(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、対となる電極と、３層以上の有機化合物層とを有し、該有機化合物層の少なくとも１つが発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
（１）前記発光層が、最大発光波長及び分子ファンデルワールス体積の異なる３種以上の発光ドーパント化合物並びに２種以上のホスト化合物を含有する白色発光層であり、
（２）前記ホスト化合物のうち、少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記発光ドーパント化合物のうち分子ファンデルワールス体積が最も大きい発光ドーパント化合物と中間の分子ファンデルワールス体積を持ついずれか１種の発光ドーパント化合物との間の分子ファンデルワールス体積であり、かつ、
（３）ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記中間の分子ファンデルワールス体積を持つ発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積よりも小さいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、いずれの前記発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積よりも小さい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３】
前記２種以上のホスト化合物のうち、少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記発光ドーパント化合物のうち、最大発光波長の最も短い発光ドーパント化合物といずれか１種の中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置し、ほかの少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物と最も長い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置することを特徴とする請求項１又は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】
前記３種以上の最大発光波長の異なる発光ドーパント化合物が、リン光発光ドーパント化合物であることを特徴とする請求項１〜３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。
【請求項５】
前記少なくとも１種のホスト化合物が、一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜４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。
【化１】
0005867189.tif 000055
［一般式（１）中、ＸはＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″又はＳｉＲ′Ｒ″を表す。Ｒ′及びＲ″は各々水素原子又は置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜８の整数を表す。］
【請求項６】
前記一般式（１）のＸがＮＲ′を表し、Ｒ′が水素原子又は置換基を表すことを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記一般式（１）のＸがＮＲ′を表し、Ｒ′がジベンゾフラン環を有する置換基を表すことを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光層は、イリジウム錯体又は白金錯体を含有していることを特徴とする請求項１〜７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。
【請求項９】
前記発光ドーパント化合物の少なくとも１種が、一般式（２）で表されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
0005867189.tif 000056
［一般式（２）中、Ｒ１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ１〜Ｂ５は、それぞれ炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、少なくとも１つは窒素原子を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表す。Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表す。ｍ２は０、１又は２の整数を表す。ただし、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。］
【請求項１０】
前記一般式（２）で表される化合物が、一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
0005867189.tif 000057
［一般式（３）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子若しくは酸素原子を表す。Ｌ１はＸ１及びＸ２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表す。ｍ２は０、１又は２の整数を表す。ただし、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。］
【請求項１１】
前記一般式（３）中、Ｒ２で表される置換基が、一般式（４）で表される置換基であることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
0005867189.tif 000058
［一般式（４）中、Ｒ４は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ５は置換基を表す。ｎ５は０〜４の整数を表す。「＊」は結合位置を示す。］
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子並びに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】
従来、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（以下、「ＥＬＤ」と略記する。）が知られている。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（以下、無機ＥＬ素子ともいう。）や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。）が挙げられる。
【０００３】
無機ＥＬ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。
【０００４】
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。
【０００５】
有機ＥＬ素子は面光源であるという特徴も有している。
【０００６】
この特性を有効に活用できる用途として、照明用光源や様々なディスプレイのバックライトがある。特に近年では、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることが好適となっている。
【０００７】
有機ＥＬ素子をこのような照明用光源やディスプレイのバックライトとして使用する場合、発光色が白色又はいわゆる電球色（以下、総合して白色と称す。）を呈する光源として用いることになる。
【０００８】
白色発光を得るためには、Ｂ（青色）／Ｇ（緑色）／Ｒ（赤色）の３層の発光層を積層したり、Ｂ／Ｙ（黄色）のように補色関係にある２層の発光層を積層したりする方法（例えば、特許文献１参照）、多色の発光画素、例えば、青・緑・赤の３色を塗り分け、同時に発光させ、混色して白色を得る方法、色変換色素を用いて白色を得る方法（例えば、青発光ドーパント化合物と色変換蛍光色素の組み合わせ）、１つの素子中に発光波長の異なる複数の発光ドーパント化合物を調製し混色により白色を得る方法等が考えられ、これらの方法により白色発光を達成することができる。
【０００９】
しかし、発光色の異なる発光層を積層すると、駆動電流量の変動や連続駆動時の経時変化により発光位置がずれるために、発光色が変わってしまうという問題があった。多色の発光画素の塗り分けによる方法は、マスクの位置合わせ等製造工程が煩雑で歩留まりが悪く、色変換方式では発光効率が低いという問題がある。
【００１０】
これらに対し、単一の発光層に全ての発光ドーパント化合物を混在させることで、発光位置のずれを抑える方法がある。ただし、発光ドーパント化合物が混在すると、各発光ドーパント化合物の発光エネルギーレベルの違いによってエネルギー移動が起きてしまう。
【００１１】
例えば、特許文献２では、同一層に共存する発光ドーパント化合物間のエネルギー移動を利用して効率を向上させる方法が開示されている。
【００１２】
特許文献２の技術によれば、発光色の異なる発光ドーパント化合物を混合しても、発光するのは一方の発光ドーパント化合物だけであり、白色発光を得るのには適さない。つまり、単一の発光層で好ましい白色の発光を得るためには、多層構成のときと同じ発光ドーパント化合物の比率では白色としての発光を得ることはできず、発光エネルギーレベルの高い発光ドーパント化合物に対して、発光エネルギーレベルの低い発光ドーパント化合物の含有量を極少量にしなければならず、蒸着によってこのような発光層を作製しようとしても、ごく微量の材料比率の制御が難しく、発光色の安定した有機ＥＬ素子の生産は困難であった。
【００１３】
一方、発光層を含む有機化合物層の製造方法としては、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、スプレー法、印刷法等）がある。
【００１４】
当該ウェットプロセスは、真空プロセスを必要とせず連続生産が簡便であるという理由で、近年注目を集める製造方法となっている。ウェットプロセスにおいては、塗布液調液時の材料混合比を調製することにより、所望の組成の発光層を形成することができ、混合比が大きく異なる組成の発光層を形成する場合においても優位である。
【００１５】
しかし、ウェットプロセスでは塗布溶媒等の不純物による発光阻害や空孔形成、加熱乾燥による素材劣化、更には塗布時に特定の素材同志が結晶化することによる発光阻害の問題があり、蒸着素子に比べて高効率のウェットプロセスによる素子はいまだに得られていないのが現状である。
【００１６】
発光阻害の軽減及び発光効率向上の手段として、複数のホスト材料を混合して発光層を形成する方法が提案されている。
【００１７】
例えば、特許文献３では１種のリン光発光ドーパント化合物に対し２種のホスト材料を用いることで、エネルギー移動による発光阻害緩和と隣接層からの注入障壁軽減を両立し、高効率、高色純度かつ長寿命な有機ＥＬ素子を達成している。
【００１８】
また、例えば、特許文献４では、少なくとも一つのホストの最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位が、リン光発光ドーパント化合物のＨＯＭＯエネルギー準位の下方に位置し、少なくとも一つの物質の最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位が、リン光発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の上方に位置することで、再結合確率の向上による高効率化を達成しており、更にウェットプロセスにおいてもホストを併用することで特定の素材同志の結晶化による発光阻害を軽減し、長寿命化との両立を達成している。
【００１９】
上記特許文献を参考に、ウェットプロセスによる白色発光層を含む有機ＥＬ素子の開発を試みたところ、特許文献には記載されていなかった新たな問題があることが判明した。
