２】
【化６０】
0003650082.tif 000024
【００７３】
Ｄは下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有し、式（Ｄ２）中のＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基であってもよい。
【００７４】
【化６１】
0003650082.tif 000025
【００７５】
第４の発明に係る有機化合物は、下記式（３）で表される分子構造を有し、式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基であり、Ａは置換基であり、Ｍは白金族元素である。
【００７６】
【化６２】
0003650082.tif 000026
【００７７】
有機化合物は、下記式（Ｃ１）で表される分子構造を有してもよい。
【００７８】
【化６３】
0003650082.tif 000027
【００７９】
有機化合物は、下記式（Ｃ２）で表される分子構造を有してもよい。
【００８０】
【化６４】
0003650082.tif 000028
【００８１】
有機化合物は、下記式（Ｃ３）で表される分子構造を有してもよい。
【００８２】
【化６５】
0003650082.tif 000029
【００８３】
有機化合物は、下記式（Ｃ４）で表される分子構造を有してもよい。
【００８４】
【化６６】
0003650082.tif 000030
【００８５】
有機化合物は、下記式（Ｃ５）で表される分子構造を有してもよい。
【００８６】
【化６７】
0003650082.tif 000031
【００８７】
有機化合物は、下記式（Ｃ６）で表される分子構造を有してもよい。
【００８８】
【化６８】
0003650082.tif 000032
【００８９】
有機化合物は、下記式（Ｃ７）で表される分子構造を有してもよい。
【００９０】
【化６９】
0003650082.tif 000033
【００９１】
有機化合物は、下記式（Ｃ８）で表される分子構造を有してもよい。
【００９２】
【化７０】
0003650082.tif 000034
【００９３】
有機化合物は、下記式（Ｃ９）で表される分子構造を有してもよい。
【００９４】
【化７１】
0003650082.tif 000035
【００９５】
有機化合物は、下記式（Ｃ１０）で表される分子構造を有してもよい。
【００９６】
【化７２】
0003650082.tif 000036
【００９７】
有機化合物は、下記式（Ｃ１１）で表される分子構造を有してもよい。
【００９８】
【化７３】
0003650082.tif 000037
【００９９】
有機化合物は、下記式（Ｃ１２）で表される分子構造を有してもよい。
【０１００】
【化７４】
0003650082.tif 000038
【０１０１】
有機化合物は、下記式（Ｃ１３）で表される分子構造を有してもよい。
【０１０２】
【化７５】
0003650082.tif 000039
【０１０３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）の構造を示す模式図である。
【０１０４】
図１に示すように、有機ＥＬ素子１００においては、ガラス基板１上に透明電極膜からなるホール注入電極（陽極）２が形成されている。ホール注入電極２上には、有機材料からなるホール輸送層３および有機材料からなる発光層４が順に形成されている。また、発光層４上には、有機材料からなるホール阻止層５が形成されており、ホール阻止層５上には電子輸送層６が形成され、その上に電子注入電極（陰極）７が形成されている。
【０１０５】
発光層４は、フェナントリジン誘導体と金属である白金族元素とから構成される有機白金族元素化合物を含む。なお、発光層４は、それ自体がこのような有機白金族元素化合物から構成されてもよく、あるいは、発光ドーパントとしてこのような有機白金族元素化合物を含んでもよい。
【０１０６】
例えば、本実施例においては、後述のホスト材料に、発光ドーパントとして、白金族元素およびフェナントリジン誘導体からなる有機白金族元素化合物が含まれている。この場合の有機白金族元素化合物の含有量は、ホスト材料に対して０．１重量％〜５０重量％であり、好ましくは１重量％〜１０重量％である。
【０１０７】
なお、ホスト材料としては、例えば下記式（１２）で表される分子構造を有する4,4'-ビス（カルバゾール-9-イル）ビフェニル（4,4'-bis（carbazol-9-yl）biphenyl：以下、ＣＢＰと称する）が用いられる。
【０１０８】
【化７６】
0003650082.tif 000040
【０１０９】
