(57)【要約】【課題】素子の輝度半減寿命を向上させ、発光特性を安定化させた有機ＥＬ素子の提供。【解決手段】有機ＥＬ素子の発光層がホスト化合物と２種のゲスト化合物とを含み、第１のゲスト化合物がガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなり、第２のゲスト化合物がそのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト化合物とゲスト化合物とを含む発光層を陽極と陰極との間に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、ゲスト化合物として、ガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなる第１のゲスト化合物と、そのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる第２のゲスト化合物とを含む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】
第１のゲスト化合物がポリアリールポリアミン類である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
第１のゲスト化合物が下記式（１）で表される化合物である、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2004172068.tif 000012
ただし、式（１）において、Ｘは下記式（２）で表されるフェニル基を表し、Ｙは下記式（２）で表されるフェニル基または下記式（３）で表される１−ナフチル基を表し、４個のＸ、２個のＹはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【化２】
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（上記式（２）、（３）中のＲ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｑは０〜４の整数を表し、ｑが２〜４の場合複数のＲ２は互いに異なっていてもよい。）
【請求項４】
第１のゲスト化合物が下記式（４）で表される化合物である、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
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ただし、式（４）において、Ｘは下記式（２）で表されるフェニル基を表し、Ｚは下記式（５）で表される９−フェナントリル基を表し、ｎは１〜５の整数を表し、２個のＸ、２個のＺはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【化４】
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（上記式（２）、（５）中のＲ１、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｒは０〜４の整数を表し、ｒが２〜４の場合複数のＲ３は互いに異なっていてもよい。ｓは０〜４の整数を表し、ｓが２〜４の場合複数のＲ４は互いに異なっていてもよい。）
【請求項５】
発光層内の第１のゲスト化合物の量が、ホスト化合物、第１のゲスト化合物および第２のゲスト化合物の合計量に対し１０〜４０モル％である、請求項１、２、３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光特性および寿命特性が改善された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）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ素子は、高速応答性、視認性、輝度などの点に優れるため盛んに研究が行われている。
【０００３】
有機ＥＬ素子では、発光時間とともに輝度低下が起こることが知られ、この輝度低下速度を抑制し、素子寿命を向上させることが重要な課題である。
【０００４】
素子寿命を向上させる方法としては、正孔輸送層に耐熱性の高い材料を用いたり、発光層に長寿命の蛍光性色素（ルブレンなど）をゲスト化合物としてドープする方法などが研究されている。また、発光層のホスト化合物中に複数種類のゲスト化合物を含有させて、高発光効率化や長寿命化を行う方法も開発されている（特許文献１〜３参照）。しかしながら、これらの方法を用いても、まだ寿命は不十分で、特に高温での寿命については、大幅な改善が望まれる。
【０００５】
有機ＥＬ素子では、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入され、発光層中でそれらが再結合し、励起子が生成する。そのエネルギーが発光物質に移動し発光する。発光層が、ホスト化合物と発光性色素のゲスト化合物で構成される場合は、ホスト化合物に励起子が生成し、さらにゲスト化合物に移動して発光性色素の発光を得ることができる。このホスト化合物とゲスト化合物の組み合わせとしては、様々の高蛍光量子収率、高燐光量子収率の色素の組み合わせが知られている。
【０００６】
例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑという）とクマリン、Ａｌｑと４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−ｐ−ジメチルアミノスチリル−４Ｈ−ピラン（以下、ＤＣＭという）の組み合わせ（非特許文献１参照）、Ａｌｑとキナクリドンの組み合わせ（非特許文献２参照）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリネート）ベリリウム（以下ＢｅＢｑ２）とキナクリドンの組み合わせ（非特許文献３参照）などである。燐光材料としては、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニルとフェニルピリジンイリジウム錯体の組み合わせなどが知られている。
