(57)【要約】  特異的に短波な発光が見られ、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた照明装置及び表示装置を提供することを課題とし、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、下記一般式（１）の部分構造で表される金属錯体を含有することを特徴とする。    【化１】2009047993.tif 000043（式中、Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4、Ｅ5、Ｅ6、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
2009047993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）の部分構造で表される金属錯体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】
2009047993.tif 000034
（式中、Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4、Ｅ5、Ｅ6、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2009047993.tif 000035
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は水素原子または置換基を表し、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよい。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒａ、Ｒｂの少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項３】
前記一般式（２）が下記一般式（４）または（５）で表されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
2009047993.tif 000036
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項４】
前記一般式（３）が下記一般式（６）または（７）で表されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
2009047993.tif 000037
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項５】
前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（８）、（９）で表されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化５】
2009047993.tif 000038
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は水素原子または置換基を表す。Ａ1は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒｃの少なくとも一つは置換基を表す。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項６】
前記一般式（８）、（９）がそれぞれ下記一般式（１０）、（１１）で表されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化６】
2009047993.tif 000039
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項７】
前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（１２）、（１３）で表されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化７】
2009047993.tif 000040
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8、Ｒ9は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ2は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項８】
前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（１４）、（１５）で表されることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化８】
2009047993.tif 000041
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10は水素原子または置換基を表す。Ａ2は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項９】
前記一般式（１４）、（１５）がそれぞれ下記一般式（１６）、（１７）で表されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化９】
2009047993.tif 000042
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10、Ｒ11は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
【請求項１０】
前記Ｍが白金またはイリジウムで表されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか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１１】
前記金属錯体を含む有機層がウェットプロセスによって形成されることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか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１２】
請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか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。
【請求項１３】
請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか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。
【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、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という）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。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、更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、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。【０００５】
特許第３０９３７９６号公報では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体またはトリススチリルアリーレン誘導体に微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。【０００６】
また、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特開平３−２５５１９０号公報）等が知られている。【０００７】
以上のように、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％であり、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。【０００８】
ところが、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（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））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。【０００９】
例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、また米国特許第６，０９７，１４７号明細書等にも開示されている。【００１０】
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があることから照明用途としても注目されている。【００１１】
例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）等においては、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。【００１２】
また、前述のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）においては、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。【００１３】
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  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  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）等を用いた検討を行っている（なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。）。【００１４】
