(57)【要約】本発明の課題は、素子の駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子材料、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を提供することである。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子材料は、一般式（１）で表され、ＬＵＭＯの７０％以上がＬに局在しており、且つ、ＨＯＭＯの６０％以上がＡ2 に局在しており、Ａ1 に分布するＨＯＭＯ及びＬＵＭＯが７％以下である。表示装置及び照明装置は、この素子材料を含む有機エレクトロルミネッセンス素子を具備する。［式中、Ａ1 及びＡ2 は、互いに同一の環からなる縮合芳香族複素環（例；カルバゾール環）を表し、Ｌは、二価の連結基を表し、ＨＡｒは、含窒素複素環基又は電子吸引性基を表す。Ｒ1 及びＲ2 は、それぞれ独立に、ＨＡｒとは異なる置換基を表す。ｓ及びｔは、それぞれ独立に、０以上の整数であり、ｕは、１以上の整数である。］2017104242.tif 000087
2017104242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）、
【化１】
2017104242.tif 000066
［式中、Ａ1 及びＡ2 は、互いに同一の環からなる縮合芳香族複素環を表し、Ｌは、二価の連結基を表し、ＨＡｒは、含窒素複素環基、又は、電子吸引性基を表す。Ｒ1 及びＲ2 は、それぞれ独立に、ＨＡｒとは異なる置換基を表す。ｓ及びｔは、それぞれ独立に、０以上の整数であり、ｕは、１以上の整数である。］
で表され、
ＬＵＭＯの電子密度分布の７０％以上が、Ｌで表される連結基に局在しており、且つ、ＨＯＭＯの電子密度分布の６０％以上が、Ａ2 で表される縮合芳香族複素環に局在しており、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環のＨＯＭＯの電子密度分布及びＬＵＭＯの電子密度分布が７％以下であ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材料。
【請求項２】
前記Ａ1 及び前記Ａ2 が、カルバゾール環であ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材料。
【請求項３】
前記Ｌが、下記一般式（２）、
【化２】
2017104242.tif 000067
［式中、＊は、Ａ1 との結合部位を表し、＊＊は、Ａ2 との結合部位を表す。Ｌ1 及びＬ3 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン基、又は、置換若しくは無置換のジベンゾフラン基を表し、Ｌ2 は、単結合、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、又は、下記一般式（３）〜（７）のいずれかで表される置換基を表す。ｎは、０〜３の整数である。但し、ｎが２以上であるとき、Ｌ2 及びＬ3 は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。］
【化３】
2017104242.tif 000068
【化４】
2017104242.tif 000069
【化５】
2017104242.tif 000070
【化６】
2017104242.tif 000071
【化７】
2017104242.tif 000072
［式中、※は、結合部位を表す。Ｒ3 及びＲ4 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のアルキル基、又は、置換若しくは無置換のアリール基を表す。］
で表されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項４】
下記一般式（８）、
【化８】
2017104242.tif 000073
［式中、Ｙは、Ｏ又はＳを表す。ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、それぞれ独立に、０〜４の整数であり、１≦ｕ１＋ｕ２≦８を満たす。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｌ2 、Ｌ3 及びｎは、前記一般式においてと同義である。］
で表されることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項５】
前記一般式（８）で表される化合物が、下記一般式（９）、
【化９】
2017104242.tif 000074
［式中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］
で表されることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項６】
前記一般式（９）で表される化合物が、下記一般式（１０）、
【化１０】
2017104242.tif 000075
［式中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］
で表されることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項７】
前記一般式（８）で表される化合物が、下記一般式（１１）、
【化１１】
2017104242.tif 000076
［式中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］
で表されることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項８】
前記一般式（１１）で表される化合物が、下記一般式（１２）、
【化１２】
2017104242.tif 000077
［式中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］
で表されることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項９】
前記ＨＡｒが、縮環していてもよい含窒素５員芳香族複素環であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１０】
前記ＨＡｒが、含窒素６員芳香族複素環であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１１】
前記ＨＡｒが、下記一般式（１３）〜（２１）のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【化１３】
2017104242.tif 000078
【化１４】
2017104242.tif 000079
【化１５】
2017104242.tif 000080
【化１６】
2017104242.tif 000081
【化１７】
2017104242.tif 000082
【化１８】
2017104242.tif 000083
【化１９】
2017104242.tif 000084
【化２０】
2017104242.tif 000085
【化２１】
2017104242.tif 000086
［式中、※は、結合部位を表す。Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、又は、置換若しくは無置換のピリジル基を表す。］
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料を陽極と陰極との間に介在する有機層に含有してい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。
【請求項１３】
前記有機層が、発光層であり、前記有機エレクトロルミネッセンス素子材料が、ホスト材料として含まれていることを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記発光層が、さらにリン光発光性ドーパントを含有しており、
前記リン光発光性ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位が、−５．３０ｅＶ以上−４．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、並びに、それを具備した表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう。）は、陰極と陽極との間に、発光を発生させるための有機層を挟んだ構造を有している。有機層は、単層又は複数層によって構成され、一般には、有機発光物質を含有する発光層を少なくとも含む構成とされている。【０００３】
有機ＥＬ素子の電極間に電圧が印加されると、電極間に介在している発光層には、陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。そして、電子と正孔とは、発光層付近において再結合して励起子を生じる。有機ＥＬ素子は、このような励起子が失活するときに放出する光を利用した発光素子である。有機ＥＬ素子は、自己発光型で視野角が広く、薄膜型の全固体素子であるといった特徴を有しており、小型化や低消費電力化に適し、次世代の平面ディスプレイや照明への利用が期待されている。【０００４】
有機ＥＬ素子の発光方式としては、蛍光発光方式とリン光発光方式とがある。励起三重項からのリン光発光を利用するリン光発光方式では、項間交差を加味すると、原理的には１００％の内部量子効率を達成することが可能であり、励起一重項からの蛍光発光を利用する蛍光発光方式に比して約４倍の発光効率を実現できる可能性がある。そこで、近年、リン光発光方式による有機ＥＬ素子の開発が鋭意進められている。【０００５】
リン光発光を室温で安定的に生じさせるためには、発光中心の位置を有機層中の精密な範囲内に制御する技術が重要である。そこで、従来、電極間に発光層と共に正孔輸送層、電子輸送層等を積層して多層化する技術や、発光層について有機発光物質としての発光ドーパントとホスト化合物との二成分を併用する技術等が用いられている。【０００６】
一方、有機層に適用する材料についても、素子の発光効率や発光寿命に影響する諸性能についての改良が進められている。例えば、発光層に適用されるホスト化合物については、高いキャリア輸送性や、優れた熱安定性、成膜安定性等が求められている。また、励起三重項エネルギー（Ｔ1 エネルギー）が高く、種々のＴ1 エネルギーを持つリン光発光性ドーパントとの併用が制約され難いことも望まれる。【０００７】
従来、高いキャリア輸送性を備えるホスト化合物としては、ＣＢＰやｍＣＰに代表されるカルバゾール誘導体が知られている。また、特許文献１には、カルバゾール環と、ジベンゾフラン環やジベンゾチオフェン環等とを組み合わせた構造の化合物が開示されている。このような複数の芳香族複素環が組み合わされた構造の化合物によると、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低くすることができる。また、芳香族複素環が組み合わされることにより、高いガラス転移温度（Ｔｇ）や高いＴ1 エネルギーを示すものとなる。また、特許文献２には、複数のカルバゾール環や、カルバゾール環と他の含窒素複素環とを組み合わせた構造の化合物が開示されており、また、特許文献３にも、カルバゾール環と、ジベンゾフラン環やジベンゾチオフェン環等とを組み合わせた構造の化合物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／００４６３９号
【特許文献２】特開２０１４−１１８４１０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／１３７２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来知られているカルバゾール誘導体は、十分に高いＴ1 エネルギーとガラス転移温度とを兼ね備えたものとはなっていない。また、特許文献１に開示されている化合物は、Ｔ1 エネルギーやガラス転移温度が高く、また、有機ＥＬ素子を低電圧で駆動させることを可能とはしているものの、励起状態においてエキシマを形成し易く、安定性が十分ではない。特許文献２に開示されている化合物や特許文献３に開示されている化合物に関しても、特に駆動時の電圧上昇、経時安定性についてはまだまだ改善の余地がある。【００１０】
そこで、本発明は、素子の駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子材料、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を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。【００１２】
１．下記一般式（１）、
【化１】
2017104242.tif 000003
［式中、Ａ1 及びＡ2 は、互いに同一の環からなる縮合芳香族複素環を表し、Ｌは、二価の連結基を表し、ＨＡｒは、含窒素複素環基、又は、電子吸引性基を表す。Ｒ1 及びＲ2 は、それぞれ独立に、ＨＡｒとは異なる置換基を表す。ｓ及びｔは、それぞれ独立に、０以上の整数であり、ｕは、１以上の整数である。］で表され、ＬＵＭＯの電子密度分布の７０％以上が、Ｌで表される連結基に局在しており、且つ、ＨＯＭＯの電子密度分布の６０％以上が、Ａ2 で表される縮合芳香族複素環に局在しており、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環のＨＯＭＯの電子密度分布及びＬＵＭＯの電子密度分布が７％以下であ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材料。【００１３】
２．前記Ａ1 及び前記Ａ2 が、カルバゾール環であ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材料。【００１４】
３．前記Ｌが、下記一般式（２）、
【化２】
2017104242.tif 000004
［式中、＊は、Ａ1 との結合部位を表し、＊＊は、Ａ2 との結合部位を表す。Ｌ1 及びＬ3 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のビフェニル基、置換若しくは無置換のフルオレン基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン基、又は、置換若しくは無置換のジベンゾフラン基を表し、Ｌ2 は、単結合、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、又は、下記一般式（３）〜（７）のいずれかで表される置換基を表す。ｎは、０〜３の整数である。但し、ｎが２以上であるとき、Ｌ2 及びＬ3 は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。］
【化３】
2017104242.tif 000005
【化４】
2017104242.tif 000006
【化５】
2017104242.tif 000007
【化６】
2017104242.tif 000008
【化７】
2017104242.tif 000009
［式中、※は、結合部位を表す。Ｒ3 及びＲ4 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のアルキル基、又は、置換若しくは無置換のアリール基を表す。］で表されることを特徴とする前記１又は前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００１５】
４．下記一般式（８）、
【化８】
2017104242.tif 000010
［式中、Ｙは、Ｏ又はＳを表す。ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、それぞれ独立に、０〜４の整数であり、１≦ｕ１＋ｕ２≦８を満たす。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｌ2 、Ｌ3 及びｎは、前記一般式においてと同義である。］で表されることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００１６】
５．前記一般式（８）で表される化合物が、下記一般式（９）、
【化９】
2017104242.tif 000011
［式中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］で表されることを特徴とする前記４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００１７】
６．前記一般式（９）で表される化合物が、下記一般式（１０）、
【化１０】
2017104242.tif 000012