【０００７】
この色素ドープの手法を用いれば、ゲスト化合物である発光性色素の量子収率に応じて、有機ＥＬ素子の発光効率を著しく向上させることができる。例えば、前述のＢｅＢｑ２とキナクリドンの組み合わせでは、発光効率１５ｌｍ／Ｗの素子が得られる。しかしながら、高発光効率の素子であっても、輝度半減寿命が短いものや定電流駆動中の電圧上昇が大きいものもある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１３４７８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１０６２７７号公報
【特許文献３】
特開２００２−３８１４０号公報
【非特許文献１】
Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６５，３６１０，（１９８９）
【非特許文献２】
Ｐｏｌｙｍｅｒ  ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ，Ｊａｐａｎ  ４０，３６００（１９９１）
【非特許文献３】
Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ａｂｓｔｒａｃｔｓ，Ｎｏ３，１０７３，４１ｓｔ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｍｅｅｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｊａｐａｎ  Ｓｏｃ．ｏｆ  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ（１９９４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記電圧上昇が大きい原因の１つが、発光層のホスト化合物上のキャリアの蓄積と発光層の耐熱性の低さであると考えられる。例えば発光層のホスト化合物にＡｌｑを用いた場合、Ａｌｑは、正孔輸送性より、電子輸送性が優性（電子の移動度：５．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、正孔の移動度：８．０×１０−８ｃｍ２／Ｖｓ）であるため、注入された正孔が１つのＡｌｑ分子上に留まりやすく、ホスト化合物の劣化へとつながる。これが、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。
【００１０】
上記のホスト化合物の劣化はＡｌｑに限られるものではなく、他のホスト化合物においても同様の劣化が起こり、駆動電圧の上昇や輝度低下の原因となっていると考えられる。したがって、ホスト化合物の劣化原因となるキャリアの滞留および蓄積を抑制すれば、輝度半減寿命を向上させ、駆動電圧の上昇を抑えることができると考えられる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、発光層中にキャリア蓄積抑制を目的としてホスト化合物を上まわる正孔輸送性を持つ物質をゲスト化合物としてホスト化合物と併用することが有効であり、さらに、このゲスト化合物は、キャリア移動を担うため、耐熱性を考慮することが非常に重要で、耐熱性の高い化合物を使用する必要があることを見出した。
【００１２】
また、ホスト化合物にキャリアが滞留、蓄積することを抑制することからホスト化合物を発光させることは好ましくなく、上記ゲスト化合物もキャリア移動を担うためのものであってそれ自身を発光させることは好ましくない。したがって、これらとは別に発光性物質を併用する必要があり、その発光性物質としてそのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい発光性物質を第２のゲスト化合物として使用し、ホスト化合物や上記ゲスト化合物（第１のゲスト化合物）の発光を抑制する。
【００１３】
本発明者は、これらの知見により、第１のゲスト化合物として正孔輸送性が高くかつガラス転移温度（以下、Ｔｇという）が１００℃以上のゲスト化合物を使用し、かつ第２のゲスト化合物としてそのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい発光性色素を使用することにより、発光特性および寿命特性が改善された発光層を構成し得ることを見出した。
【００１４】
本発明は、この知見に基づく、発光特性および寿命特性が改善された有機ＥＬ素子を提供することにある。本発明は、以下の有機ＥＬ素子である。
【００１５】
ホスト化合物とゲスト化合物とを含む発光層を陽極と陰極との間に有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、ゲスト化合物として、ガラス転移温度が１００℃以上でかつその正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物からなる第１のゲスト化合物と、そのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物からなる第２のゲスト化合物とを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１６】
また、本発明は、上記ガラス転移温度１００℃以上の化合物が下記式（１）で表される化合物である上記有機ＥＬ素子、および上記ガラス転移温度１００℃以上の化合物が下記式（４）で表される化合物である上記有機ＥＬ素子である。さらに本発明は、ガラス転移温度１００℃以上の化合物が発光層内に１０〜４０モル％の濃度で含有される、上記各有機ＥＬ素子である。
