(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一発光層中に、異なる２種以上のホスト化合物と、リン光性ドーパントが１種以上含有されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホスト化合物のうち最も深いＨＯＭＯを持つ化合物αのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｈαとし、前記リン光性ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｄとし、前記ホスト化合物のうち最も浅いＬＵＭＯを持つ化合物βのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｈβとし、前記リン光性ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｄとしたとき、これらのエネルギー準位の絶対値が以下の関係式を満たしており、
｜ＬＵＭＯ−Ｄ｜＞｜ＬＵＭＯ−Ｈβ｜
｜ＨＯＭＯ−Ｈα｜＞｜ＨＯＭＯ−Ｄ｜
前記ホスト化合物のうち少なくとも２種以上が、構造式中、それぞれ下記一般式（１）で示される骨格を二つ有し、かつ、カルバゾリル基を二つ有し、さらには、励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上の化合物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。
【化１】
0005983369.tif 000179
〔式中、Ｘ１１〜Ｘ１８は、各々、炭素原子を表す。Ｒ１１〜Ｒ１８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｒ１９は、水素原子または置換基を表す。〕
【請求項２】
前記ホスト化合物が、異なる２種の化合物からなり、それらがそれぞれ下記一般式（２）で示されるカルバゾール環を有する化合物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】
0005983369.tif 000180
〔式中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｒ２９は、水素原子または置換基を表す。〕
【請求項３】
白色に発光す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。
【請求項４】
請求項１から請求項３まで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有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３まで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有することを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置および、表示手段として、液晶素子を有する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、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）、それを用いた表示装置及び照明装置に関し、詳しくは、高効率の発光をする有機ＥＬ素子、それを用いた表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機ＥＬ素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
一方、有機ＥＬ素子は、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り、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、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注目されている。
【０００４】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子においては、さらに低消費電力で効率よく高輝度に発光する技術開発が望まれている。
【０００５】
従来の有機ＥＬ素子の発光は、主に励起一重項状態からの発光（すなわち蛍光）を利用したものであったが、このような、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（ηｅｘｔ）の限界は５％とされている。
【０００６】
ところが、プリンストン大学より、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（非特許文献１参照）がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている。同様の報告（非特許文献２参照）や特許（特許文献１参照）も知られている。
【０００７】
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られる可能性もあり、照明用にも応用可能であるためさまざまな分野で注目されている。
【０００８】
そして、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されている（非特許文献３参照）。
【０００９】
また、ドーパントとして、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いた検討がされている（前記非特許文献１参照）。
【００１０】
その他、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとしてＬ2Ｉｒ（ａｃａｃ）例えば（ｐｐｙ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）を、また、Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ  Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ  Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、やはり、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとして、トリス（２−（ｐ−トリル）ピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｔｐｙ）3），トリス（ベンゾ［ｈ］キノリン）イリジウム（Ｉｒ（ｂｚｑ）3）、Ｉｒ（ｂｚｑ）2ＣｌＰ（Ｂｕ）3等を用いた検討を行っている。
【００１１】
上記の如く、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている（前記非特許文献３参照）だけでなく、高い発光効率を得るために、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、Ｉｋａｉ等はホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。
【００１２】
また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は、各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。さらに、Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、ホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている。
【００１３】
しかし、緑色発光については理論限界である２０％近くの外部取り出し効率が達成されているものの、高輝度領域ではその効率が極端に低下したり、またその他の発光色、特に青色発光についてはまだ十分な効率が得られておらず改良が必要であった。
【００１４】
高効率化を図る上で、発光層に複数の材料を用いることも検討されている。例えば、発光層をドーパントと正孔輸送材料及び／または電子輸送材料から構成する有機ＥＬ素子が挙げられるが、これら複数の材料を用いた素子においても緑色発光についてはリン光性ドーパントを使用して高効率化が達成されている（特許文献２〜４参照）ものの、青色発光については発光材料は蛍光性ドーパントであり、効率の観点からリン光性ドーパントを用いたときには及ばず、高効率かつ長寿命となる十分な効果は得られていない（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６０９７１４７号明細書
【特許文献２】特開２００２−１８４５８１号公報
【特許文献３】特開２００３−６８４６５号公報
【特許文献４】特開２００３−６８４６６号公報
【特許文献５】特開２００４−３１１２３１号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ，３９５巻，１    ５１〜１５４頁（１９９８年）
【非特許文献２】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ，４０巻，１７    号、７５０〜７５３頁（２０００年）
