JP2008084913A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率、長寿命の有機ＥＬ素子の提供。
【解決手段】２層の発光層が下記一般式（１）のリン光発光性化合物を含有する。

〔Ｒ₁は置換基、Ｚは非金属原子群、ｎは整数、ＢはＣ、Ｎ、Ｏ又はＳ、Ｍは８〜１０族の金属、ＸはＣ、Ｎ又はＯ、Ｌは２座配位子を形成する原子群。ｍは整数。〕
【選択図】なし

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置、照明装置に関する。

従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。

一方、有機ＥＬ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・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。

今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、更に低消費電力で、効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれているわけであり、例えば、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体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。

上記特許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。

ところが、プリンストン大より、励起三重項からのリン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、室温でリン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２参照。）。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。例えば、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討がなされている（例えば、非特許文献３参照。）。

また、ドーパントとしてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いた検討がなされている（例えば、非特許文献２参照。）。その他、ドーパントとしてＬ₂Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば、（ｐｐｙ）₂Ｉｒ（ａｃａｃ）（例えば、非特許文献４参照。）を、またドーパントとして、トリス（２−（ｐ−トリル）ピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｔｐｙ）₃）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリン）イリジウム（Ｉｒ（ｂｚｑ）₃）、Ｉｒ（ｂｚｑ）₂ＣｌＰ（Ｂｕ）₃を用いた検討（例えば、非特許文献５参照。）、また、フェニルピラゾールを配位子に用いたイリジウム錯体等を用いた検討（例えば、特許文献４参照。）が行われている。

ところで、例えば、イミダゾール系リン光発光性ドーパントとホスト１種類の単一発光層構成においては、ドーパントとホストとでキャリアバランスを整え、発光層中心で発光させられることはまれで、正孔輸送側または電子輸送側の界面に再結合領域が偏り、バンドギャップの小さい正孔輸送層や電子輸送層へエネルギー移動が起こり効率の低下につながる。

発光層からのエネルギー移動を防止するために、たとえば、発光層よりもさらにバンドギャップの広い材料をキャリア阻止層とする等の必要があるが、耐久性も求められ、特に、青色発光の有機ＥＬ素子を構成する材料には青色を効率良く光らせることができるほどバンドギャップが大きく、かつ耐久性の良いキャリア阻止層材料がない（バンドギャップの大きな材料はその性質上総じて耐久性が悪い）。

それに対し、発光層をホストを２種類として２層構成とすれば、キャリアバランスが良くなり、再結合領域を隣接層との界面から遠ざけることができ、隣接層へのエネルギー移動が抑制でき、キャリア阻止層へ負担も抑制できるため、高効率、長寿命となる。

例えば、緑色発光材料においては、正孔輸送性ホスト４−４′，４″−ｔｒｉ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（ＴＣＴＡ）と電子輸送性ホスト４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ（ＢＰｈｅｎ）にＩｒ（ｐｐｙ）₃をドープした２層発光層が知られている（非特許文献６参照）。

しかしながら、バンドギャップの広い青色発光材料においては、上記の、高効率、長寿命の発光材料は知られておらず、青色を効率良く光らせることができ、かつ耐久性の良い発光材料が求められていた。
特許第３０９３７９６号明細書 特開昭６３−２６４６９２号公報 特開平３−２５５１９０号公報 国際公開第２００４／０８５４５０号パンフレット Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年） Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年） Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年） Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松） Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松） Ｘ．Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８１，４０７０−４０７２（２００２）

本発明の目的は、リン光発光性化合物を用いた発光層が２層構成の高効率、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることにある。

本発明の上記目的は、以下の手段により達成される。

１．下記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物を含有する発光層を少なくとも２層有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、第一の発光層である発光層Ａを構成するホストと第二の発光層である発光層Ｂを構成するホストが異な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。

〔式中、Ｒ₁は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ₁〜Ｂ₅は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、Ｂ₁〜Ｂ₅の少なくとも一つは窒素原子を表す。Ｍ₁は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ₁およびＸ₂は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ₁はＸ₁およびＸ₂とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
２．前記一般式（１）において、Ｂ₁〜Ｂ₅で形成される含窒素複素環がイミダゾール環であることを特徴とする前記１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。

３．前記一般式（１）が、下記一般式（２）で表され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。

〔式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ₁は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ₁およびＸ₂は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ₁はＸ₁およびＸ₂とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
４．前記一般式（２）において、Ｒ₂で表される置換基が下記一般式（３）で表されることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

