(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一又は複数種の化合物を含有し、物理的励起により複数の発光極大波長を有する発光を示す発光性分子集合体であって、前記単一又は複数種の化合物が、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成され、そのうちの少なくとも１種が、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物であり、前記複数の発光極大波長を有する発光のうち、最も短波長側の発光極大波長よりも長波長側にある少なくとも一つの発光極大波長を有する発光は、三重項励起状態を経由する輻射遷移に由来し、その発光の半減寿命が、温度２５℃で１ｍｓ以下であることを特徴とする発光性分子集合体。
【化１】
0006792785.tif 000009
（式中、Ｂ１及びＢ２は、ＣＨを表す。Ｒ１は、１つのフェニル基で置換されたジベンゾフラン環を表す。Ｒ２及びＲ３は、ベンゼン環を表す。Ｒ４及びＲ５は、各々独立に、水素原子を表し、ｎは整数３を表し、置換基としてのＲ５は有しないことを表す。）
【請求項２】
請求項１に記載の発光性分子集合体を発光させる発光性分子集合体の発光方法であって、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに励起光を照射することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることを特徴とする発光性分子集合体の発光方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発光性分子集合体を発光させる発光性分子集合体の発光方法であって、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに加熱することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることを特徴とする発光性分子集合体の発光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光性分子集合体とその発光方法に関し、より詳しくは、発光効率が高く多色発光が可能な発光性分子集合体とその発光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光性の有機材料に電界を印加したり光を照射する等の物理的励起による、一重項励起状態からの蛍光発光が知られていた。しかしながら、プリンストン大より、三重項励起状態からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来、蛍光発光を利用する発光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、リン光発光材料の開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が行われている。
【０００３】
これらの検討の中で、三重項励起状態と一重項励起状態とから、同時発光させる例が知られている。蛍光とリン光発を同時発光させることにより、異なる波長の光が発光することになり、多色発光が可能になる。
【０００４】
例えば、特許文献１では、三重項励起状態からの無輻射失活を抑制することで、蛍光発光とリン光発光を同時発光可能にした重原子を含まない有機化合物が報告されている。また、特許文献２では、トリアジン骨格からなる化合物を用いて無輻射失活を抑制することにより、三重項励起状態からの発光を可能にした有機化合物が報告されている。
【０００５】
さらに、禁制遷移である一重項励起状態から三重項励起状態への遷移を促進させる重原子効果を利用した例として、特許文献３では、一分子中に蛍光発光部位とリン光発光部位の両方を持ち、両部位が非共役性の連結基で連結され、蛍光およびリン光を同時発光する有機化合物が報告されている。
【０００６】
しかしながら、リン光寿命は、数百ｍｓ〜数ｓと長いため、発光材料として用いる際には外部の消光材に消光されやすく、発光効率が低下するという問題があった。蛍光とリン光を同時に発光させる上記した技術は、三重項励起状態からの無輻射失活の抑制が主であり、そのため、これらの技術を用いた場合には、高効率で発光させる観点からは十分ではなかった。
【０００７】
また、重原子を含む材料開発に関しては、高価な重金属を用いるだけでなく、多色発光させるためには、中心金属と配位子の遷移双極子モーメントの制御を行わなければならず、設計の難易度が高いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１６４９８９号公報
【特許文献２】特開２００６−０７６９０１号公報
【特許文献３】特開２００７−２６９７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、発光効率が高く多色発光が可能な発光性分子集合体を提供することである。また、その発光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、特定の発光性分子集合体が、光励起により複数の発光極大波長を有する発光を示し、前記複数の発光極大波長を有する発光のうち、長波長側にある少なくとも一つの発光極大波長を有する発光が、三重項励起状態を経由する輻射遷移に由来し、その発光の半減寿命が、常温において、従来とは異なり１ｍｓ以下と短いことを見いだし本発明に至った。
