(57)【要約】【課題】長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置および表示装置を提供する。【解決手段】陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の陰極側３０体積％の発光材料の平均含有率が残りの７０体積％の発光材料の平均含有率より少ない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】
陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層の陰極側３０体積％の発光材料の平均含有率が残りの７０体積％の発光材料の平均含有率より少ない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】
陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光材料が正孔輸送性ドーパントであり、
前記発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率が残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率より少ない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３】
前記発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＡ、前記残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＢとしたとき、下式（１）を満たす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。
０．１＜Ａ／Ｂ＜０．８・・・（１）
【請求項４】
前記正孔輸送性ドーパントがリン光性化合物であることを特徴とする請求項２又は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】
陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層の陽極側３０体積％の発光材料の平均含有率が残りの７０体積％の発光材料の平均含有率より少ない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６】
陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光材料が電子輸送性ドーパントであり、
前記発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率が残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率より少ない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７】
前記発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率をＣ、前記残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率をＤとしたとき、下式（２）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
０．１＜Ｃ／Ｄ＜０．８・・・（２）
【請求項８】
前記電子輸送性ドーパントがリン光性化合物であることを特徴とする請求項６又は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】
白色に発光することを特徴とする請求項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。
【請求項１０】
請求項１〜９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備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
請求項１〜９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備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【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、照明装置、表示装置に関し、詳しくは長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（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や有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬ素子ともいう）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。
【０００３】
一方、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・りん光）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】
今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれているわけであり、例えば、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又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する技術（例えば、特許文献１参照。）が、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、特許文献２参照。）が、更に、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、特許文献３参照。）が報告されている。
【０００５】
上記文献に開示されている技術では、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。
【０００６】
ところが、プリンストン大より励起三重項からのりん光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（例えば、非特許文献１参照。）がされて以来、室温でりん光を示す材料の研究（例えば、非特許文献２、特許文献４参照。）が活発になってきている。
【０００７】
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、照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
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等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等は、各種電子輸送性材料を燐光性化合物のホストに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。さらに、Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、正孔阻止層（エキシトン阻止層）の導入により高い発光輝度を得ている。正孔阻止層としては、その他、５配位のアルミニウム錯体を使用する例（例えば、特許文献５、６参照）、ビスカルバゾール誘導体を使用する例（例えば特許文献７参照）、及びＩｋａｉ等は、ホールブロック層（エキシトンブロック層）としてフッ素置換化合物を用いることにより、高効率な発光を達成している（例えば非特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３０９３７９６号明細書
【００１０】
【特許文献２】
特開昭６３−２６４６９２号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平３−２５５１９０号公報
【００１２】
【特許文献４】
特開２０００−２１５７２号公報
【００１３】
【特許文献５】
特開２００１−２８４０５６号公報
【００１４】
【特許文献６】
特開２００２−８８６０号公報
【００１５】
【特許文献７】
特開２００３−３１３７１号公報
【００１６】
【非特許文献１】
Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、
１５１〜１５４ページ（１９９８年）
【００１７】
【非特許文献２】
Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、
１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）
【００１８】
【非特許文献３】
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７９巻、
１５６ページ（２００１年）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
有機ＥＬ素子は、発光層にキャリアを閉じこめることにより発光効率を向上させることが知られているが、例えば、発光材料が正孔輸送性の場合，発光層から隣接する正孔阻止層、電子輸送層に正孔が流出してしまい、流出してきた正孔により正孔阻止層、電子輸送層が劣化し、有機ＥＬ素子の寿命が低下してしまう。同様に、発光材料が電子輸送性の場合、発光層から隣接する電子阻止層、正孔輸送層に電子が流出してしまい、流出してきた電子により電子阻止層、正孔輸送層が劣化し，有機ＥＬ素子の寿命が低下してしまう。また、有機ＥＬ素子にはさらに高い発光効率も要求されている。
【００２０】