〔式中、Ｒ₄は立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ₅は置換基を表し、ｎ５は０〜４の整数を表す。尚、式中＊は結合位置を示す。〕
５．前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物のリン光波長が４８０ｎｍ未満であ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。

６．前記発光層Ａに含まれる一般式（１）で表されるリン光発光性化合物と発光層Ｂに含まれる一般式（１）で表されるリン光発光性化合物が同じ化合物であ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。

７．前記発光層Ａと発光層Ｂは隣接していることを特徴とする前記１〜６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。

８．少なくとも１つの発光層がカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする前記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。

９．少なくとも１つの発光層がフラン誘導体を含有することを特徴とする前記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。

１０．少なくとも１つの発光層がアザカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする前記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。

１１．前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。

１２．前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。

本発明により、リン光発光性化合物を用いた高効率、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明は、前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物を含有する発光層を少なくとも２層有する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子であって、第一の発光層である発光層Ａを構成するホストと第二の発光層である発光層Ｂを構成するホストが異な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である。

発光層をホスト２種類の２層構成とすることで、キャリアバランスが良くなり、再結合領域を隣接層との界面から遠ざけることができ、隣接層へのエネルギー移動が抑制できるため、またキャリア阻止層へ負担も抑制できるため、有機エレクトロルミネッセンス素子は、高効率、長寿命となる。

前記一般式（１）で表されるドーパント材料とホスト１種類を含むの単一発光層においては、発光層から隣接層へのエネルギー移動を防止するためには、発光層よりもさらにバンドギャップの広い材料をキャリア阻止層としてもうけなければならないが、役割上、キャリア阻止層や発光層とキャリア阻止層の界面にはかなりの負担がかかり他の層の材料よりも耐久性が求められる。特に、青色発光の有機ＥＬ素子を構成する材料には、緑や赤色発光材料よりも大きなバンドギャップが求められるので、耐久性の良いキャリア阻止層材料を見出すのが困難な（バンドギャップの大きな材料はその性質上総じて耐久性が悪い）ため、発光層をホスト２種類の２層構成とする効果は大きい。

本発明に係わる、前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物を含有し、異なるホスト化合物を含有する少なくとも二つの発光層を有する有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層側の発光層（発光層Ａ）のリン光発光性化合物のドープ濃度を電子輸送層側の発光層（発光層Ｂ）のドープ濃度よりも高くするのが好ましい。一般式（１）で表されるドーパントはＨＯＭＯが浅く、ホールをトラップしやすい。正孔輸送層から注入されたホールを素早く界面から発光層中に運ぶには、ドープ濃度をあげる必要があるが、発光層Ｂ側のドープ濃度もあげてしまうとホールが電子輸送側まで運ばれてしまい発光領域が電子輸送側界面に偏る。また、Ｔ−Ｔ消滅により効率が下がる可能性がある。発光層Ａのドープ濃度を発光層Ｂのドープ濃度よりも高くすれば、キャリアバランスがより改善され、高効率、長寿命となる。

また、発光層Ａと発光層Ｂは隣接しているのが好ましい。その場合、異なるホスト化合物を含有する発光層Ａと発光層Ｂの界面でそれぞれのホスト化合物が混合されていても良い。その場合には、混合率に勾配があると良い。

本発明においては、少なくとも１つの発光層がホスト化合物としてカルバゾール誘導体、フラン誘導体、またはアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。

それぞれのホスト化合物は、正孔輸送層側の発光層（発光層Ａ）、電子輸送層側の発光層（発光層Ｂ）として、発光層Ａ、Ｂのどちらに含まれていても良く、それぞれを組み合わせても良い。その際の順番はどれでも良いが、発光層Ａ／発光層Ｂ＝カルバゾール誘導体／フラン系誘導体、カルバゾール誘導体／アザカルバゾール誘導体、フラン系誘導体／アザカルバゾール誘導体が好ましい。特に好ましくは、カルバゾール誘導体／フラン系誘導体である。

また、前記発光層Ａ及び発光層Ｂにそれぞれ含まれる一般式（１）で表されるリン光発光性化合物は同じ化合物を用いることが好ましい。

以下、一般式（１）で表されるリン光発光性化合物について詳述する。

《一般式（１）で表されるリン光発光性化合物》
本発明に係わる前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、Ｒ₁で表される置換基としては、例えばアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。

