(57)【要約】【課題】良好な発光バランスを得ながら、輝度劣化、短寿命化を抑制しつつ、中間層の膜厚マージンが大きく、量産性の高い、白色発光の有機電界発光素子を提供する。【解決手段】有機電界発光素子は、陽極４１と陰極４２との間に、異なる色を発光する複数の発光層が積層されて成る有機層積層構造体４３を備えており、発光層と発光層との間に、下記式（１）、及び、Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３の少なくとも１つは下記式（２）で表される基である化合物を含有する中間層を少なくとも１層、有する。2013258022.tif 000054【選択図】図１
2013258022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、異なる色を発光する複数の発光層を積層して含む有機層積層構造体を備えており、発光層と発光層との間に、下記式（１）で表される化合物を含有する中間層を少なくとも１層有する、有機電界発光素子。
【化４６】
2013258022.tif 000050
（式（１）中、Ａｒ１〜Ａｒ３はそれぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基であり、Ａｒ１とＡｒ２、Ａｒ１とＡｒ３、及びＡｒ２とＡｒ３のいずれか１組が結合して、式（１）中の窒素原子を含む、置換又は無置換の含窒素複素環を形成する場合がある。
但し、Ａｒ１〜Ａｒ３の少なくとも１つは、下記式（２）で表される複素環基である。）
【化４７】
2013258022.tif 000051
（式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子であり、Ｙ１〜Ｙ８は炭素原子であり、
Ｙ１〜Ｙ８のうち１つは、下記Ｌ１と結合する炭素原子であり、他の７つはそれぞれ、下記Ｒと結合する炭素原子であるか、又は、隣り合う炭素原子を含む置換若しくは無置換の環を形成する。
Ｌ１は、式（１）中の窒素原子に結合する連結基であり、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基である。
Ｒは、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のトリアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数１８〜３０のトリアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数８〜１５のアルキルアリールシリル基（但し、アリール部分の環形成炭素数は６〜１４）、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜１６の芳香族炭化水素基、置換アミノ基、置換アミノ基を有する基、ハロゲン原子、又はシアノ基である。）
【請求項２】
前記複数の発光層のうち、少なくとも１層の発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記アントラセン誘導体は、下記式（３）で表わされる化合物である請求項２に記載の有機電界発光素子。
【化４８】
2013258022.tif 000052
（式（３）中、Ｂ１及びＢ２は、それぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基であり、
Ｒ１１〜Ｒ１８は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
【請求項４】
前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層以外の残りの発光層の少なくとも１層の発光層は、ホスト材料として、少なくともイオン化ポテンシャルが５．６ｅＶ未満である化合物Ａを含む、請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記化合物Ａは、母骨格が環員数４〜７の多環式芳香族炭化水素化合物である請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格は、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、又は、コロネンである請求項５に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記化合物Ａは、下記式（４）で表わされる化合物である請求項４に記載の有機電界発光素子。
【化４９】
2013258022.tif 000053
（式（４）中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、それぞれ、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
【請求項８】
前記化合物Ａを含む発光層は、ドーパント材料として、ペリレン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピロメテン錯体、ピラン誘導体、又は、スチリル誘導体を含む請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
陽極と陰極との間に、陽極側から、第１発光層、中間層、第２発光層、及び、第３発光層がこの順に積層されており、
前記第１発光層は、ホスト材料として少なくとも前記化合物Ａを含み、
前記第２発光層及び第３発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む、請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層以外の残りの発光層の少なくとも１層の発光層は、ホスト材料として、少なくとも燐光発光材料を含む請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記燐光発光材料は、カルバゾール誘導体又はキノリン錯体誘導体である請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
陽極と陰極との間に、陽極側から、第１発光層、中間層、及び、第２発光層が積層されており、
前記第１発光層は、ホスト材料として少なくとも燐光発光材料を含み、
前記第２発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む、請求項１０に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
前記陽極と接する有機層積層構造体の部分は、正孔供給層からなり、陰極と接する有機層積層構造体の部分は、電子供給層からなる請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
複数の発光層から放射される光の重ね合わせにより白色光を放射する請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
２次元マトリクス状に配列された、請求項１〜１４のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えている表示装置。
【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（ＥＬ；Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）現象を利用して発光する有機電界発光素子、及び、この有機電界発光素子を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色発光の有機電界発光素子が、照明や、カラーフィルタを備えたフルカラー表示装置等に使用されている。白色発光の有機電界発光素子を使用した表示装置は、赤色有機電界発光素子、緑色有機電界発光素子及び青色有機電界発光素子を別々に作製して得られる表示装置と比較して製造が容易であるため、積極的に開発が行われている。
【０００３】
白色発光の有機電界発光素子を製造する方法として、異なる発光色を有する複数の発光層を積層し、発光層のそれぞれの発光の重ね合わせにより白色を得る方式がある。本方式においては、発光層と発光層との間に中間層を形成することで、電子や正孔がブロックされて発光が１つの発光層に偏ることを防ぎ、それぞれの発光層からバランス良く発光させることができる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、陽極側から、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を積層し、緑色発光層と青色発光層の間にα−ＮＰＤからなる中間層を形成した有機電界発光素子が開示されている。上記中間層を形成したことにより、各発光層をバランス良く発光させている。
しかしながら、α−ＮＰＤは正孔輸送材料であるため、これを中間層に用いた場合、電子をブロックして高効率な発光が得られるものの、ブロック性が強すぎるために、中間層の陰極側に位置する発光層と中間層との界面において電子が溜まり易く、中間層の陰極側に位置する発光層が劣化し易く、有機電界発光素子の短寿命化を引き起こすといった問題がある。
また、強力に電子をブロックするため、中間層の膜厚を３ｎｍといった非常に薄い膜厚にしなければ、中間層の陽極側に位置する発光層まで電子を分配することができない。そのため、膜厚制御が極めて難しく、量産上での問題となっている。
また、中間層の膜厚変化に対して、各発光層の発光バランスが敏感であるため、中間層の膜厚マージンが非常に小さくなり、数オングストロームのレベルでの膜厚制御が必要とされ、量産性に乏しいという問題もある。
【０００５】
一方、中間層に電子輸送性材料を用いた場合、正孔輸送能力が乏しいため、中間層より陰極側の発光層からの発光が乏しく、発光効率が低下する懸念がある。バランスのとれた白色発光を得るには中間層を数オングストロームのレベルで制御せねばならず、量産性に乏しい。電荷ブロック性を緩和するために、エネルギーギャップの小さい材料を中間層に用いた場合、隣接する発光層における励起子エネルギーを閉じ込めることができず、発光効率の低下を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１００９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、高効率であり、長寿命な有機電界発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、２層以上の発光層を積層した有機電界発光素子において、発光層間に形成する中間層として、特定の芳香族アミン誘導体を用いることにより、中間層の陰極側と陽極側の両方にバランス良く電荷を供給でき、また、中間層を厚膜化しても駆動電圧が高くならないことを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
本発明よれば、以下の有機電界発光素子等が提供される。
１．陽極と陰極との間に、異なる色を発光する複数の発光層を積層して含む有機層積層構造体を備えており、発光層と発光層との間に、下記式（１）で表される化合物を含有する中間層を少なくとも１層有する、有機電界発光素子。
【化１】
2013258022.tif 000003
（式（１）中、Ａｒ１〜Ａｒ３はそれぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基であり、Ａｒ１とＡｒ２、Ａｒ１とＡｒ３、及びＡｒ２とＡｒ３のいずれか１組が結合して、式（１）中の窒素原子を含む、置換又は無置換の含窒素複素環を形成する場合がある。
但し、Ａｒ１〜Ａｒ３の少なくとも１つは、下記式（２）で表される複素環基である。）
【化２】
2013258022.tif 000004
（式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子であり、Ｙ１〜Ｙ８は炭素原子であり、
Ｙ１〜Ｙ８のうち１つは、下記Ｌ１と結合する炭素原子であり、他の７つはそれぞれ、下記Ｒと結合する炭素原子であるか、又は、隣り合う炭素原子を含む置換若しくは無置換の環を形成する。
Ｌ１は、式（１）中の窒素原子に結合する連結基であり、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基である。
Ｒは、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のトリアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数１８〜３０のトリアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数８〜１５のアルキルアリールシリル基（但し、アリール部分の環形成炭素数は６〜１４）、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜１６の芳香族炭化水素基、置換アミノ基、置換アミノ基を有する基、ハロゲン原子、又はシアノ基である。）
