有機エレクトロニクス素子、それを具備した表示装置及び照明装置
【課題】、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子を提供する。また、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に特定の一般式で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【解決手段】陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に特定の一般式で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特別な有機エレクトロニクス素子用素材を用いた有機エレクトロニクス素子、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子、それを実現可能とした特別な有機エレクトロニクス素子用素材等に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、有機半導体をベースとした所謂有機エレクトロニクス材料、更には、それを用いた有機エレクトロニクス素子に対して大きな関心が寄せられている。
【０００４】
有機エレクトロニクス素子としては、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。）、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等が挙げられる。一般に、有機エレクトロニクス素子の特徴は、軽い、薄い、フレキシブルなことにあり、無機半導体で広く用いられてきた蒸着等のドライ（真空）プロセス以外にも、印刷や塗布成膜等のウエットプロセスへのマッチングが良いことから、大面積化、低価格化への期待が持たれている。その一方で、無機半導体に比して、材料の安定性に課題があり、新しい材料の開発が待たれている。
【０００５】
例えば、近年注目されている有機ＥＬ素子とは、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る。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、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大変興味を集めている。
【０００６】
実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、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素子の報告がされ（例えば非特許文献１参照）、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、特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。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）。
【０００８】
このように大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光発光を利用する有機ＥＬデバイスにおいては、蛍光発光を利用する有機ＥＬデバイスとは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかが、素子の効率・寿命を捕らえる上で重要な技術的な課題となっている。
【０００９】
そこで、近年、機能の分離、とりわけ発光層に隣接する形で、発光層の陽極側に位置する正孔輸送層と発光層の陰極側に位置する電子輸送層を備えた多層積層型の素子が用いられるようになってきた（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、電荷注入・輸送性、及び低電流駆動時の電圧変化等の観点から、いまだ十分とは言えず、更なる改良が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，０９７，１４７号明細書
【特許文献２】特開２００５−１１２７６５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【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頁（２０００年）
【非特許文献３】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子を提供することである。また、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、アルカリ金属を含む電子注入材料と、隣接層材料の部分構造との、組み合わせが、有機ＥＬデバイスの性能に大きく寄与することを発見した。さらに、特にカリウム・セシウムなどのアルカリ金属を用いた際に、隣接層材料として窒素（Ｎ）含有芳香族複素環のＮのα位の炭素に、置換基として芳香族環あるいは芳香族複素環を導入したものを用いることにより、特異的に有機ＥＬデバイス性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【００１６】
１．陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【００１７】
【化１】
【００１８】
（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００１９】
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００２０】
Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
【００２１】
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。
【００２２】
Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００２３】
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。）
２．前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする前記第１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２４】
【化２】
【００２５】
（式中、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
３．前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする前記第２項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２６】
【化３】
【００２７】
（式中、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
４．前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする前記第１項から第３項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２８】
５．前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることを特徴とする前記第１項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２９】
６．前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることを特徴とする前記第１項から第５項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３０】
７．前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする前記第１項から第６項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３１】
８．前記第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする表示装置。
【００３２】
９．前記第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の上記手段により、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子を提供することができる。また、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置を提供することができる。
【００３４】
本発明の効果の発現機構は、必ずしも解明されていないが、当該機構に関連する背景事情・本発明の経緯については、下記のとおりである。
【００３５】
電子注入材料としては、仕事関数の小さいフッ化リチウムに代表されるアルカリ金属やアルカリ土類金属がよく知られているが、本発明に係る一般式（１）〜（３）で表される化合物との組み合わせについて、本発明者らが詳細に検討したところ、周期表第１族に属する元素であって、Ｍｎ＋／Ｍ系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きい元素の金属又は金属化合物（錯体や塩を含む。）を併用することによって、特異的に有機エレクトロニクス素子性能を向上させることができた。
【００３６】
これは、酸化還元電位が小さい元素に比較して大きい元素は電子を受け取りやすいため、還元され金属の状態になりやすく、そういった元素が、本発明に係る一般式（１）〜（３）で表される化合物と、おそらく特異的な相互作用をするためと考えられる。
【００３７】
つまり、隣接層材料としてＮ含有芳香族複素環のＮのα位の炭素に置換基として芳香族環あるいは芳香族複素環を導入した材料と、酸化還元電位の大きいアルカリ金属元素との組み合わせが、有機エレクトロニクス素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を著しく向上させることを発見し、本発明に至った。
【００３８】
本発明の手段により、高い発光輝度を示し、半減寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子、及び当該素子を用いた表示装置及び照明装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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
【図２】表示部Ａの模式図
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図
【図５】照明装置の概略図
【図６】照明装置の模式図。
【図７】有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の有機エレクトロニクス素子は、陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に前記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項９までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００４１】
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式（１）が、前記一般式（２）で表される態様であることが好ましい。さらに、前記一般式（２）が、前記一般式（３）で表されることが好ましい。
【００４２】
本発明においては、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることが好ましい。また、前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることが好ましい。さらに、前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることが好ましい。
【００４３】
本発明の実施態様としては、前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
【００４４】
本発明の有機エレクトロニクス素子は、表示装置及び照明装置に好適に具備され得る。
【００４５】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００４６】
（一般式（１）〜（３）で表される化合物）
〈一般式（１）で表される化合物〉
本発明の有機エレクトロニクス素子は、電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする。
【００４７】
【化４】
【００４８】
一般式（１）において、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００４９】
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
【００５０】
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００５１】
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００５２】
前記置換基としては、例えば、はアルキル基（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）、シク口アルキル基（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、プ口パルギル基等）、芳香族炭化水素基（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−ク口口フェニル基、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、ピ口リル基、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、力ルバゾリル基、力ルボリニル基、ジアザ力ルバゾリル基（前記力ルボリニル基の力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、ビリダジニル基、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、ピ口リジル基、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）、シク口アルコキシ基（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、フエノキシ基、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）、シク口アルキルチオ基（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、エチル力ルボニル基、フロピル力ルボニル基、ペンチル力ルボニル基、シクロヘキシル力ルボニル基、オクチル力ルボニル基、２−エチルヘキシル力ルボニル基、ドデシル力ルボニル基、フェニル力ルボニル基、ナフチル力ルボニル基、ピリジル力ルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチル力ルボニルオキシ基、ブチル力ルボニルオキシ基、オクチル力ルボニルオキシ基、ドデシル力ルボニルオキシ基、フェニル力ルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチル力ルボニルアミノ基、エチル力ルボニルアミノ基、ジメチル力ルボニルアミノ基、プロピル力ルボニルアミノ基、ペンチル力ルボニルアミノ基、シクロヘキシル力ルボニルアミノ基、２−エチルヘキシル力ルボニルアミノ基、オクチル力ルボニルアミノ基、ドデシル力ルボニルアミノ基、フェニル力ルボニルアミノ基、ナフチル力ルボニルアミノ基等）、力ルバモイル基（例えば、アミノ力ルボニル基、メチルアミノ力ルボニル基、ジメチルアミノ力ルボニル基、プロピルアミノ力ルボニル基、ペンチルアミノ力ルボニル基、シクロヘキシルアミノ力ルボニル基、オクチルアミノ力ルボニル基、２−エチルヘキシルアミノ力ルボニル基、ドデシルアミノ力ルボニル基、フェニルアミノ力ルボニル基、ナフチルアミノ力ルボニル基、２−ピリジルアミノ力ルボニル基等）、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、フェニルスルフイニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ビ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又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）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオ口エチル基、ペンタフルオ口フェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メル力プト基、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）、ホスホノ基等が挙げられる。
