(57)【要約】  本発明の課題は、発光効率及び発光寿命を改善したイリジウム錯体とその製造方法、当該イリジウム錯体を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されている表示装置及び照明装置を提供することである。  本発明のイリジウム錯体は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極に挟まれた少なくとも１層の有機層に含有されるイリジウム錯体であって、下記定義式により規定されるイリジウム錯体の外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であることを特徴とする。  定義式：外部影響係数（Ｓｖｄｗ）＝ファン・デル・ワールス表面積［Å２］／分子量（ＭＷ）
2015046452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極に挟まれた少なくとも１層の有機層に含有されるイリジウム錯体であって、
下記定義式により規定されるイリジウム錯体の外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であることを特徴とするイリジウム錯体。
定義式：外部影響係数（Ｓｖｄｗ）＝ファン・デル・ワールス表面積［Å２］／分子量（ＭＷ）
【請求項２】
前記イリジウム錯体が、下記一般式（１）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項１に記載のイリジウム錯体。
【化１】
2015046452.tif 000067
（一般式（１）中、Ａ１は、芳香族環を表す。Ａ２は、窒素原子を含む芳香族環を表す。）
【請求項３】
前記一般式（１）で表される部分構造が、下記一般式（２）〜（５）のいずれかで表される部分構造であることを特徴とする請求項２に記載のイリジウム錯体。
【化２】
2015046452.tif 000068
（一般式（２）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。）
【化３】
2015046452.tif 000069
（一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。）
【化４】
2015046452.tif 000070
（一般式（４）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。）
【化５】
2015046452.tif 000071
（一般式（５）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。）
【請求項４】
前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５の原子群が、ベンゼン環又はピリジン環を形成することを特徴とする請求項３に記載のイリジウム錯体。
【請求項５】
前記一般式（２）又は前記一般式（５）中、窒素原子を含むＹ１〜Ｙ５の原子群が、イミダゾール環、ピラゾール環又はトリアゾール環を形成することを特徴とする請求項３に記載のイリジウム錯体。
【請求項６】
前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、Ｘ５及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、
前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体。
【請求項７】
前記一般式（４）又は前記一般式（５）中、Ｘ４及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、
前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体を製造する製造方法であって、
前記イリジウム錯体の配位子となる有機化合物を反応溶媒の代替として使用する無溶媒反応により合成することを特徴とするイリジウム錯体の製造方法。
【請求項９】
イリジウムに配位子を配位させ、６配位のイリジウム錯体を形成させた後、当該イリジウム錯体の配位子に置換基を導入することを特徴とする請求項８に記載のイリジウム錯体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体を用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。
【請求項１１】
請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されてい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、イリジウム錯体とその製造方法に関する。また、当該イリジウム錯体を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されている表示装置及び照明装置に関する。より詳しくは、酸素耐性を向上させた、正八面体構造を持つ遷移金属錯体系のリン光発光性化合物であるイリジウム錯体とその製造方法等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。）は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子を発光層内で再結合させることで励起子（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）を利用した発光素子である。また、有機ＥＬ素子は、電極と電極の間を厚さが僅かサブミクロン程度である有機材料の膜で構成する全固体素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であることから、次世代の平面ディスプレイや照明への利用が期待されている。【０００３】
実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、プリンストン大より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされ（例えば、非特許文献１参照。）、以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、特許文献１、非特許文献２参照。）。【０００４】
更に、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子は、以前の蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子に比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。例えば、イリジウム錯体系等重金属錯体を中心に多くの化合物が合成検討されている（例えば、非特許文献３参照。）。【０００５】
このように、リン光発光方式は大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子とは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかが、素子の効率・寿命を向上させる上で重要な技術的課題となっている。【０００６】
そこで、近年、発光層に隣接する形で、発光層の陽極側に位置する正孔輸送層と発光層の陰極側に位置する電子輸送層とを備えた多層積層型の素子が良く知られている（例えば、特許文献２参照。）。また、発光層にはホスト化合物とドーパントとしてのリン光発光性化合物とを用いた混合層が多く用いられている。【０００７】
一方、材料の観点からは高いキャリア輸送性や熱的、電気的に安定な材料が求められている。特に青色リン光発光を利用するにあたっては、青色リン光発光性化合物自身が高い三重項励起エネルギー（Ｔ１）を有しているために、適用可能な周辺材料の開発と精密な発光中心の制御が強く求められている。【０００８】
代表的な青色リン光発光性化合物としてはＦＩｒｐｉｃ（Ｂｉｓ［２−（４，６−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｃ２，Ｎ］（ｐｉｃｏｌｉｎａｔｏ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III））が知られており、主配位子のフェニルピリジンにフッ素置換をすること及び副配位子としてピコリン酸を用いることにより短波化が実現されている。これらのドーパントはカルバゾール誘導体やトリアリールシラン類をホスト化合物として組み合わせることによって素子の高効率化が達成されているが、素子の発光寿命が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。
このトレードオフを改善する手段として、金属錯体を籠化して熱安定性を上げる検討がなされている。例えば、有機ＥＬ素子材料である金属錯体の熱安定性を改良することで、蒸着の際に分解物が発生することを防止し、素子性能を向上させる技術等がある。【０００９】
また、近年、高いポテンシャルを有する青色リン光発光性化合物として、特定の配位子を有する金属錯体が見出されている（例えば、特許文献３、４参照。）。【００１０】
リン光有機ＥＬ素子において、リン光発光性物質の性能を向上させることは、有機ＥＬ素子が照明及び電子ディスプレイ等で本格的に利用されるか否かを握る、有機ＥＬ材料に関しては最も関心が高く、かつ、開発難易度の高い課題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６０９７１４７号明細書
【特許文献２】特開２００５−１１２７６５号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／００５７５５９号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１１／０８６０８９号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４ページ（１９９８年）
【非特許文献２】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）
【非特許文献３】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、発光効率及び発光寿命を改善したイリジウム錯体とその製造方法、当該イリジウム錯体を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されている表示装置及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極に挟まれた少なくとも１層の有機層に含有されるイリジウム錯体の下記定義式により規定されるイリジウム錯体の外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であることが酸素からの影響を受けにくく、発光効率及び発光寿命の改善につながることを見いだし本発明に至った。
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。【００１５】
１．有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極に挟まれた少なくとも１層の有機層に含有されるイリジウム錯体であって、
下記定義式により規定されるイリジウム錯体の外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であることを特徴とするイリジウム錯体。
定義式：外部影響係数（Ｓｖｄｗ）＝ファン・デル・ワールス表面積［Å２］／分子量（ＭＷ）【００１６】
２．前記イリジウム錯体が、下記一般式（１）で表される部分構造を有することを特徴とする第１項に記載のイリジウム錯体。
【化１】
2015046452.tif 000003