また、前記Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）や特開２００１−２４７８５９号公報等においても、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。【００１５】
また、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。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。【００１６】
中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。【００１７】
いずれの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光がリン光に由来することから従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。【００１８】
このように、リン光性の高効率の発光材料は発光波長の短波化と素子の発光寿命の改善が難しく、実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。【００１９】
また、波長の短波化に関してはこれまでフェニルピリジンにフッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基等の電子吸引基を置換基として導入すること、配位子としてピコリン酸やピラザボール系の配位子を導入することが知られている。【００２０】
しかしながら、これらの配位子では発光材料の発光波長が短波化して青色を達成し、高効率の素子を達成できる一方、素子の発光寿命は大幅に劣化するため、そのトレードオフの改善が求められていた。【００２１】
配位子としてフェニルピラゾールを有する金属錯体は発光波長が短波な発光材料であることが開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。更に、フェニルピラゾールの５員環に６員環が縮合した部分構造を有する配位子から形成される金属錯体が開示されている（例えば、特許文献３、４参照）。フェナンスリジン骨格を有する金属錯体についての開示がある（例えば、特許文献５、６参照）。【００２２】
しかしながら、上記公知文献に記載の金属錯体では外部取り出し量子効率が改良されず、且つ発光寿命にも実用的に十分な改善効果が得られていないのが現状であり、改良が求められている。
【特許文献１】国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−５３９１２号公報
【特許文献３】特開２００６−２８１０１号公報
【特許文献４】米国特許第７，１４７，９３７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／０１９０３５９号明細書
【特許文献６】国際公開第０７／０９５１１８号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、特異的に短波な発光が見られ、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた照明装置及び表示装置を提供することである。特に青色〜青緑色の短波な発光で、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い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】
【００２４】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。【００２５】
１．下記一般式（１）の部分構造で表される金属錯体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。【００２６】
【化１】
2009047993.tif 000003
【００２７】
（式中、Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4、Ｅ5、Ｅ6、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
２．前記一般式（１）が下記一般式（２）または（３）で表され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。【００２８】
【化２】
2009047993.tif 000004
【００２９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は水素原子または置換基を表し、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよい。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒａ、Ｒｂの少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
３．前記一般式（２）が下記一般式（４）または（５）で表されることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３０】
【化３】
2009047993.tif 000005
【００３１】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
４．前記一般式（３）が下記一般式（６）または（７）で表されることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３２】
【化４】
2009047993.tif 000006
【００３３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
５．前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（８）、（９）で表されることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３４】
【化５】
2009047993.tif 000007
【００３５】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は水素原子または置換基を表す。Ａ1は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒｃの少なくとも一つは置換基を表す。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
６．前記一般式（８）、（９）がそれぞれ下記一般式（１０）、（１１）で表されることを特徴とする前記５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３６】
【化６】
2009047993.tif 000008
【００３７】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
７．前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（１２）、（１３）で表されることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００３８】
【化７】
2009047993.tif 000009
【００３９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8、Ｒ9は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ2は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
８．前記一般式（４）、（５）がそれぞれ下記一般式（１４）、（１５）で表されることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００４０】
【化８】
2009047993.tif 000010
【００４１】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10は水素原子または置換基を表す。Ａ2は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
９．前記一般式（１４）、（１５）がそれぞれ下記一般式（１６）、（１７）で表されることを特徴とする前記８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。【００４２】
【化９】
2009047993.tif 000011
【００４３】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10、Ｒ11は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。Ｍは元素周期表における８〜１０族の遷移金属元素を表す。）
１０．前記Ｍが白金またはイリジウムで表されることを特徴とする前記１〜９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。【００４４】
１１．前記金属錯体を含む有機層がウェットプロセスによって形成されることを特徴とする前記１〜１０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。【００４５】
１２．前記１〜１１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。【００４６】
１３．前記１〜１１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。
【発明の効果】
【００４７】
本発明により、特異的に短波な発光が見られ、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた照明装置、表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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。