【００１７】
【化５】
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【００１８】
ただし、式（１）において、Ｘは下記式（２）で表されるフェニル基を表し、Ｙは下記式（２）で表されるフェニル基または下記式（３）で表される１−ナフチル基を表し、４個のＸ、２個のＹはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００１９】
【化６】
2004172068.tif 000004
【００２０】
（上記式（２）、（３）中のＲ１、Ｒ２は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｑは０〜４の整数を表し、ｑが２〜４の場合複数のＲ２は互いに異なっていてもよい。）
【００２１】
【化７】
2004172068.tif 000005
【００２２】
ただし、式（４）において、Ｘは下記式（２）で表されるフェニル基を表し、Ｚは下記式（５）で表される９−フェナントリル基を表し、ｎは１〜５の整数を表し、２個のＸ、２個のＺはそれぞれ互いに異なっていてもよい。
【００２３】
【化８】
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【００２４】
（上記式（２）、（５）中のＲ１、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子を示す。ｐは０〜３の整数を表し、ｐが２または３の場合複数のＲ１は互いに異なっていてもよい。ｒは０〜４の整数を表し、ｒが２〜４の場合複数のＲ３は互いに異なっていてもよい。ｓは０〜４の整数を表し、ｓが２〜４の場合複数のＲ４は互いに異なっていてもよい。）
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明において、以下、ホスト化合物をホスト化合物（Ａ）、第１のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）、第２のゲスト化合物をゲスト化合物（Ｃ）ともいう。
【００２６】
本発明の有機ＥＬ素子における発光層は、少なくとも、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の３成分を含む。発光層にはこれら各成分を２種以上含んでいてもよい。たとえば、２種以上のゲスト化合物（Ｂ）を含んでもよく、２種以上のゲスト化合物（Ｃ）を含んでいてもよい。ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の各化合物はいずれも蛍光性または燐光性を有し量子収率が高いことがより好ましい。しかし、本発明有機ＥＬ素子のこれら３成分を含む発光層において実際に発光する化合物は実質的にゲスト化合物（Ｃ）のみである。
【００２７】
上記ゲスト化合物（Ｃ）は、１００℃以上の化合物（以下、高Ｔｇ化合物ともいう）であってもよく、その正孔易動度はホスト化合物の正孔易動度より大きくてもよい。ゲスト化合物（Ｃ）が正孔輸送性でかつ高Ｔｇ化合物である場合は、ゲスト化合物（Ｂ）と区別し難い化合物となる。しかしその場合、本発明においては、ゲスト化合物（Ｂ）とゲスト化合物（Ｃ）との相対的なバンドギャップの相違や正孔易動度の相違などにより、発光層中で実際に発光する化合物をゲスト化合物（Ｃ）とし、実質的に発光しないゲスト化合物をゲスト化合物（Ｂ）とする。
【００２８】
本発明において、ゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアをホスト化合物（Ａ）に蓄積させずにゲスト化合物（Ｃ）に移動させ、これにより発光層の駆動電圧上昇を抑え、輝度半減寿命を向上させる効果が発揮される。このようなゲスト化合物（Ｂ）は多量のキャリアの移動を担うことより耐熱性が要求され、ゲスト化合物（Ｂ）は高Ｔｇ化合物であることよりこの耐熱性を有する。
【００２９】
ゲスト化合物（Ｃ）は、発光層において実質的に発光する化合物であり、ホスト化合物やゲスト化合物（Ｂ）からのキャリアの移動を受けて発光する。ホスト化合物の発光を抑制するためにゲスト化合物（Ｃ）のバンドギャップはホスト化合物のバンドギャップよりも小さくする必要がある。このゲスト化合物（Ｃ）の使用により発光に伴う電圧上昇を抑制し、輝度半減寿命を向上させる効果を有する。
【００３０】
本発明におけるホスト化合物（Ａ）として、使用可能な物質としては、蛍光量子収率の大きい物質が使用できる。例えば、ベンゾチアゾール系、ベンゾオキサゾール系、ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリルベンゼン系化合物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
特に、金属キレート化オキシノイド化合物のなかでは、式（６）で示される８−オキシキノリン系錯体が好ましく使用できる。
【００３２】
【化９】
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【００３３】
ただし、上記化学式において、Ａ１〜Ａ６は、独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、水酸基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アシル基、アリールアミン基、アラルキル基、アルキルアミノ基、または１価芳香族炭化水素基を、Ｍは金属原子を、ｍは金属原子Ｍの価数に応じて１〜３の整数を、Ｌはアルコキシ基またはアリールオキシ基を、ｋは金属原子Ｍの価数とｍに応じて０〜２の整数を表す。上記アルキル基等の有機基における水素原子の一部はハロゲン原子に置換されていてもよく、上記アルキル基等の有機基における炭素−炭素結合間には酸素原子が挿入されていてもよい。
【００３４】
