有機電界発光素子および表示装置
【課題】有機層の全体膜厚をある程度確保して発光不良の発生を防止しつつも、発光効率と寿命特性に優れた有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】陽極１３と陰極１５との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層１４と、有機層１４を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層１４ｃと、有機層１３を構成するもので陽極１３と発光層１４ｃとの間に配置されると共に発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層１４ａ，１４ｂとを有する有機電界発光素子。
【解決手段】陽極１３と陰極１５との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層１４と、有機層１４を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層１４ｃと、有機層１３を構成するもので陽極１３と発光層１４ｃとの間に配置されると共に発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層１４ａ，１４ｂとを有する有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）および表示装置に関し、特に、アントラセン誘導体を含む発光層を備えた有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：以下ＥＬと記す）を利用した有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に有機正孔輸送層や有機発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
図１２は、このような有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子５１は、例えばガラス等からなる透明な基板５２上に設けられており、基板５２上に設けられた陽極５３、陽極５３上に設けられた有機層５４、および有機層５４上に設けられた陰極５５により構成されている。有機層５４は、陽極５３側から、正孔注入層５４ａ、正孔輸送層５４ｂ、発光層５４ｃおよび電子輸送層５４ｄを順次積層させた構成を有している。また以上の他にも、基板側から順に、陰極５５、有機層５４、陽極５３を順次積層した構成のものもある。
【０００４】
このような構成の有機電界発光素子５１では、陰極５５から注入された電子と陽極５３から注入された正孔とが発光層５４ｃにて再結合し、この再結合の際に生じる光が陽極５３または陰極５５を介して取り出される。
【０００５】
ところで上述した有機電界発光素子５１を構成する有機層５４のうち、発光層５４ｃは、アントラセン誘導体からなるホスト材料に、別途発光中心のドーパント（ゲスト材料）を添加して用いられることが多い。アントラセン誘導体は、正孔よりも電子の輸送能が高い。このため、アントラセン誘導体を用いた発光層５４ｃにおいては、電子と正孔の再結合領域が陽極５３側に集中する。このため、高い発光効率が得えられる一方で、電子の正孔輸送層５４ｂへの漏れが生じ易く、このような電子もの漏れが有機電界発光素子５１の寿命特性を低下させる要因の一つになっている。
【０００６】
そこで、素子全体のキャリアバランスを整える試みとして、発光層５４ｃと電子輸送層５４ｄとの間に正孔輸送性が高い層を配置した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また以上のような有機電界発光素子５１においては、陽極５３および陰極５５間のショートを防止して発光不良発生を軽減するために、有機層５４はある程度以上の膜厚が必要である。このため一般的には、高い移動度を示す正孔輸送層５４ｂを厚膜化して有機層５４全体の膜厚を確保している（例えば、特許文献２参照）。またこの他にも、電子輸送層５４ｄ中に活性金属をドープすることで当該電子輸送層５４ｄを高移動度とし、この電子輸送層５４ｄを厚膜化する構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６６８９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１００８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、発光層と電子輸送層の間に正孔輸送性が高い層が配置された有機電界発光素子では、発光層への電子輸送性が低下する。このため、駆動電圧の上昇およびキャリア不足により電流効率が悪くなり、結果として寿命特性を向上させる効果が低かった。
【００１０】
また、特許文献２のように、正孔輸送層を厚膜化することで有機層５４の膜厚を確保する構成では、正孔輸送層が高い移動度を示すとは言え、駆動電圧が高くなり安く、ある程度の膜厚以上に堆積させるのは難しい。そして、特許文献３に記載されたように、活性金属をドーピングすることで高移動度とした電子輸送層を厚膜化することで有機層の膜厚を確保する構成では、駆動電圧の低い素子を構成することが可能であるものの、素子の駆動中に活性金属が電子輸送層外に拡散し、消光サイトとなり短寿命化する。
【００１１】
そこで本発明は、有機層の全体膜厚をある程度確保して発光不良の発生を防止しつつも、発光効率と寿命特性に優れた有機電界発光素子を提供することおよびこの有機電界発光素子を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に総膜厚１５０ｎｍ以上の有機層が挟持されている。この有機層は、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層を備えている。また有機層は、発光層よりも薄い膜厚を有する正孔供給層を、陽極と発光層との間に設けている。
【００１３】
また本発明の表示装置は、このような構成の有機電界発光素子を基板上に配列形成した表示装置でもある。
【００１４】
このような構成の有機電界発光素子および表示装置では、発光層に対して正孔供給層の膜厚を相対的に薄くしたことにより、陽極側から発光層への正孔供給量が増大する。これにより、発光層内において正孔と電子の過不足がなく、かつキャリア供給量も十分に確保できる。このため、以降の実施例で説明するように高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことにより、キャリアバランスが崩れにくく、駆動劣化が抑制されて発光寿命を長くすることができる。
【００１５】
しかも、後の実施例で説明するように、有機層の総膜厚が１５０ｎｍ以上と厚くとも、駆動電圧を低く抑えることが可能である。これにより、基板上の異物を膜厚が厚い有機膜で覆うことができ、陽極と陰極間でのショートが発生しにくく非発光画素が生じないため有機電界発光素子の生産歩留まりを改善することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の有機電界発光素子および表示装置によれば、有機層の総膜厚をある程度確保して発光不良の発生を防止しつつも、発光効率と寿命特性に優れた有機電界発光素子を得ることができる。この結果、低消費電力で、かつ長期信頼性に優れた表示装置を効率よく生産実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表示装置の回路構成の一例を示す回路構成図である。
【図３】本発明が適用される封止された構成のモジュール形状の表示装置を示す構成図である。
【図４】本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図５】本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図６】本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図７】本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図８】本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図９】有機層の総膜厚［ｄａ］に対する発光層の膜厚［ｄ１］の値［ｄ１／ｄａ］と電流効率および発光寿命との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の有機電界発光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施を以下の順序で説明する。
１．有機電界発光素子の全体構成
２．基板の構成
３．陽極の構成
４．陰極の構成
５．有機層の全体構成
６．有機層の材質
７．有機層の膜厚構成
８．表示装置の構成
９．適用例
【００１９】
≪１．有機電界発光素子の全体構成≫
図１は、本発明の有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子１１は、基板１２上に設けられた陽極１３、この陽極１３上に重ねて設けられた有機層１４、この有機層１４上に設けられた陰極１５を備えている。
【００２０】
以下の説明においては、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する際に生じた発光光を、基板１２と反対側の陰極１５側から取り出す上面発光方式（トップエミッション方式）の有機電界発光素子１１の構成を説明する。
【００２１】
≪２．基板の構成≫
まず、有機電界発光素子１１が設けられる基板１２は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板１２として、画素毎にＴＦＴを設けてなるＴＦＴ基板が用いられる。この場合、この表示装置は、上面発光方式の有機電界発光素子１１をＴＦＴを用いて駆動する構造となる。
【００２２】
≪３．陽極の構成≫
そして、この基板１２上に下部電極として設けられる陽極１３は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金、銀（Ａｇ）合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
【００２３】
有機電界発光素子１１が上面発光方式の場合は、陽極１３を高反射率材料で構成することで、干渉効果及び高反射率効果で外部への光取り出し効率を改善することが可能であり、このような電極材料には、例えばＡｌ、Ａｇ等を主成分とする電極を用いることが好ましい。これらの高反射率材料層上に、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層を設けることでキャリア注入効率を高めることも可能である。
【００２４】
また、陽極１３をＡｌ合金で構成し、Ａｌ合金の副成分として、主成分のＡｌよりも相対的に仕事関数が小さい例えばネオジウム等の金属を用いると、Ａｌ合金の安定性が向上し、反射率が高く、安定な陽極を実現することが可能となる。この場合、ＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層の陽極に比較して仕事関数が小さくなることが多く、一般に用いられるアミン系の正孔注入層のみでは正孔注入障壁が大きくなってしまうことが多い。したがって、アミン材料に対しＦ４ＴＣＮＱ（2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane）等のアクセプタ材料を混合した層やＰＥＤＯＴ-ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸）等のいわゆるｐ-ドープ層を陽極界面に形成するか、後述するアザトリフェニレン誘導体を用いることで、低駆動電圧を得ることが可能となる。特に素子安定性・低駆動電圧の面でアザトリフェニレン誘導体が好ましい。
【００２５】
尚、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陽極１３は、ＴＦＴが設けられている画素毎にパターニングされていることとする。そして、陽極１３の上層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から、各画素の陽極１３表面を露出させていることとする。
【００２６】
≪４．陰極の構成≫
一方、陰極１５は、仕事関数が小さい材料を用いて有機層１４と接する層が構成されており、かつ光透過性が良好な構成で有ればよい。このような構成として、例えば、陰極１５は、陽極１３側から順に第１層１５ａ、第２層１５ｂを積層した構造となっている。
【００２７】
第１層１５ａは、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料としては、例えばＬｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｃｏ3、Ｃｓ2ＳＯ4、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物が挙げられる。また、第２層１５ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極やＣａ電極などの、光透過性を有しかつ導電性が良好な材料で構成される。また、この有機電界発光素子１１が、特に陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造で構成される上面発光素子の場合には、例えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第２層１５ｂを構成し、第２層１５ｂと陽極１３の間で発光光を共振させる。また、上記第２層１５ｂは、例えば透明なＳｉＮｘ化合物からなり、電極の劣化抑制のための封止電極として形成される。
【００２８】
尚、以上の第１層１５ａ、第２層１５ｂは、真空蒸着法、スパッタリング法、さらにはプラズマＣＶＤ法などの手法によって形成される。また、この有機電界発光素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極１５は、ここでの図示を省略した陽極１３の周縁を覆う絶縁膜および有機層１４によって、陽極１３に対して絶縁された状態で基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に共通電極として用いてもよい。
【００２９】
≪５．有機層の全体構成≫
そして、上述した陽極１３および陰極１５の間に挟持される有機層１４は、少なくとも発光層１４ｃを有する層である。この有機層１４は、陽極１３側から順に、正孔供給層（ここでは正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ）、発光層１４ｃ、電子輸送層１４ｄを積層してなる。正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを積層してなる正孔供給層は、陽極１３から発光層１４ｃへ正孔を供給するための層である。また電子輸送層１４ｄは、陰極１３から発光層１４ｃへ電子を供給するための層である。
【００３０】
これらの各層は、例えば真空蒸着法や、例えばスピンコート法などの他の方法によって形成された有機層からなる。
【００３１】
また特に、発光層１４ｃは、後に詳細に説明するような母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含む層であるところが特徴的である。この発光層１４ｃは、このようなホスト材料と共に、発光性ゲスト材料を含む層である。発光性ゲスト材料は、発光層１４ｃ全体に含有されていて良く、このような単層構造の発光層１４ｃを構成するホスト材料には、アントラセン誘導体が好ましく用いられる。
【００３２】
また発光層１４ｃは、発光層１４ｃにおける陽極１３側の実質的な発光部位となるエリア、すなわち正孔と電子との再結合エリアのみに発光性ゲスト材料を含有させていても良い。この場合、発光層１４ｃは、陽極１３側から、ホスト材料と発光性ゲスト材料とを含む実質的な発光部位となる層と、ホスト材料からなる層との積層構造となる。
【００３３】
またこのような積層構造の発光層１４ｃにおいては、発光性ゲスト材料と共に発光部位（再結合エリア）を構成するホスト材料としてナフタセン誘導体が好ましく用いられる。また、発光性ゲスト材料を含有しない層を構成するホスト材料としてアントラセン誘導体が好ましく用いられる。
【００３４】
次に、以上のような有機層１４を構成する各層の材質と膜厚の特徴を説明する。
【００３５】
≪６．有機層の材質≫
先ず、有機層１４を構成する各層の材料構成を、本発明に特徴的である発光層１４ｃ、電子輸送層１４ｄの順に説明し、さらに正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂの材料構成を説明する。
【００３６】
＜発光層１４ｃのホスト材料＞
本発明の特徴的な構成の一つとして、発光層１４ｃが、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物をホスト材料として含有していることが挙げられる。ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格としては、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、またはコロネンから選択される。
【００３７】
中でも下記一般式（１）で示されるアントラセンを母骨格として有するアントラセン誘導体をホスト材料とすることが好ましい。
【００３８】
【化３】
【００３９】
ただし、一般式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニルエステル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有しても良い炭素数３０以下のシリル基，置換基を有しても良い炭素数３０以下のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３０以下の複素環基、または置換基を有しても良い炭素数３０以下のアミノ基を示す。尚、上記置換基を有しても良い基の場合には、置換基の炭素数を含めた炭素数であることとする。
【００４０】
