(57)【要約】    【課題】高発光効率と耐久性を両立した有機薄膜発光素子を提供すること。    【解決手段】陽極および陰極からなる１対の電極と、前記１対の電極間に配置された有機層からなる有機電界発光素子であって、前記有機層がホスト材料とド−パント材料からなる発光層とを有し、ホスト材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）とド−パント材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）の絶対値の差ΔＥｒｄが      ΔＥｒｄ＝｜Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）｜−｜Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）｜＞０．２０Ｖの関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極および陰極からなる１対の電極と、前記１対の電極間に配置された有機層からなる有機電界発光素子であって、前記有機層がホスト材料とド−パント材料からなる発光層とを有し、ホスト材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）とド−パント材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）の絶対値の差ΔＥｒｄが
ΔＥｒｄ＝｜Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）｜−｜Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）｜＞０．２０Ｖ
の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記ドーパント材料がホスフィンオキサイド骨格を有する化合物、ジベンゾチオフェンジオキサイド骨格および／またはベンゾアゾール骨格を有する化合物、またはビス（アジニル）アミン配位子が配位したホウ素化合物を含む請求項１記載の発光素子。
【請求項３】
前記ドーパント材料が一般式（１）、（３）、（５）、（７）のいずれかで表される化合物を１種類以上含む請求項２記載の発光素子。
【化１】
2014175590.tif 000043
（式中、Ｒ１およびＲ２は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、シリル基および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｌ１は単結合、アリーレン基、またはヘテロアリーレン基である。Ａｒ１は下記一般式（２）で表される縮合多環芳香族基である。ｎ１は１以上の整数である。ｎ１が２以上の場合、Ｌ１、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。）
【化２】
2014175590.tif 000044
（式中、Ｒ３〜Ｒ１２は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基からなる群より選ばれる。ただしＲ３〜Ｒ１２のうち、少なくとも一組の隣接する置換基は環の形成に用いられる。また、Ｒ３〜Ｒ１２のうち少なくとも一つはＬ１との連結に用いられる。）
【化３】
2014175590.tif 000045
（式中、Ａｒ２は３つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素基であり、かつフェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基以外の基から選ばれる。Ｌ２は単結合、アリーレン基、またはヘテロアリーレン基である。Ｘ１は下記一般式（４）で表される基である。ｎ２は１以上の整数である。ｎ２が２以上の場合、Ｌ２、Ｘ１はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。）
【化４】
2014175590.tif 000046
（式中、Ｒ１３〜Ｒ２０は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。ただしＲ１３〜Ｒ２０のうちいずれか一つがＬ２との連結に用いられる。）
【化５】
2014175590.tif 000047
（Ｒ２１〜Ｒ３０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ３１Ｒ３２からなる群より選ばれる。Ｒ３１およびＲ３２はアリール基またはヘテロアリール基である。Ｒ２１〜Ｒ３０は隣接する置換基同士で環を形成してもよい。ｎ３は１〜２の整数である。ただし、Ｒ２１〜Ｒ３０の少なくとも１つはＸ２との連結に用いられる。Ｘ２は下記一般式（６）で表される基である。）
【化６】
2014175590.tif 000048
（Ｒ３３〜Ｒ３６はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基、ヘテロアリール基の中から選ばれる。Ｒ３３〜Ｒ３６は隣接する置換基同士で環を形成していても良い。Ｙ１は酸素原子、硫黄原子もしくは−Ｎ（Ｒ３７）−である。Ｒ３７は水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。Ｙ２は−Ｎ＝または−Ｃ（Ｒ３８）＝である。Ｒ３８は水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。）
【化７】
2014175590.tif 000049
（ＺおよびＺ´は少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香族環に相当する独立したアジン環系を表し、Ｑ１およびＱ２は各々独立に選ばれた置換基であって、その２つが連結することによりＺまたはＺ´に対して縮合環を形成し得るものを表し、ｍ１およびｍ２は各々独立に０〜４を表し、Ｒ３９およびＲ４０は各々独立に選ばれた置換基を表し、Ａ１〜Ａ４およびＡ１’〜Ａ４’は、各々独立に選ばれた炭素原子または窒素原子を表す。）
【請求項４】
前記ホスト材料がアントラセン骨格もしくはピレン骨格を有する化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを光に変換できる有機電界発光素子に関する。本発明は、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
【０００３】
この研究は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜素子が高輝度に発光することが示されて以来、多数の実用化検討がなされており、有機薄膜発光素子は、携帯電話のメインディスプレイなどに採用されるなど着実に実用化が進んでいる。しかし、まだ技術的な課題も多く、中でも素子の高発光効率化と長寿命化の両立は大きな課題のひとつである。特に青色発光素子に関しては高効率発光・長寿命の両立に対する有効な解決手段が見出されておらず、更なる特性向上が必要であった。
【０００４】
青色発光素子の高効率発光・長寿命化に関して、例えば特許文献１には、発光層中のホスト材料とドーパント材料の軌道エネルギーの関係を規定した発光素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９１４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は高効率発光かつ耐久寿命に優れた有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述の問題を解決するために鋭意検討した結果、発光層に用いられるホスト材料とドーパント材料の還元電位の差が発光素子の寿命特性に密接に関わっていることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、陽極および陰極からなる１対の電極と、前記１対の電極間に配置された有機層からなる有機電界発光素子であって、前記有機層がホスト材料とド−パント材料からなる発光層とを有し、ホスト材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）とド−パント材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）の絶対値の差ΔＥｒｄが
ΔＥｒｄ＝｜Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）｜−｜Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）｜＞０．２０Ｖ
