(57)【要約】      （修正有）【課題】  特定の配位子を持つ金属錯体を含む有機ＥＬ素子材料と該素子材料を用いて、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子、照明装置及び表示装置を提供する。【解決手段】  下記一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体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材料。2005314663.tif 000045【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体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材料。
【化１】
2005314663.tif 000039
〔式中、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表し、Ｃ1、Ｃ2は、各々炭素原子を表し、Ｚ１は、Ｃ1、Ｘ1、Ｘ3と共に、Ｚ２は、Ｃ2、Ｘ2、Ｘ4と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ1は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ1、Ｒ2は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｃ1とＸ1との間の結合、Ｃ2とＸ2との間の結合、Ｘ1とＸ3との間の結合、Ｘ2とＸ4との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
【請求項２】
前記一般式（１）のＲ1、Ｒ2の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す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材料。
【請求項３】
下記一般式（２）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【化２】
2005314663.tif 000040
〔式中、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ6、Ｃ7は炭素原子を表し、Ｚ３は、Ｃ5、Ｃ3、Ｃ7と共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｚ４は、Ｃ6、Ｃ4、Ｎと共に芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ａ2は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ3、Ｒ4は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ5とＣ3との間の結合、Ｃ3とＣ7との間の結合、Ｃ6とＣ4との間の結合、Ｃ4とＮとの間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
【請求項４】
前記一般式（２）のＲ3、Ｒ4の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項５】
下記一般式（３）またはその互変異性体を部分構造として有する金属錯体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材料。
【化３】
2005314663.tif 000041
〔式中、Ａ3は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ5、Ｒ6は、各々独立に水素原子または置換基を表し、Ｒ7、Ｒ8は、各々独立に置換基を表す。ｎ１、ｎ２は、各々独立に０〜３の整数を表す。Ｍ12は、元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。〕
【請求項６】
前記一般式（３）のＲ5、Ｒ6の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項７】
前記一般式（２）のＭ11がイリジウムであることを特徴とする請求項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材料。
【請求項８】
前記一般式（２）のＭ11が白金であることを特徴とする請求項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材料。
【請求項９】
前記一般式（３）のＭ12がイリジウムであることを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１０】
前記一般式（３）のＭ12が白金であることを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１１】
下記一般式（４）で表される配位子を有する金属錯体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材料。
【化４】
2005314663.tif 000042
〔式中、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表し、Ｃ8〜Ｃ13は、各々炭素原子を表し、Ｚ５は、Ｃ8、Ｘ3、Ｘ5と共に、Ｚ６は、Ｃ9、Ｘ4、Ｘ6と共に、Ｚ７は、Ｃ10、Ｃ11と共に、Ｚ８は、Ｃ12、Ｃ13と共に、各々独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ４は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｘ3とＸ5との間の結合、Ｘ4とＸ6との間の結合、Ｃ8とＸ3との間の結合、Ｃ9とＸ4との間の結合、Ｃ10とＣ11との間の結合、Ｃ12とＣ13との間の結合は、各々単結合、または、二重結合を表す。〕
【請求項１２】
下記一般式（５）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【化５】
2005314663.tif 000043
〔式中、Ｃ14〜Ｃ22は、各々炭素原子を表し、Ｚ９は、Ｃ16、Ｃ14、Ｃ18と共に、Ｚ１１は、Ｃ19、Ｃ20と共に、Ｚ１２は、Ｃ21、Ｃ22と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｚ１０は、Ｃ17、Ｃ15、Ｎと共に、芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ5は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｍ21は、元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ18とＣ14との間の結合、Ｃ14とＣ16との間の結合、Ｃ17とＣ15との間の結合、Ｃ15とＮとの間の結合、Ｃ19とＣ20との間の結合、Ｃ21とＣ22との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
【請求項１３】
下記一般式（６）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【化６】
2005314663.tif 000044
〔式中、Ｚ１３は、Ｃ23、Ｃ24と共に、Ｚ１４は、Ｃ25、Ｃ26と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ａ6は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｒ9、Ｒ10は各々独立に置換基を表す。ｎ３、ｎ４は、各々独立に０〜３の整数を表す。Ｍ22は元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ23とＣ24との間の結合、Ｃ25とＣ26との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
【請求項１４】
前記一般式（５）のＭ21がイリジウムであることを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１５】
前記一般式（５）のＭ21が白金であることを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１６】
前記一般式（６）のＭ22がイリジウムであることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１７】
前記一般式（６）のＭ22が白金であることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【請求項１８】
請求項１〜１７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材料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１９】
構成層として発光層を有し、該発光層の少なくとも一層が、請求項１〜１７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材料を含有することを特徴とする請求項１８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２０】
構成層として、少なくとも発光層及び正孔阻止層を有し、該正孔阻止層の少なくとも一層が、請求項１〜１７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材料を含有することを特徴とする請求項１８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２１】
請求項１８〜２０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具備してなることを特徴とする表示装置。
