(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（３）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
一般式（３）
Ｘ２−（Ａ２）ｍ
〔式中、−Ａ２は下記一般式（４）で表され、同一でも異なっていても良い。
【化１】
0005104816.tif 000043
式中、Ａｒ２は２価の芳香族炭化水素環基、または芳香族複素環基である。Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。ｍは２〜４の整数を表し、ｎｃ、ｎｄはそれぞれ０〜４の整数を表す。Ｘ２は下記一般式（ｌ）〜（ｏ）で表される連結基の中から選ばれるいずれか一つである。
【化２】
0005104816.tif 000044
式中、Ｒ１０１〜Ｒ１１０はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、互いに連結して環を形成することはない。Ｒ１０１〜Ｒ１１０の少なくとも一つはアルキル基またはアリール基である。Ｒ１１１〜Ｒ１１８はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。Ａ１〜Ａ４はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ１）、または−Ｎ＝のいずれかを表し、少なくとも一つは−Ｎ＝である。Ｒｋ１は水素原子またはアルキル基を表す。Ａ５〜Ａ８はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ２）を表し、Ｘｂは、−ＮＲｋ３、または＞Ｓｉ（Ｒｋ４）（Ｒｋ５）を表す。Ｒｋ２〜Ｒｋ５はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。なお、＊は連結部位を表す。〕
【請求項２】
発光層と陰極との間に正孔阻止層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記正孔阻止層が、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、またはボロン誘導体の少なくとも一種の化合物で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記正孔阻止層が、下記一般式（５）、（６）、（７）または（８）で表される化合物の少なくとも一種で構成されることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
0005104816.tif 000045
〔式中、Ｒａ１〜Ｒａ３、Ｒｂ１〜Ｒｂ４、Ｒｃ１、Ｒｃ２は、それぞれアルキル基、アリール基、または複素環基を表し、Ａｒａ〜Ａｒｃは、それぞれアリール基、または複素環基を表す。〕
【請求項５】
発光層が、前記一般式（３）で表される化合物を含有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
燐光性化合物を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記燐光性化合物が、オスミウム、イリジウム、または白金錯体系化合物であることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【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素子及びそれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光型の電子ディスプレーデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレー（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子とも略記する）が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は、平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数１０Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
将来の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、さらに低消費電力で効率よく、高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれており、例えば、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、またはトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成する技術（例えば、特許文献１参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献２参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献３参照。）等が知られている。
【０００５】
上記文献に開示されている技術では、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため、発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（ηｅｘｔ）の限界は５％とされている。
【０００６】
一方、プリンストン大より、励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（例えば、非特許文献１参照。）がされて以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、非特許文献２及び特許文献４参照。）。
【０００７】
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子の発光輝度と発光寿命の向上のために、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ブロック層を設けることが提案されている。この正孔ブロック層により、正孔を発光層中に効率よく蓄積することによって、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。正孔ブロック材料としてフェナントロリン誘導体やトリアゾール誘導体の単独使用が有効であると報告されている（特許文献５及び特許文献６参照）。また、ある特定のアルミニウム錯体を正孔ブロック層に使用して、長寿命な有機ＥＬ素子を実現している（特許文献７参照）。
【０００９】
このように正孔ブロック層の導入により、燐光性化合物を使用した有機ＥＬ素子では緑色では内部量子効率としてほぼ１００％、寿命についても２万時間が達成されている（非特許文献３参照）が、発光輝度については、まだ改善の余地が残っている。
【００１０】
また、青〜青緑色の燐光性化合物をドーパントとして用いた場合、ＣＢＰのようなカルバゾール誘導体をホスト化合物として使用した例があるが、その外部取り出し量子効率が６％と、不十分な結果であり（非特許文献４参照）、改良の余地が残っている。青色に関しては、蛍光性化合物からの発光を利用したものであるが、カルバゾール誘導体の分子の真中のビアリール部位に連結基を導入して、青色の色純度に優れ、長寿命な有機ＥＬ素子が作製されている（例えば、特許文献８参照）。さらに、前記化合物に加えて、特定の五配位の金属錯体を正孔阻止層に使用、燐光性化合物をドーパントとして使用した場合に、更なる長寿命化が達成されている（例えば、特許文献９参照）。
【００１１】