【００２０】
すなわち、高効率かつ高演色性の白色発光を得る場合、異なる発光色及びエネルギー準位を持つ発光ドーパント化合物を複数添加することが必要であるため、ホストを複数用いた場合でも、異なるエネルギー準位を持つ全ての発光ドーパント化合物へ効率良く電荷を注入し、再結合させることが困難であるということである。更に、これらの特許文献に用いられているホスト材料ではウェットプロセスを用いた場合に、前述の塗布溶媒等の不純物による発光阻害や空孔形成、加熱乾燥による素材劣化、更には塗布時に特定の素材同志が結晶化することによる発光阻害などの問題を解決するには十分とは言えなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平７−４１７５９号公報
【特許文献２】特開２００６−４１３９５号公報
【特許文献３】特開２００７−２５１０９７号公報
【特許文献４】特開２００６−１５６９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、異なる発光色の発光ドーパント化合物を複数含む白色発光層を有する有機ＥＬ素子においても、低電圧駆動で、高い発光効率、長い寿命及び小さな色変化の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、ウェットプロセスにより形成した白色発光層が、３種以上の発光ドーパント化合物と２種以上のホスト化合物を含有し、該ホスト化合物が、最も分子体積が大きな発光ドーパント化合物より僅かに小さいホスト化合物と、いずれの発光ドーパント化合物より小さなホスト化合物を含むことにより、発光効率が向上することを見いだし本発明に至った。
【００２４】
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【００２５】
１．基板上に、対となる電極と、３層以上の有機化合物層とを有し、該有機化合物層の少なくとも１つが発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
（１）前記発光層が、最大発光波長及び分子ファンデルワールス体積の異なる３種以上の発光ドーパント化合物並びに２種以上のホスト化合物を含有する白色発光層であり、
（２）前記ホスト化合物のうち、少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記発光ドーパント化合物のうち分子ファンデルワールス体積が最も大きい発光ドーパント化合物と中間の分子ファンデルワールス体積を持ついずれか１種の発光ドーパント化合物との間の分子ファンデルワールス体積であり、かつ、
（３）ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記中間の分子ファンデルワールス体積を持つ発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積よりも小さいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
２．前記ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、いずれの前記発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積よりも小さいことを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
３．前記２種以上のホスト化合物のうち、少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記発光ドーパント化合物のうち、最大発光波長の最も短い発光ドーパント化合物といずれか１種の中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置し、ほかの少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物と最も長い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置することを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２９】
４．前記３種以上の最大発光波長の異なる発光ドーパント化合物がリン光発光ドーパント化合物であることを特徴とする第１項〜第３項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。
【００３０】
５．前記少なくとも１種のホスト化合物が、一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする第１項〜第４項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。
【００３１】
【化１】
0005867189.tif 000002
［一般式（１）中、ＸはＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″又はＳｉＲ′Ｒ″を表す。Ｒ′及びＲ″は各々水素原子又は置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜８の整数を表す。］
６．前記一般式（１）のＸが、ＮＲ′を表し、Ｒ′が水素原子又は置換基を表すことを特徴とする第５項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３２】
７．前記一般式（１）のＸが、ＮＲ′を表し、Ｒ′がジベンゾフラン環を有する置換基を表すことを特徴とする第５項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３３】
８．前記発光層は、イリジウム錯体又は白金錯体を含有していることを特徴とする第１項〜第７項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。
【００３４】
９．前記発光ドーパント化合物の少なくとも１種が、一般式（２）で表されることを特徴とする第１項〜第８項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。
【００３５】
【化２】
0005867189.tif 000003
［一般式（２）中、Ｒ１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ１〜Ｂ５は、それぞれ炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、少なくとも１つは窒素原子を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表す。Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表す。ｍ２は０、１又は２の整数を表す。ただし、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。］
１０．前記一般式（２）で表される化合物が、一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする第９項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３６】
【化３】
0005867189.tif 000004
［一般式（３）中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子若しくは酸素原子を表す。Ｌ１はＸ１及びＸ２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表す。ｍ２は０、１又は２の整数を表す。ただし、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。］
１１．前記一般式（３）中、Ｒ２で表される置換基が、一般式（４）で表される置換基であることを特徴とする第１０項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３７】
【化４】
0005867189.tif 000005
［一般式（４）中、Ｒ４は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ５は置換基を表す。ｎ５は０〜４の整数を表す。「＊」は結合位置を示す。］
１２．第１項〜第１１項のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。
【００３８】
１３．第１項〜第１１項のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の上記手段により、異なる発光色の発光ドーパント化合物を複数含む白色発光層を有する有機ＥＬ素子においても、低電圧駆動で、高い発光効率、長い寿命及び小さな色変化の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。また、それを備えた表示装置及び照明装置を提供することができる。
【００４０】
本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
【００４１】
白色発光層の発光ドーパント化合物及びホスト化合物が、本発明に係る分子ファンデルバールス体積を有することにより、層内の分子充填率が高まり、再結合確立が低いといわれている比較的分子体積が大きい発光ドーパント化合物にもエネルギーの伝達が容易になり、該発光ドーパント化合物での再結合確率が向上したと考えている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す層構造の断面図。
【図２】本発明に係る発光層のホスト化合物と発光ドーパント化合物のエネルギー準位の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、３種以上の発光ドーパント化合物と２種以上のホスト化合物を含有する白色発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、白色発光層が、分子体積が中間の発光ドーパント化合物より分子体積が小さいホスト化合物と最も分子体積が大きい発光ドーパント化合物より僅かに小さいホスト化合物を含有することを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項１４までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００４４】
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、最大発光波長の最も短い発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位と中間の最大発光波長を有する発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間にあり、ほかのホスト化合物のうち、少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、最大発光波長の最も長い発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位と中間の最大発光波長を有する発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間にあることが好ましい。また、前記白色発光層は、ウェットプロセスにより形成されることが、混合比が大きく異なる組成の発光層を形成する場合においても、均一な組成の膜が得られることから好ましい。
【００４５】
さらに、本発明においては、発光ドーパント化合物が、リン光発光ドーパント化合物であることが好ましい。これにより、発光効率向上の効果が得られる。
【００４６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置及び照明装置に好適に具備され得る。
