(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、少なくとも下記一般式（１０）で示される化合物と、下記一般式（２０）で示される化合物を含有し、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３０）で示される化合物を含有し、前記電子輸送層の膜厚が、前記発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍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。
【化１】
0004558153.tif 000059
（式中、Ｒ１〜Ｒ６、およびＺ１は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルケニル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換の芳香族複素環基、置換若しくは未置換のアラルキル基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。Ｚ１およびＲ１〜Ｒ６は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｘは、酸素原子、硫黄原子、またはＮ―Ｇ（Ｇは、水素原子またはアルキル基を表す。）を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ１は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。置換若しくは未置換の４−アミノフェニル基は、下記一般式（１０’）で表される。）
【化２】
0004558153.tif 000060
（式中、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｒ７〜Ｒ１０、Ｔ１、およびＱ１は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ７〜Ｒ１０、Ｔ１、およびＱ１は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。）
【化３】
0004558153.tif 000061
（式中、Ｒ１１〜Ｒ１５、およびＥ１は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ１１〜Ｒ１５、およびＥ１は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｌ１は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。）
【化４】
0004558153.tif 000062
（式中、Ａ１〜Ａ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ１〜Ａ６は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。）
【請求項２】
陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、請求項１記載の前記一般式（１０）で示される化合物をドーパントとして、請求項１記載の前記一般式（２０）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ、前記電子輸送層が、請求項１記載の前記一般式（３０）で示される化合物で形成され、前記電子輸送層の膜厚が、前記発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍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３】
前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を設けたことを特徴とする請求項１又は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】
前記正孔輸送層が、芳香族アミンからな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。
【請求項５】
陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、少なくとも下記一般式（１１）で示される化合物と、下記一般式（２１）で示される化合物を含有し、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３１）で示される化合物を含有し、前記電子輸送層の膜厚が、前記発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍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。
【化５】
0004558153.tif 000063
（式中、Ｚ２は、４以下のアルキル基、置換および未置換のシクロアルキル基、または置換および未置換のフェニル基を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ２は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基は、一般式（１１’）で表される。）
【化６】
0004558153.tif 000064
（式中、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｔ２およびＱ２は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数４以下のアルキル基を表す。）
【化７】
0004558153.tif 000065
（式中Ｅ２は、水素原子、または炭素原子数２以下のアルキル基を表す。Ｌ２は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のフェノキシ基、置換若しくは未置換のα―ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換のβ―ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換の２―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の９―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―フェナントリルオキシ基、または置換若しくは未置換の９―フェナントリルオキシ基を表す。）
【化８】
0004558153.tif 000066
（式中、Ａ７〜Ａ１２は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ７〜Ａ１２は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。）
【請求項６】
陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、請求項６記載の前記一般式（１１）で示される化合物をドーパントとして、請求項６記載の前記一般式（２１）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ前記電子輸送層が、請求項６記載の前記一般式（３１）で示される化合物で形成され、前記電子輸送層の膜厚が、前記発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍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７】