しかし、このような連結基を導入した場合においても、上記特許に記載のカルバゾール誘導体は、実用化に耐えうる発光効率と耐熱性を有するまでには至っていない。今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子では、さらに、低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３０９３７９６号明細書
【特許文献２】特開昭６３−２６４６９２号公報
【特許文献３】特開平３−２５５１９０号公報
【特許文献４】米国特許第６，０９７，１４７号明細書
【特許文献５】特開平８−１０９３７３号公報
【特許文献６】特開平１０−２３３２８４号公報
【特許文献７】特開２００１−２８４０５６号公報
【特許文献８】特開２０００−２１５７２号公報
【特許文献９】特開２００２−８８６０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年）
【非特許文献２】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ  ｅｔ  ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）
【非特許文献３】第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ７、パイオニア技術情報誌、第１１巻、第１号
【非特許文献４】第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、高い発光輝度を示し、かつ半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
【００１６】
１．下記一般式（３）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１７】
一般式（３）
Ｘ２−（Ａ２）ｍ
〔式中、−Ａ２は下記一般式（４）で表され、同一でも異なっていても良い。
【００１８】
【化１】
0005104816.tif 000002
【００１９】
式中、Ａｒ２は２価の芳香族炭化水素環基、または芳香族複素環基である。Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。ｍは２〜４の整数を表し、ｎｃ、ｎｄはそれぞれ０〜４の整数を表す。Ｘ２は下記一般式（ｌ）〜（ｏ）で表される連結基の中から選ばれるいずれか一つである。
【００２０】
【化２】
0005104816.tif 000003
【００２１】
式中、Ｒ１０１〜Ｒ１１０はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、互いに連結して環を形成することはない。Ｒ１０１〜Ｒ１１０の少なくとも一つはアルキル基またはアリール基である。Ｒ１１１〜Ｒ１１８はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。Ａ１〜Ａ４はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ１）、または−Ｎ＝のいずれかを表し、少なくとも一つは−Ｎ＝である。Ｒｋ１は水素原子またはアルキル基を表す。Ａ５〜Ａ８はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ２）を表し、Ｘｂは、−ＮＲｋ３、または＞Ｓｉ（Ｒｋ４）（Ｒｋ５）を表す。Ｒｋ２〜Ｒｋ５はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。なお、＊は連結部位を表す。〕
２．発光層と陰極との間に正孔阻止層が設けられていることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２２】
３．前記正孔阻止層が、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、またはボロン誘導体の少なくとも一種の化合物で構成されていることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２３】
４．前記正孔阻止層が、下記一般式（５）、（６）、（７）または（８）で表される化合物の少なくとも一種で構成されることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
【化３】
0005104816.tif 000004
【００２５】
〔式中、Ｒａ１〜Ｒａ３、Ｒｂ１〜Ｒｂ４、Ｒｃ１、Ｒｃ２は、それぞれアルキル基、アリール基、または複素環基を表し、Ａｒａ〜Ａｒｃは、それぞれアリール基、または複素環基を表す。〕
５．発光層が、前記一般式（３）で表される化合物を含有していることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
６．燐光性化合物を含有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
７．前記燐光性化合物が、オスミウム、イリジウム、または白金錯体系化合物であることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２８】
８．前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明により、高い発光輝度を示し、かつ半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００３２】
本発明者等は、鋭意検討の結果、前記一般式（３）で表される化合物を少なくとも一種用いることにより、高い発光輝度を示し、かつ半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該有機ＥＬ素子を有する表示装置を提供できることを見出した。併せて、上記の化合物を組み合わせることにより、高効率なフルカラー画像表示装置が得られることが判った。
【００３３】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子とは、該有機ＥＬ素子を構成する少なくとも一つの層に、前記一般式（３）で表される化合物の少なくとも一種を含有することが、本発明に記載の効果を得るための必須要件であるが、好ましくは、上記の化合物を発光層に含有せしめることである。
【００３４】
特開２０００−２１５７２号、特開２００２−８８６０号において、カルバゾール誘導体の分子の真中のビアリール部位に、連結基を導入する方法が開示されている。該特許に記載されている連結基は、特に環である場合、そのほとんどが置換基を有していない。ところが、該特許に記載の連結基が、特に環である場合、その連結基に置換基を導入した場合に、有機ＥＬ素子材料としての特性が著しく改善される場合があることが判明した。
【００３５】
また、該特許に記載の連結基は、立体障害の小さなものが多いため、該特許に記載のカルバゾール誘導体は、その分子の平面性が保たれている。この平面性を崩すようなタイプの連結基、つまり、カルバゾール誘導体のビアリール部位を互いにねじるような基を導入したところ、化合物の特性がさらに向上することを見出したものである。
【００３６】
これらの置換基は、具体的には、前記一般式（ｌ）〜（ｏ）に記載の基である。このようなカルバゾール誘導体を有機ＥＬ素子材料として評価した結果、発光効率、及び発光寿命の改善効果が認められた。これは、連結基に導入された置換基や、立体的に嵩高い連結基により、化合物の特性が改善され安定化効果が大きくなった結果と推察している。
【００３７】
次いで、本発明に係る各化合物の詳細について説明する。
【００３８】
はじめに、本発明に係る一般式（３）で表される化合物について説明する。
【００３９】
前記一般式（３）において、−Ａ２は前記一般式（４）で表され、同一でも異なっていても良い。
