有機発光素子、発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置
【課題】 高効率及び低電圧駆動を実現する有機発光素子を提供する。
【解決手段】 陰極と、陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、陰極がアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと銀金属とを含み、電子輸送層は特定のキサントン化合物を有している。
【解決手段】 陰極と、陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、陰極がアルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと銀金属とを含み、電子輸送層は特定のキサントン化合物を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子、およびその有機発光素子を用いた発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は陽極と陰極とそれら両電極間に配置される有機発光材料を含む単層もしくは多層の有機化合物層を有する素子である。有機発光素子において、有機発光材料を含む層（以下、発光層という）で発生した光は、陽極もしくは陰極のうち一方の電極から出射される。特許文献１では、陰極から光が出射される構成であり、この陰極として電子注入性の向上を目的としてアルカリ金属を含有する合金を用いた半透過金属膜が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような陰極を用いても、陰極と接する有機化合物層（以下、電子輸送層という）を構成する材料によっては、電子注入性は十分に得られなかった。
【０００５】
本発明の目的は、発光効率が高く、駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、陰極と、前記陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、前記陰極が、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含み、前記電子輸送層は下記構造式（１）で示される材料を含むことを特徴とする。
【０００７】
【化１】
【０００８】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、陰極から電子注入層への電子注入性が向上するため、発光効率が高く、駆動電圧の低い有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る有機発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る表示装置の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明の有機発光素子は、第一電極（陽極）と、第二電極（陰極）と、両電極の間に配置された、発光層と、陰極に接する電子輸送層と、を有する構成である。
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子について説明する。
【００１３】
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態の有機発光素子の断面模式図である。
図１（ａ）の有機発光素子１０は、基板１上に、陽極２、発光層３、電子輸送層４、陰極５がこの順に設けられて構成されている。有機発光素子１０は、発光層３が正孔注入輸送性能、電子注入輸送性能及び発光性の性能を全て有している場合に有用である。また、有機発光素子１０は、発光層３に、正孔注入輸送性材料、電子注入輸送性材料及び発光材料が混合されている場合にも有用である。
【００１４】
図１（ｂ）の有機発光素子２０は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層６、発光層３、電子輸送層４、陰極５がこの順に設けられて構成されている。有機発光素子２０は、正孔キャリア輸送の機能を有する層と発光の機能を有する層を分離したものであり、正孔注入輸送性、電子注入輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて使用することができる。このため極めて材料選択の自由度が増すと共に、中央の発光層３に各電荷あるいは励起子を有効に閉じこめて、発光効率の向上を図ることも可能になる。
【００１５】
図１（ｃ）の有機発光素子３０は、図１（ｂ）の有機発光素子２０において、陽極２と正孔輸送層６との間に正孔注入層７が挿入された構成である。正孔注入層７を設けることにより、陽極２と正孔輸送層６との密着性や正孔注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。
【００１６】
ただし、図１に示される有機発光素子１０，２０，３０はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層あるいは光干渉層を設ける構成、正孔輸送層をＨＯＭＯエネルギー準位が異なる２層以上積層する構成等の多様な層構成をとることができる。
【００１７】
本発明において、陰極５は、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属（Ａｇ）と、を含んでいる。さらに、陰極５に接する電子輸送層４は下記構造式（１）で示される化合物を含んでいる。
【００１８】
【化２】
【００１９】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
炭素数１乃至４のアルキル基は、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、セカンダリブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基である。
【００２１】
フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基が有しても良い置換基を以下に示す。
【００２２】
まずメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、セカンダリブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基である。
【００２３】
またフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、ペンタメチルフェニル基、トリイソプロピルフェニル基、ターシャリブチルフェニル基、ジターシャリブチルフェニル基、ナフチルフェニル基、フェナントリルフェニル基、フルオレニルフェニル基、トリフェニレニルフェニル基、クリセニルフェニル基、ジベンゾフラニルフェニル基、ジベンゾチエニルフェニル基、９，９’−スピロビ［フルオレン］−イルフェニル基である。
【００２４】
またビフェニル基、ジターシャリブチルビフェニル基、ナフチルビフェニル基、フェナントリルビフェニル基、フルオレニルビフェニル基、トリフェニレニルビフェニル基、クリセニルビフェニル基、ジベンゾフラニルビフェニル基、ジベンゾチエニルビフェニル基である。
【００２５】
またナフチル基、ジターシャリブチルナフチル基、フェニルナフチル基、ビフェニルナフチル基である。
【００２６】
またフェナントリル基、フェニルフェナントリル基、ビフェニルフェナントリル基である。
【００２７】
またフルオレニル基、フェニルフルオレニル基、ビフェニルフルオレニル基、９，９’−スピロビ［フルオレン］−イル基である。
【００２８】
またクリセニル基、フェニルクリセニル基、ビフェニルクリセニル基である。
【００２９】
またトリフェニレニル基、フェニルトリフェニレニル基、ビフェニルトリフェニレニル基である。
【００３０】
またジベンゾフラニル基、ターシャリブチルジベンゾフラニル基、ジターシャリブチルジベンゾフラニル基、フェニルジベンゾフラニル基、ビフェニルジベンゾフラニル基、ナフチルジベンゾフラニル基、フェナントリルジベンゾフラニル基、フルオレニルジベンゾフラニル基、クリセニルベンゾフラニル基、トリフェニレニルジベンゾフラニル基である。
【００３１】
またジベンゾチエニル基、ターシャリブチルジベンゾチエニル基、ジターシャリブチルジベンゾチエニル基、フェニルジベンゾチエニル基、ビフェニルジベンゾチエニル基、ナフチルジベンゾチエニル基、フェナントリルジベンゾチエニル基、フルオレニルジベンゾチエニル基、クリセニルジベンゾチエニル基、トリフェニレニルジベンゾチエニル基である。
【００３２】
（本発明に係る化合物の性質について）
式（１）で表されるキサントン化合物はカルボニル基を有しているため、電子親和性が高い。特に、キサントン化合物を有する層が、陰極、特にアルカリ金属やアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属やアルカリ土類金属化合物などの還元性ドーパントを含む陰極に隣接して配置されることが好ましい。この場合には、還元性ドーパントとカルボニル基が相互作用して、陰極からキサントン化合物を有する層が電子を受け取ることが容易になるからである。
【００３３】
本発明の使用されるアルカリ金属は、リチウム金属、ナトリウム金属、カリウム金属、セシウム金属などが挙げられる。また、本発明の使用されるアルカリ金属化合物は、上記アルカリ金属の酸化物、フッ化物、炭酸塩などが挙げられる。すなわち、アルカリ金属の酸化物としては、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化セシウムなどが挙げられる。また、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウムが挙げられる。また、アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどが挙げられる。
【００３４】
本発明の使用されるアルカリ土類金属は、ベリリウム金属、マグネシウム金属、カルシウム金属、ストロンチウム金属、バリウム金属などが挙げられる。また、本発明の使用されるアルカリ土類金属化合物は、上記アルカリ土類金属の酸化物、フッ化物、炭酸塩などが挙げられる。すなわち、アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどが挙げられる。また、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化ベリリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウムなどが挙げられる。また、アルカリ土類金属の炭酸塩としては、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
【００３５】
また、キサントン化合物が平面構造の骨格であるため、分子同士が重なりやすく電子移動度が高い。これは陰極から受け取った電子を発光層に輸送するのに適している。
【００３６】
これらの性質から、式（１）で表されるキサントン化合物は電子注入及び輸送機能を担うことが適しているといえる。特に、式（１）で表されたキサントン化合物を有する層は、陰極に接する層として使用されることが望ましい。
【００３７】