の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、高発光効率かつ耐久寿命に優れた有機薄膜発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の発光素子の実施の形態について詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極および陰極からなる１対の電極と、前記１対の電極間に配置された有機層からなる有機電界発光素子であって、前記有機層がホスト材料とド−パント材料からなる発光層とを有し、ホスト材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）とド−パント材料の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）の絶対値の差ΔＥｒｄが、
ΔＥｒｄ＝｜Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）｜−｜Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）｜＞０．２０Ｖ
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
有機層は、発光層のみからなる構成の他に、１）発光層／電子輸送層、２）正孔輸送層／発光層／電子輸送層、３）正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、４）正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などの積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。
【００１１】
本発明において、発光層はホスト材料とドーパント材料から形成される。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであってもいずれでもよいが、ホスト材料を複数用いる場合は還元電位の絶対値が最も小さい材料の還元電位をＥｒｄ（Ｈｏｓｔ）とする。またドーパント材料を複数用いる場合には還元電位の絶対値が最も小さい材料の還元電位をＥｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）とする。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、発光層全体に対するドープ濃度が２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着してもよい。
【００１２】
一般に発光素子を高効率化させる場合、発光層に多くの電子を注入するのが効果的であるが、電子を注入すればするほど発光層内の電子と正孔のキャリアバランスが崩れたり、発光領域が発光層の陽極側の界面に極端に偏る傾向があった。そのため、素子の発光効率の低下や連続駆動による劣化が問題となることがあった。
【００１３】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、発光層を形成するホスト材料のＥｒｄ（Ｈｏｓｔ）とドーパント材料のＥｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）が下記のような関係を満たすと、発光素子の長寿命化と高効率化の両立が可能になることを見出した。
【００１４】
ΔＥｒｄ＝｜Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）｜−｜Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）｜＞０．２０Ｖ。
【００１５】
ΔＥｒｄはその値が大きいほど、発光層中のドーパント材料がホスト材料よりも還元されやすい、すなわち電子を受け取りやすいことを示す。この値が十分に大きいとドーパント材料は発光層中で電子トラップ性を発現し、この効果によりキャリアバランスの崩れや発光領域の極端な偏りが解消されるため、発光素子が長寿命化かつ高効率化すると考えられる。ΔＥｒｄの値として好ましくは０．２０Ｖ＜ΔＥｒｄ＜０．７０Ｖであり、さらに好ましくは０．２５Ｖ＜ΔＥｒｄ＜０．５０Ｖである。
【００１６】
本発明に用いられるホスト材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ピロロピロール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、トリアジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体などが使用できる。
【００１７】
特に、ホスト材料がアントラセン骨格もしくはピレン骨格を有する化合物を含んでいると、素子を低電圧で駆動することができ、高い発光効率が得られるため好ましい。アントラセン骨格もしくはピレン骨格を有する化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には国際公開第２００５／１１３５３１号に記載の化合物１〜１５１、国際公開第２０１０／１１４２６６号に記載の化合物１〜１５０、国際公開第２０１１／１１５３７８号に記載の化合物１〜７３、国際公開第２００７／０２９７９８号に記載の化合物１〜３５７、国際公開第２００８／１０８２５６号に記載の化合物１〜１８２、特開２０１１−２０４８４４号公報の化２５〜化３０に記載の化合物などが挙げられる。
【００１８】
またドーパント材料については、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ペリレン、フルオランテン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピリジン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などを用いることができる。
【００１９】
特に、前記ドーパント材料がホスフィンオキサイド骨格を有する化合物、ジベンゾチオフェンジオキサイド骨格および／またはベンゾアゾール骨格を有する化合物、またはビス（アジニル）アミン配位子が配位したホウ素化合物を含む場合、これらの化合物は還元されやすいため、ドープした発光層の電子トラップ性が増し、発光素子の耐久性が向上するため好ましい。これらのドーパント材料のうち１種類もしくは２種類以上が含まれていることが好ましい。
【００２０】
さらに、前記ドーパント材料は一般式（１）、（３）、（５）、（７）のいずれかで表される化合物を１種類以上含むと発光効率が向上するため好ましい。
【００２１】
【化１】
2014175590.tif 000002
【００２２】
式中、Ｒ１およびＲ２は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基、シリル基および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ｌ１は単結合、アリーレン基、またはヘテロアリーレン基である。Ａｒ１は下記一般式（２）で表される縮合多環芳香族基である。ｎ１は１以上の整数である。ｎ１が２以上の場合、Ｌ１、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００２３】
【化２】
2014175590.tif 000003
【００２４】
式中、Ｒ３〜Ｒ１２は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基からなる群より選ばれる。ただしＲ３〜Ｒ１２のうち、少なくとも一組の隣接する置換基は環の形成に用いられる。また、Ｒ３〜Ｒ１２のうち少なくとも一つはＬ１との連結に用いられる。
【００２５】
【化３】
2014175590.tif 000004
【００２６】
式中、Ａｒ２は３つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素基であり、かつフェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基以外の基から選ばれる。Ｌ２は単結合、アリーレン基、またはヘテロアリーレン基である。Ｘ１は下記一般式（４）で表される基である。ｎ２は１以上の整数である。ｎ２が２以上の場合、Ｌ２、Ｘ１はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００２７】
【化４】
2014175590.tif 000005
【００２８】