（一般式（１）中、Ａ１は、芳香族環を表す。Ａ２は、窒素原子を含む芳香族環を表す。）【００１７】
３．前記一般式（１）で表される部分構造が、下記一般式（２）〜（５）のいずれかで表される部分構造であることを特徴とする第２項に記載のイリジウム錯体。
【化２】
2015046452.tif 000004
（一般式（２）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。）
【化３】
2015046452.tif 000005
（一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。）
【化４】
2015046452.tif 000006
（一般式（４）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。）
【化５】
2015046452.tif 000007
（一般式（５）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。）【００１８】
４．前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５の原子群が、ベンゼン環又はピリジン環を形成することを特徴とする第３項に記載のイリジウム錯体。【００１９】
５．前記一般式（２）又は前記一般式（５）中、窒素原子を含むＹ１〜Ｙ５の原子群が、イミダゾール環、ピラゾール環又はトリアゾール環を形成することを特徴とする第３項に記載のイリジウム錯体。【００２０】
６．前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、Ｘ５及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、
前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことを特徴とする第３項から第５項までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体。【００２１】
７．前記一般式（４）又は前記一般式（５）中、Ｘ４及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、
前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことを特徴とする第３項から第５項までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体。【００２２】
８．第１項から第７項までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体を製造する製造方法であって、
前記イリジウム錯体の配位子となる有機化合物を反応溶媒の代替として使用する無溶媒反応により合成することを特徴とするイリジウム錯体の製造方法。【００２３】
９．イリジウムに配位子を配位させ、６配位のイリジウム錯体を形成させた後、当該イリジウム錯体の配位子に置換基を導入することを特徴とする第８項に記載のイリジウム錯体の製造方法。【００２４】
１０．第１項から第７項までのいずれか一項に記載のイリジウム錯体を用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。【００２５】
１１．第１０項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されていることを特徴とする表示装置。【００２６】
１２．第１０項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されていることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、発光効率及び発光寿命を改善したイリジウム錯体とその製造方法、当該イリジウム錯体を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子、当該有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されている表示装置及び照明装置を提供することができる。【００２８】
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。
有機ＥＬ素子に使用されるイリジウム錯体（以下、Ｉｒ錯体ともいう。）は、酸素の存在により、発光不良を引き起こすことが知られている。そこで、酸素の影響を受けにくいイリジウム錯体の分子設計として、中心金属のイリジウムを覆うように配位子を配位させることにより、酸素を遮蔽することができることを見いだした。具体的には、量子計算により算出した最適化構造のイリジウム錯体のファン・デル・ワールス表面積を分子量で割ることで得られるパラメーター（外部影響係数（Ｓｖｄｗ））が０．７３Å２／ＭＷ以下であるイリジウム錯体が、酸素の影響を受けにくいことが分かった。
これは、分子量当たりのファン・デル・ワールス表面積の値が所定の値以下になることで、イリジウム錯体の占める体積における原子の割合が高くなるため、酸素がイリジウム錯体に入り込み、中心金属のイリジウムに影響を与えることができない構造になっているものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】三重項酸素の分子軌道ダイアグラム
【図２】リン光発光性錯体の重原子効果を示す模式図
【図３Ａ】一般的なＩｒ錯体とホスト化合物との相互作用を示す模式図
【図３Ｂ】本発明のＩｒ錯体のホスト化合物との相互作用を示す模式図
【図４】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図
【図５】表示部Ａの模式図
【図６】画素の回路図
【図７】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図
【図８】照明装置の概略図
【図９】照明装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明のイリジウム錯体は、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極と陰極に挟まれた少なくとも１層の有機層に含有されるイリジウム錯体であって、前記定義式により規定されるイリジウム錯体の外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であることを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項１２までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００３１】
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、前記イリジウム錯体が、前記一般式（１）で表される部分構造を有することが好ましい。
【００３２】
また、前記一般式（１）で表される部分構造が、前記一般式（２）〜（５）のいずれかで表される部分構造であることが、中心金属であるイリジウムが酸素からの影響を受けにくくなる点で好ましい。
【００３３】
また、前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５の原子群が、ベンゼン環又はピリジン環を形成することが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
【００３４】
また、前記一般式（２）又は前記一般式（５）中、窒素原子を含むＹ１〜Ｙ５の原子群が、イミダゾール環、ピラゾール環又はトリアゾール環を形成することが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
【００３５】
また、前記一般式（２）又は前記一般式（３）中、Ｘ５及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
【００３６】
また、前記一般式（４）又は前記一般式（５）中、Ｘ４及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことが、本発明の効果発現の観点から好ましい。
【００３７】
本発明のイリジウム錯体を製造する製造方法としては、前記イリジウム錯体の配位子となる有機化合物を反応溶媒の代替として使用する無溶媒反応により合成することが、中心金属のイリジウムに外部からの影響を与えにくいかさ高い配位子を配位させることができる点で好ましい。
【００３８】
また、イリジウムに配位子を配位させ、６配位のイリジウム錯体を形成させた後、当該イリジウム錯体の配位子に置換基を導入することが、合成上の観点から好ましい。
【００３９】
本発明のイリジウム錯体は、有機エレクトロルミネッセンス素子に好適に具備され得る。これにより、発光効率及び発光寿命を改善することができる。
【００４０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置に好適に具備され得る。これにより、発光効率及び発光寿命を改善することができる。
【００４１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、照明装置に好適に具備され得る。これにより、発光効率及び発光寿命を改善することができる。
【００４２】
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。
本論に入る前に、本発明の技術思想と関連する、イリジウム錯体の発光原理及びイリジウム錯体の構造について述べる。
【００４３】
白金やイリジウムを中心金属として、さらに適切な配位子を有する金属錯体がリン光発光性化合物として広く用いられている。本発明においては、金属元素を配位子で囲うことで外部の元素からの影響を完全に遮蔽し、酸素影響を実質的に無くしたリン光発光性化合物を目指すものである。したがって、平面４座の白金（II）錯体は、その錯体の平面に直交する白金（II）金属の上下に配位子が配位しないため、本発明からは除外される。
【００４４】
本発明は、イリジウム（III）錯体に代表される正八面構造を有するリン光発光性の錯体を対象とするものである。そして、当該錯体を形成する複数の配位子が、中心金属周りの隙間を互いに埋めるような配置を取ることで、酸素等の影響から中心金属を完全に遮蔽することが特徴である。
その結果、酸素存在下においても発光強度の低下が少なく、また、通電経時における発光層の抵抗値変化が少ないという、産業上非常に価値の高い発光性薄膜を形成しうる金属錯体に関するものである。
その技術の本質は、リン光性イリジウム錯体と酸素分子間のエネルギー移動を完全に無くすことであり、すなわち、リン光性イリジウム錯体と酸素間の距離をエネルギー移動できない距離に離すことである。
【００４５】
このような有機ＥＬ素子のプロトタイプ（蛍光発光材料を利用するタイプ）が発表されたのは１９８７年である。さらに、一重項励起子と三重項励起子の全てをエレクトロルミネッセンスに利用し、高発光効率を実現するリン光発光材料を用いた有機ＥＬ素子が発表されたのは１９９８年である。
既に蛍光発光タイプの有機ＥＬ素子は、自動車のインジケーターやカーオーディオ、さらには携帯電話などの電子ディスプレイに適用され市販されている。また、リン光発光タイプも２０１１年１０月にコニカミノルタ（株）から全ての光をリン光発光で構成する世界初のリン光発光照明デバイス”Ｓｙｍｆｏｓ（登録商標）  ＯＬＥＤ−１０Ｋ”が発売され、その実用性は証明されている。
【００４６】
発光効率の観点では、リン光発光方式は蛍光発光方式よりも理論上４倍の高効率発光が可能であり、消費電力の観点からは好ましいものである。しかし、青色リン光発光においては、その高いトリプレットエネルギーがわざわいして、発光素子寿命が他の発光色よりも極めて短く、産業上の発展を妨げる最大の要因となっている。
また、青色リン光に限らず、緑色及び赤色のリン光発光は、その発光機構から酸素の影響を受けてしまい、酸素存在下での製造や使用が基本的に不可能であるといった、好ましくない特徴も併せ持っている。
