CN106663742A - 有机电致发光元件、显示装置、照明装置、π共轭系化合物、发光性薄膜 - Google Patents

有机电致发光元件、显示装置、照明装置、π共轭系化合物、发光性薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于，提供一种可以抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及不使用稀有金属的有机电致发光元件等。该有机电致发光元件的特征在于，含有分子内具有电子的供体部位和受体部位的π共轭系化合物，该π共轭系化合物的从供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量和从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量的构成的角度θ为90～180度的范围内，且分子内具有多个电子的供体部位和受体部位的至少任一部位。

Description

有机电致发光元件、显示装置、照明装置、π共轭系化合物、发 光性薄膜
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光元件。另外，涉及一种具备该有机电致发光元件的显示装置及照明装置、含有π共轭系化合物以及该π共轭系化合物的发光性薄膜。更详细而言，涉及一种改良了发光效率的有机电致发光元件等。
背景技术
利用了有机材料的电致发光(Electro Lumine scence：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被实用化的技术。有机EL元件的电子显示器本来最近也适用于照明装置或显示装置等，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底状态时发出光的“磷光发光”和在从单态激发状态返回到基底状态时发出光的“荧光发光”这两种。
对有机EL元件施加电场时，从阳极和阴极中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-TripletAnnihilation：以下，适当简称为“TTA”。另外，Triplet-TripletFusion：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，近年来报道有利用有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现象(热活性型延迟荧光(也称为“热激发型延迟荧光”：ThermallyActivatedDelayedFluorescence：以下，适当简称为“TADF”。))的荧光发光材料和对有机EL元件的利用的可能性(例如参照专利文献2、非专利文献1～2。)。利用该TADF机制引起的延迟荧光时，在荧光发光中，理论上可以实现与磷光发光同等的100％的内部量子效率。
为了显现TADF现象，需要引起从在室温或发光元件中的发光层温度下通过电场激发而产生的75％的三重态激发子向单态激发子的逆系间穿越。另外，通过逆系间穿越而产生的单态激发子与通过直接激发而产生的25％的单态激发子同样地进行荧光发光，由此可以理论上实现100％的内部量子效率。为了引起该逆系间穿越，单态激发能级和三重态激发能级的能量差的绝对值(以下，称为ΔEST)必须非常小。为了在有机化合物中将ΔEST极小化，优选不搀杂分子内的HOMO和LUMO而进行定域。
例如，如图1的a所示的2CzPN中，在苯环状的1位和2位的咔唑基上HOMO局部存在，在4位和5位的氰基上LUMO局部存在。因此，可以将2CzPN的HOMO和LUMO进行分离，如图1的b所示，ΔEST非常变小而显现TADF现象。另一方面，在将2CzPN的4位和5位的氰基取代为甲基的2CzXy(图2的a)中，不能进行2CzPN中所看到的HOMO和LUMO的明确的分离，如图2的b所示，不能缩小ΔEST，没有达到显现TADF现象。
另外，已知有在由主体化合物和发光性化合物构成的发光层中将显示TADF性的化合物作为第三成分(辅助掺杂剂化合物)在发光层中含有时，对高发光效率显现是有效的(非专利文献3)。在辅助掺杂剂化合物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有逆系间穿越(RISC)而生成单态激发子。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，可以利用理论上100％的激发子能量使发光性化合物发光，显现高发光效率。
但是，为了形成分子内电荷移动(CT)性的激发状态，作为用于显现TADF现象的需要条件的发光材料的HOMO和LUMO的定域成为吸收光谱或发光光谱宽阔化的主要原因。该宽阔化现象在有机EL元件中的色设计中成为致命的问题。下面，对该问题点的原因进行说明。