式中、Ｒ１３〜Ｒ２０は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基および隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。ただしＲ１３〜Ｒ２０のうちいずれか一つがＬ２との連結に用いられる。
【００２９】
【化５】
2014175590.tif 000006
【００３０】
Ｒ２１〜Ｒ３０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、ハロゲン、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、シリル基および−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ３１Ｒ３２からなる群より選ばれる。Ｒ３１およびＲ３２はアリール基またはヘテロアリール基である。Ｒ２１〜Ｒ３０は隣接する置換基同士で環を形成してもよい。ｎ３は１〜２の整数である。ただし、Ｒ２１〜Ｒ３０の少なくとも１つはＸ２との連結に用いられる。Ｘ２は下記一般式（６）で表される基である。
【００３１】
【化６】
2014175590.tif 000007
【００３２】
Ｒ３３〜Ｒ３６はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基、ヘテロアリール基の中から選ばれる。Ｒ３３〜Ｒ３６は隣接する置換基同士で環を形成していても良い。Ｙ１は酸素原子、硫黄原子もしくは−Ｎ（Ｒ３７）−である。Ｒ３７は水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。Ｙ２は−Ｎ＝または−Ｃ（Ｒ３８）＝である。Ｒ３８は水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。
【００３３】
【化７】
2014175590.tif 000008
【００３４】
ＺおよびＺ´は少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香族環に相当する独立したアジン環系を表し、Ｑ１およびＱ２は各々独立に選ばれた置換基であって、その２つが連結することによりＺまたはＺ´に対して縮合環を形成し得るものを表し、ｍ１およびｍ２は各々独立に０〜４を表し、Ｒ３９およびＲ４０は各々独立に選ばれた置換基を表し、Ａ１〜Ａ４およびＡ１’〜Ａ４’は、各々独立に選ばれた炭素原子または窒素原子を表す。
【００３５】
一般式（１）で表される化合物について詳細に説明する。
【００３６】
上記の全ての基において、水素は重水素であってもよい。また、ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素から選ばれる原子を示す。
【００３７】
アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、好ましくは１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。
【００３８】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、３以上２０以下の範囲である。
【００３９】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００４０】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００４１】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
【００４２】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上２０以下の範囲である。
【００４３】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
【００４４】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１以上２０以下の範囲である。
【００４５】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００４６】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００４７】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基、フルオランテニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、６以上４０以下の範囲である。
【００４８】
ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピリジル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピラジニル基、ピリミジル基、ナフチリジル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する環状芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２以上３０以下の範囲である。
【００４９】
カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基は、置換基を有していても有していなくてもよい。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。
【００５０】
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、前記一般式（１）で説明すると、Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＬ１もしくはＲ１とＬ１の間で共役または非共役の縮合環を形成するものである。Ｌ１が単結合の場合、Ｒ１とＡｒ１もしくはＲ２とＡｒ１の間で縮合環を形成してもよい。これら縮合環は環内構造に窒素、酸素、硫黄原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
【００５１】
アリーレン基とは、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などの芳香族炭化水素基から導かれる２価もしくは３価の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。一般式（１）のＬ１がアリーレン基の場合、核炭素数は６以上３０以下の範囲が好ましい。アリーレン基としては、具体的には、１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基、１，２−フェニレン基、４，４’−ビフェニレン基、４，３’−ビフェニレン基、３，３’−ビフェニレン基、１，４−ナフチレン基、１，５−ナフチレン基、２，５−ナフチレン基、２，６−ナフチレン基、２，７−ナフチレン基などが挙げられる。より好ましくは１，４−フェニレン基、１，３−フェニレン基である。
【００５２】
ヘテロアリーレン基とは、ピリジル基、キノリニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ナフチリジル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する芳香族基から導かれる２価もしくは３価の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリーレン基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、２〜３０の範囲である。
【００５３】
Ｒ３〜Ｒ１２の隣接する置換基とは、具体的にはＲ３とＲ４、Ｒ４とＲ５、Ｒ５とＲ６、Ｒ６とＲ７、Ｒ７とＲ８、Ｒ８とＲ９、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２、Ｒ１２とＲ３のいずれかの組み合わせを指す。これらの隣接する置換基で形成された環の大きさについては特に限定されないが、分子構造の安定性の観点から５員環もしくは６員環が好ましい。また、形成される環は脂肪族環でも芳香族環でもよい。隣接する置換基で形成された環はさらに置換基を有していてもよく、もしくはさらに縮環されていてもよい。形成される環には炭素以外のヘテロ原子が含まれていてもよいが、電子供与性窒素が含まれると電子親和性が損なわれるため、電子供与性窒素以外の原子で環が構成されているのが好ましい。なお電子供与性窒素とは、隣接原子との間の結合がすべて単結合である窒素原子を表す。特に、炭素および水素のみで環が構成されていると電気化学的安定性が増し、素子の耐久性向上に寄与するため好ましい。また形成される環に電子受容性窒素が含まれている場合は、電子による還元がスムーズに行なわれるようになり、電子親和性が高くなる。これにより、駆動電圧と発光効率が向上するため好ましい。なお電子受容性窒素とは隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。