【符号の説明】
【００４９】
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
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
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明について詳述する。【００５１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（単に、有機ＥＬ素子ともいう）においては、請求の範囲１〜１１のいずれか１項に規定される構成により、高い発光効率を示し、且つ発光寿命の長い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、更に該素子を用いた照明装置及び表示装置を提供することができた。【００５２】
また、本発明者等は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子に有用な金属錯体を分子設計することに成功した。本発明に係る金属錯体は特異的に短波な発光が観測され、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を著しく向上させることができた。【００５３】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。【００５４】
本発明者等は、有機ＥＬ素子の発光層に用いる材料に着目、特に発光ドーパントとして用いる金属錯体について種々検討した。【００５５】
本発明者らは、金属錯体の基本骨格に置換基を導入することで波長のコントロールや寿命の改善を図るという従来公知のアプローチではなく、縮合環のπ共役面を広げることが化合物の安定性を上げるという着目点の下に種々の錯体を検討した。【００５６】
その結果、幾つかの縮合環構造で寿命の改善傾向が見出された。しかしながら、これまで知られているような縮合環を導入した場合には、発光波長のレッドシフトが著しく、緑、赤色発光となってしまっていた。【００５７】
本発明者等は更に検討を進め、本発明に係る一般式（１）〜（１７）で表される部分構造を含む化合物（金属錯体ともいう）に示されているような縮合環を導入した場合、発光材料の発光波長シフトが小さく、且つ所望の発光波長で、長寿命化を実現した発光ドーパントの開発に成功した。【００５８】
この新しい基本骨格について、更に検討を進めるとπ共役平面が大きくなっていることにより、平面性が高くなるため金属錯体同士の会合が問題となることが分かった。このため、素子の寿命が著しく低下するという欠点を有することが分かった。中でも、その初期劣化や高温駆動時の劣化に問題があることが分かった。我々は種々検討した結果、基本骨格の中で、金属に直接結合した環に少なくとも一つの置換基を導入することにより、分子間の会合が防止され、金属錯体の安定性が向上することが分かった。その結果、素子の寿命向上にも寄与できることを見出すことができた。【００５９】
本発明に係る金属錯体は、上記一般式（１）〜（１７）で表される部分構造、または該一般式（１）〜（１７）の各々の互変異性体で表される部分構造の少なくとも一つを有する（具体的には、配位子として有することである）ことが特徴であり、該金属錯体の配位子の全てが、前記一般式（１）〜（１７）で表される部分構造、または該一般式（１）〜（１７）の各々の互変異性体で表される部分構造のみで構成されていてもよく、従来公知の金属錯体形成に用いられる、所謂配位子として当該業者が周知の配位子（配位化合物ともいう）を必要に応じて配位子として有していてもよい。【００６０】
本発明に記載の効果を好ましく得る観点からは、錯体中の配位子の種類は１〜２種類から構成されることが好ましく、更に好ましくは１種類である。【００６１】
従来公知の金属錯体に用いられる配位子としては、種々の公知の配位子があるが、例えば、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社  Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著  １９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社  山本明夫著  １９８２年発行  等に記載の配位子（例えば、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、ビピリジル、フェナントロリン等）、ジケトン配位子等）が挙げられる。【００６２】
本発明に係る一般式（１）〜（１７）で表される部分構造、または該一般式（１）〜（１７）の各々の互変異性体で表される部分構造の少なくとも一つを有する（具体的には、配位子として有することである）金属錯体の形成に用いられる金属Ｍ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、白金が好ましい遷移金属元素として挙げられる。【００６３】
ここで、本発明に係る金属錯体が有する前記一般式（１）〜（１７）で表される部分構造について説明する。【００６４】
一般式（１）において、Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3、Ｅ4、Ｅ5、Ｅ6、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよいが、少なくとも一つは置換基である。【００６５】
ここで置換基としては、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、アリール基等とも言い、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。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。【００６６】
これらの置換基の中で、好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基である。【００６７】
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。【００６８】
一般式（２）、（３）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は水素原子または置換基を表し、Ｅ7、Ｅ8、Ｅ9、Ｅ10、Ｅ11は炭素原子、−ＣＲａ、窒素原子または−ＮＲｂを表す。Ｒａ、Ｒｂは水素原子または置換基を表し、同一でも異なっていてもよい。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒａ、Ｒｂの少なくとも一つは置換基である。ここでそれぞれ表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。【００６９】
一般式（４）、（５）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。ここで表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。【００７０】
一般式（６）、（７）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4、Ｒ5は水素原子または置換基を表すが、少なくとも一つは置換基である。ここで表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3は炭素原子、窒素原子、酸素原子または硫黄原子を表すが、少なくとも一つは酸素原子または硫黄原子を表す。【００７１】
一般式（８）、（９）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6は水素原子または置換基を表す。Ａ1は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒｃの少なくとも一つは置換基を表す。ここでそれぞれが表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。【００７２】
一般式（１０）、（１１）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。ここで表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ1は酸素原子または硫黄原子を表す。【００７３】
一般式（１２）、（１３）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ8、Ｒ9は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。ここで表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ2は酸素原子または硫黄原子を表す。【００７４】
一般式（１４）、（１５）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10は水素原子または置換基を表す。Ａ2は−ＣＲｃまたは窒素原子を表す。Ｒｃは水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。ここでそれぞれが表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。【００７５】
一般式（１６）、（１７）において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ10、Ｒ11は水素原子または置換基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5の少なくとも一つは置換基である。ここで表す置換基は、一般式（１）で挙げられた置換基と同義である。Ｘ3は酸素原子または硫黄原子を表す。【００７６】
一般式（１）〜（１７）において、中心金属であるＭは元素周期表における８〜１０族の金属を表すが、中でも好ましくはイリジウムまたは白金である。最も好ましくはイリジウムである。【００７７】
以下、本発明に係る前記一般式（１）〜（１７）またはその互変異性体を部分構造として有する金属錯体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。【００７８】
