(57)【要約】  陰極（１０）及び陽極（２０）と、前記陰極（１０）及び陽極（２０）の間に、少なくとも発光層（３２）と電子輸送層（３４）を含む有機層（３０）を有し、前記電子輸送層（３４）を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度が０．４〜０．５ＭＶ／ｃｍの電界強度において２．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、前記発光層（３２）を構成するホスト材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＭ）と、前記電子輸送層（３４）を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＴ）が以下の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子（１）。ΔＥＴ  ＞１０．３  ≦  ΔＥＭ  ≦  １０ΔＥＴ  ＞  ΔＥＭ
2008015949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極及び陽極と、
前記陰極及び陽極の間に、少なくとも発光層と電子輸送層を含む有機層を有し、
前記電子輸送層を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度が０．４〜０．５ＭＶ／ｃｍの電界強度において２．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、
前記発光層を構成するホスト材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＭ）と、前記電子輸送層を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＴ）が以下の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ΔＥＴ  ＞１
０．３  ≦  ΔＥＭ  ≦  １０
ΔＥＴ  ＞  ΔＥＭ
【請求項２】
ΔＥＴ≧３である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記電子輸送材料のイオン化ポテンシャルが、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャル以下である請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記電子輸送材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップが、前記ホスト材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップより小さい請求項１〜３のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記発光層が、少なくとも１つのドーパント材料と少なくとも１つのホスト材料を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記ドーパント材料が、りん光発光性材料である請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記りん光発光性材料が、オルトメタル化金属錯体である請求項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記ドーパント材料の発光波長ピークが、５００ｎｍ以下である請求項５〜７のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記電子輸送層を構成する少なくとも１つの電子輸送材料の３重項エネルギーギャップの値が２．１ｅＶ以下である請求項１〜８のいずれか一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】
前記電子輸送層が、アントラセン骨格を有する化合物を含む請求項１〜９のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記アントラセン骨格を有する化合物が、下記式で表される請求項１０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２８】
2008015949.tif 000048
（式中Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のパーフルオロアルキル基置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアラルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアリールアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリール基、置換又は無置換の炭素数３〜８０の複素環基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリールシリル基、シアノ基を表し、互いに隣りあう置換基は環を形成してもよい。）
【請求項１２】
前記電子輸送層が、電子欠乏性の含窒素５員環を含む縮合芳香族環誘導体又は含窒素６員環を含む縮合芳香族環誘導体を含む請求項１〜１１のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記含窒素５員環が、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、オキサトリアゾール環又はチアトリアゾール環である請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記含窒素６員環が、キノキサリン環、キノリン環、キナゾリン環、ピリジン環、ピラジン環又はピリミジン環である請求項１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
還元性ドーパントが、前記有機層と前記陰極の界面領域に添加されている請求項１〜１４のいずれか一項記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
前記発光層の膜厚が、２０ｎｍ以上である請求項１〜１５のいずれか一項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】
前記陽極及び陰極の少なくとも１つの電極と、前記有機層の間に、ドナー層又はアクセプター層を含む請求項１〜１６のいずれか一項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光特性及び寿命に優れた有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子では効率よい発光を実現するため、有機ＥＬ素子では正孔輸送、発光、及び電子輸送の機能を分離した三層以上の層を有する多層型構造が主流となっており、発光層はレーザー色素等の高量子収率の蛍光色素（ゲスト）を固体媒体（ホスト）材料に分散したものを用いている。この構成では発光層の蛍光量子収率を向上させることができ、有機ＥＬ素子の量子効率が大きく向上するだけでなく、使用する蛍光色素の選択によって発光波長を自由に制御できる。【０００３】
また、多層型構造の素子のもう一つの有効な点は「キャリア閉じ込め効果」である。キャリヤ閉じ込め効果を発揮させるのに有効な構成材料の性質を示す例として、図３及び図４の例が挙げられる。【０００４】
図３は電子輸送性発光層を用いた例である。発光層を形成するホスト材料が電子輸送性なので正孔輸送層と発光層との界面に正孔と電子がたまりやすくなるように構成されている。即ち、発光層を形成するホスト材料のイオン化ポテンシャルを正孔輸送層を形成する正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルより大きくして障壁を設けることにより、正孔を正孔輸送層と発光層との界面にたまりやすくし、かつ正孔輸送層を形成する正孔輸送材料の電子親和力のエネルギーレベルの絶対値を発光層を形成するホスト材料の絶対値より小さくすることで電子障壁性を高めることで電子を発光層と正孔輸送層との界面にたまりやすくすることにより、電子と正孔の結合確率を向上させ、発光効率を高めている。このイオン化ポテンシャルと電子親和力は、厳密には意を異にするが、それぞれ最高被占分子軌道準位及び最低空分子軌道準位に近く、大小関係はほぼ同じと考えてよい。図３の構成は特許文献１に記載されており、電子輸送性ホストにりん光ドーパント剤を加え、正孔輸送層界面でキャリア再結合確率を向上させ、高い効率で発光させる技術が明らかにされている。【０００５】
図４は正孔輸送性発光層を用いた例である。図４については発光層を形成するホスト材料が正孔輸送性なので電子輸送層との界面に正孔と電子がたまりやすくなるよう構成されている。即ち、電子輸送層を形成する電子輸送材料のイオン化ポテンシャルを発光層を形成するホスト材料のイオン化ポテンシャルより大きくして障壁を設けることにより、正孔を発光層と電子輸送材料との界面にたまりやすくし、かつ電子輸送層を形成する電子輸送材料の電子親和力のエネルギーレベルの絶対値を発光層を形成するホスト材料の絶対値より大きくすることで、電子障壁性を高めることで電子を発光層と電子輸送層との界面にたまりやすくすることにより、電子と正孔の結合確率を向上させ、発光効率を高めている。しかしながら、これらの電子障壁性、正孔障壁性は、大きすぎると素子の駆動電圧が上昇する、正孔と電子のキャリアバランスが崩れやすくなる等の弊害がでる。したがって適度な障壁性が求められ、０．２ｅＶ前後の障壁が一般的である。【０００６】