【００５４】
一般式（１）において上記を満たすＡｒ１としては、特に限定されるものではないが、以下のような例が挙げられる。
【００５５】
【化８】
2014175590.tif 000009
【００５６】
Ｒ３〜Ｒ１２のうち少なくとも一つはＬ１との連結に用いられるとは、Ｒ３〜Ｒ１２のいずれかの位置でＬ１と連結すること、およびＲ３〜Ｒ１２の隣接する置換基で形成された環上のいずれかの位置でＬ１と連結することをいう。また、Ｒ３〜Ｒ１２のいずれかの位置でＬ１と連結するとは、Ｒ３〜Ｒ１２が結合している炭素原子とＬ１とが直接連結することをいう。
【００５７】
一般式（１）で表される化合物はホスフィンオキサイド基を有する。ホスフィンオキサイド基は三方錐形の嵩高い立体構造を取るために立体障害が大きく、分子間の相互作用を抑制する効果を持つ。この効果によって分子間の相互作用を抑制することにより、濃度消光を防ぐことができるため、ホスフィンオキサイド基は発光効率の向上に寄与する。さらにホスフィンオキサイド基は強い電子求引性基であることから、一般式（１）の化合物は電子親和性に優れた材料であり、発光層の電子トラップ性を向上させることができる。
【００５８】
ｎ1は１以上の整数であるが、材料の分子量が大きすぎると昇華性が低下して真空蒸着時に熱分解する確率が大きくなる。従ってｎ1は１または２が好ましく、特にｎ１＝１が好ましい。
【００５９】
また一般式（１）で表される化合物はフルオランテンに炭化水素環もしくは複素環が縮合した構造Ａｒ１を有する。この骨格は５π電子系の５員環構造を有する。５π電子系の５員環構造は、電子が１つ入る（還元される）と、６π電子系となり芳香族安定化が起こる（ヒュッケル則）。このため、５π電子系の５員環構造は高い電子親和性を示す。このため一般式（１）で表される化合物をドーパント材料に用いることで発光層の電子トラップ性を向上させることができる。さらにＡｒ１はフルオランテン骨格に炭化水素環もしくは複素環が縮合しており、フルオランテンよりも広いπ共役平面を有するため、発光スペクトルのピークが可視光領域にシフトし、強い青色〜緑色の蛍光を示す。従って、Ａｒ１を有する一般式（１）で表される化合物を青色〜緑色の蛍光ドーパント材料として用いると発光効率の向上に寄与するため好ましい。
【００６０】
一般式（１）において、Ｌ１がアリーレン基またはヘテロアリーレン基の場合、一般式（１）で表される化合物の蛍光量子収率が向上し、発光素子の効率が向上するため好ましい。
【００６１】
また一般式（１）において、Ｒ１およびＲ２がアリール基またはヘテロアリール基の場合、電気化学的安定性が増し、発光素子の耐久性が向上するため好ましい。
【００６２】
Ａｒ１が下記一般式（８）もしくは（９）で表される場合、電荷輸送性がさらに向上するため好ましい。またＡｒ１のπ電子共役系が適度に広がり、強い青色〜緑色の蛍光発光を示すことから、ドーパント材料として用いると発光効率が向上するため好ましい。
【００６３】
【化９】
2014175590.tif 000010
【００６４】
式中、Ｒ４１〜Ｒ５２は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基からなる群より選ばれる。ただしＲ４１〜Ｒ５２のうち、少なくとも一つの位置でＬ１と連結する。
【００６５】
一般式（８）におけるＲ４７およびＲ５２は置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。Ｒ４７およびＲ５２が置換もしくは無置換のアリール基であることで、分子間におけるπ共役平面の重なりを適度に回避することが可能となる。また、アリール基であることで耐熱性が向上する。その結果、一般式（８）で表される骨格の高い電荷輸送性を損なうことなく、昇華性の向上、蒸着安定性の向上、結晶性の低下及び高いガラス転移温度による薄膜安定性の向上が可能となる。また発光材料として用いる際には、分子間の相互作用による濃度消光の抑制にも寄与する。
【００６６】
一般式（８）におけるＲ４７およびＲ５２は置換もしくは無置換のフェニル基であることがより好ましい。Ｒ４７およびＲ５２が置換もしくは無置換のフェニル基であることで、分子間におけるπ共役平面の重なりを適度に回避することが可能となる。また、適度な分子量になるため、昇華性、蒸着安定性がさらに向上する。
【００６７】
一般式（８）で表されるＡｒ１はＲ４３、Ｒ４４、Ｒ４７、Ｒ４９、Ｒ５０、Ｒ５２のいずれかの位置でＬ１と連結するのが好ましく、特にＲ４３またはＲ４４の位置で連結するのが好ましい。一般式（８）で表される骨格はＲ４３およびＲ４４の位置で共役が広がりやすく、Ｌ１との連結に用いられることで、効率的に共役が広がる。これにより、一般式（１）で表される化合物は、電気化学的により安定になり、さらに発光効率が向上する。
【００６８】
【化１０】
2014175590.tif 000011
【００６９】
式中、Ｒ５３〜Ｒ６６は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基からなる群より選ばれる。ただしＲ５３〜Ｒ６６のうち、少なくとも一つの位置でＬ１と連結する。
【００７０】
一般式（９）におけるＲ５３は置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。Ｒ５３が置換もしくは無置換のアリール基であることで、分子間におけるπ共役平面の重なりを適度に回避することが可能となる。また、アリール基であることで耐熱性が向上する。その結果、一般式（９）で表される骨格の高い電荷輸送性を損なうことなく、昇華性の向上、蒸着安定性の向上、結晶性の低下及び高いガラス転移温度による薄膜安定性の向上が可能となる。また発光材料として用いる際には、分子間の相互作用による濃度消光の抑制にも寄与する。
【００７１】
一般式（９）におけるＲ５３は置換もしくは無置換のフェニル基であることがより好ましい。Ｒ５３が置換もしくは無置換のフェニル基であることで、分子間におけるπ共役平面の重なりを適度に回避することが可能となる。また、適度な分子量になるため、昇華性、蒸着安定性がさらに向上する。
【００７２】
一般式（９）で表されるＡｒ１はＲ５３、Ｒ５５、Ｒ６３またはＲ６４の位置のいずれかでＬ１と連結するのが好ましい。特にＲ５５またはＲ６３の位置で連結すると分子間の相互作用抑制効果が高く、発光効率の向上に寄与するため好ましい。
【００７３】
一般式（１）で表される化合物としては特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００７４】
【化１１】
2014175590.tif 000012
【００７５】
【化１２】
2014175590.tif 000013
【００７６】
次に、一般式（３）で表される化合物について詳細に説明する。一般式（３）で表される化合物における置換基の説明は上記と同様である。
【００７７】
Ｒ１３〜Ｒ２０のうちいずれか一つの位置でＬ２と連結するとは、Ｒ１３〜Ｒ２０が連結している炭素原子とＬ２が直接結合することをいう。
【００７８】
一般式（３）で表される化合物はジベンゾチオフェンジオキサイド基を有する。ジベンゾチオフェンジオキサイド基は硫黄原子と結合した２つの酸素原子がチオフェン骨格平面に対してそれぞれ直交した立体構造を取るために立体障害が大きく、分子間の相互作用を抑制する。この効果によって分子間の相互作用を抑制することにより、濃度消光を防ぐことができるため、ジベンゾチオフェンジオキサイド基は発光効率の向上に寄与する。さらにジベンゾチオフェンジオキサイド基は強い電子求引性基であることから、一般式（３）の化合物は電子親和性に優れた材料であり、発光層の電子トラップ性を向上させることができる。
【００７９】
また一般式（３）で表される化合物は、３つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素基のうち、フェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基以外の基から選ばれるＡｒ２を有する。一般に芳香族炭化水素基は電子による還元や正孔による酸化をスムーズに繰り返し行うことができるため、発光素子の耐久性向上に寄与する。また芳香族炭化水素基のうち３つ以上の環が縮合しているものは、２つの環が縮合しているものと比較して強い蛍光発光を示すため、発光効率の向上に寄与する。ただし３つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素基のうちフェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基は発光スペクトルが紫外領域に存在しており、これを長波長シフトさせて青色発光を得ることは難しい。従って、Ａｒ２は３つ以上の環が縮合した芳香族炭化水素基のうち、フェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基以外の基から選ばれる。