また、キサントン化合物が示す他の特徴として、高いＳ１（一重項最低励起準位）エネルギー、Ｔ１（三重項最低励起準位）エネルギーが挙げられ、特にＴ１エネルギーが高い。実際に、式（１）においてＲ１乃至Ｒ４が水素原子である化合物の希薄トルエン溶液を７７Ｋにおいて燐光スペクトル測定し、０−０バンドからＴ１エネルギーを求めた。その結果、その化合物のＴ１エネルギーは３．０ｅＶ（４１０ｎｍ）であり、この値は青色（発光スペクトルの最大ピーク波長が４８０ｎｍ以下）よりも十分エネルギーが高い。従ってキサントン化合物は、青色から赤色の領域（６００ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）の光を発する蛍光発光材料、または燐光発光材料を用いた有機発光素子において、電子と正孔が再結合して生じたエネルギーの吸収を抑えることができる。このため、発光層に隣接する層として有用である。
【００３８】
以上のことから、式（１）で表された化合物を有する電子輸送層は、発光層に接することが好ましくその構成に適用することで、良好な電子輸送および発光層への電子注入を行うことができると考えられる。
【００３９】
次に本発明に係るキサントン化合物に付加する置換基について説明する。キサントン化合物のように平面性が高い化合物にアルキル基や芳香環基を導入することで、溶媒に対する溶解性や真空蒸着時の昇華性、薄膜状態のアモルファス性を向上させることができる。しかしながら、アルキル基は炭素数が多すぎると昇華性が低下するので、アルキル基の好ましい炭素数は１乃至４である。
【００４０】
一方、式（１）で表されるキサントン化合物を燐光発光素子における発光層に隣接する電子輸送層に用いる際には、燐光発光材料より高いＴ１エネルギーを有している必要がある。即ち、燐光発光材料の発光色が青色から赤色の領域（４５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）の光を発する場合、その燐光発光材料の発光色に対応して本発明に係る化合物（１）のＴ１エネルギーを決めることが重要である。一般にアルキル置換基はＴ１エネルギーに与える影響が小さいのに対して、芳香環置換基は化合物全体のＴ１エネルギーを大きく変化させる。従って、本発明に係るキサントン化合物のＴ１エネルギーを決めるにあたり、一般式（１）におけるＲ１乃至Ｒ４のいずれかに結合する芳香環置換基のＴ１エネルギーに注目した。
【００４１】
下記表１に主な芳香環の単体でのＴ１エネルギー（波長換算値）を示す。この中で好ましく用いられる芳香環の構造はベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、トリフェニレン、クリセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ピレンである。
【００４２】
さらに、式（１）で表されるキサントン化合物の高いＴ１エネルギー特性を活用して、燐光発光材料が青色から緑色の領域（４４０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下）の光を発する場合、式（１）のＲ１乃至Ｒ４のいずれかに結合する好ましい芳香環の構造は以下のものである。すなわち、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、トリフェニレン、クリセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンである。
【００４３】
また上記芳香環構造の置換基は、本発明に係るキサントン化合物のＴ１エネルギーを大きく低下させない限りさらに置換基を有していても良い。
【００４４】
【表１】
【００４５】
（具体的な化合物の構造の説明）
以下に、本発明に係るキサントン化合物の構造式を化３乃至５に具体的に示す。本発明ではこの化合物を陰極に接する電子輸送層の材料として用いる。その場合、陰極からの電子注入性を高めるためには陰極と電子親和性の高い部位が多く接することが重要となる。具体的には、式（１）のＲ１およびＲ２にアリール基が置換する場合はＲ３およびＲ４は水素原子、フェニル基もしくは炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また、化合物中にキサントン骨格（式（１）で表されたユニット）が複数存在することが好ましい。また、前述したように電子移動度の観点から直線状の形状が好ましく、その場合分子の末端に式（１）で表されたユニットが存在することが好ましい。これらの化合物は、陰極と接するケトン基の数が多くなり、電子注入性が増すと考えられる。尚、化合物の大きさとユニット数は使用する発光層のエネルギー（Ｓ１エネルギーおよびＴ１エネルギー）に依って適宜調整することができる。
【００４６】
【化３】
【００４７】
【化４】
【００４８】
【化５】
【００４９】
上記化合物において化３で示されたＡ群は化合物の（長鎖方向の）中心に式（１）で表されたキサントン骨格を有するものである。電子親和性の高いカルボニル構造を有し、且つ左右対称のものは電子分布が均等であり、受給した電子を良好に輸送する特性を有する。逆に非対称のものは成膜時にアモルファス性が高くなり、その結果膜の安定性が向上する特性を有する。
【００５０】
化４で示されたＢ群は化合物の（長鎖方向の）末端に式（１）で表されたキサントン骨格を有するものである。これはカルボニル基と陰極の接する箇所が多くなることから、電子注入性が高くなる特性を有する。
【００５１】
化５で示されたＣ群は中心および末端に式（１）ので表されたキサントン骨格を有するものである。これも、カルボニル基と陰極の接する箇所が多くなることから、電子注入性が高くなる特性を有する。
【００５２】
（発光層）
本発明の発光層を構成する発光材料としては蛍光材料でも燐光材料でも良いが、本発明の材料は特に高エネルギーである青蛍光材料、青燐光材料および緑燐光材料に適している。また発光層を構成する材料は２種類であってもいわゆるアシスト材料を含む３種類以上であってもよい。
【００５３】
以下に本発明の燐光発光材料として用いられるイリジウム錯体の具体例（化６）とホスト材料（化７）の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５４】
【化６】
【００５５】
【化７】
【００５６】
ここで、本発明の化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系の化合物を使用することができる。さらには正孔注入輸送性材料あるいはホスト材料あるいは発光性化合物あるいは電子注入性材料等を一緒に使用することができる。
【００５７】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００５８】
正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入が容易で、注入された正孔を発光層へと輸送することができるように、正孔移動度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。なお、これらの正孔注入輸送性材料は正孔輸送層にも使用することができる。
【００５９】
主に発光機能に関わる発光材料としては、前述の燐光発光ゲスト材料、もしくはその誘導体以外に以下のものが挙げられる。すなわち、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００６０】
電子注入輸送性材料としては、電子移動度が高い材料が好ましい。例えば、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられる。なお、発光層と式（１）で表されるキサントン化合物を有する電子輸送層との間に別の層があってもよく、その別の層に上記の電子注入輸送性材料が用いられていてもよい。
【００６１】
なお、正孔移動度が高い、電子移動度が高いとは、移動度が１０−５ｃｍ２／（Ｖ・Ｓ）以上のことを指す。これらの値は、Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法で測定することができる。
【００６２】
陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【００６３】
陰極材料は銀（Ａｇ）金属と、少なくともアルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つを含む。Ａｇは電気伝導性が高くまた反射率も高い特性を有する。アルカリ金属もしくはアルカリ金属化合物もしくはアルカリ土類金属もしくはアルカリ土類金属化合物を含むことで本発明に係るキサントン化合物のカルボニル基と相互作用し、その結果電子注入性が良好となる。特に、陰極は、銀金属と、セシウム金属とセシウム金属化合物とマグネシウム金属とマグネシウム金属化合物のうち少なくとも一つと、を含んでいることが、さらに電子注入性を向上させるため好ましい。
【００６４】
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールする事も可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作成し、それに接続して素子を作成することも可能である。
【００６５】
尚、作製した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの金属酸化物、窒化シリコンなどの金属窒化物等の無機材料膜が挙げられる。また、その他に、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。さらに、無機材料膜や高分子膜はそれぞれ１層であってもよいし、複数の層であってもよいし、さらには、無機材料膜と高分子膜とが積層された多層膜であってよい。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂や低融点金属材料により素子自体をパッケージングすることもできる。
【００６６】
本発明の有機発光素子を構成する有機化合物層は、種々の方法により形成される。一般的には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤにより薄膜を形成する。あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に、塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００６７】
上記結着樹脂としては、広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの樹脂は、ホモポリマーであってもよいし共重合体ポリマーであってもよい。さらに、これらの樹脂は、一種類を単独で使用してもよいし、複数種類を併用して使用してもよい。一方で、必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加物を併用してもよい。
【００６８】
本発明の有機発光素子は、基板側から光を取り出すことができるいわゆるボトムエミッション構造であってもよく、基板側とは反対の側から光を取り出すいわゆるトップエミッション構造であってもよい。また素子に相当する構造が少なくとも一つ積層されている、いわゆるタンデム構造を形成してもよい。
【００６９】
（実施形態２）
本発明の有機発光素子は、発光装置や表示装置に用いることができる。本実施形態に係る発光装置や表示装置は、有機発光素子の発光を制御する制御回路をさらに有し、有機発光素子を例えば、パッシブ駆動あるいはアクティブマトリクス駆動で発光させる。アクティブマトリクス駆動の場合、制御回路としてトランジスタやＭＩＭ素子などのスイッチング素子を備えている。
【００７０】
発光装置としては、照明装置や電子写真方式の画像形成装置の露光光源、液晶表示装置のバックライトなどが挙げられる。照明装置に用いる場合、有機発光素子は１つでもよいし、複数でもよい。電子写真方式の画像形成装置の露光光源には複数の有機発光素子を利用することが好ましい。
【００７１】