しかしながら、図３のように電子輸送性発光層を用いた場合は、発光層と正孔輸送層との関係、図４のように正孔輸送性発光層を用いた場合は、発光層と電子輸送層との関係のみが論じられており、前者ではさらに電子輸送層の電子輸送性、後者ではさらに正孔輸送層の正孔輸送性が発光層の性質と相乗して素子性能にどのような影響を与えるかはまったく不明である。【０００７】
電子輸送能の高い電子輸送材料を電子輸送層に用いることは、発光層内での単位時間あたりに存在する電子の数が増えるため、結果的に、正孔と再結合してできる励起子数を増やすことにつながるため、発光効率を高めるために有効な手段である。しかしながら、電子輸送性を単に増しただけでは耐久性のある素子は得られない。この関係を説明する模式図を図５、図６に示す。【０００８】
図５は図３に電子輸送性を有する電子輸送層を付加した図である。図３と同様に発光層を形成するホスト材料が電子輸送性なので正孔輸送層と発光層との界面に正孔と電子がたまりやすくなるように構成されている。ここで発光層の電子輸送能が高いと、正孔輸送層と発光層とのさらに局所的な界面、いいかえれば、発光層側のより正孔輸送層面に近い領域で再結合が起こると考えられる。ここで電子輸送能が高い電子輸送層を用いると、さらに発光層側のより正孔輸送層面に近い領域で再結合が起こる効果が高くなる。しかしながら、この場合は発光層の電子輸送能が高すぎると、再結合が発光層側の、より正孔輸送層面に近い領域、あるいはその領域にとどまらず、正孔輸送層側に電子が入り込み、そこで再結合が起こるため、正孔輸送層が発光してしまう現象が起こりやすい。特にアリールアミン系の正孔輸送層を用いた場合、電子の注入により正孔輸送材料の劣化が加速され、発光効率が経時的に劣化しやすくなり、素子の耐久性が悪くなる。また、再結合が発光層側の、より正孔輸送層面に近い局所的な領域に集中する場合、層界面の劣化がごく局所的に起こっても、その影響を大きく受けやすく、再結合により生成した１重項励起子、及び３重項励起子がトラップされ、経時的に発光効率が低下し、耐久性のない素子となる恐れがある。【０００９】
図６は図４に正孔輸送性を有する正孔輸送層を付加した図である。この場合は発光層は正孔輸送性である。この場合、発光層の正孔輸送能が高ければ、発光層と電子輸送層との局所的な界面で再結合が起こる。より電子輸送層に近い局所領域で再結合が起きるため、電子輸送層の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップが、再結合により生成した１重項励起子又は３重項励起子のエネルギーよりも小さい場合、エネルギーが電子輸送層側に漏洩するため、発光効率が低下する。よって、電子輸送材料の材料選択が制限され、特にりん光型有機ＥＬ素子の場合、３重項励起エネルギーの漏えいを防ぐため、３重項エネルギーギャップの大きい電子輸送性材料が必要となる。また、発光層の正孔輸送能が電子輸送層の電子輸送能に比べて強すぎる場合、再結合が発光層側の、より電子輸送層面に近い領域、あるいはその領域にとどまらず、電子輸送層側に正孔が入り込み、そこで再結合が起こるため、電子輸送層が発光してしまう現象が起こりやすい。この場合、正孔に不安定な電子輸送層を用いた場合、正孔の注入により電子輸送材料の劣化が加速され、発光効率が経時的に劣化しやすくなり、素子の耐久性が悪くなる。また、再結合が発光層側の、より電子輸送層面に近い局所的な領域に集中する場合、層界面の劣化がごく局所的に起こっても、その影響を大きく受けやすい。したがって、電子輸送層に正孔が注入されないよう、確実に発光層内に正孔をブロックする電子輸送層を用いることが求められ、高効率、長寿命な有機ＥＬ素子を実現する材料が大きく制限を受ける。【００１０】
特にりん光素子では、発光層を形成するホスト材料が正孔輸送性である場合は電子輸送材料のイオン化ポテンシャルをホスト材料のイオン化ポテンシャルより大きくしなければ、高効率素子は実現しなかった。【００１１】
また、発光に関与するエネルギー値が高い青色系りん光素子では、発光層に隣接する層の３重項エネルギーギャップが小さい場合、３重項励起エネルギーの発光層内のエネルギー閉じ込めが十分でなく、隣接層へ漏洩するため発光効率が著しく低下することが知られていた。【００１２】
有機電界発光素子の発光効率の向上と駆動安定性の向上を両立させるために、発光層と陰極の間に、発光層からの正孔の移動を制限する正孔阻止層を設けることが提案されている。正孔阻止材料としてフェナントロリン誘導体（特許文献２参照）、トリアゾール誘導体（特許文献３参照）が有効であると報告されている。また、りん光発光素子においてもアントラセン誘導体（特許文献４参照）、フェナントロリン誘導体（非特許文献１参照）やＢＡｌｑ等のアルミキレート（非特許文献２参照）が正孔阻止層として用いられている。このように正孔阻止層によって正孔を発光層中に蓄積させ、電子との再結合確率を向上させ、発光の高効率化を達成することができる。【００１３】
しかしながら、これらの正孔阻止材料をりん光発光素子に用いても、必ずしも十分な発光効率と長寿命を有するりん光発光素子は得られていない。フェナントロリン誘導体を用いた場合、りん光発光素子の効率は高まるが、駆動安定性は低いとされている。一方、ＢＡｌｑを用いると、駆動安定性は高まるが、効率は低下する傾向にあり、駆動安定性と効率の向上の両立が望まれている。またりん光発光素子においては電子輸送層のエネルギーギャップが発光層のそれよりも大きいことが発光効率を高める要素であることが開示されている（特許文献５）。さらにアントラセン誘導体を電子輸送層（正孔輸送層）に用いた場合は、発光層のエネルギーギャップより狭いため、緑、青色でのりん光素子で効率が低く、素子寿命も短い。これはアントラセン骨格のエネルギーギャップが発光材料に比べて著しく低い（すなわちバンドギャップが狭い）ため、発光層の励起エネルギーがアントラセン誘導体を用いた層へ漏洩し、アントラセン誘導体を用いた層からの発光が観測されたり、あるいはアントラセン誘導体を用いた層に生成した３重項励起子から無放射失活によってそのエネルギーが失われてしまうことによる。【００１４】
これら公知文献はいずれも発光材料が電子輸送性であるか、正孔輸送性であるかについてのみ言及されており、発光層を構成するホスト材料の正孔又は電子移動度、ましてや発光層の陰極側あるいは陽極側の層を構成する主材料の正孔又は電子移動度との関係については何ら記載されていない。
特許文献４には、正孔輸送性ホスト材料が実施例に用いられているが、電子輸送材料と正孔輸送性ホスト材料のキャリア移動度については具体的に何ら記載がない。【００１５】
特許文献６は、電子注入輸送層と発光層との間に電子注入輸送層よりもホール輸送性が高く、かつ電子輸送性である非発光層を設ける技術を開示している。しかしながら、発光層と電子注入輸送層又は電子輸送性非発光層の正孔輸送性、電子輸送性に密接な好ましい関係があることはなんら明らかにされていない。【００１６】
特許文献７には、正孔輸送層を構成する複数の層間の正孔移動度、発光層を構成する複数の層間の正孔移動度及び電子移動度、電子輸送層を構成する複数の層間の電子移動度において好ましい関係が記載されている。しかしながら発光層と電子輸送層との移動度の好ましい関係はなんら記載されていない。【００１７】
【特許文献１】特許３７５９９２５号公報
【特許文献２】特開平１０−７９２９７号公報
【特許文献３】特開平１０−２３３２８４号公報
【特許文献４】特開２００６−０４９５７０号公報
【特許文献５】米国特許第６０９７１４７号明細書
【特許文献６】国際公開第２００４／０７７８８６号パンフレット
【特許文献７】特開２００２−３１３５８３号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，４（１９９９）
【非特許文献２】Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４１０５，Ｐ１７５−１８２（２０００）
【００１８】
本発明の目的は、３重項エネルギーギャップの狭い（２．１ｅＶ以下）電子輸送材料を用いた場合でも電子輸送性が従来の電子輸送材料よりも速く、高効率、長寿命の有機ＥＬ素子を提供することである。
【発明の開示】
【００１９】
本発明は発光層と電子輸送層の正孔移動度と電子移動度との関係を鋭意研究し、これらが特定の関係を満たすときに、３重項エネルギーギャップの狭い（例えば、２．１ｅＶ以下）電子輸送材料を用いた場合であっても低電圧、高発光効率、長寿命の素子が得られることを見出し、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子が提供される。
１．陰極及び陽極と、
前記陰極及び陽極の間に、少なくとも発光層と電子輸送層を含む有機層を有し、
前記電子輸送層を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度が０．４〜０．５ＭＶ／ｃｍの電界強度において２．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、
前記発光層を構成するホスト材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＭ）と、前記電子輸送層を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度／正孔移動度（ΔＥＴ）が以下の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。
ΔＥＴ  ＞１
０．３  ≦  ΔＥＭ  ≦  １０
ΔＥＴ  ＞  ΔＥＭ
２．ΔＥＴ≧３である１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
３．前記電子輸送材料のイオン化ポテンシャルが、前記ホスト材料のイオン化ポテンシャル以下である１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