【００１１】
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。
【００１２】
１．単一又は複数種の化合物を含有し、物理的励起により複数の発光極大波長を有する発光を示す発光性分子集合体であって、前記単一又は複数種の化合物が、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成され、そのうちの少なくとも１種が、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物であり、前記複数の発光極大波長を有する発光のうち、最も短波長側の発光極大波長よりも長波長側にある少なくとも一つの発光極大波長を有する発光は、三重項励起状態を経由する輻射遷移に由来し、その発光の半減寿命が、温度２５℃で１ｍｓ以下であることを特徴とする発光性分子集合体。
【００１６】
【化１】
0006792785.tif 000002
【００１７】
（式中、Ｂ１及びＢ２は、ＣＨを表す。Ｒ１は、１つのフェニル基で置換されたジベンゾフラン環を表す。Ｒ２及びＲ３は、ベンゼン環を表す。Ｒ４及びＲ５は、各々独立に、水素原子を表し、ｎは整数３を表し、置換基としてのＲ５は有しないことを表す。）
２．第１項に記載の発光性分子集合体を発光させる発光性分子集合体の発光方法であって、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに励起光を照射することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることを特徴とする発光性分子集合体の発光方法。
【００１８】
３．第１項に記載の発光性分子集合体を発光させる発光性分子集合体の発光方法であって、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに加熱することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることを特徴とする発光性分子集合体の発光方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の上記手段により、発光効率が高く多色発光が可能な発光性分子集合体を提供することができる。また、その発光方法を提供することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
蒸着直後の単膜に物理的励起することで三重項励起状態からの輻射遷移が観測される機構としては、膜中の分子の物理的モロフォロジ―の変化による新たなＳ１状態が発現するからと考えられる。
【００２２】
例えば、熱活性型遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：以下、適宜「ＴＡＤＦ」と略記する。）を利用した蛍光発光材料の場合、エネルギー準位の近い三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じ、一重項励起状態から一つ発光極大波長を有する発光が観測される。これに対し本発明に係る発光性分子集合体からの発光は、前記三重項励起子が、新たに生成されたより低いエネルギー準位を有する一重項励起状態（新たなＳ１状態）に項間交差し、この一重項励起状態から輻射遷移するため、つまり、ＴＡＤＦとは異なり、より低いＳ１エネルギー準位に遷移し、さらにその準位から、基底状態に遷移するため、発光の半減寿命が短いものと推定される。
【００２３】
外部刺激を印加した後の単膜に対しＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）で不純物観測を実施した際に外部刺激前の材料と変化が無かったことから材料の化学的変性はないことが示唆されている。また、外部刺激印加による物理的モロフォロジ―変化は微小であることが考えられ、屈折率測定においても印加前後で変化は観測されなかった。
【００２４】
ただ、三重項励起状態を経由した輻射遷移は酸素クエンチされること、遅延成分の発光寿命が数十ｎｓと短いこと、外部刺激印加により材料劣化といった変性がないことから、分子の物理的モロフォロジ―変化による新たなＳ１準位形成によるものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】有機ＥＬ素子の一例の断面図
【図２】照明装置の一例の概略図
【図３】照明装置の一例の断面図
【図４】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの例
【図５】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料１の発光減衰特性を示す例
【図６】化合物例２を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの例
【図７】化合物例３を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの例
【図８】化合物例４を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの例
【図９】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの経時変化の例
