(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の間に、構成層として有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記構成層の少なくとも１層が下記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
0006024774.tif 000043
〔式中、Ｘ１、Ｘ２は、各々アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ１〜Ｒ８は、各々水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基またはアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。〕
【請求項２】
前記Ｘ１、前記Ｘ２が、各々下記Ａｒ−１１またはＡｒ−１７で表される２価の基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。
【化２】
0006024774.tif 000044
【請求項３】
前記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物が下記のＣＳｉ−７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。
【化３】
0006024774.tif 000045
【請求項４】
前記構成層の少なくとも１層が、蛍光あるいはリン光発光性化合物を含有する発光層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。
【請求項５】
前記構成層の少なくとも１層は正孔輸送層であり、且つ、前記正孔輸送層が、前記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項１または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記構成層の少なくとも１層は電子輸送層であり、且つ、前記電子輸送層が、前記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項１、４および５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
少なくとも１層の正孔輸送層及び少なくとも１層の電子輸送層が、前記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を含有することを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
白色に発光することを特徴とする請求項１および４〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１および４〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１および４〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロニクス素子用材料、有機エレクトロニクス素子、照明装置、表示装置及び有機薄膜太陽電池素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体をベースとした所謂、有機エレクトロニクス材料、更にはそれを用いた有機エレクトロニクス素子に対して大きな関心が寄せられている。
【０００３】
有機エレクトロニクス素子としては、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）、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等が挙げられる。
【０００４】
一般に有機エレクトロニクス素子の特徴は、軽い、薄い、フレキシブルなことにあり、無機半導体で広く用いられてきた蒸着等のドライ（真空）プロセス以外にも、印刷や塗布成膜等のウエットプロセスへのマッチングが良いことから、大面積化、低価格化への期待が持たれている。その一方で無機半導体に比して、材料の安定性に課題があり、新しい材料の開発が待たれている。
【０００５】
例えば、近年注目されている有機ＥＬ素子とは、発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する素子である。
【０００６】
有機ＥＬ素子は、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から大変興味を集めている。
【０００７】
実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、プリンストン大より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされ（例えば、非特許文献１参照）、以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、特許文献１、非特許文献２参照）。
【０００８】
更に、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。
【０００９】
例えば、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討がなされている（例えば、非特許文献３参照）。
【００１０】
このように大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光発光を利用する有機ＥＬデバイスにおいては、蛍光発光を利用する有機ＥＬデバイスとは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかが、素子の効率・寿命を捕らえる上で重要な技術的な課題となっている。
【００１１】
そこで近年、機能の分離、とりわけ発光層に隣接する形で、（発光層の陽極側に位置する）正孔輸送層と（発光層の陰極側に位置する）電子輸送層を備えた多層積層型の素子が用いられるようになってきた（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
しかしながら、電荷注入・輸送性、及び定電流駆動時の電圧変化等の観点から、いまだ十分とは言えず、更なる改良が求められている。
【００１３】
一方、有機エレクトロニクス素子の別の一態様である有機薄膜太陽電池素子については、従来、有機半導体材料を用いた有機薄膜太陽電池素子は、実用化されているシリコンなどの無機太陽電池で問題になっている発電コスト及び廃棄に対する環境負荷を軽減するため、実用化に向け開発が進められている。
【００１４】
この有機薄膜太陽電池素子として、陽極と陰極との間に電子供与体層（ｐ型半導体層）と電子受容体層（ｎ型半導体層）とが混合されたバルクヘテロジャンクション層を挟んだバルクヘテロジャンクション型光電変換素子が提案されている。
【００１５】
これらのバルクヘテロジャンクション型太陽電池においては、陽極・陰極以外は塗布プロセスで形成されているため、高速かつ安価な製造が可能であると期待され、前述の発電コストの課題を解決できる可能性がある。
【００１６】
更に、上記の無機太陽電池などと異なり、１６０℃より高温のプロセスがないため、安価かつ軽量なプラスチック基板上への形成も可能であると期待される。
【００１７】
発電コストは、初期の製造コスト以外にも発電効率及び素子の耐久性も含めて算出されなければならないが、前記非特許文献１では、太陽光スペクトルを効率よく吸収するために、長波長まで吸収可能な有機高分子を用いることによって、５％を超える変換効率を達成するにいたっている。
【００１８】
尚、光電変換効率は、短絡電流（Ｊｓｃ）×開放電圧（Ｖｏｃ）×曲線因子（ＦＦ）の積で算出されるが、上記のような高効率の有機薄膜太陽電池を含めて一般に有機薄膜太陽電池素子はＶｏｃが０．５５程度と低いものに留まっており、これらを更に向上できれば一層の光電変換効率を得られるものと期待される。
【００１９】
Ｖｏｃは一般的にはドナーのＨＯＭＯ準位とアクセプタのＬＵＭＯ準位の差で決まると言われているが、光電変換素子のビルトインポテンシャルや電荷の選択性と密接に関わっており、Ｖｏｃ向上のためには電荷輸送層を最適化させることが有効であることが知られている。
【００２０】
発電層と陰極の間にバトクプロイン（ＢＣＰ）からなる正孔ブロック層を挿入することで電荷の分離効率が向上し、光電変換効率を向上できるとの開示があり（例えば、特許文献３参照）、他方、陽極側に、ドナー材料のＨＯＭＯ順位の絶対値より大きな絶対値の仕事関数を有する金属酸化物層が設けられている電子ブロック層を挿入することでＶｏｃが向上し、光電変換効率が向上できるとの開示があるが（例えば、特許文献４参照）、これらの材料でも耐久性の観点からは充分なものとは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国特許６，０９７，１４７号明細書
【特許文献２】特開２００５−１１２７６５号公報
【特許文献３】特表２００３−５１５９３３号公報
【特許文献４】特開２００８−９１３８１号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４ページ（１９９８年）
【非特許文献２】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）
【非特許文献３】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、素子特性の向上に有効な有機エレクトロニクス素子用材料を提供し、該材料を用いて、発光効率が高く、発光寿命が長く、且つ、駆動電圧が低い有機エレクトロニクス素子、表示装置、照明装置及び光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の上記目的は下記の構成１〜１２により達成された。
具体的に本発明によれば、陽極と陰極の間に、構成層として有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記構成層の少なくとも１層が構成１の一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
【００２５】
１．下記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物であることを特徴とする有機エレクトロニクス素子用材料。
【００２６】
【化１】
0006024774.tif 000002
【００２７】
〔式中、Ｘ１、Ｘ２は、各々アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ１〜Ｒ８は、各々水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基またはアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。〕
２．前記Ｘ１、前記Ｘ２が、各々下記Ａｒ−１１またはＡｒ−１７で表される２価の基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ニクス素子用材料。
【００２８】
【化２】
0006024774.tif 000003
【００２９】
３．前記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物が下記のＣＳｉ−７であることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロニクス素子用材料。
【００３０】
【化３】
0006024774.tif 000004
【００３１】
４．陽極と陰極の間に、構成層として有機化合物層を有する有機エレクトロニクス素子において、
該有機化合物層の少なくとも１層が前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子用材料を含有することを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【００３２】
５．前記構成層の少なくとも１層が、蛍光あるいはリン光発光性化合物を含有する発光層であることを特徴とする前記４に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３３】
６．前記有機化合物層の少なくとも１層は正孔輸送層であり、且つ、該正孔輸送層が、前記有機エレクトロニクス素子用材料を含有することを特徴とする前記４または５に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３４】
７．前記有機化合物層の少なくとも１層は電子輸送層であり、且つ、該電子輸送層が、前記有機エレクトロニクス素子用材料を含有することを特徴とする前記４〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３５】
８．少なくとも１層の正孔輸送層及び少なくとも１層の電子輸送層が、前記有機エレクトロニクス素子用材料を含有することを特徴とする前記４〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３６】
９．白色に発光することを特徴とする前記４〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３７】
１０．前記４〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【００３８】
１１．前記４〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【００３９】
１２．前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロニクス素子用材料を含有することを特徴とする有機薄膜太陽電池素子。
【発明の効果】
【００４０】
本発明により、素子特性の向上に有効な有機エレクトロニクス素子用材料を提供し、該材料を用いて、発光効率が高く、発光寿命が長く、かつ駆動電圧が低い有機エレクトロニクス素子、表示装置、照明装置及び光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池素子を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図５】照明装置の概略図である。
【図６】照明装置の模式図である。
【図７】バルクヘテロジャンクション型の有機薄膜太陽電池素子からなる有機薄膜太陽電池を示す断面図である。
【図８】タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機薄膜太陽電池素子からなる有機薄膜太陽電池を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の有機エレクトロニクス素子用材料においては、上記構成１〜３のいずれか１つに記載の構成を有することにより、素子特性の向上に有効な有機エレクトロニクス素子用材料を提供し、該材料を用いて、発光効率が高く、発光寿命が長く、かつ駆動電圧が低い有機エレクトロニクス素子、表示装置、照明装置及び光電変換効率の高い有機薄膜太陽電池素子を提供することができた。
【００４３】
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００４４】
本発明者等は、上記の解決すべき課題を種々検討した結果、請求項１に記載の一般式（１）で表される環状ケイ素化合物を有機エレクトロニクス素子用材料として含有することにより、素子特性の高い有機エレクトロニクス素子を得ることができた。
【００４５】
例えば、本発明の有機エレクトロニクス素子の一例である有機ＥＬ素子では、従来よりも、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命の全ての特性が向上した。
