(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、発光層を有する単層または複数層からなる有機層とを有し、前記有機層が前記陽極と前記陰極との間に挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層の少なくとも１層には、一般式（１）〜（３）で表される化合物の少なくとも１種を配位子とし、中心金属をイリジウム又はロジウムとするリン光発光性の有機金属錯体が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
0005783007.tif 000049
【化２】
0005783007.tif 000050
【化３】
0005783007.tif 000051
［一般式（１）〜（３）中、「Ｒａ」および「Ｒｂ」はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｃ」および「Ｒｄ」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、「Ｑ１〜Ｑ７」はそれぞれ独立に窒素原子またはＣ−Ｒ１〜Ｃ−Ｒ７を表わす。複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じであっても異なっていてもよい。
「Ｒ１〜Ｒ７」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基または非芳香族複素環基を表わす。
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は水素原子、若しくは、アルキル基を表わす。複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、ｌ、ｍ、ｎは１以上６以下の整数を表わし、ｌ、ｍ、ｎは同じであっても、異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はヘテロ芳香族環若しくは、ヘテロ縮合芳香族環を表わす。］
【請求項２】
陽極と、陰極と、発光層を有する単層または複数層からなる有機層とを有し、前記有機層が前記陽極と前記陰極との間に挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層の少なくとも１層には、一般式（４）〜（６）で表されるリン光発光性の有機金属錯体の少なくとも一種が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
0005783007.tif 000052
【化５】
0005783007.tif 000053
【化６】
0005783007.tif 000054
［一般式（４）〜（６）中、「Ｒａ」および「Ｒｂ」はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｒｃ」および「Ｒｄ」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｑ１〜Ｑ７」はそれぞれ独立に窒素原子またはＣ−Ｒ１〜Ｃ−Ｒ７を表わす。複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じであっても異なっていてもよい。
「Ｒ１〜Ｒ７」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基または非芳香族複素環基を表わす。
一般式（４）〜（６）中、「Ｒｘ」及び「Ｒｙ」は水素原子、若しくは、アルキル基を表わす。複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、ｌ、ｍ、ｎは１以上６以下の整数を表わし、ｌ、ｍ、ｎは同じであっても、異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｍ」はイリジウム又はロジウムを表す。
一般式（４）〜（６）中、＊はＭとの結合点を表わす。
一般式（４）〜（６）中、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はヘテロ芳香族環若しくは、ヘテロ縮合芳香族環を表わす。］
【請求項３】
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および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＯＬＥＤ素子、有機ＥＬ素子等と略称する）は数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で駆動可能であり、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、さらに薄膜型の完全素子固体であるため、ディスプレイ、或いは照明用途として、省スペース、省エネルギー、及び携帯性の観点から注目されており、携帯電話のメインディスプレイに採用されるなど、市場に普及し始めている。
しかしながら、大画面ディスプレイ、もしくは冷陰極管を代替する照明の実現、普及に対しては、現状より飛躍的に発光効率が高く、発光寿命が長く、発光色の経時での変色等の欠陥のない素子の開発が望まれている。
【０００３】
近年、発光効率を高める技術としてリン光材料の検討が盛んに行われている。
リン光材料は冷陰極管とほぼ同等の発光効率が得られる可能性があることから照明用途としても大いに注目されている。
このように大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光材料（特に青色燐光材料）を利用する有機ＥＬ素子においては、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部でキャリアの再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかと共に、リン光材料自身の発光性を如何に向上させるかが、素子の発光効率・寿命の面から、重要な技術的課題となっている。
【０００４】
ＯＬＥＤ素子に使用される青色リン光用の発光材料として、フェニルピラゾール系、イミダゾフェナンスリジン系、フェニルイミダゾール系配位子を有するイリジウム錯体が知られているが、その発光性（輝度）、短波長発光（青色適合性）、高耐久性を同時に満足させるには大きな課題が残っている。
フェニルイミダゾールのイリジウム錯体は発光波長が比較的短波な材料であることが開示されているが（例えば、特許文献１，２，３参照）更なる長寿命化や、発光色の経時での変色において問題が完全に解決しているとは言い難かった。
また、錯体の配位子同士を結合させて、４座以上の多座配位子と成して、熱安定性の向上を狙ったイリジウム錯体が開示されている。（例えば、特許文献４，５参照）本技術では寿命の向上に関しては、一定の効果がみられるが、発光色の経時での変色において問題が完全に解決しているとは言い難かった。
【０００５】
一方で、大面積化、低コスト化、高生産性に対する要求から、湿式法（ウエットプロセス法ともいう）に対する期待が大きく、真空プロセスでの成膜に比して低温で成膜可能であるため、下層の有機層のダメージを低減でき、発光効率や素子寿命改善の観点からも大きな期待が寄せられている。
しかしながら、青色リン光発光を利用する有機ＥＬ素子において、ウエット成膜を実現するためには、とりわけ発光層に含有される発光材料が課題となり、実用上の観点から、現在知られている発光材料では、低電圧駆動、ダークスポット低減、発光の輝度ムラの発生の抑制等の点で、まだ不十分であり、更なる改良技術が不可欠であることが判ってきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０４６９８０号明細書
【特許文献２】米国特許公報第２００６／０２５１９２３号明細書
【特許文献３】米国特許公報第２０１１／００５７５５９号明細書
【特許文献４】国際公開第２００４／８１０１７号明細書
【特許文献５】国際公開第２００５／１１３５６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の主な目的は、発光効率が高く、発光寿命に優れ、発光色の経時変化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにあり、好ましくはウエット成膜で形成された有機ＥＬ素子であって、駆動電圧が低く、ダークスポットが低減され、発光の輝度ムラの発生が抑制された有機ＥＬ素子および照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
陽極と、陰極と、発光層を有する単層または複数層からなる有機層とを有し、前記有機層が前記陽極と前記陰極との間に挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層の少なくとも１層には、一般式（１）〜（３）で表される化合物の少なくとも１種を配位子とし、中心金属をイリジウム又はロジウムとするリン光発光性の有機金属錯体が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
【０００９】
【化１】
0005783007.tif 000002
【００１０】
【化２】
0005783007.tif 000003
【００１１】
【化３】
0005783007.tif 000004
【００１２】
[一般式（１）〜（３）中、「Ｒａ」および「Ｒｂ」はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｃ」および「Ｒｄ」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、「Ｑ１〜Ｑ７」はそれぞれ独立に窒素原子またはＣ−Ｒ１〜Ｃ−Ｒ７を表わす。複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じであっても異なっていてもよい。
「Ｒ１〜Ｒ７」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基または非芳香族複素環基を表わす。
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は水素原子、若しくは、アルキル基を表わす。複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、ｌ、ｍ、ｎは１以上６以下の整数を表わし、ｌ、ｍ、ｎは同じであっても、異なっていてもよい。
