有機ＥＬ素子
【課題】素子の駆動時の駆動電圧上昇や輝度の低下、電流のリーク、部分的な非発光部の出現・成長を抑え、輝度の低下が小さく、高耐熱性等の信頼性が高く、かつ高輝度な有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子は、有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する。
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。）
【解決手段】有機ＥＬ素子は、有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する。
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（電界発光）素子に関し、詳しくは、有機化合物からなる積層構造薄膜に電界を印加して光を放出する素子に関する。さらに詳しくは、ホール注入層に特定なトリアリールアミン多量体を用いることで、低駆動電圧、安定な発光、高表示品位、高耐熱性を持つ有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を、電子注入電極（陰極）とホール注入電極（陽極）とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子およびホールを注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子である。
【０００３】
有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ以下の低電圧で数１００〜数１００００cd/m2程度の高輝度の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能なことである。
【０００４】
一方、有機ＥＬの問題点は、発光寿命が短く、保存耐久性、信頼性が低いことであり、この原因としては、
（１）有機化合物の物理的変化（結晶ドメインの成長などにより界面の不均一化が生じ、素子のホール注入能の劣化・短絡・絶縁破壊の原因となる。特に分子量５００以下の低分子化合物を用いると結晶粒の出現・成長が起こり、膜性が著しく低下する。また、ＩＴＯ等の界面が荒れていても、顕著な結晶粒の出現・成長が起こり、発光効率の低下や、電流のリークを起こし、発光しなくなる。また、部分的非発光部であるダークスポットの原因にもなる。）
（２）電子注入電極の酸化・剥離（電子の注入を容易にするために仕事関数の小さな金属としてＮａ・Ｋ・Ｌｉ・Ｍｇ・Ｃａ・Ａｌ等を用いて来たが、これらの金属は大気中の水分や酸素と反応したり、有機層と電子注入電極の剥離が起こり、ホール注入出来なくなる。特に高分子化合物などを用い、スピンコートなどで成膜した場合、成膜時の残留溶媒・水分や分解物が電極の酸化反応を促進し、電極の剥離が起こり部分的な非発光部を生じさせる。）
（３）発光効率が低く、発熱量が多い事。
（有機化合物中に電流を流すので、高い電界強度下に有機化合物を置かねばならず、発熱からは逃れられない。その熱のため、有機化合物の溶融・結晶化・熱分解などにより素子の劣化・破壊が起こる。）
（４）有機化合物層の光化学的変化・電気化学的変化（有機物に電流を流すことで有機物が劣化し、電流トラップ・励起子トラップ等の欠陥を生じ、駆動電圧の上昇、輝度の低下等の素子劣化が起こる。）
などが挙げられる。
【０００５】
また、実用の発光デバイスでは色々な環境下で用いられるが、特に高温の環境では、有機化合物の物理的変化である結晶化・有機物の移動・拡散等の有機分子の再配列を起こし、表示品位の低下や、素子の破壊を引き起こす。
【０００６】
また、有機材料と無機材料の界面であるホール注入電極や電子注入電極界面、特にホール注入電極界面は成膜時の有機物層の膜性に大きな影響を及ぼし、状態によってはホール注入電極上に有機物層が不均一に成膜されたり、良好な界面が形成できない等の不具合を生じる。
【０００７】
このため従来、有機ＥＬ発光素子のホール注入電極界面に、フタロシアニン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン蒸着膜、アミン多量体等の材料を用いることが報告されている。しかしながら、フタロシアニン（特許文献１あるいは特許文献２）を用いるとフタロシアニン自身が微結晶性で、上に載せる材料の結晶化を促進するため、初期状態では良好でも長期的にはダークスポットや、発光ムラ等の原因となり好ましくない。また、ポリフェニレンビニレンはスピンコート等のウエットプロセスを用いるため、水分等空気中の不純物を巻き込んだり、前駆体から変換する際の脱離基等のイオン性不純物が混入するため、電極の酸化が速く、著しい輝度劣化や駆動電圧の上昇の原因となる。
【０００８】
また、ポリチオフェン蒸着膜はポリチオフェンの重合度や蒸着時ののばらつきが大きく、良好な素子作製の再現性が低い事や、ポリチオフェン自身が可視光領域に光吸収を持っているため膜厚を厚くすることが困難であり、ＩＴＯの表面状態を十分に改質出来ない等の不具合が生じる。また、アミン系多量体としては、デンドリマー材料（特許文献３）やテトラアミン材料（特許文献４）やトリアミン材料（特許文献５）等が報告されているが、十分な耐熱性、特に高温保存状態においてホール注入電極上での膜の均一性・安定性は得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４７２０４３２号明細書
【特許文献２】特開昭６３−２９５６９５号公報
【特許文献３】特開平４-３０８６８８号公報
【特許文献４】米国特許第４３９６２７号明細書
【特許文献５】特開平８-１９３１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、特に物理的変化や光化学的変化、電気化学的変化の少ない光・電子機能材料を用い、信頼性および発光効率の高い種々の発光色を持った、有機ＥＬ素子を提供することである。
また、アモルファス性が高く、ホール注入電極との相性が高い化合物を蒸着法で形成した有機薄膜を用い、素子の駆動時の駆動電圧上昇や輝度の低下、電流のリーク、部分的な非発光部の出現・成長を抑え、輝度の低下が小さく、高耐熱性等の信頼性が高く、かつ高輝度な有機ＥＬ素子を提供することである。
また、多層膜を用いた有機ＥＬ素子において、ホール注入電極や組み合わせる有機材料に最適な仕事関数をもたせ、かつ耐熱性の高い有機ＥＬ素子を提供することである。
また、ホール移動度が高く、より多くの電流密度を得ることの可能な有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１）有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が下記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する有機ＥＬ素子。
【００１２】
【化１】
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。R01、R02、R03、およびR04 は、それぞれ、
【化２】
を表わす。ここで、ｒ1〜ｒ4は０または１、ｒ1+ｒ2+ｒ3+ｒ4 は１または２であり、R11およびR12は共にメタトリル基を除くトリル基を表わす。）
【００１３】
（２）前記Ｌ0で表されるフェニレン基群が、４，４’−ビフェニレン基である（１）の有機ＥＬ素子。
（３）少なくとも２層以上の有機化合物層を有し、（１）または（２）の有機化合物層がホール注入輸送機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
（４）少なくともホール注入機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層とを含有する３層以上の有機化合物層を有し、（１）または（２）の有機化合物層が前記ホール注入機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
（５）前記有機化合物層の少なくとも１層に発光層を有し、この発光層はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物とを含有する（３）または（４）の有機ＥＬ素子。
（６）前記発光層は、ホール注入機能を有する有機化合物層および／またはホール輸送機能を有する有機化合物層と、電子輸送機能を有する有機化合物層および／または電子注入機能を有する有機化合物層との間に存在する（５）の有機ＥＬ素子。
（７）ホール注入電極上に、少なくとも（３）のホール注入輸送機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
（８）ホール注入電極上に、少なくとも（４）のホール注入機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
（９）前記ホール注入機能を有する有機化合物層の膜厚が１００nm以上である（３）〜（８）のいずれかの有機ＥＬ素子。
（１０）前記化合物を含有する層は、ホール移動度が１．０×１０-3cm2／Vs以上である（５）〜（９）のいずれかの有機ＥＬ素子。
（１１）前記化合物を含有する層のホールの移動度は、発光層のホール移動度の１／２以下である（５）〜（１０）のいずれかの有機ＥＬ素子。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は上記式（Ｉ）で表される化合物をホール（ホール）注入層もしくはホール注入輸送層に用いるため、薄膜性が良好となりムラが無く均一な発光が可能である。また、大気下で一年以上安定であり結晶化を起こさない。また、ホール注入効率を最適化するため、分子構造にフェニレンジアミン骨格と、ホール移動度を向上させるためベンジジン骨格（ビフェニルジアミン）や、複数のフェニレンに対しジアミンを持つ骨格を共に有することを特徴とする。また、高温駆動にも耐えられ、低駆動電圧・低駆動電流で効率よく発光する。さらに、本発明の有機ＥＬ素子は、連続駆動時に駆動電圧の上昇が小さい。なお、本発明のＥＬ素子の発光極大波長は、４００〜７００nm程度である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成例を示した概略構成図である。
【図２】合成例１の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図３】合成例１の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図４】合成例１の赤外吸収スペクトル図である。
【図５】合成例２の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図６】合成例２の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図７】合成例２の赤外吸収スペクトル図である。
【図８】合成例３の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図９】合成例３の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１０】合成例３の赤外吸収スペクトル図である。
【図１１】合成例５の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１２】合成例５の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１３】合成例５の赤外吸収スペクトル図である。
【図１４】合成例６の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１５】合成例６の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１６】合成例６の赤外吸収スペクトル図である。
【図１７】合成例７の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１８】合成例７の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１９】合成例７の赤外吸収スペクトル図である。
【図２０】本発明のホール注入輸送性材料であるＨＩＭ３４と、従来のＭＴＤＡＴＡとの、電圧対電流密度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が上記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する。
【００１７】
上記式（Ｉ）について説明すると、式（Ｉ）において、Ｌ0はフェニレン基群を表す。Ｌ0で表されるフェニレン基群は、ｏ−，ｐ−，ｍ−のいずれでもよく、これらが混在していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。例えば、２環のフェニレン基として表されるビフェニレン基としては、４，４’−ビフェニレン基、３，３’−ビフェニレン基、３，４’−ビフェニレン基のいずれであってもよいが、特に４，４’−ビフェニレン基が好ましい。３環のフェニレン基として表されるターフェニレン基としてはｏ−，ｐ−，ｍ−ターフェニレン基のいずれであってもよいが、特にｐ−ターフェニレン基（４，４’、４’’−ターフェニレン基）が好ましい。４環のフェニレン基として表されるクアテルフェニレン基としてはｏ−，ｐ−，ｍ−のいずれのフェニレン基を含有していてもよいが、特にｐ−フェニレン基からなる４，４’、４’’、４’’’−クアテルフェニレン基が好ましい。また、４環のフェニレン基を有する場合、その中間に置換または非置換のフェニルアミノ基を有していてもよい。
この場合の置換基としては、下記Ｒ11，Ｒ12と同様である。
【００１８】
Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04はそれぞれ、
【化３】
のいずれかを表す。Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17はそれぞれ非置換または置換基を有するアリール基を表す。Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17で表されるアリール基としては、単環または多環のものであってよく、総炭素数６〜２０のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基およびｏ−，ｍ−またはｐ−ビフェニル基等が挙げられる。これらアリール基はさらに置換されていてもよく、このような置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、非置換または置換基を有するアリール基またはアルコキシ基、アリーロキシ基および
【化４】
基等が挙げられる。ここで、Ｒ21およびＲ22はそれぞれ、非置換または置換基を有するアリール基を表す。
【００１９】
Ｒ21およびＲ22で表されるアリール基としては、単環または多環のものであってよく、総炭素数６〜２０のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基およびｏ−，ｍ−またはｐ−ビフェニル基等が挙げられ、特に好ましくはフェニル基が挙げられる。これらアリール基はさらに置換されていてもよく、このような置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、非置換または置換基を有するアリール基を表す。また、前記アルキル基としては好ましくはメチル基が挙げられ、前記アリール基としては好ましくはフェニル基が挙げられる。
【００２０】
また、ｒ１， ｒ２，ｒ３およびｒ４はそれぞれ０〜５、特に０〜２の整数を表すが、特に０または１であることが好ましい。そして、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４は、１以上、特に１〜４、さらには２〜４が好ましい。前記Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04は、Ｎの結合位置に対してメタ位あるいはパラ位に結合し、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の全てがメタ位、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の全てがパラ位あるいはＲ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04がメタ位あるいはパラ位に結合しても、これらが混在していてもよい。ｒ１，ｒ２，ｒ３またはｒ４が２以上である場合、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03またはＲ04は同一でも異なっていてもよい。
【００２１】
このような、化合物の好ましい具体例を下記の式（II）〜（VII）に示す。
【化５】
【００２２】
また、前記Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の好ましい具体例を以下の表１〜表７８に示す。なお、表中Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04は、それぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４と、フェニレン基が４環であってその中間にフェニルアミノ基を有する式(VII)の置換基Ｒ05をＲ５と表す。また、上記式（II）〜（VII）を一般式として表す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
【表５】
【００２８】
【表６】
【００２９】
【表７】
【００３０】
【表８】
【００３１】
【表９】
【００３２】
【表１０】
【００３３】
【表１１】
【００３４】
【表１２】
【００３５】
【表１３】
【００３６】
【表１４】
【００３７】
【表１５】
【００３８】
【表１６】
【００３９】
【表１７】
【００４０】
【表１８】
【００４１】
【表１９】
【００４２】
【表２０】
【００４３】
【表２１】
【００４４】
【表２２】
【００４５】
【表２３】
【００４６】
【表２４】
【００４７】
【表２５】
【００４８】
【表２６】
【００４９】
【表２７】
【００５０】
【表２８】
【００５１】
【表２９】
【００５２】
【表３０】
【００５３】
【表３１】
【００５４】
【表３２】
【００５５】
【表３３】
【００５６】
【表３４】
【００５７】
【表３５】
【００５８】
【表３６】
【００５９】
【表３７】
【００６０】
【表３８】
【００６１】
【表３９】
【００６２】
【表４０】
【００６３】
【表４１】
【００６４】
【表４２】
【００６５】
【表４３】
【００６６】
【表４４】
【００６７】
【表４５】
【００６８】
【表４６】
【００６９】
【表４７】
【００７０】
【表４８】
【００７１】
【表４９】
【００７２】
【表５０】
【００７３】
【表５１】
【００７４】
【表５２】
【００７５】
【表５３】
【００７６】
【表５４】
【００７７】
【表５５】
【００７８】
【表５６】
【００７９】
【表５７】
【００８０】
【表５８】
【００８１】
【表５９】
【００８２】
【表６０】
【００８３】
【表６１】
【００８４】
【表６２】
【００８５】
【表６３】
【００８６】
【表６４】
【００８７】
【表６５】
【００８８】
【表６６】
【００８９】
【表６７】
【００９０】
【表６８】
【００９１】
【表６９】
【００９２】
【表７０】
【００９３】
【表７１】
【００９４】
【表７２】
【００９５】
【表７３】
【００９６】
【表７４】
【００９７】
【表７５】
【００９８】
【表７６】
【００９９】
【表７７】
【０１００】
【表７８】
【０１０１】