【請求項２２】
請求項１８〜２０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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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（以下、ＥＬＤという）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や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）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。有機ＥＬ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、さらに、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。
【０００３】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子においては、さらに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。
【０００４】
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。
【０００５】
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（例えば、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（例えば、特開平３−２５５１９０号公報）等が知られている。
【０００６】
以上のように、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％であり、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。
【０００７】
ところが、プリンストン大より励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年））がされて以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている。
【０００８】
例えばＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）、又米国特許第６，０９７，１４７号明細書などにも開示されている。
【０００９】
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４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られる可能性があることから照明用途としても注目されている。
【００１０】
例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）等においては、多くの化合物がイリジウム錯体系など重金属錯体を中心に合成検討されている。
【００１１】
又、前述のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）においては、ドーパントとして、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いた検討がされている。
【００１２】
その他、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとしてＬ２Ｉｒ（ａｃａｃ）例えば（ｐｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）を、又、Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ  Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ  Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、やはり、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとして、トリス（２−（ｐ−トリル）ピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｔｐｙ）３），トリス（ベンゾ［ｈ］キノリン）イリジウム（Ｉｒ（ｂｚｑ）３）等を用いた検討をおこなっている（なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。）。
【００１３】
又、前記、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）等においても、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている。
【００１４】
又、高い発光効率を得るために、Ｔｈｅ  １０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ａｎｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、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。
【００１５】
中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている（例えば、特許文献１〜５及び非特許文献１参照。）。
【００１６】
何れの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光が燐光に由来することから、従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。
【００１７】
また、りん光性の高効率の発光材料としては色純度の良い青色発光材料が求められているにも関わらず、発光波長の短波化が難しく実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。波長の短波化に関してはこれまで、フェニルピリジンにフッ素を置換基として導入すること、配位子としてピコリン酸やピラザボール系の配位子を導入することが知られている（例えば、特許文献６〜８及び非特許文献１〜４参照）。しかしこのような置換基効果を利用して発光波長を短波化し青色を出そうとするとすると、高効率の素子を達成できる一方、オルトメタル化錯体自体の発光寿命は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。
【特許文献１】特開２００２−３３２２９１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３２２９２号公報
【特許文献３】特開２００２−３３８５８８号公報
【特許文献４】特開２００２−２２６４９５号公報
【特許文献５】特開２００２−２３４８９４号公報
【特許文献６】国際公開第０２／１５６４５号パンフレット
【特許文献７】特開２００３−１２３９８２号公報
【特許文献８】特開２００２−１１７９７８号公報
【非特許文献１】Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６ページ（２００２年）
【非特許文献２】Ａｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ．，第７９巻、２０８２ページ（２００１年）
【非特許文献３】Ａｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ．，第８３巻、３８１８ページ（２００３年）
【非特許文献４】Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．，第２６巻、１１７１ページ（２００２年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、特定の配位子を持つ金属錯体を含む有機ＥＬ素子材料と該素子材料を用いて、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子、照明装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の上記目的は、下記の構成１〜２２により達成された。
【００２０】
（請求項１）
下記一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体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材料。
【００２１】
【化１】
2005314663.tif 000002
【００２２】
〔式中、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表し、Ｃ1、Ｃ2は、各々炭素原子を表し、Ｚ１は、Ｃ1、Ｘ1、Ｘ3と共に、Ｚ２は、Ｃ2、Ｘ2、Ｘ4と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ1は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ1、Ｒ2は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｃ1とＸ1との間の結合、Ｃ2とＸ2との間の結合、Ｘ1とＸ3との間の結合、Ｘ2とＸ4との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
（請求項２）
前記一般式（１）のＲ1、Ｒ2の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す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材料。