【００５３】
また、これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００５４】
前記アリール基としては、上述の置換基で示した芳香族炭化水素基があげられる。
【００５５】
前記ヘテロアリール基としては、上述の置換基で示した芳香族複素環基があげられる。
【００５６】
また、以下の一般式（２）及び（３）においても、置換基、アリール基、及びヘテロアリール基は、同様のものが挙げられるが、一般式（１）〜（３）において、ここに挙げたものは代表例でありこれらに限るものではない。
【００５７】
〈一般式（２）で表される化合物〉
本発明においては、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。
【００５８】
【化５】
【００５９】
一般式（２）において、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。
【００６０】
〈一般式（３）で表される化合物〉
本発明においては、前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることが好ましい。
【００６１】
【化６】
【００６２】
一般式（３）において、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。
【００６３】
また、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物は、発光層と電子注入層の間のバッファー層に含まれることが好ましく、特に電子輸送層に含まれることが好ましい。
【００６４】
また、電子注入層は、周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことが好ましく、前記周期表第１族に属する元素はナトリウム、カリウム、セシウムなどがあげられ、更に好ましくは、カリウム、及びカルシウムである。
【００６５】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００６６】
【化７】
【００６７】
【化８】
【００６８】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（２）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００６９】
【化９】
【００７０】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（３）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００７１】
【化１０】
【００７２】
（有機エレクトロニクス素子）
本発明の有機エレクトロニクス素子の態様としては、種々の態様を採り得るが、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等が好ましい態様例として挙げられる。
【００７３】
以下においては、代表的例として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子について詳細な説明をする。
【００７４】
《有機ＥＬ素子の製造方法》
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、陽極／正孔注入層／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（電子注入層）／陰極からなる素子の製造方法について説明する。
【００７５】
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１０〜２００ｎｍの膜厚になるように形成させ、陽極を作製する。
【００７６】
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、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【００７７】
薄膜の形成方法としては乾式法と湿式法に大別されるが、乾式法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が挙げられ、湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、且つ高生産性の点から、真空蒸着法、及びダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
【００７８】
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５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
【００７９】
また、順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔阻止層、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。
【００８０】
このようにして得られた多色の表示装置に、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２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【００８１】
本発明の有機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構わない。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。
【００８２】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明に係る有機ＥＬ素子の構成層について説明する。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。
【００８３】
（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
（vi）陽極／／正孔輸送層／陽極バッファー層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vii）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
発光層は、ユニットを形成して発光層ユニットにすることもある。
【００８４】
さらに、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよく、中間層は電荷発生層を含んでいてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００８５】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層、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ないであっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００８６】
発光層の膜厚は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、ホスト化合物（発光ホストともいう）とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも一種を含有することが好ましく、ホスト化合物と３種以上の発光ドーパントを含有することが更に好ましい。以下に発光層に含まれるホスト化合物と発光ドーパント（発光ドーパント化合物ともいう）について説明する。
【００８８】
（ホスト化合物と発光性ドーパント）
（ホスト化合物）
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内でその層中での含有率（質量％）が２０％以上であり、かつ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくは、リン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での含有率（質量％）が２０％以上であることが好ましい。
【００８９】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、後述する発光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。
【００９０】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、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。
【００９１】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物は、本発明に係るホスト化合物として好ましく用いられる。
【００９２】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物をホスト化合物として用いられる場合、好ましくはＡｒ２で表される６員の芳香族環はベンゼン環から導出される基である。
【００９３】
併用してもよい公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、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（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９４】
公知の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化合物が挙げられる。
【００９５】
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号公報等。
【００９６】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【００９７】
【化１１】
【００９８】
【化１２】
【００９９】
【化１３】
【０１００】
【化１４】
【０１０１】
【化１５】
【０１０２】
【化１６】
【０１０３】
【化１７】
【０１０４】
【化１８】
【０１０５】
【化１９】
【０１０６】
【化２０】
【０１０７】
【化２１】
【０１０８】
（発光性ドーパント）
発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（「蛍光性化合物」ともいう。）、リン光発光性ドーパント（「リン光発光体」、「リン光性化合物」、「リン光ドーパント」等ともいう。）を用いることができる。
【０１０９】
（蛍光発光性ドーパント）
蛍光発光性ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザ色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
【０１１０】
（リン光発光性ドーパント）
本発明に係る「リン光発光性ドーパント」とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１１１】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光性ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【０１１２】
リン光発光性ドーパントの発光は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化合物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、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光発光性ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光発光性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、リン光発光性ドーパント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。
【０１１３】
リン光発光性ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１４】
本発明に係るリン光発光性ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１１５】
以下、本発明において、好ましく用いることのできるリン光発光性ドーパントの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【０１１６】
【化２２】
【０１１７】
【化２３】
【０１１８】
【化２４】
【０１１９】
【化２５】
【０１２０】
【化２６】
【０１２１】
【化２７】
【０１２２】
【化２８】
【０１２３】
《電荷輸送層：電子輸送層、正孔輸送層》
本発明に係る電荷輸送層としては、電子輸送層、正孔輸送層等が挙げられる。
【０１２４】
以下、本発明に係る電子輸送層、正孔輸送層について詳細に説明する。
【０１２５】
《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。電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。電子輸送層に用いられる従来公知の材料（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等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、カルボリン誘導体、を含むアザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１２６】
従来、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、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い。電子輸送材料としては、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、例えば、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、ピリジン誘導体、アザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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（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）等、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。
【０１２９】
その他、メタルフリーも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等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。
【０１３０】
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等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。
【０１３１】
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、インクジェット法を含む印刷法、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。
【０１３２】
電子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５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１３３】