前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記正孔輸送層が、芳香族アミンからな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】
前記陽極と前記正孔輸送層の間に正孔注入層を設けたことを特徴とする請求項３、４、７または８のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光層と前記電子輸送層の間に正孔ブロック層を設けたことを特徴とする請求項３、４、７または８のいずれか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、平面光源や表示素子に利用される有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に赤色発光の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。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」という）は、自発光型の平面型表示素子としての用途が有望視されている。ＥＬ素子の中でも有機ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子とは異なり、交流駆動かつ高電圧が必要といった制約が無く、また、有機化合物の多様性により、多色化が比較的容易であると考えられることから、フルカラーディスプレイなどへの応用が期待され、盛んに研究開発が行なわれており、低電圧で高い輝度を有する構造が開発されている。
【０００３】
無機ＥＬ素子は、電界励起型の発光であるが、有機ＥＬ素子は、陽極から正孔を、陰極から電子を注入して動作する、いわゆるキャリアー注入型の発光である。両電極から注入された正負のキャリアーは、各々対極に移動し、これらの再結合によって励起子が形成される。この励起子が緩和される際に放出される光が、有機ＥＬ素子における発光である。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、古くは高純度のアントラセン単結晶を用いての研究が盛んであったが、高電圧印加を必要とする割に輝度、発光効率共に低く安定性に欠けていた。
【０００５】
しかし、１９８７年になって、イーストマン・コダック社のＴａｎｇらが、有機薄膜の２層積層型構造で低電圧で高輝度な安定した発光が得られることを発表（Ｔａｎｇ  ｅｔ．ａｌ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１（１２），９１３（１９８７））して以来、有機ＥＬ素子の研究開発は一気に活発化した。これは、電極対に狭持される有機層を、発光層と正孔輸送層との２層の積層構造としたものでこれにより１０Ｖの印加電圧で１，０００ｃｄ／ｍ2という従来にない優れた特性を示すものであった。
【０００６】
最近では、発光層、正孔輸送層だけでなく陰極と発光層の間に電子輸送層を設けたり、あるいは正孔輸送層と陽極の間に正孔注入層を設けることもある。
【０００７】
各層に用いる材料自身の開発、およびこれらの組み合わせに関するデバイス開発の両面からの検討の結果、高発光効率化、長寿命化等に関して多くの成果が挙げられ、素子をＸ―Ｙ平面に配列して形成するフラットパネルディスプレイへの応用が大いに期待されており、モノクロ、およびカラーパネルの開発されている（例えば、仲田  仁ら、ディスプレイ  アンド  イメージング  Ｖｏｌ．５，ｐｐ．２７３〜２７７（１９９７）や仲田  仁、「有機ＥＬ素子の基礎から実用化技術まで」応用物理学会，有機分子・バイオエレクトロニクス分科会，第６回講習会テキスト，ｐｐ．１４７〜１５４（１９９７）、「フラットパネルディスプレイ１９９８」ｐｐ．２３４（日経ＢＰ社）など）。
【０００８】
カラーパネル作成に必要な３原色を得る方法としては、白色発光素子にカラーフィルターを組み合わせる方法、３原色のうち最もエネルギーの高い青色発光素子から色変換する方法、ＲＧＢ各色発光素子を用いる方法等が提案されている。
【０００９】
そのうち、カラーフィルタ方式および青色変換方式は、３原色を個別に得る方法に比べると、発光色の塗り分けが不要となり、白色あるいは青色発光面をパネル一面に形成することができプロセス的には、容易となる。しかしながら、カラーフィルタ方式および青色変換方式は、発光エネルギーの取出しのロスが大きく、全体の効率としては未だ十分とはいえないのが現状である。
【００１０】
一方、３原色を個別に得る方法は、発光色の塗り分け技術が必要であるが、発光エネルギーの取り出しのロスは前二者に比べ少ない。したがって、ＲＧＢ３色共に高特性の素子が得られれば、自発光というメリットを十分に生かすことが出来る合理的な手法といえる。ＲＧＢ３色発光素子に関しては、いずれの色も高輝度、高効率化を目指した材料開発およびデバイス開発がなされており、ある程度の高特性素子が報告されている。中でも、緑色に関しては、発光層をアルミニウムの８―キノリノール錯体にキナクリドン誘導体をドープしたものとすることで、優れた特性が得られている。
【００１１】
また、青色に関しては、ジスチリルアリーレン誘導体を発光層に用いることで優れた特性が得られている。両者の特性は、いずれも最高輝度にして数万ｃｄ／ｍ2を超えており、実用化に耐えうるところまで来ており、今後は一層の高効率化、長寿命化が望まれている。
【００１２】
一方、３原色の残りの赤色発光素子の開発は、前二色に比べ遅れており、実用化を目指し各方面で活発な研究開発がなされていにもかかわらず、未だ十分な特性を呈す報告はない（例えば、「有機ＬＥＤ素子の残された重要課題と実用化戦略」ｐｐ．２５〜３６（有機エレクトロニクス材料研究会編）など）。
【００１３】
赤発光有機ＥＬ素子を得る方法として、ドープ型、アンドープ型の両面から、高色純度、高発光効率、高輝度を目指した研究開発が活発に行われている。アンドープ型とは、一つの発光材料で発光層を形成する方法である。一方、ドープ型は、発光材料を自身以外の別のホスト材料に添加し、自身の発光を得る方法である。ホスト材料に添加される発光材料は、ドーパントと呼ばれている。
【００１４】
両者のうち、アンドープ型においては比較的色純度の良い発光材料が見出されているものの、輝度が低く、単純マトリックス駆動方式パネルへの適用は困難である。一方、ドープ型は、比較的高輝度な特性が得られるが、高い色純度を保ちつつ高輝度化を図ることが困難である。
【００１５】
ドープ型素子に於いては、ホストに対するドーパントの割合が多いほど、色純度の良い赤色発光が得られるが、輝度は低下する。逆にドーパント濃度が少ないほど、色純度は悪くなるが、輝度は上昇する。色再現領域の広いディプレイパネルを作成するには、高輝度化を図る一方で、併せて高色純度化も傾注すべき必須項目である。
【００１６】
