(57)【要約】【課題】発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた表示装置、更には発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを具備した照明装置を提供すること。【解決手段】ホスト化合物及び燐光性化合物をドーパント化合物として含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該素子を構成する何れかの層にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト化合物及び燐光性化合物をドーパント化合物として含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該素子を構成する何れかの層にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物が下記一般式（１）であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2004288379.tif 000027
（式中、Ｒ１〜Ｒ８は水素原子またはアルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、複素環基、シリル基を表す。）
【請求項３】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８の少なくとも１つがアリール基であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
一般式（１）で表わされる化合物の分子量が３５０〜２０００であることを特徴とする請求項２または３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物がホスト化合物として発光層に含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物が発光層に隣接する層に含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
燐光性化合物がイリジウム化合物、オスミウム化合物または白金化合物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
燐光性化合物がイリジウム化合物であることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
ホスト化合物及び燐光性化合物をドーパント化合物として含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該素子を構成する何れかの層にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含有し、且つ発光が実質白色であ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を具備してなることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）、表示装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子（無機ＥＬ素子）や有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子には、更なる低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００５】
例えば、特許第３０９３７９６号明細書では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、またはトリススチリルアリーレン誘導体に微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。
【０００６】
また、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（特開昭６３−２６４６９２号公報）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（特開平３−２５５１９０号公報）が知られている。
【０００７】
以上のように、蛍光量子収率の高い蛍光体をドープすることによって、従来の素子に比べて発光輝度を向上させている。
【０００８】
しかし、上記のドープされる微量の蛍光体からの発光は、励起一重項からの発光であり、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（ηｅｘｔ）の限界は５％とされている。ところが、プリンストン大から励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、米国特許第６，０９７，１４７号明細書等）。励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が最大４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００９】
燐光性化合物をドーパントとして用いるときのホストは、燐光性化合物の発光極大波長よりも短波な領域に発光極大波長を有することが必要であることはもちろんであるが、その他にも満たすべき条件があることが分かってきた。
【００１０】
Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、燐光性化合物についていくつかの報告がなされている。例えば、Ｉｋａｉらはホール輸送性の化合物を燐光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは各種電子輸送性材料を燐光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。更に、Ｔｓｕｔｓｕｉらはホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている。
【００１１】
燐光性化合物のホスト化合物については、例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７巻、９０４頁（２０００年）等に詳しく記載されているが、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を得るためにホスト化合物に必要とされる性質について、より新しい観点からのアプローチが必要である。
【００１２】
しかし、何れの報告も、素子の発光輝度の向上及び耐久性を両立しうる構成は得られていない。
【００１３】
また、一方では、ホスト化合物、及びドーパント化合物として燐光性化合物を各々含有する発光層を有する素子において、前記ホスト化合物としてカルバゾール誘導体を適用した例としては、４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）等が最も一般的であるが、これら従来のカルバゾール誘導体を用いても、発光効率および耐久性の両立は達成されていない。特に、緑色より短波な発光については満足な発光効率が得られていない。
【００１４】
ＣＢＰ以外のカルバゾール誘導体としては、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−１０５４４５号公報等に高分子タイプが、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−７５６４５号公報等、中でも特定構造を有するカルバゾール誘導体が記載されている（例えば、特許文献１参照。）が、発光輝度および耐久性を両立しうる構成は得られていない。
【００１５】
また、現在のところ単一の発光材料で白色発光を示すものがないため、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ている。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、赤色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものや、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等が考えられるが、いずれにしても青色を利用する以上白色に関しても、効率の高い白色発光の素子が発見されていないのが現状である。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００２−１００４７６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた表示装置、更には発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを具備した照明装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。
【００１９】
１）ホスト化合物及び燐光性化合物をドーパント化合物として含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該素子を構成する何れかの層にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２０】
２）ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物が前記一般式（１）であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２１】
３）一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ８の少なくとも１つがアリール基であることを特徴とする前記２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２２】