一般式（1）におけるＲ1〜Ｒ6が示すアリール基は、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオレニル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、１−クリセニル基，６−クリセニル基，２−フルオランテニル基，３−フルオランテニル基，２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基等が挙げられる。
【００４１】
また一般式（１）中におけるＲ1〜Ｒ6が示す複素環基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含有する５員または６員環の芳香族複素環基、炭素数３〜２０の縮合多環芳香複素環基が挙げられる。また、芳香族複素環基及び縮合多環芳香複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾチアゾール基が挙げられる。代表的なものとしては，１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、などが挙げられる。
【００４２】
一般式（１）中におけるＲ1〜Ｒ6が示すアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等のいずれでもよい。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族および１〜４環の芳香族炭素環の少なくとも一方を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基、ジナフチルアミノ基が挙げられる。
【００４３】
尚、上記置換基の２種以上は縮合環を形成していても良く、さらに置換基を有していてもよい。
【００４４】
以上のようなホスト材料として適するアントラセン誘導体の具体例としては、下記構造式（１）-1〜（１）-111が例示される。
【００４５】
【化３−１】
【００４６】
【化３−２】
【００４７】
【化３−３】
【００４８】
【化３−４】
【００４９】
【化３−５】
【００５０】
【化３−６】
【００５１】
【化３−７】
【００５２】
【化３−８】
【００５３】
【化３−９】
【００５４】
以上のようなアントラセン誘導体は、発光層１４ｃの全域に発光性ゲスト材料が含有されている構成においてのホスト材料として好ましく用いられる。またこのアントラセン誘導体は、発光層１４ｃの発光部位（再結合エリア）のみに発光性ゲスト材料が含有されている構成において、発光性ゲスト材料を含有しない層（部位）のホスト材料としても好ましく用いられる。
【００５５】
また特に、発光層１４ｃの発光部位（再結合エリア）のみに発光性ゲスト材料が含有されている構成において、この発光部位（再結合エリア）に用いるホスト材料としては、下記一般式（１）’のナフタセン誘導体が好ましく用いられる。
【００５６】
【化４】
【００５７】
ただし、一般式（１）’中において、Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換のシリル基，炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換の複素環基、もしくは炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアミノ基を示す。
【００５８】
一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示すアリール基は、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオレニル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、１−クリセニル基，６−クリセニル基，２−フルオランテニル基，３−フルオランテニル基，２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基等が挙げられる。
【００５９】
また一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示す複素環基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含有する５員または６員環の芳香族複素環基、炭素数２〜２０の縮合多環芳香複素環基が挙げられる。また、芳香族複素環基及び縮合多環芳香複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾチアゾール基が挙げられる。代表的なものとしては，１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、などが挙げられる。
【００６０】
一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示すアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等のいずれでもよい。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族及び／又は１〜４環の芳香族炭素環を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基、ジナフチルアミノ基が挙げられる。
【００６１】
尚、上記置換基の２種以上は縮合環を形成していても良く、さらに置換基を有していてもよい。
【００６２】
また特に、上記一般式（１）’で表されるナフタセン誘導体は、以下の一般式（１ａ）’で表されるルブレン誘導体であることが好ましい。
【００６３】
【化４−１】
【００６４】
一般式（１ａ）’中、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45は、それぞれ独立に水素原子、アリール基、複素環基、アミノ基、アリールオキシ基、アルキル基、またはアルケニル基を示す。ただし、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45は、それぞれ同一であることが好ましい。
【００６５】
また一般式（１ａ）’中Ｒ5〜Ｒ8は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、または置換基を有しても良いアルケニル基であることとする。
【００６６】
一般式（１ａ）’におけるアリール基、複素環基、およびアミノ基の好ましい態様は、一般式（１）のＲ1〜Ｒ8と同様であって良い。尚、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45がアミノ基である場合、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはアラルキルアミノ基であることとする。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族や１〜４環の芳香族炭素環を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基が挙げられる。
【００６７】
発光層１４ｃのホスト材料として好適に用いられるナフタセン誘導体のより具体的な他の例としては、一般式（１ａ）’のルブレン誘導体の一つである下記化合物（１）’-1のルブレンが挙げられるが、この他にも以下の化合物（１）’-2〜（１）’-4が例示される。
【００６８】
【化４−２】
【００６９】
＜発光層１４ｃの発光性ゲスト材料＞
発光層１４ｃを構成する発光性ゲスト材料としては、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、低分子りん光色素、りん光性の高分子、さらには金属錯体等の、蛍光発光性ゲスト材料またはリン光発光性ゲスト材料が用いられる。
【００７０】
蛍光発光性ゲスト材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体，インデノ[1,2,3-cd]ペリレン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体ピラン系色素等の有機物質が用いられる。
【００７１】
また特に、赤色の蛍光発光性ゲスト材料としては、ペリレン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピロメテン錯体、ピラン誘導体、またはスチリル誘導体などが用いられる。この場合には、上記一般式（１）’で示したナフタセン誘導体をホスト材料として用いることが好ましい。
【００７２】
りん光発光性ゲスト材料としては、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、オスミウム錯体、ルテニウム錯体、金錯体などの有機金属燐光材料や、他のオルトメタル化錯体が用いられる。尚、三重項励起子を経由したりん光発光が得られるリン光発光性材料を用いることにより、一重項励起子を経由した蛍光発光を利用する蛍光材料よりも、原理的には高い発光効率が期待される。
【００７３】
このような発光性ゲスト材料は、以降に説明するように発光層１４ｃが７０ｎｍ以上の膜厚で形成されていれば、発光層１４ｃの全域にドープされていても良いし、発光層１４ｃの陽極１３寄りの再結合エリアのみにドープされていても良い。また、数種類の発光性ゲスト材料を混合しても良いし、異なる発光性ゲスト材料を含有した積層構造として発光層１４ｃを構成しても良い。
【００７４】
このような発光性ゲスト材料は、濃度消光しない最適値で発光層１４ｃ内にドープされていればよく、具体的にはドープ濃度は体積比５０％〜０．１％であることとする。
【００７５】
＜電子輸送層１４ｄ＞
本発明の特徴的な構成の２つ目として、発光層１４ｃと陰極１５との間に設けた電子輸送層１４ｄが、含窒素複素環誘導体を含む層として設けられていることが挙げられる。含窒素複素環誘導体を含む電子輸送層１４ｄは、電子を発光層１４ｃに輸送するためのものである。電子輸送層１４ｄの材料としては、例えば、キノリン、フェナントロリン、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンゾイミダゾ−ルまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ3 ）、ベンゾイミダゾール誘導体、アクリジン、スチルベン、１，１０−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。
【００７６】
特に発光層１４ｃを１５０ｎｍ以上の厚膜に形成する場合には、有機電界発光素子１１を低電圧駆動とするために、下記一般式（２）で示すベンゾイミダゾール誘導体あるいは一般式（２）’で示すフェナントロリン環を少なくとも１個有するフェナントロリン誘導体を含窒素複素環誘導体として含む電子輸送層１４ｄとすることが好ましい。
【００７７】
【化５】
【００７８】
ただし一般式（２）中において、Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリール基、置換基を有しても良い複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、または置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。さらに、Ａ1，Ａ2は、連結基を介して結合していても良い。
【００７９】
また一般式（２）中のＢは、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリーレン基、置換基を有しても良いピリジニレン基、置換基を有しても良いキノリニレン基、または置換基を有しても良いフルオレニレン基を示す。
【００８０】
さらに一般式（２）中のＡｒは、置換基を有しても良い炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３〜６０の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。
【００８１】
このような一般式（２）のベンゾイミダゾール誘導体の具体例を、下記表１〜６の構造式（２）-1〜（２）-48に示す。尚、表１〜６において、Ａｒ（α）は、一般式（２）中における［ベンゾイミダゾール構造＋Ａ1＋Ａ2］を示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】
【表３】
【００８５】
【表４】
【００８６】
【表５】
【００８７】
【表６】
【００８８】
以上の構造式（２）-1〜（２）-48に代表される一般式（２）のベンゾイミダゾール誘導体は、特許４１８５０９７に記載された合成例で用いられた合成法で、合成することができるが、本特許についてはこれに何ら限定されるものではない。
【００８９】
また、本発明において発光層１４ｃと陰極１５との間に設ける電子輸送層を構成する含窒素複素環誘導体としてのベンゾイミダゾール誘導体は、一般式（２）で示される構造に限定されず、下記構造式（２）-49〜（２）-60に示す材料であっても良い。
【００９０】
【化６】
【００９１】
さらに、本発明において発光層１４ｃと陰極１５との間に設ける電子輸送層を構成する含窒素複素環誘導体としてのベンゾイミダゾール誘導体は、先に示した構造の他、構造式（２）-61〜（２）-88に示すジベンゾイミダゾール誘導体であっても良い。
【００９２】
【化７−１】
【００９３】
【化７−２】
【００９４】
また、一般式（２）’で示すフェナントロリン環を少なくとも１個有するフェナントロリン誘導体の具体例を下記構造式（２）’-1〜（２）’-14に示す。
【００９５】
【化８】
【００９６】
尚、電子輸送層１４ｄは、１種類の含窒素複素環誘導体を含む層の単層であってもよく、含窒素複素環誘導体を２種以上含んだ混合層であってもよく、含窒素複素環誘導体と他の化合物との混合層であってもよい。ここで、他の化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属およびその酸化物、複合酸化物、フッ化物、炭酸塩から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。また、電子輸送層１４ｄが、含窒素複素環誘導体を含む層を複数積層して構成されていてもよく、含窒素複素環誘導体を含む層とこれ以外の化合物の層を含む積層構造であってもよい。この場合、含窒素複素環誘導体以外の化合物の層は、含窒素複素環誘導体を含む層の陽極１３側に配置されても陰極１５側に配置されてもよい。
【００９７】
＜正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ＞
正孔供給層を構成する正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂは、一般的な正孔注入・正孔輸送材料を用いて構成される。またより好ましい材料としては、下記一般式（３）に示すアザトリフェニレン誘導体、下記一般式（４）に示すアミン誘導体、下記一般式（５）に示すジアミン誘導体、または下記一般式（６）に示すトリアリールアミン多量体である。これらの化合物を用いて正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを構成することにより、上述した電子輸送層１４ｄの電子供給に対して、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂから発光層１４ｃへの正孔供給を最適化できる。
【００９８】
【化９】
【００９９】
これらの一般式（３）〜（６）の材料は、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂのどちらに用いてもよい。ただし、窒素（Ｎ）含有率の高い組成の化合物を正孔注入層１４ａとして用いることにより、陽極１３からの正孔注入障壁を低減することができるため。また、本発明の構成においては電子注入が強化されていることから、良好なキャリアバランスを得るためにも陽極界面には正孔注入性の高いアザトリフェニレン誘導体［一般式（３）］を用いることがさらに好ましい。
【０１００】
ここで、上記一般式（３）に示すアザトリフェニレン誘導体は、一般式（３）中におけるＲ1〜Ｒ6が、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基を示す。そして隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。一般式（３）中のＸ1〜Ｘ6は、それぞれ独立に炭素もしくは窒素（Ｎ）原子である。この化合物は、特にＸがＮ原子のとき、化合物中のＮ含有率が高くなるため、正孔注入層１４ａに好適に用いられる。
【０１０１】
ここで、アザトリフェニレン誘導体の具体例としては、下記構造式（３）-1に示すヘキサニトリルアザトリフェニレンが挙げられる。
【０１０２】
【化１０】
【０１０３】
また、上記一般式（４）に示すアミン誘導体は、上記一般式（４）中におけるＡ0〜Ａ2が、それぞれ独立に炭素数６〜３０の芳香族炭化水素を示す。Ａ0〜Ａ2の芳香族炭化水素は、各々が無置換もしくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ0〜Ａ2の芳香族炭化水素に対していくつ置換されても良い。
【０１０４】
ここで、上記アミン誘導体の具体例としては、下記構造式（４）-1〜（４）-9の化合物が挙げられる。
【０１０５】
【化１１】
【０１０６】
また、一般式（５）に示すジアミン誘導体は、一般式（５）中にけるＡ3〜Ａ6が、それぞれ独立に炭素数６〜２０の芳香族炭化水素を示す。Ａ3〜Ａ6の芳香族炭化水素は、各々が無置換、しくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ3〜Ａ6の芳香族炭化水素に対していくつ置換されても良い。またＡ3とＡ4、Ａ5とＡ5はそれぞれ連結基を介して結合していてもよい。また一般式（５）中にけるＹは、芳香族炭化水素を示し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン、ペリレンから選ばれるものであって、ｍは１以上の整数を示す。
【０１０７】
ここで、上記ジアミン誘導体の具体例としては、下記構造式（５）-1〜（５）-83に示す化合物があげられる。
【０１０８】
【表７】
【０１０９】
【表８】
【０１１０】
【表９】
【０１１１】
【表１０】
【０１１２】