また、不純物をゲスト材料としてドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１３４】
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。以下、本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１３５】
【化２９】
【０１３６】
【化３０】
【０１３７】
《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正孔輸送材料からなり、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。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
【０１３８】
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、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。
【０１３９】
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３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３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１４０】
芳香族第３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、更には米国特許第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。
【０１４１】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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。
【０１４２】
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。本発明においては、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い。
【０１４３】
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、インクジェット法を含む印刷法、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、５ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４４】
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４５】
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。以下、本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１４６】
【化３１】
【０１４７】
【化３２】
【０１４８】
【化３３】
【０１４９】
【化３４】
【０１５０】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
「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。
【０１５１】
正孔阻止層とは、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。
【０１５２】
また、前述の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。
【０１５３】
本発明に係る有機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。
【０１５４】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等を含有することが好ましい。
【０１５５】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、最短波層と当該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
【０１５６】
更には、当該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１５７】
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【０１５８】
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【０１５９】
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【０１６０】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、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。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【０１６１】
《電荷注入層：電子注入層、正孔注入層》
本発明に係る電荷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、上記の如く陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１６２】
「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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１６５】
また、陽極バッファー層及び陰極バッファー層に用いられる材料は、他の材料と併用して用いることも可能であり、例えば正孔輸送層や電子輸送層中に混合して用いることも可能である。
【０１６６】
《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、インジウムティンオキシド（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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。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。
【０１６９】
さらに、膜厚は材料にもよるが、１０〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。
【０１７０】
《陰極》
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
本発明では、これらの電極物質（導電性材料ともいう）を導電性ペーストとして用いて湿式法により薄膜を形成させ陰極を作製する。
【０１７３】
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、１０ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【０１７４】
《基板》
本発明に係る有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、「基体」、「基材」、「支持基板」、「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。基板側から光を取り出す場合には、基板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基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（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、有機物の被膜又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０．０１ｇ／（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、１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ）以下、水蒸気透過度が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等を用いることができる。さらに、当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、分子線エピタキシ法、クラスターイオンビーム法、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ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等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。
【０１７５】
不透明な基板としては、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。本発明に係る有機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。
【０１７６】
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素子からの発光色に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。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１７７】
《封止》
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
【０１７８】
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、電気絶縁性は特に問わない。
【０１７９】
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、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
【０１８０】
本発明においては、有機ＥＬ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。
【０１８１】
更には、ポリマーフィルムは、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）以下、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、１×１０−３ｍｌ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
また、有機層を挟み基板と対向する側の電極の外側に当該電極と有機層を被覆し、基板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、当該膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等を用いることができる。
【０１８６】
さらに、当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、分子線エピタキシ法、クラスターイオンビーム法、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ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。
【０１８７】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、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。
【０１８８】
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）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１８９】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み基板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。
【０１９０】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１９１】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、有機ＥＬ素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。
【０１９２】
本発明においては、これらの方法を本発明に係る有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
【０１９３】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０１９４】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。
【０１９５】
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましく、更に好ましくは１．３５以下であることが好ましい。
【０１９６】
また、低屈折率媒質の厚さは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚さが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【０１９７】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。
【０１９８】
この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【０１９９】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
【０２００】
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【０２０１】
回折格子を導入する位置としては前述のとおり、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
【０２０２】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。
【０２０３】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０２０４】
《集光シート》
本発明に係る有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０２０５】
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍが好ましい。
【０２０６】
これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。
【０２０７】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。
【０２０８】
プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
【０２０９】
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
【０２１０】
《用途》
本発明の有機ＥＬ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、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、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。
【０２１１】
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成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よいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０２１２】