【図１０】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の光照射後の光励起発光スペクトルの変化の例
【図１１】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の加熱後の光励起発光スペクトルの変化の例
【図１２】化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の電界励起発光スペクトルの変化の例
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の発光性分子集合体は、単一又は複数種の化合物を含有し、物理的励起により複数の発光極大波長を有する発光を示す発光性分子集合体であって、前記単一又は複数種の化合物が、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成され、そのうちの少なくとも１種が、前記一般式（１）で表される構造を有する化合物であり、前記複数の発光極大波長を有する発光のうち、最も短波長側の発光極大波長よりも長波長側にある少なくとも一つの発光極大波長を有する発光は、三重項励起状態を経由する輻射遷移に由来し、その発光の半減寿命が、温度２５℃で１ｍｓ以下であることを特徴とする。この特徴は、各請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００２７】
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、前記単一又は複数種の化合物が、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成されることが好ましい。
【００２８】
また、前記単一又は複数種の化合物の少なくとも１種が、最高被占分子軌道を有する部位と最低空分子軌道を有する部位とが分離している構造を有している方が遷移双極子モーメントが大きくなることで、発光において効率がよいと考えられるため好ましい。
【００２９】
さらに、本発明においては、前記単一又は複数種の化合物の少なくとも１種が、前記一般式（１）で表される構造を有する化合物であることが好ましい。これにより、これにより、遷移双極子モーメントを大きくする効果が得られる。
【００３０】
また、本発明の発光性分子集合体の発光方法としては、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに励起光を照射することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることが好ましい。また、前記発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに加熱することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させる発光方法が好ましい。
【００３１】
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。
【００３２】
《発光性分子集合体の概要》
本発明の発光性分子集合体は、単一又は複数種の化合物を含有し、物理的励起により複数の発光極大波長を有する発光を示す発光性分子集合体であって、前記単一又は複数種の化合物が、炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成され、そのうちの少なくとも１種が、前記一般式（１）で表される構造を有する化合物であり、前記複数の発光極大波長を有する発光のうち、最も短波長側の発光極大波長よりも長波長側にある少なくとも一つの発光極大波長を有する発光は、三重項励起状態を経由する輻射遷移に由来し、その発光の半減寿命が、温度２５℃で１ｍｓ以下であることを特徴とする。
【００３３】
このような構成とすることで、一重項励起状態からの蛍光発光と、三重項励起状態を介した発光とを同時に発光させることができ、三重項励起子を用い、かつその半減寿命が短いため消光し難く高発光効率の発光が可能となり、また、複数の波長の光を発光させることで多色発光が可能になる。
【００３４】
従来の技術では、外部刺激（欠陥の導入・外部環境）で波長を変化させるにあたり、１つの発光極大波長のシフトで調整しており、複数の発光極大を発現させることで多色発光を実現しているわけではなかった。
【００３５】
さらに、このような化合物は光や熱といった外部刺激をあたえることにより、材料自体の分解や化学反応を起こすことなく、経時的に発光波長を変化させることができる。これは、今までに見られない新規な現象である。
【００３６】
なお、本発明において、三重項励起状態を経由する輻射遷移とは、温度２５℃において、発光性分子集合体に封止をし、酸素の影響のない状態で発光スペクトルを観察したとき発光極大波長を有する発光が観察されるが、酸素が存在する雰囲気、例えば空気中ではその発光が見られなくなる発光をいう。
【００３７】
〔発光極大波長〕
本発明において発光極大波長とは、発光スペクトルにおいて、発光強度（発光ピーク強度）が極大となるときの波長をいう。
【００３８】
発光スペクトルの測定は公知の方法で行うことができる。例えば、蛍光光度計（ＨＩＴＡＣＨＩ  Ｆ−７０００形分光蛍光光度計）を用い測定することができる。
【００３９】