図２（ａ）は、本実施形態に係る表示装置の斜視模式図である。本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を備える画素１００を複数有している。そして、複数の画素１００はマトリックス状に配置され、表示領域２００を形成している。なお、画素とは、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本実施形態の表示装置では、発光素子は、有機発光素子であり、画素１００のそれぞれに１つの色の有機発光素子が配置された表示装置である。有機発光素子の発光色としては、赤色、緑色、青色が挙げられ、そのほかに黄色、シアンでもよい。また、本実施形態の表示装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。
【００７２】
図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。１つの画素は、基板１上に、陽極２と、正孔輸送層６と、発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、電子輸送層４と、陰極５と、を備える有機発光素子４０を有している。本発明の有機発光素子４０は発光層から放射されて陽極２に向かう光を反射する反射面を陽極２に有し、陰極５から光を出す構成であり、いわゆるトップエミッション型の表示装置である。なお、基板１側から光を取り出すボトムエミッション型の表示装置にも本発明の有機発光素子は適用することができる。また、基板１側から、陰極５、電子輸送層４、発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、正孔輸送層６、陽極２の順で備える有機発光素子としてもよい。
【００７３】
また、発光層３Ｒは赤色を発する発光層、発光層３Ｇは緑色を発する発光層、発光層３Ｂは青色を発する発光層である。発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発する画素（有機発光素子４０）に対応してパターン形成されている。なお、正孔輸送層６や電子輸送層４も、図２（ｂ）で図示したように各画素にまたがって共通で配置されずに画素ごとにパターン形成されていてもよい。
【００７４】
また、陽極２も、隣の画素（有機発光素子４０）の陽極２と分離されて形成されている。そして、正孔輸送層６と電子輸送層４と陰極５は、隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素毎にパターン形成されていてもよい。なお、陽極２と陰極５とが異物によってショートするのを防ぐために、画素（より具体的には、陽極２）間に絶縁層５０が設けられている。さらに、陰極５の上には、有機発光素子を水分等から保護するための保護層が設けられている。
【００７５】
なお、本実施形態の表示装置は、画素１００の有機発光素子４０の発光層がパターン形成されていたが、例えば発光層を白色発光層として全画素にわたって形成されていてもよい。その場合、カラーフィルター等を用いてカラー表示するようにしてもよい。
【００７６】
この表示装置は、テレビ受像機、パーソナルコンピュータの表示部に用いられる。この他に、本実施形態の表示装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置の表示部や電子ビューファインダに配置されていてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。
【００７７】
また、本実施形態の表示装置は、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等に配置されていてもよいし、さらには、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部に配置されていてもよい。
【００７８】
また、本実施形態の表示装置は、画像形成装置の操作パネル部に配置されてもよい。画像形成装置は、露光光源と、露光光源によって潜像が形成される感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、をさらに有している。上述したように、この露光光源を本実施形態の発光装置とすることも可能である。
【００７９】
なお、図２（ｂ）の表示装置の製造方法については、後述する実施例で詳細に述べる。
【実施例】
【００８０】
［例示化合物Ａ−１の合成］
【００８１】
【化８】
【００８２】
以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
キサントン（東京化成工業株式会社製）：５．０ｇ（２６ｍｍｏｌ）
臭素：１６ｇ（１０２ｍｍｏｌ）
ヨウ素：５０ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
酢酸：２０ｍＬ
【００８３】
この反応溶液を、窒素下、１００℃で撹拌しながら５時間加熱還流させた。反応終了後、反応溶液にクロロホルム、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液を加えて臭素の色が消えるまで撹拌した。続いて有機層を分離して飽和炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過を行った。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（トルエン：１００％）によって精製し、２−ブロモキサントンを２．９ｇ（収率４１％）、２，７−ジブロモキサントンを２．２ｇ得た（収率２５％）。
続いて以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
２，７−ジブロモキサントン：０．７０ｇ（２．０ｍｍｏｌ）
４，４，５，５−テトラメチル−２−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−１，３，２−ジオキサボロラン：１．４ｇ（４．８ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２３ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
トルエン：１０ｍＬ
エタノール：２ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：５ｍＬ
【００８４】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら５時間加熱還流させた。反応終了後、有機層を分離して硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過を行った。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（クロロホルム：ヘプタン＝１：１）によって精製した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３００℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ａ−１を得た。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５８０．２を確認した。
【００８５】
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６８（２Ｈ，ｄ），８．０９（２Ｈ，ｄｄ），７．８４（２Ｈ，ｄ），７．８０−７．７６（４Ｈ，ｍ），７．６９（２Ｈ，ｄｄ），７．６５（２Ｈ，ｄ），７．４８（２Ｈ，ｄｄ），７．４０−７．３３（４Ｈ，ｍ），１．５８（１２Ｈ，ｓ）
【００８６】
また例示化合物Ａ−１について、以下の方法でＴ１エネルギーの測定を行った。例示化合物Ａ−１の希薄トルエン溶液（１×１０−５Ｍ）について、Ａｒ雰囲気下、７７Ｋ、励起波長３５０ｎｍにおいて燐光スペクトルの測定を行った。得られた燐光スペクトルの０−０バンド（第一発光ピーク）のピーク波長からＴ１エネルギーを求めると波長換算値で４８７ｎｍであった。
【００８７】
［例示化合物Ｂ−１の合成］
【００８８】
【化９】
【００８９】
以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：０．５５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）
ボロン酸エステル誘導体１：１．１ｇ（２．４ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２３ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
トルエン：１５ｍＬ
エタノール：３ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：５ｍＬ
【００９０】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら３時間加熱還流させた。反応終了後、析出した固体をろ過し、水、メタノール、アセトンで洗浄した。続いて、得られた固体をクロロベンゼンに加熱溶解し、溶液を熱ろ過することで不溶物を除いた。ろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をクロロベンゼン／ヘプタン系で再結晶した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３７０℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ｂ−１を得た。
【００９１】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５３０．１を確認した。
【００９２】
［例示化合物Ｂ−２の合成］
【００９３】
【化１０】
【００９４】
以下に示す試薬、溶媒を５０ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：１．５ｇ（５．４ｍｍｏｌ）
ボロン酸エステル誘導体２：１．０ｇ（２．５ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）
トルエン：１０ｍＬ
エタノール：２ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：６ｍＬ
【００９５】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら１２時間加熱還流させた。反応終了後、析出した固体をろ過し、水、メタノール、アセトンで洗浄した。続いて、得られた固体をクロロベンゼンに加熱溶解し、溶液を熱ろ過することで不溶物を除いた。ろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をクロロベンゼン／ヘプタン系で再結晶した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３７０℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ｂ−２を０．４４ｇ得た（収率３３％）。
【００９６】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のＭ＋である５４２．２を確認した。
【００９７】
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６５（２Ｈ，ｄ），８．３９（２Ｈ，ｄｄ），８．０８（２Ｈ，ｄｄ），７．９６（２Ｈ，ｂｓ），７．７８−７．７４（２Ｈ，ｍ），７．７４−７．６９（４Ｈ，ｍ），７．６５−７．５８（４Ｈ，ｍ），７．５５（２Ｈ，ｄ），７．４４−７．３９（２Ｈ，ｍ）
【００９８】
また例示化合物Ｂ−２について、以下の方法でＴ１エネルギーの測定を行った。例示化合物Ｂ−２の希薄トルエン溶液（１×１０−５Ｍ）について、Ａｒ雰囲気下、７７Ｋ、励起波長３５０ｎｍにおいて燐光スペクトルの測定を行った。得られた燐光スペクトルの０−０バンド（第一発光ピーク）のピーク波長からＴ１エネルギーを求めると波長換算値で４４３ｎｍであった。