本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０２１３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子が白色素子の場合には、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度が、Ｘ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。
【０２１４】
《表示装置》
本発明に係る表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。本発明に係る表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。
【０２１５】
多色表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、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。
【０２１６】
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、スピンコート法、印刷法である。
【０２１７】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。
【０２１８】
また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。
【０２１９】
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２Ｖ〜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。更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。
【０２２０】
多色表示装置は、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。表示デバイス、ディスプレイにおいて、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。
【０２２１】
表示デバイス、ディスプレイとしては、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よい。
【０２２２】
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、本発明はこれらに限定されない。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
《照明装置》
本発明に係る照明装置は、上記有機ＥＬ素子を有する。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、レーザ発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２４３】
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よいし、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）として使用してもよい。
【０２４４】
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よい。又は、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。
【０２４５】
また、本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０２４６】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
【０２４７】
発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるので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、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
【０２４８】
この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機ＥＬ装置と異なり、素子自体が発光白色である。
【０２４９】
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
【０２５０】
《本発明の照明装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図５及び図６に示すような照明装置を形成することができる。
【０２５１】
図５は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。）。
【０２５２】
図６は、照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【実施例】
【０２５３】
以下、実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。
【０２５４】
実施例１
（一般式（３）（ＥＴ−３−３）の合成方法）
【０２５５】
【化３５】
【０２５６】
窒素雰囲気下、化合物Ａ ３０ｍｍｏｌと化合物Ｂ １０ｍｍｏｌをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ；１００ｍｌ）に溶解し、ＰｄＣｌ２ｄｐｐｆ ２．５ｍｏｌとＫ２ＣＯ３ ４０ｍｍｏｌを加え、８０℃で１２時間撹拌した。その後、室温に戻し、酢酸エチル５００ｍｌと純水（１００ｍｌ）を加え撹拌した。有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥終了後、溶媒を減圧下で流去し、約５０ｍｌのトルエンで洗浄し、更に１００ｍｌのトルエン加熱溶解し、室温で一晩放置し再結晶を行った。目的物であるＥＴ−３−３を（６ｍｍｏｌ、収率６０％）を白色固体として得た。化合物の同定はＮＭＲ、Ｍａｓｓで行い、純度はＨＰＬＣで測定し、＞９９％であることを確認した。
【０２５７】
本発明で用いられる他の化合物も前記と同様にして、比較的容易に合成が可能であった。
【０２５８】
実施例２
〈有機ＥＬ素子１−１３の作製〉
【０２５９】
【化３６】
【０２６０】
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムティンオキシド：錫ドープ酸化インジウム）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分間行った。
【０２６１】
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、Ｈ．Ｃ．スタルク社製、ＣＬＥＶＩＯ Ｐ ＶＰ ＡＩ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０２６２】
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ＣＳｉ−７を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に装着した。同様にして、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ａｌｑ３の各１００ｍｇをボートに入れ、装着した。
【０２６３】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、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で透明支持基板に蒸着し２０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０２６４】
さらに、発光ホストＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）３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４０ｎｍの発光層を設けた。
【０２６５】
さらに、Ａｌｑ３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で前記発光層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２６６】
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１−１３を作製した。
【０２６７】
電子輸送材料とＥＴ材料を表１に示した材料に変更した以外は全く同様にして、有機ＥＬ素子１−１〜１−１２、１−１４〜１−２４を作製した。
【０２６８】
また、１−１７〜１−２４に使用したＥＴ材料の構造を以下に示す。
【０２６９】
【化３７】
【０２７０】
有機ＥＬ素子１−１〜１−２４に用いた電子輸送材料及び電子注入材料を表１に示す。
【０２７１】
【表１】
【０２７２】
《有機ＥＬ素子１−１〜１−２４の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２４を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスカバーで覆い、ガラスカバーと有機ＥＬ素子が作製されたガラス板とが接触するガラスカバー側の周囲にシール剤としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラクストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極側に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させ、封止して、上記の図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。次いで、下記の測定・評価を行った。
【０２７３】
（外部取り出し量子効率）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η）を算出した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。
【０２７４】
（駆動電圧）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下により駆動したときの電圧を各々測定した。
【０２７５】
（発光寿命）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。
【０２７６】
なお、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命は有機ＥＬ素子１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０２７７】
（定電流下での電圧変化）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）に達した時の電圧を、初期電圧と比較し、その変化量（上昇値）を、１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０２７８】
上記測定・評価により得られた結果を表２に示す。
【０２７９】
【表２】
【０２８０】
表２に示した結果から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は、比較例に対し、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命、及び定電流下での電圧変化において優れていることが分かる。
【０２８１】
実施例３
（青色発光有機ＥＬ素子）
青色発光有機ＥＬ素子として、実施例２で作製した有機ＥＬ素子１−４の作製において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−２６に変更した以外は同様して、青色素子発光有機ＥＬ素子２−１Ｂを作製した。
【０２８２】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
緑色発光有機ＥＬ素子として、実施例２で作製した有機ＥＬ素子１−４を用いた。
【０２８３】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例２の有機ＥＬ素子１−４の作製において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−１０に変更した以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子３−１Ｒを作製した。
【０２８４】
上記の赤色、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。すなわち、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。このように各赤、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。
【０２８５】
当該フルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長い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。
【０２８６】
実施例４
（白色発光照明装置の作製）
実施例３で作製した有機ＥＬ素子２−１Ｂの作製において、Ｄ−２６をＩｒ（ｐｐｙ）３、Ｄ−１０、Ｄ−２６の三種混合に変更した以外は同様して、白色発光有機ＥＬ素子４−１Ｗを作製した。得られた有機ＥＬ素子４−１Ｗを前記実施例と同様に、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
【符号の説明】
【０２８７】
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 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
１０１ 有機ＥＬ素子
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
２０１ ガラス基板
２０２ ＩＴＯ透明電極
２０３ 隔壁
２０４ 正孔注入層
２０５Ｂ、２０５Ｇ、２０５Ｒ 発光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特別な有機エレクトロニクス素子用素材を用いた有機エレクトロニクス素子、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子、それを実現可能とした特別な有機エレクトロニクス素子用素材等に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、有機半導体をベースとした所謂有機エレクトロニクス材料、更には、それを用いた有機エレクトロニクス素子に対して大きな関心が寄せられている。
【０００４】
有機エレクトロニクス素子としては、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。）、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等が挙げられる。一般に、有機エレクトロニクス素子の特徴は、軽い、薄い、フレキシブルなことにあり、無機半導体で広く用いられてきた蒸着等のドライ（真空）プロセス以外にも、印刷や塗布成膜等のウエットプロセスへのマッチングが良いことから、大面積化、低価格化への期待が持たれている。その一方で、無機半導体に比して、材料の安定性に課題があり、新しい材料の開発が待たれている。
【０００５】
例えば、近年注目されている有機ＥＬ素子とは、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る。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、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大変興味を集めている。
【０００６】
実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、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素子の報告がされ（例えば非特許文献１参照）、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、特許文献１及び非特許文献２参照）。
【０００７】
さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。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）。
