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】高い発光効率を示し、且つ発光寿命が長く、輝度ムラが改善され、且つダークスポットが抑制された有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を用いた照明装置及び表示装置を提供する。
【解決手段】構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が特定の配位子と結合した８〜１０族金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層がカルバゾリル基を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【解決手段】構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が特定の配位子と結合した８〜１０族金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層がカルバゾリル基を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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、表示装置及び照明装置に関する。
【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】
有機ＥＬ素子は発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子においては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００５】
特許第３０９３７９６号公報では、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している。また、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、特開昭６３−２６４６９２号公報）、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、特開平３−２５５１９０号公報）等が知られている。
【０００６】
以上のように、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％であり、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リン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている。
【０００８】
例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、また米国特許第６，０９７，１４７号明細書等にも開示されている。
【０００９】
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る可能性があることから照明用途としても注目されている。
【００１０】
例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）等においては、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されている。
【００１１】
また、前述のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）においては、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されている。
【００１２】
その他、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は、Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとしてＬ2Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば、（ｐｐｙ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）を、またＭｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ、Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、やはりＴｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、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）等を用いた検討を行っている（なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。）。
【００１３】
また、前記Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）や特開２００１−２４７８５９号公報等においても、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている。
【００１４】
また、高い発光効率を得るために、Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、Ｉｋａｉ等はホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。
【００１５】
中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。
【００１６】
いずれの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光がリン光に由来することから従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。このように、リン光性の高効率の発光材料は、発光波長の短波化と素子の発光寿命の改善が難しく、実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。
【００１７】
また、波長の短波化に関しては、これまでフェニルピリジンにフッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基等の電子吸引基を置換基として導入すること、配位子としてピコリン酸やピラザボール系の配位子を導入することが知られているが、これらの配位子では発光材料の発光波長が短波化して青色を達成し、高効率の素子を達成できる一方、素子の発光寿命は大幅に劣化するため、そのトレードオフの改善が求められていた。
【００１８】
配位子としてフェニル基を置換したフェニルピラゾールを有する金属錯体が知られている（例えば、国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット、特開２００５−５３９１２号公報参照。）。しかし、ここで開示されているフェニルピラゾールへのフェニル基の置換様式では発光の素子寿命に改善が見られるが、まだ十分ではなく発光効率の観点からも改良の余地が残っている。一方、立体障害性の置換基を有する配位子が発光輝度の改善に良いという知見が得られており、特開２００３−１０９７５８号公報にフェニルピラゾール母核に適用された例がある。
【００１９】
配位子としてフェニルイミダゾールを基本骨格にして、種々の置換基を導入した金属錯体を含む発光素子の例が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【００２０】
このような有機ＥＬ素子は、照明装置または表示装置に応用する上では発光面全域で均一な発光が得られることや、長時間安定な発光をすることが必要不可欠な条件である。
【００２１】
しかしながら、有機Ｅ素子においては発光面内で輝度ムラが生じたり、長時間駆動によりダークスポットと呼ばれる非発光点が発生するという問題があるのが現状である。
【００２２】
このような輝度ムラやダークスポットの原因として考えられることは色々あるが、外的要因としては、水分や酸素の有機エレクトロルミネッセンス素子内への浸入による有機層の結晶化、第２電極の剥離等が考えられ、内的要因としては、第２電極を構成している金属の結晶成長によるショート、発光に伴う発熱による有機層の結晶化、劣化等が考えられる。
【００２３】
外的要因に対する対策はこれまでに種々提案されている（例えば、特開平５−１８２７５９号公報、同５−３６４７５公報及び特開２００２−４３０５５参照。）が、内的要因に関する対策はあまり考案されていない。
【００２４】
内的要因として考えられる有機層の結晶化であるが、これは材料個々の性質もあるが、有機化合物の多層構造を持つ有機ＥＬ素子では、それらの材料の組み合わせが重要である。材料個々の性質がよくても、組み合わせによっては相互作用により結晶化が生じたりする。
【００２５】
有機ＥＬ素子で用いられる電荷輸送材料は、電圧印加時に基板あるいは電荷注入層から電荷を受け取り、発光材料への電荷の授受を行い、残留電荷を残さないという役割を有している。残留電荷が素子に蓄積してしまった場合、その部分に負荷がかかり、ダークスポットの成長につながる。
【００２６】
以上のことより、安定で均一な発光をする有機ＥＬ素子を得るためには、相互作用による結晶化が起こらず、電荷の授受がスムースに行われるような各層の材料の組み合わせを見出すことが重要である。
また、電子輸送層にカルバゾール化合物を用いて素子の寿命を改善する提案がされている（例えば、特許文献３、４参照）。しかし、ここで開示されている配位子としてフェニルピリジン誘導体を有するイリジウム錯体との組み合わせのみであり、この構成ではまだまだ改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】国際公開第０５／００７７６７号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−６８１１０号公報
【特許文献３】国際公開第０５／００３０９５号パンフレット
【特許文献４】国際公開第０６／２８２２４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高い発光効率を示し、且つ発光寿命が長く、輝度ムラが改善され、且つダークスポットが抑制された有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を用いた照明装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の上記目的は、下記構成１〜１０により達成される。
具体的に本発明によれば、構成１において、一般式（Ａ）、（１）、（２）が下記の特定構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
一般式（Ａ）中、Ｘ４は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。
一般式（１）中、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。
一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表す。
【００３０】
１．構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が下記一般式（Ａ）で表される金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３１】
【化１】
【００３２】
（一般式（Ａ）中、Ｘ4は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、Ｘ3及びＹは炭素原子または窒素原子を表し、ＡはＸ3−Ｃと共に５〜６員の炭化水素環または複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ＢはＸ4−Ｙ−Ｎと共に置換基を有してもよいピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環又はテトラゾール環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。Ｌ１はＸ1、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。中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。）
【００３３】
【化２】
【００３４】
（一般式（１）中、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝ＣＲ−である。Ｒは水素原子または置換基を表す。Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。但し、下記化合物ＥＴＭ１を除く。）
【００３５】
【化３】
【００３６】
（一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
２．前記一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子を表し、Ｚが結合する窒素原子Ｘ４から数えて３番目の原子の少なくとも１つに、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を結合している炭化水素環基または複素環基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。
【００３７】
３．前記一般式（Ａ）のＢと共に形成される環がイミダゾール環であ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。
【００３８】
４．前記イミダゾール環が一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子であるイミダゾール環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。
【００３９】
５．前記一般式（Ａ）のＡと共に形成される環がベンゼン環であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
６．前記一般式（Ａ）で表される金属錯体が同一の配位子のみで構成されることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
７．前記一般式（Ａ）において、Ｍ1がイリジウムであることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４２】