【非特許文献３】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏ    ｃ．，１２３巻，４３０４頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、発光輝度及び発光効率の高い有機ＥＬ素子、特に発光輝度、色純度、発光効率及び耐久性の高い青色を発光する有機ＥＬ素子、それを用いた表示装置及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の上記課題は、以下の構成（１）〜（１２）により達成されるが、具体的に本発明によれば、
同一発光層中に、異なる２種以上のホスト化合物と、リン光性ドーパントが１種以上含有されている有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記ホスト化合物のうち最も深いＨＯＭＯを持つ化合物αのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｈαとし、前記リン光性ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｄとし、前記ホスト化合物のうち最も浅いＬＵＭＯを持つ化合物βのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｈβとし、前記リン光性ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｄとしたとき、これらのエネルギー準位の絶対値が以下の関係式を満たしており、
｜ＬＵＭＯ−Ｄ｜＞｜ＬＵＭＯ−Ｈβ｜
｜ＨＯＭＯ−Ｈα｜＞｜ＨＯＭＯ−Ｄ｜
前記ホスト化合物のうち少なくとも２種以上が、構造式中、それぞれ下記一般式（１）で示される骨格を二つ有し、かつ、カルバゾリル基を二つ有し、さらには、励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上の化合物である有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
【化Ａ】
0005983369.tif 000002
〔式中、Ｘ１１〜Ｘ１８は、各々、炭素原子を表す。Ｒ１１〜Ｒ１８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｒ１９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００１９】
（１）  発光層が、異なる２種以上のホスト化合物と、リン光性ドーパントを１種以上含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、少なくとも１種の前記ホスト化合物の励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上であり、前記ホスト化合物のうち最も深いＨＯＭＯを持つ化合物αのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｈαとし、前記ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｄとし、前記ホスト化合物のうち最も浅いＬＵＭＯを持つ化合物βのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｈβとし、前記ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｄとしたとき、これらのエネルギー準位の絶対値が以下の関係式を満たしており、
｜ＬＵＭＯ−Ｄ｜＞｜ＬＵＭＯ−Ｈβ｜
｜ＨＯＭＯ−Ｈα｜＞｜ＨＯＭＯ−Ｄ｜
前記異なる２種以上のホスト化合物のうち少なくとも２種がそれぞれ下記一般式（１）で示される骨格を有する化合物から選ばれ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】
0005983369.tif 000003
〔式中、Ｘ１１〜Ｘ１８は、各々、炭素原子または窒素原子を表す。Ｘ１１〜Ｘ１８のいずれかが炭素原子である場合、該炭素原子に結合しているＲ１１〜Ｒ１８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｘ１１〜Ｘ１８のいずれかが窒素原子である場合、該窒素原子に結合しているＲ１１〜Ｒ１８は、各々、非共有電子対を表す。Ｒ１９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２０】
（２）  前記ドーパントが、発光極大波長が３５０〜５００ｎｍの範囲内であるリン光性化合物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。
【００２１】
（３）  前記ホスト化合物が、異なる２種以上の化合物からなり、その少なくとも一つが下記一般式（２）で表されるカルバゾール環を有する化合物であることを特徴とする前記（１）１または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
0005983369.tif 000004
〔式中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｒ２９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２２】
（４）  前記ホスト化合物が、異なる２種以上の化合物からなり、その少なくとも一つが下記一般式（３）で表されるアザカルバゾール環を有する化合物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ルミネッセンス素子。
【化３】
0005983369.tif 000005
〔式中、Ｘ３１〜Ｘ３８は、各々、炭素原子または窒素原子を表し、Ｘ３１〜Ｘ３８のい
ずれか一つは窒素原子である。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが炭素原子である場合、該炭素
原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が
複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが窒素原子である
場合、該窒素原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、非共有電子対を表す。Ｒ３９
は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２３】
（５）  前記ホスト化合物が、異なる２種以上の化合物からなり、その少なくとも一つが一般式（４）で示されるジアザカルバゾール環を有する化合物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ルミネッセンス素子。
【化４】
0005983369.tif 000006
〔式中、Ｘ４１〜Ｘ４８は、各々、炭素原子または窒素原子を表し、Ｘ４４およびＸ４
５、Ｘ４３およびＸ４６、Ｘ４２およびＸ４７、Ｘ４１およびＸ４８のいずれか一つの組
み合わせにおける２つの原子は窒素原子である。Ｘ４１〜Ｘ４８のいずれかが炭素原子で
ある場合、該炭素原子に結合しているＲ４１〜Ｒ４８は、各々、水素原子または置換基を
表し、また、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｘ４１〜Ｘ４８のい
ずれかが窒素原子である場合、該窒素原子に結合しているＲ４１〜Ｒ４８は、各々、非共有電子対を表す。Ｒ４９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２４】
（６）  前記ホスト化合物が、異なる２種の化合物からなり、それらがそれぞれ下記一般式（２）で示されるカルバゾール環を有する化合物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ルミネッセンス素子。
【化５】
0005983369.tif 000007
〔式中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合
、同一でも異なっていてもよい。Ｒ２９は、水素原子または置換基を表す。〕                
【００２５】
（７）  前記ホスト化合物が、異なる２種の化合物からなり、それらがそれぞれ下記一般式（３）で示されるアザカルバゾール環を有する化合物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ルミネッセンス素子。
【化６】
0005983369.tif 000008
〔式中、Ｘ３１〜Ｘ３８は、各々、炭素原子または窒素原子を表し、Ｘ３１〜Ｘ３８の
いずれか一つは窒素原子である。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが炭素原子である場合、該炭
素原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基
が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが窒素原子であ
る場合、該窒素原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、非共有電子対を表す。Ｒ３９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２６】
