CN106575711B - 有机电致发光元件、发光性薄膜、显示装置及照明装置 - Google Patents

有机电致发光元件、发光性薄膜、显示装置及照明装置 Download PDF

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奥山伦弘
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Abstract

本发明的课题在于，提供一种发光效率高、且经时引起的发光特性的变化少的稳定性优异的有机EL元件。另外，提供一种该有机EL元件所使用的含有π共轭系化合物的发光性薄膜及电荷移动性薄膜以及具备所述有机EL元件的显示装置及照明装置。所述有机EL元件为在阳极和阴极之间具有含有至少1层的发光层的有机层的有机EL元件，其中，该发光层的至少1层没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，所述HOMO和所述LUMO间的电子跃迁通过相同分子内的贯穿空间相互作用而引起，且含有在所述HOMO或所述LUMO的至少一个定域的部位包含π共轭系芳香族环的π共轭系化合物。

Description

有机电致发光元件、发光性薄膜、显示装置及照明装置
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光元件、发光性薄膜以及具备该有机电致发光元件的显示装置及照明装置。更详细而言，涉及一种改良了发光效率且稳定性优异的有机电致发光元件、发光性薄膜以及具备该有机电致发光元件的显示装置及照明装置。
背景技术
利用了有机材料的电致发光(Electro Luminescence：以下简称为“EL”。)的有机EL元件(也称为“有机电场发光元件”。)为作为可以进行平面发光的新的发光系统已经实用化的技术。有机EL元件电子显示器本来最近也适用于照明设备，期待其发展。
作为有机EL的发光方式，有在从三重态激发状态返回到基态时发出光的“磷光发光”和在从单态激发状态返回到基态时发出光的“荧光发光”这两种。
对有机EL元件施加电场时，从阳极和阴极分别注入空穴和电子，在发光层中进行再键合并产生激发子。已知有此时单态激发子和三重态激发子以25％：75％的比例生成，因此，利用三重态激发子的磷光发光与荧光发光相比，可得到理论上高的内部量子效率。
但是，为了在磷光发光方式中得到实际上高的量子效率，需要采用在中心金属中使用有铱或铂等稀有金属的络合物，担心将来稀有金属的埋藏量或金属自身的价格成为产业上大的问题。
另一方面，在荧光发光型中也为了提高发光效率而进行各种开发，近年来出现新的动向。
例如，在专利文献1中公开有如下技术：着眼于通过两个三重态激发子的冲突而生成单态激发子的现象(以下，Triplet-Triplet Annihilation：以下，适当简称为“TTA”。另外，Triplet-Triplet Fusion：也称为“TTF”。)，有效地引起TTA而谋求荧光元件的高效率化。利用该技术，荧光发光材料(以下，也称为荧光发光性材料、荧光材料。)的发光效率提高至现有的荧光发光材料的2～3倍，但TTA中的理论的单态激发子生成效率停留在40％左右，因此，依然与磷光发光相比具有高发光效率化的问题。
另外，近年来，由安达等报道有利用了热活性化型延迟荧光(也称为“热激发型延迟荧光”：Thermally Activated Delayed Fluorescence：以下，适当简称为“TADF”。)机制的荧光发光材料和对有机EL元件的利用的可能性(例如参照非专利文献1～5、专利文献2。)。
TADF机制如图1所示，与通常的荧光发光材料相比，在使用单态激发能级和三重态激发能级之差(ΔEst)小的材料的情况下，为利用了产生从三重态激发子向单态激发子的逆系间穿越的现象的发光机制。优选在有机化合物中为了缩小ΔEst而不搀杂分子中的HOMO(最高被占分子轨道)和LUMO(最低空分子轨道)，如果可能，尽可能远地使其定域而完全进行分离。例如，图1的a所示的2CzPN中，在苯环上的1位和2位的咔唑基上分布HOMO。在4位和5位的氰基上分布LUMO，由此可以将HOMO和LUMO进行隔绝(局部存在)，ΔEst成为大约0.1eV以下的非常小的值，显现TADF现象，但将4位和5位的氰基取代为甲基的2CzXy(图1的b)中，不能(搀杂)这种HOMO和LUMO的明确的分离，因此不能缩小ΔEst，没有达到显现TADF现象。
由于ΔEst小，因此，通过电场激发而以75％的概率产生的三重态激发子按道理说不能有助于发光时，因有机EL元件驱动时的热能量等而以单态激发状态迁移，从该状态向基态进行辐射失活(也称为“辐射迁移”或“放射失活”。)，引起荧光发光。利用该TADF机制引起的延迟荧光时，在荧光发光中，认为理论上可以实现100％的内部量子效率。但是，对有机EL元件的TADF机制的利用残留许多源自显示TADF的发光材料的课题或作为有机EL元件的实用上的课题，实用化还为远的状况。在苯环上导入有作为给电子性取代基的咔唑环基、作为吸电子性取代基的氰基、含有磺酰基或三嗪基那样的强的吸电子基团的化合物的分子显示TADF性能，但在蓝色的发光效率或分子的稳定性方面还不充分，期望进一步提高。
另一方面，在有机EL元件中，从其耐久性和空穴传输性的观点出发，空穴传输层一般而言优选使用三苯基胺衍生物。三苯基胺衍生物也取决于其取代基选择，但大约HOMO水平为-4.5eV～-5.5eV左右，基本上发光层中的发光材料的HOMO水平与空穴传输层相比变深时，在发光材料中注入空穴变得困难。
另外，在经由主体化合物注入空穴的情况下，需要主体化合物的HOMO水平与发光材料的HOMO水平相比同等或加深，无论怎样，在发光层中注入空穴变得困难，为了使其发光，需要可以进行从浅的HOMO水平向深的HOMO水平的空穴的注入的高电压。尽管发光量子效率提高，但是如果驱动电压高，则提高[lm/W]表示的电力效率变得困难，不能实现低消费电力。该现象与红色相比绿、与绿色相比蓝、与蓝色相比深蓝时，发光材料所需要的带间隙越变大，越变得显著。即，在延迟荧光中，不仅发光材料的技术难度，而且符合的主体化合物的选择范围少也为大的问题，另外，技术开发的最难关课题为蓝色发光材料。
另外，为了缩小ΔEst，TADF材料在相同分子内的HOMO和LUMO的重叠变小的分子设计指针的基础上进行合成，但HOMO-LUMO完全进行分离时，不易引起在HOMO-LUMO间的电子跃迁，即不易生成激发子，结果，TADF显现，但不能得到充分的发光强度。即，HOMO和LUMO进行搀杂，其重叠过大时，TADF不显现，另一方面，重叠过小时，TADF显现的物质的发光强度变小。因此，现有的化合物中，通过以HOMO和LUMO适当地重叠的方式进行分子设计，使TADF的显现和发光强度并存，但显示具有实用的强度或效率的TADF发光的分子设计不容易，存在改善的余地。这样来自TADF材料的发光中，化合物的HOMO和LUMO的重叠方的稍微的变化产生影响。即，根据从分子的基态向激发状态的迁移导致的稍微的结构变化或因热或电场之外的主要原因而产生的结构变化，HOMO和LUMO的重叠方发生变化，存在容易引起发光强度的变化或光谱的宽阔化的缺点。可以说，对复合受激态那样的二分子间的HOMO和LUMO的重叠也同样。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2010/134350号
专利文献2:日本特开2011-213643号公报
非专利文献
非专利文献1:“迎接实用化阶段的有机光电子学”应用物理第82卷、第6号、2013年
非专利文献2:H.Uoyama,et al.,Nature,2012,492,234-238
非专利文献3:S.Y.Leeetal.,Applied Physics Letters,2012,101,093306-093309
非专利文献4:T.Nakagawaetal.,Chem.Commun.,2012,48,9580-9582
非专利文献5:有机EL讨论会第10次例会预备稿集p11-12,2010
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是鉴于上述问题、状况而完成的发明，其解决的技术问题在于，提供一种发光效率高、且经时引起的发光特性变化少的稳定性优异的有机电致发光元件。另外，提供一种该有机电致发光元件所使用的含有π共轭系化合物的发光性薄膜以及具备所述有机电致发光元件的显示装置及照明装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明人为了解决上述技术问题，对上述问题的原因等进行了研究的结果发现，通过将下述π共轭系化合物用于有机EL元件的发光层，能够显示强的荧光发光，可以实现稳定性优异的有机电致发光元件，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠或只有极微小的重叠，电子向激发状态的跃迁、即HOMO和LUMO间的电子跃迁通过同一分子内的贯穿空间相互作用而引起，从而完成了本发明。
即，本发明的上述技术问题通过以下的方法来解决。
1.一种有机电致发光元件，其在阳极和阴极之间具有含有至少1层的发光层的有机层，其中，该发光层的至少1层含有π共轭系化合物，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，通过同一分子内的贯穿空间相互作用引起所述HOMO和所述LUMO间的电子跃迁，且含有在所述HOMO或所述LUMO的至少一个发生定域的部位包含π共轭系芳香族环。
2.如第1项所述的有机电致发光元件，其中，所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和定域在所述吸电子基团A上的LUMO的轨道重心之间的距离r大于0nm且在0.6nm以下。
[化学式1]
通式(A)
(其中，式中，m、n表示1～6的整数。)
3.如第1项所述的有机电致发光元件，其中，所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
所述给电子基团D和所述吸电子基团A的电子跃迁概率为80％以上。
[化学式2]
通式(A)
(其中，式中，m、n表示1～6的整数。)
4.如第1项～第3项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述π共轭系化合物为具有下述通式(1)～(4)所示结构的化合物中的至少1种。
[化学式3]
通式(1)
(式中，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19及R20各自独立地表示氢原子或取代基。R11、R12、R13及R14的至少一个用下述通式(1-A)表示。
[化学式4]
通式(1-A)
通式(1-B)
通式(1-A)中，Y11表示2价的连结基，Z1表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。R11、R12、R13及R14的至少另一个用上述通式(1-B)表示。通式(1-B)中，Y12表示2价的连结基，Z2表示吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。x、p1、p2表示0或1的整数。)
[化学式5]
通式(2)
(式中，Xa及Xb各自独立地表示氧原子、硫原子或NRc。X1、X2、X3、X4、X5及X6各自独立地表示氮原子或CRd，且至少一个为氮原子。Rc、Rd、R21、R22、R23、R24、R25及R26各自独立地表示氢原子或取代基。L1、L2、L3、L4、L5及L6表示2价的连结基。p及q表示0或1的整数。)
[化学式6]
通式(3)
(式中，X31表示PRb(＝O)、SO2或SO。Rb、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及R38各自独立地表示氢原子或取代基。R31、R33、R36及R38的至少一个用下述通式(3-A)表示。
[化学式7]
通式(3-A)
通式(3-A)中，Y31表示2价的连结基，Z3表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。p3表示0或1的整数。)
[化学式8]
通式(4)
(式中，X41、X42、X43、X44及X45各自独立地表示氮原子或CRe。Re表示氢原子或取代基。L41表示芳香族烃环基或芳香族杂环基。R41的至少一个用下述通式(4-A)表示。
[化学式9]
通式(4-A)
通式(4-A)中，Y41表示2价的连结基，Z4表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。p4表示0或1的整数。)
[化学式10]
通式(5)
(通式(5)中，R51、R52、R53、R54、R55及R56分别独立地表示氢原子或取代基。通式(5)中，Z51及Z52分别独立地表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基、吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。其中，Z51及Z52不同时为给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。另外，Z51及Z52不同时为吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。)
5.如第1项～第4项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述π共轭系化合物的最低激发单态和最低激发三重态的能量差的绝对值(ΔEst)为0.5eV以下。
6.如第1项～第5项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有：荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种、以及所述π共轭系化合物。
7.如第1项～第6项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述发光层含有：荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种、所述π共轭系化合物和主体化合物。
8.一种发光性薄膜，其含有第1项～第5项中任一项所述的π共轭系化合物。
9.一种显示装置，其具有第1项～第7项中任一项所述的有机电致发光元件。
10.一种照明装置，其具有第1项～第7项中任一项所述的有机电致发光元件。
发明效果
通过本发明的上述技术方案，可以提供发光效率高、且经时引起的发光特性变化少的稳定性优异的有机电致发光元件。另外，可以提供该有机电致发光元件所使用的含有π共轭系化合物的发光性薄膜以及具备所述有机电致发光元件的显示装置及照明装置。
关于本发明的效果的显现机制或作用机制，没有明确，如下地推测。
关于本申请中的给电子基团D及吸电子基团A的定义，后述。
本发明的π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，HOMO和LUMO间的电子跃迁通过贯穿空间相互作用而引起。
另外，关于HOMO和LUMO之间的电子跃迁是否是通过贯穿空间相互作用而引起，不能用实际的实验值求出，而是例如可以根据通过分子轨道计算得出的HOMO和LUMO之间的电子跃迁概率、或HOMO和LUMO完全分离并且物理性地接近到可发生电子跃迁的程度的分子结构等来规定。
该π共轭系化合物中，由于容易引起HOMO和LUMO之间的电子跃迁，因此，优选可以采用如下结构：在含有π共轭系的给电子基团D、或吸电子基团A、优选该D及该A中各自所含的共轭π电子平面相对，其给电子基团D和吸电子基团A相接近。另外，还优选在给电子基团D和吸电子基团A之间的连结部L含有芳香族环或螺旋结构的化合物、或D和A相接近并且各自具有最大面积的投影面存在重叠的化合物。
本发明中，为了可以进行电子跃迁，HOMO和LUMO的电子密度的轨道重心间距离r优选设为以下。
另外，从其它的观点出发，本申请中的给电子基团D是指：在本申请的π共轭化合物中，HOMO最为发生定域，且HOMO的电子密度分布为10％以上的部位，可以由单一的基团构成，也可以由多个基团构成。
另外，本申请中的吸电子基团A是指：在本申请的π共轭化合物，LUMO最为发生定域，且LUMO的电子密度分布为10％以上的部位，可以由单一的基团构成，也可以由多个基团构成。
另外，从HOMO或LUMO容易发生定域、容易引起电子跃迁的观点出发，该给电子基团D或该吸电子基团A的至少一者、优选两者含有π共轭系芳香族环而构成。
作为给电子基团D中所含的基团，优选π共轭系芳香族环。如果进一步列举具体的基团，可列举例如：咔唑环、噻吩环、吡咯环、苯环、吩噁嗪环、吖啶满环、吲哚环、吲哚并吲哚环、氨基(三苯基氨基等)等。这些基团可以进一步具有取代基，也可以取代基彼此相互连结而形成环。另外，HOMO也可以定域在该取代基上。
在此所说的取代基只要是不阻碍本发明的π共轭系化合物的功能的范围，就没有特别限定，例如可以以提高玻璃化转变温度的目的、或抑制化合物彼此的凝集、调整HOMO的定域位置或HOMO水平等目的使用。
作为吸电子基团A中所含的基团，优选π共轭系芳香族环。作为具体的基，可列举例如：氰基、磺酰基、三氟甲基、氟原子、吡啶环、嘧啶环、哒嗪环、吡嗪环、三嗪环、二苯并噻吩5,5二氧化物、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、吲唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、苯并咪唑环、喹啉环、异喹啉环、喹唑啉环、喹喔啉环、异吲哚环、萘啶环、酞嗪环、咔啉环、二氮杂咔唑环(表示构成所述咔啉环的碳原子的一个用氮原子替换而成的杂环)、菲啶环、菲绕啉环、吩嗪环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、或用氟原子取代的烷基或环烷基等。
另外，还可以列举：氰基、磺酰基、三氟甲基、被氟原子取代的苯环等。