２．前記複数の発光層のうち、少なくとも１層の発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む１に記載の有機電界発光素子。
３．前記アントラセン誘導体は、下記式（３）で表わされる化合物である２に記載の有機電界発光素子。
【化３】
2013258022.tif 000005
（式（３）中、Ｂ１及びＢ２は、それぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基であり、
Ｒ１１〜Ｒ１８は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
４．前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層以外の残りの発光層の少なくとも１層の発光層は、ホスト材料として、少なくともイオン化ポテンシャルが５．６ｅＶ未満である化合物Ａを含む、２に記載の有機電界発光素子。
５．前記化合物Ａは、母骨格が環員数４〜７の多環式芳香族炭化水素化合物である４に記載の有機電界発光素子。
６．前記多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格は、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、又は、コロネンである５に記載の有機電界発光素子。
７．前記化合物Ａは、下記式（４）で表わされる化合物である４に記載の有機電界発光素子。
【化４】
2013258022.tif 000006
（式（４）中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、それぞれ、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
８．前記化合物Ａを含む発光層は、ドーパント材料として、ペリレン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピロメテン錯体、ピラン誘導体、又は、スチリル誘導体を含む４に記載の有機電界発光素子。
９．陽極と陰極との間に、陽極側から、第１発光層、中間層、第２発光層、及び、第３発光層がこの順に積層されており、
前記第１発光層は、ホスト材料として少なくとも前記化合物Ａを含み、
前記第２発光層及び第３発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む、４に記載の有機電界発光素子。
１０．前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層以外の残りの発光層の少なくとも１層の発光層は、ホスト材料として、少なくとも燐光発光材料を含む２に記載の有機電界発光素子。
１１．前記燐光発光材料は、カルバゾール誘導体又はキノリン錯体誘導体である１０に記載の有機電界発光素子。
１２．陽極と陰極との間に、陽極側から、第１発光層、中間層、及び、第２発光層が積層されており、
前記第１発光層は、ホスト材料として少なくとも燐光発光材料を含み、
前記第２発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む、１０に記載の有機電界発光素子。
１３．前記陽極と接する有機層積層構造体の部分は、正孔供給層からなり、陰極と接する有機層積層構造体の部分は、電子供給層からなる１に記載の有機電界発光素子。
１４．複数の発光層から放射される光の重ね合わせにより白色光を放射する１に記載の有機電界発光素子。
１５．２次元マトリクス状に配列された、１〜１４のいずれかに記載の有機電界発光素子を備えている表示装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高効率であり、長寿命な有機電界発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の有機電界発光素子の模式的な一部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の表示装置における画像表示部の断面構成の一部を示す模式的な一部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の表示装置の概念図である。
【図４】本発明の一実施形態の表示装置における画素駆動回路の概念図である。
【図５】本発明の他の実施形態の有機電界発光素子の模式的な一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に、異なる色を発光する複数（２層以上）の発光層を含む有機層積層構造体を有する。そして、発光層と発光層との間に、下記式（１）で表される化合物を含有する中間層を少なくとも１層有することを特徴とする。
【化５】
2013258022.tif 000007
【００１３】
式（１）において、Ａｒ１〜Ａｒ３はそれぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。但し、Ａｒ１とＡｒ２、Ａｒ１とＡｒ３、及びＡｒ２とＡｒ３のいずれか１組が結合して、式（１）中の窒素原子を含む、置換又は無置換の含窒素複素環を形成する場合がある。
含窒素複素環の例としては、カルバゾール環等が挙げられる。
【００１４】
本発明において、式（１）のＡｒ１〜Ａｒ３の少なくとも１つは、下記式（２）で表される複素環基である。即ち、式（１）の化合物は、ジベンゾフラン環又はジベンゾチオフェン環を１つ以上有する。
【化６】
2013258022.tif 000008
【００１５】
式（２）中、Ｘは酸素原子又は硫黄原子である。
Ｙ１〜Ｙ８は炭素原子であり、Ｙ１〜Ｙ８のうち１つは、Ｌ１と結合する炭素原子である。Ｌ１は、式（１）中の窒素原子に結合する連結基であり、単結合、又は置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基である。
【００１６】
Ｌ１と結合する炭素原子以外のＹ１〜Ｙ８の７つは、それぞれ、下記Ｒと結合する炭素原子であるか、又は、隣り合う炭素原子を含む置換若しくは無置換の環を形成する。
Ｒは、水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のトリアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数１８〜３０のトリアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数８〜１５のアルキルアリールシリル基（但し、アリール部分の環形成炭素数は６〜１４）、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜１６のアリール基、置換アミノ基、置換アミノ基を有する基、ハロゲン原子、又はシアノ基である。
隣り合う炭素原子を含む環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
【００１７】
本発明の中間層には、陰極側発光層と中間層との界面で電子をブロックし、陰極側発光層での発光効率の向上を図ると共に、陽極側発光層への電子の移動を十分に行うことにより、陽極側発光層での発光効率の向上を図り、しかも、陰極側発光層と中間層との界面における陰極側発光層の劣化を防ぐことが望まれる。
このような中間層を構成する材料に求められる特性として、正孔輸送性を有し、かつ、十分なエネルギーギャップを有し、陰極側発光層に対して電子をブロックできるのに十分なＬＵＭＯ準位を有し、且つ、発光層の発光エネルギーを閉じ込めるのに十分なエネルギーギャップを有し、加えて、正孔輸送性を有しつつも適切な電子の輸送能力も併せ持つといった特性を挙げることができる。
【００１８】
式（１）の化合物は、ジベンゾフラン構造又はジベンゾチオフェン構造を有するアミン化合物である。この化合物は、ジベンゾフラン又はジベンゾチオフェンを有するため、エネルギーギャップが大きく、励起子エネルギーの閉じ込めに適している。即ち、式（１）のようなジベンゾフラン又はジベンゾチオフェンを有するアミン化合物を中間層として用いると、励起子エネルギーを閉じ込めることで、高い発光効率が得られ、正孔の輸送と電子の輸送をバランス良く行うことができ、２つ以上の発光層の発光をバランス良く得ることができる。また、電子密度が高いため、電子の輸送を促進する効果がある。
【００１９】
一方で、式（１）の化合物はアミン化合物であるため、正孔輸送性を有している。即ち、式（１）で表される化合物からなる中間層は、電子のブロックと移動の両方の機能をバランス良く備えているため、中間層に対して陰極側に位置する発光層（「陰極側発光層」と呼ぶ）と中間層との界面で電子をブロックしつつ、中間層に対して陽極側に位置する発光層（「陽極側発光層」と呼ぶ）への電子の移動も十分に行われる。そのため、中間層と陰極側発光層との界面において電子が溜まることがなく、発光層の劣化が生じ難く、長寿命な有機電界発光素子を実現することができる。
また、陽極側発光層への電子の分配も十分に行われるため、中間層の膜厚を厚く設定することができ、さらには、中間層の膜厚変動に対する各色の発光バランスの変化も小さいことから、中間層の膜厚マージンを大きく取れ、量産性の高い有機電界発光素子を実現することができる。また、最適な発光層のキャリア輸送性との組み合わせにより、全ての発光層がバランス良く発光する有機電界発光素子を実現することができる。
尚、本発明では発光層と発光層との間に、下記式（１）で表される化合物を含有する中間層を少なくとも１層有するが、これは、例えば、発光層が３層である場合、２つある発光層−発光層間のうち、少なくとも一方に中間層があればよいという意味である。
また、発光層がそれぞれ異なる色を発光するとは、発光のピーク波長が異なることを意味する。
【００２０】
以下、上述した本発明で使用する式（１）の化合物の各基の例について説明する。
尚、本願において「環形成炭素」とは飽和環、不飽和環、又は芳香環を構成する炭素原子を意味し、「環形成原子」とはヘテロ環（飽和環、不飽和環、及び芳香環を含む）を構成する炭素原子及びヘテロ原子を意味する。
また、本願において水素原子には、軽水素、重水素、三重水素が含まれる。
【００２１】
環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基は、好ましくは環形成炭素数６〜２０であり、より好ましくは環形成炭素数６〜１６であり、特に好ましくは環形成炭素数６〜１２である。
１価の芳香族炭化水素基（アリール基）の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、ベンゾ［ｇ］クリセニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基である。
置換基を有する芳香族炭化水素基としては、トリル基、キシリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基等が好ましい。
【００２２】
Ｌ１が表す芳香族炭化水素基としては、上記の１価の芳香族炭化水素基の水素原子の１つを単結合とした２価の基が挙げられる。
Ｒが表す芳香族炭化水素基は、上記の芳香族炭化水素基のうち環形成炭素数が６〜１６のものである。
【００２３】
環形成原子数５〜３０の複素環基は、好ましくは環形成原子数５〜２０であり、より好ましくは環形成原子数５〜１４である。
１価の芳香族複素環基（ヘテロアリール基）の具体例としては、ピロリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピリジル基、トリアジニル基、インドリル基、イソインドリル基、イミダゾリル基、ベンズイミダゾリル基、インダゾリル基、イミダゾ[１，２―a]ピリジニル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、アザジベンゾフラニル基、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、アザジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、ナフチリジニル基、カルバゾリル基、アザカルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、フラザニル基、ベンズオキサゾリル基、チエニル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンズチアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基等が挙げられ、好ましくは、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基である。
【００２４】
炭素数１〜１０のアルキル基としては、直鎖状、及び分岐状のアルキル基がある。直鎖状及び分岐状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられ、さらに好ましくはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基である。