【００４６】
また、本発明の有機エレクトロニクス素子の別の一例である有機薄膜太陽電池素子では、光電変換効率、耐久性等の特性が向上した。
【００４７】
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００４８】
本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である、一般式（１）で表される環状ケイ素化合物について説明する。
【００４９】
《一般式（１）で表される環状ケイ素化合物》
一般式（１）において、Ｘ１、Ｘ２で各々表されるアリーレン基としては、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ペンタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基（例えば、［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル基、３，３’−ビフェニルジイル基、３，６−ビフェニルジイル基等）、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等が挙げられる。
【００５０】
中でも、特に好ましいのは、下記のＡｒ−１１で表される基（アントラセンジイル基）である。
【００５１】
また、前記アリーレン基は、更に、後述する置換基を有してもよい。
【００５２】
一般式（１）において、Ｘ１、Ｘ２で各々表されるヘテロアリーレン基としては、例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す）、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、アクリジン環、フェナジン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される２価の基等が挙げられる。
【００５３】
中でも、特に好ましいのは、下記のＡｒ−１７で表される基（アクリジン環から導出される２価の基：アクリジンジイル基）である。
【００５４】
また、前記ヘテロアリーレン基は、更に、後述する置換基を有してもよい。
【００５５】
以下、一般式（１）において、Ｘ１、Ｘ２で各々表されるアリーレン基またはヘテロアリーレン基の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００５６】
【化４】
0006024774.tif 000005
【００５７】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８で各々表されるアミノ基としては、例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等が挙げられる。
【００５８】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８で各々表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−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。
【００５９】
これらの基は更に後述する置換基を有していてもよい。
【００６０】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８で各々表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（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が挙げられる。
【００６１】
これらの基は更に後述する置換基を有していてもよい。
【００６２】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８で各々表される芳香族炭化水素環基としては、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。
【００６３】
これらの基は更に後述する置換基を有していてもよい。
【００６４】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８で各々表される芳香族複素環基としては、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
【００６５】
これらの基は更に後述する置換基を有していてもよい。
【００６６】
一般式（１）において、Ｘ１、Ｘ２、Ｒ１〜Ｒ８で各々表される基が更に有しても良い置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、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）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、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、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基またはヘテロ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、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、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、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、ホスホノ基等が挙げられる。
【００６７】
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００６８】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（１）で表される環状ケイ素化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００６９】
【化５】
0006024774.tif 000006
【００７０】
【化６】
0006024774.tif 000007
【００７１】
【化７】
0006024774.tif 000008
【００７２】
【化８】
0006024774.tif 000009
【００７３】
【化９】
0006024774.tif 000010
【００７４】
上記一般式（１）で表される環状ケイ素化合物は、本発明の有機エレクトロニクス素子の有機エレクトロニクス素子用材料として含有される。
【００７５】
ここで、本発明の有機エレクトロニクス素子は、有機物を用いて電気的な動作を行う素子であり、省エネルギー、低価格、柔軟性といった特長を発揮できると期待され、従来のシリコンを主体とした無機半導体に替わる技術として注目されている。
【００７６】
有機エレクトロニクス素子の中でも、例えば、有機ＥＬ素子は、例えば、白熱ランプ、ガス充填ランプの代替えとして、大面積ソリッドステート光源用途として注目されている。
【００７７】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）分野における液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に置き換わる最有力の自発光ディスプレイとしても注目されており、製品化が進んでいる。
【００７８】
本発明の有機エレクトにクス素子用材料を含有する有機エレクトロニクス素子としては、有機薄膜太陽電池素子の構成材料としても用いられ、光電変換効率が高く、且つ、耐久性の高い素子としての活用が期待されている。
【００７９】
また、本発明の有機エレクトロニクス素子は、陽極と陰極との間に有機化合物層を有するが、該有機化合物層とは、後述する有機ＥＬ素子の構成層である陽極バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、正孔阻止層、陰極バッファー層等を挙げることができる。
【００８０】
また、本発明の有機エレクトロニクス素子の一態様であり、後述する有機薄膜太陽電池の層構成に記載の正孔輸送層、ｐ型半導体層、発電層、ｎ型半導体層、電子輸送層、第２発電層等が本発明の有機エレクトロニクス素子を構成する有機化合物層の一例として挙げることができる。
【００８１】
尚、本発明の有機エレクトロニクス素子の有機化合物層としては、陽極、陰極についても、構成材料として有機化合物が用いられる場合には、有機化合物層としてあげることができる。
【００８２】
本発明の有機エレクトロニクス素子用材料は、本発明の有機エレクトロニクス素子の一態様であり、以下に示す有機ＥＬ素子の構成層のいずれに含有させることができるが、本発明の記載、即ち、発光効率が高く、発光寿命が長く、かつ駆動電圧が低い有機エレクトロニクス素子を得る観点から、正孔輸送層または電子輸送層に含有させることが好ましい。
【００８３】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００８４】
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vi）陽極／／正孔輸送層／陽極バッファー層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vii）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
発光層は、ユニットを形成して発光層ユニットにすることもある。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよく、中間層は電荷発生層を含んでいてもよい。
【００８５】
本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００８７】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層ないであっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００８８】
発光層の膜厚は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００８９】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、ホスト化合物（発光ホストともいう）とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも１種を含有することが好ましく、ホスト化合物と３種以上の発光ドーパントを含有することが更に好ましい。以下に発光層に含まれるホスト化合物と発光ドーパント（発光ドーパント化合物ともいう）について説明する。
【００９０】
（ホスト化合物と発光ドーパント）
（ホスト化合物）
本発明に係るホスト化合物について説明する。
【００９１】
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が２０％以上であり、且つ、室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。
【００９２】
好ましくは、リン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【００９３】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。
【００９４】
また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
【００９５】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよい。
【００９６】
本発明に係るホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、且つ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９７】
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【００９８】
特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等。
【００９９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１００】
【化１０】
0006024774.tif 000011
【０１０１】
【化１１】
0006024774.tif 000012
【０１０２】
【化１２】
0006024774.tif 000013
【０１０３】
【化１３】
0006024774.tif 000014
【０１０４】
【化１４】
0006024774.tif 000015
【０１０５】
【化１５】
0006024774.tif 000016
【０１０６】
【化１６】
0006024774.tif 000017
【０１０７】
【化１７】
0006024774.tif 000018
【０１０８】
【化１８】
0006024774.tif 000019
【０１０９】
【化１９】
0006024774.tif 000020
【０１１０】
【化２０】
0006024774.tif 000021
【０１１１】
（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
【０１１２】
発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（蛍光性化合物ともいう）、リン光発光性ドーパント（リン光発光体、リン光性化合物、リン光ドーパント等ともいう）を用いることができる。
【０１１３】
（蛍光発光性ドーパント）
蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
【０１１４】
（リン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント））
本発明に係るリン光発光性化合物について説明する。
【０１１５】
本発明に係るリン光発光性化合物は、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が、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１１６】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光性ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【０１１７】
リン光発光性ドーパントの発光は原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光発光性ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光発光性ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光発光性ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１１８】
リン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント）は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１９】
本発明に係るリン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント）としては、好ましくは元素の周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも、最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１２０】