（８）  前記ホスト化合物が、異なる２種の化合物からなり、それらが下記一般式（２）で示されるカルバゾール環を有する化合物および一般式（３）で示されるアザカルバゾール環を有する化合物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ルミネッセンス素子。
【化７】
0005983369.tif 000009
〔式中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合
、同一でも異なっていてもよい。Ｒ２９は、水素原子または置換基を表す。〕
【化８】
0005983369.tif 000010
〔式中、Ｘ３１〜Ｘ３８は、各々、炭素原子または窒素原子を表し、Ｘ３１〜Ｘ３８のい
ずれか一つが窒素原子である。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが炭素原子である場合、該炭素
原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が
複数の場合、同一でも異なっていてもよい。Ｘ３１〜Ｘ３８のいずれかが窒素原子である
場合、該窒素原子に結合しているＲ３１〜Ｒ３８は、各々、非共有電子対を表す。Ｒ３９は、水素原子または置換基を表す。〕
【００２７】
（９）  白色に発光することを特徴とする前記（１）から（８）まで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。
【００２８】
（１０）  前記（１）から（９）まで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有することを特徴とする表示装置。
【００２９】
（１１）  前記（１）から（９）まで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有することを特徴とする照明装置。
【００３０】
（１２）  前記（１１）に記載の照明装置および、表示手段として、液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、発光輝度及び発光効率の高い有機ＥＬ素子、特に発光輝度、色純度、発光効率及び耐久性の高い青色を発光する有機ＥＬ素子、それを用いた表示装置及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】発光層中の２種のホスト化合物（ホストＡとホストＢ）のエネルギーレベル    を表した図である。
【図２】発光層中の２種のホスト化合物（ホストＡとホストＢ）のエネルギーレベル    を表した図である。
【図３】発光層中の２種のホスト化合物（ホストＡとホストＢ）のエネルギーレベル    を表した図である。
【図４】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５】表示部の模式図である。
【図６】画素の模式図である。
【図７】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８】積層型有機ＥＬ素子の概略図である。
【図９】照明装置の概略図である。
【図１０】照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明者は鋭意検討の結果、発光層がホスト化合物を２種以上、ドーパントを１種以上含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物の少なくとも１種の励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上であり、かつ該ドーパントがリン光性化合物である有機エレクトロルミネッセンス素子により、発光輝度及び発光効率の高い有機ＥＬ素子、特に発光輝度、色純度、発光効率及び耐久性の高い青色を発光する有機ＥＬ素子を得ることに成功した。また、ホスト化合物にカルバゾール環、アザカルバゾール環、ジアザカルバゾール環を含有する化合物を用いることにより、高効率発光を維持したまま長寿命化できることがわかり、本発明に到達した。
【００３４】
なお、本発明における励起三重項エネルギーは以下の式により定義する。
【００３５】
Ｘ＝１２３９．８／Ｙ
式中、Ｘは励起三重項エネルギー（ｅＶ）、Ｙはリン光の０−０バンド（ｎｍ）を表す。リン光の０−０バンド（ｎｍ）は、下記のようにして求めることができる。
【００３６】
測定するホスト化合物を、よく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。なお、リン光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうとリン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。
【００３７】
また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意の溶剤を使用してもよい（実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。
【００３８】
次に０−０バンドの求め方であるが、本発明においては、上記測定法で得られたリン光スペクトルチャートの中で最も短波長側に現れる発光極大波長をもって０−０バンドと定義する。
【００３９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００４０】
先ず、一般式（１）〜（４）について説明する。
【００４１】
一般式（１）において、Ｒ１１〜Ｒ１９が置換基を表す場合、各々表される置換基としては、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（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、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、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）、複素環基（例えば、ピロリジニル基、イミダゾリジニル基、モルホリニル基、オキサゾリジニル基等）、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）等が挙げられる。
【００４２】
これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
【００４３】
また、Ｘ１１〜Ｘ１８は、各々炭素原子または窒素原子を表すが、Ｘ１１〜Ｘ１８の全てが炭素原子であるか、Ｘ１１〜Ｘ１８のうち窒素原子の数が１つまたは２つである場合が好ましく、Ｘ１１〜Ｘ１８のうち窒素原子が２つである場合にはＸ１１〜Ｘ１４のうちでいずれか一つとＸ１５〜Ｘ１８のうちでいずれか一つが窒素原子であることが好ましい。
【００４４】
一般式（２）において置換基Ｒ２１〜Ｒ２９は一般式（１）のＲ１１〜Ｒ１９と同様に定義される。
【００４５】
一般式（３）において置換基Ｒ３１〜Ｒ３９は一般式（１）のＲ１１〜Ｒ１９と同様に定義される。また、Ｘ３１〜Ｘ３８は、各々炭素原子または窒素原子を表し、いずれか一つが窒素原子であるが、Ｘ３1、Ｘ３２、Ｘ３７、Ｘ３８のいずれか一つが窒素原子であることが好ましく、さらに好ましくはＸ３1またはＸ３８が窒素原子であることである。
【００４６】
一般式（４）における置換基Ｒ４１〜Ｒ４９に関しても一般式（１）のＲ１１〜Ｒ１９と同様に定義される。また、Ｘ４１〜Ｘ４８は、各々炭素原子または窒素原子を表し、Ｘ４４およびＸ４５、Ｘ４３およびＸ４６、Ｘ４２およびＸ４７、Ｘ４１およびＸ４８のいずれか一つの組み合わせにおける２つの原子が窒素原子であるが、好ましくはＸ４１およびＸ４８の組み合わせかまたはＸ４２およびＸ４７の組み合わせが窒素原子である。さらに好ましくはＸ４２およびＸ４７の組み合わせが窒素原子である。
【００４７】
〔ホスト化合物〕
青色にリン光発光させるためにはホスト化合物に関しては特に大きな励起三重項エネルギーを必要とする。そのため、しばしば、ホスト化合物の励起三重項エネルギーよりも発光層の隣接層に含有される正孔輸送材料、または電子輸送材料等の励起三重項エネルギーの方が小さくなることがあり、素子として駆動させた際に、ホスト化合物から発光層の隣接層に含有される材料へエネルギー移動が起こってしまい、それが効率低下の原因になると考えられる。また、発光層の隣接層の材料からの発光が生じるために、本来のリン光性ドーパントの発光からの色ずれが起こり、色純度の低下が見られるという問題もあった。      
【００４８】
発光層の隣接層へのエネルギー移動を防止するには、発光層の隣接層の励起三重項エネルギーがホスト化合物のそれよりも大きい化合物を用いればよいが、そのような素子では発光層と隣接層との間の電位障壁が大きくなり、効率が悪くなると考えられる。
【００４９】
本発明者等は鋭意検討の結果、発光層を、少なくとも１種の化合物の励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上のホスト化合物を含む、ホスト化合物２種以上から構成することにより、高効率化、色純度の向上及び長寿命化を達成できることをみいだした。高効率化及び色純度の向上が達成できたのは、発光層への正孔と電子の流れ込みを別々のホスト化合物に向けることで、ホスト化合物における三重項励起子の生成及びホスト化合物から隣接層へのエネルギー移動が抑制され、ホスト化合物からの発光はもちろん、隣接層からの発光も抑制されたためと考えられる。また、長寿命化が達成できたのは、ホスト化合物を２種用いたことで隣接層からの電荷の注入障壁をコントロール有機ＥＬ素子、駆動電圧が低下したためであると考えられる。