４．前記電子輸送材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップが、前記ホスト材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップより小さい１〜３のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
５．前記発光層が、少なくとも１つのドーパント材料とホスト材料を含む１〜４のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
６．前記ドーパント材料が、りん光発光性材料である５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
７．前記りん光発光性材料が、オルトメタル化金属錯体である６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記ドーパント材料の発光波長ピークが、５００ｎｍ以下である５〜７のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
９．前記電子輸送層を構成する少なくとも１つの電子輸送材料の３重項エネルギーギャップの値が２．１ｅＶ以下である１〜８のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記電子輸送層が、アントラセン骨格を有する化合物を含む１〜９のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記アントラセン骨格を有する化合物が、下記式で表される１０記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2008015949.tif 000003
（式中Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のパーフルオロアルキル基置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアラルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアリールアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリール基、置換又は無置換の炭素数３〜８０の複素環基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリールシリル基、シアノ基を表し、互いに隣りあう置換基は環を形成してもよい。）
１２．前記電子輸送層が、電子欠乏性の含窒素５員環を含む縮合芳香族環誘導体又は含窒素６員環を含む縮合芳香族環誘導体を含む１〜１１のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１３．前記含窒素５員環が、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、オキサトリアゾール環又はチアトリアゾール環である１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１４．前記含窒素６員環が、キノキサリン環、キノリン環、キナゾリン環、ピリジン環、ピラジン環又はピリミジン環である１２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１５．還元性ドーパントが、前記有機層と前記陰極の界面領域に添加されている１〜１４のいずれか記載の有機電界発光素子。
１６．前記発光層の膜厚が、２０ｎｍ以上である１〜１５のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１７．前記陽極及び陰極の少なくとも１つの電極と、前記有機層の間に、ドナー層又はアクセプター層を含む１〜１６のいずれか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２０】
本発明によれば、発光層から電子輸送層へのエネルギーロスが少なく高効率、長寿命なりん光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【図２Ｂ】本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【図３】従来の有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【図４】従来の他の有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【図５】従来の他の有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【図６】従来の他の有機ＥＬ素子のエネルギータイヤグラムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極及び陽極と、陰極及び陽極の間に、少なくとも発光層と電子輸送層を含む有機層を有する。
このような有機ＥＬ素子の一実施形態を図１に示す。図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、陰極１０と陽極２０と、その間に介在する有機層３０からなり、有機層３０は、陰極側から電子輸送層３４、発光層３２、正孔輸送層３６が積層されている。尚、後述するように、本発明の有機ＥＬ素子は図１の構成に限定されず、有機層は少なくとも電子輸送層と発光層を含んでいればよく、他に適当な層を含むことができる。【００２３】
本発明において、電子輸送層３４を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度は、０．４〜０．５ＭＶ／ｃｍの電界強度において２．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である。好ましくは０．５ＭＶ／ｃｍにおいて２．５×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である。これにより電子輸送材料からの発光が防止でき、長寿命でエネルギーロスのない効率の高い発光が可能となる。尚、好ましくは１．０×１０−２ｃｍ２／Ｖｓ以下である。【００２４】
さらに、発光層３２を構成するホスト材料の電子移動度／発光層３２を構成するホスト材料の正孔移動度（電子移動度÷正孔移動度）（ΔＥＭ）と、電子輸送層３４を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の電子移動度／電子輸送層３４を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の正孔移動度（電子移動度÷正孔移動度）（ΔＥＴ）が以下の関係を満たす。
ΔＥＴ  ＞１
０．３  ≦  ΔＥＭ  ≦  １０
ΔＥＴ  ＞  ΔＥＭ【００２５】
ΔＥＴが１より大きいことにより、電子を迅速に発光層へ到達させることができ、電子輸送材料からの発光が防止でき、長寿命でエネルギーロスのない効率の高い発光が可能となる。好ましくはΔＥＴは３以上である。
ΔＥＭが０．３以上１０以下であることにより電子と正孔の再結合ゾーンを正孔輸送層に極度に押し付けることなく発光層内の正孔輸送層近傍にバランスよく設置することができ、素子寿命が向上する。０．３以下であると正孔輸送性が強すぎて、特に１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップの小さな電子輸送層や、イオン化ポテンシャルのレベルが小さい、すなわち正孔障壁性が小さい電子輸送層が発光する。好ましくは０．５以上５以下である。
これらのことから、ホスト材料には正孔輸送性が高すぎず、電子輸送性の強い材料や正孔輸送性・電子輸送性の中間程度の材料が好ましい。
ΔＥＴがΔＥＭより大きいことにより、電子を迅速に発光層へ到達させることができ、かつ発光層の陽極側に電子を押し込むことが可能となる。その結果発光層と電子輸送層との界面での励起子存在確率を著しく小さくすることができるため、電子輸送材料からの発光が防止できる。好ましくはΔＥＴはΔＥＭより１０倍以上大きい。【００２６】
このように発光層３２と電子輸送層３４の正孔移動度及び電子移動度を調整することにより、有機ＥＬ素子の効率が高くなり、また寿命が伸びる。特に、必ずしもドーパント材料が電子輸送性ホスト材料に添加されていなくても、高効率、長寿命な発光素子が得られる。【００２７】
特に、図２Ａ、２Ｂに示すように、発光層３２に正孔輸送性ホスト材料を用いても、電子輸送層３４を形成する電子輸送材料が上記の条件を満たせば、必ずしも電子障壁性を有さない電子輸送材料を用いた素子でも高効率な発光が得られる。また、電子輸送材料には、従来特にりん光発光素子に必要とされてきた正孔障壁性又はエネルギー障壁性は必要がない【００２８】
さらに、好ましくは、発光層の陽極側で励起子は主として生成するため、かならずしも電子輸送層３４を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料のイオン化ポテンシャルは、発光層３２を構成するホスト材料のイオン化ポテンシャルより大きい必要はなく、好ましくは同等かそれ以下である。【００２９】
発光層は、通常、ドーパント材料とホスト材料を含む。ドーパント材料とホスト材料は一種でも二種以上でもよい。ドーパント材料には蛍光発光性材料とりん光発光性材料がある。【００３０】
蛍光型素子ではりん光型素子に比べて電子輸送層のエネルギーギャップはホスト材料に比べて大きくても小さくても励起子寿命が短く励起子の緩和が非常に速いので素子性能に対して影響が少ない。しかし、りん光型素子ではりん光型素子内に生成される励起子寿命が蛍光型素子内に生成する励起子寿命より長く発光層内で励起子が動き回るため、蛍光型素子よりも材料のキャリア移動度の影響が大きいと考えられる。本発明のキャリア移動度の関係であれば、電子輸送層を構成する電子移動度の一番遅い電子輸送材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップは、発光層のホスト材料の１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップより小さくても十分なりん光型ＥＬ素子の性能を引き出すことができる。【００３１】