また、上記一般式（６）に示すトリアリールアミン多量体は、一般式（６）中におけるＡ7〜Ａ12が、それぞれ独立に炭素数６〜２０の芳香族炭化水素を示す。Ａ7〜Ａ12の芳香族炭化水素は、各々が無置換もしくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ7〜Ａ12の芳香族炭化水素にいくつ置換されていても良い。一般式（６）中のＺ1からＺ3は、芳香族炭化水素を示し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン、ペリレンから選ばれるものである。さらに一般式（６）中のｐ、ｑおよびｒは、１以上の整数を示す。また一般式（６）中のＡ7とＡ8、Ａ9とＡ10、Ａ11とＡ12はそれぞれ連結基を介して結合していてもよい。
【０１１３】
ここで、上記トリアリールアミン多量体の具体例としては、下記構造式（６）-1〜（６）-15に示す化合物が挙げられる。
【０１１４】
【表１１】
【０１１５】
以上のような有機層１４を構成する各層１４ａ〜１４ｄは、他の要件を備えてもよい。さらに、各層１４ａ〜１４ｄがそれぞれ積層構造であってもよい。例えば、発光層１４ｃが、青色発光層と緑色発光層と赤色発光層との積層構造で構成され、白色に発光する有機電界発光素子を構成してもよい。
【０１１６】
≪７．有機層の膜厚構成≫
次に、上述した材料で構成された各層を積層してなる有機層１４の膜厚構成を説明する。
【０１１７】
図１を参照し、有機層１４中における発光層１４ｃの膜厚を［ｄ１］とし、有機層１４の全体の総膜厚を［ｄａ］とする。この場合、０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たすように有機層１４の総膜厚［ｄａ］と発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］とが設計されていることとする。これにより、後の実施例で説明するように発光層１４ｃに対する正孔・電子の供給バランスがとり易く、電流効率および発光寿命の向上が図れるため好ましい。
【０１１８】
この数式の根拠を以下に述べる。先ず、ホスト材料を含む発光層１４ｃに対して、陰極を直接形成する構成では、後述する励起子の陰極への拡散が懸念される。このため、発光層１４ｃと陰極１５との間には電子注入層１４ｄを設ける必要があると考えられる。また、基板表面（トップエミッション素子の場合には、陽極１３の表面となる）のラフネスを吸収するためには、発光層１４ｃと陽極１３との間に、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂなどの正孔供給層を設ける必要があると考えられる。
【０１１９】
たとえば、一次の干渉による青色発光素子の有機層１４の総膜厚［ｄａ］は、概ね１７０〜２５０ｎｍ程度であり１５０ｎｍ以上が好ましい。ここで、発光層１４ｃへの電子注入が円滑に行なわれ、かつ、基板表面のラフネスを吸収するためには、有機層１４の総膜厚が２００ｎｍは必要と考えられ、この事が［ｄ１］／［ｄａ］の数値的下限の根拠となっている。
【０１２０】
一方、数値的上限の根拠に関しては、下記に詳細に述べるが、励起子を生成するために必要な再結合領域及び生成した励起子の拡散長を考慮して規定している。
【０１２１】
また発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］は、さらに７０ｎｍ以上で形成されていることが好ましく、７０ｎｍ以上の膜厚で形成されることで、電子供給が強すぎることがなく、正孔供給とのバランスをとることが可能になる。
【０１２２】
この７０ｎｍという数値の根拠に付いて以下に述べる。発光層１４ｃに注入された正孔と電子は、再結合して励起子を生成し発光に至るが、この再結合領域は、概ね２０ｎｍ程度の膜厚中に局在している。発光層１４ｃ内における再結合領域の分布は、再結合領域が発光層１４ｃの膜厚中心に近い場合には正規分布を取る場合やポアソン分布になる場合もある。また、発光層１４ｃの界面に再結合領域が局在する場合には、χ２分布（χ二乗分布）や正規分布に従う場合もあり、発光層１４ｃを構成するホスト材料と発光性ゲスト材料との性質によって決まるもので、一義的に定義することは出来ない。また、生成した励起子の拡散長は、概ね３０ｎｍ以内である。
【０１２３】
発明者らが検討したデバイス構造の中で、再結合領域が発光層１４ｃの中心にあるデバイスがあった。この場合、再結合領域に必要な膜厚２０ｎｍとし、さらに励起子の拡散長として陽極１３方向および陰極１５方向に各２５ｎｍを確保することを考慮すると、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］として最低でも７０ｎｍ以上は必要になる。
【０１２４】
ここで、励起子の拡散長を含めた膜厚が充分に確保されない場合には、励起子エネルギーが周辺の正孔供給層や電子輸送層へ拡散し、その結果、発光効率の低下や寿命が短くなる等、デバイス特性を悪化させ、極めて好ましくない。尚、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］が合計で７０ｎｍ以上であれば、異なるアントラセン誘導体を積層した積層構造であっても良い。
【０１２５】
次に、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂからなる正孔供給層の合計膜厚［ｄ２］は、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］よりも薄いこととする。これらの正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂは、発光層１４ｃに対して正孔供給能のバランスをとるため、正孔注入層１４ａと正孔輸送層１４ｂのトータル膜厚［ｄ２］が６０ｎｍ以下に設定されていることが好ましい。その理由は、光取り出し効率を最大に近付ける為には、再結合領域が正孔供給層と発光層１４ｃとの界面側に局在した場合、後述する数式（２）より導かれるように正孔供給層の膜厚［ｄ２］は、６０ｎｍ以下であることが好ましいと考えられる。
【０１２６】
またさらに、この有機電界発光素子１１は、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造とすることで、取り出し光の色純度を向上させ、共振の中心波長付近の取り出し光の強度を向上させることが可能となる。この場合、例えば陽極１３の発光層１４ｃ側の反射端面を第１端部Ｐ１、陰極１５の発光層１４ｃ側の反射端面を第２端部Ｐ２とし、有機層１４を共振部とする。そして、発光層１４ｃで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２側から取り出す共振器構造とした場合、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌを、下記数式（１）を満たすように設定する。光学的距離Ｌは、実際には数式（１）を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。
【０１２７】
【数１】
【０１２８】
上記数式（１）中において、Ｌは、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離である。Φは、第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ1 と、第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ2 との和（Φ＝Φ1 ＋Φ2 ）（ｒａｄ）である。λは、第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。ｍは、Ｌが正となる整数である。尚、数式（１）においてＬおよびλは単位が共通すればよく、例えば（ｎｍ）を単位とする。
【０１２９】
また、有機発光素子１１では、発光層１４ｃの最大発光位置と第１端部Ｐ１との間の光学的距離Ｌ1 が下記数式（２）を満たし、最大発光位置と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌ2 が下記数式（３）を満たすように調整されている。ここで、最大発光位置とは、発光領域のうちで最も発光強度が大きい位置を言う。例えば、発光層１４ｃの陽極１３側と陰極１５側との両方の界面で発光する場合には、そのうち発光強度の大きい方の界面となる。
【０１３０】
【数２】
【０１３１】
上記数式（２）中において、ｔＬ1 は、第１端部Ｐ１と最大発光位置との間の光学的理論距離である。ａ1 は、発光層１４ｃにおける発光分布に基づく補正量である。λは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。Φ1 は、第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）である。ｍ1 は、０または整数である。
【０１３２】
【数３】
【０１３３】
上記数式（３）中において、ｔＬ2 は、第２端部Ｐ２と最大発光位置との間の光学的理論距離である。ａ2 は、発光層１４ｃにおける発光分布に基づく補正量である。λは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。Φ2 は、第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）である。ｍ2 は、０または整数である。
【０１３４】
上記数式（２）は、発光層１４ｃで発生した光のうち陽極１３の方へ向かう光が第１端部Ｐ１で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陰極１５の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。また、数式（３）は、発光層１４ｃで発生した光のうち陰極１５の方へ向かう光が第２端部Ｐ２で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陽極１３の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。
【０１３５】
本実施形態の有機電界発光素子１１では、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］を正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂのトータル膜厚［ｄ２］よりも厚く形成することで、上記数式（２）、（３）のｍ1＞ｍ2となるように設計することが可能である。これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１３６】
尚、数式（２）の光学的理論距離ｔＬ1 および数式（３）の光学的理論距離ｔＬ2 は、発光領域に広がりがないと考えた場合に、第１端部Ｐ１または第２端部Ｐ２での位相変化量と、進行することでの位相変化量がちょうど打ち消し合い、戻り光の位相と発光時の位相とが同一となる理論値である。ただし、発光部分には通常広がりがあるので、数式（２）および数式（３）では、発光分布に基づく補正量ａ1 、ａ2 が加えられている。
【０１３７】
補正量ａ、ａ2 は発光分布により異なるが、最大発光位置が発光層１４ｃの陰極１５側にあり、発光分布が最大発光位置から陽極１３側に広がっている場合、または最大発光位置が発光層１４ｃの陽極１３側にあり、発光分布が最大発光位置から陰極１５側に広がっている場合には、例えば下記数式（４）により求められる。
【０１３８】
【数４】
【０１３９】
数式（４）中において、ｂは、発光層１４ｃにおける発光分布が最大発光位置から陽極１３の方向へ広がっている場合には２ｎ≦ｂ≦６ｎの範囲内の値、最大発光位置から陰極１５の方向へ広がっている場合には−６ｎ≦ｂ≦−２ｎの範囲内の値である。ｓは、発光層１４ｃにおける発光分布に関する物性値（１／ｅ減衰距離）である。ｎは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長λにおける第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の平均屈折率である。
【０１４０】
≪８．表示装置の構成≫
次に、上述した構成の有機電界発光素子１１を基板１２上に配列形成してなるアクティブマトリックス方式の表示装置の例について、図２の回路構成図について説明する。
【０１４１】
図２に示すように、この表示装置２０の基板１２上には、表示領域１２ａとその周辺領域１２ｂとが設定されている。表示領域１２ａには、複数の走査線２１と複数の信号線２２とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。これら各画素ａには有機電界発光素子が設けられている。また、周辺領域１２ｂには、走査線２１を走査駆動する走査線駆動回路２３と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線２２に供給する信号線駆動回路２４とが配置されている。
【０１４２】
各画素ａに設けられる画素回路は、例えば有機電界発光素子１１、駆動トランジスタＴｒ１、書き込みトランジスタ（サンプリングトランジスタ）Ｔｒ２、および保持容量Ｃｓで構成されている。そして、走査線駆動回路２３による駆動により、書き込みトランジスタＴｒ２を介して信号線２２から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電流が有機電界発光素子１１に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子１１が発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２と保持容量Ｃｓとは、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）２５に接続されている。
【０１４３】
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１２ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
【０１４４】
尚、本発明にかかる表示装置は、図３に開示したような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域１２ａを囲むようにシーリング部２７が設けられ、このシーリング部２７を接着剤として、透明なガラス等の対向部（封止基板２８）に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板２８には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。尚、表示領域１２ａが形成された表示モジュールとしての基板１２には、外部から表示領域１２ａ（画素アレイ部）への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板２９が設けられていてもよい。
【０１４５】
このような有機電界発光素子１１および表示装置２０によれば、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂからなる正孔供給層の膜厚を、発光層１４ｃよりも相対的に薄くすることで、上記アントラセン含有の発光層１４ｃへの正孔供給量を増大させることができる。これにより、発光層１４ｃ中における正孔と電子の過不足がなく、かつキャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れにくく、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
【０１４６】
また、有機層１４全体の総膜厚が厚くとも駆動電圧が低い素子構成をとることが可能であるため、基板１２上に異物があっても覆うことが可能である。したがって陽極１３と陰極１５間でのショートが発生し難く、非発光画素が生じないため有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置２０の生産歩留まりを改善することが出来る。
【０１４７】
尚、本発明の有機電界発光素子１１は、ＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置２０に用いることに限定されず、パッシブ方式の表示装置に用いる有機電界発光素子としても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、上記陰極１５または陽極１３の一方が信号線として構成され他方が走査線として構成される。
【０１４８】
また、以上の実施形態においては、基板１２と反対側に設けた陰極１５側から発光を取り出す「上面発光型」の場合を説明した。しかし本発明は、基板１２を透明材料で構成することで、発光を基板１２側から取り出す「下面発光型」の有機電界発光素子にも適用される。この場合、図１を用いて説明した積層構造において、透明材料からなる基板１２上の陽極１３を、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料を用いて構成する。これにより、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。また、このような構成において、陰極１５を反射材料で構成することにより、基板１２側からのみ発光光が取り出される。この場合、陰極１５の最上層にＡｕＧｅやＡｕ、Ｐｔ等の封止電極を付けてもよい。
【０１４９】
さらに、図１を用いて説明した積層構造を、透明材料からなる基板１２側から逆に積み上げて陽極１３を上部電極とした構成であっても、基板１２側から発光光を取り出す「透過型」の有機電界発光素子を構成することができる。この場合においても、上部電極となる陽極１３を透明電極に変更することで、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。
【０１５０】
また、以上の実施形態で説明した本発明の有機電界発光素子１１は、発光層１４ｃを有する有機層１４のユニットを積層してなるスタック型の有機電界発光素子に適用することも可能である。ここで、スタック型とは、タンデム素子のことであり、例えば、特開平１１−３２９７４８号公報では、複数の有機発光素子が中間導電層を介して電気的に直列に接合されていることを特徴とする素子に付いて述べられている。
【０１５１】
また、特開２００３−４５６７６号公報及び特開２００３−２７２８６０号公報には、タンデム素子を実現するための素子構成の開示と詳細な実施例が記載されている。これらによれば、有機層のユニットを２ユニット積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを２倍に、３層積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを３倍にすることが可能であると述べられている。