［式中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］で表されることを特徴とする前記５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００１８】
７．前記一般式（８）で表される化合物が、下記一般式（１１）、
【化１１】
2017104242.tif 000013
［式中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］で表されることを特徴とする前記４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００１９】
８．前記一般式（１１）で表される化合物が、下記一般式（１２）、
【化１２】
2017104242.tif 000014
［式中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。］で表されることを特徴とする前記７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。【００２０】
９．前記ＨＡｒが、縮環していてもよい含窒素５員芳香族複素環であることを特徴とする前記１から前記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材料。【００２１】
１０．前記ＨＡｒが、含窒素６員芳香族複素環であることを特徴とする前記１から前記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材料。【００２２】
１１．前記ＨＡｒが、下記一般式（１３）〜（２１）のうちのいずれかであることを特徴とする前記１から前記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材料。
【化１３】
2017104242.tif 000015
【化１４】
2017104242.tif 000016
【化１５】
2017104242.tif 000017
【化１６】
2017104242.tif 000018
【化１７】
2017104242.tif 000019
【化１８】
2017104242.tif 000020
【化１９】
2017104242.tif 000021
【化２０】
2017104242.tif 000022
【化２１】
2017104242.tif 000023
［式中、※は、結合部位を表す。Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、又は、置換若しくは無置換のピリジル基を表す。］【００２３】
１２．前記１から前記１１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材料を陽極と陰極との間に介在する有機層に含有してい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。【００２４】
１３．前記有機層が、発光層であり、前記有機エレクトロルミネッセンス素子材料が、ホスト材料として含まれていることを特徴とする前記１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２５】
１４．前記発光層が、さらにリン光発光性ドーパントを含有しており、前記リン光発光性ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位が、−５．３０ｅＶ以上−４．５ｅＶ以下であることを特徴とする前記１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００２６】
１５．前記１２から前記１４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を具備することを特徴とする表示装置。【００２７】
１６．前記１２から前記１４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を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、素子の駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子材料、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を提供することができる。詳細には、外部取り出し量子効率や半減寿命が向上し、経時安定性に優れると共に、駆動電圧や駆動時の電圧上昇が抑制された有機エレクトロルミネッセンス素子や、表示装置や、照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】従来のホスト化合物における分子構造とＨＯＭＯ―ＬＵＭＯの電子密度分布を示す図。
【図１Ｂ】本発明に係る有機ＥＬ素子材料における分子構造とＨＯＭＯ―ＬＵＭＯの電子密度分布を示す図。
【図２】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。
【図３】図２における表示部Ａの模式図。
【図４】画素の模式図。
【図５】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図。
【図６】照明装置の概略図。
【図７】照明装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子材料、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の構成について説明する。
【００３１】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料は、下記一般式（１）で表される。この化合物は、電荷輸送能を有しており、有機ＥＬ素子の発光層等において発光ドーパントと併用されるホスト化合物として好適な材料である。
【化２２】
2017104242.tif 000024
【００３２】
一般式（１）中、Ａ1 及びＡ2 は、互いに同一の環からなる縮合芳香族複素環を表す。すなわち、Ａ1 は、縮合芳香族複素環であり、Ａ2 は、置換基を除いた主骨格がＡ1 と同一の縮合芳香族複素環である。また、Ｌは、二価の連結基を表す。ＨＡｒは、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環に対して電子吸引性を示す置換基であって、含窒素複素環基、又は、非環式の電子吸引性基を表す。Ｒ1 及びＲ2 は、それぞれ独立に、ＨＡｒとは異なる置換基を表す。すなわち、Ｒ1 及びＲ2 は、ＨＡｒで表される含窒素複素環基及び電子吸引性基を除く他の置換基である。ｓ及びｔは、それぞれ独立に、０以上の整数である。また、ｕは、１以上の整数であり、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環には、少なくとも一つ以上のＨＡｒが結合している。
【００３３】
一般式（１）で表される化合物は、ＬＵＭＯの電子密度分布の７０％以上が、Ｌで表される連結基に局在しており、且つ、ＨＯＭＯの電子密度分布の６０％以上が、Ａ2 で表される縮合芳香族複素環に局在しているという特徴を有している。また、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環に分布するＨＯＭＯの電子密度分布及びＬＵＭＯの電子密度分布が、分子全体の電子密度分布に対する割合で７％以下であるという特徴を有している。すなわち、一般式（１）で表される化合物では、ＬＵＭＯの電子密度分布やＨＯＭＯの電子密度分布が、分子全体のうちの一部の領域に局在して分布している。
【００３４】
［電子密度分布］
一般式（１）で表される化合物におけるＬＵＭＯやＨＯＭＯの分布状態（局在の状態）については、分子軌道計算により得られる構造最適化した際の電子密度分布から求めることができる。具体的には、ＬＵＭＯの電子密度分布やＨＯＭＯの電子密度分布は、構造最適化と電子密度解析を行う分子軌道計算において、汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ＊を用いて導かれる。分子軌道計算用ソフトウェアとしては、例えば、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製のＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｃ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ  ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，２０１０．）を利用することが可能である。但し、分子軌道計算を行う手段は、これに制限されるものではない。
【００３５】
［電子密度分布の割合の求め方］
一般式（１）で表される化合物におけるＬＵＭＯやＨＯＭＯの分布状態は、局在している電子密度分布の割合を数値化して把握することができる。本明細書において、ＬＵＭＯの電子密度分布のＸ％以上が連結基（Ｌ）に局在しているとは、分子全体におけるＬＵＭＯの全確率分布を合算して１００％としたときに、そのＸ％以上が連結基（Ｌ）に偏在していることを意味する。また、ＨＯＭＯの電子密度分布のＹ％以上が縮合芳香族複素環（Ａ2 ）に局在しているとは、分子全体におけるＨＯＭＯの全確率分布を合算して１００％としたときに、そのＹ％以上が、縮合芳香族複素環（Ａ2 ）に偏在していることを意味する。
【００３６】
詳細には、分子全体におけるＬＵＭＯの全確率分布は、分子軌道計算によって分子軌道を求め、分子を構成する全原子についてＬＵＭＯに相当する軌道の係数を二乗し、これらを合算することで導かれる。一方、分子全体のうちの一部の領域に局在しているＬＵＭＯの確率分布は、その領域を構成する原子のみについてＬＵＭＯに相当する軌道の係数を二乗し、これらを合算することで導かれる。前者の計算値に対する後者の計算値の割合がＬＵＭＯの分布状態を間接的に表しているといえる。ＨＯＭＯについての導出方法もこれらと同様である。なお、Ｇａｕｓｓｉａｎ０９においては、汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ＊を用いた電子密度解析を行い、キーワードとして＃ｐとｐｏｐ＝ｒｅｇｕｌａｒを使用して出力される分子軌道を計算に使用することができる。
【００３７】
ここで、本発明に係る有機ＥＬ素子材料の作用機序について説明する。
【００３８】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明に係る有機ＥＬ素子材料の作用機序について説明する概念図である。図１Ａは、従来のホスト化合物における分子構造とＨＯＭＯ―ＬＵＭＯの電子密度分布を示す図、図１Ｂは、本発明に係る有機ＥＬ素子材料における分子構造とＨＯＭＯ―ＬＵＭＯの電子密度分布を示す図である。
【００３９】
有機ＥＬ素子においては、電極から注入された電荷は、有機層中の分子間をホッピング伝導することによって移動していく。この電荷の輸送を担っているのは、材料として用いられている化合物中の芳香環のΠ電子等である。有機層におけるキャリア輸送性を高くし、有機ＥＬ素子の駆動電圧を低電圧化するためには、ホッピング伝導の移動度を高くすることが望ましいとされている。
【００４０】
一般に、ホッピング伝導の移動度は、分子の荷電状態や、立体構造等によって大きく左右される。例えば、電荷を授受する分子のドナー性ないしアクセプター性が互いに顕著であるほど、分子同士の相互作用が強くなるため、ホッピング伝導の移動度は高くなる傾向がある。また、電荷を授受する分子の立体構造が互いに類似しているほど、分子間距離は短縮され、分子同士の相互作用が強められるため、ホッピング伝導の移動度は高くなる傾向がある。
【００４１】
従来知られているホスト化合物、すなわち、カルバゾール誘導体や、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環といった縮合芳香族複素環を組み合わせた構造のホスト化合物は、互いに類似している縮合芳香族複素環が連結された構造を有している。例えば、従来のホスト化合物の一例は、図１Ａのように表すことができる。Ａは、カルバゾール環等の縮合芳香族複素環であり、Ｌは、二価の連結基である。
【００４２】
図１Ａに示される従来のホスト化合物において、Ａで表される複数の縮合芳香族複素環は、置換基を除いた主骨格が互いに同一の環からなり、Ｌで表される連結基は、芳香族環を含む構造であることが多い。このような平面性を持つ環が組み合わされた構造のホスト化合物は、分子同士の相互作用に適した立体構造を有しているといえる。つまり、ガラス転移温度が高くなる他、ホッピング伝導の移動度も高くなるため、有機ＥＬ素子を低電圧駆動するのに適しているといえる。
【００４３】
しかしながら、従来のホスト化合物は、図１Ａに示すように、分子骨格の対称性が高く、複数の縮合芳香族複素環（Ａ）のそれぞれがおかれている環境が互いに近似した構造である。例えば、ＬＵＭＯのエネルギー準位が縮合芳香族複素環（Ａ）よりも深い連結基（Ｌ）を採用すれば、連結基（Ｌ）を電子受容性が高いＬＵＭＯ部位とすることは可能であるものの、このとき、縮合芳香族複素環（Ａ）のいずれもが電子供与性が高いＨＯＭＯ部位となってしまう。ＨＯＭＯの電子密度分布が、対称的に位置する縮合芳香族複素環（Ａ）のそれぞれに分散的に分布しているためである。
【００４４】
その結果、従来のホスト化合物は、分子同士で積層した状態において励起されると、ホスト化合物同士で容易にΠ電子を授受し、望まれないエキシマを高頻度で形成するようになってしまう。形成されたエキシマは、通常、速やかに基底状態に戻るものの、エキシマの形成によって電荷が浪費されることは避けられないため、有機ＥＬ素子の内部量子効率は低下し、有機ＥＬ素子の発光効率や発光寿命が損なわれることになる。
【００４５】
そこで、本発明に係る有機ＥＬ素子材料では、図１Ｂに示すように、互いに同一の環からなるＡ1 で表される縮合芳香族複素環とＡ2 で表される縮合芳香族複素環とが連結された分子骨格において、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環のみに対して電子吸引性を示す置換基（ＨＡｒ）を結合させるものとする。電子吸引性を示す置換基（ＨＡｒ）によって、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環のＨＯＭＯの電子密度を低下させることにより、Ａ2 で表される縮合芳香族複素環を優先的にＨＯＭＯ部位として機能させることができる。
【００４６】
すなわち、ＬＵＭＯの電子密度分布をＬで表される連結基に局在させると共に、ＨＯＭＯの電子密度分布をＡ2 で表される縮合芳香族複素環に局在させることで、励起状態における同種の分子同士の電子移動反応を低減させることができる。そのため、互いに類似している縮合芳香族複素環が組み合わされた分子構造によって、高いガラス転移温度、高いＴ１エネルギー、良好なキャリア伝導性が実現されていながら、励起状態における安定性も良好な有機ＥＬ素子材料が得られる。ひいては、発光効率や発光寿命が良好な有機ＥＬ素子や、これを具備する表示装置や照明装置を提供することができる。
【００４７】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料において、ＬＵＭＯの電子密度分布をＬで表される連結基に局在させるためには、ＬＵＭＯのエネルギー準位が、Ａ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環におけるＬＵＭＯのエネルギー準位よりも深い連結基（Ｌ）を用いればよい。また、ＨＯＭＯの電子密度分布をＡ2 で表される縮合芳香族複素環に局在させるためには、ＨＯＭＯのエネルギー準位が、Ｌで表される連結基におけるＨＯＭＯのエネルギー準位よりも浅い縮合芳香族複素環（Ａ2 ）を用いると共に、電子吸引性を示す置換基（ＨＡｒ）の電子吸引性を高くする、或いは、電子吸引性を示す置換基（ＨＡｒ）の置換数を増やせばよい。
【００４８】
一般式においてＡ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環としては、具体的には、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、アクリジン環、フェナジン環、ベンゾキノリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジオキサジン環、トリフェノジチアジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾシロール環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラチオフェン環、アントラジフラン環、アントラジチオフェン環、チエノチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環等を用いることができる。