発光層４に含まれる上記の有機白金族元素化合物は、下記式（１）で表される分子構造を有することが好ましい。なお、式（１）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または置換基を示しており、Ａは後述の置換基を示し、Ｍは後述の白金族元素を示す。
【０１１０】
【化７７】
0003650082.tif 000041
【０１１１】
例えば、Ｒ１は−Ｃn Ｈ2n+1（ｎ＝０〜１０）、フェニル基、ナフチル基、チオフェン基、−ＣＮ、−Ｎ（Ｃn Ｈ2n+1）2（ｎ＝１〜１０）、−ＣＯＯＣn Ｈ2n+1 （ｎ＝１〜１０）、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＣＨ3 、−ＯＣ2 Ｈ5 等である。
【０１１２】
また、上記式（１）中のＭは、例えばイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはパラジウム（Ｐｄ）である。特に、Ｍがイリジウムまたは白金であることが好ましい。それにより、より高い輝度の赤色〜橙色光をより高い発光効率で得ることが可能となる。
【０１１３】
また、上記式（１）中のＡは、例えば下記式（Ａ１）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、下記式（Ａ２）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、下記式（Ａ３）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、下記式（Ａ４）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、下記式（Ａ５）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、下記式（Ａ６）で表される分子構造を有する置換基であってもよく、あるいは下記式（Ａ７）で表される分子構造を有する置換基であってもよい。
【０１１４】
【化７８】
0003650082.tif 000042
【０１１５】
【化７９】
0003650082.tif 000043
【０１１６】
【化８０】
0003650082.tif 000044
【０１１７】
【化８１】
0003650082.tif 000045
【０１１８】
【化８２】
0003650082.tif 000046
【０１１９】
【化８３】
0003650082.tif 000047
【０１２０】
【化８４】
0003650082.tif 000048
【０１２１】
なお、式（Ａ１）〜（Ａ７）中のＲ２〜Ｒ８は水素原子、ハロゲン原子または置換基である。例えば、Ｒ２〜Ｒ８は−Ｃn Ｈ2n+1（ｎ＝０〜１０）、フェニル基、ナフチル基、チオフェン基、−ＣＮ、−Ｎ（Ｃn Ｈ2n+1）2（ｎ＝１〜１０）、−ＣＯＯＣn Ｈ2n+1 （ｎ＝１〜１０）、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＣＨ3 、−ＯＣ2 Ｈ5 等である。
【０１２２】
このように白金族元素とフェナントリジン誘導体とから構成され上記式（１）で表される構造を有する有機白金族元素化合物は、三重項励起状態を経由して赤色〜橙色の燐光を発することが可能である。
【０１２３】
特に、発光層４に含まれる上記の有機白金族元素化合物は、下記式（２）で表される分子構造を有することがより好ましい。なお、式（２）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または式（１）中のＲ１と同様の置換基を示しており、Ａは式（１）中のＡと同様の置換基を示し、Ｍは式（１）中のＭと同様の白金族元素を示し、Ｄは環状構造を有する置換基を示す。例えば、式（２）の化合物は、白金元素、フェナントリジン誘導体およびアセチルアセトン誘導体により構成される。
【０１２４】
【化８５】
0003650082.tif 000049
【０１２５】
式（２）中のＤは下記式（Ｄ１）で表される分子構造を有してもよい。
【０１２６】
【化８６】
0003650082.tif 000050
【０１２７】
式（２）中のＤは下記式（Ｄ２）で表される分子構造を有してもよい。
【０１２８】
【化８７】
0003650082.tif 000051
【０１２９】
また、式（Ｄ１）および（Ｄ２）中のＲａ、ＲｂおよびＲｃは水素原子、ハロゲン原子または置換基である。例えば、Ｒａ、ＲｂおよびＲｃは−Ｃn Ｈ2n+1（ｎ＝０〜１０）、フェニル基、ナフチル基、チオフェン基、フリル基、シエニル基、−ＣＮ、−Ｎ（Ｃn Ｈ2n+1）2（ｎ＝１〜１０）、−ＣＯＯＣn Ｈ2n+1 （ｎ＝１〜１０）、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＦ3、−ＯＣＨ3、−ＯＣ2Ｈ5等である。