一般式（１）〜（３）中、Ｖ１はＶ２、Ｖ３はヘテロ芳香族環若しくは、ヘテロ縮合芳香族環を表わす。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、
陽極と、陰極と、発光層を有する単層または複数層からなる有機層とを有し、前記有機層が前記陽極と前記陰極との間に挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層の少なくとも１層には、一般式（４）〜（６）で表されるリン光発光性の有機金属錯体の少なくとも一種が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
【００１４】
【化４】
0005783007.tif 000005
【００１５】
【化５】
0005783007.tif 000006
【００１６】
【化６】
0005783007.tif 000007
【００１７】
［一般式（４）〜（６）中、「Ｒａ」および「Ｒｂ」はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｒｃ」および「Ｒｄ」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｑ１〜Ｑ７」はそれぞれ独立に窒素原子またはＣ−Ｒ１〜Ｃ−Ｒ７を表わす。複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じであっても異なっていてもよい。
「Ｒ１〜Ｒ７」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基または非芳香族複素環基を表わす。
一般式（４）〜（６）中、「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は水素原子、若しくは、アルキル基を表わす。複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じであっても異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、ｌ、ｍ、ｎは１以上６以下の整数を表わし、ｌ、ｍ、ｎは同じであっても、異なっていてもよい。
一般式（４）〜（６）中、「Ｍ」はイリジウム又はロジウムを表す。
一般式（４）〜（６）中、＊はＭとの結合点を表わす。
一般式（４）〜（６）中、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はヘテロ芳香族環若しくは、ヘテロ縮合芳香族環を表わす。］
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光効率が高く、発光寿命に優れ、発光色の経時変化が少な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る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】図１の表示装置の表示部の模式図である。
【図３】図１の表示装置の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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、１対の電極間（例えば、陽極と陰極との間）に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有しており、有機層のうちの少なくとも一層には、一般式（１）〜（３）で表わされる化合物の少なくとも一種を配位子とするリン光発光性有機金属錯体、または一般式（４）〜（６）で表されるリン光発光性有機金属錯体が含有されている。
【００２１】
本発明者等は、有機ＥＬ素子の発光層に用いる有機ＥＬ素子材料に着目、特にリン光発光ドーパントとして用いる有機金属錯体化合物について種々検討した。
従来知られているフェニルピラゾールやイミダゾフェナンスリジンのような配位子骨格を有する有機金属錯体化合物は、短波な発光は観測されるが、その発光が非常に弱いかもしくは観測されないような場合が多く見られ、発光効率低下の原因になっていた。配位子の骨格をフェニルイミダゾールに改善することで、発光強度が各段に向上したが、実用化には不十分である上に、耐久性にも問題があった。
本発明者らは、フェニルイミダゾール配位子を有する金属錯体の配位子の分子構造を最適化することにより、発光効率と耐久性のさらなる向上を目指し鋭意検討した結果、本発明の一般式（１）〜（３）の構造に至り、発光効率と素子寿命の改善効果を見出した。
【００２２】
本発明に係る金属錯体においては、遷移金属元素Ｍに配位している配位子の組み合わせや、また、配位子に特定の置換基を導入することにより、化合物の発光波長を所望の領域に制御することができる。
本発明の金属錯体の中でも、好ましいのは、中心金属がイリジウムである金属錯体である。本発明のイリジウム金属錯体を用いることにより、特にウエット成膜により形成された有機ＥＬ素子は、初期駆動電圧が低くて、ダークスポットも低減し、発光ムラ（輝度ムラ）の発生も抑制され、高品位な照明装置を提供することができた。
【００２３】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の層構成について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に発光層を有し、本発明のリン光発光性の有機金属錯体を含有する層を陽極と陰極の間に有する場合が好ましいが、リン光発光性の有機金属錯体を含有する層が、発光層である態様が好ましい態様である。
即ち、本発明に係るリン光発光性の有機金属錯体は、下述する発光ドーパントとして機能する態様が好ましい態様である。
本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。本実施形態では、陽極と陰極との間の層が有機層に相当する。
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ｉｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）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
（ｖｉ）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
（ｖｉｉ）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
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光層の発光極大波長は４３０〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００〜６４０ｎｍの範囲にある単色発光層で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層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く、これらを用いた照明装置であることがよい。
更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。
【００２４】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００２５】
《発光層》
本発明に係る発光層は、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。
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、且つ駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。
発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、ホスト化合物と発光ドーパント（リン光ドーパント（リン光発光性ドーパントとも言う）や蛍光ドーパント等）の少なくとも１種類とを含有する。
発光ドーパントとしては、本発明の金属錯体を用いることが好ましい。
また、前記リン光ドーパントとして用いられる本発明の金属錯体及び／または従来公知の化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
【００２６】
《ホスト化合物（発光ホストとも言う）》
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、その層中での質量比が２０％以上であり、且つ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
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、または、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。
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、且つ、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。
また、本発明においては、従来公知の発光ホストを単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。
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。
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一種または複数種用いても良い。
公知の発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載の化合物が挙げられる。
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。
【００２７】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の発光層の発光ホストとして用いられる具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【００２８】
【化７】
0005783007.tif 000008
【００２９】
【化８】
0005783007.tif 000009
【００３０】
【化９】
0005783007.tif 000010
【００３１】
【化１０】
0005783007.tif 000011
【００３２】
【化１１】
0005783007.tif 000012
【００３３】
《リン光ドーパント》