【００４７】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００４８】
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
《有機ＥＬ素子の構成》
図１に示すとおり、本発明の好ましい実施形態に係る有機ＥＬ素子１００は、可撓性支持基板１を有している。可撓性支持基板１上には陽極２が形成され、陽極２上には有機化合物層の積層体２０が形成され、有機化合物層の積層体２０上には陰極８が形成されている。
【００４９】
有機化合物層の積層体２０とは、陽極２と陰極８との間に設けられている有機ＥＬ素子１００を構成し有機化合物を含有する各層からなる。
【００５０】
有機化合物層の積層体２０は、３層以上の有機化合物層を有し、該有機化合物層は、例えば、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、電子注入層７であり、そのほかに正孔阻止層などが有機化合物層として設けられていてもよい。
【００５１】
可撓性支持基板１上の陽極２，有機化合物層の積層体２０，陰極８は封止接着剤９を介して可撓性封止部材１０によって封止されている。
【００５２】
なお、有機ＥＬ素子１００のこれらの層構造（図１参照）は単に好ましい具体例を示したものであり、本発明はこれらに限定されない。
【００５３】
例えば、有機ＥＬ素子１００は（ｉ）〜（ii）の層構造を有していてもよい。
（ｉ）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
（ii）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層（電子注入層）／陰極
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光ドーパント化合物の発光極大波長は４３０〜４８０ｎｍの範囲内にあるものが好ましく、緑色発光ドーパント化合物は発光極大波長が５１０〜５５０ｎｍの範囲内、赤色発光ドーパント化合物は発光極大波長が６００〜６４０ｎｍの範囲にあることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも３色の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよいし、同一層に複数の発光色を混ぜても良い。さらに、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。塗布方式で成膜する場合、コストと簡易性の問題から単一層に３色の発光ドーパント化合物を混ぜた白色層であることが好ましい。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。
【００５４】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００５５】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層、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。
【００５６】
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、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、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは２〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは、１０〜１００ｎｍの範囲である。
【００５７】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ドーパント（リン光発光ドーパントや蛍光発光ドーパント等）化合物と、ホスト化合物を含有する。
【００５８】
（白色発光層）
本発明に係る少なくとも１層の発光層は白色発光層であり、該白色発光層は最大発光波長及び分子ファンデルワールス体積の異なる３種以上の発光ドーパント化合物並びに２種以上のホスト化合物を含有する。
【００５９】
（分子ファンデルワールス体積）
本願において、分子ファンデルバールス体積とは、分子を構成する原子をファンデルワールス半径の球に置き換えて、該球を分子の形に配列したときの分子の表面より内側の体積を指す。分子性結晶における平衡分子間隔とは、即ち分子間相互作用のポテンシャル曲線の極小点における分子間隔をファンデルワールス距離と言うが、二つの分子をその距離以内に近接させるには非常な力を必要とする。この意味で分子を一定の体積と形を持った剛体と考えることは、妥当であり、分子内の各原子がそれぞれ固有の半径の球状体積を占めると仮定することが一般的に成されており、これら原子に固有の半径をファンデルワールス半径と呼ぶ。
【００６０】
本発明では、白色発光層の形成時に少なくとも３種の分子ファンデルワールス体積の異なる発光ドーパント化合物を使用し、ホストとして２種以上のファンデルワールス体積の異なる材料を使用し、少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積を、前記発光ドーパント化合物のうち分子ファンデルワールス体積が最も大きい発光ドーパント化合物と中間の分子ファンデルワールス体積を持ついずれか１種の発光ドーパント化合物との間の分子ファンデルワールス体積とし、ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積を、いずれの前記発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積よりも小さくすることで、膜内の分子充填率が高まり、比較的大きなドーパント分子の再結合確率が低いという問題を改善することができたと考えている。
【００６１】
また、各発光ドーパント分子の間に前記分子ファンデルワールス体積を持つ複数のホスト化合物を介在させることにより、ドーパント分子の大きさによって再結合確率、しいては発光効率が異なり、発光色の調整や寿命後の色変化が困難であった問題を解決できたと考えている。
【００６２】
具体的には、前記２種以上のホスト化合物の少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記３種以上の最大発光波長の異なるドーパント化合物のうち分子ファンデルワールス体積が最も大きい発光ドーパント化合物と中間の体積を持つ発光ドーパント化合物との間の体積を持ち、ほかの少なくとも１種のホスト化合物の分子ファンデルワールス体積が、前記３種以上の最大発光波長の異なる発光ドーパント化合物のいずれの分子ファンデルワールス体積より小さいことにより上記効果が発現する。
【００６３】
すなわち、異なる分子ファンデルワールス体積を持つホストと、異なる分子ファンデルワールス体積を持つドーパントとを共存させることで、それぞれの分子間での酸化還元機構、即ち電子やホールの移動効率を高めることができ、複数のドーパントを含む発光層を、単一のホスト材料で構成する場合や、分子ファンデルワールス体積を考慮せずにホストを複数用いた場合に比べて、再結合確率やエネルギー移動効率を高めることができると考えている。
【００６４】
更に、異なる分子ファンデルワールス体積を持つ複数の発光ドーパント化合物と複数のホスト化合物が共存することで、層内の分子充填率が高まり、結果として発光を阻害する残留溶媒分子などの不純物が存在しにくい高密度な膜となるだけではなく、更に同一分子との相互作用確率が低減するため発光効率を下げる結晶化が生じにくいと考えられる。
【００６５】
本発明に係る発光ドーパント化合物の分子ファンデルワールス体積及びホスト化合物のファンデルワールス体積の上記関係から、少なくとも当該ホスト化合物間の分子ファンデルワールス体積の差が１０Å３以上あることがわかり、これにより、分子充填による電気的劣化改善の効果が得られたと考えられる。
【００６６】
なお、発光ドーパント化合物及びホスト化合物の前記分子ファンデルワールス体積は、分子軌道計算支援ソフト「Ｔｅｎｃｕｂｅ／ＷＭ」で求めた値である。
【００６７】
（エネルギー準位）
ＬＵＭＯとは化合物の最低空分子軌道である。そして、ＬＵＭＯエネルギー準位とは、真空準位にある電子が化合物のＬＵＭＯに落ちて安定化するエネルギーであり、真空準位を０としたときのエネルギーで定義される。
【００６８】
ＨＯＭＯとは化合物の最高被占分子軌道である。そして、ＨＯＭＯエネルギー準位とは、ＨＯＭＯにある電子を、真空準位に移動させるのに要するエネルギーに−１を掛けて得られた値で定義される。
【００６９】
本発明において、ＨＯＭＯエネルギー準位及びＬＵＭＯエネルギー準位の値は、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．）を用いて計算した時の値であり、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺ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）と定義する。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。
【００７０】
本発明において、ホスト化合物として２種以上のＬＵＭＯエネルギー準位の異なる材料を使用し、少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記発光ドーパント化合物のうち、最大発光波長の最も短い発光ドーパント化合物といずれか１種の中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置し、ほかの少なくとも１種のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、前記中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物と最も長い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置することが、発光効率を改善することから好ましい。
【００７１】
すなわち、異なるエネルギー準位を持つ２種以上のホスト物質を共存させることで、それぞれのホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が影響を及ぼし、単一のホスト材料から成る場合やＬＵＭＯエネルギー準位を考慮せずにホストを複数用いた場合に比べて、キャリアトラップとホッピングのバランスがとれ、擬似的に広いエネルギーバンドを形成したようなＬＵＭＯの役割を持たせることができ、その結果、発光ドーパント化合物へのエネルギー遷移が容易になり、ホールと電子との再結合効率が高まり、発光効率が向上すると考えられる。
【００７２】
更に、擬似的に広いエネルギーバンドを形成したようなホストのＬＵＭＯエネルギー準位は、隣接した電子輸送層等からのキャリア移動が容易になることだけでなく、ＬＵＭＯエネルギー準位が異なる複数のリン光発光ドーパント化合物へのキャリア移動が容易になる特徴も合せ持つ。したがって、異なる有機層を接合した際に発生するエネルギー障壁による注入阻害を最小化できるだけでなく、キャリア注入されたホストから異なるエネルギー準位を持つ複数の発光ドーパント化合物へのキャリア移動時に問題となるキャリアトラップの問題を最小化することができ、再結合確率の向上、更には再結合領域の拡大により、発光効率の向上と長寿命化を同時に達成できる点で優れている。
【００７３】
更に、驚くべきことに、上記改善を施した結果、駆動時の各発光ドーパント化合物の強度減衰差が縮小され、駆動後の色変化を最小限にできる効果が新たに見出された。
【００７４】
これら２種以上のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値は特に限定はされないが、お互いのＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値が０．１ｅＶ以上離れていることが好ましく、０．２ｅＶ離れていることがより好ましい。
【００７５】