ここで、発光機構について解説する。
【００４７】
酸素以外の全ての物質は、基底状態は一重項である（一重項基底状態）。例えば、蛍光マーカーに使われている蛍光物質は、その基底状態は一重項であり、それを光で励起することで１００％一重項励起状態となり、そこからほぼ１００％の効率で基底状態に戻る。このとき発生するのがいわゆる「蛍光」である。
ところが、有機ＥＬ素子のように、光ではなく電界で励起すると、発光物質は７５％の確率で三重項励起状態になり、発光に寄与できるのは僅か２５％の一重項励起状態だけとなるため、蛍光発光タイプの有機ＥＬ素子では、基本的に７５％の励起子は熱として失活し、全く発光に寄与できないものとなってしまう。
【００４８】
一重項と三重項の違いを簡単に説明する。
基底状態ではＨＯＭＯ準位にスピンの向きが反対の二つの電子が入っている。このうちの一つがスピンの向きを変えずにＬＵＭＯ準位に励起されたものが一重項励起状態であり、逆に、一つの電子がスピンの向きを反転させてＬＵＭＯ準位に励起された状態が三重項励起状態である。
このようにスピンの向きを反転させない遷移を許容遷移といい、スピンの向きを反転させる遷移を禁制遷移と呼ぶ。
したがって、基底状態から励起一重項になるのは許容遷移、励起一重項から励起三重項になるのは禁制遷移、励起三重項から基底状態に戻るのも禁制遷移となる。
【００４９】
一般的に、許容遷移は速度論的に遷移が非常に早く、スピン反転を伴う禁制遷移は非常に遷移が遅い。
例えば、一般的な蛍光体であるキナクリドンが光励起されて一重項励起状態になってからそれが基底状態に失活する速度、いわゆる蛍光寿命（τｆ）は数ピコ〜数十ピコ秒である。一方、液体窒素下での低温状態でリン光発光が認められるベンゾフェノンの三重項励起状態から基底状態への失活速度、いわゆるリン光寿命（τｐ）は数ミリ〜数十ミリ秒であり、５〜６桁くらいの速度差がある。
このベンゾフェノンは、炭素と酸素と水素のみで形成される化合物であるが、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）３のように重金属であるイリジウムに三つの配位子を配位させてなるリン光発光性の錯体は、重金属の効果でリン光寿命が数マイクロ秒となり、禁制遷移であってもその速度は通常の１０００倍以上となる。
また、このイリジウムの重原子効果により一重項励起状態から三重項励起状態の項間交差も加速され、この物質では蛍光は全く観測されず、全て三重項励起状態からのリン光が、リン光量子収率（以下、量子効率ともいう。）ほぼ１００％という高効率で発光することも分かっている。
【００５０】
特に、酸素分子は通常三重項状態が安定であるため、三重項消光剤として働く。酸素分子は図１で表されるように、π＊２ｐ軌道を１個ずつの電子が占有しており、全スピン量子数が１の状態である。この状態を三重項酸素状態といい、この電子配置が一番安定であるため、酸素分子は通常三重項状態で存在し、基底状態において三重項状態をとる唯一つの分子である。この特異的な性質により、電子スピンを反転せずにイリジウム錯体の三重項状態と、エネルギー移動できるために、エネルギー移動速度が速く、三重項酸素の存在が発光不良を引き起こしてしまう。
【００５１】
ここで、エネルギー移動について説明する。
エネルギー移動は、主にフェルスター機構とデクスター機構の二つのエネルギー移動機構によって説明される。
フェルスター機構は、２分子間の距離と、発光スペクトルと吸収スペクトルの重なり、双極子モーメントの相対配向の三つの要因によって決定される。三重項酸素とイリジウム錯体の場合は、発光スペクトルと吸収スペクトルの重なりが小さいために、フェルスター機構によるエネルギー移動は小さく、デクスター機構によるエネルギー移動が主要因と考えられる。
【００５２】
デクスター機構によるエネルギー移動は、ｅ−Ｒとともに減衰する短距離現象で、２分子間の分子軌道の空間的な重なりに依存する。すなわち、２分子間距離を離すことで指数関数的に速度が遅くなる。よって、イリジウム錯体と三重項酸素の距離を離すことが重要である。
しかしながら、酸素分子はとても小さく、イリジウム錯体の中心部へ入り込み、デクスター機構によるエネルギー移動を引き起こしてしまう。
この解消のために、我々はイリジウム原子の周辺を完全に置換基で覆われたイリジウム錯体を開発することにより、酸素を完全に近づけないことに成功した。
【００５３】
ここで、リン光発光性錯体について説明する。リン光発光可能な錯体として、イリジウム錯体と白金錯体がよく知られている。リン光発光するには、上述したようにスピン反転をさせることが必要である。Ｉｒ、Ｐｔのような重原子を用いることで、重原子効果を使い、リン光発光を可能にさせる。
これは、スピン軌道相互作用により説明することができる。電子はスピンを持ち、中心核の周りを周回するが、このとき、重原子を用いることで、遠心力を大きくでき、スピンの反転が可能になる（図２参照）。
【００５４】
ここで、リン光発光性錯体の構造について述べる。
白金錯体は、平面４座配位であり、金属原子の周りは空間的に広く空いており、本発明には適していない。
一方、イリジウム錯体は、８面６座配位であるため金属原子に配位する配位子が金属原子を取り囲んでいる球状構造を取る。リン光発光できるイリジウム錯体として、Ｉｒ（ｐｐｙ）３がよく知られている。このＩｒ（ｐｐｙ）３の最適化構造をＧａｕｓｓｉａｎにより算出し、錯体の占める体積を楕円体に近似した場合に、長径と短径のアスペクト比は１．０１である。これは、８面６座配位のイリジウム錯体が、イリジウム原子の周りを全方位に配位子が取り囲んでいることを示している。
【００５５】
これまでに、球状構造のイリジウム錯体の構造的特徴を活かして、様々な研究がおこなわれている。例えば、特開２００３−２３１６９２号公報や国際公開第２００９／００８３６７号に記載されているように、イリジウム錯体の配位子に大きな置換基を導入することで、イリジウム錯体同士の距離を離し、発光効率を上げる。
さらには、イリジウム錯体に電荷輸送性を有する部位（電荷輸送性ユニット）を導入することで、イリジウム錯体への電荷注入を促す研究がされている。
これらの研究は、本発明の正八面構造のイリジウム錯体とは目的効果が異なり、配位子部分が占める体積比率は高いが、金属周りの被覆率は高くない。それゆえに、酸素存在下では発光することができない。
【００５６】
そこで、我々は鋭意検討の結果、イリジウム錯体の外部影響係数（Ｓｖｄｗ）（＝ファン・デル・ワールス表面積／分子量）を最適化することで、酸素から遮蔽されたイリジウム錯体の開発に成功した。
イリジウム錯体の外部影響係数は、０．７３Å２／ＭＷ以下であることが酸素と中心金属のイリジウムとを近づけない点で好ましく、０．６９Å２／ＭＷ以下であることが、より好ましい。
ここで、「外部影響係数（Ｓｖｄｗ）」とは、イリジウム錯体が外部から受ける影響の可能性の度合いを示す指標をいう。すなわち、下記定義式で表現されるように、イリジウム錯体の分子量当たりのファン・デル・ワールス（適宜「ＶＤＷ」と略記する。）表面積を意味する。
定義式：  外部影響係数（Ｓｖｄｗ）＝ファン・デル・ワールス表面積［Å２］／分子量（ＭＷ）
当該係数は、小さい値、すなわち、一定分子量に対してＶＤＷ表面積が小さくなるほど、イリジウム錯体を構成する原子が狭い表面積で囲われている空間に密集して存在していることを表している。これは、中心金属のイリジウムが、配位子を構成する原子によって、外部からの影響、例えば、酸素の影響を受けにくくなるように遮蔽されていることを意味している。
【００５７】
なお、本願において、ファン・デル・ワールス表面積及び分子量は、以下に示す一定の手順に基づいて算出した値として定義する。
具体的には、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、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行い、最適構造の分子量（ＭＷ）とファン・デル・ワールス表面積を求めた。
【００５８】
また、本発明のイリジウム錯体は合成上の問題もあったが、以下の方法にて解決することができた。
通常イリジウム錯体は、塩化イリジウムを出発原料として合成されるが、この反応は、μ錯体と呼ばれる二つの塩素原子を架橋したダイマー中間体を経由し、最終的には塩素原子と配位子の置換反応、若しくは、アセチルアセトン錯体を経由した置換反応で進行する。しかし、本発明のイリジウム錯体に関しては、上記の反応でイリジウム錯体が生成しない。これは、本発明のイリジウム錯体の反応時の立体障害が大きいため、上記反応では進行しない。
【００５９】
上記の問題解決には、反応時の立体障害が大きいことに起因する大きな活性化エネルギーを超えるために、高温反応が必要となる。この高温反応に適した溶解性、沸点を有する有機溶媒がなく、合成が難しいと考えられていた。
そこで、鋭意検討の結果、配位子自体を有機溶媒代替物として作用させる無溶媒反応が、高温反応状態を容易にもたらすことが可能となるため効果的であることが分かった。
ただし、配位子となる有機化合物の分解温度以上では、所望の錯形成反応を進行させることが困難であることから、実際に本発明に適用できる錯体形成反応の反応温度は配位子の融点以上かつ分解温度以下となる。
上記方法に加え、下記の（１）〜（３）の方法を併用することで、本発明のイリジウム錯体を効率的に合成することが可能である。
例えば、
（１）錯体を形成した後に、該錯体に置換基を導入して最密化する方法。
（２）準安定構造であるメリジオナル体をあらかじめ合成した後で、光異性化反応等により、フェイシャル体に誘導して最密化する方法。
（３）通常の温度条件下では、錯形成反応が進行しない、かさ高い配位子と金属イオンソースとを高圧下にて反応させ、最密化する方法。
【００６０】
イリジウム錯体の最密充填構造は、三重項酸素とのエネルギー移動を抑えるだけでなく、有機ＥＬ素子の特性上メリットがあり、特に発光寿命向上に効果があった。
有機ＥＬ素子の発光寿命の低下は、以下の三つの要因が考えられる。
（Ｉ）イリジウム錯体の分解
（II）イリジウム錯体同士の凝集
（III）イリジウム錯体とホスト化合物の相互作用
【００６１】
（Ｉ）に関しては、中心金属周りを配位子で覆うことで、求核剤と求電子剤が存在しても、金属部分と配位子部分との化学結合及び配位結合との接触を避けることが可能となり、イリジウム錯体の分解を抑えることができる。
（II）に関しては、最も正電荷が局在化しているＩｒ部分と、負電荷が局在化している配位子部分との距離を、中心金属周りを配位子で覆うことで離すことができる。それゆえに、イリジウム錯体同士の静電相互作用が減り、凝集を抑制することができる。
（III）に関しては、図３Ａに示すように、一般的なＩｒ錯体とホスト化合物の場合、Ｉｒ錯体とホスト化合物が相互作用を形成するため、会合体の種類が少なく、エントロピーが減少する。一方、図３Ｂに示すように、本発明のＩｒ錯体とホスト化合物の場合、イリジウム錯体が隙間のない球状構造となるため、相互作用箇所がなくなり、ホスト化合物との相互作用点の数が大幅に増える。これにより、様々な会合体が混在するために、エントロピーが増加し、安定性が上がる。すなわち、発光層の初期状態が安定化できるため、膜状態を経時又は通電時においての動きを抑えることができる。
【００６２】
次に、製造上の視点から本発明のイリジウム錯体を考えてみる。
蒸着型有機ＥＬ素子においては、上述のようにイリジウム錯体の凝集を抑制できるため、蒸着温度を下げることができる。長時間にわたる蒸着工程において、錯体の分解を抑制することができるため、有機ＥＬ素子性能のばらつきを低減されることが可能となる。
さらに蒸着源に分解物が残留することが少ないために、蒸着生産時に錯体を蒸着源に追加する工程が簡略化され、生産性を上げることが可能となる。
一方、塗布有機ＥＬ素子作製においては、大気下で塗布が可能となる。
ちなみに、有機ＥＬ素子は、酸素が混入すると素子性能が悪化するため、通常、酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ（ＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定）以下での作製が要求される。