これらの置換基のうち、好ましいものはアルキル基もしくはアリール基である。

Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Ｚにより形成される５〜７員環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環及びチアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ベンゼン環である。

Ｂ₁〜Ｂ₅は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。これら５つの原子により形成される芳香族含窒素複素環としては単環が好ましい。例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサジアゾール環及びチアジアゾー環ル等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、さらに好ましくはイミダゾール環である。これらの環は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。置換基として好ましいものはアルキル基およびアリール基であり、さらに好ましくは、アリール基である。

Ｌ₁はＸ₁、Ｘ₂と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。Ｘ₁−Ｌ₁−Ｘ₂で表される２座の配位子の具体例としては、例えば、置換または無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。

これらの基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。

ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。中でも、ｍ２は０である場合が好ましい。

Ｍ１で表される金属としては、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属ともいう）が用いられるが、中でも、イリジウム、白金が好ましく、さらに好ましくはイリジウムである。

なお本発明の一般式（１）で表されるリン光発光性化合物は、重合性基または反応性基を有していてもいなくてもよい。

また、前記一般式（１）において、Ｂ₁〜Ｂ₅で形成される含窒素複素環はイミダゾール環であることが好ましい。

また、Ｂ₁〜Ｂ₅で形成される含窒素複素環がイミダゾール環の場合、前記一般式（１）は前記一般式（２）で表されることがより好ましい。

一般式（２）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ₁は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ₁およびＸ₂は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ₁はＸ₁およびＸ₂とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。

一般式（２）において、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃で表される置換基は前記一般式（１）におけるＲ₁で表される置換基と同義である。また、Ｚ、Ｍ₁、Ｘ₁およびＸ₂、Ｌ₁等についても前記一般式（１）におけるものと同義である。また、ｍ１、ｍ２も同義である。

また、一般式（２）のＲ₂で表される基として、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基）が好ましく、なかでも置換アリール基が好ましく、置換アリールとして下記一般式（３）で表される基が好ましい。

一般式（３）において、Ｒ₄は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ₅はＲ₁と同じで、ｎ５は０〜４の整数を表す。尚、＊は結合位置を表す。

ここで、Ｅｓ値とは化学反応性より誘導された立体パラメータであり、この値が小さければ小さいほど立体的に嵩高い置換基ということができる。

以下、Ｅｓ値について説明する。一般に、酸性条件下でのエステルの加水分解反応においては、置換基が反応の進行に対して及ぼす影響は立体障害だけと考えてよいことが知られており、この事を利用して置換基の立体障害を数値化したものがＥｓ値である。

例えば置換基ＸのＥｓ値は、次の化学反応式
Ｘ−ＣＨ₂ＣＯＯＲ_X＋Ｈ₂Ｏ→Ｘ−ＣＨ₂ＣＯＯＨ＋Ｒ_XＯＨ
で表される、酢酸のメチル基の水素原子１つを置換基Ｘで置換したα位モノ置換酢酸から誘導されるα位モノ置換酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＸと、次の化学反応式
ＣＨ₃ＣＯＯＲ_Y＋Ｈ₂Ｏ→ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋Ｒ_YＯＨ
（Ｒ_XはＲ_Yと同じである）で表される、上記のα位モノ置換酢酸エステルに対応する酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＨから次の式で求められる。

Ｅｓ＝ｌｏｇ（ｋＸ／ｋＨ）
置換基Ｘの立体障害により反応速度は低下し、その結果ｋＸ＜ｋＨとなるのでＥｓ値は通常負となる。実際にＥｓ値を求める場合には、上記の二つの反応速度定数ｋＸとｋＨを求め、上記の式により算出する。

Ｅｓ値の具体的な例は、Ｕｎｇｅｒ，Ｓ．Ｈ．，Ｈａｎｓｃｈ，Ｃ．，Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１２，９１（１９７６）に詳しく記載されている。また、『薬物の構造活性相関』（化学の領域増刊１２２号、南江堂）、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｏｏｋ，’Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ＱＳＡＲ’ｐ．８１ Ｔａｂｌｅ ３−３」にも、その具体的な数値の記載がある。次にその一部を表１に示す。