また、本発明の化合物は、下記に示すような構造を有していてもよい。
【化６】
【０１０２】
【化７】
【０１０３】
【化８】
【０１０４】
本発明の化合物は、例えば１級または２級の芳香族アミンと、芳香族ヨウ化物とを銅などの触媒を用いて縮合するウルマン反応で合成することができる。また、Ｒ01，Ｒ02とＲ03，Ｒ04が非対称の場合（ビフェニルの両側が非対称）には、Ｒ01，Ｒ02と、Ｒ03，Ｒ04とが、それぞれ対応するアミンを合成し、ビフェニル部を最後にカップリングしてもよい（グアニンカップリング、Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ2等）。
【０１０５】
以下の（１）〜（４）に具体的な合成例を挙げる。（１）では、4,4'- ジヨードビフェニルと式(Ａ)で表される化合物を用い、（２）では式（Ｂ）と式（Ｃ）
で表される化合物を用い、銅を触媒としてカップリングして、それぞれ式(Ｄ)で表される非対称化合物を得ている。（３）では、式（Ｅ）で表される化合物と式(Ｆ)で表される化合物とをＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ2を用いてカップリングし、式(Ｇ)で表される非対称化合物を得ている。（４）では、式（Ｈ）で表される化合物から、式(Ｉ)で表される化合物を経て、これと式（Ｊ）で表される化合物とから、式(Ｋ)で表される非対称化合物を得ている。ここで、下記(Ａ)〜(Ｋ)におけるＲ30，Ｒ41，Ｒ45およびＲ50は、それぞれ式（Ｉ）におけるＲ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04と同義であり、Ｒ32，Ｒ33，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ46，Ｒ47，Ｒ52およびＲ53は、それぞれ式（Ｉ）におけるＲ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17と同義である。
【０１０６】
【化９】
【０１０７】
【化１０】
【０１０８】
【化１１】
【０１０９】
本発明の化合物は、質量分析、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、1Ｈ，13Ｃ核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）等によって同定することができる。
【０１１０】
これらの本発明の化合物は、６４０〜２０００程度の分子量をもち、１９０〜３００℃の高融点を有し、８０〜２００℃の高ガラス転移温度を示し、通常の真空蒸着等により透明で室温以上でも安定なアモルファス状態を形成し、平滑で良好な膜として得られ、しかもそれが長期間に渡って維持される。なお、本発明の化合物のなかには融点を示さず、高温においてもアモルファス状態を呈するものもある。従ってバインダー樹脂を用いることなく、それ自体で安定で均一な薄膜を得ることができる。
【０１１１】
本発明の化合物を用いることにより、ホール移動度が向上し、素子の電流密度が増大する。本発明の化合物により得られる好ましいホール移動度としては、１．０×１０-3cm2／Vs以上、特に１．１×１０-3〜１００×１０-3cm2／Vs、さらには１．１×１０-3〜２０．０×１０-3cm2／Vsである。また、発光層におけるホール移動度が本発明化合物の１／２以下、特に１／４〜１／１０００、さらには１／４〜１／１００程度であることが好ましい。このようにホール移動度が優れているため、本発明の化合物によりホール注入層を形成した場合、その膜厚が１００nm以上、特に２００nm以上であっても素子を問題なく動作させることができる。なお、その上限は特に限定されるものではないが、通常、５０００nm程度である。実際には、各層の光学的屈折率を考慮し、光取り出しが最適で、視野角等にも問題がない用に膜厚を設定すればよい。
本発明の化合物は１種のみを用いても２種以上を併用してもよい。
【０１１２】
本発明のＥＬ素子は、少なくとも１層の有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が本発明の化合物を含有する。本発明の有機ＥＬ素子の構成例を図１に示す。同図に示される有機ＥＬ素子は、ホール注入電極３、ホール注入・輸送層４、発光層５、電子注入輸送層６、電子注入電極７を順次有し、さらにガラス基板２上に、カラーフィルター８、蛍光変換フィルター９、前記有機ＥＬ素子、封止層１０、カバー１１を順次積層、形成することにより有機ＥＬカラーディスプレイとなる。
【０１１３】
発光層は、ホールおよび電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。ホール注入輸送層は、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送する機能および電子の輸送を妨げる機能を有し、電子注入輸送層は、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能およびホールの輸送を妨げる機能を有するものであり、これらの層は、発光層へ注入されるホールや電子を増大・閉じ込めるさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。電子注入輸送層およびホール注入輸送層は、発光層に用いる化合物の電子注入、電子輸送、ホール注入、ホール輸送の各機能の高さを考慮し、必要に応じて設けられる。例えば、発光層に用いる化合物のホール注入輸送機能または電子注入輸送機能が高い場合には、ホール注入輸送層または電子注入輸送層を設けずに、発光層がホール注入輸送層または電子注入輸送層を兼ねる構成とすることができる。また、場合によってはホール注入輸送層および電子注入輸送層のいずれも設けなくてよい。また、ホール注入輸送層および電子注入輸送層は、それぞれにおいて、注入機能を持つ層と輸送機能を持つ層とに別個に設けてもよい。
【０１１４】
また、組み合わせる発光層や、電子注入輸送層や、ホール注入輸送層などのキャリア移動度やキャリア密度（イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる）を考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合領域・発光領域を自由に設定することが可能であり、発光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能にできる。
【０１１５】
本発明の化合物は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層あるいはホール注入輸送層のいずれにも適用可能であるが、ホール注入性が良好であるので、ホール注入層あるいはホール注入輸送層、特にホール注入層に用いることが好ましい。
【０１１６】
本発明の化合物は、フェニレンジアミン骨格と、ベンジジン骨格等の複数のフェニレンを持つジアミン骨格を共に有することで耐熱性を犠牲にせず、イオン化ポテンシャルやキャリア移動度を自由にコントロールでき、組み合わせる材料に応じてホール注入効率を最適化できる。
【０１１７】
本発明の化合物をホール注入輸送層に用いる場合について説明する。ホール注入輸送層は、本発明の化合物を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させてコーティングして形成すればよい。特に蒸着を行えば良好なアモルファス膜が得られる。
【０１１８】
本発明の化合物をホール注入輸送層に用いる場合、発光層に用いる蛍光性物質は、より長波長の蛍光をもつものから選択すればよく、例えば、上記した、発光層において本発明の化合物と併用される蛍光性物質の１種以上から適宜選択すればよい。なお、このような場合、発光層にも本発明の化合物を用いることができる。
【０１１９】
この場合、本発明の化合物を用いることもできるが、本発明の化合物はフェニレンジアミン骨格を有するため、ドナー性が非常に強く、発光材料とエキサイプレックス等の蛍光強度の低下を招く相互作用を起こしやすい。そのため、発光光率の低下や、発光スペクトルのブロード化による色純度の低下等の弊害が生じるため好ましくはない。しかしながら、相互作用の無い発光材料を用いたときにはホール輸送材料として用いることができる。
【０１２０】
またホール注入輸送層には、一種以上のホール注入輸送材料を組み合わせてもよい。特に好ましいのは、組み合わせるホール輸送材料をイオン化ポテンシャルの小さい順にＩＴＯ上に、例えば、ホール注入層、ホール輸送層と積層することが好ましく、ＩＴＯ表面には、薄膜性が良好で、親水性にバラツキのあるＩＴＯ表面上でも均一な薄膜を形成することのできるホール注入材料を用いることが好ましい。素子化する場合、蒸着を用いる事ができるので、１〜１０nm程度の薄い膜も、均一かつピンホールフリーとする事が出来る。また、膜厚、屈折率などを調整することで、発光色や発光輝度、発光の空間分布等の干渉光効果を利用して効率の低下を防ぐことが出来る。
【０１２１】
また、発光層に面するホール輸送層には、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平５−２３４６８１号公報、同７−４３５６４号公報に開示されている発光材料と相互作用し難い、ベンジジン骨格のみを持つトリアリールアミン多量体を用いることが好ましい。
【０１２２】
本発明では、発光層に蛍光物質を含有させてもよい。このような蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体等が挙げられる。さらには、特願平６−１１０５６９号のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４４５６号のテトラアリールエテン誘導体等も挙げられる。
【０１２３】
また、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントとしての使用が好ましい。このような場合の発光層における化合物の含有量は０．０１〜１０wt%、さらには０．１〜５wt%であることが好ましい。ホスト物質と組み合わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上する。
【０１２４】
ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このようなアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８７４号等に開示されているものを挙げることができる。
【０１２５】
具体的には、まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］、等がある。
【０１２６】
また、８−キノリノールないしその誘導体のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であってもよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナフトラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III)等がある。
【０１２７】
このほか、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)等であってもよい。
【０１２８】
このほかのホスト物質としては、特願平６−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエテン誘導体なども好ましい。
【０１２９】
フェニルアントラセン誘導体は、下記式（VIII）で表されるものである。
Ａ1 −Ｌ1 −Ａ2 （VIII）
式（VIII）において、Ａ1およびＡ2は、各々モノフェニルアントリル基またはジフェニルアントリル基を表し、これらは同一でも異なるものであってもよい。
Ａ1、Ａ2で表されるモノフェニルアントリル基またはジフェニルアントリル基は、無置換でも置換基を有するものであってもよく、置換基を有する場合の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基等が挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。また、このような置換基の置換位置は特に限定されないが、アントラセン環ではなく、アントラセン環に結合したフェニル基であることが好ましい。また、アントラセン環におけるフェニル基の結合位置はアントラセン環の９位、１０位であることが好ましい。
【０１３０】
式（VIII）において、Ｌ1は単結合またはアリーレン基を表す。Ｌ1で表されるアリーレン基としては、無置換であることが好ましく、具体的にはフェニレン基、ビフェニレン基、アントリレン基等の通常のアリーレン基の他、２個ないしそれ以上のアリーレン基が直接連結したものが挙げられる。Ｌ1としては、単結合、ｐ−フェニレン基、４，４′−ビフェニレン基等が好ましい。
【０１３１】
また、Ｌ1で表されるアリーレン基は、２個ないしそれ以上のアリーレン基が、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＲ−が介在して連結するものであってもよい。ここで、Ｒはアルキル基またはアリール基を表す。アルキル基としてはメチル基、エチル基等が挙げられ、アリール基としてはフェニル基等が挙げられる。なかでも、アリール基が好ましく、上記のフェニル基のほか、Ａ1、Ａ2であってもよく、さらにはフェニル基にＡ1またはＡ2が置換したものであってもよい。また、アルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等がこの好ましい。このようなアリーレン基の具体例を以下に示す。
【０１３２】
また、テトラアリールエテン誘導体は下記式（IX）で表されるものである。
【化１２】
式（IX）において、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々芳香族残基を表し、これらは同一でも異なるものであってもよい。
【０１３３】
Ａｒ1〜Ａｒ3で表される芳香族残基としては、芳香族炭化水素基（アリール基）、芳香族複素環基が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、単環もしくは多環の芳香族炭化水素基であってよく、縮合環や環集合も含まれる。芳香族炭化水素基は、総炭素数が６〜３０のものが好ましく、置換基を有するものであってもよい。置換基を有する場合の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アリールフェニル基、アリーロキシフェニル基、アミノフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、ペリレニル基などが挙げられる。
【０１３４】
また、芳香族複素環基としては、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含むものが好ましく、５員環であっても６員環であってもよい。具体的には、チエニル基、フリル基、ピローリル基、ピリジル基などが挙げられる。
Ａｒ1〜Ａｒ3で表される芳香族基としては、特にフェニル基が好ましい。
ｎは２〜６の整数であり、特に２〜４の整数であることが好ましい。
【０１３５】
Ｌ2はｎ価の芳香族残基を表すが、特に芳香族炭化水素、芳香族複素環、芳香族エーテルまたは芳香族アミンから誘導される２〜６価、特に２〜４価の残基であることが好ましい。これらの芳香族残基は、さらに置換基を有するものであってもよいが、無置換のものが好ましい。
【０１３６】
式（IX）の化合物を用いる発光層としては、上記のホスト物質と組み合わせるものとする他、少なくとも一種以上のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種以上の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、この混合層中にドーパントを含有させることが好ましい。このような混合層における化合物の含有量は、０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% とすることが好ましい。
【０１３７】
混合層では、キャリアのホッピング伝導パスができるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびるという利点がある。そして、更に式（IX）の化合物をこのような混合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移行させることができるとともに、発光強度を高め、かつ素子の安定性が向上する。
【０１３８】
混合層に用いられるホール注入輸送性化合物および電子注入輸送性化合物は、各々、ホール注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化合物の中から選択することもできる。なかでも、混合する電子注入輸送性の化合物としては、キノリン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いることが好ましい。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラアリールアミン誘導体を用いるのも好ましい。
【０１３９】
ホール注入輸送層用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送材料であるテトラフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。
【０１４０】
この場合の混合比は、それぞれのキャリア移動度とキャリア濃度を考慮する事で決定するが、一般的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／１、さらには１０／９０〜９０／１０、特には２０／８０〜８０／２０程度）となるようにすることが好ましい。
【０１４１】
また、混合層の厚さは、分子層一層に相当する厚みから、有機化合物層の膜厚未満とすることが好ましく、具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好ましい。
【０１４２】
また、混合層の形成方法としては、異なる蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもできる。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ましいが、場合によっては、化合物が島状に存在するものであってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させてコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形成する。
【０１４３】
本発明では、電子注入輸送層を設けてもよい。電子注入輸送層には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。電子注入輸送層は発光層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電子注入輸送層の形成は発光層と同様に蒸着等によればよい。
【０１４４】
本発明の化合物を発光層に用いる場合、ホール注入輸送層および電子注入輸送層には、通常の有機ＥＬ素子に用いられている各種有機化合物、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報等に記載されている各種有機化合物を用いることができる。例えば、ホール注入輸送層には、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、インドール誘導体等を用いることができ、また、電子注入輸送層には、アルミキノリノールなどの有機金属錯体誘導体・オキサジアゾール誘導体・ピリジン誘導体・ピリミジン誘導体・キノリン誘導体・キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体等を用いることができる。