【００２３】
（請求項３）
下記一般式（２）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【００２４】
【化２】
2005314663.tif 000003
【００２５】
〔式中、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ6、Ｃ7は炭素原子を表し、Ｚ３は、Ｃ5、Ｃ3、Ｃ7と共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｚ４は、Ｃ6、Ｃ4、Ｎと共に芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ａ2は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ3、Ｒ4は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ5とＣ3との間の結合、Ｃ3とＣ7との間の結合、Ｃ6とＣ4との間の結合、Ｃ4とＮとの間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
（請求項４）
前記一般式（２）のＲ3、Ｒ4の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００２６】
（請求項５）
下記一般式（３）またはその互変異性体を部分構造として有する金属錯体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材料。
【００２７】
【化３】
2005314663.tif 000004
【００２８】
〔式中、Ａ3は炭素原子またはケイ素原子を表し、Ｒ5、Ｒ6は、各々独立に水素原子または置換基を表し、Ｒ7、Ｒ8は、各々独立に置換基を表す。ｎ１、ｎ２は、各々独立に０〜３の整数を表す。Ｍ12は、元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。〕
（請求項６）
前記一般式（３）のＲ5、Ｒ6の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００２９】
（請求項７）
前記一般式（２）のＭ11がイリジウムであることを特徴とする請求項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材料。
【００３０】
（請求項８）
前記一般式（２）のＭ11が白金であることを特徴とする請求項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材料。
【００３１】
（請求項９）
前記一般式（３）のＭ12がイリジウムであることを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００３２】
（請求項１０）
前記一般式（３）のＭ12が白金であることを特徴とする請求項５または６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００３３】
（請求項１１）
下記一般式（４）で表される配位子を有する金属錯体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材料。
【００３４】
【化４】
2005314663.tif 000005
【００３５】
〔式中、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5、Ｘ6は、各々独立に炭素原子または窒素原子を表し、Ｃ8〜Ｃ13は、各々炭素原子を表し、Ｚ５は、Ｃ8、Ｘ3、Ｘ5と共に、Ｚ６は、Ｃ9、Ｘ4、Ｘ6と共に、Ｚ７は、Ｃ10、Ｃ11と共に、Ｚ８は、Ｃ12、Ｃ13と共に、各々独立に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ4は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｘ3とＸ5との間の結合、Ｘ4とＸ6との間の結合、Ｃ8とＸ3との間の結合、Ｃ9とＸ4との間の結合、Ｃ10とＣ11との間の結合、Ｃ12とＣ13との間の結合は、各々単結合、または、二重結合を表す。〕
（請求項１２）
下記一般式（５）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【００３６】
【化５】
2005314663.tif 000006
【００３７】
〔式中、Ｃ14〜Ｃ22は、各々炭素原子を表し、Ｚ９は、Ｃ16、Ｃ14、Ｃ18と共に、Ｚ１１は、Ｃ19、Ｃ20と共に、Ｚ１２は、Ｃ21、Ｃ22と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｚ１０は、Ｃ17、Ｃ15、Ｎと共に、芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ａ5は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｍ21は、元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ18とＣ14との間の結合、Ｃ14とＣ16との間の結合、Ｃ17とＣ15との間の結合、Ｃ15とＮとの間の結合、Ｃ19とＣ20との間の結合、Ｃ21とＣ22との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
（請求項１３）
下記一般式（６）で表される部分構造を有する金属錯体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材料。
【００３８】
【化６】
2005314663.tif 000007
【００３９】
〔式中、Ｚ１３は、Ｃ23、Ｃ24と共に、Ｚ１４は、Ｃ25、Ｃ26と共に、各々芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Ａ6は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｒ9、Ｒ10は各々独立に置換基を表す。ｎ３、ｎ４は、各々独立に０〜３の整数を表す。Ｍ22は元素周期表における第８族〜第１０族の元素を表す。Ｃ23とＣ24との間の結合、Ｃ25とＣ26との間の結合は、各々単結合または二重結合を表す。〕
（請求項１４）
前記一般式（５）のＭ21がイリジウムであることを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００４０】
（請求項１５）
前記一般式（５）のＭ21が白金であることを特徴とする請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００４１】
（請求項１６）
前記一般式（６）のＭ22がイリジウムであることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００４２】
（請求項１７）
前記一般式（６）のＭ22が白金であることを特徴とする請求項１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
【００４３】
（請求項１８）
請求項１〜１７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材料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。
【００４４】
（請求項１９）
構成層として発光層を有し、該発光層の少なくとも一層が、請求項１〜１７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材料を含有することを特徴とする請求項１８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４５】
（請求項２０）
構成層として、少なくとも発光層及び正孔阻止層を有し、該正孔阻止層の少なくとも一層が、請求項１〜１７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材料を含有することを特徴とする請求項１８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４６】
（請求項２１）
請求項１８〜２０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具備してなることを特徴とする表示装置。
【００４７】
（請求項２２）
請求項１８〜２０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具備してなることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００４８】
本発明により、特定の配位子を持つ金属錯体である有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬともいう）材料と該素子材料を用いて、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子、照明装置及び表示装置を提供することが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子材料において、請求項１〜１７のいずれか１項で規定する構成とすることにより、特定の配位子を持つ金属錯体である有機ＥＬ素子材料を得ることが出来た。該有機ＥＬ素子材料を用いることにより、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子を得ることが出来る。更に、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることにより、高輝度で、且つ、高耐久性を示す、請求項２１に記載の表示装置、請求項２２に記載の照明装置を各々得ることが出来た。