しかしながら、本発明のイリジウム錯体を使用することで、酸素透過度の要求が大幅に改良された。これにより、大気下で塗布が可能となり、製造コストを大幅に安くすることができる。
【００６３】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。本発明の有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に挟持される各種有機層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。
【００６４】
（ｉ）陽極／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層ユニット／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
【００６５】
更に、発光層ユニットは複数の発光層の間に非発光性の中間層を有していてもよく、該中間層が電荷発生層であるようなマルチフォトンユニット構成であってもよい。この場合、電荷発生層としては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＺｎＯ２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２、ＳｒＣｕ２Ｏ２、ＬａＢ６、ＲｕＯ２等の導電性無機化合物層や、Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３等の２層膜や、ＳｎＯ２／Ａｇ／ＳｎＯ２、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ２Ｏ３／Ａｕ／Ｂｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＴｉＮ／ＴｉＯ２、ＴｉＯ２／ＺｒＮ／ＴｉＯ２等の多層膜、またＣ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられる。
【００６６】
本発明の有機ＥＬ素子における発光層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。
【００６７】
本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について以下説明する。
【００６８】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層及び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。
【００６９】
発光層の層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ことを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、好ましくは２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整され、更に好ましくは２〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００７０】
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用いて、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法））等を挙げることができる。）等により成膜して形成することができる。
【００７１】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ドーパント（リン光発光性ドーパントや蛍光発光性ドーパント等）と、ホスト化合物とを含有することが好ましい。
【００７２】
（１）発光性ドーパント
発光性ドーパント（発光ドーパント、ドーパント化合物、単にドーパントともいう）について説明する。
発光性ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（蛍光ドーパント、蛍光性化合物、蛍光発光性化合物ともいう。）、リン光発光性ドーパント（リン光ドーパント、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。
【００７３】
（１．１）リン光ドーパント
リン光ドーパントについて説明する。
リン光ドーパントは、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。
【００７４】
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。
【００７５】
リン光ドーパントの発光は原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こって発光性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。
【００７６】
ここで、本発明者らは、上記本発明の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、上述のとおり、有機ＥＬ素子の有機層に、前記定義式で表される外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であるイリジウム錯体を含有させることで、有機ＥＬ素子の発光効率及び発光寿命を向上させられることを明らかにした。
外部影響係数が、０．７３Å２／ＭＷ以下であり、より好ましくは０．６９Å２／ＭＷ以下であることで、酸素が中心金属のイリジウムに近づくことを防ぎ、発光効率及び発光寿命の向上に至ったものと考えられる。
【００７７】
［一般式（１）で表されるイリジウム錯体］
また、本発明のイリジウム錯体は、下記一般式（１）で表される部分構造を有することが好ましい。
【００７８】
【化６】
2015046452.tif 000008
【００７９】
一般式（１）中、Ａ１は、芳香族環を表す。Ａ２は、窒素原子を含む芳香族環を表す。
【００８０】
一般式（１）中、Ａ１及びＡ２で表される芳香族環は、５員芳香族環又は６員芳香族環であることが好ましい。
【００８１】
［一般式（２）〜（５）で表されるイリジウム錯体］
また、本発明に係る一般式（１）で表される部分構造を有するイリジウム錯体は、下記一般式（２）〜（５）のいずれかで表される部分構造であることが好ましい。
【００８２】
【化７】
2015046452.tif 000009
【００８３】
一般式（２）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。
【００８４】
【化８】
2015046452.tif 000010
【００８５】
一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５は、芳香族６員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。
【００８６】
【化９】
2015046452.tif 000011
【００８７】
一般式（４）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ６は、窒素原子を含む芳香族６員環を形成する原子群を表す。
【００８８】
【化１０】
2015046452.tif 000012
【００８９】
一般式（５）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ４は、芳香族５員環を形成する原子群を表す。Ｙ１〜Ｙ５は、窒素原子を含む芳香族５員環を形成する原子群を表す。
【００９０】
また、一般式（２）又は一般式（３）中、炭素原子とＸ１〜Ｘ５の原子群が、ベンゼン環又はピリジン環を形成することも好ましい。
【００９１】
また、一般式（２）又は一般式（５）中、窒素原子を含むＹ１〜Ｙ５の原子群が、イミダゾール環、ピラゾール環又はトリアゾール環を形成することも好ましい。
【００９２】
また、一般式（２）又は一般式（３）中、Ｘ５及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことも好ましい。
【００９３】
また、一般式（４）又は一般式（５）中、Ｘ４及びＹ１で表される原子のうち少なくとも一方が、置換基を有する炭素原子であり、前記置換基が、ハロゲン原子、トリフルオロメチル基又はペンタフルオロフェニル基を表すことも好ましい。
【００９４】
一般式（１）〜（５）で表される部分構造に含まれる芳香族環は、更に置換基を有していても良く、当該置換基が他の基と結合して縮合環を形成していても良い。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、トリフルオロメチル基、イソプロピル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子等）、ニトロ基、ジアルキルアミノ基（例えば、ジメチルアミノ基等）、トリアルキルシリル基（例えば、トリメチルシリル等）、トリアリールシリル基（例えば、トリフェニルシリル基等）、トリヘテロアリールシリル基（例えば、トリピリジルシリル基等）、ベンジル基、アリール基（例えば、フェニル基等）、ヘテロアリール基（例えば、ピリジル基、カルバゾリル基等）等が挙げられる。
【００９５】
［イリジウム錯体の具体例］
以下、本発明に係る一般式（１）〜（５）のいずれかで表されるイリジウム錯体の具体例を以下に示すが本発明はこれに限定されない。
【００９６】
【化１１】
2015046452.tif 000013
【００９７】
【化１２】
2015046452.tif 000014
【００９８】
なお、構造式（Ａ）〜（Ｒ）に含まれる置換基Ｒが、Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ６〜Ｒ３１で表される置換基であり、※は置換位置を表す。
【００９９】
［イリジウム錯体の外部影響係数］
本発明のイリジウム錯体は、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、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行い、当該構造最適化したイリジウム錯体の分子量（ＭＷ）とファン・デル・ワールス表面積を求めた。得られた分子量とファン・デル・ワールス表面積から外部影響係数（Ｓｖｄｗ）（＝ファン・デル・ワールス表面積［Å２］／分子量（ＭＷ））を求めることができる。イリジウム錯体の定義式に基づいて算出した外部影響係数を表１〜４に示す。
【０１００】
【表１】
2015046452.tif 000015
【０１０１】
【表２】
2015046452.tif 000016
【０１０２】
【表３】
2015046452.tif 000017
【０１０３】
【表４】
2015046452.tif 000018
【０１０４】
上記例示化合物に加えて、一般式（２）〜（５）で表される部分構造を有するイリジウム錯体の外部影響係数を、下記の仮定に基づいて、外部影響係数を算出するとする。
【０１０５】
下記一般式（２）〜（５）に示すように、矢印で示す位置に導入された置換基は、中心金属のＩｒの周辺にないため、外部影響係数の算出に関与しないものとみなすことができる。このとき、一般式（２）〜（５）に含まれるＸ１〜Ｘ４（又はＸ５）及びＹ１〜Ｙ４（又はＹ５）をＣ−Ｈ又はＮ−ＣＨ３として算出した数値を、矢印の位置に置換基を有する部分構造を有する場合の外部影響係数とみなすことができる。
【０１０６】
【化１３】
2015046452.tif 000019
【０１０７】
具体的には、例えば、一般式（２）で表される部分構造を有する（Ａ）−Ｒ３の外部影響係数は、前記定義式に基づいて算出したところ０．６６である。これにより、下記の（Ａ）−Ｒ３の矢印で示す位置のいずれかに置換基を導入した（Ａ）−Ｒ３−２〜（Ａ）−Ｒ３−５についても、外部影響係数を０．６６とみなすことができる。