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、長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置および表示装置を提供することにある。
【００２１】
また、高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置および表示装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は下記構成により達成された。
【００２３】
（１）  陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の陰極側３０体積％の発光材料の平均含有率が残りの７０体積％の発光材料の平均含有率より少ないことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
（２）  陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光材料が正孔輸送性ドーパントであり、前記発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率が残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率より少ないことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２５】
（３）  前記発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＡ、前記残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＢとしたとき、下式（１）を満たすことを特徴とする（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
０．１＜Ａ／Ｂ＜０．８・・・（１）
（４）  前記正孔輸送性ドーパントがリン光性化合物であることを特徴とする（２）又は（３）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
（５）  陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の陽極側３０体積％の発光材料の平均含有率が残りの７０体積％の発光材料の平均含有率より少ないことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２８】
（６）  陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光材料が電子輸送性ドーパントであり、前記発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率が残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率より少ない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】
（７）  前記発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率をＣ、前記残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率をＤとしたとき、下式（２）を満たすことを特徴とする（６）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３０】
０．１＜Ｃ／Ｄ＜０．８・・・（２）
（８）  前記電子輸送性ドーパントがリン光性化合物であることを特徴とする（６）又は（７）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３１】
（９）  白色に発光することを特徴とする（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。
【００３２】
（１０）  （１）〜（９）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備えたことを特徴とする表示装置。
【００３３】
（１１）  （１）〜（９）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備えたことを特徴とする照明装置。
【００３４】
（１２）  （１１）に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【００３５】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、鋭意検討の結果、陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光材料が正孔輸送性ドーパントであり、さらに、発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率が発光層の残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率より少なくすることで、発光層からの正孔の流出を抑え、発光層と陰極側で隣接する層の劣化を抑え有機ＥＬ素子を長寿命化させることができることを見出した。
【００３６】
即ち、正孔輸送性ドーパントを発光材料として用いる場合は、発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率を発光層の残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率より少なくしておくことで、発光層の陰極側に正孔が集中してしまうのを抑え、これにより発光層に陰極側で隣接する層（例えば、正孔阻止層、電子輸送層等）への正孔の流出を抑えて劣化を防ぎ有機ＥＬ素子を長寿命化させることができることを見出した。
【００３７】
本発明においては、発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＡ、残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＢとしたとき、下式（１）を満たすことが好ましい。
【００３８】
０．１＜Ａ／Ｂ＜０．８・・・（１）
これにより、より一層発光層からの正孔の流出を抑えることができ有機ＥＬ素子を長寿命化させることができる。特に、０．２＜Ａ／Ｂ＜０．５を満たすことが本発明の効果をより一層得るうえでより好ましい。
【００３９】
また、本発明者等は、鋭意検討の結果、陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光材料が電子輸送性ドーパントであり、さらに、発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率が発光層の残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率より少なくすることで、発光層からの正孔の流出を抑え、発光層に陽極側で隣接する層の劣化を抑え有機ＥＬ素子を長寿命化させることができることを見出した。
【００４０】
即ち、電子輸送性ドーパントを発光材料として用いる場合は、発光層の陽極側３０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率を発光層の残りの７０体積％の電子輸送性ドーパントの平均含有率より少なくしておくことで、発光層の陽極側に電子が集中してしまうのを抑え、これにより発光層に陽極側で隣接する層（電子阻止層、正孔輸送層等）への電子の流出を抑えて劣化を防ぎ有機ＥＬ素子を長寿命化させることができることを見出した。
【００４１】
本発明においては、発光層の陰極側３０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＡ、残りの７０体積％の正孔輸送性ドーパントの平均含有率をＢとしたとき、下式（２）を満たすことが好ましい。
【００４２】
０．１＜Ａ／Ｂ＜０．８・・・（２）
これにより、より一層発光層からの正孔の流出を抑えることができ有機ＥＬ素子を長寿命化させることができる。特に、０．２＜Ａ／Ｂ＜０．５を満たすことが本発明の効果をより一層得るうえでより好ましい。
【００４３】
本発明において、正孔輸送性ドーパントとは、正孔移動度が電子移動度よりも大きいドーパントのことであり、電子輸送性ドーパントとは，電子移動度が正孔移動度よりも大きいドーパントのことである。
【００４４】
正孔移動度および電子移動度はタイムオブフライト（Ｔ．Ｏ．Ｆ）法により以下のように測定する。測定には例えばオプテル社製ＴＯＦ−３０１を用いることができ、電気化学的に不活性なポリマーに発光ドーパントを１０％分散した薄膜を，ＩＴＯ半透明電極および金属電極間に挟んだ試料に、ＩＴＯ側から照射したパルス波によって生成したシート状キャリアの過渡電流特性より正孔移動度、電子移動度が求められる。電気化学的に不活性なポリマーとしては、例えば、ポリカーボネートやポリスチレンなどを用いることができる。
本発明において、発光層の陰極側３０体積％と残りの７０体積％とは、陰極と陽極の間にある発光層について、陰極側に近い３０体積％の領域と、その他の７０体積％の領域のことをさす。
【００４５】
通常の有機ＥＬ素子は、図１に示すように、平面上の陰極と陽極との間に、発光層やその他の層（後述する阻止層、輸送層、バッファー層等）が均一な厚さを有する層として形成されている。従って、発光層の厚さをｄとすると陰極側の発光層界面からの距離が０．３ｄである発光層の領域が発光層の陰極側３０体積％に該当し、残りの７０体積％は陽極側の発光層界面からの距離が０．７ｄである発光層の領域に該当する。
【００４６】
同様に、発光層の陽極側３０体積％と残りの７０体積％とは、陰極と陽極の間にある発光層について、陽極側に近い３０体積％の領域、その他の７０体積％の領域のことをさす。
【００４７】
本発明において、発光材料の平均含有率は指定された領域における発光材料の含有率（質量％）である。
【００４８】