这些基团可以进一步具有取代基，取代基彼此也可以相互连结而形成环。另外，LUMO也可以定域在该取代基上。
在此所说的取代基只要是不阻碍本申请发明的π共轭系化合物的功能的范围，就没有特别限定，例如可以以提高玻璃化转变温度的目的、或抑制化合物彼此的凝聚、调整LUMO的定域位置或LUMO水平等目的使用。
关于所述取代基的具体的实例，可以列举与后述的通式(1)中的R11表示的取代基相同的基团。
关于为了显现TADF而需要ΔEst较小这一点，前面进行了叙述，已知只要是0.5eV以下的值，TADF显现概率就会升高。通过采用上述通式(A)所示结构，可以使LUMO在吸电子基团A上离域、使HOMO在给电子基团D上离域而使ΔEst成为0.5eV以下，可以显现TADF。但是，在用于现有已知的延迟荧光发光性化合物的化合物中，HOMO和LUMO完全分离时，不会产生电子跃迁，结果，不显现TADF，因此，TADF性的显现和实用的强度或效率之间的并存非常困难。通常TADF显现时的电子跃迁在定域于给电子基团D部的HOMO和定域于吸电子基团A部的LUMO之间通过经由共价键的分子链的贯穿键(Through-bond)来进行。另外，另一方面，作为HOMO及LUMO进行了离域的TADF材料，已知芴衍生物或吖啶满环衍生物，在芴衍生物或吖啶满环衍生物中，具有HOMO的电子密度的部分结构和具有LUMO的电子密度的部分结构完全正交(在通式(A)的定义中θDA＝180度)。但是，该情况下，ΔEst小且对TADF性的显现是有利的，另一方面，HOMO和LUMO完全分离，因此，推测不易发生贯穿键中的电子跃迁，另外，也可以容易地推测，由于HOMO和LUMO并不是空间上接近，因此，不易引起贯穿空间相互作用引起的电子跃迁，其结果，存在发光强度或效率容易变低的问题。
另一方面，已知：如果可以通过贯穿空间相互作用而非贯穿键来显现电子跃迁，那么，根据HOMO和LUMO在空间上接近的原因，可以兼顾HOMO和LUMO大致完全分离、较高地维持电子跃迁概率，并确保发光效率。
使用图2的具有给电子基团D部和吸电子基团A部的材料的简略示意图，对通式(A)的角度θDA进行说明。图2是说明具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物的角度θDA和电子跃迁的关系的示意图。本发明范围内的角度θDA即图2的a、b及c中，给电子基团D部和吸电子基团A部的共轭π平面的电子云彼此接近并可以具有能够进行电子跃迁的距离。其结果，容易引起给电子基团D部的HOMO和吸电子基团A部的LUMO之间的电子跃迁，在有机EL元件中达到高发光效率的显现。另一方面，在本申请的范围外的角度θDA(图2d及e)中，在给电子基团D部和吸电子基团A部的共轭π平面上电子云较远，不可能进行电子跃迁，另外，由于没有电子云的重叠，因此，也不易引起贯穿键中的电子跃迁，不能显示高发光效率。
如上所述，给电子基团D部和吸电子基团A部在投影面存在重叠且接近的情况下，D-A间距离、即HOMO和LUMO的空间接近，因此，存在以下特征：不通过D-A间的分子链(即不是贯穿键)，而是通过从D部的HOMO直接跳跃至A部的LUMO的贯穿空间相互作用来产生电子跃迁。贯穿空间相互作用是经由没有成键的空间的轨道相互作用。索烃、轮烷只要的化合物通过空间结合而非化学键来连结，总称为互锁分子，这种化合物作为贯穿空间相互作用的一例列举，已知具有电子移动加快的特征(参考文献：电子移动(化学的要点系列5)伊藤攻、日本化学会)。环芳中，包含多个芳香环或交联的笼状环芳(参考文献：以咔唑等杂环为基础的π共轭系化合物的合成和物性、中村洋介，加藤真一郎，野口裕冬，有机合成化学协会志，71卷，779页、2013年)、复合受激态也作为贯穿空间相互作用的一例列举(参考文献：KenichiGoushiand Chihaya Adachi、Appl.Phys.Lett.，101卷，023306页(2012))。
这种情况下，即使HOMO和LUMO完全分离，HOMO所定域的给电子基团D部和LUMO所定域的吸电子基团A部发生接近。该情况的电子跃迁只要是不是通过贯穿键而是通过贯穿空间相互作来而显现，则根据HOMO和LUMO空间上接近的原因，产生电子跃迁，可以兼备TADF发光、以及HOMO和LUMO大致完全分离且确保发光效率。即，ΔEst小至极限，因此，可以有效地实现TADF发光。
在此，如果θDA低于90°、且给电子基团D的HOMO的重心和吸电子基团A的LUMO的轨道重心间距离r大于0nm且为0.6nm以下、或从给电子基团D向吸电子基团A的电子跃迁概率为80％以上，则可以说在HOMO和LUMO之间通过贯穿空间相互作用引起电子跃迁。
另外，具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物所具有的给电子基团D和吸电子基团A不需要分别在分子内各有一个，含有至少任一个即可，也可以含有多个。该结果，以往通过使氰基或磺酰基这样的强吸电子基团取代在分子内，可以实现HOMO和LUMO的分离，但与现有的TADF化合物相比，在本发明中，电子的迁移距离已缩短，因此，不一定需要强的吸电子基团。其结果，也可以解决HOMO变深、合适的主体的选择范围变少的技术问题。由此得知：根据基于该技术思想的分子设计，可以兼备TADF性和发光强度。由此得知：组合的主体分子的宽度范围也得以扩大，具有更广泛的选择范围。
在不具有强的吸电子基团的情况下，电荷的定域状态也变为平稳状态，因此，在周围的介质(主要为主体分子、溶剂)之间产生的电荷的偏离也成为平稳的偏离，因此，与现有型TADF发光材料相比，认为也具有相互作用变小、抑制发光光谱的宽阔化的效果。
附图说明
图1是表示TADF化合物(2CzPN：HOMO和LUMO发生分离)及通常的荧光发光性化合物(2CzXy：HOMO和LUMO不发生分离)的能级图的示意图。
图2是说明具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物的角度θDA和电子跃迁的关系的示意图。
图3是说明具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物的角度θDA的定义的示意图。
图4是说明给电子基团D的HOMO和吸电子基团A的LUMO的电子密度的图。
图5是说明示例化合物46的给电子基团D、吸电子基团A及连结部L的图。
图6A是π共轭化合物作为辅助掺杂剂起作用时的示意图。
图6B是π共轭化合物作为主体化合物起作用时的示意图。
图7是表示由有机EL元件构成的显示装置的一例的示意图。
图8是采用有源矩阵方式的显示装置的示意图。
图9是表示像素电路的概略图。
图10是采用无源矩阵方式的显示装置的示意图。
图11是照明装置的概略图。
图12是照明装置的剖面图。
标记说明
A 吸电子基团
D 给电子基团
L 连结部
1 显示器
3 像素
5 扫描线
6 数据线
7 电源线
10 有机EL元件
11 开关晶体管
12 驱动晶体管
13 电容器
101 照明装置内的有机EL元件
102 玻璃盖板
105 阴极
106 有机层
107 带透明电极的玻璃基板
108 氮气
109 捕水剂
E 显示部
F 控制部
G 配线部
具体实施方式
本发明的有机电致发光元件是在阳极和阴极之间具有含有至少1层发光层的有机层的有机电致发光元件，其中，该发光层的至少1层含有π共轭系化合物，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，所述HOMO和所述LUMO之间的电子跃迁通过同一分子内的贯穿空间相互作用而引起，且在所述HOMO或所述LUMO的至少一个发生定域的部位包含π共轭系芳香族环。
该特征为上述“用于解决技术问题的技术方案”中的1～10项中的各项发明所通用的或相应的特征。
作为本发明的实施方式，从本发明的效果显现的观点出发，所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接所述吸电子基团A上定域的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和定域在所述吸电子基团A上的LUMO的轨道重心间距离r大于0nm且在0.6nm以下时，可以有效地进行HOMO和LUMO之间的电子跃迁，且可以得到提高发光效率的效果，因此优选。
另外，所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
所述给电子基团D和所述吸电子基团A的电子跃迁概率为80％以上时，可得到发光效率提高的效果，因此优选。
另外，所述π共轭系化合物为具有所述通式(1)～(4)所示结构的化合物的至少1种时，可得到有效地进行HOMO和LUMO间的电子跃迁、且提高发光效率的效果，因此优选。
另外，所述π共轭系化合物的最低激发单态和最低激发三重态的能量差的绝对值(ΔEst)为0.5eV以下时，产生从三重态激发子向单态激发子的逆系间穿越(reverseintersystem crossing)，发光效率提高，因此优选。
另外，所述发光层含有所述π共轭系化合物、以及荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种时，可得到发光效率提高、且经时引起的发光特性的变化少的稳定性提高的效果，因此优选。
另外，所述发光层含有荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种、所述π共轭系化合物以及主体化合物时，进一步得到发光效率提高、且经时引起的发光特性的变化少的稳定性提高的效果，因此优选。
另外，本发明的π共轭系化合物可以优选适用于发光性薄膜。
另外，本发明的有机电致发光元件可以优选适用于显示装置及照明装置。
以下，对本发明及其构成要素、及用于实施本发明的方式、方案进行详细的说明。需要说明的是，本申请中，“～”以含有在其前后所记载的数值作为下限值及上限值的意思使用。
在进入本论之前，对与本发明的技术思想关联的有机EL的发光方式及发光材料进行叙述。
＜有机EL的发光方式＞
作为有机EL的发光方式，包括：从三重态激发状态返回到基态时发出光的“磷光发光”和从单态激发状态返回到基态时发出光的“荧光发光”这两种途径。
在有机EL那样的电场中激发的情况下，三重态激发子以75％的概率生成，单态激发子以25％的概率生成，因此，磷光发光与荧光发光相比，可以提高发光效率，这是对于实现低消费电力化而言是优异的方式。
另一方面，在荧光发光中，以75％的概率生成，通常，激发子的能量由于无辐射失活而使那些只能变为热量的三重态激发子以高密度存在，由此，发现利用了由两个三重态激发子产生一个单态激发子而提高发光效率的TTA(Triplet-TripletAnnihilation，也称为，Triplet-TripletFusion：简称为“TTF”。)机制的方式。
另外，近年来，根据安达等的发现，通过缩小单态激发状态和三重态激发状态的能量间隙，根据发光中的焦耳热和/或发光元件所处的环境温度从能级低的三重态激发状态向单态激发状态引起逆系间穿越，结果，发现了可以进行大致接近于100％的荧光发光的现象(热激发型延迟荧光，或也称为热激发型延迟荧光：“TADF”)和可以产生该现象的荧光物质(例如参照非专利文献1等)。
＜磷光发光性化合物＞
如上所述，磷光发光在发光效率上与荧光发光相比，理论上为3倍，是有利的，但从三重态激发状态向单态基态的能量失活(＝磷光发光)为禁戒跃迁，另外，同样地从单态激发状态向三重态激发状态的系间穿越也为禁戒跃迁，因此，通常其速度常数小。即，不易引起迁移，因此，激发子寿命从毫秒变长至秒级，难以得到所期望的发光。
其中，在使用了铱或铂等重金属的络合物发光的情况下，由于中心金属的重原子效应，所述禁戒跃迁的速度常数增大3个数量级以上，在选择某些配体时，也可以得到100％的磷光量子收率。
但是，为了得到这种理想的发光，需要使用作为稀有金属的铱或钯、铂等被称为所谓的铂属的贵金属，大量地被使用时，其埋藏量或金属自身的价格成为产业上大的问题。
＜荧光发光性化合物＞
一般的荧光发光性化合物没有必要采用像磷光发光性化合物这样的重金属络合物，可以使用由碳、氧、氮及氢等一般元素的组合构成的所谓有机化合物，另外，也可以使用磷、硫、硅等其它非金属元素，另外，还可以有效利用铝或锌等典型金属的络合物等，可以说其多样性几乎无限。
其中，现有的荧光化合物如上所述只能适用于激发子的25％发光，因此，不期望磷光发光那样的高效率发光。
＜延迟荧光化合物＞
[激发三重态-三重态湮灭(TTA)延迟荧光化合物]
为了解决荧光发光性化合物的问题点而出现的是：利用了延迟荧光的发光方式。以三重态激发子彼此的冲突为起源的TTA方式可以在如下所述的通式中记述。即，具有以下优点：以往激发子的能量由于无辐射失活而仅变换为热量的三重态激发子的一部分可以逆系间穿越为有助于发光的单态激发子，在实际的有机EL元件中，可以得到现有的荧光发光元件的约2倍的外部导出量子效率。
通式：T＊+T＊→S＊+S
(式中，T＊表示三重态激发子，S＊表示单态激发子，S表示基态分子。)
但是，由上式也可以得知，可以由两个三重态激发子只能生成一个可以用于发光的单态激发子，因此，原理上不能以该方式得到100％的内部量子效率。
[热活性型延迟荧光(TADF)化合物]
作为另一个高效率荧光发光的TADF方式为可以解决TTA的问题点的方式。
荧光发光性化合物具有如上所述可以无限地进行分子设计的优点。即，在进行了分子设计的化合物中，特异性地存在三重态激发状态和单态激发状态的能级差的绝对值(以下，记载为ΔEst)非常接近的化合物(参照图1的a)。这种化合物虽然在分子内不具有重原子，但是，由于ΔEst小，因此会引发通常不引发的从三重态激发状态单态向激发状态的逆系间穿越。另外，由于从单态激发状态向基态的失活(＝荧光发光)的速度常数非常大，因此，三重态激发子与其自身在基态下热失活(无辐射失活)相比，一边经由单态激发状态发出荧光，一边返回到基态这一点在速度论上是有利的。因此，TADF理想而言可以进行100％的荧光发光。
＜与ΔEst有关的分子设计思想＞
对用于缩小上述ΔEst的分子设计进行说明。
为了缩小ΔEst，原理上缩小分子内的最高被占分子轨道(Highest OccupiedMolecular Orbital：HOMO)和最低空分子轨道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital：LUMO)的空间重叠是最有效的。
一般而言，在分子的电子轨道中，已知有HOMO分布于给电子性部位，LUMO分布于电子吸引性部位，通过在分子内导入给电子性和电子吸引性的骨架，可以疏远HOMO和LUMO存在的位置。
例如，在上述非专利文献1中，通过导入氰基、磺酰基、三嗪等吸电子性骨架和咔唑或二苯基氨基等给电子性骨架，使LUMO和HOMO分别定域。
另外，缩小化合物的基态和三重态激发状态的分子结构变化也是有效的。作为用于缩小结构变化的方法，例如使化合物变为刚直性等是有效的。在此进行叙述的刚直是指：例如抑制分子内的环与环的键的自由旋转，另外导入π共轭面大的稠环等在分子内自由地运动的部位少。特别是通过使参与发光的部位变得刚直，可以缩小激发状态中的结构变化。
＜TADF化合物存在的一般问题＞
TADF化合物从其发光机制及分子结构方面考虑，存在着各种问题。
以下，一般而言，对TADF化合物存在的问题的一部分进行记载。
在TADF化合物中，为了缩小ΔEst，需要使HOMO和LUMO的存在的部位尽可能原理，因此，分子的电子状态成为接近于HOMO部位和LUMO部位分离的供体/受体型的分子内CT(分子内电荷移动状态)的状态。
这种分子存在多个时，使一个分子的供体部分和另一个分子的受体部分接近时，可谋求稳定化。这种稳定化状态不限于在2分子间形成，即使在3分子间或5分子间这样的多个分子间也可以形成，结果，通过具有宽广的分布的各种稳定化状态存在，吸收光谱及发光光谱的形状变得宽阔。另外，即使在没有形成超过2分子的多分子集合体的情况下，也因两个分子的相互作用的方向或角度等不同而取得各种存在状态，因此，基本上仍然吸收光谱及发光光谱的形状变得宽阔。
发光光谱变得宽阔产生两个大的问题。
一个问题是发光色的色纯度变低的问题。在使用于照明用途的情况下，不那么成为大的问题，但在用于电子显示器用途的情况下，色再现域变小，另外，纯色的色再现性变低，因此，实际上作为商品使用会变得困难。
另一个问题在于，发光光谱的短波长侧的上升波长(称为“荧光0-0带”。)发生短波长化，即进行高S1化(最低激发单态能级的高能量化)。
当然，荧光0-0带发生短波长化时，与S1相比，源自能量低的T1的磷光0-0带也发生短波长化(高T1化)。因此，用于主体化合物的化合物不引起来自掺杂剂的逆能量移动，因此，产生高S1化且高T1化的需要。
这是非常大的问题。基本上由有机化合物构成的主体化合物在有机EL元件中采用阳离子自由基状态、阴离子自由基状态及激发状态这样的多种活性且不稳定的化学种的状态，但这些化学种可以通过扩大分子内的π共轭系而比较稳定地存在。
但是，在不含有重金属的TADF化合物中，从三重态激发状态向基态失活的跃迁为禁戒跃迁，因此，三重态激发状态下的存在时间(激发子寿命)从数百μ秒向毫秒级非常长。因此，即使主体化合物的T1能量为比荧光发光性化合物的能量高的能级，由其存在时间的长度从荧光发光性化合物的三重态激发状态向主体化合物引起逆能量移动的概率会增大。其结果，不充分地引起本来意图的从TADF化合物的三重态激发状态向单态激发状态的逆系间穿越，而是不优选的向主体化合物的逆能量移动成为主流，产生不能得到充分的发光效率的不良情况。
为了解决如上所述的问题，需要将TADF化合物的发光光谱形状尖锐化，缩小发光最大波长和发光光谱的上升波长之差。因此，基本上可以通过缩小单态激发状态及三重态激发状态的分子结构的变化而实现。
另外，为了抑制向主体化合物的逆能量移动，缩短TADF化合物的三重态激发状态的存在时间(激发子寿命)是有效的。为了实现该目标，通过采取缩小基态和三重态激发状态的分子结构变化及为了解开禁戒跃迁而导入适合的取代基或元素等对策，可以解决问题点。
本发明的在有机EL元件中，作为上述的TADF化合物，将下述π共轭系化合物用于发光层，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，所述HOMO和所述LUMO间的电子跃迁通过同一分子内的贯穿空间相互作用而引起。该情况下，π共轭系化合物作为显示TADF性的荧光发光性化合物起作用。