【０１０８】
【化１４】
2015046452.tif 000020
【０１０９】
また、一般式（２）で表される部分構造を有する（Ｃ）−Ｒ１１の外部影響係数は、前記定義式に基づいて算出したところ０．６８である。これにより、下記の（Ｃ）−Ｒ１１の矢印で示す位置のいずれかに置換基を導入した（Ｃ）−Ｒ１１−２〜（Ｃ）−Ｒ１１−４についても外部影響係数も０．６８とみなすことができる。
なお、（Ｃ）−Ｒ１１のように、矢印で示す位置のいずれかの原子（この場合、一般式（２）で表されるＹ３）が窒素元素を含む場合は、Ｎ−ＣＨ３として算出することができる。
【０１１０】
【化１５】
2015046452.tif 000021
【０１１１】
また、一般式（３）で表される部分構造を有する（Ｆ）−Ｒ９の外部影響係数は、前記定義式に基づいて算出したところ０．７０である。これにより、下記の（Ｆ）−Ｒ９の矢印で示す位置のいずれかに置換基を導入した（Ｆ）−Ｒ９−２〜（Ｆ）−Ｒ９−５についても、外部影響係数を０．７０とみなすことができる。
【０１１２】
【化１６】
2015046452.tif 000022
【０１１３】
また、一般式（４）で表される部分構造を有する（Ｇ）−Ｒ１４の外部影響係数は、前記定義式に基づいて算出したところ０．６６である。これにより、下記の（Ｇ）−Ｒ１４の矢印で示す位置のいずれかに置換基を導入した（Ｇ）−Ｒ１４−２〜（Ｇ）−Ｒ１４−４についても外部影響係数も０．６６とみなすことができる。
【０１１４】
【化１７】
2015046452.tif 000023
【０１１５】
なお、（Ｇ）−Ｒ１４−４に導入されているトリフェニルシリル基のようにかさ高い置換基の場合、立体構造及び配位環境に影響を及ぼすと考えられるが、外部影響係数の数値として大きな変化はなく、（Ｇ）−Ｒ１４の外部影響係数の数値と同等であるとみなすことができる。
また、一般式（５）で表される部分構造を有するイリジウム錯体についても同様の仮定に基づいて、矢印で示す位置のいずれかに置換基を導入した構造についても外部影響係数を算出することができる。
以上に示したように、一般式（２）〜（５）で表される部分構造を有するイリジウム錯体の外部影響係数は、一般式（２）〜（５）に含まれるＸ１〜Ｘ４（又はＸ５）及びＹ１〜Ｙ４（又はＹ５）をＣ−Ｈ又はＮ−ＣＨ３として算出された外部影響係数とみなすことができる。
【０１１６】
［イリジウム錯体の合成例］
以下に、一般式（１）〜（５）のいずれかで表されるイリジウム錯体の合成例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。上記した具体例のうち（Ａ）−Ｒ３及び（Ｃ）−Ｒ１１の合成方法を例にとって以下に説明する。
【０１１７】
［製造方法１］
（Ａ）−Ｒ３は、以下のスキームに従って合成することができる。
【０１１８】
【化１８】
2015046452.tif 000024
【０１１９】
０．３３ｇのＩｒ（ａｃａｃ）３と、１．０ｇのＬｉｇａｎｄ  （Ａ）−Ｒ３を、ガラス製の封管器具に入れた。その後、器具内を窒素置換した後、ガスバーナーを用いて系を封じた。このガラス容器を、マントルヒーターを使って、３００℃まで加熱し、この温度で８時間反応させた。
反応終了後、析出した結晶をろ取し、この結晶をＭｅＯＨ洗浄した。さらに、この結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン／ＴＨＦ＝９／１）で精製し、（Ａ）−Ｒ３を０．３ｇ得た。
なお、予備実験で、反応温度２８０℃では、（Ａ）−Ｒ３が生成していないことを確認して、本実験を行った。
Ｍａｓｓ＝８２６．
１Ｈ−ＮＭＲ（ｓｏｌｖｅｎｔ  ＴＨＦ）  ８．５２（ｄ）１Ｈ，７．４６（ｄ）１Ｈ，６．８９−６．８７（ｔ）１Ｈ，６．７９（ｄ）１Ｈ，６．６１−６．５７（ｔ）１Ｈ，６．４２−６．４１（ｔ）１Ｈ．
【０１２０】
上記のとおり、本発明のイリジウム錯体は、イリジウム錯体の配位子となる有機化合物を反応溶媒の代替として使用する無溶媒反応により合成することが好ましい。
【０１２１】
［製造方法２］
また、（Ｃ）−Ｒ１１は、以下のスキームに従って合成することができる。
【０１２２】
【化１９】
2015046452.tif 000025
【０１２３】
窒素気流下、三口フラスコに１．０ｇの（Ｃ）−Ｒ８、０．８５ｇの中間体Ａ、０．１ｇのＰｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ２、０．８ｇのＫ２ＣＯ３を入れ、ジメチルスルオキシド（ＤＭＳＯ）４０ｍＬに溶解させた。この溶液を１００℃まで加温し、８時間加熱環流を行った。
反応溶液を室温まで放冷した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。
得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン／ＴＨＦ＝９／１）で精製し、（Ｃ）−Ｒ１１を０．２ｇ得た。構造は核磁気共鳴スペクトル、マススペクトルで確認した。
【０１２４】
上記の示すとおり、本発明のイリジウム錯体は、イリジウムに配位子を配位させ、６配位のイリジウム錯体を形成させた後、当該イリジウム錯体の配位子に置換基を導入することで製造することが好ましい。
本発明に係るイリジウム錯体は、製造方法１又は製造方法２の製造方法と同様にして製造することができる。
【０１２５】
（１．２）蛍光ドーパント
蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
【０１２６】
［従来公知のドーパントとの併用］
また、本発明に用いられる発光ドーパントは、複数種の化合物を併用して用いてもよく、構造の異なるリン光ドーパント同士の組み合わせや、リン光ドーパントと蛍光ドーパントを組み合わせて用いてもよい。
【０１２７】
ここで、発光ドーパントとして、本発明に係る一般式（１）〜（５）のいずれかで表される部分構造を有するイリジウム錯体と併用して用いてもよい従来公知の発光ドーパントの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１２８】
【化２０】
2015046452.tif 000026
【０１２９】
【化２１】
2015046452.tif 000027
【０１３０】
【化２２】
2015046452.tif 000028
【０１３１】
【化２３】
2015046452.tif 000029
【０１３２】
【化２４】
2015046452.tif 000030
【０１３３】
【化２５】
2015046452.tif 000031
【０１３４】
【化２６】
2015046452.tif 000032
【０１３５】
［ホスト化合物］
本発明に用いることができるホスト化合物（発光ホスト、発光ホスト化合物ともいう。）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、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、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
【０１３６】
本発明に用いることができるホスト化合物としては、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一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。
【０１３７】
本発明に用いることができる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、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。
【０１３８】
また、本発明においては、従来公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、前記リン光ドーパントとして用いられる本発明のイリジウム錯体及び／又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。
【０１３９】
また、本発明に用いられるホスト化合物としては、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（重合性ホスト化合物）でもよく、このような化合物を１種又は複数種用いても良い。
【０１４０】
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。
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号公報等である。
【０１４１】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として用いられる具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１４２】
【化２７】
2015046452.tif 000033
【０１４３】
【化２８】
2015046452.tif 000034
【０１４４】
【化２９】
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【０１４５】
【化３０】
2015046452.tif 000036
【０１４６】
【化３１】
2015046452.tif 000037
【０１４７】
更に、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として特に好ましいものは、下記一般式（Ｂ）又は一般式（Ｅ）で表される化合物である。
【０１４８】
【化３２】
2015046452.tif 000038
【０１４９】
一般式（Ｂ）及び（Ｅ）中、ＸａはＯ又はＳを表し、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ及びＸｅは、各々水素原子、置換基又は下記一般式（Ｃ）で表される基を表し、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ及びＸｅのうち少なくとも一つは下記一般式（Ｃ）で表される基を表し、下記一般式（Ｃ）で表される基のうち少なくとも一つはＡｒがカルバゾリル基を表す。
【０１５０】
一般式（Ｃ）
Ａｒ−（Ｌ４）ｎ−＊
【０１５１】
一般式（Ｃ）中、Ｌ４は芳香族炭化水素環又は芳香族複素環から導出される２価の連結基を表す。ｎは０〜３の整数を表し、ｎが２以上の場合、複数のＬ４は同じでも異なっていてもよい。＊は一般式（Ｂ）又は（Ｅ）との連結部位を表す。Ａｒは下記一般式（Ｄ）で表される基を表す。
【０１５２】
【化３３】
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【０１５３】
一般式（Ｄ）中、ＸｆはＮ（Ｒ″）、Ｏ又はＳを表し、Ｅ１〜Ｅ８はＣ（Ｒ″１）又はＮを表し、Ｒ″及びＲ″１は水素原子、置換基又は一般式（Ｃ）におけるＬ４との連結部位を表す。＊は一般式（Ｃ）におけるＬ４との連結部位を表す。
【０１５４】
上記一般式（Ｂ）で表される化合物においては、好ましくは、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ及びＸｅのうち少なくとも二つが一般式（Ｃ）で表され、より好ましくはＸｃが一般式（Ｃ）で表されかつ一般式（Ｃ）のＡｒが置換基を有していてもよいカルバゾリル基を表す。
【０１５５】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として好ましく用いられる一般式（Ｂ）で表さ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。
【０１５６】
【化３４】
2015046452.tif 000040
【０１５７】
【化３５】
2015046452.tif 000041
【０１５８】
【化３６】
2015046452.tif 000042
【０１５９】