リン光発光性ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
リン光ドーパントの発光は原理としては２種挙げられる。
一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型である。
もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こり、リン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型である。
いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【００３４】
《配位子およびリン光発光性有機金属錯体》
本実施形態では、有機層のうちの発光層には、リン光ドーパントとして、一般式（１）〜（３）で表わされる化合物の少なくとも一種を配位子とするリン光発光性有機金属錯体が、または一般式（４）〜（６）で表されるリン光発光性有機金属錯体の少なくとも一種が含有されている。
本発明の一般式（１）〜（３）で表わされる配位子及び一般式（４）〜（６）で表わされるリン光発光性有機金属錯体について説明する。
【００３５】
（ｉ）一般式（１）〜（３）で表わされる配位子
【００３６】
【化１２】
0005783007.tif 000013
【００３７】
【化１３】
0005783007.tif 000014
【００３８】
【化１４】
0005783007.tif 000015
【００３９】
一般式（１）〜（３）中、「Ｒａ」および「Ｒｂ」はそれぞれ独立にアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであっても異なっていてもよい。
ＲａおよびＲｂの具体例としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、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）、ヘテロアリール基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジル基、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、ジアザカルボリル基（前記、カルボリニル基のカルボリン環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）、キノキサリニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等、非芳香族複素環基（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）が、挙げられる。
ＲａおよびＲｂは、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基であり、より好ましくは、イソプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
ＲａおよびＲｂは、特に好ましくは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、最も好ましくは、イソプロピル基である。複数の「Ｒａ」および「Ｒｂ」は同じであることが好ましい。
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｃ」および「Ｒｄ」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基または非芳香族複素環基を表す。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであっても異なっていてもよい。
その具体例はＲａ又はＲｂで挙げたものと同一である。ＲｃおよびＲｄは、好ましくは水素原子またはアルキル基であり、特に好ましくは水素原子である。複数の「Ｒｃ」および「Ｒｄ」は同じであることが好ましい。
【００４０】
一般式（１）〜（３）中、「Ｑ１〜Ｑ７」はそれぞれ独立に窒素原子またはＣ−Ｒ１〜Ｃ−Ｒ７を表わす。複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じであっても異なっていてもよい。好ましくは複数の「Ｑ１〜Ｑ７」は同じである。
「Ｒ１〜Ｒ７」はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、ウレイド基、カルバモイル基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基または非芳香族複素環基を表わす。
Ｒ１〜Ｒ７の具体例としては、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）、アリール基（例えば、フェニル基、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）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、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、アクリロイル基、メタクリロイル基等）、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、アクリロイル基、メタクリロイル基等）、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）、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）、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）、アリールスルホニル基（２-ナフチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、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、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、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）、パーフルオロアルキル基（例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基等）、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）、非芳香族複素環基（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）が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ７は、好ましくは、アルキル基、アリール基、シリル基、シアノ基である。
【００４１】
一般式（１）〜（３）中、「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は水素原子、若しくは、アルキル基を表わす。複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、水素原子であり、かつ、複数の「Ｒｘ」および「Ｒｙ」は同じである。
一般式（１）〜（３）中、ｌ、ｍ、ｎは１以上６以下の整数を表わし、ｌ、ｍ、ｎは同じであっても、異なっていてもよい。ｌ、ｍ、ｎは同じであることが好ましく、２又は３であることが好ましい。
一般式（１）〜（３）中、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はヘテロ芳香族環若しくは、ヘテロ縮合芳香族環を表わす。具体例としては、ヒ゜リジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、カルバゾール環、インドール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環等が挙げられる。
【００４２】
（ii）一般式（４）〜（６）で表わされるリン光発光性有機金属錯体
【化１５】
0005783007.tif 000016
【００４３】
【化１６】
0005783007.tif 000017
【００４４】
【化１７】
0005783007.tif 000018
【００４５】
一般式（４）〜（６）中、「Ｒａ」、「Ｒｂ」、「Ｒｃ」、「Ｒｄ」、「Ｑ１〜Ｑ７（Ｒ１〜Ｒ７を含む。）」、「Ｖ１」、「Ｖ２」、「Ｖ３」の内容は、一般式（１）〜（３）の「Ｒａ」、「Ｒｂ」、「Ｒｃ」、「Ｒｄ」、「Ｑ１〜Ｑ７（Ｒ１〜Ｒ７を含む。）」、「Ｖ１」、「Ｖ２」、「Ｖ３」の内容と同一である。
一般式（４）〜（６）中、「Ｍ」は原子番号４０以上でかつ元素周期表における８〜１０族の遷移金属原子を表わし、好ましくはＯｓ、Ｉｒ、Ｐｔであり、さらに好ましくはＩｒである。
【００４６】
（iii）具体例
以下、本発明のリン光発光性の有機金属錯体の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
上記一般式（４）の具体例としては、表１に示す化合物が挙げられる。
なお、表１中、「Ｖ１」の欄に示されたＡ〜Ｈとは、下記Ａ〜Ｈで表される基を示す。
【化１８】
0005783007.tif 000019
【００４７】
【表１】
0005783007.tif 000020
【００４８】
また、一般式（４）の具体例としては、以下に示す化合物も挙げられる。
【化１９】
0005783007.tif 000021
【００４９】
【化２０】
0005783007.tif 000022
【００５０】
【化２１】
0005783007.tif 000023
【００５１】
上記一般式（５）の具体例としては、表２に示す化合物が挙げられる。
なお、表２中、「Ｖ２」の欄に示されたＡ〜Ｈとは、下記Ａ〜Ｈで表される基を示す。
【化２２】
0005783007.tif 000024
【００５２】
【表２】
0005783007.tif 000025
【００５３】
また、一般式（５）の具体例としては、以下に示す化合物も挙げられる。
【化２３】
0005783007.tif 000026
【００５４】
【化２４】
0005783007.tif 000027
【００５５】
【化２５】
0005783007.tif 000028
【００５６】
上記一般式（６）の具体例としては、表３に示す化合物が挙げられる。
なお、表３中、「Ｖ３」の欄に示されたＡ〜Ｈとは、下記Ａ〜Ｈで表される基を示す。
【化２６】