【化１０】
2009047993.tif 000012
【００７９】
【化１１】
2009047993.tif 000013
【００８０】
【化１２】
2009047993.tif 000014
【００８１】
【化１３】
2009047993.tif 000015
【００８２】
【化１４】
2009047993.tif 000016
【００８３】
【化１５】
2009047993.tif 000017
【００８４】
【化１６】
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【００８５】
【化１７】
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【００８６】
【化１８】
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【００８７】
【化１９】
2009047993.tif 000021
【００８８】
これらの金属錯体は、例えば、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒ誌、ｖｏｌ３、Ｎｏ．１６、２５７９〜２５８１頁（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻、第８号、１６８５〜１６８７頁（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６頁（２００２年）、Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第２６巻、１１７１頁（２００２年）、更にこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。【００８９】
以下に代表的な化合物の合成例を示す。【００９０】
例示化合物（Ｆ−１）の合成【００９１】
【化２０】
2009047993.tif 000022
【００９２】
１００ｍｌ四つ口フラスコに化合物（１）０．５ｇ、２−エトキシエタノール７．５ｍｌ、水２．５ｍｌを入れ、窒素吹き込み管、温度計、コンデンサーをつけて油浴スターラー上にセットした。これに０．３ｇのＩｒＣｌ3・３Ｈ2Ｏを添加し、内温１４０℃付近で３時間煮沸還流して反応終了とした。反応終了後室温まで冷却して濾過し、メタノールで良く洗浄して乾燥して、μ錯体（２）０．５ｇを得た。【００９３】
５０ｍｌ四つ口フラスコに、０．５ｇのμ錯体（２）、０．１５ｇのアセチルアセトン、０．１５ｇの炭酸ナトリウム、２−エトキシエタノール１０ｍｌを入れ、窒素吹き込み管、温度計、コンデンサーをつけて油浴スターラー上にセットした。窒素気流下、内温８０℃付近で２時間反応した。反応終了後、室温まで冷却し、結晶を濾過した。この結晶を水３０ｍｌ、ＭｅＯＨ１０ｍｌで洗浄して乾燥し、０．４ｇのａｃａｃ錯体（３）を得た。【００９４】
５０ｍｌ四つ口フラスコに、０．４ｇのａｃａｃ錯体（３）、０．２ｇの化合物（１）、グリセリン１０ｍｌを入れ、窒素吹き込み管、温度計、空冷管をつけて油浴スターラー上にセットした。窒素気流下、内温１８０℃付近で１０時間加熱攪拌して反応終了とした。反応終了後、室温まで冷却し、結晶を濾過した。結晶をカラムクロマトグラフィーで精製して、（Ｆ−１）を０．１ｇ得た。【００９５】
得られた例示化合物（Ｆ−１）の構造は1Ｈ−ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）、マススペクトルを用いて構造を確認した。【００９６】
《金属錯体の有機ＥＬ素子への適用》
本発明に係る金属錯体を用いて本発明の有機ＥＬ素子を作製する場合、有機ＥＬ素子の構成層（詳細は後述する）の中で、発光層に本発明に係る金属錯体を用いることが好ましい。また、発光層中では上記のように発光ドーパントとして好ましく用いられる。【００９７】
（発光ホストと発光ドーパント）
発光層中の主成分であるホスト化合物である発光ホストに対する発光ドーパントとの混合比は、好ましくは質量で０．１〜３０質量％未満の範囲に調整することである。【００９８】
但し、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよく、混合する相手は構造を異にする、その他の金属錯体やその他の構造を有するリン光性ドーパントや蛍光性ドーパントでもよい。【００９９】
ここで、発光ドーパントとして用いられる本発明に係る金属錯体と併用してもよいドーパント（リン光性ドーパント、蛍光性ドーパント等）について述べる。発光ドーパントは、大きく分けて蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。【０１００】
前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、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が挙げられる。【０１０１】
後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素周期表で８族、９族、１０族の遷移金属元素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。【０１０２】
具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。【０１０３】
国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等。【０１０４】
以下に、具体例の一部を示す。【０１０５】
【化２１】
2009047993.tif 000023
【０１０６】
【化２２】
2009047993.tif 000024
【０１０７】
（発光ホスト）
本発明に用いられるホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内で室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．０１未満の化合物を表す。【０１０８】
本発明に用いられる発光ホストとしては構造的には特に制限はないが、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、芳香族ボラン誘導体、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、またはカルボリン誘導体や該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炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。中でも、カルバゾール誘導体、カルボリン誘導体や該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炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体が好ましく用いられる。【０１０９】
以下に具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は正孔阻止材料として使用することも好ましい。【０１１０】
【化２３】
2009047993.tif 000025
【０１１１】
【化２４】
2009047993.tif 000026
【０１１２】
【化２５】
2009047993.tif 000027
【０１１３】
【化２６】
2009047993.tif 000028
【０１１４】
本発明に係る発光層においては、ホスト化合物として公知のホスト化合物を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。これらの公知の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、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。【０１１５】
また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも繰り返し単位を持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（蒸着重合性発光ホスト）でもよい。【０１１６】
発光ホストとしては正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。【０１１７】
発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、特開２００２−３０８８５５号公報、特開２００１−３１３１７９号公報、特開２００２−３１９４９１号公報、特開２００１−３５７９７７号公報、特開２００２−３３４７８６号公報、特開２００２−８８６０号公報、特開２００２−３３４７８７号公報、特開２００２−１５８７１号公報、特開２００２−３３４７８８号公報、特開２００２−４３０５６号公報、特開２００２−３３４７８９号公報、特開２００２−７５６４５号公報、特開２００２−３３８５７９号公報、特開２００２−１０５４４５号公報、特開２００２−３４３５６８号公報、特開２００２−１４１１７３号公報、特開２００２−３５２９５７号公報、特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３１４５３号公報、特開２００３−３１６５号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００３−２７０４８号公報、特開２００２−２５５９３４号公報、特開２００２−２６０８６１号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、特開２００２−３０５０８４号公報、特開２００２−３０８８３７号公報等。【０１１８】
また、発光層はホスト化合物として更に蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で有機ＥＬ素子としての電界発光は、蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。【０１１９】