【００４０】
前記一般式（３）において、Ｘ２は前記一般式（ｌ）〜（ｏ）で表される基を表す。＊の部分は連結する部位を表す。ｍは２〜４の整数である。
【００４１】
前記一般式（４）において、Ａｒ２は、２価の芳香族炭化水素環基、または芳香族複素環基を表す。好ましくは、置換基を有していてもよい２価のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ピリジル基、トリアジル基、ピラジル基、キノキサリル基、チエニル基を示す。最も好ましくは、２価のフェニル基である。
【００４２】
前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ベンジルオキシ基）、ジアルキルアミノ基（例えば、ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等）を示す。前記置換基を有する場合に、特に好ましくは、メチル基、フェニル基、メトキシ基が挙げられる。
【００４３】
一般式（４）において、Ｒ３、Ｒ４は各々独立して、水素原子、アルキル基またはアリール基を表す。
【００４４】
Ｒ３、Ｒ４がアルキル基またはアリール基を表す場合は、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基等）等が挙げられる。これらの基は、さらに置換されていてもよい。
【００４５】
ｎｃ、ｎｄはそれぞれ０〜４の整数である。
【００４６】
次いで、連結基である一般式（ｌ）〜（ｏ）について説明する。
【００４７】
前記一般式（ｌ）〜（ｏ）において、Ｒ１０１〜Ｒ１１０はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、互いに連結して環を形成することはない。Ｒ１０１〜Ｒ１１０のうち、少なくとも一つはアルキル基またはアリール基である。Ｒ１１１〜Ｒ１１８はそれぞれ水素原子、またはアルキル基またはアリール基を表す。Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ１）、または、−Ｎ＝のいずれかを表し、少なくとも一つは−Ｎ＝である。Ｒｋ１は水素原子、またはアルキル基を表す。Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８はそれぞれ−Ｃ（Ｒｋ２）、または−Ｎ＝を表し、Ｘｂは−ＮＲｋ３、＞Ｓｉ（Ｒｋ４）（Ｒｋ５）のいずれか一つを表す。Ｒｋ２、Ｒｋ３、Ｒｋ４、Ｒｋ５はそれぞれ水素原子、アルキル基またはアリール基である。
【００４８】
Ｒｋ２、Ｒｋ３、Ｒｋ４、Ｒｋ５がアルキル基またはアリール基を表す場合、そのアルキル基またはアリール基は前記Ｒ３、Ｒ４で述べたアルキル基またはアリール基と同義であり、好ましくは、アルキル基、またはアリール基である。一般式（ｌ）〜（ｏ）の中で、好ましくは一般式（ｌ）または（ｍ）である。
【００４９】
以下に、本発明の化合物及び参考例の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
【化４】
0005104816.tif 000005
【００５１】
【化５】
0005104816.tif 000006
【００５２】
【化６】
0005104816.tif 000007
【００５３】
【化７】
0005104816.tif 000008
【００５４】
【化８】
0005104816.tif 000009
【００５５】
【化９】
0005104816.tif 000010
【００５６】
【化１０】
0005104816.tif 000011
【００５７】
【化１１】
0005104816.tif 000012
【００５８】
【化１２】
0005104816.tif 000013
【００５９】
【化１３】
0005104816.tif 000014
【００６０】
【化１４】
0005104816.tif 000015
【００６１】
【化１５】
0005104816.tif 000016
【００６２】
【化１６】
0005104816.tif 000017
【００６３】
【化１７】
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【００６４】
【化１８】
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【００６５】
【化１９】
0005104816.tif 000020
【００６６】
【化２０】
0005104816.tif 000021
【００６７】
【化２１】
0005104816.tif 000022
【００６８】
【化２２】
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【００６９】
【化２３】
0005104816.tif 000024
【００７０】
【化２４】
0005104816.tif 000025
【００７１】
【化２５】
0005104816.tif 000026
【００７２】
【化２６】
0005104816.tif 000027
【００７３】
次いで、本発明に係る上記化合物の代表的な合成例を以下に示す。その他の化合物についても同様の方法により製造することができる。
【００７４】
（合成例２：例示化合物４−４の合成）
４−メチルシクロヘキサノンの２０ｇとアニリンの３８ｇとを、濃塩酸中で４０時間加熱還流した。反応液を中和した後、反応液に酢酸エチル及び水を加えて有機層を抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去してからカラムクロマトグラフィーで精製してアミン化合物を３１ｇ得た。該アミン化合物をサンドマイヤー反応により、ブロモ体とした。該ブロモ体１．１ｇとカルバゾールとを、酢酸パラジウムとトリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィンを触媒として、キシレン溶媒中で、塩基として炭酸カリウムを使用して８時間加熱攪拌した。反応終了後、酢酸エチルとテトラヒドロフランと水を加えて有機層を抽出した。硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧留去してからカラムクロマトグラフィーで精製した後、トルエンで再結晶し、例示化合物４−４を１．２ｇ得た（収率７５％）。ＮＭＲスペクトル、マススペクトルにより、例示化合物４−４であることを確認した。
【００７５】
本発明において、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ボロン誘導体の少なくとも一種の化合物で構成される正孔阻止層を、発光層と陰極の間に設けることは有効である。
【００７６】
正孔阻止層は、正孔輸送層から移動してくる正孔を陰極に到達するのを阻止する役割と、陰極から注入された電子を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物により形成される。正孔阻止層を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、及び正孔を効率的に発光層内に閉じこめるために、発光層のイオン化ポテンシャルより大きいイオン化ポテンシャルの値を有するか、発光層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することが好ましい。正孔阻止層は、正孔と電子を発光層内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。このような条件を満たす正孔阻止層材料として好ましくは、前記一般式（５）〜（８）で表される化合物が挙げられる。
【００７７】