８．前記一般式（２）中のＲ13が一般式（１）中のＡｒとの単なる結合手であることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
９．前記１〜８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含有することを特徴とする表示装置。
１０．前記１〜８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。
【発明の効果】
【００４４】
本発明により、高い発光効率を示し、且つ発光寿命が長く、輝度ムラが改善され、且つダークスポットが抑制された有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を用いた照明装置、及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図５】照明装置の概略図である。
【図６】照明装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
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。
【００４７】
まず、本発明における、一般式（Ａ）で表される金属錯体について説明する。
【００４８】
（配位子）
本発明に係る一般式（Ａ）で表される金属錯体においては、ｍ１＞ｍ２である場合、ｍ１を有する括弧内に示す部分構造、もしくはその互変異性体で表される部分構造を主配位子と称し、ｍ２を有する括弧内に示す部分構造、もしくはその互変異性体で表される部分構造を副配位子と称す。
【００４９】
本発明においては、該金属錯体は主配位子もしくはその互変異性体と副配位子もしくはその互変異性体の組み合わせで構成されるか、後述するが、ｍ２＝０の場合、即ち該金属錯体の配位子の全てが、主配位子またはその互変異性体で表される部分構造のみで構成されていてもよい。
【００５０】
更に従来公知の金属錯体形成に用いられる、所謂配位子として当該業者が周知の配位子（配位化合物とも言う）を必要に応じて配位子として有していてもよい。
【００５１】
本発明に記載の効果を好ましく得る観点からは、錯体中の配位子の種類は１〜２種類から構成されることが好ましく、更に好ましくは１種類である。
【００５２】
従来公知の金属錯体に用いられる配位子としては、種々の公知の配位子があるが、例えば、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社 Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著 １９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用」裳華房社 山本明夫著 １９８２年発行等に記載の配位子（例えば、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子））、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子などが挙げられる。
【００５３】
（元素周期表の８〜１０族の遷移金属元素）
本発明に係る一般式（Ａ）で表される金属錯体の形成に用いられる金属としては、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、白金が好ましい遷移金属元素として挙げられる。
【００５４】
（立体パラメーター値（Ｅｓ値））
本発明のおける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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
【表１】
【００５９】
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。
【００６０】
本発明においてＥｓ値は−０．５以下である。好ましくは−７．０以上−０．６以下である。最も好ましくは−７．０以上−１．０以下である。
【００６１】
ここで、本発明においては、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基、例えば、Ｒにケト−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。
【００６２】
一般式（Ａ）のＺは炭化水素環基または複素環基であることが好ましく、炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。また、芳香族炭化水素環基（芳香族炭化水素基、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。
【００６３】
複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、１，３−ジオキサン環、１，４−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−１、１−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタン環等から導出される基を挙げることができる。
【００６４】
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。これらの基は、無置換でも更に置換基を有していてもよい。これらの置換基としては、後述する、Ｒ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【００６５】
以下に一般式（Ａ）におけるＺの好ましい例を挙げるが、Ｚは以下の例示以外にも更に置換基を有していてもよいなどこれらの例に限定されない。なお、＊は結合位置を表す。
【００６６】
【化４】
【００６７】
【化５】
【００６８】
【化６】
【００６９】
【化７】
【００７０】
【化８】
【００７１】
【化９】
【００７２】
【化１０】
【００７３】
【化１１】
【００７４】
【化１２】
【００７５】
【化１３】
【００７６】
【化１４】
【００７７】
【化１５】
【００７８】
【化１６】
【００７９】
【化１７】
【００８０】
【化１８】
【００８１】
【化１９】
【００８２】
一般式（Ａ）において、Ｙは炭素原子または窒素原子を表し、好ましくは炭素原子である。Ｂは−Ｃ（Ｒ01）＝Ｃ（Ｒ02）−、−Ｎ＝Ｃ（Ｒ02）−、−Ｃ（Ｒ01）＝Ｎ−または−Ｎ＝Ｎ−を表す。
【００８３】
Ｙを含む含窒素複素環基の好ましい例としては、２−イミダゾリル基、２−（１，３，４−トリアゾリル）基、２−（１，３，５−トリアゾリル）基、２−テトラゾリル基等が挙げられる。これらの含窒素複素環基で最も好ましくは２−イミダゾリル基である。
【００８４】
Ｒ01及びＲ02は水素原子または置換基を表す。置換基の例としては、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、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、アリール基等とも言い、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）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、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、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。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００８５】
一般式（Ａ）のＡ−Ｃ−Ｘで表される炭化水素環基または複素環基において、Ｘは炭素原子または窒素原子を表し、好ましくは炭素原子である。
【００８６】
Ａ−Ｃ−Ｘで表される炭化水素環基が芳香族炭化水素環基のとき、（４ｎ＋２）π系の芳香族炭化水素化合物から任意の位置の水素原子を１つ取り除いたものであり、具体的にはフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−アントリル基、１−アントリル基、９−フェナントリル基、２−トリフェニレニル基、３−ペリレニル基等が挙げられる。更に該炭化水素環基は、例えば、Ｒ01で説明した置換基によって置換されていてもよく、更に縮合環（例えば、９−フェナントリル基に炭化水素環を縮合させた９−ピレニル基、フェニル基に複素環を縮合させた８−キノリル基等）を形成してもよい。
【００８７】
Ａ−Ｃ−Ｘで表される複素環基が芳香族複素環基のとき、該芳香族複素環基は含窒素芳香族複素環に結合する部分の少なくとも片隣接位が炭素原子であり、且つ４ｎ＋２π系の芳香族基であれば特に制限はないが、含窒素芳香族複素環に結合する部分の両隣接位が炭素原子であることが好ましい。具体的には、３−ピリジル基、５−ピリミジル基、４−ピリダジル基、５−ピリダジル基、４−イソオキサゾリル基、４−イソチアゾリル基、４−ピラゾリル基、３−ピロロ基、３−フリル基、３−チエニル基等が挙げられる。更に該複素環は、例えば、Ｒ01で説明した置換基によって置換されていてもよく、更に縮合環を形成してもよい。
【００８８】
一般式（Ａ）において、Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。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、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、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。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。
【００８９】
一般式（Ａ）において、中心金属であるＭ1は元素周期表における８〜１０族の金属を表すが、中でも好ましくはイリジウムまたは白金である。
【００９０】
以下、本発明に係る前記一般式（Ａ）で表される金属錯体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００９１】
【化２０】
【００９２】
【化２１】
【００９３】
【化２２】
【００９４】
【化２３】
【００９５】
【化２４】
【００９６】
【化２５】
【００９７】
【化２６】
【００９８】
【化２７】
【００９９】
【化２８】
【０１００】
【化２９】
【０１０１】
【化３０】
【０１０２】
【化３１】
【０１０３】
【化３２】
【０１０４】
【化３３】
【０１０５】
【化３４】
【０１０６】
【化３５】
【０１０７】
【化３６】
【０１０８】
【化３７】
【０１０９】
【化３８】
【０１１０】
【化３９】
【０１１１】
【化４０】
【０１１２】
【化４１】
【０１１３】
【化４２】
【０１１４】
【化４３】
【０１１５】
【化４４】
【０１１６】
【化４５】
【０１１７】
【化４６】
【０１１８】
【化４７】
【０１１９】
【化４８】
【０１２０】
【化４９】
【０１２１】
【化５０】
【０１２２】
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。
【０１２３】
次に、本発明における一般式（１）で表される化合物について説明する。
【０１２４】
一般式（１）において、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、アリーレン基としてはフェニレン、４，４′−ビフェニレン、３，３′−ビフェニレン、３，４′−ビフェニレン、ｐ−ターフェニレン、ｍ−ターフェニレン等が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２５】
ヘテロアリーレン基としては以下のものが挙げられ、これらは更に置換基を有していてもよい（＊は結合部位を表す。）。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２６】
【化５１】
【０１２７】
一般式（１）において、Ｒ3及びＲ4は水素原子またはアリール基を表し、アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フェナンスリル基、ビフェニル基等が挙げられ、これらは更に置換基を有していてもよい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２８】
Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−である。Ｒは水素原子または置換基であり、置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述した、Ｒ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。Ｃｚは前記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。
【０１２９】
一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13は少なくとも一つがＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。Ｒ5〜Ｒ13の少なくとも一つが表すＡｒとの結合部位としては、Ｒ13が単なる結合手であることが特に好ましい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１３０】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【０１３１】
【化５２】
【０１３２】
【化５３】
【０１３３】
【化５４】
【０１３４】
【化５５】
【０１３５】
【化５６】
【０１３６】
【化５７】
【０１３７】
【化５８】
【０１３８】
【化５９】
【０１３９】
【化６０】
【０１４０】
【化６１】
【０１４１】
【化６２】
【０１４２】
次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。
【０１４３】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。
【０１４４】
本発明の有機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。
【０１４５】
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極
（iii）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vi）陽極／陽極バッファー層／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極バッファー層／陰極。