以下、本発明において、好ましく用いることの出来るリン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント）の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【０１２１】
【化２１】
0006024774.tif 000022
【０１２２】
【化２２】
0006024774.tif 000023
【０１２３】
【化２３】
0006024774.tif 000024
【０１２４】
【化２４】
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【０１２５】
【化２５】
0006024774.tif 000026
【０１２６】
【化２６】
0006024774.tif 000027
【０１２７】
【化２７】
0006024774.tif 000028
【０１２８】
《電荷輸送層：電子輸送層、正孔輸送層》
本発明に係る電荷輸送層としては、電子輸送層、正孔輸送層等が挙げられる。
【０１２９】
以下、本発明に係る電子輸送層、正孔輸送層について詳細に説明する。
【０１３０】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１３１】
電子輸送層に用いられる従来公知の材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルボリン誘導体、を含むアザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１３２】
従来、電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよい。
【０１３３】
電子輸送材料としては、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、アザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１３４】
上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１３５】
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１３６】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（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、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１３７】
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、また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。
【０１３８】
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、正孔注入層、正孔輸送層と同様にｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１３９】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
【０１４０】
電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４１】
また、不純物をゲスト材料としてドープしたｎ性の高い電子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、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）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４２】
本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１４３】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１４４】
【化２８】
0006024774.tif 000029
【０１４５】
【化２９】
0006024774.tif 000030
【０１４６】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物は、本発明に係る電子輸送材料として好ましく用いることができ、更に、前記公知の電子輸送材料と併用しても良い。
【０１４７】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１４８】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
【０１４９】
例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１５０】
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１５１】
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１５２】
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【０１５３】
また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
【０１５４】
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
【０１５５】
正孔輸送層の膜厚については、５ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、５ｎｍ〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１５６】
また、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。
【０１５７】
本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【０１５８】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１５９】
【化３０】
0006024774.tif 000031
【０１６０】
【化３１】
0006024774.tif 000032
【０１６１】
【化３２】
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【０１６２】
【化３３】
0006024774.tif 000034
【０１６３】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物は、本発明に係る正孔輸送材料として好ましく用いられ、前記公知の正孔輸送材料と併用しても良い。
【０１６４】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「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２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【０１６５】
正孔阻止層とは、広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１６６】
また、前述の電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
【０１６７】
本発明に係る有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
【０１６８】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等を含有することが好ましい。
【０１６９】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
【０１７０】
更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１７１】
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【０１７２】
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【０１７３】
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【０１７４】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１７５】
また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。
【０１７６】
《電荷注入層：電子注入層、正孔注入層》
本発明に係る電荷注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１７７】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【０１７８】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１７９】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１８０】
上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１８１】
また、陽極バッファー層及び陰極バッファー層に用いられる材料は、他の材料と併用して用いることも可能であり、例えば正孔輸送層や電子輸送層中に混合して用いることも可能である。
【０１８２】
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。
【０１８３】
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。
【０１８４】
陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
【０１８５】
あるいは、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湿式成膜法を用いることもできる。
【０１８６】
この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。
【０１８７】
更に、膜厚は材料にもよるが、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲である。
【０１８８】
《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。
【０１８９】
このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
【０１９０】
これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
【０１９１】
本発明では、これらの電極物質（導電性材料ともいう）を導電性ペーストとして用いて湿式法により薄膜を形成させ陰極を作製する。
【０１９２】
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、１０ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１９３】
尚、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１９４】
また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【０１９５】
《基板》
本発明に係る有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、基体、基材、支持基板、支持体等とも言う）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。
【０１９６】
基板側から光を取り出す場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
【０１９７】
特に好ましい基板は、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。
【０１９８】
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、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（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（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が挙げられる。
【０１９９】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、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）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア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・ＭＰａ）以下、水蒸気透過度が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０２００】
バリア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、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
【０２０１】
更に、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より好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【０２０２】
バリア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が、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ものが特に好ましい。
【０２０３】
不透明な基板としては、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。本発明に係る有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。
【０２０４】
ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０２０５】
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、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０２０６】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止手段としては、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。
【０２０７】
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、電気絶縁性は特に問わない。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
【０２１１】
本発明においては、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。