另外，已知在由主体化合物和发光性化合物(荧光发光性化合物或磷光发光性化合物)构成的发光层中，将作为显示TADF性的π共轭系化合物作为第三成分(辅助掺杂剂)包含在发光层中时，对高发光效率的显现是有效的(参考文献：H.Nakanоtani,et al.,NatureCommunicaion,2014,5,4016-4022.)。在辅助掺杂剂上，通过电场激发而产生25％的单态激发子和75％的三重态激发子，由此，三重态激发子可以伴随逆系间穿越(RISC)生成单态激发子。单态激发子的能量可以向发光性化合物进行能量移动，发光性化合物进行发光。因此，理论上可以利用100％的激发子能量使发光性化合物发光，显现高发光效率。
如上所述，本发明的设计思想中也包括抑制了激发状态的结构变化的π共轭系化合物以及三重态激发状态的存在时间短的π共轭系化合物。
以下，对与本发明的π共轭系化合物有关的各种测定方法进行记载。
[电子密度分布]
从缩小ΔEst的观点出发，本发明的π共轭系化合物优选在分子内HOMO和LUMO实质上分离。关于这些HOMO及LUMO的分布状态，可以由通过分子轨道计算而得到的结构最适化时的电子密度分布求出。
在本发明中的π共轭系化合物的分子轨道计算的结构最适化及电子密度分布的计算中，作为计算方法，可以采用使用了作为泛函数的B3LYP、作为基函数的6-31G(d)的分子轨道计算用软件算出，对软件没有特别限定，使用任一种都可以同样地求出。
在本发明中，作为分子轨道计算用软件，使用美国Gaussian公司制成的Gaussian09(Revision C.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,2010.)。
另外，关于HOMO和LUMO的电子密度分离状态，也可以基于使用了作为上述的泛函数的B3LYP、作为基函数的6-31G(d)的结构最适化计算，并进一步实施利用时间依赖密度泛函数法(Time-Dependent DFT)的激发状态计算而求出S1、T1的能量(分别为E(S1)、E(T1))，以ΔEst＝E(S1)-E(T1)式算出。所算出的ΔEst越小，表示HOMO和LUMO越是分离。在本发明中，使用与上述同样的计算方法所算出的ΔEst(绝对值)为0.5eV以下，优选为0.2eV以下，进一步优选为0.1eV以下。
[最低激发单态能级S1]
关于本发明中的π共轭系化合物的最低激发单态能级S1,在本发明中，也用与通常的方法同样地算出的能级定义。即，将成为测定对象的化合物蒸镀在石英基板上来制作试样，在常温(300K)下测定该试样的吸收光谱(纵轴：吸光度、横轴：设为波长)。对该吸收光谱的长波长侧的上升点引切线，基于该切线和横轴的交点的波长值，由规定的换算式算出。
其中，在本发明中使用的π共轭系化合物的分子自身的凝聚性比较高的情况下，有可能在薄膜的测定中因凝集导致误差。考虑到本发明中的π共轭系化合物的斯托克斯位移比较小、另外激发状态和基态的结构变化小，本发明中的最低激发单态能级S1使用室温(25℃)下的π共轭系化合物的溶液状态的最大发光波长的峰值作为近似值。
在此，使用的溶剂可以使用对π共轭系化合物的凝聚状态不产生影响、即溶剂效果的影响小的溶剂、例如环己烷或甲苯等非极性溶剂等。
[最低激发三重态能级T1]
关于本发明中的π共轭系化合物的最低激发三重态能级(T1)，根据溶液或薄膜的光致发光(PL)特性算出。例如，作为薄膜中的算出方法，可以在将稀薄状态的π共轭系化合物的分散物制成薄膜之后，使用超高速扫描照相机测定过渡PL特性，由此进行荧光成分和磷光成分的分离，将其能量差作为ΔEst，由最低激发单态能级求出最低激发三重态能级。
在测定、评价中，关于绝对PL量子收率的测定，使用绝对PL量子收率测定装置C9920-02(浜松光电社制造)。发光寿命使用超高速扫描照相机C4334(浜松光电社制造)，一边使样品用激光激发，一边进行测定。
《有机EL元件》
本发明的有机EL元件是在阳极和阴极之间具有含有至少1层发光层的有机层的有机电致发光元件，其中，该发光层的至少1层含有π共轭系化合物，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，所述HOMO和所述LUMO间的电子跃迁通过相同分子内的贯穿空间相互作用而引起，且在所述HOMO或所述LUMO的至少一个发生定域的部位包含π共轭系芳香族环。该π共轭系化合物的HOMO和LUMO可以通过使用了作为泛函数的B3LYP及作为基函数的6-31G(d)的分子轨道计算而求出。
以下，对本发明的有机EL元件按顺序进行说明。
《有机EL元件的构成层》
作为本发明的有机EL元件中的代表的元件构成，可以列举以下的构成，但并不限定于这些。
(1)阳极/发光层/阴极
(2)阳极/发光层/电子传输层/阴极
(3)阳极/空穴传输层/发光层/阴极
(4)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
(5)阳极/空穴传输层/发光层/电子传输层/电子注入层/阴极
(6)阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/电子传输层/阴极
(7)阳极/空穴注入层/空穴传输层/(电子阻挡层/)发光层/(空穴阻挡层/)电子传输层/电子注入层/阴极
上述中，优选使用(7)的构成，但并不限定于此。
本发明所使用的发光层由单层或多层构成，发光层为多个的情况下，可以在各发光层之间设置非发光性的中间层，
根据需要，可以在发光层和阴极之间设置空穴阻挡层(也称为空穴屏障层)或电子注入层(也称为阴极缓冲层)，另外，也可以在发光层和阳极之间设置电子阻挡层(也称为电子屏障层)或空穴注入层(也称为阳极缓冲层)。
本发明所使用的电子传输层为具有传输电子的功能的层，广义上，电子注入层、空穴阻挡层也包含在电子传输层中。另外，可以由多层构成。
本发明所使用的空穴传输层为具有传输空穴的功能的层，广义上，空穴注入层、电子阻挡层也包含在空穴传输层中。另外，可以由多层构成。
在上述的代表性元件构成中，将除阳极和阴极之外的层也称为“有机层”。
(串联结构)
另外，本发明的有机EL元件可以为叠层多个含有至少1层发光层的发光单元而成的、所谓串联结构元件。
作为串联结构的代表性元件构成，可以列举例如以下的构成。
阳极/第1发光单元/中间层/第2发光单元/中间层/第3发光单元/阴极
在此，上述第1发光单元、第2发光单元及第3发光单元可以全部相同，也可以不同。另外，也可以两个发光单元相同，剩余的一个不同。
多个发光单元可以直接叠层，也可以经由中间层而叠层，中间层一般而言也称为中间电极、中间导电层、电荷产生层、夺电子层、连接层、中间绝缘层，只要是具有对阳极侧的邻接层供给电子、对阴极侧的邻接层供给空穴的功能的层即可，可以使用公知的材料构成。
作为中间层所使用的材料，可列举例如：ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、ZnO2、TiN、ZrN、HfN、TiOx、VOx、CuI、InN、GaN、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、LaB6、RuO2、Al等导电性无机化合物层、或Au/Bi2O3等2层膜、或SnO2/Ag/SnO2、ZnO/Ag/ZnO、Bi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/TiN/TiO2、TiO2/ZrN/TiO2等多层膜、另外C60等富勒烯类、低聚噻吩等导电性有机物层、金属酞菁类、无金属酞菁类、金属卟啉类、无金属卟啉类等导电性有机化合物层等，但本发明并不限定于这些。
作为发光单元内的优选构成，可列举例如从上述的代表性元件构成中列举的(1)～(7)的构成中除去了阳极和阴极的构成等，但本发明并不限定于这些。
作为串联型有机EL元件的具体例，可列举例如：美国专利第6337492号说明书、美国专利第7420203号说明书、美国专利第7473923号说明书、美国专利第6872472号说明书、美国专利第6107734号说明书、美国专利第6337492号说明书、国际公开第2005/009087号、日本特开2006-228712号公报、日本特开2006-24791号公报、日本特开2006-49393号公报、日本特开2006-49394号公报、日本特开2006-49396号公报、日本特开2011-96679号公报、日本特开2005-340187号公报、专利第4711424号公报、专利第3496681号公报、专利第3884564号公报、专利第4213169号公报、日本特开2010-192719号公报、日本特开2009-076929号公报、日本特开2008-078414号公报、日本特开2007-059848号公报、日本特开2003-272860号公报、日本特开2003-045676号公报、国际公开第2005/094130号等中记载的元件构成或构成材料等，但本发明并不限定于这些。
以下，对构成本发明的有机EL元件的各层进行说明。
《发光层》
本发明中所使用的发光层是提供从电极或邻接层中注入的电子及空穴再键合并经由激发子而发光的场所的层，发光的部分可以为发光层的层内，也可以为发光层和邻接层的界面。本发明所使用的发光层只要满足本发明中规定的主要条件，对其构成没有特别限制。
发光层的层厚的总和没有特别限制，从形成的膜的均质性、或防止施加发光时并不需要的高电压、且提高对于驱动电流的发光色的稳定性的观点出发，优选调整为2nm～5μm的范围，更优选调整为2～500nm的范围，进一步优选调整为5～200nm的范围。
另外，作为本发明所使用的每个发光层的层厚，优选调整为2nm～1μm的范围，更优选调整为2～200nm的范围，进一步优选调整为3～150nm的范围。
在本发明所使用的发光层中含有本发明的π共轭系化合物和发光掺杂剂(发光性化合物、发光性掺杂剂化合物、掺杂剂化合物、也简称为掺杂剂。)，进一步优选含有后述的主体化合物(基质材料、发光主体化合物、也简称为主体)。
(1)发光掺杂剂
作为发光掺杂剂，优选使用荧光发光性掺杂剂(也称为荧光发光性化合物、荧光掺杂剂、荧光性化合物)、延迟荧光性掺杂剂、磷光发光性掺杂剂(也称为磷光发光性化合物、磷光掺杂剂、磷光性化合物)。
在本发明中，发光层中作为荧光发光性化合物或发光辅助剂(辅助掺杂剂)在5～40质量％的范围内含有本发明的π共轭系化合物，特别优选在10～30质量％的范围内含有本发明的π共轭系化合物。
关于发光层中的π共轭系化合物的浓度，可以基于所使用的特定的π共轭系化合物及设备的需要条件任意地确定，相对于发光层的层厚方向，可以以均匀的浓度含有π共轭系化合物，另外，也可以具有任意的浓度分布。
另外，本发明的π共轭系化合物可以组合组合多种来使用，也可以将结构不同的其它荧光发光性化合物彼此的组合、或荧光发光性化合物和磷光发光性化合物组合而使用。由此，可以得到任意的发光色。
本发明的π共轭系化合物可以为了辅助不同的荧光发光性化合物或磷光发光性化合物的发光而使用。该情况下，优选在发光层中存在相对于本发明的π共轭系化合物以质量比计为100％以上的主体化合物，且在相对于本发明的π共轭系化合物以质量比计为0.1～50％的范围内存在不同的荧光发光性物质或磷光发光性化合物。
需要说明的是，为了辅助不同的荧光发光性化合物或磷光发光性化合物的发光而使用本发明的π共轭系化合物时，发光层中所含的物质也含有主体化合物，优选为3成分以上。
具体而言，从高发光效率显现的观点出发，优选在发光层中含有本发明的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的差的绝对值为0.5eV以下的π共轭系化合物、以及荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种。在该发光层中，可以含有主体化合物，也可以不含有主体化合物，但优选含有1种以上的主体化合物。另外，π共轭系化合物、发光性化合物可以在发光层中分别含有2种以上，更优选分别含有π共轭系化合物及发光性化合物各1种，另外含有主体化合物1种。
在含有本发明的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的差的绝对值为0.5eV以下的π共轭系化合物及发光性化合物的发光层中含有主体化合物时，π共轭系化合物作为辅助掺杂剂起作用，在不含有主体化合物时，π共轭系化合物作为主体化合物起作用。作为显现效果的机制，任一种情况都是同样的，即，在π共轭系化合物上生成的三重态激发子通过逆系间穿越(RISC)变换成单态激发子这一点上。由此，可以将π共轭系化合物上生成的理论上全部的激发子能量移动至发光性化合物，可以显现高发光效率。作为一例，在图6A及图6B中表示本发明的π共轭系化合物分别作为辅助掺杂剂(图6A)及主体化合物(图6B)起作用时的示意图。但是，在π共轭系化合物上生成的三重态激发子的生成过程并不仅限定于电场激发，也包含来自发光层内或周边层界面的能量移动或电子移动等。另外，图6A及图6B中，使用荧光发光性化合物作为发光材料示出，但并不限定于此，既可以使用磷光发光性化合物，也可以使用荧光发光性化合物和磷光发光性化合物这两者。
将本发明的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的差的绝对值为0.5eV以下的π共轭系化合物用作辅助掺杂剂时，优选发光层中相对于π共轭系化合物以质量比计存在100％以上的主体化合物，相对于π共轭系化合物含有以质量比计为0.1％以上且50％以下的荧光及或磷光发光性化合物。优选π共轭系化合物的S1和T1的能级比主体化合物的S1和T1的能级低，比发光性化合物的S1和T1的能级高。
将本发明的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的差的绝对值为0.5eV以下的π共轭系化合物用作主体化合物时，荧光及或磷光发光性化合物优选相对于本申请化合物在质量比0.1％以上50％以下含有的发光层。优选本发明的化合物的S1和T1的能级比发光性化合物的S1和T1的能级高。
将本发明的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的差的绝对值为0.5eV以下的π共轭系化合物用作辅助掺杂剂或主体化合物时，优选π共轭系化合物的发光光谱和发光性化合物的吸收光谱重叠。
本发明的有机EL元件或本发明所使用的化合物的发光的颜色根据在“新编色彩科学手册”(日本色彩学会编、东京大学出版会、1985)的108页的图3.16中将用分光放射亮度计CS-1000(KONICAMINOLTA(株)制造)测定的结果应用于CIE色度坐标时的颜色来确定。
在本发明中，1层或多层的发光层还优选含有发光色不同的多个发光掺杂剂，显示白色发光。
对显示白色的发光掺杂剂的组合没有特别限定，可列举例如蓝和橙、或蓝和绿和红的颜色的组合等。
本发明的有机EL元件中的白色优选在通过上述的方法测定2度视场角正面亮度时、以1000cd/m2的CIE1931表色系中的色度位于x＝0.39±0.09、y＝0.38±0.08的区域内。
(1.1)π共轭系化合物
本发明的有机EL元件在发光层中含有π共轭系化合物，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，HOMO和LUMO间的电子跃迁通过相同分子内的贯穿空间相互作用而引起，且在所述HOMO或所述LUMO的至少一个发生定域的部位包含π共轭系芳香族环。该发光材料的HOMO和LUMO通过使用了作为泛函数的B3LYP及作为基函数的6-31G(d)的分子轨道计算而得到。
[通式(A)表示的化合物]
本发明的有机EL元件优选在至少1层发光层中作为发光材料，含有具有下述通式(A)所示结构的化合物。
[化学式11]
通式(A)
通式(A)中，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在所述具有通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°。
即，通式(A)中，L为连结给电子基团D和吸电子基团A的连结部，由(给电子基团D的HOMO的重心)－L－(吸电子基团A的LUMO的重心)形成的角度θDA小于90°，给电子基团D的HOMO的重心和吸电子基团A的LUMO的重心间距离r大于0nm且为0.6nm以下。优选为0.5nm以下。
另一方面，通式(A)也可以以下述的观点来定义。通式(A)中，L为占HOMO的电子密度分布、及.LUMO的电子密度分布的不足10％的部位，L为连结给电子基团D和吸电子基团A的连结部，由(给电子基团D的HOMO的重心)－L－(吸电子基团A的LUMO的重心)所形成的角度θDA低于90°，由给电子基团D部向吸电子基团A部的电子跃迁概率为80％以上。优选为90％以上。
通式(A)中，L表示连结给电子基团D和吸电子基团A的连结部位。作为L表示的连结部位，只要是不特别阻碍通式(A)的化合物的功能的范围，任何部位都可以，优选由碳原子、氮原子、氧原子、硫原子构成的基团，进一步优选芳香族烃环、芳香族杂环或它们的组合。
通式(A)中，作为给电子基团D中所含的基团、吸电子基团A中所含的基团，具体而言，可列举上述的基团。D和A可以由L以外的部分连结而形成键。
另外，所述具有通式(A)所示结构的化合物优选为具有下述通式(1)～(4)所示结构的化合物。
[通式(1)表示的化合物]
[化学式12]
通式(1)
通式(1)中，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19及R20各自独立地表示氢原子或取代基。R11、R12、R13及R14的至少一个用下述通式(1-A)表示。
[化学式13]
通式(1-A)
通式(1-B)
通式(1-A)中，Y11表示2价的连结基，Z1表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。