【化３７】
2015046452.tif 000043
【０１６０】
【化３８】
2015046452.tif 000044
【０１６１】
【化３９】
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【０１６２】
【化４０】
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【０１６３】
【化４１】
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【０１６４】
【化４２】
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【０１６５】
【化４３】
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【０１６６】
【化４４】
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【０１６７】
【化４５】
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【０１６８】
【化４６】
2015046452.tif 000052
【０１６９】
また、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として、下記一般式（Ｂ′）で表される化合物も、特に好ましく用いられる。
【０１７０】
【化４７】
2015046452.tif 000053
【０１７１】
一般式（Ｂ′）中、ＸａはＯ又はＳを表し、Ｘｂ及びＸｃは、各々置換基又は上記した一般式（Ｃ）で表される基を表す。
Ｘｂ及びＸｃのうち少なくとも一つは上記した一般式（Ｃ）で表される基を表し、該一般式（Ｃ）で表される基のうち少なくとも一つはＡｒがカルバゾリル基を表す。
【０１７２】
上記一般式（Ｂ′）で表される化合物においては、好ましくは、一般式（Ｃ）のＡｒが置換基を有していてもよいカルバゾリル基を表し、より好ましくは、一般式（Ｃ）のＡｒが置換基を有していてもよくかつＮ位で一般式（Ｃ）におけるＬ４と連結したカルバゾリル基を表す。
【０１７３】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として好ましく用いられる一般式（Ｂ′）で表される化合物は、具体的には、先にホスト化合物として用いられる具体例として挙げた、ＯＣ−９、ＯＣ−１１、ＯＣ−１２、ＯＣ−１４、ＯＣ−１８、ＯＣ−２９、ＯＣ−３０、ＯＣ−３１、ＯＣ−３２が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１７４】
《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。電子輸送層は単層若しくは複数層を設けることができる。
【０１７５】
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、電子輸送層の構成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併用することも可能である。
【０１７６】
電子輸送層に用いられる従来公知の材料（以下、電子輸送材料という。）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の多環芳香族炭化水素、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、又は、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、ヘキサアザトリフェニレン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。
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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用いることができる。
また、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。
【０１７９】
電子輸送層は電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ  Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法）等を挙げることができる。））等により、薄膜化することで形成することが好ましい。
【０１８０】
電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この電子輸送層は上記材料の１種又は２種以上からなる１層構造であってもよい。
【０１８１】
また、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントをドープして用いてもよい。
【０１８２】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層の形成に好ましく用いられる従来公知の化合物（電子輸送材料）の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１８３】
【化４８】
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【０１８４】
【化４９】
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【０１８５】
【化５０】
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【０１８６】
【化５１】
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【０１８７】
【化５２】
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【０１８８】
【化５３】
2015046452.tif 000059
【０１８９】
【化５４】
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【０１９０】
【化５５】
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【０１９１】
【化５６】
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【０１９２】
【化５７】
2015046452.tif 000063
【０１９３】
《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。
【０１９４】
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法で薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１９５】
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。
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、後述する陽極の説明で挙げる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。
【０１９６】
《注入層：電子注入層（陰極バッファー層）、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、上記のように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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体バッファー層、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、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体層等が挙げられる。
【０１９９】
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、フッ化カリ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、フッ化セ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。
【０２００】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記のごとく有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
また、前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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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、カルボリン誘導体、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いう。）を含有することが好ましい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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、電子輸送層の層厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【０２０７】
《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。
【０２０８】
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、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、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。
また、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第５０６１５６９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三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。
【０２１１】
更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。
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。
【０２１２】
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、いわゆる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。
【０２１３】
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。
正孔輸送層の層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種又は２種以上からなる１層構造であってもよい。
【０２１４】
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。
【０２１５】
《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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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の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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０２１８】