【００２５】
環形成炭素数３〜１０のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。好ましくはシクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
【００２６】
炭素数３〜１０のトリアルキルシリル基は、−Ｓｉ（Ｒａ）（Ｒｂ）（Ｒｃ）と表され、（Ｒａ）、（Ｒｂ）及び（Ｒｃ）の例としては上述したアルキル基が挙げられる。具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基等が挙げられる。
【００２７】
環形成炭素数１８〜３０のトリアリールシリル基は、−Ｓｉ（Ａｒａ）（Ａｒｂ）（Ａｒｃ）と表され、（Ａｒａ）、（Ａｒｂ）及び（Ａｒｃ）の例としては、上述したアリール基が挙げられる。具体的には、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
【００２８】
炭素数８〜１５のアルキルアリールシリル基（但し、アリール部分の環形成炭素数は６〜１４）としては、ジアルキルアリールシリル基やアルキルジアリールシリル基がある。
ジアルキルアリールシリル基は、−Ｓｉ（Ｒａ）（Ｒｂ）（Ａｒｃ）と表され、（Ｒａ）及び（Ｒｂ）の例として上述したアルキル基が挙げられ、（Ａｒｃ）の例としては、上述した芳香族炭化水素基が挙げられる。具体的には、フェニルジメチルシリル基等が挙げられる。
【００２９】
アルキルジアリールシリル基は、−Ｓｉ（Ｒａ）（Ａｒｂ）（Ａｒｃ）と表され、（Ｒａ）の例として上述したアルキル基が挙げられ、（Ａｒｂ）及び（Ａｒｃ）の例としては、上述したアリール基が挙げられる。具体的には、メチルジフェニルシリル基等が挙げられる。
【００３０】
置換アミノ基は、−Ｎ（Ａｒａ）（Ａｒｂ）と表され、（Ａｒｂ）及び（Ａｒｃ）の例としては、上述したアリール基又はヘテロアリール基が挙げられる。具体的には、ジフェニルアミノ基、ジビフェニルアミノ基、ジベンゾフラニルビフェニルアミノ基等がある。
置換アミノ基を有する基としては、上記置換アミノ基が置換したアリール基が挙げられる。
【００３１】
ハロゲン原子としては、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ等が挙げられる。
【００３２】
式（１）で表される化合物の、各基の「置換若しくは無置換の・・・」の置換基としては、上記のアルキル基、シクロアルキル基、置換シリル基、芳香族炭化水素基、複素環基、ハロゲン原子や、その他にアルコキシ基、アラルキル基、シリル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、置換アミノ基等が挙げられる。
また、「置換若しくは無置換の・・・」の「無置換」とは、水素原子が結合していることを意味する。
【００３３】
本発明において式（１）の化合物は、Ａｒ１〜Ａｒ３の１つ以上が置換アミノ基を有する基、又は置換若しくは無置換のカルバゾール基と結合することで、ジアミン化合物又はトリアミン化合物等を形成した化合物でもよい。
置換アミノ基を有する基としては、上述した置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基を有するアミノ基を有する基が挙げられる。具体的には、ジフェニルアミノ基、ジビフェニルアミノ基、ジベンゾフラニルビフェニルアミノ基、又はこれらの置換アミノ基が芳香族炭化水素基（ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、９，９−ジメチルフルオレニル基等）に結合した基が挙げられる。
【００３４】
式（１）で表される化合物の具体例を以下に示す。
【化７】
2013258022.tif 000009
【００３５】
【化８】
2013258022.tif 000010
【００３６】
【化９】
2013258022.tif 000011
【００３７】
【化１０】
2013258022.tif 000012
【００３８】
【化１１】
2013258022.tif 000013
【００３９】
【化１２】
2013258022.tif 000014
【００４０】
式（１）の化合物については、例えば、特開２００６−１５１８４４、特開２００８−０２１６８７、ＷＯ２００７／１２５７１４及びＷＯ２０１０−０６１８２４、特開２００５−１１２７６５を参照することができる。
【００４１】
中間層の厚さは、０．１ｎｍ〜２０ｎｍ、好ましくは５〜１０ｎｍであることが望ましい。式（１）で表される化合物を中間層として用いることで、陰極側発光層と中間層との界面での電子をブロックしつつ、陽極側発光層への電子供給をバランス良く行えるため、中間層の厚さを従来より厚くすることができる。
中間層における式（１）で表される化合物の含有率は特に限定されるものではないが、好ましくは１〜１００重量％、より好ましくは８０〜１００重量％、特に好ましくは、１００重量％である。
中間層に使用できる他の化合物としては、後述する発光層のホスト材料や、正孔輸送領域又は電子輸送領域で使用される化合物が挙げられる。
【００４２】
本発明の有機電界発光素子は、上述した式（１）の化合物を含有する中間層を有していればよく、陽極等、他の構成は本技術分野において公知の構成を採用できる。以下、各部材の一例及び本発明における好適例について説明する。
【００４３】
［基板］
基板としては、素子の土台になる支持基板や素子を保護するために素子を覆うように形成する基板等がある。
基板として、高歪点ガラス基板、ソーダガラス（Ｎａ２Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ２）基板、硼珪酸ガラス（Ｎａ２Ｏ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２）基板、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ２）基板、鉛ガラス（Ｎａ２Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ２）基板、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、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）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）に例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）、金属箔を挙げることができる。尚、基板を有機ポリマーから構成する場合、透水性や透ガス性を抑えるために、積層構造とするか、あるいは又、表面処理を行うことが好ましい。
【００４４】
［陽極］
陽極（アノード電極）は、効率良く正孔を注入するために、真空準位からの仕事関数が大きい電極材料を用いることが好ましい。具体的には、例えば、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銀（Ａｇ）合金、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）といった仕事関数の高い金属あるいは合金（例えば、銀を主成分とし、０．３質量％〜１質量％のパラジウム（Ｐｄ）と、０．３質量％〜１質量％の銅（Ｃｕ）とを含むＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金や、Ａｌ−Ｎｄ合金）、酸化スズ（ＳｎＯ２）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金を挙げることができるし、あるいは、これらの金属や合金の酸化物等を単独又は混在した状態で用いることができる。
【００４５】
また、陽極（アノード電極）は、光反射性に優れた第１層と、光透過性を有すると共に仕事関数の大きな第２層との積層構造とすることもできる。尚、第２層が有機層積層構造体側に位置する。第１層は、主にアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする合金を用いることが好ましい。副成分として、主成分であるアルミニウムよりも相対的に仕事関数が小さい元素を用いることが好ましい。このような副成分として、ランタノイド系列の元素を挙げることができる。ランタノイド系列元素の仕事関数は大きくないが、これらの元素を含むことで陽極の安定性が向上し、且つ、陽極の正孔注入性も向上する。また、副成分として、ランタノイド系列の元素の他に、シリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等の元素を用いてもよい。
【００４６】
陽極の第１層を構成するＡｌ合金層における副成分の含有量は、例えば、アルミニウムを安定化させるネオジム（Ｎｄ）やニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等である場合、合計で約１０質量％以下であることが好ましい。これにより、第１層であるアルミニウム合金層における反射率を維持しつつ、有機電界発光素子の製造プロセスにおいて、アルミニウム合金層を安定的に保つことができる。また、高い加工精度及び化学的安定性が得られる。さらに、陽極の導電性、及び、例えば第１基板との密着性も改善される。尚、ネオジム（Ｎｄ）等の金属は仕事関数が小さいため、正孔供給層に一般的に用いられるアミン系材料を用いると、正孔注入障壁が大きくなってしまう。このような場合には、アミン系材料に７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）等のアクセプタ材料を混合したり、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等のｐドープ層を陽極の界面に形成することで、正孔注入障壁が低減され、駆動電圧の上昇を抑えることができる。その他、アザトリフェニレン誘導体を用いることで、駆動電圧の上昇を抑えつつ、有機電界発光素子を安定化することが可能となる。
【００４７】
陽極の第２層は、Ａｌ合金の酸化物、モリブデン（Ｍｏ）の酸化物、ジルコニウム（Ｚｒ）の酸化物、クロム（Ｃｒ）の酸化物、タンタル（Ｔａ）の酸化物から構成することができる。例えば、第２層を、副成分としてランタノイド系列の元素を含むアルミニウム合金の酸化物層（自然酸化膜を含む）から構成する場合、ランタノイド系列元素の酸化物は光の透過率が高いため、これを含む第２層の光の透過率が良好となる。そして、これによって、第１層の表面における反射率が高く維持される。また、第２層をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電層から構成することにより、陽極の電子注入特性を改善することができる。あるいは又、ＩＴＯ及びＩＺＯは仕事関数が大きいため、例えば第１基板と接する側、即ち、第１層に用いることによりキャリアの注入効率を高めると共に、陽極と第１基板との間の密着性を向上させることができる。
【００４８】
［陰極］
陰極（カソード電極）は、例えば、厚さが２ｎｍ〜１５ｎｍであり、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料から構成されている。陰極は単層でもよいし、２層構造としてもよい。陰極を２層構造とする場合、第２層を有機層積層構造体側に位置するとした場合、第１層は、仕事関数が小さく、且つ、光透過性の良好な材料から形成されることが好ましい。具体的には、第１層を構成する材料として、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｃｓ２Ｃｏ３、Ｃｓ２ＳＯ４、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ２等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物を挙げることができる。また、第２層を構成する材料として、Ｍｇ−Ａｇ（体積比で、例えば、Ｍｇ：Ａｇ＝５：１〜３０：１）やＭｇ−Ｃａ（体積比で、例えば、Ｍｇ：Ｃａ＝２：１〜１０：１）、Ｃａ等の光透過性を有し、且つ、導電性が良好な材料を挙げることができる。第１層及び第２層は、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等によって形成することができる。
【００４９】
また、陰極は、アルミキノリン錯体、スチリルアミン誘導体、フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層から構成することもできる。この場合、さらに、Ｍｇ−Ａｇのような光透過性を有する層をさらに設けてもよい。また、陰極は、以上に説明した積層構造に限定されることはなく、作製される有機電界発光素子あるいは表示装置の構造に応じて最適な組合せ及び積層構造を採用すればよい。例えば、２層構造の陰極は、電極各層の機能分離、即ち、有機層積層構造体への電子注入を促進させる無機層（第１層）と、電極としての機能を果たす無機層（第２層）とを分離した積層構造である。しかしながら、有機層積層構造体への電子注入を促進させる無機層が、電極としての機能を果たす無機層を兼ねていてもよく、陰極を単層構造としてもよい。また、この単層構造の上に、ＩＴＯ等の透明電極層を形成した積層構造としてもよい。
