有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
【課題】長寿命である青色燐光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であることを特徴とする。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び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。
【背景技術】
【０００２】
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（以下、ＥＬＤと言う）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素子とも言う）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。
【０００３】
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・燐光）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。
【０００４】
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。
【０００５】
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４参照。）、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５参照。）、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６参照。）等が知られている。
【０００６】
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。
【０００７】
ところが、プリンストン大より、励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来（例えば、非特許文献３参照。）、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、非特許文献４参照。）。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５参照。）。
【０００８】
上記の燐光発光を用いた有機ＥＬ素子に使用されるドーパントとしては、イリジウム系金属錯体を中心に検討がなされており、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（ｐｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）、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、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１参照。）が行われている。
【０００９】
代表的な燐光青色ドーパントであるＦｉｒ（ｐｉｃ）は、主配位子のフェニルピリジンにフッ素置換をすること、及び副配位子としてピコリン酸を用いることにより短波化が実現なされている。副配位子としてはその他にも、ピラザボール系の配位子を導入することにより、発光波長が短波化することが知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１、２参照。）。これらのドーパントは、カルバゾール誘導体やトリアリールシラン類をホスト化合物として組み合わせることによって高効率の素子を達成しているが、素子の発光寿命は大幅に劣化する為そのトレードオフの改善が求められていた。
【００１０】
上記青色ドーパントはいずれも、該ドーパント材料の最高占有軌道（以下、ＨＯＭＯと略す）準位及び該ドーパント材料の最低空軌道（以下、ＬＵＭＯと略す）準位の低いタイプの化合物である。代表的な燐光緑色ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３に比較すると、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の値は共に約１ｅＶ程度、低くなっている。青色ドーパントとして、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の低いタイプの化合物は知られているが、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の高いタイプの化合物は報告例が少ない。最近、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位が高いタイプの青色ドーパントが報告されたが（例えば、特許文献２、３参照。）、従来知られているＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の高いタイプのホスト化合物と組み合わせた例しか報告されていない。これらの素子の発光寿命はまだまだ満足といえるものではなく、その改善が求められている。
【００１１】
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４参照。）。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６参照。）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７参照。）、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３参照。）が行われている。
【００１２】
しかし、これらリン光発光ドーパントを用いる有機ＥＬ素子の欠点として、連続駆動時の発光寿命が短いという点が挙げられる。現在、長寿命化の検討がされているが、未だ不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第０２／１５６４５号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００４８１０１号明細書
【特許文献３】国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット
【特許文献４】特許第３０９３７９６号公報
【特許文献５】特開昭６３−２６４６９２号公報
【特許文献６】特開平３−２５５１９０号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｃ．Ａｄａｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７９巻、１３号、２０８２〜２０８４頁（２００３年）
【非特許文献２】Ｒ．Ｊ．Ｈｏｌｍｅｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第８３巻、１８号、３８１８〜３８２０頁（２００３年）
【非特許文献３】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年）
【非特許文献４】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）
【非特許文献５】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）
【非特許文献６】Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）
【非特許文献７】Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の第１の目的は、長寿命である青色燐光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた表示装置、照明装置を提供することである。
【００１６】
本発明の第２の目的は、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた照明装置、表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の目的は、下記の（１）、（３）〜（７）の構成により、また第２の目的は、下記（２）〜（７）の構成により達成された。
【００１８】
（１）基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【００１９】
（２）基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【００２０】
（３）前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記（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。
【００２１】
【化１】
【００２２】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
【００２３】
（４）前記フラン誘導体が、下記一般式（２）または下記一般式（５）で表されることを特徴とする前記（１）〜（３）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。
【００２４】
【化２】
【００２５】
〔式中、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒａ１はジベンゾフリル基を表す。〕
【００２６】
【化３】
【００２７】
〔式中、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表すが、Ｒａ１、Ｒ１のいずれかはジベンゾフリル基を表す。ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕
【００２８】
（５）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を有することを特徴とする表示装置。
【００２９】
（６）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を有することを特徴とする照明装置。
【００３０】
（７）前記（６）に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【００３１】
尚、以下の構成１〜１８については参考とされる構成である。
【００３２】
１．基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであ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。
【００３３】
２．前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであ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。
【００３４】
３．前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記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。
【００３５】
【化４】
【００３６】
（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、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８〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に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（１）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であ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。
【００３７】
５．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、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３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３８】
６．基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であ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。
【００３９】
７．前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
８．前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
【化５】
【００４２】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
９．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であることを特徴とする前記８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
１０．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、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８または９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４４】
１１．前記発光層と陽極の間に２層以上の正孔輸送層があり、発光層と接する正孔輸送層Ａに含まれる有機化合物のＴ１が２．７ｅＶ以上であることを特徴とする前記６〜１０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。
【００４５】
１２．発光が白色であることを特徴とする前記６〜１１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。
【００４６】
１３．前記一般式（１）が、下記一般式（１ａ）で表されることを特徴とする前記３〜４または８〜１２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。
【００４７】
【化６】
【００４８】
〔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。〕
１４．前記一般式（１ａ）において、Ｒ２で表される置換基が下記一般式（１ｂ）で表されることを特徴とする前記１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４９】
【化７】
【００５０】
〔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。〕
１５．前記一般式（３）が、メシチル基（２，４，６−トリメチルフェニル基）であることを特徴とする前記１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００５１】
１６．前記１〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００５２】
１７．前記１〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。
【００５３】
１８．前記１７に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によって、長寿命である青色燐光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた表示装置、照明装置を提供することができた。
【００５５】
本発明により、長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた照明装置、表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の基本的な層構成を示す図である。
【図２】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図３】表示部の模式図である。
【図４】画素の模式図である。
【図５】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。
【図６】照明装置の概略図である。
【図７】照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明者等は、第１の課題に鑑み鋭意検討の結果、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の低い一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとした素子において、特定の範囲のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位を有する化合物をホスト化合物として用いると、上記第１の課題を解決できることがわかり、本発明に到達した。
【００５８】
ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の低い一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとして用い、且つ従来知られているＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の高い化合物をホスト化合物として用いた場合、発光層に注入された正孔はホスト化合物を介さず、燐光性化合物に直接注入されることになる。しかし、一般に発光層に電子が注入されるのは遅いため、ドーパントのカチオンラジカルが発光層に溜まってしまい、このことが発光層に悪影響を及ぼし、駆動寿命の劣化を促進していると考えられる。
【００５９】
従って、一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとして用いた場合、ホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位を以下のように最適化することにより、上記問題点を解決できると考えた。
【００６０】
即ち、ホスト化合物としてＨＯＭＯ準位が−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯ準位が−１．２０〜＋０．００ｅＶのものを用いることで、ホスト化合物のＨＯＭＯ準位がドーパントのＨＯＭＯ準位と適度に近いことによりホールがドーパントに溜まるのが抑制され、且つホスト化合物のＬＵＭＯ準位もホスト化合物のＬＵＭＯ準位と適度に近いので、電荷がドーパントに溜まることを防いでいると考えられる。
【００６１】
以下、本発明の各構成要件について詳細に説明する。
【００６２】
まず、本発明に係るＨＯＭＯ、ＬＵＭＯについて説明する。
【００６３】
本発明において、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、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．）を用いて計算した時の値であり、本発明におけるホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、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）と定義し、本発明における燐光性化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺ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）と定義する。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。
【００６４】
本発明において、“ＨＯＭＯ準位が低い”とは、ＨＯＭＯ準位の絶対値が小さいことを表し、例えば、化合物Ａと化合物ＢのＨＯＭＯ準位がそれぞれ−５．４５ｅＶ、−５．３０ｅＶであるとき、化合物Ｂの方が化合物ＡよりもＨＯＭＯ準位が低いと言う。また、“ＬＵＭＯ準位が低い”とは、ＬＵＭＯ準位の絶対値が小さいことを表し、例えば、化合物Ａと化合物ＢのＬＵＭＯ準位がそれぞれ−１．１２ｅＶ、−０．８５ｅＶであるとき、化合物Ｂの方が化合物ＡよりもＬＵＭＯ準位が低いと言う。
【００６５】
本発明の有機ＥＬ素子において、発光層にはホスト化合物と燐光性化合物を含有する。発光層中の主成分であるホスト化合物に対する燐光性化合物との混合比は、好ましくは質量で０．１〜３０質量％未満の範囲に調整することである。
【００６６】
また、本発明の第２の課題に鑑みて、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）において、有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上である構成とすることによって、長寿命な有機ＥＬ素子を得ることができた。また該有機ＥＬ素子を用いて、照明装置、表示装置を得ることができた。
【００６７】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００６８】
まず、本発明のＨＯＭＯ，ＬＵＭＯについて説明する。
【００６９】
本発明において、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、前記同様、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．）を用いて計算した時の値であり、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺ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）と定義する。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。
【００７０】
本発明において、正孔輸送性ホスト化合物（以下、ホスト化合物ともいう）とは、正孔移動度をμｈ、電子移動度をμｅとしたとき、μｈ＞μｅとなるホスト化合物のことである。正孔移動度μｈ及び電子移動度μｅはタイムオブフライト（Ｔ．Ｏ．Ｆ）法により以下のように測定する。測定には、例えば、オプテル社製ＴＯＦ−３０１を用いることができ、ホストの薄膜をＩＴＯ半透明電極及び金属電極間に挟んだ試料に、ＩＴＯ側から照射したパルス波によって生成したシート状キャリアの過渡電流特性より正孔移動度、電子移動度が求められる。