【０１４６】
《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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
《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。
【０１５１】
本発明の有機ＥＬ素子は構成層として電子輸送層を有し、該電子輸送層には一般式（１）で表される化合物が含まれる。本発明の有機ＥＬ素子は複数の電子輸送層を有していてもよく、該層に含まれる材料としては、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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる発光層について説明する。
【０１５８】
《発光層》
本発明において、発光層には一般式（Ａ）で表される金属錯体が含まれる。発光層には発光ホストと発光ドーパントが含まれ、一般式（Ａ）で表される金属錯体は発光ドーパントとして機能する。
【０１５９】
（発光ホストと発光ドーパント）
本発明に用いられるホスト化合物（発光ホストとも言う）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未満の化合物を表す。
【０１６０】
本発明に用いられる発光ホストとしては構造的には特に制限はないが、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、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。中でも、カルバゾール誘導体、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が好ましく用いられる。
【０１６１】
以下に具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１６２】
【化６３】
【０１６３】
【化６４】
【０１６４】
【化６５】
【０１６５】
【化６６】
【０１６６】
本発明に係る発光層においては、ホスト化合物として公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、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。
【０１６７】
また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位を持つ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。
【０１６８】
発光ホストとしては、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、且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１６９】
発光ホストの具体例としては、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、特開２００２−３０８８５５号公報、特開２００１−３１３１７９号公報、特開２００２−３１９４９１号公報、特開２００１−３５７９７７号公報、特開２００２−３３４７８６号公報、特開２００２−８８６０号公報、特開２００２−３３４７８７号公報、特開２００２−１５８７１号公報、特開２００２−３３４７８８号公報、特開２００２−４３０５６号公報、特開２００２−３３４７８９号公報、特開２００２−７５６４５号公報、特開２００２−３３８５７９号公報、特開２００２−１０５４４５号公報、特開２００２−３４３５６８号公報、特開２００２−１４１１７３号公報、特開２００２−３５２９５７号公報、特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３１４５３号公報、特開２００３−３１６５号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００３−２７０４８号公報、特開２００２−２５５９３４号公報、特開２００２−２６０８６１号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、特開２００２−３０５０８４号公報、特開２００２−３０８８３７号公報等。
【０１７０】
また、発光層はホスト化合物として更に蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。
【０１７１】
具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【０１７２】
発光層中の主成分であるホスト化合物である発光ホストに対する発光ドーパントとの混合比は、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。
【０１７３】
但し、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよく、混合する相手は構造を異にする、その他の金属錯体やその他の構造を有するリン光性ドーパントや蛍光性ドーパントでもよい。
【０１７４】
ここで、発光ドーパントとして用いられる金属錯体と併用してもよいドーパント（リン光性ドーパント、蛍光性ドーパント等）について述べる。発光ドーパントは大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。
【０１７５】
前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【０１７６】
後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素周期表で８族、９族、１０族の遷移金属元素を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、白金化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１７７】
具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。
【０１７８】
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。
【０１７９】
以下に、具体例の一部を示す。
【０１８０】
【化６７】
【０１８１】
【化６８】
【０１８２】
【化６９】
【０１８３】
【化７０】
【０１８４】
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。
【０１８５】
《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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
《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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
《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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常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。
【０１９６】
《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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
《表示装置》
本発明の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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
《照明装置》
本発明の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。
【０２１６】
本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２１７】
また、本発明の有機ＥＬ素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。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。
【０２１８】
以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
【０２１９】
図１は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０２２０】
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。
【０２２１】
制御部Ｂは表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０２２２】
図２は表示部Ａの模式図である。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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）。
【０２２６】
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。
【０２２７】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２２８】
図３は画素の模式図である。
【０２２９】
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。
【０２３０】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
図４はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
また本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０２４０】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
このように、本発明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。
【０２４３】
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】
【０２４４】
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。
【０２４５】
実施例１
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１５の作製》
陽極として、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２４６】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物（１９６）を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−１を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２４７】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し，２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２４８】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２４９】
次いで、化合物Ｈ−１の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９６）の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。
【０２５０】
更に化合物ＨＢ−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２５１】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０２５２】
また、発光層の例示化合物（１９６）と電子輸送層の例示化合物ＨＢ−１とを、それぞれ表２に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子１−１と同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−１５を作製した。
【０２５３】
【表２】
【０２５４】
【化７１】
【０２５５】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−１５を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亜合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止して、図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。
【０２５６】
図５は照明装置の概略図を示し、有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った）。図６は照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【０２５７】
（効率）
効率（％）は外部取り出し効率（％）のことで、作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を流して測定した。
【０２５８】
（寿命）
寿命（時間）は初期輝度３００ｃｄ／ｍ2で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度の半分に低下するのに要した時間を測定した。
【０２５９】
（輝度ムラ）
輝度ムラは作製した素子の発光輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2となる条件において、発光面の最も暗い部分と最も明るい部分の輝度を測定し、下式によって求めた。
【０２６０】
輝度ムラ（％）＝発光面の最も暗い部分の輝度／発光面の最も暗い部分と最も明るい部分の輝度
（ダークスポット）