【０２１２】
更には、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・ＭＰａ）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）％ＲＨ）が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のものが好ましい。
【０２１３】
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
【０２１４】
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱及び接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
【０２１５】
また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリ及びル、ポリオレフィン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。
【０２１６】
尚、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。
【０２１７】
また、有機層を挟み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、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、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
【０２１８】
更に、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。
【０２１９】
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。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
【０２２０】
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、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、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、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好ましい。
【０２２１】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み基板及びする側の前記封止膜、あるい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、あるいは保護板を設けてもよい。
【０２２２】
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。
【０２２３】
これに使用することができる材料としては、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。
【０２２４】
《有機ＥＬ素子の製造方法》
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、陽極／正孔輸送層（正孔注入層）／発光層／電子輸送層（正孔阻止層）／陰極バッファー層（電子注入層）／陰極からなる素子の製造方法について説明する。
【０２２５】
まず、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように形成させ、陽極を作製する。
【０２２６】
次に、この上に素子材料である正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極バッファー層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【０２２７】
薄膜の形成方法としては乾式法と湿式法に大別されるが、乾式法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が挙げられ、湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、且つ高生産性の点から、真空蒸着法、及びダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
【０２２８】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
【０２２９】
また、順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極の順に作製することも可能である。
【０２３０】
このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【０２３１】
本発明の有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０２３２】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）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ことが一般的に言われている。
【０２３３】
これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０２３４】
この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（米国特許第４，７７４，４３５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（特開昭６３−３１４７９５号公報）、有機ＥＬ素子の側面等に反射面を形成する方法（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（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（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）等がある。
【０２３５】
本発明においては、これらの方法を本発明に係る有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができるが、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、あるいは基板、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が好適である。
【０２３６】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０２３７】
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みで形成すると、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。
【０２３８】
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、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層の屈折率は、１．５以下が好ましく、更に好ましくは１．３５以下である。
【０２３９】
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上が好ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【０２４０】
全反射を起こす界面もしく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。
【０２４１】
この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂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利用して、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、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【０２４２】
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望ましい。これは発光層で発光する光は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１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
【０２４３】
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【０２４４】
回折格子を導入する位置としては、いずれかの層間もしくは媒質中（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望ましい。
【０２４５】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２倍〜３倍程度が好ましい。
【０２４６】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０２４７】
《集光シート》
本発明に係る有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、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する、または、所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０２４８】
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２次元に配列する。
【０２４９】
また、回折の効果の発生による色付きを防止し、適切な厚みに調整する観点から、一辺は１０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。
【０２５０】
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、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。
【０２５１】
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。
【０２５２】
また、発光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）等を用いることができる。
【０２５３】
《用途》
本発明の有機エレクトロニクス素子の一例である有機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、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
【０２５４】
本発明の有機エレクトロニクス素子の一例である有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０２５５】
本発明の有機エレクトロニクス素子の一例である有機ＥＬ素子の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）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。
【０２５６】
また、本発明の有機エレクトロニクス素子の一例である有機ＥＬ素子が白色素子の場合には、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度が、Ｘ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。
【０２５７】
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。
【０２５８】
本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。多色表示装置の場合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、印刷法等で膜を形成できる。
【０２５９】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、印刷法である。
【０２６０】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。
【０２６１】
また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。
【０２６２】
得られた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２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更に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する。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【０２６３】
多色表示装置は、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。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることによりフルカラーの表示が可能となる。
【０２６４】
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。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。
【０２６５】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
【０２６６】
以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
【０２６７】
図１は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０２６８】
ディスプレイ１は複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０２６９】
制御部Ｂは表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０２７０】
図２は表示部Ａの模式図である。
【０２７１】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材及びを以下に行う。
【０２７２】
図においては、画素３の発光した光が白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０２７３】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交及び置で画素３に接続している（詳細は図示していない）。
【０２７４】
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。
【０２７５】
発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０２７６】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２７７】
図３は画素の模式図である。
【０２７８】