【００７１】
本発明において、励起３重項エネルギー準位（Ｔ１）値は以下の式により定義する。
【００７２】
Ｘ＝１２３９．８／Ｙ
式中、Ｘは励起三重項エネルギー（ｅＶ）、Ｙはリン光の０−０バンド（ｎｍ）を表す。リン光の０−０バンド（ｎｍ）は、下記のようにして求めることができる。
【００７３】
測定するホスト化合物を、よく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。なお、リン光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうとリン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。
【００７４】
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（実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。
【００７５】
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中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。
【００７６】
リン光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には定常光スペクトルを拡大し、励起光照射後１００ｍｓ後の発光スペクトル（便宜上これをリン光スペクトルと言う）と重ねあわせリン光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読み取ることで決定することができる。また、リン光スペクトルを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。
【００７７】
本発明者等は、第２の目的に対し、鋭意検討の結果、前記一般式（１）で表される燐光性化合物を用いた有機ＥＬ素子は、長寿命となることを見出した。
【００７８】
次に、前記一般式（１）で表される燐光性化合物について説明する。
【００７９】
本発明に用いられる燐光性化合物は励起三重項からの発光が観測されるが、更に燐光量子収率が２５℃において０．００１以上であることが好ましく、更に好ましくは燐光量子収率が０．０１以上であり、特に好ましくは０．１以上である。
【００８０】
燐光量子収率は、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。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率が達成されればよい。
【００８１】
一般式（１）で表される燐光性化合物は、ＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶである。好ましくはＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶである。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、更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及びアリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
【００８５】
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。
【００８６】
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８〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属とも言う）が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、更に好ましくはイリジウムである。なお一般式（１）で表される燐光性化合物は、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。
【００８７】
また、前記一般式（１）は前記一般式（１ａ）で表されることがより好ましい。
【００８８】
一般式（１ａ）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。
【００８９】
一般式（１ａ）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。
【００９０】
また、一般式（１ａ）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（１ｂ）で表される基が好ましい。
【００９１】
【化８】
【００９２】
一般式（１ｂ）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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
例えば置換基ＸのＥｓ値は、次の化学反応式
Ｘ−ＣＨ２ＣＯＯＲＸ＋Ｈ２Ｏ→Ｘ−ＣＨ２ＣＯＯＨ＋ＲＸＯＨ
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
ＣＨ３ＣＯＯＲＹ＋Ｈ２Ｏ→ＣＨ３ＣＯＯＨ＋ＲＹＯＨ
（ＲＸはＲＹ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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【表１】
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
以下に本発明の一般式（１）、また一般式（１ａ）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。
【０１０３】
【化９】
【０１０４】
【化１０】
【０１０５】
【化１１】
【０１０６】
【化１２】
【０１０７】
【化１３】
【０１０８】
【化１４】
【０１０９】
【化１５】
【０１１０】
【化１６】
【０１１１】
【化１７】
【０１１２】
【化１８】
【０１１３】
【化１９】
【０１１４】
【化２０】
【０１１５】
【化２１】
【０１１６】
【化２２】
【０１１７】
【化２３】
【０１１８】
【化２４】
【０１１９】
【化２５】
【０１２０】
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。
【０１２１】
次に、第１の課題を解決する請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に係るホスト化合物について説明する。
【０１２２】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物は、ＨＯＭＯ準位が−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯ準位が−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）において燐光発光の燐光量子収率が、０．０１未満の化合物である。
【０１２３】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物としては、併用される燐光性化合物の燐光０−０バンドよりも短波長なそれをもつ化合物が好ましく、燐光性化合物にその燐光０−０バンドが４７０ｎｍ以下である青色の発光成分を含む化合物を用いる場合には、ホスト化合物としては燐光０−０バンドが４６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２４】
本発明における燐光の０−０バンドの測定方法について説明する。まず、燐光スペクトルの測定方法について説明する。
【０１２５】
測定するホスト化合物をよく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、燐光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７°Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。燐光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼ燐光であると考えることができる。なお、燐光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうと、燐光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。
【０１２６】
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（実質上、上記測定法では燐光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。
【０１２７】
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燐光スペクトルチャートの中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。
【０１２８】
燐光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には励起光照射直後の発光スペクトル（便宜上これを定常光スペクトルと言う）を拡大し、励起光照射後１００ｍｓ後の発光スペクトル（便宜上これを燐光スペクトルと言う）と重ね合わせ、燐光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読みとることで決定することができる。また、燐光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離し、ピーク波長を読みとることもできる。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。
【０１２９】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物は構造的には特に制限はなく、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（蒸着重合性ホスト化合物）でもいい。正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１３０】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明におけるホスト化合物は、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、またはカルボリン誘導体や該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが、窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。
【０１３１】
ホスト化合物として具体的には、下記一般式（２）で表される化合物が好ましい。
【０１３２】
【化２６】
【０１３３】
一般式（２）において、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ａｒ１及びＡｒ２で表される芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等とも言う）としては、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、ビフェニリル基等が挙げられる。Ａｒ１及びＡｒ２で表される芳香族複素環基としては、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、フタラジニル基等が挙げられる。
【０１３４】
なお、これらの基は各々置換基を有していてもよく、該置換基としては、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、ｔ−ブチル基等）、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、エチニル基等）、芳香族炭化水素基（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、２，６−ジメチルフェニル基等）、芳香族複素環基（ヘテロアリール基ともいい、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、複素環基（ヘテロ環基ともいい、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等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基等）、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、ジフェニルアミノ基等）、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等）等が挙げられる。
【０１３５】
またＡｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子は、更にＡｒ１とＡｒ２の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよく、具体的には下記のような構造をとってもよい。
【０１３６】
【化２７】
【０１３７】
Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、置換基を有していてもよい。
【０１３８】
Ｒａ１で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、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、２−エチル−ヘキシル基、ウンデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。Ｒａ１で表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。Ｒａ１で表される芳香族炭化水素基、及び芳香族複素環基としては、例えば、上述のＡｒ１とＡｒ２の説明で挙げた芳香族炭化水素基等及び芳香族複素環基等が挙げられる。Ｒａ１で表される複素環基としては、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が挙げられる。なお、これらの基は各々置換基を有していてもよく、該置換基としては上述のＡｒ１及びＡｒ２の置換基の例として挙げたものと同様のものが挙げられる。
【０１３９】
一般式（２）で表される化合物のうち、一般式（３）〜一般式（５）で表される化合物が更に好ましい。
【０１４０】
【化２８】
【０１４１】
一般式（３）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ１〜Ａｒ４で表される基としては、具体的には一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様のものが挙げられる。また、Ａｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子またはＡｒ３とＡｒ４で置換された窒素原子は、一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様に、更にＡｒ１及びＡｒ２の窒素原子、またはＡｒ３とＡｒ４の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよい。
【０１４２】
Ａｒ５は２価のアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ５で表されるアリーレン基またはヘテロアリーレン基としては、例えば、１，３−フェニレン、１，４−フェニレン、１，５−ナフチレン、ピリジン−２，５−ジイル等が挙げられる。Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１４３】
【化２９】
【０１４４】
一般式（４）において、Ｒ１、Ｒ２は置換基を表し、ｎ１及びｎ２は０〜４を表す。Ａｒ１〜Ａｒ４は芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ１〜Ａｒ４で表される基としては、具体的には一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様のものが挙げられる。
【０１４５】
Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に置換基を有していてもよい。また、Ａｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子またはＡｒ３とＡｒ４で置換された窒素原子は、一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様に、更にＡｒ１及びＡｒ２の窒素原子、またはＡｒ３とＡｒ４の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよい。
【０１４６】
【化３０】
【０１４７】
一般式（５）において、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４を表す。
【０１４８】
一般式（３）〜一般式（５）で表される化合物のうち、下記一般式（６）〜一般式（８）で表される化合物が更に好ましい。
【０１４９】
【化３１】
【０１５０】
一般式（６）において、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表し、ｎ１〜ｎ５は０〜４を表す。Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１５１】
【化３２】
【０１５２】
一般式（７）において、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表し、ｎ１、ｎ３及びｎ５は０〜４を表し、ｎ２及びｎ４は０〜３を表し、Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１５３】
Ｒａ２及びＲａ３は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。
【０１５４】
【化３３】
【０１５５】
一般式（８）において、Ｒ１〜Ｒ６は置換基を表し、ｎ１〜ｎ６は０〜４を表す。Ｒａ４は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。
【０１５６】
一般式（３）〜（８）で表されるいずれか１つの化合物において、Ｒ１〜Ｒ６で各々表される置換基としては、上記一般式（２）において、上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基と同義である。
【０１５７】
Ｌが表す２価の連結基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基などの炭化水素基の他ヘテロ原子を含むものであってもよく、またチオフェン−２，５−ジイル基やピラジン−２，３−ジイル基のような芳香族複素環を有する化合物（ヘテロ芳香族化合物とも言う）に由来する２価の連結基であってもよいし、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ−（Ｒは水素原子または置換基を表す）などのカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を介して連結する基でもよい。
【０１５８】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明において、ホスト化合物として用いられる化合物の具体例を以下に示す。
【０１５９】
【化３４】
【０１６０】
【化３５】
【０１６１】
【化３６】
【０１６２】
【化３７】
【０１６３】
【化３８】
【０１６４】
【化３９】
【０１６５】
【化４０】
【０１６６】
【化４１】
【０１６７】
【化４２】
【０１６８】
【化４３】
【０１６９】
【化４４】
【０１７０】
【化４５】
【０１７１】
【化４６】
【０１７２】
【化４７】
【０１７３】
【化４８】
【０１７４】
【化４９】
【０１７５】
【化５０】
【０１７６】
次に、本発明の請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係わる有機ＥＬ素子の構成層について詳細に説明する。
【０１７７】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において、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／陰極
（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／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
（ｖ）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／陰極
（ｖｉ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／正孔輸送層Ａ／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係る発光層について説明する。
【０１７８】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係る発光層は、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、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【０１７９】
（燐光性化合物（リン光性ドーパント、リン光発光性化合物ともいう））
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において、有機ＥＬ素子の発光層には、燐光性化合物（リン光性ドーパント、リン光発光性化合物ともいう）とホスト化合物が含有される。本発明においては、燐光性化合物として前述した本発明に係る化合物を用いることが好ましい。
【０１８０】
更に公知の燐光性化合物を複数種併用してもよい。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。
【０１８１】
公知の燐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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