【０１４５】
本発明の化合物を発光層に用いる場合、相互作用により消光し難い上記発光物質と組み合わせて用いることが好ましい。本発明の化合物は、青の蛍光が強いので、相互作用の少ない材料との組み合わせで高輝度の発光素子を実現することができる。
【０１４６】
発光層の厚さ、ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、再結合領域・発光領域の設計や形成方法によっても異なるが、通常、５〜５００nm程度、特に１０〜２００nmとすることが好ましい。
【０１４７】
ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層の厚さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程度とすればよい。
【０１４８】
電子もしくはホールの、注入層と輸送層を分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は１nm以上、特に２０nm以上とするのが好ましい。
このときの注入層、輸送層の厚さの上限は、通常、注入層で５００nm、特に１００nm程度、輸送層で５００nm程度である。このような膜厚については注入輸送層を２層設けるときも同じである。
【０１４９】
また、組み合わせる発光層や電子注入輸送層やホール注入輸送層のキャリア移動度やキャリア密度（イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる）を考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合領域・発光領域を自由に設設する事が可能であり、発光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能に出来る。
【０１５０】
電子注入電極には、仕事関数の小さい材料、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎあるいはこれらの１種以上を含む合金、もしくは酸化物、ハロゲン化物を用いることが好ましい。また、電子注入電極は結晶粒が細かいことが好ましく、特に、アモルファス状態であることが好ましい。電子注入電極の厚さは１０〜１０００nm程度とすることが好ましい。
また、電極形成の最後にＡｌや、フッ素系化合物を蒸着・スパッタする事で封止効化が向上し、Ａｌの場合配線抵抗も低くなる。
【０１５１】
ＥＬ素子を面発光させるためには、少なくとも一方の電極が透明ないし半透明である必要があり、上記したように電子注入電極の材料には制限があるので、好ましくは発光光の透過率が８０％以上となるようにホール注入電極の材料および厚さを決定することが好ましい。具体的には、例えば、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＳｎＯ2、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ポリピロールなどをホール注入電極に用いることが好ましい。また、ホール注入電極の厚さは１０〜５００nm程度とすることが好ましい。また、素子の信頼性を向上するために駆動電圧が低い事が必要であるが、好ましいものとして１０〜３０Ω／□（厚み８０〜３００ｎｍ）のＩＴＯが挙げられる。実際には、ＩＴＯ界面での反射による干渉効果が、高い光取り出し効率・高い色純度を満足できるようにＩＴＯの膜厚・光学定数を設計してやればよい。
また、ディスプレイの様な大きいデバイスにおいては、ＩＴＯの抵抗が大きくなるのでＡｌ配線をしても良い。
【０１５２】
基板材料に特に制限はないが、図示例では基板側から発光光を取り出すため、ガラスや樹脂等の透明ないし半透明材料を用いる。また、基板にカラーフィルター膜や、蛍光変換フィルター膜、誘電体反射膜を用いたり、基板自身に着色したりして発光色をコントロールしても良い なお、基板に不透明な材料を用いる場合には、図１に示される積層順序を逆にしてもよい。
【０１５３】
カラーフィルター膜には、液晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを用いてもれば良いが、有機ＥＬの発光する光に合わせてカラーフィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すればよい。
【０１５４】
また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収するような短波長の外光をカットできるカラーフィルターを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用いてカラーフィルターの代わりにしても良い。
【０１５５】
蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行うものであるが、組成としては、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成される。
【０１５６】
蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いことが望ましい。実際には、レーザー色素などが適しており、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロ等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系化合物等を用いればよい。
【０１５７】
バインダーは基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。また、ＩＴＯの成膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。
【０１５８】
光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りない場合に用いるが、必要の無い場合は用いなくても良い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しないような材料を選べば良い。
【０１５９】
次に、本発明のＥＬ素子の製造方法を説明する。
電子注入電極およびホール注入電極は、蒸着法やスパッタ法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【０１６０】
ホール注入輸送層、発光層および電子注入輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．１μm 以下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．１μm を超えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高くしなければならなくなり、ホールの注入効率も著しく低下する。
【０１６１】
真空蒸着の条件は特に限定されないが、１０-5Torr（１０-4Pa）以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低くしたり、ダークスポットの成長・発生を抑えたりすることができる。
【０１６２】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましい。
【０１６３】
本発明のＥＬ素子は、通常、直流駆動型のＥＬ素子として用いられるが、交流駆動またはパルス駆動することもできる。印加電圧は、通常、２〜２０V 程度とされる。
【実施例】
【０１６４】
以下、本発明の具体的合成例および実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１６５】
＜合成例１＞
N,N'- ジフェニル-N,N'-ビス〔N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）〕ベンジジン（ＨＩＭ３３：化合物 No．３）の合成。
【０１６６】
２００mlの反応容器にN,N-ジフェニル-1,4- フェニレンジアミン２６ｇと3-ヨードトルエン２２ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ml加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ- ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-1,4-フェニレンジアミン１７ｇを得た。
【０１６７】
次に、２００mlの反応容器に、上記で得たN,N'-ジフェニル-N-3-トリル-1,4- フェニレンジアミン１０ｇに、4,4'−ジヨードビフェニル４．６ｇと活性銅粉０．３ｇと炭酸カリウム８．０ｇとデカリン１００mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２２０℃で４０時間加熱した。反応終了後、トルエンを２００ml加え、不溶物を濾過して取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を４回シリカゲルカラム精製（展開溶媒ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N,N-ビス〔N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）〕ベンジジン７ｇを得た。このうち、２ｇを昇華精製し、１．８ｇのわずかに淡黄色を示したガラス状で強い青色蛍光を示す化合物を得た。この化合物は下記ＨＩＭ３３に示す構造を有する。
【０１６８】
【化１３】
【０１６９】
質量分析：ｍ／ｅ ８５０（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図２に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図３に示す。
赤外吸収スペクトルを図４に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 ２３４℃ （一部アモルファス）
ガラス転移温度（ＤＳＣ） ９９℃
【０１７０】
＜合成例２＞
N,N'- ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）の合成。
【０１７１】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに4-ヨードトルエンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３４に示す構造の、N.N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１７２】
【化１４】
【０１７３】
質量分析：ｍ／ｅ ８５０（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図５に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図６に示す。
赤外吸収スペクトルを図７に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １０７℃
【０１７４】
＜合成例３＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３８：化合物 No．１６）の合成。
【０１７５】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに1-ヨードナフタレンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３８に示す構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１７６】
【化１５】
【０１７７】
質量分析：ｍ／ｅ ９２２（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図８に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図９に示す。
赤外吸収スペクトルを図１０に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２５℃
【０１７８】
＜合成例４＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３５：化合物 No．１０）の合成。
【０１７９】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに3-ヨードビフェニルを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３５に示す構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１８０】
【化１６】
【０１８１】
質量分析：ｍ／ｅ ９７４（Ｍ+）
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２０℃
【０１８２】
＜合成例５＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７３：化合物No．２６）の合成。
【０１８３】
合成例１と同様にして、N,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-1,4-フェニレンジアミンを得た。
【０１８４】
２００mlの反応容器にN,N'-ジフェニル-N-3-トリルフェニレンジアミン１７．５ｇと1,4-ジヨードベンゼン３２ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０ｍｌを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ｍｌ加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査をアセトンで洗浄後、この残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ- ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N-3-トリル-N'-4-（ヨードフェニル）-1,4-フェニレンジアミン２０ｇを得た。
【０１８５】
次いで、２００mlの反応容器にN,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-N'-（4-ヨードフェニル）-1,4-フェニレンジアミン１３．８ｇとN,N'-ジフェニルベンジジン４．２８ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム２６ｇとデカリン５０ｍｌを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ｍｌ加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン８ｇを得た。このうち、２ｇを昇華精製し、１．８ｇのわずかに淡黄色を示したガラス状で強い青色蛍光を示す化合物を得た。この化合物は下記ＨＩＭ７３で示される構造を有する。
【０１８６】
【化１７】
【０１８７】
質量分析：ｍ／ｅ １１８４（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１１に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１２に示す。
赤外吸収スペクトルを図１３に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２２℃
【０１８８】
＜合成例６＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７４：化合物No．２５）の合成。
【０１８９】
合成例５において、3-ヨードトルエンの代わりに4-ヨードトルエンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ７４で示される構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-（N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）ベンジジンを得た。
【０１９０】
【化１８】
【０１９１】
質量分析：ｍ／ｅ １１８４（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１４に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１５に示す。
赤外吸収スペクトルを図１６に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２６℃
【０１９２】
＜合成例７＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７８：化合物 No．４０）の合成。
【０１９３】
合成例５において、3-ヨードトルエンの代わりに1-ヨードナフタレンを用いたほかは合成例５と同様にして、下記ＨＩＭ７８で示される構造の、N,N'-ジフェニル-N,N-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジンを得た。
【０１９４】
【化１９】
【０１９５】
質量分析：ｍ／ｅ １２５６（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１７に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１８に示す。
赤外吸収スペクトルを図１９に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １３８℃
【０１９６】
＜合成例８＞
N,N''-ジフェニル-N,N''-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］-1.1''-ターフェニル-4,4''-ジアミン（ＨＴＬ１０３：化合物 No．３５９）の合成。
【０１９７】
１０００mlの反応容器に、２６ｇの4,4''-ジアミノ-p-ターフェニルと、純水２００mlと、濃塩酸１００mlを投入し、懸濁状態のまま撹拌し、容器を氷浴に浸けた。５℃以下に冷却した後、亜硝酸ナトリウム１５ｇを純水２００mlに溶かした水溶液をゆっくり滴下し、室温に戻して２時間撹拌した。この反応溶液から有機層を酢酸エチルで抽出し、洗浄し、乾燥した。得られた褐色液を、３回シリカゲルカラム精製し、4,4''-ジヨード-p-ターフェニル３０ｇを得た。
【０１９８】
２００mlの反応溶器に、N,N'-ジフェニル-N-3-トリルフェニレンジアミン２１ｇと4,4''-ジヨード-p-ターフェニル１０ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ml加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、下記ＨＴＬ１０３で示される構造のN,N''-ジフェニル-N,N''-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］-1,1''-ターフェニル-4,4''-ジアミン１５ｇを得た。
【０１９９】
【化２０】
質量分析：ｍ／ｅ ９２６（Ｍ+）
【０２００】
＜合成例９＞