画素は有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０２７９】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０２８０】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０２８１】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０２８２】
即ち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０２８３】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０２８４】
また、コンデンサ１３の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０２８５】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０２８６】
図４はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０２８７】
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。
【０２８８】
パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
【０２８９】
《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
【０２９０】
本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２９１】
また、本発明の有機ＥＬ素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。
【０２９２】
動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０２９３】
また、本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。
【０２９４】
複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０２９５】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
【０２９６】
発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
【０２９７】
この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機ＥＬ装置と異なり、素子自体が発光白色である。
【０２９８】
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
【０２９９】
《本発明の照明装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
【０３００】
本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、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）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図５、図６に示すような照明装置を形成することができる。
【０３０１】
図５は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。）。
【０３０２】
図６は、照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。
【０３０３】
なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【０３０４】
次いで、本発明の有機薄膜太陽電池素子の構成層について説明する。
【０３０５】
《有機薄膜太陽電池素子の構成》
本発明に係る有機薄膜太陽電池素子の好ましい態様を説明するが、本発明はこれらに限定されない。有機薄膜太陽電池素子としては特に制限がなく、陽極と陰極と、両者に挟まれた発電層（ｐ型半導体とｎ型半導体が混合された層、バルクヘテロジャンクション層、ｉ層ともいう。）が少なくとも１層以上あり、光を照射すると電流を発生する素子であればよい。
【０３０６】
有機薄膜太陽電池素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。
（ｉ）陽極／発電層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発電層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発電層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／ｐ型半導体層／発電層／ｎ型半導体層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／第１発電層／電子輸送層／中間電極／正孔輸送層／第２発電層／電子輸送層／陰極
ここで、発電層（光電変換層ともいう）は、正孔を輸送できるｐ型半導体材料と電子を輸送できるｎ型半導体材料を含有していることが必要であり、これらは実質２層でヘテロジャンクションを形成していても良いし、１層の内部で混合された状態となっているバルクヘテロジャンクションを形成しても良いが、バルクヘテロジャンクション構成は、光電変換効率が高いため、好ましく用いられる。発電層に用いられるｐ型半導体材料、ｎ型半導体材料については後述する。
【０３０７】
上記の本発明の有機ＥＬ素子の発光層と同様に、発電層を正孔輸送層、電子輸送層で挟み込むことで、正孔及び電子の陽極・陰極への取り出し効率を高めることができるため、それらを有する構成（（ii）、（iii））の方が好ましい。
【０３０８】
また、発電層自体も正孔と電子の整流性（キャリア取り出しの選択性）を高めるため、（iv）のようにｐ型半導体材料とｎ型半導体材料単体からなる層で発電層を挟み込むような構成（ｐ−ｉ−ｎ構成ともいう）であっても良い。
【０３０９】
また、太陽光の利用効率を高めるため、異なる波長の太陽光をそれぞれの発電層で吸収するような、タンデム構成（（ｖ）の構成）であっても良い。
【０３１０】
太陽光利用率（光電変換効率）の向上を目的として、図７に示す有機薄膜太陽電池素子３１０におけるサンドイッチ構造に替わって、一対の櫛歯状電極上にそれぞれ正孔輸送層３１４、電子輸送層３１６を形成し、その上に光電変換部３１５を配置するといった、バックコンタクト型の有機薄膜太陽電池素子を用いることもできる。
【０３１１】
更に、詳細な本発明の有機薄膜太陽電池素子の好ましい態様を下記に説明する。
【０３１２】
図７は、バルクヘテロジャンクション型の有機薄膜太陽電池素子からなる有機薄膜太陽電池の一例を示す断面図である。図７において、バルクヘテロジャンクション型の有機薄膜太陽電池素子３１０は、基板３１１の一方面上に、陽極３１２、正孔輸送層３１７、バルクヘテロジャンクション層の発電層３１４、電子輸送層３１８及び陰極３１３が順次積層されている。
【０３１３】
基板３１１は、順次積層された陽極３１２、発電層３１４及び陰極３１３を保持する部材である。本実施形態では、基板及び側から光電変換される光が入射するので、基板３１１は、この光電変換される光を透過させることが可能な、すなわち、この光電変換すべき光の波長に対して透明な部材である。
【０３１４】
基板３１１は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が用いられる。この基板３１１は、必須ではなく、例えば、発電層３１４の両面に陽極３１２及び陰極３１３を形成することでバルクヘ及びャンクション型の有機薄膜太陽電池素子３１０が構成されてもよい。
【０３１５】
発電層３１４は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とを一様に混合したバルクヘテロジャンクション層を有して構成される。ｐ型半導体材料は、相対的に電子供与体（ドナー）として機能し、ｎ型半導体材料は、相対的に電子受容体（アクセプタ）として機能する。
【０３１６】
図７において、基板３１１を介して陽極３１２から入射された光は、発電層３１４のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア（電荷分離状態）が形成される。
【０３１７】
発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極３１２と陰極３１３の仕事関数が異なる場合では陽極３１２と陰極３１３との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は、電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光電流が検出される。
【０３１８】
例えば、陽極３１２の仕事関数が陰極３１３の仕事関数よりも大きい場合では、電子は、陽極３１２へ、正孔は、陰極３１３へ輸送される。
【０３１９】
尚、仕事関数の大小が逆転すれば電子と正孔は、これとは逆方向に輸送される。また、陽極３１２と陰極３１３との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。
【０３２０】
尚、図７には記載していないが、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子注入層、正孔注入層、あるいは平滑化層等の他の層を有していてもよい。
【０３２１】
更に、太陽光利用率（光電変換効率）の向上を目的として、このような光電変換素子を積層した、タンデム型の構成としてもよい。
【０３２２】
図８は、タンデム型のバルクヘテロジャンクション層を備える有機薄膜太陽電池素子３１０からなる有機薄膜太陽電池を示す断面図である。タンデム型構成の場合、基板３１１上に、順次透明電極３１２、第１の発電層３１４′を積層した後、電荷再結合層３１５を積層した後、第２の発電層３１６、次いで対電極３１３を積層することで、タンデム型の構成とすることができる。
【０３２３】
第２の発電層３１６は、第１の発電層３１４′の吸収スペクトルと同じスペクトルを吸収する層でもよいし、異なるスペクトルを吸収する層でもよいが、好ましくは異なるスペクトルを吸収する層である。
【０３２４】
以下、本発明の有機薄膜太陽電池素子の構成層及び構成材料について説明する。
【０３２５】
《電子輸送層（正孔ブロック層）》
本発明に係る一般式（１）で表される環状ケイ素化合物である有機エレクトロニクス素子用材料は、電子輸送層（正孔ブロック層）に好適に用いられる。これにより、光電変換効率が高く、耐久性の優れた有機薄膜太陽電池素子が達成できた。
【０３２６】
また本発明においては、高純度の精製が可能な点と、高い移動度の薄膜が得られるといった観点から、電子輸送層（正孔ブロック層）材料は低分子化合物であることが好ましい。なお、本発明において低分子化合物とは、化合物の分子量に分布のない、単一分子であることを意味する。
【０３２７】
他方、高分子化合物とは、所定のモノマーを反応させることによって一定の分子量分布を有する化合物の集合体であることを意味する。しかし、実用上分子量によって定義をする際には、好ましくは分子量が３０００以下の化合物を低分子化合物と区分する。
【０３２８】
より好ましくは２５００以下、さらに好ましくは２０００以下である。他方、分子量が２０００以上、より好ましくは３０００以上、さらに好ましくは５０００以上の化合物を高分子化合物と区分する。
【０３２９】
尚、分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定することができる。これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよい。
【０３３０】
《発電層（光電変換層ともいう）》
本発明の実施において、上述の発電層３１４は光エネルギーを電気エネルギーに変換する層であって、少なくともｐ型半導体材料とｎ型半導体材料とを混合した、所謂バルクヘテロジャンクション構造である。
【０３３１】
ｐ型半導体材料は相対的に電子供与体（ドナー）として機能し、ｎ型半導体材料は、相対的に電子受容体（アクセプター）として機能する。ここで、電子供与体及び電子受容体は、“光を吸収した際に、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア（電荷分離状態）を形成する電子供与体及び電子受容体”であり、電極のように単に電子を供与あるいは受容するものではなく、光反応によって、電子を供与あるいは受容するものである。
【０３３２】
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法（キャスト法、スピンコート法を含む）等を例示することができるが、本発明においては特に塗布法によって形成されることが特徴である。塗布法で形成する場合、バルクヘテロジャンクション構造を形成して光電変換効率を向上させるために、塗布後の工程において所定の温度でアニール処理され、微視的に一部結晶化させることが好ましい。
【０３３３】
図７において、基板３１１を介して陽極３１２から入射された光は、発電層３１４のバルクヘテロジャンクション層における電子受容体あるいは電子供与体で吸収され、電子供与体から電子受容体に電子が移動し、正孔と電子のペア（電荷分離状態）が形成される。
【０３３４】
発生した電荷は、内部電界、例えば、陽極３１２と陰極３１３の仕事関数が異なる場合では、陽極３１２と陰極３１３との電位差によって、電子は、電子受容体間を通り、また正孔は電子供与体間を通り、それぞれ異なる電極へ運ばれ、光起電流が検出される。
【０３３５】
例えば、陽極３１２の仕事関数が陰極３１３の仕事関数よりも大きい場合では、電子は陽極３１２へ、正孔は陰極３１３へ輸送される。
【０３３６】
尚、仕事関数の大小が逆転すれば、電子と正孔はこれとは逆方向に輸送され易くなる。また、陽極３１２と陰極３１３との間に電位をかけることにより、電子と正孔の輸送方向を制御することもできる。
【０３３７】
（ｎ型半導体材料）
ｎ型半導体材料の例としては、フラーレン、オクタアザポルフィリン、ｐ型半導体のパーフルオロ体（パーフルオロペンタセンやパーフルオロフタロシアニン等）、ナフタレンテトラカルボン酸無水物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ペリレンテトラカルボン酸無水物、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド等の芳香族カルボン酸無水物やそのイミド化物を骨格として含む、高分子化合物が挙げられる。
【０３３８】
（ｐ型半導体材料）
ｐ型半導体材料としては、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が挙げられる。
【０３３９】
縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、アントラジチオフェン等の化合物、及びこれらの誘導体や前駆体が挙げられる。
【０３４０】
共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。
【０３４１】
また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーの内、チオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、等のオリゴマーを好適に用いることができる。
【０３４２】