【００５０】
さらに、有機電界発光素子がキャビティ構造（共振器構造）となっている場合には、光を出射する側の電極を、半透過・半反射材料から構成することが好ましい。これにより、一方の電極の光反射面と、他方の電極の光反射面との間で多重干渉した発光光を、半透過・半反射材料からなる電極を通して取り出すことができる。この場合、一方の電極の光反射面と他方の電極の光反射面との間の光学的距離は、取り出すべく光の波長によって規定され、この光学的距離を満たすように各層の膜厚を設定する。このような表示装置においては、キャビティ構造を採用することにより、外部への光取出し効率の向上を図ることができるし、発光スペクトルの制御を行うことができる。
【００５１】
［有機層積層構造体］
本発明において、有機層積層構造体は複数の発光層、及び上述した中間層を少なくとも１層有する積層体である。有機層積層構造体は、陽極と、最も陽極側にある発光層の間（正孔輸送領域）に正孔供給層（正孔注入層又は正孔輸送層ということもある。）等を１層以上有していてもよく、陰極と、最も陰極側にある発光層の間（電子輸送領域）に電子輸送層（電子注入層又は電子供給層ということもある。）等を１層以上有していてもよい。
尚、有機層積層構造体は一部に無機化合物を含有していてもよい。
【００５２】
１．発光層
発光層は、陽極及び陰極に対する電界印加時に、陽極側から注入された正孔と、陰極側から注入された電子とが再結合する領域である。
本発明の素子は、発光色の異なる発光層を２層以上有する。発光層を３層構成とする場合、例えば、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層とすることができる。赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層の積層順序は、各発光層のキャリア輸送性及び光取出しの発光波長に応じた光路長調整から、適宜、決定すればよい。
【００５３】
発光層全体の厚さは、有機電界発光素子の全体構成にも依るが、例えば、３ｎｍ〜３０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍであることが望ましい。例えば、赤色発光層の膜厚として５ｎｍ〜１５ｎｍを例示することができるし、緑色発光層の膜厚として５ｎｍ〜１５ｎｍを例示することができるし、青色発光層の膜厚として５ｎｍ〜１５ｎｍを例示することができるが、これらに限定するものではない。
【００５４】
発光層を構成する材料は、電荷の注入機能（電界印加時に陽極あるいは正孔供給層から正孔を注入することができ、陰極あるいは電子供給層から電子を注入することができる機能）、輸送機能（注入された正孔及び電子を電界の力で移動させる機能）、発光機能（電子と正孔の再結合の場を提供し、これらを発光に繋げる機能）を有することが好ましい。
【００５５】
本発明において発光層は、蛍光発光層でもよく、燐光発光層でもよい。
蛍光発光層の構成するホスト材料としては、例えば、スチリル誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、又は、芳香族アミンを挙げることができる。
【００５６】
スチリル誘導体として、ジスチル誘導体、トリスチル誘導体、テトラスチル誘導体、及び、スチリルアミン誘導体を挙げることができる。
アントラセン誘導体として、特に、非対称アントラセン系化合物を挙げることができる。本化合物は、優れたキャリアバランスを保つことができる。
また、芳香族アミンとして、芳香族環基で置換された窒素原子を２個〜４個有する化合物を挙げることができる。
【００５７】
本発明の素子では、複数の発光層のうち、少なくとも１層の発光層が、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含むことが好ましい。
アントラセン誘導体としては、下記式（３）で表わされる化合物が好ましい。
【化１３】
2013258022.tif 000015
【００５８】
式（３）において、Ｂ１及びＢ２は、それぞれ、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。具体的には、上述した式（１）の化合物の例として示した芳香族炭化水素基と同様な基が挙げられる。好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、ベンゾ［ｇ］クリセニル基、トリフェニレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオランテニル基等が挙げられる。
置換基を有する芳香族炭化水素基の置換基としては、式（１）で例示した基と同様なものが挙げられる。
【００５９】
Ｒ１１〜Ｒ１８は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。
これらの基の具体例は、上述した式（１）の化合物の例として示したものと同様な基が挙げられる。
炭素数１〜２０のアルコキシ基は、−ＯＹと表され、Ｙの例として上述したアルキルの例が挙げられる。具体的なアルコキシ基の例としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。
環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基は、−ＯＺで表わされ、Ｚの例としては上述したアリール基が挙げられる。具体的なアリールオキシ基の例としては、例えばフェノキシ基、ナフチルオキシ基等が挙げられる。
【００６０】
Ｒ１１〜Ｒ１８は、それぞれ水素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基が好ましい。
【００６１】
式（３）の化合物の具体例（５−１〜５−６４）を以下に示す。
【００６２】
【化１４】
2013258022.tif 000016
【００６３】
【化１５】
2013258022.tif 000017
【００６４】
【化１６】
2013258022.tif 000018
【００６５】
【化１７】
2013258022.tif 000019
【００６６】
【化１８】
2013258022.tif 000020
【００６７】
本発明の素子では、複数の発光層のうち、上述したホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層以外の発光層の少なくとも１層の発光層は、ホスト材料として、イオン化ポテンシャルが５．６ｅＶ未満の材料を含むことが好ましい。また、本発光層は、複数の発光層のうち、最も陽極側の発光層とすることが好ましい。これにより、陽極からの正孔注入が安定する。
【００６８】
イオン化ポテンシャルが５．６ｅＶ未満である化合物（正孔輸送性材料）としては、母骨格が環員数４〜７の多環式芳香族炭化水素化合物が挙げられる。母骨格は、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、又は、コロネンが好ましい。
【００６９】
より具体的には、下記式（４）で表わされる化合物が例示できる。これらの化合物を用いることにより、陽極からの正孔注入が安定する。
【化１９】
2013258022.tif 000021
（式（４）中、Ｒ２１〜Ｒ２８は、それぞれ、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換若しくは無置換の炭素数１〜１０のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜１０のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数３〜３０のアルキルシリル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数８〜３０のアリールシリル基、置換若しくは無置換の炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜２０のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、又は置換若しくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基である。）
尚、これらの基の具体例は、上述した式（１）及び（３）の化合物の例として示したものと同様な基が挙げられる。
【００７０】
具体的には、以下の式（６−１）〜式（６−５）等の化合物を挙げることができる。
【００７１】
【化２０】
2013258022.tif 000022
【００７２】
蛍光発光層のドーパント材料としては、例えば、スチリルベンゼン系色素、オキサゾール系色素、ペリレン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素等のレーザー用色素、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体、クリセン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピラン誘導体若しくはスチリル誘導体等の多環芳香族炭化水素系材料、ピロメテン骨格化合物、又は、金属錯体、キナクリドン誘導体、シアノメチレンピラン系誘導体（ＤＣＭ、ＤＣＪＴＢ）、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、金属キレート化オキシノイド化合物等の蛍光材料を挙げることができる。
これらの蛍光材料のそれぞれのドープ濃度は、膜厚比で０．５％以上１５％以下であることが好ましい。
【００７３】
本発明では、上述した正孔輸送性材料を含む発光層は、ドーパント材料として、ペリレン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピロメテン錯体、ピラン誘導体、又は、スチリル誘導体を含むことが好ましい。
【００７４】
燐光発光層に好適なホストは、その励起状態から燐光発光性化合物へエネルギー移動が起こる結果、燐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、三重項エネルギーギャップが大きく、励起子エネルギーを燐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。このようなホスト化合物の具体例として、ベンゼン環やナフタレン環、複素環の組合せで構成される縮合環化合物、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を挙げることができる。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。具体例として、以下のような化合物が挙げられる。
【００７５】
【化２１】
2013258022.tif 000023
【００７６】
燐光発光性化合物（燐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及びＲｅからなる群から選択される少なくとも１種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より好ましい。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。燐光発光性化合物は、単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７７】
オルトメタル化金属錯体を形成する配位子として、種々のものがあるが、好ましい配位子として、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を挙げることができる。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、ピク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。
その他、所望の発光色を有する既知の燐光ドーパントも用いることもできる。具体的には、例えば、スチルベン構造を有するアミン、芳香族アミン、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ボラン誘導体、ピラン誘導体を挙げることができる。
なかでも、イリジウム錯体、白金錯体又はレニウム錯体の燐光ドーパント材料を用いることが好ましい。
【００７８】
燐光発光性化合物（燐光発光性のドーパント）の発光層における含有量は、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質量％〜７０質量％であり、１質量％〜３０質量％が好ましい。燐光発光性化合物の含有量が０．１質量％以上であることで、発光が微弱となることを防ぎ、その含有効果が十分に発揮させることができる。一方、７０質量％以下とすることで、濃度消光と云われる現象を抑え、有機電界発光素子の性能が低下することを防ぐことができる。