また、ホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位とＬＵＭＯエネルギー準位の近い２つの発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位との差は特に限定されないが、１ｅＶ以下であることが好ましく、０．５ｅＶ以下であることが望ましく、更に０．２ｅＶ以下であることが最も好ましい。２つの発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の両方が上記条件を満たしていることが理想だが、片方だけでも効果が得られる。
【００７６】
用いるホスト材料の数は２種以上であれば特に制限はなく、３種以上用いても良い。３種以上のホスト化合物を用いる場合、第１のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が最も波長の短い発光ドーパント化合物と中間の波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置し、第２のホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位が、中間の波長の発光ドーパント化合物と最も長い波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間に位置する場合、第３以降のホトス化合物のＬＵＭＯエネルギー準位は特に限定されないが、最も波長の短い発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値よりも小さいＬＵＭＯエネルギー準位を持つことが、発光ドーパント化合物への注入効率を上げることができるため好ましい。
【００７７】
また、最も波長の長い発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値よりも大きいＬＵＭＯエネルギー準位を持つホストを用いると発光ドーパント化合物へのキャリアトラップを軽減することができ、再結合領域拡大により、発光効率向上と長寿命化が更に達成できる観点で好ましい。これらは、４種用いることで更に効果を併用することができる。
【００７８】
ホスト化合物を２種用いる場合、ホスト化合物の混合比は、再結合効率の向上が見込めることから、１９：１〜１：１９の範囲内が好ましく、９：１〜１：９の範囲内がより好ましい。
【００７９】
（ホスト化合物（発光ホスト化合物又は発光ホストともいう。））
本発明においてホスト化合物は、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量の比の値が２０％以上であり、かつ室温（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。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、その層中での質量の比の値が２０％以上であることが好ましい。
【００８０】
本発明に用いることができる発光ホストとしては、特に制限はなく、従来有機ＥＬ素子で用いられる化合物を用いることができる。代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、又は、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも１つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられる。
【００８１】
本発明に用いることができる公知の発光ホスト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、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００８２】
発光ホスト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。
【００８３】
また、前記リン光発光ドーパントとして用いられる公知の化合物を３種以上用いることで、演色性の良い白色の発光色を得ることができる。
【００８４】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、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く、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（重合性発光ホスト）でもよく、このような化合物を二種又は三種以上用いてもよい。
【００８５】
具体的には、発光ホストの分子内において、カルバゾール骨格、トリアリールアミン骨格、チオフェン骨格、フラン骨格、カルボリン骨格、ジアザカルバゾール骨格を有するのが好ましく、カルバゾール骨格、チオフェン骨格、フラン骨格を有するのがより好ましい。
【００８６】
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物が挙げられる。
【００８７】
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。
【００８８】
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、阻止層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【００８９】
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層には、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又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。
【００９０】
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。
【００９１】
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、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。
【００９２】
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。上記バッファー層（注入層）は極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。特に好ましくは２０〜１００ｎｍの範囲内である。
【００９３】
《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ほか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。
【００９４】
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。また、後述する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。
【００９５】
本発明の有機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。
【００９６】
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、またカルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。
【００９７】
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。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３〜１００ｎｍの範囲内であり、さらに好ましくは５〜３０ｎｍの範囲内である。
【００９８】
《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。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
【００９９】
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、上記正孔注入層で適用するのと同様の化合物を使用することができるが、さらには、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。
【０１００】
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、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。
【０１０１】
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。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。
【０１０２】
また、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ  ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ８０（２００２），ｐ．１３９）、特表２００３−５１９４３２号公報に記載されているような、いわゆるｐ型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。
【０１０３】
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。正孔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５〜２００ｎｍ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。
【０１０４】
以下、正孔輸送材料に好ましく用いられる高分子化合物の具体例（（１）〜（６０））を挙げる。
【０１０５】
【化５】
0005867189.tif 000006
【０１０６】
【化６】
0005867189.tif 000007
【０１０７】
【化７】
0005867189.tif 000008
【０１０８】
【化８】
0005867189.tif 000009
【０１０９】
【化９】
0005867189.tif 000010
【０１１０】
【化１０】
0005867189.tif 000011
【０１１１】
なお、上記例示化合物に記載のｎは重合度を表し、重量平均分子量が５０，０００〜２００，０００の範囲となる整数を表す。重量平均分子量がこの範囲未満では、溶媒への溶解性の高さから製膜時に他の層と混合する懸念がある。また製膜できたとしても、低い分子量では発光効率が上がらない。重量平均分子量がこの範囲より大きい場合は、合成、精製の難しさにより問題が生じる。分子量分布が大きくなると共に、不純物の残存量も増加するため、有機ＥＬ素子の発光効率、電圧、寿命は悪化する。
【０１１２】
これらの高分子化合物は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９３，９０９頁（１９９２）等に記載の公知の方法で合成することができる。
【０１１３】
《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。電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
【０１１４】
従来、単層の電子輸送層、及び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、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く、その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等が挙げられる。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。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、又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。