《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。
【０２１９】
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（ＴＡＣ）、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、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のフィルムを挙げることができる。
【０２２０】
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、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。
【０２２１】
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等の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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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収率は、１％以上であることが好ましく、５％以上であるとより好ましい。
【０２２５】
ここで、外部取り出し量子収率（％）＝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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
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（電子注入層）／陰極からなる素子の作製方法について説明する。
【０２２８】
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形成させ、陽極を作製する。
【０２２９】
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、陰極バッファー層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【０２３０】
薄膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいう。）等により成膜して形成することができる。
湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。
【０２３１】
本発明に用いられる発光ドーパント等の有機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、ジメチルホルムアミド（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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
また、順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔阻止層、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。
【０２３４】
本発明の有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成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ことが好ましい。
【０２３５】
《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。
【０２３６】
封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
【０２３７】
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、ポリサルフォン等から形成されたもの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、モリブデン、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種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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当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、当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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。
更に、当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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等）、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。
【０２４５】
《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。
【０２４６】
《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。
【０２４７】
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４７７４４３５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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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さで形成すると、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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
また、低屈折率媒質の厚さは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚さが、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。
【０２５３】
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一次の回折や二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。
【０２５４】
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一次元回折格子では、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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０２５９】
《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。
【０２６０】
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二次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍ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、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、電子デバイス、表示装置、ディスプレイ、各種発光装置として用いることができる。発光装置として、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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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７．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ（株）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。
【０２６６】
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いう。
【０２６７】
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。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。
【０２６８】
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、スピンコート法、印刷法である。
【０２６９】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。
【０２７０】
また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
【０２７５】
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４は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０２７６】
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。
【０２７７】
図５は表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
図５においては、画素３の発光した光（発光光Ｌ）が白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０２７８】
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）。
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。
【０２７９】
次に、画素の発光プロセスを説明する。図６は画素の回路図である。
画素は有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサー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。
【０２８０】
図６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ー１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０２８１】
画像データ信号の伝達により、コンデンサー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。
【０２８２】
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ー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。