前記一般式（５）〜（８）において、Ｒａ１〜Ｒａ３、Ｒｂ１〜Ｒｂ４、Ｒｃ１、Ｒｃ２は、それぞれアルキル基、アリール基、または複素環基を表し、Ａｒａ〜Ａｒｃは、それぞれアリール基または複素環基を表す。アルキル基、アリール基としては、具体的には前記Ｒ３、Ｒ４の説明したものと同義である。また、複素環基として具体的には、ピロリル基、ピリジル基、フリル基、チエニル基等が挙げられる。
【００７８】
以下、一般式（５）〜（８）で表される化合物の具体例を以下に列挙するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７９】
【化２７】
0005104816.tif 000028
【００８０】
【化２８】
0005104816.tif 000029
【００８１】
【化２９】
0005104816.tif 000030
【００８２】
その他の化合物例として、特開２００３−３１３６７号、同２００３−３１３６８号、特許第２７２１４４１号等に記載の例示化合物が挙げられる。
【００８３】
本発明においては、発光層にドーパントを併用することが好ましく、有機ＥＬ素子のドーパントとして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。
【００８４】
ドーパントの具体例としては、例えば、キナクリドン、ＤＣＭ、クマリン誘導体、ローダミン、ルブレン、デカシクレン、ピラゾリン誘導体、スクアリリウム誘導体、ユーロピウム錯体等がその代表例として挙げられる。
【００８５】
また、例えば、特開２００１−２４７８５９号公報に記載のイリジウム錯体あるいはＷＯ第７０，６５５号明細書の１６〜１８ページに記載の式で表される化合物、例えば、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等やオスミウム錯体、あるいは２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金錯体のような白金錯体もドーパントとして挙げられる。ドーパントとして、このような燐光性化合物を用いることにより、内部量子効率の高い発光有機ＥＬ素子を実現できる。
【００８６】
これらの燐光性化合物として、具体的に好ましいのは、特に、元素の周期律表でVIII属の金属を中心金属とする錯体系化合物である。さらに好ましくは、中心金属がオスミウム、イリジウムまたは白金錯体系化合物である。最も、好ましくは、イリジウム錯体である。
【００８７】
これらの燐光性化合物ドーパントとしては、以下の化合物が挙げられる。
【００８８】
【化３０】
0005104816.tif 000031
【００８９】
【化３１】
0005104816.tif 000032
【００９０】
【化３２】
0005104816.tif 000033
【００９１】
これらの発光層は、上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
【００９２】
発光層は、これらの発光材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００９３】
本発明に係る燐光性化合物は、溶液中の燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上である。好ましくは、０．０１以上である。さらに、好ましくは、０．１以上である。燐光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法で測定することができる。
【００９４】
次いで、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の各構成層について、その詳細を説明する。
【００９５】
本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００９６】
Ｉ：陽極／発光層／電子輸送層／陰極
II：陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
III：陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
IV：陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
Ｖ：陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９７】
《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
【００９８】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【００９９】
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は、必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１００】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日  エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【０１０１】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１０２】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１０３】
上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１０４】
阻止層は、上記のごとく、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日  エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【０１０５】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１０６】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１０７】
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層、電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１０８】
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層のホスト、発光層に隣接する正孔輸送層、発光層に隣接する電子輸送層すべての材料の蛍光極大波長が４１５ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０９】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であっても良い。
【０１１０】
この発光層は、上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらの発光材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。本発明の有機ＥＬ素子の好ましい態様は、発光層が二種以上の材料からなり、その内の一種が本発明の化合物である時である。
【０１１１】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【０１１２】
発光層の材料が二種以上である時、主成分をホスト、その他の成分をドーパントといい、本発明に係る前記一般式（３）で表される各部分構造を有する各々の化合物は、ホストとして用いられることが好ましい。その場合、主成分であるホスト化合物に対するドーパントの混合比は、好ましくは０．１質量％以上、１５質量％未満である。
【０１１３】
（ホスト化合物）