具体的には、ルモガリオン金属錯体を用いた技術（特開平１１―８３７４９号）、ビス―２，５―（２―ベンザゾイル）ヒロドキノン化合物を用いた技術（特開平１１―２７３８６６号）、フェノキサゾン化合物を用いた技術（特開平１１―２６９３９７号）、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン化合物を用いた技術（特開平１１―２３３２６１号）、５―シアノピロメテン―ＢＦ2錯体を用いた技術（特開平１１―１７６５７２号）、スクアリリウム化合物を用いた技術（特開２０００―８２５８３号公報、特開平６―９３２５７号公報）、ペリレン誘導体を用いた技術（特開平１１―１４４８７０号）、ビアンスレン化合物を用いた技術（特開平１１―１４４８６８号）、テリレンイミド誘導体を用いた技術（特開平１１―６７４５０号）、クマリン誘導体を用いた技術（特開平１０―３３０７４３号、特開平１０―６０４２７号）、ＤＣＭ誘導体を用いた技術（特開平１０―３０８２８１号）、Ｅｕ錯体とイミダゾール誘導体を用いる技術（特開平１０―２３１４７９号）、クオータテリレン誘導体を用いた技術（特開平１０―１８３１１２号）、テリレン誘導体を用いた技術（特開平１０―１０２０５１号）、フタロシアニン誘導体を用いた技術（特開平１０―３６８２８号、特開平１０―３６８２８号、特開平７―２８８１８４号）、チオフェン誘導体を用いた技術（特開平９―３２３９９６号）、ポルフィリン誘導体を用いた技術（特開平９―２９６１６６号）、ニトロベンゾチアゾリルアゾ化合物を用いた技術（特開平９―２７２８６３号）、フェノキサゾン誘導体を用いた技術（特開平７―２７２８５４号）、４―ヒドロキシアクリジン金属錯体（特開平７―１６６１５９号）、チオキサンテン誘導体を用いた技術（特開平１１―１２４５７２号、特開平１０―３１６９６４号）、ビオラントロン化合物を用いた技術（特開平７―９０２５９号）、ポルフィリン誘導体を用いた技術（再公表特許ＷＯ９８／００４７４号）、ジスチリル化合物を用いた技術（特開２０００―１２２５号、特開２０００―１２２６号、特開２０００―１２２７号、特開２０００―１２２８号、特開平１１―３２９７３０号、特開平１１―３２９７３１号）、メチン化合物を用いた技術（特開平１１―３３５６６１号、特開平１１―２９２８７５号）、オキサゾロン誘導体を用いた技術（特開平１１―２７３８６５号）、環状アジン色素を用いた技術（特開平１１―１９３３５１号）等の報告があり、うちいくつかは高色純度、高輝度、高効率化が果たされている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの成果を基に、単純マトリックス駆動方式によるカラー有機ＥＬパネルへの適用を考えた場合、現状でその実現はかなり難しい。それは、単純マトリックス駆動の場合、画素が発光する時間が、１／（走査線数）になることに基づく為である。１／４ＶＧＡパネル（３２０×２４０ドット）を例に挙げれば、画素輝度１００ｃｄ／ｍ2を求めるなら、１００×２４０（走査線数）より２４０００ｃｄ／ｍ2の瞬間輝度が必要である。
【００１８】
さらに実際においては、開口率（発光領域の面積／全体の面積）、反射防止フィルターの透過率等のファクターが関与してくるので、上記数値の数割増程度の輝度が必要となる。なお、走査側の電極をタイミングをあわせながら２分割で駆動するいわゆるデュアルスキャン方式とすることにより、画素に求める瞬間最高輝度を半分にすることができるが、駆動回路が複雑になる上、分割された各々の画像の整合をとることは容易でない。
【００１９】
また、パネルを形成する各画素にトランジスタおよびキャパシタを導入する、アクティブマトリックス駆動とすることで、走査線数に基づく点灯時間の短縮化は無くなる。しかしながら、電流注入型発光である有機ＥＬ素子を駆動するＴＦＴ搭載の基板の作成は容易ではなく、単純マトリックス駆動と比べると、コストも大きく増大する。また、分割による単純トリックス駆動、ＴＦＴによるアクティブマトリックス駆動においても、高効率、高輝度の有機ＥＬデバイスが望ましいのには変わりなく、とくに高効率化は消費電力の低減に必要不可欠である。
【００２０】
前述したように色再現性領域の広いカラー有機ＥＬパネルを作成するには色純度の高い素子の開発が必須である。赤発光画素について具体的にいえば、ＣＩＥ１９３１色度座標におけるｘ、ｙが各々およそ０．６２若しくはそれ以上相当、０．３８若しくはそれ以下相当である必要がある。
【００２１】
しかしながら、前記例を含め、これまでに色純度と輝度を高レベルで両立している素子の報告はない。比較的、良好な特性が得られる素子構成として、ジシアノメチレンピラン誘導体を用いた例がある（米国特許第４７６９２９２号、米国特許第５９０８５８１号、米国特許第５９３５７２０号、特開平１０―３０８２１号公報等）。
【００２２】
これらによると、陽極にＩＴＯ（インジウム―スズ酸化物）を、正孔注入層にＮ，Ｎ_―ジフェニル―Ｎ，Ｎ_―ビス（α―ナフチル）―ジフェニルベンジジンを、発光層のホストにトリス―（８―ヒドロキシキノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３と略記する）を、ドーパントにジシアノメチレンピラン誘導体を（ドープ量０．９体積％）、電子輸送層にＡｌｑ３を、陰極にマグネシウムと銀の混合物（原子比１０：１）を用いた素子の特性が例示されているが、色純度が（０．６２７，０．３６９）と比較的良好であるものの、電流効率は、２ｃｄ／Ａと低い。また、色純度を落とした場合でも、（０．５９４，０．３９７）で、約３．１ｃｄ／Ａと十分ではない。
【００２３】
また、特開平１１―３２９７３０号公報には、特定の構造のジスチリル化合物を用いることで、１１０００ｃｄ／ｍ2高輝度発光素子が得られる旨の記載がある。当素子のスペクトルピークは、６２０ｎｍであったことから、色度は比較的良好と推測出来る。しかしながら、発光輝度は、未だ十分とはいえない。また、特開平１０―２８４２５１号公報には、アゾベンゾチオキサンテン誘導体を用いる技術が記されている。
【００２４】
これによると、ガリウムの８―ヒドロキシキノリノール錯体にアゾベンゾチオキサンテン誘導体をドープし発光層を形成し、電子輸送層には８―ヒドロキシキノリノールのアルミニウム錯体を用いることにより、高色純度な赤色発光を得ているが、電流効率が２ｃｄ／Ａ未満と十分でない。
【００２５】
先に述べたように、赤発光有機ＥＬ素子に関して、実用に耐えうる特性を目指し、多種多様な新材料開発がなされている。一方で、これまでに開発されてきた膨大な種類の有機ＥＬ素子用材料の中から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の各層を、何れの材料を選択し組み合わせるのが好適であるかを見出すべくデバイス開発の検討も注力されている。
【００２６】
しかしながら、実用に耐えうる新材料の開発、あるいは材料の新しい組み合わせに関する報告はなく、１／４ＶＧＡクラスの単純マトリックス方式カラー有機ＥＬパネルの実用化には至っていないのが現状である。なお、本発明にかかるドーパント材料、およびこれとホスト材料Ａｌｑ３との組み合せに関しては、特開平１１―３３５６６１号公報に記載されており、従来材料ＤＣＭに比して、高輝度発光が得られる旨の記載がある。
【００２７】
しかしながら、該公報の実施例では、アルミニウムの８―キノリノール錯体中にメチン系ドーパントをドープする手法が例示されているのみで、本発明にかかる有機ＥＬ素子のデバイス構成に関し何ら示唆するものではない。すなわち、ガリウム錯体化合物を電子輸送層に用いることに関しては、些かの示唆も見当たらない。また、最高輝度は、色度座標（０．６１，０．３７）程度の色純度で最高輝度が約４０００ｃｄ／ｍ2と十分でない。
【００２８】
一方、本発明は、最高約１０倍の高輝度を示すもので、本発明は、特開平１１―３３５６６１号を上回るきわめて顕著な進歩性がある。また、本発明にかかる電子輸送材料に関しては、特開２０００―６８０６２号公報、特許２９８２６９９号、特開平１０―８８１２１号公報、特開平１１―６７４４９号公報に記載されており、高輝度高効率発光が得られる旨の記載がある。特開２０００―６８０６２号公報、特許２９８２６９９号、特開平１０―８８１２１号公報においては、ガリウム化合物を電子輸送層に用いた上、発光層には、金属錯体やピラン化合物を用いることが出来る旨の記載がある。
【００２９】