0005783007.tif 000029
【００５７】
【表３】
0005783007.tif 000030
【００５８】
また、一般式（６）の具体例としては、以下に示す化合物も挙げられる。
【化２７】
0005783007.tif 000031
【００５９】
【化２８】
0005783007.tif 000032
【００６０】
【化２９】
0005783007.tif 000033
【００６１】
（ｉｖ）合成例
以下、本発明のリン光発光性の有機金属錯体の合成例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【００６２】
合成例１：化合物Ｄ−１の合成
【化３０】
0005783007.tif 000034
【化３１】
0005783007.tif 000035
【００６３】
窒素雰囲気下で、２，４，６−トリブロモヒ゜リジン３．１５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）を脱水ＴＨＦ３０ｍｌに溶解し、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム０．３２ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）、アセチレン体（Ａ）７．４４ｇ（４０．０ｍｍｏｌ）を加え８０℃で３時間加熱撹拌を行った。その後酢酸エチル５０ｍＬと飽和食塩水５０ｍＬを加え、分液し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥し、除去後溶媒を濃縮したものをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：ヘプタン)で精製し、３．１２ｇ(収率８５％)の中間体（Ｂ）を得た。次に、３．００ｇの（Ｂ）（８．１５ｍｍｏｌ）をＴＨＦ１００ｍｌに溶解し、メタノール５０ｍｌを加え、硝酸銀０．１７ｇ（０．１ｍｍｏｌ）の水溶液１０ｍｌを加え、室温で３０時間反応した。食塩を１ｇ加え。１時間撹拌したのち、溶媒を減圧で約半分に濃縮した。残さに１５％食塩水１００ｍｌを加え、トルエンで抽出した。トルエン層を分取し、減圧濃縮すると、脱ＴＭＳ体（Ｃ）が１．２ｇ(収率９８％)で得られた。
次に（Ｃ）１．００ｇ（６．６１ｍｍｏｌ）をトリエチルアミン２０ｍｌに溶解し、ジクロロビストリフェニルフォスフィンパラジウム０．１ｇ、ＣｕＩ５０ｍｇ、イミダゾール体（Ｄ）９．１１ｇ（１９．８ｍｍｏｌ）を加え、６５℃で３時間加熱撹拌を行った。反応終了後、水とトルエンを適量加え、不溶物を濾別した。トルエンを３０ｍｌさらに加え、水層を分離し、さらに水３０ｍｌで２回トルエン層を洗浄した。トルエン層を減圧濃縮し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒：トルエン)にて精製し、中間体（Ｅ）を７．２２ｇ（収率８５％）で得た。
次に（Ｅ）７．００ｇ（５．４３ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン７０ｍＬ、エタノール３０ｍＬの混合液に溶解し、パラジウム−炭素（５％）０．７５ｇを加え、水素添加を行い、中間体（Ｆ）を７．００ｇ（９９％）得た。
次に窒素雰囲気下、中間体（Ｆ）１．００ｇ（０．７８ｍｍｏｌ）  トリス（アセチルアセトナト）イリジウム（III）５００ｍｇ、エチレングリコール６５ｍＬ及びグリセリン２０ｍＬを加え内温１６０℃で１５時間加熱し、この反応液を室温に戻した後メタノール１００ｍＬで薄めて沈殿物をろ取した。更に得られた沈殿をメタノールで洗浄し、乾燥後、化合物Ｄ−１を８５０ｍｇ（収率７３％）で得た。
化合物Ｄ−１の構造はマススペクトル及び１Ｈ−ＮＭＲで確認した。
上記の合成例１で示した以外の有機金属錯体も同様にして合成可能である。
なお、本発明のリン光発光性の有機金属錯体の合成に当たり、参照した文献を下記に列挙する。
（ａ）国際公開２００６−１２１８１１号公報
（ｂ）国際公開２００８−５４５８４号公報
（ｃ）国際公開２００８−６５５０８号公報
（ｄ）米国公開２０１１−００５７５５９号公報
（ｅ）Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２００１  Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．１５  ２４１９−２４２１頁
【００６４】
《その他のリン光ドーパント》
本発明において、併用することが可能なリン光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。具体的には以下の特許公報に記載されている化合物などが挙げられる。
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。
また、以下に示すような従来公知の発光ドーパントを併用してもよい。
【００６５】
【化３２】
0005783007.tif 000036
【００６６】
【化３３】
0005783007.tif 000037
【００６７】
【化３４】
0005783007.tif 000038
【００６８】
【化３５】
0005783007.tif 000039
【００６９】
《蛍光ドーパント（蛍光性化合物とも言う）》
本発明において、併用可能な蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【００７０】
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。
【００７１】
《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、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
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。
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
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。
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できる。
上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
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。
【００７２】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
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、正孔阻止層として用いることができる。
正孔阻止層には、カルバゾール誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体（カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭素原子のいずれか一つが窒素原子で置き換わったものを示す）を含有することが好ましい。
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば、下記に示すような方法により求めることができる。
理研計器製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【００７３】
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。上記正孔阻止層、電子阻止層の膜厚としては、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。
【００７４】
《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の機能を有する。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。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。
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン、ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン、４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ（２−ジフェニルビニル）ベンゼン、３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン、Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
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。
また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
【００７５】
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。
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【００７６】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。
電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
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。
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。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、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。
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。
【００７７】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
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。
このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることは、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。
【００７８】
《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。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。
更に膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００７９】
《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、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
尚、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで透明または半透明の陰極を作製でき、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。
【００８０】
《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、支持体等とも言う）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。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。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（ＪＳＲ製）あるいはアペル（三井化学製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【００８１】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更にはＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
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。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
【００８２】
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、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
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。
【００８３】
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量子効率は、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。
【００８４】
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。
【００８５】
《封止》
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極、陰極、および陰極と陽極との間にある層を外気から密閉するために封止部材で遮断して封止しておくことが好ましい。
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。
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。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる１種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
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。更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・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。
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。
【００８６】
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。
尚、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
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。
更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。
【００８７】
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。
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。
【００８８】
《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、軽量且つ薄膜化ということからポリフィルムを用いることが好ましい。
【００８９】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。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。
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。
【００９０】
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。
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
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。
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、更に１．３５以下であることが好ましい。
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。
【００９１】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
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。
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【００９２】
《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、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
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。
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。
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。
【００９３】
《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／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法を説明する。
まず、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、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、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物薄膜（有機層）を形成する。
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）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、本発明においては蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法による成膜が好ましい。
更に層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
【００９４】
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１０−６Ｐａ〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１μｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【００９５】
層をウェットプロセスで製膜する場合、本発明に係る有機ＥＬ材料を溶解また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。
【００９６】
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。
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。
【００９７】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、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。
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。
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−１０００（コニカミノルタセンシング製）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。
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＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。
【００９８】
《表示装置》
本発明を利用した表示装置について説明する。
本発明を利用した表示装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