【０１３０】
あるいは、発光層４に含まれる上記の有機白金族元素化合物は、下記式（３）で表される分子構造を有することがより好ましい。なお、式（３）中のＲ１は水素原子、ハロゲン原子または式（１）中のＲ１と同様の置換基を示しており、Ａは式（１）中のＡと同様の置換基を示し、Ｍは式（１）中のＭと同様の白金族元素を示す。
【０１３１】
【化８８】
0003650082.tif 000052
【０１３２】
上記式（２）で表される有機白金族元素化合物は、下記式（Ｂ１）で表される分子構造を有するフェナントリジン誘導体と白金族元素化合物と上記式（Ｄ１）または（Ｄ２）で表されるＤに対応する化合物とを反応させ、白金族元素にフェナントリジン誘導体およびＤを配位またはキレートさせることにより製造される。この場合、白金族元素化合物１ｍｏｌに対してフェナントリジン誘導体を１．５〜２．５ｍｏｌおよびＤに対応する化合物を０．５〜１．５ｍｏｌ反応させる。白金族化合物としては、トリス（アセチルアセトナト）イリジウム（Ir（acac）3）、または塩化イリジウム等を使用することができる。ここで、「acac」は、「acetylacetonato」の略である。
【０１３３】
【化８９】
0003650082.tif 000053
【０１３４】
上記式（３）で表される有機白金族元素化合物は、上記式（Ｂ１）で表される分子構造を有するフェナントリジン誘導体と白金族元素化合物とを反応させ、白金族元素にフェナントリジン誘導体を配位またはキレートさせることにより製造される。この場合、白金族元素化合物１ｍｏｌに対してフェナントリジン誘導体を３ｍｏｌ以上反応させる。白金族元素化合物としては、トリス（アセチルアセトナト）イリジウム（Ir（acac）3）、または塩化イリジウム等を使用することができる。ここで、「acac」は、「acetylacetonato」の略である。
【０１３５】
例えば、発光層４に含まれる上記の有機白金族元素化合物としては、下記式（Ｃ１３）で表されるイリジウムとフェナントリジン誘導体とにより構成される有機イリジウム化合物を用いてもよい。
【０１３６】
【化９０】
0003650082.tif 000054
【０１３７】
また、発光層４に含まれる上記の有機白金族元素化合物として、下記式（Ｃ１０）で表されるイリジウムとフェナントリジン誘導体とにより構成される有機イリジウム化合物を用いてもよい。
【０１３８】
【化９１】
0003650082.tif 000055
【０１３９】
ところで、量子力学的考察によると、電子と正孔との結合により生じる励起状態全体のうち、およそ４分の３の比率で電子スピンが平行な三重項励起状態が生成し、およそ４分の１の比率で電子スピンが逆平行でスピン量子数の和が０となる一重項励起状態が生成すると考えられている。
【０１４０】
これら２種類の励起状態のうち、一重項励起状態にある電子が基底状態へ遷移することによる発光は蛍光と呼ばれる。蛍光はスピン許容であり、容易に起こる。このため、蛍光は、有機ＥＬ素子等の発光現象において広く利用される。
【０１４１】
一方、三重項励起状態にある電子が基底状態へ遷移することによる発光は燐光と呼ばれる。燐光はスピン禁制であり、パウリの排他原理によれば、同一の電子軌道（この場合は基底状態に相当する）に電子スピンが平行な２つの電子が存在することはあり得ない。したがって、三重項励起状態にある電子が基底状態へ遷移して発光するためには、遷移する電子の電子スピンが何らかの摂動を受けて反転する必要がある。しかしながら、有機ＥＬ素子に通常用いられる発光物質の大部分では、電子スピンの反転は困難である。したがって、燐光は、通常の物質では液体窒素温度以下のごく低温領域でのみ観測される特殊な現象として知られている。
【０１４２】
例えば、従来の赤色発光有機ＥＬ素子の発光材料として用いられる前述のＤＣＭ系材料は、一重項励起状態を経由して赤色の蛍光を発するものであり、この材料においては、励起状態全体のうちおよそ４分の３を占める三重項励起状態を有効に利用することができない。したがって、このようなＤＣＭ系の赤色発光材料からなる発光層を有する有機ＥＬ素子においては、発光効率の向上を図ることが困難である。
【０１４３】
これに対して、前述のように、本実施の形態の有機ＥＬ素子１００においては、発光層４が赤色〜橙色の発光材料として上記式（１）で表される構造を有する有機白金族元素化合物を含むため、発光層４においては三重項励起状態を経由して赤色〜橙色の燐光を発することが可能である。このように、この場合においては、励起状態全体のうちおよそ４分の３を示す三重項励起状態を有効に利用することが可能となる。それにより、有機ＥＬ素子１００においては、高い輝度の赤色〜橙色光を高い発光効率で得ることが可能となる。