しかしながら、本発明に係る特定の化学構造のホストおよびドーパントの組合わせを発光層に導入することを指南するものではなく、本発明により明らかになった極めて高特性な赤発光有機ＥＬ素子の作成可能性を示唆するものではない。すなわち、高輝度・高効率・長寿命な赤発光デバイスの構成にかかる本発明に対し、何ら指針を与えているものではない。なお、特開平１１―６７４４９号公報には、ピラン化合物の一つであるＤＣＭ（該公報においては、Ａ―２３と呼称）をドーパントとして用いているが、ＤＣＭ自体は本発明に用いる特定の構造を有するドーパントとは異なる上、ホストはガリウム錯体を用いており本発明にかかるアルミニウム若しくはベリリウム錯体とは全く異なるころから、本発明を何ら示唆するものではない。
【００３０】
また、これまで列記した各材料を含め、上記以外にも多種多様のホスト材料、ドーパント材料、電子輸送材料が報告されている一方で、これらの最適な選択、或いは、各々の組み合わせの間における素子構造の最適化の検討も行われている。しかしながら、未だ、材料開発およびデバイス開発の両面で検討における成果は十分とは言えず、実用に供するデバイス構造は見出されていないのが現状である。
【００３１】
本発明は、上記の現状を鑑みてなされたものである。すなわち本発明の目的は、実用化に耐えうる高色純度でかつ高効率、高輝度で、しかも高い耐久性を有する赤発光有機ＥＬ素子を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく実験と検討を鋭意繰り替えした結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の第1の構成は、陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、下記一般式（１０）で示される化合物をドーパントとして、下記一般式（２０）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３０）で示される化合物で形成されていることを特徴とする。
【００３３】
【化９】
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【００３４】
式中、Ｒ1〜Ｒ6、およびＺ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルケニル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換の芳香族複素環基、置換若しくは未置換のアラルキル基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。Ｚ1、およびＲ1〜Ｒ6は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｘは、酸素原子、硫黄原子、またはＮ―Ｇ（Ｇは、水素原子またはアルキル基を表す。）を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ1は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基は、下記一般式（１０’）で表される。
【００３５】
【化１０】
0004558153.tif 000003
【００３６】
式中、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｒ7〜Ｒ10、Ｔ1、およびＱ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ7〜Ｒ10、Ｔ1、およびＱ1は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。
【００３７】
【化１１】
0004558153.tif 000004
【００３８】
式中、Ｒ11〜Ｒ15、およびＥ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ11〜Ｒ15、およびＥ1は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｌ1は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。
【００３９】
【化１２】
0004558153.tif 000005
【００４０】
式中、Ａ1〜Ａ6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ1〜Ａ6は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。
【００４１】
更に、本発明は、前記一般式（３０）からなる電子輸送層の膜厚が、前記一般式（１０）と前記一般式（２０）を含有する発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍であることを特徴とする。
【００４２】
上記の本発明の第１の構成において、前記陽極と前記発光層との間に、少なくとも正孔輸送層を設けることができ、前記正孔輸送層として芳香族アミンを使用することができる。
【００４３】
本発明の第２の構成は、陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有する有機ＥＬ素子であって、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、下記一般式（１１）で示される化合物をドーパントとして、下記一般式（２１）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３１）で示される化合物で形成されていることを特徴とする。
【００４４】
【化１３】
0004558153.tif 000006
【００４５】
式中、Ｚ2は、炭素数４以下のアルキル基、置換および未置換のシクロアルキル基、または置換および未置換のフェニル基を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ2は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基は、下記の一般式（１１’）で表される。
【００４６】
【化１４】
0004558153.tif 000007
【００４７】
式中、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｔ2およびＱ2は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数４以下のアルキル基を表す。
【００４８】
【化１５】
0004558153.tif 000008
【００４９】
式中Ｅ2は、水素原子、または炭素原子数２以下のアルキル基を表す。Ｌ2は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のフェノキシ基、置換若しくは未置換のα−ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換のβ―ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換の２―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の９―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―フェナントリルオキシ基、または置換若しくは未置換の９―フェナントリルオキシ基を表す。
【００５０】
【化１６】
0004558153.tif 000009
【００５１】
式中、Ａ7〜Ａ12は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ7〜Ａ12は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。