「ホスト化合物（単に、ホストともいう）」とは、二種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物（単に、ドーパントともいう）」という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという二種で構成し、その混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。
【０１１４】
発光層のホスト化合物は、有機化合物または錯体であることが好ましく、本発明においては、好ましくはりん光極大波長が４６０ｎｍ以下である。ホスト化合物の極大波長を４６０ｎｍ以下にすることにより可視光、特にＢＧＲ発光が可能となる。また４６０ｎｍ以下のりん光を有することからワイドバンドギャップ（イオン化ポテンシャル−電子親和力）であるので、キャリアトラップ型にも有利に働く。
【０１１５】
ホスト化合物としては、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１１６】
（ドーパント）
次にドーパントについて説明する。
【０１１７】
原理としては二種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをドーパントに移動させることでドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはドーパントがキャリアトラップとなり、ドーパント化合物上でキャリアの再結合が起こりドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、ドーパント化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１１８】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１１９】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１２０】
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１２１】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１２２】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１２３】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１２４】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【０１２５】
また、本発明においては正孔輸送層の正孔輸送材料は４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【０１２６】
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１２７】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１２８】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、下記の材料が知られている。
【０１２９】
さらに、電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３０】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１３１】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１３２】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１３３】
電子輸送層に用いられる好ましい化合物は、４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、電子輸送層に用いられる化合物は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【０１３４】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１３５】
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１３６】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【０１３７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０１３８】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用してもよい。
【０１３９】
本発明の多色表示装置は少なくとも二種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０１４０】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１４１】
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１４２】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記のごとくスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層毎に異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０−６Ｐａ〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１４３】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１４４】
本発明の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
【０１４５】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
【０１４６】
また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【０１４７】
このようにして得られた多色表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になった時のみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１４８】
本発明の多色の表示装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
【０１４９】
表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【０１５０】
発光光源としては、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【０１５１】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。
【０１５２】
このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。
【０１５３】
《表示装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレー）として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を二種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０１５４】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を、図面に基づいて以下に説明する。