具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、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等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。【０１２０】
次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。【０１２１】
《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。【０１２２】
本発明の有機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。【０１２３】
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／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／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／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／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《阻止層（電子阻止層、正孔阻止層）》
本発明に係る阻止層（例えば、電子阻止層、正孔阻止層）について説明する。【０１２４】
本発明においては、正孔阻止層、電子阻止層等に本発明に係る金属錯体を用いることが好ましく、特に好ましくは正孔阻止層に用いることである。【０１２５】
本発明に係る金属錯体を正孔阻止層、電子阻止層に含有させる場合、請求の範囲１〜１０のいずれか１項に記載されている本発明に係る金属錯体を正孔阻止層や電子阻止層等の層構成成分として１００質量％の状態で含有させてもよいし、他の有機化合物等と混合してもよい。【０１２６】
本発明に係る阻止層の膜厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。【０１２７】
《正孔阻止層》
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。【０１２８】
正孔阻止層としては、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。【０１２９】
本発明の有機ＥＬ素子は構成層として正孔阻止層を有し、該正孔阻止層が前記カルボリン誘導体または該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炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体を含有することが好ましい。【０１３０】
《電子阻止層》
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。【０１３１】
また、本発明においては、発光層に隣接する隣接層、即ち正孔阻止層、電子阻止層に上記の本発明に係る金属錯体を用いることが好ましく、特に電子阻止層に用いることが好ましい。【０１３２】
《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を含み、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。【０１３３】
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慣用されているものや、有機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。【０１３４】
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、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。【０１３５】
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。【０１３６】
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、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。【０１３７】
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。【０１３８】
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、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。【０１３９】
《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を設けることができる。【０１４０】
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、下記の材料が知られている。【０１４１】
更に、電子輸送層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る。【０１４２】
この電子輸送層に用いられる材料（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、または該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炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。更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、電子吸引性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。【０１４３】
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。【０１４４】
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。【０１４５】
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。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。【０１４６】
この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、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５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。【０１４７】
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について説明する。【０１４８】
《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。【０１４９】
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。【０１５０】
陽極バッファー層（正孔注入層）は特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号の各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。【０１５１】
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。【０１５２】
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。【０１５３】
この注入層は上記材料を、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。注入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。この注入層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。【０１５４】
《陽極》
本発明の有機ＥＬ素子に係る陽極としては、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。【０１５５】
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。更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。【０１５６】
《陰極》
一方、本発明に係る陰極としては、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。【０１５７】
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。【０１５８】
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。【０１５９】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、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。【０１６０】
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。【０１６１】
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く、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。【０１６２】
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２％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。【０１６３】
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。【０１６４】