本発明の条件を満たすには、発光層中での発光材料の濃度状態が変化している必要がある。発光層中で発光材料の濃度状態を変化させるには、発光層を共蒸着で形成する際に、発光材料や後述するホスト化合物の蒸着速度を変化させたり、それぞれの蒸着を断続的にさせたりする方法等がある。また、印刷、インクジェット、スピンコート等のウェット法により異なる発光材料濃度の溶液を積層する方法もある。
【００４９】
発光層中での発光材料の濃度状態は、本発明の条件を満たしてさえいればどのような状態でもよく、例えば図２のＡ、Ｂに示すように階段状であってもよいし、Ｃのように直線状に連続的に変化してもよい。また、Ｄ、Ｅのように２つの組み合わせであってもよい。
【００５０】
本発明においては、発光材料はリン光性化合物であることが好ましく、これにより、一層発光効率を向上させることができる。
【００５１】
リン光性化合物を発光材料として用いるリン光発光の有機ＥＬ素子の場合は、発光効率の低下の原因の１つとしてＴ−Ｔ消滅があげられるが、発光材料が正孔輸送性ドーパント又は電子輸送性ドーパントであるとき、再結合領域は発光層全域でなく、発光層の陰極側又は陽極側の狭い領域にかたよってしまい、三重項励起子の濃度が高くなり、Ｔ−Ｔ消滅が発生しやすくなるが、本発明の構成とすることにより、発光層中の再結合領域のかたよりを抑えＴ−Ｔ消滅の発生を抑え、発光効率を向上させることができる。
【００５２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層についてさらに詳細に説明する。
本発明において、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。
（１）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／電子輸送層／陰極
（５）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
（６）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
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。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。
【００５３】
《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。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〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した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。
【００５４】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００５５】
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、阻止層、電子輸送層等について説明する。
【００５６】
《バッファー層》：陰極バッファー層、陽極バッファー層
注入層は必要に応じて設け、陰極バッファー層（電子注入層）と陽極バッファー層（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。
【００５７】
バッファー層とは、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、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【００５８】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号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。
【００５９】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号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。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【００６０】
《阻止層》：正孔阻止層、電子阻止層
正孔阻止層は、正孔阻止材料を含有する層であり、発光層に電子を輸送しつつ発光層からの正孔の流出を阻止することで発光層での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００６１】
正孔阻止材料は、発光層から移動してくる正孔を阻止する役割と、陰極の方向から注入された電子を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物である。
【００６２】
正孔阻止材料に求められる物性としては発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ１、電子親和力Ｅａ１、正孔阻止層のイオン化ポテンシャルＩｐ２、電子親和力Ｅａ２とした場合、
Ｉｐ２−Ｉｐ１＞Ｅａ２−Ｅａ１
である。
【００６３】
さらに、正孔阻止材料がリン光発光の有機ＥＬ素子に用いられる場合、正孔阻止材料の励起３重項エネルギーは発光層の励起３重項よりも大きいものである。
【００６４】
正孔阻止材料が蛍光発光の有機ＥＬ素子に用いられる場合は、正孔阻止材料の励起１重項エネルギーは、発光層の励起１重項より大きいものである。
【００６５】
正孔阻止材料としては、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ボロン誘導体等が挙げられる。
【００６６】
その他の正孔阻止材料として、特開２００３−３１３６７号、同２００３−３１３６８号、特許第２７２１４４１号等に記載の例示化合物が挙げられる。
【００６７】
電子阻止層は、電子素子材料を含有する層であり、発光層に正孔を輸送しつつ発光層からの電子の流出を阻止することで発光層での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００６８】
電子阻止材料は、発光層から移動してくる電子を阻止する役割と、陽極から注入された正孔を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物である。
【００６９】
電子阻止材料に求められる物性としては発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ１、電子親和力Ｅａ１、電子阻止層のイオン化ポテンシャルＩｐ３、電子親和力Ｅａ３とした場合、
Ｅａ１−Ｅａ３＞Ｉｐ１−Ｉｐ３
さらに、電子阻止材料がリン光発光の有機ＥＬ素子に用いられる場合、電子阻止材料の励起３重項エネルギーは発光層の励起３重項よりも大きいものである。
【００７０】
電子阻止材料が蛍光発光の有機ＥＬ素子に用いられる場合は、電子阻止材料の励起１重項エネルギーは、発光層の励起１重項より大きいものである。
【００７１】
電子阻止材料としては、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体が挙げられる。
【００７２】
イオン化ポテンシャルとは、化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、具体的には膜状態（層状態）の化合物から電子を取り出すのに必要なエネルギーであり、これらは光電子分光法で直接測定することができる。例えば、アルバック−ファイ（株）製ＥＳＣＡ  ５６００  ＵＰＳ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて測定することができる。
【００７３】
電子親和力は、真空準位にある電子が物質のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）レベルに落ちて安定化するエネルギーで定義され、
電子親和力（ｅＶ）＝イオン化ポテンシャルＩｐ（ｅＶ）＋バンドギャップ（ｅＶ）
で求めることができる。バンドギャップは、化合物のＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のエネルギーを表し、具体的には石英基板上に膜を作製し、吸収スペクトルを測定し、その吸収端から求めることができる。
【００７４】
《発光層》
本発明に係る発光層は、発光材料を含有し、電極、電子輸送層、又は正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層である。発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００７５】
発光材料は有機ＥＬ素子の発光層に用いられる公知の発光材料を用いることができ、例えば、キナクリドン、ＤＣＭ、クマリン誘導体、ローダミン、ルブレン、デカシクレン、ピラゾリン誘導体、スクアリリウム誘導体、ユーロピウム錯体等がその代表例として挙げられる公知の蛍光性化合物等を用いることもできる。
【００７６】
本発明おいては、前述したようにリン光性化合物を用いるのが好ましく、これにより発光効率をより向上させることができる。
【００７７】
本発明に係るリン光性化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。例えば、特開２００１−２４７８５９号明細書に挙げられるイリジウム錯体あるいはＷＯ００／７０，６５５号明細書１６〜１８ページに挙げられるような式で表される、例えば、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等やオスミウム錯体、あるいは２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金錯体のような白金錯体もドーパントとして挙げられる。ドーパントとしてこのようなリン光性化合物を用いることにより、内部量子効率の高い発光有機ＥＬ素子を実現できる。