N,N''-ジフェニル-N,N''-ビス（N,N-ジフェニルアミノフェニル）ベンジジン（ＨＩＭ３０：化合物 No．１）の合成その２。
【０２０１】
合成例１において、３−ヨードトルエンの代わりにヨードベンゼンを用いた。
質量分析：ｍ／ｅ ８２２（Ｍ+）
示差走査熱量測定
融点 ２４６℃
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １０７℃
結晶化温度 ２１２℃
合成例１から合成例８の化合物に比べ、多少結晶性が高くなっているが、蒸着時の膜物性はアモルファス状態であった。
【０２０２】
＜実施例１＞
厚さ１００nmのＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥し、UVオゾン洗浄後、蒸着装置の基板ホルダーに固定して、１×１０-6Torr（１０-4Pa）まで減圧した。
【０２０３】
次いで、上記のN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３３：化合物 No．３）を蒸着速度０．２nm／sec で５０nmの厚さに蒸着し、ホール注入層とした。
【０２０４】
下記に示す構造の、N,N,N',N'-テトラキスビス-（-3-ビフェニル-1-イル）ベンジジン（ＴＰＤ）と、ルブレンとを重量比１０：１、蒸着速度０．２nm／sec で２０nmの厚さに共蒸着し、ホール輸送性発光層とした。
【０２０５】
【化２１】
【０２０６】
次いで、減圧状態を保ったまま、電子注入輸送層として、トリス（８-キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を蒸着速度０．２nm／sec で５０nmの厚さに蒸着した。
【０２０７】
さらに、減圧状態を保ったまま、ＭｇＡｇ（重量比１０：１）を蒸着速度０．
２nm／sec で２００nmの厚さに蒸着して電子注入電極とし、保護層としてＡｌを１００nm蒸着し有機ＥＬ素子を得た。
【０２０８】
この有機ＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・８５０mA／cm2で２５，２００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥アルゴン雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかったいた。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で５００ｈｒ（初期輝度２，０３０cd／m2 初期駆動電圧６．５５Ｖ 駆動電圧上昇３．５Ｖ）であった。
【０２０９】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１０】
＜実施例２＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4- トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を用いた。
【０２１１】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・７２０mA／cm2で２６，０００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で８００ｈｒ（２，０４０cd／m2 初期駆動電圧６．５９Ｖ 駆動電圧上昇３．０Ｖ）であった。
【０２１２】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１３】
＜実施例３＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３８：化合物 No．１６）を用いた。
【０２１４】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・８２５mA／cm2で２６，０００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４８ｙ＝０．５０）の発光がトリス（８-キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を蒸着確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，６００ｈｒ（１，９２３cd／m2 初期駆動電圧６．５９Ｖ 駆動電圧上昇１．５Ｖ）であった。
【０２１５】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１６】
＜実施例４＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７３：化合物No．２６）を用いた。
【０２１７】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・１，１５５mA／cm2で２４，８００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，０００ｈｒ（１，８４１cd/m2初期駆動電圧６．７６Ｖ 駆動電圧上昇２．５Ｖ）であった。
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１２０℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１８】
＜実施例５＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７４：化合物 No．２５）を用いた。
【０２１９】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・１１５５mA／cm2で２４８００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６４nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，０００ｈｒ（１，８４１cd/m2 初期駆動電圧６．７６Ｖ 駆動電圧上昇１．５Ｖ）であった。
【０２２０】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃および１２０℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２２１】
＜実施例６＞
実施例１のＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３５：化合物 No．１０）あるいはN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７８：化合物 No．４０）を用いたところ実施例１と同等の結果を得た。また、他の例示化合物でも同等の結果を得た。
【０２２２】
＜実施例７＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、実施例１のホール輸送性発光層を、ホール輸送材料のＴＰＤと、下記構造の発光材料のルブレンと、下記構造の電子注入材料のアルミキノリノール（Ａｌｑ３）を、混合重量比５：５：１で、３源共蒸着で４０nm厚の混合層を成膜して混合発光層とし、その後アルミキノリノール（Ａｌｑ３）を電子注入輸送層として３０nm蒸着した。
【０２２３】
【化２２】
【０２２４】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・９８０mA／cm2で２６，３００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で３０，００ｈｒ（２，３５０cd／m2 駆動電圧上昇１．０Ｖ）、初期輝度３００cd／m2では、１０，０００ｈｒ以上であった。
【０２２５】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２２６】
＜実施例８＞
実施例１のホール輸送性発光層をＴＰＤのみのホール輸送層とし、Ａｌｑ３の電子注入輸送層を１０nmとし、このホール輸送層と電子注入輸送層との間に、３０nmの厚さのテトラフェニルエテンあるいはフェニルアントラセンの発光層を設けたところ、上記と同等の結果を得た。
【０２２７】
＜比較例１＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、下記構造の、4,4',4''-トリス［-N-（-3-メチルフェニル）-N-フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を用いた。
【０２２８】
【化２３】
【０２２９】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１４V ・７６７mA／cm2で２１，４００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４８ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で４００ｈｒ（２，１２０cd／m2 初期駆動電圧７．９Ｖ 駆動電圧上昇４．５Ｖ）であった。
【０２３０】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、１０時間で発光面にムラを生じた。また、ダークスポットの発生・成長が著しかった。
【０２３１】
＜比較例２＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、下記構造の銅フタロシアニンを１０nmの厚さで用いた。
【０２３２】
【化２４】
【０２３３】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１４V ・５３２mA／cm2で２１，０００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で２００ｈｒ（１，８７３cd／m2 初期駆動電圧６．５０Ｖ 駆動電圧上昇８．０Ｖ）まで確認したが、ダークスポットの発生が著しく、正確な輝度の測定はできなかった。
【０２３４】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、１０時０間で発光面にムラを生じた。また、ダークスポットの発生・成長が著しかった。
【０２３５】
＜実施例９＞
厚さ１００nmのＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥し、UVオゾン洗浄後、蒸着装置の基板ホルダーに固定して、１×１０-6Torr（１０-4Pa）まで減圧した。
【０２３６】
次いで、上記のN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を蒸着速度０．２nm／secで２００nmの厚さに蒸着した。
さらに、減圧状態を保ったまま、Ａｌを蒸着速度２nm／secで２００nmの厚さに蒸着して電子注入電極とし、単層の素子を得た。
【０２３７】
この素子に電圧を印加して電流を流したところ、５Ｖで１００mA／cm2の電流が流れた。この素子を１００mA／cm2で定電流駆動したところ、１０００時間安定して電流を流し、その間の電圧上昇は０．５V であった。さらに、この素子の電圧対電流密度特性を測定した。結果を図２０に示す。
【０２３８】
また、上記N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を積層した後、タイムオブフライト法によりホール移動度を測定したところ、２．７×１０-3cm2／Vsであった。この値は、一般的なホール注入輸送性物質であるＴＰＤ〔N,N'-ビス（3-メチルフェニル）-N,N'-ジフェニル-1,1-ビフェニル-4.4'-ジアミン〕と比較して、２倍以上速い移動度である。
【０２３９】
＜比較例３＞
実施例９において、ＨＩＭ３４に代えて上記ＭＴＤＡＴＡを用いた他は実施例９と同様にして素子を得た。
【０２４０】
この素子に電圧を印加して電流を流したところ、５v で２０mA／cm2の電流しか流れなかった。この素子を１００mA／cm2で定電流駆動したところ、１０００時間安定して電流を流したが、その間の電圧上昇は３．１V であった。さらに、この素子の電圧対電流密度特性を測定した。結果を図２０に示す。
【０２４１】
図２０から明らかなように、本発明の素子は、ホールの供給効率が高いため、同じ電圧でより多くの電流密度が得られることがわかる。
【０２４２】
＜実施例１０＞
実施例２において、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を含有するホール注入層の膜厚を５０nmから３００nmに変えた他は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【０２４３】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・８００mA／cm2で２４，５００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥アルゴン雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１５００ｈｒ（初期輝度１８００cd／m2、初期駆動電圧７．６Ｖ、駆動電圧上昇３．０Ｖ）であった。
【０２４４】
さらに、同様にして作製した素子を８５℃の恒温槽に放置したところ、５００時間後も発光面に発光ムラは確認できなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生、成長は確認されなかった。
【０２４５】
以上の結果から、本発明の化合物を含有する層を厚くした場合でも、殆ど駆動電圧は上昇しないことがわかる。
【０２４６】
以上より本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は、素子の駆動時の駆動電圧上昇や輝度の低下、電流のリーク、部分的な非発光部の出現・成長を抑え、輝度の低下が小さく、高輝度で、高耐熱性等の信頼性が高く、ホール注入電極や組み合わせる有機材料に最適な仕事関数を提供可能となり、連続発光信頼性の高い素子が得られる。
また、ホール移動度が高く、より多くの電流密度を得ることの可能な有機ＥＬ素子が得られる。
【符号の説明】
【０２４７】
１ 有機ＥＬ素子
２ 基板
３ 陽極
４ 正孔注入輸送層
５ 発光層
６ 電子注入輸送層
７ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（電界発光）素子に関し、詳しくは、有機化合物からなる積層構造薄膜に電界を印加して光を放出する素子に関する。さらに詳しくは、ホール注入層に特定なトリアリールアミン多量体を用いることで、低駆動電圧、安定な発光、高表示品位、高耐熱性を持つ有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を、電子注入電極（陰極）とホール注入電極（陽極）とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子およびホールを注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子である。
【０００３】
有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ以下の低電圧で数１００〜数１００００cd/m2程度の高輝度の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの発光が可能なことである。
【０００４】
一方、有機ＥＬの問題点は、発光寿命が短く、保存耐久性、信頼性が低いことであり、この原因としては、
（１）有機化合物の物理的変化（結晶ドメインの成長などにより界面の不均一化が生じ、素子のホール注入能の劣化・短絡・絶縁破壊の原因となる。特に分子量５００以下の低分子化合物を用いると結晶粒の出現・成長が起こり、膜性が著しく低下する。また、ＩＴＯ等の界面が荒れていても、顕著な結晶粒の出現・成長が起こり、発光効率の低下や、電流のリークを起こし、発光しなくなる。また、部分的非発光部であるダークスポットの原因にもなる。）
（２）電子注入電極の酸化・剥離（電子の注入を容易にするために仕事関数の小さな金属としてＮａ・Ｋ・Ｌｉ・Ｍｇ・Ｃａ・Ａｌ等を用いて来たが、これらの金属は大気中の水分や酸素と反応したり、有機層と電子注入電極の剥離が起こり、ホール注入出来なくなる。特に高分子化合物などを用い、スピンコートなどで成膜した場合、成膜時の残留溶媒・水分や分解物が電極の酸化反応を促進し、電極の剥離が起こり部分的な非発光部を生じさせる。）
（３）発光効率が低く、発熱量が多い事。
（有機化合物中に電流を流すので、高い電界強度下に有機化合物を置かねばならず、発熱からは逃れられない。その熱のため、有機化合物の溶融・結晶化・熱分解などにより素子の劣化・破壊が起こる。）
（４）有機化合物層の光化学的変化・電気化学的変化（有機物に電流を流すことで有機物が劣化し、電流トラップ・励起子トラップ等の欠陥を生じ、駆動電圧の上昇、輝度の低下等の素子劣化が起こる。）
などが挙げられる。
【０００５】
また、実用の発光デバイスでは色々な環境下で用いられるが、特に高温の環境では、有機化合物の物理的変化である結晶化・有機物の移動・拡散等の有機分子の再配列を起こし、表示品位の低下や、素子の破壊を引き起こす。
【０００６】
また、有機材料と無機材料の界面であるホール注入電極や電子注入電極界面、特にホール注入電極界面は成膜時の有機物層の膜性に大きな影響を及ぼし、状態によってはホール注入電極上に有機物層が不均一に成膜されたり、良好な界面が形成できない等の不具合を生じる。
【０００７】
このため従来、有機ＥＬ発光素子のホール注入電極界面に、フタロシアニン、ポリフェニレンビニレン、ポリチオフェン蒸着膜、アミン多量体等の材料を用いることが報告されている。しかしながら、フタロシアニン（特許文献１あるいは特許文献２）を用いるとフタロシアニン自身が微結晶性で、上に載せる材料の結晶化を促進するため、初期状態では良好でも長期的にはダークスポットや、発光ムラ等の原因となり好ましくない。また、ポリフェニレンビニレンはスピンコート等のウエットプロセスを用いるため、水分等空気中の不純物を巻き込んだり、前駆体から変換する際の脱離基等のイオン性不純物が混入するため、電極の酸化が速く、著しい輝度劣化や駆動電圧の上昇の原因となる。
【０００８】
また、ポリチオフェン蒸着膜はポリチオフェンの重合度や蒸着時ののばらつきが大きく、良好な素子作製の再現性が低い事や、ポリチオフェン自身が可視光領域に光吸収を持っているため膜厚を厚くすることが困難であり、ＩＴＯの表面状態を十分に改質出来ない等の不具合が生じる。また、アミン系多量体としては、デンドリマー材料（特許文献３）やテトラアミン材料（特許文献４）やトリアミン材料（特許文献５）等が報告されているが、十分な耐熱性、特に高温保存状態においてホール注入電極上での膜の均一性・安定性は得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４７２０４３２号明細書
【特許文献２】特開昭６３−２９５６９５号公報
【特許文献３】特開平４-３０８６８８号公報
【特許文献４】米国特許第４３９６２７号明細書
【特許文献５】特開平８-１９３１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、特に物理的変化や光化学的変化、電気化学的変化の少ない光・電子機能材料を用い、信頼性および発光効率の高い種々の発光色を持った、有機ＥＬ素子を提供することである。
また、アモルファス性が高く、ホール注入電極との相性が高い化合物を蒸着法で形成した有機薄膜を用い、素子の駆動時の駆動電圧上昇や輝度の低下、電流のリーク、部分的な非発光部の出現・成長を抑え、輝度の低下が小さく、高耐熱性等の信頼性が高く、かつ高輝度な有機ＥＬ素子を提供することである。