【００５０】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００５１】
《金属錯体》
本発明に係る金属錯体について説明する。
【００５２】
本発明者等は、上記問題点に鑑み鋭意検討を行った結果、前記一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体、前記一般式（２）で表される部分構造を有する金属錯体、前記一般式（３）で表される部分構造を有する金属錯体、前記一般式（４）で表される配位子を有する金属錯体、前記一般式（５）で表される部分構造を有する金属錯体、または、前記一般式（６）で表される部分構造を有する金属錯体のように、特定の配位子を持つ金属錯体を有機ＥＬ素子に用いることにより、本発明に記載の効果、即ち、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機ＥＬ素子が得られることが判った。
【００５３】
ここで、本発明に用いられる『特定の配位子を持つ金属錯体』とは、配位子と中心金属から金属錯体が形成される場合に、金属錯体の中心金属と配位子が錯形成される側とは反対側（即ち、配位子と中心金属との間で配位結合が形成される側とは逆側を示す。）に位置する配位子分子のオルト位同士が、炭素１個またはケイ素１個で連結した分子構造を有することが特徴である。
【００５４】
上記のような特徴を有する配位子を持つ金属錯体を含む、本発明の有機ＥＬ素子材料として用いることにより、従来の金属錯体を含む有機ＥＬ素子材料を用いて作製された有機ＥＬ素子の問題点であった短い発光寿命が大幅に改善されることが判った。
【００５５】
また、本発明に係る金属錯体を含む有機ＥＬ素子材料の有機ＥＬ素子中の含有層（構成層ともいう）としては、後述する発光層及び／または正孔阻止層が好ましく、また、発光層に含有される場合は、発光層中の発光ドーパントとして用いることにより、本発明に記載の効果である、有機ＥＬ素子の発光寿命の長寿命化を達成することが出来た。尚、発光層、正孔阻止層等の層構成や、発光ドーパント等の層を構成する材料等については、後で詳細に説明する。
【００５６】
本発明の有機ＥＬ素子材料として、前記金属錯体を用いたことにより、素子の長寿命化が達成された理由は、現在、解析中であるが、本発明者等は、金属錯体が本来的に有する平面性が、上記の置換様式を有する配位子の立体障害により、前記平面性が阻害される結果、エキシマーの形成が抑えられることによると推定している。
【００５７】
《金属錯体》
本発明の有機ＥＬ素子材料に係る金属錯体について説明する。
【００５８】
《一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（１）で表される配位子を有する金属錯体について説明する。
【００５９】
最初に、一般式（１）で表される配位子について説明する。
【００６０】
一般式（１）において、Ｚ1とＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
【００６１】
中でも好ましく用いられるのは、ベンゼン環である。更に、前記芳香族炭化水素環は、後述する、前記一般式（１）においてＲ1、Ｒ2で各々表される置換基を有してもよい。
【００６２】
一般式（１）において、Ｚ1とＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成される芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、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ひとつが更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。
【００６３】
中でも好ましいのは、ピリジン環である。更に、前記芳香族複素環は、後述する、前記一般式（１）においてＲ1、Ｒ2で各々表される置換基を有してもよい。
【００６４】
一般式（１）において、Ｒ1。Ｒ2で各々独立に表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、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−ブチル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アラルキル基（例えば、ベンジル基、２−フェネチル基等）、芳香族炭化水素基（例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、フタラジニル基等）、アルコキシル基（例えば、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、シアノ基、水酸基、アルケニル基（例えば、ビニル基等）、スチリル基、ハロゲン原子（例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子、フッ素原子等）等が挙げられる。これらの基は、更に置換されていてもよい。
【００６５】
中でも、本発明では、上記Ｒ1、Ｒ2で表される基の少なくともひとつは、上記の芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることが好ましい。
【００６６】
上記一般式（１）で表される配位子と中心金属（金属でもイオンでもよい）との間で配位結合が形成（錯形成ともいう）されて金属錯体が形成される。
【００６７】
ここで、前記配位子と中心金属（後述する）との間で配位結合が形成されるのは、前記一般式（１）で表される配位子を構成する原子の中で、Ｘ3及び／またはＸ4との間で配位結合または共有結合が形成されることが好ましい。
【００６８】
《一般式（２）で表される部分構造を有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（２）で表される部分構造を有する金属錯体について説明する。
【００６９】
一般式（２）において、Ｚ3がＣ5、Ｃ3、Ｃ7と共に形成する芳香族炭化水素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族炭化水素環と同義である。
【００７０】
一般式（２）において、Ｚ3がＣ5、Ｃ3、Ｃ7と共に形成する芳香族複素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1とＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族複素環と同義である。
【００７１】
一般式（２）において、Ｚ4が、Ｃ6、Ｃ4、Ｎと共に形成する芳香族複素環としては、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、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ひとつが更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。更に、前記芳香族複素環は、前記一般式（１）においてＲ1、Ｒ2で各々表される置換基を有してもよい。
【００７２】
一般式（２）において、Ｒ3、Ｒ4で、各々独立に表される置換基は、前記一般式（１）において、Ｒ1。Ｒ2で各々独立に表される置換基と同義である。
【００７３】
一般式（２）において、Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の第ＶＩＩＩ族の元素を表すが、中でも好ましく用いられるのは、白金（Ｐｔ）とイリジウム（Ｉｒ）である。また、一般式（２）において、Ｍ11は、金属でもよく、イオンでもよい。
【００７４】
《一般式（３）またはその互変異性体を部分構造として有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（３）またはその互変異性体を部分構造として有する金属錯体について説明する。
【００７５】
一般式（３）において、Ｒ5、Ｒ6で各々独立に表される置換基、Ｒ7、Ｒ8で各々独立に表される置換基は、前記一般式（１）において、Ｒ1。Ｒ2で各々独立に表される置換基と同義である。
【００７６】
また、一般式（３）において、Ｒ5、Ｒ6の少なくとも一つは芳香族炭化水素基または芳香族複素環基であることが好ましい。
【００７７】
一般式（３）において、Ｍ12で表される元素周期表における第８族〜第１０族の元素は、一般式（２）において、Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の元素と同義である。
【００７８】
《一般式（４）で表される配位子を有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（４）で表される配位子を有する金属錯体について説明する。
【００７９】
一般式（４）において、Ｚ5が、Ｃ8、Ｘ3、Ｘ5と共に、Ｚ6が、Ｃ9、Ｘ4、Ｘ6と共に、Ｚ7が、Ｃ10、Ｃ11と共に、Ｚ8が、Ｃ12、Ｃ13と共に、各々独立に形成する芳香族炭化水素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族炭化水素環と同義である。
【００８０】
一般式（４）において、Ｚ5が、Ｃ8、Ｘ3、Ｘ5と共に、Ｚ6が、Ｃ9、Ｘ4、Ｘ6と共に、Ｚ7が、Ｃ10、Ｃ11と共に、Ｚ8が、Ｃ12、Ｃ13と共に、各々独立に形成する芳香族複素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族複素環と同義である。
【００８１】
《一般式（５）で表される部分構造を有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（５）で表される部分構造を有する金属錯体について説明する。
【００８２】
一般式（５）において、Ｚ9が、Ｃ16、Ｃ14、Ｃ18と共に、Ｚ11が、Ｃ19、Ｃ20と共に、Ｚ12が、Ｃ21、Ｃ22と共に、各々独立に形成する芳香族炭化水素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族炭化水素環と同義である。