【０００８】
このように大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光発光を利用する有機ＥＬデバイスにおいては、蛍光発光を利用する有機ＥＬデバイスとは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかが、素子の効率・寿命を捕らえる上で重要な技術的な課題となっている。
【０００９】
そこで、近年、機能の分離、とりわけ発光層に隣接する形で、発光層の陽極側に位置する正孔輸送層と発光層の陰極側に位置する電子輸送層を備えた多層積層型の素子が用いられるようになってきた（例えば特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、電荷注入・輸送性、及び低電流駆動時の電圧変化等の観点から、いまだ十分とは言えず、更なる改良が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，０９７，１４７号明細書
【特許文献２】特開２００５−１１２７６５号公報
【非特許文献】
【００１２】
【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頁（２０００年）
【非特許文献３】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題・状況にかんがみてなされたものであり、その解決課題は、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子を提供することである。また、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、アルカリ金属を含む電子注入材料と、隣接層材料の部分構造との、組み合わせが、有機ＥＬデバイスの性能に大きく寄与することを発見した。さらに、特にカリウム・セシウムなどのアルカリ金属を用いた際に、隣接層材料として窒素（Ｎ）含有芳香族複素環のＮのα位の炭素に、置換基として芳香族環あるいは芳香族複素環を導入したものを用いることにより、特異的に有機ＥＬデバイス性能が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
【００１６】
１．陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【００１７】
【化１】
【００１８】
（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００１９】
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００２０】
Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
【００２１】
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。
【００２２】
Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００２３】
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。）
２．前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする前記第１項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２４】
【化２】
【００２５】
（式中、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
３．前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする前記第２項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２６】
【化３】
【００２７】
（式中、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
４．前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする前記第１項から第３項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２８】
５．前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることを特徴とする前記第１項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００２９】
６．前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることを特徴とする前記第１項から第５項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３０】
７．前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする前記第１項から第６項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【００３１】
８．前記第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする表示装置。
【００３２】
９．前記第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする照明装置。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の上記手段により、発光効率が高く、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子を提供することができる。また、当該有機エレクトロニクス素子が具備された表示装置及び照明装置を提供することができる。
【００３４】
本発明の効果の発現機構は、必ずしも解明されていないが、当該機構に関連する背景事情・本発明の経緯については、下記のとおりである。
【００３５】
電子注入材料としては、仕事関数の小さいフッ化リチウムに代表されるアルカリ金属やアルカリ土類金属がよく知られているが、本発明に係る一般式（１）〜（３）で表される化合物との組み合わせについて、本発明者らが詳細に検討したところ、周期表第１族に属する元素であって、Ｍｎ＋／Ｍ系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きい元素の金属又は金属化合物（錯体や塩を含む。）を併用することによって、特異的に有機エレクトロニクス素子性能を向上させることができた。
【００３６】
これは、酸化還元電位が小さい元素に比較して大きい元素は電子を受け取りやすいため、還元され金属の状態になりやすく、そういった元素が、本発明に係る一般式（１）〜（３）で表される化合物と、おそらく特異的な相互作用をするためと考えられる。
【００３７】
つまり、隣接層材料としてＮ含有芳香族複素環のＮのα位の炭素に置換基として芳香族環あるいは芳香族複素環を導入した材料と、酸化還元電位の大きいアルカリ金属元素との組み合わせが、有機エレクトロニクス素子、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子の性能を著しく向上させることを発見し、本発明に至った。
【００３８】
本発明の手段により、高い発光輝度を示し、半減寿命が長く、駆動電圧が低く、かつ低電流駆動時の電圧変化の小さい有機エレクトロニクス素子、及び当該素子を用いた表示装置及び照明装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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
【図２】表示部Ａの模式図
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図
【図５】照明装置の概略図
【図６】照明装置の模式図。
【図７】有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の有機エレクトロニクス素子は、陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に前記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項９までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
【００４１】
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式（１）が、前記一般式（２）で表される態様であることが好ましい。さらに、前記一般式（２）が、前記一般式（３）で表されることが好ましい。
【００４２】
本発明においては、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることが好ましい。また、前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることが好ましい。さらに、前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることが好ましい。
【００４３】
本発明の実施態様としては、前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
【００４４】
本発明の有機エレクトロニクス素子は、表示装置及び照明装置に好適に具備され得る。
【００４５】
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００４６】
（一般式（１）〜（３）で表される化合物）
〈一般式（１）で表される化合物〉
本発明の有機エレクトロニクス素子は、電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする。
【００４７】
【化４】
【００４８】
一般式（１）において、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００４９】
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
【００５０】
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
【００５１】
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
【００５２】
前記置換基としては、例えば、はアルキル基（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）、シク口アルキル基（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、プ口パルギル基等）、芳香族炭化水素基（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−ク口口フェニル基、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、ピ口リル基、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、力ルバゾリル基、力ルボリニル基、ジアザ力ルバゾリル基（前記力ルボリニル基の力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、ビリダジニル基、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、ピ口リジル基、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）、シク口アルコキシ基（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、フエノキシ基、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）、シク口アルキルチオ基（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、エチル力ルボニル基、フロピル力ルボニル基、ペンチル力ルボニル基、シクロヘキシル力ルボニル基、オクチル力ルボニル基、２−エチルヘキシル力ルボニル基、ドデシル力ルボニル基、フェニル力ルボニル基、ナフチル力ルボニル基、ピリジル力ルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチル力ルボニルオキシ基、ブチル力ルボニルオキシ基、オクチル力ルボニルオキシ基、ドデシル力ルボニルオキシ基、フェニル力ルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチル力ルボニルアミノ基、エチル力ルボニルアミノ基、ジメチル力ルボニルアミノ基、プロピル力ルボニルアミノ基、ペンチル力ルボニルアミノ基、シクロヘキシル力ルボニルアミノ基、２−エチルヘキシル力ルボニルアミノ基、オクチル力ルボニルアミノ基、ドデシル力ルボニルアミノ基、フェニル力ルボニルアミノ基、ナフチル力ルボニルアミノ基等）、力ルバモイル基（例えば、アミノ力ルボニル基、メチルアミノ力ルボニル基、ジメチルアミノ力ルボニル基、プロピルアミノ力ルボニル基、ペンチルアミノ力ルボニル基、シクロヘキシルアミノ力ルボニル基、オクチルアミノ力ルボニル基、２−エチルヘキシルアミノ力ルボニル基、ドデシルアミノ力ルボニル基、フェニルアミノ力ルボニル基、ナフチルアミノ力ルボニル基、２−ピリジルアミノ力ルボニル基等）、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、フェニルスルフイニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ビ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又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）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオ口エチル基、ペンタフルオ口フェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メル力プト基、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）、ホスホノ基等が挙げられる。
【００５３】
また、これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００５４】
前記アリール基としては、上述の置換基で示した芳香族炭化水素基があげられる。
【００５５】
前記ヘテロアリール基としては、上述の置換基で示した芳香族複素環基があげられる。
【００５６】
また、以下の一般式（２）及び（３）においても、置換基、アリール基、及びヘテロアリール基は、同様のものが挙げられるが、一般式（１）〜（３）において、ここに挙げたものは代表例でありこれらに限るものではない。
【００５７】
〈一般式（２）で表される化合物〉
本発明においては、前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることが好ましい。
【００５８】
【化５】
【００５９】
一般式（２）において、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。
【００６０】
〈一般式（３）で表される化合物〉
本発明においては、前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることが好ましい。
【００６１】
【化６】
【００６２】
一般式（３）において、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。
【００６３】
また、前記一般式（１）〜（３）で表される化合物は、発光層と電子注入層の間のバッファー層に含まれることが好ましく、特に電子輸送層に含まれることが好ましい。
【００６４】
また、電子注入層は、周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことが好ましく、前記周期表第１族に属する元素はナトリウム、カリウム、セシウムなどがあげられ、更に好ましくは、カリウム、及びカルシウムである。
【００６５】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００６６】
【化７】
【００６７】
【化８】