【００５０】
本発明において、ホスト化合物は２種以上含まれるが、ホスト化合物が２種の場合について説明する。本発明の場合、図１の（Ａ）〜（Ｃ）の３つの形態が考えられる。図１はそれぞれ発光層中の２種のホスト化合物（ホストＡとホストＢ）のエネルギーレベルを表した図である。
【００５１】
図１（Ａ）は１つのホスト化合物（ホストＢ）が、他のホスト化合物（ホストＡ）に対しＨＯＭＯのエネルギー準位とＬＵＭＯのエネルギー準位がともに低い化合物であるホスト化合物の組み合わせであり、図１（Ｂ）はＨＯＭＯのエネルギー準位のみに差があるホスト化合物の組み合わせであり、図１（Ｃ）はＬＵＭＯのエネルギー準位のみに差があるホスト化合物の組み合わせである。
【００５２】
なお、ＨＯＭＯとは化合物の最高被占分子軌道のことであり、ＬＵＭＯとは化合物の最低空分子軌道である。そして、ＨＯＭＯのエネルギー準位とは、ＨＯＭＯ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、ＬＵＭＯのエネルギー準位とは、真空準位にある電子が化合物のＬＵＭＯレベルに落ちて安定化するエネルギーで定義される。
【００５３】
本発明では図１（Ａ）の形態が好ましい。図１（Ａ）の場合において、図２のように隣接層のエネルギーレベルを規定し、ホールが流れ込むのはホストＡの方、電子が流れ込むのはホストＢの方であるような構成にすると、ラジカルカチオンが生成するのはホストＡであり、ラジカルアニオンが生成するのはホストＢである。つまり、別々の化合物上でラジカルカチオン、ラジカルアニオンが生成するため、１つのホスト化合物上で三重項励起子が生成する割合を低下させることができる。
【００５４】
本発明に係るリン光性ドーパントとホスト化合物の関係は、ホスト化合物の励起三重項エネルギーがリン光性ドーパントの励起三重項エネルギーよりも大きければ特に規定はないが、ホスト化合物のうち最も深いＨＯＭＯを持つ化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｈとし、ドーパントのＨＯＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ｄとすると、｜ＨＯＭＯ−Ｄ｜＜｜ＨＯＭＯ−Ｈ｜であることが好ましく、ホスト化合物のうち最も浅いＬＵＭＯを持つ化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｈとし、ドーパントのＬＵＭＯのエネルギー準位をＬＵＭＯ−Ｄとすると、｜ＬＵＭＯ−Ｈ｜＜｜ＬＵＭＯ−Ｄ｜であることが好ましい。
【００５５】
より好ましくは、ホスト化合物が２種である場合で、リン光性ドーパントが１種の場合、２種のホスト化合物をそれぞれホストＡ、ホストＢとし、そのＨＯＭＯ、ＬＵＭＯのエネルギー準位をＨＯＭＯ−Ａ、ＨＯＭＯ−Ｂ（ＬＵＭＯに関しても同様）とすると、該リン光性ドーパントのＨＯＭＯ、ＬＵＭＯのエネルギー準位が、
｜ＬＵＭＯ−Ａ｜＜｜ＬＵＭＯ−Ｄ｜＜｜ＬＵＭＯ−Ｂ｜
｜ＨＯＭＯ−Ａ｜＜｜ＨＯＭＯ−Ｄ｜＜｜ＨＯＭＯ−Ｂ｜の関係を満たすような構成がよい（図３）。
【００５６】
また、白色素子の場合は発光層１層中に２種あるいは３種のリン光性ドーパントがドープされることが考えられるが、ホスト化合物を２種以上とすることで、ホスト化合物１種からなる素子よりも各々のリン光性ドーパントといずれかのホスト化合物との電位差が小さくなり、リン光性ドーパントへの電荷の流れ込みの障壁が小さくなるので、高効率化を達成することができる。
【００５７】
ホスト化合物は、少なくとも１種の化合物の励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上であれば特に規定はしないが、化合物の安定性の観点から、ホスト化合物の励起三重項エネルギーは３．５ｅＶ以下であることが好ましい。より好ましくは発光層に含まれる全てのホスト化合物の励起三重項エネルギーが２．７ｅＶ以上である。さらに好ましくは、ＨＯＭＯのエネルギー準位が−５．５〜−６．５ｅＶであり、ＬＵＭＯのエネルギー準位が−２．３〜−３．０ｅＶである。２種以上のホスト化合物の組み合わせとしては、電子輸送性の化合物と正孔輸送性の化合物を含む場合であるか、あるいは、ＨＯＭＯのエネルギー準位同士の差、ＬＵＭＯのエネルギー準位同士の差の少なくとも一方が０．１〜２．０ｅＶであることが好ましい。
【００５８】
本発明に係るホスト化合物は、上述の条件を満たすものであれば特に制限はなく、従来から公知の化合物でよい。好ましくは、前記一般式（１）〜（４）で表される、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ジアザカルバゾール誘導体を使用する。
【００５９】
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も挙げられる。
【００６０】
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。
【００６１】
本発明に係るホスト化合物の具体的な化合物例を以下に示すが、これに限定されない。      
【００６２】
【化９】
0005983369.tif 000011
【００６３】
【化１０】
0005983369.tif 000012
【００６４】
【化１１】
0005983369.tif 000013
【００６５】
【化１２】
0005983369.tif 000014
【００６６】
【化１３】
0005983369.tif 000015
【００６７】
【化１４】
0005983369.tif 000016
【００６８】
【化１５】
0005983369.tif 000017
【００６９】
【化１６】
0005983369.tif 000018
【００７０】
【化１７】
0005983369.tif 000019
【００７１】
【化１８】
0005983369.tif 000020
【００７２】
【化１９】
0005983369.tif 000021
【００７３】
【化２０】
0005983369.tif 000022
【００７４】
【化２１】
0005983369.tif 000023
【００７５】
【化２２】
0005983369.tif 000024
【００７６】
【化２３】
0005983369.tif 000025
【００７７】
【化２４】
0005983369.tif 000026
【００７８】
【化２５】
0005983369.tif 000027
【００７９】
【化２６】
0005983369.tif 000028
【００８０】
【化２７】
0005983369.tif 000029
【００８１】
【化２８】
0005983369.tif 000030
【００８２】
【化２９】
0005983369.tif 000031
【００８３】
【化３０】
0005983369.tif 000032
【００８４】
【化３１】
0005983369.tif 000033
【００８５】
【化３２】
0005983369.tif 000034
【００８６】
【化３３】
0005983369.tif 000035
【００８７】
【化３４】
0005983369.tif 000036
【００８８】
【化３５】
0005983369.tif 000037
【００８９】
【化３６】
0005983369.tif 000038
【００９０】
【化３７】
0005983369.tif 000039
【００９１】
【化３８】
0005983369.tif 000040
【００９２】
【化３９】
0005983369.tif 000041
【００９３】
【化４０】
0005983369.tif 000042
【００９４】
【化４１】
0005983369.tif 000043
【００９５】
【化４２】
0005983369.tif 000044
【００９６】
【化４３】
0005983369.tif 000045
【００９７】
【化４４】
0005983369.tif 000046
【００９８】
【化４５】
0005983369.tif 000047
【００９９】
【化４６】
0005983369.tif 000048
【０１００】
【化４７】
0005983369.tif 000049
【０１０１】
【化４８】
0005983369.tif 000050
【０１０２】
【化４９】
0005983369.tif 000051
【０１０３】
【化５０】
0005983369.tif 000052
【０１０４】
【化５１】
0005983369.tif 000053
【０１０５】
【化５２】
0005983369.tif 000054
【０１０６】
【化５３】
0005983369.tif 000055
【０１０７】
本発明では、有機化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位は電気化学的に測定した酸化電位
を基準電極に対して補正して求める方法を用いる。具体的には、ＢＡＳ１００Ｂ／Ｗ（Ｃ
Ｖ−５０Ｗ）によるサイクリックヴォルタンメトリー（ＣＶ）測定により酸化電位を求め
た。
【０１０８】
また、ＬＵＭＯのエネルギー準位、すなわち電子親和力は、バンドギャップの定義式で
ある。
【０１０９】
（バンドギャップ）＝（ＨＯＭＯのエネルギー準位）−（ＬＵＭＯのエネルギー準位）
に従って求めた。
【０１１０】
なお、バンドギャップは、例えば、有機化合物をガラス板上に１００ｎｍの膜厚で蒸着
し、この蒸着膜の吸収スペクトルを測定し、その吸収端の波長Ｙ（ｎｍ）をＸ（ｅＶ）に
換算して求める。このときに、以下の換算式を使用した。
【０１１１】