【００５２】
更に、本発明の上記の第２の構成において、前記一般式（３１）からなる電子輸送層の膜厚が、前記一般式（１１）と前記一般式（２１）を含有する発光層の膜厚の０．２倍乃至１．８倍であることを特徴とする。
【００５３】
本発明の上記の第２の構成において、前記陽極と、前記発光層との間に、少なくとも正孔輸送層を設けることができ、前記正孔輸送層として芳香族アミンを使用することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子について詳細に説明する。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有し、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、下記一般式（１０）で示される化合物をドーパントとして、下記一般式（２０）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３０）で示される化合物で形成されている。
【００５６】
上記の第１の実施の形態において、前記電子輸送層と前記発光層の好ましい膜厚の比は０．２乃至１．８である。
【００５７】
【化１７】
0004558153.tif 000010
【００５８】
【化１８】
0004558153.tif 000011
【００５９】
【化１９】
0004558153.tif 000012
【００６０】
上記の第１の実施の形態における上記一般式（１０）で表されるドーパント化合物において、Ｒ1〜Ｒ6、およびＺ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルケニル基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換の芳香族複素環基、置換若しくは未置換のアラルキル基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。Ｚ1およびＲ1〜Ｒ6は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｘは、酸素原子、硫黄原子、またはＮ―Ｇ（Ｇは、水素原子またはアルキル基を表す。）を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ1は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。
【００６１】
置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基は、下記一般式（１０’）で表される。
【００６２】
【化２０】
0004558153.tif 000013
【００６３】
式中、Ａ1〜Ａ6は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ1〜Ａ6は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。
【００６４】
以下、上記式（１０）で示されるドーパント化合物の具体例を下記式（１０―１）〜（１０―５８）に示すが、これらに限定されるものではない。なお、以下に例示した化合物の中の一部は、後述の式（１１）の具体例にも相当する。これらについては、後に説明を付す。
【００６５】
【化２１】
0004558153.tif 000014
【００６６】
【化２２】
0004558153.tif 000015
【００６７】
【化２３】
0004558153.tif 000016
【００６８】
【化２４】
0004558153.tif 000017
【００６９】
【化２５】
0004558153.tif 000018
【００７０】
【化２６】
0004558153.tif 000019
【００７１】
【化２７】
0004558153.tif 000020
【００７２】
【化２８】
0004558153.tif 000021
【００７３】
【化２９】
0004558153.tif 000022
【００７４】
【化３０】
0004558153.tif 000023
【００７５】
【化３１】
0004558153.tif 000024
【００７６】
【化３２】
0004558153.tif 000025
【００７７】
【化３３】
0004558153.tif 000026
【００７８】
【化３４】
0004558153.tif 000027
【００７９】
【化３５】
0004558153.tif 000028
【００８０】
本発明に用いるホスト化合物は、前記一般式（２０）で表される構造の化合物である。式（２０）において、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｒ7〜Ｒ10、Ｔ1、およびＱ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ7〜Ｒ10、Ｔ1、およびＱ1は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。
【００８１】
以下、式（２０）で示されるホスト化合物の具体例を下記式（２０―１）〜式（２０―３４）に示すが、これらに限定されるものではない。なお、以下に例示した化合物の中の一部は、後述の式（２１）の具体例にも相当する。これらについては、後に説明を付す。
【００８２】
【化３６】
0004558153.tif 000029
【００８３】
【化３７】
0004558153.tif 000030
【００８４】
【化３８】
0004558153.tif 000031
【００８５】
【化３９】
0004558153.tif 000032
【００８６】
【化４０】
0004558153.tif 000033
【００８７】
【化４１】
0004558153.tif 000034
【００８８】
本発明に用いる電子輸送材料は、前記一般式（３０）で表される構造の化合物である。式（３０）において、Ｒ11〜Ｒ15、およびＥ1は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のシクロアルキル基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ｒ11〜Ｒ15、およびＥ1は、隣接した置換基同志で環を形成していてもよい。Ｌ1は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、または置換若しくは未置換のアリールオキシ基を表す。
【００８９】
以下、式（３０）で示される電子輸送材料の化合物の具体例を下記式（３０―１）〜式（３０―５５）に示すが、これらに限定されるものではない。
【００９０】
なお、以下に例示した電子輸送材料の化合物の中の一部は、後述の式（３１）の具体例にも相当する。これらについては、後に説明を付す。
【００９１】
【化４２】
0004558153.tif 000035
【００９２】
【化４３】
0004558153.tif 000036
【００９３】
【化４４】
0004558153.tif 000037
【００９４】
【化４５】
0004558153.tif 000038
【００９５】
【化４６】
0004558153.tif 000039
【００９６】
【化４７】
0004558153.tif 000040
【００９７】
【化４８】
0004558153.tif 000041
【００９８】
【化４９】
0004558153.tif 000042
【００９９】
【化５０】
0004558153.tif 000043
【０１００】
【化５１】