【００８０】
本発明の一般式（３）で表される化合物は、分子中にジベンゾチオフェンジオキサイド基とＡｒ２を有していることから、強い蛍光発光、高い電子親和性、薄膜安定性、電気化学的安定性などの特長を併せ持っている。これらの特性により、本発明の一般式（３）で表される化合物を発光層のドーパント材料に用いると、発光効率と耐久性に優れた有機薄膜発光素子を得ることができる。
【００８１】
また一般式（３）において、Ａｒ２を構成する縮合環の数を増やして共役系を伸ばしていくと、発光スペクトルが過剰に長波長側にシフトし、緑色〜赤色発光を示すため、縮合環の数は３以上８以下が好ましい。
【００８２】
Ａｒ２として好ましくはアントラセニル基、ベンゾ［ａ］アントラセニル基、ピレニル基、クリセニル基、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセニル基、ベンゾ［ｃ］フルオレニル基、ジベンゾ［ａ，ｃ］フルオレニル基、フルオランテン骨格を含む芳香族炭化水素基などが挙げられ、特に好ましくはフルオランテン骨格を含む芳香族炭化水素基である。
【００８３】
フルオランテン骨格を含む芳香族炭化水素基とは、フルオランテン骨格を分子構造内に有する基であり、置換基を有していても有していなくてもよい。隣接する置換基で環を形成してもよい。すなわち本発明において「フルオランテン骨格を含む」とは、ベンゾフルオランテン骨格やベンゾアセアントリレン骨格など、フルオランテン骨格の一部の環にさらに縮合環が付随する骨格も含むものである。隣接する置換基で形成された環の大きさについては特に限定されないが、分子構造の安定性の観点から５員環もしくは６員環が好ましい。また、形成される環は脂肪族環でも芳香族環でもよい。隣接する置換基で形成された環はさらに置換基を有していてもよく、もしくはさらに縮環されていてもよい。フルオランテン骨格は５π電子系の５員環構造を有する。５π電子系の５員環構造は、電子が１つ入る（還元される）と、６π電子系となり芳香族安定化が起こる（ヒュッケル則）。このため、５π電子系の５員環構造は高い電子親和性を示す。このため一般式（１）で表される化合物の電子親和性をさらに強めることができ、発光素子の駆動電圧低下や、耐久性の向上に寄与することができるため好ましい。フルオランテン骨格を含む基の炭素数は特に限定されないが、好ましくは、１６以上４０以下の範囲である。具体的には、例えば、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、ベンゾアセアントリレニル基、ベンゾアセフェナントレニル基、インデノフルオランテニル基、アセナフトフルオランテニル基などが挙げられる。
【００８４】
Ａｒ２は無置換でも置換されていても構わないが、置換されている場合の置換基はアルキル基もしくはアリール基が好ましい。Ａｒ２とＬ２が連結する位置は特に限定されないが、蛍光量子収率の向上に寄与することから、Ａｒ２がアントラセニル基の場合は９位および／または１０位、ベンゾ［ａ］アントラセニル基の場合は７位および／または１２位、ピレニル基の場合は１位、３位、６位および／または８位、クリセニル基の場合は６位および／または１２位、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセニル基の場合は２位および／または１０位、ベンゾ［ｃ］フルオレニル基の場合は５位および／または９位、ジベンゾ［ａ，ｃ］フルオレニル基の場合は３位および／または１１位、フルオランテニル基の場合は３位で連結するのが特に好ましい。
【００８５】
さらに、Ａｒ２は一般式（１０）で表される基であると好ましい。
【００８６】
【化１３】
2014175590.tif 000014
【００８７】
式中、Ｒ６７〜Ｒ７８は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、カルバモイル基、アミノ基およびシリル基からなる群より選ばれる。ただしＲ６７〜Ｒ７８のうちｎ２個の位置でＬ２と連結する。
【００８８】
一般式（１０）で表される基はフルオランテンにベンゼン環が１つ縮環したベンゾフルオランテン骨格を有しており、電子親和力に優れた骨格である。またフルオランテンに比べπ共役系が広くなっているため、蛍光量子収率が高く、強い青色発光を呈することから、発光素子の高効率化に寄与する。
【００８９】
一般式（１０）においてＲ６７〜Ｒ７８のうちＲ６９、Ｒ７０、Ｒ７３、Ｒ７８の中からｎ２個の位置でＬ２と連結すると、一般式（３）で表される化合物の蛍光量子収率が上がり、発光効率がより向上するため好ましい。特にＲ６９および／またはＲ７０の位置でＬ２と連結すると、分子間相互作用が効率よく抑制され、発光効率がより向上するためさらに好ましい。
【００９０】
一般式（３）において、ｎ２は１以上の整数であるが、材料の分子量が大きすぎると昇華性が低下して真空蒸着時に熱分解する確率が大きくなる。従ってｎ２は１または２が好ましく、特にｎ２＝１が好ましい。
【００９１】
また一般式（４）において、Ｒ１３の位置でＬ１と連結する場合、分子のねじれによって分子間の相互作用が抑制され、濃度消光を防ぐことができるため好ましい。またＲ１５の位置でＬ２と連結する場合、ジベンゾチオフェンジオキサイド基の持つ電子求引性が分子全体に作用しやすくなり、一般式（３）で表される化合物の電子親和性がより増すため好ましい。
【００９２】
一般式（３）で表される化合物としては特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００９３】
【化１４】
2014175590.tif 000015
【００９４】
【化１５】
2014175590.tif 000016
【００９５】
【化１６】
2014175590.tif 000017
【００９６】
次に、一般式（５）で表される化合物について詳細に説明する。一般式（５）で表される化合物における置換基の説明は上記と同様である。
【００９７】
一般式（５）で表される化合物は、Ｘ２との連結にＲ２１、Ｒ２３、Ｒ２６、Ｒ２８のうち１箇所または２箇所が用いられると、化合物同士の相互作用が抑制され、高効率発光が可能となるため好ましい。
【００９８】
さらに、Ｘ２との連結に用いられた置換位置以外にＲ２１、Ｒ２３、Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８のうち少なくとも一つがアルキル基、アリール基もしくはヘテロアリール基であると好ましい。ここでのアルキル基、アリール基もしくはヘテロアリール基とは、好ましくは、炭素数１以上４以下の飽和炭化水素基、置換されていてもいなくてもよい炭素数６以上１８以下の芳香族炭化水素基、または置換されていてもいなくてもよい炭素数２以上１８以下の芳香族複素環基である。より具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、ピリジル基、キノリニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基などが好ましい。
【００９９】
上記一般式（５）に表される化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１００】
【化１７】
2014175590.tif 000018
【０１０１】
【化１８】
2014175590.tif 000019
【０１０２】
【化１９】
2014175590.tif 000020
【０１０３】
【化２０】
2014175590.tif 000021
【０１０４】
【化２１】
2014175590.tif 000022
【０１０５】
【化２２】
2014175590.tif 000023
【０１０６】
【化２３】
2014175590.tif 000024
【０１０７】
【化２４】
2014175590.tif 000025
【０１０８】
【化２５】
2014175590.tif 000026
【０１０９】
【化２６】
2014175590.tif 000027
【０１１０】
【化２７】
2014175590.tif 000028
【０１１１】
【化２８】
2014175590.tif 000029
【０１１２】
【化２９】
2014175590.tif 000030
【０１１３】
【化３０】
2014175590.tif 000031
【０１１４】