Ｘ＝１２３９．８／Ｙ
本発明におけるドーパントの発光極大波長とは、ドーパント由来の発光のうち、最も短
波長側に現れる発光極大波長のことを表す。本発明の構成は、発光極大波長が３５０〜５
００ｎｍにあるとき効果的である。
【０１１２】
本発明に係るリン光性ドーパントとは励起三重項からの発光が観測される化合物であり
、リン光量子収率が２５℃において０．０１以上の化合物である。好ましくは０．１以上
である。本発明では、それ以外に発光層に含まれる化合物をホスト化合物とする。
【０１１３】
なお、発光層中におけるホスト化合物とリン光性ドーパントの割合は、発光層全体に含
まれる化合物の質量を１００％とすると、各々の化合物で１〜９９質量％の間であればど
のような割合でもよいが、好ましくはリン光性ドーパントよりもホスト化合物の割合が大
きい方がよく、より好ましくはドーパントの割合は１〜１０質量％である。
【０１１４】
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ページ（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、本発明に用いられるリン光性化合物とは、任意の溶媒のいずれかにおい
て上記リン光量子収率が達成されればよい。
【０１１５】
本発明で用いられるリン光性化合物は、好ましくは元素の周期律表でVIII属の金属を含
有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム、オウミウム、または白金錯
体系化合物である。より好ましくはイリジウム錯体系化合物である。
【０１１６】
以下に、本発明で用いられるリン光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるも
のではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻，１７０４〜１
７１１に記載の方法等により合成できる。
【０１１７】
【化５４】
0005983369.tif 000056
【０１１８】
【化５５】
0005983369.tif 000057
【０１１９】
【化５６】
0005983369.tif 000058
【０１２０】
【化５７】
0005983369.tif 000059
【０１２１】
【化５８】
0005983369.tif 000060
【０１２２】
【化５９】
0005983369.tif 000061
【０１２３】
【化６０】
0005983369.tif 000062
【０１２４】
【化６１】
0005983369.tif 000063
【０１２５】
【化６２】
0005983369.tif 000064
【０１２６】
【化６３】
0005983369.tif 000065
【０１２７】
【化６４】
0005983369.tif 000066
【０１２８】
【化６５】
0005983369.tif 000067
【０１２９】
【化６６】
0005983369.tif 000068
【０１３０】
【化６７】
0005983369.tif 000069
【０１３１】
【化６８】
0005983369.tif 000070
【０１３２】
【化６９】
0005983369.tif 000071
【０１３３】
【化７０】
0005983369.tif 000072
【０１３４】
【化７１】
0005983369.tif 000073
【０１３５】
【化７２】
0005983369.tif 000074
【０１３６】
【化７３】
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【０１９２】
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【０１９３】
【化１３０】
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【０１９４】
【化１３１】
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【０１９５】
【化１３２】
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【０１９６】
【化１３３】
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【０１９７】
【化１３４】
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【０１９８】
【化１３５】
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【０１９９】
【化１３６】
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【０２００】
【化１３７】
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【０２０１】
【化１３８】
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【０２０２】
【化１３９】
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【０２０３】
【化１４０】
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【０２０４】
【化１４１】
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【０２０５】
【化１４２】
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【０２０６】
【化１４３】
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【０２０７】
【化１４４】
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【０２０８】
【化１４５】
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【０２０９】
【化１４６】
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【０２１０】
【化１４７】
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【０２１１】
【化１４８】
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【０２１２】
【化１４９】
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【０２１３】
【化１５０】
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【０２１４】
【化１５１】
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【０２１５】
【化１５２】
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【０２１６】
【化１５３】
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【０２１７】
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【０２１８】
【化１５５】
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【０２１９】
【化１５６】
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【０２２０】
【化１５７】
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【０２２１】
【化１５８】
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【０２２２】
【化１５９】
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【０２２３】
【化１６０】
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【０２２４】
【化１６１】
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【０２２５】
【化１６２】
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【０２２６】
【化１６３】
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【０２２７】
【化１６４】
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【０２２８】
【化１６５】
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【０２２９】
【化１６６】
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【０２３０】
〔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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