この８−オキシキノリン系錯体の金属原子Ｍとしては、リチウム、銀、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、イットリウム、スカンジウム、ランタン、鉛、ジルコニウム、マンガン、ルテチウムなどがある。これらの中でも、高い蛍光量子収率を有するベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、スカンジウムを中心金属として有する錯体が好ましく使用することができる。
【００３５】
ゲスト化合物（Ｂ）としては、Ｔｇが１００℃以上で、正孔易動度がホスト化合物の正孔易動度より大きい化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。このゲスト化合物（Ｂ）としては芳香核を有する化合物（以下、アリール系化合物という）が好ましく、特に２以上の芳香核を有するアリール系化合物から選択されることが好ましい。芳香核とは、ベンゼン環などの芳香性の環をいい、その環が２個以上縮合した縮合多環化合物では芳香核を２個以上有するものとする。２以上の芳香核を有するゲスト化合物としては、具体的には、たとえば、ビフェニル、テルフェニル、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、フェナントレン、フェナレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ベンゾフェナントレン、ジベンゾフェナントレン、ベンズアントラセン、ジベンズアントラセン、ベンゾナフタセン、コロネンなどの芳香族炭化水素やその誘導体、トリアリールアミン類、ポリアリールポリアミン類などのアリールアミン系化合物やその誘導体、などのアリール系化合物を挙げることができる。
【００３６】
上記芳香族炭化水素としては、環の数が２以上（特に２〜６）の縮合多環式または環の数が２以上（特に２〜６）の環集合式の芳香族炭化水素が好ましい。その誘導体としては、芳香族炭化水素の１個以上の水素原子が、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）、単環または多環の複素環式化合物から水素原子を除いた１価の基などの置換基で置換された化合物がある。さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、その１個以上の水素原子が単環芳香族炭化水素から水素原子を除いた１価の基（フェニル基など）などの置換基を有する誘導体であってもよい。上記置換基におけるアリール基やアルキル基等もまた上記のような置換基を有していてもよい。上記芳香族炭化水素における置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、１価の芳香族性複素環基などであって、その炭素数が１２以下の有機基、およびハロゲン原子が好ましい。最も好ましい置換基は炭素数４以下のアルキル基である。さらに、芳香族炭化水素が縮合多環式炭化水素の場合、炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子等で置換されていてもよいフェニル基もまた好ましい置換基である。
【００３７】
前記アリールアミン系化合物とは、アリール基が結合した窒素原子を１個以上有する化合物をいい、窒素原子の３個の結合手のすべてが１価または多価のアリール基に結合している化合物が好ましい。トリアリールアミン類はアリール基が３個結合した窒素原子を１個有する化合物であり、ポリアリールポリアミン類はこのような窒素原子を２個以上有する化合物であり、すべての窒素原子のすべての結合手はアリール基に結合していることが好ましい。多価のアリール基としては２価または３価のアリール基が好ましい。アリールアミン系化合物におけるアリール基としては前記した芳香族炭化水素やその誘導体から芳香核に結合した水素原子の１個を除いた１価のアリール基や２個以上の水素原子を除いた多価のアリール基、および１〜３価のベンゼン環が好ましい。また、アリールアミン系化合物における複数のアリール基は異なっていてもよい。本発明においてアリールアミン系化合物としてはアリール基が結合した窒素原子を２〜１０個有するポリアリールポリアミン類が好ましく、特に２〜６個の窒素原子を有するポリアリールポリアミン類が好ましい。
【００３８】
ポリアリールポリアミン類においては、２個以上の窒素原子を連結する多価のアリール基を少なくとも１個有する。多価のアリール基としては、たとえば、２個の窒素原子を連結する２価のアリール基や３個の窒素原子を連結する３価のアリール基がある。ポリアリールポリアミン類としては２個の窒素原子を連結する２価のアリール基を１個以上有する化合物が好ましい。２価のアリール基としては、フェニレン基が２個以上連結した２価の基（ビフェニル−４，４’−ジイル基などのポリフェニル−ジイル基）やフェニレン基が好ましい。２価のアリール基としては、特にｐ−フェニレン基の数が２〜５（特に２または３）のポリ−ｐ−フェニレン基が好ましい。ポリアリールポリアミン類はさらに窒素原子に結合した１価のアリール基を１個以上有する。ポリアリールポリアミン類における１価のアリール基としては、フェニル基、４−ビフェニリル基、１−ナフチル基、９−フェナントリル基が好ましい。これら１価〜多価のアリール基には前記したような置換基が結合していてもよく、その置換基としては炭素数４以下のアルキル基やハロゲン原子が好ましい。
【００３９】
ゲスト化合物（Ｂ）としてはポリアリールポリアミン類が好ましい。ゲスト化合物（Ｂ）として特に好ましい化合物は、ポリアリールポリアミン類の範疇の化合物である、前記式（１）で表される化合物および前記式（４）で表される化合物である。以下、これら化合物を化学式の番号を付して、それぞれ化合物（１）、化合物（４）という。なお、以下記載において、番号で特定化された化学式で表される化合物や有機基も同様とする。