その他、高分子ｐ型半導体の例としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポリカルバゾール、ポリイソチアナフテン、ポリヘプタジイン、ポリキノリン、ポリアニリンなどが挙げられ、更には特開２００６−３６７５５号公報などの置換−無置換交互共重合ポリチオフェン、特開２００７−５１２８９号公報、特開２００５−７６０３０号公報、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００７，ｐ４１１２、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００７，ｐ７２４６などの縮環チオフェン構造を有するポリマー、ＷＯ２００８／０００６６４、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２００７，ｐ４１６０、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００７，Ｖｏｌ．４０，ｐ１９８１などのチオフェン共重合体などを挙げることができる。
【０３４３】
更に、ポルフィリンや銅フタロシアニン、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等のフラーレン類、ＳＷＮＴ等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等、更にポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９号公報に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
【０３４４】
（バルクヘテロジャンクション層の形成方法）
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法（キャスト法、スピンコート法を含む）等を例示することができる。このうち、前述の正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また塗布法は、製造速度にも優れている。
【０３４５】
塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために加熱を行うことが好ましい。製造工程中において所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集または結晶化が促進され、バルクヘテロジャンクション層を適切な相分離構造とすることができる。その結果、バルクヘテロジャンクション層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。
【０３４６】
発電層（バルクヘテロジャンクション層）３１４は、電子受容体と電子供与体とが均一に混在された単一層で構成してもよいが、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成してもよい。この場合、前述したような塗布後に不溶化できるような材料を用いることで形成することが可能となる。
【０３４７】
《正孔輸送層（電子ブロック層ともいう）》
本発明の有機薄膜太陽電池素子３１０は、バルクヘテロジャンクション層と陽極との中間には正孔輸送層３１７を、バルクヘテロジャンクション層で発生した電荷をより効率的に取り出すことが可能となるため、これらの層を有していることが好ましい。
【０３４８】
本発明の一般式（１）で表される環状ケイ素化合物である有機エレクトロニクス素子用材料は、正孔輸送層（電子ブロック層）に好適に用いられる。これにより、光電変換効率が高く、耐久性の優れた有機薄膜太陽電池素子が達成できた。
【０３４９】
本発明の一般式（１）で表される有機エレクトロニクス素子用材料以外でこれらの層を構成する材料としては、例えば、正孔輸送層３１７としては、スタルクヴイテック社製、商品名ＢａｙｔｒｏｎＰ等のＰＥＤＯＴ、ポリアニリン及びそのドープ材料、国際公開第２００６／０１９２７０号等に記載のシアン化合物、などを用いることができる。
【０３５０】
尚、バルクヘテロジャンクション層に用いられるｎ型半導体材料のＬＵＭＯ準位よりも浅いＬＵＭＯ準位を有する正孔輸送層には、バルクヘテロジャンクション層で生成した電子を陽極側には流さないような整流効果を有する、電子ブロック機能が付与される。
【０３５１】
このような正孔輸送層は、電子ブロック層とも呼ばれ、このような機能を有する正孔輸送層を使用することが好ましい。
【０３５２】
このような材料としては、特開平５−２７１１６６号公報等に記載のトリアリールアミン系化合物、また酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化タングステン等の金属酸化物等を用いることができる。
【０３５３】
また、バルクヘテロジャンクション層に用いたｐ型半導体材料単体からなる層を用いることもできる。
【０３５４】
これらの層を形成する手段としては、真空蒸着法、溶液塗布法のいずれであってもよいが、好ましくは溶液塗布法である。バルクヘテロジャンクション層を形成する前に、下層に塗布膜を形成すると塗布面をレベリングする効果があり、リーク等の影響が低減するため好ましい。
【０３５５】
（その他の層）
エネルギー変換効率の向上や、素子寿命の向上を目的に、各種中間層を素子内に有する構成としてもよい。中間層の例としては、正孔ブロック層、電子ブロック層、正孔注入層、電子注入層、励起子ブロック層、ＵＶ吸収層、光反射層、波長変換層などを挙げることができる。
【０３５６】
（電極）
本発明の有機薄膜太陽電池素子においては、少なくとも陽極と陰極とを有する。また、タンデム構成をとる場合には中間電極を用いることでタンデム構成を達成することができる。
【０３５７】
尚、本発明においては主に正孔が流れる電極を陽極と呼び、主に電子が流れる電極を陰極と呼ぶ。
【０３５８】
また、透光性があるかどうかといった機能から、透光性のある電極を透明電極と呼び、透光性のない電極を対電極と呼び分ける場合がある。通常、陽極は透光性のある透明電極であり、陰極は透光性のない対電極が用いられる場合が多いが、本発明においては、陰極が透光性のある電極であってもかまわない。
【０３５９】
（陽極）
本発明に係る陽極は、好ましくは３８０ｎｍ〜８００ｎｍの光を透過する電極である。材料としては、例えば、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の透明導電性金属酸化物、金、銀、白金等の金属薄膜、金属ナノワイヤー、カーボンナノチューブ用いることができる。
【０３６０】
また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリフェニルアセチレン、ポリジアセチレン及びポリナフタレンの各誘導体からなる群より選ばれる導電性高分子等も用いることができる。また、これらの導電性化合物を複数組み合わせて陽極とすることもできる。
【０３６１】
（陰極）
陰極は導電材単独層であっても良いが、導電性を有する材料に加えて、これらを保持する樹脂を併用しても良い。陰極の導電材としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）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用いられる。
【０３６２】
このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
【０３６３】
これらの中で、電子の取り出し性能及び酸化等に対する耐久性の点から、これら金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
【０３６４】
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、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０３６５】
陰極の導電材として金属材料を用いれば陰極側に来た光は反射されて陽極側に反射され、この光が再利用可能となり、光電変換層で再度吸収され、より光電変換効率が向上し好ましい。
【０３６６】
また、陰極３１３は、金属（例えば金、銀、銅、白金、ロジウム、ルテニウム、アルミニウム、マグネシウム、インジウム等）、炭素からなるナノ粒子、ナノワイヤー、ナノ構造体であってもよく、ナノワイヤーの分散物であれば、透明で導電性の高い陰極を塗布法により形成でき好ましい。
【０３６７】
また、陰極側を光透過性とする場合は、例えば、アルミニウム及びアルミニウム合金、銀及び銀化合物等の陰極に適した導電性材料を薄く１ｎｍ〜２０ｎｍ程度の膜厚で作製した後、上記陽極の説明で挙げた導電性光透過性材料の膜を設けることで、光透過性陰極とすることができる。
【０３６８】
（中間電極）
また、前記図２のようなタンデム構成の場合に必要となる中間電極の材料としては、透明性と導電性を併せ持つ化合物を用いた層であることが好ましく、前記陽極で用いたような材料（ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、酸化チタン等の透明金属酸化物、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ等の非常に薄い金属層またはナノ粒子・ナノワイヤーを含有する層、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリアニリン等の導電性高分子材料等）を用いることができる。
【０３６９】
なお前述した正孔輸送層と電子輸送層の中には、適切に組み合わせて積層することで中間電極（電荷再結合層）として働く組み合わせもあり、このような構成とすると１層形成する工程を省くことができ好ましい。
【０３７０】
（基板（支持体、支持基盤、基体、基盤等ともいう））
基板側から光電変換される光が入射する場合、基板はこの光電変換される光を透過させることが可能な、即ちこの光電変換すべき光の波長に対して透明な部材であることが好ましい。基板は、例えば、ガラス基板や樹脂基板等が好適に挙げられるが、軽量性と柔軟性の観点から透明樹脂フィルムを用いることが望ましい。
【０３７１】
本発明で透明基板として好ましく用いることができる透明樹脂フィルムには特に制限がなく、その材料、形状、構造、厚み等については公知のものの中から適宜選択することができる。
【０３７２】
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）変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂フィルム、ポリスチレン樹脂フィルム、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂フィルム、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂フィルム、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂フィルム、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム、ポリイミド樹脂フィルム、アクリル樹脂フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）樹脂フィルム等を挙げることができるが、可視域の波長（３８０ｎｍ〜８００ｎｍ）における透過率が８０％以上である樹脂フィルムであれば、透明樹脂フィルムに好ましく適用することができる。
【０３７３】
中でも透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、強度及びコストの点から、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリカーボネートフィルムであることが好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルムであることがより好ましい。
【０３７４】
本発明に用いられる透明基板には、塗布液の濡れ性や接着性を確保するために、表面処理を施すことや易接着層を設けることができる。表面処理や易接着層については従来公知の技術を使用できる。
【０３７５】
例えば、表面処理としては、コロナ放電処理、火炎処理、紫外線処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理等の表面活性化処理を挙げることができる。また、易接着層としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ビニル系共重合体、ブタジエン系共重合体、アクリル系共重合体、ビニリデン系共重合体、エポキシ系共重合体等を挙げることができる。
【０３７６】
また、酸素及び水蒸気の透過を抑制する目的で、透明基板にはバリアコート層が予め形成されていてもよいし、透明導電層を転写する反対側にはハードコート層が予め形成されていてもよい。
【０３７７】
（光学機能層）
本発明の有機薄膜太陽電池素子は、太陽光のより効率的な受光を目的として、各種の光学機能層を有していて良い。
【０３７８】
光学機能層としては、例えば、反射防止膜、マイクロレンズアレイ等の集光層、陰極で反射した光を散乱させて再度発電層に入射させることができるような光拡散層などを設けても良い。
【０３７９】
反射防止層としては、各種公知の反射防止層を設けることができるが、例えば、透明樹脂フィルムが二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合は、フィルムに隣接する易接着層の屈折率を１．５７〜１．６３とすることで、フィルム基板と易接着層との界面反射を低減して透過率を向上させることができるのでより好ましい。
【０３８０】
屈折率を調整する方法としては、酸化スズゾルや酸化セリウムゾル等の比較的屈折率の高い酸化物ゾルとバインダー樹脂との比率を適宜調整して塗設することで実施できる。易接着層は単層でもよいが、接着性を向上させるためには２層以上の構成にしてもよい。
【０３８１】
集光層としては、例えば、支持基板の太陽光受光側にマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより特定方向からの受光量を高めたり、逆に太陽光の入射角度依存性を低減することができる。
【０３８２】
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２次元に配列する。
【０３８３】
一辺としては、回折の効果による色付きを抑制または防止し、且つ、適切な厚みに調整する観点から、１０μｍ〜１００μｍの範囲が好ましい。
【０３８４】
また、光散乱層としては、各種のアンチグレア層、金属または各種無機酸化物などのナノ粒子・ナノワイヤー等を無色透明なポリマーに分散した層などを挙げることができる。
【０３８５】
（製膜方法・表面処理方法）
（各種の層の形成方法）
電子受容体と電子供与体とが混合されたバルクヘテロジャンクション層、及び輸送層・電極の形成方法としては、蒸着法、塗布法（キャスト法、スピンコート法を含む）等を例示することができる。
【０３８６】
このうち、バルクヘテロジャンクション層の形成方法としては、蒸着法、塗布法（キャスト法、スピンコート法を含む）等が挙げられる。
【０３８７】
このうち、前述の正孔と電子が電荷分離する界面の面積を増大させ、高い光電変換効率を有する素子を作製するためには、塗布法が好ましい。また、塗布法は、製造速度にも優れている。
【０３８８】
この際に使用する塗布方法に制限は無いが、例えば、スピンコート法、溶液からのキャスト法、ディップコート法、ブレードコート法、ワイヤバーコート法、グラビアコート法、スプレーコート法等が挙げられる。
【０３８９】
更には、インクジェット法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等の印刷法でパターニングすることもできる。
【０３９０】
塗布後は残留溶媒及び水分、ガスの除去、及び半導体材料の結晶化による移動度向上・吸収長波化を引き起こすために加熱を行うことが好ましい。
【０３９１】
製造工程中において、所定の温度でアニール処理されると、微視的に一部が凝集または結晶化が促進され、バルクヘテロジャンクション層を適切な相分離構造とすることができる。