【００４９】
一般式においてＡ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環としては、ＨＯＭＯのエネルギー準位が、−５．３０ｅＶ未満であるものが好ましく、カルバゾール環、ジベンゾフラン環又はジベンゾチオフェン環が好ましく、カルバゾール環がより好ましい。カルバゾール環のＨＯＭＯのエネルギー準位は約−５．４４ｅＶ、ジベンゾフラン環のＨＯＭＯのエネルギー準位は約−６．０１ｅＶ、ジベンゾチオフェン環のＨＯＭＯのエネルギー準位は約−５．８２ｅＶである。特に、Ａ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環がカルバゾール環であると、成膜性と共に、より高いキャリア輸送性やＴ１エネルギーを得ることができる。なお、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環とＡ2 で表される縮合芳香族複素環とは、互いに同一の環によって構成されるが、Ｌに対する結合位置や、Ｒ1 又はＲ2 で表される置換基の種類及び結合位置は、互いに同一でなくてもよい。
【００５０】
一般式においてＨＡｒで表される含窒素複素環基としては、含窒素５員芳香族複素環、含窒素６員芳香族複素環等を用いることができる。これらの含窒素複素環基は、置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい。また、これらの含窒素複素環基は、単環であってもよいし、５員環ないし６員環が更に縮環して多環縮合環を形成していてもよい。また、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環に対しては、これらの環のうち一種が置換していてもよいし、複数種が置換していてもよい。
【００５１】
含窒素５員芳香族複素環としては、具体的には、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環等が挙げられる。また、含窒素６員芳香族複素環としては、具体的には、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環等が挙げられる。なお、ＨＡｒで表される含窒素複素環基としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、キノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、アクリジン環、フェナジン環、ベンゾキノリン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジオキサジン環、トリフェノジチアジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環等のその他の多員の含窒素芳香族複素環を用いることもできる。
【００５２】
一般式においてＨＡｒで表される電子吸引性基としては、シアノ基、ニトロ基、アルキルホスフィノ基、アリールホスフィノ基、アシル基、フルオロアルキル基、及び、ペンタフルオロスルファニル基、ハロゲン原子からなる群より選択される少なくとも１種以上の置換基を用いることができる。アルキルホスフィノ基としては、例えば、ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基、ジシクロヘキシルホスフィノ基等が挙げられる。また、アリールホスフィノ基としては、例えば、ジフェニルホスフィノ基、ジナフチルホスフィノ基等が挙げられる。また、アシル基としては、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等が挙げられる。また、フルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。また、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、臭素原子等が挙げられる。
【００５３】
一般式においてＲ1 又はＲ2 で表される置換基としては、含窒素複素環及び電子吸引性基を除く他の置換基を用いることができる。なお、Ｒ1 又はＲ2 で表される置換基としては、一種の置換基が置換されていてもよいし、複数種の置換基が置換されていてもよい。Ｒ1 又はＲ2 で表される置換基としては、特に、Ａ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環に対して電子吸引性を示さない置換基が好ましい。さらに、Ｒ2 で表される置換基としては、Ａ2で表される縮合芳香族複素環に対して電子供与性を示す置換基がより好ましい。
【００５４】
一般式においてＲ1 又はＲ2 で表される置換基の好ましい形態は、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基等）、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）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基等）、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、ジメチルアミノ基等）、ヒドロキシ基等である。或いは、含窒素複素環基を除いた、単環の芳香族炭化水素環基若しくは芳香族複素環基、又は、多環の縮合芳香族炭化水素環基若しくは縮合芳香族複素環基であってもよい。さらに、これらの置換基は、後記するような任意の置換基を有していてもよい。
【００５５】
一般式においてＬで表される二価の連結基としては、下記一般式（２）で表される基が好ましい。一般式（２）で表される連結基のＬＵＭＯのエネルギー準位は、Ａ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環におけるＬＵＭＯのエネルギー準位よりも深いことが好ましい。
【００５６】
【化２３】
2017104242.tif 000025
【００５７】
一般式（２）中、＊は、Ａ1 との結合部位を表し、＊＊は、Ａ2 との結合部位を表す。Ｌ1 及びＬ3 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のフェニレン基、置換若しくは無置換のビフェニル基（１，１’−ビフェニル−ジイル基等）、置換若しくは無置換のフルオレン基（９Ｈ−フルオレン−ジイル基等）、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン基（ジベンゾチオフェン−ジイル基）、又は、置換若しくは無置換のジベンゾフラン基（ジベンゾフラン−ジイル基）を表し、Ｌ2 は、単結合、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキレン基、エーテル基、チオエーテル基、又は、下記一般式（３）〜（７）のいずれかで表される置換基を表す。ｎは、０〜３の整数である。但し、ｎが２以上であるとき、Ｌ2 及びＬ3 は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００５８】
【化２４】
2017104242.tif 000026
【００５９】
【化２５】
2017104242.tif 000027
【００６０】
【化２６】
2017104242.tif 000028
【００６１】
【化２７】
2017104242.tif 000029
【００６２】
【化２８】
2017104242.tif 000030
【００６３】
一般式（３）〜（７）中、※は、結合部位を表す。Ｒ3 及びＲ4 は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換のアルキル基、又は、置換若しくは無置換のアリール基を表す。
【００６４】
一般式においてＬ2 で表される炭素数１〜５のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。これらのアルキレン基は、分枝を有していてもよい。
【００６５】
一般式においてＲ3 又はＲ4 で表されるアルキル基としては、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、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、ペンタデシル基等が挙げられる。
【００６６】
一般式においてＲ3 又はＲ4 で表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
【００６７】
一般式においてＡ1 、Ａ2 、ＨＡｒ、Ｌ1 、Ｌ2 、Ｌ3 、Ｒ3 、Ｒ4 等に結合する置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基等）、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、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素環基（例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（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等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等）等が挙げられる。なお、これらの置換基は、これらの置換基によってさらに置換されていてもよい。
【００６８】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料のより好ましい形態は、下記一般式（８）で表される。一般式（８）で表されるように連結基Ｌが、Ａ1 及びＡ2 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環）に類似する構造であると、分子同士の相互作用をより強くすることができる。
【００６９】
【化２９】
2017104242.tif 000031
【００７０】
一般式（８）中、Ｙは、Ｏ又はＳを表す。ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、それぞれ独立に、０〜４の整数であり、０≦ｓ１＋ｕ１≦４、０≦ｓ２＋ｕ２≦４、１≦ｕ１＋ｕ２≦８を満たす。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｌ2 、Ｌ3 及びｎは、前記一般式においてと同義である。
【００７１】
一般式（８）で表される化合物は、下記一般式（９）で表される化合物であってよい。一般式（９）で表されるように、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環）が、Ｌ1 に相当する縮合芳香族複素環の３位（６位）に結合している化合物は、合成が比較的容易である。
【００７２】
【化３０】
2017104242.tif 000032
【００７３】
一般式（９）中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。
【００７４】
一般式（９）で表される化合物は、下記一般式（１０）で表される化合物であることが好ましい。一般式（１０）で表されるように、ＨＡｒで表される置換基が、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環）の３位（６位）に結合している化合物は、合成が比較的容易である。電子密度分布への影響や、分子同士の相互作用の立体障害による阻害等を避ける観点からは、さらにＲ1 やＲ2 を無置換としてもよい。
【００７５】
【化３１】
2017104242.tif 000033
【００７６】
一般式（１０）中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。
【００７７】
一般式（８）で表される化合物は、下記一般式（１１）で表される化合物であってもよい。一般式（１１）で表されるように、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環）が、Ｌ1 に相当する縮合芳香族複素環の１位（８位）に結合している化合物は、合成が比較的容易である。
【００７８】
【化３２】
2017104242.tif 000034
【００７９】
一般式（１１）中、ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｓ１、ｓ２、ｕ１、ｕ２、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。
【００８０】
一般式（１１）で表される化合物は、下記一般式（１２）で表される化合物であることが好ましい。一般式（１２）で表されるように、ＨＡｒで表される置換基が、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環）の３位（６位）に結合している化合物は、合成が比較的容易である。電子密度分布への影響や、分子同士の相互作用の立体障害による阻害等を避ける観点からは、さらにＲ1 やＲ2 を無置換としてもよい。
【００８１】
【化３３】
2017104242.tif 000035
【００８２】
一般式（１２）中、ｓ３は、０〜４の整数であり、ｓ４は、０〜３の整数である。ＨＡｒ、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｙ、Ｌ2 、Ｌ3 、ｎ、ｔ１及びｔ２は、前記一般式においてと同義である。
【００８３】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料のより好ましい形態は、一般式においてＨＡｒで表される置換基が、含窒素５員芳香族複素環のみ、含窒素６員芳香族複素環のみ、又は、電子吸引性基のみからなる。電子吸引性基としては、特に、シアノ基、ニトロ基、ジフェニルホスフィノ基、アセチル基、トリフルオロメチル基、及び、ペンタフルオロスルファニル基からなる群より選択される少なくとも１種以上が好ましい。ＨＡｒで表される置換基が、このような電子吸引性を示す基であると、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環のＨＯＭＯの電子密度を効果的に低下させることができるので、励起状態におけるエキシマの形成をより確実に抑制することができる。また、含窒素５員芳香族複素環や含窒素６員芳香族複素環であると、電子吸引性基である場合と比較して分子の安定性が高くなる傾向があるため、有機ＥＬ素子の発光寿命等を向上させるのに有利である。
【００８４】
一般式においてＨＡｒで表される含窒素５員芳香族複素環及び含窒素６員芳香族ヘテロ環のより好ましい形態は、下記一般式（１３）〜（２１）のいずれかで表される。これらの含窒素複素環基は、Ａ1 で表される縮合芳香族複素環（カルバゾール環等）よりも低いＨＯＭＯのエネルギー準位と、青色リン光発光にも適用可能な程度の高いＴ１エネルギーとを有している。また、合成も比較的容易に行うことができる。
【００８５】
【化３４】
2017104242.tif 000036
【００８６】
【化３５】
2017104242.tif 000037
【００８７】
【化３６】
2017104242.tif 000038
【００８８】
【化３７】
2017104242.tif 000039
【００８９】
【化３８】
2017104242.tif 000040
【００９０】
【化３９】
2017104242.tif 000041
【００９１】
【化４０】
2017104242.tif 000042
【００９２】
【化４１】
2017104242.tif 000043
【００９３】
【化４２】
2017104242.tif 000044
【００９４】
一般式（１３）〜（２１）中、※は、結合部位を表す。Ｒは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、又は、置換若しくは無置換の炭素数１〜５のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、又は、置換若しくは無置換のピリジル基を表す。
【００９５】
Ｒで表される炭素数１〜５のアルキル基としては、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、ｔ−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。
【００９６】
Ｒで表される炭素数３〜１０のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【００９７】