【００４０】
化合物（１）は、トリス（４，４’−ビフェニリレン）テトラアミンの誘導体であり、Ｘは置換基を有していてもよいフェニル基であるフェニル基（２）を、Ｙはフェニル基（２）または置換基を有していてもよい１−ナフチル基であるナフチル基（３）を表す。フェニル基（２）における置換基（Ｒ１）の数ｐは０〜３の整数であり、ｐが１の場合は４位、ｐが２の場合は３位と４位、ｐが３の場合は３位と４位と５位に、置換基が結合することが好ましい。ｐは０または１であることが好ましい。ｐが２または３の場合、複数の置換基（Ｒ１）は異なっていてもよい。ナフチル基（３）における置換基（Ｒ２）の数ｑは０〜４の整数であり、ｑが１以上の場合置換基は３位〜６位のいずれか１以上に結合し、ｑが１または２の場合置換基は４位と５位のいずれかまたは両方に結合することが好ましい。ｑは０〜２が好ましく、特に０または１が好ましい。ｑが２〜４の場合、複数の置換基（Ｒ２）は異なっていてもよい。
【００４１】
化合物（１）における４個のＸは互いに異なっていてもよく、特に両末端側の窒素原子に結合したＸとビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸとは異なっていてもよい。両末端側の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であるかモノ置換フェニル基であることが好ましく、ビフェニリレン基間の窒素原子に結合したＸはいずれもフェニル基であることが好ましい。２個のＹもまた異なっていてもよいが、いずれもフェニル基（２）であるか、いずれもナフチル基（３）であることが好ましい。
【００４２】
化合物（４）におけるｎは１〜５の整数を表し、２または３であることが好ましく、特に２が好ましい。ｎが１の化合物（４）は１，４−フェニレンジアミンの誘導体であり、ｎが２以上の場合は（ポリｐ−フェニレン）ジアミンの誘導体である。ｎが２の場合は４，４’−ビフェニリレンジアミンの誘導体である。
【００４３】
化合物（４）におけるＸは上記と同じフェニル基（２）であり、化合物（４）において好ましいフェニル基（２）も化合物（１）におけるものと同様である。Ｚは置換基を有していてもよい９−フェナントリル基であるフェナントリル基（５）を表す。フェナントリル基（５）における置換基（Ｒ３）、置換基（Ｒ４）の数ｒ、ｓはそれぞれ０〜４の整数であり、ｒが１または２の場合置換基（Ｒ３）は６位と７位の一方または両方に結合することが好ましく、ｓが１または２の場合置換基（Ｒ４）は２位と３位の一方または両方に結合することが好ましい。ｒ、ｓはそれぞれ０〜２の整数が好ましい。置換基（Ｒ３）が複数存在する場合はそれらは異なっていてもよく、置換基（Ｒ４）が複数存在する場合もそれらは異なっていてもよい。２個のＺは異なっていてもよいが、同一のフェナントリル基（５）であることが好ましい。２個のＺはいずれも置換基を有しない９−フェナントリル基であることが最も好ましい。
【００４４】
上記化合物（１）、化合物（４）における置換基であるＲ１〜Ｒ４は１価の基であり、それぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールチオ基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、モノアリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、芳香性複素環基、アシル基、シアノ基、ハロゲン原子（特にフッ素原子や塩素原子）が好ましい。上記シクロアルキル基、アリール基、芳香性複素環基などの環にはアルキル基等の置換基を有していてもよい。また、上記アルキル基等の有機基の炭素数は１２以下が好ましい。
【００４５】
Ｒ１〜Ｒ４としては、具体的にはたとえば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、アリル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキシ基、メチルチオ基、フェニル基、４−メチルフェニル基、メトキシフェニル基、フェニルメチル基、２−フェニルエチル基、フェノキシ基、フェニルチオ基、モノエチルアミノ基、ジエチルアミノ基、フェニルメチルアミノ基、アセチル基、ベンジル基などが挙げられる。置換基としては特に炭素数４以下のアルキル基が好ましい。
【００４６】
ゲスト化合物（Ｃ）としては、そのバンドギャップがホスト化合物のバンドギャップより小さい化合物であり、上記ホスト化合物（Ａ）とゲスト化合物（Ｂ）と組み合わされた場合に発光する発光性色素である。ゲスト化合物（Ｃ）としてはこの特性を有する化合物である限り特に限定されないが、有機ＥＬ素子発光層におけるゲスト化合物として公知の化合物から選択されることが好ましい。
【００４７】
このゲスト化合物（Ｃ）としては、スチリルベンゼン系色素、オキサゾール系色素、ペリレン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素などのレーザー用色素、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体などの縮合多環芳香族炭化水素系化合物、キナクリドン誘導体、ＤＣＭ、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物などの蛍光増白剤として使用される蛍光性色素、金属キレート化オキシノイド化合物などがある。ゲスト化合物（Ｃ）は、有機ＥＬ素子の目的とする発光色に応じてこのような化合物から選択することができ、またこのような化合物を複数種併用して発光色を調節することができる。
【００４８】