（１）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（４）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
（５）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
なお、正孔阻止層は正孔ブロック層とも言われ、実質上、電子輸送性の材料で構成されており、そのため、電子輸送層と正孔阻止層とを１層で構成してもよい。
【０２３３】
〔陽極〕
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。
【０２３４】
また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０２３５】
〔陰極〕
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
【０２３６】
これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法で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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発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。
【０２３７】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【０２３８】
〔注入層〕：電子注入層、正孔注入層
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、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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、ポリアニリンやポリチオフェンまたはそれらにイオン性のドーパントを添加したもの（例えば、Ｐｏｌｙ（３，４）ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎ−ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ））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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０２４３】
〔阻止層〕：正孔阻止層、電子阻止層
阻止層は、上記のごとく、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、同１１−２０４３５９号、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。
【０２４４】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、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。
【０２４５】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０２４６】
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、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。
【０２４７】
正孔輸送層、電子輸送層は各々単層もしくは複数層設けることができる。
【０２４８】
〔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内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【０２４９】
発光層は、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この発光層は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差が２．７ｅＶ以上のホスト化合物２種以上、リン光性ドーパント１種以上からなる１層構造であってもよいし、あるいは複数層からなる積層構造であってもよい。複数層の場合、１層中に、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差が２．７ｅＶ以上のホスト化合物が２種以上、リン光性ドーパントが１種以上含まれていればよく、化合物は重複して用いてもよい。
【０２５０】
〔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。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０２５１】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として使用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０２５２】
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばポルフィリン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、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。
【０２５３】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０２５４】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号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。
【０２５５】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０２５６】
この正孔輸送層は、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、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。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１層構造であってもよい。
【０２５７】
〔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。電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０２５８】
従来、単層の電子輸送層または複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する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、下記の材料が知られており本発明に使用することができる。
【０２５９】
一般的な電子輸送材料の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
【０２６０】
さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引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。
【０２６１】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０２６２】
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（以下、Ａｌｑ3）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー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。
【０２６３】
本発明ではビス（２−メチル−８−キノリノール）フェニルフェノールアルミニウム（ＢＡｌｑ）、Ａｌｑ3を用いる場合がより好ましい。
【０２６４】
〔基体（基板、基材、支持体等ともいう）〕
本発明の有機ＥＬ素子に用いられる基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては、例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。      
【０２６５】
樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０２６６】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【０２６７】
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。
【０２６８】
本発明の有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０２６９】
〔有機ＥＬ素子の作製方法〕
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０２７０】