また、多層膜を用いた有機ＥＬ素子において、ホール注入電極や組み合わせる有機材料に最適な仕事関数をもたせ、かつ耐熱性の高い有機ＥＬ素子を提供することである。
また、ホール移動度が高く、より多くの電流密度を得ることの可能な有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１）有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が下記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する有機ＥＬ素子。
【００１２】
【化１】
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。R01、R02、R03、およびR04 は、それぞれ、
【化２】
を表わす。ここで、ｒ1〜ｒ4は０または１、ｒ1+ｒ2+ｒ3+ｒ4 は１または２であり、R11およびR12は共にメタトリル基を除くトリル基を表わす。）
【００１３】
（２）前記Ｌ0で表されるフェニレン基群が、４，４’−ビフェニレン基である（１）の有機ＥＬ素子。
（３）少なくとも２層以上の有機化合物層を有し、（１）または（２）の有機化合物層がホール注入輸送機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
（４）少なくともホール注入機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層とを含有する３層以上の有機化合物層を有し、（１）または（２）の有機化合物層が前記ホール注入機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
（５）前記有機化合物層の少なくとも１層に発光層を有し、この発光層はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物とを含有する（３）または（４）の有機ＥＬ素子。
（６）前記発光層は、ホール注入機能を有する有機化合物層および／またはホール輸送機能を有する有機化合物層と、電子輸送機能を有する有機化合物層および／または電子注入機能を有する有機化合物層との間に存在する（５）の有機ＥＬ素子。
（７）ホール注入電極上に、少なくとも（３）のホール注入輸送機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
（８）ホール注入電極上に、少なくとも（４）のホール注入機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
（９）前記ホール注入機能を有する有機化合物層の膜厚が１００nm以上である（３）〜（８）のいずれかの有機ＥＬ素子。
（１０）前記化合物を含有する層は、ホール移動度が１．０×１０-3cm2／Vs以上である（５）〜（９）のいずれかの有機ＥＬ素子。
（１１）前記化合物を含有する層のホールの移動度は、発光層のホール移動度の１／２以下である（５）〜（１０）のいずれかの有機ＥＬ素子。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の有機ＥＬ素子は上記式（Ｉ）で表される化合物をホール（ホール）注入層もしくはホール注入輸送層に用いるため、薄膜性が良好となりムラが無く均一な発光が可能である。また、大気下で一年以上安定であり結晶化を起こさない。また、ホール注入効率を最適化するため、分子構造にフェニレンジアミン骨格と、ホール移動度を向上させるためベンジジン骨格（ビフェニルジアミン）や、複数のフェニレンに対しジアミンを持つ骨格を共に有することを特徴とする。また、高温駆動にも耐えられ、低駆動電圧・低駆動電流で効率よく発光する。さらに、本発明の有機ＥＬ素子は、連続駆動時に駆動電圧の上昇が小さい。なお、本発明のＥＬ素子の発光極大波長は、４００〜７００nm程度である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構成例を示した概略構成図である。
【図２】合成例１の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図３】合成例１の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図４】合成例１の赤外吸収スペクトル図である。
【図５】合成例２の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図６】合成例２の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図７】合成例２の赤外吸収スペクトル図である。
【図８】合成例３の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図９】合成例３の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１０】合成例３の赤外吸収スペクトル図である。
【図１１】合成例５の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１２】合成例５の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１３】合成例５の赤外吸収スペクトル図である。
【図１４】合成例６の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１５】合成例６の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１６】合成例６の赤外吸収スペクトル図である。
【図１７】合成例７の1Ｈ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１８】合成例７の13Ｃ−ＮＭＲスペクトル図である。
【図１９】合成例７の赤外吸収スペクトル図である。
【図２０】本発明のホール注入輸送性材料であるＨＩＭ３４と、従来のＭＴＤＡＴＡとの、電圧対電流密度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の有機ＥＬ素子は、有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が上記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する。
【００１７】
上記式（Ｉ）について説明すると、式（Ｉ）において、Ｌ0はフェニレン基群を表す。Ｌ0で表されるフェニレン基群は、ｏ−，ｐ−，ｍ−のいずれでもよく、これらが混在していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。例えば、２環のフェニレン基として表されるビフェニレン基としては、４，４’−ビフェニレン基、３，３’−ビフェニレン基、３，４’−ビフェニレン基のいずれであってもよいが、特に４，４’−ビフェニレン基が好ましい。３環のフェニレン基として表されるターフェニレン基としてはｏ−，ｐ−，ｍ−ターフェニレン基のいずれであってもよいが、特にｐ−ターフェニレン基（４，４’、４’’−ターフェニレン基）が好ましい。４環のフェニレン基として表されるクアテルフェニレン基としてはｏ−，ｐ−，ｍ−のいずれのフェニレン基を含有していてもよいが、特にｐ−フェニレン基からなる４，４’、４’’、４’’’−クアテルフェニレン基が好ましい。また、４環のフェニレン基を有する場合、その中間に置換または非置換のフェニルアミノ基を有していてもよい。
この場合の置換基としては、下記Ｒ11，Ｒ12と同様である。
【００１８】
Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04はそれぞれ、
【化３】
のいずれかを表す。Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17はそれぞれ非置換または置換基を有するアリール基を表す。Ｒ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17で表されるアリール基としては、単環または多環のものであってよく、総炭素数６〜２０のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基およびｏ−，ｍ−またはｐ−ビフェニル基等が挙げられる。これらアリール基はさらに置換されていてもよく、このような置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、非置換または置換基を有するアリール基またはアルコキシ基、アリーロキシ基および
【化４】
基等が挙げられる。ここで、Ｒ21およびＲ22はそれぞれ、非置換または置換基を有するアリール基を表す。
【００１９】
Ｒ21およびＲ22で表されるアリール基としては、単環または多環のものであってよく、総炭素数６〜２０のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基およびｏ−，ｍ−またはｐ−ビフェニル基等が挙げられ、特に好ましくはフェニル基が挙げられる。これらアリール基はさらに置換されていてもよく、このような置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、非置換または置換基を有するアリール基を表す。また、前記アルキル基としては好ましくはメチル基が挙げられ、前記アリール基としては好ましくはフェニル基が挙げられる。
【００２０】
また、ｒ１， ｒ２，ｒ３およびｒ４はそれぞれ０〜５、特に０〜２の整数を表すが、特に０または１であることが好ましい。そして、ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４は、１以上、特に１〜４、さらには２〜４が好ましい。前記Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04は、Ｎの結合位置に対してメタ位あるいはパラ位に結合し、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の全てがメタ位、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の全てがパラ位あるいはＲ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04がメタ位あるいはパラ位に結合しても、これらが混在していてもよい。ｒ１，ｒ２，ｒ３またはｒ４が２以上である場合、Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03またはＲ04は同一でも異なっていてもよい。
【００２１】
このような、化合物の好ましい具体例を下記の式（II）〜（VII）に示す。
【化５】
【００２２】
また、前記Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04の好ましい具体例を以下の表１〜表７８に示す。なお、表中Ｒ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04は、それぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４と、フェニレン基が４環であってその中間にフェニルアミノ基を有する式(VII)の置換基Ｒ05をＲ５と表す。また、上記式（II）〜（VII）を一般式として表す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
【表５】
【００２８】
【表６】
【００２９】
【表７】
【００３０】
【表８】
【００３１】
【表９】
【００３２】
【表１０】
【００３３】
【表１１】
【００３４】
【表１２】
【００３５】
【表１３】
【００３６】
【表１４】
【００３７】
【表１５】
【００３８】
【表１６】
【００３９】
【表１７】
【００４０】
【表１８】
【００４１】
【表１９】
【００４２】
【表２０】
【００４３】
【表２１】
【００４４】
【表２２】
【００４５】
【表２３】
【００４６】
【表２４】
【００４７】
【表２５】
【００４８】
【表２６】
【００４９】
【表２７】
【００５０】
【表２８】
【００５１】
【表２９】
【００５２】
【表３０】
【００５３】
【表３１】
【００５４】
【表３２】
【００５５】
【表３３】
【００５６】
【表３４】
【００５７】
【表３５】
【００５８】
【表３６】
【００５９】
【表３７】
【００６０】
【表３８】
【００６１】
【表３９】
【００６２】
【表４０】
【００６３】
【表４１】
【００６４】
【表４２】
【００６５】
【表４３】
【００６６】
【表４４】
【００６７】
【表４５】
【００６８】
【表４６】
【００６９】
【表４７】
【００７０】
【表４８】
【００７１】
【表４９】
【００７２】
【表５０】
【００７３】
【表５１】
【００７４】
【表５２】
【００７５】
【表５３】
【００７６】
【表５４】
【００７７】
【表５５】
【００７８】
【表５６】
【００７９】
【表５７】
【００８０】
【表５８】
【００８１】
【表５９】
【００８２】
【表６０】
【００８３】
【表６１】
【００８４】
【表６２】
【００８５】
【表６３】
【００８６】
【表６４】
【００８７】
【表６５】
【００８８】
【表６６】
【００８９】
【表６７】
【００９０】
【表６８】
【００９１】
【表６９】
【００９２】
【表７０】
【００９３】
【表７１】
【００９４】
【表７２】
【００９５】
【表７３】
【００９６】
【表７４】
【００９７】
【表７５】
【００９８】
【表７６】
【００９９】
【表７７】
【０１００】
【表７８】
【０１０１】
また、本発明の化合物は、下記に示すような構造を有していてもよい。
【化６】
【０１０２】
【化７】
【０１０３】
【化８】
【０１０４】
本発明の化合物は、例えば１級または２級の芳香族アミンと、芳香族ヨウ化物とを銅などの触媒を用いて縮合するウルマン反応で合成することができる。また、Ｒ01，Ｒ02とＲ03，Ｒ04が非対称の場合（ビフェニルの両側が非対称）には、Ｒ01，Ｒ02と、Ｒ03，Ｒ04とが、それぞれ対応するアミンを合成し、ビフェニル部を最後にカップリングしてもよい（グアニンカップリング、Ｎｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ2等）。
【０１０５】
以下の（１）〜（４）に具体的な合成例を挙げる。（１）では、4,4'- ジヨードビフェニルと式(Ａ)で表される化合物を用い、（２）では式（Ｂ）と式（Ｃ）
で表される化合物を用い、銅を触媒としてカップリングして、それぞれ式(Ｄ)で表される非対称化合物を得ている。（３）では、式（Ｅ）で表される化合物と式(Ｆ)で表される化合物とをＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ2を用いてカップリングし、式(Ｇ)で表される非対称化合物を得ている。（４）では、式（Ｈ）で表される化合物から、式(Ｉ)で表される化合物を経て、これと式（Ｊ）で表される化合物とから、式(Ｋ)で表される非対称化合物を得ている。ここで、下記(Ａ)〜(Ｋ)におけるＲ30，Ｒ41，Ｒ45およびＲ50は、それぞれ式（Ｉ）におけるＲ01，Ｒ02，Ｒ03およびＲ04と同義であり、Ｒ32，Ｒ33，Ｒ42，Ｒ43，Ｒ46，Ｒ47，Ｒ52およびＲ53は、それぞれ式（Ｉ）におけるＲ11，Ｒ12，Ｒ13，Ｒ14，Ｒ15，Ｒ16およびＲ17と同義である。
【０１０６】
【化９】
【０１０７】
【化１０】
【０１０８】
【化１１】
【０１０９】
本発明の化合物は、質量分析、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）、1Ｈ，13Ｃ核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）等によって同定することができる。
【０１１０】
これらの本発明の化合物は、６４０〜２０００程度の分子量をもち、１９０〜３００℃の高融点を有し、８０〜２００℃の高ガラス転移温度を示し、通常の真空蒸着等により透明で室温以上でも安定なアモルファス状態を形成し、平滑で良好な膜として得られ、しかもそれが長期間に渡って維持される。なお、本発明の化合物のなかには融点を示さず、高温においてもアモルファス状態を呈するものもある。従ってバインダー樹脂を用いることなく、それ自体で安定で均一な薄膜を得ることができる。
【０１１１】
本発明の化合物を用いることにより、ホール移動度が向上し、素子の電流密度が増大する。本発明の化合物により得られる好ましいホール移動度としては、１．０×１０-3cm2／Vs以上、特に１．１×１０-3〜１００×１０-3cm2／Vs、さらには１．１×１０-3〜２０．０×１０-3cm2／Vsである。また、発光層におけるホール移動度が本発明化合物の１／２以下、特に１／４〜１／１０００、さらには１／４〜１／１００程度であることが好ましい。このようにホール移動度が優れているため、本発明の化合物によりホール注入層を形成した場合、その膜厚が１００nm以上、特に２００nm以上であっても素子を問題なく動作させることができる。なお、その上限は特に限定されるものではないが、通常、５０００nm程度である。実際には、各層の光学的屈折率を考慮し、光取り出しが最適で、視野角等にも問題がない用に膜厚を設定すればよい。
本発明の化合物は１種のみを用いても２種以上を併用してもよい。
【０１１２】
本発明のＥＬ素子は、少なくとも１層の有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が本発明の化合物を含有する。本発明の有機ＥＬ素子の構成例を図１に示す。同図に示される有機ＥＬ素子は、ホール注入電極３、ホール注入・輸送層４、発光層５、電子注入輸送層６、電子注入電極７を順次有し、さらにガラス基板２上に、カラーフィルター８、蛍光変換フィルター９、前記有機ＥＬ素子、封止層１０、カバー１１を順次積層、形成することにより有機ＥＬカラーディスプレイとなる。
【０１１３】
発光層は、ホールおよび電子の注入機能、それらの輸送機能、ホールと電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する。ホール注入輸送層は、ホール注入電極からのホールの注入を容易にする機能、ホールを安定に輸送する機能および電子の輸送を妨げる機能を有し、電子注入輸送層は、電子注入電極からの電子の注入を容易にする機能、電子を安定に輸送する機能およびホールの輸送を妨げる機能を有するものであり、これらの層は、発光層へ注入されるホールや電子を増大・閉じ込めるさせ、再結合領域を最適化させ、発光効率を改善する。電子注入輸送層およびホール注入輸送層は、発光層に用いる化合物の電子注入、電子輸送、ホール注入、ホール輸送の各機能の高さを考慮し、必要に応じて設けられる。例えば、発光層に用いる化合物のホール注入輸送機能または電子注入輸送機能が高い場合には、ホール注入輸送層または電子注入輸送層を設けずに、発光層がホール注入輸送層または電子注入輸送層を兼ねる構成とすることができる。また、場合によってはホール注入輸送層および電子注入輸送層のいずれも設けなくてよい。また、ホール注入輸送層および電子注入輸送層は、それぞれにおいて、注入機能を持つ層と輸送機能を持つ層とに別個に設けてもよい。
【０１１４】
また、組み合わせる発光層や、電子注入輸送層や、ホール注入輸送層などのキャリア移動度やキャリア密度（イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる）を考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合領域・発光領域を自由に設定することが可能であり、発光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能にできる。
【０１１５】