上述したように、ドーパント材料として、りん光発光性材料を用いたときに、本発明の効果は顕著になる。りん光発光性材料を使用するとき、好適なホスト材料は、りん光発光性材料の励起３重項エネルギーを閉じ込めるため、りん光発光性材料の３重項エネルギーギャップより大きい材料である。その例としては、後述するようなカルバゾール誘導体、ポリフェニレン誘導体が挙げられる。また、りん光発光性材料を使用するときの好適な電子輸送材料としては後述するようなアントラセン骨格誘導体、電子欠乏性の含窒素５員環又は含窒素６員環を含む縮合芳香族環誘導体が挙げられる。【００３２】
含窒素５員環として、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、オキサトリアゾール環又はチアトリアゾール環が例示される。また、含窒素６員環として、キノキサリン環、キノリン環、キナゾリン環、ピリジン環、ピラジン環又はピリミジン環が例示される。【００３３】
ドーパント材料の発光波長ピークは、好ましくは５００ｎｍ以下である。５００ｎｍ以下であると、青色発光が可能となり、赤、緑と組み合わせて白色素子への展開も可能である。【００３４】
尚、図１に示す有機ＥＬ素子において、陽極２０と正孔輸送層３６の間、及び／又は陰極１０と電子輸送層３４の間に、ドナー層又はアクセプター層を含んでもよい。ドナー層又はアクセプター層を含むと、素子内で正孔、電子の量を増やすことができ、素子の駆動電圧を低減できる。
好ましくは、陽極２０と正孔輸送層３６の間に、アクセプター層を含む。
また、好ましくは、陰極１０と電子輸送層３４の間に、ドナー層を含む。
これらは陽極と正孔輸送層との間にアクセプター層を、陰極と電子輸送層との間にドナー層を、同一素子内に組み合わせて用いてもよい。【００３５】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の各構成部材について説明する。
１．陽極
陽極は、仕事関数の大きい（例えば、４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）インジウム銅、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。【００３６】
陽極は、これらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陽極の厚さは、特に制限されるものではないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜２００ｎｍである。さらに、陽極から有機層から放射された光を外部に取り出す場合は、好ましくは実質的に透明、即ち、光透過率が５０％以上である。【００３７】
２．陰極
陰極は、好ましくは仕事関数の小さい（例えば、４．０ｅＶ未満）金属、合金、電気電導性化合物又はこれらの混合物を使用する。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、セシウム、銀等の１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また陰極の厚さは、特に制限されるものではないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍであり、より好ましくは１０〜２００ｎｍである。【００３８】
３．有機層
有機層は、電子と正孔とが再結合して、ＥＬ発光が可能な発光層を含む。かかる有機層は、例えば、以下の各層を積層して構成することができる。
（ｉ）  発光層／電子輸送層
（ｉｉ）  正孔輸送層／発光層／電子輸送層
（ｉｉｉ）  正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層
（ｉｖ）  正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層
（ｖ）  正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子輸送層／電子注入層
これらの中で、（ｉｉ）〜（ｖ）の構成が、より高い発光輝度が得られ、耐久性にも優れていることから、通常、好ましく用いられる。【００３９】
また、有機層の中に、キャリアバランス、キャリア注入性を改善するため、無機半導体層、無機酸化物薄膜層、ドナー性有機薄膜層、アクセプター性有機薄膜層等も適宜設けることができる。また、前記有機薄膜層は各々複数層積層又は離して複数個用いてもよく、これら各層を組み合わせて用いてもよい。【００４０】
［発光層］
発光層に使用できるホスト材料又はドーピング材料としては、例えば、アリールアミン化合物及び／又はスチリルアミン化合物、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン及び蛍光色素等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。【００４１】
発光層は、アリールアミン化合物又はスチリルアミン化合物のいずれか一方又は両方を含有すると好ましい。
アリールアミン化合物としては下記式（Ａ）で表される化合物等が挙げられ、スチリルアミン化合物としては下記式（Ｂ）で表される化合物等が挙げられる。【００４２】
【化２】
2008015949.tif 000004
（式中、Ａｒ３０１は、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、スチルベン又はジスチリルアリールであり、Ａｒ３０２及びＡｒ３０３は、それぞれ水素原子又は置換もしくは無置換の炭素数が６〜２０の芳香族基である。ｐ’は、１〜４の整数である。さらに好ましくはＡｒ３０２又はＡｒ３０３のいずれか一方又は両方はスチリル基が置換されている。）
ここで、炭素数が６〜２０の芳香族基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、テルフェニル基等が好ましい。【００４３】
【化３】
2008015949.tif 000005
（式中、Ａｒ３０４〜Ａｒ３０６は、それぞれ置換もしくは無置換の核原子数５〜４０のアリール基である。ｑ’は、１〜４の整数である。）【００４４】
ここで、核原子数が５〜４０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ピレニル、クリセニル、コロニル、ビフェニル、テルフェニル、ピローリル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラセニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル、フルオランテニル、アセナフトフルオランテニル、スチルベン等が好ましい。核原子数が５〜４０のアリール基は、さらに置換基により置換されていてもよく、好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基（エチル基、メチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数１〜６のアルコキシ基（エトキシ基、メトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロペントキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、核原子数５〜４０のアリール基、核原子数５〜４０のアリール基で置換されたアミノ基、核原子数５〜４０のアリール基を有するエステル基、炭素数１〜６のアルキル基を有するエステル基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子（塩素、臭素、ヨウ素等）が挙げられる。【００４５】
発光層に使用できるホスト材料としては、好ましくは後述する電子輸送層に用いる式（１）〜（１０）で表される芳香族環化合物である。【００４６】
以上のホスト材料の中でも、好ましくはアントラセン誘導体、さらに好ましくはモノアントラセン誘導体、特に好ましくは非対称アントラセンである。【００４７】
また、ドーパント材料としては、りん光発光性の化合物を用いることもできる。りん光発光の場合は、ホスト材料にカルバゾール環を含む化合物や、含窒素へテロ環構造を有する化合物が好ましい。りん光発光性ドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物であり、三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｃｕ及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましい。【００４８】
カルバゾール環を含む化合物からなるりん光発光に好適なホストは、その励起状態からりん光発光性化合物へエネルギー移動が起こる結果、りん光発光性化合物を発光させる機能を有する化合物である。ホスト化合物としては励起子エネルギーをりん光発光性化合物にエネルギー移動できる化合物ならば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。カルバゾール環以外に任意の複素環等を有していてもよい。【００４９】
このようなホスト化合物の具体例としては、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）誘導体、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等の高分子化合物等が挙げられる。ホスト化合物は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。【００５０】