【００７８】
本発明に係るリン光性化合物としては、好ましくは元素の周期律表で８族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、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【００７９】
以下に、本発明で用いられるリン光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。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。
【００８０】
【化１】
2005038672.tif 000002
【００８１】
【化２】
2005038672.tif 000003
【００８２】
【化３】
2005038672.tif 000004
【００８３】
【化４】
2005038672.tif 000005
【００８４】
このほかにも、例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３巻４３０４〜４３１２頁（２００１年）、ＷＯ００／７０６５５号、ＷＯ０２／１５６４５号、特開２００１−２４７８５９号、特開２００１−３４５１８３号、特開２００２−１１７９７８号、特開２００２−１７０６８４号、特開２００２−２０３６７８号、特開２００２−２３５０７６号、特開２００２−３０２６７１号、特開２００２−３２４６７９号、特開２００２−３３２２９１号、特開２００２−３３２２９２号、特開２００２−３３８５８８号等に記載の一般式であげられるイリジウム錯体あるいは具体的例として挙げられるイリジウム錯体、特開２００２−８８６０号記載の式（ＩＶ）で表されるイリジウム錯体等が挙げられる。
【００８５】
本発明に係るリン光性化合物は、溶液中のリン光量子収率が２５℃において０．００１以上である。好ましくは、０．０１以上である。さらに、好ましくは、０．１以上である。
【００８６】
リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法で測定することが出来る。
【００８７】
リン光性化合物の発光は、原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光性化合物に移動させることでリン光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【００８８】
本発明においては、リン光性化合物のリン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が、リン光性化合物のリン光発光波長が３８０〜４８０ｎｍにリン光発光の極大波長を有することが好ましい。このようなリン光発光波長を有するものとしては、青色に発光する有機ＥＬ素子や白色に発光する有機ＥＬ素子が挙げられる。
【００８９】
また、リン光性化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。
【００９０】
また、発光層には、リン光性化合物の他にホスト化合物を含有してもよい。
本発明においてホスト化合物は、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．０１未満の化合物である。
【００９１】
本発明においては、ホスト化合物として公知のホスト化合物を用いることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。
【００９２】
さらに、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。
【００９３】
これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９４】
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【００９５】
特開２００１−２５７０７６、特開２００２−３０８８５５、特開２００１−３１３１７９、特開２００２−３１９４９１、特開２００１−３５７９７７、特開２００２−３３４７８６、特開２００２−８８６０、特開２００２−３３４７８７、特開２００２−１５８７１、特開２００２−３３４７８８、特開２００２−４３０５６、特開２００２−３３４７８９、特開２００２−７５６４５、特開２００２−３３８５７９、特開２００２−１０５４４５、特開２００２−３４３５６８、特開２００２−１４１１７３、特開２００２−３５２９５７、特開２００２−２０３６８３、特開２００２−３６３２２７、特開２００２−２３１４５３、特開２００３−３１６５、特開２００２−２３４８８８、特開２００３−２７０４８、特開２００２−２５５９３４、特開２００２−２６０８６１、特開２００２−２８０１８３、特開２００２−２９９０６０、特開２００２−３０２５１６、特開２００２−３０５０８３、特開２００２−３０５０８４、特開２００２−３０８８３７等。
【００９６】
また、発光層は、ホスト化合物としてさらに蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へ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極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト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、特に３０％以上が好ましい。具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、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等が挙げられる。蛍光量子収率は、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。
【００９７】
本明細書の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図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。
【００９８】
発光層は、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、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらのリン光性化合物やホスト化合物が１種または２種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、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。
【００９９】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１００】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。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。
【０１０４】
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１０５】
《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。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１０６】
電子輸送材料としては、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、例えば、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、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等が挙げられる。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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ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。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として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等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１０９】
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、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１１０】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子は基体上に形成されているのが好ましい。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。樹脂フィルムの表面には、無機物また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い。
【０１１３】
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５％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。
【０１１４】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１１５】