本発明有機ＥＬ素子の発光層はこれらホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む組成物からなり、発光層内でこれら化合物は通常均一に混合された状態にある。発光層にはこれら化合物以外の化合物を含んでいてもよいが、通常これら化合物のみ（ただし、各化合物は２種以上含まれていてもよい）からなる。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｂ）の量は１〜６０モル％が好ましく、特に３〜５０モル％が好ましい。最も好ましいゲスト化合物（Ｂ）の量は１０〜４０モル％である。この発光層におけるホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）の合計量に対するゲスト化合物（Ｃ）の量は０．００１〜４０モル％が好ましく、特に０．０１〜２０モル％が好ましい。
【００４９】
ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む発光層は、あらかじめ混合されたこれら化合物の混合物から形成されてもよく、発光層形成時にこれら化合物が混合されて形成されてもよい。たとえば、スピンコート法で発光層を形成する場合、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）を含む溶液を用いて発光層を形成することができる。たとえば、真空蒸着法発光層を形成する場合には、ホスト化合物（Ａ）、ゲスト化合物（Ｂ）およびゲスト化合物（Ｃ）をそれぞれ含む３つのボートから各化合物を昇華させてこれら化合物を含む発光層を形成することができ、またこれら化合物の混合物を含む１つのボートからこれら化合物を昇華させて発光層を形成することができる。これら３種の化合物の２種の混合物と残りの化合物から発光層を形成することもできる。
【００５０】
本発明有機ＥＬ素子は上記発光層を陰極と陽極の間に有する有機ＥＬ素子である。以下、本発明有機ＥＬ素子を図面を用いて説明する。
【００５１】
図１は本発明の有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図であり、図２は本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図である。
【００５２】
図１に示す有機ＥＬ素子は、基板１、陽極２、発光層３、陰極４がこの順に積層された構造を有する。図２に示す有機ＥＬ素子は、図１に示した基本構造に加えて、陽極２と発光層３との間に陽極２側に第１の界面層６が、発光層３側に正孔輸送層５が設けられ、発光層３と陰極４の間に発光層３側に電子輸送層７が、陰極４側に第２の界面層８が設けられている。
【００５３】
基板１は、有機ＥＬ素子の支持体であり、ガラス、プラスチックフィルム等の透明な基板が一般的には使用される。プラスチックの場合には、ポリカーボネート、ポリメタアクリレート、ポリサルホンなどがある。
【００５４】
陽極２は透明電極であることが好ましく、基板１の上に設けられる。この透明電極としては、通常、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜や錫酸化物の薄膜から構成される。また、仕事関数の大きい銀、金等の金属、ヨウ化銅などの無機導電性物質、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などの材料からなる薄膜で構成されてもよい。
【００５５】
この陽極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法等により行われることが一般的であるが、導電性高分子の場合には適当なバインダーとの溶液を基板上に塗布したり、電解重合により直接基板上に薄膜を作製することができる。透明電極の膜厚は、必要とする透明性に依存するが、可視光の透過率が６０％以上、好ましくは８０％以上であり、この場合の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍである。
【００５６】
図１に示す基本的な構成では、発光層３は陽極２の上に設けられる。この発光層３が、本発明におけるホスト化合物と２種のゲスト化合物を含む発光層である。発光層３の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは、２０〜８０ｎｍである。この発光層３の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法等の種々の方法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。ホスト化合物と２種のゲスト化合物を混合する方法は、真空蒸着法では、ある一定割合で混合した材料を単一のボートやるつぼから昇華させる方法、複数のボートから複数の材料を別々に昇華させる方法などが適用できる。スピンコート法では、溶媒中に複数の材料を一定割合で溶解して製膜することが好ましい。
【００５７】
陰極４は有機発光層３の上に設けられる。陰極材料としては、公知の有機ＥＬ素子用の陰極材料も含め種々の材料が使用できる。たとえば、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム等がある。
【００５８】
陰極の作製方法としては、真空蒸着法、イオン化蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無い均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法が好ましい。陰極の膜厚は、通常１０〜１０００ｎｍであり、好ましくは５０〜３００ｎｍである。
【００５９】