另外，R11、R12、R13及R14的至少另一个用上述通式(1-B)表示。通式(1-B)中，Y12表示2价的连结基，Z2表示吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。x、p1、p2表示0或1的整数。
通式(1)中，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、及R20表示氢原子或取代基。通式(1)中，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、及R20表示取代基的情况下，作为其取代基，可列举：烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等)、环烷基(例如环戊基、环己基等)、烯基(例如乙烯基、烯丙基等)、炔基(例如乙炔基、丙炔基等)、芳香族烃基(也称为芳香族烃环基、芳香族碳环基、芳基等，例如、苯基、对氯苯基、均三苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、薁基、苊基、芴基、菲基、茚基、芘基、联苯基等)、芳香族杂环基(例如吡啶基、嘧啶基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪、三唑基(例如1,2,4-三唑-1-基、1,2,3-三唑-1-基等)、噁唑基、苯并噁唑基、噻唑基、异噁唑基、异噻唑基、呋咱基、噻嗯基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻嗯基、二苯并噻嗯基、二氢吲哚基、咔唑基、咔啉基、二氮杂咔唑基(表示构成所述咔啉基的咔啉环的碳原子的一个用氮原子替代而成的基团)、喹喔啉基、哒嗪基、三嗪基、喹唑啉基、萘啶基等)、杂环基(例如吡咯烷基、咪唑烷基、吗啉基、噁唑烷基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、十二烷氧基等)、环烷氧基(例如环戊氧基、环己氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、烷基硫基(例如甲基硫基、乙基硫基、丙基硫基、戊基硫基、己基硫基、辛基硫基、十二烷基硫基等)、环烷基硫基(例如环戊基硫基、环己基硫基等)、芳基硫基(例如苯基硫基、萘基硫基等)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、辛氧基羰基、十二烷氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基、萘氧基羰基等)、氨磺酰基(例如氨基磺酰基、甲基氨基磺酰基、二甲基氨基磺酰基、丁基氨基磺酰基、己基氨基磺酰基、环己基氨基磺酰基、辛基氨基磺酰基、十二烷基氨基磺酰基、苯基氨基磺酰基、萘基氨基磺酰基、2-吡啶基氨基磺酰基等)、酰基(例如乙酰基、乙基羰基、丙基羰基、戊基羰基、环己基羰基、辛基羰基、2-乙基己基羰基、十二烷基羰基、苯基羰基、萘基羰基、吡啶基羰基等)、酰氧基(例如乙酰氧基、乙基羰氧基、丁基羰氧基、辛基羰氧基、十二烷基羰氧基、苯基羰氧基等)、酰胺基(例如甲基羰基氨基、乙基羰基氨基、二甲基羰基氨基、丙基羰基氨基、戊基羰基氨基、环己基羰基氨基、2-乙基己基羰基氨基、辛基羰基氨基、十二烷基羰基氨基、苯基羰基氨基、萘基羰基氨基等)、氨基甲酰基(例如氨基羰基、甲基氨基羰基、二甲基氨基羰基、丙基氨基羰基、戊基氨基羰基、环己基氨基羰基、辛基氨基羰基、2-乙基己基氨基羰基、十二烷基氨基羰基、苯基氨基羰基、萘基氨基羰基、2-吡啶基氨基羰基等)、酰脲基(例如甲基酰脲基、乙基酰脲基、戊基酰脲基、环己基酰脲基、辛基酰脲基、十二烷基酰脲基、苯基酰脲基萘基酰脲基、2-吡啶基氨基酰脲基等)、亚磺酰基(例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、萘基亚磺酰基、2-吡啶基亚磺酰基等)、烷基磺酰基(例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、丁基磺酰基、环己基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基等)、芳基磺酰基或杂芳基磺酰基(例如苯基磺酰基、萘基磺酰基、2-吡啶基磺酰基等)、氨基(例如氨基、乙基氨基、二甲基氨基、二苯基氨基、丁基氨基、环戊基氨基、2-乙基己基氨基、十二烷基氨基、苯胺基、萘基氨基、2-吡啶基氨基等)、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子等)、氟化烃基(例如氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟苯基等)、氰基、硝基、羟基、巯基、甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、苯基二乙基甲硅烷基等)、膦酰基等。优选列举烷基、芳香族烃基、芳香族杂环基、烷氧基、氨基、氰基。
另外，这些取代基可以被上述的取代基进一步取代。另外，这些取代基可以多个相互键合而形成环。
需要说明的是，后述的通式(2)～(5)中，Rb、Rc、Rd、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、Re、R41、R51、R52、R53、R54、R55或R56表示取代基的情况下，作为其取代基，与R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、及R20同样地，可列举上述取代基。
[通式(2)表示的化合物]
所述通式(A)所示结构优选为下述通式(2)所示结构。
[化学式14]
通式(2)
通式(2)中，Xa及Xb各自独立地表示氧原子、硫原子或NRc。X1、X2、X3、X4、X5及X6各自独立地表示氮原子或CRd，至少一个为氮原子。Rc、Rd、R21、R22、R23、R24、R25及R26各自独立地表示氢原子或取代基。L1、L2、L3、L4、L5及L6表示2价的连结基。p及q表示0或1的整数。
Xa及Xb分别用NRc表示的情况下，Rc可以相互键合而形成环。
[通式(3)表示的化合物]
所述通式(A)所示结构优选为下述通式(3)所示结构。
[化学式15]
通式(3)
通式(3)中，X31表示PRb(＝O)、SO2或SO。Rb、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及R38各自独立地表示氢原子或取代基。R31、R33、R36及R38的至少一个用下述通式(3-A)表示。
[化学式16]
通式(3-A)
通式(3-A)中，Y31表示2价的连结基，Z3表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。p3表示0或1的整数。
[通式(4)表示的化合物]
所述通式(A)所示结构优选为下述通式(4)所示结构。
[化学式17]
通式(4)
通式(4)中，X41、X42、X43、X44及X45各自独立地表示氮原子或CRe。Re表示氢原子或取代基。L41表示芳香族烃环基或芳香族杂环基。R41的至少一个用下述通式(4-A)表示。
[化学式18]
通式(4-A)
通式(4-A)中，Y41表示2价的连结基，Z4表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。p4表示0或1的整数。
所述通式(A)所示结构优选为下述通式(5)所示结构。通式(5)中，R51、R52、R53、R54、R55及R56分别独立地表示氢原子或取代基。通式(5)中，Z51及Z52分别独立地表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基、吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。其中，Z51及Z52不同时为给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。另外，Z51及Z52不同时为吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。
[化学式19]
通式(5)
另外，通式(2)～(5)中的取代基、芳香族烃环基及芳香族杂环基表示与通式(1)中的取代基、芳香族烃环基及芳香族杂环基意义相同的基团。
另外，通式(1-A)、(1-B)、通式(2)、通式(3-A)及通式(4-A)中，作为Y11、Y12、L1、L2、L3、L4、L5、L6、Y31、Y41表示的2价的连结基，可列举：氧或硫等硫族元素原子、二烷基甲硅烷基、亚烷基(例如亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、亚丙基、乙基亚乙基、五亚甲基、六亚甲基、2,2,4-三甲基六亚甲基、七亚甲基、八亚甲基、九亚甲基、十亚甲基、十一亚甲基、十二亚甲基、亚环己基(例如1,6-环己烷二基等)、亚环戊基(例如1,5-环戊烷二基等)等)、亚烯基(例如亚乙烯基、亚丙烯基、亚丁烯基、亚戊烯基、1-甲基亚乙烯基、1-甲基亚丙烯基、2-甲基亚丙烯基、1-甲基亚戊烯基、3-甲基亚戊烯基、1-乙基亚乙烯基、1-乙基亚丙烯基、1-乙基亚丁烯基、3-乙基亚丁烯基等)、亚炔基(例如亚乙炔基、1-亚丙炔基、1-亚丁炔基、1-亚戊炔基、1-亚己炔基、2-亚丁炔基、2-亚戊炔基、1-甲基亚乙炔基、3-甲基-1-亚丙炔基、3-甲基-1-亚丁炔基等)、亚芳基(例如亚邻苯基、亚对苯基、萘二基、蒽二基、并四苯二基、芘二基、萘基萘二基、联苯基二基(例如[1,1’-联苯基]-4,4’-二基、3,3’-联苯基二基、3,6-联苯基二基等)、联三苯二基、联四苯二基、联五苯二基、联六苯二基、联七苯二基、联八苯二基、联九苯二基、联十苯二基等)、亚杂芳基(例如从由咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(也称为单氮杂咔啉环，表示的环结构为构成咔啉环的碳原子的一个用氮原子替代而成的结构)、三唑环、吡咯环、吡啶环、吡嗪环、喹喔啉环、噻吩环、噁二唑环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、吲哚环构成的组中衍生的2价基团等)、从3环以上的环稠合而成的稠环芳香族杂环中衍生的基团等(在此，作为3环以上的环稠合而成的稠合芳香族杂环，优选为含有选自N、O及S中的杂原子作为构成稠环的元素的芳香族杂稠环，具体而言，可列举：吖啶满环、苯并喹啉环、咔唑环、吩嗪环、菲啶环、菲绕啉环、咔啉环、Cyclazine环、喹叨啉环、thebenidine环、quinindoline环、三苯二噻嗪环、三苯二噁嗪环、菲并嗪(Phenanthrazine)环、二蒽并[1,2-1’,2’]哒嗪环、呸啶环、二氮杂咔唑环(表示构成咔啉环的碳原子的任意一个用氮原子替代而成的杂环)、菲绕啉环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、萘并呋喃环、萘并噻吩环、苯并二呋喃环、苯并二噻吩环、萘并二呋喃环、萘并二噻吩环、蒽并呋喃环、蒽并二呋喃环、蒽并噻吩环、蒽并二噻吩环、噻嗯环、吩噁噻环、萘并[2,3-b]噻吩环(萘并噻吩环)等)。
从成膜性方面考虑，上述的π共轭系化合物优选分子量为2000以下。作为上述π共轭系化合物的具体例，可以列举例如以下的化合物。
＜示例化合物＞
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
[化学式23]
[化学式24]
[化学式25]
[化学式26]
[化学式27]
[化学式28]
[化学式29]
[化学式30]
＜合成方法＞
上述π共轭系化合物例如可以通过参照以下的文献、或该文献中记载的参照文献中记载的方法来合成。
(1)S.Riedmuller and Boris J Nachtsheim.,Beilstein J.Org.Chem.2013,9,1202-1209
(2)Wako Organic Square No.27(2009)
(3)N.M.Moazzam et al.,Appl.Organomet.Chem.,2012,26,7,330-334
(4)H.Kawai,et al.,Chemical Communication,2008,12,1464-1466
(5)S.Oi,etal.,Tetrahedron,2008,64,26,6051-6059
(6)S.Oi,et al.,Organic Letters,2008,10,9,1832-1826
(7)H.Uoyama,et al.,Nature,2012,492,234-238(上述的非专利文献2)
(8)Y.Nakamura,et al.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,2009,82,2743.
(电子密度分布的比例的求出方法)
连结部L部位的HOMO的电子密度的比例不足10％表示：将通过分子轨道计算所求出的HOMO的全电子密度分布设为100％时，L部位的原子的HOMO的电子密度的比例不足10％。L部位的电子密度分布不足10％是指：在该部位几乎没有电子密度分布。
电子密度分布的比例用如下的步骤来计算。首先，使用Gaussian09，用DFT(B3LYP/6-31G＊)计算作为对象的分子基态稳定结构。通过使用#p和pop＝regular作为关键字输出HOMO和LUMO的分子轨道。通过分析由此得到的分子轨道的HOMO部位的电子分布而得到。具体而言，将相当于HOMO的轨道的全原子的系数乘以2并加和，算出相当于L的部分的碳原子、杂原子的比例。
关于LUMO，也可以通过同样的分析而得到值。该情况下，L部位的LUMO电子密度的比例也不足10％表示：在将通过分子轨道计算所算出的LUMO的全电子密度分布设为100％时，L部位的碳原子、杂原子的LUMO的电子密度的比例不足10％。
(轨道重心间距离r的求出方法)
轨道重心间距离r在考虑不同的两个分子轨道的空间分布时，被定义为各个分布的重心之间的距离。本发明中，按照以上的定义，用如下的步骤计算分子的HOMO和LUMO的轨道重心之间的距离r。首先，使用Gaussian09，用DFT(B3LYP/6-31G＊)计算作为对象的分子基态稳定结构。接着，通过基态稳定结构计算求出HOMO，或由LUMO的分子轨道向量、及偶极矩行列求出HOMO或LUMO的分子轨道的重心坐标。在此，偶极矩行列在基态下使用iop(3/33＝1)这样的关键字由DFT(B3LYP/6-31G＊)的能量单点计算求出。最后，求出由以上求出的HOMO和LUMO的重心坐标之差(Δx，Δy，Δz)之后，通过计算其大小(r＝(Δx+Δy+Δz)1/2)而算出轨道重心间距离r。在D或A有多个的情况下，采用HOMO、LUMO的电子密度分别为最大的部位之间的重心之间的距离。
(迁移概率的求出方法)
电子的迁移概率表示电子从HOMO向LUMO的迁移概率，通过使用了Gaussian09的TDDFT计算而求出。具体而言，用如下的步骤计算。首先，使用Gaussian09，用DFT(B3LYP/6-31G＊)计算作为对象的分子基态稳定结构。对于该结构，使用相同的泛函数和基函数，使用TDDFT计算并使用作为关键字的TD(nstates＝3,TD＝50-50)，求出电子的迁移概率。在此，作为singlet的最低激发状态的电子跃迁概率，将作为相当于从HOMO到LUMO的迁移系数输出的值乘以2之后再2倍化而得到的值作为电子跃迁概率。
(角度θDA的求出方法)
图3是说明具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物的角度θDA的示意图。
D为HOMO发生定域的给电子基团，A为LUMO发生定域的吸电子基团，L为连结D和A的连结部。
关于θDA，使用图3，用示例化合物46的实例进行说明。在此，θDA定义为：在基态的最稳定化结构中，连接给电子基团D的HOMO的重心(★)Gd和邻接于给电子基团D的连结部L的原子(苯环的碳原子)的重心Ld而成的直线X、与连接吸电子基团A的LUMO的重心(★)Ga和邻接于吸电子基团A的连结部L的原子(取代在苯环上的氧原子)的重心La而成的直线Y所构成的角度θ。
在本发明中，角度θDA如下地求出。
求出X和Y的内积(＝X·Y)、X、Y的绝对值(分别记为|X|、|Y|)，由以下的式子求出。
式：cosθDA＝(X·Y)/(|X|×|Y|)
在此，X及Y分别表示直线X及直线Y的向量。
图4是说明示例化合物46的给电子基团D的HOMO的电子密度分布(图4的a)和吸电子基团A的LUMO的电子密度分布(图4的b)的示意图。在此，得知：两者不重叠，而是发生分离。
图5是说明示例化合物46的给电子基团D、吸电子基团A及连结部L的范围的示意图。被虚线包围的部分分别表示给电子基团D部(D)、吸电子基团A部(A)及连结部L部(L)。
(1.2)荧光发光性化合物
作为本发明所使用的发光材料，可以使用公知的荧光发光性化合物。另外，本发明的π共轭系化合物也可以作为荧光发光性化合物使用。
作为公知的荧光发光性化合物，可列举：香豆素系色素、吡喃系色素、花青苷系色素、克酮酸系色素、方酸菁系色素、氧代苯并蒽系色素、荧光素系色素、若丹明系色素、吡喃鎓系色素、苝系色素、茋系色素、聚噻吩系色素或稀土络合物系荧光体、或以激光色素为代表的荧光量子收率高的化合物等。
(1.3)磷光发光性掺杂剂
本发明所使用的磷光发光性掺杂剂为观测到来自激发三重态的发光的化合物，具体而言，是在室温(25℃)下发生磷光发光的化合物，定义为磷光量子收率在25℃下为0.01以上的化合物，但优选磷光量子收率为0.1以上。
上述磷光量子收率可以通过第4版实验化学讲座7的分光II的398页(1992年版、丸善)中记载的方法进行测定。溶液中的磷光量子收率可以使用各种溶剂进行测定，但本发明所使用的磷光掺杂剂在任意溶剂的任一个中实现上述磷光量子收率(0.01以上)即可。
磷光掺杂剂可以从有机EL元件的发光层所使用的公知的磷光掺杂剂中适当选择而使用。作为可以用于本发明的公知的磷光掺杂剂的具体例，可列举以下的文献所记载的化合物等。
Nature395,151(1998),Appl.Phys.Lett.