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子材料の具体例を示す。但し、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。
【００９８】
【化４３】
2017104242.tif 000045
【００９９】
【化４４】
2017104242.tif 000046
【０１００】
【化４５】
2017104242.tif 000047
【０１０１】
【化４６】
2017104242.tif 000048
【０１０２】
［一般式（１）で表される構造を有する化合物の合成例］
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子材料の合成方法について、上記した具体例のうちの化合物例５２及び化合物例２を例にとって説明する。但し、本発明に係る有機ＥＬ素子材料の合成方法は、これらに制限されるものではない。
【０１０３】
《化合物例５２の合成》
【化４７】
2017104242.tif 000049
【０１０４】
はじめに、窒素気流下、秤量した２−ブロモ−６−ヨード−ジベンゾフラン、カルバゾール、酸化銅（II）、ジピバロイルメタン（ＤＰＭ）、リン酸カリウムを非プロトン性溶媒中に投入し、１００℃で１０時間攪拌する。そして、飽和食塩水、有機溶媒を投入して不溶物を除去した後、有機相を減圧濃縮し、精製を行うと中間体１が得られる。
【０１０５】
続いて、窒素気流下、中間体１、３−ブロモ−カルバゾール、酸化銅（II）、ジピバロイルメタン（ＤＰＭ）、リン酸カリウムを非プロトン性溶媒中に投入し、１３０℃で５時間攪拌する。そして、飽和食塩水、有機溶媒を投入して不溶物を除去した後、有機相を減圧濃縮し、精製を行うと中間体２が得られる。
【０１０６】
さらに、窒素気流下、中間体２、１Ｈ−ベンズイミダゾ―ル、酸化銅（II）、ジピバロイルメタン（ＤＰＭ）、リン酸カリウムをＤＭＳＯ中に投入し、１６０℃で２時間攪拌する。そして、飽和食塩水、有機溶媒を投入して不溶物を除去した後、有機相を減圧濃縮し、精製を行うと化合物例５２が得られる。
【０１０７】
《化合物例２の合成》
【化４８】
2017104242.tif 000050
【０１０８】
３−ニトロ−カルバゾール、パラジウム／炭素をエタノール中に溶解し、水素雰囲気下、加熱攪拌しながら還元することで中間体３が得られる。次いで、中間体３に安息香酸クロリドを反応させてアミド化することで中間体４が得られる。さらに、中間体４にＰＯＣｌ３等の無機酸塩化物を反応させて塩素化することで中間体５が得られる。そして、中間体５に５−フェニルテトラゾールを加えてトルエン中で２時間加熱還流することで中間体６が得られる。
【０１０９】
続いて、窒素気流下、中間体６、前記の中間体１、酸化銅（II）、ジピバロイルメタン（ＤＰＭ）、リン酸カリウムをＤＭＳＯ中に投入し、１６０℃で２時間攪拌する。そして、飽和食塩水、有機溶媒を投入して不溶物を除去した後、有機相を減圧濃縮し、精製を行うと化合物例２が得られる。
【０１１０】
これらの合成方法においては、酸化銅（II）に代えてヨウ化銅（Ｉ）等の銅化合物、ジピバロイルメタンに代えてピコリン酸等の配位子、リン酸カリウムに代えて炭酸カリウム等の塩基、溶媒として適宜の非プロトン性溶媒を用いることが可能である。得られる化合物については、１Ｈ−ＮＭＲスペクトル、ＭＳスペクトル等により確認することができる。
【０１１１】
＜有機エレクトロルミネッセンス素子＞
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の素子構成と各構成要素について説明する。有機ＥＬ素子の素子構成は、例えば、次のような積層構造とすることができる。
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（４）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
但し、有機ＥＬ素子の素子構成は、前記の（１）〜（８）に制限されるものではなく、従来知られている適宜の構成をとることができる。例えば、発光層は、単一の層で構成してもよいし、複数の発光層を積層した構成としてもよい。
【０１１２】
［発光層］
発光層は、電極又は隣接層から電子と正孔とが注入され、これらの再結合により生じる励起子の失活によって発光を生じさせる層である。但し、発光を生じる位置は、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。発光層は、発光ドーパントと、ホスト化合物とを含有することが好ましい。
【０１１３】
発光層の層厚の総和は、特に制限されるものではない。但し、形成する層の均質性を確保し、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、駆動電流に対する発光色の安定性を向上させる等の観点からは、好ましくは２ｎｍ〜５μｍの範囲、より好ましくは２〜５００ｎｍの範囲、さらに好ましくは５〜２００ｎｍの範囲に調整する。
【０１１４】
（ホスト化合物）
ホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担い、観測可能な程度の発光を実質的には生じない化合物である。具体的には、リン光量子収率が、２５℃において０．１未満の化合物であると定義される。ホスト化合物のリン光量子収率は、好ましくは０．０１未満である。本発明に係る有機ＥＬ素子においては、前記の有機ＥＬ素子材料が、ホスト化合物として好適に用いられる。このとき、従来知られている他のホスト化合物を併用してもよい。
【０１１５】
ホスト化合物は、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
【０１１６】
本発明に係る有機ＥＬ素子において併用することができる他のホスト化合物の種類は、特に制限されるものではない。低分子化合物であってもよいし、繰り返し単位を有する高分子化合物であってもよい。また、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物であってもよい。
【０１１７】
ホスト化合物は、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、さらに、有機ＥＬ素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点からは、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。具体的には、Ｔｇが９０℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましい。なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１−２０１２に準拠した方法により求められる値とする。
【０１１８】
本発明に係る有機ＥＬ素子において併用することができる他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。但し、これらの化合物に制限されるものではない。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、米国特許公開第２００３／０１７５５５３号明細書、米国特許公開第２００６／０２８０９６５号明細書、米国特許公開第２００５／０１１２４０７号明細書、米国特許公開第２００９／００１７３３０号明細書、米国特許公開第２００９／００３０２０２号明細書、米国特許公開第２００５／０２３８９１９号明細書、国際公開第２００１／０３９２３４号、国際公開第２００９／０２１１２６号、国際公開第２００８／０５６７４６号、国際公開第２００４／０９３２０７号、国際公開第２００５／０８９０２５号、国際公開第２００７／０６３７９６号、国際公開第２００７／０６３７５４号、国際公開第２００４／１０７８２２号、国際公開第２００５／０３０９００号、国際公開第２００６／１１４９６６号、国際公開第２００９／０８６０２８号、国際公開第２００９／００３８９８号、国際公開第２０１２／０２３９４７号、特開２００８−０７４９３９号公報、特開２００７−２５４２９７号公報、欧州特許第２０３４５３８号明細書等である。
【０１１９】
（発光ドーパント）
発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント及びリン光発光性ドーパントのいずれを用いることも可能である。但し、有機ＥＬ素子中にリン光発光性ドーパントが含まれていることが好ましく、前記の有機ＥＬ素子材料と同一の発光層にリン光発光性ドーパントが含まれていることがより好ましい。
【０１２０】
リン光発光性ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位は、−５．３０ｅＶ以上−４．５ｅＶ以下であることが好ましい。このようなエネルギー準位を有する金属錯体の具体例としては、国際公開２０１５／８７７３９号に記載のもの等が挙げられる。前記の有機ＥＬ素子材料のＨＯＭＯのエネルギー準位については、縮合芳香族複素環の選択等によって十分に深くすることが可能である。そのため、このようなエネルギー準位を有するリン光発光性ドーパントを併用した場合には、前記の有機ＥＬ素子材料ではなく、このリン光発光性ドーパントが正孔の輸送を主に担うことになる。したがって、励起子がホスト化合物上で生成するのを抑制することができ、エキシマの生成や無輻射の失活を低減して有機ＥＬ素子を長寿命化することができる。
【０１２１】
発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定の発光ドーパント及び有機ＥＬ素子が適用されるデバイスの必要条件等に基いて、任意に決定することができる。例えば、発光層の層厚方向に対して均一な濃度で含有されていてもよいし、任意の濃度分布を有して含有されていてもよい。
【０１２２】
発光ドーパントとしては、単一の発光層中において複数種を併用してもよい。また、有機ＥＬ素子中において異なる発光層に複数種を併用してもよい。また、分子構造の異なるドーパント同士を組み合わせて用いてもよいし、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いてもよい。
【０１２３】
なお、発光ドーパントに由来する発光色は、「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５．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ（株）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。
【０１２４】
発光ドーパントは、複数種を併用し、互いの発光色の合成によって白色発光が生じるように組み合わせてもよい。例えば、青と橙等の補色の関係で組み合わせたり、三原色を組み合わせたりしてよい。白色発光は、用途にもよるが、２度視野角正面輝度において１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がｘ＝０．３９±０．０９、ｙ＝０．３８±０．０８の領域内にあることが好ましい。
【０１２５】
（リン光ドーパント）
リン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義される。リン光ドーパントのリン光量子収率は、好ましくは０．１以上である。
【０１２６】
リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法によって測定することができる。溶液中でのリン光量子収率は、種々の溶媒を用いて測定することができる。リン光ドーパントについてリン光量子収率は、任意の溶媒のいずれかにおいて０．０１以上が達成されればよい。
【０１２７】
本発明に係る有機ＥＬ素子において用いることができるリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。但し、これらの化合物に制限されるものではない。Ｎａｔｕｒｅ，３９５，１５１（１９９８）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２（２００１）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１９，７３９（２００７）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，１７，３５３２（２００５）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１７，１０５９（２００５）、国際公開第２００９／１００９９１号、国際公開第２００８／１０１８４２号、国際公開第２００３／０４０２５７号、米国特許公開第２００６／８３５４６９号、米国特許公開第２００６／０２０２１９４号明細書、米国特許公開第２００７／００８７３２１号明細書、米国特許公開第２００５／０２４４６７３号明細書、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，４０，１７０４（２００１）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，１６，２４８０（２００４）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１６，２００３（２００４）、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．，２００６，４５，７８００、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８６，１５３５０５（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，３４，５９２（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２９０６（２００５）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，４２，１２４８（２００３）、国際公開第２００９／０５０２９０号、国際公開第２００２／０１５６４５号、国際公開第２００９／０００６７３号、米国特許公開第２００２／００３４６５６号明細書、米国特許第７３３２２３２号明細書、米国特許公開第２００９／０１０８７３７号明細書、米国特許公開第２００９／００３９７７６号明細書、米国特許第６９２１９１５号明細書、米国特許第６６８７２６６号明細書、米国特許公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許公開第２００６／０００８６７０号明細書、米国特許公開第２００９／０１６５８４６号明細書、米国特許公開第２００８／００１５３５５号明細書、米国特許第７２５０２２６号明細書、米国特許第７３９６５９８号明細書、米国特許公開第２００６／０２６３６３５号明細書、米国特許公開第２００３／０１３８６５７号明細書、米国特許公開第２００３／０１５２８０２号明細書、米国特許第７０９０９２８号明細書、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．，４７，１（２００８）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，１８，５１１９（２００６）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，４６，４３０８（２００７）、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，２３，３７４５（２００４）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４，１３６１（１９９９）、国際公開第２００２／００２７１４号、国際公開第２００６／００９０２４号、国際公開第２００６／０５６４１８号、国際公開第２００５／０１９３７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００７／００４３８０号、国際公開第２００６／０８２７４２号、米国特許公開第２００６／０２５１９２３号明細書、米国特許公開第２００５／０２６０４４１号明細書、米国特許第７３９３５９９号明細書、米国特許第７５３４５０５号明細書、米国特許第７４４５８５５号明細書、米国特許公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許公開第２００８／０２９７０３３号明細書、米国特許第７３３８７２２号明細書、米国特許公開第２００２／０１３４９８４号明細書、米国特許第７２７９７０４号明細書、米国特許公開第２００６／０９８１２０号明細書、米国特許公開第２００６／１０３８７４号明細書、国際公開第２００５／０７６３８０号、国際公開第２０１０／０３２６６３号、国際公開第２００８／１４０１１５号、国際公開第２００７／０５２４３１号、国際公開第２０１１／１３４０１３号、国際公開第２０１１／１５７３３９号、国際公開第２０１０／０８６０８９号、国際公開第２００９／１１３６４６号、国際公開第２０１２／０２０３２７号、国際公開第２０１１／０５１４０４号、国際公開第２０１１／００４６３９号、国際公開第２０１１／０７３１４９号、米国特許公開第２０１２／２２８５８３号明細書、米国特許公開第２０１２／２１２１２６号明細書、特開２０１２−０６９７３７号公報、特開２０１２−１９５５５４号公報、特開２００９−１１４０８６号公報、特開２００３−８１９８８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−３６３５５２号公報等である。