【０１１５】
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）３、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又は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、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、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。
【０１１６】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、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。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の範囲内程度、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内である。電子輸送層は上記材料の１種又は２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１１７】
また、不純物をドープした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。
【０１１８】
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。また整流比向上のためにフッ化アルコールを利用することが望ましい。
【０１１９】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送材料及び発光層等に用いられるホスト化合物並びに電子輸送材料等に用いられる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。
【０１２０】
【化１１】
0005867189.tif 000012
【０１２１】
【化１２】
0005867189.tif 000013
【０１２２】
【化１３】
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【０１２３】
【化１４】
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【０１２４】
【化１５】
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【０１２５】
【化１６】
0005867189.tif 000017
【０１２６】
【化１７】
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【０１２７】
【化１８】
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【０１２８】
【化１９】
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【０１２９】
【化２０】
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【０１３０】
【化２１】
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【０１３１】
【化２２】
0005867189.tif 000023
【０１３２】
（一般式（１）で表される化合物）
前記発光層に用いられるホスト化合物としては、下記一般式（１）で示される化合物が好ましく用いられる。
【０１３３】
【化２３】
0005867189.tif 000024
一般式（１）中、「Ｘ」はＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″又はＳｉＲ′Ｒ″を表す。Ｒ′及びＲ″は各々水素原子又は置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜８の整数を表す。
【０１３４】
一般式（１）におけるＸにおいて、Ｒ′、Ｒ″で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、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、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又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。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。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。
【０１３５】
中でも、ＸとしてはＮＲ′又はＯが好ましく、また、Ｒ′としては、芳香族炭化水素基（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）、又は芳香族複素環基（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、フタラジニル基等）が特に好ましい。
【０１３６】
上記の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、各々一般式（１）のＸにおいて、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基を有してもよい。
【０１３７】
一般式（１）において、Ａｒにより表される芳香環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、一般式（１）のＸにおいて、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基を有してもよい。
【０１３８】
一般式（１）において、Ａｒにより表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に、一般式（１）で表される部分構造のＸにおいて、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基を有してもよい。
【０１３９】
一般式（１）で表される部分構造において、Ａｒにより表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。
【０１４０】
これらの環は、更に一般式（１）において、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基を有してもよい。
【０１４１】
上記の中でも、一般式（１）において、Ａｒにより表される芳香環として、好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、更に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環であり、より好ましくは置換基を有するベンゼン環であり、特に好ましくはカルバゾリル基を有するベンゼン環が挙げられる。
【０１４２】
また、一般式（１）において、Ａｒにより表される芳香環としては、各々３環以上の縮合環が好ましい一態様であり、３環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。なお、これらの環は、更に上記の置換基を有していてもよい。
【０１４３】
また、３環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す。）、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環（ナフトチオフェン環）等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
【０１４４】
また、一般式（１）において、ｎは０〜８の整数を表すが、０〜２であることが好ましく、特にＸがＯ、Ｓである場合には１〜２であることが好ましい。
【０１４５】
本発明においては、特に、ジベンゾフラン環とカルバゾール環をともに有する低分子化合物が好ましい。
【０１４６】
以下に、一般式（１）で表される化合物のうち、上記Ｈｏｓｔ−１〜６１に挙げられた化合物以外のホスト化合物の具体例（ＨＬ−１〜ＨＬ−３８）を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１４７】
【化２４】
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【０１４８】
【化２５】
0005867189.tif 000026
【０１４９】
【化２６】
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【０１５０】
【化２７】
0005867189.tif 000028
【０１５１】
【化２８】
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【０１５２】
【化２９】
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【０１５３】
【化３０】
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【０１５４】
（発光ドーパント化合物）
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ドーパント（リン光発光ドーパントや蛍光発光ドーパント等）化合物と、ホスト化合物を含有する。
【０１５５】
本発明に係る発光ドーパント化合物としては、蛍光発光ドーパント化合物、リン光発光ドーパント化合物（リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう。）を用いることができるが、リン光発光ドーパント化合物であることが好ましい。
【０１５６】
（リン光発光ドーパント化合物）
前記発光ドーパント化合物としては、高い発光効率が得られることからリン光発光ドーパント化合物（リン光性化合物ともいう。）が好ましい。リン光発光ドーパント化合物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。
【０１５７】
なお、発光層中におけるホスト化合物とリン光発光ドーパント化合物の割合は、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、好ましくはリン光発光ドーパント化合物よりもホスト化合物の割合が大きい方がよく、より好ましくはリン光発光ドーパント化合物の割合は１〜３０質量％である。
【０１５８】
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発光ドーパント化合物とは、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る化合物である。
【０１５９】
発光ドーパント化合物の最大発光波長とは、発光スペクトルの極大値において、発光強度が最大であるところの波長である。本発明では、発行ドーパントの前記発光スペクトルを以下のように測定する。まず、発光ドーパント化合物の吸収スペクトルを測定し、３００〜３５０ｎｍの範囲の吸収最大波長を励起光として設定する。設定した励起光を用いて、窒素バブリングを行いながら蛍光光度計Ｆ−４５００（日立製作所製）にて発光スペクトルを測定する。なお、使用できる溶媒に制限はないが、化合物の溶解性の観点から２−メチルテトラヒドロフラン、ジクロロメタン等が好ましく用いられる。測定時の濃度は充分希釈していることが好ましく、具体的には１０−６〜１０−４ｍｏｌ／Ｌの範囲で測定することが好ましい。また、測定時の温度としては特に制限はないが、一般的には室温〜７７Ｋの範囲の温度設定が行われることが好ましい。