４）一般式（１）で表わされる化合物の分子量が３５０〜２０００であることを特徴とする前記２）または３）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２３】
５）ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物がホスト化合物として発光層に含有することを特徴とする前記１）〜４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
６）ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物が発光層に隣接する層に含有することを特徴とする前記１）〜４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２５】
７）燐光性化合物がイリジウム化合物、オスミウム化合物または白金化合物であることを特徴とする前記１）〜６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
８）燐光性化合物がイリジウム化合物であることを特徴とする前記７）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
９）前記１）〜８）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００２８】
１０）ホスト化合物及び燐光性化合物をドーパント化合物として含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該素子を構成する何れかの層にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含有し、且つ発光が実質白色であ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。
【００２９】
１１）前記１０）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする照明装置。
【００３０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、燐光発光用の材料について鋭意検討を重ねた結果、ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物が耐熱性に優れ、且つ比較的短波長に燐光発光を示すことを見出すとともに、本発明の化合物を用いて有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した場合に、素子の発光輝度、発光寿命が改善されることを見出し、本発明に至ったものである。
【００３１】
特に、青色発光において、発光輝度および発光寿命（耐久性）の両立を達成した有機エレクトロルミネッセンス素子、および本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた発光輝度の高い、耐久性の良好な表示装置を提供できることを見出した。
【００３２】
更に、ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物を含む白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子も発光輝度、発光寿命に優れ、良好な照明装置を提供することができた。
【００３３】
《ビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物》
本発明のビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物について説明する。本発明にビシクロ［１．１．１］ペンタン骨格を含む化合物としては、前記一般式（１）で表される化合物が用いられることが好ましい。
【００３４】
まず、一般式（１）について説明する。
式中、Ｒ１〜Ｒ８は水素原子または一価の置換基を表し、少なくとも１つがアリール基で置換されている構造を有する。Ｒ１〜Ｒ８で表される一価の置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルケニル基（ビニル基、プロペニル基、スチリル基等）、アルキニル基（エチニル基等）、アルキルオキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルチオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、アミノ基、アルキルアミノ基（ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基等）、アリールアミノ基（アニリノ基、ジフェニルアミノ基等）、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロール基、ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基等）、シリル基（トリメチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等）等が挙げられる。それぞれの置換基は、更に置換基を有していてもよい。また、置換基同士が結合し、環を形成してもよい。また、一般式（１）については、その分子量は３５０〜２０００であることがより好ましい。
【００３５】
以下に具体的化合物例を示すが、本発明における化合物がこれらに限定されるものではない。
【００３６】
【化２】
2004288379.tif 000002
【００３７】
【化３】
2004288379.tif 000003
【００３８】
【化４】
2004288379.tif 000004
【００３９】
【化５】
2004288379.tif 000005
【００４０】
【化６】
2004288379.tif 000006
【００４１】
【化７】
2004288379.tif 000007
【００４２】
【化８】
2004288379.tif 000008
【００４３】
【化９】
2004288379.tif 000009
【００４４】
【化１０】
2004288379.tif 000010
【００４５】
【化１１】
2004288379.tif 000011
【００４６】
【化１２】
2004288379.tif 000012
【００４７】
【化１３】
2004288379.tif 000013
【００４８】
【化１４】
2004288379.tif 000014
【００４９】
上記一般式（１）で表される化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する、下記に示すような何れの層（例えば、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層等）に含有していてもよいが、特に後述するようにホスト化合物として発光層に含有する場合、または発光層に隣接する層に含有する場合に、更に高発光輝度を示し、且つ耐久性が向上した有機エレクトロルミネッセンス素子が提供できることがわかった。
【００５０】
本発明の一般式（１）で表される化合物の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成するいずれか１層中での含有量としては、５０質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは８０〜９５質量％であり、特に好ましくは９０〜９５質量％である。
【００５１】
本発明の一般式（１）で表される化合物は従来公知の方法によって製造が可能であるが、例えば、下記の合成方法を参照して合成できる。
【００５２】
《合成例１：化合物Ａ−１の合成》
【００５３】
【化１５】
2004288379.tif 000015
【００５４】
反応生成物１の合成は以下の文献を参照した。Ｍａｔｔｈｉａｓ  Ｍｅｓｓｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（２０００）１１３７及びＪ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌ  Ｒｅｈｍ  ｅｔ  ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９９９）２０７９。
【００５５】
トリス（４−ブロモフェニル）アミン（４ｇ）、反応生成物１（１０ｇ）を含むＴＨＦ溶液（５０ｍｌ）、ＰｄＣｌ２（ＣＨ３ＣＮ）２（１０ｍｇ）を含むＴＨＦ溶液中で、２５℃で３日間攪拌し、得られた反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、再結晶法により、目的物Ａ−１（０．８ｇ）を得た。更に、昇華精製を行うことによりＡ−１（０．５ｇ）得た。
【００５６】
化合物Ａ−１の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００５７】
《合成例２：化合物Ｃ−６の合成》
【００５８】
【化１６】
2004288379.tif 000016
【００５９】
［１．１．１］プロペランの合成は、以下の文献を参照した。Ｊ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌ  Ｒｅｈｍ  ｅｔ  ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（２００１）１０４９。また、３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールは３−アミノ−６−メチル−９−エチルカルバゾールのサンドマイヤー反応により合成した。
【００６０】
３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾール（６．７ｇ）とマグネシウム（０．５ｇ）をエーテル中、攪拌することによりグリニャール試薬を調製し、［１．１．１］プロペラン（０．２３ｇ）を含むＴＨＦ溶液を滴下し、ＰｄＣｌ２（ＣＨ３ＣＮ）２（７ｍｇ）を加えて、室温で４８ｈ攪拌することにより得られた反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、再結晶法により、目的物Ｃ−６（１．３ｇ）を得た。更に、昇華精製を行うことにより、化合物Ｃ−６（１．０ｇ）得た。