78，1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国际公开第2009/100991号、国际公开第2008/101842号、国际公开第2003/040257号、美国专利申请公开第2006/835469号说明书、美国专利申请公开第2006/0202194号说明书、美国专利申请公开第2007/0087321号说明书、美国专利申请公开第2005/0244673号说明书、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国际公开第2009/050290号、国际公开第2002/015645号、国际公开第2009/000673号、美国专利申请公开第2002/0034656号说明书、美国专利第7332232号说明书、美国专利申请公开第2009/0108737号说明书、美国专利申请公开第2009/0039776号说明书、美国专利第6921915号说明书、美国专利第6687266号说明书、美国专利申请公开第2007/0190359号说明书、美国专利申请公开第2006/0008670号说明书、美国专利申请公开第2009/0165846号说明书、美国专利申请公开第2008/0015355号说明书、美国专利第7250226号说明书、美国专利第7396598号说明书、美国专利申请公开第2006/0263635号说明书、美国专利申请公开第2003/0138657号说明书、美国专利申请公开第2003/0152802号说明书、美国专利第7090928号说明书、Angew.Chem.lnt.Ed.47，1(2008)、Chem.Mater.18，5119(2006)、Inorg.Chem.46，4308(2007)、Organometallics23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国际公开第2002/002714号、国际公开第2006/009024号、国际公开第2006/056418号、国际公开第2005/019373号、国际公开第2005/123873号、国际公开第2007/004380号、国际公开第2006/082742号、美国专利申请公开第2006/0251923号说明书、美国专利申请公开第2005/0260441号说明书、美国专利第7393599号说明书、美国专利第7534505号说明书、美国专利第7445855号说明书、美国专利申请公开第2007/0190359号说明书、美国专利申请公开第2008/0297033号说明书、美国专利第7338722号说明书、美国专利申请公开第2002/0134984号说明书、美国专利第7279704号说明书、美国专利申请公开第2006/098120号说明书、美国专利申请公开第2006/103874号说明书、国际公开第2005/076380号、国际公开第2010/032663号、国际公开第2008140115号、国际公开第2007/052431号、国际公开第2011/134013号、国际公开第2011/157339号、国际公开第2010/086089号、国际公开第2009/113646号、国际公开第2012/020327号、国际公开第2011/051404号、国际公开第2011/004639号、国际公开第2011/073149号、美国专利申请公开第2012/228583号说明书、美国专利申请公开第2012/212126号说明书、日本特开2012-069737号公报、日本特开2012-195554号公报、日本特开2009-114086号公报、日本特开2003-81988号公报、日本特开2002-302671号公报、日本特开2002-363552号公报等。
其中，作为优选的磷光掺杂剂，可列举中心金属具有Ir的有机金属络合物。进一步优选包含金属-碳键、金属-氮键、金属-氧键、金属-硫键的至少一个配位形式的络合物。
(2)主体化合物
本发明所使用的主体化合物是在发光层中主要负责电荷的注入及传输的化合物，在有机EL元件中实质上无法观测到其自身的发光。
主体化合物在发光层所含的化合物中在该层中的质量比优选为20％以上。
主体化合物可以单独使用，或可以组合使用多种。通过使用多种主体化合物，可以调整电荷的移动，可以将有机EL元件高效率化。
以下，对本发明中优选使用的主体化合物进行叙述。
作为与本发明中的π共轭系化合物同时使用的主体化合物，没有特别限制，从逆能量移动的观点出发，优选具有比本发明的π共轭系化合物的激发单态能量大的激发能量，进一步更优选具有比本发明的荧光发光性化合物的激发三重态能量大的激发三重态能量。
主体化合物在发光层内负责载流子的传输及激发子的生成。因此，可以在阳离子自由基状态、阴离子自由基状态、及激发状态的全部的活性种的状态下稳定地存在，优选不引起分解或加成反应等化学变化，另外，主体分子在层中不会因通电经时而发生埃米级移动。
另外，特别是在组合使用的发光掺杂剂显示TADF发光的情况下，TADF化合物的三重态激发状态的存在时间长，因此，有必要对主体化合物的分子结构进行设当的设计，从而使得主体化合物自身的T1能量高、另外在主体化合物彼此聚集的状态下不形成低T1状态、TADF化合物和主体化合物不形成复合受激态、主体化合物不会由于电场而形成电子异构体等主体化合物不发生低T1化。
为了满足这种主要条件，需要主体化合物自身的电子的跳跃移动性高、且空穴的跳跃移动高、变为三重态激发状态时的结构变化小。作为满足这种主要条件的主体化合物的代表骨架，优选列举咔唑骨架、氮杂咔唑骨架、二苯并呋喃骨架、二苯并噻吩骨架或氮杂二苯并呋喃骨架等具有高T1能级、且具有14π电子系的扩张π共轭骨架作为部分结构的物质。特别是通过发光层含有咔唑衍生物，可以促进发光层内的适当的载流子跳跃或发光材料的分散，可得到提高元件的发光性能或薄膜的稳定性的效果，因此优选。
另外，作为代表例，可列举这些环采用了二芳基和/或多芳基结构的化合物等。在此所说的“芳基”不仅包含芳香族烃环，而且也包含芳香族杂环。
更优选为咔唑骨架和分子结构与咔唑骨架不同的14π电子系芳香族杂环化合物直接键合而成的化合物，进一步优选在分子内具有两个以上14π电子系芳香族杂环化合物的咔唑衍生物。特别是为了进一步提高本发明的效果，优选所述咔唑衍生物为具有两个以上的14π电子以上的共轭类结构部分的化合物。
另外，作为本发明所使用的主体化合物，还优选下述通式(I)表示的化合物。这是因为，由于下述通式(I)表示的化合物具有稠环结构，因此，π电子云广阔且载流子传输性高，具有高的玻璃化转变温度(Tg)。另外，一般而言，稠合芳香族环会有三重态能量(T1)小的倾向，但通式(I)表示的化合物具有高的T1，相对于发光波长短的(即T1及S1大的)发光材料也可以优选使用。
[化学式31]
通式(I)
上述通式(I)中，X101表示NR101、氧原子、硫原子、CR102R103或SiR102R103。y1～y8各自表示CR104或氮原子。
R101～R104各自表示氢原子或取代基，另外，可以相互键合而形成环。
Ar101及Ar102各自表示芳香族环，可以相同，也可以各自不同。
n101及n102各自表示0～4的整数，但R101为氢原子的情况下，n101表示1～4的整数。
通式(I)中的R101～R104表示氢或取代基，在此所说的取代基是指在不阻碍本发明所使用的主体化合物的功能的范围内任选具有的取代基，规定：例如在合成路径上导入了取代基时产生本发明的效果的化合物包含本发明之内。
作为用R101～R104各自表示的取代基，可列举例如：直链或支链烷基(例如甲基、乙基、丙基、异丙基、叔丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基等)、烯基(例如乙烯基、烯丙基等)、炔基(例如乙炔基、丙炔基等)、芳香族烃环基(也称为芳香族碳环基、芳基等。例如从苯环、联苯基、萘环、薁环、蒽环、菲环、芘环、(chrysene)环、并四苯环、三邻亚苯环、邻三联苯环、间三联苯环、对三联苯环、苊环、晕苯环、茚环、芴环、荧蒽环、并四苯环、并五苯环、苝环、戊芬环、苉环、芘环、吡蒽环、蒽并蒽环、四氢化萘等中衍生的基团)、芳香族杂环基(例如呋喃环、二苯并呋喃环、噻吩环、二苯并噻吩环、噁唑环、吡咯环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、苯并咪唑环、噁二唑环、三唑环、咪唑环、吡唑环、噻唑环、吲哚环、吲唑环、苯并咪唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环、喹喔啉环、喹唑啉环、邻二氮杂萘环、喹啉环、异喹啉环、酞嗪环、萘啶环、咔唑环、咔啉环、二氮杂咔唑环(从构成咔啉环的烃环的碳原子的一个进一步用氮原子替换而成的环等中衍生出的基团。另外，有时将咔啉环和二氮杂咔唑环合在一起称为“氮杂咔唑环”。)、非芳香族烃环基(例如环戊基、环己基等)、非芳香族杂环基(例如吡咯烷基、咪唑烷基、吗啉基、噁唑烷基等)、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、戊氧基、己氧基、辛氧基、十二烷氧基等)、环烷氧基(例如环戊氧基、环己氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、烷基硫基(例如甲基硫基、乙基硫基、丙基硫基、戊基硫基、己基硫基、辛基硫基、十二烷基硫基等)、环烷基硫基(例如环戊基硫基、环己基硫基等)、芳基硫基(例如苯基硫基、萘基硫基等)、烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丁氧基羰基、辛氧基羰基、十二烷氧基羰基等)、芳氧基羰基(例如苯氧基羰基、萘氧基羰基等)、氨磺酰基(例如氨基磺酰基、甲基氨基磺酰基、二甲基氨基磺酰基、丁基氨基磺酰基、己基氨基磺酰基、环己基氨基磺酰基、辛基氨基磺酰基、十二烷基氨基磺酰基、苯基氨基磺酰基、萘基氨基磺酰基、2-吡啶基氨基磺酰基等)、酰基(例如乙酰基、乙基羰基、丙基羰基、戊基羰基、环己基羰基、辛基羰基、2-乙基己基羰基、十二烷基羰基、苯基羰基、萘基羰基、吡啶基羰基等)、酰氧基(例如乙酰氧基、乙基羰氧基、丁基羰氧基、辛基羰氧基、十二烷基羰氧基、苯基羰氧基等)、酰胺基(例如甲基羰基氨基、乙基羰基氨基、二甲基羰基氨基、丙基羰基氨基、戊基羰基氨基、环己基羰基氨基、2-乙基己基羰基氨基、辛基羰基氨基、十二烷基羰基氨基、苯基羰基氨基、萘基羰基氨基等)、氨基甲酰基(例如氨基羰基、甲基氨基羰基、二甲基氨基羰基、丙基氨基羰基、戊基氨基羰基、环己基氨基羰基、辛基氨基羰基、2-乙基己基氨基羰基、十二烷基氨基羰基、苯基氨基羰基、萘基氨基羰基、2-吡啶基氨基羰基等)、酰脲基(例如甲基酰脲基、乙基酰脲基、戊基酰脲基、环己基酰脲基、辛基酰脲基、十二烷基酰脲基、苯基酰脲基萘基酰脲基、2-吡啶基氨基酰脲基等)、亚磺酰基(例如甲基亚磺酰基、乙基亚磺酰基、丁基亚磺酰基、环己基亚磺酰基、2-乙基己基亚磺酰基、十二烷基亚磺酰基、苯基亚磺酰基、萘基亚磺酰基、2-吡啶基亚磺酰基等)、烷基磺酰基(例如甲基磺酰基、乙基磺酰基、丁基磺酰基、环己基磺酰基、2-乙基己基磺酰基、十二烷基磺酰基等)、芳基磺酰基或杂芳基磺酰基(例如苯基磺酰基、萘基磺酰基、2-吡啶基磺酰基等)、氨基(例如氨基、乙基氨基、二甲基氨基、丁基氨基、环戊基氨基、2-乙基己基氨基、十二烷基氨基、苯胺基、萘基氨基、2-吡啶基氨基等)、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子等)、氟化烃基(例如氟甲基、三氟甲基、五氟乙基、五氟苯基等)、氰基、硝基、羟基、硫醇基、甲硅烷基(例如三甲基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、苯基二乙基甲硅烷基等)、重氢原子等。
这些取代基可以被上述的取代基进一步取代。另外，这些取代基可以多个相互键合而形成环。
作为通式(I)中的y1～y8，优选y1～y4中的至少三个、或y5～y8中的至少三个用CR102表示、更优选y1～y8全部为CR102。这种骨架的空穴传输性或电子传输性优异，可以使从阳极/阴极注入的空穴/电子有效地在发光层内进行再键合、发光。
其中，作为LUMO的能级浅、且电子传输性优异的结构，优选在通式(I)中X101为NR101、氧原子或硫原子的化合物。更优选与X101及y1～y8同时形成的稠环为咔唑环、氮杂咔唑环、二苯并呋喃环或氮杂二苯并呋喃环。
另外，从主体化合物优选为刚直性这一目的考虑，在X101为NR101的情况下，R101优选为上述中可列举的取代基中的、具有π共轭系骨架的芳香族烃环基或芳香族杂环基。另外，这些R101可以进一步用上述的R101～R104表示的取代基取代。
通式(I)中，作为由Ar101及Ar102表示的芳香族环，可列举芳香族烃环或芳香族杂环。该芳香族环可以为单环，也可以为稠环，另外可以为未取代，也可以具有与上述的R101～R104表示的取代基同样的取代基。
通式(I)中，作为由Ar101及Ar102表示的芳香族烃环，可列举例如与作为上述的R101～R104表示的取代基的实例而列举的芳香族烃环基同样的环。
通式(I)表示的部分结构中，作为由Ar101及Ar102表示的芳香族杂环，可列举例如与作为上述的R101～R104表示的取代基的实例列举的芳香族杂环基同样的环。
在考虑通式(I)表示的主体化合物具有大的T1的目的的情况下，优选Ar101及Ar102表示的芳香族环自身的T1高，优选苯环(也包括多个苯环连接而成的聚亚苯基骨架(联苯基、联三苯、四联苯联苯等))、芴环、三邻亚苯环、咔唑环、氮杂咔唑环、二苯并呋喃环、氮杂二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、二苯并噻吩环、吡啶环、吡嗪环、吲哚并吲哚环、吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、咪唑环或三嗪环等。更优选为苯环、咔唑环、氮杂咔唑环、二苯并呋喃环。
Ar101及Ar102为咔唑环或氮杂咔唑环的情况下，更优选在N位(或也称为9位)或3位上进行键合。
Ar101及Ar102为二苯并呋喃环的情况下，更优选在2位或4位上进行键合。
另外，与上述的目的不同地，在考虑将有机EL元件载置于车内来使用的用途等的情况下，设想车内的环境温度升高，因此，还优选主体化合物的Tg高。因此，从将通式(I)表示的主体化合物高Tg化的目的出发，作为由Ar101及Ar102表示的芳香族环，实施方式之一是分别优选3环以上的稠环。
作为3环以上稠合成的芳香族烃稠环，具体而言，可列举：并四苯环、蒽环、并四苯环、并五苯环、并六苯环、菲环、芘环、苯并芘环、苯并薁环、屈环、苯并屈环、苊环、苊环、三邻亚苯环、晕苯环、苯并晕苯环、六苯并晕苯环、芴环、苯并芴环、荧蒽环、苝环、萘并苝环、五苯并苝环、苯并苝环、戊芬环、苉环、吡蒽环、晕苯环、萘并晕苯环、卵苯环、蒽并蒽环等。需要说明的是，这些环可以进一步具有上述的取代基。
另外，作为3环以上缩合成的芳香族杂环，具体而言，可列举：吖啶满环、苯并喹啉环、咔唑环、咔啉环、吩嗪环、菲啶环、菲绕啉环、咔啉环、Cyclazine环、喹叨啉环、thebenidine环、quinindoline环、三苯二噻嗪环、三苯二噁嗪环、菲并嗪(Phenanthrazine)环、二蒽并[1,2-1’,2’]哒嗪环、呸啶环、二氮杂咔唑环(表示构成咔啉环的碳原子的任意一个用氮原子取代的杂环)、菲绕啉环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、萘并呋喃环、萘并噻吩环、苯并二呋喃环、苯并二噻吩环、萘并二呋喃环、萘并二噻吩环、蒽并呋喃环、蒽并二呋喃环、蒽并噻吩环、蒽并二噻吩环、噻嗯环、吩噁噻环、萘并[2,3-b]噻吩环(萘并噻吩环)等。需要说明的是，这些环可以进一步具有取代基。
通式(I)中，n101及n102各自优选为0～2的整数，更优选n101+n102为1～3的整数。另外，在R101为氢原子的情况下，n101及n102同时为0时，通式(I)表示的主体化合物的分子量小，只能实现低的Tg，因此，在R101为氢原子的情况下，n101表示1～4的整数。
作为本发明中使用的主体化合物，具有所述通式(I)所示结构的主体化合物优选为具有通式(II)所示结构的化合物。这是因为，这种化合物存在载流子传输性特别优异的倾向。
[化学式32]
通式(II)
通式(II)中，X101、Ar101、Ar102、n102与所述通式(I)中的X101、Ar101、Ar102、n102意义相同。
n102优选为0～2的整数，更优选为0或1。
通式(II)中，含有X101而形成的稠环除Ar101及Ar102之外，可以在不阻碍本发明所使用的主体化合物的功能的范围内进一步具有取代基。
另外，通式(II)表示的化合物优选用下述通式(III-1)、(III-2)或(III-3)表示。
[化学式33]
通式(III-1)
通式(III-2)
通式(III-3)
通式(III-1)～(III-3)中，X101、Ar102、n102与所述通式(II)中的X101、Ar102、n102意义相同。另外，通式(III-2)中，R104与所述通式(I)中的R104意义相同。
通式(III-1)～(III-3)中，含有X101而形成的稠环、咔唑环及苯环可以在不阻碍本发明所使用的主体化合物的功能的范围内进一步具有取代基。
以下，作为本发明所使用的主体化合物，示出由通式(I)、(II)、(III-1)～(III-3)表示的化合物及其它的结构构成的化合物实例，但并不限定于这些。
[化学式34]
[化学式35]
[化学式36]
[化学式37]
[化学式38]
[化学式39]
[化学式40]
[化学式41]
[化学式42]
[化学式43]
[化学式44]
[化学式45]
[化学式46]
[化学式47]
[化学式48]
[化学式49]
[化学式50]
[化学式51]
[化学式52]
[化学式53]
[化学式54]
[化学式55]
[化学式56]
[化学式57]
[化学式58]
[化学式59]
[化学式60]
[化学式61]
[化学式62]
[化学式63]
[化学式64]
[化学式65]
[化学式66]
[化学式67]
[化学式68]
[化学式69]
[化学式70]
[化学式71]
[化学式72]
本发明所使用的优选的主体化合物可以是具有可进行升华纯化的程度的分子量的低分子化合物，也可以为具有重复单元的聚合物。
在使用低分子化合物的情况下，可以进行升华纯化，因此，具有容易纯化、且容易得到高纯度的材料的优点。作为分子量，只要是可进行升华纯化的程度，就没有特别限制，作为优选的分子量，可以是3000以下，更优选为2000以下。
在采用具有重复单元的聚合物或低聚物的情况下，具有通过湿工艺而容易进行成膜的优点，另外，一般而言，聚合物的Tg高，因此，在耐热性方面也优选。
用作本发明所使用的主体化合物的聚合物只要是可以实现所期望的元件性能，就没有特别限制，优选在主链或侧链上具有通式(I)、(II)、(III-1)～(III-3)的结构的化合物。作为分子量，没有特别限制，优选分子量5000以上，或优选重复单元数为10以上的化合物。
另外，就主体化合物而言，从具有空穴传输能力或电子传输能力、且发防止光的长波长化、另外，使有机EL元件能够在高温驱动时或元件驱动中的发热时稳定地工作的观点出发，优选具有高的玻璃化转变温度(Tg)。优选Tg为90℃以上，更优选为120℃以上。
在此，玻璃化转变温度(Tg)为使用DSC(Differential Scanning Colorimetry：示差扫描热量法)，通过以JIS K 7121-2012为基准的方法而求出的值。
《电子传输层》
本发明中电子传输层由具有传输电子的功能的材料构成，只要具有将从阴极注入的电子传递至发光层的功能即可。
对本发明中电子传输层的总层厚没有特别限制，通常为2nm～5μm的范围，更优选为2～500nm，进一步优选为5～200nm。