ダークスポットは作製したサンプルから有機ＥＬパネルを作製し、温度６０度、湿度９０％ＲＨの条件で３００時間保存した後、ダークスポット（発光ムラ）の発生の有り無しを以下に示す試験方法により試験し、以下に示す評価ランクに従って評価した。
【０２６１】
ダークスポット（発光ムラ）の試験方法
ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させた。２００ｃｄで発光させた発光素子について、５０倍の顕微鏡でダークスポット（発光ムラ）が生じるかを観察した。
【０２６２】
ダークスポット（発光ムラ）の評価ランク
◎：９割以上が均一に発光している
○：８割以上が均一に発光している
△：７割以上が均一に発光している
×：７割未満しか均一に発光していない。
【０２６３】
以上評価結果を表３に示した。但し、効率、寿命は有機ＥＬ素子１−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２６４】
【表３】
【０２６５】
結果から明らかなように、本発明は、発光層のドーパントに特定の構造を持った化合物と、電子輸送層に特定の構造を持った化合物とを用いることで効果が発揮される。
【０２６６】
本発明の有機ＥＬ素子１−１〜１−８では効率、寿命がよく、更に輝度ムラ、ダークスポットが改善された素子が実現しているが、電子輸送層に本発明の一般式（１）に当てはまる構造以外の化合物を用いた、有機ＥＬ素子１−９〜１−１２では満足した性能が得られなかった。
【０２６７】
また、ドーパントが本発明の一般式（Ａ）に当てはまる構造以外の化合物を用いた有機ＥＬ素子１−１３〜１−１５でも満足した性能が得られなかった。このことから、この２つの層の化合物の構造の組み合わせが、本発明の効果に大いに貢献していることがわかる。これらの原因は詳細についてはよくわかっていないが、発光層と電子輸送層の材料をそれぞれ特定の構造にすることで、恐らく発光界面での劣化が抑えられているものと考えられる。
【０２６８】
実施例２
《有機ＥＬ素子２−１〜２−１５の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２６９】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−２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（１９８）を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−１０を２００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２７０】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２７１】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２７２】
次いで、化合物Ｈ−２の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９８）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、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して、３０ｎｍの発光層を設けた。
【０２７３】
更に例示化合物ＨＢ−１０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１０ｎｍの第１の電子輸送層を設けた。その上に、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記第１の電子輸送層の上に蒸着し、膜厚３０ｎｍの第２の電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２７４】
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。
【０２７５】
また、発光層の例示化合物（１９８）と、第１の電子輸送層の例示化合物ＨＢ−１０とを、それぞれ表４に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子２−１と同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−１５を作製し、実施例１に記載の方法で封止し、評価した。結果を表５に示した。但し、効率及び寿命は有機ＥＬ素子２−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２７６】
【表４】
【０２７７】
【表５】
【０２７８】
【化７２】
【０２７９】
ここでも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２８０】
実施例３
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１６の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２８１】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−３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（１９８）を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−２８を２００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２８２】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２８３】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２８４】
次いで、化合物Ｈ−３の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９８）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、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して２０ｎｍの発光層を設けた。
【０２８５】
更に例示化合物ＨＢ−２８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１５ｎｍの第１の電子輸送層を設けた。その上に、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記第１の電子輸送層の上に蒸着し、膜厚２５ｎｍの第２の電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２８６】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０２８７】
また、発光層の例示化合物（１９８）と第１の電子輸送層の例示化合物ＨＢ−２８とを、それぞれ表６に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子３−１と同様にして、有機ＥＬ素子３−２〜３−１６を作製し、実施例１に記載の方法で封止し、評価した。結果を表７に示した。但し、効率及び寿命は有機ＥＬ素子３−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２８８】
【表６】
【０２８９】
【表７】
【０２９０】
【化７３】
【０２９１】
ここでも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２９２】
実施例４
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２９３】
この透明支持基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、化合物Ｈ−４（１００ｍｇ）と例示化合物１９６（１０ｍｇ）を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層とした。
【０２９４】
これを真空蒸着装置に取り付け、次いで、真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧し、例示化合物ＨＢ−１９を０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度で３０ｎｍ蒸着し電子輸送層とした。
【０２９５】
陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ、及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０２９６】
このように本発明の有機ＥＬ素子は塗布によっても作製することができる。また、塗布によって得られた有機ＥＬ素子でも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２９７】
【化７４】
【０２９８】
実施例５
《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１−１のドーパントである例示化合物（１９６）を例示化合物（２１７）に置き換えた以外は同様にして、青色発光素子を作製し、これを青色発光素子として用いた。
【０２９９】
（緑色発光素子の作製）
実施例３の有機ＥＬ素子３−１において、ドーパントである例示化合物（１９７）をＩｒ−１６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。
【０３００】
（赤色発光素子の作製）
実施例２の有機ＥＬ素子２−１において、ドーパントである例示化合物（１９８）をＩｒ−１７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。
【０３０１】
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１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２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
実施例６
《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と同様に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを２０ｎｍの厚さで成膜し、更に化合物Ｈ−５の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９１）の入ったボート及びＩｒ−９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストである化合物Ｈ−５と発光ドーパントである例示化合物（１９１）及びＩｒ−９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。
【０３０４】
次いで、例示化合物ＨＢ−１を１０ｎｍ成膜して第１の電子輸送層を設けた。更にＡｌｑ3を４０ｎｍで成膜し、第２の電子輸送層を設けた。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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缶を具備させ、図５、図６に示すような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。
【０３０７】
【化７５】
【符号の説明】
【０３０８】
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
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【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、表示装置及び照明装置に関する。
【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】
有機ＥＬ素子は発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子においては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００５】
特許第３０９３７９６号公報では、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している。また、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、特開昭６３−２６４６９２号公報）、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、特開平３−２５５１９０号公報）等が知られている。
【０００６】
以上のように、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％であり、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リン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている。
【０００８】
例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、また米国特許第６，０９７，１４７号明細書等にも開示されている。
【０００９】
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る可能性があることから照明用途としても注目されている。
【００１０】
例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）等においては、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されている。
【００１１】
また、前述のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）においては、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されている。
【００１２】