【００９９】
［例示化合物Ｃ−２の合成］
【０１００】
【化１１】
【０１０１】
以下に示す試薬、溶媒を２００ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：５．０ｇ（１８ｍｍｏｌ）
ビス（ピナコラト）ジボロン：５．５ｇ（２２ｍｍｏｌ）
［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド ジクロロメタン付加物：０．７４ｇ（０．９１ｍｍｏｌ）
酢酸カリウム：３．２ｇ（３３ｍｍｏｌ）
ジオキサン：４０ｍＬ
【０１０２】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら３時間加熱還流させた。反応終了後、析出した塩をろ過によって除いた。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（酢酸エチル：ヘプタン＝１：２）によって精製し、中間体２を５．１ｇ得た（収率８７％）。
【０１０３】
続いて合成実施例１における例示化合物Ａ−１の合成で用いられる４，４，５，５−テトラメチル−２−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−１，３，２−ジオキサボロランを中間体２に変更する以外は合成実施例１における例示化合物Ａ−１の合成と同様の方法で例示化合物Ｃ−２を得た。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５８４．６を確認した。
【０１０４】
［実施例１］
図１（ｃ）に示されるトップエミッション構造の有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。
スパッタリング法により、支持体であるガラス基板（基板１）上に、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）膜、酸化錫インジウム膜をそれぞれ膜厚１００ｎｍ、１０ｎｍで成膜し、陽極２を形成した。
【０１０５】
次に、陽極２まで形成された基板を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した。次に、当該基板をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、この基板１の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。
【０１０６】
次に、真空蒸着法により、陽極２上に、下記に示される化合物Ｈ−１を成膜し正孔注入層７を形成した。このとき正孔注入層７の膜厚を１６０ｎｍとした。
【０１０７】
【化１２】
【０１０８】
次に、真空蒸着法により、正孔注入層７上に、上記に示される化合物Ｈ−２を１０ｎｍ成膜し正孔輸送層６とした。
【０１０９】
次に、ホスト（Ｉ−３）、ドーパント（Ｉｒ−１）を、重量比にして［Ｉ−３］：［Ｉｒ−１］＝９：１となるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を３０ｎｍとした。
【０１１０】
次に、真空蒸着法により、発光層３上に、Ａ−１を３０ｎｍ成膜し電子輸送層４を形成した。
【０１１１】
次に、陰極として銀金属と炭酸セシウムを、層中のセシウム濃度が２重量％となるように共蒸着して陰極５を形成した。このとき陰極５の膜厚を１０ｎｍとした。
【０１１２】
最後に、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、陰極５まで形成した基板１を、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子３０を得た。
【０１１３】
得られた有機発光素子について、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を印加した時の発光効率及び電圧を評価した。結果を表２に示す。
【０１１４】
［実施例２］
電子輸送層４として化合物Ｂ−１を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１５】
［実施例３］
電子輸送層４として化合物Ｂ−２を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１６】
［実施例４］
電子輸送層４として化合物Ｃ−２を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１７】
［比較例１］
電子輸送層４としてＡｌｑ３を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１８】
［実施例５］
陰極５として銀金属とマグネシウム金属を重量比で１０：１となるように共蒸着して陰極５を形成した以外は実施例３と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
以上のことから、本発明に係るキサントン化合物を用いることで低電圧、高効率駆動できることがわかる。
【０１２１】
［実施例６］
図２に示される表示装置を、以下に示す方法により作製した。まず基板１上に、低温ポリシリコンからなり有機発光素子の発光を制御するためのＴＦＴ回路（不図示）、及びＴＦＴ回路を平坦化するための平坦化膜（不図示）を順次形成した。次に、平坦化膜上に、陽極２を所望の位置に設けた。ここでＴＦＴ回路は、例えば、（６４０×３色）×４８０の画素が対角３．５インチのサイズで二次元的に配列されたものであった。陽極２は、例えば、膜厚５０ｎｍの銀合金からなる反射膜と、膜厚２０ｎｍの酸化錫インジウム膜とがこの順で積層された電極であった。また各画素に設けられる陽極２は、平坦化膜に形成されたコンタクトホール（不図示）を通じ、ＴＦＴ回路に接続させた。
【０１２２】
次に、スピンコーターで塗布することにより、陽極２を含めた基板１上に、アクリル製の樹脂膜を成膜した。このとき樹脂膜の膜厚は１．５μｍであった。次に、フォトリソグラフィ法により、陽極２の周辺部に絶縁層５０が形成されるように、樹脂膜について所望のパターニングを行った。この際に半径３ｍｍの開口部を設けた。
【０１２３】
次に、上記基板１を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した。次に、基板１をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、基板１の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。次に、処理した基板１を真空装置に導入した後、後述する有機化合物層及び陰極５を形成することで発光色が三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のいずれかである有機発光素子を複数備える表示装置を作製した。
【０１２４】
まず始めに、真空蒸着法により、化合物Ｈ−１を成膜し全画素に共通する正孔注入層（不図示）を形成した。このとき正孔注入層の膜厚を７０ｎｍとした。次に、シャドーマスクを用いて、青色画素に相当する領域に選択的に化合物Ｈ−２を成膜し、正孔輸送層６を形成した。このとき正孔輸送層６の膜厚を１０ｎｍとした。次に、下記に示される化合物ＢＨ−１及び化合物ＢＤ−１を重量比にして［化合物ＢＨ−１］：［化合物ＢＤ−１］＝９５：５となるように共蒸着して青色発光層３Ｂを形成した。このとき青色発光層３Ｂの膜厚を３５ｎｍとした。
【０１２５】
【化１３】
【０１２６】
次に、シャドーマスクを用いて、緑色画素に相当する領域に選択的にさらに、化合物Ｈ−１を成膜し正孔輸送層６とし、その膜厚を調整した。このとき緑色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は６０ｎｍであった。次に、ホスト（Ｉ−３）、ドーパント（Ｉｒ−３）を重量比にして［Ｉ−３］：［Ｉｒ−３］＝９：１となるように共蒸着して緑色発光層３Ｇを形成した。このとき、緑色発光層３Ｇの膜厚を２０ｎｍとした。
【０１２７】
次に、シャドーマスクを用いて、赤色画素に相当する領域に選択的にさらに、化合物Ｈ−１を成膜し正孔輸送層６の膜厚を調整した。このとき赤色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は１３０ｎｍであった。次に、下記に示される化合物ＲＨ−１及び化合物Ｉｒ−１６を、重量比にして［化合物ＲＨ−１］：［Ｉｒ−１６］＝９０：１０となるように共蒸着して赤色発光層３Ｒを形成した。このとき赤色発光層３Ｒの膜厚を３０ｎｍとした。
【０１２８】
【化１４】
【０１２９】
次に、真空蒸着法により、化合物Ｂ−２を成膜し全画素に共通する電子輸送層４を形成した。このとき電子輸送層４の膜厚を３０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、電子輸送層４上に、銀金属と炭酸セシウムとを、層中の炭酸セシウム濃度が２重量％となるように共蒸着して陰極５を形成した。このとき陰極５の膜厚を１３ｎｍとした。次に、スパッタリング法により、陰極５上に、酸化錫インジウムを成膜して保護層６０を形成した。このとき保護層６０の膜厚を６０ｎｍとした。
【０１３０】
次に、有機発光素子が形成されている基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。最後に、ガラスキャップ上には、外光反射防止の目的で、円偏向板（不図示）を設けた。以上により表示装置を得た。
【０１３１】
得られた表示装置を駆動すると、輝度が高く耐久性の良好な鮮明なフルカラー動画表示が得られた。また、電源容量に限りのあるモバイル機器等の表示装置として、消費電力の観点からも有効であった。
【符号の説明】
【０１３２】
２ 陽極
３ 発光層
４ 電子輸送層
５ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子、およびその有機発光素子を用いた発光装置、画像形成装置、表示装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は陽極と陰極とそれら両電極間に配置される有機発光材料を含む単層もしくは多層の有機化合物層を有する素子である。有機発光素子において、有機発光材料を含む層（以下、発光層という）で発生した光は、陽極もしくは陰極のうち一方の電極から出射される。特許文献１では、陰極から光が出射される構成であり、この陰極として電子注入性の向上を目的としてアルカリ金属を含有する合金を用いた半透過金属膜が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３２０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のような陰極を用いても、陰極と接する有機化合物層（以下、電子輸送層という）を構成する材料によっては、電子注入性は十分に得られなかった。
【０００５】
本発明の目的は、発光効率が高く、駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、陰極と、前記陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、前記陰極が、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含み、前記電子輸送層は下記構造式（１）で示される材料を含むことを特徴とする。
【０００７】
【化１】