正孔輸送層５は、図２に示すように陽極２と発光層３との間に必要に応じて設けることができる。この正孔輸送層５に用いる正孔輸送材料としては、陽極２からの正孔注入障壁が低く、さらに正孔移動度が高い材料が使用できる。このような正孔輸送材料としては、公知の正孔輸送材料が使用できる。例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＴＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下「ＮＰＤ」と略称する）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェナントリル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン等の芳香族ジアミン系化合物、特開平２−３１１５９１号公報で示されているヒドラゾン化合物が使用することができる。また、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾールやポリシランのような高分子材料も好ましく使用することができる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５９，２７６０（１９９１））。これらの正孔輸送材料は２種以上併用することができる。
【００６０】
正孔輸送材料としては、上記有機物質だけではなく無機物質も使用することができる。無機物質としては、金属カルコゲン化物、金属ハロゲン化物、金属炭化物、ニッケル酸化物、鉛酸化物、銅の沃化物、鉛の硫化物等のｐ型化合物半導体、ｐ型水素化非晶質シリコン半導体、ｐ型水素化非晶質炭化シリコン半導体等がある。これらの正孔輸送材料は２種以上併用することができ、また有機物質の正孔輸送材料と併用することもできる。
【００６１】
正孔輸送層の耐熱性や薄膜均一性を向上させるために、正孔のトラップとなりにくいバインダー樹脂を混合して使用することもできる。このようなバインダー樹脂としては、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂の含有量は、正孔移動度を低下させない１０〜５０質量％が好ましい。有機物質、無機物質いずれを使用した場合においても正孔輸送層の膜厚は、通常１０〜２００ｎｍであり、好ましくは２０〜８０ｎｍである。
【００６２】
リーク電流の防止、正孔注入障壁の低減、密着性向上等を目的として、陽極２と正孔輸送層５との間に第１の界面層６を設けてもよい。このような界面層材料としては、特開平４−３０８６８８号公報にみられるようなトリフェニルアミンの誘導体である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や４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ｝トリフェニルアミンや銅フタロシアニン等が好ましい。この第１の界面層６の膜厚は５〜１００ｎｍが好ましい。
【００６３】
電子輸送層７は、有機発光層３と陰極４との間に必要に応じて設けることができる。この電子輸送層７の電子輸送性物質としては、電子親和力が大きく電子の移動度が大きい物質が使用される。このような条件を満たす物質としては、シクロペンタジエン誘導体（特開平２−２８９６７５号公報）、オキサジアゾール誘導体（特開平２−２１６７９１号公報）、ビススチリルベンゼン誘導体（特開平１−２４５０８７号公報）、ｐ−フェニレン化合物（特開平３−３３１８３号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、トリアゾール誘導体（特開平７−９０２６０号公報）などが挙げられる。
【００６４】
第２の界面層８を、電子輸送層７と陰極４との間に、必要に応じて設けることもできる。この界面層を設けることにより、駆動電圧の低減や発光効率の向上、長寿命化を達成することができる。この界面層は陰極からの電子注入を容易にする効果や陰極との密着性をあげる効果がある。
【００６５】
このような界面層材料としては、フッ化リチウム（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７０，１５２（１９９７））に代表されるアルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム、酸化アルミニウム、酸化リチウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物がある。このような界面層材料がそれ自体絶縁体である場合には、使用する膜厚は、通常５ｎｍ以下の薄膜であり、好ましくは、２ｎｍ以下とすることにより陰極からの電子のトンネル注入が可能となると考えられる。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のβ−ジケトン錯体などの有機物も界面層材料として使用できる。
【００６６】
これら正孔輸送層５、第１の界面層６、電子輸送層７、第２の界面層８の層は、有機ＥＬ素子として機能する範囲であれば、その層自体が複数の層で形成されていたり、それらの間にさらに他の層を挟んだりしてもよい。これらの層の作製方法としては、真空蒸着法、ディップ法、スピンコート法、ＬＢ法、ＣＶＤ法等の種々の公知の手法が適用できる。ピンホール等の欠陥の無いサブミクロンオーダーの均一な薄膜を作製するためには、特に、真空蒸着法、スピンコート法が好ましい。
【００６７】
本発明の有機ＥＬ素子においては、大気中における保存安定性、駆動安定性を確保するために、高分子膜や無機保護膜をコーティングしたりガラス封止により大気中の酸素や水分から遮断することが好ましい。ただし、封止空間に、少量の酸素を含有することは、短絡抑制効果を有して好ましい。また、封止空間には、捕水剤を封入することも好ましい。
【００６８】
本発明の有機ＥＬ素子は、全面発光体として使用して、液晶表示素子のバックライトや壁面照明素子として使用することができ、またパターニングして画素を形成してディスプレイとして使用することができる。
【００６９】
【実施例】