【０１２８】
本発明に係る有機ＥＬ素子においては、リン光ドーパントとしてＩｒを中心金属に有する有機金属錯体を用いることが好ましく、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合及び金属−硫黄結合のうちの少なくとも一つの配位様式を含む有機金属錯体を用いることがより好ましい。
【０１２９】
（蛍光ドーパント）
蛍光ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物である。
【０１３０】
蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンゾアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、希土類錯体系化合物等が挙げられる。
【０１３１】
蛍光ドーパントとしては、遅延蛍光を利用したものを用いてもよい。遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。但し、これらの化合物に制限されるものではない。国際公開第２０１１／１５６７９３号、特開２０１１−２１３６４３号公報、特開２０１０−９３１８１号公報等である。
【０１３２】
［電子輸送層］
電子輸送層は、電子を輸送する機能を有する材料からなり、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い。電子輸送層は、単層で構成してもよいし、複数層で構成してもよい。電子輸送層の総層厚は、特に制限されるものではない。通常は２ｎｍ〜５μｍの範囲、好ましくは２〜５００ｎｍ、より好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層の層厚を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に層厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
【０１３３】
電子輸送層の材料としては、電子の注入性若しくは輸送性、又は、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、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。例えば、含窒素芳香族複素環誘導体（カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体、芳香族炭化水素環誘導体（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等）等が挙げられる。
【０１３４】
また、電子輸送層の材料としては、配位子にキノリノール骨格、ジベンゾキノリノール骨格等を有する金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、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）等や、これらの金属錯体の中心金属が、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又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、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、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。また、これらの材料を高分子鎖に導入した材料や、これらの材料を高分子の主鎖とした材料を用いることもできる。
【０１３５】
電子輸送層は、ゲスト材料としてドープ材をドープして、ｎ性の高い（電子リッチ）電子輸送層としてもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等の文献に記載されたものが挙げられる。
【０１３６】
電子輸送層の材料の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。但し、これらの化合物に制限されるものではない。米国特許第６５２８１８７号明細書、米国特許第７２３０１０７号明細書、米国特許公開第２００５／００２５９９３号明細書、米国特許公開第２００４／００３６０７７号明細書、米国特許公開第２００９／０１１５３１６号明細書、米国特許公開第２００９／０１０１８７０号明細書、米国特許公開第２００９／０１７９５５４号明細書、国際公開第２００３／０６０９５６号、国際公開第２００８／１３２０８５号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５，４（１９９９）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７９，４４９（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７９，１５６（２００１）、米国特許第７９６４２９３号明細書、米国特許公開第２００９／０３０２０２号明細書、国際公開第２００４／０８０９７５号、国際公開第２００４／０６３１５９号、国際公開第２００５／０８５３８７号、国際公開第２００６／０６７９３１号、国際公開第２００７／０８６５５２号、国際公開第２００８／１１４６９０号、国際公開第２００９／０６９４４２号、国際公開第２００９／０６６７７９号、国際公開第２００９／０５４２５３号、国際公開第２０１１／０８６９３５号、国際公開第２０１０／１５０５９３号、国際公開第２０１０／０４７７０７号、ＥＰ２３１１８２６号、特開２０１０−２５１６７５号公報、特開２００９−２０９１３３号公報、特開２００９−１２４１１４号公報、特開２００８−２７７８１０号公報、特開２００６−１５６４４５号公報、特開２００５−３４０１２２号公報、特開２００３−４５６６２号公報、特開２００３−３１３６７号公報、特開２００３−２８２２７０号公報、国際公開第２０１２／１１５０３４号等である。
【０１３７】
電子輸送層の材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体が挙げられる
【０１３８】
［正孔阻止層］
正孔阻止層は、広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましく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小さい材料からなる。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。
【０１３９】
正孔阻止層の層厚は、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲、より好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。正孔阻止層は、電子輸送層の構成と同様に形成することができるが、発光層の陰極側に隣接して設けることが好ましい。正孔阻止層の材料としては、電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられる。また、ホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
【０１４０】
［電子注入層］
電子注入層（「陰極バッファー層」ともいう。）は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層である。電子注入層については、「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いる。また、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いる。電子注入層は必要に応じて設け、陰極と発光層との間、又は、陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。電子注入層はごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は０．１〜５ｎｍの範囲が好ましい。また、構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
【０１４１】
電子注入層の材料としては、例えば、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ土類金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、リチウム８−ヒドロキシキノレート（Ｌｉｑ）等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、電子輸送層の材料を用いることも可能である。
【０１４２】
［正孔輸送層］
正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有していればよい。正孔輸送層は、単層で構成してもよいし、複数層で構成してもよい。正孔輸送層の総層厚は、特に制限されるものではない。通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲であり、より好ましくは２〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５〜２００ｎｍである。
【０１４３】
正孔輸送層の材料としては、正孔の注入性若しくは輸送性、又は、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、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。例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー（例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等）等が挙げられる。トリアリールアミン誘導体としては、α−ＮＰＤに代表されるベンジジン型や、ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。また、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。さらに不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４４】
また、正孔輸送層の材料としては、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、いわゆるｐ型正孔輸送材料やｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を用いることもできる。さらにＩｒ（ｐｐｙ）３に代表されるような中心金属にＩｒやＰｔを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。また、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等も好ましく用いられる。
【０１４５】
正孔輸送層の材料の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物がさらに挙げられる。但し、これらの化合物に制限されるものではない。Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６９，２１６０（１９９６）、Ｊ．Ｌｕｍｉｎ．，７２−７４，９８５（１９９７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７８，６７３（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，９１３（１９８７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．，８７，１７１（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．，９１，２０９（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．，１１１，４２１（２０００）、ＳＩＤ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ，３７，９２３（２００６）、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，３，３１９（１９９３）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，６，６７７（１９９４）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．，１５，３１４８（２００３）、米国特許公開第２００３／０１６２０５３号明細書、米国特許公開第２００２／０１５８２４２号明細書、米国特許公開第２００６／０２４０２７９号明細書、米国特許公開第２００８／０２２０２６５号明細書、米国特許第５０６１５６９号明細書、国際公開第２００７／００２６８３号、国際公開第２００９／０１８００９号、ＥＰ６５０９５５、米国特許公開第２００８／０１２４５７２号明細書、米国特許公開第２００７／０２７８９３８号明細書、米国特許公開第２００８／０１０６１９０号明細書、米国特許公開第２００８／００１８２２１号明細書、国際公開第２０１２／１１５０３４号、特表２００３−５１９４３２号公報、特開２００６−１３５１４５号公報、米国特許出願番号１３／５８５９８１号等である。
【０１４６】
［電子阻止層］
電子阻止層は、広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなる。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。
【０１４７】
電子阻止層の層厚は、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲、より好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。電子阻止層は、正孔輸送層の構成と同様に形成することができるが、発光層の陽極側に隣接して設けることが好ましい。電子阻止層の材料としては、正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いられる。また、ホスト化合物として用いられる材料も電子阻止層に好ましく用いられる。
【０１４８】
［正孔注入層］
正孔注入層（「陽極バッファー層」ともいう。）は、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層である。正孔注入層については、「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いる。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いる。正孔注入層は必要に応じて設け、陽極と発光層との間、又は、陽極と正孔輸送層との間に存在させてもよい。
【０１４９】
正孔注入層の材料としては、例えば、正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。中でも銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、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、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。
【０１５０】
［その他の添加化合物］