【０００８】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、陰極から電子注入層への電子注入性が向上するため、発光効率が高く、駆動電圧の低い有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る有機発光素子の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る表示装置の一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
本発明の有機発光素子は、第一電極（陽極）と、第二電極（陰極）と、両電極の間に配置された、発光層と、陰極に接する電子輸送層と、を有する構成である。
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子について説明する。
【００１３】
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態の有機発光素子の断面模式図である。
図１（ａ）の有機発光素子１０は、基板１上に、陽極２、発光層３、電子輸送層４、陰極５がこの順に設けられて構成されている。有機発光素子１０は、発光層３が正孔注入輸送性能、電子注入輸送性能及び発光性の性能を全て有している場合に有用である。また、有機発光素子１０は、発光層３に、正孔注入輸送性材料、電子注入輸送性材料及び発光材料が混合されている場合にも有用である。
【００１４】
図１（ｂ）の有機発光素子２０は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層６、発光層３、電子輸送層４、陰極５がこの順に設けられて構成されている。有機発光素子２０は、正孔キャリア輸送の機能を有する層と発光の機能を有する層を分離したものであり、正孔注入輸送性、電子注入輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて使用することができる。このため極めて材料選択の自由度が増すと共に、中央の発光層３に各電荷あるいは励起子を有効に閉じこめて、発光効率の向上を図ることも可能になる。
【００１５】
図１（ｃ）の有機発光素子３０は、図１（ｂ）の有機発光素子２０において、陽極２と正孔輸送層６との間に正孔注入層７が挿入された構成である。正孔注入層７を設けることにより、陽極２と正孔輸送層６との密着性や正孔注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。
【００１６】
ただし、図１に示される有機発光素子１０，２０，３０はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層あるいは光干渉層を設ける構成、正孔輸送層をＨＯＭＯエネルギー準位が異なる２層以上積層する構成等の多様な層構成をとることができる。
【００１７】
本発明において、陰極５は、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属（Ａｇ）と、を含んでいる。さらに、陰極５に接する電子輸送層４は下記構造式（１）で示される化合物を含んでいる。
【００１８】
【化２】
【００１９】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
炭素数１乃至４のアルキル基は、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、セカンダリブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基である。
【００２１】
フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基が有しても良い置換基を以下に示す。
【００２２】
まずメチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、セカンダリブチル基、イソブチル基、ターシャリブチル基である。
【００２３】
またフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、ペンタメチルフェニル基、トリイソプロピルフェニル基、ターシャリブチルフェニル基、ジターシャリブチルフェニル基、ナフチルフェニル基、フェナントリルフェニル基、フルオレニルフェニル基、トリフェニレニルフェニル基、クリセニルフェニル基、ジベンゾフラニルフェニル基、ジベンゾチエニルフェニル基、９，９’−スピロビ［フルオレン］−イルフェニル基である。
【００２４】
またビフェニル基、ジターシャリブチルビフェニル基、ナフチルビフェニル基、フェナントリルビフェニル基、フルオレニルビフェニル基、トリフェニレニルビフェニル基、クリセニルビフェニル基、ジベンゾフラニルビフェニル基、ジベンゾチエニルビフェニル基である。
【００２５】
またナフチル基、ジターシャリブチルナフチル基、フェニルナフチル基、ビフェニルナフチル基である。
【００２６】
またフェナントリル基、フェニルフェナントリル基、ビフェニルフェナントリル基である。
【００２７】
またフルオレニル基、フェニルフルオレニル基、ビフェニルフルオレニル基、９，９’−スピロビ［フルオレン］−イル基である。
【００２８】
またクリセニル基、フェニルクリセニル基、ビフェニルクリセニル基である。
【００２９】
またトリフェニレニル基、フェニルトリフェニレニル基、ビフェニルトリフェニレニル基である。
【００３０】
またジベンゾフラニル基、ターシャリブチルジベンゾフラニル基、ジターシャリブチルジベンゾフラニル基、フェニルジベンゾフラニル基、ビフェニルジベンゾフラニル基、ナフチルジベンゾフラニル基、フェナントリルジベンゾフラニル基、フルオレニルジベンゾフラニル基、クリセニルベンゾフラニル基、トリフェニレニルジベンゾフラニル基である。
【００３１】
またジベンゾチエニル基、ターシャリブチルジベンゾチエニル基、ジターシャリブチルジベンゾチエニル基、フェニルジベンゾチエニル基、ビフェニルジベンゾチエニル基、ナフチルジベンゾチエニル基、フェナントリルジベンゾチエニル基、フルオレニルジベンゾチエニル基、クリセニルジベンゾチエニル基、トリフェニレニルジベンゾチエニル基である。
【００３２】
（本発明に係る化合物の性質について）
式（１）で表されるキサントン化合物はカルボニル基を有しているため、電子親和性が高い。特に、キサントン化合物を有する層が、陰極、特にアルカリ金属やアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属やアルカリ土類金属化合物などの還元性ドーパントを含む陰極に隣接して配置されることが好ましい。この場合には、還元性ドーパントとカルボニル基が相互作用して、陰極からキサントン化合物を有する層が電子を受け取ることが容易になるからである。
【００３３】
本発明の使用されるアルカリ金属は、リチウム金属、ナトリウム金属、カリウム金属、セシウム金属などが挙げられる。また、本発明の使用されるアルカリ金属化合物は、上記アルカリ金属の酸化物、フッ化物、炭酸塩などが挙げられる。すなわち、アルカリ金属の酸化物としては、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化セシウムなどが挙げられる。また、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウムが挙げられる。また、アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどが挙げられる。
【００３４】
本発明の使用されるアルカリ土類金属は、ベリリウム金属、マグネシウム金属、カルシウム金属、ストロンチウム金属、バリウム金属などが挙げられる。また、本発明の使用されるアルカリ土類金属化合物は、上記アルカリ土類金属の酸化物、フッ化物、炭酸塩などが挙げられる。すなわち、アルカリ土類金属の酸化物としては、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムなどが挙げられる。また、アルカリ金属のフッ化物としては、フッ化ベリリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウムなどが挙げられる。また、アルカリ土類金属の炭酸塩としては、炭酸ベリリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
【００３５】
また、キサントン化合物が平面構造の骨格であるため、分子同士が重なりやすく電子移動度が高い。これは陰極から受け取った電子を発光層に輸送するのに適している。
【００３６】
これらの性質から、式（１）で表されるキサントン化合物は電子注入及び輸送機能を担うことが適しているといえる。特に、式（１）で表されたキサントン化合物を有する層は、陰極に接する層として使用されることが望ましい。
【００３７】
また、キサントン化合物が示す他の特徴として、高いＳ１（一重項最低励起準位）エネルギー、Ｔ１（三重項最低励起準位）エネルギーが挙げられ、特にＴ１エネルギーが高い。実際に、式（１）においてＲ１乃至Ｒ４が水素原子である化合物の希薄トルエン溶液を７７Ｋにおいて燐光スペクトル測定し、０−０バンドからＴ１エネルギーを求めた。その結果、その化合物のＴ１エネルギーは３．０ｅＶ（４１０ｎｍ）であり、この値は青色（発光スペクトルの最大ピーク波長が４８０ｎｍ以下）よりも十分エネルギーが高い。従ってキサントン化合物は、青色から赤色の領域（６００ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）の光を発する蛍光発光材料、または燐光発光材料を用いた有機発光素子において、電子と正孔が再結合して生じたエネルギーの吸収を抑えることができる。このため、発光層に隣接する層として有用である。
【００３８】
以上のことから、式（１）で表された化合物を有する電子輸送層は、発光層に接することが好ましくその構成に適用することで、良好な電子輸送および発光層への電子注入を行うことができると考えられる。
【００３９】
次に本発明に係るキサントン化合物に付加する置換基について説明する。キサントン化合物のように平面性が高い化合物にアルキル基や芳香環基を導入することで、溶媒に対する溶解性や真空蒸着時の昇華性、薄膜状態のアモルファス性を向上させることができる。しかしながら、アルキル基は炭素数が多すぎると昇華性が低下するので、アルキル基の好ましい炭素数は１乃至４である。
【００４０】
一方、式（１）で表されるキサントン化合物を燐光発光素子における発光層に隣接する電子輸送層に用いる際には、燐光発光材料より高いＴ１エネルギーを有している必要がある。即ち、燐光発光材料の発光色が青色から赤色の領域（４５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下）の光を発する場合、その燐光発光材料の発光色に対応して本発明に係る化合物（１）のＴ１エネルギーを決めることが重要である。一般にアルキル置換基はＴ１エネルギーに与える影響が小さいのに対して、芳香環置換基は化合物全体のＴ１エネルギーを大きく変化させる。従って、本発明に係るキサントン化合物のＴ１エネルギーを決めるにあたり、一般式（１）におけるＲ１乃至Ｒ４のいずれかに結合する芳香環置換基のＴ１エネルギーに注目した。
【００４１】
下記表１に主な芳香環の単体でのＴ１エネルギー（波長換算値）を示す。この中で好ましく用いられる芳香環の構造はベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、トリフェニレン、クリセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ピレンである。
【００４２】
さらに、式（１）で表されるキサントン化合物の高いＴ１エネルギー特性を活用して、燐光発光材料が青色から緑色の領域（４４０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下）の光を発する場合、式（１）のＲ１乃至Ｒ４のいずれかに結合する好ましい芳香環の構造は以下のものである。すなわち、ベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、トリフェニレン、クリセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンである。