【００７９】
本発明では、赤色発光層は、上記の正孔輸送性材料から構成することが好ましい。
緑色発光層は、蛍光発光材料又は燐光発光材料から構成することができる。
青色発光層においては、例えば、上述したアントラセン化合物をホスト材料とし、これに青色の蛍光性ドーパント材料をドーピングすることによって、青色の発光を発生させることができる。
尚、青色発光層及び緑色発光層を構成するホスト材料として、上記の式（３）に示したアントラセン誘導体を用いることが好ましい。
【００８０】
青色の発光性ドーパント材料として、約４００ｎｍ〜４９０ｎｍの範囲に発光ピークを有する化合物を挙げることができる。このよう化合物として、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体等の有機物質を挙げることができる。中でも、アミノナフタレン誘導体、アミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体を用いることが好ましい。
【００８１】
本発明では、有機層積層構造体が陽極側から、第１発光層、中間層、第２発光層、及び、第３発光層をこの順に積層した構成を有し、第１発光層は、ホスト材料として少なくとも上述した正孔輸送性材料を含み、第２発光層及び第３発光層は、ホスト材料として上述したアントラセン誘導体を含むことが好ましい。
【００８２】
また、ホスト材料として上述したアントラセン誘導体を含む発光層以外の発光層の少なくとも１層の発光層が、ホスト材料として、少なくとも燐光発光材料を含む場合もよい。
この場合、燐光発光材料は、カルバゾール誘導体又はキノリン錯体誘導体であることが好ましい。
特に、有機層積層構造体が陽極側から、第１発光層、中間層、及び、第２発光層が積層されており、第１発光層は、ホスト材料として少なくとも燐光発光材料を含み、第２発光層は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含むことが好ましい。
【００８３】
本発明の素子では、複数の発光層から放射される光の重ね合わせにより、所望の発光色を得ることができる。特に、白色光を放射する素子として好適である。
【００８４】
２．正孔輸送領域
正孔輸送領域を形成する層（正孔供給層等）は、発光層への正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層として機能する。正孔供給層の膜厚は、有機電界発光素子全体の構成、特に、電子供給層との関係によるが、例えば５ｎｍ〜３００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍであることが望ましい。
【００８５】
正孔供給層を構成する材料は、電極や隣接する層を構成する材料との関係で適宜選択すればよく、例えば、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、テトラシアノキノジメタン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、アントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、又は、これらの誘導体や、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物若しくはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマーあるいはポリマーを挙げることができる。
【００８６】
正孔供給層を２層構成とする場合、第１層（陽極側）及び第２層（発光層側）を構成する材料として、α−ナフチルフェニルフェニレンジアミン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、ヘキサシアノアザトリフェニレン、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、Ｆ４−ＴＣＮＱ、テトラシアノ４，４，４−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（ｐ−トリル）ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾール、４−ジ−ｐ−トリルアミノスチルベン、ポリ（パラフェニレンビニレン）、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２、２’−チエニルピロール）等を挙げることができる。
【００８７】
また、下記式（２１）、式（２２）、式（２３）、式（２４）に示した化合物を用いることにより、電子供給層から発光層への電子供給に対して、正孔供給層から発光層への正孔供給を最適化することができる。
【００８８】
【化２２】
2013258022.tif 000024
【００８９】
式（２１）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、又は、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下のカルボニル基、炭素数２０以下のカルボニルエステル基、炭素数２０以下のアルキル基、炭素数２０以下のアルケニル基、炭素数２０以下のアルコキシル基、炭素数３０以下のアリール基、炭素数３０以下の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基及びシリル基から選ばれる置換基からなる群から選択された１種類の置換基若しくはその誘導体であり、隣接するＲ１〜Ｒ６は、互いに結合して環状構造を形成してもよい。また、Ｘ１〜Ｘ６は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子である。尚、上記の式（２１）に示したアザトリフェニレン誘導体は、Ｘが窒素原子に置換されることにより、化合物中の窒素含有率が高くなるため、正孔供給層に好適に用いられる。
式（２１）に示したアザトリフェニレン誘導体の具体例として、以下の式（２１−１）等の化合物を挙げることができる。
【００９０】
【化２３】
2013258022.tif 000025
【００９１】
【化２４】
2013258022.tif 000026
【００９２】
式（２２）中、Ａ０〜Ａ２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいは、シリル基によって置換された炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基である。式（２２）に示したアミン誘導体の具体例として、以下の式（２２−１）〜式（２２−９）等の化合物を挙げることができる。
【００９３】
【化２５】
2013258022.tif 000027
【００９４】
【化２６】
2013258022.tif 000028
【００９５】
式（２３）中、Ａ３〜Ａ６は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、あるいは、シリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。Ａ３及びＡ４、並びに、Ａ５及びＡ６は、各々、連結基を介して結合していてもよい。Ｙは、窒素（Ｎ）との結合部位以外の環炭素が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基又はシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン又はペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｍは１以上の整数である。
式（２３）に示したジアミン誘導体の具体例として、以下の式（２３−１）〜式（２３−８４）等の化合物を挙げることができる。
【００９６】
【化２７】
2013258022.tif 000029
【００９７】
【化２８】
2013258022.tif 000030
【００９８】
【化２９】
2013258022.tif 000031
【００９９】
【化３０】
2013258022.tif 000032
【０１００】
【化３１】
2013258022.tif 000033
【０１０１】
式（２４）中、Ａ７〜Ａ１２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基又はシリル基によって置換された炭素数６〜２０の芳香族炭化水素基である。隣接するＡ７及びＡ８、Ａ９及びＡ１０、並びに、Ａ１１及びＡ１２は、各々、連結基を介して結合していてもよい。Ｚ１〜Ｚ３は、窒素（Ｎ）との結合部位以外の環炭素が、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基又はシリル基によって置換されたベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン又はペリレンからなる２価の芳香族炭化水素基である。ｐ、ｑ及びｒは、１以上の整数である。式（２４）に示したトリアリールアミン多量体の具体例として、以下の式（２４−１）〜式（２４−１５）等の化合物を挙げることができる。
【０１０２】
【化３２】
2013258022.tif 000034
【０１０３】
以上に説明した各種の化合物は、正孔供給層の第１層及び第２層のどちらに用いてもよいが、窒素含有率の高い組成の化合物を第１層に用いることが好ましい。
【０１０４】
３．電子輸送領域
電子輸送領域を構成する層として、電子注入層や電子輸送層（以下、電子注入層・輸送層と呼ぶ場合がある）が挙げられる。電子注入層・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで電子を輸送する層であって、電子移動度が大きい。電子注入層・輸送層の厚さとして、数ｎｍ〜数μｍを挙げることができるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、１０４Ｖ／ｃｍ〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に電子移動度が少なくとも１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上であることが好ましい。
【０１０５】
電子注入層・輸送層に用いられる材料として、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体や含窒素複素環誘導体が好適である。８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例として、オキシン（一般に、８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウムを挙げることができる。含窒素複素環誘導体として、例えば、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、フェナントロリン、ベンズイミダゾール、イミダゾピリジン等を挙げることができるが、中でも、ベンズイミダゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、イミダゾピリジン誘導体が好ましい。
【０１０６】
電子供給層は、陰極から注入される電子を発光層に輸送するためのものであり、電子供給層の膜厚は、有機電界発光素子の全体構成に依るが、例えば、１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍ〜１８０ｎｍであることが望ましい。電子輸送層の材料として、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましい。発光層、特に赤色発光層及び緑色発光層への電子の輸送効率を高めることにより、電界強度による赤色発光層及び緑色発光層における発光色の変化が抑制される。このような有機材料として、具体的には、電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上１．０×１０−１ｃｍ２／Ｖ・ｓ以下の含窒素複素環誘導体を挙げることができる。
具体的な材料として、下記の式（９）で表わされるベンゾイミダゾール誘導体を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０１０７】
【化３３】
2013258022.tif 000035
【０１０８】
式（９）中、Ａ１４は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基及びその誘導体、又は、３〜４０個の芳香族環が縮合した多環芳香族炭化水素基を有する炭素数６〜６０の炭化水素基又は含窒素複素環基及びその誘導体である。Ｂは、単結合、２価の芳香族環基あるいはその誘導体である。Ｒ３１，Ｒ３２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１〜２０のアルキル基及びその誘導体、炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基及びその誘導体、含窒素複素環基及びその誘導体、又は、炭素数１〜２０のアルコキシ基及びその誘導体である。