以下、本発明の具体的な態様を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、有機ＥＬ素子の評価は、２０℃、定電流駆動（１００ｍＡ／ｃｍ２）、窒素雰囲気中で、輝度半減までの時間（寿命と称す）を測定し、この寿命の長さ（時間）て評価した。
【００７０】
例１（実施例）
ガラス基板上にＩＴＯを膜厚２００ｎｍで蒸着して陽極２（シート抵抗７Ω／□）を形成した。この陽極２上に、真空蒸着法により、第１の界面層６として銅フタロシアニン２０ｎｍを蒸着し、さらに、下記式（８）で表される化合物を膜厚６０ｎｍに蒸着して正孔輸送層５を形成した。
【００７１】
次いで、下記式（７）で表される化合物であるＡｌｑ（ホスト化合物（Ａ））、下記式（８）で表される化合物（ゲスト化合物（Ｂ））および下記式（９）で表されるクマリン５４５Ｔ（ゲスト化合物（Ｃ））をそれぞれ異なるボートを用いて膜厚６０ｎｍに共蒸着して発光層３を形成した。得られた発光層における化合物（８）の濃度は３０モル％、クマリン５４５Ｔの濃度は１．０モル％であった。
【００７２】
さらに、発光層上に界面層８としてＬｉＦの層０．５ｎｍ、次いで陰極４としてアルミニウム層２００ｎｍを順に真空蒸着して有機ＥＬ素子を作製した。このときの真空度は８．０×１０−６トールであった。得られた素子に対して、前述の方法で寿命測定を行った。
【００７３】
なお、化合物（８）のＴｇは１４７℃でその正孔易動度はＡｌｑより大きく、クマリン５４５ＴのバンドギャップはＡｌｑのバンドギャップより小さい。
【００７４】
【化１０】
2004172068.tif 000008
【００７５】
例２（実施例）
例１における化合物（８）の発光層中の濃度を５モル％とした以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。
【００７６】
例３（実施例）
例１における化合物（８）の発光層中の濃度を４８モル％とした以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。
【００７７】
例４（比較例）
発光層として化合物（８）を用いず、化合物（７）と化合物（９）を用いて発光層を形成する以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。
【００７８】
例５（比較例）
発光層中の化合物として化合物（８）の代りに、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミンである下記式（１０）で表される化合物（ＮＰＤ）を同量用いたこと以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。なお、ＮＰＤの正孔易動度はＡｌｑより大きいが、そのＴｇは９６℃である。
【００７９】
例６（比較例）
発光層中の化合物として化合物（８）の代りに、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−ビフェニル−４，４’−ジアミンである化合物（ＴＰＤ）を同量用いたこと以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。なお、ＴＰＤの正孔易動度はＡｌｑより大きいが、そのＴｇは６３℃である。
【００８０】
例７（実施例）
発光層中の化合物として化合物（８）の代りに、下記式（１１）で表される化合物を同量用いたこと以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。なお、化合物（１１）の正孔易動度はＡｌｑより大きく、そのＴｇは１６２℃である。
【００８１】
例８（実施例）
発光層中の発光性色素としてクマリン５４５Ｔの代りに、式（１２）で表される化合物（ＤＣＪＴＢ）を２．５モル％を用いたこと以外は、例１と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。
【００８２】
例９（比較例）
発光層中の化合物として化合物（８）の代りに、下記式（１０）で表されるＮＰＤを同量用いたこと以外は、例８と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。
【００８３】
例１０（実施例）
発光層中の化合物として化合物（８）の代りに、式（１３）で表される化合物を２０モル％用いたこと以外は、例８と同様に素子を作製し、寿命測定を行った。化合物（１３）の正孔易動度はＡｌｑより大きく、そのＴｇは１４５℃である。
【００８４】
【化１１】
2004172068.tif 000009
【００８５】
【化１２】
2004172068.tif 000010
【００８６】
（評価結果）
上記例１〜１０で得られた有機ＥＬ素子の寿命を下記表１に示す。表中の「ゲストＢ」とは、本発明におけるゲスト化合物（Ｂ）［実施例］と対応するＴｇが１００℃未満の化合物［比較例］を示し、その種類は化学式で示した化合物番号または化合物の略称で示す。「ゲストＣ」とは本発明におけるゲスト化合物（Ｃ）を示し、その種類は化学式で示した化合物番号で示す。
【００８７】
ゲストＣの化合物（９）［クマリン５４５Ｔ］と化合物（１２）はいずれもそのバンドギャップがホスト化合物Ａｌｑのバンドギャップより小さい発光性色素である。
【００８８】
【表１】
2004172068.tif 000011
【００８９】
【発明の効果】
本発明により、発光特性および寿命特性が改善された有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明有機ＥＬ素子の基本的な構成を示す側面図。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の他の例を示す側面図。
【符号の説明】
１：基板
２：陽極
３：発光層
４：陰極
５：正孔輸送層
６：第１の界面層
７：電子輸送層
８：第２の界面層
【図１】
2004172068.tif 000016
【図２】
2004172068.tif 000017