【０３９２】
その結果、バルクヘテロジャンクション層のキャリア移動度が向上し、高い効率を得ることができるようになる。
【０３９３】
発電層（バルクヘテロジャンクション層）３１４は、電子受容体と電子供与体とが均一に混在された単一層で構成してもよいが、電子受容体と電子供与体との混合比を変えた複数層で構成してもよい。
【０３９４】
この場合、前述したような塗布後に不溶化できるような材料を用いることで形成することが可能となる。
【０３９５】
（パターニング）
本発明に係る電極、発電層、正孔輸送層、電子輸送層等をパターニングする方法やプロセスには特に制限はなく、公知の手法を適宜適用することができる。
【０３９６】
バルクヘテロジャンクション層、輸送層等の可溶性の材料であれば、ダイコート、ディップコート等の全面塗布後に不要部だけ拭き取っても良いし、インクジェット法やスクリーン印刷等の方法を使用して塗布時に直接パターニングしても良い。
【０３９７】
電極材料などの不溶性の材料の場合は、電極を真空堆積時にマスク蒸着を行う、エッチングまたはリフトオフ等の公知の方法を適用することによってパターニングすることができる。
【０３９８】
また、別の基板上に形成したパターンを転写することによってパターンを形成しても良い。
【０３９９】
（封止）
また、作製した有機薄膜太陽電池素子３１０が環境中の酸素、水分等で劣化しないために、有機薄膜太陽電池素子３１０だけではなく、上記の本発明の有機ＥＬ素子等の封止に用いられている従来公知の手法によって封止することが好ましい。
【０４００】
例えば、アルミまたはガラスでできたキャップを接着剤によって接着することによって封止する手法、アルミニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等のガスバリア層が形成されたプラスチックフィルムと有機薄膜太陽電池素子３１０を接着剤で貼合する手法、ガスバリア性の高い有機高分子材料（ポリビニルアルコール等）をスピンコートする方法、ガスバリア性の高い無機薄膜（酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）または有機膜（パリレン等）を真空下で堆積する方法、及びこれらを複合的に積層する方法等を挙げることができる。
【実施例】
【０４０１】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０４０２】
また、実施例に用いられる化合物を以下に示す。
【０４０３】
【化３４】
0006024774.tif 000035
【０４０４】
【化３５】
0006024774.tif 000036
【０４０５】
実施例１
本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（１）で表される環状ケイ素化合物の一例であるＣＳｉ−７の合成を以下に示すが、本発明はこれに限定されない。
【０４０６】
《例示化合物１（ＣＳｉ−７）の合成》
【０４０７】
【化３６】
0006024774.tif 000037
【０４０８】
窒素雰囲気下、−７８℃で１，８−ジヨードアントラセン（４．００ｇ，９．３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ（１８６ｍｌ）溶液中にｔｅｒｔ−ブチルリチウム・ペンタン溶液（１．５５Ｍ，２４．０ｍｌ，３７．２ｍｍｏｌ）を滴下し、１，８−ジリチオアントラセン溶液を調製した。
【０４０９】
窒素雰囲気下、室温で、１，２−ジクロロテトラメチルジシラン（１．７４ｇ，９．３０ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液に、前記調製した１，８−ジリチオアントラセンのＴＨＦ溶液を４０分以上かけて滴下した。
【０４１０】
滴下終了後、４０分間撹拌した後、純水（５０ｍｌ）を加え反応を停止させた。有機層を分離後、水層をＣＨＣｌ３（３×５００ｍｌ）で抽出し、併せて有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥終了後、溶媒を減圧下で流去し、約２０ｍｌのジエチルエーテルで洗浄することで、目的物であるＣＳｉ−７（１．３５ｇ、５０％）を黄色固体として得た。
【０４１１】
得られたＣＳｉ−７の融点、スペクトル特性を下記に示す。
【０４１２】
ｍｐ＞４００℃；
ＩＲ（赤外吸収スペクトル）（ｐｏｗｄｅｒ）
６５２（ｍ），７４３（ｓ），７５８（ｍ），７７９（ｓ），７９０（ｍ），８３５（ｍ），８８３（ｍ），９６５（ｍ），１１５９（ｗ），１２４４（ｍ），１３０２（ｗ），１４１７（ｗ），２８９２（ｗ），２９４５（ｗ），３０４４（ｗ）ｃｍ−１；
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
０．４７（ｓ，１２Ｈ），０．５９（ｓ，１２Ｈ），７．５０（ｄｄ，Ｊ＝８．４，６．４Ｈｚ，４Ｈ），７．８０（ｄｄ，Ｊ＝６．４，１．２Ｈｚ，４Ｈ），８．０６（ｄ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，４Ｈ），８．５１（ｓ，２Ｈ），９．１１（ｓ，２Ｈ）；
１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
δ０．１、２．１、１２４．８，１２７．９、１２９．１、１２９．９，１３１．７、１３４．６，１３５．２，１３７．８
２９Ｓｉ−ＮＭＲ（７９ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）
−２１．１
ＨＲＭＳ（ＥＩ）：ｍ／ｚ ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ３６Ｈ４０Ｓｉ４［Ｍ］＋５８４．２２０７， ｆｏｕｎｄ ５８４．２２０８．
本発明の有機エレクトロニクス素子用材料として用いられる、上記の例示化合物１（ＣＳｉ−７）以外の、一般式（１）で表されるその他の例示化合物も同様にして合成できる。
【０４１３】
また、ジハロゲン中間体等の合成に関しては日本化学会編第５版 実験化学講座等に記載の既知の方法を適宜参照して合成可能である。
【０４１４】
本発明に係る一般式（１）で表される環状ケイ素化合物の特徴であるケイ素−ケイ素結合は、有機エレクトロニクス素子材料における有用な機能性結合として古くから注目され、例えばポリシラン化合物等が知られている。
【０４１５】
しかしながら、有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年、エヌ・ティー・エス社発行、２８２ページ）や、環状ケイ素化合物の光化学と不安定中間体に関する研究（群馬大学、閑 春夫教授、１９８８年度科学研究費補助対象研究）等にあるように、化合物自身の熱・光安定性が非常に低いことも周知であり、大きな課題を抱えていた。
【０４１６】
これに対して、本発明に係る一般式（１）で表される環状ケイ素化合物は、熱や光に対する安定性が非常に高い（前記ＣＳｉ−７の熱分解温度は３６０℃以上）。これは化学的に不安定なケイ素−ケイ素結合が剛直なアリーレンもしくはヘテロアリーレンユニットを介し環化している構造的な特徴によるものであるといえる。
【０４１７】
実施例２
《有機ＥＬ素子１−２の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板を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、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０４１８】
この透明支持基板上に、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、ＣＬＥＶＩＯ Ｐ ＶＰ ＡＩ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０４１９】
この透明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、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにＣＳｉ−７を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に装着した。
【０４２０】
同様にして、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ａｌｑ３各１００ｍｇを各モリブデン製抵抗加熱ボートに入れ、装着した。
【０４２１】
次いで真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＣＳｉ−７の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着して２０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０４２２】
更に、ＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、各々蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．００６ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。
【０４２３】
更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０４２４】
尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０４２５】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−２を作製した。
【０４２６】
《有機ＥＬ素子１−１及び１−３〜１−１３の作製》
有機ＥＬ素子１−２の作製において、第２正孔輸送層材料に使用した、ＣＳｉ−７を表１に示した材料に変更した以外は全く同様にして、有機ＥＬ素子１−１及び１−３〜１−１３を作製した。
【０４２７】
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１３の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−１３を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスカバーで覆い、ガラスカバーと有機ＥＬ素子が作製されたガラス基板とが接触するガラスカバー側の周囲にシール剤としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラクストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極側に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させ、封止して、上記の図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。次いで、下記の評価を行った。
【０４２８】
（外部取り出し量子効率）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η）を算出した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。
【０４２９】
（駆動電圧）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下により駆動したときの電圧を各々測定した。
【０４３０】
（発光寿命）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。
【０４３１】
尚、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命は有機ＥＬ素子１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０４３２】
得られた結果を表１に示す。
【０４３３】
【表１】
0006024774.tif 000038
【０４３４】
表１から、比較の有機ＥＬ素子１−１３に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は、外部取り出し量子効率が高く、低駆動電圧であり、且つ、特に発光寿命が著しく改良されていることが明らかである。
【０４３５】
実施例３
《有機ＥＬ素子２−１の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板を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、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０４３６】
この透明支持基板上に、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、ＣＬＥＶＩＯ Ｐ ＶＰ ＡＩ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０４３７】
次いで、ＡＤＳ２５４ＢＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｄｙｅ Ｓｏｕｒｃｅ， Ｉｎｃ製）を用いて、２５００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、１５０℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０４３８】
この透明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、一方モリブデン製抵抗加熱ボートにＣＳｉ−７を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に装着した。同様にして、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ａｌｑ３の各１００ｍｇをボートに入れ、装着した。
【０４３９】
真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．００６ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。
【０４４０】
次いで、ＣＳｉ−７の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し３０ｎｍの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０４４１】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
【０４４２】
《有機ＥＬ素子２−２〜２−１７の作製》
有機ＥＬ素子２−１の作製において、電子輸送層材料に使用した、ＣＳｉ−７を表２に示した材料に変更した以外は全く同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−１７を各々作製した。
【０４４３】
得られた有機ＥＬ素子２−１〜２−１７の評価は、実施例１の場合と全く同様にして行った。尚、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命は有機ＥＬ素子１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０４４４】
得られた結果を表２に示す。
【０４４５】
【表２】
0006024774.tif 000039
【０４４６】
表２から、比較の有機ＥＬ素子２−１７に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命の全特性が改良されていることが明らかである。
【０４４７】
実施例４