（発光ホスト化合物）
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる発光層に使用される材料としては、上記の燐光性ドーパントの他に発光ホスト化合物がある。
【０１８４】
ここで、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。
【０１８５】
本発明においては、ホスト化合物として正孔輸送性ホスト化合物を用いることが好ましい。これにより、よりいっそう連続駆動時の素子の発光寿命を長くすることができる。
【０１８６】
本発明において、正孔輸送性ホスト化合物（以下、ホスト化合物ともいう）とは、前述したように、正孔移動度をμｈ、電子移動度をμｅとしたとき、μｈ＞μｅとなるホスト化合物のことである。
【０１８７】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において用いられる発光ホスト化合物としては、構造的には特に制限は無いが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体等が挙げられる。
【０１８８】
以下にカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１８９】
【化５１】
【０１９０】
【化５２】
【０１９１】
【化５３】
【０１９２】
【化５４】
【０１９３】
【化５５】
【０１９４】
【化５６】
【０１９５】
【化５７】
【０１９６】
【化５８】
【０１９７】
本発明の請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる発光ホスト化合物としては、発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１９８】
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化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６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２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７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２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０８８３７号公報、同２０００−２１５７２号公報、同２００４−２８８３８１号公報等。
【０１９９】
次に、本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。
【０２００】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項に係わる有機ＥＬ素子の構成層について説明する。
【０２０１】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる有機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。
【０２０２】
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｉ）陽極／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／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／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／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／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／中間層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
この中でも、（ｖｉｉｉ）の構成が最も好ましい。
【０２０３】
《中間層》
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる中間層とは発光層と正孔輸送層との間の層のことである。該層に含まれる材料の性質によっては、該層を正孔輸送層と呼ぶこともあり、電子阻止層と呼ぶこともある。本発明においては、該中間層中に発光層に含有されるホスト化合物と同じ材料を含有することが好ましい。
【０２０４】
《阻止層（電子阻止層、正孔阻止層）》
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係る阻止層（例えば、電子阻止層、正孔阻止層）について説明する。
【０２０５】
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係る阻止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。
【０２０６】
《正孔阻止層》
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。
【０２０７】
正孔阻止層としては、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。
【０２０８】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子は、構成層として正孔阻止層を有し、該正孔阻止層が前記カルボリン誘導体または該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体を含有することが好ましい。
【０２０９】
《電子阻止層》
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。
【０２１０】
《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。
【０２１１】
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、有機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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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、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。
【０２１５】
更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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
この正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２１８】
又、請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子においては、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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
《正孔輸送層Ａ》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係る正孔輸送層Ａについて説明する。
【０２２１】
発光層と陽極の間に２層以上の正孔輸送層があるとき、発光層と接する側の正孔輸送層を正孔輸送層Ａと呼ぶ。
【０２２２】
本発明に係る正孔輸送層Ａに使用できる材料は、正孔輸送性であることに加えて、発光層で生成した励起子からエネルギー移動を阻止するために、リン光性ドーパントよりも高い励起３重項エネルギーを有していることが必要となる。白色光源または青色、緑色、赤色を利用したフルカラーのディスプレイ材料を作製する場合には、青色成分が必須となるが、青色のリン光性材料の励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高く、そのため正孔輸送層Ａの材料としては２．７ｅＶ以上のＴ１レベルが必要となる。
【０２２３】
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係る正孔輸送層Ａの正孔輸送性材料としては、前述した本発明の正孔輸送性ホスト化合物が挙げられる。これにより、よりいっそう長寿命な有機ＥＬ素子とすることができる。なお、正孔輸送層Ａに含有される正孔輸送性材料と発光層に含有される正孔輸送性ホスト化合物は同一でも異なっていても良い。
【０２２４】
《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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料と言う）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、または該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。更に、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、電子吸引性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。
【０２２７】
更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。
【０２２８】
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またはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基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。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。
【０２２９】
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５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２３０】
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成においては、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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる注入層について説明する。
【０２３３】
《注入層》：電子注入層、正孔注入層
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０２３８】
この注入層は上記材料を、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。注入層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この注入層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２３９】
《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。更に膜厚は材料にもよるが通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０２４０】
《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、薄膜を形成させて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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ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。
【０２４１】
《基体（基板、基材、支持体等とも言う）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０２４２】
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０２４３】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０２４４】
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２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０２４５】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用してもよい。
【０２４６】
照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。
【０２４７】
多色表示装置として用いる場合は、少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０２４８】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機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／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０２４９】
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、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、正孔阻止層、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。
【０２５０】
この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、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、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。更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１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０２５１】
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、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。
【０２５２】
《表示装置》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる表示装置について説明する。本発明の表示装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
【０２５３】
本発明の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。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。
【０２５４】
発光層のみパターニングを行う場合その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においては、シャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、陽極の順に作製することも可能である。
【０２５５】
このようにして得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。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。
【０２５６】
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。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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
《照明装置》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
【０２５９】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよく、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、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２６０】
また、本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機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。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。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。
【０２６１】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、図１に示した陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について、説明する。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
《表示装置》
本発明請求の範囲第６項〜１７項の構成に係わる表示装置について説明する。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
白色表示装置の場合は、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、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。
【０２７３】
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い。
【０２７４】
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。
【０２７５】
《照明装置》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる照明装置について説明する。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
以下、本発明の請求の範囲第１項〜１８項の構成に係わる有機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。
【０２８１】
図２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ごと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。
【０２８２】
図３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。
【０２８３】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２８４】
図４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。
【０２８５】
図４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。
【０２８６】
即ち、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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
図５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５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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
本発明請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる白色有機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。
【０２９１】
このように、本発明請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
本発明請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係る有機ＥＬ材料は、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。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。
【０２９４】
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、複数の燐光または蛍光で発光する材料を、複数組み合わせたもの、蛍光または燐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、燐光性化合物を複数組み合わせ混合するだけでよい。発光層もしくは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。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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
このように、本発明請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜１８項の構成に係る白色発光有機ＥＬ素子は前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、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、また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。