〔物理的励起〕
本発明の発光性分子集合体は物理的励起により複数の発光極大波長を有する発光を示す。ここで物理的励起とは、発光性分子集合体のエネルギー準位を基底状態から励起状態に励起する物理的刺激をいい、具体的には、光励起、熱励起及び電界励起などが挙げられる。光励起する場合は、発光性分子集合体が有する吸収帯の範囲の波長の光を照射することで、励起状態を作り、照射波長の長波長側に輻射遷移による発光スペクトルを観察することができる。このような照射光の波長は、紫外領域の光が好ましく、例えば、２９０ｎｍや３６５ｎｍの波長の光を照射することができる。
【００４０】
また、２つの電極によって電界を印加して発光性分子集合体を励起・発光させることもできる。
【００４１】
〔外部刺激による発光スペクトルの変化〕
本発明の発光性分子集合体は、例えば作製直後の単膜に光や電界といった物理刺激を印加することで三重項励起状態からの発光が観測され、さらに光や熱といった外部刺激を与えることにより経時的に発光波長を変化させることができる。
【００４２】
すなわち、発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに励起光を照射することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることが好ましい態様である。また、発光性分子集合体を前記物理的励起により発光させ、さらに加熱することにより、前記物理的励起による発光とは異なる発光スペクトルを有する光を発光させることも好ましい態様である。
【００４３】
外部刺激としては、光、熱及び電界等が挙げられるが、光、熱であることが好ましい。物理的励起と外部刺激は同じであっても、異なっていても良く、例えば光励起させた後、さらに光を照射し続けたり、あるいは加熱して、発光スペクトルを変化させることができる。
【００４４】
具体的には後述する実施例で示したように、化合物例１の封止済み薄膜を作製後、２９０ｎｍの光を照射し続けた場合、長波長側の発光が増強されて、発光スペクトルを照射１分から６０分にかけて、図９で示したように、経時的に発光スペクトルを変化させることができる。
【００４５】
光や熱といった外部刺激により、材料自体の分解や化学反応を起こすことなく、経時的に発光波長を変化させることができるのは以下のように推定している。
【００４６】
外部刺激によって発光強度が変化する理由としては、印加したエネルギーにより分子の微細構造が経時により変化することで、落ち込む安定なエネルギー準位が変化することに加え、より安定な分子配列へと変化していくためであると考えられる。また、外部刺激の形態によって分子の微細構造が異なることで、発現する発光スペクトルに差異が生じるものと考えられる。
【００４７】
外部刺激を印加した後の単膜に対しＨＰＬＣで不純物観測を実施した際に外部刺激前の材料と変化が無かった。また、屈折率測定においても印加前後で変化は観測されなかった。
【００４８】
ただ、三重項励起状態を経由した輻射遷移は酸素クエンチされること、遅延成分の発光寿命が数十ｎｓと短いこと、外部刺激印加により材料劣化といった変性がないことから、分子の物理的モロフォロジ―変化による新たなＳ１準位形成によるものと推定される。
【００４９】
〔最高被占分子軌道を有する部位と最低空分子軌道を有する部位〕
このような発光性分子集合体を構成する化合物としては、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子、硫黄原子、リン原子及びケイ素原子からなる群から選択される原子により構成されることが好ましい。より好ましくは、発光性分子集合体が炭素原子、窒素原子、酸素原子及び水素原子からなる群から選択される原子によって構成されることである。
【００５０】
さらに、発光性分子集合体を構成する化合物の少なくとも１種が、分子軌道計算により得られる最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）を有する部位と最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）を有する部位とが分離していることが遷移双極子モーメントが大きくなることが期待され、発光において効率がよいと考えられるため好ましい。
【００５１】
これらＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの電子分布状態については、分子軌道計算により得られる構造最適化した際の電子密度分布から求めることができる。
【００５２】
本発明における発光性分子集合体を構成する化合物の分子軌道計算による構造最適化及び電子密度分布の算出は、計算手法として、汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ（ｄ）を用いた分子軌道計算用ソフトウェアを用いて算出することができ、ソフトウェアに特に限定はなく、いずれを用いても同様に求めることができる。
【００５３】
本発明においては、分子軌道計算用ソフトウェアとして、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製のＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｃ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ  ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，２０１０．）を用いることができる。