【００６１】
化合物Ｃ−６の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００６２】
《ホスト化合物》：発光層中の主成分
本発明に係るホスト化合物について説明する。
【００６３】
ここで、「ホスト化合物」とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物」という。例えば、発光層を化合物ａ、化合物ｂという２種で構成し、その混合比がａ：ｂ＝１０：９０であれば化合物ａがドーパント化合物であり、化合物ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物ａ、化合物ｂ、化合物ｃの３種から構成し、その混合比がａ：ｂ：ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物ａ、化合物ｂがドーパント化合物であり、化合物ｃがホスト化合物である。
【００６４】
ここで、本発明に係るホスト化合物としては、前記一般式（１）で表される化合物、従来公知の燐光性化合物、後述する蛍光性化合物等を用いることができる。
【００６５】
《燐光性化合物》：発光層中のドーパント化合物の一種
本発明に係る、ドーパント化合物として用いられる燐光性化合物について説明する。
【００６６】
「燐光性化合物」とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物である。燐光量子収率は好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である。上記燐光量子収率は、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。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記燐光量子収率が達成されることが好ましい。
【００６７】
本発明に係る燐光性化合物としては、元素周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物が好ましく、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、ロジウム化合物、パラジウム化合物または白金化合物（白金錯体系化合物）等が挙げられ、中でも最も好ましく用いられるのはイリジウム化合物である。
【００６８】
ホスト化合物、及びドーパント化合物として燐光性化合物を各々含有する発光層を有する本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、素子を構成するいずれか１層は、前記一般式（１）で表される化合物とを含有する発光層を少なくとも有し、発光極大波長が５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上１．３８倍以下であることが好ましい。ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００７０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。
【００７１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上、１．３８倍以下であることが好ましい。
【００７２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位が、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００７３】
以下に、本発明に係る燐光性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。また、これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００７４】
【化１７】
2004288379.tif 000017
【００７５】
【化１８】
2004288379.tif 000018
【００７６】
【化１９】
2004288379.tif 000019
【００７７】
《蛍光性化合物》
本発明に用いられる蛍光性化合物について説明する。
【００７８】
本発明では、ホスト化合物と燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有してもよい。この場合、ホスト化合物と燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）としての電界発光は蛍光性化合物からの発光が得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上であることが好ましく、更に好ましくは３０％以上である。
【００７９】
具体的な蛍光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【００８０】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【００８１】
前記燐光性化合物は、前記のような燐光量子収率が２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長い燐光発光極大波長を有するものである。これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波の燐光性化合物を用いて燐光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられる燐光性化合物の燐光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【００８２】
例えば、３５０〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑の領域に燐光を有するイリジウム錯体を用いることで緑領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００８３】
また、別の形態では、前記のように、ホスト化合物としての蛍光性化合物ａと燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物ｂを少なくとも１種含有する場合もあり、蛍光性化合物ａと燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物Ｂからの発光を得ることもできる。
【００８４】
本発明に用いられる蛍光性化合物が発光する色は、「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（ミノルタ製）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。
【００８５】
《有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成》
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の層構成について説明する。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極（陽極、陰極）の間に、少なくとも１層の発光層を挟持した構造を有する。ここで、発光層は広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことであり、具体的には陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する化合物を含有する層のことを指す。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層及び陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。具体的には以下に示される構造が挙げられる。
【００８８】
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
本発明に係る発光層について説明する。
【００８９】
本発明では、上記一般式（１）で表される化合物を用いて発光層を形成することが好ましい。ここでその形成方法としては、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により薄膜を形成することができるが、本発明では特に分子堆積膜が好ましい。ここで、分子堆積膜とは上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態、または液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【００９０】
また、この発光層は特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記化合物を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【００９１】
（発光層の膜厚）
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に膜厚調整することが好ましい。
【００９２】
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等、発光層と組み合わせて有機ＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【００９３】
《正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層》
本発明に用いられる正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、その上、発光層に陰極、電子注入層、または電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。