0004558153.tif 000044
【０１０１】
【化５２】
0004558153.tif 000045
【０１０２】
【化５３】
0004558153.tif 000046
【０１０３】
次に、本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子について詳細に説明する。
【０１０４】
本発明の第２の実施の形態の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層を狭持し、かつ、発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層を有し、前記発光層が、ホストにドーパントを添加したドープ型構造をとり、下記一般式（１１）で示される化合物をドーパントとして、下記一般式（２１）で示される化合物をホストとして用いて形成され、かつ、前記電子輸送層が、下記一般式（３１）で示される化合物で形成されている。
【０１０５】
上記の第２の実施の形態において、前記電子輸送層と前記発光層の好ましい膜厚の比は０．２乃至１．８である。
【０１０６】
【化５４】
0004558153.tif 000047
【０１０７】
【化５５】
0004558153.tif 000048
【０１０８】
【化５６】
0004558153.tif 000049
【０１０９】
本実施の形態において用いるより好ましいドーパント化合物は、前記一般式（１１）で表される構造の化合物であり、式（１１）において、Ｚ2は、炭素数４以下のアルキル基、置換および未置換のシクロアルキル基、または置換および未置換のフェニル基を表す。ｎは、１若しくは２を表す。Ｊ2は、置換若しくは未置換の４―アミノフェニル基を表す。
【０１１０】
置換若しくは未置換の４−アミノフェニル基は、下記一般式（１１’）で表される。
【０１１１】
【化５７】
0004558153.tif 000050
【０１１２】
式中、Ａ7〜Ａ12は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは未置換のアルキル基、置換若しくは未置換のアルコキシ基、置換若しくは未置換のアリール基、置換若しくは未置換のアリールオキシ基、または置換若しくは未置換の芳香族複素環基を表す。Ａ7〜Ａ12は、隣接した置換基同志で環を形成してもよい。
【０１１３】
一般式（１１）で示されるドーパント化合物の具体例としては、上記第１の実施の形態で示した式（１０―６）、式（１０―２１）、式（１０―２２）、式（１０―２３）、式（１０―２４）、式（１０―２５）、式（１０―２６）、式（１０―２９）、式（１０―３０）、式（１０―３１）、式（１０―３２）、式（１０―３３）、式（１０―３４）、式（１０―３５）、式（１０―３６）、式（１０―３７）、式（１０―３８）、式（１０―３９）、式（１０―４０）、式（１０―４１）、式（１０―４２）、式（１０―４３）、式（１０―４４）、式（１０―４５）、式（１０―４６）、式（１０―４７）、式（１０―４８）、式（１０―４９）、式（１０―５０）、式（１０―５１）、式（１０―５２）、式（１０―５３）、式（１０―５４）、式（１０―５５）、式（１０―５６）、式（１０―５７）、式（１０―５８）で表される化合物が該当するが、これらに限定されるものではない。
【０１１４】
本発明に用いるより好ましいホスト化合物は、前記一般式（２１）で表される構造の化合物である。式（２１）において、Ｍはアルミニウム原子またはベリリウム原子を表す。なお、Ｍがアルミニウム原子のとき、ｍは３を表し、Ｍがベリリウム原子のときｍは２を表す。Ｔ2およびＱ2は、それぞれ独立に水素原子、または炭素数４以下のアルキル基を表す。
【０１１５】
式（２１）で示されるホスト化合物の具体例としては、上記の第１の実施の形態で示した式（２０―１）、式（２０―２）、式（２０―３）、式（２０―４）、式（２０―９）、式（２０―１０）、式（２０―１１）、式（２０―１２）、式（２０―１３）、式（２０―１４）で表される化合物が該当するが、これらに限定されるものではない。
【０１１６】
本発明に用いるより好ましい電子輸送材料は、前記一般式（３１）で表される構造の化合物である。式（３１）において、Ｅ2は、水素原子、または炭素原子数２以下のアルキル基を表す。Ｌ2は、ハロゲン原子、置換若しくは未置換のフェノキシ基、置換若しくは未置換のα―ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換のβ―ナフチルオキシ基、置換若しくは未置換の２―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―ビフェニリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の９―アントリルオキシ基、置換若しくは未置換の１―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の２―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の３―フェナントリルオキシ基、置換若しくは未置換の４―フェナントリルオキシ基、または置換若しくは未置換の９―フェナントリルオキシ基を表す。
【０１１７】
一般式（３１）で示される電子輸送材料の化合物の具体例としては、上記の第１の実施の形態で示した式（３０―１５）、式（３０―１７）、式（３０―３１）、式（３０―３７）、式（３０―３８）、式（３０―３９）、式（３０―４０）、式（３０―４１）、式（３０―４２）、式（３０―４４）、式（３０―４５）、式（３０―４７）、式（３０―４８）、式（３０―４９）、式（３０―５０）、式（３０―５１）、式（３０―５２）で表される化合物が該当するが、これらに限定されるものではない。なお、上記の第１および第２の実施の形態の有機ＥＬ素子において、前記発光層の膜厚と前記電子輸送層の膜厚の比は０．２乃至１．８が好ましい。この範囲で良好な発光効率が得られる（後述の図２参照）。
【０１１８】
上記の第１および第２の実施の形態の有機ＥＬ素子においては、前記発光層と前記陽極の間に少なくとも正孔輸送層を設けることができる。正孔輸送層の好ましい材料としては芳香族アミンを使用することができる。
【０１１９】
正孔輸送層に用いる芳香族アミンは、特に限定されないが、イオン化ポテンシャルが小さく、正孔移動度が大きく、安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物が好適である。例えば、以下に示した、ＴＰＡＣ、ＴＰＤ、α―ＮＰＤ、ＴＰＴＥ、ＰＶＫ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、ガラス転移温度が、高いほど耐久性の優れた有機ＥＬ素子の作成が可能となることが多い。なおこれらの化合物は、単独でもよいし、必要に応じて混合してもよい。
【０１２０】
【化５８】
0004558153.tif 000051
【０１２１】
【化５９】
0004558153.tif 000052
【０１２２】
なお、上記の本発明の第１および第２の実施の有機ＥＬ素子においては、発光層、電子輸送層および正孔輸送層以外の部位にかかる素子構造、素子構成材料に関してなんら限定されるものではない。すなわち、素子を搭載する支持基板、陽極、陰極等に何の限定も加わることはない。さらに言えば、発光層に、上記一般式（１０）で示される化合物と一般式（２０）で示される化合物が含有されていれば、これら以外の別の化合物が含まれてもよく、電子輸送層も、一般式（３０）で示される化合物が含有されていればこれ以外の別の化合物が含まれてもよい。
【０１２３】