次に、一般式（７）で表される化合物について詳細に説明する。
【０１１５】
アジン環ＺおよびＺ´として好ましくは、Ａ１〜Ａ４およびＡ１’〜Ａ４’がすべて炭素原子であり、ｍ１およびｍ２はｎが２以上であり、そしてＱ１及びＱ２が連結して芳香族環を形成する炭素原子数２以上の置換基を表わすような、キノリニル又はイソキノリニル環である。Ｒ３９およびＲ４０はフッ素原子であることが望ましい。
【０１１６】
上記一般式（７）に表される化合物としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１１７】
【化３１】
2014175590.tif 000032
【０１１８】
【化３２】
2014175590.tif 000033
【０１１９】
また発光層にはリン光発光材料が含まれていてもよい。リン光発光材料とは、室温でもリン光発光を示す材料である。ドーパントしてリン光発光材料を用いる場合は基本的に室温でもリン光発光が得られる必要があるが、特に限定されるものではなく、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、及びレニウム（Ｒｅ）からなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体化合物であることが好ましい。中でも室温でも高いリン光発光収率を有するという観点から、イリジウム、もしくは白金を有する有機金属錯体がより好ましい。リン光発光性のドーパントと組み合わせて用いられるホストとしては、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ピリジン、ピリミジン、トリアジン骨格を有する含窒素芳香族化合物誘導体、ポリアリールベンゼン誘導体、スピロフルオレン誘導体、トルキセン誘導体、トリフェニレン誘導体といった芳香族炭化水素化合物誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体といったカルコゲン元素を含有する化合物、ベリリウムキノリノール錯体といった有機金属錯体などが好適に用いられるが、基本的に用いるドーパントよりも三重項エネルギーが大きく、電子、正孔がそれぞれの輸送層から円滑に注入され、また輸送するものであればこれらに限定されるものではない。また２種以上の三重項発光ドーパントが含有されていてもよいし、２種以上のホスト材料が含有されていてもよい。さらに１種以上の三重項発光ドーパントと１種以上の蛍光発光ドーパントが含有されていてもよい。
【０１２０】
好ましいリン光発光性ホストまたはドーパントとしては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１２１】
【化３３】
2014175590.tif 000034
【０１２２】
【化３４】
2014175590.tif 000035
【０１２３】
なお、ホスト材料およびドーパント材料の還元電位はサイクリックボルタンメトリー法により求めることができる。本発明においては、以下の装置と測定条件を用いた。
【０１２４】
電気化学測定装置：北斗電工製  ＨＳＶ−１００
参照電極：Ａｇ／ＡｇＮＯ３
対向電極：白金電極
作用電極：グラッシーカーボン
溶媒：Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（サンプル濃度１×１０−５ｍｏｌ／Ｌ）
支持電解質：テトラブチルアンモニウムパークロレート（０．１ｍｏｌ／Ｌ）
温度：２０℃。
【０１２５】
本発明の発光素子において、陽極と陰極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明または半透明であることが好ましい。通常、基板上に形成される陽極を透明電極とする。
【０１２６】
陽極に用いる材料は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料、かつ光を取り出すために透明または半透明であれば、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスやネサガラスを用いることが特に好ましい。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが好ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、２０Ω／□以下の低抵抗の基板を使用することが特に好ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【０１２７】
また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。または、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、第一電極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【０１２８】
陰極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる物質であれば特に限定されない。一般的には白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層などが好ましい。中でも、主成分としてはアルミニウム、銀、マグネシウムが電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの面から好ましい。特にマグネシウムと銀で構成されると、本発明における電子輸送層および電子注入層への電子注入が容易になり、低電圧駆動が可能になるため好ましい。
【０１２９】
さらに、陰極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を、保護膜層として陰極上に積層することが好ましい例として挙げられる。ただし、陰極側から光を取り出す素子構造（トップエミッション構造）の場合は、保護膜層は可視光領域で光透過性のある材料から選択される。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど特に制限されない。
【０１３０】
正孔輸送層は、正孔輸送材料の一種または二種以上を積層または混合する方法、もしくは、正孔輸送材料と高分子結着剤の混合物を用いる方法により形成される。また、正孔輸送材料は、電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率良く輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率良く輸送することが好ましい。そのためには適切なイオン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、特に限定されるものではないが、例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（ＮＰＤ）、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ−ビス（４−ビフェニリル）アミノ）ビフェニル（ＴＢＤＢ），ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４−アミノフェニル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−１，１’−ビフェニル（ＴＰＤ２３２）といったベンジジン誘導体、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス（１−ナフチル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミン（１−ＴＮＡＴＡ）などのスターバーストアリールアミンと呼ばれる材料群、カルバゾール骨格を有する材料、中でもカルバゾール多量体、具体的にはビス（Ｎ−アリールカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのカルバゾール２量体の誘導体、カルバゾール３量体の誘導体、カルバゾール４量体の誘導体、トリフェニレン化合物、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、フラーレン誘導体、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましい。さらにｐ型Si、ｐ型SiC等の無機化合物も使用できる。
【０１３１】