【０１６０】
リン光発光ドーパント化合物の発光原理としては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発光ドーパント化合物に移動させることでリン光発光ドーパント化合物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ドーパント化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光ドーパント化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光発光ドーパント化合物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、リン光発光ドーパント化合物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。
【０１６１】
リン光発光ドーパント化合物は、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が、好ましくは元素の周期表で８〜１０族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化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物（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。
【０１６２】
本実施形態にかかるリン光発光ドーパント化合物は、少なくとも１種の青色リン光材料を含むものであり、好ましくは少なくとも１種の青色リン光材料と、当該青色リン光材料よりもバンドギャップエネルギーが低い少なくとも２つのリン光材料とを、含むものである。
【０１６３】
以下に、本発明の一般式（２）で表されるリン光発光ドーパント化合物について説明する。
【０１６４】
【化３１】
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一般式（２）において、Ｒ１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ１〜Ｂ５は炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、少なくとも１つは窒素原子を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表し、ｍ２は０、１又は２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。
【０１６５】
本発明に係る一般式（２）で表されるリン光性化合物は、ＨＯＭＯエネルギー準位が−５．１５〜−３．５０ｅＶの範囲内、ＬＵＭＯエネルギー準位が−１．２５〜＋１．００ｅＶの範囲内であり、好ましくはＨＯＭＯエネルギー準位が−４．８０〜−３．５０ｅＶの範囲内、ＬＵＭＯエネルギー準位が−０．８０〜＋１．００ｅＶの範囲内である。
【０１６６】
一般式（２）で表されるリン光性化合物において、Ｒ１で表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、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又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）、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。これらの置換基のうち、好ましいものはアルキル基若しくはアリール基である。
【０１６７】
Ｚは、５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Ｚにより形成される５〜７員環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環及びチアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ベンゼン環である。
【０１６８】
Ｂ１〜Ｂ５は、炭素原子、窒素原子、酸素原子若しくは硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。これら５つの原子により形成される芳香族含窒素複素環としては単環が好ましい。例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサジアゾール環及びチアジアゾー環ル等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、特に好ましくはＢ２、Ｂ５が窒素原子であるイミダゾール環である。これらの環は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。置換基として好ましいものはアルキル基及びアリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
【０１６９】
Ｌ１は、Ｘ１、Ｘ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。Ｘ１−Ｌ１−Ｘ２で表される２座の配位子の具体例としては、例えば、置換又は無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボル、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。これらの基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
【０１７０】
ｍ１は、１、２又は３の整数を表し、ｍ２は０、１又は２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。中でも、ｍ２は０である場合が好ましい。Ｍ１で表される金属としては、元素周期表の８〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属ともいう。）が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、更に好ましくはイリジウムである。
【０１７１】
また、Ｂ１〜Ｂ５で形成される含窒素複素環がイミダゾール環の場合、前記一般式（２）は一般式（３）で表されることがより好ましい。
【０１７２】
【化３２】
0005867189.tif 000033
一般式（３）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子若しくは酸素原子を表し、Ｌ１はＸ１及びＸ２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２又は３の整数を表し、ｍ２は０、１又は２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。
【０１７３】
一般式（３）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で表される置換基は前記一般式（２）におけるＲ１で表される置換基と同義である。
【０１７４】
また、一般式（３）において、Ｚ、Ｍ１、Ｘ１及びＸ２、Ｌ１等についても前記一般式（２）におけるものと同義であり、ｍ１、ｍ２も前記一般式（２）におけるものと同義である。
【０１７５】
また、一般式（３）のＲ２で表される基は、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基）が好ましく、なかでも置換アリール基が好ましく、置換アリール基としては一般式（４）で表される基が好ましい。
【０１７６】
【化３３】
0005867189.tif 000034
一般式（４）中、「Ｒ４」は立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表し、「Ｒ５」は置換基を表し、「ｎ５」は０〜４の整数を表す。
【０１７７】
一般式（４）中、「＊」は結合位置を示す。
【０１７８】
以下に、本発明で用いることのできるリン光発光ドーパント化合物の具体的な化合物（Ｄ−１〜Ｄ−１３３）を例示する。このうち、前記一般式（２）で表されるリン光性化合物の具体的な化合物は、Ｄ−１〜Ｄ−６６及びＤ−１１１〜Ｄ−１３３である。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１７９】
【化３４】
0005867189.tif 000035
【０１８０】
【化３５】
0005867189.tif 000036
【０１８１】
【化３６】
0005867189.tif 000037
【０１８２】
【化３７】
0005867189.tif 000038
【０１８３】
【化３８】
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【０１８４】
【化３９】
0005867189.tif 000040
【０１８５】
【化４０】
0005867189.tif 000041
【０１８６】
【化４１】
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【０１８７】
【化４２】
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【０１８８】
【化４３】
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【０１８９】
【化４４】
0005867189.tif 000045
【０１９０】
【化４５】
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【０１９１】
【化４６】
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【０１９２】
【化４７】
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【０１９３】
【化４８】
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【０１９４】
【化４９】
0005867189.tif 000050
【０１９５】
（ウェットプロセス）
本発明に係る発光層はウェットプロセスで形成されることにより、３種以上の発光ドーパント化合物が均一に含有された層となる。本発明において、ウェットプロセスは、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
【０１９６】
本発明に係る有機ＥＬ材料を溶解又は分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
【０１９７】
《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。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余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。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。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、通常は、１０〜１０００ｎｍの範囲であり、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１９８】
《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。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により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲内、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１９９】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの範囲内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、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【０２００】