【０２９７】
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。
【実施例１】
【０２９８】
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。また、実施例に用いる化合物を下記に示す。
【０２９９】
実施例１（請求の範囲１〜６及び１３〜１８に対する実施例）
《化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の計算》
以下に示す化合物について、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値を計算した。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．）を用いて計算した時の値であり、ホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値はキーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用い、燐光性化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺを用いて算出した。結果を以下に示す。
【０３００】
【表２】
【０３０１】
【化５９】
【０３０２】
《有機ＥＬ素子１−１の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）、ＢＣ、Ａｌｑ３をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取り付けた。更に、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。
【０３０３】
まず、第１の真空槽を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／秒〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚９０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。
【０３０４】
更に、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＦｉｒ（ｐｉｃ）の入ったボートとをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＣＢＰと燐光性化合物であるＦｉｒ（ｐｉｃ）の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０３０５】
次いで、ＢＣの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０３０６】
次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。第２真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度０．０１〜０．０２ｎｍ／秒で膜厚０．５ｎｍの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して蒸着速度１〜２ｎｍ／秒で膜厚１５０ｎｍの陰極をつけ、封止することで有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０３０７】
【化６０】
【０３０８】
《有機ＥＬ素子１−２〜１−２１の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、表３に記載のようにホスト化合物、燐光性化合物の材料を変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−２１を作製した。
【０３０９】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２１について室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続点灯を行い、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。発光寿命は、有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表した。得られた結果を表３に示す。
【０３１０】
【表３】
【０３１１】
表３から、本発明で規定するＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の関係を有するホスト化合物と燐光性化合物を組み合わせた有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子に比べ、発光寿命が長くなることが明らかである。
【０３１２】
《有機ＥＬ素子１−２２の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、Ｈ−９、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取り付けた。更に、２つのタングステン製抵抗加熱ボートにマグネシウム（以下Ｍｇ）と銀（以下Ａｇ）をそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。
【０３１３】
【化６１】
【０３１４】
まず、第１の真空槽を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／秒〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚９０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。
【０３１５】
更に、Ｈ−９の入った前記加熱ボートとＦｉｒ（ｐｉｃ）の入ったボートとをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＨ−９と燐光性化合物であるＦｉｒ（ｐｉｃ）の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０３１６】
次いで、ＢＡｌｑの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０３１７】
次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。第２真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、Ｍｇの入った前記加熱ボートとＡｇの入ったボートをそれぞれ独立に通電して共蒸着し、膜厚１５０ｎｍのＭｇＡｇ（１０：１）陰極をつけ、封止することで有機ＥＬ素子１−２２を作製した。
《有機ＥＬ素子１−２３〜１−３０の作製》
有機ＥＬ素子１−２２の作製において、表４に記載のようにホスト化合物、燐光性化合物の材料を変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２２〜１−３０を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−２２〜１−３０について室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続点灯を行い、初期輝度の７０％の輝度になるのに要する時間を測定した。発光寿命は、有機ＥＬ素子２−２２を１００とする相対値で表した。得られた結果を表４に示す。
【０３１８】
【表４】
【０３１９】
実施例２（請求の範囲１〜６及び１３〜１８）
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７を青色発光素子として用いた。
【０３２０】
（緑色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ（ｐｐｙ）３に変更した以外は同様にして緑色発光素子を作製し、これを緑色発光素子として用いた。
【０３２１】
（赤色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ（ｂｔｐｙ）３に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。
【０３２２】
上記で作製した赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図２に記載のような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た。図３には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０３２３】
前記複数画素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。
【０３２４】
このフルカラー表示装置は、駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、且つ鮮明なフルカラー動画表示が得られることが分かった。
【０３２５】
【化６２】
【０３２６】
実施例３（請求の範囲１〜６及び１３〜１８）
《白色発光素子及び白色照明装置の作製》
実施例１の透明電極基板の電極を２０ｍｍ×２０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔注入／輸送層としてα−ＮＰＤを９０ｎｍの厚さで成膜し、更にＨ−６の入った前記加熱ボートと化合物１−２の入ったボート及びＩｒ（ｂｔｐｙ）３の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＨ−６、燐光性化合物である化合物１−２及びＩｒ（ｂｔｐｙ）３の蒸着速度が１００：５：０．６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し発光層を設けた。
【０３２７】
次いで、ＢＣを１０ｎｍ成膜して正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３を４０ｎｍで成膜し電子輸送層を設けた。
【０３２８】
次に、実施例１と同様に電子注入層の上に、ステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、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１５０ｎｍを蒸着成膜した。
【０３２９】
この素子を実施例１と同様な方法、及び同様な構造の封止構造を有する平面ランプを作製した。この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが分かった。
【０３３０】
実施例４：（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
〈有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３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１５０ｎｍ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ＨＡ−７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１−１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。
【０３３１】
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の正孔輸送層を設けた。
【０３３２】
更に例示化合物ＨＡ−７と例示リン光性化合物１−１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０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／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。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。
【０３３３】
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１ａ−１を作製した。
【０３３４】
有機ＥＬ素子１ａ−１において、ホスト化合物およびリン光性化合物を表５のように変えた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子１ａ−２〜１ａ−１３を作製した。
【０３３５】
〈比較有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６の作製〉
有機素子１ａ−１において、ホスト化合物およびリン光性化合物を表５のように変えた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６を作製した。
【０３３６】
《発光寿命》
２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０３３７】
得られた結果を表５に示す。ここで、表５の発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１ａ−１６の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０３３８】
【化６３】
【０３３９】
【表５】
【０３４０】
表５から、比較の有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６に比べて、本発明の有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３は、発光寿命が長いことがわかる。
【０３４１】
実施例５（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−１１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１５０ｎｍ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ＨＡ−３４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ＨＡ−７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１−１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。
【０３４２】
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の正孔輸送層を設けた。
【０３４３】
更に例示化合物ＨＡ−３４を蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に蒸着して１０ｎｍの正孔輸送層Ａを設けた。
【０３４４】
更に例示化合物ＨＡ−７と例示リン光性化合物１−１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０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層Ａ上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。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。
【０３４５】
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。
【０３４６】
有機ＥＬ素子２−１において、正孔輸送層Ａの材料、ホスト化合物およびリン光性化合物を表６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２−２〜２−１１を作製した。
【０３４７】
〈比較有機ＥＬ素子２−１２〜２−１３の作製〉
有機素子２−１において、正孔輸送層Ａの材料、ホスト化合物およびリン光性化合物を表６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２−１２〜２−１３を作製した。
【０３４８】
《発光寿命》
２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０３４９】
得られた結果を表６に示す。ここで、表６の発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０３５０】
【表６】
【０３５１】
表６から、比較の有機ＥＬ素子２−１２〜２−１３に比べて、本発明の有機ＥＬ素子２−１〜２−１１は、発光寿命が長いことがわかる。
【０３５２】
実施例６（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１３の作製》
有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３において、ＮＰＤをｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（質量比９９：１）共蒸着膜１０ｎｍとＮＰＤ膜１０ｎｍの積層に変更し、ＢＡｌｑをＢＡｌｑ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３−１〜３−１３を作製した。
【０３５３】
得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−１３は、各々有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３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。
【０３５４】
【化６４】
【０３５５】
実施例７（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
実施例４で作製した有機ＥＬ素子１ａ−１において、例示リン光性化合物１−１に代えて例示リン光性化合物１−１、Ｉｒ−１、Ｉｒ−２（１−１：Ｉｒ−１：Ｉｒ−２＝２：１：２）を用いた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０３５６】
【化６５】
【０３５７】
《有機ＥＬ素子４−１を用いた画像表示装置の作製》
有機ＥＬ素子４−１の非発光面をガラスケースで覆い、発光面にカラーフィルターを付け画像表示装置として用いたところ、良好なフルカラーの色表示性能を示し、優れた画像表示装置として使用することができた。
【０３５８】
実施例８（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
実施例４で作製した有機ＥＬ素子１ａ−１において、例示リン光性化合物１−１に代えて例示リン光性化合物１−１、Ｉｒ−３（１−１：Ｉｒ−３＝１：３）を用いた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子５−１を作製した。
【０３５９】
【化６６】
【０３６０】
《有機ＥＬ素子５−１を用いた照明装置の作製》
有機ＥＬ素子５−１の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】
【０３６１】
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
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び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。
【背景技術】
【０００２】
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（以下、ＥＬＤと言う）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素子とも言う）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。
【０００３】
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・燐光）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。
【０００４】
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。
【０００５】
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４参照。）、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５参照。）、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６参照。）等が知られている。
【０００６】
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。
【０００７】
ところが、プリンストン大より、励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来（例えば、非特許文献３参照。）、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、非特許文献４参照。）。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５参照。）。
【０００８】
上記の燐光発光を用いた有機ＥＬ素子に使用されるドーパントとしては、イリジウム系金属錯体を中心に検討がなされており、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（ｐｐｙ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）、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、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１参照。）が行われている。
【０００９】