【００８３】
一般式（５）において、Ｚ9が、Ｃ16、Ｃ14、Ｃ18と共に、Ｚ11が、Ｃ19、Ｃ20と共に、Ｚ12が、Ｃ21、Ｃ22と共に、各々独立に形成する芳香族複素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族複素環と同義である。
【００８４】
一般式（５）において、Ｚ10が、Ｃ17、Ｃ15、Ｎと共に形成する、芳香族複素環は、一般式（２）において、Ｚ4が、Ｃ6、Ｃ4、Ｎと共に形成する芳香族複素環と同義である。
【００８５】
一般式（５）において、Ｍ21で表される、元素周期表における第８族〜第１０族の元素は、一般式（２）において、Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の元素と同義である。
【００８６】
《一般式（６）で表される部分構造を有する金属錯体》
本発明に係る、一般式（６）で表される部分構造を有する金属錯体について説明する。
【００８７】
一般式（６）において、Ｚ13が、Ｃ２３、Ｃ２４と共に、Ｚ14が、Ｃ２５、Ｃ２６と共に、各々形成する芳香族炭化水素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1がＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族炭化水素環と同義である。
【００８８】
一般式（６）において、Ｚ13が、Ｃ２３、Ｃ２４と共に、Ｚ14が、Ｃ２５、Ｃ２６と共に、各々形成する芳香族複素環は、前記一般式（１）において、Ｚ1とＣ1、Ｘ1、Ｘ3と共に形成する芳香族複素環と同義である。
【００８９】
一般式（６）において、Ｒ9，Ｒ10で、各々独立に表される置換基は、一般式（１）において、Ｒ1。Ｒ2で各々独立に表される置換基と同義である。
【００９０】
一般式（６）において、Ｍ22で表される、元素周期表における第８族〜第１０族の元素は、一般式（２）において、Ｍ11は元素周期表における第８族〜第１０族の元素と同義である。
【００９１】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子材料として用いられる金属錯体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。
【００９２】
【化７】
2005314663.tif 000008
【００９３】
【化８】
2005314663.tif 000009
【００９４】
【化９】
2005314663.tif 000010
【００９５】
【化１０】
2005314663.tif 000011
【００９６】
【化１１】
2005314663.tif 000012
【００９７】
【化１２】
2005314663.tif 000013
【００９８】
【化１３】
2005314663.tif 000014
【００９９】
【化１４】
2005314663.tif 000015
【０１００】
【化１５】
2005314663.tif 000016
【０１０１】
【化１６】
2005314663.tif 000017
【０１０２】
【化１７】
2005314663.tif 000018
【０１０３】
【化１８】
2005314663.tif 000019
【０１０４】
【化１９】
2005314663.tif 000020
【０１０５】
【化２０】
2005314663.tif 000021
【０１０６】
【化２１】
2005314663.tif 000022
【０１０７】
【化２２】
2005314663.tif 000023
【０１０８】
【化２３】
2005314663.tif 000024
【０１０９】
【化２４】
2005314663.tif 000025
【０１１０】
【化２５】
2005314663.tif 000026
【０１１１】
【化２６】
2005314663.tif 000027
【０１１２】
【化２７】
2005314663.tif 000028
【０１１３】
【化２８】
2005314663.tif 000029
【０１１４】
本発明の有機ＥＬ素子材料に係る金属錯体は、例えばＯｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒ誌、ｖｏｌ３、Ｎｏ．１６、ｐ２５７９〜２５８１（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻、第８号、１６８５〜１６８７ページ（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１ページ（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６ページ（２００２年）、Ｎｅｗ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．，第２６巻、１１７１ページ（２００２年）、さらにこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。
【０１１５】
《金属錯体を含む有機ＥＬ素子材料の有機ＥＬ素子への適用》
本発明の有機ＥＬ素子材料を用いて、有機ＥＬ素子を作製する場合、有機ＥＬ素子の構成層（詳細は後述する）の中で、発光層または正孔阻止層に用いることが好ましい。また、発光層中では上記のように、発光ドーパントとして好ましく用いられる。
【０１１６】
（発光ホストと発光ドーパント）
発光層中の主成分であるホスト化合物である発光ホストに対する発光ドーパントとの混合比は好ましくは質量で０．１質量％〜３０質量％未満の範囲に調整することである。
【０１１７】
ただし、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いても良く、混合する相手は構造を異にする、その他の金属錯体やその他の構造を有するリン光性ドーパントや蛍光性ドーパントでもよい。
【０１１８】
ここで、発光ドーパントとして用いられる金属錯体と併用しても良いドーパント（リン光性ドーパント、蛍光性ドーパント等）について述べる。
【０１１９】
発光ドーパントは、大きくわけて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。
【０１２０】
前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、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が挙げられる。
【０１２１】
後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素の周期表で８属、９属、１０属の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１２２】
具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。
【０１２３】
国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等。
【０１２４】
その具体例の一部を下記に示す。
【０１２５】
【化２９】
2005314663.tif 000030
【０１２６】
【化３０】
2005314663.tif 000031
【０１２７】
【化３１】
2005314663.tif 000032
【０１２８】
（発光ホスト）
発光ホスト（単にホストともいう）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（単に、ドーパントともいう）」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。
【０１２９】
本発明に用いられる発光ホストとしては、併用される発光ドーパントのリン光０−０バンドよりも短波長なそれをもつ化合物が好ましく、発光ドーパントにそのリン光０−０バンドが４８０ｎｍ以下である青色の発光成分を含む化合物を用いる場合には、発光ホストとしてはリン光０−０バンドが４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１３０】
本発明の発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、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、芳香族ボラン誘導体、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し、かつ前記０−０バンドが４５０ｎｍ以下の化合物が好ましい化合物として挙げられる。
【０１３１】
また、本発明の発光ホスト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（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。
【０１３２】
発光ホストとしては、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。
【０１３３】
発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、特開２００２−３０８８５５号公報、特開２００１−３１３１７９号公報、特開２００２−３１９４９１号公報、特開２００１−３５７９７７号公報、特開２００２−３３４７８６号公報、特開２００２−８８６０号公報、特開２００２−３３４７８７号公報、特開２００２−１５８７１号公報、特開２００２−３３４７８８号公報、特開２００２−４３０５６号公報、特開２００２−３３４７８９号公報、特開２００２−７５６４５号公報、特開２００２−３３８５７９号公報、特開２００２−１０５４４５号公報、特開２００２−３４３５６８号公報、特開２００２−１４１１７３号公報、特開２００２−３５２９５７号公報、特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３１４５３号公報、特開２００３−３１６５号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００３−２７０４８号公報、特開２００２−２５５９３４号公報、特開２００２−２６０８６１号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、特開２００２−３０５０８４号公報、特開２００２−３０８８３７号公報等。発光ホストとしては、カルバゾール誘導体や、カルボリン誘導体、または、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、が好ましい態様の一つとして挙げられる。