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１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。      
【０２７１】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０-6〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０２７２】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０２７３】
〔表示装置〕
本発明の多色の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
【０２７４】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においては、シャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
【０２７５】
また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０２７６】
本発明の表示装置は、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。
【０２７７】
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、単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【０２７８】
〔照明装置〕
本発明の照明装置は、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【０２７９】
また、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い。このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。
【０２８０】
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもよい。また、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。また、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２８１】
有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０２８２】
図４は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０２８３】
図５は、表示部Ａの模式図である。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等を有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図５においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、各々導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０２８４】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２８５】
図６は画素の模式図である。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。
【０２８６】
図６において、制御部Ｂ（図示せず）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（図示せず）から走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０２８７】
制御部Ｂ（図示せず）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。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。
【０２８８】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０２８９】
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。
【０２９０】
図７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９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。
【０２９１】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
【０２９２】
本発明に係わる有機ＥＬ材料は、また照明装置として、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。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。
【０２９３】
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を発光する材料（発光ドーパント）を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを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
数組み合わせる方式が好ましい。
【０２９４】
複数の発光色を得るための有機ＥＬ素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光層中に複数存在させる方法、複数の発光層を有し、各発光層中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させる方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。
【０２９５】
白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ製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いいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。
【０２９６】
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、本発明に係わる白金錯体、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。
【０２９７】
このように、白色発光する本発明の有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また露光光源のような一種のランプとして、また液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【実施例１】
【０２９８】
以下、実施例を挙げて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。なお、特に断りのない限り、実施例中の「％」は「質量％」を表す。
【０２９９】
実施例１
（有機ＥＬ素子１−１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分間行なった。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ｍ−ＭＴＤＡＴＸＡを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物２を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＰＬ−２６を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物３を２００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０３００】
次いで真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＸＡ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／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し１５ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０３０１】
さらに化合物１の入った前記加熱ボートと化合物２の入った前記加熱ボート、さらにＰＬ−２６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／ｓｅｃ、０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して３０ｎｍの発光層を設けた。さらに化合物３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／ｓｅｃで前記発光層上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止層を設け、さ
らに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／ｓｅｃで前記正孔阻止層上に蒸着して膜厚２５ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０３０２】