《支持基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる支持基板（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう。）としては、ガラス、プラスチック等の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。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０２０１】
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又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル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を挙げられる。
【０２０２】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％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、さらには、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度が１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることがさらに好ましい。
【０２０３】
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。さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。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。
【０２０４】
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、分子線エピタキシー法、クラスタ−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。
【０２０５】
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
【０２０６】
本発明の有機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。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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、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。
【０２０９】
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おればよく、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。
【０２１０】
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
【０２１１】
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１×１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。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、ポリエステル、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。
【０２１４】
なお、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。
【０２１５】
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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適に用いられる。
【０２１８】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、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。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。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。
【０２１９】
《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の範囲内程度）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。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。
【０２２０】
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）、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。
【０２２１】
本発明においては、これらの方法を本発明の有機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を好適に用いることができる。
【０２２２】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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の範囲内程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、さらに１．３５以下であることが好ましい。
【０２２５】
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。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。
【０２２６】
全反射を起こす界面若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。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といったいわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、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、いずれかの層間若しくは、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。
【０２２７】
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。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。
【０２２８】
回折格子を導入する位置としては前述のとおり、いずれかの層間若しくは媒質中（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。
【０２２９】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍の範囲内程度が好ましい。
【０２３０】
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、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０２３１】
《集光シート》
本発明の有機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したり、あるいはいわゆる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したりすることにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０２３２】
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。一辺は１０μｍ〜１００μｍの範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
【０２３３】
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。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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
《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素子の作製法を説明する。
【０２３６】
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の範囲内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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
これら各層の形成方法としては、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、素材が任意の比率で混合でき、かつピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはウェットプロセスが好ましく、中でも、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
【０２３９】
本発明に係る有機ＥＬ材料を溶解又は分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
【０２４０】
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、５０ｎｍ〜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。
【０２４１】
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の範囲内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。
【０２４２】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイなどの表示装置や、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。
【０２４３】
本発明の有機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。
【０２４４】
本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「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−２０００（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。
【０２４５】
また、本発明の有機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＝０．３５±０．１、Ｙ＝０．３５±０．１の領域内にあることをいう。
【実施例】