【００６８】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（２）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００６９】
【化９】
【００７０】
以下、本発明の有機エレクトロニクス素子用材料である一般式（３）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００７１】
【化１０】
【００７２】
（有機エレクトロニクス素子）
本発明の有機エレクトロニクス素子の態様としては、種々の態様を採り得るが、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、有機薄膜太陽電池、有機トランジスタ等が好ましい態様例として挙げられる。
【００７３】
以下においては、代表的例として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子について詳細な説明をする。
【００７４】
《有機ＥＬ素子の製造方法》
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、陽極／正孔注入層／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（電子注入層）／陰極からなる素子の製造方法について説明する。
【００７５】
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１０〜２００ｎｍの膜厚になるように形成させ、陽極を作製する。
【００７６】
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、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【００７７】
薄膜の形成方法としては乾式法と湿式法に大別されるが、乾式法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が挙げられ、湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、且つ高生産性の点から、真空蒸着法、及びダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
【００７８】
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５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように形成させ、陰極を設けることにより所望の有機ＥＬ素子が得られる。
【００７９】
また、順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔阻止層、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。
【００８０】
このようにして得られた多色の表示装置に、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２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【００８１】
本発明の有機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構わない。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。
【００８２】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明に係る有機ＥＬ素子の構成層について説明する。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。
【００８３】
（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
（vi）陽極／／正孔輸送層／陽極バッファー層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vii）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
発光層は、ユニットを形成して発光層ユニットにすることもある。
【００８４】
さらに、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよく、中間層は電荷発生層を含んでいてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。
【００８５】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層、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ないであっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００８６】
発光層の膜厚は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、ホスト化合物（発光ホストともいう）とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも一種を含有することが好ましく、ホスト化合物と３種以上の発光ドーパントを含有することが更に好ましい。以下に発光層に含まれるホスト化合物と発光ドーパント（発光ドーパント化合物ともいう）について説明する。
【００８８】
（ホスト化合物と発光性ドーパント）
（ホスト化合物）
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内でその層中での含有率（質量％）が２０％以上であり、かつ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくは、リン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での含有率（質量％）が２０％以上であることが好ましい。
【００８９】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、後述する発光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。
【００９０】
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、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。
【００９１】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物は、本発明に係るホスト化合物として好ましく用いられる。
【００９２】
本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物をホスト化合物として用いられる場合、好ましくはＡｒ２で表される６員の芳香族環はベンゼン環から導出される基である。
【００９３】
併用してもよい公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、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（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００９４】
公知の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化合物が挙げられる。
【００９５】
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号公報等。
【００９６】
以下、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【００９７】
【化１１】
【００９８】
【化１２】
【００９９】
【化１３】
【０１００】
【化１４】
【０１０１】
【化１５】
【０１０２】
【化１６】
【０１０３】
【化１７】
【０１０４】
【化１８】
【０１０５】
【化１９】
【０１０６】
【化２０】
【０１０７】
【化２１】
【０１０８】
（発光性ドーパント）
発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（「蛍光性化合物」ともいう。）、リン光発光性ドーパント（「リン光発光体」、「リン光性化合物」、「リン光ドーパント」等ともいう。）を用いることができる。
【０１０９】
（蛍光発光性ドーパント）
蛍光発光性ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザ色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
【０１１０】
（リン光発光性ドーパント）
本発明に係る「リン光発光性ドーパント」とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。
【０１１１】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光性ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
【０１１２】
リン光発光性ドーパントの発光は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化合物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、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光発光性ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光発光性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、リン光発光性ドーパント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。
【０１１３】
リン光発光性ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１１４】
本発明に係るリン光発光性ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１１５】
以下、本発明において、好ましく用いることのできるリン光発光性ドーパントの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【０１１６】
【化２２】
【０１１７】
【化２３】
【０１１８】
【化２４】
【０１１９】
【化２５】
【０１２０】
【化２６】
【０１２１】
【化２７】
【０１２２】
【化２８】
【０１２３】
《電荷輸送層：電子輸送層、正孔輸送層》
本発明に係る電荷輸送層としては、電子輸送層、正孔輸送層等が挙げられる。
【０１２４】
以下、本発明に係る電子輸送層、正孔輸送層について詳細に説明する。
【０１２５】
《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。電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。電子輸送層に用いられる従来公知の材料（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等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、カルボリン誘導体、を含むアザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１２６】
従来、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、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い。電子輸送材料としては、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、例えば、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、ピリジン誘導体、アザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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（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）等、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。
【０１２９】
その他、メタルフリーも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等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。
【０１３０】
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等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。
【０１３１】
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、インクジェット法を含む印刷法、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。
【０１３２】
電子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５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１３３】
また、不純物をゲスト材料としてドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１３４】
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。以下、本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１３５】
【化２９】
【０１３６】
【化３０】
【０１３７】
《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正孔輸送材料からなり、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。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。
【０１３８】
正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、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。
【０１３９】
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３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３級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１４０】
芳香族第３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、更には米国特許第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。
【０１４１】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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。
【０１４２】
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。本発明においては、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い。
【０１４３】
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、インクジェット法を含む印刷法、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、５ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４４】
また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