代表的な燐光青色ドーパントであるＦｉｒ（ｐｉｃ）は、主配位子のフェニルピリジンにフッ素置換をすること、及び副配位子としてピコリン酸を用いることにより短波化が実現なされている。副配位子としてはその他にも、ピラザボール系の配位子を導入することにより、発光波長が短波化することが知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１、２参照。）。これらのドーパントは、カルバゾール誘導体やトリアリールシラン類をホスト化合物として組み合わせることによって高効率の素子を達成しているが、素子の発光寿命は大幅に劣化する為そのトレードオフの改善が求められていた。
【００１０】
上記青色ドーパントはいずれも、該ドーパント材料の最高占有軌道（以下、ＨＯＭＯと略す）準位及び該ドーパント材料の最低空軌道（以下、ＬＵＭＯと略す）準位の低いタイプの化合物である。代表的な燐光緑色ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３に比較すると、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の値は共に約１ｅＶ程度、低くなっている。青色ドーパントとして、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の低いタイプの化合物は知られているが、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の高いタイプの化合物は報告例が少ない。最近、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位が高いタイプの青色ドーパントが報告されたが（例えば、特許文献２、３参照。）、従来知られているＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の高いタイプのホスト化合物と組み合わせた例しか報告されていない。これらの素子の発光寿命はまだまだ満足といえるものではなく、その改善が求められている。
【００１１】
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４参照。）。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６参照。）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７参照。）、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３参照。）が行われている。
【００１２】
しかし、これらリン光発光ドーパントを用いる有機ＥＬ素子の欠点として、連続駆動時の発光寿命が短いという点が挙げられる。現在、長寿命化の検討がされているが、未だ不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第０２／１５６４５号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００４８１０１号明細書
【特許文献３】国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット
【特許文献４】特許第３０９３７９６号公報
【特許文献５】特開昭６３−２６４６９２号公報
【特許文献６】特開平３−２５５１９０号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｃ．Ａｄａｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７９巻、１３号、２０８２〜２０８４頁（２００３年）
【非特許文献２】Ｒ．Ｊ．Ｈｏｌｍｅｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第８３巻、１８号、３８１８〜３８２０頁（２００３年）
【非特許文献３】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年）
【非特許文献４】Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）
【非特許文献５】Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）
【非特許文献６】Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）
【非特許文献７】Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の第１の目的は、長寿命である青色燐光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた表示装置、照明装置を提供することである。
【００１６】
本発明の第２の目的は、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた照明装置、表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の目的は、下記の（１）、（３）〜（７）の構成により、また第２の目的は、下記（２）〜（７）の構成により達成された。
【００１８】
（１）基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【００１９】
（２）基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【００２０】
（３）前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記（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。
【００２１】
【化１】
【００２２】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
【００２３】
（４）前記フラン誘導体が、下記一般式（２）または下記一般式（５）で表されることを特徴とする前記（１）〜（３）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。
【００２４】
【化２】
【００２５】
〔式中、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒａ１はジベンゾフリル基を表す。〕
【００２６】
【化３】
【００２７】
〔式中、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表すが、Ｒａ１、Ｒ１のいずれかはジベンゾフリル基を表す。ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕
【００２８】
（５）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を有することを特徴とする表示装置。
【００２９】
（６）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を有することを特徴とする照明装置。
【００３０】
（７）前記（６）に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【００３１】
尚、以下の構成１〜１８については参考とされる構成である。
【００３２】
１．基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであ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。
【００３３】
２．前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであ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。
【００３４】
３．前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記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。
【００３５】
【化４】
【００３６】
（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、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８〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に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（１）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であ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。
【００３７】
５．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、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３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３８】
６．基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であ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。
【００３９】
７．前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
８．前記燐光性化合物が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
【化５】
【００４２】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
９．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であることを特徴とする前記８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
１０．前記一般式（１）で表される燐光性化合物において、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８または９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４４】
１１．前記発光層と陽極の間に２層以上の正孔輸送層があり、発光層と接する正孔輸送層Ａに含まれる有機化合物のＴ１が２．７ｅＶ以上であることを特徴とする前記６〜１０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。
【００４５】
１２．発光が白色であることを特徴とする前記６〜１１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。
【００４６】
１３．前記一般式（１）が、下記一般式（１ａ）で表されることを特徴とする前記３〜４または８〜１２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。
【００４７】
【化６】
【００４８】
〔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。〕
１４．前記一般式（１ａ）において、Ｒ２で表される置換基が下記一般式（１ｂ）で表されることを特徴とする前記１３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４９】
【化７】
【００５０】
〔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。〕
１５．前記一般式（３）が、メシチル基（２，４，６−トリメチルフェニル基）であることを特徴とする前記１４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００５１】
１６．前記１〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００５２】
１７．前記１〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。
【００５３】
１８．前記１７に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によって、長寿命である青色燐光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた表示装置、照明装置を提供することができた。
【００５５】
本発明により、長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを用いた照明装置、表示装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の基本的な層構成を示す図である。
【図２】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図３】表示部の模式図である。
【図４】画素の模式図である。
【図５】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。
【図６】照明装置の概略図である。
【図７】照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明者等は、第１の課題に鑑み鋭意検討の結果、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の低い一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとした素子において、特定の範囲のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位を有する化合物をホスト化合物として用いると、上記第１の課題を解決できることがわかり、本発明に到達した。
【００５８】
ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の低い一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとして用い、且つ従来知られているＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ準位の高い化合物をホスト化合物として用いた場合、発光層に注入された正孔はホスト化合物を介さず、燐光性化合物に直接注入されることになる。しかし、一般に発光層に電子が注入されるのは遅いため、ドーパントのカチオンラジカルが発光層に溜まってしまい、このことが発光層に悪影響を及ぼし、駆動寿命の劣化を促進していると考えられる。
【００５９】
従って、一般式（１）で表される燐光性化合物をドーパントとして用いた場合、ホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位を以下のように最適化することにより、上記問題点を解決できると考えた。
【００６０】
即ち、ホスト化合物としてＨＯＭＯ準位が−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯ準位が−１．２０〜＋０．００ｅＶのものを用いることで、ホスト化合物のＨＯＭＯ準位がドーパントのＨＯＭＯ準位と適度に近いことによりホールがドーパントに溜まるのが抑制され、且つホスト化合物のＬＵＭＯ準位もホスト化合物のＬＵＭＯ準位と適度に近いので、電荷がドーパントに溜まることを防いでいると考えられる。
【００６１】
以下、本発明の各構成要件について詳細に説明する。
【００６２】
まず、本発明に係るＨＯＭＯ、ＬＵＭＯについて説明する。
【００６３】
本発明において、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、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．）を用いて計算した時の値であり、本発明におけるホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、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）と定義し、本発明における燐光性化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺ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）と定義する。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。
【００６４】
本発明において、“ＨＯＭＯ準位が低い”とは、ＨＯＭＯ準位の絶対値が小さいことを表し、例えば、化合物Ａと化合物ＢのＨＯＭＯ準位がそれぞれ−５．４５ｅＶ、−５．３０ｅＶであるとき、化合物Ｂの方が化合物ＡよりもＨＯＭＯ準位が低いと言う。また、“ＬＵＭＯ準位が低い”とは、ＬＵＭＯ準位の絶対値が小さいことを表し、例えば、化合物Ａと化合物ＢのＬＵＭＯ準位がそれぞれ−１．１２ｅＶ、−０．８５ｅＶであるとき、化合物Ｂの方が化合物ＡよりもＬＵＭＯ準位が低いと言う。
【００６５】
本発明の有機ＥＬ素子において、発光層にはホスト化合物と燐光性化合物を含有する。発光層中の主成分であるホスト化合物に対する燐光性化合物との混合比は、好ましくは質量で０．１〜３０質量％未満の範囲に調整することである。
【００６６】
また、本発明の第２の課題に鑑みて、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）において、有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上である構成とすることによって、長寿命な有機ＥＬ素子を得ることができた。また該有機ＥＬ素子を用いて、照明装置、表示装置を得ることができた。
【００６７】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００６８】
まず、本発明のＨＯＭＯ，ＬＵＭＯについて説明する。
【００６９】
本発明において、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、前記同様、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．）を用いて計算した時の値であり、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺ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）と定義する。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。
【００７０】
本発明において、正孔輸送性ホスト化合物（以下、ホスト化合物ともいう）とは、正孔移動度をμｈ、電子移動度をμｅとしたとき、μｈ＞μｅとなるホスト化合物のことである。正孔移動度μｈ及び電子移動度μｅはタイムオブフライト（Ｔ．Ｏ．Ｆ）法により以下のように測定する。測定には、例えば、オプテル社製ＴＯＦ−３０１を用いることができ、ホストの薄膜をＩＴＯ半透明電極及び金属電極間に挟んだ試料に、ＩＴＯ側から照射したパルス波によって生成したシート状キャリアの過渡電流特性より正孔移動度、電子移動度が求められる。
【００７１】
本発明において、励起３重項エネルギー準位（Ｔ１）値は以下の式により定義する。
【００７２】
Ｘ＝１２３９．８／Ｙ
式中、Ｘは励起三重項エネルギー（ｅＶ）、Ｙはリン光の０−０バンド（ｎｍ）を表す。リン光の０−０バンド（ｎｍ）は、下記のようにして求めることができる。
【００７３】
測定するホスト化合物を、よく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。なお、リン光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうとリン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。
【００７４】
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（実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。
【００７５】
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中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。
【００７６】
リン光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には定常光スペクトルを拡大し、励起光照射後１００ｍｓ後の発光スペクトル（便宜上これをリン光スペクトルと言う）と重ねあわせリン光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読み取ることで決定することができる。また、リン光スペクトルを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。
【００７７】
本発明者等は、第２の目的に対し、鋭意検討の結果、前記一般式（１）で表される燐光性化合物を用いた有機ＥＬ素子は、長寿命となることを見出した。
【００７８】
次に、前記一般式（１）で表される燐光性化合物について説明する。
【００７９】
本発明に用いられる燐光性化合物は励起三重項からの発光が観測されるが、更に燐光量子収率が２５℃において０．００１以上であることが好ましく、更に好ましくは燐光量子収率が０．０１以上であり、特に好ましくは０．１以上である。
【００８０】
燐光量子収率は、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。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率が達成されればよい。
【００８１】
一般式（１）で表される燐光性化合物は、ＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶである。好ましくはＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶである。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、更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及びアリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
【００８５】