具体例としては、以下の式で表される化合物群において上記の電子移動度及び正孔移動度の関係を満たす化合物が挙げられる。しかしながら上記の関係を満たす限りこれら化合物に限定されない。また、正孔輸送性材料と電子輸送性材料を混合して上記の関係を満たすようにしてもよい。
【化４】
2008015949.tif 000006
2008015949.tif 000007
2008015949.tif 000008
【００５１】
りん光発光性のドーパントは三重項励起子から発光することのできる化合物である。三重項励起子から発光する限り特に限定されないが、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｃｕ及びＲｅからなる群から選択される少なくとも一つの金属を含む金属錯体であることが好ましく、ポルフィリン金属錯体又はオルトメタル化金属錯体が好ましい。ポルフィリン金属錯体としては、ポルフィリン白金錯体が好ましい。りん光発光性化合物は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。【００５２】
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては種々のものがあるが、好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。特に、フッ素化物、トリフルオロメチル基を導入したものが、青色系ドーパントとしては好ましい。さらに補助配位子としてアセチルアセトナート、ピコリン酸等の上記配位子以外の配位子を有していてもよい。【００５３】
りん光発光性のドーパントの発光層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜７０質量％であり、１〜３０質量％が好ましい。りん光発光性化合物の含有量が０．１質量％未満では発光が微弱であり、その含有効果が十分に発揮されず、７０質量％を超える場合は、濃度消光と言われる現象が顕著になり素子性能が低下する恐れがある。
また、発光層は、必要に応じて正孔輸送材、電子輸送材、ポリマーバインダーを含有してもよい。【００５４】
さらに、発光層の膜厚は、好ましくは２０ｎｍ以上である。２０ｎｍ未満では３重項励起子の衝突や、隣接又は隔てた有機層へ励起子が拡散しやすく、発光効率が低下する恐れがある。【００５５】
［正孔輸送（注入・輸送）層（正孔輸送帯域）］
発光層の陽極側には正孔輸送層をさらに積層していてもよい。正孔輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔輸送層としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−４ｃｍ２／Ｖ・秒であれば好ましい。【００５６】
正孔輸送層を形成する材料としては、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の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。【００５７】
具体例としては、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同５６−３６６５６号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。【００５８】
正孔輸送層の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（特開昭６３−２９５６９６５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、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。【００５９】
正孔輸送層に使用できる正孔輸送材料としてはとしては、下記式で表される化合物が好ましい。
【化５】
2008015949.tif 000009
（式中、Ａｒ３１１〜Ａｒ３１４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基であり、Ｒ３１１〜Ｒ３１２は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基又は炭素数１〜５０のアルキル基であり、ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜４の整数である。Ａｒ３１１〜Ａｒ３１４は互いに結合して環を構成してもよい。例えば、−Ｎ（Ａｒ３１１）Ａｒ３１２、−Ｎ（Ａｒ３１３）Ａｒ３１４のうち、少なくとも１つはカルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、アザカルバゾリル基、ベンゾアザカルバゾリル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基等でもよい。【００６０】
核炭素数６〜５０のアリール基としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、テルフェニル、フェナントリル基等が好ましい。尚、核炭素数６〜５０のアリール基は、さらに置換基により置換されていてもよく、好ましい置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基（メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、核炭素数６〜５０のアリール基で置換されたアミノ基が挙げられる。【００６１】
また、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、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（以下ＮＰＤと略記する）、また特開平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化合物を挙げることができ、その例として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（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）や４，４’，４”−トリス（カルバゾリル−９−イル）−トリフェニルアミン等を挙げることができる。【００６２】
さらに、芳香族ジメチリディン系化合物の他、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔輸送層の材料として使用することができる。【００６３】
正孔輸送層は、正孔輸送帯域に上記化合物を含有していれば、上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよく、前記正孔輸送層とは別種の化合物からなる正孔輸送層を積層したものであってもよい。【００６４】
［電子輸送（注入・輸送）層（電子輸送帯域）］
発光層の陰極側には電子輸送層をさらに積層していてもよい。電子輸送層は発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子輸送層は数ｎｍ〜数μｍの膜厚で適宜選ばれる。
電子輸送層に用いられる材料としては、含窒素複素環を有する化合物が好適である。【００６５】
含窒素複素環を有する化合物としては、以下の一般式で表されるオキサジアゾール誘導体が挙げられる。【００６６】
【化６】
2008015949.tif 000010
（式中Ａｒ３２１、Ａｒ３２２、Ａｒ３２３、Ａｒ３２５、Ａｒ３２６、Ａｒ３２９はそれぞれ置換もしくは無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。またＡｒ３２４、Ａｒ３２７、Ａｒ３２８は置換もしくは無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい）【００６７】
ここでアリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基が挙げられる。またアリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基等が挙げられる。また置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。この電子輸送性化合物は薄膜形成性のものが好ましい。
上記電子輸送性化合物の具体例としては下記のものを挙げることができる。【００６８】
【化７】
2008015949.tif 000011
Ｍｅはメチル基、Ｂｕはブチル基を表す。【００６９】
この他、含窒素複素環を有する化合物として以下の化合物が例示される。
下記式で表される含窒素複素環誘導体
【化８】
2008015949.tif 000012
（式中、Ａ３３１〜Ａ３３３は、それぞれ、窒素原子又は炭素原子である。
Ｒ３３１及びＲ３３２は、それぞれ、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基又は炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０から５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲ３３１は、互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のＲ３３１基同士で互いに結合して、置換又は未置換の炭素環式脂肪族環、あるいは、置換又は未置換の炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ａｒ３３１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。