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、さらにアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０３０３】
（有機ＥＬ素子１−２〜１−７の作製）
上記有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層のホスト化合物である化合物１、化合物２をそれぞれ表１に記載の化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−７を作製した。
【０３０４】
【表１】
0005983369.tif 000169
【０３０５】
（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分間行なった。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α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物４を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＰＬ−２６を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物５を２００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０３０６】
次いで真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し１００ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０３０７】
さらに化合物１の入った前記加熱ボートと化合物４の入った前記加熱ボート、さらにＰＬ−２６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／ｓｅｃ、０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。さらに化合物５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／ｓｅｃで前記発光層上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止層を設け、さらにＢＡｌｑ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／ｓｅｃで前記正孔阻止層上に蒸着して膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０３０８】
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、さらにアルミ
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。
【０３０９】
（有機ＥＬ素子２−２〜２−１３の作製）
上記有機ＥＬ素子２−１の作製において、発光層のホスト化合物である化合物１、化合物４をそれぞれ表２に記載の化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−１３を作製した。
【０３１０】
作製した積層型有機ＥＬ素子の概略図を図８に示す。
【０３１１】
【表２】
0005983369.tif 000170
【０３１２】
【化１６７】
0005983369.tif 000171
【０３１３】
【化１６８】
0005983369.tif 000172
【０３１４】
【化１６９】
0005983369.tif 000173
【０３１５】
【化１７０】
0005983369.tif 000174
【０３１６】
（有機ＥＬ素子の評価）
得られた有機ＥＬ素子について下記の評価を行った。
【０３１７】
〈発光寿命〉
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。発光輝度の半減時間は表３においては有機ＥＬ素子１−６、表４においては有機ＥＬ素子２−１３の半減時間を１００とした相対値で表した。なお、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０３１８】
〈発光輝度〉
２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流を印加したときの発光輝度を分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いて測定し、発光輝度は、表３においては有機ＥＬ素子１−６、表４においては有機ＥＬ素子２−１３の発光輝度を１００としたときの相対値で表した。
【０３１９】
〈駆動電圧〉
駆動電圧は、輝度が５０［ｃｄ／ｍ2］となった場合の有機ＥＬ素子１−６の駆動電圧を１００としたときのそれぞれの同輝度となったときの相対値で表した。
【０３２０】
以上により得られた結果を表３、表４に示す。
【０３２１】
【表３】
0005983369.tif 000175
【０３２２】
【表４】
0005983369.tif 000176
【０３２３】
表３及び表４から、比較の有機ＥＬ素子に比べて本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光寿命共に優れており、駆動電圧も低下することが明らかである。また、これまで問題であった発光層の隣接層からの発光は、有機ＥＬ素子１−６、１−７、２−９、２−１１〜２−１３においてはｍ−ＭＴＤＡＴＸＡまたはα−ＮＰＤの発光ピークがわずかに観測されたが、その他の有機ＥＬ素子においては正孔輸送層の化合物の発光は観測されなかった。
【０３２４】
実施例２
（本発明：有機ＥＬ素子３−１の作製と評価）
実施例１と同様に、透明陽極としてＩＴＯを形成したガラス基板１上に、厚さ５５ｎｍの正孔輸送層３、厚さ３０ｎｍの発光層４、正孔阻止層として厚さ１０ｎｍのＢＡｌｑ、電子輸送層５として厚さ４０ｎｍのＡｌｑ3を順次積層した後、陰極バッファー層６として厚さ０．５ｎｍのフッ化リチウム及び陰極７として厚さ１００ｎｍのアルミニウムを積層した。なお、正孔輸送層３は、第一の正孔輸送層として４０ｎｍのｍ−ＭＴＤＡＴＡ、第二の正孔輸送層として厚さ１５ｎｍのｍ−ＭＴＤＡＴＸＡを順次積層した。発光層４は、共蒸着により、陽極側から順番に、化合物１と化合物２に対し３％の青色リン光性化合物ＰＬ−２６をドープした層１５ｎｍ、中間層として５ｎｍの化合物５の層、化合物６と化合物２に対し８％の赤色リン光性化合物ＰＬ−２２をドープした層１０ｎｍの３層構造の膜を作製して用いた。作製した有機ＥＬ素子に、ＩＴＯ電極に対し約３Ｖ以上の正の電圧を印加したとき、それぞれのリン光材料からの発光が得られ、高輝度、高効率の白色発光が得られた。２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流を印加したときの輝度は５６０ｃｄ、外部取り出し量子効率は最高で約１５％と極めて高い値が得られた。
【０３２５】
（比較例：有機ＥＬ素子３−２の作製と評価）
有機ＥＬ素子３−１の作製において、ホスト化合物に化合物２を加えない以外は同様にして有機ＥＬ素子３−２を作製したが、２．５ｍＡ／ｃｍ2の一定電流を印加したときの発光輝度は３４０ｃｄ、外部取り出し量子効率は最高で約１０％であった。
【０３２６】
【化１７１】
0005983369.tif 000177
【０３２７】
実施例１及び実施例２に使用したホスト化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位、ＬＵＭＯのエネルギー準位及び励起三重項エネルギーを表５に示す。
【０３２８】
【表５】
0005983369.tif 000178
【０３２９】
実施例３
有機ＥＬ素子３−１の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光輝度、パワー効率が高く、長寿命である白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。図９は照明装置の概略図で、図１０は照明装置の断面図である。
【符号の説明】
【０３３０】
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
２１  ガラス基板
２２  透明陽極
２３  正孔輸送層
２４  発光層
２５  正孔阻止（正孔ブロック）及び電子輸送層
２６  陰極バファー層
２７  陰極
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
１０２  ガラスカバー
１０３  電源線（陽極）
１０４  電源線（陰極）
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
【図１】
0005983369.tif 000181
【図２】
0005983369.tif 000182
【図３】
0005983369.tif 000183
【図４】
0005983369.tif 000184
【図５】
0005983369.tif 000185
【図６】
0005983369.tif 000186
【図７】
0005983369.tif 000187
【図８】
0005983369.tif 000188
【図９】
0005983369.tif 000189
【図１０】
0005983369.tif 000190