图3的a示意性地表示2CzPN的电子状态。作为TADF发光材料(以下，也称为“TADF化合物”。)已知的分子的HOMO和LUMO定域，在分子内产生电荷的偏离。该电荷的偏离在成为介质的物质(例如溶剂或主体化合物、图3的b中也引起电荷的偏离。因此，如图3的c那样，介质物质静电性地吸附于TADF化合物，在各种位置以各种方位形成相互作用。其结果，已知有TADF化合物的激发状态中的能量分布宽广，吸收光谱或发光光谱宽阔化。
另一方面，图4中以与TADF化合物对比的目的表示磷光发光性化合物和主体化合物的相互作用示意图。如图4的a所示，磷光发光性化合物(Ir(ppy)3)在分子的外侧和内侧分别HOMO和LUMO定域。HOMO部分大致存在于络合物中央部的铱金属，因此，对与周边介质的静电的相互作用没有贡献。分布于配体的LUMO与主体化合物(图4的b)相互作用，但在分子的外侧定域，因此，相互作用的位置或方位被限定。结果，抑制磷光发光性化合物的激发状态中的能量分布，与现有的TADF化合物相比，吸收光谱或发光光谱的宽阔化变小(图4的c)。
因此，如磷光发光性化合物那样，谋求可抑制激发状态中的能量分布的TADF化合物的新的分子设计技术。在现有的有机EL元件中，没有确立同时实现抑制吸收光谱或发光光谱的宽阔化、高发光效率性及不使用稀有金属的全部的技术。
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2013-116975号公报
非专利文献
非专利文献1:H.Uoyama,et al.,Nature,2012,492,234-238
非专利文献2:Q.Zhang et al.,Nature,Photonics,2014,8,326-332
非专利文献3:H.Nakanоtani,et al.,Nature Communicaion,2014,5,4016-4022.
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，其解决课题在于，提供一种可以抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及可以不使用稀有金属的有机电致发光元件。另外在于，提供一种具备该有机电致发光元件的显示装置及照明装置。再者在于，提供一种可以抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及可以不使用稀有金属的π共轭系化合物以及含有该π共轭系化合物的发光性薄膜。
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，结果发现，通过发光层的至少一层能含有在分子内具有处于特定位置关系的供体部位和受体部位的π共轭系化合物，能够提供提高发光效率的有机EL元件等，直至完成本发明。
即，本发明的上述技术问题通过以下的方案来解决。
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一层发光层的有机层，其中，
至少一层所述发光层含有分子内具有电子的供体部位和受体部位的π共轭系化合物，
所述π共轭系化合物中，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，在分子内，所述供体部位和所述受体部位的至少任一部位具有多个。
2.如第1项所述的有机电致发光元件，其中，所述角度θ在135～180度的范围内。
3.如第1项或第2项所述的有机电致发光元件，其中，一个所述受体部位经由连结基团与两个以上所述供体部位键合，或者，一个所述供体部位经由连结基团与两个以上所述受体部位键合。
4.如第1项或第2项所述的有机电致发光元件，其中，一个所述受体部位与两个以上所述供体部位直接键合，或者，一个所述供体部位与两个以上所述受体部位直接键合。
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，至少一层所述发光层含有具有下述通式(1)～(8)中任一个所示结构的π共轭系化合物的至少一种。
[化学式1]
(式中，X1～X8及Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位或所述受体部位。X1～X8各自独立地为所述供体部位时，Y1～Y20各自独立地表示所述受体部位。X1～X8各自独立地为所述受体部位的情况下，Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位。L1～L10表示所述连结基。L1～L10各自独立地表示任选被取代的芳基或任选被取代的杂芳基。L1通过相邻的碳原子与X1和Y1键合，L2通过相邻的碳原子与X1和Y2键合，L3通过相邻的碳原子与X1和Y3键合，L4通过相邻的碳原子与X1和Y4键合，L5通过相邻的碳原子与X2和Y5键合，L6通过相邻的碳原子与X2和Y6键合，L7通过相邻的碳原子与X2和Y7键合，L8通过相邻的碳原子与X3和Y8键合，L9通过相邻的碳原子与X3和Y9键合，L10通过相邻的碳原子与X7和Y19键合。)
6.如第5项所述的有机电致发光元件，其中，所述通式(1)～(8)中，X1～X8及Y1～Y20表示的所述供体部位或所述受体部位各自独立地选自：