【００５４】
また、「ＨＯＭＯとＬＵＭＯが分離している」とは、上記分子計算により算出されたＨＯＭＯ軌道分布及びＬＵＭＯ軌道分布の中心部位が離れており、より好ましくはＨＯＭＯ軌道の分布とＬＵＭＯ軌道の分布がほぼ重なっていないことを意味する。
【００５５】
一般に分子の電子軌道において、ＨＯＭＯは電子供与性部位に、ＬＵＭＯは電子吸引性部位に分布することが知られており、分子内に電子供与性と電子吸引性の骨格を導入することによって、ＨＯＭＯとＬＵＭＯが存在する位置を遠ざけることが可能である。
【００５６】
ここで、電子供与性部位及び電子吸引性部位の「部位」とは、置換基又は原子群のことを指す。
【００５７】
電子供与性部位の例としては、例えば、アリールアミン類、（アザ）カルバゾール、フェノキサジン、アクリジン、フェノチアジン及びピロール類等の環が挙げられる。
【００５８】
電子吸引性部位の例としては、例えば、含窒素芳香族複素環、シアノ基又はスルホニル基、ジベンゾフラン環等の電子吸引性基によって置換された芳香族環等が挙げられる。
【００５９】
例えば、電子供与性部位として（アザ）カルバゾール環を有し、ジベンゾフラン環が電子吸引性部位として機能し、さらに、これらの母核とともに、１，３−ジフェニルベンゼン骨格を有する化合物が特に好ましい。このような構成とすることが、遷移双極子モーメントが大きくなることが期待され、発光において効率がよいと考えられるため好ましい。
【００６０】
〔一般式（１）で表される構造を有する化合物〕
このような、発光性分子集合体を構成する化合物としては、以下に示される一般式（１）で表される構造を有する化合物を挙げることができる。
【００６１】
【化２】
0006792785.tif 000003
【００６２】
式中、Ｂ１及びＢ２は、ＣＨを表す。Ｒ１は、１つのフェニル基で置換されたジベンゾフラン環を表す。Ｒ２及びＲ３は、ベンゼン環を表す。Ｒ４及びＲ５は、各々独立に、水素原子を表し、ｎは整数３を表し、置換基としてのＲ５は有しないことを表す。
【００６３】
Ｒ１は、１つのフェニル基で置換されたジベンゾフラン環を表す。
【００６４】
一般式（１）で表される構造を有する化合物及び参考とされる化合物としては、例えば、以下の化合物を挙げることができる。
【００６５】
【化３】
0006792785.tif 000004
【００６６】
〔合成方法〕
これらの化合物は公知の方法で合成することができる。例示の化合物は公知の反応を組み合わせて合成することができる。具体例として、以下に例示化合物２の合成法の概略を示すが、これに限定されるものではない。
【００６７】
【化４】
0006792785.tif 000005
【００６８】
《用途》
本発明の発光性分子集合体は、発光性分子集合体を含有する発光性薄膜として用いることが好ましい。発光材料、センサー、プロセス変化として適用することができる。
【００６９】
発光材料としては、例えば、三重項励起子が用いられることから、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子など電界励起による発光素子に適用する場合、高効率発光が可能である。また、一分子・一層で白色発光が可能な発光材料や、外部刺激で発光色が変わる照明装置などに応用することができる。
【００７０】
センサーとしては、光励起により発光スペクトルの変化が観測できるため、光の漏れを感知したり、装置の稼働時間をモニタリングすること等に適用可能である。また、外部刺激が熱によっても発光スペクトルの変化が起きるので、温度センサーとしても使用することができる。
【００７１】
プロセス変化への適用例としては、単膜、もしくは単膜を用いた発光素子を作製する際に、外部刺激を与えることで変調可能であったり、膜が安定準位に落ち着くと推測されるので、外部刺激トリートメントを行うことで素子寿命や高効率化への適用が可能である。
【００７２】
本発明の発光性分子集合体を発光性薄膜として用いる場合、他の蛍光発光材料やリン光発光材料などの発光性材料や、他の材料を、本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。
【００７３】
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
代表的な応用例である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）について述べる。本発明に係る有機ＥＬ素子は、少なくとも一対の電極間に一つ又は複数の有機機能層を備えている。本発明における有機機能層とは、有機化合物を含有する層をいう。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層（青色発光層、緑色発光層、赤色発光層を含む）電子輸送層、電子注入層を挙げることができる。
【００７４】
本発明に係る有機ＥＬ素子は、種々の構成を採り得る。図１に有機ＥＬ素子の一例の断面図を示す。なお図１は、説明のため縦横比は正確ではない。
【００７５】