その他、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は、Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとしてＬ2Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば、（ｐｐｙ）2Ｉｒ（ａｃａｃ）を、またＭｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ、Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ等は、やはりＴｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、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）等を用いた検討を行っている（なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。）。
【００１３】
また、前記Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）や特開２００１−２４７８５９号公報等においても、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている。
【００１４】
また、高い発光効率を得るために、Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、Ｉｋａｉ等はホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ等は各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。
【００１５】
中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。
【００１６】
いずれの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光がリン光に由来することから従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。このように、リン光性の高効率の発光材料は、発光波長の短波化と素子の発光寿命の改善が難しく、実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。
【００１７】
また、波長の短波化に関しては、これまでフェニルピリジンにフッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基等の電子吸引基を置換基として導入すること、配位子としてピコリン酸やピラザボール系の配位子を導入することが知られているが、これらの配位子では発光材料の発光波長が短波化して青色を達成し、高効率の素子を達成できる一方、素子の発光寿命は大幅に劣化するため、そのトレードオフの改善が求められていた。
【００１８】
配位子としてフェニル基を置換したフェニルピラゾールを有する金属錯体が知られている（例えば、国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット、特開２００５−５３９１２号公報参照。）。しかし、ここで開示されているフェニルピラゾールへのフェニル基の置換様式では発光の素子寿命に改善が見られるが、まだ十分ではなく発光効率の観点からも改良の余地が残っている。一方、立体障害性の置換基を有する配位子が発光輝度の改善に良いという知見が得られており、特開２００３−１０９７５８号公報にフェニルピラゾール母核に適用された例がある。
【００１９】
配位子としてフェニルイミダゾールを基本骨格にして、種々の置換基を導入した金属錯体を含む発光素子の例が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【００２０】
このような有機ＥＬ素子は、照明装置または表示装置に応用する上では発光面全域で均一な発光が得られることや、長時間安定な発光をすることが必要不可欠な条件である。
【００２１】
しかしながら、有機Ｅ素子においては発光面内で輝度ムラが生じたり、長時間駆動によりダークスポットと呼ばれる非発光点が発生するという問題があるのが現状である。
【００２２】
このような輝度ムラやダークスポットの原因として考えられることは色々あるが、外的要因としては、水分や酸素の有機エレクトロルミネッセンス素子内への浸入による有機層の結晶化、第２電極の剥離等が考えられ、内的要因としては、第２電極を構成している金属の結晶成長によるショート、発光に伴う発熱による有機層の結晶化、劣化等が考えられる。
【００２３】
外的要因に対する対策はこれまでに種々提案されている（例えば、特開平５−１８２７５９号公報、同５−３６４７５公報及び特開２００２−４３０５５参照。）が、内的要因に関する対策はあまり考案されていない。
【００２４】
内的要因として考えられる有機層の結晶化であるが、これは材料個々の性質もあるが、有機化合物の多層構造を持つ有機ＥＬ素子では、それらの材料の組み合わせが重要である。材料個々の性質がよくても、組み合わせによっては相互作用により結晶化が生じたりする。
【００２５】
有機ＥＬ素子で用いられる電荷輸送材料は、電圧印加時に基板あるいは電荷注入層から電荷を受け取り、発光材料への電荷の授受を行い、残留電荷を残さないという役割を有している。残留電荷が素子に蓄積してしまった場合、その部分に負荷がかかり、ダークスポットの成長につながる。
【００２６】
以上のことより、安定で均一な発光をする有機ＥＬ素子を得るためには、相互作用による結晶化が起こらず、電荷の授受がスムースに行われるような各層の材料の組み合わせを見出すことが重要である。
また、電子輸送層にカルバゾール化合物を用いて素子の寿命を改善する提案がされている（例えば、特許文献３、４参照）。しかし、ここで開示されている配位子としてフェニルピリジン誘導体を有するイリジウム錯体との組み合わせのみであり、この構成ではまだまだ改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】国際公開第０５／００７７６７号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−６８１１０号公報
【特許文献３】国際公開第０５／００３０９５号パンフレット
【特許文献４】国際公開第０６／２８２２４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高い発光効率を示し、且つ発光寿命が長く、輝度ムラが改善され、且つダークスポットが抑制された有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を用いた照明装置及び表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明の上記目的は、下記構成１〜１０により達成される。
具体的に本発明によれば、構成１において、一般式（Ａ）、（１）、（２）が下記の特定構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
一般式（Ａ）中、Ｘ４は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。
一般式（１）中、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。
一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表す。
【００３０】
１．構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層が下記一般式（Ａ）で表される金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３１】
【化１】
【００３２】
（一般式（Ａ）中、Ｘ4は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、Ｘ3及びＹは炭素原子または窒素原子を表し、ＡはＸ3−Ｃと共に５〜６員の炭化水素環または複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ＢはＸ4−Ｙ−Ｎと共に置換基を有してもよいピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環又はテトラゾール環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。Ｌ１はＸ1、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。中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。）
【００３３】
【化２】
【００３４】
（一般式（１）中、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝ＣＲ−である。Ｒは水素原子または置換基を表す。Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。但し、下記化合物ＥＴＭ１を除く。）
【００３５】
【化３】
【００３６】
（一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
２．前記一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子を表し、Ｚが結合する窒素原子Ｘ４から数えて３番目の原子の少なくとも１つに、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を結合している炭化水素環基または複素環基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。
【００３７】
３．前記一般式（Ａ）のＢと共に形成される環がイミダゾール環であ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。
【００３８】
４．前記イミダゾール環が一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子であるイミダゾール環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。
【００３９】
５．前記一般式（Ａ）のＡと共に形成される環がベンゼン環であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
６．前記一般式（Ａ）で表される金属錯体が同一の配位子のみで構成されることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４１】
７．前記一般式（Ａ）において、Ｍ1がイリジウムであることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４２】
８．前記一般式（２）中のＲ13が一般式（１）中のＡｒとの単なる結合手であることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４３】
９．前記１〜８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含有することを特徴とする表示装置。
１０．前記１〜８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。
【発明の効果】
【００４４】
本発明により、高い発光効率を示し、且つ発光寿命が長く、輝度ムラが改善され、且つダークスポットが抑制された有機ＥＬ素子、該有機ＥＬ素子を用いた照明装置、及び表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図５】照明装置の概略図である。
【図６】照明装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
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。
【００４７】
まず、本発明における、一般式（Ａ）で表される金属錯体について説明する。
【００４８】
（配位子）
本発明に係る一般式（Ａ）で表される金属錯体においては、ｍ１＞ｍ２である場合、ｍ１を有する括弧内に示す部分構造、もしくはその互変異性体で表される部分構造を主配位子と称し、ｍ２を有する括弧内に示す部分構造、もしくはその互変異性体で表される部分構造を副配位子と称す。
【００４９】
本発明においては、該金属錯体は主配位子もしくはその互変異性体と副配位子もしくはその互変異性体の組み合わせで構成されるか、後述するが、ｍ２＝０の場合、即ち該金属錯体の配位子の全てが、主配位子またはその互変異性体で表される部分構造のみで構成されていてもよい。
【００５０】
更に従来公知の金属錯体形成に用いられる、所謂配位子として当該業者が周知の配位子（配位化合物とも言う）を必要に応じて配位子として有していてもよい。
【００５１】
本発明に記載の効果を好ましく得る観点からは、錯体中の配位子の種類は１〜２種類から構成されることが好ましく、更に好ましくは１種類である。
【００５２】
従来公知の金属錯体に用いられる配位子としては、種々の公知の配位子があるが、例えば、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社 Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著 １９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用」裳華房社 山本明夫著 １９８２年発行等に記載の配位子（例えば、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子））、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子などが挙げられる。
【００５３】
（元素周期表の８〜１０族の遷移金属元素）
本発明に係る一般式（Ａ）で表される金属錯体の形成に用いられる金属としては、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、白金が好ましい遷移金属元素として挙げられる。
【００５４】
（立体パラメーター値（Ｅｓ値））
本発明のおける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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
【表１】
【００５９】
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。
【００６０】
本発明においてＥｓ値は−０．５以下である。好ましくは−７．０以上−０．６以下である。最も好ましくは−７．０以上−１．０以下である。
【００６１】