以上の有機層は、さらに他の添加含有物が含まれていてもよい。添加含有物としては、例えば、臭素、ヨウ素、塩素等のハロゲン元素や、ハロゲン化化合物、Ｐｄ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
【０１５１】
添加含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量％に対して１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。但し、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的等によってはこの範囲内に制限されない。
【０１５２】
［有機層の形成方法］
有機層の形成方法としては、公知の成膜方法を利用することが可能である。例えば、真空蒸着法等の乾式法を用いてもよいし、湿式法（ウェットプロセスともいう。）を用いてもよいが、湿式法を用いることがより好ましい。
【０１５３】
湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ；ＬＢ）法等がある。これらの中でも、均質な薄膜が得られやすく、且つ、高生産性を有している点で、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法等のロールｔｏロール方式による製造の適性の高い方法が好ましい。
【０１５４】
有機層の材料を溶解又は分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。また、分散方法としては、超音波による分散や、高剪断力分散、メディア分散等の分散方法を用いることができる。
【０１５５】
蒸着法を用いて成膜を行う場合は、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１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、層厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲とする。
【０１５６】
［陽極］
陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上、好ましくは４．５ｅＶ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・スズ酸化物（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。
【０１５７】
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、又は、パターン精度を余り必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、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。また、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等の湿式成膜法を用いることもできる。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好ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲とする。
【０１５８】
［陰極］
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、アルミニウム、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２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。
【０１５９】
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。発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度をより向上させることができる。また、陰極に金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げる導電性透明材料をその上に成膜することで、透明又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。
【０１６０】
［支持基板］
支持基板（基材、支持体等ともいう。）としては、ガラス、プラスチック等の適宜の材料を用いることができる。支持基板は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルム等が挙げられる。特に好ましい支持基板は、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。
【０１６１】
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）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル又はポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）又はアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等のフィルムを挙げることができる。
【０１６２】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。
【０１６３】
ガスバリアー膜を形成する材料としては、水分や酸素等の素子の劣化をもたらす物質の浸入を抑制する機能を有する材料であればよい。このような材料としては、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。これらの無機材料によって形成される膜は、膜の脆弱性を改良する観点から、有機材料によって形成される膜との積層構造を構成するように設けてもよい。具体的には、無機材料によって形成される無機層と有機材料によって形成される有機層とを交互に複数積層させることが好ましい。但し、無機層と有機層との積層順については、特に制限されるものではない。
【０１６４】
ガスバリアー膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。特に、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によることが好ましい。
【０１６５】
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、１％以上であることが好ましく、５％以上であるとより好ましい。ここで、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、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用してもよいし、有機ＥＬ素子からの発光色を多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。
【０１６６】
［封止］
有機ＥＬ素子を封止する封止方法としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。封止部材の材料としては、具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる１種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
【０１６７】
封止手段としては、有機ＥＬ素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムはＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。封止部材を凹状に加工するには、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等を用いることができる。
【０１６８】
接着剤としては、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマー等の反応性ビニル基を有する光硬化型接着剤又は熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型接着剤等が挙げられる。また、エポキシ系等の熱硬化型接着剤や、化学硬化型（二液混合）接着剤を挙げることができる。また、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等のホットメルト型の接着剤を挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。但し、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。
【０１６９】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。或るいは、この間隙を真空とすることも可能である。また、間隙の内部には、吸湿性化合物を封入しておくこともできる。
【０１７０】
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられる。硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類としては、これらの無水塩が特に好適である。
【０１７１】
［保護膜、保護板］
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜又は前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜又は保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。保護膜や保護板の材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【０１７２】
［光取り出し向上技術］
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度の範囲内）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないと、一般的にいわれている。臨界角以上の角度θで透明支持基板と空気との界面に入射する光は、全反射を起こして素子外部に取り出されないし、臨界角以上の角度で透明透明電極と透明支持基板との界面や、発光層と透明電極との界面に入射する光は、全反射を起こして透明電極や発光層の層内を導波し、素子の側面方向に逃げるためである。
【０１７３】
光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（例えば、米国特許第４７７４４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（例えば、特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（例えば、特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（例えば、特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（例えば、特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）などが挙げられる。これらの中でも、平坦層を導入する方法や、回折格子を形成する方法が特に好適である。
【０１７４】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど、外部への取り出し効率が高くなる。低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度の範囲内であるので、低屈折率層は、屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましく、１．３５以下であることがより好ましい。
【０１７５】
低屈折率媒質の厚さは、媒質中の波長の２倍以上とすることが好ましい。このように低屈折率媒質の厚さが光の波長よりも長いと、エバネッセントで染み出した電磁波が基板側に入り込み難くなるので、光の取り出しの効率が低下するのを防止することができる。全反射を起こす界面、又は、いずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。回折格子は、１次の回折や、２次の回折といった、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を有している。このような回折格子を、発光層、透明電極、基板等のいずれかの層間、又は、媒質中（透明基板内や透明電極内）に導入することによって、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を回折させて外に取り出すことができる。
【０１７６】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが好ましい。発光光は、発光層においてあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な一次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折させることができず、光の取り出し効率を効果的に向上させることができない。これに対して、屈折率分布を二次元的な分布にすると、複数の方向に進む光をそれぞれ回折させることができるので、光の取り出し効率を効果的に向上させることができる。回折格子を導入する位置としては、いずれかの層間、又は、媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が好ましい。このとき、回折格子の周期は、媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度の範囲内が好ましい。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状など、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０１７７】
［集光シート］
有機ＥＬ素子は、支持基板（基板）の光取出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工を施したり、又は、いわゆる集光シートと組み合わせたりすることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光して、特定方向上の輝度を高めることができる。マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を二次元に配列するもの等が挙げられる。一辺は１０〜１００μｍの範囲内が好ましい。このような範囲であれば、回折の効果が発生して色付いたり、厚さが厚くなり過ぎたりすることは少ない。
【０１７８】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとしては、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）などを用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。また、有機ＥＬ素子からの光放射角を制御するために光拡散板・フィルムを、集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）などを用いることができる。
【０１７９】
＜タンデム型有機ＥＬ素子＞
本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記の（１）〜（８）に例示されるような素子構成の発光ユニットが複数積層してなるタンデム型の有機ＥＬ素子としてもよい。タンデム型の有機ＥＬ素子の素子構成は、例えば、次のような積層構造とすることができる。
（Ｉ）陽極／第１発光ユニット／第２発光ユニット／第３発光ユニット／陰極
（II）陽極／第１発光ユニット／中間層／第２発光ユニット／中間層／第３発光ユニット／陰極
なお、タンデム型の有機ＥＬ素子の素子構成は、前記の（Ｉ）〜（II）に制限されるものではなく、発光ユニットを２個以上の任意の個数とすることができる。複数の発光ユニットの個々の構成については、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【０１８０】
［中間層］
中間層は、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層である。中間層は、一般に、中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれている。