【００９４】
《正孔注入材料、正孔輸送材料》
この正孔注入層、正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝性材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００９５】
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性の何れかを有するものであり、有機物、無機物の何れであってもよい。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、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、または、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００９６】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更に米国特許第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（α−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）などが挙げられる。
【００９７】
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。
【００９８】
または、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなど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。この正孔注入層、正孔輸送層は上記正孔注入材料、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、ＬＢ法など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。
【００９９】
（正孔注入層の膜厚、正孔輸送層の膜厚）
正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍ程度での範囲に調整することが好ましい。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１００】
《電子輸送層、電子輸送材料》
本発明に係る電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１０１】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
または、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）など、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。
【０１０４】
その他、メタルフリーまたはメタルフタロシアニン、更にはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基など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。または、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など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。
【０１０５】
この電子輸送層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。
【０１０６】
（電子輸送層の膜厚）
電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましい。この電子輸送層はこれらの電子輸送材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、或いは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１０７】
また、本発明においては、蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記燐光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３３０〜４４０ｎｍ、更に好ましくは３６０〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【０１０８】
《基盤（支持体ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、または透明のものであれば特に制限はない。本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤としては、例えば、ガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１０９】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１１０】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１１１】
まず適当な基板上に所望の電極用物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【０１１２】
更に、陽極と発光層または正孔注入層の間、及び陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【０１１３】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率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」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【０１１４】
陽極バッファー層は、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。
【０１１５】
陰極バッファー層は、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、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１１６】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１１７】
更に上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、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）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していてもよい。
【０１１８】
バッファー層は、陰極バッファー層または陽極バッファー層の少なくとも何れか１つの層内に一般式（１）で表される化合物の少なくとも１種が存在して、発光層として機能してもよい。
【０１１９】
《電極》
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は陰極と陽極からなる。この有機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などの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【０１２０】
上記陽極は蒸着やスパッタリングなどの方法によりこれらの電極物質の薄膜を形成させ、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、或いはパターン精度をあまり必要としない場合（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、または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〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１２１】
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、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、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化など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などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなど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。または、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〜１μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。尚、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極の何れか一方が、透明または半透明であれば発光効率が向上するので好都合である。
【０１２２】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
次に、有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１２３】
薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、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などの点から、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に真空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、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６〜１０−３Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１２４】
前記の様に、適当な基板上に所望の電極用物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陰極を設け、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この様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた有機ＥＬ素子に、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５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。または、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。
【０１２５】
《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。
【０１２６】
《白色発光有機ＥＬ素子、照明装置》
本発明は実質白色の発光を生じる有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものであるが、現在のところ単一の発光材料で白色発光を示すものがないため、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ている。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０１２７】
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、複数の燐光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光または燐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。
【０１２８】
発光層の材料としては特に制限はなく、ＣＦ特性に対応した波長範囲に適合するように、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が、特に燐光を利用して発光する素子を形成する場合に用いられる発光ホストとしては、カルバゾール誘導体、ビフェニル誘導体、スチリル誘導体、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、アリールシラン誘導体等の部分構造を単位として含む材料が挙げられる。なかでもカルバゾール誘導体とビフェニル誘導体は高い発光効率を示す好ましい発光材料である。
【０１２９】
正孔輸送層を設ける場合は、材料に特に制限はないが、アノード電極からの正孔を発光する層に伝達する機能を有していればよく、従来、光導電材料において、正孔の電荷注入材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔輸送層に用いられている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３０】
電子輸送層を設ける場合においても、特に制限がなく、カソード電極からの電子を発光する層に伝達する機能を有していれば、従来公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３１】
本発明の白色有機エレクトロルミネッセンス素子は、基本的にはドーパントを混合するだけで、発光層もしくは正孔輸送層或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など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、生産性も向上するものである。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。
【０１３２】
このようにして得られた白色表示素子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、白色の発光が観測できる。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。
【０１３３】
本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源に用いることができるが、家庭用照明用、車内照明、また露光光源のような一種のランプとして、また液晶表示装置のバックライトとして表示装置にも有用に用いられる。
【０１３４】
その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【０１３５】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１３６】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
図２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。
【０１４０】
図においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１４１】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
【実施例】
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。
【０１５６】
実施例１
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１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１５０ｎｍの膜厚で製膜した透明基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極（陽極）を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０１５７】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにカルバゾール誘導体（ＣＢＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソクプロイン（ＢＣＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに燐光性化合物（Ｉｒ−１２）を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ３を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０１５８】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層を設けた。更に、ＣＢＰ（ホスト化合物として使用）と燐光性化合物Ｉｒ−１２（ドーパント化合物として使用）の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、各々蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．０１ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚２０ｎｍの発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。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／秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１５９】
引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して、陰極バッファー層、陰極を各々形成し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１（比較例）を作製した。図５に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図を示す。
【０１６０】
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９の作製》
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層の形成に用いたホスト化合物ＣＢＰの代わりに表１に示す化合物に置き換えた以外は、全く同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９を作製した。
【０１６１】
【化２０】
2004288379.tif 000020
【０１６２】
【化２１】
2004288379.tif 000021
【０１６３】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜ＯＬＥＤ１−９の各々について下記のような評価を行った。
【０１６４】
《発光輝度》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物（Ｉｒ−１２）からの青色の発光を示した。
【０１６５】
次いで、まず上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下の測定条件下において、２５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で発光させた際の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１６６】