【０１３４】
次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。
【０１３５】
《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。
【０１３６】
本発明の有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vi）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vii）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《阻止層（電子阻止層、正孔阻止層）》
本発明に係る阻止層（例えば、電子阻止層、正孔阻止層）について説明する。
【０１３７】
本発明においては、正孔阻止層、電子阻止層等に、本発明の有機ＥＬ素子材料をを用いることが好ましく、特に好ましくは正孔阻止層に用いることである。
【０１３８】
本発明の有機ＥＬ素子材料を正孔阻止層、電子阻止層に含有させる場合、請求項１〜１７のいずれか１項に記載されている、本発明に係る金属錯体を正孔阻止層や電子阻止層等の層構成成分として１００質量％の状態で含有させてもよいし、他の有機化合物（例えば、本発明の有機ＥＬ素子の構成層に用いられる化合物等）等と混合してもよい。
【０１３９】
本発明に係る阻止層の膜厚としては好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。
【０１４０】
《正孔阻止層》
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。
【０１４１】
正孔阻止層としては、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることが出来る。
【０１４２】
《電子阻止層》
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることが出来る。
【０１４３】
また、本発明においては、発光層に隣接する隣接層、即ち、正孔阻止層、電子阻止層に、上記の本発明の有機ＥＬ素子材料を用いることが好ましく、特に正孔阻止層に用いることが好ましい。
【０１４４】
《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材料を含み、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。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１４５】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、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。
【０１４６】
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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ゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１４９】
さら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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
この正孔輸送層は、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、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は、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い。
【０１５２】
《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、単層もしくは複数層を設けることができる。
【０１５３】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、下記の材料が知られている。
【０１５４】
さらに、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。
【０１５５】
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、カルボリン誘導体、または、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などが挙げられる。さらに、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。
【０１５６】
さら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。
【０１５７】
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）など、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。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、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。
【０１５８】
この電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は、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い。
【０１５９】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層について説明する。
【０１６０】
《注入層》：電子注入層、正孔注入層
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１６１】
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。
【０１６２】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１６３】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１６４】
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〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１６５】
この注入層は、上記材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。注入層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この注入層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１６６】
《陽極》
本発明の有機ＥＬ素子に係る陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。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。さら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。
【０１６７】
《陰極》
一方、本発明に係る陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【０１６８】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、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。
【０１６９】
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）、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。
【０１７０】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ2・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０１７１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０１７２】
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よい。
【０１７３】
照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。
【０１７４】
多色表示装置として用いる場合は少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０１７５】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１７６】
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【０１７７】