Ａｒ３３１’は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基である。
Ａｒ３３２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基、又は置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。
ただし、Ａｒ３３１、Ａｒ３３２のいずれか一方は、置換もしくは無置換の炭素数１０〜６０の縮合環基、又は置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロ縮合環基である。
Ｌ３３１、Ｌ３３２及びＬ３３３は、それぞれ単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の縮合環、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロ縮合環又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基である。）【００７０】
特開２００４−００２２９７号に示されている下記式で示される含窒素複素環誘導体
ＨＡｒ−Ｌ３４１−Ａｒ３４１−Ａｒ３４２
（式中、ＨＡｒは、置換もしくは無置換の炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、
Ｌ３４１は、単結合、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリーレン基、置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基又は置換もしくは無置換のフルオレニレン基であり、
Ａｒ３４１は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ３４２は、置換もしくは無置換の炭素数６〜６０のアリール基又は置換もしくは無置換の炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。）【００７１】
特開平０９−０８７６１６に示されている下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体
【化９】
2008015949.tif 000013
（式中、Ｘ３５１及びＹ３５１は、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＸ３５１とＹ３５１が結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ３５１〜Ｒ３５４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。）【００７２】
特開平０９−１９４４８７に示されている下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体
【化１０】
2008015949.tif 000014
（式中、Ｘ３６１及びＹ３６１は、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和もしくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロ環又はＸ３６１とＹ３６１が結合して飽和もしくは不飽和の環を形成した構造であり、Ｒ３６１〜Ｒ３６４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換もしくは無置換の環が縮合した構造である（但し、Ｒ３６１及びＲ３６４がフェニル基の場合、Ｘ３６１及びＹ３６１は、アルキル基及びフェニル基ではなく、Ｒ３６１及びＲ３６４がチエニル基の場合、Ｘ３６１及びＹ３６１は、一価炭化水素基を、Ｒ３６２及びＲ３６３は、アルキル基、アリール基、アルケニル基又はＲ３６２とＲ３６３が結合して環を形成する脂肪族基を同時に満たさない構造であり、Ｒ３６１及びＲ３６４がシリル基の場合、Ｒ３６２、Ｒ３６３、Ｘ３６１及びＹ３６１は、それぞれ独立に、炭素数１から６の一価炭化水素基又は水素原子でなく、Ｒ３６１及びＲ３６２でベンゼン環が縮合した構造の場合、Ｘ３６１及びＹ３６１は、アルキル基及びフェニル基ではない）。）【００７３】
ＷＯ００／４０５８６号公報に示されているに示されている下記式で表されるボラン誘導体
【化１１】
2008015949.tif 000015
（式中、Ｒ３７１〜Ｒ３７８及びＺ３７２は、それぞれ独立に、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｘ３７１、Ｙ３７１及びＺ３７１は、それぞれ独立に、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基を示し、Ｚ３７１とＺ３７２の置換基は相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｎは１〜３の整数を示し、ｎが２以上の場合、Ｚ３７１は異なってもよい。但し、ｎが１、Ｘ３７１、Ｙ３７１及びＲ３７２がメチル基であって、Ｒ３７８が水素原子又は置換ボリル基の場合、及びｎが３でＺ３７１がメチル基の場合を含まない。）【００７４】
特開平１０−０８８１２１に示されている下記式で示される化合物
【化１２】
2008015949.tif 000016
（式中、Ｑ３８１及びＱ３８２は、それぞれ独立に、下記式で示される配位子を表し、Ｌ３８１は、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、−ＯＲ３９１（Ｒ３９１は水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基又は置換もしくは未置換の複素環基である。）又は−Ｏ−Ｇａ−Ｑ３９１（Ｑ３９２）（Ｑ３９１及びＱ３９２は、Ｑ３８１及びＱ３８２と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。）【００７５】
【化１３】
2008015949.tif 000017
（式中、環Ａ４０１及びＡ４０２は、それぞれ互いに結合した置換もしくは未置換のアリール環又は複素環構造である。）【００７６】
上記式の配位子を形成する環Ａ４０１及びＡ４０２の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは未置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換もしくは未置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換もしくは未置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは未置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは未置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは未置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノ又はジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビスアセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環もしくは複素環を形成してもよい。【００７７】
含窒素化合物として、特に電子欠乏性の含窒素５員環を含む縮合芳香族環誘導体又は含窒素６員環を含む縮合芳香族環誘導体が好ましい。【００７８】
π電子欠乏性含窒素環としては、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、オキサトリアゾール環及びチアトリアゾール環から選ばれた含窒素５員環の誘導体や、キノキサリン環、キノリン環、キナゾリン環、ピリジン環、ピラジン環及びピリミジンから選ばれた含窒素６員環誘導体が好ましい例として挙げられる。【００７９】
さらに、電子輸送層には、芳香族環化合物を含む化合物を用いることができ、アントラセン骨格を有する化合物が好ましい。
具体的には以下の化合物が好ましい。
【化１４】
2008015949.tif 000018
（式中Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のパーフルオロアルキル基置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアラルキル基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアリールアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリール基、置換又は無置換の炭素数３〜８０の複素環基、置換又は無置換の炭素数１〜４０のアルキルシリル基、置換又は無置換の炭素数６〜８０のアリールシリル基、シアノ基、ジアリールホスフィンオキサイドを表し、互いに隣りあう置換基は環を形成してもよい。）【００８０】
以下にその具体的化合物を示す。
【化１５】
2008015949.tif 000019
【００８１】
さらに、アントラセン骨格を有する化合物として以下の化合物を例示できる。
【化１６】
2008015949.tif 000020
2008015949.tif 000021
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2008015949.tif 000033
【００８２】
電子輸送層には、上記の含窒素複素環を有する化合物と、上記のアントラセン骨格を有する化合物を組み合わせて用いることができる。
電子輸送層の膜厚は、好ましくは０．１〜１００ｎｍである。【００８３】