また、発光層に、一般式（１１）で示される化合物と一般式（２１）で示される化合物が含有されていれば、これら以外の別の化合物が含まれてもよく、電子輸送層も、一般式（３１）で示される化合物が含有されていればこれ以外の別の化合物が含まれてもよい。別の化合物に関しては、特に限定されなることはないが、具体的には、層の耐熱性を高める為に、高分子等をマトリックス材として混合させることができる。
【０１２４】
また、各層の間に必要に応じて、バッファ層を設けてもよい。バッファ層は、さまざまな目的の為に導入される。具体的には、陽極から正孔輸送層へ正孔の注入をより容易にする為に、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を設ける場合や、発光層から陰極側への正孔が漏れを低減する為に発光層と電子輸送層との間に正孔ブロック層を設ける場合等がある。
【０１２５】
正孔注入層の材料は、特に限定されるものではないが、正孔の注入がより容易となるよう、正孔注入層材料のイオン化ポテンシャルを、陽極の仕事関数値と、正孔輸送層材料のイオン化ポテンシャルとの間の値とすることが好ましいとされている。また、正孔輸送材料と同じく、正孔移動度が大きく、電気化学的に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物が好適である。具体的には、銅フタロシアニンや、以下に示したＯＡ―３、ｍ―ＭＴＤＡＴＡ、２―ＴＮＡＴＡ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１２６】
【化６０】
0004558153.tif 000053
【０１２７】
正孔ブロック層の材料は、特に限定されるものではないが、正孔のブロック性が優れ、電気化学的に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物が好適である。具体的には、以下に示した２―（４―ビフェニリル）―５―（４―ｔ―ブチルフェニル）―１，３，４―オキサジアゾール（ＰＢＤ）、２，９―ジメチル―４，７―ジフェニル―１，１０―フェナントロリン（バソクプロイン）等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０１２８】
【化６１】
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【０１２９】
これら各バッファ層を導入した場合を含め、本発明にかかる素子構成の具体例としては、
（１）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／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／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
等の構造が挙げられるが、上記に限定されるものではない。
【０１３０】
上記のとおり、本発明に係る有機ＥＬ素子は、様々な構成をとりうるが、何れの場合も支持基板上に素子を形成することによって固定する方法が簡便であり好ましい。その際、支持基板は陽極側、陰極側の何れでもよい。
【０１３１】
図１に、陽極側に支持基板を備え、素子構成を前記例（２）とした場合の模式図を表す。
図中、符号１は支持基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は陰極を示す。
なお、図１は、後述の実施例および比較例で用いた素子と同類の構成である。
【０１３２】
前述したように、発光層、電子輸送層、正孔輸送層の各層に用いる材料以外の材料、すなわち、支持基板、両電極、マトリックス材、バッファ層材料等は、なんら限定されるものではなく、各種公知公用のものを用いることができる。例えば、支持基板としては、ガラス、プラスチック、石英、金属等からなる板状、シート状あるいはフィルム状のものが使用できる。特に、発光に対して高い透過性を有する透明ガラス、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート等の透明プラスチック、石英等が好適である。陽極材料としては、仕事関数の大きい金属、合金、電気導電性化合物およびこれらの混合物が挙げられる。具体的には、Ａｕ，ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯ等の誘電性を有した透明材料または半透明材料が挙げられる。
【０１３３】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気導電性化合物およびこれらの混合物が挙げられる。具体的には、ナトリウム、マグネシウム、銀、アルミニウム、リチウム、インジウム、希土類金属等およびこれらの合金が挙げられる。
【０１３４】
なお、前記両電極のうち、少なくとも一方は透明若しくは半透明にし、光の取り出しのロスが少なくなよう留意すべきである。また先に述べたように、支持基板は陽極側、陰極側の何れでもよいし、光の取り出し方向もいずれでもよい。素子の製造順序は、図１に示した素子では、支持基板上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極の順に積層していく方法が比較的簡便であるが、特に限定されるものではない。陰極側に支持基板を設ける場合は、陰極、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に構成する方法が簡便であるが、この場合も特に限定されるものではない。
【０１３５】
以下に、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１３６】
（実施例1）
厚さ０．７ｍｍのガラス基板にＩＴＯをスパッタリングによってシート抵抗１５Ω／□になるように成膜し、不要な部分をエッチングにより除去し、短冊状にパターニングしてＩＴＯ付き支持基板とした。（以下、支持基板のことを、一部で単に「基板」という。）この基板を、中性洗剤、イソプロピルアルコール中で順次超音波洗浄し、充分に乾燥させた後、１０５℃に加熱しながら、ＵＶ−オゾン洗浄を１０分間行った。
【０１３７】
この基板を素早く市販の真空蒸着装置の真空槽内の基板フォルダーに固定し、真空引きをした。なお予め真空槽内の蒸発源には、正孔注入層材料として２―ＴＮＡＴＡを１００ｍｇ、正孔輸送層材料としてα―ＮＰＤを１００ｍｇ、発光層のホスト材料として上記式（２０−１）の化合物を２００ｍｇ、発光層のドーパント材料として上記式（１０−６）の化合物を５０ｍｇ、電子輸送層材料として上記式（３０−１５）の化合物を１００ｍｇ、陰極材料としてアルミニウムとリチウムをそれぞれ約１ｇ、１００ｍｇを仕込んだボートをセットしておいた。なお、用いたボートは、有機層材料（２―ＴＮＡＴＡ、α―ＮＰＤ、式（２０―１）、式（１０―６）、式（３０―１５））はモリブデン製のものを、陰極材料（アルミニウム、リチウム）はタングステン製のものとした。
【０１３８】
真空度が１０-5Ｐａ台になるのを待った後、各蒸発源を加熱して、基板のＩＴＯ側に２―ＴＮＡＴＡからなる正孔注入層を２５ｎｍ、α―ＮＰＤから成る正孔輸送層を２５ｎｍそれぞれ順に形成した。その後に、式（２０―１）の化合物と式（１０−６）の化合物を同時蒸着することにより、それぞれをホスト材料およびドーパント材料として用いたドープ型発光層を形成した。
【０１３９】
ホストに対するドーパントの量は、１．１重量％比とし、ホストとドーパントの合計膜厚を５０ｎｍとした。さらに蒸着により、式（３０―１５）の化合物からなる電子輸送層を厚さ５０ｎｍ形成した。その後、アルミニウム入りおよびリチウム入りの両タングステンボートを同時に加熱し、アルミニウムとリチウムからなる合金により陰極を形成した。このときアルミニウムの成膜レートは１ｎｍ／ｓとし、リチウムはアルミニウムに対し０．１重量％比となるようにした。陰極膜厚は、計２００ｎｍとしたが、リチウムの蒸着源の加熱を途中で停止することにより、リチウムを含有する層は、電子輸送層側１００ｎｍとした。