【０１４４】
ところで、M.A.Bald et al.,Applied Physics Letters, Vol.75, No.1, p4（1999）においては、下記式（１４）で表される分子構造を有する有機イリジウム化合物が開示されている。
【０１４５】
【化９２】
0003650082.tif 000056
【０１４６】
しかしながら、ここで開示された有機イリジウム化合物は、フェニルピリジンとイリジウムとを組み合わせた化合物であり、それゆえ、本実施の形態のようにフェナントリジン誘導体と白金族元素とを組み合わせた化合物に比べてπ共役電子系が短い。したがって、この文献で開示されたフェニルピリジンとイリジウムとからなる有機イリジウム化合物の発光色は緑色となる。
【０１４７】
一方、本実施の形態においては、フェナントリジン誘導体と白金族元素とを組み合わせた有機白金族元素化合物を用いているため、フェニルピリジンとイリジウムからなる上記の化合物に比べてπ共役電子系を延長させることが可能となる。したがって、本実施の形態においては、赤色〜橙色の領域にスペクトルを移行させることが可能となり、赤色〜橙色発光が可能な有機ＥＬ素子が実現可能となる。
【０１４８】
なお、本発明に係る有機ＥＬ素子の構造は、上記の構造に限定されず、種々の構造を用いることができる。例えば、ホール注入電極２と電子注入電極７との間に発光層および電子輸送層の２層のみを設けた構造であってもよい。また、ホール注入電極２と電子注入電極７との間にホール輸送層、発光層、ホール阻止層および電子輸送層が順に積層された構造であってもよい。
【０１４９】
なお、有機ＥＬ素子においては、発光層と電子輸送層との間に、電子輸送層よりも大きなイオン化ポテンシャルを有するホール阻止層を設けることが好ましい。このようなホール阻止層を設けることにより、発光層とホール阻止層との間のエネルギー障壁を大きくすることが可能となる。それにより、正孔（ホール）が発光層から電子注入電極側の層（例えば電子輸送層や電子注入層）に注入されるのを防止することが可能となり、発光層において効率よく正孔と電子とを再結合させることが可能となる。その結果、有機ＥＬ素子において発光効率の向上を図ることが可能となる。
【０１５０】
上記の有機ＥＬ素子１００においては、ホール注入電極２と電子注入電極７との間に電圧を印加することにより、有機ＥＬ素子１００の発光層４が赤色〜橙色発光し、ガラス基板１の裏面から光が出射される。
【０１５１】
【実施例】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、この素子の発光特性を測定した。
【０１５２】
［実施例Ａ］
実施例Ａにおいては、ガラス基板上にホール注入電極（陽極）、ホール輸送層、発光層、ホール阻止層、電子輸送層および電子注入電極（陰極）が順に積層されてなる有機ＥＬ素子を用いた。
【０１５３】
この場合、有機ＥＬ素子のホール注入電極は、厚み１０００Åのインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる。また、ホール輸送層は、厚み５００Åを有し、下記式（１５）で表される分子構造を有するN,N'-ジ（ナフタレン-1-イル）-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di（naphthalen-1-yl）-N,N'-diphenyl-benzidine：以下、ＮＰＢと称する）からなる。
【０１５４】
【化９３】
0003650082.tif 000057
【０１５５】
発光層４は、厚み２００Åを有し、ホスト材料として下記式（１２）で表される分子構造を有するＣＢＰを含みかつ赤色〜橙色発光ドーパントとして下記式（Ｃ１３）で表される分子構造を有するイリジウムとフェニルフェナントリジン誘導体とからなる有機イリジウム化合物（以下、Ｉｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3と呼ぶ）を含む。このＩｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3は三重項励起状態を経由して赤色〜橙色発光することが可能である。
【０１５６】
【化９４】
0003650082.tif 000058
【０１５７】
【化９５】
0003650082.tif 000059
【０１５８】
なお、この場合、発光層４は、Ｉｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3をホスト材料であるＣＢＰに対して６．５重量％含む。また、この場合においては、ホスト材料であるＣＢＰのイオン化ポテンシャルは５．９ｅＶである。