この有機化合物を含有する薄膜の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、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０-6Ｐａ〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１７８】
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５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１７９】
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。
【０１８０】
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。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。
【０１８１】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
【０１８２】
また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、陽極の順に作製することも可能である。
【０１８３】
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。さらに、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。
【０１８４】
多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、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。
【０１８５】
表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、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ックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【０１８６】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【０１８７】
《照明装置》
本発明の照明装置につ居て説明する。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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良いし、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）として使用しても良い。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良い。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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
図２は、表示部Ａの模式図である。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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）。
【０１９８】
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。
【０１９９】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２００】
図３は、画素の模式図である。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
また、本発明の有機ＥＬ材料は、また、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、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良いし、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良い。
【０２１３】
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでも良いが、本発明に係わる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。発光層もしくは正孔輸送層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。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。
【０２１４】
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、本発明に係わる金属錯体、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良い。
【０２１５】
このように、本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレーに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、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等、表示装置にも有用に用いられる。
【０２１６】
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。
【実施例】
【０２１７】
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。
【０２１８】
ここで、実施例１〜６のいずれかにおいて用いられる発光ホスト材料、発光ドーパント、正孔阻止層の形成等に用いられる素材を示す。
【０２１９】
【化３２】
2005314663.tif 000033
【０２２０】
【化３３】
2005314663.tif 000034
【０２２１】
実施例１
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（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透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−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。
【０２２２】
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、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ−１０、ＢＣＰ、Ａｌｑ3をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取付けた。
【０２２３】
更に、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。
【０２２４】
まず、第１の真空槽を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〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚２５ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。
【０２２５】
さらに、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＩｒ−１０の入ったボートをそれぞれ独立に通電して発光ホストであるＣＢＰと発光ドーパントであるＩｒ−１０の蒸着速度が１００：７になるように調節し膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０２２６】
ついで、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〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒〜０．２ｎｍ／秒で膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０２２７】
次に、前記の如く電子輸送層まで製膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。
【０２２８】
第２真空槽を２×１０-4Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜０．０２ｎｍ／秒で膜厚０．５ｎｍの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して蒸着速度１〜２ｎｍ／秒で膜厚１５０ｎｍの陰極をつけた。
【０２２９】
更に、この有機ＥＬ素子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で置換したグローブボックス）へ移し、図５に示したような内部を窒素で置換した封止構造にして、ＯＬＥＤ１−１を作製した。なお、捕水剤である酸化バリウム１０５は、アルドリッチ社製の高純度酸化バリウム粉末を、粘着剤付きのフッ素樹脂系半透過膜（ミクロテックス  Ｓ−ＮＴＦ８０３１Ｑ  日東電工製）でガラス製封止缶１０４に貼り付けたものを予め準備して使用した。封止缶と有機ＥＬ素子の接着には紫外線硬化型接着剤１０７を用い、紫外線ランプを照射することで両者を接着し封止素子を作製した。図５において１０１は透明電極を設けたガラス基板、１０２が前記正孔注入／輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等からなる有機ＥＬ層、１０３は陰極を示す。