図１に示すとおり、本発明に係る有機ＥＬ素子１０は、基板１３上に設けられており、基板１３側から順に、第一電極（透明電極）２１、有機材料等を用いて構成された有機機能層２３、及び第二電極（対向電極）２５ａをこの順に積層して構成されている。第一電極２１（下地層２１ａと電極層２１ｂからなる。）の端部には、取り出し電極１６が設けられている。第一電極２１と外部電源（図示略）とは、取り出し電極１６を介して、電気的に接続される。有機ＥＬ素子１０は、発生させた光（発光光Ｌｇ）を、少なくとも基板１３側から取り出すように構成されている。
【００７６】
また、有機ＥＬ素子１０の層構造が限定されることはなく、一般的な層構造であって良い。ここでは、第一電極１がアノード（すなわち陽極）として機能し、第二電極２５ａがカソード（すなわち陰極）として機能することとする。この場合、例えば、有機機能層２３は、アノードである第一電極２１側から順に正孔注入層２３ａ／正孔輸送層２３ｂ／発光層２３ｃ／電子輸送層２３ｄ／電子注入層２３ｅを積層した構成が例示されるが、このうち、少なくとも有機材料を用いて構成された発光層２３ｃを有することが必須である。正孔注入層２３ａ及び正孔輸送層２３ｂは、正孔輸送注入層として設けられても良い。電子輸送層２３ｄ及び電子注入層２３ｅは、電子輸送注入層として設けられても良い。
【００７７】
また、有機機能層２３は、これらの層の他にも正孔阻止層や電子阻止層等が、必要に応じて必要箇所に積層されていても良い。本発明の発光性分子集合体は発光層２３ｃに含有させることが好ましい。複数の発光層を、非発光性の中間層を介して積層させた構造としても良い。中間層は、正孔阻止層、電子阻止層として機能しても良い。さらに、カソードである第二電極２５ａも、必要に応じた積層構造であっても良い。このような構成において、第一電極２１と第二電極２５ａとで有機機能層２３が挟持された部分のみが、有機ＥＬ素子１０における発光領域となる。
【００７８】
また、以上のような層構成においては、第一電極２１の低抵抗化を図ることを目的として、第一電極２１の電極層２１ｂに接して補助電極１５が設けられていても良い。
【００７９】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１０は、有機材料等を用いて構成された有機機能層２３の劣化を防止することを目的として、基板１３上において封止材１７で封止されている。この封止材１７は、接着剤１９を介して基板１３側に固定されている。ただし、第一電極２１（取り出し電極１６）及び第二電極２５ａの端子部分は、基板１３上において有機機能層２３によって互いに絶縁性を保った状態で封止材１７から露出させた状態で設けられている。
【００８０】
なお、有機ＥＬ素子を構成する各層に用いられている材料は、公知のものを用いることができる。
《照明装置》
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２、図３に示すような照明装置を形成することができる。
【００８１】
図２は、照明装置の一例の概略図を示し、本発明に係る有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行う。）。図３は照明装置の一例の断面図である。図中、符号１０５は陰極、符号１０６は有機層、符号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。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。
【００８３】
〔実施例１〕
（化合物例１を用いた、三重項励起状態を経由する輻射遷移であることの確認と発光寿命の測定）
〈発光性分子集合体試料１〜３の作製〉
真空熱蒸着装置を用い、真空度１×１０−４Ｐａまで減圧した後、化合物例１の入った抵抗加熱ボートに通電、加熱し、３ｃｍ四方の石英基板上に、蒸着速度０．６〜１．０Å／ｓで３０ｎｍの厚さに成膜した後、窒素雰囲気下で厚さ３００μｍのガラス基板からなる封止材と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）を用いた封止有りの発光性分子集合体試料１及びガラス基板とエポキシ系光硬化型接着剤を有しない封止無しの発光性分子集合体試料２を作製した。
【００８４】
〈評価〉
波長２９０ｎｍの励起光を用い、照射直後の発光スペクトルを測定し、封止の有無で、空気雰囲気下、酸素の影響を観測した結果を図４に示す。図４は化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の光励起発光スペクトルの例である。封止をしない発光性分子集合体試料２に関しては、蛍光のみが観測されるのに対し、封止した発光性分子集合体試料１に関してはより長波長の４２０ｎｍ付近と５４０ｎｍ付近に発光が観測されることが分かる。さらに、未封止の発光性分子集合体試料２を窒素雰囲気下で発光性分子集合体試料１と同じ材料を用いて再封止して発光性分子集合体試料３を作製して同様な評価をした結果、長波長の発光が発現することも確認できることから、３６０ｎｍ付近の最も短波長の発光極大波長より長波長側の発光である、３９０ｎｍ以降に発光極大波長を有する発光は、三重項励起状態を経由した輻射遷移であることが分かる。
【００８５】
図５は化合物例１を含有する発光性分子集合体試料１（封止有り）の発光減衰特性を示す例である。５４０ｎｍ付近に発光極大波長を有する発光の半減寿命を測定したところ三重項励起状態を経由する輻射遷移であるにもかかわらず、半減寿命が１５．１ｎｓと短いことが分かる。発光の半減寿命の測定は、ストリークカメラＣ４３３４（浜松ホトニクス社製）を用いて、サンプルをレーザー光で励起させながら測定した。なお、半減寿命は、発光強度（カウント）が、通電開始初期値から１／２まで減衰するまでの時間を求めることにより行った。