【０１５９】
ホール阻止層は、厚み１００Åを有し、下記式（１６）で表される分子構造を有するバソクプロイン（Bathocuproine:以下、ＢＣＰと称する）から構成される。このようなＢＣＰから構成されるホール阻止層のイオン化ポテンシャルは６．２ｅＶであり、発光層のホスト材料であるＣＢＰに比べて大きなイオン化ポテンシャルを有する。
【０１６０】
【化９６】
0003650082.tif 000060
【０１６１】
また、電子輸送層は、厚み１５０Åを有し、下記式（１７）で表される分子構造を有するトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（以下、Ａｌｑと称する）から構成される。このようなＡｌｑから構成される電子輸送層のイオン化ポテンシャルは５．５ｅＶである。
【０１６２】
【化９７】
0003650082.tif 000061
【０１６３】
ここで、上記のようにイオン化ポテンシャルの大きなホール阻止層が発光層と電子輸送層との間に形成された本例の有機ＥＬ素子においては、発光層とホール阻止層との間のエネルギー障壁が大きくなる。このため、正孔（ホール）が発光層から電子輸送層に注入されるのを防止することが可能となる。それにより、発光層において効率よく正孔と電子との再結合を行うことが可能となる。その結果、有機ＥＬ素子において、発光効率の向上を図ることが可能となる。
【０１６４】
また、電子注入電極は、厚み２０００ÅのＭｇＩｎ合金（比率１０：１）からなる。
【０１６５】
上記のような構造を有する有機ＥＬ素子は、以下のようにして作製した。
まず、ガラス基板上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなるホール注入電極を形成した。次に、ホール注入電極が形成されたガラス基板を、中性洗剤により洗浄した後、アセトン中で１０分間およびエタノール中で１０分間超音波洗浄した。さらに、オゾンクリーナにてガラス基板の表面の洗浄を行った。
【０１６６】
この後、上記ＩＴＯからなるホール注入電極上に、真空蒸着法によりホール輸送層、発光層、ホール阻止層、電子輸送層および電子注入電極を順に積層した。これらの蒸着は、いずれも真空度１×１０-6Ｔｏｒｒで基板温度の制御を行わずに常温の条件下で行った。
【０１６７】
上記の方法により作製した有機ＥＬ素子のホール注入電極に正のバイアス電圧を印加するとともに電子注入電極に負のバイアス電圧を印加し、この素子の発光特性の測定を行った。また、図２はＩｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルを示す図である。
【０１６８】
図２に示すように、Ｉｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3のフォトルミネッセンススペクトルは、波長６５０ｎｍにピークを有する。
【０１６９】
この場合、有機ＥＬ素子の最高輝度は１０，２００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率は６ｃｄ／Ａであった。また、この有機ＥＬ素子においては、赤色発光が得られた。
【０１７０】
［比較例］
比較例においては、発光層の赤色〜橙色発光ドーパントとして、Ｉｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3 の代わりに下記式（１８）で表される構造を有する5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H -ポルフィン（5,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H -porphine：以下、ＴＰＰと称する）を用いた点を除いて、実施例Ａと同様の構造を有する有機ＥＬ素子を用いた。このような比較例の有機ＥＬ素子は、実施例Ａの有機ＥＬと同様の方法により作製した。なお、発光層中に赤色〜橙色発光ドーパントとして含まれるＴＰＰは、一重項励起状態を経由して赤色〜橙色発光する物質である。
【０１７１】
【化９８】
0003650082.tif 000062
【０１７２】
上記の有機ＥＬ素子について、実施例Ａの場合と同様の方法により、発光特性の測定を行った。その結果、この有機ＥＬ素子においては、波長６４５ｎｍにピークを有する赤色発光が得られた。なお、この場合の最高輝度は１００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率は０．１ｃｄ／Ａであった。
【０１７３】