《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／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／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１１６】
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、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、この上に有機ＥＬ素子材料である陽極バッファー層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１１７】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、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、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。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１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１１８】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、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。
【０１１９】
本発明の多色の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドー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、印刷法等で膜を形成できる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
また作製順序を逆にして作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、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。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１２２】
本発明の表示装置は、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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
本発明の照明装置は、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。
【０１２５】
また、本発明に係る有機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い。
【０１２６】
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。
【０１２７】
《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１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３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。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２８】
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。
【０１２９】
図３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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図４は、表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図３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。
【０１３３】
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）。
【０１３４】
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。
【０１３５】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図５は、画素の模式図である。
【０１３６】
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。
【０１３７】
図６において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
図６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５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。
【０１４５】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
【０１４６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【０１４７】
実施例１
〈有機ＥＬ素子１−１〜１−４の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（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分間行なった。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ｍ−ＭＴＤＡＴＡを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにルブレンを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。
【０１４８】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ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／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し５０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１４９】
更に、ＮＰＤとルブレンの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して３０ｎｍの発光層を設けた。
【０１５０】
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／ｓｅｃで前記発光層上に蒸着して膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１５１】
なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
引き続き陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０１５２】
有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の蒸着条件を調整して、陽極側３０％体積の発光材料の平均含有率と残りの７０体積％の発光材料の平均含有率を表１に示すようにした以外は、有機ＥＬ素子１−１と同じ方法で、有機ＥＬ素子１−２〜１−４を作製した。
【０１５３】
【化５】
2005038672.tif 000006
【０１５４】
【表１】
2005038672.tif 000007
【０１５５】
〈有機ＥＬ素子１−１〜１−４の評価〉
実施例１と同様に作製した有機ＥＬ素子１−１〜１−４の評価を行い、その結果を表４に示す。
【０１５６】
表４の発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１５７】
【表２】
2005038672.tif 000008
【０１５８】
表２から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命であることが分かった。
実施例２
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−４の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（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分間行なった。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ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＣＢＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ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。
【０１５９】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、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／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し５０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１６０】
更に、ＣＢＰとＩｒ−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して３０ｎｍの発光層を設けた。