ここで、本発明においては、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基、例えば、Ｒにケト−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。
【００６２】
一般式（Ａ）のＺは炭化水素環基または複素環基であることが好ましく、炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。また、芳香族炭化水素環基（芳香族炭化水素基、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。
【００６３】
複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、１，３−ジオキサン環、１，４−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−１、１−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタン環等から導出される基を挙げることができる。
【００６４】
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。これらの基は、無置換でも更に置換基を有していてもよい。これらの置換基としては、後述する、Ｒ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【００６５】
以下に一般式（Ａ）におけるＺの好ましい例を挙げるが、Ｚは以下の例示以外にも更に置換基を有していてもよいなどこれらの例に限定されない。なお、＊は結合位置を表す。
【００６６】
【化４】
【００６７】
【化５】
【００６８】
【化６】
【００６９】
【化７】
【００７０】
【化８】
【００７１】
【化９】
【００７２】
【化１０】
【００７３】
【化１１】
【００７４】
【化１２】
【００７５】
【化１３】
【００７６】
【化１４】
【００７７】
【化１５】
【００７８】
【化１６】
【００７９】
【化１７】
【００８０】
【化１８】
【００８１】
【化１９】
【００８２】
一般式（Ａ）において、Ｙは炭素原子または窒素原子を表し、好ましくは炭素原子である。Ｂは−Ｃ（Ｒ01）＝Ｃ（Ｒ02）−、−Ｎ＝Ｃ（Ｒ02）−、−Ｃ（Ｒ01）＝Ｎ−または−Ｎ＝Ｎ−を表す。
【００８３】
Ｙを含む含窒素複素環基の好ましい例としては、２−イミダゾリル基、２−（１，３，４−トリアゾリル）基、２−（１，３，５−トリアゾリル）基、２−テトラゾリル基等が挙げられる。これらの含窒素複素環基で最も好ましくは２−イミダゾリル基である。
【００８４】
Ｒ01及びＲ02は水素原子または置換基を表す。置換基の例としては、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、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、アリール基等とも言い、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）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、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、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。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【００８５】
一般式（Ａ）のＡ−Ｃ−Ｘで表される炭化水素環基または複素環基において、Ｘは炭素原子または窒素原子を表し、好ましくは炭素原子である。
【００８６】
Ａ−Ｃ−Ｘで表される炭化水素環基が芳香族炭化水素環基のとき、（４ｎ＋２）π系の芳香族炭化水素化合物から任意の位置の水素原子を１つ取り除いたものであり、具体的にはフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−アントリル基、１−アントリル基、９−フェナントリル基、２−トリフェニレニル基、３−ペリレニル基等が挙げられる。更に該炭化水素環基は、例えば、Ｒ01で説明した置換基によって置換されていてもよく、更に縮合環（例えば、９−フェナントリル基に炭化水素環を縮合させた９−ピレニル基、フェニル基に複素環を縮合させた８−キノリル基等）を形成してもよい。
【００８７】
Ａ−Ｃ−Ｘで表される複素環基が芳香族複素環基のとき、該芳香族複素環基は含窒素芳香族複素環に結合する部分の少なくとも片隣接位が炭素原子であり、且つ４ｎ＋２π系の芳香族基であれば特に制限はないが、含窒素芳香族複素環に結合する部分の両隣接位が炭素原子であることが好ましい。具体的には、３−ピリジル基、５−ピリミジル基、４−ピリダジル基、５−ピリダジル基、４−イソオキサゾリル基、４−イソチアゾリル基、４−ピラゾリル基、３−ピロロ基、３−フリル基、３−チエニル基等が挙げられる。更に該複素環は、例えば、Ｒ01で説明した置換基によって置換されていてもよく、更に縮合環を形成してもよい。
【００８８】
一般式（Ａ）において、Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。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、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、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。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。
【００８９】
一般式（Ａ）において、中心金属であるＭ1は元素周期表における８〜１０族の金属を表すが、中でも好ましくはイリジウムまたは白金である。
【００９０】
以下、本発明に係る前記一般式（Ａ）で表される金属錯体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００９１】
【化２０】
【００９２】
【化２１】
【００９３】
【化２２】
【００９４】
【化２３】
【００９５】
【化２４】
【００９６】
【化２５】
【００９７】
【化２６】
【００９８】
【化２７】
【００９９】
【化２８】
【０１００】
【化２９】
【０１０１】
【化３０】
【０１０２】
【化３１】
【０１０３】
【化３２】
【０１０４】
【化３３】
【０１０５】
【化３４】
【０１０６】
【化３５】
【０１０７】
【化３６】
【０１０８】
【化３７】
【０１０９】
【化３８】
【０１１０】
【化３９】
【０１１１】
【化４０】
【０１１２】
【化４１】
【０１１３】
【化４２】
【０１１４】
【化４３】
【０１１５】
【化４４】
【０１１６】
【化４５】
【０１１７】
【化４６】
【０１１８】
【化４７】
【０１１９】
【化４８】
【０１２０】
【化４９】
【０１２１】
【化５０】
【０１２２】
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。
【０１２３】
次に、本発明における一般式（１）で表される化合物について説明する。
【０１２４】
一般式（１）において、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、アリーレン基としてはフェニレン、４，４′−ビフェニレン、３，３′−ビフェニレン、３，４′−ビフェニレン、ｐ−ターフェニレン、ｍ−ターフェニレン等が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２５】
ヘテロアリーレン基としては以下のものが挙げられ、これらは更に置換基を有していてもよい（＊は結合部位を表す。）。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２６】
【化５１】
【０１２７】
一般式（１）において、Ｒ3及びＲ4は水素原子またはアリール基を表し、アリール基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、フェナンスリル基、ビフェニル基等が挙げられ、これらは更に置換基を有していてもよい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１２８】
Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−である。Ｒは水素原子または置換基であり、置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述した、Ｒ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。Ｃｚは前記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。
【０１２９】
一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13は少なくとも一つがＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。Ｒ5〜Ｒ13の少なくとも一つが表すＡｒとの結合部位としては、Ｒ13が単なる結合手であることが特に好ましい。置換基としては、一般式（Ａ）の説明において前述したＲ01、Ｒ02で各々表される置換基と同義のものが挙げられる。
【０１３０】
以下、本発明に係る前記一般式（１）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【０１３１】
【化５２】
【０１３２】
【化５３】
【０１３３】
【化５４】
【０１３４】
【化５５】
【０１３５】
【化５６】
【０１３６】
【化５７】
【０１３７】
【化５８】
【０１３８】
【化５９】
【０１３９】
【化６０】
【０１４０】
【化６１】
【０１４１】
【化６２】
【０１４２】
次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。
【０１４３】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。
【０１４４】
本発明の有機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。
【０１４５】
（ｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極
（iii）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（vi）陽極／陽極バッファー層／第１の正孔輸送層／第２の正孔輸送層／発光層／第１の電子輸送層／第２の電子輸送層／陰極バッファー層／陰極。
【０１４６】
《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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
《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。
【０１５１】
本発明の有機ＥＬ素子は構成層として電子輸送層を有し、該電子輸送層には一般式（１）で表される化合物が含まれる。本発明の有機ＥＬ素子は複数の電子輸送層を有していてもよく、該層に含まれる材料としては、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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる発光層について説明する。
【０１５８】
《発光層》
本発明において、発光層には一般式（Ａ）で表される金属錯体が含まれる。発光層には発光ホストと発光ドーパントが含まれ、一般式（Ａ）で表される金属錯体は発光ドーパントとして機能する。
【０１５９】
（発光ホストと発光ドーパント）
本発明に用いられるホスト化合物（発光ホストとも言う）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未満の化合物を表す。
【０１６０】
本発明に用いられる発光ホストとしては構造的には特に制限はないが、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、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。中でも、カルバゾール誘導体、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が好ましく用いられる。
【０１６１】
以下に具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
【０１６２】
【化６３】
【０１６３】
【化６４】
【０１６４】
【化６５】
【０１６５】
【化６６】
【０１６６】
本発明に係る発光層においては、ホスト化合物として公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、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。
【０１６７】
また、本発明に用いられる発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位を持つ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。
【０１６８】
発光ホストとしては、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、且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１６９】
発光ホストの具体例としては、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、特開２００２−３０８８５５号公報、特開２００１−３１３１７９号公報、特開２００２−３１９４９１号公報、特開２００１−３５７９７７号公報、特開２００２−３３４７８６号公報、特開２００２−８８６０号公報、特開２００２−３３４７８７号公報、特開２００２−１５８７１号公報、特開２００２−３３４７８８号公報、特開２００２−４３０５６号公報、特開２００２−３３４７８９号公報、特開２００２−７５６４５号公報、特開２００２−３３８５７９号公報、特開２００２−１０５４４５号公報、特開２００２−３４３５６８号公報、特開２００２−１４１１７３号公報、特開２００２−３５２９５７号公報、特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３１４５３号公報、特開２００３−３１６５号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００３−２７０４８号公報、特開２００２−２５５９３４号公報、特開２００２−２６０８６１号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、特開２００２−３０５０８４号公報、特開２００２−３０８８３７号公報等。