【０１５２】
従って、本発明をタンデム素子に用いた場合には、タンデム素子とすることで効率が向上することによる長寿命化と、本発明における長寿命化効果が相乗効果となり、極めて長寿命な素子を得ることが可能になる。
【０１５３】
≪９．適用例≫
以上説明した本発明に係る表示装置は、図４〜図８に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【０１５４】
図４は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
【０１５５】
図５は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５６】
図６は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５７】
図７は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５８】
図８は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【実施例】
【０１５９】
次に、本発明の具体的な実施例およびこれらの実施例に対する比較例の有機電界発光素子の製造手順と、これらの評価結果を説明する。
【０１６０】
＜実施例１〜１２＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。ここでは、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する再に生じた発光光を、陰極１５側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子１１を形成した。また発光光が、陽極１３と陰極１５との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子１１を形成した。尚、下記表１２には、実施例１〜１２および比較例１〜６の層構成を合わせて示すが、各実施例および比較例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
【０１６１】
【表１２】
【０１６２】
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１２上に、陽極１３として、Ａｇ層２００ｎｍの膜厚で形成した後、Ａｇ層上にＩＴＯ層を１０ｎｍの膜厚で形成した。この場合には、陽極１３中のＡｇ層における有機層１４側の端面が、形成する共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
【０１６３】
次に、陽極１３上に、正孔注入層１４ａとして、先の構造式（５）-57に示すジアミン誘導体を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。さらにこの正孔注入層１４ａ上に、（５）-43からなる正孔輸送層１４ｂを上記表１２に示す各膜厚で成膜した。
【０１６４】
次いで、上記表１２に示すように、各実施例１〜１２および比較例１〜６毎に、各材料を各膜厚で用いて発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄをこの順に正孔輸送層１４ｂ上に蒸着成膜して有機層１４を得た。これにより、総膜厚［ｄａ］＝１５０ｎｍ以上の有機層１４を形成した。
【０１６５】
また、表１２に示す各材料は以下の通りであり、発光層１４ｃのホスト材料（１），（２）としてアントラセン誘導体、ホスト材料（３）としてナフタセン誘導体を用いた。ただし、比較例５，６では、ホスト材料Ａとして本発明に含まれない環員数２の多環式芳香族水素化合物であるＢＡｌｑを用いた。発光層１４ｃの発光性ゲスト材料には、青色のゲスト材料（１）、緑色のゲスト材料（２）、赤色のゲスト材料（３）、（４）、および赤色のりん光発光性ゲスト材料（５）を用いた。さらに、電子輸送層１４ｄを構成するＥＴＬ材料（１）〜（４）には含窒素複素環誘導体を用いた。
【０１６６】
【化１２】
【０１６７】
以上のようにして正孔注入層１４ａ〜電子輸送層１４ｄまでの有機層１４を形成した後、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。
【０１６８】
以上のようにして、本発明を適用した実施例１〜１２の有機電界発光素子１１、および比較例１〜６の有機電界発光素子を作製した。これらの有機電界発光素子、陽極１３と陰極１５のショートを防ぐのに有効なように、有機層１４の総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上の厚膜とした構成となっている。
【０１６９】
＜評価結果−１＞
上述のように作製した実施例１〜１２および比較例１〜６の有機電界発光素子について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電流効率（ｃｄ／Ａ）および駆動電圧（Ｖ）を測定した。また、５０℃で５０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．８に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表１２に合わせて示した。
【０１７０】
この表１２に示すように、本発明を適用して作製した実施例１〜１２の有機電界発光素子１１は、発光層１４ｃを構成するホスト材料（１）〜（３）は、母骨格が環員数３または４の多環式芳香族炭化水素化合物からなる。さらに、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］は、正孔注入層１４ａ（１０ｎｍ）および正孔輸送層１４ｂ（３０ｎｍ）を合わせた正孔供給層の膜厚［ｄ２］（４０ｎｍ）よりも大きい。
【０１７１】
一方、比較例１〜５の有機電界発光素子は、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］が、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを合わせた正孔供給層の膜厚［ｄ２］よりも大きい構成ではない。また、比較例５，６の有機電界発光素子は、発光層１４ｃを構成するホスト材料Ａが母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物ではない。
【０１７２】
これらの実施例１〜１２と比較例１〜５とを比較すると次のようである。
【０１７３】
同一のゲスト材料（１）を全領域にドープした発光層１４ｃを有する実施例１〜３と比較例１〜３とを比較すると、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］を、正孔輸送層および正孔輸送層からなる正孔供給層の膜厚［ｄ２］よりも厚くした実施例１〜３の方が、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長かった。また、有機層１４の総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上と厚膜であるにもかかわらず、特に電子輸送層１４ｄを構成する含窒素複素環誘導体として一般式（２）に相当するＥＴＬ（３）のベンゾイミダゾール誘導体を用いた実施例３〜５は、同様の構成の比較例１〜３よりも充分低い駆動電圧の素子が形成できることが確認された。
【０１７４】
さらに、実施例９，１０の比較から、発光性ゲスト材料が発光層１４ｃの陽極１３寄りの再結合エリアのみにドープされた構成では、ゲスト材料を含有しない層がホスト材料（１）のアントラセン誘導体であることで、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長の有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７５】
実施例５，８に示すようにジケトピロロピロール錯体である赤色のゲスト材料（３）や、実施例８，９に示すようにピロメテン錯体である赤色のゲスト材料（４）とともに、ナフタセン誘導体であるホスト材料（３）とを組み合わせて用いることにより、発光効率の良好な有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７６】
また、実施例１１，１２と比較例５，６との比較から、リン光発光性のゲスト材料（５）を用いた場合であっても、本発明を適用することにより、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長の有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７７】
＜実施例１３〜２０＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。ここでは、先の実施例１〜１２と同様に、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する再に生じた発光光を、陰極１５側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子１１を形成した。また発光光が、陽極１３と陰極１５との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子１１を形成した。尚、下記表１３には、各実施例１３〜２０の各層の膜厚を合わせて示すが、各実施例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
【０１７８】
【表１３】
【０１７９】
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１２上に、陽極１３として、Ａｇ層２００ｎｍの膜厚で形成した後、Ａｇ層上にＩＴＯ層を１０ｎｍの膜厚で形成した。この場合には、陽極１３中のＡｇ層における有機層１４側の端面が、形成する共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
【０１８０】
次に、陽極１３上に、正孔注入層１４ａとして、構造式（５）-57からなるジアミン誘導体を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。さらにこの正孔注入層１４ａ上に、（５）-42からなる正孔輸送層１４ｂを上記表１３に示す各膜厚で成膜した。
【０１８１】
次いで、下記の材料を用いた発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄをこの順に蒸着によって形成し、総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上の有機層１４を得た。この際、実施例１３〜２０毎に、上記表１３に示す各膜厚で発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄを成膜した。尚、発光層１４ｃのホスト材料（１）にはアントラセン誘導体を用い、電子輸送層１４ｄを構成するＥＴＬ材料（７）には含窒素複素環誘導体としてベンゾイミダゾール誘導体を用いた。また発光層１４ｃ中におけるゲスト材料（６）の添加量は、５ｗｔ％である。
【０１８２】
【化１３】
【０１８３】
以上のようにして正孔注入層１４ａ〜電子輸送層１４ｄまでの有機層１４を形成した後、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。
【０１８４】
以上のようにして、有機電界発光素子１１を作製した。この有機電界発光素子１１は、陽極１３と陰極１５のショートを防ぐのに有効なように、有機層１４の総膜厚［ｄａ］＝１５０ｎｍ以上の厚膜とした構成となっている。
【０１８５】
＜評価結果−２＞
上述のように作製した実施例１３〜２０の有機電界発光素子１１について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、５０℃で5０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．８に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表１３に合わせて示した。また図９には、有機層１４の総膜厚［ｄａ］に対する発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］の値［ｄ１］／［ｄａ］と、電流効率および発光寿命との関係をグラフにして示した。
【０１８６】
この結果から０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たす範囲であれば、電流効率が５．２（４．０）（ｃｄ／Ａ）以上、発光寿命が５００（４００）（ｈｒ）以上に確保されることが確認された。
【符号の説明】
【０１８７】
１１…有機電界発光素子、１３…陽極、１４…有機層、１４ａ…正孔注入層（正孔供給層）、１４ｂ…正孔輸送層（正孔供給層）、１４ｃ…発光層、１４ｄ…電子輸送層、１５…陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）および表示装置に関し、特に、アントラセン誘導体を含む発光層を備えた有機電界発光素子および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：以下ＥＬと記す）を利用した有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に有機正孔輸送層や有機発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
【０００３】
図１２は、このような有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子５１は、例えばガラス等からなる透明な基板５２上に設けられており、基板５２上に設けられた陽極５３、陽極５３上に設けられた有機層５４、および有機層５４上に設けられた陰極５５により構成されている。有機層５４は、陽極５３側から、正孔注入層５４ａ、正孔輸送層５４ｂ、発光層５４ｃおよび電子輸送層５４ｄを順次積層させた構成を有している。また以上の他にも、基板側から順に、陰極５５、有機層５４、陽極５３を順次積層した構成のものもある。
【０００４】
このような構成の有機電界発光素子５１では、陰極５５から注入された電子と陽極５３から注入された正孔とが発光層５４ｃにて再結合し、この再結合の際に生じる光が陽極５３または陰極５５を介して取り出される。
【０００５】
ところで上述した有機電界発光素子５１を構成する有機層５４のうち、発光層５４ｃは、アントラセン誘導体からなるホスト材料に、別途発光中心のドーパント（ゲスト材料）を添加して用いられることが多い。アントラセン誘導体は、正孔よりも電子の輸送能が高い。このため、アントラセン誘導体を用いた発光層５４ｃにおいては、電子と正孔の再結合領域が陽極５３側に集中する。このため、高い発光効率が得えられる一方で、電子の正孔輸送層５４ｂへの漏れが生じ易く、このような電子もの漏れが有機電界発光素子５１の寿命特性を低下させる要因の一つになっている。
【０００６】
そこで、素子全体のキャリアバランスを整える試みとして、発光層５４ｃと電子輸送層５４ｄとの間に正孔輸送性が高い層を配置した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また以上のような有機電界発光素子５１においては、陽極５３および陰極５５間のショートを防止して発光不良発生を軽減するために、有機層５４はある程度以上の膜厚が必要である。このため一般的には、高い移動度を示す正孔輸送層５４ｂを厚膜化して有機層５４全体の膜厚を確保している（例えば、特許文献２参照）。またこの他にも、電子輸送層５４ｄ中に活性金属をドープすることで当該電子輸送層５４ｄを高移動度とし、この電子輸送層５４ｄを厚膜化する構成も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６６８９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１００８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、発光層と電子輸送層の間に正孔輸送性が高い層が配置された有機電界発光素子では、発光層への電子輸送性が低下する。このため、駆動電圧の上昇およびキャリア不足により電流効率が悪くなり、結果として寿命特性を向上させる効果が低かった。
【００１０】
また、特許文献２のように、正孔輸送層を厚膜化することで有機層５４の膜厚を確保する構成では、正孔輸送層が高い移動度を示すとは言え、駆動電圧が高くなり安く、ある程度の膜厚以上に堆積させるのは難しい。そして、特許文献３に記載されたように、活性金属をドーピングすることで高移動度とした電子輸送層を厚膜化することで有機層の膜厚を確保する構成では、駆動電圧の低い素子を構成することが可能であるものの、素子の駆動中に活性金属が電子輸送層外に拡散し、消光サイトとなり短寿命化する。
【００１１】
そこで本発明は、有機層の全体膜厚をある程度確保して発光不良の発生を防止しつつも、発光効率と寿命特性に優れた有機電界発光素子を提供することおよびこの有機電界発光素子を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に総膜厚１５０ｎｍ以上の有機層が挟持されている。この有機層は、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層を備えている。また有機層は、発光層よりも薄い膜厚を有する正孔供給層を、陽極と発光層との間に設けている。
【００１３】
また本発明の表示装置は、このような構成の有機電界発光素子を基板上に配列形成した表示装置でもある。
【００１４】
このような構成の有機電界発光素子および表示装置では、発光層に対して正孔供給層の膜厚を相対的に薄くしたことにより、陽極側から発光層への正孔供給量が増大する。これにより、発光層内において正孔と電子の過不足がなく、かつキャリア供給量も十分に確保できる。このため、以降の実施例で説明するように高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことにより、キャリアバランスが崩れにくく、駆動劣化が抑制されて発光寿命を長くすることができる。