以上のように、上記の実施例Ａおよび比較例から、発光層の赤色〜橙色発光ドーパントとして三重項励起材料であるＩｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3 を用いることにより、有機ＥＬ素子において高輝度な赤色を良好な発光効率で実現することが可能であることが分かった。
【０１７４】
［実施例１〜１３］
実施例１〜１３においては、発光層のドーパントを除いて、実施例Ａの有機ＥＬ素子と同様の構造を有する有機ＥＬ素子を用いた。なお、実施例１〜１３の有機ＥＬ素子は、実施例Ａの有機ＥＬ素子の製造方法と同様の方法により作製した。なお、実施例１３の有機ＥＬ素子は、実施例Ａの有機ＥＬ素子と同様の構造を有するが、実施例１３の有機ＥＬ素子は、実施例Ａの有機ＥＬ素子とは異なる時期に作製した。
【０１７５】
実施例１〜１３の有機ＥＬ素子の発光層のドーパントとしては、それぞれ下記式（Ｃ１）〜（Ｃ１３）で表される分子構造を有する化合物１〜１３を用いた。
【０１７６】
【化９９】
0003650082.tif 000063
【０１７７】
【化１００】
0003650082.tif 000064
【０１７８】
【化１０１】
0003650082.tif 000065
【０１７９】
【化１０２】
0003650082.tif 000066
【０１８０】
【化１０３】
0003650082.tif 000067
【０１８１】
【化１０４】
0003650082.tif 000068
【０１８２】
【化１０５】
0003650082.tif 000069
【０１８３】
【化１０６】
0003650082.tif 000070
【０１８４】
【化１０７】
0003650082.tif 000071
【０１８５】
【化１０８】
0003650082.tif 000072
【０１８６】
【化１０９】
0003650082.tif 000073
【０１８７】
【化１１０】
0003650082.tif 000074
【０１８８】
【化１１１】
0003650082.tif 000075
【０１８９】
実施例１〜１３の有機ＥＬ素子の材料および発光特性の測定結果を表１に示す。
【０１９０】
【表１】
0003650082.tif 000076
【０１９１】
表１の結果から、発光層の赤色〜橙色発光ドーパントとして三重項励起材料である化合物１〜１３を用いることにより、有機ＥＬ素子において高輝度な赤色〜橙色発光を良好な発光効率を実現することが可能であることが分かった。
【０１９２】
［実施例１４〜１６］
実施例１４〜１６においては、発光層のドーパントの濃度を除いて、実施例１３の有機ＥＬ素子と同様の構造を有する有機ＥＬ素子を作製した。実施例１４〜１６の有機ＥＬ素子において、ドーパントである化合物１３の濃度をそれぞれ１３％、２０％および３％とした。なお、実施例１４〜１６の有機ＥＬ素子は、実施例Ａの有機ＥＬ素子の製造方法と同様の方法により作製した。
【０１９３】
上記の有機ＥＬ素子について、実施例Ａの場合と同様の方法により、発光特性の測定を行った。実施例１４〜１６の有機ＥＬ素子の材料および発光特性の測定結果を上記の表１に示す。
【０１９４】
実施例１６によると、ドーパントである化合物１３の濃度が３％の場合に最高輝度が１３，５００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率が７ｃｄ／Ａとなった。実施例１３によると、ドーパントである化合物１３の濃度が６．５％の場合に最高輝度が１２，０００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率が６．８ｃｄ／Ａとなった。実施例１４によると、ドーパントである化合物１３の濃度が１３％の場合に最高輝度が８，５００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率が４．８ｃｄ／Ａとなった。実施例１５によると、ドーパントである化合物１３の濃度が２０％の場合に最高輝度が５，５００ｃｄ／ｍ2 であり、この時の発光効率が３．５ｃｄ／Ａとなった。実施例１３〜１６の結果から、化合物１３の濃度が３％〜２０％の範囲で良好な発光効率を実現することが可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における有機ＥＬ素子の構造を示す模式図である。
【図２】Ｉｒ（Ｐｈ−Ｐｈｅｎ）3のフォトルミネッセンススペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  ホール注入電極
３  ホール輸送層
４  発光層
５  ホール阻止層
６  電子輸送層
７  電子注入電極
【図１】
0003650082.tif 000114
【図２】
0003650082.tif 000115