【０１７０】
また、発光層はホスト化合物として更に蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。
【０１７１】
具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【０１７２】
発光層中の主成分であるホスト化合物である発光ホストに対する発光ドーパントとの混合比は、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。
【０１７３】
但し、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよく、混合する相手は構造を異にする、その他の金属錯体やその他の構造を有するリン光性ドーパントや蛍光性ドーパントでもよい。
【０１７４】
ここで、発光ドーパントとして用いられる金属錯体と併用してもよいドーパント（リン光性ドーパント、蛍光性ドーパント等）について述べる。発光ドーパントは大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。
【０１７５】
前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【０１７６】
後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素周期表で８族、９族、１０族の遷移金属元素を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、白金化合物、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１７７】
具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。
【０１７８】
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。
【０１７９】
以下に、具体例の一部を示す。
【０１８０】
【化６７】
【０１８１】
【化６８】
【０１８２】
【化６９】
【０１８３】
【化７０】
【０１８４】
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。
【０１８５】
《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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
《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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
《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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常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。
【０１９６】
《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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
《表示装置》
本発明の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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
《照明装置》
本発明の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。
【０２１６】
本発明の有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【０２１７】
また、本発明の有機ＥＬ素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。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。
【０２１８】
以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
【０２１９】
図１は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０２２０】
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。
【０２２１】
制御部Ｂは表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０２２２】
図２は表示部Ａの模式図である。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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）。
【０２２６】
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。
【０２２７】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【０２２８】
図３は画素の模式図である。
【０２２９】
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。
【０２３０】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
図４はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
また本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０２４０】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
このように、本発明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。
【０２４３】
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】
【０２４４】
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。
【０２４５】
実施例１
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１５の作製》
陽極として、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２４６】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物（１９６）を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−１を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２４７】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し，２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２４８】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２４９】
次いで、化合物Ｈ−１の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９６）の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．００６ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して４０ｎｍの発光層を設けた。
【０２５０】
更に化合物ＨＢ−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２５１】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。
【０２５２】
また、発光層の例示化合物（１９６）と電子輸送層の例示化合物ＨＢ−１とを、それぞれ表２に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子１−１と同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−１５を作製した。
【０２５３】
【表２】
【０２５４】
【化７１】
【０２５５】
《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−１５を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亜合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止して、図５、図６に示すような照明装置を形成して評価した。
【０２５６】
図５は照明装置の概略図を示し、有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った）。図６は照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。
【０２５７】
（効率）
効率（％）は外部取り出し効率（％）のことで、作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ2定電流を流して測定した。
【０２５８】
（寿命）
寿命（時間）は初期輝度３００ｃｄ／ｍ2で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度の半分に低下するのに要した時間を測定した。
【０２５９】
（輝度ムラ）
輝度ムラは作製した素子の発光輝度が１０００ｃｄ／ｃｍ2となる条件において、発光面の最も暗い部分と最も明るい部分の輝度を測定し、下式によって求めた。
【０２６０】
輝度ムラ（％）＝発光面の最も暗い部分の輝度／発光面の最も暗い部分と最も明るい部分の輝度
（ダークスポット）
ダークスポットは作製したサンプルから有機ＥＬパネルを作製し、温度６０度、湿度９０％ＲＨの条件で３００時間保存した後、ダークスポット（発光ムラ）の発生の有り無しを以下に示す試験方法により試験し、以下に示す評価ランクに従って評価した。
【０２６１】
ダークスポット（発光ムラ）の試験方法
ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させた。２００ｃｄで発光させた発光素子について、５０倍の顕微鏡でダークスポット（発光ムラ）が生じるかを観察した。
【０２６２】
ダークスポット（発光ムラ）の評価ランク
◎：９割以上が均一に発光している
○：８割以上が均一に発光している
△：７割以上が均一に発光している
×：７割未満しか均一に発光していない。
【０２６３】
以上評価結果を表３に示した。但し、効率、寿命は有機ＥＬ素子１−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２６４】
【表３】
【０２６５】
結果から明らかなように、本発明は、発光層のドーパントに特定の構造を持った化合物と、電子輸送層に特定の構造を持った化合物とを用いることで効果が発揮される。
【０２６６】
本発明の有機ＥＬ素子１−１〜１−８では効率、寿命がよく、更に輝度ムラ、ダークスポットが改善された素子が実現しているが、電子輸送層に本発明の一般式（１）に当てはまる構造以外の化合物を用いた、有機ＥＬ素子１−９〜１−１２では満足した性能が得られなかった。
【０２６７】
また、ドーパントが本発明の一般式（Ａ）に当てはまる構造以外の化合物を用いた有機ＥＬ素子１−１３〜１−１５でも満足した性能が得られなかった。このことから、この２つの層の化合物の構造の組み合わせが、本発明の効果に大いに貢献していることがわかる。これらの原因は詳細についてはよくわかっていないが、発光層と電子輸送層の材料をそれぞれ特定の構造にすることで、恐らく発光界面での劣化が抑えられているものと考えられる。
【０２６８】
実施例２
《有機ＥＬ素子２−１〜２−１５の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２６９】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−２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（１９８）を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−１０を２００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２７０】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２７１】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２７２】
次いで、化合物Ｈ−２の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９８）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、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して、３０ｎｍの発光層を設けた。
【０２７３】
更に例示化合物ＨＢ−１０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１０ｎｍの第１の電子輸送層を設けた。その上に、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記第１の電子輸送層の上に蒸着し、膜厚３０ｎｍの第２の電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２７４】
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。
【０２７５】