ここで、注意するのは本明細書で定義するところのＥｓ値は、メチル基のそれを０として定義したのではなく、水素原子を０としたものであり、メチル基を０としたＥｓ値から１．２４を差し引いたものである。

本発明においてＲ₄は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。好ましくは−７．０以上−０．６以下であり、最も好ましくは−７．０以上−１．０以下である。

また、本発明においては、Ｒ₄に、例えば、ケト−エノール互変異性体が存在し得る場合、ケト部分はエノールの異性体としてＥｓ値を換算している。他の互変異性が存在する場合も同様の換算方法においてＥｓ値を換算する。

以下に本発明の一般式（１）、また一般式（２）で表されるリン光発光性化合物の具体的な例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

これらの金属錯体は、例えば、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒ誌、ｖｏｌ３、Ｎｏ．１６、２５７９〜２５８１頁（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻、第８号、１６８５〜１６８７頁（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６頁（２００２年）、Ｎｅｗ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．，第２６巻、１１７１頁（２００２年）、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４巻、６９５〜７０９頁（２００４年）、更にこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。

本発明に係わる前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物については、リン光波長が４８０ｎｍ未満であることが好ましい。

《リン光波長》
本発明において化合物のリン光波長とはリン光スペクトルの０−０バンドのことである。リン光スペクトルの０−０バンドは以下の測定方法により求めることができる。

即ち、測定する化合物を、よく脱酸素された塩化メチレン中に溶かし、リン光測定用セルに入れた後常温（２５℃）で励起光を照射し、発光スペクトルを測定する。

また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意の溶剤を使用してもよい。

次に０−０バンドの求め方であるが、本発明においては、上記測定法で得られたリン光スペクトルチャートのなかで最も短波長側に現れる発光極大波長をもって０−０バンドと定義する。

また、リン光スペクトルが弱い場合には、スムージング処理することでノイズとピークを分離しピーク波長を読み取ることもできる。なお、スムージング処理としては、Ｓａｖｉｔｚｋｙ ＆ Ｇｏｌａｙの平滑化法等を適用することができる。

（ホスト化合物）
次に本発明において用いられるホスト化合物について説明する。

本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．０１未満の化合物と定義される。

発光ホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報、同２０００−２１５７２号公報、同２００５−３４０１２３号公報、同２００４−２３４９５２公報、同２００４−２８８３８１号公報等。

また、本発明に係るホスト化合物は、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもよい。

本発明において、少なくとも１つの発光層がホスト化合物としてカルバゾール誘導体、フラン誘導体、またはアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。従って、発光層Ａと発光層Ｂ中には、ホスト化合物として、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、またはアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。

以下に本発明において用いられるカルバゾール誘導体について代表例をあげる。

以下にフラン誘導体について代表例を挙げる。

以下にアザカルバゾール誘導体について代表例を挙げる。

次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層について詳細に説明する。

本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
（ｉ）陽極／発光層Ａ／発光層Ｂ／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層Ａ／発光層Ｂ／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層Ａ／発光層Ｂ／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層Ａ／発光層Ｂ／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層Ａ／発光層Ｂ／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（vi）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層Ａ／混合層／発光層Ｂ／電子輸送層／電子注入層／陰極
《発光層》
本発明において発光層は、前記のように、前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物を含有する少なくとも２層からなる発光層であり、かつ、第一の発光層である発光層Ａを構成するホストと第二の発光層である発光層Ｂを構成するホストが異なることを特徴とするが、前記発光層Ａと発光層Ｂは、好ましくは隣接しており、それぞれ好ましくは同じ記リン光性化合物を含有する層からなり、前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物のリン光発光波長が４８０ｎｍ以下であることが好ましい。

発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層等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、本発明においては、前記の如き少なくとも２層の構成としている。

（リン光性化合物（リン光性ドーパント、リン光発光性化合物ともいう））
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、リン光発光性化合物（リン光性ドーパント、リン光性化合物ともいう）とホスト化合物が含有される。本発明においては、性化合物として前述した一般式（１）、または（２）で表される化合物を用いる。

本発明の有機ＥＬ素子では、一般式（１）、または（２）で表されるリン光発光性化合物を複数種用いることもできる。複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性ドーパントの種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。本発明の一般式（１）または（２）で表されるドーパントの中でも、リン光発光波長４８０ｎｍ以下のものと組み合わせて白色発光可能な化合物の代表例を以下に挙げる。