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０２８３】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサー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。
【０２８４】
図７はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図７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。
【０２８５】
《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。
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。
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。又は、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。
【０２８６】
また、本発明のイリジウム錯体は、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原色の三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二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、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又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。
【０２８７】
発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
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。
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。
【０２８８】
《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８、図９に示すような照明装置を形成することができる。
【０２８９】
図８は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子（照明装置内の有機ＥＬ素子１０１）はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、照明装置内の有機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。）。
【０２９０】
図９は、照明装置の断面図を示し、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。
図８及び図９においては、発光した光（Ｌ）が白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【実施例】
【０２９１】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。【０２９２】
［実施例１］
《薄膜１−１の作製》
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍの石英基板に、大気下でホスト化合物１及びドーパント化合物として（Ａ）−Ｒ１の酢酸ブチル溶液を用い、スピンコート法により膜厚３０ｎｍの薄膜を形成した。【０２９３】
《薄膜１−２〜１−１１の作製》
薄膜１−１の作製において、ホスト化合物及びドーパント化合物を表５に記載の化合物に変更した。
それ以外は同様にして、薄膜１−２〜１−１１を各々作製した。【０２９４】
【表５】
2015046452.tif 000064
【０２９５】
《薄膜１−１〜１−１１の評価》
イリジウム錯体（ドーパント化合物）のＰＬ（Ｐｈｏｔｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）量子効率（％）の算出は、下記の方法に基づいて実施した。【０２９６】
［量子効率（ＰＬＱＥ）の算出］
分光蛍光光度計Ｆ−４５００（株式会社日立ハイテクノロジーズ）を用いて、励起波長３２０ｎｍにて、発光スペクトルを測定し、その発光面積を求めた。また、分光光度計Ｕ−３３００（株式会社日立ハイテクノロジーズ）を用いて、吸収スペクトルを測定し、３２０ｎｍの吸光度を求めた。
更に、発光面積／吸光度（３２０ｎｍ）を各薄膜について求め、薄膜１−５の値を１００として、薄膜１−１〜１−１１のＰＬ量子効率（相対値）を算出した。【０２９７】
表５により、本発明のイリジウム錯体を使用した薄膜は、比較例の薄膜よりもＰＬ量子効率が高いことが分かった。【０２９８】
［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（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。
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％に希釈した溶液を用いて３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、層厚２０ｎｍの第１正孔輸送層を設けた。【０２９９】
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（４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）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ＯＣ−３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（Ａ）−Ｒ２を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ入れ真空蒸着装置に取り付けた。
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、前記正孔注入層上に蒸着し３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。【０３００】
更にホスト化合物ＯＣ−３の入った前記加熱ボートと（Ａ）−Ｒ２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、０．０１０ｎｍ／秒で、前記正孔輸送層上に共蒸着し４０ｎｍの発光層を設けた。
更にＢＣＰ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、前記正孔阻止層上に蒸着し３０ｎｍ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リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。【０３０１】
《有機ＥＬ素子２−２〜２−５５の作製》
有機ＥＬ素子２−１の作製において、ドーパント化合物及びホスト化合物を表６及び７に記載の化合物に変えた以外は同様にして有機ＥＬ素子２−２〜２−５５を作製した。【０３０２】
【表６】
2015046452.tif 000065
【０３０３】
【表７】
2015046452.tif 000066
【０３０４】
《有機ＥＬ素子２−１〜２−５５の評価》
得られた有機ＥＬ素子を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスカバーで覆い、ガラスカバーと有機ＥＬ素子が作製されたガラス基板とが接触するガラスカバー側の周囲にシール剤としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラクストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極側に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側から有機ＥＬ素子を除いた部分にＵＶ光を照射して硬化させ、封止して、図８、９に示すような照明装置を形成して発光層の抵抗値をインピーダンス分光測定装置によって測定した。【０３０５】
［インピーダンス分光による有機ＥＬ素子の発光層の抵抗値の変化率の測定］
「薄膜の評価ハンドブック」テクノシステム社刊４２３〜４２５ページに記載の測定方法を参考に、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ社製１２６０型インピーダンスアナライザ及び１２９６型誘電体インターフェイスを使って、作製した有機ＥＬ素子の発光層の抵抗値の測定を行った。【０３０６】
有機ＥＬ素子を室温（２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下により１０００時間駆動した後の駆動前後の発光層の抵抗値を各々測定し、測定結果を下記に示した計算式により計算し抵抗値の変化率を求めた。表６及び７には有機ＥＬ素子２−１の抵抗値の変化率を１００としたときの相対比率を記載した。【０３０７】
駆動前後の抵抗値の変化率＝｜（駆動後の抵抗値／駆動前の抵抗値）−１｜×１００
値が０に近い方が駆動前後の変化率が小さいことを示す。【０３０８】
表６及び７により、本発明のイリジウム錯体を使用した有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子よりも発光層の抵抗値の変化率が小さく、発光寿命が優れていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０３０９】
本発明により、発光効率及び発光寿命を改善させることが可能なイリジウム錯体及び当該イリジウム錯体を用いた有機ＥＬ素子を得ることができ、当該有機ＥＬ素子を備えた表示デバイス、ディスプレイや、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、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等の広い発光光源として好適に利用できる。
【符号の説明】
【０３１０】
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    コンデンサー
１０１  照明装置内の有機ＥＬ素子
１０２  ガラスカバー
１０５  陰極
１０６  有機ＥＬ層
１０７  透明電極付きガラス基板
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
Ａ      表示部
Ｂ      制御部
Ｌ      発光光
【図１】
2015046452.tif 000072
【図２】
2015046452.tif 000073
【図３Ａ】
2015046452.tif 000074
【図３Ｂ】
2015046452.tif 000075
【図４】
2015046452.tif 000076
【図５】
2015046452.tif 000077
【図６】
2015046452.tif 000078
【図７】
2015046452.tif 000079
【図８】
2015046452.tif 000080
【図９】
2015046452.tif 000081
【国際調査報告】
2015046452.tif 000082
2015046452.tif 000083
2015046452.tif 000084
2015046452.tif 000085
2015046452.tif 000086
2015046452.tif 000087
2015046452.tif 000088
2015046452.tif 000089
2015046452.tif 000090
2015046452.tif 000091
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