【００１５】
しかも、後の実施例で説明するように、有機層の総膜厚が１５０ｎｍ以上と厚くとも、駆動電圧を低く抑えることが可能である。これにより、基板上の異物を膜厚が厚い有機膜で覆うことができ、陽極と陰極間でのショートが発生しにくく非発光画素が生じないため有機電界発光素子の生産歩留まりを改善することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の有機電界発光素子および表示装置によれば、有機層の総膜厚をある程度確保して発光不良の発生を防止しつつも、発光効率と寿命特性に優れた有機電界発光素子を得ることができる。この結果、低消費電力で、かつ長期信頼性に優れた表示装置を効率よく生産実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る有機電界発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る表示装置の回路構成の一例を示す回路構成図である。
【図３】本発明が適用される封止された構成のモジュール形状の表示装置を示す構成図である。
【図４】本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。
【図５】本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図６】本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図７】本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。
【図８】本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【図９】有機層の総膜厚［ｄａ］に対する発光層の膜厚［ｄ１］の値［ｄ１／ｄａ］と電流効率および発光寿命との関係を示すグラフである。
【図１０】従来の有機電界発光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施を以下の順序で説明する。
１．有機電界発光素子の全体構成
２．基板の構成
３．陽極の構成
４．陰極の構成
５．有機層の全体構成
６．有機層の材質
７．有機層の膜厚構成
８．表示装置の構成
９．適用例
【００１９】
≪１．有機電界発光素子の全体構成≫
図１は、本発明の有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子１１は、基板１２上に設けられた陽極１３、この陽極１３上に重ねて設けられた有機層１４、この有機層１４上に設けられた陰極１５を備えている。
【００２０】
以下の説明においては、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する際に生じた発光光を、基板１２と反対側の陰極１５側から取り出す上面発光方式（トップエミッション方式）の有機電界発光素子１１の構成を説明する。
【００２１】
≪２．基板の構成≫
まず、有機電界発光素子１１が設けられる基板１２は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板１２として、画素毎にＴＦＴを設けてなるＴＦＴ基板が用いられる。この場合、この表示装置は、上面発光方式の有機電界発光素子１１をＴＦＴを用いて駆動する構造となる。
【００２２】
≪３．陽極の構成≫
そして、この基板１２上に下部電極として設けられる陽極１３は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金、銀（Ａｇ）合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
【００２３】
有機電界発光素子１１が上面発光方式の場合は、陽極１３を高反射率材料で構成することで、干渉効果及び高反射率効果で外部への光取り出し効率を改善することが可能であり、このような電極材料には、例えばＡｌ、Ａｇ等を主成分とする電極を用いることが好ましい。これらの高反射率材料層上に、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層を設けることでキャリア注入効率を高めることも可能である。
【００２４】
また、陽極１３をＡｌ合金で構成し、Ａｌ合金の副成分として、主成分のＡｌよりも相対的に仕事関数が小さい例えばネオジウム等の金属を用いると、Ａｌ合金の安定性が向上し、反射率が高く、安定な陽極を実現することが可能となる。この場合、ＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層の陽極に比較して仕事関数が小さくなることが多く、一般に用いられるアミン系の正孔注入層のみでは正孔注入障壁が大きくなってしまうことが多い。したがって、アミン材料に対しＦ４ＴＣＮＱ（2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane）等のアクセプタ材料を混合した層やＰＥＤＯＴ-ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸）等のいわゆるｐ-ドープ層を陽極界面に形成するか、後述するアザトリフェニレン誘導体を用いることで、低駆動電圧を得ることが可能となる。特に素子安定性・低駆動電圧の面でアザトリフェニレン誘導体が好ましい。
【００２５】
尚、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陽極１３は、ＴＦＴが設けられている画素毎にパターニングされていることとする。そして、陽極１３の上層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から、各画素の陽極１３表面を露出させていることとする。
【００２６】
≪４．陰極の構成≫
一方、陰極１５は、仕事関数が小さい材料を用いて有機層１４と接する層が構成されており、かつ光透過性が良好な構成で有ればよい。このような構成として、例えば、陰極１５は、陽極１３側から順に第１層１５ａ、第２層１５ｂを積層した構造となっている。
【００２７】
第１層１５ａは、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料としては、例えばＬｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｃｏ3、Ｃｓ2ＳＯ4、ＭｇＦ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物が挙げられる。また、第２層１５ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極やＣａ電極などの、光透過性を有しかつ導電性が良好な材料で構成される。また、この有機電界発光素子１１が、特に陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造で構成される上面発光素子の場合には、例えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第２層１５ｂを構成し、第２層１５ｂと陽極１３の間で発光光を共振させる。また、上記第２層１５ｂは、例えば透明なＳｉＮｘ化合物からなり、電極の劣化抑制のための封止電極として形成される。
【００２８】
尚、以上の第１層１５ａ、第２層１５ｂは、真空蒸着法、スパッタリング法、さらにはプラズマＣＶＤ法などの手法によって形成される。また、この有機電界発光素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極１５は、ここでの図示を省略した陽極１３の周縁を覆う絶縁膜および有機層１４によって、陽極１３に対して絶縁された状態で基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に共通電極として用いてもよい。
【００２９】
≪５．有機層の全体構成≫
そして、上述した陽極１３および陰極１５の間に挟持される有機層１４は、少なくとも発光層１４ｃを有する層である。この有機層１４は、陽極１３側から順に、正孔供給層（ここでは正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ）、発光層１４ｃ、電子輸送層１４ｄを積層してなる。正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを積層してなる正孔供給層は、陽極１３から発光層１４ｃへ正孔を供給するための層である。また電子輸送層１４ｄは、陰極１３から発光層１４ｃへ電子を供給するための層である。
【００３０】
これらの各層は、例えば真空蒸着法や、例えばスピンコート法などの他の方法によって形成された有機層からなる。
【００３１】
また特に、発光層１４ｃは、後に詳細に説明するような母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含む層であるところが特徴的である。この発光層１４ｃは、このようなホスト材料と共に、発光性ゲスト材料を含む層である。発光性ゲスト材料は、発光層１４ｃ全体に含有されていて良く、このような単層構造の発光層１４ｃを構成するホスト材料には、アントラセン誘導体が好ましく用いられる。
【００３２】
また発光層１４ｃは、発光層１４ｃにおける陽極１３側の実質的な発光部位となるエリア、すなわち正孔と電子との再結合エリアのみに発光性ゲスト材料を含有させていても良い。この場合、発光層１４ｃは、陽極１３側から、ホスト材料と発光性ゲスト材料とを含む実質的な発光部位となる層と、ホスト材料からなる層との積層構造となる。
【００３３】
またこのような積層構造の発光層１４ｃにおいては、発光性ゲスト材料と共に発光部位（再結合エリア）を構成するホスト材料としてナフタセン誘導体が好ましく用いられる。また、発光性ゲスト材料を含有しない層を構成するホスト材料としてアントラセン誘導体が好ましく用いられる。
【００３４】
次に、以上のような有機層１４を構成する各層の材質と膜厚の特徴を説明する。
【００３５】
≪６．有機層の材質≫
先ず、有機層１４を構成する各層の材料構成を、本発明に特徴的である発光層１４ｃ、電子輸送層１４ｄの順に説明し、さらに正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂの材料構成を説明する。
【００３６】
＜発光層１４ｃのホスト材料＞
本発明の特徴的な構成の一つとして、発光層１４ｃが、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物をホスト材料として含有していることが挙げられる。ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格としては、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、またはコロネンから選択される。
【００３７】
中でも下記一般式（１）で示されるアントラセンを母骨格として有するアントラセン誘導体をホスト材料とすることが好ましい。
【００３８】
【化３】
【００３９】
ただし、一般式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニルエステル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有しても良い炭素数３０以下のシリル基，置換基を有しても良い炭素数３０以下のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３０以下の複素環基、または置換基を有しても良い炭素数３０以下のアミノ基を示す。尚、上記置換基を有しても良い基の場合には、置換基の炭素数を含めた炭素数であることとする。
【００４０】
一般式（1）におけるＲ1〜Ｒ6が示すアリール基は、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオレニル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、１−クリセニル基，６−クリセニル基，２−フルオランテニル基，３−フルオランテニル基，２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基等が挙げられる。
【００４１】
また一般式（１）中におけるＲ1〜Ｒ6が示す複素環基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含有する５員または６員環の芳香族複素環基、炭素数３〜２０の縮合多環芳香複素環基が挙げられる。また、芳香族複素環基及び縮合多環芳香複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾチアゾール基が挙げられる。代表的なものとしては，１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、などが挙げられる。
【００４２】
一般式（１）中におけるＲ1〜Ｒ6が示すアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等のいずれでもよい。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族および１〜４環の芳香族炭素環の少なくとも一方を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基、ジナフチルアミノ基が挙げられる。
【００４３】
尚、上記置換基の２種以上は縮合環を形成していても良く、さらに置換基を有していてもよい。
【００４４】
以上のようなホスト材料として適するアントラセン誘導体の具体例としては、下記構造式（１）-1〜（１）-111が例示される。
【００４５】
【化３−１】
【００４６】
【化３−２】
【００４７】
【化３−３】
【００４８】
【化３−４】
【００４９】
【化３−５】
【００５０】
【化３−６】
【００５１】
【化３−７】
【００５２】
【化３−８】
【００５３】
【化３−９】
【００５４】
以上のようなアントラセン誘導体は、発光層１４ｃの全域に発光性ゲスト材料が含有されている構成においてのホスト材料として好ましく用いられる。またこのアントラセン誘導体は、発光層１４ｃの発光部位（再結合エリア）のみに発光性ゲスト材料が含有されている構成において、発光性ゲスト材料を含有しない層（部位）のホスト材料としても好ましく用いられる。
【００５５】
また特に、発光層１４ｃの発光部位（再結合エリア）のみに発光性ゲスト材料が含有されている構成において、この発光部位（再結合エリア）に用いるホスト材料としては、下記一般式（１）’のナフタセン誘導体が好ましく用いられる。
【００５６】
【化４】
【００５７】
ただし、一般式（１）’中において、Ｒ1〜Ｒ8はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換あるいは無置換のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換のシリル基，炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換あるいは無置換の複素環基、もしくは炭素数３０以下の置換あるいは無置換のアミノ基を示す。
【００５８】
一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示すアリール基は、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、フルオレニル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、１−クリセニル基，６−クリセニル基，２−フルオランテニル基，３−フルオランテニル基，２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基等が挙げられる。
【００５９】
また一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示す複素環基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含有する５員または６員環の芳香族複素環基、炭素数２〜２０の縮合多環芳香複素環基が挙げられる。また、芳香族複素環基及び縮合多環芳香複素環基としては、チエニル基、フリル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、キノキサリル基、イミダゾピリジル基、ベンゾチアゾール基が挙げられる。代表的なものとしては，１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、などが挙げられる。
【００６０】
一般式（１）’におけるＲ1〜Ｒ8が示すアミノ基は、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基等のいずれでもよい。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族及び／又は１〜４環の芳香族炭素環を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基、ジナフチルアミノ基が挙げられる。
【００６１】
尚、上記置換基の２種以上は縮合環を形成していても良く、さらに置換基を有していてもよい。
【００６２】
また特に、上記一般式（１）’で表されるナフタセン誘導体は、以下の一般式（１ａ）’で表されるルブレン誘導体であることが好ましい。
【００６３】
【化４−１】
【００６４】
一般式（１ａ）’中、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45は、それぞれ独立に水素原子、アリール基、複素環基、アミノ基、アリールオキシ基、アルキル基、またはアルケニル基を示す。ただし、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45は、それぞれ同一であることが好ましい。
【００６５】
また一般式（１ａ）’中Ｒ5〜Ｒ8は、それぞれ独立に水素原子、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアルキル基、または置換基を有しても良いアルケニル基であることとする。
【００６６】