【００４３】
また上記芳香環構造の置換基は、本発明に係るキサントン化合物のＴ１エネルギーを大きく低下させない限りさらに置換基を有していても良い。
【００４４】
【表１】
【００４５】
（具体的な化合物の構造の説明）
以下に、本発明に係るキサントン化合物の構造式を化３乃至５に具体的に示す。本発明ではこの化合物を陰極に接する電子輸送層の材料として用いる。その場合、陰極からの電子注入性を高めるためには陰極と電子親和性の高い部位が多く接することが重要となる。具体的には、式（１）のＲ１およびＲ２にアリール基が置換する場合はＲ３およびＲ４は水素原子、フェニル基もしくは炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また、化合物中にキサントン骨格（式（１）で表されたユニット）が複数存在することが好ましい。また、前述したように電子移動度の観点から直線状の形状が好ましく、その場合分子の末端に式（１）で表されたユニットが存在することが好ましい。これらの化合物は、陰極と接するケトン基の数が多くなり、電子注入性が増すと考えられる。尚、化合物の大きさとユニット数は使用する発光層のエネルギー（Ｓ１エネルギーおよびＴ１エネルギー）に依って適宜調整することができる。
【００４６】
【化３】
【００４７】
【化４】
【００４８】
【化５】
【００４９】
上記化合物において化３で示されたＡ群は化合物の（長鎖方向の）中心に式（１）で表されたキサントン骨格を有するものである。電子親和性の高いカルボニル構造を有し、且つ左右対称のものは電子分布が均等であり、受給した電子を良好に輸送する特性を有する。逆に非対称のものは成膜時にアモルファス性が高くなり、その結果膜の安定性が向上する特性を有する。
【００５０】
化４で示されたＢ群は化合物の（長鎖方向の）末端に式（１）で表されたキサントン骨格を有するものである。これはカルボニル基と陰極の接する箇所が多くなることから、電子注入性が高くなる特性を有する。
【００５１】
化５で示されたＣ群は中心および末端に式（１）ので表されたキサントン骨格を有するものである。これも、カルボニル基と陰極の接する箇所が多くなることから、電子注入性が高くなる特性を有する。
【００５２】
（発光層）
本発明の発光層を構成する発光材料としては蛍光材料でも燐光材料でも良いが、本発明の材料は特に高エネルギーである青蛍光材料、青燐光材料および緑燐光材料に適している。また発光層を構成する材料は２種類であってもいわゆるアシスト材料を含む３種類以上であってもよい。
【００５３】
以下に本発明の燐光発光材料として用いられるイリジウム錯体の具体例（化６）とホスト材料（化７）の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５４】
【化６】
【００５５】
【化７】
【００５６】
ここで、本発明の化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系の化合物を使用することができる。さらには正孔注入輸送性材料あるいはホスト材料あるいは発光性化合物あるいは電子注入性材料等を一緒に使用することができる。
【００５７】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００５８】
正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入が容易で、注入された正孔を発光層へと輸送することができるように、正孔移動度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられる。なお、これらの正孔注入輸送性材料は正孔輸送層にも使用することができる。
【００５９】
主に発光機能に関わる発光材料としては、前述の燐光発光ゲスト材料、もしくはその誘導体以外に以下のものが挙げられる。すなわち、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、及びポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００６０】
電子注入輸送性材料としては、電子移動度が高い材料が好ましい。例えば、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられる。なお、発光層と式（１）で表されるキサントン化合物を有する電子輸送層との間に別の層があってもよく、その別の層に上記の電子注入輸送性材料が用いられていてもよい。
【００６１】
なお、正孔移動度が高い、電子移動度が高いとは、移動度が１０−５ｃｍ２／（Ｖ・Ｓ）以上のことを指す。これらの値は、Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法で測定することができる。
【００６２】
陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【００６３】
陰極材料は銀（Ａｇ）金属と、少なくともアルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つを含む。Ａｇは電気伝導性が高くまた反射率も高い特性を有する。アルカリ金属もしくはアルカリ金属化合物もしくはアルカリ土類金属もしくはアルカリ土類金属化合物を含むことで本発明に係るキサントン化合物のカルボニル基と相互作用し、その結果電子注入性が良好となる。特に、陰極は、銀金属と、セシウム金属とセシウム金属化合物とマグネシウム金属とマグネシウム金属化合物のうち少なくとも一つと、を含んでいることが、さらに電子注入性を向上させるため好ましい。
【００６４】
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールする事も可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作成し、それに接続して素子を作成することも可能である。
【００６５】
尚、作製した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの金属酸化物、窒化シリコンなどの金属窒化物等の無機材料膜が挙げられる。また、その他に、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。さらに、無機材料膜や高分子膜はそれぞれ１層であってもよいし、複数の層であってもよいし、さらには、無機材料膜と高分子膜とが積層された多層膜であってよい。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂や低融点金属材料により素子自体をパッケージングすることもできる。
【００６６】
本発明の有機発光素子を構成する有機化合物層は、種々の方法により形成される。一般的には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤにより薄膜を形成する。あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に、塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００６７】
上記結着樹脂としては、広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの樹脂は、ホモポリマーであってもよいし共重合体ポリマーであってもよい。さらに、これらの樹脂は、一種類を単独で使用してもよいし、複数種類を併用して使用してもよい。一方で、必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加物を併用してもよい。
【００６８】
本発明の有機発光素子は、基板側から光を取り出すことができるいわゆるボトムエミッション構造であってもよく、基板側とは反対の側から光を取り出すいわゆるトップエミッション構造であってもよい。また素子に相当する構造が少なくとも一つ積層されている、いわゆるタンデム構造を形成してもよい。
【００６９】
（実施形態２）
本発明の有機発光素子は、発光装置や表示装置に用いることができる。本実施形態に係る発光装置や表示装置は、有機発光素子の発光を制御する制御回路をさらに有し、有機発光素子を例えば、パッシブ駆動あるいはアクティブマトリクス駆動で発光させる。アクティブマトリクス駆動の場合、制御回路としてトランジスタやＭＩＭ素子などのスイッチング素子を備えている。
【００７０】
発光装置としては、照明装置や電子写真方式の画像形成装置の露光光源、液晶表示装置のバックライトなどが挙げられる。照明装置に用いる場合、有機発光素子は１つでもよいし、複数でもよい。電子写真方式の画像形成装置の露光光源には複数の有機発光素子を利用することが好ましい。
【００７１】
図２（ａ）は、本実施形態に係る表示装置の斜視模式図である。本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子を備える画素１００を複数有している。そして、複数の画素１００はマトリックス状に配置され、表示領域２００を形成している。なお、画素とは、１つの発光素子の発光領域に対応した領域を意味している。本実施形態の表示装置では、発光素子は、有機発光素子であり、画素１００のそれぞれに１つの色の有機発光素子が配置された表示装置である。有機発光素子の発光色としては、赤色、緑色、青色が挙げられ、そのほかに黄色、シアンでもよい。また、本実施形態の表示装置には、発光色の異なる複数の画素（例えば赤色を発する画素、緑色を発する画素、及び青色を発する画素）からなる画素ユニットが複数配列されている。画素ユニットとは、各画素の混色によって所望の色の発光を可能とする最小の単位を示す。
【００７２】
図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ−Ｂ線における部分断面模式図である。１つの画素は、基板１上に、陽極２と、正孔輸送層６と、発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂと、電子輸送層４と、陰極５と、を備える有機発光素子４０を有している。本発明の有機発光素子４０は発光層から放射されて陽極２に向かう光を反射する反射面を陽極２に有し、陰極５から光を出す構成であり、いわゆるトップエミッション型の表示装置である。なお、基板１側から光を取り出すボトムエミッション型の表示装置にも本発明の有機発光素子は適用することができる。また、基板１側から、陰極５、電子輸送層４、発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ、正孔輸送層６、陽極２の順で備える有機発光素子としてもよい。
【００７３】
また、発光層３Ｒは赤色を発する発光層、発光層３Ｇは緑色を発する発光層、発光層３Ｂは青色を発する発光層である。発光層３Ｒ，３Ｇ，３Ｂはそれぞれ、赤色、緑色、青色を発する画素（有機発光素子４０）に対応してパターン形成されている。なお、正孔輸送層６や電子輸送層４も、図２（ｂ）で図示したように各画素にまたがって共通で配置されずに画素ごとにパターン形成されていてもよい。
【００７４】
また、陽極２も、隣の画素（有機発光素子４０）の陽極２と分離されて形成されている。そして、正孔輸送層６と電子輸送層４と陰極５は、隣の画素と共通で形成されていてもよいし、画素毎にパターン形成されていてもよい。なお、陽極２と陰極５とが異物によってショートするのを防ぐために、画素（より具体的には、陽極２）間に絶縁層５０が設けられている。さらに、陰極５の上には、有機発光素子を水分等から保護するための保護層が設けられている。
【００７５】
なお、本実施形態の表示装置は、画素１００の有機発光素子４０の発光層がパターン形成されていたが、例えば発光層を白色発光層として全画素にわたって形成されていてもよい。その場合、カラーフィルター等を用いてカラー表示するようにしてもよい。