次いで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９について発光輝度を求めた。表１に発光輝度を記載するにあたっては、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定値を各々１００とし、相対値で示す。
【０１６７】
《耐久性》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９の各々において、１０ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときの初期輝度が半分に低下するのに要した時間、即ち半減時間を耐久性の指標として示す。表１において、各有機ＥＬ素子の半減時間（耐久性）は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。得られた結果を表１に示す。
【０１６８】
【表１】
2004288379.tif 000022
【０１６９】
表１から得られた結果を詳細に説明すると、ＣＢＰや比較化合物２のように、平面性が高い化合物ではバンドギャップが狭く、青色に発光する燐光性化合物のホスト化合物としては発光輝度の点で劣っていることが判る。また、比較化合物１においては、従来用いられているＣＢＰと比べてバンドギャップが広く、発光輝度の点では改善されているが、耐久性の点では満足な結果が得られないことが判る。
【０１７０】
一方、本発明の前記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体化合物をホスト化合物として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、発光輝度が高く、且つ耐久性が良好なことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることがわかった。
【０１７１】
また、燐光性化合物（Ｉｒ−１２）を、Ｉｒ−１またはＩｒ−９に変更した以外は、同様にして作製した有機ＥＬ素子においても上記と同様の効果が得られた。特に、耐久性については大幅な改善がみられた。尚、Ｉｒ−１を用いた素子からは緑色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。
【０１７２】
実施例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の正孔輸送層におけるα−ＮＰＤを表２に示す化合物に置き換えた以外は、同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７を作製した。
【０１７３】
次いで、得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７について、実施例１と同様の方法を用いて発光輝度、及び半減時間（耐久性）を測定した。得られた結果を表２に示す。
【０１７４】
【表２】
2004288379.tif 000023
【０１７５】
表２から、本発明の試料は発光輝度が高く、且つ耐久性にも優れていることが明らかである。また、本発明の前記一般式（１）で表される化合物を正孔輸送層に用いた有機ＥＬ素子は、発光輝度が改善されているのが分かるが、特に耐久性の面で、半減時間（耐久性）が顕著に改善されることが判る。
【０１７６】
実施例３
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の電子輸送層におけるＢＣＰを表３に示す化合物に置き換えた以外は、同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７を作製した。
【０１７７】
【化２２】
2004288379.tif 000024
【０１７８】
次いで、得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７について、実施例１と同様の方法を用いて発光輝度、及び半減時間（耐久性）を測定した。得られた結果を表３に示す。
【０１７９】
【表３】
2004288379.tif 000025
【０１８０】
表３から、本発明の試料は発光輝度が高く、且つ耐久性にも優れていることが明らかである。また、本発明の前記一般式（１）で表される化合物を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子は、発光輝度が改善されているのが分かるが、特に耐久性の面で、半減時間（耐久性）が顕著に改善されることが判る。
【０１８１】
実施例４
実施例１で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１８２】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高く耐久性の良好な、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０１８３】
実施例５
《白色発光有機ＥＬ素子の作製》
酸素プラズマにより白色発光有機ＥＬ素子を形成するベースフィルム表面のエッチングを行った。次に、エッチングを行ったベースフィルム上にスパッタ法によりＩＴＯを１００ｎｍの膜厚で成膜し、透明電極層となる透明なアノード電極を形成した。次に、真空蒸着法を用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの開口部をもつステンレス薄膜板をマスクとして利用して、真空度１０−４Ｐａの環境下で、抵抗加熱によりα−ＮＰＤを蒸着レート５Å／ｓで蒸着して２０ｎｍ膜厚で成膜して正孔輸送層とした。次に、正孔輸送層の上にマスクを利用して、抵抗加熱により発光ホストであるＣＢＰを蒸着レート５Å／ｓ、燐光ドーパントＩｒ−６を蒸着レート０．０５Å／ｓ、燐光ドーパントＩｒ−１２を蒸着レート０．２Å／ｓで共蒸着して３０ｎｍの膜厚で成膜して発光層とした。次に、発光層の上にマスクを利用して抵抗加熱によりＢＣＰを蒸着レート５Å／ｓで蒸着して１０ｎｍ膜厚で成膜し、正孔阻止層を兼ねた電子輸送層とした後、更にＡｌｑ３を蒸着レート５Å／ｓで蒸着して４０ｎｍ膜厚で成膜し、ＢＣＰ層とＡｌｑ３層による積層構成の電子輸送層を形成した。
【０１８４】
次に、所定の電極パターン形状の開口部をもつステンレス薄膜板のマスクを利用して、抵抗加熱によりフッ化リチウムを蒸着レート０．１Å／ｓで蒸着して０．５ｎｍの膜厚で成膜した後、アルミニウムを蒸着レート１０Å／ｓで蒸着して１００ｎｍの膜厚で成膜して反電極層となるメタルカソード電極を形成して、比較例としての白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を作製した。
【０１８５】
更に、発光ホストとして用いる化合物を表４に示す化合物に置き換えた以外は、白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１と同様にして白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−２〜４−９を作製した。
【０１８６】
これらにより構成された白色発光有機ＥＬ素子は、ＣＢＰまたは本発明の化合物と、そして燐光ドーパントのＩｒ−６、Ｉｒ−１２の燐光を利用した２つの発光極大波長をもつ発光が同時に行われることによって白色発光を実現するものである。
【０１８７】
作製した白色発光有機ＥＬ素子の評価を以下のようにして行い、結果を表４に示す。
【０１８８】
《発光輝度》
白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物からの白色の発光を示した。温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で発光させた際の発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定した。発光輝度は白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度についてはＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定した。
【０１８９】
《耐久性》
１０ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときに初期輝度が元の半分に低下するのに要した時間である半減寿命時間を指標として表した。半減寿命時間についても白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１９０】
【表４】
2004288379.tif 000026
【０１９１】
表４に明らかであるとおり、本発明の白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子は高い発光輝度、更に大幅に改善された耐久性を有している。またその他、本発明の化合物を発光ホストに用いて構成した素子においても同様の効果が得られた。
【０１９２】
【発明の効果】
本発明により、発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置、照明装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【図５】有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図である。
【符号の説明】
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
【図１】
2004288379.tif 000028
【図２】
2004288379.tif 000029
【図３】
2004288379.tif 000030
【図４】
2004288379.tif 000031
【図５】
2004288379.tif 000032