【０１５５】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレーの模式図である。
【０１５６】
ディスプレー１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１５７】
図２は、表示部Ａの模式図である。
【０１５８】
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０１５９】
図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１６０】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０１６１】
図３は、画素の模式図である。
【０１６２】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１６３】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１６４】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０１６５】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加された時、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０１６６】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１６７】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１６８】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１６９】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査された時のみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１７０】
図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【０１７１】
図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。順次走査により走査線５の走査信号が印加された時、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では、画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
【実施例】
【０１７２】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０１７３】
実施例１
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製：比較用》
陽極としてガラス上に、ＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０１７４】
この透明支持基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのモリブデン製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ−１２、ＢＣ、Ａｌｑ３をそれぞれ入れ真空蒸着装置に取付けた。
【０１７５】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤを透明支持基板に膜厚５０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。さらに、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＩｒ−１２の入ったボートをそれぞれ独立に通電してＣＢＰとＩｒ−１２の蒸着速度が１００：７になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着して発光層を設けた。
【０１７６】
次いで、ＢＣを蒸着して、厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。さらに、Ａｌｑ３を蒸着し膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０１７７】
次に、真空槽を開け、電子注入層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム３ｇを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を０．５ｇ入れ、再び真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度１．５ｎｍ／秒〜２．０ｎｍ／秒でマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物から成る陰極（２００ｎｍ）として、比較用有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を作製した。
【０１７８】
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−３３の作製》
上記の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層の作製に用いたＣＢＰを、表１に記載の比較１〜１０、参考例の化合物、及び本発明に係る例示化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−３３を作製した。
【０１７９】
【化３３】
0005104816.tif 000034
【０１８０】
【化３４】
0005104816.tif 000035
【０１８１】
【化３５】
0005104816.tif 000036
【０１８２】
【化３６】
0005104816.tif 000037
【０１８３】
《有機ＥＬ素子の特性評価》
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−３３の各々について下記のような評価を行った。
【０１８４】
（発光輝度、輝度の半減する時間）
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−３３の各々の素子を、温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流を供給した時の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ２］及び輝度の半減する時間（τ）を測定した。ここで、発光輝度の測定などは、ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１８５】
評価結果を表１に記載するにあたり、発光輝度、輝度の半減する時間（半減寿命ともいう）は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の各特性値を１００とした時の相対値で表した。得られた結果を表１に示す。
【０１８６】
【表１】
0005104816.tif 000038
【０１８７】
表１より明らかなように、比較化合物を用いた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９、１−２１、１−２２と比べて、本発明に係る化合物を用いた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１５〜１−２０、１−３２〜１−３３の各試料は、発光輝度及び半減寿命のいずれにおいても優れていることが判る。