【００７６】
この表示装置は、テレビ受像機、パーソナルコンピュータの表示部に用いられる。この他に、本実施形態の表示装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置の表示部や電子ビューファインダに配置されていてもよい。撮像装置は、撮像するための撮像光学系やＣＭＯＳセンサなどの撮像素子をさらに有している。
【００７７】
また、本実施形態の表示装置は、携帯電話の表示部、携帯ゲーム機の表示部等に配置されていてもよいし、さらには、携帯音楽再生装置の表示部、携帯情報端末（ＰＤＡ）の表示部、カーナビゲーションシステムの表示部に配置されていてもよい。
【００７８】
また、本実施形態の表示装置は、画像形成装置の操作パネル部に配置されてもよい。画像形成装置は、露光光源と、露光光源によって潜像が形成される感光体と、感光体を帯電する帯電手段と、をさらに有している。上述したように、この露光光源を本実施形態の発光装置とすることも可能である。
【００７９】
なお、図２（ｂ）の表示装置の製造方法については、後述する実施例で詳細に述べる。
【実施例】
【００８０】
［例示化合物Ａ−１の合成］
【００８１】
【化８】
【００８２】
以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
キサントン（東京化成工業株式会社製）：５．０ｇ（２６ｍｍｏｌ）
臭素：１６ｇ（１０２ｍｍｏｌ）
ヨウ素：５０ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
酢酸：２０ｍＬ
【００８３】
この反応溶液を、窒素下、１００℃で撹拌しながら５時間加熱還流させた。反応終了後、反応溶液にクロロホルム、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液を加えて臭素の色が消えるまで撹拌した。続いて有機層を分離して飽和炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過を行った。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（トルエン：１００％）によって精製し、２−ブロモキサントンを２．９ｇ（収率４１％）、２，７−ジブロモキサントンを２．２ｇ得た（収率２５％）。
続いて以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
２，７−ジブロモキサントン：０．７０ｇ（２．０ｍｍｏｌ）
４，４，５，５−テトラメチル−２−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−１，３，２−ジオキサボロラン：１．４ｇ（４．８ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２３ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
トルエン：１０ｍＬ
エタノール：２ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：５ｍＬ
【００８４】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら５時間加熱還流させた。反応終了後、有機層を分離して硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過を行った。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（クロロホルム：ヘプタン＝１：１）によって精製した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３００℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ａ−１を得た。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５８０．２を確認した。
【００８５】
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６８（２Ｈ，ｄ），８．０９（２Ｈ，ｄｄ），７．８４（２Ｈ，ｄ），７．８０−７．７６（４Ｈ，ｍ），７．６９（２Ｈ，ｄｄ），７．６５（２Ｈ，ｄ），７．４８（２Ｈ，ｄｄ），７．４０−７．３３（４Ｈ，ｍ），１．５８（１２Ｈ，ｓ）
【００８６】
また例示化合物Ａ−１について、以下の方法でＴ１エネルギーの測定を行った。例示化合物Ａ−１の希薄トルエン溶液（１×１０−５Ｍ）について、Ａｒ雰囲気下、７７Ｋ、励起波長３５０ｎｍにおいて燐光スペクトルの測定を行った。得られた燐光スペクトルの０−０バンド（第一発光ピーク）のピーク波長からＴ１エネルギーを求めると波長換算値で４８７ｎｍであった。
【００８７】
［例示化合物Ｂ−１の合成］
【００８８】
【化９】
【００８９】
以下に示す試薬、溶媒を１００ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：０．５５ｇ（２．０ｍｍｏｌ）
ボロン酸エステル誘導体１：１．１ｇ（２．４ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２３ｇ（０．２０ｍｍｏｌ）
トルエン：１５ｍＬ
エタノール：３ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：５ｍＬ
【００９０】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら３時間加熱還流させた。反応終了後、析出した固体をろ過し、水、メタノール、アセトンで洗浄した。続いて、得られた固体をクロロベンゼンに加熱溶解し、溶液を熱ろ過することで不溶物を除いた。ろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をクロロベンゼン／ヘプタン系で再結晶した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３７０℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ｂ−１を得た。
【００９１】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５３０．１を確認した。
【００９２】
［例示化合物Ｂ−２の合成］
【００９３】
【化１０】
【００９４】
以下に示す試薬、溶媒を５０ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：１．５ｇ（５．４ｍｍｏｌ）
ボロン酸エステル誘導体２：１．０ｇ（２．５ｍｍｏｌ）
テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）：０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）
トルエン：１０ｍＬ
エタノール：２ｍＬ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：６ｍＬ
【００９５】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら１２時間加熱還流させた。反応終了後、析出した固体をろ過し、水、メタノール、アセトンで洗浄した。続いて、得られた固体をクロロベンゼンに加熱溶解し、溶液を熱ろ過することで不溶物を除いた。ろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をクロロベンゼン／ヘプタン系で再結晶した。得られた結晶を１５０℃で真空乾燥後、１０−１Ｐａ、３７０℃の条件下で昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ｂ−２を０．４４ｇ得た（収率３３％）。
【００９６】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のＭ＋である５４２．２を確認した。
【００９７】
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６５（２Ｈ，ｄ），８．３９（２Ｈ，ｄｄ），８．０８（２Ｈ，ｄｄ），７．９６（２Ｈ，ｂｓ），７．７８−７．７４（２Ｈ，ｍ），７．７４−７．６９（４Ｈ，ｍ），７．６５−７．５８（４Ｈ，ｍ），７．５５（２Ｈ，ｄ），７．４４−７．３９（２Ｈ，ｍ）
【００９８】
また例示化合物Ｂ−２について、以下の方法でＴ１エネルギーの測定を行った。例示化合物Ｂ−２の希薄トルエン溶液（１×１０−５Ｍ）について、Ａｒ雰囲気下、７７Ｋ、励起波長３５０ｎｍにおいて燐光スペクトルの測定を行った。得られた燐光スペクトルの０−０バンド（第一発光ピーク）のピーク波長からＴ１エネルギーを求めると波長換算値で４４３ｎｍであった。
【００９９】
［例示化合物Ｃ−２の合成］
【０１００】
【化１１】
【０１０１】
以下に示す試薬、溶媒を２００ｍＬナスフラスコに投入した。
２−ブロモキサントン：５．０ｇ（１８ｍｍｏｌ）
ビス（ピナコラト）ジボロン：５．５ｇ（２２ｍｍｏｌ）
［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン］パラジウム（ＩＩ）ジクロリド ジクロロメタン付加物：０．７４ｇ（０．９１ｍｍｏｌ）
酢酸カリウム：３．２ｇ（３３ｍｍｏｌ）
ジオキサン：４０ｍＬ
【０１０２】
この反応溶液を、窒素下、撹拌しながら３時間加熱還流させた。反応終了後、析出した塩をろ過によって除いた。得られたろ液の溶媒を減圧留去して、析出した固体をシリカゲルカラム（酢酸エチル：ヘプタン＝１：２）によって精製し、中間体２を５．１ｇ得た（収率８７％）。
【０１０３】
続いて合成実施例１における例示化合物Ａ−１の合成で用いられる４，４，５，５−テトラメチル−２−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−１，３，２−ジオキサボロランを中間体２に変更する以外は合成実施例１における例示化合物Ａ−１の合成と同様の方法で例示化合物Ｃ−２を得た。
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である５８４．６を確認した。
【０１０４】
［実施例１］
図１（ｃ）に示されるトップエミッション構造の有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。
スパッタリング法により、支持体であるガラス基板（基板１）上に、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）膜、酸化錫インジウム膜をそれぞれ膜厚１００ｎｍ、１０ｎｍで成膜し、陽極２を形成した。
【０１０５】
次に、陽極２まで形成された基板を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した。次に、当該基板をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、この基板１の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。
【０１０６】
次に、真空蒸着法により、陽極２上に、下記に示される化合物Ｈ−１を成膜し正孔注入層７を形成した。このとき正孔注入層７の膜厚を１６０ｎｍとした。
【０１０７】
【化１２】
【０１０８】
次に、真空蒸着法により、正孔注入層７上に、上記に示される化合物Ｈ−２を１０ｎｍ成膜し正孔輸送層６とした。
【０１０９】
次に、ホスト（Ｉ−３）、ドーパント（Ｉｒ−１）を、重量比にして［Ｉ−３］：［Ｉｒ−１］＝９：１となるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を３０ｎｍとした。