另外，在有机EL元件中，从电极导出发光层中产生的光时，已知从发光层中直接导出的光、以及被导出光的电极和位于对极的电极反射后导出的光会发生干涉。光在阴极中被反射的情况下，通过在数nm～数μm之间适当调整电子传输层的总层厚，可以有效地利用该干涉效果。
另一方面，使电子传输层的层厚变厚时，电压容易上升，因此，特别是在层厚很厚的情况下，电子传输层的电子移动度优选为10-5cm2/V·s以上。
作为电子传输层所使用的材料(以下，称为电子传输材料)，只要具有电子的注入性或传输性、空穴的屏障性的任一种即可，可以从现有公知的化合物中选择任意的物质来使用。
可列举例如：含氮芳香族杂环衍生物(咔唑衍生物、氮杂咔唑衍生物(构成咔唑环的碳原子的一个以上被氮原子取代而成的化合物)、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、哒嗪衍生物、三嗪衍生物、喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、菲绕啉衍生物、氮杂三邻亚苯衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、噁二唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物等)、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、噻咯衍生物、芳香族烃环衍生物(萘衍生物、蒽衍生物、三邻亚苯衍生物等)等。
另外，在配体上具有羟基喹啉骨架或二苯并羟基喹啉骨架的金属络合物、例如三(8-羟基喹啉)铝(Alq)、三(5,7-二氯-8-羟基喹啉)铝、三(5,7-二溴-8-羟基喹啉)铝、三(2-甲基-8-羟基喹啉)铝、三(5-甲基-8-羟基喹啉)铝、双(8-羟基喹啉)锌(Znq)等、及这些金属络合物的中心金属取代为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb而成的金属络合物也可以作为电子传输材料使用。
此外，无金属或金属酞菁、或它们的末端用烷基或磺酸基等取代而成的物质也可以作为电子传输材料优选使用。另外，作为发光层的材料列举的二苯乙烯基吡嗪衍生物也可以作为电子传输材料使用，与空穴注入层、空穴传输层同样地，n型-Si、n型-SiC等无机半导体也可以作为电子传输材料使用。
另外，也可以使用在高分子链上导入这些材料而成的高分子材料、或将这些材料作为高分子的主链而得到的高分子材料。
在本发明所使用的电子传输层中，在电子传输层中将掺杂材料作为客体材料进行掺杂，可以形成n性高的(富电子)电子传输层。作为掺杂材料，可列举金属络合物或卤化金属等金属化合物等n型掺杂剂。作为这种构成的电子传输层的具体例，可列举例如日本特开平4-297076号公报、日本特开平10-270172号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等文献所记载的电子传输层。
作为本发明的有机EL元件所使用的、公知的优选的电子传输材料的具体例，可列举以下的文献中记载的化合物等，但本发明并不限定于这些。
美国专利第6528187号说明书、美国专利第7230107号说明书、美国专利申请公开第2005/0025993号说明书、美国专利申请公开第2004/0036077号说明书、美国专利申请公开第2009/0115316号说明书、美国专利申请公开第2009/0101870号说明书、美国专利申请公开第2009/0179554号说明书、国际公开第2003/060956号、国际公开第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.79,156(2001)、美国专利第7964293号说明书、美国专利申请公开第2009/030202号说明书、国际公开第2004/080975号、国际公开第2004/063159号、国际公开第2005/085387号、国际公开第2006/067931号、国际公开第2007/086552号、国际公开第2008/114690号、国际公开第2009/069442号、国际公开第2009/066779号、国际公开第2009/054253号、国际公开第2011/086935号、国际公开第2010/150593号、国际公开第2010/047707号、EP2311826号、日本特开2010-251675号公报、日本特开2009-209133号公报、日本特开2009-124114号公报、日本特开2008-277810号公报、日本特开2006-156445号公报、日本特开2005-340122号公报、日本特开2003-45662号公报、日本特开2003-31367号公报、日本特开2003-282270号公报、国际公开第2012/115034号等。
作为本发明中的更优选电子传输材料，可列举含有至少一个氮原子的芳香族杂环化合物，可列举例如：吡啶衍生物、嘧啶衍生物、吡嗪衍生物、三嗪衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、氮杂二苯并呋喃衍生物、氮杂二苯并噻吩衍生物、咔唑衍生物、氮杂咔唑衍生物、苯并咪唑衍生物等。
电子传输材料可以单独使用，另外也可以组合使用多种。
《空穴阻挡层》
空穴阻挡层广义上为具有电子传输层功能的层，优选由具有传输电子的功能、并且传输空穴的能力小的材料构成，可以通过一边传输电子、一边阻挡空穴而提高电子和空穴的再键合概率。
另外，可以将上述的电子传输层的构成根据需要作为空穴阻挡层使用。
设置于本发明的有机EL元件的空穴阻挡层优选与发光层的阴极侧邻接而设置。
作为本发明中空穴阻挡层的层厚，优选为3～100nm的范围，进一步优选为5～30nm的范围。
作为空穴阻挡层所使用的材料，优选使用上述的电子传输层所使用的材料，另外，用作上述的主体化合物的材料也优选用于空穴阻挡层。
《电子注入层》
本发明的电子注入层(也称为“阴极缓冲层”)是指为了降低驱动电压或提高发光亮度而设置于阴极和发光层之间的层，详细地记载于“有机EL元件和其工业化最前沿(1998年11月30日NTS社发行)”的第2编第2章“电极材料”(123～166页)。
本发明中电子注入层根据需要而设置，如上所述可以存在于阴极和发光层之间、或阴极和电子传输层之间。
电子注入层优选为极薄的膜，层厚因原料的不同而不同，但该层厚优选为0.1～5nm的范围。另外，也可以为构成材料间断地存在的不均匀的层(膜)。
电子注入层在日本特开平6-325871号公报、日本特开平同9-17574号公报、日本特开平同10-74586号公报等中也记载有其详细，作为优选用于电子注入层的材料的具体例，可列举以锶或铝等为代表的金属、以氟化锂、氟化钠、氟化钾等为代表的碱金属化合物、以氟化镁、氟化钙等为代表的碱土金属化合物、以氧化铝为代表的金属氧化物、以8-羟基喹啉基锂(Liq)等为代表的金属络合物等。另外，也可以使用上述的电子传输材料。
另外，上述的电子注入层所使用的材料可以单独使用，也可以组合使用多种。
《空穴传输层》
本发明中空穴传输层由具有传输空穴的功能的材料构成，只要具有将从阳极注入的空穴传递至发光层的功能即可。
对本发明中空穴传输层的总层厚没有特别限制，通常为5nm～5μm的范围，更优选为2～500nm，进一步优选为5～200nm。
作为空穴传输层所使用的材料(以下，称为空穴传输材料)，只要具有空穴的注入性或传输性、电子的屏障性的任一种即可，可以从现有公知的化合物中选择任意的物质而使用。
可列举例如：卟啉衍生物、酞菁衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、亚苯基二胺衍生物、腙衍生物、茋衍生物、聚芳基链烷衍生物、三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、异吲哚衍生物、蒽或萘等并苯系衍生物、芴衍生物、芴酮衍生物、及聚乙烯基咔唑、在主链或侧链上导入有芳香族胺的高分子材料或低聚物、聚硅烷、导电性聚合物或低聚物(例如PEDOT/PSS、苯胺系共聚物、聚苯胺、聚噻吩等)等。
作为三芳基胺衍生物，可列举：以α-NPD(4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)为代表的联苯胺型、或以MTDATA为代表的星爆型、在三芳基胺连结芯部中具有芴或蒽的化合物等。
另外，日本特表2003-519432号公报或日本特开2006-135145号公报等中所记载的六氮杂三邻亚苯衍生物也同样地可以作为空穴传输材料使用。
另外还可以使用掺杂了杂质的p性高的空穴传输层。作为其实例，可列举：日本特开平4-297076号公报、日本特开2000-196140号公报、日本特开2001-102175号公报的各公报、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等中所记载的空穴传输层。
另外，也可以使用日本特开平11-251067号公报、J.Huang et.al.著文献(AppliedPhysics Letters 80(2002)，p.139)中所记载的所谓p型空穴传输材料或p型-Si、p型-SiC等无机化合物。另外，还优选使用在以Ir(ppy)3为代表的中心金属具有Ir或Pt的邻金属化有机金属络合物。
作为空穴传输材料，可以使用上述的物质，但优选使用三芳基胺衍生物、咔唑衍生物、吲哚并咔唑衍生物、氮杂三邻亚苯衍生物、有机金属络合物、在主链或侧链上导入有芳香族胺的高分子材料或低聚物等。
作为本发明的有机EL元件所使用的、公知的优选的空穴传输材料的具体例，除上述中列举的文献之外，可列举以下的文献中记载的化合物等，但本发明并不限定于这些。
例如为：Appl.Phys.Lett.69,2160(1996)、J.Lumin.72-74,985(1997)、Appl.Phys.Lett.78,673(2001)、Appl.Phys.Lett.90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.51,913(1987)、Synth.Met.87,171(1997)、Synth.Met.91,209(1997)、Synth.Met.111,421(2000)、SID Symposium Digest,37,923(2006)、J.Mater.Chem.3,319(1993)、Adv.Mater.6,677(1994)、Chem.Mater.15,3148(2003)、美国专利申请公开第2003/0162053号说明书、美国专利申请公开第2002/0158242号说明书、美国专利申请公开第2006/0240279号说明书、美国专利申请公开第2008/0220265号说明书、美国专利第5061569号说明书、国际公开第2007/002683号、国际公开第2009/018009号、EP650955、美国专利申请公开第2008/0124572号说明书、美国专利申请公开第2007/0278938号说明书、美国专利申请公开第2008/0106190号说明书、美国专利申请公开第2008/0018221号说明书、国际公开第2012/115034号、日本特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报、美国专利申请号13/585981号等。
空穴传输材料可以单独使用，另外也可以组合使用多种。
《电子阻挡层》
电子阻挡层广义上是指具有空穴传输层的功能的层，优选由具有传输空穴的功能且传输电子的能力小的材料构成，可以通过一边传输空穴、一边阻挡电子而提高电子和空穴的再键合概率。
另外，根据需要可以将上述的空穴传输层的构成作为本发明中的电子阻挡层使用。
设置于本发明的有机EL元件的电子阻挡层优选与发光层的阳极侧邻接而设置。
作为本发明中电子阻挡层的层厚，优选为3～100nm的范围内，进一步优选为5～30nm的范围内。
作为电子阻挡层所使用的材料，优选使用上述的空穴传输层所使用的材料，另外，上述的主体化合物还优选用于电子阻挡层。
《空穴注入层》
本发明的空穴注入层(也称为“阳极缓冲层”)是指为了降低驱动电压或提高发光亮度而设置于阳极和发光层之间的层，详细地记载于“有机EL元件和其工业化最前沿(1998年11月30日NTS社发行)”的第2编第2章“电极材料”(123～166页)。
本发明中空穴注入层根据需要而设置，如上所述可以存在于阳极和发光层或阳极和空穴输送层之间。
空穴注入层在日本特开平9-45479号公报、日本特开平9-260062号公报、日本特开平8-288069号公报等中也记载有其详细，作为空穴注入层所使用的材料，可列举例如上述的空穴传输层所使用的材料等。
其中，优选以铜酞菁为代表的酞菁衍生物、日本特表2003-519432号公报或日本特开2006-135145号公报等所记载的六氮杂三邻亚苯衍生物、以氧化钒为代表的金属氧化物、非晶碳、聚苯胺(人造绿宝石)或聚噻吩等导电性高分子、以三(2-苯基吡啶)铱络合物等为代表的邻金属化络合物、三芳基胺衍生物等。
上述的空穴注入层所使用的材料可以单独使用，另外也可以组合使用多种。
《添加物》
上述的本发明中的有机层可以进一步含有其它添加物。
作为添加物，可列举例如溴、碘及氯等卤元素或卤化化合物、Pd、Ca、Na等碱金属或碱土金属、过渡金属的化合物或络合物、盐等。
添加物的含量可以任意地确定，相对于所含有的层的总质量％，优选为1000ppm以下，更优选为500ppm以下，进一步优选为50ppm以下。
其中，根据提高电子或空穴的传输性的目的或有利于激发子的能量移动的目的等，有时也不在该范围内。
《有机层的形成方法》
对本发明的有机层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、电子注入层等)的形成方法进行说明。
本发明的有机层的形成方法没有特别限制，可以使用现有公知的例如真空蒸镀法、湿式法(也称为湿工艺)等的形成方法。
作为湿式法，有旋涂法、流延法、喷墨法、印刷法、点胶涂敷法(dye coating)、刮板涂布法、辊涂法、喷涂法、流帘涂布法、LB法(Langmuir-Blodgett法)等，但从容易得到均质的薄膜、且高生产率方面考虑，优选点胶涂敷法、辊涂法、喷墨法、喷涂法等辊对辊方式适性高的方法。
作为将本发明所使用的有机EL材料进行溶解或分散的液体介质，例如可以使用甲基乙基酮、环己酮等酮类、醋酸乙酯等脂肪酸酯类、二氯苯等卤化烃类、甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳香族烃类、环己烷、十氢化萘、十二烷等脂肪族烃类、DMF、DMSO等有机溶剂。
另外，作为分散方法，可以通过超声波、高剪切力分散或介质分散等分散方法进行分散。
另外，每层可以使用不同的成膜法。在成膜中采用蒸镀法的情况下，其蒸镀条件因使用的化合物的种类等而不同，一般而言，优选在舟加热温度50～450℃、真空度1×10-6～1×10-2Pa、蒸镀速度0.01～50nm/秒、基板温度-50～300℃、层(膜)厚0.1nm～5μm、优选5～200nm的范围内适当选择。
本发明的有机层的形成优选通过一次抽真空连贯地将空穴注入层直至阴极制成，但也可以在中途取出并实施不同的成膜法。此时优选在干燥非活性气体气氛下进行操作。
《阳极》
作为有机EL元件中的阳极，优选使用将工作函数大(4eV以上、优选4.5eV以上)的金属、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这种电极物质的具体例，可列举Au等金属、CuI、铟锡氧化物(ITO)、SnO2、ZnO等导电性透明材料。另外，可以使用IDIXO(In2O3-ZnO)等非晶质且可制作透明导电膜的材料。
就阳极而言，使这些电极物质通过蒸镀或溅射等方法而形成薄膜，可以用光刻法形成所期望的形状的图案，或不太要求图案精度的情况(100μm以上左右)下，可以在上述电极物质的蒸镀或溅射时经由所期望的形状的掩模而形成图案。
或者，在使用像有机导电性化合物那样可涂布的物质的情况下，也可以使用印刷方式、涂敷方式等湿式成膜法。在从该阳极导出发光的情况下，优选使透过率大于10％，另外，作为阳极的片材电阻优选为数百Ω/□以下。
阳极的膜厚也因材料的不同而不同，通常在10nm～1μm、优选10～200nm的范围内选择。
《阴极》
作为阴极，可使用将工作函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属)、合金、导电性化合物及它们的混合物作为电极物质的阴极。作为这种电极物质的具体例，可列举：钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/铜混合物、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、铟、锂/铝混合物、铝、稀土金属等。其中，从相对于电子注入性及氧化等的耐久性方面考虑，优选电子注入性金属和工作函数的值比其大且稳定的金属即第二金属的混合物、例如、镁/银混合物、镁/铝混合物、镁/铟混合物、铝/氧化铝(Al2O3)混合物、锂/铝混合物、铝等。
阴极可以通过蒸镀或溅射等方法使这些电极物质形成薄膜来制作。另外，作为阴极的片材电阻优选为数百Ω/□以下，膜厚通常在10nm～5μm、优选50～200nm的范围内选择。
需要说明的是，为了使发光的光透过，只要有机EL元件的阳极或阴极中的任一个为透明或半透明，则发光亮度提高且合适。
另外，在阴极上以1～20nm的膜厚制作上述金属之后，通过阳极的说明中所列举的在其上制作导电性透明材料，可以制作透明或半透明的阴极，可以使用该方法来制作阳极和阴极这两者都具有透过性的元件。
[支撑基板]
作为可以用于本发明的有机EL元件的支撑基板(以下，也称为基体、基板、基材、支撑体等)，对玻璃、塑料等种类没有特别限定，另外，可以为透明，也可以为不透明。在从支撑基板侧导出光的情况下，支撑基板优选为透明。作为优选使用的透明的支撑基板，可以列举玻璃、石英、透明树脂膜。特别优选的支撑基板为可以对有机EL元件赋予挠性的树脂膜。
作为树脂膜，可列举例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯、聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸、纤维素二乙酸酯、纤维素三乙酸酯(TAC)、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素(CAP)、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝酸纤维素等纤维素酯类或它们的衍生物、聚偏氯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯乙烯醇、间规聚苯乙烯、聚碳酸酯、降冰片烯树脂、聚甲基戊烯、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜(PES)、聚苯硫醚、聚砜类、聚醚酰亚胺、聚醚酮酰亚胺、聚酰胺、氟树脂、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸类聚合物或聚芳酯类、ARTON(商品名JSR社制造)或Apelle(商品名三井化学社制造)之类的环烯烃类树脂等。
在树脂膜的表面上，可以形成无机物、有机物的被膜或其两者的复合被膜，优选用以JIS K 7129-1992为基准的方法测定的、水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)％RH)为0.01g/(m2·24h)以下的阻隔性膜，进一步优选为用以JISK 7126-1987为基准的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下、水蒸气透过为1×10-5g/(m2·24h)以下的高阻隔性膜。