【０１０９】
式（９）に示した化合物の具体例として、以下の式（９−１）〜式（９−４９）等の化合物を挙げることができる。尚、「Ａｒ（α）」は、式（９）中のＲ３１，Ｒ３２を含むベンゾイミダゾール骨格に対応し、「Ｂ」は式（９）中のＢに対応する。また、「Ａｒ（１）」及び「Ａｒ（２）」は式（９）中のＡ１４に対応し、Ａｒ（１），Ａｒ（２）の順にＢに結合する。
【０１１０】
【化３４】
2013258022.tif 000036
【０１１１】
【化３５】
2013258022.tif 000037
【０１１２】
【化３６】
2013258022.tif 000038
【０１１３】
【化３７】
2013258022.tif 000039
【０１１４】
【化３８】
2013258022.tif 000040
【０１１５】
【化３９】
2013258022.tif 000041
【０１１６】
尚、電子輸送層に用いる有機材料は、上記の化合物のようにアントラセン骨格を有する化合物が好ましいが、これに限定するものではない。例えば、アントラセン骨格に変えて、ピレン骨格又はクリセン骨格を備えたベンゾイミダゾール誘導体を用いてもよい。また、電子輸送層に用いる有機材料は、１種類だけでなく、複数種類を混合又は積層して用いてもよい。また、上記化合物を電子注入層に用いてもよい。
【０１１７】
本発明の素子において、発光層からの発光は、陽極側、陰極側、又は両側から取り出すことができる。光を取り出す方向にある基板及び電極は有機電界発光素子が出射する光に対して透明であることが要求される。
【０１１８】
続いて、本発明の有機電界発光素子及び表示装置の構成例、及び製造方法について説明する。
本発明の有機電界発光素子は、例えば、第１基板（支持基板）上に、陽極、有機層積層構造体及び陰極がこの順に積層された構造を有してもよく、また、第１基板上に、陰極、有機層積層構造体及び陽極がこの順に積層された構造でもよい。
尚、第１基板側に形成された電極を『第１電極』と呼び、第１基板に対向して設けられる第２基板側に形成された電極を『第２電極』と呼ぶ場合があるが、第１電極が陽極又は陰極に相当し、第２電極が陰極あるいは陽極に相当する。ここで、有機層積層構造体は、陽極側から順に、例えば、１あるいは複数の正孔供給層、複数の発光層、電子供給層（複数の電子供給層）の積層構造を有する。発光層と発光層の間に中間層が形成されている。
【０１１９】
第２基板から光が出射される構造の表示装置を、便宜上、『上面発光型の表示装置』と呼び、第１基板から光が出射される構造の表示装置を、便宜上、『下面発光型の表示装置』と呼ぶ場合がある。
表示装置において、複数の有機電界発光素子の配列を、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列とすることができる。
表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、第１電極は、画素毎にパターニングされ、第１基板に設けられた駆動用の薄膜トランジスタに接続されている。この場合、第１電極の上には、絶縁材料からなる隔壁が設けられ、隔壁に設けられた開口部の底部に第１電極が露出するように構成される。また、第２電極は、第１電極の周縁を覆う隔壁及び有機層積層構造体によって第１電極に対して絶縁された状態で形成されている。第２電極は、パターニングされない状態で、即ち、所謂ベタ電極として形成され、各画素に対して共通電極としてもよい。
【０１２０】
第１基板上には、通常、素子駆動部が設けられている。本発明の有機電界発光素子等は、第１基板上あるいは第１基板の上方に形成されている。
【０１２１】
有機電界発光素子を構成する陽極から陰極までの各層は、真空蒸着法、イオンビーム法（ＥＢ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、スパッタリング法、ＯＶＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の、所謂ドライプロセスによって形成することができる。
また、有機層積層構造体は、レーザー転写法、スピンコート法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法といった、所謂、ウエットプロセスに基づき形成することも可能であり、有機層積層構造体の構成材料の性質に応じて、ドライプロセスとウエットプロセスを併用してもよい。
【０１２２】
第１電極は、例えば、層間絶縁層上に設けられている。そして、この層間絶縁層は、第１基板上に形成された素子駆動部を覆っている。素子駆動部は、１又は複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ，Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から構成されており、ＴＦＴと第１電極とは、層間絶縁層に設けられたコンタクトプラグを介して電気的に接続されている。層間絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ２、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ２系材料；ＳｉＮ系材料；ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。
層間絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、各種印刷法等の公知のプロセスが利用できる。下面発光型の表示装置にあっては、層間絶縁層は、有機電界発光素子からの光に対して透明な材料から構成する必要があるし、素子駆動部は有機電界発光素子からの光を遮らないように形成する必要がある。
【０１２３】
低抵抗材料からなるバス電極を第２電極に設ける場合、隔壁の射影像中にバス電極の射影像が含まれるような位置にバス電極を設けることが望ましい。バス電極を構成する材料として、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金を挙げることができる。
【０１２４】
上面発光型の表示装置を構成する場合、第２電極と第２基板との間に、第２電極側から、保護層及び接着層（封止層）が形成されている形態とすることができる。ここで、保護層を構成する材料として、発光層で発光した光に対して透明であり、緻密で、水分を透過させない材料を用いることが好ましく、具体的には、例えば、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、アモルファス炭化シリコン（α−ＳｉＣ）、アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ１−ｘＮｘ）、アモルファス酸化シリコン（α−Ｓｉ１−ｙＯｙ）、アモルファスカーボン（α−Ｃ）、アモルファス酸化・窒化シリコン（α−ＳｉＯＮ）、Ａｌ２Ｏ３、ダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ，Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）のような炭素を主成分とする材料、カーボン・ナノチューブ等を挙げることができる。このような無機アモルファス性の絶縁性材料は、グレインを構成しないため透水性が低く、良好な保護層を得ることができる。
【０１２５】
保護層は、例えば厚さが２ｎｍ〜３μｍである絶縁性材料又は導電性材料のいずれによって構成されていてもよい。保護層は、これらの材料からなる層の単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。特に、窒化物からなる保護層は、膜質が緻密であり、有機電界発光素子に悪影響を及ぼす水分、酸素、その他の不純物に対して極めて高いブロッキング効果を有する。
保護層は、特に真空蒸着法のような成膜粒子のエネルギーが小さい成膜方法、あるいは又、ＣＶＤ法に基づき形成することが、下地に対して及ぼす影響を小さくすることができるので好ましい。
有機層積層構造体の劣化による輝度の低下を防止するために、成膜温度を常温に設定し、さらには、保護層の剥がれを防止するために保護層のストレスが最小になる条件で保護層を成膜することが望ましい。また、保護層の形成は、既に形成されている電極を大気に暴露することなく形成することが好ましく、これによって、大気中の水分や酸素による有機層積層構造体の劣化を防止することができる。さらには、表示装置が上面発光型である場合、保護層は、有機層積層構造体で発生した光を例えば８０％以上、透過する材料から構成することが望ましく、具体的には、無機アモルファス性の絶縁性材料、例えば、上述した材料を例示することができる。保護層を導電材料から構成する場合、保護層を、ＩＴＯやＩＺＯのような透明導電材料から構成すればよい。
【０１２６】
また、接着層（封止層）を構成する材料として、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、シアノアクリレート系接着剤といった熱硬化型接着剤や、紫外線硬化型接着剤を挙げることができる。
尚、下面発光型の表示装置を構成する場合にあっても、第２電極と第２基板の間には、第２電極側から、上述した保護層及び接着層が形成されている形態とすることができる。
【０１２７】
本発明の表示装置は、液晶表示装置用のバックライト装置や面状光源装置を含む照明装置としても用いることができる。
【０１２８】
以下、有機電界発光素子及びこの素子を使用した表示装置の一実施形態について、具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態の有機電界発光素子の模式的な一部断面図である。
図２は、本発明の一実施形態の表示装置における画像表示部の断面構成の一部を示す模式的な一部断面図である。
図３は、本発明の一実施形態の表示装置の概念図である。
図４は、本発明の一実施形態の表示装置における画素駆動回路（但し、駆動回路を、２つのトランジスタＴＤｒｖ，ＴＳｉｇと１つの容量部Ｃ１からなる駆動回路（２Ｔｒ／１Ｃ駆動回路）とした例）の概念図である。
【０１２９】
有機電界発光素子１１は、第１基板２０上に陽極（第１電極）４１、有機層積層構造体４３及び陰極（第２電極）４２を、この順に積層した構造を有する。有機層積層構造体４３は、第１電極側から、順に、例えば、正孔供給層５１（正孔注入層５１１及び正孔輸送層５１２）、発光層５２、電子供給層５３（第１層５３１及び第２層５３２）を積層してなる。即ち、陽極４１と接する有機層積層構造体４３の部分は、正孔注入層５１１からなり、陰極４２と接する有機層積層構造体４３の部分は、電子供給層５３の第２層５３２からなる。そして、この有機電界発光素子１１にあっては、陽極４１から注入された正孔と、陰極４２から注入された電子とが発光層５２内で再結合する際に生じる発光光を、第１基板２０とは反対側の第２基板４７から取り出す。尚、より具体的には、発光層５２は、後述するように、陽極側から順に、赤色発光層、青色発光層、緑色発光層が積層されている。
【０１３０】
表示装置１は、２次元マトリクス状に配列された有機電界発光素子１１を備えており、上面発光方式（トップエミッション方式）の表示装置である。この表示装置１は、有機ＥＬテレビジョン装置等として用いられるものであり、例えば、第１基板２０の上に、表示領域として、複数の有機電界発光素子１１がマトリクス状に配置されている。図２において有機電界発光素子１１は、赤色有機電界発光素子１１Ｒ、緑色有機電界発光素子１１Ｇ及び青色有機電界発光素子１１Ｂである。表示領域の周辺には、映像表示用のドライバである映像信号出力回路１０２及び走査回路１０１、電流供給部１００が設けられている（図３，４）。尚、隣り合う有機電界発光素子１１の組合せ（赤色有機電界発光素子１１Ｒ、緑色有機電界発光素子１１Ｇ及び青色有機電界発光素子１１Ｂ）によって、１つの画素（ピクセル）が構成されている。また、赤色有機電界発光素子１１Ｒ、緑色有機電界発光素子１１Ｇ及び青色有機電界発光素子１１Ｂのそれぞれによって、副画素（サブピクセル）が構成されている。
【０１３１】
画像表示部１０は、具体的には、
（ａ）第１基板２０、
（ｂ）第１基板２０上に設けられた駆動回路、
（ｃ）駆動回路を覆う層間絶縁層２１、
（ｄ）層間絶縁層２１上に設けられた発光部（有機層積層構造体４３）、
（ｅ）発光部（有機層積層構造体４３）上に設けられた保護層４４、
（ｆ）保護層４４上に設けられた遮光層４５、及び、
（ｇ）保護層４４及び遮光層４５を覆う第２基板４７、
を備えている（図２）。
【０１３２】
より具体的には、ソーダガラスからなる第１基板２０上には駆動回路が設けられている。駆動回路は、複数のＴＦＴから構成されている。ＴＦＴは、第１基板２０上に形成されたゲート電極３１、第１基板２０及びゲート電極３１上に形成されたゲート絶縁膜３２、ゲート絶縁膜３２上に形成された半導体層に設けられたソース／ドレイン領域３３、並びに、ソース／ドレイン領域３３の間であって、ゲート電極３１の上方に位置する半導体層の部分が相当するチャネル形成領域３４から構成されている。図示した例にあっては、ＴＦＴをボトムゲート型としたが、トップゲート型であってもよい。ＴＦＴのゲート電極３１は、走査線ＳＣＬ（図２には図示せず）に接続されている。そして、層間絶縁層２１（２１Ａ，２１Ｂ）が、第１基板２０及び駆動回路を覆っている。