【０１１０】
次に、真空蒸着法により、発光層３上に、Ａ−１を３０ｎｍ成膜し電子輸送層４を形成した。
【０１１１】
次に、陰極として銀金属と炭酸セシウムを、層中のセシウム濃度が２重量％となるように共蒸着して陰極５を形成した。このとき陰極５の膜厚を１０ｎｍとした。
【０１１２】
最後に、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、陰極５まで形成した基板１を、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子３０を得た。
【０１１３】
得られた有機発光素子について、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２の電流を印加した時の発光効率及び電圧を評価した。結果を表２に示す。
【０１１４】
［実施例２］
電子輸送層４として化合物Ｂ−１を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１５】
［実施例３］
電子輸送層４として化合物Ｂ−２を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１６】
［実施例４］
電子輸送層４として化合物Ｃ−２を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１７】
［比較例１］
電子輸送層４としてＡｌｑ３を用いた以外は実施例１と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１８】
［実施例５］
陰極５として銀金属とマグネシウム金属を重量比で１０：１となるように共蒸着して陰極５を形成した以外は実施例３と同様に有機発光素子を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
【０１１９】
【表２】
【０１２０】
以上のことから、本発明に係るキサントン化合物を用いることで低電圧、高効率駆動できることがわかる。
【０１２１】
［実施例６］
図２に示される表示装置を、以下に示す方法により作製した。まず基板１上に、低温ポリシリコンからなり有機発光素子の発光を制御するためのＴＦＴ回路（不図示）、及びＴＦＴ回路を平坦化するための平坦化膜（不図示）を順次形成した。次に、平坦化膜上に、陽極２を所望の位置に設けた。ここでＴＦＴ回路は、例えば、（６４０×３色）×４８０の画素が対角３．５インチのサイズで二次元的に配列されたものであった。陽極２は、例えば、膜厚５０ｎｍの銀合金からなる反射膜と、膜厚２０ｎｍの酸化錫インジウム膜とがこの順で積層された電極であった。また各画素に設けられる陽極２は、平坦化膜に形成されたコンタクトホール（不図示）を通じ、ＴＦＴ回路に接続させた。
【０１２２】
次に、スピンコーターで塗布することにより、陽極２を含めた基板１上に、アクリル製の樹脂膜を成膜した。このとき樹脂膜の膜厚は１．５μｍであった。次に、フォトリソグラフィ法により、陽極２の周辺部に絶縁層５０が形成されるように、樹脂膜について所望のパターニングを行った。この際に半径３ｍｍの開口部を設けた。
【０１２３】
次に、上記基板１を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した。次に、基板１をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、基板１の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。次に、処理した基板１を真空装置に導入した後、後述する有機化合物層及び陰極５を形成することで発光色が三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のいずれかである有機発光素子を複数備える表示装置を作製した。
【０１２４】
まず始めに、真空蒸着法により、化合物Ｈ−１を成膜し全画素に共通する正孔注入層（不図示）を形成した。このとき正孔注入層の膜厚を７０ｎｍとした。次に、シャドーマスクを用いて、青色画素に相当する領域に選択的に化合物Ｈ−２を成膜し、正孔輸送層６を形成した。このとき正孔輸送層６の膜厚を１０ｎｍとした。次に、下記に示される化合物ＢＨ−１及び化合物ＢＤ−１を重量比にして［化合物ＢＨ−１］：［化合物ＢＤ−１］＝９５：５となるように共蒸着して青色発光層３Ｂを形成した。このとき青色発光層３Ｂの膜厚を３５ｎｍとした。
【０１２５】
【化１３】
【０１２６】
次に、シャドーマスクを用いて、緑色画素に相当する領域に選択的にさらに、化合物Ｈ−１を成膜し正孔輸送層６とし、その膜厚を調整した。このとき緑色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は６０ｎｍであった。次に、ホスト（Ｉ−３）、ドーパント（Ｉｒ−３）を重量比にして［Ｉ−３］：［Ｉｒ−３］＝９：１となるように共蒸着して緑色発光層３Ｇを形成した。このとき、緑色発光層３Ｇの膜厚を２０ｎｍとした。
【０１２７】
次に、シャドーマスクを用いて、赤色画素に相当する領域に選択的にさらに、化合物Ｈ−１を成膜し正孔輸送層６の膜厚を調整した。このとき赤色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は１３０ｎｍであった。次に、下記に示される化合物ＲＨ−１及び化合物Ｉｒ−１６を、重量比にして［化合物ＲＨ−１］：［Ｉｒ−１６］＝９０：１０となるように共蒸着して赤色発光層３Ｒを形成した。このとき赤色発光層３Ｒの膜厚を３０ｎｍとした。
【０１２８】
【化１４】
【０１２９】
次に、真空蒸着法により、化合物Ｂ−２を成膜し全画素に共通する電子輸送層４を形成した。このとき電子輸送層４の膜厚を３０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、電子輸送層４上に、銀金属と炭酸セシウムとを、層中の炭酸セシウム濃度が２重量％となるように共蒸着して陰極５を形成した。このとき陰極５の膜厚を１３ｎｍとした。次に、スパッタリング法により、陰極５上に、酸化錫インジウムを成膜して保護層６０を形成した。このとき保護層６０の膜厚を６０ｎｍとした。
【０１３０】
次に、有機発光素子が形成されている基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。最後に、ガラスキャップ上には、外光反射防止の目的で、円偏向板（不図示）を設けた。以上により表示装置を得た。
【０１３１】
得られた表示装置を駆動すると、輝度が高く耐久性の良好な鮮明なフルカラー動画表示が得られた。また、電源容量に限りのあるモバイル機器等の表示装置として、消費電力の観点からも有効であった。
【符号の説明】
【０１３２】
２ 陽極
３ 発光層
４ 電子輸送層
５ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極と、前記陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、
前記陰極が、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含み、
前記電子輸送層は下記構造式（１）で示される材料を含むことを特徴とする有機発光素子。
【化１】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【請求項２】
前記陰極が、セシウム金属とセシウム金属化合物とマグネシウム金属とマグネシウム金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記式（１）においてＲ３、Ｒ４が水素原子あるいは炭素数１乃至４のアルキル基であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記発光層に含まれる発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子の発光を制御する制御回路と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置と、前記発光装置によって潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
異なる色を発する複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の発光を制御する制御回路と、を有する表示装置であって、
前記有機発光素子が請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機発光素子であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記請求項７に記載の表示装置と、撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
陰極と、前記陰極と接する電子輸送層と、発光層と、陽極と、を有する有機発光素子であって、
前記陰極が、アルカリ金属とアルカリ金属化合物とアルカリ土類金属とアルカリ土類金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含み、
前記電子輸送層は下記構造式（１）で示される材料を含むことを特徴とする有機発光素子。
【化１】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子または炭素数１乃至４のアルキル基、置換あるいは無置換のフェニル基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無置換のフェナントリル基、置換あるいは無置換のフルオレニル基、置換あるいは無置換のトリフェニレニル基、置換あるいは無置換のクリセニル基、置換あるいは無置換のジベンゾフラニル基、置換あるいは無置換のジベンゾチエニル基からそれぞれ独立に選ばれる。
【請求項２】
前記陰極が、セシウム金属とセシウム金属化合物とマグネシウム金属とマグネシウム金属化合物のうち少なくとも一つと、銀金属と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記式（１）においてＲ３、Ｒ４が水素原子あるいは炭素数１乃至４のアルキル基であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記発光層に含まれる発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子の発光を制御する制御回路と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置と、前記発光装置によって潜像が形成される感光体と、前記感光体を帯電する帯電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
異なる色を発する複数の有機発光素子と、前記有機発光素子の発光を制御する制御回路と、を有する表示装置であって、
前記有機発光素子が請求項１乃至４のいずれか１項に記載の有機発光素子であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記請求項７に記載の表示装置と、撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１６７２８（Ｐ２０１３−１６７２８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９９２３（Ｐ２０１１−１４９９２３）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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