本発明を利用した表示装置は、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。
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。
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。
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２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。
更に交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【００９９】
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。
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。
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。
【０１００】
《表示装置》
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。
【０１０１】
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。
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。
図１は、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。
図１に示すとおり、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ている。
制御部Ｂは、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とを送り、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に表示させる。
【０１０２】
図２は表示部Ａの模式図である。
図２に示すとおり、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。
図２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構成されている。
走査線５とデータ線６とは格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続されている（詳細は図示していない）。
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。
表示部Ａでは、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列配置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１０３】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図３は画素の模式図である。
図３に示すとおり、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。
複数の画素において、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列配置することでフルカラー表示を行うことができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【０１０４】
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。
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無く、製造コストの低減が計れる。
【０１０５】
《照明装置》
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、赤色、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。
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。
【０１０６】
《本発明の照明装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図５、図６に示すような照明装置を形成することができる。
図５は、照明装置の概略図を示している。
図５に示すとおり、有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている。
ガラスカバー１０２での封止作業は、好ましくは、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）で行われる。
図６は、照明装置の断面図を示している。
図６に示すとおり、照明装置は主に陰極１０５、発光層を含む有機ＥＬ層（有機層）１０６及び透明電極（陽極）付きガラス基板１０７で構成され、これら部材がガラスカバー１０２で覆われている。
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。
【実施例】
【０１０７】
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。
また、素子の作製に用いた化合物を以下に示す。
【０１０８】
【化３６】
0005783007.tif 000040
【０１０９】
【化３７】
0005783007.tif 000041
【０１１０】
【化３８】
0005783007.tif 000042
【０１１１】
【化３９】
0005783007.tif 000043
【０１１２】
【化４０】
0005783007.tif 000044
【０１１３】
［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。
【０１１４】
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ＨＩＬ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにＨＴＬ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＯＣ−３３を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにドーパント化合物Ｄ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＥＴＬ−１を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０１１５】
次いで真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＨＩＬ−１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２０ｎｍの正孔注入層を設けた。
更にＨＴＬ−１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、前記正孔注入層上に蒸着し２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１１６】
更にＯＣ−３３とＤ−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０．１ｎｍ／秒、０．００６ｎｍ／秒で、前記正孔輸送層上に共蒸着し４０ｎｍの発光層を設けた。
【０１１７】
更にＥＴＬ−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、前記発光層上に蒸着し４０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１１８】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、「有機ＥＬ素子１−１」を作製した。
【０１１９】
その後、有機ＥＬ素子１−１の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを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当該照明装置を評価用のサンプルとして用いた（後述の有機ＥＬ素子１−２〜１−４０も同様である。）。
【０１２０】
《有機ＥＬ素子１−２〜１−４０の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、ドーパント化合物Ｄ−１を、表４に記載のドーパント化合物に変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１−１の作製と同様にして、「有機ＥＬ素子１−２〜１−４０」を作製した。
【０１２１】
《有機ＥＬ素子１−１〜１−４０の評価》
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子１−１〜１−４０に対し、以下に示す評価を行った。その結果を表４に示す。
【０１２２】
（１）発光効率（外部取り出し量子効率ともいう）
各有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定し、発光効率の指標とした。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社製）を用いた。
表４中、外部取り出し量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子１−１の測定値を１００としたときの相対値で表した。
【０１２３】
（２）５０℃駆動寿命（高温保存時の半減寿命）
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させ、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、耐久性の指標とした。
表４中、５０℃駆動寿命は有機ＥＬ素子１−１を１００としたときの相対値で表示した。
【０１２４】
（３）発光色の経時での変色
各有機ＥＬ素子を、５０℃の一定条件で初期輝度６００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の２／３（４００ｃｄ／ｍ２）になったときの発光色の変化を目視により観察し、下記のような４段階のランク評価を行った。