【０１６１】
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／ｓｅｃで発光層上に蒸着して１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。
【０１６２】
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／ｓｅｃで前記正孔阻止層上に蒸着して膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１６３】
なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
引き続き陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
【０１６４】
有機ＥＬ素子２−１の作製において、発光層の蒸着条件を調整して、陰極側３０％体積の発光材料の平均含有率と残りの７０体積％の発光材料の平均含有率を表１に示すようにした以外は、有機ＥＬ素子２−１と同じ方法で、有機ＥＬ素子２−２〜２−４を作製した。
【０１６５】
【化６】
2005038672.tif 000009
【０１６６】
【表３】
2005038672.tif 000010
【０１６７】
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−４の評価〉
実施例１と同様に作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−４の発光寿命の評価を行い、さらに、以下のようにして作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−４の発光効率の評価を行った。その結果を表４に示す。
【０１６８】
（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１６９】
表４の発光寿命、発光効率の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１７０】
【表４】
2005038672.tif 000011
【０１７１】
表４から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命であり、特に発光材料にリン光性化合物を用いた場合には発光効率も向上することが分かった。
【０１７２】
実施例３
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−４の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（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分間行なった。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ｍ−ＭＴＤＡＴＸＡを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１２を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物２を２００ｍｇ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。
【０１７３】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＸＡ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／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０１７４】
更に、化合物１とＩｒ−１２の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して３０ｎｍの発光層を設けた。
【０１７５】
更に、化合物２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／ｓｅｃで発光層上に蒸着して１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。
【０１７６】
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／ｓｅｃで前記正孔阻止層上に蒸着して膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１７７】
なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
引き続き陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０１７８】
有機ＥＬ素子３−１の作製において、発光層の蒸着条件を調整して、陰極側３０％体積の発光材料の平均含有率と残りの７０体積％の発光材料の平均含有率を表１に示すようにした以外は、有機ＥＬ素子３−１と同じ方法で、有機ＥＬ素子３−２〜３−４を作製した。
【０１７９】
【化７】
2005038672.tif 000012
【０１８０】
【表５】
2005038672.tif 000013
【０１８１】
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−４の評価〉
実施例１と同様に作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−４の発光寿命の評価を行い、さらに、実施例２と同様に作製した有機ＥＬ素子３−１〜３−４の発光効率の評価を行った。その結果を表６に示す。
【０１８２】
表６の発光寿命、発光効率の測定結果は、有機ＥＬ素子３−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１８３】
【表６】
2005038672.tif 000014
【０１８４】
表６から、本発明の有機ＥＬ素子は、長寿命であり、特に発光材料にリン光性化合物を用いた場合には発光効率も向上することが分かった。
【０１８５】
実施例４
《フルカラー表示装置の作製》
〈フルカラー表示装置（１）〉
（青色発光有機ＥＬ素子）
実施例３で作製した有機ＥＬ素子３−４を用いた。
【０１８６】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
実施例２で作製した有機ＥＬ素子２−４を用いた。
【０１８７】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例２で作製した有機ＥＬ素子２−４において、Ｉｒ−１の替えてＩｒ−９を用いた以外は、有機ＥＬ素子２−４と同様の方法で作製した有機ＥＬ素子２−４Ｒを用いた。
【０１８８】
上記の赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を、同一基板上に並置し、図３に記載の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４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）。前記複数の画素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。
【０１８９】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、発光輝度、発光効率の高く、長寿命なフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【０１９０】
実施例５
実施例３で作製した有機ＥＬ素子３−４において、Ｉｒ−１２の替えてＩｒ−６、Ｉｒ−９（Ｉｒ−６：Ｉｒ−９＝１：４）を用いた以外は、有機ＥＬ素子３−４と同様の方法で作製した有機ＥＬ素子３−４Ｗを作製した。
【０１９１】
有機ＥＬ素子３−４Ｗの非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光輝度、発光効率の高く、長寿命である白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。図７は照明装置の概略図で、図８は照明装置の断面図である。
【０１９２】
【発明の効果】
本発明により、長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置および表示装置を提供することができた。
【０１９３】
また、高い発光効率を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置および表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の発光層を説明するための図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ素子の発光層を説明するための図である。
【図３】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４】表示部の模式図である。
【図５】画素の模式図である。
【図６】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図７】照明装置の概略図である。
【図８】照明装置の断面図である。
【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】
2005038672.tif 000015
【図２】
2005038672.tif 000016
【図３】
2005038672.tif 000017
【図４】
2005038672.tif 000018
【図５】
2005038672.tif 000019
【図６】
2005038672.tif 000020
【図７】
2005038672.tif 000021
【図８】
2005038672.tif 000022