本発明の好ましい形態に、陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物又は希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。【００８４】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）及びＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、及びＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓからなる群から選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、Ｒｂ又はＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂ又はＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。【００８５】
本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子輸送層をさらに設けてもよい。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子輸送層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＯ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａＯが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。【００８６】
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。【００８７】
［アクセプター層］
アクセプター層はアクセプターを含む層である。アクセプターは、易還元性の有機化合物である。
化合物の還元しやすさは、還元電位で測定することができる。本発明では飽和カロメル（ＳＣＥ）電極を参照電極とした還元電位において、好ましくは−０．３Ｖ以上、より好ましくは−０．８Ｖ以上であり、特に好ましくはテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）の還元電位（約０Ｖ）より大きな値を持つ化合物が好ましい。【００８８】
アクセプターは、好ましくは、電子吸引性の置換基又は電子欠乏環を有する有機化合物である。
電子吸引性の置換基として、例えば、ハロゲン、ＣＮ−、カルボニル基、アリールホウ素基等が挙げられる。
電子欠乏環として、例えば、２−ピリジル、３−ピリジル、４−ピリジル、２−キノリル、３−キノリル、４−キノリル、２−イミダゾール、４−イミダゾール、３−ピラゾール、４−ピラゾール、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、シンノリン、フタラジン、キナゾリン、キノキサリン、３−（１，２，４−Ｎ）−トリアゾリル、５−（１，２，４−Ｎ）−トリアゾリル、５−テトラゾリル、４−（１−Ｏ，３−Ｎ）−オキサゾール、５−（１−Ｏ，３−Ｎ）−オキサゾール、４−（１−Ｓ，３−Ｎ）−チアゾール、５−（１−Ｓ，３−Ｎ）−チアゾール、２−ベンゾキサゾール、２−ベンゾチアゾール、４−（１，２，３−Ｎ）−ベンゾトリアゾール、及びベンズイミダゾールからなる群から選択される化合物等が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるわけではない。【００８９】
アクセプターは、好ましくはキノイド誘導体、アリールボラン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタルイミド誘導体等のイミド誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体等がある。【００９０】
キノイド誘導体としては下記に示したような化合物が好ましい。
【化１７】
2008015949.tif 000034
（式中、Ｒ１〜Ｒ４８は、それぞれ水素、ハロゲン、フルオロアルキル基、シアノ基、アルコキシ基、アルキル基又はアリール基である。ただし、Ｒ１〜Ｒ４８が同一分子中で全て、水素又はフッ素であるものは除く。Ｘは電子吸引基であり、下記式（ｊ）〜（ｐ）の構造のいずれかからなる。好ましくは、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）の構造である。
【化１８】
2008015949.tif 000035
（式中、Ｒ４９〜Ｒ５２は、それぞれ水素、フルオロアルキル基、アルキル基、アリール基又は複素環基であり、Ｒ５０とＲ５１が環を形成してもよい。）
Ｙは、−Ｎ＝又は−ＣＨ＝である。）【００９１】
キノイド誘導体の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【化１９】
2008015949.tif 000036
【００９２】
アクセプターは、好ましくは、薄膜形成性を有する。即ち、蒸着でアクセプター層を形成できる。「薄膜を形成できる」とは基板上に真空蒸着、スピンコート等の一般的な薄膜形成方法にて平坦な薄膜を作成できることである。ここで平坦とは、薄膜の凹凸が小さいということであり、好ましくは、面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下であり、より好ましくは、面粗さ（Ｒａ）が１．５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは、面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下である。尚、面粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定ができる。
薄膜形成性を有する有機化合物として、好ましくは非晶性の有機化合物であり、より好ましくは、非晶性のキノジメタン誘導体であり、さらに好ましくは非晶性かつＣＮ−基の数が５以上のキノジメタン誘導体である。例えば、上記の（ＣＮ）２−ＴＣＮＱが挙げられる。【００９３】
アクセプター層に含まれるアクセプターの含有量は、好ましくは層全体に対して１〜１００モル％であり、より好ましくは５０〜１００モル％である。
アクセプター層は、アクセプターの他に、正孔輸送性で光透過性のあるものを含有できるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
アクセプター層の膜厚は、好ましくは、１〜１００ｎｍである。【００９４】
アリールボラン誘導体として、下記構造を有する化合物が好ましい。
【化２０】
2008015949.tif 000037
（式中、Ａｒ１〜Ａｒ７は、それぞれ電子吸引基を有するアリール基（複素環を含む）である。Ａｒ８は、電子吸引基を有するアリーレン基である。Ｓは１又は２である。）【００９５】
アリールボラン誘導体の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
【化２１】
2008015949.tif 000038
【００９６】
特に好ましくは、少なくとも一個のフッ素をアリールへの置換基として有する化合物であり、トリスβ−（ペンタフルオロナフチル）ボラン（ＰＮＢ）等があげられる。【００９７】
イミド誘導体として、好ましくは、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド化合物及びピロメリット酸ジイミド化合物である。【００９８】
チオピランジオキシド誘導体として、下記式（３ａ）に示される化合物が、チオキサンテンジオキシド誘導体として、下記式（３ｂ）に示される化合物が、それぞれ挙げられる。
【化２２】
2008015949.tif 000039
式（３ａ）及び式（３ｂ）において、Ｒ５３〜Ｒ６４は、それぞれ水素、ハロゲン、フルオロアルキル基、シアノ基、アルキル基又はアリール基である。好ましくは、水素、シアノ基である。
式（３ａ）及び式（３ｂ）において、Ｘは電子吸引基を示し式（１ａ）〜（１ｉ）のＸと同じである。好ましくは、（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）の構造である。【００９９】
Ｒ５３〜Ｒ６４が示すハロゲン、フルオロアルキル基、アルキル基及びアリール基はＲ１〜Ｒ４８と同様である。【０１００】
式（３ａ）に示されるチオピランジオキシド誘導体、式（３ｂ）に示されるチオキサンテンジオキシド誘導体の具体例を以下に示す。
【化２３】
2008015949.tif 000040
（式中、ｔＢｕはｔ−ブチル基である。）【０１０１】
さらに上記の式（１ａ）〜（１ｉ）、（３ａ）〜（３ｂ）において、電子吸引性基Ｘは、下記式で表される置換基（ｘ）又は（ｙ）でもよい。
【化２４】
2008015949.tif 000041
【０１０２】
式中、Ａｒ１及びＡｒ２はそれぞれ置換もしくは無置換の複素環、置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニル又はアルデヒドであり、好ましくは、ピリジン、ピラジン、キノキサリンである。Ａｒ１とＡｒ２は互いに連結し５員又は６員の環状構造を形成してもよい。【０１０３】
ヘキサアザトリフェニレン誘導体としては下記に挙げられる構造が好ましく、特に好ましくはシアノ基を有する化合物である。
【化２５】
2008015949.tif 000042
（式中、Ｒ５４は、それぞれ、炭素数１〜１０のアルキル基，炭素数１〜１０のアルコキシ基，炭素数６〜２０のアリールオキシ基である。）【０１０４】
アクセプター層は、陽極又は陰極と、有機層の間に設けることができるが、陽極と有機層の間に設けることが好ましい。【０１０５】
［ドナー層］