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。
【００８６】
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８〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属とも言う）が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、更に好ましくはイリジウムである。なお一般式（１）で表される燐光性化合物は、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。
【００８７】
また、前記一般式（１）は前記一般式（１ａ）で表されることがより好ましい。
【００８８】
一般式（１ａ）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。
【００８９】
一般式（１ａ）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。
【００９０】
また、一般式（１ａ）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（１ｂ）で表される基が好ましい。
【００９１】
【化８】
【００９２】
一般式（１ｂ）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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
例えば置換基ＸのＥｓ値は、次の化学反応式
Ｘ−ＣＨ２ＣＯＯＲＸ＋Ｈ２Ｏ→Ｘ−ＣＨ２ＣＯＯＨ＋ＲＸＯＨ
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
ＣＨ３ＣＯＯＲＹ＋Ｈ２Ｏ→ＣＨ３ＣＯＯＨ＋ＲＹＯＨ
（ＲＸはＲＹ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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
【表１】
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
以下に本発明の一般式（１）、また一般式（１ａ）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。
【０１０３】
【化９】
【０１０４】
【化１０】
【０１０５】
【化１１】
【０１０６】
【化１２】
【０１０７】
【化１３】
【０１０８】
【化１４】
【０１０９】
【化１５】
【０１１０】
【化１６】
【０１１１】
【化１７】
【０１１２】
【化１８】
【０１１３】
【化１９】
【０１１４】
【化２０】
【０１１５】
【化２１】
【０１１６】
【化２２】
【０１１７】
【化２３】
【０１１８】
【化２４】
【０１１９】
【化２５】
【０１２０】
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。
【０１２１】
次に、第１の課題を解決する請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に係るホスト化合物について説明する。
【０１２２】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物は、ＨＯＭＯ準位が−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯ準位が−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）において燐光発光の燐光量子収率が、０．０１未満の化合物である。
【０１２３】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物としては、併用される燐光性化合物の燐光０−０バンドよりも短波長なそれをもつ化合物が好ましく、燐光性化合物にその燐光０−０バンドが４７０ｎｍ以下である青色の発光成分を含む化合物を用いる場合には、ホスト化合物としては燐光０−０バンドが４６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２４】
本発明における燐光の０−０バンドの測定方法について説明する。まず、燐光スペクトルの測定方法について説明する。
【０１２５】
測定するホスト化合物をよく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、燐光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７°Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。燐光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼ燐光であると考えることができる。なお、燐光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうと、燐光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。
【０１２６】
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（実質上、上記測定法では燐光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。
【０１２７】
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燐光スペクトルチャートの中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。
【０１２８】
燐光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には励起光照射直後の発光スペクトル（便宜上これを定常光スペクトルと言う）を拡大し、励起光照射後１００ｍｓ後の発光スペクトル（便宜上これを燐光スペクトルと言う）と重ね合わせ、燐光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読みとることで決定することができる。また、燐光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離し、ピーク波長を読みとることもできる。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。
【０１２９】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明に用いられるホスト化合物は構造的には特に制限はなく、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（蒸着重合性ホスト化合物）でもいい。正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１３０】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明におけるホスト化合物は、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、またはカルボリン誘導体や該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが、窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。
【０１３１】
ホスト化合物として具体的には、下記一般式（２）で表される化合物が好ましい。
【０１３２】
【化２６】
【０１３３】
一般式（２）において、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ａｒ１及びＡｒ２で表される芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等とも言う）としては、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、ビフェニリル基等が挙げられる。Ａｒ１及びＡｒ２で表される芳香族複素環基としては、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、フタラジニル基等が挙げられる。
【０１３４】
なお、これらの基は各々置換基を有していてもよく、該置換基としては、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、ｔ−ブチル基等）、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、エチニル基等）、芳香族炭化水素基（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、２，６−ジメチルフェニル基等）、芳香族複素環基（ヘテロアリール基ともいい、例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、複素環基（ヘテロ環基ともいい、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等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基等）、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、ジフェニルアミノ基等）、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等）等が挙げられる。
【０１３５】
またＡｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子は、更にＡｒ１とＡｒ２の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよく、具体的には下記のような構造をとってもよい。
【０１３６】
【化２７】
【０１３７】
Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、置換基を有していてもよい。
【０１３８】
Ｒａ１で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔ−ペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、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、２−エチル−ヘキシル基、ウンデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。Ｒａ１で表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。Ｒａ１で表される芳香族炭化水素基、及び芳香族複素環基としては、例えば、上述のＡｒ１とＡｒ２の説明で挙げた芳香族炭化水素基等及び芳香族複素環基等が挙げられる。Ｒａ１で表される複素環基としては、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が挙げられる。なお、これらの基は各々置換基を有していてもよく、該置換基としては上述のＡｒ１及びＡｒ２の置換基の例として挙げたものと同様のものが挙げられる。
【０１３９】
一般式（２）で表される化合物のうち、一般式（３）〜一般式（５）で表される化合物が更に好ましい。
【０１４０】
【化２８】
【０１４１】
一般式（３）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ１〜Ａｒ４で表される基としては、具体的には一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様のものが挙げられる。また、Ａｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子またはＡｒ３とＡｒ４で置換された窒素原子は、一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様に、更にＡｒ１及びＡｒ２の窒素原子、またはＡｒ３とＡｒ４の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよい。
【０１４２】
Ａｒ５は２価のアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ５で表されるアリーレン基またはヘテロアリーレン基としては、例えば、１，３−フェニレン、１，４−フェニレン、１，５−ナフチレン、ピリジン−２，５−ジイル等が挙げられる。Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１４３】
【化２９】
【０１４４】
一般式（４）において、Ｒ１、Ｒ２は置換基を表し、ｎ１及びｎ２は０〜４を表す。Ａｒ１〜Ａｒ４は芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、置換基を有していてもよい。Ａｒ１〜Ａｒ４で表される基としては、具体的には一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様のものが挙げられる。
【０１４５】
Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に置換基を有していてもよい。また、Ａｒ１とＡｒ２で置換された窒素原子またはＡｒ３とＡｒ４で置換された窒素原子は、一般式（２）におけるＡｒ１及びＡｒ２と同様に、更にＡｒ１及びＡｒ２の窒素原子、またはＡｒ３とＡｒ４の窒素原子が置換した位置の隣接位と窒素原子の間で環を形成してもよい。
【０１４６】
【化３０】
【０１４７】
一般式（５）において、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４を表す。
【０１４８】
一般式（３）〜一般式（５）で表される化合物のうち、下記一般式（６）〜一般式（８）で表される化合物が更に好ましい。
【０１４９】
【化３１】
【０１５０】
一般式（６）において、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表し、ｎ１〜ｎ５は０〜４を表す。Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１５１】
【化３２】
【０１５２】
一般式（７）において、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表し、ｎ１、ｎ３及びｎ５は０〜４を表し、ｎ２及びｎ４は０〜３を表し、Ｌは２価の連結基を表し、ｎｌは０〜６の整数を表し、複数のＬは各々異なっていても同一でもよい。
【０１５３】
Ｒａ２及びＲａ３は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。
【０１５４】
【化３３】
【０１５５】
一般式（８）において、Ｒ１〜Ｒ６は置換基を表し、ｎ１〜ｎ６は０〜４を表す。Ｒａ４は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、更に一般式（２）において上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基で置換されていてもよい。
【０１５６】
一般式（３）〜（８）で表されるいずれか１つの化合物において、Ｒ１〜Ｒ６で各々表される置換基としては、上記一般式（２）において、上記Ａｒ１及びＡｒ２が有してもよい置換基と同義である。
【０１５７】
Ｌが表す２価の連結基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基などの炭化水素基の他ヘテロ原子を含むものであってもよく、またチオフェン−２，５−ジイル基やピラジン−２，３−ジイル基のような芳香族複素環を有する化合物（ヘテロ芳香族化合物とも言う）に由来する２価の連結基であってもよいし、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ−（Ｒは水素原子または置換基を表す）などのカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を介して連結する基でもよい。
【０１５８】
請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜第１８項の構成に記載された発明において、ホスト化合物として用いられる化合物の具体例を以下に示す。
【０１５９】
【化３４】
【０１６０】
【化３５】
【０１６１】
【化３６】
【０１６２】
【化３７】
【０１６３】
【化３８】
【０１６４】
【化３９】
【０１６５】
【化４０】
【０１６６】
【化４１】
【０１６７】
【化４２】
【０１６８】
【化４３】
【０１６９】
【化４４】
【０１７０】
【化４５】
【０１７１】
【化４６】
【０１７２】
【化４７】
【０１７３】
【化４８】
【０１７４】
【化４９】
【０１７５】
【化５０】
【０１７６】
次に、本発明の請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係わる有機ＥＬ素子の構成層について詳細に説明する。
【０１７７】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において、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／陰極
（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／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
（ｖ）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／陰極
（ｖｉ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／正孔輸送層Ａ／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係る発光層について説明する。
【０１７８】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明に係る発光層は、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、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【０１７９】
（燐光性化合物（リン光性ドーパント、リン光発光性化合物ともいう））
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において、有機ＥＬ素子の発光層には、燐光性化合物（リン光性ドーパント、リン光発光性化合物ともいう）とホスト化合物が含有される。本発明においては、燐光性化合物として前述した本発明に係る化合物を用いることが好ましい。
【０１８０】
更に公知の燐光性化合物を複数種併用してもよい。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。
【０１８１】
公知の燐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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
（発光ホスト化合物）
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる発光層に使用される材料としては、上記の燐光性ドーパントの他に発光ホスト化合物がある。
【０１８４】
ここで、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。
【０１８５】
本発明においては、ホスト化合物として正孔輸送性ホスト化合物を用いることが好ましい。これにより、よりいっそう連続駆動時の素子の発光寿命を長くすることができる。
【０１８６】
本発明において、正孔輸送性ホスト化合物（以下、ホスト化合物ともいう）とは、前述したように、正孔移動度をμｈ、電子移動度をμｅとしたとき、μｈ＞μｅとなるホスト化合物のことである。
【０１８７】
請求の範囲第６項〜第１８項の構成に記載された発明において用いられる発光ホスト化合物としては、構造的には特に制限は無いが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体等が挙げられる。
【０１８８】
以下にカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１８９】
【化５１】
【０１９０】
【化５２】
【０１９１】
【化５３】
【０１９２】
【化５４】
【０１９３】
【化５５】
【０１９４】
【化５６】
【０１９５】
【化５７】
【０１９６】
【化５８】
【０１９７】
本発明の請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる発光ホスト化合物としては、発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１９８】
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化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６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２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７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２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０８８３７号公報、同２０００−２１５７２号公報、同２００４−２８８３８１号公報等。
【０１９９】
次に、本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。
【０２００】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項に係わる有機ＥＬ素子の構成層について説明する。
【０２０１】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる有機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。
【０２０２】