【０１４０】
なお、一連の操作において有機層用、陰極用の２種のマスクを用いて、２ｍｍ×２ｍｍの発光画素を１０個形成した。マスクの交換の際も真空を破らず、有機層から陰極形成まで真空一貫で行った。このようにして作成した有機ＥＬ素子を大気に曝すことなく、乾燥窒素雰囲気のグローブボックス内に搬送し、ガラスキャップと紫外線硬化型の接着剤で封止した。
【０１４１】
（実施例２〜５４）
発光層の構成（ドーパント、ホスト、ドープ量）および電子輸送層の構成を表１とした以外は、実施例１と同様の材料、膜厚、成膜プロセス、封止プロセスで有機ＥＬ素子を得た。
実施例１と併せて、実施例２〜５４で作成した有機ＥＬ素子の特性を、表１〜表２中に併記した。有機ＥＬ素子の特性は、印加電圧を０Ｖから１Ｖ間隔で順に上昇させ、色彩輝度計（（株）トプコン製  ＢＭ−５Ａ）で輝度、およびｘｙ色度座標を測定することにより評価した。
【０１４２】
【表１】
0004558153.tif 000055
【０１４３】
【表２】
0004558153.tif 000056
【０１４４】
（比較例１〜３０）
発光層の構成および電子輸送層の構成の一部、若しくは全部を、以下に記したそれぞれ対応する比較材料として用い表３に記載の素子構成とした以外は、実施例１と同様の陽極付き基板、正孔注入材料、正孔輸送材料、陰極材料を用いて、同様のプロセスにて有機ＥＬ素子を作成した。
【０１４５】
【化６２】
0004558153.tif 000057
【０１４６】
作成した素子の特性を、前述と同様な機器で同様な条件で測定し、結果を素子構造と合わせ表３中に併記した。
【０１４７】
【表３】
0004558153.tif 000058
【０１４８】
表１〜表３との比較から明らかなように、発光層中のドーパントとして前記一般式（１０）で示される化合物を、発光層中のホストとして前記一般式（２０）で示される化合物をそれぞれ用い、かつ電子輸送層に前記一般式（３０）で示される化合物を用いることにより、色純度と輝度を高レベルで両立した高特性赤発光有機ＥＬ素子が得られることが判明した。
【０１４９】
加えて、発光層中のドーパントとして前記一般式（１１）で示される化合物を、発光層中のホストとして前記一般式（２１）で示される化合物をそれぞれ用い、かつ電子輸送層に前記一般式（３１）で示される化合物を用いることにより、さらに高特性の赤発光有機ＥＬ素子の作成が可能となることが判明した。
【０１５０】
具体的には、実施例２１〜２８、実施例３２、実施例３６、実施例４１〜４３において、（０．６２，０．３８）の色純度を維持したうえで、最高輝度が、３５，０００ｃｄ／ｍ2を超える高特性を示した。これらのデバイス構造をパネルに適用すれば、走査線が２４０本程度の単純マトリックス駆動方式のカラー有機ＥＬディスプレイであっても、作成が可能となる。これは、強い強度の蛍光ドーパントを含有し、かつ正孔と電子がバランスよく内部を移動できる発光層を形成したこと、および、正孔の漏れを抑えると共に電子に対してはすぐれた注入・移動性を備えた電子輸送層を形成出来たことに基づくと考えられる。
【０１５１】
（実施例５５）
次に、実施例２７と同様の材料を用いた上で、発光層の膜厚を５０ｎｍに固定し、電子輸送層の膜厚を変えて素子特性を評価した。素子構造は、実施例２７とまったく同じ材料、すなわち発光層中のドーパントとして式（１０―２３）の化合物を、ホストとして式（２０―１）の化合物を、ドープ量１．０重量％比で用い、電子輸送層として式（３０−３８）の化合物を用いた構成とし、その上で電子輸送層（式（３０−３８）の化合物使用）の膜厚を展開した。
【０１５２】
（実施例５６）
発光層の膜厚を７０ｎｍとした以外は、実施例５５と同様にして、電子輸送層の膜厚を変えて素子特性を評価した。
【０１５３】
図２に、実施例５５、５６の結果を示す。図２中、横軸は、発光層の膜厚に対する電子輸送層膜厚の比を、横軸は輝度１０００ｃｄ／ｍ2時の電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。
【０１５４】
図２から明らかなように、電子輸送層の膜厚は、発光層の膜厚の０．２乃至１．８倍とすることが好適であり、これにより高効率の赤発光有機ＥＬ素子が得られることが判明した。これは、発光層に注入される電子と正孔のバランスが保たれ、再結合領域が発光層内に広く分布したことによると考えられる。
【０１５５】
なお、実施例５５および実施例５６では、実施例２７の素子にかかる検討を行った。これにならい実施例２７以外の複数の実施例記載素子に関して同様の検討を行った結果、実施例５５および実施例５６の結果と同様、電子輸送層の膜厚は、発光層の膜厚の０．２乃至１．８倍とすることが好適であることが判明した。その際、実施例２１〜２６、実施例２８、実施例３２、実施例３６、および実施例４１〜４３にかかる素子に関しても、実施例２７にかかる検討と同じく、いずれも最高で約５ｃｄ／Ａの極めて高い電流効率を示し、発光効率の面でも本発明にかかる赤発光有機ＥＬ素子は、極めて優れた特性を呈することが判明した。
【０１５６】
（実施例５７）
実施例２７で作成した有機ＥＬ素子の耐久性評価を、室温下でおこなった。その際、注入電流を調整し、初期輝度を２００ｃｄ／ｍ2に合わせ、定電流駆動にて輝度の経時変化を計測した。
【０１５７】
（比較例３１）
実施例５７と従来技術を比較する為に、比較例８の素子の耐久性評価を同条件で併せて行った。実施例５７と比較例３１の結果を図３に示す。
【０１５８】
図３より、本発明の実施例２７による、赤発光有機ＥＬ素子は、耐久性の面に於いても極めて優れていることが判明した。また、実施例２１〜２６、実施例２８、実施例３２、実施例３６、および実施例４１〜４３にかかる素子に関しても同様にして、耐久性評価を行ったところ、いずれも１００００時間を超える高耐久性を示した。従って、本発明による赤発光有機ＥＬ素子は、耐久性の面でも極めて優れた特性を示すことが判明した。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、特定の化学構造のドーパントを特定の化学構造のホストにドープすることで発光層を形成し、かつ特定の化学構造の電子輸送材料で電子輸送層を形成することにより、極めて高輝度・高効率でかつ高い色純度の赤色発光有機ＥＬ素子を提供することができる。
【０１６０】
本発明の有機ＥＬ素子を使用して単純マトリクス駆動方式のカラー有機ＥＬパネルを作成すれば、実用に供する明るさ、色合いのディスプレイを作成でき、産業上の利用価値は極めて高い。
【０１６１】
なお、本発明は、また、特に好ましい実施形態として、発光層厚と電子輸送層厚の関係、併せて素子に導入する正孔輸送材料を規定したものである。したがって、かかる材料の選択、適用方法以外は、有機ＥＬ素子の作成に必要な、基板材料、電極材料、各種添加材、バッファ層材料、併用する部材、およびその適用方法に関して何ら制限をするものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における有機ＥＬ素子の構造の一例である。
【図２】本発明の実施例５５、５６における評価結果である。
【図３】本発明における実施例５７と比較例３１における評価結果である。
【符号の説明】
１    支持基板
２    陽極
３    正孔注入層
４    正孔輸送層
５    発光層
６    電子輸送層
７    陰極
【図１】
0004558153.tif 000067
【図２】
0004558153.tif 000068
【図３】
0004558153.tif 000069