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１０の作製》
実施例２の有機ＥＬ素子１−１３の作製において、第２正孔輸送層の作製に用いたα−ＮＰＤと電子輸送層の作製に用いたＡｌｑ３を表３に示した材料に変更した以外は全く同様にして、有機ＥＬ素子３−１〜３−１０を各々作製した。
【０４４８】
得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−１０の評価は、実施例１の場合と全く同様にして行った。
【０４４９】
尚、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命の評価は、実施例２の有機ＥＬ素子１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０４５０】
得られた結果を表３に示す。
【０４５１】
【表３】
0006024774.tif 000040
【０４５２】
表３から、比較の有機ＥＬ素子１−１３に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命の全特性共に著しく改良されていることが明らかである。
【０４５３】
実施例５
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光有機ＥＬ素子）
実施例４の有機ＥＬ素子３−１の作製において、ＣＢＰをｍＣＰに、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−２６に変更した以外は同様にして、青色発光有機ＥＬ素子３−１Ｂを作製した。
【０４５４】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
緑色発光有機ＥＬ素子として、実施例４で作製した有機ＥＬ素子３−１を用いた。
【０４５５】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例４の有機ＥＬ素子３−１の作製において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−１０に変更した以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子３−１Ｒを作製した。
【０４５６】
上記の赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。
【０４５７】
即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０４５８】
前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。
【０４５９】
このように各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【０４６０】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長いフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【０４６１】
実施例６
《白色発光照明装置の作製》
実施例５の有機ＥＬ素子３−１Ｂの作製において、Ｄ−２６をＩｒ（ｐｐｙ）３、Ｄ−１０、Ｄ−２６に変更した以外は同様して、白色発光有機ＥＬ素子３−１Ｗを作製した。
【０４６２】
得られた有機ＥＬ素子３−１Ｗを前記実施例と同様に、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
【０４６３】
参考例７
《有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１の作製》〉
ガラス基板上にパターン形成した透明電極を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄、の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
【０４６４】
この透明電極を有するガラス基板上に、導電性高分子であるＢａｙｔｒｏｎ Ｐ４０８３（スタルクヴィテック社製）を３０ｎｍの膜厚でスピンコートした後、１４０℃で大気中１０分間加熱乾燥し、正孔輸送層（正孔注入層ともいう）を形成した。
【０４６５】
これ以降は、基板をグローブボックス中に持ち込み、窒素雰囲気下で作業した。まず、窒素雰囲気下で上記基板を１４０℃で３分間加熱処理した。
【０４６６】
この上にクロロベンゼンにｐ型半導体材料として、プレクストロニクス社製プレックスコアＯＳ２１００を１．５質量％、ｎ型半導体材料としてフロンティアカーボン社製Ｅ１００（ＰＣＢＭ）を１．５質量％を溶解した液を作製し、０．４５μｍのフィルターで濾過をかけながら５００ｒｐｍで６０秒、次いで、２２００ｒｐｍで１秒間のスピンコートを行い、室温で３０分放置し、発電層を形成した。
【０４６７】
次に、上記一連の発電層を成膜した基板を大気に晒すことなく真空蒸着装置内に設置した。１０−３Ｐａ以下にまで真空蒸着機内を減圧した後、アルドリッチ社製バトクプロイン（ＢＣＰ）１０ｎｍ蒸着し、電子輸送層（正孔ブロック層）を形成した。
【０４６８】
続いて２ｍｍ幅のシャドーマスクが透明電極と直交するように素子をセットした後、Ａｌを１００ｎｍ蒸着した。最後に１２０℃で３０分間の加熱を行い、比較の有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１を得た。尚、蒸着速度は２ｎｍ／秒で蒸着し、２ｍｍ角のサイズとした。
【０４６９】
得られた有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１は、窒素雰囲気下でアルミニウムキャップとＵＶ硬化樹脂（ナガセケムテックス株式会社製、ＵＶ ＲＥＳＩＮ ＸＮＲ５５７０−Ｂ１）を用いて封止を行った後に大気下に取り出した。
【０４７０】
《有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０２の作製》
有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１の作製において、電子輸送層（正孔ブロック層）としてバトクプロインを蒸着するのに代えて、グローブボックス中で、エタノールにＴｉ−イソプロポキシドを２５ｍｍｏｌ／ｌになるように溶解した液を調製し、取り出し電極部をマスキングした後に２０００ｒｐｍでスピンコートした後、大気中に取り出して６０分間放置してＴｉ−イソプロポキシドを加水分解することによって、膜厚１０ｎｍのＴｉＯＸ層を形成し、正孔ブロック層とした以外は同様にして、比較の有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０２を作製した。
【０４７１】
《有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０３〜ＳＣ−１０６の作製》
有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１の作製において、電子輸送層（正孔ブロック層）のバトクプロインを表４に記載の材料（化合物）に代えた以外は同様にして有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０３〜ＳＣ−１０６を作製した。
【０４７２】
得られた、有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−１０１〜ＳＣ−１０６について、下記の光電変換効率と開放電圧の評価、及び、耐久性評価（光電変換効率の保持率（％））を行った。
【０４７３】
（変換効率および曲線因子の評価）
上記作製した光電変換素子に、ソーラーシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇフィルタ）の１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射し、有効面積を４．０ｍｍ２にしたマスクを受光部に重ね、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）及び開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、曲線因子（フィルファクター）ＦＦを、同素子上に形成した４箇所の受光部をそれぞれ測定し、平均値を求めた。
【０４７４】
またＪｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦから式１に従って光電変換効率（エネルギー変換効率）η（％）を求めた。
【０４７５】
式１
Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）×Ｖｏｃ（Ｖ）×ＦＦ＝η（％）
（耐久性評価）
ソーラシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇ）の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で照射し、電圧−電流特性を測定し、初期の光電変換効率を測定した。
【０４７６】
更に、この時の初期変換効率を１００とし、陽極と陰極の間に抵抗を接続したまま１００ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で１００ｈ照射し続けた後の変換効率を評価し、光電変換効率の保持率（相対保持率）を算出した。
【０４７７】
式２
相対保持率（％）＝（１−暴露後の変換効率／暴露前の変換効率）×１００
得られた結果を表４に示す。また、解放電圧Ｖｏｃ，光電変換効率はＳＣ−１０１を１としたときの相対値で示した。）
【０４７８】
【表４】
0006024774.tif 000041
【０４７９】
表４から、比較の有機薄膜太陽電池素子に比べて、参考例の有機薄膜太陽電池素子は、大きな解放電圧（Ｖｏｃ）を示し、高い光電変換効率を示し、且つ、耐久性も高いことが明らかである。
【０４８０】
参考例８
《有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１の作製》
ガラス基板上にパターン形成した透明電極を、界面活性剤と超純水による超音波洗浄、超純水による超音波洗浄、の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
【０４８１】
この透明電極を有するガラス基板上に、真空蒸着装置を用いて、三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）を膜厚１０ｎｍとなるまで金属酸化物層である正孔輸送層（電子ブロック層）を形成した。
【０４８２】
この上に、クロロベンゼンにｐ型半導体材料として、プレクストロニクス社製プレックスコアＯＳ２１００を１．５質量％、ｎ型半導体材料としてフロンティアカーボン社製Ｅ１００（ＰＣＢＭ）１．５質量％を溶解した液を作製し、０．４５μｍのフィルターでろ過をかけながら５００ｒｐｍで６０秒、次いで２２００ｒｐｍで１秒間のスピンコートを行い、室温で３０分放置し、発電層を形成した。
【０４８３】
次に、上記一連の有機層を成膜した基板を大気に晒すことなく真空蒸着装置内に設置した。２ｍｍ幅のシャドーマスクが透明電極と直交するように素子をセットし、１０−３Ｐａ以下にまで真空蒸着機内を減圧した後、フッ化リチウムからなる膜厚５ｎｍの電子注入層を形成、続いて、陰極としてＡｌを１００ｎｍ蒸着した。
【０４８４】
最後に１２０℃で３０分間の加熱を行い、比較の有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１を得た。尚、蒸着速度は２ｎｍ／秒で蒸着し、２ｍｍ角のサイズとした。
【０４８５】
得られた有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１は、窒素雰囲気下でアルミニウムキャップとＵＶ硬化樹脂（ナガセケムテックス株式会社製、ＵＶ ＲＥＳＩＮ ＸＮＲ５５７０−Ｂ１）を用いて封止を行った後に大気下に取り出した。
【０４８６】
《有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０２〜ＳＣ−２０６の作製》
有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１の作製において、電子ブロック層として三酸化モリブデンと代えて表５に記載の材料（化合物）に変えた以外は同様にして、有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０２〜２０６を作製した。
【０４８７】
得られた、有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１〜ＳＣ−２０６について、下記の変換効率と開放電圧の評価、および耐久性評価を行った。
【０４８８】
（変換効率および曲線因子の評価）
上記作製した有機薄膜太陽電池素子に、ソーラーシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇフィルタ）の１００ｍＷ／ｃｍ２の強度の光を照射し、有効面積を４．０ｍｍ２にしたマスクを受光部に重ね、短絡電流密度Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）及び開放電圧Ｖｏｃ（Ｖ）、曲線因子（フィルファクター）ＦＦを、同素子上に形成した４箇所の受光部をそれぞれ測定し、平均値を求めた。またＪｓｃ、Ｖｏｃ、ＦＦから式１に従ってエネルギー変換効率η（％）を求めた。
【０４８９】
式１
Ｊｓｃ（ｍＡ／ｃｍ２）×Ｖｏｃ（Ｖ）×ＦＦ＝η（％）
（耐久性評価）
ソーラシミュレーター（ＡＭ１．５Ｇ）の光を１００ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で照射して、電圧−電流特性を測定し、初期の変換効率を測定した。更に、この時の初期変換効率を１００とし、陽極と陰極の間に抵抗を接続したまま１００ｍＷ／ｃｍ２の照射強度で１００ｈ照射し続けた後の変換効率を評価し、相対低下効率を算出した。
【０４９０】
式２
相対保持率（％）＝（１−暴露後の変換効率／暴露前の変換効率）×１００
尚、解放電圧Ｖｏｃ、光電変換効率はＳＣ−２０１を１．００としたときの相対値で示した。
【０４９１】
得られた結果を表５に示す。
【０４９２】
【表５】
0006024774.tif 000042
【０４９３】
表５から、比較の有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０１に比べて、参考例の有機薄膜太陽電池素子ＳＣ−２０２〜ＳＣ−２０６は各々、大きな解放電圧（Ｖｏｃ）と高い光電変換効率を示し、且つ、耐久性が高いことが明らかである。
【符号の説明】
【０４９４】
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
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
１０１  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
３１０  有機薄膜太陽電池素子（バルクヘテロジャンクション型）
３１１  基板
３１２  陽極
３１３  陰極
３１４  発電層（バルクヘテロジャンクション層）
３１４′  第１発電層
３１５  電荷再結合層
３１６  第２発電層
３１７  正孔輸送層
３１８  電子輸送層
【図１】
0006024774.tif 000046
【図２】
0006024774.tif 000047
【図３】
0006024774.tif 000048
【図４】
0006024774.tif 000049
【図５】
0006024774.tif 000050
【図６】
0006024774.tif 000051
【図７】
0006024774.tif 000052
【図８】
0006024774.tif 000053