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｉ）陽極／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／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／陽極バッファー層／正孔輸送層／電子阻止層／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／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／中間層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
この中でも、（ｖｉｉｉ）の構成が最も好ましい。
【０２０３】
《中間層》
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる中間層とは発光層と正孔輸送層との間の層のことである。該層に含まれる材料の性質によっては、該層を正孔輸送層と呼ぶこともあり、電子阻止層と呼ぶこともある。本発明においては、該中間層中に発光層に含有されるホスト化合物と同じ材料を含有することが好ましい。
【０２０４】
《阻止層（電子阻止層、正孔阻止層）》
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係る阻止層（例えば、電子阻止層、正孔阻止層）について説明する。
【０２０５】
本発明請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係る阻止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。
【０２０６】
《正孔阻止層》
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。
【０２０７】
正孔阻止層としては、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。
【０２０８】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項及び１３項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子は、構成層として正孔阻止層を有し、該正孔阻止層が前記カルボリン誘導体または該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体を含有することが好ましい。
【０２０９】
《電子阻止層》
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。
【０２１０】
《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。
【０２１１】
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、有機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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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、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。
【０２１５】
更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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
この正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２１８】
又、請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子においては、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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
《正孔輸送層Ａ》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係る正孔輸送層Ａについて説明する。
【０２２１】
発光層と陽極の間に２層以上の正孔輸送層があるとき、発光層と接する側の正孔輸送層を正孔輸送層Ａと呼ぶ。
【０２２２】
本発明に係る正孔輸送層Ａに使用できる材料は、正孔輸送性であることに加えて、発光層で生成した励起子からエネルギー移動を阻止するために、リン光性ドーパントよりも高い励起３重項エネルギーを有していることが必要となる。白色光源または青色、緑色、赤色を利用したフルカラーのディスプレイ材料を作製する場合には、青色成分が必須となるが、青色のリン光性材料の励起３重項エネルギー（Ｔ１）が高く、そのため正孔輸送層Ａの材料としては２．７ｅＶ以上のＴ１レベルが必要となる。
【０２２３】
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係る正孔輸送層Ａの正孔輸送性材料としては、前述した本発明の正孔輸送性ホスト化合物が挙げられる。これにより、よりいっそう長寿命な有機ＥＬ素子とすることができる。なお、正孔輸送層Ａに含有される正孔輸送性材料と発光層に含有される正孔輸送性ホスト化合物は同一でも異なっていても良い。
【０２２４】
《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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料と言う）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、または該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。更に、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、電子吸引性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。
【０２２７】
更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。
【０２２８】
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またはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基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。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。
【０２２９】
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５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２３０】
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成においては、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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる注入層について説明する。
【０２３３】
《注入層》：電子注入層、正孔注入層
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０２３８】
この注入層は上記材料を、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。注入層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この注入層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０２３９】
《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。更に膜厚は材料にもよるが通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０２４０】
《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、薄膜を形成させて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１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ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。
【０２４１】
《基体（基板、基材、支持体等とも言う）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては、例えば、ガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０２４２】
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０２４３】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０２４４】
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２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０２４５】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用してもよい。
【０２４６】
照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。
【０２４７】
多色表示装置として用いる場合は、少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０２４８】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機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／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０２４９】
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、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、正孔阻止層、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。
【０２５０】
この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、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、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。更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１０−６〜１０−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０２５１】
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、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。
【０２５２】
《表示装置》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる表示装置について説明する。本発明の表示装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
【０２５３】
本発明の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。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。
【０２５４】
発光層のみパターニングを行う場合その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においては、シャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、陽極の順に作製することも可能である。
【０２５５】
このようにして得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。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。
【０２５６】
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。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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
《照明装置》
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機ＥＬ素子を有する。
【０２５９】
本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよく、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、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２６０】
また、本発明の請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係わる有機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。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。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。
【０２６１】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、図１に示した陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について、説明する。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
《表示装置》
本発明請求の範囲第６項〜１７項の構成に係わる表示装置について説明する。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
白色表示装置の場合は、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、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。
【０２７３】
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い。
【０２７４】
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。
【０２７５】
《照明装置》
本発明の請求の範囲第６項〜１８項の構成に係わる照明装置について説明する。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
以下、本発明の請求の範囲第１項〜１８項の構成に係わる有機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。
【０２８１】
図２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ごと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。
【０２８２】
図３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。
【０２８３】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２８４】
図４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。
【０２８５】
図４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。
【０２８６】
即ち、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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
図５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５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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
本発明請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる白色有機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。
【０２９１】
このように、本発明請求の範囲第６項〜第１８項の構成に係わる白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
本発明請求の範囲第１項〜第５項、及び第１３項〜１８項の構成に係る有機ＥＬ材料は、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。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。
【０２９４】
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、複数の燐光または蛍光で発光する材料を、複数組み合わせたもの、蛍光または燐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、燐光性化合物を複数組み合わせ混合するだけでよい。発光層もしくは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。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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
このように、本発明請求の範囲第１項〜第５項及び第１３項〜１８項の構成に係る白色発光有機ＥＬ素子は前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、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、また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。
【０２９７】
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。
【実施例１】
【０２９８】
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。また、実施例に用いる化合物を下記に示す。
【０２９９】
実施例１（請求の範囲１〜６及び１３〜１８に対する実施例）
《化合物のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位の計算》
以下に示す化合物について、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値を計算した。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．）を用いて計算した時の値であり、ホスト化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値はキーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用い、燐光性化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺを用いて算出した。結果を以下に示す。
【０３００】
【表２】
【０３０１】
【化５９】
【０３０２】
《有機ＥＬ素子１−１の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）、ＢＣ、Ａｌｑ３をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取り付けた。更に、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。
【０３０３】
まず、第１の真空槽を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／秒〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚９０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。
【０３０４】
更に、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＦｉｒ（ｐｉｃ）の入ったボートとをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＣＢＰと燐光性化合物であるＦｉｒ（ｐｉｃ）の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０３０５】
次いで、ＢＣの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０３０６】
次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。第２真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度０．０１〜０．０２ｎｍ／秒で膜厚０．５ｎｍの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して蒸着速度１〜２ｎｍ／秒で膜厚１５０ｎｍの陰極をつけ、封止することで有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０３０７】