【０２４６】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。
【０２４７】
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子１（実施例１）の作製
（１．１）ガスバリア性の可撓性フィルムの作製
可撓性フィルムとして、ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポン社製フィルム、以下、ＰＥＮと略記する）の第１電極を形成する側の全面に、特開２００４−６８１４３号に記載の構成からなる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、連続して可撓性フィルム上に、ＳｉＯｘからなる無機物のガスバリア膜を厚さ５００ｎｍとなるように形成し、酸素透過度０．００１ｍｌ／ｍ２／ｄａｙ以下、水蒸気透過度０．００１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下のガスバリア性の可撓性フィルムを作製した。
（１．２）第１電極層の形成
準備したガスバリア性の可撓性フィルム上に厚さ１２０ｎｍのＩＴＯ（インジウムチンオキシド）をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第１電極層（陽極）を形成した。
【０２４８】
なお、パターンは発光面積が５０ｍｍ平方になるようなパターンとした。
（１．３）正孔注入層の形成
パターニング後のＩＴＯ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。この基板上に、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と略記、Ｂａｙｅｒ製、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  Ａｌ  ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
（１．４）正孔輸送層の形成
この基板を、窒素ガス（グレードＧ１）を用いた窒素雰囲気下に移し、下記組成の正孔輸送層組成物を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、１６０℃で３０分間保持し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層とした。
＜正孔輸送層組成物＞
正孔輸送材料用高分子化合物の具体例（６０）（重量平均分子量Ｍｗ＝８００００）                                                            ５質量部
クロロベンゼン                                    １０００質量部
（１．５）発光層の形成
次いで、下記組成の発光層組成物を１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法によりそれぞれ製膜した後、１２０℃で３０分間保持し膜厚５０ｎｍの発光層をそれぞれ形成した。
＜発光層組成物＞
Ｈｏｓｔ−５２（ホスト化合物の具体例）            ２０．１６質量部
Ｈｏｓｔ−５９（ホスト化合物の具体例）              ２．２４質量部
Ｄ−６６（リン光発光ドーパント化合物の具体例）      ２．５０質量部
Ｄ−６７（リン光発光ドーパント化合物の具体例）      ０．０５質量部
Ｄ−７５（リン光発光ドーパント化合物の具体例）      ０．０５質量部
酢酸イソプロピル                                    ２０００質量部
（１．６）電子輸送層の形成
続いて、２０ｍｇの下記化合物Ａを、４ｍｌのテトラフルオロプロパノール（ＴＦＰＯ）に溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、１２０℃で３０分間保持し、膜厚３０ｎｍの電子輸送層とした。
【０２４９】
【化５０】
0005867189.tif 000051
（１．７）電子注入層、陰極の形成
続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化ナトリウム及びフッ化カリウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を４×１０−５Ｐａまで減圧した後、前記ボートに通電して加熱してフッ化ナトリウムを０．０２ｎｍ／秒で前記電子輸送層上に膜厚１ｎｍの薄膜を形成し、続けて同様にフッ化カリウムを０．０２ｎｍ／秒でフッ化ナトリウム上に膜厚１．５ｎｍの電子注入層を形成した。
【０２５０】
引き続き、アルミニウムを蒸着して厚さ１００ｎｍの陰極を形成した。
（１．８）封止及び有機ＥＬ素子の作製
引き続き、市販のロールラミネート装置を用いて封止部材を接着し、実施例サンプル１（有機ＥＬ素子）を製作した。
【０２５１】
詳しくは、封止部材として、可撓性の厚み３０μｍのアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製）に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（１２μｍ厚）をドライラミネーション用の接着剤（２液反応型のウレタン系接着剤）を用いラミネートした（接着剤層の厚み１．５μｍ）ものを用いた。
【０２５２】
アルミニウム面に封止用接着剤として、熱硬化性接着剤を、ディスペンサーを使用してアルミ箔の接着面（つや面）に沿って厚み２０μｍで均一に塗布した。これを１００Ｐａ以下の真空下で１２時間乾燥させた。さらに露点温度が−８０℃以下、酸素濃度０．８ｐｐｍの窒素雰囲気下へ移動し、１２時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率を１００ｐｐｍ以下となるように調整した。
【０２５３】
熱硬化接着剤としては下記の（Ａ）〜（Ｃ）を混合したエポキシ系接着剤を用いた。
【０２５４】
（Ａ）ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＡ）
（Ｂ）ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）
（Ｃ）エポキシアダクト系硬化促進剤
以上のようにして、図１に記載の形態になるよう、封止基板を、取り出し電極及び電極リードの接合部を覆うようにして密着・配置して、圧着ロールを用いて厚着条件、圧着ロール温度１２０℃、圧力０．５ＭＰａ、装置速度０．３ｍ／ｍｉｎで密着封止して、実施例１の有機ＥＬ素子１を作製した。
【０２５５】
（２）有機ＥＬ素子２〜１３（実施例２〜７及び比較例１〜６）の作製
有機ＥＬ素子１の作製において、ホスト化合物を表２に記載のとおりに変更したほかは、同様に有機ＥＬ素子２〜１３を作製した。
【０２５６】
上記の有機ＥＬ素子１〜１３の発光層に用いた化合物の特性及び組み合わせを表１、２に示す。
【０２５７】
【表１】
0005867189.tif 000052
【表２】
0005867189.tif 000053
《有機ＥＬ素子の評価》
有機ＥＬ素子１〜１３に対し下記の各評価を行い、結果を表３に記した。
（１）駆動電圧及び発光効率の測定
各サンプルに対し、室温（約２３〜２５℃の範囲内）で、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流密度条件下による点灯を行い、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて、各サンプルの発光輝度を測定し、当該電流値における駆動電圧及び発光効率（外部取り出し効率）を求めた。
【０２５８】
表３では、比較例６の駆動電圧及び発光効率を「１００」として、実施例１〜７、比較例１〜５の駆動電圧及び発光効率を、それに対する相対値で示している。表３中、駆動電圧の数値が小さいほど、また、発光効率の数値が大きいほど、低電力駆動、高効率であり優れていることを示す。
（２）連続駆動安定性（半減寿命）の評価
各サンプルを半径５ｃｍの円柱に巻きつけ、その後各サンプルを折り曲げた状態で連続駆動させ、上記分光放射輝度計ＣＳ−２０００を用いて輝度を測定し、測定した輝度が半減する時間（ＬＴ５０）を求めた。駆動条件は、連続駆動開始時に４０００ｃｄ／ｍ２となる電流値とした。
【０２５９】
比較例６のＬＴ５０を「１００」とした相対値を求め、これを連続駆動安定性の尺度とした。その評価結果を表３に示す。表３中、数値が大きいほど、連続駆動安定性に優れている（長寿命である）ことを表す。
（３）塗布性の評価
各サンプルに対し、室温（約２３〜２５℃の範囲内）で、１０００ｃｄ／ｍ２の定輝度条件下による点灯を行い、発光の輝度ムラを目視評価し、下記基準の４段階でランク付けを行った。その評価結果を表３に示す。
【０２６０】
「◎」：発光面から０．１ｍの距離で観察したときに、輝度ムラなし
「○」：発光面から０．３ｍの距離で観察したときに、輝度ムラが極僅かに確認されるが、１ｍの距離で観察したときに識別できないレベル
「△」：発光面から０．３ｍの距離で観察したときに、輝度ムラが明らかに確認され、１ｍの距離で観察した時に輝度ムラが僅かに確認されるレベル
「×」：１ｍ以上離れても輝度ムラが認識されるレベル
（４）半減寿命後の発光色変化の評価
上記（２）の半減寿命に至るまでの連続駆動前後の輝度測定時の発光スペクトルからＣＩＥ色度座標のｘ、ｙ座標値を求め、連続駆動前後の座標間の距離を計算し色変化の指標とした。その結果を表３に示す。
【０２６１】
表３では、比較例６の連続駆動前後の座標間距離を「１００」とした相対値で示している。表３中、値が小さいほど、連続駆動前後での色変化が小さく、優れていることを示す。
【０２６２】
【表３】
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（５）まとめ
表３に示すとおり、実施例１〜７と比較例１〜６との比較から、実施例１〜７は、塗布性が良好であり、駆動電圧が低く、発光効率が高く、連続駆動による半減寿命が長く、連続駆動開始から半減寿命に至る間の色変化が小さく、各評価における結果が良好であった。
【０２６３】
以上から、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置及び照明装置に用いた場合、特に有用であることがわかる。
【符号の説明】
【０２６４】
１  可撓性支持基板
２  陽極
３  正孔注入層
４  正孔輸送層
５  発光層
６  電子輸送層
７  電子注入層
８  陰極
９  封止接着剤
１０  可撓性封止部材
２０  有機化合物層の積層体
１００  有機エレクトロルミネッセンス素子
１０１  最も短い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位
１０２  中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位
１０３  最も長い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位
１０４  最も短い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位と中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位との間にＬＵＭＯエネルギー準位を持つホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位
１０５  最も長い最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位と中間の最大発光波長の発光ドーパント化合物のＬＵＭＯエネルギー準位の間にＬＵＭＯエネルギー準位を持つホスト化合物のＬＵＭＯエネルギー準位
１０６  電子輸送層のＬＵＭＯエネルギー準位
１０７  電子注入層
１０８  陰極
【図１】
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【図２】
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