また正孔輸送層には電子ブロック性の優れた化合物を用いるのが好ましい。中でも、カルバゾール骨格を含有する化合物は電子ブロック性に優れ、発光素子の高効率化に寄与できるので好ましい。さらに上記カルバゾール骨格を含有する化合物が、カルバゾール２量体、カルバゾール３量体、またはカルバゾール４量体骨格を含有することが好ましい。これらは良好な電子ブロック性と、正孔注入輸送特性を併せ持っているためである。また高い正孔移動度を有する点で優れているトリフェニレン骨格を含有する化合物を正孔輸送層に用いると、キャリアバランスが向上し、発光効率向上、耐久寿命向上といった効果が得られるので好ましい。トリフェニレン骨格を含有する化合物が２つ以上のジアリールアミノ基を有していると、さらに好ましい。上記カルバゾール骨格を含有する化合物、またはトリフェニレン骨格を含有する化合物はそれぞれ単独で正孔輸送層として用いてもよいし、互いに混合して用いてもよい。また本発明の効果を損なわない範囲で他の材料が混合されていてもよい。また正孔輸送層が複数層で構成されている場合は、いずれか１層にカルバゾール骨格を含有する化合物、あるいは、トリフェニレン骨格を含有する化合物が含まれていればよい。
【０１３２】
陽極と正孔輸送層の間には正孔注入層を設けてもよい。正孔注入層を設けることで発光素子が低駆動電圧化し、耐久寿命も向上する。正孔注入層には通常正孔輸送層に用いる材料よりもイオン化ポテンシャルの小さい材料が好ましく用いられる。具体的には、ＴＰＤ２３２のようなベンジジン誘導体、スターバーストアリールアミン材料群が挙げられる他、フタロシアニン誘導体等も用いることができる。また正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成されているか、またはアクセプター性化合物が別の正孔輸送材料にドープされて用いられていることも好ましい。アクセプター性化合物の例としては、塩化鉄（III）、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化アンチモンのような金属塩化物、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化ルテニウムのような金属酸化物、トリス（４−ブロモフェニル）アミニウムヘキサクロロアンチモネート（ＴＢＰＡＨ）のような電荷移動錯体が挙げられる。また分子内にニトロ基、シアノ基、ハロゲンまたはトリフルオロメチル基を有する有機化合物や、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなども好適に用いられる。これらの化合物の具体的な例としては、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ−ＣＮ６）、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、Ｃ６０、およびＣ７０などが挙げられる。
【０１３３】
これらの中でも、金属酸化物やシアノ基含有化合物が取り扱いやすく、蒸着もしやすいことから、容易に上述した効果が得られるので好ましい。好ましい金属酸化物の例としては酸化モリブデン、酸化バナジウム、または酸化ルテニウムがあげられる。シアノ基含有化合物の中では、（ａ）分子内に、シアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素有する化合物、（ｂ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有している化合物、（ｃ）分子内にカルボニル基とシアノ基の両方を有している化合物、または（ｄ）分子内にハロゲンとシアノ基の両方を有し、さらにシアノ基の窒素原子以外に少なくとも１つの電子受容性窒素を有する化合物が強い電子アクセプターとなるためより好ましい。このような化合物として具体的には以下のような化合物があげられる。
【０１３４】
【化３５】
2014175590.tif 000036
【０１３５】
正孔注入層がアクセプター性化合物単独で構成される場合、または正孔注入層にアクセプター性化合物がドープされている場合のいずれの場合も、正孔注入層は１層であってもよいし、複数の層が積層されていてもよい。またアクセプター化合物がドープされている場合に組み合わせて用いる正孔注入材料は、正孔輸送層への正孔注入障壁が緩和できるという観点から、正孔輸送層に用いる化合物と同一の化合物であることがより好ましい。
【０１３６】
本発明において、電子輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層には、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質で構成されることが好ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。
【０１３７】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料としては、ナフタレン、アントラセンなどの縮合多環芳香族誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体が挙げられるが、駆動電圧を低減し、高効率発光が得られることから、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。
【０１３８】
電子受容性窒素を含む芳香族複素環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を有する電子輸送材料は、高い電子親和力を有する陰極からの電子を受け取りやすくし、より低電圧駆動が可能となる。また、発光層への電子の供給が多くなり、再結合確率が高くなるので発光効率が向上する。
【０１３９】
電子受容性窒素を含むヘテロアリール環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【０１４０】
これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の観点から好ましく用いられる。また、これらの誘導体が、縮合多環芳香族骨格を有していると、ガラス転移温度が向上すると共に、電子移動度も大きくなり発光素子の低電圧化の効果が大きいのでより好ましい。さらに、素子耐久寿命が向上し、合成のし易さ、原料入手が容易であることを考慮すると、縮合多環芳香族骨格はアントラセン骨格、ピレン骨格またはフェナントロリン骨格であることが特に好ましい。上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。
【０１４１】
好ましい電子輸送材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【０１４２】
【化３６】
2014175590.tif 000037
【０１４３】
これら以外にも、特開２００１−２６７０８０号公報、特開２００４−２８１３９０号公報、国際公開第２００４−６３１５９号、国際公開第２００３−６０９５６号、Appl. Phys. Lett. 74, 865、Org. Electron. 4, 113 (2003)、国際公開第２０１０−１１３７４３号、国際公開第２０１０−１８１７号等に開示された電子輸送材料も用いることができる。
【０１４４】
混合しうる電子輸送材料としては、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、ピレンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられる。
【０１４５】
上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。また、ドナー性化合物を含有してもよい。ここで、ドナー性化合物とは電子注入障壁の改善により、陰極または電子注入層からの電子輸送層への電子注入を容易にし、さらに電子輸送層の電気伝導性を向上させる化合物である。
【０１４６】
本発明におけるドナー性化合物の好ましい例としては、アルカリ金属、アルカリ金属を含有する無機塩、アルカリ金属と有機物との錯体、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属を含有する無機塩またはアルカリ土類金属と有機物との錯体などが挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属の好ましい種類としては、低仕事関数で電子輸送能向上の効果が大きいリチウム、ナトリウム、セシウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウムといったアルカリ土類金属が挙げられる。
【０１４７】