本発明の化合物は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層あるいはホール注入輸送層のいずれにも適用可能であるが、ホール注入性が良好であるので、ホール注入層あるいはホール注入輸送層、特にホール注入層に用いることが好ましい。
【０１１６】
本発明の化合物は、フェニレンジアミン骨格と、ベンジジン骨格等の複数のフェニレンを持つジアミン骨格を共に有することで耐熱性を犠牲にせず、イオン化ポテンシャルやキャリア移動度を自由にコントロールでき、組み合わせる材料に応じてホール注入効率を最適化できる。
【０１１７】
本発明の化合物をホール注入輸送層に用いる場合について説明する。ホール注入輸送層は、本発明の化合物を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させてコーティングして形成すればよい。特に蒸着を行えば良好なアモルファス膜が得られる。
【０１１８】
本発明の化合物をホール注入輸送層に用いる場合、発光層に用いる蛍光性物質は、より長波長の蛍光をもつものから選択すればよく、例えば、上記した、発光層において本発明の化合物と併用される蛍光性物質の１種以上から適宜選択すればよい。なお、このような場合、発光層にも本発明の化合物を用いることができる。
【０１１９】
この場合、本発明の化合物を用いることもできるが、本発明の化合物はフェニレンジアミン骨格を有するため、ドナー性が非常に強く、発光材料とエキサイプレックス等の蛍光強度の低下を招く相互作用を起こしやすい。そのため、発光光率の低下や、発光スペクトルのブロード化による色純度の低下等の弊害が生じるため好ましくはない。しかしながら、相互作用の無い発光材料を用いたときにはホール輸送材料として用いることができる。
【０１２０】
またホール注入輸送層には、一種以上のホール注入輸送材料を組み合わせてもよい。特に好ましいのは、組み合わせるホール輸送材料をイオン化ポテンシャルの小さい順にＩＴＯ上に、例えば、ホール注入層、ホール輸送層と積層することが好ましく、ＩＴＯ表面には、薄膜性が良好で、親水性にバラツキのあるＩＴＯ表面上でも均一な薄膜を形成することのできるホール注入材料を用いることが好ましい。素子化する場合、蒸着を用いる事ができるので、１〜１０nm程度の薄い膜も、均一かつピンホールフリーとする事が出来る。また、膜厚、屈折率などを調整することで、発光色や発光輝度、発光の空間分布等の干渉光効果を利用して効率の低下を防ぐことが出来る。
【０１２１】
また、発光層に面するホール輸送層には、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平５−２３４６８１号公報、同７−４３５６４号公報に開示されている発光材料と相互作用し難い、ベンジジン骨格のみを持つトリアリールアミン多量体を用いることが好ましい。
【０１２２】
本発明では、発光層に蛍光物質を含有させてもよい。このような蛍光性物質としては、例えば、特開昭６３−２６４６９２号公報に開示されているような化合物、例えばキナクリドン、ルブレン、スチリル系色素等の化合物から選択される少なくとも１種が挙げられる。また、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等の８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体色素などのキノリン誘導体、テトラフェニルブタジエン、アントラセン、ペリレン、コロネン、１２−フタロペリノン誘導体等が挙げられる。さらには、特願平６−１１０５６９号のフェニルアントラセン誘導体、特願平６−１１４４５６号のテトラアリールエテン誘導体等も挙げられる。
【０１２３】
また、それ自体で発光が可能なホスト物質と組み合わせて使用することが好ましく、ドーパントとしての使用が好ましい。このような場合の発光層における化合物の含有量は０．０１〜１０wt%、さらには０．１〜５wt%であることが好ましい。ホスト物質と組み合わせて使用することによって、ホスト物質の発光波長特性を変化させることができ、長波長に移行した発光が可能になるとともに、素子の発光効率や安定性が向上する。
【０１２４】
ホスト物質としては、キノリノラト錯体が好ましく、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とするアルミニウム錯体が好ましい。このようなアルミニウム錯体としては、特開昭６３−２６４６９２号、特開平３−２５５１９０号、特開平５−７０７３３号、特開平５−２５８８５９号、特開平６−２１５８７４号等に開示されているものを挙げることができる。
【０１２５】
具体的には、まず、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム、ビス（８−キノリノラト）マグネシウム、ビス（ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノラト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノラト）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム、８−キノリノラトリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、５，７−ジクロル−８−キノリノラトアルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−ヒドロキシキノリノラト）アルミニウム、ポリ［亜鉛（II）−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリニル）メタン］、等がある。
【０１２６】
また、８−キノリノールないしその誘導体のほかに他の配位子を有するアルミニウム錯体であってもよく、このようなものとしては、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタークレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，４−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，６−ジフェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，４，６−トリフェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，６−トリメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２，３，５，６−テトラメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（１−ナフトラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（オルト−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（メタ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジメチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラト）（パラ−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラト）（パラ−フェニルフェノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラト）（オルト−クレゾラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−６−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）（２−ナフトラト）アルミニウム(III)等がある。
【０１２７】
このほか、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（４−エチル−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシキノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（５−シアノ−２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラト）アルミニウム(III)等であってもよい。
【０１２８】
このほかのホスト物質としては、特願平６−１１０５６９号に記載のフェニルアントラセン誘導体や特願平６−１１４４５６号に記載のテトラアリールエテン誘導体なども好ましい。
【０１２９】
フェニルアントラセン誘導体は、下記式（VIII）で表されるものである。
Ａ1 −Ｌ1 −Ａ2 （VIII）
式（VIII）において、Ａ1およびＡ2は、各々モノフェニルアントリル基またはジフェニルアントリル基を表し、これらは同一でも異なるものであってもよい。
Ａ1、Ａ2で表されるモノフェニルアントリル基またはジフェニルアントリル基は、無置換でも置換基を有するものであってもよく、置換基を有する場合の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基等が挙げられ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。また、このような置換基の置換位置は特に限定されないが、アントラセン環ではなく、アントラセン環に結合したフェニル基であることが好ましい。また、アントラセン環におけるフェニル基の結合位置はアントラセン環の９位、１０位であることが好ましい。
【０１３０】
式（VIII）において、Ｌ1は単結合またはアリーレン基を表す。Ｌ1で表されるアリーレン基としては、無置換であることが好ましく、具体的にはフェニレン基、ビフェニレン基、アントリレン基等の通常のアリーレン基の他、２個ないしそれ以上のアリーレン基が直接連結したものが挙げられる。Ｌ1としては、単結合、ｐ−フェニレン基、４，４′−ビフェニレン基等が好ましい。
【０１３１】
また、Ｌ1で表されるアリーレン基は、２個ないしそれ以上のアリーレン基が、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−または−ＮＲ−が介在して連結するものであってもよい。ここで、Ｒはアルキル基またはアリール基を表す。アルキル基としてはメチル基、エチル基等が挙げられ、アリール基としてはフェニル基等が挙げられる。なかでも、アリール基が好ましく、上記のフェニル基のほか、Ａ1、Ａ2であってもよく、さらにはフェニル基にＡ1またはＡ2が置換したものであってもよい。また、アルキレン基としてはメチレン基、エチレン基等がこの好ましい。このようなアリーレン基の具体例を以下に示す。
【０１３２】
また、テトラアリールエテン誘導体は下記式（IX）で表されるものである。
【化１２】
式（IX）において、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々芳香族残基を表し、これらは同一でも異なるものであってもよい。
【０１３３】
Ａｒ1〜Ａｒ3で表される芳香族残基としては、芳香族炭化水素基（アリール基）、芳香族複素環基が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、単環もしくは多環の芳香族炭化水素基であってよく、縮合環や環集合も含まれる。芳香族炭化水素基は、総炭素数が６〜３０のものが好ましく、置換基を有するものであってもよい。置換基を有する場合の置換基としては、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、例えばフェニル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アリールフェニル基、アリーロキシフェニル基、アミノフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、ペリレニル基などが挙げられる。
【０１３４】
また、芳香族複素環基としては、ヘテロ原子としてＯ、Ｎ、Ｓを含むものが好ましく、５員環であっても６員環であってもよい。具体的には、チエニル基、フリル基、ピローリル基、ピリジル基などが挙げられる。
Ａｒ1〜Ａｒ3で表される芳香族基としては、特にフェニル基が好ましい。
ｎは２〜６の整数であり、特に２〜４の整数であることが好ましい。
【０１３５】
Ｌ2はｎ価の芳香族残基を表すが、特に芳香族炭化水素、芳香族複素環、芳香族エーテルまたは芳香族アミンから誘導される２〜６価、特に２〜４価の残基であることが好ましい。これらの芳香族残基は、さらに置換基を有するものであってもよいが、無置換のものが好ましい。
【０１３６】
式（IX）の化合物を用いる発光層としては、上記のホスト物質と組み合わせるものとする他、少なくとも一種以上のホール注入輸送性化合物と少なくとも１種以上の電子注入輸送性化合物との混合層とすることも好ましく、この混合層中にドーパントを含有させることが好ましい。このような混合層における化合物の含有量は、０．０１〜２０wt% 、さらには０．１〜１５wt% とすることが好ましい。
【０１３７】
混合層では、キャリアのホッピング伝導パスができるため、各キャリアは極性的に優勢な物質中を移動し、逆の極性のキャリア注入は起こり難くなり、有機化合物がダメージを受け難くなり、素子寿命がのびるという利点がある。そして、更に式（IX）の化合物をこのような混合層に含有させることにより、混合層自体のもつ発光波長特性を変化させることができ、発光波長を長波長に移行させることができるとともに、発光強度を高め、かつ素子の安定性が向上する。
【０１３８】
混合層に用いられるホール注入輸送性化合物および電子注入輸送性化合物は、各々、ホール注入輸送層用の化合物および電子注入輸送層用の化合物の中から選択することもできる。なかでも、混合する電子注入輸送性の化合物としては、キノリン誘導体、さらには８−キノリノールないしその誘導体を配位子とする金属錯体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を用いることが好ましい。また、上記のフェニルアントラセン誘導体、テトラアリールアミン誘導体を用いるのも好ましい。
【０１３９】
ホール注入輸送層用の化合物としては、強い蛍光を持ったアミン誘導体、例えば上記のホール輸送材料であるテトラフェニルジアミン誘導体、さらにはスチリルアミン誘導体、芳香族縮合環を持つアミン誘導体を用いるのが好ましい。
【０１４０】
この場合の混合比は、それぞれのキャリア移動度とキャリア濃度を考慮する事で決定するが、一般的には、ホール注入輸送性化合物の化合物／電子注入輸送機能を有する化合物の重量比が、１／９９〜９９／１、さらには１０／９０〜９０／１０、特には２０／８０〜８０／２０程度）となるようにすることが好ましい。
【０１４１】
また、混合層の厚さは、分子層一層に相当する厚みから、有機化合物層の膜厚未満とすることが好ましく、具体的には１〜８５nmとすることが好ましく、さらには５〜６０nm、特には５〜５０nmとすることが好ましい。
【０１４２】
また、混合層の形成方法としては、異なる蒸着源より蒸発させる共蒸着が好ましいが、蒸気圧（蒸発温度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同じ蒸着ボード内で混合させておき、蒸着することもできる。混合層は化合物同士が均一に混合している方が好ましいが、場合によっては、化合物が島状に存在するものであってもよい。発光層は、一般的には、有機蛍光物質を蒸着するか、あるいは樹脂バインダー中に分散させてコーティングすることにより、発光層を所定の厚さに形成する。
【０１４３】
本発明では、電子注入輸送層を設けてもよい。電子注入輸送層には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）等の８−キノリノールなしいその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。電子注入輸送層は発光層を兼ねたものであってもよく、このような場合はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム等を使用することが好ましい。電子注入輸送層の形成は発光層と同様に蒸着等によればよい。
【０１４４】
本発明の化合物を発光層に用いる場合、ホール注入輸送層および電子注入輸送層には、通常の有機ＥＬ素子に用いられている各種有機化合物、例えば、特開昭６３−２９５６９５号公報、特開平２−１９１６９４号公報、特開平３−７９２号公報等に記載されている各種有機化合物を用いることができる。例えば、ホール注入輸送層には、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、インドール誘導体等を用いることができ、また、電子注入輸送層には、アルミキノリノールなどの有機金属錯体誘導体・オキサジアゾール誘導体・ピリジン誘導体・ピリミジン誘導体・キノリン誘導体・キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体等を用いることができる。
【０１４５】
本発明の化合物を発光層に用いる場合、相互作用により消光し難い上記発光物質と組み合わせて用いることが好ましい。本発明の化合物は、青の蛍光が強いので、相互作用の少ない材料との組み合わせで高輝度の発光素子を実現することができる。
【０１４６】
発光層の厚さ、ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは特に限定されず、再結合領域・発光領域の設計や形成方法によっても異なるが、通常、５〜５００nm程度、特に１０〜２００nmとすることが好ましい。
【０１４７】
ホール注入輸送層の厚さおよび電子注入輸送層の厚さは、再結合・発光領域の設計によるが、発光層の厚さと同程度もしくは１／１０〜１０倍程度とすればよい。
【０１４８】
電子もしくはホールの、注入層と輸送層を分ける場合は、注入層は１nm以上、輸送層は１nm以上、特に２０nm以上とするのが好ましい。
このときの注入層、輸送層の厚さの上限は、通常、注入層で５００nm、特に１００nm程度、輸送層で５００nm程度である。このような膜厚については注入輸送層を２層設けるときも同じである。
【０１４９】
また、組み合わせる発光層や電子注入輸送層やホール注入輸送層のキャリア移動度やキャリア密度（イオン化ポテンシャル・電子親和力により決まる）を考慮しながら、膜厚をコントロールすることで、再結合領域・発光領域を自由に設設する事が可能であり、発光色の設計や、両電極の干渉効果による発光輝度・発光スペクトルの制御や、発光の空間分布の制御を可能に出来る。
【０１５０】
電子注入電極には、仕事関数の小さい材料、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎあるいはこれらの１種以上を含む合金、もしくは酸化物、ハロゲン化物を用いることが好ましい。また、電子注入電極は結晶粒が細かいことが好ましく、特に、アモルファス状態であることが好ましい。電子注入電極の厚さは１０〜１０００nm程度とすることが好ましい。
また、電極形成の最後にＡｌや、フッ素系化合物を蒸着・スパッタする事で封止効化が向上し、Ａｌの場合配線抵抗も低くなる。
【０１５１】
ＥＬ素子を面発光させるためには、少なくとも一方の電極が透明ないし半透明である必要があり、上記したように電子注入電極の材料には制限があるので、好ましくは発光光の透過率が８０％以上となるようにホール注入電極の材料および厚さを決定することが好ましい。具体的には、例えば、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＳｎＯ2、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、ポリピロールなどをホール注入電極に用いることが好ましい。また、ホール注入電極の厚さは１０〜５００nm程度とすることが好ましい。また、素子の信頼性を向上するために駆動電圧が低い事が必要であるが、好ましいものとして１０〜３０Ω／□（厚み８０〜３００ｎｍ）のＩＴＯが挙げられる。実際には、ＩＴＯ界面での反射による干渉効果が、高い光取り出し効率・高い色純度を満足できるようにＩＴＯの膜厚・光学定数を設計してやればよい。