【０１４５】
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。以下、本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送層の形成に用いられる従来公知の化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１４６】
【化３１】
【０１４７】
【化３２】
【０１４８】
【化３３】
【０１４９】
【化３４】
【０１５０】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
「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。
【０１５１】
正孔阻止層とは、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。
【０１５２】
また、前述の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。
【０１５３】
本発明に係る有機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。
【０１５４】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等を含有することが好ましい。
【０１５５】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、最短波層と当該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
【０１５６】
更には、当該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
【０１５７】
イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【０１５８】
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【０１５９】
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【０１６０】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、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。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。
【０１６１】
《電荷注入層：電子注入層、正孔注入層》
本発明に係る電荷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、上記の如く陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０１６２】
「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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【０１６５】
また、陽極バッファー層及び陰極バッファー層に用いられる材料は、他の材料と併用して用いることも可能であり、例えば正孔輸送層や電子輸送層中に混合して用いることも可能である。
【０１６６】
《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、インジウムティンオキシド（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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。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。
【０１６９】
さらに、膜厚は材料にもよるが、１０〜１０００ｎｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。
【０１７０】
《陰極》
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
本発明では、これらの電極物質（導電性材料ともいう）を導電性ペーストとして用いて湿式法により薄膜を形成させ陰極を作製する。
【０１７３】
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、１０ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【０１７４】
《基板》
本発明に係る有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、「基体」、「基材」、「支持基板」、「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。基板側から光を取り出す場合には、基板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基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（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、有機物の被膜又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０．０１ｇ／（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、１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ＭＰａ）以下、水蒸気透過度が、１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等を用いることができる。さらに、当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、分子線エピタキシ法、クラスターイオンビーム法、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ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等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。
【０１７５】
不透明な基板としては、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。本発明に係る有機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。
【０１７６】
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素子からの発光色に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。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１７７】
《封止》
本発明に用いられる有機ＥＬ素子の封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
【０１７８】
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、電気絶縁性は特に問わない。
【０１７９】
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、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
【０１８０】
本発明においては、有機ＥＬ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。
【０１８１】
更には、ポリマーフィルムは、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）以下、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、１×１０−３ｍｌ／（ｍ２／２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
また、有機層を挟み基板と対向する側の電極の外側に当該電極と有機層を被覆し、基板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、当該膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、窒化珪素等を用いることができる。
【０１８６】
さらに、当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、分子線エピタキシ法、クラスターイオンビーム法、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ＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。
【０１８７】
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、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。
【０１８８】
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）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【０１８９】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み基板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。
【０１９０】
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【０１９１】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、有機ＥＬ素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。
【０１９２】
本発明においては、これらの方法を本発明に係る有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
【０１９３】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【０１９４】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。
【０１９５】
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましく、更に好ましくは１．３５以下であることが好ましい。
【０１９６】
また、低屈折率媒質の厚さは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚さが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【０１９７】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。
【０１９８】
この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【０１９９】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
【０２００】
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【０２０１】
回折格子を導入する位置としては前述のとおり、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
【０２０２】
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。
【０２０３】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【０２０４】
《集光シート》
本発明に係る有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【０２０５】
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍが好ましい。
【０２０６】
これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。
【０２０７】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。
【０２０８】
プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
【０２０９】
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
【０２１０】
《用途》
本発明の有機ＥＬ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、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、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。
【０２１１】
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成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よいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
【０２１２】
本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０２１３】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子が白色素子の場合には、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度が、Ｘ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。
【０２１４】
《表示装置》
本発明に係る表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。本発明に係る表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。
【０２１５】
多色表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、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。
【０２１６】
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、スピンコート法、印刷法である。
【０２１７】
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。
【０２１８】
また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。
【０２１９】
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２Ｖ〜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。更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。
【０２２０】
多色表示装置は、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。表示デバイス、ディスプレイにおいて、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。
【０２２１】
表示デバイス、ディスプレイとしては、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よい。
【０２２２】
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、本発明はこれらに限定されない。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