◎：変色は見られない
○：極わずかに黄色みを帯びている
△：黄色みを帯びている
×：著しく黄色みを帯びている
【０１２５】
【表４】
0005783007.tif 000045
【０１２６】
（４）まとめ
表４から、本発明の有機ＥＬ素子１−１〜１−３１は、比較の有機ＥＬ素子１−３２〜１−４０に比べて、発光効率が高くて、発光寿命が長く、発光色の経時変化も少ないことが明らかである。
【０１２７】
［実施例２］
《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成膜した基板（ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社製、ＮＡ−４５）にパターニングを行った。その後、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て、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０１２８】
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株式会社製、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  Ａｌ  ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの第１正孔輸送層を設けた。
この第１正孔輸送層上に、５０ｍｇの正孔輸送材料Ｐｏｌｙ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル））ベンジジン（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄｙｅ  Ｓｏｕｒｃｅ株式会社製、ＡＤＳ−２５４）をクロロベンゼン１０ｍｌに溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜した。１５０℃で１時間加熱乾燥し、膜厚４０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０１２９】
この第２正孔輸送層上に、１００ｍｇのホスト化合物ＯＣ−２９と１３ｍｇのドーパント化合物Ｄ−３とを１０ｍｌの酢酸ブチルに溶解した溶液を、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜し、１００℃で１時間真空加熱乾燥し、膜厚４０ｎｍの発光層を設けた。
【０１３０】
この発光層上に、５０ｍｇの電子輸送材料ＥＴＬ−２を１０ｍｌの１−ブタノールに溶解した溶液を、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜し、６０℃で１時間真空加熱乾燥し、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１３１】
これを、真空蒸着装置に取付け、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した。
次いで、電子注入層としてフッ化リチウム０．４ｎｍ、陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着し、「有機ＥＬ素子２−１」を作製した。
【０１３２】
その後、有機ＥＬ素子２−１の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを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当該照明装置を評価用のサンプルとして用いた（後述の有機ＥＬ素子２−２〜２−２１も同様である。）。
【０１３３】
《有機ＥＬ素子２−２〜２−２１の作製》
有機ＥＬ素子２−１の作製において、発光層のドーパント化合物Ｄ−３を表５に示す化合物に置き換えた。
それ以外は有機ＥＬ素子２−２の作製と同様にして、「有機ＥＬ素子２−２〜２−２１」を各々作製した。
【０１３４】
《有機ＥＬ素子の評価》
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子２−１〜１−２１に対し、以下に示す評価を行った。その結果を表５に示す。
【０１３５】
（１）発光効率（外部取りだし量子効率ともいう）
各有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定し、発光効率の指標とした。測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いた。
表５中、外部取り出し量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１の測定値を１００としたときの相対値で表した。
【０１３６】
（２）５０℃駆動寿命（高温保存時の半減寿命）
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させ、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、耐久性の指標とした。
表５中、５０℃駆動寿命は有機ＥＬ素子２−１を１００としたときの相対値で表示した。
【０１３７】
（３）発光色の経時での変色
各有機ＥＬ素子を、５０℃の一定条件で初期輝度６００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の２／３（４００ｃｄ／ｍ２）になったときの発光色の変化を目視により観察し、下記のような４段階のランク評価を行った。
◎：変色は見られない
○：極わずかに黄色みを帯びている
△：黄色みを帯びている
×：著しく黄色みを帯びている
【０１３８】
（４）ダークスポット
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で連続点灯させた際の発光面を、目視で評価した。
無作為に抽出した１０人による目視評価により下記のランク評価を行い、ダークスポット発生防止効果の指標とした。
表５中、○，△，×の基準は下記のとおりとした。
○：ダークスポットを確認した人数が０人の場合
△：ダークスポットを確認した人数が１〜４人の場合
×：ダークスポットを確認した人数が５人以上の場合
【０１３９】
（５）駆動電圧
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で駆動させたときの電圧を求めた。
表５中、各有機ＥＬ素子の駆動電圧を、下記式にしたがい、有機ＥＬ素子２−１を１００として各々相対値で示した。
駆動電圧＝（各素子の駆動電圧／有機ＥＬ素子２−１の駆動電圧）×１００
なお、当該駆動電圧の値が小さいほうが比較に対して駆動電圧が低いことを示す。
【０１４０】
（６）発光の輝度ムラ
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の定電流下で駆動させ、１５０時間経過後の発光輝度を分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。
発光面中の任意の点を２０点測定し、このときの測定値から、発光の輝度ムラ＝面内最低輝度／最高輝度として算出し、下記のように３段階のランク評価を行った。
○：発光の輝度ムラが０．９０以上
△：発光の輝度ムラが０．８６以上０．９０未満
×：発光の輝度ムラが０．８６未満
【０１４１】
【表５】
0005783007.tif 000046
【０１４２】
（７）まとめ
表５から、本発明の有機ＥＬ素子２−１〜２−１２は、比較の有機ＥＬ素子２−１３〜２−２１に比べて、発光効率が高く、発光寿命が長く、発光色の経時変化が少なく、ダークスポットが少なく、低電圧で駆動可能で、かつ、発光の輝度ムラが抑えられていることが分かる。
【０１４３】
［実施例３］
《白色発光有機ＥＬ素子３−１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。
【０１４４】
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ＨＩＬ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにＨＴＬ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＯＣ−３３を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにドーパント化合物Ｄ−３を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＥＴＬ−２を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにＧＤ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにＲＤ−１を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０１４５】
次いで真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ＨＩＬ−１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１０ｎｍの正孔注入層を設けた。
更にＨＴＬ−１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、前記正孔注入層上に蒸着し２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１４６】
更にＯＣ−３３、Ｄ−１、ＧＤ−１およびＲＤ−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０．１ｎｍ／秒、０．０２５ｎｍ／秒、０．０００７ｎｍ／秒および０．０００２ｎｍ／秒で、前記正孔輸送層上に共蒸着し６０ｎｍの発光層を設けた。
【０１４７】
更にＥＴＬ−２の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で、前記発光層上に蒸着し２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化カリウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、「有機ＥＬ素子３−１」を作製した。
【０１４８】