また、ディスプレイの様な大きいデバイスにおいては、ＩＴＯの抵抗が大きくなるのでＡｌ配線をしても良い。
【０１５２】
基板材料に特に制限はないが、図示例では基板側から発光光を取り出すため、ガラスや樹脂等の透明ないし半透明材料を用いる。また、基板にカラーフィルター膜や、蛍光変換フィルター膜、誘電体反射膜を用いたり、基板自身に着色したりして発光色をコントロールしても良い なお、基板に不透明な材料を用いる場合には、図１に示される積層順序を逆にしてもよい。
【０１５３】
カラーフィルター膜には、液晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを用いてもれば良いが、有機ＥＬの発光する光に合わせてカラーフィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すればよい。
【０１５４】
また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収するような短波長の外光をカットできるカラーフィルターを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用いてカラーフィルターの代わりにしても良い。
【０１５５】
蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行うものであるが、組成としては、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成される。
【０１５６】
蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いことが望ましい。実際には、レーザー色素などが適しており、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロ等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系化合物等を用いればよい。
【０１５７】
バインダーは基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。また、ＩＴＯの成膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。
【０１５８】
光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りない場合に用いるが、必要の無い場合は用いなくても良い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しないような材料を選べば良い。
【０１５９】
次に、本発明のＥＬ素子の製造方法を説明する。
電子注入電極およびホール注入電極は、蒸着法やスパッタ法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【０１６０】
ホール注入輸送層、発光層および電子注入輸送層の形成には、均質な薄膜が形成できることから真空蒸着法を用いることが好ましい。真空蒸着法を用いた場合、アモルファス状態または結晶粒径が０．１μm 以下の均質な薄膜が得られる。結晶粒径が０．１μm を超えていると、不均一な発光となり、素子の駆動電圧を高くしなければならなくなり、ホールの注入効率も著しく低下する。
【０１６１】
真空蒸着の条件は特に限定されないが、１０-5Torr（１０-4Pa）以下の真空度とし、蒸着速度は０．０１〜１nm／sec 程度とすることが好ましい。また、真空中で連続して各層を形成することが好ましい。真空中で連続して形成すれば、各層の界面に不純物が吸着することを防げるため、高特性が得られる。また、素子の駆動電圧を低くしたり、ダークスポットの成長・発生を抑えたりすることができる。
【０１６２】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、１層に複数の化合物を含有させる場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましい。
【０１６３】
本発明のＥＬ素子は、通常、直流駆動型のＥＬ素子として用いられるが、交流駆動またはパルス駆動することもできる。印加電圧は、通常、２〜２０V 程度とされる。
【実施例】
【０１６４】
以下、本発明の具体的合成例および実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１６５】
＜合成例１＞
N,N'- ジフェニル-N,N'-ビス〔N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）〕ベンジジン（ＨＩＭ３３：化合物 No．３）の合成。
【０１６６】
２００mlの反応容器にN,N-ジフェニル-1,4- フェニレンジアミン２６ｇと3-ヨードトルエン２２ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ml加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ- ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-1,4-フェニレンジアミン１７ｇを得た。
【０１６７】
次に、２００mlの反応容器に、上記で得たN,N'-ジフェニル-N-3-トリル-1,4- フェニレンジアミン１０ｇに、4,4'−ジヨードビフェニル４．６ｇと活性銅粉０．３ｇと炭酸カリウム８．０ｇとデカリン１００mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２２０℃で４０時間加熱した。反応終了後、トルエンを２００ml加え、不溶物を濾過して取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を４回シリカゲルカラム精製（展開溶媒ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N,N-ビス〔N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）〕ベンジジン７ｇを得た。このうち、２ｇを昇華精製し、１．８ｇのわずかに淡黄色を示したガラス状で強い青色蛍光を示す化合物を得た。この化合物は下記ＨＩＭ３３に示す構造を有する。
【０１６８】
【化１３】
【０１６９】
質量分析：ｍ／ｅ ８５０（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図２に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図３に示す。
赤外吸収スペクトルを図４に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 ２３４℃ （一部アモルファス）
ガラス転移温度（ＤＳＣ） ９９℃
【０１７０】
＜合成例２＞
N,N'- ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）の合成。
【０１７１】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに4-ヨードトルエンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３４に示す構造の、N.N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１７２】
【化１４】
【０１７３】
質量分析：ｍ／ｅ ８５０（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図５に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図６に示す。
赤外吸収スペクトルを図７に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １０７℃
【０１７４】
＜合成例３＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３８：化合物 No．１６）の合成。
【０１７５】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに1-ヨードナフタレンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３８に示す構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１７６】
【化１５】
【０１７７】
質量分析：ｍ／ｅ ９２２（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図８に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図９に示す。
赤外吸収スペクトルを図１０に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２５℃
【０１７８】
＜合成例４＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３５：化合物 No．１０）の合成。
【０１７９】
合成例１において、3-ヨードトルエンの代わりに3-ヨードビフェニルを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ３５に示す構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジンを得た。
【０１８０】
【化１６】
【０１８１】
質量分析：ｍ／ｅ ９７４（Ｍ+）
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２０℃
【０１８２】
＜合成例５＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７３：化合物No．２６）の合成。
【０１８３】
合成例１と同様にして、N,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-1,4-フェニレンジアミンを得た。
【０１８４】
２００mlの反応容器にN,N'-ジフェニル-N-3-トリルフェニレンジアミン１７．５ｇと1,4-ジヨードベンゼン３２ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０ｍｌを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ｍｌ加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査をアセトンで洗浄後、この残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ- ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N-3-トリル-N'-4-（ヨードフェニル）-1,4-フェニレンジアミン２０ｇを得た。
【０１８５】
次いで、２００mlの反応容器にN,N'-ジフェニル-N-（3-トリル）-N'-（4-ヨードフェニル）-1,4-フェニレンジアミン１３．８ｇとN,N'-ジフェニルベンジジン４．２８ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム２６ｇとデカリン５０ｍｌを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ｍｌ加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン８ｇを得た。このうち、２ｇを昇華精製し、１．８ｇのわずかに淡黄色を示したガラス状で強い青色蛍光を示す化合物を得た。この化合物は下記ＨＩＭ７３で示される構造を有する。
【０１８６】
【化１７】
【０１８７】
質量分析：ｍ／ｅ １１８４（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１１に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１２に示す。
赤外吸収スペクトルを図１３に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２２℃
【０１８８】
＜合成例６＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７４：化合物No．２５）の合成。
【０１８９】
合成例５において、3-ヨードトルエンの代わりに4-ヨードトルエンを用いたほかは合成例１と同様にして、下記ＨＩＭ７４で示される構造の、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-（N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）ベンジジンを得た。
【０１９０】
【化１８】
【０１９１】
質量分析：ｍ／ｅ １１８４（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１４に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１５に示す。
赤外吸収スペクトルを図１６に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １２６℃
【０１９２】
＜合成例７＞
N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７８：化合物 No．４０）の合成。
【０１９３】
合成例５において、3-ヨードトルエンの代わりに1-ヨードナフタレンを用いたほかは合成例５と同様にして、下記ＨＩＭ７８で示される構造の、N,N'-ジフェニル-N,N-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジンを得た。
【０１９４】
【化１９】
【０１９５】
質量分析：ｍ／ｅ １２５６（Ｍ+）
1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１７に示す。
13Ｃ−ＮＭＲスペクトルを図１８に示す。
赤外吸収スペクトルを図１９に示す。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
融点 アモルファスのため測定不能
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １３８℃
【０１９６】
＜合成例８＞
N,N''-ジフェニル-N,N''-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］-1.1''-ターフェニル-4,4''-ジアミン（ＨＴＬ１０３：化合物 No．３５９）の合成。
【０１９７】
１０００mlの反応容器に、２６ｇの4,4''-ジアミノ-p-ターフェニルと、純水２００mlと、濃塩酸１００mlを投入し、懸濁状態のまま撹拌し、容器を氷浴に浸けた。５℃以下に冷却した後、亜硝酸ナトリウム１５ｇを純水２００mlに溶かした水溶液をゆっくり滴下し、室温に戻して２時間撹拌した。この反応溶液から有機層を酢酸エチルで抽出し、洗浄し、乾燥した。得られた褐色液を、３回シリカゲルカラム精製し、4,4''-ジヨード-p-ターフェニル３０ｇを得た。
【０１９８】
２００mlの反応溶器に、N,N'-ジフェニル-N-3-トリルフェニレンジアミン２１ｇと4,4''-ジヨード-p-ターフェニル１０ｇと活性銅粉を０．３ｇと炭酸カリウム５０ｇとデカリン５０mlを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２００℃で２４時間加熱した。反応終了後、トルエンを１００ml加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後この濾液より溶媒を留去し、残査を２回シリカゲルカラム精製（展開溶媒 ｎ-ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、下記ＨＴＬ１０３で示される構造のN,N''-ジフェニル-N,N''-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］-1,1''-ターフェニル-4,4''-ジアミン１５ｇを得た。
【０１９９】
【化２０】
質量分析：ｍ／ｅ ９２６（Ｍ+）
【０２００】
＜合成例９＞
N,N''-ジフェニル-N,N''-ビス（N,N-ジフェニルアミノフェニル）ベンジジン（ＨＩＭ３０：化合物 No．１）の合成その２。
【０２０１】
合成例１において、３−ヨードトルエンの代わりにヨードベンゼンを用いた。
質量分析：ｍ／ｅ ８２２（Ｍ+）
示差走査熱量測定
融点 ２４６℃
ガラス転移温度（ＤＳＣ） １０７℃
結晶化温度 ２１２℃
合成例１から合成例８の化合物に比べ、多少結晶性が高くなっているが、蒸着時の膜物性はアモルファス状態であった。
【０２０２】
＜実施例１＞
厚さ１００nmのＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥し、UVオゾン洗浄後、蒸着装置の基板ホルダーに固定して、１×１０-6Torr（１０-4Pa）まで減圧した。
【０２０３】
次いで、上記のN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-3-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３３：化合物 No．３）を蒸着速度０．２nm／sec で５０nmの厚さに蒸着し、ホール注入層とした。
【０２０４】
下記に示す構造の、N,N,N',N'-テトラキスビス-（-3-ビフェニル-1-イル）ベンジジン（ＴＰＤ）と、ルブレンとを重量比１０：１、蒸着速度０．２nm／sec で２０nmの厚さに共蒸着し、ホール輸送性発光層とした。
【０２０５】
【化２１】
【０２０６】
次いで、減圧状態を保ったまま、電子注入輸送層として、トリス（８-キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を蒸着速度０．２nm／sec で５０nmの厚さに蒸着した。
【０２０７】
さらに、減圧状態を保ったまま、ＭｇＡｇ（重量比１０：１）を蒸着速度０．
２nm／sec で２００nmの厚さに蒸着して電子注入電極とし、保護層としてＡｌを１００nm蒸着し有機ＥＬ素子を得た。
【０２０８】
この有機ＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・８５０mA／cm2で２５，２００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥アルゴン雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかったいた。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で５００ｈｒ（初期輝度２，０３０cd／m2 初期駆動電圧６．５５Ｖ 駆動電圧上昇３．５Ｖ）であった。
【０２０９】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１０】
＜実施例２＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4- トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を用いた。