【０１８１】
中間層は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＺｎＯ２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＬａＢ６、ＲｕＯ２、Ａｌ等の導電性無機化合物層や、Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３等の２層膜や、ＳｎＯ２／Ａｇ／ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３／Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＴｉＮ／ＴｉＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＮ／ＴｉＯ２等の多層膜や、Ｃ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層や、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等として形成することができる。
【０１８２】
本発明に係る有機ＥＬ素子に適用することができるタンデム型の素子の具体例としては、以下の文献に記載されている形態が挙げられる。但し、これらの形態に制限されるものではない。米国特許第６３３７４９２号明細書、米国特許第７４２０２０３号明細書、米国特許第７４７３９２３号明細書、米国特許第６８７２４７２号明細書、米国特許第６１０７７３４号明細書、米国特許第６３３７４９２号明細書、国際公開第２００５／００９０８７号、特開２００６−２２８７１２号公報、特開２００６−２４７９１号公報、特開２００６−４９３９３号公報、特開２００６−４９３９４号公報、特開２００６−４９３９６号公報、特開２０１１−９６６７９号公報、特開２００５−３４０１８７号公報、特許第４７１１４２４号公報、特許第３４９６６８１号公報、特許第３８８４５６４号公報、特許第４２１３１６９号公報、特開２０１０−１９２７１９号公報、特開２００９−０７６９２９号公報、特開２００８−０７８４１４号公報、特開２００７−０５９８４８号公報、特開２００３−２７２８６０号公報、特開２００３−０４５６７６号公報、国際公開第２００５／０９４１３０号等である。
【０１８３】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料は、陽極と陰極との間に介在する有機層のいずれに含有させることも可能である。なお、本明細書において、陽極と陰極との間に介在する有機層には、前記の（１）〜（８）で例示される発光層、電子輸送層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層、正孔阻止層、電子阻止層等の各層が含まれる。
【０１８４】
本発明に係る有機ＥＬ素子材料は、陽極と陰極との間に介在する各有機層のいずれか一層に含有させてもよいし、複数層に含有させてもよい。但し、本発明に係る有機ＥＬ素子材料は、ホスト化合物として有用であるため、少なくとも発光層に含有させることが特に好ましい。なお、タンデム型の有機ＥＬ素子においては、発光ユニットの一部に含有させてもよいし、複数に含有させてもよい。
【０１８５】
＜用途＞
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源としては、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計用バックライト、液晶用バックライト、看板広告の光源、信号機の光源、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、光センサーの光源等が挙げられる。本発明の有機ＥＬ素子を光源等として用いる場合、有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせてもよく、レーザー発振させて発光を利用してもよい。
【０１８６】
＜表示装置＞
本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置に用いることができる。表示装置は、単色表示装置であってもよいし、多色表示装置であってもよい。ここでは、本発明の有機ＥＬ素子を具備する表示装置の一例として、多色表示装置について説明する。多色表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、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、印刷法等で成膜を行うことによって形成することができる。発光層のみについてパターニングを行う場合は、例えば、インクジェット法、印刷法等を用いてもよい。
【０１８７】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、前記の素子構成の例をはじめとして各種の構成を採ることができる。多色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を観測することができる。交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光を観測することができる。なお、印加する交流の波形は特に制限されない。
【０１８８】
多色表示装置は、例えば、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイとしては、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。これらの駆動方式としては、単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式、アクティブマトリクス方式のいずれであってもよい。
【０１８９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子を具備する表示装置の一例を図面に基いて説明する。
【０１９０】
図２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表示装置の斜視図に相当している。ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａと、画像情報に基いて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂと、表示部Ａと制御部Ｂとの間を電気的に接続する配線部等を備えて構成されている。
【０１９１】
制御部Ｂは、複数の画素のそれぞれに外部からの画像情報に基いて走査信号と画像データ信号とを送る。そして、走査信号により走査線ごとの画素が画像データ信号に応じて順次発光し、表示部Ａに画像情報が表示される。
【０１９２】
図３は、アクティブマトリクス方式による表示装置の模式図である。表示部Ａは、基板上に、複数の画素３と、複数の走査線５と、複数のデータ線６とを有している。図３に示すように、各画素３からの発光光Ｌは白矢印方向へ取り出される。
【０１９３】
配線部の走査線５及びデータ線６は、それぞれ導電材料からなる。走査線５とデータ線６とは、互いに格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している。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。発光色が赤色である画素、緑色である画素及び青色である画素のそれぞれを適宜基板上に配列させることによって、フルカラーの表示が可能となる。
【０１９４】
図４は、画素の回路を示した概略図である。画素３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、コンデンサー１３等を備えている。複数の画素には、赤、緑及び青の各発光色の有機ＥＬ素子１０が用いられる。
【０１９５】
図４において、スイッチングトランジスタ１１のドレインには、制御部Ｂからデータ線６を介して画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂからスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査線５を介して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、コンデンサー１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１９６】
画像データ信号の伝達により、コンデンサー１３が画像データ信号の電位に応じて充電されると共に、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いる。そして、有機ＥＬ素子１０には、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から電流が供給される。
【０１９７】
制御部Ｂが順次走査を行い、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。しかしながら、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ー１３は充電された画像データ信号の電位を保持する。そのため、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。そして、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３のそれぞれの有機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とを設けて複数の画素３毎に行っている。このような発光方式は、アクティブマトリクス方式と呼ばれる。
【０１９８】
なお、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、オフによってもよい。また、コンデンサー１３の電位は、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。なお、本発明に係る表示装置の発光方式は、アクティブマトリクス方式に制限されるものではなく、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としてもよい。
【０１９９】
図５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５において、複数の走査線５と、複数の画像データ線６とが、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によると、画素３にアクティブ素子を設ける必要が無く、製造コストを低減させることができる。
【０２００】
＜照明装置＞
本発明の有機ＥＬ素子は、照明装置に用いることができる。以下、本発明の有機ＥＬ素子を具備する照明装置の一例を図面に基づいて説明する。図６は、照明装置の概略図を示している。また、図７は、照明装置の断面図を示している。照明装置は、例えば、本発明に係る有機ＥＬ素子１０１をガラスカバー１０２等で覆うことにより形成することができる。すなわち、一対の電極１０５，１０７と、有機層１０６とをガラスカバー１０２等で封止し、その内部空間１０８に窒素ガス等を充填し、捕水剤１０９等を設置して、有機層１０６等の劣化の防止を図る形態とすることができる。
【実施例】
【０２０１】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「体積％」を表す。【０２０２】
実施例で使用した比較化合物１〜３の構造は、次のとおりである。なお、比較化合物１については、国際公開第２０１１／００４６３９号、比較化合物２については、特開２０１４−１１８４１０号公報、比較化合物３については、国際公開第２０１４／１３７２１号にそれぞれ開示されている。【０２０３】
【化４９】
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【０２０４】
【化５０】
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【０２０５】
【化５１】
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【０２０６】
実施例で使用した有機ＥＬ素子の材料の構造式、及び、ホスト化合物のＡ1 部位、Ａ2 部位、Ｌ部位の電子密度分布は、次のとおりである。【０２０７】
【化５２】
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【０２０８】
【化５３】
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【０２０９】
【化５４】
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【０２１０】
【表１】
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【０２１１】
【表２】
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【０２１２】
【表３】
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【０２１３】
【表４】
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【０２１４】
【表５】
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【０２１５】
【表６】
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【０２１６】
［実施例１］
実施例１として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極の素子構成を有する有機ＥＬ素子１−１〜１−１５を作製した。【０２１７】
（有機ＥＬ素子１−１の作製）
有機ＥＬ素子の支持基板としては、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板を用いた。この支持基板上に陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１００ｎｍ成膜したもの（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った。その後、イソ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た後、ＵＶオゾン洗浄を５分間にわたって行った。【０２１８】
続いて、陽極が成膜された支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置のモリブデン製の各抵抗加熱ボートには、正孔注入層の材料としてＨＴ−１、正孔輸送層の材料としてＨＴ−２、ホスト化合物として比較化合物１、発光ドーパントとしてＤＰ−１、正孔阻止層の材料としてＥＴ−１、電子輸送層の材料としてＥＴ−２をそれぞれ２００ｍｇ投入した。【０２１９】
続いて、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した。そして、ＨＴ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で陽極上に蒸着し、厚さ１０ｎｍの正孔注入層を形成した。【０２２０】
続いて、ＨＴ−２を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着し、厚さ３０ｎｍの正孔輸送層を形成した。【０２２１】
続いて、比較化合物１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、ＤＰ−１を蒸着速度０．０１ｎｍ／秒でそれぞれ正孔輸送層上に共蒸着し、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。【０２２２】
続いて、ＥＴ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で発光層上に蒸着し、厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を形成した。【０２２３】
続いて、ＥＴ−２を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔阻止層上に蒸着し、厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成した。【０２２４】