照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。【０１６５】
多色表示装置として用いる場合は、少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。【０１６６】
《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／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。【０１６７】
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、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。【０１６８】
この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。更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０．１〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。【０１６９】
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。【０１７０】
《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上記有機ＥＬ素子を有する。【０１７１】
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。【０１７２】
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。【０１７３】
また、作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、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。【０１７４】
このようにして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２〜４０Ｖ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。なお、印加する交流の波形は任意でよい。【０１７５】
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。【０１７６】
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。【０１７７】
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、これに限定するものではない。【０１７８】
《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。【０１７９】
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。【０１８０】
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。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。【０１８１】
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。【０１８２】
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。【０１８３】
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。【０１８４】
図２は表示部Ａの模式図である。【０１８５】
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の主要な部材の説明を以下に行う。【０１８６】
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。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（詳細は図示していない）。【０１８７】
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。【０１８８】
次に、画素の発光プロセスを説明する。【０１８９】
図３は画素の模式図である。【０１９０】
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。【０１９１】
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。【０１９２】
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。【０１９３】
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。【０１９４】
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。【０１９５】
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。【０１９６】
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。【０１９７】
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。【０１９８】
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。【０１９９】
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。【０２００】
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。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。【０２０１】
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。発光層もしくは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。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。【０２０２】
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。【０２０３】
このように、本発明に係る白色発光有機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、光センサーの光源等、更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】
【０２０４】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。【０２０５】
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成膜した基板（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。【０２０６】
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ホスト化合物としてＨ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較１を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。【０２０７】
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／秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。【０２０８】
更にＨ−１と比較１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０．２ｎｍ／秒、０．０１２ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚４０ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。【０２０９】
更に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／秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。【０２１０】
その上に、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／秒で前記正孔阻止層の上に蒸着して、更に膜厚４０ｎｍ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。【０２１１】
引き続き、フッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。【０２１２】
【化２７】
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【０２１３】
《有機ＥＬ素子１−２〜１−３０の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層のホスト化合物とドーパント化合物である比較１を表１に示す化合物に置き換えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−３０を作製した。【０２１４】
【化２８】
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【０２１５】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−３０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（東亜合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上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、硬化させて、封止して、図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。【０２１６】