【０２１１】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・７２０mA／cm2で２６，０００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で８００ｈｒ（２，０４０cd／m2 初期駆動電圧６．５９Ｖ 駆動電圧上昇３．０Ｖ）であった。
【０２１２】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１３】
＜実施例３＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３８：化合物 No．１６）を用いた。
【０２１４】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１２V ・８２５mA／cm2で２６，０００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４８ｙ＝０．５０）の発光がトリス（８-キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ3 ）を蒸着確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，６００ｈｒ（１，９２３cd／m2 初期駆動電圧６．５９Ｖ 駆動電圧上昇１．５Ｖ）であった。
【０２１５】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１００℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１６】
＜実施例４＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-3-トリル-N-フェニル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７３：化合物No．２６）を用いた。
【０２１７】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・１，１５５mA／cm2で２４，８００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，０００ｈｒ（１，８４１cd/m2初期駆動電圧６．７６Ｖ 駆動電圧上昇２．５Ｖ）であった。
さらに、同様にして作成した素子を８５℃、および１２０℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２１８】
＜実施例５＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、上記ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７４：化合物 No．２５）を用いた。
【０２１９】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・１１５５mA／cm2で２４８００cd/m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６４nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１，０００ｈｒ（１，８４１cd/m2 初期駆動電圧６．７６Ｖ 駆動電圧上昇１．５Ｖ）であった。
【０２２０】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃および１２０℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２２１】
＜実施例６＞
実施例１のＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３５：化合物 No．１０）あるいはN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス｛N-フェニル-N-［N-フェニル-N-1-ナフチル（4-アミノフェニル）］（4-アミノフェニル）｝ベンジジン（ＨＩＭ７８：化合物 No．４０）を用いたところ実施例１と同等の結果を得た。また、他の例示化合物でも同等の結果を得た。
【０２２２】
＜実施例７＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、実施例１のホール輸送性発光層を、ホール輸送材料のＴＰＤと、下記構造の発光材料のルブレンと、下記構造の電子注入材料のアルミキノリノール（Ａｌｑ３）を、混合重量比５：５：１で、３源共蒸着で４０nm厚の混合層を成膜して混合発光層とし、その後アルミキノリノール（Ａｌｑ３）を電子注入輸送層として３０nm蒸着した。
【０２２３】
【化２２】
【０２２４】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・９８０mA／cm2で２６，３００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で３０，００ｈｒ（２，３５０cd／m2 駆動電圧上昇１．０Ｖ）、初期輝度３００cd／m2では、１０，０００ｈｒ以上であった。
【０２２５】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、５００時間後も発光面にムラを生じなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生・成長はなかった。
【０２２６】
＜実施例８＞
実施例１のホール輸送性発光層をＴＰＤのみのホール輸送層とし、Ａｌｑ３の電子注入輸送層を１０nmとし、このホール輸送層と電子注入輸送層との間に、３０nmの厚さのテトラフェニルエテンあるいはフェニルアントラセンの発光層を設けたところ、上記と同等の結果を得た。
【０２２７】
＜比較例１＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、下記構造の、4,4',4''-トリス［-N-（-3-メチルフェニル）-N-フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）を用いた。
【０２２８】
【化２３】
【０２２９】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１４V ・７６７mA／cm2で２１，４００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４８ｙ＝０．５０）の発光が確認され、この発光は乾燥窒素雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で４００ｈｒ（２，１２０cd／m2 初期駆動電圧７．９Ｖ 駆動電圧上昇４．５Ｖ）であった。
【０２３０】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、１０時間で発光面にムラを生じた。また、ダークスポットの発生・成長が著しかった。
【０２３１】
＜比較例２＞
実施例１と同様に素子を作製した。ただし、ＨＩＭ３３（化合物 No．３）の代わりに、下記構造の銅フタロシアニンを１０nmの厚さで用いた。
【０２３２】
【化２４】
【０２３３】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１４V ・５３２mA／cm2で２１，０００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４９ｙ＝０．５０）の発光が確認され、輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で２００ｈｒ（１，８７３cd／m2 初期駆動電圧６．５０Ｖ 駆動電圧上昇８．０Ｖ）まで確認したが、ダークスポットの発生が著しく、正確な輝度の測定はできなかった。
【０２３４】
さらに、同様にして作成した素子を８５℃の高温槽に放置したところ、１０時０間で発光面にムラを生じた。また、ダークスポットの発生・成長が著しかった。
【０２３５】
＜実施例９＞
厚さ１００nmのＩＴＯ透明電極（ホール注入電極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥し、UVオゾン洗浄後、蒸着装置の基板ホルダーに固定して、１×１０-6Torr（１０-4Pa）まで減圧した。
【０２３６】
次いで、上記のN,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を蒸着速度０．２nm／secで２００nmの厚さに蒸着した。
さらに、減圧状態を保ったまま、Ａｌを蒸着速度２nm／secで２００nmの厚さに蒸着して電子注入電極とし、単層の素子を得た。
【０２３７】
この素子に電圧を印加して電流を流したところ、５Ｖで１００mA／cm2の電流が流れた。この素子を１００mA／cm2で定電流駆動したところ、１０００時間安定して電流を流し、その間の電圧上昇は０．５V であった。さらに、この素子の電圧対電流密度特性を測定した。結果を図２０に示す。
【０２３８】
また、上記N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を積層した後、タイムオブフライト法によりホール移動度を測定したところ、２．７×１０-3cm2／Vsであった。この値は、一般的なホール注入輸送性物質であるＴＰＤ〔N,N'-ビス（3-メチルフェニル）-N,N'-ジフェニル-1,1-ビフェニル-4.4'-ジアミン〕と比較して、２倍以上速い移動度である。
【０２３９】
＜比較例３＞
実施例９において、ＨＩＭ３４に代えて上記ＭＴＤＡＴＡを用いた他は実施例９と同様にして素子を得た。
【０２４０】
この素子に電圧を印加して電流を流したところ、５v で２０mA／cm2の電流しか流れなかった。この素子を１００mA／cm2で定電流駆動したところ、１０００時間安定して電流を流したが、その間の電圧上昇は３．１V であった。さらに、この素子の電圧対電流密度特性を測定した。結果を図２０に示す。
【０２４１】
図２０から明らかなように、本発明の素子は、ホールの供給効率が高いため、同じ電圧でより多くの電流密度が得られることがわかる。
【０２４２】
＜実施例１０＞
実施例２において、N,N'-ジフェニル-N,N'-ビス［N-フェニル-N-4-トリル（4-アミノフェニル）］ベンジジン（ＨＩＭ３４：化合物 No．２）を含有するホール注入層の膜厚を５０nmから３００nmに変えた他は実施例２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
【０２４３】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１３V ・８００mA／cm2で２４，５００cd／m2の黄色（発光極大波長λmax ＝５６５nm・色度座標ｘ＝０．４７ｙ＝０．５１）の発光が確認され、この発光は乾燥アルゴン雰囲気中で１０，０００時間以上安定していた。部分的非発光部の出現および成長は全くなかった。輝度の半減期は３０mA／cm2の定電流駆動駆動で１５００ｈｒ（初期輝度１８００cd／m2、初期駆動電圧７．６Ｖ、駆動電圧上昇３．０Ｖ）であった。
【０２４４】
さらに、同様にして作製した素子を８５℃の恒温槽に放置したところ、５００時間後も発光面に発光ムラは確認できなかった。また、０．１mm以上のダークスポットの発生、成長は確認されなかった。
【０２４５】
以上の結果から、本発明の化合物を含有する層を厚くした場合でも、殆ど駆動電圧は上昇しないことがわかる。
【０２４６】
以上より本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は、素子の駆動時の駆動電圧上昇や輝度の低下、電流のリーク、部分的な非発光部の出現・成長を抑え、輝度の低下が小さく、高輝度で、高耐熱性等の信頼性が高く、ホール注入電極や組み合わせる有機材料に最適な仕事関数を提供可能となり、連続発光信頼性の高い素子が得られる。
また、ホール移動度が高く、より多くの電流密度を得ることの可能な有機ＥＬ素子が得られる。
【符号の説明】
【０２４７】
１ 有機ＥＬ素子
２ 基板
３ 陽極
４ 正孔注入輸送層
５ 発光層
６ 電子注入輸送層
７ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が下記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する有機ＥＬ素子。
【化１】
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。R01、R02、R03、およびR04 は、それぞれ、
【化２】
を表わす。ここで、ｒ1〜ｒ4は０または１、ｒ1+ｒ2+ｒ3+ｒ4 は１または２であり、R11およびR12は共にメタトリル基を除くトリル基を表わす。）
【請求項２】
前記Ｌ0で表されるフェニレン基群が、４，４’−ビフェニレン基である請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
少なくとも２層以上の有機化合物層を有し、請求の範囲第１項または第２項記載の有機化合物層がホール注入輸送機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
【請求項４】
少なくともホール注入機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層とを含有する３層以上の有機化合物層を有し、請求の範囲第１項または第２項記載の有機化合物層が前記ホール注入機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記有機化合物層の少なくとも１層に発光層を有し、この発光層はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物とを含有する請求の範囲第３項または第４項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記発光層は、ホール注入機能を有する有機化合物層および／またはホール輸送機能を有する有機化合物層と、電子輸送機能を有する有機化合物層および／または電子注入機能を有する有機化合物層との間に存在する請求の範囲第５項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
ホール注入電極上に、少なくとも請求の範囲第３項記載のホール注入輸送機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
【請求項８】
ホール注入電極上に、少なくとも請求の範囲第４項記載のホール注入機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記ホール注入機能を有する有機化合物層の膜厚が１００nm以上である請求の範囲第３項〜第８項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記化合物を含有する層は、ホール移動度が１．０×１０-3cm2／Vs以上である請求の範囲第５項〜第９項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記化合物を含有する層のホールの移動度は、発光層のホール移動度の１／２以下である請求の範囲第５項〜第１０項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１】
有機化合物層を有し、少なくとも１層の有機化合物層が下記式（Ｉ）で表される骨格を有する化合物を含有する有機ＥＬ素子。
【化１】
（上式（Ｉ）において、L０は２〜４環のｏ−，ｐ−，またはｍ−フェニレン基のいずれかであって、フェニレン基の数が４環の場合にはその中間に非置換または置換基を有するアミノフェニル基を有していてもよい。また、これらのフェニレン基は置換基を有していてもよい。R01、R02、R03、およびR04 は、それぞれ、
【化２】
を表わす。ここで、ｒ1〜ｒ4は０または１、ｒ1+ｒ2+ｒ3+ｒ4 は１または２であり、R11およびR12は共にメタトリル基を除くトリル基を表わす。）
【請求項２】
前記Ｌ0で表されるフェニレン基群が、４，４’−ビフェニレン基である請求の範囲第１項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
少なくとも２層以上の有機化合物層を有し、請求の範囲第１項または第２項記載の有機化合物層がホール注入輸送機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
【請求項４】
少なくともホール注入機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層とを含有する３層以上の有機化合物層を有し、請求の範囲第１項または第２項記載の有機化合物層が前記ホール注入機能を有する有機化合物層である有機ＥＬ素子。
【請求項５】
前記有機化合物層の少なくとも１層に発光層を有し、この発光層はホール輸送性化合物と電子輸送性化合物とを含有する請求の範囲第３項または第４項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記発光層は、ホール注入機能を有する有機化合物層および／またはホール輸送機能を有する有機化合物層と、電子輸送機能を有する有機化合物層および／または電子注入機能を有する有機化合物層との間に存在する請求の範囲第５項記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
ホール注入電極上に、少なくとも請求の範囲第３項記載のホール注入輸送機能を有する有機化合物層と、ホール輸送機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
【請求項８】
ホール注入電極上に、少なくとも請求の範囲第４項記載のホール注入機能を有する有機化合物層と、発光層と、電子注入電極とを順次有する有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記ホール注入機能を有する有機化合物層の膜厚が１００nm以上である請求の範囲第３項〜第８項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記化合物を含有する層は、ホール移動度が１．０×１０-3cm2／Vs以上である請求の範囲第５項〜第９項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
前記化合物を含有する層のホールの移動度は、発光層のホール移動度の１／２以下である請求の範囲第５項〜第１０項のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−９７５８（Ｐ２０１１−９７５８Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６６４９４（Ｐ２０１０−１６６４９４）
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【分割の表示】特願２００９−１４８１２３（Ｐ２００９−１４８１２３）の分割
【原出願日】平成９年１２月２６日（１９９７．１２．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２３日（２０１０．７．２３）
【分割の表示】特願２００９−１４８１２３（Ｐ２００９−１４８１２３）の分割
【原出願日】平成９年１２月２６日（１９９７．１２．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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