ドナー層とは、ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体から選ばれる群のうち少なくとも一種を、ドナーとして含有する層である。【０１０６】
ドナー性金属とは、仕事関数３．８ｅＶ以下の金属をいい、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属であり、より好ましくはＣｓ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｓｒ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，Ｙｂ，Ｅｕ及びＣｅである。【０１０７】
ドナー性金属化合物とは、上記のドナー性金属を含む化合物であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を含む化合物であり、より好ましくはこれらの金属のハロゲン化物、酸化物、炭酸塩、ホウ酸塩である。例えば、ＭＯｘ（Ｍはドナー性金属、ｘは０．５〜１．５）、ＭＦｘ（ｘは１〜３）、Ｍ（ＣＯ３）ｘ（ｘは０．５〜１．５）で表される化合物である。【０１０８】
ドナー性金属錯体とは、上記のドナー性金属の錯体であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属の有機金属錯体である。好ましくは下記式（Ｉ）で表される有機金属錯体である。
【化２６】
2008015949.tif 000043
（式中、Ｍはドナー性金属であり、Ｑは配位子であり、好ましくはカルボン酸誘導体、ジケトン誘導体、キノリン誘導体であり、ｎは１〜４の整数である。）
ドナー性金属錯体の具体例としては、特開２００５−７２０１２号公報に記載のタングステン水車等が挙げられる。さらに、特開平１１−３４５６８７号公報に記載された中心金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属であるフタロシアニン化合物等もドナー性金属錯体として使用できる。【０１０９】
上記のドナーは一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
ドナー層に含まれるドナーの含有量は、好ましくは、層全体に対して１〜１００モル％であり、より好ましくは５０〜１００モル％である。
ドナー層は、上記のドナーの他に、光透過性のある物質であれば、単一又は複数種類の物質を含有できる。具体的には、アミン化合物、縮合環化合物、含窒素環化合物、金属錯体等の有機物や、金属酸化物、金属窒化物、金属フッ化物、炭酸塩等の無機物を用いることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
ドナー層の膜厚は、好ましくは、１〜１００ｎｍである。【０１１０】
ドナー層は、陽極又は陰極と、有機層の間に設けることができるが、陰極と有機層の間に設けることが好ましい。
【実施例】
【０１１１】
実施例、比較例で使用した材料を以下に示す。
【化２７】
2008015949.tif 000044
【０１１２】
これら材料のキャリア（正孔、電子）移動度、イオン化ポテンシャル、１重項エネルギーギャップ又は３重項エネルギーギャップは以下のようにして測定した。
１．移動度測定
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分行った後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行った。洗浄後のガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダに装着し、まず、ＩＴＯ透明電極上に測定材料を３〜５μｍ抵抗加熱蒸着により成膜した。続いて、この膜上に金属Ａｌを１０ｎｍ蒸着させ、透明電極を形成した。
上記のように作製した素子の、０．４〜０．５ＭＶ／ｃｍの電界強度におけるキャリア（正孔、電子）移動度を（株）オプテル製のタイムオブフライト測定装置ＴＯＦ−４０１で測定した。励起光は３３７ｎｍの窒素レーザーによる光を用いた。光電流Ｉ−時間ｔ曲線を両対数でプロットし、得られた屈曲点をｔｒとすると、移動度μ＝Ｌ２／（ｔｒ×Ｖ）として求まる。ここで、Ｌは試料膜厚、Ｖは印加電圧である。
このようにして求めた値を表１に示す。【０１１３】
２．イオン化ポテンシャル測定
測定材料を、ガラス基板上に１０００Åの膜厚で蒸着し、測定直前まで窒素雰囲気下に保存した。これらの膜を用いて、理研計器社製、紫外光電分光装置ＡＣ−３で光電子の飛び出すエネルギー値を測定した。イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）の値は、得られたグラフにおいて立ち上がった直線性の高い領域とベースラインとの交点から求めた。求めた値を表１に示す。【０１１４】
３．１重項エネルギーギャップ（ＥｇＳ）測定
各材料のトルエン希薄溶液に波長分解した光を照射し、その吸収スペクトルの最長波長から換算して求めた。測定機器としては、分光光度計（Ｕ−３４００（商品名）、日立製）を用いた。その吸収スペクトルの最長波長の立下りに対して接線を引き，その接線と横軸の交点の波長値：λｅｄｇｅ（単位ｎｍ）を求め，換算式Ｅｇ（ｓ）（ｅＶ）＝１２３９．８５／λｅｄｇｅを用いて換算した。求めた値を表２に示す。【０１１５】
４．３重項エネルギーギャップ（ＥｇＴ）測定
３重項エネルギーギャップ（ＥｇＴ（Ｄｏａｐｎｔ））は、以下の方法により求めた。有機材料を、公知のりん光測定法（例えば、「光化学の世界」（日本化学会編・１９９３）５０頁付近の記載の方法）により測定した。具体的には、有機材料を溶媒に溶解（試料１０μｍｏｌ／リットル、ＥＰＡ（ジエチルエーテル：イソペンタン：エタノール＝５：５：２容積比、各溶媒は分光用グレード）し、りん光測定用試料とした。石英セルへ入れた該試料を７７Ｋに冷却、励起光を照射し、該りん光を波長に対し、測定した。りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、該波長値をエネルギー値に換算した値をＥｇＴとした。日立製Ｆ−４５００形分光蛍光光度計本体と低温測定用オプション備品を用いて測定した。尚、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と励起光源、受光装置を組み合わせることにより、測定してもよい。
尚、本実施例においては、以下の式により該波長を換算した。
換算式  ＥｇＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ
「λｅｄｇｅ」とは、縦軸にりん光強度、横軸に波長をとって、りん光スペクトルを表したときに、りん光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位：ｎｍ。
求めた値を表２に示す。【０１１６】
【表１】
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【０１１７】
【表２】
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【０１１８】
実施例１
（有機ＥＬ素子の作製）
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に、透明電極を覆うようにして膜厚９５ｎｍのＴＣＴＡを成膜した。このＴＣＴＡ膜は正孔輸送層として機能する。さらに、正孔輸送層の成膜に続けて、この膜上に膜厚３０ｎｍで、ホストＡと錯体Ａを抵抗加熱により共蒸着成膜した。錯体Ａの濃度は７．５重量％であった。このホストＡ：錯体Ａ膜は、発光層として機能する。発光層の成膜に続けて、電子輸送材Ａを膜厚２５ｎｍで成膜した。電子輸送材Ａ層は電子輸送層として機能する。この後、ＬｉＦを電子注入性電極（陰極）として成膜速度１Å／ｍｉｎで膜厚１ｎｍ形成した。このＬｉＦ層上に金属Ａｌを蒸着し、膜厚１５０ｎｍの金属Ａｌ陰極を形成し、有機ＥＬ素子を得た。【０１１９】
（有機ＥＬ素子の発光性能評価）
以上のように作製した有機ＥＬ素子を直流電流駆動（電流密度Ｊ＝１ｍＡ／ｃｍ２）により発光させ、発光波長（λ）、輝度（Ｌ）を測定し、発光効率（Ｌ／Ｊ）を求めた。また、電圧（Ｖ）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、外部量子効率（％）も測定した。さらに、初期輝度１５００ｃｄ／ｍ３で寿命を求めた。結果を表３に示す。【０１２０】
実施例２
ホスト材料として、材料Ｂを用いた他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。【０１２１】
比較例１
ホスト材料として、材料Ｃを用いた他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。【０１２２】
比較例２
ホスト材料として、材料ＣＢＰを用いた他は、実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製し、評価した。結果を表３に示す。【０１２３】
【表３】
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【０１２４】
比較例１、２は電子輸送材Ｂからの発光（ピーク４３０ｎｍ）が観測された。実施例は比較例に比べて電圧が低く高効率であり、寿命も長かった。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明の有機ＥＬ素子は、各種表示素子、ディスプレイ、バックライト、照明光源、標識、看板、インテリア等の分野に適用できる。
本明細書に記載の文献は全てその内容を本明細書に援用する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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