【化６０】
【０３０８】
《有機ＥＬ素子１−２〜１−２１の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、表３に記載のようにホスト化合物、燐光性化合物の材料を変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−２１を作製した。
【０３０９】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２１について室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続点灯を行い、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。発光寿命は、有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表した。得られた結果を表３に示す。
【０３１０】
【表３】
【０３１１】
表３から、本発明で規定するＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の関係を有するホスト化合物と燐光性化合物を組み合わせた有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子に比べ、発光寿命が長くなることが明らかである。
【０３１２】
《有機ＥＬ素子１−２２の作製》
陽極としてガラス上にＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製：ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をｉｓｏ−プロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、５つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、Ｈ−９、Ｆｉｒ（ｐｉｃ）、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取り付けた。更に、２つのタングステン製抵抗加熱ボートにマグネシウム（以下Ｍｇ）と銀（以下Ａｇ）をそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。
【０３１３】
【化６１】
【０３１４】
まず、第１の真空槽を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／秒〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚９０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。
【０３１５】
更に、Ｈ−９の入った前記加熱ボートとＦｉｒ（ｐｉｃ）の入ったボートとをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＨ−９と燐光性化合物であるＦｉｒ（ｐｉｃ）の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【０３１６】
次いで、ＢＡｌｑの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。
【０３１７】
次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。第２真空槽を２×１０−４Ｐａまで減圧した後、Ｍｇの入った前記加熱ボートとＡｇの入ったボートをそれぞれ独立に通電して共蒸着し、膜厚１５０ｎｍのＭｇＡｇ（１０：１）陰極をつけ、封止することで有機ＥＬ素子１−２２を作製した。
《有機ＥＬ素子１−２３〜１−３０の作製》
有機ＥＬ素子１−２２の作製において、表４に記載のようにホスト化合物、燐光性化合物の材料を変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２２〜１−３０を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−２２〜１−３０について室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ２の定電流条件下による連続点灯を行い、初期輝度の７０％の輝度になるのに要する時間を測定した。発光寿命は、有機ＥＬ素子２−２２を１００とする相対値で表した。得られた結果を表４に示す。
【０３１８】
【表４】
【０３１９】
実施例２（請求の範囲１〜６及び１３〜１８）
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７を青色発光素子として用いた。
【０３２０】
（緑色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ（ｐｐｙ）３に変更した以外は同様にして緑色発光素子を作製し、これを緑色発光素子として用いた。
【０３２１】
（赤色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子１−７において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ（ｂｔｐｙ）３に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。
【０３２２】
上記で作製した赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図２に記載のような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た。図３には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０３２３】
前記複数画素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。
【０３２４】
このフルカラー表示装置は、駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、且つ鮮明なフルカラー動画表示が得られることが分かった。
【０３２５】
【化６２】
【０３２６】
実施例３（請求の範囲１〜６及び１３〜１８）
《白色発光素子及び白色照明装置の作製》
実施例１の透明電極基板の電極を２０ｍｍ×２０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔注入／輸送層としてα−ＮＰＤを９０ｎｍの厚さで成膜し、更にＨ−６の入った前記加熱ボートと化合物１−２の入ったボート及びＩｒ（ｂｔｐｙ）３の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物であるＨ−６、燐光性化合物である化合物１−２及びＩｒ（ｂｔｐｙ）３の蒸着速度が１００：５：０．６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さになるように蒸着し発光層を設けた。
【０３２７】
次いで、ＢＣを１０ｎｍ成膜して正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ３を４０ｎｍで成膜し電子輸送層を設けた。
【０３２８】
次に、実施例１と同様に電子注入層の上に、ステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、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１５０ｎｍを蒸着成膜した。
【０３２９】
この素子を実施例１と同様な方法、及び同様な構造の封止構造を有する平面ランプを作製した。この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが分かった。
【０３３０】
実施例４：（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
〈有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３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１５０ｎｍ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ＨＡ−７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１−１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。
【０３３１】
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の正孔輸送層を設けた。
【０３３２】
更に例示化合物ＨＡ−７と例示リン光性化合物１−１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０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／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。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。
【０３３３】
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１ａ−１を作製した。
【０３３４】
有機ＥＬ素子１ａ−１において、ホスト化合物およびリン光性化合物を表５のように変えた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子１ａ−２〜１ａ−１３を作製した。
【０３３５】
〈比較有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６の作製〉
有機素子１ａ−１において、ホスト化合物およびリン光性化合物を表５のように変えた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６を作製した。
【０３３６】
《発光寿命》
２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０３３７】
得られた結果を表５に示す。ここで、表５の発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１ａ−１６の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０３３８】
【化６３】
【０３３９】
【表５】
【０３４０】
表５から、比較の有機ＥＬ素子１ａ−１４〜１ａ−１６に比べて、本発明の有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３は、発光寿命が長いことがわかる。
【０３４１】
実施例５（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−１１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１５０ｎｍ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ＨＡ−３４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ＨＡ−７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１−１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。
【０３４２】
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の正孔輸送層を設けた。
【０３４３】
更に例示化合物ＨＡ−３４を蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に蒸着して１０ｎｍの正孔輸送層Ａを設けた。
【０３４４】
更に例示化合物ＨＡ−７と例示リン光性化合物１−１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０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層Ａ上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。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。
【０３４５】
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。
【０３４６】
有機ＥＬ素子２−１において、正孔輸送層Ａの材料、ホスト化合物およびリン光性化合物を表６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２−２〜２−１１を作製した。
【０３４７】
〈比較有機ＥＬ素子２−１２〜２−１３の作製〉
有機素子２−１において、正孔輸送層Ａの材料、ホスト化合物およびリン光性化合物を表６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２−１２〜２−１３を作製した。
【０３４８】
《発光寿命》
２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。
【０３４９】
得られた結果を表６に示す。ここで、表６の発光寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０３５０】
【表６】
【０３５１】
表６から、比較の有機ＥＬ素子２−１２〜２−１３に比べて、本発明の有機ＥＬ素子２−１〜２−１１は、発光寿命が長いことがわかる。
【０３５２】
実施例６（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１３の作製》
有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３において、ＮＰＤをｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（質量比９９：１）共蒸着膜１０ｎｍとＮＰＤ膜１０ｎｍの積層に変更し、ＢＡｌｑをＢＡｌｑ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３−１〜３−１３を作製した。
【０３５３】
得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−１３は、各々有機ＥＬ素子１ａ−１〜１ａ−１３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。
【０３５４】
【化６４】
【０３５５】
実施例７（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
実施例４で作製した有機ＥＬ素子１ａ−１において、例示リン光性化合物１−１に代えて例示リン光性化合物１−１、Ｉｒ−１、Ｉｒ−２（１−１：Ｉｒ−１：Ｉｒ−２＝２：１：２）を用いた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０３５６】
【化６５】
【０３５７】
《有機ＥＬ素子４−１を用いた画像表示装置の作製》
有機ＥＬ素子４−１の非発光面をガラスケースで覆い、発光面にカラーフィルターを付け画像表示装置として用いたところ、良好なフルカラーの色表示性能を示し、優れた画像表示装置として使用することができた。
【０３５８】
実施例８（請求の範囲７〜１８に対する実施例）
実施例４で作製した有機ＥＬ素子１ａ−１において、例示リン光性化合物１−１に代えて例示リン光性化合物１−１、Ｉｒ−３（１−１：Ｉｒ−３＝１：３）を用いた以外は、有機ＥＬ素子１ａ−１と同様にして有機ＥＬ素子５−１を作製した。
【０３５９】
【化６６】
【０３６０】
《有機ＥＬ素子５−１を用いた照明装置の作製》
有機ＥＬ素子５−１の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】
【０３６１】
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
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【請求項２】
基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【請求項３】
前記燐光性化合物が下記一般式（１）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。
【化１】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
【請求項４】
前記フラン誘導体が、下記一般式（２）または下記一般式（５）で表されることを特徴とする請求項１〜３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。
【化２】
〔式中、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒａ１はジベンゾフリル基を表す。〕
【化３】
〔式中、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表すが、Ｒａ１、Ｒ１のいずれかはジベンゾフリル基を表す。ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕
【請求項５】
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を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
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を有することを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１】
基板上に電極と少なくとも１層の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層がホスト化合物と燐光性化合物とを含有する発光層である有機エレクトロルミネッセンス素子において、該ホスト化合物のＨＯＭＯが−５．４２〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２０〜＋０．００ｅＶであり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【請求項２】
基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物および正孔輸送性ホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶかつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該正孔輸送性ホスト化合物の励起三重項エネルギーＴ１が２．７ｅＶ以上であり、かつ、該ホスト化合物がフラン誘導体であ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。
【請求項３】
前記燐光性化合物が下記一般式（１）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。
【化１】
〔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、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の整数を表し、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
【請求項４】
前記フラン誘導体が、下記一般式（２）または下記一般式（５）で表されることを特徴とする請求項１〜３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。
【化２】
〔式中、Ａｒ１及びＡｒ２は各々芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表し、Ｒａ１はジベンゾフリル基を表す。〕
【化３】
〔式中、Ｒａ１は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Ｒ１、Ｒ２は各々置換基を表すが、Ｒａ１、Ｒ１のいずれかはジベンゾフリル基を表す。ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕
【請求項５】
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を有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
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を有することを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置と表示手段としての液晶素子を有することを特徴とする表示装置。
【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２０１３−１０２２２０（Ｐ２０１３−１０２２２０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１８６００（Ｐ２０１３−１８６００）
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００８−５０６２３０（Ｐ２００８−５０６２３０）の分割
【原出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタ株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００８−５０６２３０（Ｐ２００８−５０６２３０）の分割
【原出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタ株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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