一般式（１ａ）’におけるアリール基、複素環基、およびアミノ基の好ましい態様は、一般式（１）のＲ1〜Ｒ8と同様であって良い。尚、Ｒ11〜Ｒ15、Ｒ21〜Ｒ25、Ｒ31〜Ｒ35、Ｒ41〜Ｒ45がアミノ基である場合、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、またはアラルキルアミノ基であることとする。これらは、総炭素数１〜６の脂肪族や１〜４環の芳香族炭素環を有することが好ましい。このような基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビスビフェニリルアミノ基が挙げられる。
【００６７】
発光層１４ｃのホスト材料として好適に用いられるナフタセン誘導体のより具体的な他の例としては、一般式（１ａ）’のルブレン誘導体の一つである下記化合物（１）’-1のルブレンが挙げられるが、この他にも以下の化合物（１）’-2〜（１）’-4が例示される。
【００６８】
【化４−２】
【００６９】
＜発光層１４ｃの発光性ゲスト材料＞
発光層１４ｃを構成する発光性ゲスト材料としては、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、低分子りん光色素、りん光性の高分子、さらには金属錯体等の、蛍光発光性ゲスト材料またはリン光発光性ゲスト材料が用いられる。
【００７０】
蛍光発光性ゲスト材料としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、スチリルアミン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、キナクリドン誘導体，インデノ[1,2,3-cd]ペリレン誘導体、ビス（アジニル）メテンホウ素錯体ピラン系色素等の有機物質が用いられる。
【００７１】
また特に、赤色の蛍光発光性ゲスト材料としては、ペリレン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、ピロメテン錯体、ピラン誘導体、またはスチリル誘導体などが用いられる。この場合には、上記一般式（１）’で示したナフタセン誘導体をホスト材料として用いることが好ましい。
【００７２】
りん光発光性ゲスト材料としては、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、オスミウム錯体、ルテニウム錯体、金錯体などの有機金属燐光材料や、他のオルトメタル化錯体が用いられる。尚、三重項励起子を経由したりん光発光が得られるリン光発光性材料を用いることにより、一重項励起子を経由した蛍光発光を利用する蛍光材料よりも、原理的には高い発光効率が期待される。
【００７３】
このような発光性ゲスト材料は、以降に説明するように発光層１４ｃが７０ｎｍ以上の膜厚で形成されていれば、発光層１４ｃの全域にドープされていても良いし、発光層１４ｃの陽極１３寄りの再結合エリアのみにドープされていても良い。また、数種類の発光性ゲスト材料を混合しても良いし、異なる発光性ゲスト材料を含有した積層構造として発光層１４ｃを構成しても良い。
【００７４】
このような発光性ゲスト材料は、濃度消光しない最適値で発光層１４ｃ内にドープされていればよく、具体的にはドープ濃度は体積比５０％〜０．１％であることとする。
【００７５】
＜電子輸送層１４ｄ＞
本発明の特徴的な構成の２つ目として、発光層１４ｃと陰極１５との間に設けた電子輸送層１４ｄが、含窒素複素環誘導体を含む層として設けられていることが挙げられる。含窒素複素環誘導体を含む電子輸送層１４ｄは、電子を発光層１４ｃに輸送するためのものである。電子輸送層１４ｄの材料としては、例えば、キノリン、フェナントロリン、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンゾイミダゾ−ルまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｑ3 ）、ベンゾイミダゾール誘導体、アクリジン、スチルベン、１，１０−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。
【００７６】
特に発光層１４ｃを１５０ｎｍ以上の厚膜に形成する場合には、有機電界発光素子１１を低電圧駆動とするために、下記一般式（２）で示すベンゾイミダゾール誘導体あるいは一般式（２）’で示すフェナントロリン環を少なくとも１個有するフェナントロリン誘導体を含窒素複素環誘導体として含む電子輸送層１４ｄとすることが好ましい。
【００７７】
【化５】
【００７８】
ただし一般式（２）中において、Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリール基、置換基を有しても良い複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、または置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。さらに、Ａ1，Ａ2は、連結基を介して結合していても良い。
【００７９】
また一般式（２）中のＢは、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリーレン基、置換基を有しても良いピリジニレン基、置換基を有しても良いキノリニレン基、または置換基を有しても良いフルオレニレン基を示す。
【００８０】
さらに一般式（２）中のＡｒは、置換基を有しても良い炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３〜６０の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。
【００８１】
このような一般式（２）のベンゾイミダゾール誘導体の具体例を、下記表１〜６の構造式（２）-1〜（２）-48に示す。尚、表１〜６において、Ａｒ（α）は、一般式（２）中における［ベンゾイミダゾール構造＋Ａ1＋Ａ2］を示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】
【表３】
【００８５】
【表４】
【００８６】
【表５】
【００８７】
【表６】
【００８８】
以上の構造式（２）-1〜（２）-48に代表される一般式（２）のベンゾイミダゾール誘導体は、特許４１８５０９７に記載された合成例で用いられた合成法で、合成することができるが、本特許についてはこれに何ら限定されるものではない。
【００８９】
また、本発明において発光層１４ｃと陰極１５との間に設ける電子輸送層を構成する含窒素複素環誘導体としてのベンゾイミダゾール誘導体は、一般式（２）で示される構造に限定されず、下記構造式（２）-49〜（２）-60に示す材料であっても良い。
【００９０】
【化６】
【００９１】
さらに、本発明において発光層１４ｃと陰極１５との間に設ける電子輸送層を構成する含窒素複素環誘導体としてのベンゾイミダゾール誘導体は、先に示した構造の他、構造式（２）-61〜（２）-88に示すジベンゾイミダゾール誘導体であっても良い。
【００９２】
【化７−１】
【００９３】
【化７−２】
【００９４】
また、一般式（２）’で示すフェナントロリン環を少なくとも１個有するフェナントロリン誘導体の具体例を下記構造式（２）’-1〜（２）’-14に示す。
【００９５】
【化８】
【００９６】
尚、電子輸送層１４ｄは、１種類の含窒素複素環誘導体を含む層の単層であってもよく、含窒素複素環誘導体を２種以上含んだ混合層であってもよく、含窒素複素環誘導体と他の化合物との混合層であってもよい。ここで、他の化合物としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属およびその酸化物、複合酸化物、フッ化物、炭酸塩から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。また、電子輸送層１４ｄが、含窒素複素環誘導体を含む層を複数積層して構成されていてもよく、含窒素複素環誘導体を含む層とこれ以外の化合物の層を含む積層構造であってもよい。この場合、含窒素複素環誘導体以外の化合物の層は、含窒素複素環誘導体を含む層の陽極１３側に配置されても陰極１５側に配置されてもよい。
【００９７】
＜正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂ＞
正孔供給層を構成する正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂは、一般的な正孔注入・正孔輸送材料を用いて構成される。またより好ましい材料としては、下記一般式（３）に示すアザトリフェニレン誘導体、下記一般式（４）に示すアミン誘導体、下記一般式（５）に示すジアミン誘導体、または下記一般式（６）に示すトリアリールアミン多量体である。これらの化合物を用いて正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを構成することにより、上述した電子輸送層１４ｄの電子供給に対して、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂから発光層１４ｃへの正孔供給を最適化できる。
【００９８】
【化９】
【００９９】
これらの一般式（３）〜（６）の材料は、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂのどちらに用いてもよい。ただし、窒素（Ｎ）含有率の高い組成の化合物を正孔注入層１４ａとして用いることにより、陽極１３からの正孔注入障壁を低減することができるため。また、本発明の構成においては電子注入が強化されていることから、良好なキャリアバランスを得るためにも陽極界面には正孔注入性の高いアザトリフェニレン誘導体［一般式（３）］を用いることがさらに好ましい。
【０１００】
ここで、上記一般式（３）に示すアザトリフェニレン誘導体は、一般式（３）中におけるＲ1〜Ｒ6が、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アミノ基、アリールアミノ基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のカルボニルエステル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素数２０以下の置換もしくは無置換のアルコキシル基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３０以下の置換もしくは無置換の複素環基、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる置換基を示す。そして隣接するＲm（ｍ＝１〜６）は環状構造を通じて互いに結合してもよい。一般式（３）中のＸ1〜Ｘ6は、それぞれ独立に炭素もしくは窒素（Ｎ）原子である。この化合物は、特にＸがＮ原子のとき、化合物中のＮ含有率が高くなるため、正孔注入層１４ａに好適に用いられる。
【０１０１】
ここで、アザトリフェニレン誘導体の具体例としては、下記構造式（３）-1に示すヘキサニトリルアザトリフェニレンが挙げられる。
【０１０２】
【化１０】
【０１０３】
また、上記一般式（４）に示すアミン誘導体は、上記一般式（４）中におけるＡ0〜Ａ2が、それぞれ独立に炭素数６〜３０の芳香族炭化水素を示す。Ａ0〜Ａ2の芳香族炭化水素は、各々が無置換もしくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ0〜Ａ2の芳香族炭化水素に対していくつ置換されても良い。
【０１０４】
ここで、上記アミン誘導体の具体例としては、下記構造式（４）-1〜（４）-9の化合物が挙げられる。
【０１０５】
【化１１】
【０１０６】
また、一般式（５）に示すジアミン誘導体は、一般式（５）中にけるＡ3〜Ａ6が、それぞれ独立に炭素数６〜２０の芳香族炭化水素を示す。Ａ3〜Ａ6の芳香族炭化水素は、各々が無置換、しくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ3〜Ａ6の芳香族炭化水素に対していくつ置換されても良い。またＡ3とＡ4、Ａ5とＡ5はそれぞれ連結基を介して結合していてもよい。また一般式（５）中にけるＹは、芳香族炭化水素を示し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン、ペリレンから選ばれるものであって、ｍは１以上の整数を示す。
【０１０７】
ここで、上記ジアミン誘導体の具体例としては、下記構造式（５）-1〜（５）-83に示す化合物があげられる。
【０１０８】
【表７】
【０１０９】
【表８】
【０１１０】
【表９】
【０１１１】
【表１０】
【０１１２】
また、上記一般式（６）に示すトリアリールアミン多量体は、一般式（６）中におけるＡ7〜Ａ12が、それぞれ独立に炭素数６〜２０の芳香族炭化水素を示す。Ａ7〜Ａ12の芳香族炭化水素は、各々が無置換もしくは置換基を有しても良い。この場合、置換基としては、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、カルボニルエステル基、アルキル基、アルケニル基、環状アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アミノ基、複素環基、シアノ基、ニトリル基、ニトロ基、またはシリル基から選ばれる。これらの置換基は、Ａ7〜Ａ12の芳香族炭化水素にいくつ置換されていても良い。一般式（６）中のＺ1からＺ3は、芳香族炭化水素を示し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、フルオランテン、ペリレンから選ばれるものである。さらに一般式（６）中のｐ、ｑおよびｒは、１以上の整数を示す。また一般式（６）中のＡ7とＡ8、Ａ9とＡ10、Ａ11とＡ12はそれぞれ連結基を介して結合していてもよい。
【０１１３】
ここで、上記トリアリールアミン多量体の具体例としては、下記構造式（６）-1〜（６）-15に示す化合物が挙げられる。
【０１１４】
【表１１】
【０１１５】
以上のような有機層１４を構成する各層１４ａ〜１４ｄは、他の要件を備えてもよい。さらに、各層１４ａ〜１４ｄがそれぞれ積層構造であってもよい。例えば、発光層１４ｃが、青色発光層と緑色発光層と赤色発光層との積層構造で構成され、白色に発光する有機電界発光素子を構成してもよい。
【０１１６】
≪７．有機層の膜厚構成≫
次に、上述した材料で構成された各層を積層してなる有機層１４の膜厚構成を説明する。
【０１１７】
図１を参照し、有機層１４中における発光層１４ｃの膜厚を［ｄ１］とし、有機層１４の全体の総膜厚を［ｄａ］とする。この場合、０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たすように有機層１４の総膜厚［ｄａ］と発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］とが設計されていることとする。これにより、後の実施例で説明するように発光層１４ｃに対する正孔・電子の供給バランスがとり易く、電流効率および発光寿命の向上が図れるため好ましい。
【０１１８】
この数式の根拠を以下に述べる。先ず、ホスト材料を含む発光層１４ｃに対して、陰極を直接形成する構成では、後述する励起子の陰極への拡散が懸念される。このため、発光層１４ｃと陰極１５との間には電子注入層１４ｄを設ける必要があると考えられる。また、基板表面（トップエミッション素子の場合には、陽極１３の表面となる）のラフネスを吸収するためには、発光層１４ｃと陽極１３との間に、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂなどの正孔供給層を設ける必要があると考えられる。
【０１１９】
たとえば、一次の干渉による青色発光素子の有機層１４の総膜厚［ｄａ］は、概ね１７０〜２５０ｎｍ程度であり１５０ｎｍ以上が好ましい。ここで、発光層１４ｃへの電子注入が円滑に行なわれ、かつ、基板表面のラフネスを吸収するためには、有機層１４の総膜厚が２００ｎｍは必要と考えられ、この事が［ｄ１］／［ｄａ］の数値的下限の根拠となっている。
【０１２０】
一方、数値的上限の根拠に関しては、下記に詳細に述べるが、励起子を生成するために必要な再結合領域及び生成した励起子の拡散長を考慮して規定している。
【０１２１】
また発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］は、さらに７０ｎｍ以上で形成されていることが好ましく、７０ｎｍ以上の膜厚で形成されることで、電子供給が強すぎることがなく、正孔供給とのバランスをとることが可能になる。
【０１２２】
この７０ｎｍという数値の根拠に付いて以下に述べる。発光層１４ｃに注入された正孔と電子は、再結合して励起子を生成し発光に至るが、この再結合領域は、概ね２０ｎｍ程度の膜厚中に局在している。発光層１４ｃ内における再結合領域の分布は、再結合領域が発光層１４ｃの膜厚中心に近い場合には正規分布を取る場合やポアソン分布になる場合もある。また、発光層１４ｃの界面に再結合領域が局在する場合には、χ２分布（χ二乗分布）や正規分布に従う場合もあり、発光層１４ｃを構成するホスト材料と発光性ゲスト材料との性質によって決まるもので、一義的に定義することは出来ない。また、生成した励起子の拡散長は、概ね３０ｎｍ以内である。
【０１２３】
発明者らが検討したデバイス構造の中で、再結合領域が発光層１４ｃの中心にあるデバイスがあった。この場合、再結合領域に必要な膜厚２０ｎｍとし、さらに励起子の拡散長として陽極１３方向および陰極１５方向に各２５ｎｍを確保することを考慮すると、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］として最低でも７０ｎｍ以上は必要になる。
【０１２４】
ここで、励起子の拡散長を含めた膜厚が充分に確保されない場合には、励起子エネルギーが周辺の正孔供給層や電子輸送層へ拡散し、その結果、発光効率の低下や寿命が短くなる等、デバイス特性を悪化させ、極めて好ましくない。尚、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］が合計で７０ｎｍ以上であれば、異なるアントラセン誘導体を積層した積層構造であっても良い。
【０１２５】