また、真空中での蒸着が容易で取り扱いに優れることから、金属単体よりも無機塩、あるいは有機物との錯体の状態であることが好ましい。さらに、大気中での取扱を容易にし、添加濃度の制御のし易さの点で、有機物との錯体の状態にあることがより好ましい。無機塩の例としては、LiO、Li2O等の酸化物、窒化物、LiF、NaF、KF等のフッ化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3等の炭酸塩などが挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の好ましい例としては、原料が安価で合成が容易な点から、リチウムが挙げられる。また、有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。これらのドナー性化合物を２種以上混合して用いてもよい。
【０１４８】
好適なドーピング濃度は材料やドーピング領域の膜厚によっても異なるが、例えばドナー性化合物がアルカリ金属、アルカリ土類金属といった無機材料の場合は、電子輸送材料とドナー性化合物の蒸着速度比が１００００：１〜２：１の範囲となるようにして共蒸着して電子輸送層としたものが好ましい。蒸着速度比は１００：１〜５：１がより好ましく、１００：１〜１０：１がさらに好ましい。またドナー性化合物が金属と有機物との錯体である場合は、電子輸送材料とドナー性化合物の蒸着速度比が１００：１〜１：１００の範囲となるようにして共蒸着して電子輸送層としたものが好ましい。蒸着速度比は１０：１〜１：１０がより好ましく、７：３〜３：７がより好ましい。
【０１４９】
また、上記のようなドナー性化合物がドープされた電子輸送層は、複数の発光素子を連結するタンデム構造型素子における電荷発生層として用いられていてもよい。
【０１５０】
電子輸送層にドナー性化合物をドーピングして電子輸送能を向上させる方法は、薄膜層の膜厚が厚い場合に特に効果を発揮するものである。電子輸送層および発光層の合計膜厚が５０ｎｍ以上の場合に特に好ましく用いられる。例えば、発光効率を向上させるために干渉効果を利用する方法があるが、これは発光層から直接放射される光と、陰極で反射された光の位相を整合させて光の取り出し効率を向上させるものである。この最適条件は光の発光波長に応じて変化するが、電子輸送層および発光層の合計膜厚が５０ｎｍ以上となり、赤色などの長波長発光の場合には１００ｎｍ近くの厚膜になる場合がある。
【０１５１】
ドーピングする電子輸送層の膜厚は、電子輸送層の一部分または全部のどちらでも構わない。一部分にドーピングする場合、少なくとも電子輸送層／陰極界面にはドーピング領域を設けることが望ましく、陰極界面付近にドーピングするだけでも低電圧化の効果は得られる。一方、ドナー性化合物が発光層に直接接していると発光効率を低下させる悪影響を及ぼす場合があり、その場合には発光層／電子輸送層界面にノンドープ領域を設けることが好ましい。
【０１５２】
本発明において、陰極と電子輸送層の間に電子注入層を設けてもよい。一般的に電子注入層は陰極から電子輸送層への電子の注入を助ける目的で挿入されるが、挿入する場合は、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いてもよいし、上記のドナー性化合物を含有する層を用いてもよい。また電子注入層に絶縁体や半導体の無機物を用いることもできる。これらの材料を用いることで発光素子の短絡を有効に防止して、かつ電子注入性を向上させることができるので好ましい。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点でより好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ及びＮａ２Ｓｅが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。さらに有機物と金属の錯体も好適に用いられる。電子注入層に有機物と金属の錯体を用いる場合は膜厚調整が容易であるのでより好ましい。このような有機金属錯体の例としては有機物との錯体における有機物の好ましい例としては、キノリノール、ベンゾキノリノール、ピリジルフェノール、フラボノール、ヒドロキシイミダゾピリジン、ヒドロキシベンズアゾール、ヒドロキシトリアゾールなどが挙げられる。中でも、アルカリ金属と有機物との錯体が好ましく、リチウムと有機物との錯体がより好ましく、リチウムキノリノールが特に好ましい。
【０１５３】
発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。
【０１５４】
有機層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【０１５５】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【０１５６】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【０１５７】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【０１５８】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【０１５９】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【０１６０】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【０１６１】
実施例１
ＩＴＯ透明導電膜を１６０ｎｍ堆積させたガラス基板（ジオマテック（株）製、１１Ω／□、スパッタ品）を３８×４６ｍｍに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン５６”（商品名、フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、化合物（ＨＩ−１）を５ｎｍ、正孔輸送材料として、化合物（ＨＴ−１）を８０ｎｍ蒸着した。次に、発光材料に、ホスト材料として（Ｈ−１）を、ドーパント材料として化合物（Ｄ−１）を発光層全体に対するドープ濃度が３重量％になるようにして３６ｎｍの厚さに蒸着した。次に、化合物（１Ｅ−１）を電子輸送層として３０ｎｍの厚さに蒸着して積層した。
【０１６２】
次に、化合物（２Ｅ−１）を電子注入層として１ｎｍ蒸着した後、マグネシウムと銀の共蒸着膜を蒸着速度比がマグネシウム：銀＝１０：１(=0.5nm/s：0.05nm/s)で１００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、外部量子効率４．３％、駆動電圧４．０Ｖ、輝度半減時間８０００時間の耐久性に優れた青色発光素子が得られた。
【０１６３】
なお、（ＨＩ−１）、（ＨＴ−１）、（Ｈ−１）、（Ｄ−１）、（１Ｅ−１）、（２Ｅ−１）は下記に示す化合物である。サイクリックボルタンメトリー法により求めた（Ｈ−１）の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）は−２．２８Ｖ、（Ｄ−１）の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）は−１．８９Ｖであり、ΔＥｒｄは０．３９Ｖであった。
【０１６４】
【化３７】
2014175590.tif 000038
【０１６５】
実施例２
ホスト材料に化合物（Ｈ−２）を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、外部量子効率４．２％、駆動電圧４．１Ｖ、輝度半減時間８２００時間の耐久性に優れた青色発光素子が得られた。なお（Ｈ−２）は下記に示す化合物である。（Ｈ−２）の還元電位Ｅｒｄ（Ｈｏｓｔ）は−２．３３Ｖ、（Ｄ−１）の還元電位Ｅｒｄ（Ｄｏｐａｎｔ）は−１．８９Ｖであり、ΔＥｒｄは０．４４Ｖであった。
【０１６６】
【化３８】
2014175590.tif 000039
【０１６７】
実施例３〜５
ドーパント材料として表１に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。使用したホスト材料及びドーパント材料の還元電位と、ΔＥｒｄの値は表１に示した。また各実施例の結果についても表１に示した。なお、（Ｄ−２）〜（Ｄ−４）は下記に示す化合物である。
【０１６８】
【化３９】
2014175590.tif 000040
【０１６９】
比較例１〜４
ホスト材料及びドーパント材料として表１に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。使用したホスト材料及びドーパント材料の還元電位と、ΔＥｒｄの値は表１に示した。また各実施例の結果についても表１に示した。なお、（Ｈ−３）および（Ｄ−５）〜（Ｄ−７）は下記に示す化合物である。
【０１７０】
【化４０】
2014175590.tif 000041
【０１７１】
【表１】
2014175590.tif 000042