図５は照明装置の概略図を示し、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）。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。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。【０２１７】
（外部取り出し量子効率）
有機ＥＬ素子を室温（約２３〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流条件下による点灯を行い、点灯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。外部取り出し量子効率は有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表した。【０２１８】
（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９０％に低下するのに要した時間を測定し、これを９０％減寿命時間（τ0.9）として寿命の指標とした。測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。表１の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１−１を１００とした時の相対値で表した。【０２１９】
（発光色）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流条件下による連続点灯を行った際の発光色を目視で評価した。得られた結果を表１に示す。【０２２０】
【表１】
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【０２２１】
表１から、比較の有機ＥＬ素子に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は外部取り出し量子効率が高く、且つ寿命の初期劣化が小さいことが明らかである。【０２２２】
実施例２
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−５を青色発光素子として用いた。【０２２３】
（緑色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−１において、比較１をＩｒ−１に変更した以外は同様にして、緑色発光素子を作製し、これを緑色発光素子として用いた。【０２２４】
（赤色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−１において、比較１をＩｒ−９に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。【０２２５】
上記で作製した赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載のような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た。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。【０２２６】
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）。【０２２７】
前記複数画素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。このように赤、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。【０２２８】
このフルカラー表示装置は駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、且つ鮮明なフルカラー動画表示が得られることが分かった。【０２２９】
実施例３
《白色発光素子及び白色照明装置の作製》
実施例１の透明電極基板の電極を２０ｍｍ×２０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔注入／輸送層としてα−ＮＰＤを２５ｎｍの厚さで成膜し、更に、Ｈ−１の入った前記加熱ボートと例示化合物Ｆ−４１の入ったボート及びＩｒ−９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるＨ−１と発光ドーパントとして例示化合物Ｆ−４１、及びＩｒ−９の蒸着速度が１００：５：０．６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。【０２３０】
次いで、ＢＡｌｑを１０ｎｍ成膜して正孔阻止層を設けた。更にＡｌｑ3を４０ｎｍで成膜し電子輸送層を設けた。【０２３１】
次に、実施例１と同様に電子注入層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１５０ｎｍを蒸着、成膜した。【０２３２】
この素子を実施例１と同様な方法及び同様な構造の封止缶を具備させ、図５、図６に示すような平面ランプを作製した。この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが分かった。【０２３３】
実施例４
《有機ＥＬ素子４−１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ＮＡ−４５）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。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、Ｂａｙｅｒ社製、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の第１正孔輸送層を設けた。【０２３４】
この基板を窒素雰囲気下に移し、第１正孔輸送層上に、５０ｍｇの化合物Ａを１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。１８０秒間紫外光を照射し、光重合・架橋を行った後、６０℃で１時間真空乾燥し第２正孔輸送層とした。次に、Ｈ−１（６０ｍｇ）、比較１（３．０ｍｇ）をトルエン６ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。続いて、この基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。【０２３５】
真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、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／秒で前記電子輸送層の上に蒸着して、更に膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。【０２３６】
なお、蒸着時の基板温度は室温であった。引き続き、フッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、白色発光有機ＥＬ素子を作製した。【０２３７】
【化２９】
2009047993.tif 000032
【０２３８】
《有機ＥＬ素子４−２〜４−２３の作製》
有機ＥＬ素子４−１の作製において、発光層のホスト化合物とドーパント化合物である比較１を表２に示す化合物に置き換えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子４−２〜４−２３を作製した。【０２３９】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子４−１〜４−２３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（東亜合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上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、硬化させて、封止して、図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。【０２４０】
（外部取り出し量子効率）
有機ＥＬ素子を室温（約２３〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流条件下による点灯を行い、点灯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。外部取り出し量子効率は有機ＥＬ素子４−１を１００とする相対値で表した。【０２４１】
（５０℃駆動寿命）
下記に示す測定法に従って、５０℃駆動寿命の評価を行った。【０２４２】
各有機ＥＬ素子を５０℃の一定条件で初期輝度１０００ｃｄ／ｍ2を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の１／２（５００ｃｄ／ｍ2）になる時間を求め、これを５０℃駆動寿命の尺度とした。なお、５０℃駆動寿命は比較の有機ＥＬ素子４−１を１００とした時の相対値で表示した。以上により得られた結果を下表に示す。【０２４３】
【表２】
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【０２４４】
表２から、比較の有機ＥＬ素子に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は外部取り出し量子効率が高く、且つ５０℃駆動寿命に優れることが明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2009047993.tif 000051
2009047993.tif 000052
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