また、発光層の例示化合物（１９８）と、第１の電子輸送層の例示化合物ＨＢ−１０とを、それぞれ表４に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子２−１と同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−１５を作製し、実施例１に記載の方法で封止し、評価した。結果を表５に示した。但し、効率及び寿命は有機ＥＬ素子２−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２７６】
【表４】
【０２７７】
【表５】
【０２７８】
【化７２】
【０２７９】
ここでも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２８０】
実施例３
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１６の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２８１】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン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化合物Ｈ−３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（１９８）を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物ＨＢ−２８を２００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【０２８２】
次いで、真空槽を８×１０-5Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、２０ｎｍ正孔注入層を設けた。
【０２８３】
次いで、同様にα−ＮＰＤの入った前記加熱ボートを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層を設けた。
【０２８４】
次いで、化合物Ｈ−３の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９８）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、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に共蒸着して２０ｎｍの発光層を設けた。
【０２８５】
更に例示化合物ＨＢ−２８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１５ｎｍの第１の電子輸送層を設けた。その上に、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記第１の電子輸送層の上に蒸着し、膜厚２５ｎｍの第２の電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０２８６】
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更にアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０２８７】
また、発光層の例示化合物（１９８）と第１の電子輸送層の例示化合物ＨＢ−２８とを、それぞれ表６に記載の化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子３−１と同様にして、有機ＥＬ素子３−２〜３−１６を作製し、実施例１に記載の方法で封止し、評価した。結果を表７に示した。但し、効率及び寿命は有機ＥＬ素子３−１の値を１００とした相対値で示した。
【０２８８】
【表６】
【０２８９】
【表７】
【０２９０】
【化７３】
【０２９１】
ここでも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２９２】
実施例４
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。
【０２９３】
この透明支持基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、化合物Ｈ−４（１００ｍｇ）と例示化合物１９６（１０ｍｇ）を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層とした。
【０２９４】
これを真空蒸着装置に取り付け、次いで、真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧し、例示化合物ＨＢ−１９を０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度で３０ｎｍ蒸着し電子輸送層とした。
【０２９５】
陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ、及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。
【０２９６】
このように本発明の有機ＥＬ素子は塗布によっても作製することができる。また、塗布によって得られた有機ＥＬ素子でも、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【０２９７】
【化７４】
【０２９８】
実施例５
《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１−１のドーパントである例示化合物（１９６）を例示化合物（２１７）に置き換えた以外は同様にして、青色発光素子を作製し、これを青色発光素子として用いた。
【０２９９】
（緑色発光素子の作製）
実施例３の有機ＥＬ素子３−１において、ドーパントである例示化合物（１９７）をＩｒ−１６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。
【０３００】
（赤色発光素子の作製）
実施例２の有機ＥＬ素子２−１において、ドーパントである例示化合物（１９８）をＩｒ−１７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。
【０３０１】
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１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２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
実施例６
《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と同様に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを２０ｎｍの厚さで成膜し、更に化合物Ｈ−５の入った前記加熱ボートと例示化合物（１９１）の入ったボート及びＩｒ−９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストである化合物Ｈ−５と発光ドーパントである例示化合物（１９１）及びＩｒ−９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。
【０３０４】
次いで、例示化合物ＨＢ−１を１０ｎｍ成膜して第１の電子輸送層を設けた。更にＡｌｑ3を４０ｎｍで成膜し、第２の電子輸送層を設けた。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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缶を具備させ、図５、図６に示すような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。
【０３０７】
【化７５】
【符号の説明】
【０３０８】
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
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が下記一般式（Ａ）で表される金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
（一般式（Ａ）中、Ｘ4は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、Ｘ3及びＹは炭素原子または窒素原子を表し、ＡはＸ3−Ｃと共に５〜６員の炭化水素環または複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ＢはＸ4−Ｙ−Ｎと共に置換基を有してもよいピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環又はテトラゾール環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。Ｌ１はＸ1、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。中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。）
【化２】
（一般式（１）中、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝ＣＲ−である。Ｒは水素原子または置換基を表す。Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。但し、下記化合物ＥＴＭ１を除く。）
【化３】
（一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子を表し、Ｚが結合する窒素原子Ｘ４から数えて３番目の原子の少なくとも１つに、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を結合している炭化水素環基または複素環基であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記一般式（Ａ）のＢと共に形成される環がイミダゾール環であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記一般式（Ａ）のＡと共に形成される環がベンゼン環であ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。
【請求項５】
前記一般式（Ａ）で表される金属錯体が同一の配位子のみで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１】
構成層として少なくとも陽極、発光層、電子輸送層及び陰極を有し、発光層には少なくともホスト化合物と金属錯体を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層が下記一般式（Ａ）で表される金属錯体を含有し、且つ前記電子輸送層が下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
（一般式（Ａ）中、Ｘ4は窒素原子または炭素原子を表し、Ｚは炭化水素環基または複素環基を表し、Ｘ3及びＹは炭素原子または窒素原子を表し、ＡはＸ3−Ｃと共に５〜６員の炭化水素環または複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ＢはＸ4−Ｙ−Ｎと共に置換基を有してもよいピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環又はテトラゾール環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｘ1−Ｌ１−Ｘ2は２座の配位子を表し、Ｘ1、Ｘ2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。Ｌ１はＸ1、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。中心金属であるＭ1はイリジウムまたは白金を表す。）
【化２】
（一般式（１）中、ｎは１〜２の整数を表し、Ａｒはアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表し、Ｒ3、Ｒ4はアリール基を表す。Ｘ1〜Ｘ3はそれぞれ＝ＣＲ−または＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝Ｎ−であり、Ｘ1〜Ｘ3の少なくとも一つは＝ＣＲ−である。Ｒは水素原子または置換基を表す。Ｃｚは下記一般式（２）で表されるカルバゾリル基である。但し、下記化合物ＥＴＭ１を除く。）
【化３】
（一般式（２）中、Ｒ5〜Ｒ13のうち、Ｒ13が一般式（１）中のＡｒとの結合部位を表し、その他はそれぞれ水素原子または置換基を表す。）
【請求項２】
前記一般式（Ａ）のＸ4が窒素原子を表し、Ｚが結合する窒素原子Ｘ４から数えて３番目の原子の少なくとも１つに、立体パラメーター値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を結合している炭化水素環基または複素環基であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記一般式（Ａ）のＢと共に形成される環がイミダゾール環であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記一般式（Ａ）のＡと共に形成される環がベンゼン環であ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。
【請求項５】
前記一般式（Ａ）で表される金属錯体が同一の配位子のみで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８４９６５（Ｐ２０１３−８４９６５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５７４８０（Ｐ２０１２−２５７４８０）
【出願日】平成２４年１１月２６日（２０１２．１１．２６）
【分割の表示】特願２００７−１８２０６３（Ｐ２００７−１８２０６３）の分割
【原出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２６日（２０１２．１１．２６）
【分割の表示】特願２００７−１８２０６３（Ｐ２００７−１８２０６３）の分割
【原出願日】平成１９年７月１１日（２００７．７．１１）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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