【０１８８】
さらに、燐光性化合物であるＩｒ−１２をＩｒ−１に替えた以外は同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１０Ｇから有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２０Ｇ、２３Ｇ〜３３Ｇを、また、Ｉｒ−１２をＩｒ−９に替えた以外は同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１０Ｒから有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２０Ｒ、２３Ｒ〜３３Ｒを作製した。この各有機ＥＬ素子においても、上記Ｉｒ−１２を使用した時と同様の効果が得られた。なお、Ｉｒ−１を用いた素子からは緑色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。
【０１８９】
また、上記作製した有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−４、１−１０、１−１１、１−１２を用いて、５０ｃｄ／ｍ２の輝度を出すのに必要な電圧を測定した結果、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−４での駆動電圧を０Ｖとして基準とした時に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１０、１−１１、１−１２の駆動電圧は、それぞれ相対値として−１．０Ｖ、−０．７Ｖ、−０．６Ｖとなり、無置換のフェニレン基を発光層のホスト化合物に用いた場合に比較し、低駆動電圧で動作することを確認することができた。
【０１９０】
実施例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−１２の作製》
実施例１に記載の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層のホスト化合物及び正孔阻止層の化合物を、表２に記載の各化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−１２を作製した。
【０１９１】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−１２の各々について、実施例１と同様にして、発光輝度、輝度の半減する時間の評価を行い、得られた結果を表２に示す。
【０１９２】
なお、表２に記載の各評価結果は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１の発光輝度、半減寿命をそれぞれ１００とした時の相対値で表した。
【０１９３】
【表２】
0005104816.tif 000039
【０１９４】
【化３７】
0005104816.tif 000040
【０１９５】
表２より明らかなように、比較化合物を用いた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１、２−２と比べて、本発明に係る化合物を用いた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１１〜２−１２の各試料は、発光輝度及び半減寿命のいずれにおいても優れていることが判る。
【０１９６】
その他、本発明の化合物を発光層の化合物として用いた場合にも同様な効果が得られた。この場合、正孔阻止層の化合物がＢＣ、化合物Ａ１であるよりも、ＴＡＺ、ＯＸＤ７、ＤＰＶＢｉ、Ｂ１、Ｂ２を用いた方が発光輝度、半減寿命ともに改良効果が得られた。
【０１９７】
実施例３
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−２８の作製》
実施例１に記載の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層のホスト化合物及び正孔阻止層の化合物を、表３に記載の各化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−２８を作製した。
【０１９８】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−２８の各々について、実施例１と同様にして、発光輝度、輝度の半減する時間の評価を行い、得られた結果を表３に示す。
【０１９９】
なお、表３に記載の各評価結果は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１の発光輝度、半減寿命をそれぞれ１００とした時の相対値で表した。
【０２００】
【表３】
0005104816.tif 000041
【０２０１】
表３より明らかなように、比較化合物を用いた場合と比べて、本発明に係る化合物を用いた各試料は、発光輝度及び半減寿命のいずれにおいても優れていることが判る。
【０２０２】
なお、正孔阻止材料として、ＢＣ、化合物Ａ１、ＯＸＤ７、ＴＡＺ、Ｂ１を使用した場合にも比較化合物に比べて、本発明の化合物は、発光輝度、発光寿命ともに高い特性を示した。
【０２０３】
実施例５
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光有機ＥＬ素子の作製）
実施例１に記載の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、正孔注入／輸送層にα−ＮＰＤの代わりに、ｍ−ＭＴＤＡＴＸＡを用い、発光層に化合物４−４＋Ｉｒ−１２（蒸着速度が１００：７になるように調節）を用い、電子輸送層にＢＣを用い、引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して、陰極バッファー層、陰極を各々形成した以外は同様にして、青色発光有機ＥＬ素子を作製した。
【０２０４】
（緑色発光有機ＥＬ素子の作製）
上記の青色発光有機ＥＬ素子の作製において、発光層にＩｒ−１２の代わりにＩｒ−１（蒸着速度が１００：７になるように調節）を用いた以外は同様にして、緑色発光有機ＥＬ素子を作製した。
【０２０５】
（赤色発光有機ＥＬ素子の作製）
上記の青色発光有機ＥＬ素子の作製において、発光層にＩｒ−１２の代わりにＩｒ−９（蒸着速度が１００：７になるように調節）を用いた以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子を作製した。
【０２０６】
【化３８】
0005104816.tif 000042
【０２０７】
上記で作製した赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を、同一基板上に並置し、図１に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【０２０８】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、かつ鮮明なフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【符号の説明】
【０２０９】
１  ディスプレー
３  画素
５  走査線
６  データ線
７  電源ライン
１０  有機ＥＬ素子
１１  スイッチングトランジスタ
１２  駆動トランジスタ
１３  コンデンサ
Ａ  表示部
Ｂ  制御部
【図１】
0005104816.tif 000046
【図２】
0005104816.tif 000047
【図３】
0005104816.tif 000048
【図４】
0005104816.tif 000049