また、有機電界発光素子を構成する第１電極４１は、ＳｉＯＸやＳｉＮＹ、ポリイミド樹脂等からなる層間絶縁層２１Ｂ上に設けられている。ＴＦＴと第１電極４１とは、層間絶縁層２１Ａに設けられたコンタクトプラグ２２、配線２３、コンタクトプラグ２４を介して電気的に接続されている。図面においては、１つの有機電界発光素子駆動部につき、１つのＴＦＴを図示した。
【０１３３】
層間絶縁層２１上には、開口２６を有し、開口２６の底部に第１電極４１が露出した絶縁層（隔壁）２５が形成されている。絶縁層２５は、平坦性に優れ、しかも、有機層積層構造体４３の水分による劣化を防止して発光輝度を維持するために、吸水率の低い絶縁材料、具体的には、ポリイミド樹脂から構成されている。開口２６の底部に露出した第１電極４１の部分の上から、開口２６を取り囲む絶縁層２５の部分に亙り、有機発光材料からなる発光層を備えた有機層積層構造体４３が形成されている。有機層積層構造体４３は、積層構造を有するが、図２では１層で表す。
【０１３４】
第２電極４２上には、有機層積層構造体４３への水分の到達防止を目的として、プラズマＣＶＤ法に基づき、アモルファス窒化シリコン（α−Ｓｉ１−ｘＮｘ）からなる絶縁性の保護層４４が設けられている。保護層４４の上には遮光層４５が形成されており、保護層４４及び遮光層４５上にはソーダガラスからなる第２基板４７が配されている。保護層４４及び遮光層４５と第２基板４７とは、アクリル系接着剤からなる接着層４６によって接着されている。第１電極４１を陽極（アノード電極）として用い、第２電極４２を陰極（カソード電極）として用いる。具体的には、第１電極４１は、厚さ０．２μｍ〜０．５μｍのアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、あるいは、これらの合金で構成される光反射材料から成り、第２電極４２は、厚さ０．１μｍのＩＴＯやＩＺＯといった透明導電材料や、厚さ５ｎｍ程度の銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の光を或る程度透過する金属薄膜（半透明金属薄膜）からなる。第２電極４２はパターニングされておらず、１枚のシート状に形成されている。
【０１３５】
第２基板（封止用基板）４７には、例えば、カラーフィルタ（図示せず）、及び、ブラックマトリクスとしての遮光層４５が設けられており、有機電界発光素子１１で発生した光を取り出すと共に、各有機電界発光素子１１間の配線において反射された外光を吸収し、コントラストを改善する。
赤色有機電界発光素子１１Ｒ、緑色有機電界発光素子１１Ｇ及び青色有機電界発光素子１１Ｂにおいて、カラーフィルタは、それぞれ、赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタ（いずれも図示せず）から構成されている。赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタは、それぞれ、例えば矩形形状で隙間なく形成されている。これらの赤色フィルタ、緑色フィルタ及び青色フィルタは、顔料を混入した樹脂によって構成されており、顔料を選択することにより、目的とする赤色、緑色あるいは青色の波長域における光透過率が高く、他の波長域における光透過率が低くなるように調整されている。
【０１３６】
遮光層４５は、例えば黒色の着色剤を混入した光学濃度が１以上の黒色の樹脂膜（具体的には、例えば、黒色のポリイミド樹脂からなる）、又は、薄膜の干渉を利用した薄膜フィルタから構成されている。薄膜フィルタは、例えば、金属、金属窒化物あるいは金属酸化物からなる薄膜を２層以上積層して成り、薄膜の干渉を利用して光を減衰させる。薄膜フィルタとして、具体的には、Ｃｒと酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）とを交互に積層したものを挙げることができる。
【０１３７】
表示領域内には画素駆動回路が設けられている（図３，４）。画素駆動回路は、陽極（第１電極）４１の下方に形成されたアクティブ型の駆動回路である。この画素駆動回路は、
（Ａ）走査回路１０１、
（Ｂ）映像信号出力回路１０２、
（Ｃ）電流供給部１００、
（Ｄ）電流供給部１００に接続され、第１の方向に延びるＭ本の電流供給線ＣＳＬ、
（Ｅ）走査回路１０１に接続され、第１の方向に延びるＭ本の走査線ＳＣＬ、並びに、
（Ｆ）映像信号出力回路１０２に接続され、第２の方向に延びるＮ本のデータ線ＤＴＬ、を備えている。
【０１３８】
また、有機電界発光素子１１は、第１の方向にＮ個、第１の方向とは異なる第２の方向にＭ個、合計Ｎ×Ｍ個の、２次元マトリクス状に配列されており、それぞれが、発光部（具体的には、有機ＥＬ発光部）ＥＬＰを有する。尚、符号ＣＥＬは、発光部の寄生容量を表す。また、発光部ＥＬＰを駆動するための駆動回路を備えている。この駆動回路は、電流供給線ＣＳＬ、走査線ＳＣＬ及びデータ線ＤＴＬに接続されている。図３においては、３×３個の有機電界発光素子１１を図示しているが、これは、あくまでも例示に過ぎない。走査回路１０１は、走査線ＳＣＬの両端に配され、あるいは、一端に配されている。そして、データ線ＤＴＬと走査線ＳＣＬの交差領域が、各有機電界発光素子１１のいずれか１つ（サブピクセル）に対応している。
【０１３９】
駆動回路は、少なくとも、
（Ａ）ソース／ドレイン領域、チャネル形成領域及びゲート電極を備えた駆動トランジスタＴＤｒｖ、
（Ｂ）ソース／ドレイン領域、チャネル形成領域及びゲート電極を備えた映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇ、並びに、
（Ｃ）容量部Ｃ１、
から構成されている。尚、駆動トランジスタＴＤｒｖ及び映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇは、具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる。
【０１４０】
ここで、駆動トランジスタＴＤｒｖにおいて、
（Ａ−１）一方のソース／ドレイン領域は、電流供給線ＣＳＬに接続されており、
（Ａ−２）他方のソース／ドレイン領域は、発光部ＥＬＰに接続され、且つ、容量部Ｃ１の一端に接続されており、
（Ａ−３）ゲート電極は、映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇの他方のソース／ドレイン領域に接続され、且つ、容量部Ｃ１の他端に接続されている。
【０１４１】
一方、映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇにおいて、
（Ｂ−１）一方のソース／ドレイン領域は、データ線ＤＴＬに接続されており、
（Ｂ−２）ゲート電極は、走査線ＳＣＬに接続されている。
【０１４２】
駆動トランジスタＴＤｒｖ及び映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇは、それぞれ、ソース／ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた、ｎチャネル型のＴＦＴからなる。
【０１４３】
この表示装置１においては、各副画素に対して、走査回路１０１から映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇのゲート電極を介して走査信号が供給されると共に、映像信号出力回路１０２から画像信号が映像信号書込みトランジスタＴＳｉｇを介して保持容量Ｃ１に保持される。即ち、この保持容量Ｃ１に保持された信号に応じて駆動トランジスタＴＤｒｖがオン・オフ制御され、これにより、有機電界発光素子１１に駆動電流Ｉｄが流され、発光層５２において正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、下面発光型（ボトムエミッション）の場合には第１電極４１及び第１基板２０を透過して取り出され、上面発光型（トップエミッション）の場合には第２電極４２、カラーフィルタ（図示せず）及び第２基板４７を透過して取り出される。
【０１４４】
本実施形態では図１に示すように、有機電界発光素子１１は、陽極４１と陰極４２との間に、異なる色を発光する複数の発光層５２が積層されて成る有機層積層構造体４３を備えている。発光層５２は、陽極４１と陰極４２との間に、陽極側から、赤色を発光する第１発光層５２１、中間層５２４、青色を発光する第２発光層５２２、及び、緑色を発光する第３発光層５２３が積層された構造を有する。そして、複数の発光層５２１，５２２，５２３から放射される光の重ね合わせにより白色光を放射する。
【０１４５】
尚、上記の実施形態では、発光層を３層形成したが、これに限られず、例えば、発光層は２層でもよい。また、発光層は蛍光発光層でも燐光発光層でもよく、これらを組み合わせてもよい。
中間層は単層としたが、２層以上の積層構造でもよい。この場合、中間層のいずれかに上述した式（１）の化合物が含まれていればよい。
【０１４６】
図５は、本発明の他の実施形態の有機電界発光素子の模式的な一部断面図である。
本実施形態の素子は、有機層積層構造体４３の発光層６２を除き、上述した図１の素子と同様であるので、説明を省略する。正孔供給層６１、電子供給層６３は、図１の正孔供給層５１、電子供給層５３と同じである。
本実施形態の素子では、発光層６２が陽極（第１電極）４１から第１発光層６２１、中間層６２４、及び第２発光層６２２がこの順に積層した構造を有している。２つの発光層６２１，６２２から放射される光の重ね合わせにより白色光を放射する。
【０１４７】
本実施形態の素子では、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む発光層（具体的には、第２発光層６２２）以外の残りの発光層の少なくとも１層の発光層（具体的には、第１発光層６２１）は、ホスト材料として、少なくとも燐光発光材料を含むことが好ましい。また、第２発光層６２２は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含むことが好ましい。
【実施例】
【０１４８】
実施例１〜実施例９、比較例１及び比較例２
図１に示す層構成の有機電界発光素子１１を作製した。
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板（第１基板２０）上に、陽極４１としてＡｌ層を２００ｎｍの膜厚で形成した後、２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外の上に、真空蒸着法に基づきＳｉＯ２からなる層間絶縁層２１を形成した。
次いで、陽極４１及び層間絶縁層２１上に、ヘキサニトリルアザトリフェニレン［式（２１−１）］からなる膜厚１０ｎｍの正孔注入層５１１を、真空蒸着法に基づき蒸着速度０．２ｎｍ／秒〜０．４ｎｍ／秒で形成した。その後、下記式（３１）に示す化合物からなる膜厚３０ｎｍの正孔輸送層５１２を、真空蒸着法に基づき蒸着速度０．２ｎｍ／秒〜０．４ｎｍ／秒で形成した。
【０１４９】
【化４０】
2013258022.tif 000042
【０１５０】
次に、発光層５２１，５２２，５２３及び中間層５２４を表１及び表２に示す順番、膜厚、材料構成で積層した。尚、表に記載のドーパント材料の「％」はドープ濃度（膜厚比）である。
その後、発光層５２上に電子輸送層として、下記式（３２）で示す化合物を１００ｎｍの膜厚で形成した。尚、第１発光層５２１は正孔輸送性を有し、第２発光層５２２及び第３発光層５２３は電子輸送性を有する。
【０１５１】
【化４１】
2013258022.tif 000043
【０１５２】
次いで、陰極の第１層として、ＬｉＦを、真空蒸着法に基づき約０．３ｎｍ（蒸着速度：０．０１ｎｍ／秒）の膜厚で形成した後、第２層として、Ｍｇ−Ａｇを真空蒸着法に基づき１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極４２を設けた。
【０１５３】
尚、陽極４１と正孔注入層５１１との界面がキャビティ構造（共振器構造）の第１端面となり、陰極４２の第１層と第２層との界面が共振器構造の第２端面となる。
【０１５４】
以上のようにして有機電界発光素子を作製した。得られた有機電界発光素子を用いて、駆動条件１０ｍＡ／ｃｍ２において、色度及び電圧、外部量子効率を測定した。また、初期輝度４００ｎｉｔ、５０℃、定電流駆動１０００時間後の輝度を測定し、初期輝度との相対輝度を算出した。
測定結果を表１及び表２に示す。尚、表１及び表２において、「ＥＱＥ比」は、実施例１の試料の外部量子効率の値を「１００」としたときの相対値を示し、「相対輝度」は、実施例１の試料の初期輝度を「１」としたときの１０００時間後の輝度の相対値である。
【０１５５】
【表１】
2013258022.tif 000044
【０１５６】
【表２】