作为形成阻隔膜的材料，只要是具有抑制带来水分或氧等元件所致劣化的物质的浸入的功能的材料即可，例如，可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。另外，为了改良该膜的脆弱性，更优选具有由这些无机层和有机材料构成的层的叠层结构。对无机层和有机层的叠层顺序没有特别限制，优选使两者交替地叠层多次。
对阻隔膜的形成方法没有特别限定，可以使用例如真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子线外延法、团簇离子束法、离子喷镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂敷法等，特别优选日本特开2004-68143号公报中所记载的利用大气压等离子体聚合法的方法。
作为不透明的支撑基板，可列举例如：铝、不锈钢等金属板、膜或不透明树脂基板、陶瓷制成的基板等。
本发明的有机EL元件的发光在室温(25℃)下的外部导出量子效率优选为1％以上，更优选为5％以上。
在此，外部导出量子效率(％)＝有机EL元件外部发光的光子数/流入有机EL元件的电子数×100。
另外，可以组合使用彩色滤光片等色相改良滤光片等，也可以组合使用颜色转换滤光片，所述颜色转换滤光片使用荧光体将来自有机EL元件的发光色转变为多色。
[密封]
作为本发明的有机EL元件的密封所使用的密封方法，可以列举例如将密封部件与电极、支撑基板用粘接剂粘接的方法。作为密封部件，只要以覆盖有机EL元件的显示区域的方式配置即可，可以为凹板状，也可以为平板状。另外，透明性、电绝缘性没有特别限定。
具体而言，可列举玻璃板、聚合物板/膜、金属板/膜等。作为玻璃板，特别可以列举钠石灰玻璃、含钡锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。另外，作为聚合物板，可以列举聚碳酸酯、丙烯酸类聚合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等。作为金属板，可列举包含选自不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗及钽中的1种以上的金属或合金的金属板。
在本发明中，从可以将有机EL元件薄膜化方面考虑，可以优选使用聚合物膜、金属膜。另外，聚合物膜优选为用以JISK7126-1987为基准的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/(m2·24h·atm)以下、用以JIS K 7129-1992为基准的方法测定的水蒸气透过度(25±0.5℃、相对湿度90±2％)为1×10-3g/(m2·24h)以下的膜。
为了将密封部件加工成凹状，使用喷砂器加工、化学蚀刻加工等。
作为粘接剂，具体而言，可以列举丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物等具有反应性乙烯基的光固化及热固化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等湿气固化型等粘接剂。另外，可以列举环氧系等热及化学固化型(二液混合)。另外，可以列举热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外，可以列举阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
需要说明的是，有机EL元件有时通过热处理而劣化，因此，优选可以在室温至80℃发生粘接固化的物质。另外，可以使干燥剂分散于所述粘接剂中。粘接剂向密封部分的涂布既可以使用市售的点胶涂敷机，也可以如丝网印刷那样进行印刷。
另外，还可以优选在夹持有机层并与支撑基板对向的一侧的电极的外侧被覆该电极和有机层，以与支撑基板连接的形态形成无机物、有机物的层而制成密封膜。该情况下，作为形成该膜的材料，只要是具有抑制水分或氧等元件所致劣化的物质的浸入的功能的材料即可，例如可以使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。
另外，为了改良该膜的脆弱性，优选具有由这些无机层和有机材料构成的层的叠层结构。对这些膜的形成方法没有特别限定，例如可以使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子线外延法、团簇离子束法、离子喷镀法、等离子体聚合法、大气压等离子体聚合法、等离子体CVD法、激光CVD法、热CVD法、涂敷法等。
优选在密封部件和有机EL元件的显示区域的间隙中以气相及液相注入氮、氩等惰性气体或氟化烃、硅油那样的非活性液体。另外，也可以制成真空。另外，还可以在内部封入吸湿性化合物。
作为吸湿性化合物，可列举例如：金属氧化物(例如氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化钡、氧化镁、氧化铝等)、硫酸盐(例如硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸钴等)、金属卤化物(例如氯化钙、氯化镁、氟化铯、氟化钽、溴化铈、溴化镁、碘化钡、碘化镁等)、过氯酸类(例如过氯酸钡、过氯酸镁等)等，在硫酸盐、金属卤化物及过氯酸类中，优选使用无水盐。
[保护膜、保护板]
为了提高元件的机械强度，可以在夹持有机层并与支撑基板对向的一侧的所述密封膜或所述密封用膜的外侧设置保护膜或保护板。特别是在利用所述密封膜进行密封的情况下，其机械强度不一定高，因此，优选设置这种保护膜、保护板。作为其中可以使用的材料，可以使用与用于所述密封的材料同样的玻璃板、聚合物板/膜、金属板/膜等，从轻量且薄膜化方面考虑，优选使用聚合物膜。
[光导出提高技术]
通常讲，有机EL元件在折射率比空气高(折射率在1.6～2.1左右的范围内)的层的内部发光，仅导出在发光层中产生的光中的15％～20％左右的光。这是因为，以临界角以上的角度θ入射于界面(透明基板和空气的界面)的光发生全反射而无法导出至元件外部，或者，光在透明电极或发光层与透明基板之间发生全反射，光在透明电极或发光层进行波传导，结果，光向元件侧面方向散逸。
作为提高该光的导出效率的方法，可列举例如在透明基板表面形成凹凸、防止透明基板和空气界面上的全反射的方法(例如美国专利第4774435号说明书)、通过使基板上具有集光性而提高效率的方法(例如日本特开昭63-314795号公报)、在元件的侧面等上形成反射面的方法(例如日本特开平1-220394号公报)、在基板和发光体之间导入具有中间折射率的平坦层并形成防反射膜的方法(例如日本特开昭62-172691号公报)、在基板和发光体之间导入折射率比基板低的平坦层的方法(例如日本特开2001-202827号公报)、在基板、透明电极层或发光层的任意层之间(包含基板和外界之间)形成衍射格子的方法(日本特开平11-283751号公报)等。
在本发明中，可以将这些方法与本发明的有机EL元件组合使用，可以优选使用在基板和发光体之间导入折射率比基板低的平坦层的方法、或在(包含)基板、透明电极层或发光层的任意层间(在内的基板与外界之间)形成衍射格子的方法。
本发明通过组合这些方法，可以进一步得到高亮度或耐久性优异的元件。
在透明电极和透明基板之间以比光的波长长的厚度形成低折射率的介质时，就从透明电极中出来的光而言，介质的折射率越低，导出至外部的效率越高。
作为低折射率层，可列举例如：气凝胶、多孔质二氧化硅、氟化镁、含氟聚合物等。透明基板的折射率一般而言为1.5～1.7左右的范围内，因此，低折射率层的折射率优选为大约1.5以下。另外，进一步优选为1.35以下。
另外，低折射率介质的厚度优选为介质中的波长的2倍以上。这是因为，低折射率介质的厚度为光的波长的程度、且为瞬逝渗出的电磁波进入于基板内的膜厚时，低折射率层的效果减弱。
在引起全反射的界面或任一种介质中导入衍射格子的方法具有光导出效率的提高效果高的特征。该方法中，衍射格子通过1次衍射或2次衍射这样的所谓布拉格衍射，利用可以将光的方向变为与折射不同的特定的方向的性质，并通过在任意层间、或介质中(透明基板内或透明电极内)导入衍射格子，从而使从发光层中产生的光中由于层间全反射等而无法导出到外面的光发生衍射，将光导出至外部。
导入的衍射格子优选具有二维的周期折射率。因为在发光层中发出的光在所有的方向随机地产生，因此，仅在某个方向上具有周期的折射率分布的通常的一维衍射格子中，仅有那些在特定方向上传导的光发生衍射，光的导出效率不会显著提高。
但是，通过将折射率分布制成二维分布，在所有方向传导的光都发生衍射，光的导出效率提高。
作为导入衍射格子的位置，可以为任意层间、或介质中(透明基板内或透明电极内)，但优选产生光的场所即有机发光层的附近。此时，衍射格子的周期优选介质中的光波长的约1/2～3倍左右的范围内。衍射格子的排列优选重复正方形的格子状、三角形的格子状、蜂窝格子状等二维地排列。
[集光片]
本发明的有机EL元件通过进行加工而在支撑基板(基板)的光导出侧设置例如微透镜阵列状的结构、或与所谓集光片组合，针对特定方向例如元件发光面进行正面方向集光，由此可以提高特定方向上的亮度。
作为微透镜阵列的实例，在基板的光导出侧对一边为30μm、其顶角为90度的四棱锥进行二维排列。一边优选为10～100μm的范围内。比该范围小时，产生衍射效果而发生着色，过大时，厚度变厚，不优选。
作为集光片，可以使用例如在液晶显示装置的LED背光中被实用化的集光片。作为这种片材，例如可以使用住友3M社制造的亮度提高膜(BEF)等。作为棱镜片的形状，例如既可以是在基材中形成了顶角90度、间距50μm的△状条纹的棱镜片，也可以是顶角带有圆润的形状、使间距随机地变化的形状、或其它形状。
另外，为了控制来自有机EL元件的光放射角，可以将光漫射板、膜与集光片组合使用。例如，可以使用(株)Kimoto制造的扩散膜(LIGHTUP)等。
[用途]
本发明的有机EL元件可以作为电子设备、例如显示装置、显示器、各种发光装置使用。
作为发光装置，可列举例如：照明装置(家庭用照明、车内照明)、钟表或液晶用背光、广告牌、信号机、光存储介质的光源、电子照片复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等，但并不限定于此，特别可以有效地用于液晶显示装置的背光、作为照明用光源的用途。
本发明的在有机EL元件中，可根据需要在成膜时通过金属掩模或喷墨印刷法等实施图案化。图案化的情况下，可以仅将电极图案化，也可以将电极和发光层图案化，也可以将元件全层图案化，在元件的制作中，可以使用现有公知的方法。
＜显示装置＞
具备本发明的有机EL元件的显示装置可以为单色，也可以为多色，在此，对多色显示装置进行说明。
多色显示装置的情况下，仅在形成发光层时设置阴影掩模，可以在一面通过蒸镀法、流延法、旋涂法、喷墨法或印刷法等而形成膜。
仅发光层进行图案化的情况下，并不限定于该方法，优选为蒸镀法、喷墨法、旋涂法及印刷法。
显示装置中具备的有机EL元件的构成根据需要从上述的有机EL元件的构成例中选择。
另外，有机EL元件的制造方法如上述本发明有机EL元件的制造中的一个实施方式所示。
在对这样得到的多色显示装置施加直流电压的情况下，将阳极设为+的极性、将阴极设为－的极性并施加2～40V左右的电压时，可以观测发光。另外，即使以相反的极性施加电压，电流也不流动而完全不产生发光。在进一步施加交流电压的情况下，仅在成为阳极为+、阴极为-的状态时发光。需要说明的是，施加的交流的波形可以为任意的。
多色显示装置可以作为显示设备、显示器或各种发光光源使用。在显示设备或显示器中，可以通过使用蓝、红及绿发光的3种有机EL元件而进行全彩色的显示。
作为显示设备或显示器，可列举电视机、笔记本电脑、移动设备、AV设备、文字广播显示及汽车内的信息显示等。特别是可以作为再生静止图像或动态图像的显示装置使用，作为动画再生用显示装置使用时的驱动方式可以是简单矩阵(无源矩阵)方式，也可以是有源矩阵方式。
作为发光装置，可列举家庭用照明、车内照明、钟表或液晶用背光、广告牌、信号机、光存储介质的光源、电子照片复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等，但本发明并不限定于这些。
以下，基于附图对具有本发明的有机EL元件的显示装置的一例进行说明。
图7是表示由有机EL元件构成的显示装置的一例的示意图。通过有机EL元件的发光而进行图像信息的显示，例如是移动电话等的显示器的示意图。
显示器1具有：具有多个像素的显示部A、基于图像信息而进行显示部A的图像扫描的控制部B、将显示部A和控制部B进行电连接的配线部C等。
控制部B经由显示部A和配线部C而进行电连接，分别对多个像素基于来自外部的图像信息传输扫描信号和图像数据信号，每条扫描线上的像素依据扫描信号并按照图像数据信号依次发光并进行图像扫描而在显示部A显示图像信息。
图8是有源矩阵方式的显示装置的示意图。
显示部A在基板上具有含有多条扫描线5及数据线6的配线部C和多个像素3等。对显示部A的主要的部件的说明如下。
在图8中，示出像素3发出的光向白箭头方向(下方向)导出的情况。
配线部的扫描线5及多条数据线6分别由导电材料构成，扫描线5和数据线6以格子状垂直，在垂直的交点位置上与像素3连接(详细情况未图示)。
像素3从扫描线5施加扫描信号时，由数据线6接收图像数据信号，根据接收的图像数据进行发光。
通过将发光的颜色为红区域的像素、绿区域的像素、蓝区域的像素适当在同一基板上并置，可以进行全彩色显示。
下面，对像素的发光工艺进行说明。图9是表示像素的电路的概略图。
像素具备：有机EL元件10、开关晶体管11、驱动晶体管12、电容器13等。在多个像素中使用红色、绿色及蓝色发光的有机EL元件作为有机EL元件10，可以通过将它们并列设置在同一基板上而进行全彩色显示。
图9中，从控制部B经由数据线6对开关晶体管11的漏极施加图像数据信号。而且，从控制部B经由扫描线5对开关晶体管11的门极施加扫描信号时，开关晶体管11的驱动接通，施加于漏极的图像数据信号传递到电容器13和驱动晶体管12的门极。
通过图像数据信号的传递，电容器13根据图像数据信号的电位而进行充电，同时驱动晶体管12的驱动接通。驱动晶体管12的漏极连接于电源线7，源极连接于有机EL元件10的电极，根据施加于门极的图像数据信号的电位从电源线7向有机EL元件10供给电流。
通过控制部B的依次扫描而扫描信号移至下面的扫描线5时，开关晶体管11的驱动断开。但是，即使开关晶体管11的驱动断开，电容器13也保持被充电的图像数据信号的电位，因此，驱动晶体管12的驱动保持接通状态，继续有机EL元件10的发光直至进行下面的扫描信号的施加。通过依次扫描施加下一扫描信号时，根据与扫描信号同期的下一图像数据信号的电位驱动驱动晶体管12而使有机EL元件10发光。
即，有机EL元件10的发光相对于多个像素各自的有机EL元件10设置作为主动元件的开关晶体管11和驱动晶体管12，多个像素3各自的有机EL元件10发光。将这种发光方法称为有源矩阵方式。
在此，有机EL元件10的发光既可以为基于具有多梯度电位的多值图像数据信号的多梯度发光，也可以为基于2进制图像数据信号所规定的发光量的接通、断开。另外，电容器13的电位的保持既可以继续保持至下一扫描信号的施加，也可以在施加下一扫描信号之前进行放电。
在本发明中，不限于上述的有源矩阵方式，可以为仅在扫描扫描信号时根据数据信号使有机EL元件发光的无源矩阵方式的发光驱动。
图10是无源矩阵方式的显示装置的示意图。图10中，多条扫描线5和多条数据线6夹持像素3而对向设置成格子状。
通过依次扫描施加扫描线5的扫描信号时，与所施加的扫描线5连接的像素3根据图像数据信号进行发光。
在无源矩阵方式中，在像素3中没有主动元件，可以实现制造成本的降低。
通过使用本发明的有机EL元件，可得到提高了发光效率的显示装置。
＜照明装置＞
本发明的有机EL元件也可以用于照明装置。
本发明的有机EL元件可以用作具有共振器结构的有机EL元件。作为具有这种共振器结构的有机EL元件的使用目的，可列举光存储介质的光源、电子照片复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等，但并不限定于这些。另外，可以通过进行激光震荡而用于上述用途。
另外，本发明的有机EL元件既可以作为照明用途或曝光光源这样的一种灯使用，也可以作为投影图像这样类型的投影装置、或直接观看静止图像或动态图像这种类型的显示装置(显示器)使用。
作为动画再生用显示装置使用时的驱动方式可以是无源矩阵方式，也可以是有源矩阵方式。或者，通过使用2种以上的具有不同的发光色的本发明的有机EL元件，可以制作全彩色显示装置。
另外，本发明所使用的π共轭系化合物可以适用于作为照明装置的实质上产生白色发光的有机EL元件。例如，使用多个发光材料的情况下，可以通过使多个发光色同时发光并进行混色而得到白色发光。作为多个发光色的组合，既可以含有红色、绿色及蓝色的3原色的三个发光最大波长，也可以含有利用了蓝色和黄色、蓝绿和橙色等补色的关系的两个发光最大波长。
另外，就本发明的有机EL元件的形成方法而言，只要仅在发光层、空穴输送层或电子输送层等形成时设置掩模，利用掩模分涂等简单地配置即可。由于其它层为通用，因此，不需要掩模等图案化，可以在一面通过蒸镀法、流延法、旋涂法、喷墨法及印刷法等例如形成电极膜，生产率也提高。
根据该方法，与以阵列状并列配置有多个色的发光元件的白色有机EL装置不同，元件自身为白色发光。
[本发明的照明装置的一个实施方式]
对具备本发明的有机EL元件的本发明的照明装置的一个实施方式进行说明。
将本发明的有机EL元件的非发光面用玻璃盒覆盖，将厚度300μm的玻璃基板用作密封用基板，在周围作为密封材料适用环氧类光固化型粘接剂(东亚合成社制LUXTRACKLC0629B)，将其重叠于阴极上并与透明支撑基板密合，从玻璃基板侧照射UV光并使其固化、密封，可以形成图11及图12所示的照明装置。
图11表示照明装置的概略图，本发明的有机EL元件(照明装置内的有机EL元件101)用玻璃盖板102覆盖(需要说明的是，玻璃盖板中的密封操作不会使照明装置内的有机EL元件101与大气接触而是在氮气氛下的手套箱(纯度99.999％以上的高纯度氮气的气氛下)中进行。)。
图12表示照明装置的剖面图，105表示阴极，106表示有机层，107表示带透明电极的玻璃基板。需要说明的是，在玻璃盖板102内填充氮气108，设置有捕水剂109。
通过使用本发明的有机EL元件，可得到提高了发光效率的照明装置。
＜发光材料＞
作为本发明所使用的发光材料，其特征在于：含有所述具有通式(A)所示结构的π共轭系化合物中的至少1种。
由此，有机EL元件中的电子移动度得以提高，由此，可得到有机EL元件中高电流密度下的发光效率的降低即滚降(roll-off)得以改善的效果，因此，可得到提高发光效率、改善寿命的效果。
另外，除π共轭系化合物之外，优选还含有具有所述通式(I)、所述通式(II)和/或通式(III-1)～(III-3)所示结构的主体化合物。由此，可得到进一步提高发光效率、改善寿命的效果。
另外，作为发光材料的本发明所使用的π共轭系化合物也可以用于发光性薄膜、电荷移动性薄膜、显示装置及照明装置。
在此，对本发明的发光性薄膜进行说明。
＜发光性薄膜＞
本发明的发光性薄膜可以与所述有机层的形成方法同样地制作。
本发明的发光性薄膜的形成方法没有特别限制，可以使用现有公知的例如真空蒸镀法、湿式法(也称为湿工艺)等形成方法。