続いて、フッ化リチウムを電子輸送層上に蒸着し、厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成した。そして、アルミニウムを電子注入層上に蒸着し、厚さ１１０ｎｍの陰極を形成して有機ＥＬ素子１−１とした。【０２２５】
（有機ＥＬ素子１−２〜１−１５の作製）
有機ＥＬ素子１−１の作製において、比較化合物１を比較化合物２〜３又は前記の化合物例のそれぞれ（表１参照）に変えた以外は同様にして有機ＥＬ素子１−２〜１−１５を作製した。【０２２６】
（有機ＥＬ素子１−１〜１−１５の評価）
作製した有機ＥＬ素子１−１〜１−１５について、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇、経時安定性の評価を行った。【０２２７】
作製した有機ＥＬ素子は、図６及び図７に示すような照明装置の形態として評価に用いた。すなわち、厚さ３００μｍのガラス板の周囲にエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を塗布し、そのガラス板を陰極の側から有機ＥＬ素子の支持基板と密着させ、ガラス板の側からＵＶを照射して接着剤を硬化させることによって封止して照明装置とした。【０２２８】
（１）外部取り出し量子効率
外部取り出し量子効率（η）は、有機ＥＬ素子を室温（約２３℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件の下で点灯させて、点灯開始直後の発光輝度［ｃｄ／ｍ２］を測定することによって算出した。なお、発光輝度の測定については、ＣＳ−１０００（コニカミノルタ社製）を用いた。【０２２９】
（２）半減寿命
半減寿命は、有機ＥＬ素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動し、初期輝度の１／２（５００ｃｄ／ｍ２）になる時間を計測することによって求めた。【０２３０】
（３）駆動電圧
駆動電圧は、有機ＥＬ素子を室温（約２３℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件の下で駆動したときの電圧を測定することによって求めた。【０２３１】
（４）駆動時の電圧上昇
駆動時の電圧上昇は、有機ＥＬ素子を室温（約２３℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件の下で駆動し、初期駆動電圧と輝度が半減したときの駆動電圧とから下式によって算出した。
駆動時の電圧上昇（相対値）＝輝度半減時の駆動電圧−初期駆動電圧【０２３２】
（５）経時安定性
経時安定性は、有機ＥＬ素子を６０℃、７０％ＲＨの条件で１ヶ月にわたって保存した後、保存前後における各電力効率から下式によって電力効率比を算出することによって求めた。なお、電力効率については、ＣＳ−１０００（コニカミノルタ社製）によって測定した。各有機ＥＬ素子の正面輝度と輝度角度依存性とを測定し、正面輝度１０００ｃｄ／ｍ２における測定値を採用した。
経時安定性（％）＝保存後の電力効率／保存前の電力効率×１００【０２３３】
以上の評価結果を表７に示す。なお、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇のそれぞれの結果は、有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で示した。【０２３４】
【表７】
2017104242.tif 000063
【０２３５】
表７に示すように、本発明に係る化合物例を用いた有機ＥＬ素子では、外部取り出し量子効率及び半減寿命がいずれも向上している一方、駆動電圧や駆動時の電圧上昇が抑制されていることが分かる。また、経時安定性についても向上がみられる。特に、ＨＡｒが含窒素複素環基である化合物をホスト化合物として用いた有機ＥＬ素子１−４〜１−１１は、ＨＡｒが電子吸引性基である化合物をホスト化合物として用いた有機ＥＬ素子１−１２〜１−１５より半減寿命が向上している。これは、ＨＡｒが芳香環になることでよりπ―π相互作用により分子が安定化したことに起因すると考えている。よって、本発明に係る有機ＥＬ素子材料によると、駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができるといえる。したがって、発光効率、発光寿命が良好であり、低電圧で駆動することが可能な有機ＥＬ素子、表示装置及び照明装置を実現することが可能である。また、一般式においてＨＡｒで表される置換基としては、発光寿命等の観点からは、電子吸引性基よりも含窒素複素環基が好適であるといえる。【０２３６】
［実施例２］
実施例２として、陽極／第１正孔輸送層／第２正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の素子構成を有する有機ＥＬ素子２−１〜２−１９を作製した。【０２３７】
（有機ＥＬ素子２−１の作製）
有機ＥＬ素子の支持基板としては、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板を用いた。この支持基板上に陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１００ｎｍ成膜したもの（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った。その後、イソ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た後、ＵＶオゾン洗浄を５分間にわたって行った。【０２３８】
続いて、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）（Ｈ．Ｃ．スタルク社製、Ｃｌｅｖｉｏｓ  Ｐ  ＶＰ  ＡＩ  ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を、陽極が成膜された支持基板上に、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコートした後、２００℃で１時間にわたって乾燥して、２０ｎｍの第１正孔輸送層を形成した。【０２３９】
続いて、第１正孔輸送層が成膜された支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置のモリブデン製の各抵抗加熱ボートには、正孔輸送層の材料としてＨＴ−２、ホスト化合物として比較化合物１、電子輸送層の材料としてＥＴ−１をそれぞれ２００ｍｇ、発光ドーパントとしてＤＰ−２を１００ｍｇ投入した。【０２４０】
続いて、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した。そして、ＨＴ−２を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で第１正孔輸送層上に蒸着し、２０ｎｍの第２正孔輸送層を形成した。【０２４１】
続いて、比較化合物１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、ＤＰ−２を蒸着速度０．００６ｎｍ／秒でそれぞれ第２正孔輸送層上に共蒸着し、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。【０２４２】
続いて、ＥＴ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で発光層上に蒸着し、厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成した。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。【０２４３】
続いて、フッ化リチウムを電子輸送層上に蒸着し、厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成した。そして、アルミニウムを電子注入層上に蒸着し、厚さ１１０ｎｍの陰極を形成して有機ＥＬ素子２−１とした。【０２４４】
（有機ＥＬ素子２−２〜２−１９の作製）
有機ＥＬ素子２−１の作製において、比較化合物１を比較化合物２〜３又は前記の化合物例のそれぞれ（表８参照）に変えた以外は同様にして有機ＥＬ素子２−２〜２−１９を作製した。【０２４５】
（有機ＥＬ素子２−１〜２−１９の評価）
作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−１９について、実施例１においてと同様にして、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇、経時安定性の評価を行った。【０２４６】
以上の評価結果を表８に示す。なお、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇のそれぞれの結果は、有機ＥＬ素子２−１を１００とする相対値で示した。【０２４７】
【表８】
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【０２４８】
表８に示すように、本発明に係る化合物例を用いた有機ＥＬ素子では、外部取り出し量子効率及び半減寿命がいずれも向上している一方、駆動電圧や駆動時の電圧上昇が抑制されていることが分かる。また、経時安定性についても向上がみられる。特に、ＨＡｒが含窒素複素環基である化合物をホスト化合物として用いた有機ＥＬ素子２−４〜２−１４、有機ＥＬ素子２−１９は、前記の実施例においてと同様に、ＨＡｒが電子吸引性基である化合物をホスト化合物として用いた有機ＥＬ素子２−１５〜２−１８より半減寿命が向上している。よって、本発明に係る有機ＥＬ素子材料によると、駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができるといえる。したがって、発光効率、発光寿命が良好であり、低電圧で駆動することが可能な有機ＥＬ素子、表示装置及び照明装置を実現することが可能である。また、一般式においてＨＡｒで表される置換基としては、発光寿命等の観点からは、電子吸引性基よりも含窒素複素環基が好適であるといえる。【０２４９】
［実施例３］
実施例３として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極の素子構成を有し、複数種のホスト化合物を併用した有機ＥＬ素子３−１〜３−１２を作製した。【０２５０】
（有機ＥＬ素子３−１の作製）
有機ＥＬ素子の支持基板としては、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板を用いた。この支持基板上に陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１００ｎｍ成膜したもの（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った。その後、イソ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た後、ＵＶオゾン洗浄を５分間にわたって行った。【０２５１】
続いて、陽極が成膜された支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置のモリブデン製の各抵抗加熱ボートには、正孔注入層の材料としてＨＴ−１、正孔輸送層の材料としてＨＴ−２、ホスト化合物として比較化合物１、発光ドーパントとしてＤＰ−３、正孔阻止層の材料としてＥＴ−１、電子輸送層の材料としてＥＴ−２をそれぞれ２００ｍｇ投入した。【０２５２】
続いて、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した。そして、ＨＴ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で陽極上に蒸着し、厚さ１０ｎｍの正孔注入層を形成した。【０２５３】
続いて、ＨＴ−２を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着し、厚さ３０ｎｍの正孔輸送層を形成した。【０２５４】
続いて、比較化合物１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、ＤＰ−３を蒸着速度０．０１ｎｍ／秒でそれぞれ正孔輸送層上に共蒸着し、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。【０２５５】
続いて、ＥＴ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で発光層上に蒸着し、厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を形成した。【０２５６】
続いて、ＥＴ−２を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔阻止層上に蒸着し、厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成した。【０２５７】
続いて、フッ化リチウムを電子輸送層上に蒸着し、厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成した。そして、アルミニウムを電子注入層上に蒸着し、厚さ１１０ｎｍの陰極を形成して有機ＥＬ素子３−１とした。【０２５８】
（有機ＥＬ素子３−２の作製）
有機ＥＬ素子３−１の作製において、抵抗加熱ボートに比較化合物２をさらに投入し、発光層の成膜において、比較化合物１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、比較化合物２を蒸着速度０．０１ｎｍ／秒で、ＤＰ−３を蒸着速度０．０１ｎｍ／秒でそれぞれ正孔輸送層上に共蒸着し、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した以外は同様にして有機ＥＬ素子３−２を作製した。【０２５９】
（有機ＥＬ素子３−３〜３−１２の作製）
有機ＥＬ素子３−２の作製において、比較化合物２を比較化合物３又は前記の化合物例のそれぞれ（表９参照）に変えた以外は同様にして有機ＥＬ素子３−３〜３−１２を作製した。【０２６０】
（有機ＥＬ素子３−１〜３−１２の評価）
作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−１２について、実施例１においてと同様にして、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇、経時安定性の評価を行った。【０２６１】
以上の評価結果を表９に示す。なお、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、駆動時の電圧上昇のそれぞれの結果は、有機ＥＬ素子３−１を１００とする相対値で示した。【０２６２】
【表９】
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【０２６３】
表９に示すように、本発明に係る化合物例をホスト化合物として併用した有機ＥＬ素子では、外部取り出し量子効率及び半減寿命がいずれも向上している一方、駆動電圧や駆動時の電圧上昇が抑制されていることが分かる。また、経時安定性についても向上がみられる。特に、ＨＡｒが含窒素複素環基である化合物をホスト化合物として併用した有機ＥＬ素子３−４〜３−９、有機ＥＬ素子３−１１は、前記の実施例においてと同様に、ＨＡｒが電子吸引性基である化合物をホスト化合物として併用した有機ＥＬ素子３−１０、有機ＥＬ素子３−１２より半減寿命が向上している。よって、本発明に係る有機ＥＬ素子材料が含まれていると、駆動電圧を下げることが可能であり、安定性も良好な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができるといえる。したがって、発光効率、発光寿命が良好であり、低電圧で駆動することが可能な有機ＥＬ素子、表示装置及び照明装置を実現することが可能である。また、一般式においてＨＡｒで表される置換基としては、発光寿命等の観点からは、電子吸引性基よりも含窒素複素環基が好適であるといえる。
【符号の説明】
【０２６４】
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  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  コンデンサー
１０１  照明装置内の有機ＥＬ素子
１０２  ガラスカバー
１０５  陰極
１０６  有機ＥＬ層
１０７  透明電極付きガラス基板
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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