2013258022.tif 000045
【０１５７】
各例で使用した表１及び２に記載の化合物の構造を以下に示す。
【化４２】
2013258022.tif 000046
【０１５８】
【化４３】
2013258022.tif 000047
【０１５９】
【化４４】
2013258022.tif 000048
【０１６０】
ホスト（１）は、赤色蛍光ホスト材料、ホスト（２）は、緑色及び青色蛍光ホスト材料、ホスト（３）は、黄色燐光ホスト材料である。
【０１６１】
【化４５】
2013258022.tif 000049
【０１６２】
ドーパント（１）は、赤色蛍光ドーパント材料、ドーパント（２）は、緑色蛍光ドーパント材料、ドーパント（３）は、青色蛍光ドーパント材料、ドーパント（４）は、黄色燐光ドーパント材料である。
【０１６３】
実施例１〜９の有機電界発光素子において、複数の発光層の内の少なくとも１層の発光層（具体的には、第２発光層及び第３発光層）は、ホスト材料としてアントラセン誘導体を含有する（上記ホスト（２）、ホスト（４）〜ホスト（１１））。また、第１発光層は正孔輸送性のホスト材料としてホスト（１）を含有する（上記ホスト（１））。正孔輸送性材料のイオン化ポテンシャルは５．６ｅＶ未満であり、具体的には、ホスト（１）のイオン化ポテンシャルは５．５７ｅＶである。
尚、イオン化ポテンシャルは、各材料から電子を取り去ってイオン化するために必要なエネルギーを意味し、紫外線光電子分光分析装置（ＡＣ−２、理研(株)計器）にて測定した。
【０１６４】
正孔輸送性材料は、母骨格が環員数４〜７の多環式芳香族炭化水素化合物であることが好ましく、実施例１〜９ではホスト（１）で表わされるナフタセン化合物である。正孔輸送性材料を含む発光層（第１発光層）は、ドーパント（１）を含んでいる。
【０１６５】
実施例１〜９の結果から、中間層として中間層（１）〜中間層（９）を用いることで、白色発光が確認され、発光寿命も十分長いことが確認できた。
一方、比較例１及び比較例２では、α−ＮＰＤからなる中間層（１０）を用いた。比較例１にあっては、中間層（１０）の厚さを１０ｎｍとしたので、過剰な電子ブロック性により、発光バランスが陰極側発光層側の青色に偏り、白色が得られなかった。また、比較例２にあっては、中間層（１０）の厚さを３ｎｍとしたので、白色発光が得られたものの、中間層（１０）と青色を発光する第２発光層との界面で劣化が促進され、短寿命であった。
【０１６６】
実施例１０
中間層を、中間層（１）（厚さ：５ｎｍ）と中間層（１１）（厚さ：５ｎｍｍ）の積層構造とした他は、実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。但し、中間層（１）が第２発光層５２２と接しており、中間層（１１）が第１発光層５２１と接している。
結果を表２に示す。
【０１６７】
実施例１０では、中間層５２４を、中間層（１）と中間層（１１）の積層構造としたが、中間層（１）を青色を発光する第２発光層５２２と接するように配することにより、白色発光が得られ、発光寿命も十分長いことが確認できた。
【０１６８】
実施例１１
図５に示す層構成を有する有機電界発光素子を作製した。
具体的に、表２に示すように、陽極４１と陰極４２との間に、陽極側から、第１発光層（黄色を発光する）６２１、中間層（１２）からなる中間層６２４、及び、第２発光層（青色を発光する）６２２が積層されており、第１発光層６２１は、ホスト材料として少なくとも燐光発光材料（具体的には、ホスト（３））を含み、第２発光層６２２は、ホスト材料としてアントラセン誘導体（具体的には、蛍光発光材料であるホスト（２））を含むように形成し、２つの発光層６２１，６２２から放射される光の重ね合わせにより白色光を放射するようにした。
実施例１と同様にして、各種の測定を行った結果を表２に示す。白色光が得られ、長寿命の有機電界発光素子を得ることができた。
【０１６９】
比較例３
中間層に中間層（１３）を用いた他は、実施例１１と同様にして有機電界発光素子を作製し、評価した。結果を表２に示す。
本例の素子は、発光バランスが陰極側発光層側である青色に偏り、白色が得られず、短寿命であった。
【０１７０】
実施例１２
中間層を、中間層（１４）とした他は、実施例９と同様にして有機電界発光素子を作製した。結果を表２に示す。
【０１７１】
以上、本発明を説明したが、本発明は上記の実施例及び実施形態に限定されるものではない。実施例における有機電界発光素子及び表示装置の構成、構造、使用した材料、有機電界発光素子の層構成等は例示であり、適宜、変更することができる。表示装置をアクティブマトリックス型として説明したが、パッシブマトリックス型とすることもできる。また、アクティブマトリックス駆動のための画素駆動回路の構成も、実施例において説明した構成に限定されず、必要に応じて容量素子やトランジスタを追加してもよい。そして、この場合、画素駆動回路の変更に応じて、上述した信号線駆動回路や走査線駆動回路の他に、必要な駆動回路を追加すればよい。
【０１７２】
有機電界発光素子に設けられたカラーフィルタとして、赤色、緑色、青色を挙げたが、代替的に、黄色のカラーフィルタを配してもよいし、白色の有機電界発光素子の場合には、カラーフィルタを設けなくてもよい。一対の電極（陽極と陰極）、及び、これらの電極間に有機層積層構造体が挟持された有機電界発光素子であれば、他の構成要素（例えば、無機化合物層や無機成分）が含まれていてもよい。
【０１７３】
実施例において説明した有機電界発光素子では、第１電極と第２電極との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造とすることで、取り出し光の色純度を向上させ、共振の中心波長付近の取り出し光の強度を向上させることが可能となる。この場合、例えば、第１電極と有機層積層構造体との界面を第１端面とし、第２電極との第１層と第２層との界面を第２端面とし、有機層積層構造体を共振部として、発光層で発生した光を共振させて、第２端面から取り出す共振器構造とした場合、共振器を構成する第１端面と第２端面との間の光学的距離ＯＬを下記の式（Ａ）を満たすように設定すればよい。光学的距離ＯＬは、実際には、式（Ａ）を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。尚、光学的距離とは、光路長とも呼ばれ、一般に、屈折率ｎの媒質中を距離Ｌだけ光線が通過したときのｎ×Ｌを指す。
【０１７４】
（２・ＯＬ）／λ＋Φ／（２π）＝ｍ      （Ａ）
【０１７５】
ここで、
ＯＬ：第１端面と第２端面との間の光学的距離（単位：ｎｍ）
Φ  ：第１端面で生じる反射光の位相シフトΦ１と第２端面で生じる反射光の位相シフト
Φ２との和（Φ＝Φ１＋Φ２）（単位：ｒａｄ）
λ  ：第２端面の側から取り出すべく光のスペクトルのピーク波長（単位：ｎｍ）
ｍ  ：ＯＬが正となる整数
【０１７６】
また、有機電界発光素子では、発光層における最大発光位置と第１端面との間の光学的距離ＯＬ１が下記の式（Ｂ−１）、式（Ｂ−２）を満たし、最大発光位置と第２端面との間の光学的距離ＯＬ２が下記の式（Ｃ−１）、式（Ｃ−２）を満たすように調整することが好ましい。ここで、最大発光位置とは、発光領域の中で最も発光強度が大きい位置を指す。例えば、発光層の陽極側と陰極側との両方の界面で発光する場合には、発光強度の大きい方の界面とすればよい。
【０１７７】
ＯＬ１          ＝ｔＬ１＋ａ１              （Ｂ−１）
（２ｔＬ１）／λ＝−Φ１／（２π）＋ｍ１    （Ｂ−２）
ＯＬ２          ＝ｔＬ２＋ａ２              （Ｃ−１）
（２ｔＬ２）／λ＝−Φ２／（２π）＋ｍ２    （Ｃ−２）
【０１７８】
ここで、
λ    ：取り出すべく光のスペクトルのピーク波長
ｔＬ１：第１端面と最大発光位置との間の光学的理論距離
ａ１  ：発光層における発光分布に基づく補正量
Φ１  ：第１端面で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）
ｍ１  ：０又は整数
ｔＬ２：第２端面と最大発光位置との間の光学的理論距離
ａ２  ：発光層における発光分布に基づく補正量
Φ２  ：第２端面で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）
ｍ２  ：０又は整数
【０１７９】
位相シフト量Φ１，Φ２は、第１電極や第２電極を構成する材料の複素屈折率の実数部分と虚数部分の値を、例えばエリプソメータを用いて測定し、これらの値に基づく計算を行うことで求めることができる（例えば、“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃ”，  Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅｍｉｌ  Ｗｏｌｆ，  １９７４（ＰＥＲＧＡＭＯＮ  ＰＲＥＳＳ）  参照）。
【０１８０】
式（Ｂ−１）、式（Ｂ−２）を満足することで、発光層で発生した光のうち第１電極へ向かう光が第１端面で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同じとなり、発光した光のうち第２電極へ向かう光と強め合う関係となる。また、式（Ｃ−１）、式（Ｃ−２）を満足することで、発光層で発生した光のうち第２電極へ向かう光が第２端面で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同じとなり、発光した光のうち第１電極へ向かう光と強め合う関係となる。
【０１８１】
ここで、電子輸送層を正孔供給層のトータル膜厚よりも厚く形成することで、式（Ｂ−１）、式（Ｂ−２）、式（Ｃ−１）、式（Ｃ−２）のｍ１，ｍ２の関係が、ｍ１＞ｍ２となるように設計することが可能となる。そして、これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１８２】
尚、式（Ｂ−１）の光学的理論距離ｔＬ１及び式（Ｃ−１）の光学的理論距離ｔＬ２は、発光領域に広がりがないと考えた場合、第１端面又は第２端面での位相変化量と、進行することでの位相変化量が、丁度打ち消し合い、戻り光の位相と発光時の位相とが同じとなる理論値である。但し、発光部分には、通常、広がりがあるので、式（Ｂ−１）及び式（Ｃ−１）では、発光分布に基づく補正量ａ１、ａ２が加えられている。
【０１８３】
補正量ａ１、ａ２は発光分布により異なるが、最大発光位置が発光層の第２電極側にあり、発光分布が最大発光位置から第１電極側に広がっている場合、又は、最大発光位置が発光層の第１電極側にあり、発光分布が最大発光位置から第２電極側に広がっている場合、例えば下記の式（Ｄ−１）、式（Ｄ−２）から求めることができる。
【０１８４】
ａ１＝ｂ・ｌｎ（ｓ）      （Ｄ−１）
ａ２＝−ａ１                （Ｄ−２）
【０１８５】
式（Ｄ−１）、式（Ｄ−２）中において、「ｂ」は、発光層における発光分布が最大発光位置から第１電極の方向へ広がっている場合には、２ｎａｖｅ≦ｂ≦６ｎａｖｅの範囲内の値、最大発光位置から第２電極の方向へ広がっている場合には、−６ｎａｖｅ≦ｂ≦−２ｎａｖｅの範囲内の値であり、「ｓ」は、発光層における発光分布に関する物性値（１／ｅ減衰距離）、「ｎａｖｅ」は、取り出すべく光のスペクトルのピーク波長λにおける第１端面と第２端面との間に存在する物質の平均屈折率である。
【産業上の利用可能性】
【０１８６】
本発明の有機電界発光素子及び表示装置は、壁掛けテレビのフラットパネルディスプレイ等の平面発光体、照明、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト又は計器類等の光源、表示板、標識灯等に利用できる。
【符号の説明】
【０１８７】
１  表示装置
１０  画像表示部
１１，１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ  有機電界発光素子
２０  第１基板
２１，２１Ａ，２１Ｂ  層間絶縁層
２２  コンタクトプラグ
２３  配線
２４  コンタクトプラグ
２５  絶縁層（隔壁）
２６  開口
３１  ゲート電極
３２  ゲート絶縁膜
３３  ソース／ドレイン領域
３４  チャネル形成領域
４１  陽極（第１電極）
４２  陰極（第２電極）
４３  有機層積層構造体
４４  保護層
４５  遮光層
４６  接着層
４７  第２基板
５１  正孔供給層
５１１  正孔注入層
５１２  正孔輸送層
５２  発光層
５２１，６２１  第１発光層
５２１，６２２  第１発光層
５２３  第１発光層
５２４，６２４  中間層
５３  電子供給層
５３１  電子供給層の第１層
５３２  電子供給層の第２層
１００  電流供給部
１０１  走査回路
１０２  映像信号出力回路
ＴＤｒｖ  駆動トランジスタ
ＴＳｉｇ  映像信号書込みトランジスタ
Ｃ１  容量部
ＣＳＬ  電流供給線
ＳＣＬ  走査線
ＤＴＬ  データ線
ＥＬＰ  発光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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