《照明装置》
本発明に係る照明装置は、上記有機ＥＬ素子を有する。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、レーザ発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２４３】
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よいし、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）として使用してもよい。
【０２４４】
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よい。又は、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。
【０２４５】
また、本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０２４６】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
【０２４７】
発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるので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、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
【０２４８】
この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機ＥＬ装置と異なり、素子自体が発光白色である。
【０２４９】
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
【０２５０】
《本発明の照明装置の一態様》
本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図５及び図６に示すような照明装置を形成することができる。
【０２５１】
図５は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。）。
【０２５２】
図６は、照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【実施例】
【０２５３】
以下、実施例により本発明を説明するが本発明はこれにより限定されるものではない。
【０２５４】
実施例１
（一般式（３）（ＥＴ−３−３）の合成方法）
【０２５５】
【化３５】
【０２５６】
窒素雰囲気下、化合物Ａ ３０ｍｍｏｌと化合物Ｂ １０ｍｍｏｌをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ；１００ｍｌ）に溶解し、ＰｄＣｌ２ｄｐｐｆ ２．５ｍｏｌとＫ２ＣＯ３ ４０ｍｍｏｌを加え、８０℃で１２時間撹拌した。その後、室温に戻し、酢酸エチル５００ｍｌと純水（１００ｍｌ）を加え撹拌した。有機層を飽和食塩水で洗浄、硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥終了後、溶媒を減圧下で流去し、約５０ｍｌのトルエンで洗浄し、更に１００ｍｌのトルエン加熱溶解し、室温で一晩放置し再結晶を行った。目的物であるＥＴ−３−３を（６ｍｍｏｌ、収率６０％）を白色固体として得た。化合物の同定はＮＭＲ、Ｍａｓｓで行い、純度はＨＰＬＣで測定し、＞９９％であることを確認した。
【０２５７】
本発明で用いられる他の化合物も前記と同様にして、比較的容易に合成が可能であった。
【０２５８】
実施例２
〈有機ＥＬ素子１−１３の作製〉
【０２５９】
【化３６】
【０２６０】
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムティンオキシド：錫ドープ酸化インジウム）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分間行った。
【０２６１】
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、Ｈ．Ｃ．スタルク社製、ＣＬＥＶＩＯ Ｐ ＶＰ ＡＩ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
【０２６２】
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ＣＳｉ−７を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に装着した。同様にして、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ（ｐｐｙ）３、Ａｌｑ３の各１００ｍｇをボートに入れ、装着した。
【０２６３】
次いで、真空槽を４×１０−４Ｐａまで減圧した後、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で透明支持基板に蒸着し２０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。
【０２６４】
さらに、発光ホストＣＢＰとＩｒ（ｐｐｙ）３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４０ｎｍの発光層を設けた。
【０２６５】
さらに、Ａｌｑ３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で前記発光層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２６６】
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１−１３を作製した。
【０２６７】
電子輸送材料とＥＴ材料を表１に示した材料に変更した以外は全く同様にして、有機ＥＬ素子１−１〜１−１２、１−１４〜１−２４を作製した。
【０２６８】
また、１−１７〜１−２４に使用したＥＴ材料の構造を以下に示す。
【０２６９】
【化３７】
【０２７０】
有機ＥＬ素子１−１〜１−２４に用いた電子輸送材料及び電子注入材料を表１に示す。
【０２７１】
【表１】
【０２７２】
《有機ＥＬ素子１−１〜１−２４の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２４を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスカバーで覆い、ガラスカバーと有機ＥＬ素子が作製されたガラス板とが接触するガラスカバー側の周囲にシール剤としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラクストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極側に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させ、封止して、上記の図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。次いで、下記の測定・評価を行った。
【０２７３】
（外部取り出し量子効率）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η）を算出した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。
【０２７４】
（駆動電圧）
有機ＥＬ素子を室温（約２３℃〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下により駆動したときの電圧を各々測定した。
【０２７５】
（発光寿命）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）を測定した。
【０２７６】
なお、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命は有機ＥＬ素子１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０２７７】
（定電流下での電圧変化）
有機ＥＬ素子を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ１／２）に達した時の電圧を、初期電圧と比較し、その変化量（上昇値）を、１−１３を１００と設定する相対値で表した。
【０２７８】
上記測定・評価により得られた結果を表２に示す。
【０２７９】
【表２】
【０２８０】
表２に示した結果から明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は、比較例に対し、外部取り出し量子効率、駆動電圧、発光寿命、及び定電流下での電圧変化において優れていることが分かる。
【０２８１】
実施例３
（青色発光有機ＥＬ素子）
青色発光有機ＥＬ素子として、実施例２で作製した有機ＥＬ素子１−４の作製において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−２６に変更した以外は同様して、青色素子発光有機ＥＬ素子２−１Ｂを作製した。
【０２８２】
（緑色発光有機ＥＬ素子）
緑色発光有機ＥＬ素子として、実施例２で作製した有機ＥＬ素子１−４を用いた。
【０２８３】
（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例２の有機ＥＬ素子１−４の作製において、Ｉｒ（ｐｐｙ）３をＤ−１０に変更した以外は同様にして、赤色発光有機ＥＬ素子３−１Ｒを作製した。
【０２８４】
上記の赤色、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。すなわち、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。このように各赤、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。
【０２８５】
当該フルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長い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。
【０２８６】
実施例４
（白色発光照明装置の作製）
実施例３で作製した有機ＥＬ素子２−１Ｂの作製において、Ｄ−２６をＩｒ（ｐｐｙ）３、Ｄ−１０、Ｄ−２６の三種混合に変更した以外は同様して、白色発光有機ＥＬ素子４−１Ｗを作製した。得られた有機ＥＬ素子４−１Ｗを前記実施例と同様に、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
【符号の説明】
【０２８７】
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 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
１０１ 有機ＥＬ素子
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
２０１ ガラス基板
２０２ ＩＴＯ透明電極
２０３ 隔壁
２０４ 正孔注入層
２０５Ｂ、２０５Ｇ、２０５Ｒ 発光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。
Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロニクス素子。
【化２】
（式中、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項３】
前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロニクス素子。
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項４】
前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項５】
前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項６】
前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項７】
前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
陽極と陰極の聞に、前記陰極に接する電子注入層と、発光層を含む複数の構成層とを有する有機エレクトロニクス素子であって、当該電子注入層と接する構成層に下記一般式（１）で表される化合物を含有し、当該発光層にリン光発光性の有機金属錯体を含有し、当該電子注入層中に周期表第１族に属する元素の金属又は金属化合物を含有し、かつ当該元素の金属イオン（Ｍｎ＋）／金属（Ｍ）系の標準電極電位が−３Ｖｖｓ．ＳＨＥよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロニクス素子。
【化１】
（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、ＣＲ又は窒素原子（Ｎ）を表し、Ｘ１〜Ｘ４のうち一つが窒素原子（Ｎ）である。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。
さらに、Ｘ１＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２であり、Ｒ２は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
Ｘ２＝Ｎのとき、Ｘ１＝ＣＲ１及びＸ３＝ＣＲ３であり、Ｒ１及びＲ３のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリール基である。
Ｘ３＝Ｎのとき、Ｘ２＝ＣＲ２及びＸ４＝ＣＲ４であり、Ｒ２及びＲ４のち少なくとも一つが、無置換のアリール基又はヘテロアリーレン基である。
Ｘ４＝Ｎのとき、Ｘ３＝ＣＲ３であり、Ｒ３は置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基である。
また、Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲ２、又はＳｉＲ２を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒは、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロニクス素子。
【化２】
（式中、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｚ１及びＺ２は、それぞれ、ＣＲを表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項３】
前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロニクス素子。
【化３】
（式中、Ｘ１〜Ｘ２及びＸ５〜Ｘ８は、それぞれ、ＣＲを表す。Ａｒは、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｙは、Ｏ、Ｓ、ＮＲ、ＣＲＲ’、又はＳｉＲＲ’を表す。Ｒ及びＲ’は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。）
【請求項４】
前記一般式（１）〜（３）で表される化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項５】
前記周期表第１族に属する元素が、ナトリウム、カリウム、又はセシウムであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項６】
前記リン光発光性の有機金属錯体が、イリジウム（Ｉｒ）錯体であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項７】
前記有機エレクトロニクス素子が、白色光を発光する有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロニクス素子が、具備されていることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４２５１０（Ｐ２０１２−１４２５１０Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２６（Ｐ２０１１−１０２６）
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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