【００８６】
〔参考例２〕
（化合物例２〜４を用いた、三重項励起状態を経由する輻射遷移であることの確認）
〈発光性分子集合体試料４〜９の作製〉
化合物例１を用いた封止の有無の試料作製と同条件で化合物例２，３、及び４についても封止の有無の単膜を作製した。
発光性分子集合体試料４：化合物例２、封止有り
発光性分子集合体試料５：化合物例２、封止無し
発光性分子集合体試料６：化合物例３、封止有り
発光性分子集合体試料７：化合物例３、封止無し
発光性分子集合体試料８：化合物例４、封止有り
発光性分子集合体試料９：化合物例４、封止無し
〈評価〉
実施例１と同様に封止の有無の発光性分子集合体試料の発光スペクトル評価を実施した。その結果を図６〜８に示す。
【００８７】
図６〜８から、化合物例２〜４においても、３６０ｎｍ付近の最も短波長の発光極大波長より長波長側の３９０ｎｍ以降に発光極大波長を有する発光は三重項励起状態を経由した発光であることが分かる。
【００８８】
〔実施例３〕
（外部刺激として光照射による波形変化と性能向上）
発光性分子集合体試料１を用い、２９０ｎｍの光照射で発光させた後、さらに２９０ｎｍで光励起で外部刺激を与え続けて発光スペクトルを観察したところ、図９で示したように経時で長波長の発光の誘起が観測された。図１０は作製した直後の発光性分子集合体試料１の単膜と外部刺激として６０分光照射した後の単膜の発光スペクトルである。この光物性を確認したところ、外部刺激を印加することで長波長の輻射速度を１３．２倍に向上させることで半減寿命が１５．１ｎｓから１４．１ｎｓと短くなり、全体の絶対量子収率（ＰＬＱＥ）が１８．０％から２２．５％に向上できることが分かった。光励起と発光スペクトルの測定はＨＩＴＡＣＨＩ  Ｆ−７０００形分光蛍光光度計を用いて行った。
【００８９】
〈絶対量子収率（ＰＬＱＥ）の測定〉
ＰＬ量子収率の測定は、絶対量子収率測定装置Ｃ９９２０−０２（浜松ホトニクス社製）を用いた。発光の半減寿命は、ストリークカメラＣ４３３４（浜松ホトニクス社製）を用いて、試料をレーザー光で励起させながら測定した。
【００９０】
また、輻射速度定数（ｋｒ）と無射速度定数（ｋｎｒ）は以下のようにして求めた。
【００９１】
ＰＬＱＥ＝ｋｒ・τ
τ＝１／（ｋｒ＋ｋｎｒ）
また、５４０ｎｍにピークトップを有するＰＬＱＥは全波長の発光積分強度と５４０ｎｍにピークトップを有する発光積分強度から算出した。
【００９２】
この結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
0006792785.tif 000006
【００９４】
以上のことから、三重項励起状態を経由した発光をより多く用いることで発光性能が向上されること、加えて、三重項励起状態を経由した発光の半減寿命が１４〜１５ｎｓと極めて短いことが明らかとなった。
【００９５】
遷移金属錯体が高効率なリン光発光材料として期待されるケースでは、発光メカニズムとしては、ＭＬＣＴ（Ｍｅｔａｌ−ｔｏ−Ｌｉｇａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ）であると言われている。その際、中心金属の重原子効果が配位子に対しても効率的に働き、項間交差（一重項励起状態から三重項励起状態への遷移、Ｓ→Ｔ：約１００％）が速やかに起こり、その後、同様に重原子効果によりＴ１からＳ０への輻射速度定数が大きくなるためである。それにより絶対量子収率（ＰＬＱＥ＝ｋｒ／（ｋｎｒ＋ｋｒ）；ここで、ｋｎｒ（無輻射速度定数）はＴ１からＳ０へ熱的に失活する速度定数である。）が増大する。本発明では重原子を用いなくても絶対量子収率の増大が達成できる。この増大は、有機エレクトロニクスデバイスにした際の発光効率の増大につながる。
【００９６】
〔実施例４〕
（外部刺激として熱による波形変化）
実施例３で用いた発光性分子集合体試料１の６０分光照射した後の単膜に対し１６０度３０分の加熱を行うことで発光色を変化することを観測した。図１１は化合物例１を含有する発光性分子集合体試料の加熱後の光励起発光スペクトルの例である。このときの絶対量子収率を実施例３と同様にして測定したところ、表２に示すように、全体の絶対量子収率（ＰＬＱＥ）も向上する結果となった。本結果より、熱という外部刺激によって、新たな分子配列を形成することで発現波長が変化していると推定され、温度センサーなどの用途にも応用可能であると考えられる。
【００９７】
【表２】
0006792785.tif 000007
【００９８】
〔実施例５〕
（光照射後の不純物測定）
実施例３と同条件で光照射を行いＨＰＬＣで純度測定を行うことで、外部刺激による単膜の劣化度を観測した。結果として、不純物由来の新たな発光極大は観測されず、光照射によって化合物が壊れていないことが分かった。
【００９９】
〔実施例６〕
（電界励起発光スペクトル観測用の有機ＥＬ素子作製）
電界励起発光スペクトル観測用の有機ＥＬ素子６−１を作製し、照明装置に組み込んで評価を行った。有機EL素子の構成は、以下に示すように、ガラス基板／ＩＴＯ／ＨＩＬ／ＨＴＬ／ＥＢＬ／ＥＭＬ／ＨＢＬ／ＥＴＬ／ＥＩＬ／Ａｌとした。
【０１００】
〈有機ＥＬ素子６−１の作製〉
（陽極の形成）