次に、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂからなる正孔供給層の合計膜厚［ｄ２］は、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］よりも薄いこととする。これらの正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂは、発光層１４ｃに対して正孔供給能のバランスをとるため、正孔注入層１４ａと正孔輸送層１４ｂのトータル膜厚［ｄ２］が６０ｎｍ以下に設定されていることが好ましい。その理由は、光取り出し効率を最大に近付ける為には、再結合領域が正孔供給層と発光層１４ｃとの界面側に局在した場合、後述する数式（２）より導かれるように正孔供給層の膜厚［ｄ２］は、６０ｎｍ以下であることが好ましいと考えられる。
【０１２６】
またさらに、この有機電界発光素子１１は、陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出す共振器構造とすることで、取り出し光の色純度を向上させ、共振の中心波長付近の取り出し光の強度を向上させることが可能となる。この場合、例えば陽極１３の発光層１４ｃ側の反射端面を第１端部Ｐ１、陰極１５の発光層１４ｃ側の反射端面を第２端部Ｐ２とし、有機層１４を共振部とする。そして、発光層１４ｃで発生した光を共振させて第２端部Ｐ２側から取り出す共振器構造とした場合、共振器の第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌを、下記数式（１）を満たすように設定する。光学的距離Ｌは、実際には数式（１）を満たす正の最小値となるように選択することが好ましい。
【０１２７】
【数１】
【０１２８】
上記数式（１）中において、Ｌは、第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の光学的距離である。Φは、第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフトΦ1 と、第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフトΦ2 との和（Φ＝Φ1 ＋Φ2 ）（ｒａｄ）である。λは、第２端部Ｐ２の側から取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。ｍは、Ｌが正となる整数である。尚、数式（１）においてＬおよびλは単位が共通すればよく、例えば（ｎｍ）を単位とする。
【０１２９】
また、有機発光素子１１では、発光層１４ｃの最大発光位置と第１端部Ｐ１との間の光学的距離Ｌ1 が下記数式（２）を満たし、最大発光位置と第２端部Ｐ２との間の光学的距離Ｌ2 が下記数式（３）を満たすように調整されている。ここで、最大発光位置とは、発光領域のうちで最も発光強度が大きい位置を言う。例えば、発光層１４ｃの陽極１３側と陰極１５側との両方の界面で発光する場合には、そのうち発光強度の大きい方の界面となる。
【０１３０】
【数２】
【０１３１】
上記数式（２）中において、ｔＬ1 は、第１端部Ｐ１と最大発光位置との間の光学的理論距離である。ａ1 は、発光層１４ｃにおける発光分布に基づく補正量である。λは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。Φ1 は、第１端部Ｐ１で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）である。ｍ1 は、０または整数である。
【０１３２】
【数３】
【０１３３】
上記数式（３）中において、ｔＬ2 は、第２端部Ｐ２と最大発光位置との間の光学的理論距離である。ａ2 は、発光層１４ｃにおける発光分布に基づく補正量である。λは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長である。Φ2 は、第２端部Ｐ２で生じる反射光の位相シフト（ｒａｄ）である。ｍ2 は、０または整数である。
【０１３４】
上記数式（２）は、発光層１４ｃで発生した光のうち陽極１３の方へ向かう光が第１端部Ｐ１で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陰極１５の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。また、数式（３）は、発光層１４ｃで発生した光のうち陰極１５の方へ向かう光が第２端部Ｐ２で反射して戻ってきたときに、その戻り光の位相と発光時の位相とが同一となり、発光した光のうち陽極１３の方へ向かう光と強め合う関係となるようにするためのものである。
【０１３５】
本実施形態の有機電界発光素子１１では、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］を正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂのトータル膜厚［ｄ２］よりも厚く形成することで、上記数式（２）、（３）のｍ1＞ｍ2となるように設計することが可能である。これにより、光の取り出し効率を高めることができる。
【０１３６】
尚、数式（２）の光学的理論距離ｔＬ1 および数式（３）の光学的理論距離ｔＬ2 は、発光領域に広がりがないと考えた場合に、第１端部Ｐ１または第２端部Ｐ２での位相変化量と、進行することでの位相変化量がちょうど打ち消し合い、戻り光の位相と発光時の位相とが同一となる理論値である。ただし、発光部分には通常広がりがあるので、数式（２）および数式（３）では、発光分布に基づく補正量ａ1 、ａ2 が加えられている。
【０１３７】
補正量ａ、ａ2 は発光分布により異なるが、最大発光位置が発光層１４ｃの陰極１５側にあり、発光分布が最大発光位置から陽極１３側に広がっている場合、または最大発光位置が発光層１４ｃの陽極１３側にあり、発光分布が最大発光位置から陰極１５側に広がっている場合には、例えば下記数式（４）により求められる。
【０１３８】
【数４】
【０１３９】
数式（４）中において、ｂは、発光層１４ｃにおける発光分布が最大発光位置から陽極１３の方向へ広がっている場合には２ｎ≦ｂ≦６ｎの範囲内の値、最大発光位置から陰極１５の方向へ広がっている場合には−６ｎ≦ｂ≦−２ｎの範囲内の値である。ｓは、発光層１４ｃにおける発光分布に関する物性値（１／ｅ減衰距離）である。ｎは、取り出したい光のスペクトルのピーク波長λにおける第１端部Ｐ１と第２端部Ｐ２との間の平均屈折率である。
【０１４０】
≪８．表示装置の構成≫
次に、上述した構成の有機電界発光素子１１を基板１２上に配列形成してなるアクティブマトリックス方式の表示装置の例について、図２の回路構成図について説明する。
【０１４１】
図２に示すように、この表示装置２０の基板１２上には、表示領域１２ａとその周辺領域１２ｂとが設定されている。表示領域１２ａには、複数の走査線２１と複数の信号線２２とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。これら各画素ａには有機電界発光素子が設けられている。また、周辺領域１２ｂには、走査線２１を走査駆動する走査線駆動回路２３と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線２２に供給する信号線駆動回路２４とが配置されている。
【０１４２】
各画素ａに設けられる画素回路は、例えば有機電界発光素子１１、駆動トランジスタＴｒ１、書き込みトランジスタ（サンプリングトランジスタ）Ｔｒ２、および保持容量Ｃｓで構成されている。そして、走査線駆動回路２３による駆動により、書き込みトランジスタＴｒ２を介して信号線２２から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電流が有機電界発光素子１１に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子１１が発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２と保持容量Ｃｓとは、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）２５に接続されている。
【０１４３】
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１２ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
【０１４４】
尚、本発明にかかる表示装置は、図３に開示したような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域１２ａを囲むようにシーリング部２７が設けられ、このシーリング部２７を接着剤として、透明なガラス等の対向部（封止基板２８）に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板２８には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。尚、表示領域１２ａが形成された表示モジュールとしての基板１２には、外部から表示領域１２ａ（画素アレイ部）への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板２９が設けられていてもよい。
【０１４５】
このような有機電界発光素子１１および表示装置２０によれば、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂからなる正孔供給層の膜厚を、発光層１４ｃよりも相対的に薄くすることで、上記アントラセン含有の発光層１４ｃへの正孔供給量を増大させることができる。これにより、発光層１４ｃ中における正孔と電子の過不足がなく、かつキャリア供給量も十分多いキャリアバランスを得ることができるため、高い発光効率を得ることができる。また、正孔と電子の過不足がないことで、キャリアバランスが崩れにくく、駆動劣化が抑制され、発光寿命を長くすることができる。
【０１４６】
また、有機層１４全体の総膜厚が厚くとも駆動電圧が低い素子構成をとることが可能であるため、基板１２上に異物があっても覆うことが可能である。したがって陽極１３と陰極１５間でのショートが発生し難く、非発光画素が生じないため有機電界発光素子１１およびこれを用いた表示装置２０の生産歩留まりを改善することが出来る。
【０１４７】
尚、本発明の有機電界発光素子１１は、ＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置２０に用いることに限定されず、パッシブ方式の表示装置に用いる有機電界発光素子としても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、上記陰極１５または陽極１３の一方が信号線として構成され他方が走査線として構成される。
【０１４８】
また、以上の実施形態においては、基板１２と反対側に設けた陰極１５側から発光を取り出す「上面発光型」の場合を説明した。しかし本発明は、基板１２を透明材料で構成することで、発光を基板１２側から取り出す「下面発光型」の有機電界発光素子にも適用される。この場合、図１を用いて説明した積層構造において、透明材料からなる基板１２上の陽極１３を、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料を用いて構成する。これにより、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。また、このような構成において、陰極１５を反射材料で構成することにより、基板１２側からのみ発光光が取り出される。この場合、陰極１５の最上層にＡｕＧｅやＡｕ、Ｐｔ等の封止電極を付けてもよい。
【０１４９】
さらに、図１を用いて説明した積層構造を、透明材料からなる基板１２側から逆に積み上げて陽極１３を上部電極とした構成であっても、基板１２側から発光光を取り出す「透過型」の有機電界発光素子を構成することができる。この場合においても、上部電極となる陽極１３を透明電極に変更することで、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。
【０１５０】
また、以上の実施形態で説明した本発明の有機電界発光素子１１は、発光層１４ｃを有する有機層１４のユニットを積層してなるスタック型の有機電界発光素子に適用することも可能である。ここで、スタック型とは、タンデム素子のことであり、例えば、特開平１１−３２９７４８号公報では、複数の有機発光素子が中間導電層を介して電気的に直列に接合されていることを特徴とする素子に付いて述べられている。
【０１５１】
また、特開２００３−４５６７６号公報及び特開２００３−２７２８６０号公報には、タンデム素子を実現するための素子構成の開示と詳細な実施例が記載されている。これらによれば、有機層のユニットを２ユニット積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを２倍に、３層積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを３倍にすることが可能であると述べられている。
【０１５２】
従って、本発明をタンデム素子に用いた場合には、タンデム素子とすることで効率が向上することによる長寿命化と、本発明における長寿命化効果が相乗効果となり、極めて長寿命な素子を得ることが可能になる。
【０１５３】
≪９．適用例≫
以上説明した本発明に係る表示装置は、図４〜図８に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【０１５４】
図４は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
【０１５５】
図５は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５６】
図６は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５７】
図７は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１５８】
図８は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【実施例】
【０１５９】
次に、本発明の具体的な実施例およびこれらの実施例に対する比較例の有機電界発光素子の製造手順と、これらの評価結果を説明する。
【０１６０】
＜実施例１〜１２＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。ここでは、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する再に生じた発光光を、陰極１５側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子１１を形成した。また発光光が、陽極１３と陰極１５との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子１１を形成した。尚、下記表１２には、実施例１〜１２および比較例１〜６の層構成を合わせて示すが、各実施例および比較例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
【０１６１】
【表１２】
【０１６２】
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１２上に、陽極１３として、Ａｇ層２００ｎｍの膜厚で形成した後、Ａｇ層上にＩＴＯ層を１０ｎｍの膜厚で形成した。この場合には、陽極１３中のＡｇ層における有機層１４側の端面が、形成する共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
【０１６３】
次に、陽極１３上に、正孔注入層１４ａとして、先の構造式（５）-57に示すジアミン誘導体を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。さらにこの正孔注入層１４ａ上に、（５）-43からなる正孔輸送層１４ｂを上記表１２に示す各膜厚で成膜した。
【０１６４】
次いで、上記表１２に示すように、各実施例１〜１２および比較例１〜６毎に、各材料を各膜厚で用いて発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄをこの順に正孔輸送層１４ｂ上に蒸着成膜して有機層１４を得た。これにより、総膜厚［ｄａ］＝１５０ｎｍ以上の有機層１４を形成した。
【０１６５】
また、表１２に示す各材料は以下の通りであり、発光層１４ｃのホスト材料（１），（２）としてアントラセン誘導体、ホスト材料（３）としてナフタセン誘導体を用いた。ただし、比較例５，６では、ホスト材料Ａとして本発明に含まれない環員数２の多環式芳香族水素化合物であるＢＡｌｑを用いた。発光層１４ｃの発光性ゲスト材料には、青色のゲスト材料（１）、緑色のゲスト材料（２）、赤色のゲスト材料（３）、（４）、および赤色のりん光発光性ゲスト材料（５）を用いた。さらに、電子輸送層１４ｄを構成するＥＴＬ材料（１）〜（４）には含窒素複素環誘導体を用いた。
【０１６６】
【化１２】
【０１６７】
以上のようにして正孔注入層１４ａ〜電子輸送層１４ｄまでの有機層１４を形成した後、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。
【０１６８】
以上のようにして、本発明を適用した実施例１〜１２の有機電界発光素子１１、および比較例１〜６の有機電界発光素子を作製した。これらの有機電界発光素子、陽極１３と陰極１５のショートを防ぐのに有効なように、有機層１４の総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上の厚膜とした構成となっている。
【０１６９】
＜評価結果−１＞
上述のように作製した実施例１〜１２および比較例１〜６の有機電界発光素子について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電流効率（ｃｄ／Ａ）および駆動電圧（Ｖ）を測定した。また、５０℃で５０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．８に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表１２に合わせて示した。
【０１７０】
この表１２に示すように、本発明を適用して作製した実施例１〜１２の有機電界発光素子１１は、発光層１４ｃを構成するホスト材料（１）〜（３）は、母骨格が環員数３または４の多環式芳香族炭化水素化合物からなる。さらに、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］は、正孔注入層１４ａ（１０ｎｍ）および正孔輸送層１４ｂ（３０ｎｍ）を合わせた正孔供給層の膜厚［ｄ２］（４０ｎｍ）よりも大きい。