公知のリン光発光性化合物を、本発明の化合物に加え複数併用してもよい。リン光性ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性ドーパントの種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。

公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。

国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等。

ホスト化合物については前述した。以下、本発明の有機ＥＬ素子に用いることができる発光層以外の構成層について述べる。

《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を含み、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。

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。

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。

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。

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。

さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような所謂、ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明ではより高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましく、正孔輸送材料は、高Ｔｇであることが好ましい。

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５ｎｍ〜〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。

この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることも出来る。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《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を設けることができる。

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。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。

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、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、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。

さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

また、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（Ａｌｑ₃）、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又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又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。

この電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。

この電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることも出来る。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は、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。

注入層は必要に応じて設け、上記の如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。

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。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。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０．１〜５μｍの範囲が好ましい。

《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
正孔阻止層は、広い意味では電子輸送層の機能を有し、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正孔阻止材料からなり、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。また、前述した電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。

阻止層は、上記の如く、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号公報、同１１−２０４３５９号公報、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。

《陽極》
本発明の有機ＥＬ素子に係る陽極としては、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１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。

《陰極》
一方、本発明に係る陰極としては、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。

《支持基盤》
本発明の有機ＥＬ素子に係る支持基盤（以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう）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、透明であっても不透明であってもよい。支持基盤側から光を取り出す場合には、支持基盤は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基盤としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基盤は、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。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）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、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く、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^-3ｇ／（ｍ²・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１×１０^-3ｍｌ／ｍ²・２４ｈ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^-3ｇ／（ｍ²・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

高バリア性フィルムとするために樹脂フィルム表面に形成されるバリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。

《バリア膜の形成方法》
バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。不透明な支持基盤としては、例えばアルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。

《封止》
本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば封止部材と、電極、支持基盤とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。

また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよびタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。

本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^-3ｇ／（ｍ²・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１×１０^-3ｍｌ／ｍ²・２４ｈ・ａｔｍ以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^-3ｇ／（ｍ²・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。

接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化および熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。

また、有機層を挟み支持基盤と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、支持基盤と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。

これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができる。封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相および液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。吸湿性化合物としては例えば金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等があげられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。

《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基盤と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。

《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／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。

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、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。

この有機化合物を含有する薄膜の形成方法としては、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、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。

製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０℃〜４５０℃、真空度１０^-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。

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。

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。

《用途》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、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が、特に、カラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じ製膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。

本発明の有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置としては単色でも多色でもよい。多色表示装置の場合は、各色発光ユニット毎に、シャドーマスクを設け、各色毎に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等により発光層を形成する。

発光ユニットに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。

単色、例えば白色の場合は、パターニングすることなく一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等により発光層を形成する。

また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。

このようにして得られた画像表示装置に、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−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。

白色表示装置の場合は、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、白色有機ＥＬ素子をバックライトに用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。

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い。

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。

《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。

本発明の有機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く、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、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（ディスプレイ）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２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。

本発明の有機ＥＬ素子を白色発光の素子として用いる場合は、ＢＧＲのカラーフィルターとの組み合わせによりフルカラー表示を行うことが出来る。

本発明に係わる有機ＥＬ素子は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。

以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。

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イの模式図である。

ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。

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。

図２は、表示部Ａの模式図である。

表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。

図においては、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（詳細は図示していない）。

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。

本発明の有機ＥＬ素子を白色発光の素子として用いる場合は、ＢＧＲのカラーフィルターとの組み合わせによりフルカラー表示を行うことが出来る。

次に、画素の発光プロセスを説明する。

図３は、画素の模式図である。

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。複数の画素に区分された有機ＥＬ素子１０として白色発光の有機ＥＬ素子を用い、ＢＧＲのカラーフィルターと組み合わせることでフルカラー表示を行うことができる。

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。

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。

制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

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。

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。

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。

本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。

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。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とき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。

本発明に係わる白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ製膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

このように、本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレーに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような一種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。

その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、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、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。

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。

実施例１
〈有機ＥＬ素子１−１〜１−２４の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物Ｈ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物Ｈ−４４を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示リン光性化合物１−９９を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。

次いで真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２０ｎｍの正孔注入層を設けた。

更にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで正孔注入層上に蒸着し２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