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）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。
【０１０１】
（正孔注入層（ＨＩＬ）の形成）
ＩＴＯ表面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。この上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと略記、Ｂａｙｅｒ製、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ  Ａｌ  ４０８３）を純水で希釈した溶液をスリットコート法により成膜した後、１４０℃にて１時間乾燥し、層厚４０ｎｍの正孔注入層を設けた。
【０１０２】
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酸化モリブデンを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートに化合物ＥＢ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物例１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物ＨＢ−１を２００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物ＥＴ−１を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０１０３】
（正孔輸送層（ＨＴＬ）の形成）
次いで真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、酸化モリブデン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１．０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１０４】
（電子阻止層（ＥＢＬ）の形成）
更に化合物ＥＢ−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、前記正孔輸送層上に蒸着し、１０ｎｍの電子阻止層を設けた。
【０１０５】
（発光層の形成：ＥＭＬ）
更に化合物例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、前記電子阻止層上に蒸着し６０ｎｍの発光層を設けた。
【０１０６】
（正孔阻止層（ＨＢＬ）の形成）
更に化合物ＨＢ−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１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。
【０１０７】
（電子輸送層（ＥＴＬ）の形成）
更に化合物ＥＴ−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、前記正孔阻止層上に蒸着し３０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１０８】
（電子注入層（ＥＩＬ）及び陰極の形成）
引き続き、電子注入層としてフッ化カリウム２ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子６−１を作製した。
【０１０９】
用いた化合物の構造を以下に示す。
【０１１０】
【化５】
0006792785.tif 000008
【０１１１】
〔有機ＥＬ素子６−１の評価〕     
得られた有機ＥＬ素子６−１を評価するに際しては、作製後の有機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、図２及び図３に示すような照明装置を作製して評価した。このようにして作製した照明装置を用いて有機ＥＬ素子６−１について６５０μＡで電界励起し波形変化を観測した。得られた電界励起発光スペクトル（分光放射輝度）を図１２に示す。分光放射輝度の測定は分光輝度計を内蔵した電界印可装置を用いて行った。
【０１１２】
電界励起を１０分間続けたところ、光励起同様３８０ｎｍ近くの蛍光発光部が減少しながら三重項励起状態を経由した２波目３波目の発光強度が向上していることが分かる。
【０１１３】
また、本測定において振動構造が観測できエレクトロマーでないこともわかる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  有機ＥＬ素子
１３  基板
１５  補助電極
１６  取り出し電極
１７  封止材
２１  第一電極（透明電極）、
２１ａ  下地層
２１ｂ  電極層
２３  有機機能層
２３ａ  正孔注入層
２３ｂ  正孔輸送層
２３ｃ  発光層
２３ｄ  電子輸送層
２３ｅ  電子注入層
２５ａ  第二電極（対向電極）
１０１  有機ＥＬ素子
１０２  ガラスカバー
１０５  陰極
１０６  有機ＥＬ層
１０７  透明電極尽きガラス基板
１０８  窒素ガス
１０９  捕水剤
Ｌｇ  発光光
【図１】
0006792785.tif 000010
【図２】
0006792785.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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