【０１７１】
一方、比較例１〜５の有機電界発光素子は、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］が、正孔注入層１４ａおよび正孔輸送層１４ｂを合わせた正孔供給層の膜厚［ｄ２］よりも大きい構成ではない。また、比較例５，６の有機電界発光素子は、発光層１４ｃを構成するホスト材料Ａが母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物ではない。
【０１７２】
これらの実施例１〜１２と比較例１〜５とを比較すると次のようである。
【０１７３】
同一のゲスト材料（１）を全領域にドープした発光層１４ｃを有する実施例１〜３と比較例１〜３とを比較すると、発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］を、正孔輸送層および正孔輸送層からなる正孔供給層の膜厚［ｄ２］よりも厚くした実施例１〜３の方が、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長かった。また、有機層１４の総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上と厚膜であるにもかかわらず、特に電子輸送層１４ｄを構成する含窒素複素環誘導体として一般式（２）に相当するＥＴＬ（３）のベンゾイミダゾール誘導体を用いた実施例３〜５は、同様の構成の比較例１〜３よりも充分低い駆動電圧の素子が形成できることが確認された。
【０１７４】
さらに、実施例９，１０の比較から、発光性ゲスト材料が発光層１４ｃの陽極１３寄りの再結合エリアのみにドープされた構成では、ゲスト材料を含有しない層がホスト材料（１）のアントラセン誘導体であることで、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長の有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７５】
実施例５，８に示すようにジケトピロロピロール錯体である赤色のゲスト材料（３）や、実施例８，９に示すようにピロメテン錯体である赤色のゲスト材料（４）とともに、ナフタセン誘導体であるホスト材料（３）とを組み合わせて用いることにより、発光効率の良好な有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７６】
また、実施例１１，１２と比較例５，６との比較から、リン光発光性のゲスト材料（５）を用いた場合であっても、本発明を適用することにより、電流効率が高く、駆動電圧が低く、発光寿命の長の有機電界発光素子が得られることが確認された。
【０１７７】
＜実施例１３〜２０＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。ここでは、先の実施例１〜１２と同様に、陽極１３から注入された正孔と陰極１５から注入された電子が発光層１４ｃ内で再結合する再に生じた発光光を、陰極１５側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子１１を形成した。また発光光が、陽極１３と陰極１５との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子１１を形成した。尚、下記表１３には、各実施例１３〜２０の各層の膜厚を合わせて示すが、各実施例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
【０１７８】
【表１３】
【０１７９】
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１２上に、陽極１３として、Ａｇ層２００ｎｍの膜厚で形成した後、Ａｇ層上にＩＴＯ層を１０ｎｍの膜厚で形成した。この場合には、陽極１３中のＡｇ層における有機層１４側の端面が、形成する共振器構造の第１端面Ｐ1となる。次に、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
【０１８０】
次に、陽極１３上に、正孔注入層１４ａとして、構造式（５）-57からなるジアミン誘導体を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。さらにこの正孔注入層１４ａ上に、（５）-42からなる正孔輸送層１４ｂを上記表１３に示す各膜厚で成膜した。
【０１８１】
次いで、下記の材料を用いた発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄをこの順に蒸着によって形成し、総膜厚ｄ２＝１５０ｎｍ以上の有機層１４を得た。この際、実施例１３〜２０毎に、上記表１３に示す各膜厚で発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄを成膜した。尚、発光層１４ｃのホスト材料（１）にはアントラセン誘導体を用い、電子輸送層１４ｄを構成するＥＴＬ材料（７）には含窒素複素環誘導体としてベンゾイミダゾール誘導体を用いた。また発光層１４ｃ中におけるゲスト材料（６）の添加量は、５ｗｔ％である。
【０１８２】
【化１３】
【０１８３】
以上のようにして正孔注入層１４ａ〜電子輸送層１４ｄまでの有機層１４を形成した後、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。この場合には、第２層１５ｂの有機層１４側の面が、共振器構造の第２端面Ｐ２となる。
【０１８４】
以上のようにして、有機電界発光素子１１を作製した。この有機電界発光素子１１は、陽極１３と陰極１５のショートを防ぐのに有効なように、有機層１４の総膜厚［ｄａ］＝１５０ｎｍ以上の厚膜とした構成となっている。
【０１８５】
＜評価結果−２＞
上述のように作製した実施例１３〜２０の有機電界発光素子１１について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、５０℃で5０ｍＡｃｍ-2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．８に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表１３に合わせて示した。また図９には、有機層１４の総膜厚［ｄａ］に対する発光層１４ｃの膜厚［ｄ１］の値［ｄ１］／［ｄａ］と、電流効率および発光寿命との関係をグラフにして示した。
【０１８６】
この結果から０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たす範囲であれば、電流効率が５．２（４．０）（ｃｄ／Ａ）以上、発光寿命が５００（４００）（ｈｒ）以上に確保されることが確認された。
【符号の説明】
【０１８７】
１１…有機電界発光素子、１３…陽極、１４…有機層、１４ａ…正孔注入層（正孔供給層）、１４ｂ…正孔輸送層（正孔供給層）、１４ｃ…発光層、１４ｄ…電子輸送層、１５…陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層と
を有する有機電界発光素子。
【請求項２】
前記有機層の総膜厚［ｄａ］に対する前記発光層の膜厚［ｄ１］が、０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たすように構成されている
請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格が、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、コロネンから選択される
請求項１〜２のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物は、下記一般式（１）で示されるアントラセン誘導体である
請求項１〜３のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【化１】
ただし、一般式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニルエステル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有しても良い炭素数３０以下のシリル基，置換基を有しても良い炭素数３０以下のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３０以下の複素環基、または置換基を有しても良い炭素数３０以下のアミノ基を示す。
【請求項５】
前記ホスト材料として含有する前記発光層の膜厚［ｄ１］は、７０ｎｍ以上である
請求項４記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記正孔供給層の膜厚［ｄ２］は６０ｎｍ以下である
請求項１〜５のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、当該ホスト材料を含む層とを積層させてなる
請求項１〜６のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料としてのナフタセン誘導体と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む層とを積層させてなる
請求項１〜７のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光層で発生させた光を前記陽極と前記陰極との間で共振させて当該陽極および当該陰極の一方から取り出す
請求項１〜８のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記発光層と前記陰極との間に含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜９のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記発光層と前記陰極との間にベンゾイミダゾール誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜１０のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記含窒素複素環誘導体は下記一般式（２）で示されるベンゾイミダゾール誘導体である
請求項１０または１１に記載の有機電界発光素子。
【化２】
ただし一般式（２）中において、
Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリール基、置換基を有しても良い複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、または置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示すと共に、Ａ1，Ａ2が連結基を介して結合していても良く、
Ｂは、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリーレン基、置換基を有しても良いピリジニレン基、置換基を有しても良いキノリニレン基、または置換基を有しても良いフルオレニレン基を示し、
Ａｒは、置換基を有しても良い炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３〜６０の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。
【請求項１３】
前記発光層と前記陰極との間にフェナントロリン誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜１０のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記発光層はリン光発光性の発光性ゲスト材料を含有する
請求項１〜１３のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層と、
前記陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる有機電界発光素子が配列形成される基板と
を有する表示装置。
【請求項１】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層と
を有する有機電界発光素子。
【請求項２】
前記有機層の総膜厚［ｄａ］に対する前記発光層の膜厚［ｄ１］が、０．９０＞［ｄ１］／［ｄａ］＞０．３０の関係を満たすように構成されている
請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格が、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、コロネンから選択される
請求項１〜２のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物は、下記一般式（１）で示されるアントラセン誘導体である
請求項１〜３のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【化１】
ただし、一般式（１）中において、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のカルボニルエステル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数２０以下のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有しても良い炭素数３０以下のシリル基，置換基を有しても良い炭素数３０以下のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３０以下の複素環基、または置換基を有しても良い炭素数３０以下のアミノ基を示す。
【請求項５】
前記ホスト材料として含有する前記発光層の膜厚［ｄ１］は、７０ｎｍ以上である
請求項４記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記正孔供給層の膜厚［ｄ２］は６０ｎｍ以下である
請求項１〜５のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、当該ホスト材料を含む層とを積層させてなる
請求項１〜６のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料としてのナフタセン誘導体と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む層とを積層させてなる
請求項１〜７のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記発光層で発生させた光を前記陽極と前記陰極との間で共振させて当該陽極および当該陰極の一方から取り出す
請求項１〜８のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記発光層と前記陰極との間に含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜９のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
前記発光層と前記陰極との間にベンゾイミダゾール誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜１０のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
前記含窒素複素環誘導体は下記一般式（２）で示されるベンゾイミダゾール誘導体である
請求項１０または１１に記載の有機電界発光素子。
【化２】
ただし一般式（２）中において、
Ａ1，Ａ2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリール基、置換基を有しても良い複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、または置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示すと共に、Ａ1，Ａ2が連結基を介して結合していても良く、
Ｂは、置換基を有しても良い炭素数６０以下のアリーレン基、置換基を有しても良いピリジニレン基、置換基を有しても良いキノリニレン基、または置換基を有しても良いフルオレニレン基を示し、
Ａｒは、置換基を有しても良い炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数３〜６０の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜２０のアルコキシ基を示す。
【請求項１３】
前記発光層と前記陰極との間にフェナントロリン誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項１〜１０のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
前記発光層はリン光発光性の発光性ゲスト材料を含有する
請求項１〜１３のうちの１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚［ｄａ］１５０ｎｍ以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数３〜７の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚［ｄ１］よりも薄い膜厚［ｄ２］を有する正孔供給層と、
前記陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる有機電界発光素子が配列形成される基板と
を有する表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６７３７３（Ｐ２００９−２６７３７３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５８９８７（Ｐ２００９−５８９８７）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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