更に例示化合物Ｈ−１と例示リン光性化合物１−９９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ａを設けた。

更に例示化合物Ｈ−４４と例示リン光性化合物１−９９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ａ上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ｂを設けた。

更にＢＡｌｑの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ｂ上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。

引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。

有機ＥＬ素子１−１において、発光層Ａ、また、発光層Ｂのホスト化合物、ドープ濃度および膜厚を表１のように変えた以外は、有機ＥＬ素子１−１と同様にして有機ＥＬ素子１−２〜１−２４を作製した。

《評価》
外部取り出し量子効率（％）は、作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²定電流を印加して測定した。寿命（時間）は初期輝度３００ｃｄ／ｍ²で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度の半分に低下するのに要した時間を測定した。

得られた結果を表１に示す。ここで、表１の外部取り出し量子効率および発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１−１５の測定値を１００とした時の相対値で表した。

実施例２
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−９の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物Ｈ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物Ｈ−４４を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示リン光性化合物１−７９を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。

次いで真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２０ｎｍの正孔注入層を設けた。

更にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで正孔注入層上に蒸着し２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

更に例示化合物Ｈ−１と例示リン光性化合物１−７９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ａを設けた。

更に例示化合物Ｈ−４４と例示リン光性化合物１−７９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ａ上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ｂを設けた。

更にＢＡｌｑの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ｂ上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。

引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。

有機ＥＬ素子２−１において、発光層Ａ、また、発光層Ｂのホスト化合物、ドーパント、ドープ濃度および膜厚を表２のように変えた以外は、有機ＥＬ素子２−１と同様にして有機ＥＬ素子２−２〜２−９を作製した。

《評価》
外部取り出し量子効率（％）は、作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²定電流を印加して測定した。寿命（時間）は初期輝度３００ｃｄ／ｍ²で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度の半分に低下するのに要した時間を測定した。

得られた結果を表２に示す。ここで、表２の外部取り出し量子効率および発光寿命の測定結果のうち、有機ＥＬ素子２−１〜２−３は有機ＥＬ素子２−２の測定値を１００とした時の相対値で表し、有機ＥＬ素子２−４〜２−６は有機ＥＬ素子２−５の測定値を１００とした時の相対値で表し、有機ＥＬ素子２−７〜２−９は有機ＥＬ素子２−８の測定値を１００とした時の相対値で表した。

実施例３
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−６の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＴＣＴＡを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＰｈｅｎを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示リン光性化合物１−９を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。

次いで真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２０ｎｍの正孔注入層を設けた。

更にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで正孔注入層上に蒸着し２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

更にＴＣＴＡと例示リン光性化合物１−９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ａを設けた。

更にＢＰｈｅｎと例示リン光性化合物１−９の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ａ上に共蒸着して２０ｎｍの発光層Ｂを設けた。

更にＢＰｈｅｎの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層Ｂ上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。

引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。

有機ＥＬ素子３−１において、発光層Ａ、また、発光層Ｂのホスト化合物、ドーパント、ドープ濃度および膜厚を表３のように変えた以外は、有機ＥＬ素子３−１と同様にして有機ＥＬ素子３−２〜３−６を作製した。

《評価》
外部取り出し量子効率（％）は、作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²定電流を印加して測定した。寿命（時間）は初期輝度３００ｃｄ／ｍ²で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度の半分に低下するのに要した時間を測定した。

得られた結果を表３に示す。ここで、表３の外部取り出し量子効率および発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子３−２の測定値を１００とした時の相対値で表した。

有機ＥＬ素子１−１と、１−１５、１−１７を比較すると分かるように、発光層を２層とすることで外部取り出し量子効率、寿命ともに大幅に向上していることが分かる。これは、再結合領域を発光層界面から遠ざけることができ、有機ＥＬ素子の輝度劣化を引き起こす発光層界面での劣化を抑制できたからだと考えている。また、有機ＥＬ素子１−１と１−２を比較すると分かるように、発光層Ａのドープ濃度を発光層Ｂのドープ濃度よりも高くすることで、さらに外部取り出し量子効率、寿命ともに向上した。１−５から１−１４、１−１８から１−２４の結果から分かるように、発光ホストはＨ−１、Ｈ−４４に限らず同様の効果が得られた。