その後、有機ＥＬ素子３−１の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを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当該照明装置を評価用のサンプルとして用いた（後述の有機ＥＬ素子３−２〜３−２１も同様である。）。
【０１４９】
《白色発光有機ＥＬ素子３−２〜３−２１の作製》
有機ＥＬ素子３−１の作製において、発光層のドーパント化合物Ｄ−３を表６に示す化合物に置き換えた。
それ以外は有機ＥＬ素子３−１の作製と同様にして、「有機ＥＬ素子３−２〜３−２１」を各々作製した。
【０１５０】
《有機ＥＬ素子の評価》
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−２１に対し、以下に示す評価を行った。その結果を表６に示す。
【０１５１】
（１）発光効率（外部取り出し量子効率ともいう）
各有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定し、発光効率の指標とした。測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いた。
表６中、外部取り出し量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１の測定値を１００としたときの相対値で表した。
【０１５２】
（２）５０℃駆動寿命（高温保存時の半減寿命）
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させ、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、耐久性の指標とした。
表６中、５０℃駆動寿命は有機ＥＬ素子３−１を１００としたときの相対値で表示した。
【０１５３】
（３）発光色の経時での変色
各有機ＥＬ素子を、５０℃の一定条件で初期輝度６００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の２／３（４００ｃｄ／ｍ２）になったときの発光色の変化を目視により観察し、下記のような４段階のランク評価を行った。
◎：変色は見られない
○：極わずかに黄色みを帯びている
△：黄色みを帯びている
×：著しく黄色みを帯びている
【０１５４】
【表６】
0005783007.tif 000047
【０１５５】
（４）まとめ
表６から、本発明の有機ＥＬ素子３−１〜３−１２は、比較の有機ＥＬ素子３−１３〜３−２１に比べて、発光効率が高くて、発光寿命が長く、発光色の経時変化も少ないことが明らかである。
【０１５６】
［実施例４］
《白色発光有機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成膜した基板（ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社製、ＮＡ−４５）にパターニングを行った。その後、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て、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０１５７】
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株式会社製、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  Ａｌ  ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの第１正孔輸送層を設けた。
この第１正孔輸送層上に、５０ｍｇの正孔輸送材料Ｐｏｌｙ（Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル））ベンジジン（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｄｙｅ  Ｓｏｕｒｃｅ株式会社製、ＡＤＳ−２５４）をクロロベンゼン１０ｍｌに溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜した。１５０℃で１時間加熱乾燥し、膜厚４０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０１５８】
この第２正孔輸送層上に、１００ｍｇのホスト化合物ＯＣ−２と２０ｍｇのドーパント化合物Ｄ−４と０．５ｍｇのドーパント化合物ＧＤ−１と０．２ｍｇのドーパント化合物ＲＤ−１とを１０ｍｌの酢酸ブチルに溶解した溶液を、６００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜し、１００℃で１時間真空加熱乾燥し、膜厚７０ｎｍの発光層を設けた。
【０１５９】
この発光層上に、５０ｍｇの電子輸送材料ＥＴＬ−１を１０ｍｌの１−ブタノールに溶解した溶液を、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜し、６０℃で１時間真空加熱乾燥し、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
これを、真空蒸着装置に取付け、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した。
次いで、電子注入層としてフッ化リチウム０．４ｎｍ、陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着し、「有機ＥＬ素子４−１」を作製した。
【０１６０】
その後、有機ＥＬ素子４−１の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを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当該照明装置を評価用のサンプルとして用いた（後述の有機ＥＬ素子４−２〜４−２１も同様である。）。
【０１６１】
《有機ＥＬ素子４−２〜４−２１の作製》
有機ＥＬ素子４−１の作製において、発光層のドーパント化合物Ｄ−４を表７に示す化合物に置き換えた。
それ以外は有機ＥＬ素子４−１の作製と同様にして、「有機ＥＬ素子４−２〜４−２１」を各々作製した。
【０１６２】
《有機ＥＬ素子の評価》
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子４−１〜４−２１に対し、以下に示す評価を行った。その結果を表７に示す。
【０１６３】
（１）発光効率（外部取り出し量子効率ともいう）
各有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときの外部取り出し量子効率（％）を測定し、発光効率の指標とした。測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いた。
表７中、外部取り出し量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子４−１の測定値を１００としたときの相対値で表した。
【０１６４】
（２）５０℃駆動寿命（高温保存時の半減寿命）
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させ、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、耐久性の指標とした。
表７中、５０℃駆動寿命は有機ＥＬ素子４−１を１００としたときの相対値で表示した。
【０１６５】
（３）発光色の経時での変色
各有機ＥＬ素子を、５０℃の一定条件で初期輝度６００ｃｄ／ｍ２を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の２／３（４００ｃｄ／ｍ２）になったときの発光色の変化を目視により観察し、下記のような４段階のランク評価を行った。
◎：変色は見られない
○：極わずかに黄色みを帯びている
△：黄色みを帯びている
×：著しく黄色みを帯びている
【０１６６】
（４）ダークスポット
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で連続点灯させた際の発光面を、目視で評価した。
無作為に抽出した１０人による目視評価により下記のランク評価を行い、ダークスポット発生防止効果の指標とした。
表７中、○，△，×の基準は下記のとおりとした。
○：ダークスポットを確認した人数が０人の場合
△：ダークスポットを確認した人数が１〜４人の場合
×：ダークスポットを確認した人数が５人以上の場合
【０１６７】
（５）駆動電圧
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で駆動させたときの電圧を求めた。
表７中、各有機ＥＬ素子の駆動電圧を、下記式にしたがい、有機ＥＬ素子４−１を１００として各々相対値で示した。
駆動電圧＝（各素子の駆動電圧／有機ＥＬ素子４−１の駆動電圧）×１００
なお、当該駆動電圧の値が小さいほうが比較に対して駆動電圧が低いことを示す。
【０１６８】
（６）発光の輝度ムラ
各有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ２の定電流下で駆動させ、１５０時間経過後の発光輝度を分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用いて測定した。
発光面中の任意の点を２０点測定し、このときの測定値から、発光の輝度ムラ＝面内最低輝度／最高輝度として算出し、下記のように３段階のランク評価を行った。
○：発光の輝度ムラが０．９０以上
△：発光の輝度ムラが０．８６以上０．９０未満
×：発光の輝度ムラが０．８６未満
【０１６９】
【表７】
0005783007.tif 000048
【０１７０】
（７）まとめ
表７から、本発明の有機ＥＬ素子４−１〜４−１２は、比較の有機ＥＬ素子２−１３〜４−２１に比べて、発光効率が高く、発光寿命が長く、発光色の経時変化が少なく、ダークスポットが少なく、低電圧で駆動可能で、かつ、発光の輝度ムラが抑えられていることが分かる。
【符号の説明】
【０１７１】
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
１０７  透明電極付きガラス基板
１０６  有機ＥＬ層
１０５  陰極
１０２  ガラスカバー
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
【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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