作为湿式法，有旋涂法、流延法、喷墨法、印刷法、点胶涂敷法、刮板涂布法、辊涂法、喷涂法、流帘涂布法、LB法(Langmuir-Blodgett法)等，但从容易得到均质的薄膜、且高生产率方面考虑，优选点胶涂敷法、辊涂法、喷墨法、喷涂法等辊对辊方式适性高的方法。
作为将本发明所使用的发光材料进行溶解或分散的液体介质，例如可以使用甲基乙基酮、环己酮等酮类、醋酸乙酯等脂肪酸酯类、二氯苯等卤化烃类、甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳香族烃类、环己烷、十氢化萘、十二烷等脂肪族烃类、DMF、DMSO等有机溶剂。
另外，作为分散方法，可以通过超声波、高剪切力分散或介质分散等分散方法而进行分散。
另外，每层可以使用不同的成膜法。在成膜中采用蒸镀法的情况下，其蒸镀条件因使用的化合物种类等不同而不同，但一般而言优选将舟加热温度在50～450℃的范围内、将真空度在1×10-6～1×10-2Pa的范围内、蒸镀速度0.01～50nm/秒的范围内、基板温度-50～300℃的范围内、层厚0.1nm～5μm的范围内、优选5～200nm的范围内适当选择。
另外，在成膜中采用旋涂法的情况下，优选在100～1000rpm的范围内、10～120秒的范围内、在干燥非活性气体气氛下进行旋涂。
另外，也可以将本发明的发光性薄膜用于显示装置及照明装置。
由此，可得到改善了发光效率的显示装置及照明装置。
实施例
以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明并不受实施例限定。需要说明的是，实施例中，使用“份”或“％”的表示，但只要没有特殊说明，表示“质量份”或“质量％”。
另外，就各实施例中的化合物的体积％而言，利用水晶振子微平衡法测定制作的层厚，算出质量，由比重求出。
将实施例及比较例中使用的化合物的结构式示于以下。
[化学式73]
[化学式74]
[实施例1]
(有机EL元件1-1的制作)
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度进行成膜并进行图案化而作为阳极，然后，将带有该ITO透明电极的透明基板在异丙醇中进行超声波清洗，用干燥氮气进行干燥，进行5分钟UV臭氧清洗之后，将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架上。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用坩埚中填充最适于制作各个元件的量的各层构成材料。蒸镀用坩埚使用由钼制成或钨制成的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压至真空度1×10-4Pa之后，对放入有α-NPD的蒸镀用坩埚通电并进行加热，以0.1nm/秒的蒸镀速度在ITO透明电极上进行蒸镀，形成层厚40nm的空穴注入传输层。
接着，按照主体化合物H-46、作为掺杂剂的比较化合物1分别达到94％、6％的体积％的方式以0.1nm/秒的蒸镀速度进行共蒸镀，形成层厚35nm的发光层。
其后，将BCP(电子传输材料)以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成层厚30nm的电子传输层。
另外，以膜厚0.5nm形成氟化锂之后，蒸镀100nm的铝而形成阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气的气氛下用罐状玻璃盒覆盖上述元件的非发光面侧，设置电极导出配线，制作有机EL元件1-1。
(有机EL元件1-2～1-12的制作)
如表1所示那样改变掺杂剂，除此之外，用与有机EL元件1-1同样的方法制作有机EL元件1-2～1-12。
(评价)
对有机EL元件1-1～1-12，进行下述评价。
(外部量子收率(发光亮度)EQE的评价)
使上述制作的各有机EL元件在室温(约25℃)下、在2.5mA/cm2的定电流条件下发光，使用分光放射亮度计CS-2000(KONICAMINOLTA公司制造)测定发光刚刚开始之后的发光亮度。
接着，将比较例的有机EL元件1-1的发光亮度设为100时，求出相对发光亮度，将其作为发光效率(外部量子收率)的尺度。数值越大，表示发光效率越优异。
(驱动时的电压上升)
有机EL元件驱动时的各样品的电压上升通过进行下述测定来进行评价。
(A)初期驱动电压的测定
对于各样品，在室温(约25℃)下使用分光放射亮度计CS-2000(KONICA MINOLTA公司制造)测定各样品的发光亮度，求出发光亮度1000cd/m2下的初期驱动电压。
(B)半衰寿命后的电压的测定
对于上述半衰寿命评价结束的样品，在室温(约25℃)下使用分光放射亮度计CS-2000(KONICAMINOLTA公司制造)测定各样品的发光亮度，求出发光亮度1000cd/m2中的驱动电压。半衰寿命的评价法进行后述。
(驱动时的电压上升)
驱动电压的评价利用下述式算出。
电压上升＝(B)半衰寿命后的发光亮度1000cd/m2下的驱动电压/(A)发光亮度1000cd/m2下的初期驱动电压
需要说明的是，表1中，电压上升的值越小，表示越良好。
[表1]
(结果)
将本发明的荧光发光性化合物用作掺杂剂的有机EL元件1-6～1-12中，可观察到外部量子收率(EQE)的提高，并且可观察到驱动电压的降低。
[实施例2]
(有机EL元件2-1的制作)
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度进行成膜并进行图案化从而作为阳极，然后，将安装有该ITO透明电极的透明基板在异丙醇中进行超声波清洗，用干燥氮气干燥，进行5分钟UV臭氧清洗之后，将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架上。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用坩埚中填充最适于制作各个元件的量的各层构成材料。蒸镀用坩埚使用由钼制成或钨制成的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压至真空度1×10-4Pa之后，对放入有α-NPD的蒸镀用坩埚进行通电并进行加热，以0.1nm/秒的蒸镀速度在ITO透明电极上进行蒸镀，形成层厚40nm的空穴注入传输层。
接着，以主体化合物H-46、作为掺杂剂的比较化合物1分别成为90％、10％的体积％的方式以0.1nm/秒的蒸镀速度进行共蒸镀，形成层厚35nm的发光层。
其后，将DPEPO以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成层厚10nm的空穴阻挡层。进一步在其上将Alq3(电子传输材料)以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成层厚30nm的空穴传输层。
另外，在以膜厚0.5nm形成氟化锂之后，蒸镀100nm的铝而形成阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气气氛下用罐状玻璃盒覆盖上述元件的非发光面侧，设置电极导出配线，制作有机EL元件2-1。
(有机EL元件2-2～2-13的制作)
如表2所示那样变更变掺杂剂、主体化合物，除此之外，用与有机EL元件2-1同样的方法制作有机EL元件2-2～2-13。
(评价)
对有机EL元件2-1～2-13，进行下述评价。
(外部量子收率(发光亮度)的评价)
使上述制作的各有机EL元件在室温(约25℃)下、2.5mA/cm2的定电流条件下发光，使用分光放射亮度计CS-2000(KONICAMINOLTA公司制造)测定发光开始之后的发光亮度。
接着，将比较例的有机EL元件2-1的发光亮度设为100，求出相对发光亮度，将其作为发光效率(外部量子收率)的尺度。数值越大，表示发光效率越优异。
(半衰寿命(连续驱动稳定性)的评价)
一边使各样品以初期亮度3000cd/m2连续驱动，一边使用上述分光放射亮度计CS-2000测定亮度，求出测定的亮度半衰的时间(LT50)。
求出将比较例的有机EL元件2-1的LT50作为100时的相对值，将其设为连续驱动稳定性的尺度。将其评价结果示于表。表中，数值越大，表示连续驱动稳定性越优异(寿命长)。
[表2]
(结果)
可以得知：在使用了本发明的π共轭系化合物的有机EL元件2-6～2-13与比较例的有机EL元件相比，外部量子收率及半衰寿命优异。
[实施例3]
将实施例2中制作的红色(有机EL元件2-10)、绿色(有机EL元件2-4)、蓝色(有机EL元件2-7)发光有机EL元件并列设置在同一基板上，制作图8所示的有源矩阵方式全彩色显示装置。图8只是表示制作的全彩色显示装置的显示部A的示意图。即在同一基板上具有含有多条扫描线5及数据线6的配线部、和并列设置的多个像素3(发光的颜色为红区域的像素、绿区域的像素、蓝区域的像素等)，配线部的扫描线5及多条数据线6分别由导电材料构成，将扫描线5和数据线6以格子状进行垂直，在垂直的交点位置上连接于像素3(详细情况未图示)。所述多个像素3以分别设有对应于各个发光色的有机EL元件、作为主动元件的开关晶体管和驱动晶体管的有源矩阵方式驱动，从扫描线5施加扫描信号时，由数据线6接收图像数据信号，根据接收的图像数据进行发光。通过这样将各个红、绿、蓝的像素适当并列设置，可以进行全彩色显示。通过驱动该全彩色显示装置，可得到亮度高且鲜明的全彩色动画显示。
[实施例4]
将本发明中使用的π共轭系化合物的L部的HOMO、LUMO的电子密度、θDA、轨道重心间距离r、电子跃迁概率及ΔEst与比较化合物同时示于表3。
需要说明的是，ΔEst根据使用了作为泛函数的B3LYP、作为基函数的6-31G(d)的结构最适化计算，进一步实施利用时间依赖密度泛函数法(Time-Dependent DFT)的激发状态计算而求出S1、T1的能量(分别E(S1)、E(T1))，按照ΔEst＝E(S1)－E(T1)式算出。
[表3]
由表3来看，本发明的π共轭系化合物与比较化合物相比，不使ΔEst变大，满足L部的HOMO、LUMO的电子密度不足10％、θDA低于90度、轨道重心间距离r为0.6nm以下、电子跃迁概率为90％以上、以及在HOMO和LUMO之间通过贯穿空间相互作用而引起电子跃迁的条件。
[实施例5]
(有机EL元件3-1的制作)
在50mm×50mm、厚度0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度进行成膜并进行图案化而作为阳极，然后，将带有该ITO透明电极的透明基板在异丙醇中进行超声波清洗，用干燥氮气进行干燥，进行5分钟UV臭氧清洗之后，将该透明基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架上。
在真空蒸镀装置内的各个蒸镀用坩埚中填充最适于制作各个元件的量的各层构成材料。蒸镀用坩埚使用由钼制成或钨制成的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压至真空度1×10-4Pa之后，对放入有α-NPD的蒸镀用坩埚进行通电并进行进行加热，以0.1nm/秒的蒸镀速度在ITO透明电极上进行蒸镀，形成层厚40nm的空穴注入传输层。
接着，以主体化合物H-46、比较化合物1分别成为93％、7％的体积％的方式以0.1nm/秒的蒸镀速度进行共蒸镀，形成层厚35nm的发光层。
其后，将化合物H-42以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成层厚30nm的空穴阻挡层兼电子传输层。
另外，在以膜厚0.5nm形成氟化锂之后，蒸镀100nm的铝而形成阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气气氛下用罐状玻璃盒覆盖上述元件的非发光面侧，设置电极导出配线，制作有机EL元件3-1。
(有机EL元件3-2～3-7的制作)
如表4所示那样变更主体化合物、掺杂剂化合物、辅助掺杂剂化合物，除此之外，用与有机EL元件3-1同样的方法制作有机EL元件3-2～3-7。
(有机EL元件3-1～3-7的评价)
(评价)
对有机EL元件3-1～3-7，进行下述评价。
(外部量子收率(发光亮度)的评价)
使上述制作的各有机EL元件在室温(约25℃)下、2.5mA/cm2的定电流条件下发光，使用分光放射亮度计CS-2000(KONICAMINOLTA公司制造)测定发光开始之后的发光亮度。
接着，将比较例的有机EL元件3-1的发光亮度走位100，求出相对发光亮度，将其作为发光效率(外部量子收率)的尺度。数值越大，表示发光效率越优异。
(半衰寿命(连续驱动稳定性)的评价)
一边使各样品以初期亮度3000cd/m2连续驱动，一边使用上述分光放射亮度计CS-2000测定亮度，求出测定的亮度半衰的时间(LT50)。
求出将比较例的有机EL元件3-1的LT50作为100时的相对值，将其作为连续驱动稳定性的尺度。将其评价结果示于表。表中，数值越大，表示连续驱动稳定性越优异(寿命长)。
[表4]
(结果)
可以得知：有机EL元件3-4～3-7与比较例的有机EL元件相比，外部量子收率及半衰寿命优异。
这被认为是本发明的π共轭系化合物辅助其它荧光发光性化合物的发光的效果。即，可以认为，与荧光发光性化合物相比能级高的本发明的π共轭系化合物在发光元件中被激发时，荧光发光性化合物有效地接收其能量，由此得到不逊色于本发明的π共轭系化合物自身发光的外部量子效率。
工业实用性
如上所述，本发明适于提供发光效率高、且经时引起的发光特性的变化少的稳定性优异的有机电致发光元件。另外，适于提供该有机电致发光元件所使用的含有π共轭系化合物的发光性薄膜以及具备所述有机电致发光元件的显示装置及照明装置。

Claims (10)

1.一种有机电致发光元件，其在阳极和阴极之间具有含有至少1层发光层的有机层，其中，至少1层该发光层包含π共轭系化合物，所述π共轭系化合物没有HOMO和LUMO的电子密度分布的重叠，通过同一分子内的贯穿空间相互作用引起所述HOMO和所述LUMO间的电子跃迁，且在所述HOMO或所述LUMO中至少一方定域的部位包含π共轭系芳香族环。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，
所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和定域在所述吸电子基团A上的LUMO的轨道重心之间的距离r大于0nm且在0.6nm以下，
通式(A)
其中，式中，m、n表示1～6的整数。
3.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，
所述π共轭系化合物为具有下述通式(A)所示结构的化合物，D表示给电子基团，A表示吸电子基团，
HOMO定域在该D上，LUMO定域在该A上，
L为连结所述给电子基团D和所述吸电子基团A的连结部，并且是HOMO及LUMO的电子密度分布占不足10％的部位，
在具有下述通式(A)所示结构的化合物的基态的稳定化结构中，将连接定域在所述给电子基团D上的HOMO的重心和邻接于该给电子基团D的所述连结部L的原子的重心而成的直线、与连接定域在所述吸电子基团A上的LUMO的重心和邻接于该吸电子基团A的所述连结部L的原子的重心而成的直线所构成的角度设为θDA时，该角度θDA小于90°，
所述给电子基团D和所述吸电子基团A的电子跃迁概率为80％以上，
通式(A)
其中，式中，m、n表示1～6的整数。
4.如权利要求1～3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，
所述π共轭系化合物为具有下述通式(1)～(5)所示结构的化合物的至少1种，
通式(1)
通式(1)中，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19及R20各自独立地表示氢原子或取代基，R11、R12、R13及R14的至少一个用下述通式(1-A)表示，
通式(1-A)
通式(1-B)
通式(1-A)中，Y11表示2价的连结基，Z1表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；R11、R12、R13及R14的至少另一个用上述通式(1-B)表示；通式(1-B)中，Y12表示2价的连结基，Z2表示吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；x、p1、p2表示整数0或1，
通式(2)
通式(2)中，Xa及Xb各自独立地表示氧原子、硫原子或NRc；X1、X2、X3、X4、X5及X6各自独立地表示氮原子或CRd，且至少一个为氮原子；Rc、Rd、R21、R22、R23、R24、R25及R26各自独立地表示氢原子或取代基；L1、L2、L3、L4、L5及L6表示2价的连结基；p及q表示0或1的整数，
通式(3)
通式(3)中，X31表示PRb(＝O)、SO2或SO；Rb、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37及R38各自独立地表示氢原子或取代基；R31、R33、R36及R38的至少一个用下述通式(3-A)表示，
通式(3-A)
通式(3-A)中，Y31表示2价的连结基，Z3表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；p3表示整数0或1，
通式(4)
通式(4)中，X41、X42、X43、X44及X45各自独立地表示氮原子或CRe；Re表示氢原子或取代基；L41表示芳香族烃环基或芳香族杂环基；R41用下述通式(4-A)表示，
通式(4-A)
通式(4-A)中，Y41表示2价的连结基，Z4表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；p4表示整数0或1，
通式(5)
通式(5)中，R51、R52、R53、R54、R55及R56各自独立地表示氢原子或取代基；通式(5)中，Z51及Z52各自独立地表示给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基、吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；其中，Z51及Z52不同时为给电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基；另外，Z51及Z52不同时为吸电子性的芳香族烃环基或芳香族杂环基。
5.如权利要求1～3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，
所述π共轭系化合物的最低激发单态和最低激发三重态的能量差的绝对值ΔEst为0.5eV以下。
6.如权利要求1～3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，
所述发光层含有：荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种、以及所述π共轭系化合物。
7.如权利要求1～3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，
所述发光层含有：荧光发光性化合物和磷光发光性化合物中的至少1种、所述π共轭系化合物、以及主体化合物。
8.一种发光性薄膜，其含有权利要求1～5中任一项所述的π共轭系化合物。
9.一种显示装置，其具有权利要求1～7中任一项所述的有机电致发光元件。
10.一种照明装置，其具有权利要求1～7中任一项所述的有机电致发光元件。
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