さらに有機ＥＬ素子１−４の結果から分かるように、発光層Ａと発光層Ｂのあいだに２種のホストとドーパントの混合層をもうけると、２層の間の界面の障壁が緩和され、さらに寿命が向上した。

有機ＥＬ素子２−１から２−９の結果から分かるように、本発明に使用するドーパントは１−９９に限らず、本発明の一般式（１）にて表される化合物であれば効果があることが分かる。

また、有機ＥＬ素子３−１から３−６の結果から分かるように、本発明に使用するドーパントはどんな化合物でも良いわけではなく、本発明の構造を持ったものでないと効果が発揮されないことが分かる。

また、実施例１、２、３の結果から、リン光発光波長が４８０ｎｍ以下であると更に効果が上がることが分かる。

実施例４
《有機ＥＬ素子４−１〜４−１４の作製》
有機ＥＬ素子１−１〜１−１４において、α−ＮＰＤをｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（９９：１（質量比））共蒸着膜１０ｎｍとα−ＮＰＤ膜１０ｎｍの積層に変更し、ＢＡｌｑをＨＢＬ１膜１０ｎｍとＢＰｈｅｎ：Ｃｓ（質量比７５：２５）共蒸着膜２０ｎｍの積層に変更し、フッ化リチウムを蒸着しなかった以外は同様にして有機ＥＬ素子４−１〜４−１４を作製した。

得られた有機ＥＬ素子４−１〜４−１４は、各々有機ＥＬ素子１−１〜１−１４と比較して、どれも駆動電圧が３Ｖ〜６Ｖ低電圧化することが確認された。

同様にして、実施例２および実施例３の本発明素子も同様の変更を行って素子を作製したところ同様の効果が得られた。

実施例５
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製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イソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。

この透明支持基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

この基板を窒素雰囲気下に移し、１００ｍｇのＨ−４４と１０ｍｇの１−９９を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層Ａとした。さらに１００ｍｇのＨ−６４と１０ｍｇの１−９９を１０ｍｌの塩化メチレン−メタノール（１：９）の混合溶媒に溶解した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層Ｂとした。

Ｈ−４４はＨ−６４を溶解している塩化メチレン−メタノール（１：９）の混合溶媒には溶解しないため、積層構造を作ることができる。真空中６０℃で１時間加熱を行い、二層の発光層とした。

これを真空蒸着装置に取付け、次いで、真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧し、ＢＡｌｑを０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度で３０ｎｍ蒸着し電子輸送層とした。

陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。

この様に本発明の有機ＥＬ素子は塗布によっても作製することが出きる。

また、塗布によって得られた有機ＥＬ素子４−１においても実施例１と同様の効果を得ることが出来た。

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。 表示部の模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。

符号の説明

１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０、１０１ 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

Claims (12)

1. 下記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物を含有する発光層を少なくとも２層有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、第一の発光層である発光層Ａを構成するホストと第二の発光層である発光層Ｂを構成するホストが異な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。
   

   

   〔式中、Ｒ₁は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ₁〜Ｂ₅は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、Ｂ₁〜Ｂ₅の少なくとも一つは窒素原子を表す。Ｍ₁は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ₁およびＸ₂は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ₁はＸ₁およびＸ₂とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
2. 前記一般式（１）において、Ｂ₁〜Ｂ₅で形成される含窒素複素環がイミダゾール環であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
3. 前記一般式（１）が、下記一般式（２）で表されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ₁は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ₁およびＸ₂は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ₁はＸ₁およびＸ₂とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
4. 前記一般式（２）において、Ｒ₂で表される置換基が下記一般式（３）で表されることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔式中、Ｒ₄は立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ₅は置換基を表し、ｎ５は０〜４の整数を表す。尚、式中＊は結合位置を示す。〕
5. 前記一般式（１）で表されるリン光発光性化合物のリン光波長が４８０ｎｍ未満であ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。
6. 前記発光層Ａに含まれる一般式（１）で表されるリン光発光性化合物と発光層Ｂに含まれる一般式（１）で表されるリン光発光性化合物が同じ化合物であ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。
7. 前記発光層Ａと発光層Ｂは隣接していることを特徴とする請求項１〜６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。
8. 少なくとも１つの発光層がカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする請求項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。
9. 少なくとも１つの発光層がフラン誘導体を含有することを特徴とする請求項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。
10. 少なくとも１つの発光層がアザカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする請求項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。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
12. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。

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