【０２３０】
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−２２の作製》
上記の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、表１に記載のように、発光ドーパントを変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−２２を各々作製した。
【０２３１】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−２２の各々について下記のような評価を行った。
【０２３２】
《外部取り出し量子効率》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−２２の各々の素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ2］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η）を算出した。ここで、発光輝度の測定は、ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０２３３】
また、外部取り出し量子効率は、各々有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２３４】
《発光寿命》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−２２の各々の素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ2の定電流条件下による連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。また、発光寿命は、各々有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。
【０２３５】
得られた結果を表１に示す。
【０２３６】
【表１】
2005314663.tif 000035
【０２３７】
表１から、有機ＥＬ素子材料として、本発明に係る金属錯体を用いて作製した有機ＥＬ素子は比較素子に比べ、高い発光効率と、発光寿命の長寿命化が達成できていることが明らかである。尚、比較の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１、１−２、本発明の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−５〜１−２２の発光色は全て青色だった。また、比較の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−３、１−４は水色であった。
【０２３８】
実施例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−３，２−５〜２−２４の作製》
実施例１において、表２に記載のように、発光ドーパントと発光ホストを変更した以外は同様にして、以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−２４を作製した。
【０２３９】
得られた各々の素子の外部取り出し量子効率、発光寿命の測定も実施例１に記載の方法と同様にして行った。
【０２４０】
この時、いずれもＯＬＥＤ２−１の値を１００として、各有機ＥＬ素子試料の値を相対値で表した。得られた結果を表２に示す。
【０２４１】
【表２】
2005314663.tif 000036
【０２４２】
表２から、本発明の有機ＥＬ素子材料を発光ドーパントに用いた有機ＥＬ素子は、比較素子に比べ、高い発光効率と、発光寿命が得られることがわかった。なお、本発明の素子の発光色は全て緑色だった。
【０２４３】
実施例３
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−９の作製》
実施例１において、表３に記載のように、発光ドーパントと発光ホストを変更した以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−９を作製した。外部取り出し量子効率、発光寿命の測定も実施例１にならって行った。この時、いずれもＯＬＥＤ３−１の値を１００としたときの有機ＥＬ素子各試料それぞれの相対値で表している。結果を表２に示す。
【０２４４】
【表３】
2005314663.tif 000037
【０２４５】
表３から、本発明の化合物を発光ドーパントに用いた有機ＥＬ素子は比較素子に比べ、高い発光効率と、発光寿命が得られることがわかった。なお、本発明の素子の発光色は全て赤色だった。
【０２４６】
実施例４
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１〜４−１２の作製》
実施例２の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１と全く同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を作製した。次いで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１の作製において、正孔阻止材料を表４に記載のように変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−２〜４−１２を作製した。
【０２４７】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１〜４−１２について、外部取り出し量子効率、発光寿命の測定を実施例１に記載の方法を用いて行った。
【０２４８】
評価結果を示すに当たり、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１の値を１００としたときの有機ＥＬ素子各試料の各々の相対値で表した。得られた結果を表４に示す。
【０２４９】
【表４】
2005314663.tif 000038
【０２５０】
表４から、比較の素子に比べて、本発明の素子は、高い発光効率と、発光寿命が得られることがわかった。なお、本発明の有機ＥＬ素子の発光色は全て緑色だった。
【０２５１】
実施例５
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−５を青色発光素子として用いた。
【０２５２】
（緑色発光素子の作製）
実施例２の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−７を緑色発光素子として用いた。
【０２５３】
（赤色発光素子の作製）
実施例３の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−８を赤色発光素子として用いた。
【０２５４】
上記で作製した、各々赤色、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、フルカラー表示装置を作製した。
【０２５５】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、且つ、鮮明なフルカラー動画表示が得られることが判った。
【０２５６】
実施例６
《白色発光素子および白色照明装置の作製》
実施例１の透明電極基板の電極を２０ｍｍ×２０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔注入／輸送層としてα−ＮＰＤを２５ｎｍの厚さで製膜し、さらに、ＣＢＰの入った前記加熱ボートと本発明化合物６の入ったボートおよびＩｒ−９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して発光ホストであるＣＢＰと発光ドーパントである本発明化合物６およびＩｒ−９の蒸着速度が１００：５：０．６になるように調節し膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０２５７】
ついで、ＢＣＰを１０ｎｍ製膜して正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ3を４０ｎｍで製膜し電子輸送層を設けた。
【０２５８】
次に、実施例１と同様に、電子輸送層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１５０ｎｍを蒸着製膜した。
【０２５９】
この素子を実施例１と同様な方法および同様な構造の封止缶を具備させ平面ランプを作製した。図６に平面ランプの模式図を示した。図６（ａ）に平面模式を図６（ｂ）に断面模式図を示す。
【０２６０】
この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０２６１】
【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】画素を構成する駆動回路の等価回路図である。
【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の封止構造の概略模式図である。
【図６】有機ＥＬ素子を具備してなる照明装置の模式図である。
【符号の説明】
【０２６２】
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
１０１  透明電極付きガラス基板
１０２  有機ＥＬ層
１０３  陰極
１０４  ガラス製封止缶
１０５  酸化バリウム（捕水剤）
１０６  窒素ガス
１０７  紫外線硬化型接着剤
【図１】
2005314663.tif 000046
【図２】
2005314663.tif 000047
【図３】
2005314663.tif 000048
【図４】
2005314663.tif 000049
【図５】
2005314663.tif 000050
【図６】
2005314663.tif 000051