任选被取代的芳基环、任选被取代的杂芳基环、任选被取代的烷基、任选被取代的羰基、任选被取代的氮原子、任选被取代的硫原子、任选被取代的硼原子、任选被取代的磷原子、任选被取代的氧原子或任选被取代的硅原子。
7.如第5项或第6项所述的有机电致发光元件，其中，所述通式(1)～(3)或(7)中，L1～L10分别为苯环。
8.如第1项～第7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能级和最低激发三重态能级的能量差的绝对值(ΔEST)为0.5eV以下。
9.如第1项～第8项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有：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。
10.如第1项～第9项中任一项所述的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有：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。
11.一种显示装置，其具有第1项～第10项中任一项所述的有机电致发光元件。
12.一种照明装置，其具有第1项～第10项中任一项所述的有机电致发光元件。
13.一种π共轭系化合物，其在分子内具有电子的供体部位和受体部位，其中，
从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且在分子内，所述供体部位和所述受体部位中的至少任一部位具有多个。
14.一种发光性薄膜，其含有第13项所述的π共轭系化合物。
发明效果
通过本发明的上述方案，可以提供能够抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及可以不使用稀有金属的有机电致发光元件。另外，可以提供具备该有机电致发光元件的显示装置及照明装置。另外，可以提供抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及可以不使用稀有金属的π共轭系化合物以及含有该π共轭系化合物的发光性薄膜。
关于本发明的效果的显现机制或作用机制，尚不明确，推测如下。
如上所述，本发明在上述角度θ为90～180度范围内时具有效果。
为了方便，图5的a-1～a-3及b为具有一个供体部位和一个受体部位的π共轭系化合物的简略示意图，使用该图5的a-1～a-3及b，对供体部位和受体部位的上述方向向量所构成的角度θ在本发明范围内的情况和范围外的情况进行说明。需要说明的是，图5的a-1～a-3及b中的箭头表示从供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量或从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量。
表示本发明的范围内的角度θ的图5的a-1～a-3中，空间上容易引起从供体部位的HOMO向受体部位的LUMO的电子迁移。其结果，在有机EL元件中显现出高发光效率。另一方面，就图5的b所示的本发明范围外的角度θ而言，空间上不易引起从供体部位的HOMO向受体部位的LUMO的电子迁移，不能显示高发光效率。
下面，对吸收光谱或发光光谱的宽阔化抑制效果进行说明。为了便于说明，对于具有一个供体部位和两个受体部位、且具有本发明范围内的角度θ的π共轭系化合物的分子，图6的a示出简略的示意图。分布于TADF化合物的供体部位的HOMO与分布于受体部位的LUMO对面，不存在供体部位的HOMO能与分子的周边介质相互作用的空间。因此，如图6的b所示，本发明的π共轭系化合物(TADF分子)和介质(主体化合物)的相互作用的位置或方位与图3的c相比被限制，因此，显现出抑制吸收光谱或发光光谱的宽阔化的效果。
附图说明
图1是说明ΔEST的能级图。
图2是说明ΔEST的能级图的其它例子。
图3是TADF化合物和主体的相互作用示意图。
图4是表示磷光发光性化合物和主体化合物的相互作用的示意图。
图5是说明本发明的角度θ的示意图。
图6是表示本发明的π共轭系化合物和介质的相互作用的示意图。
图7是表示π共轭系化合物作为辅助掺杂剂起作用的情况的能级图的示意图。
图8是表示π共轭系化合物作为主体化合物起作用的情况的能级图的示意图。
图9是表示由有机EL元件构成的显示装置的一例的示意图。
图10是有源矩阵方式的显示装置的示意图。
图11是表示像素的电路的概略图。
图12是无源矩阵方式的显示装置的示意图。
图13是照明装置的概略图。
图14是照明装置的剖面图。
图15是说明本发明的角度θ的算出方法的示意图。
标记说明
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
A 显示部
B 控制部
C 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一层发光层的有机层的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有分子内具有电子的供体部位和受体部位的π共轭系化合物，所述π共轭系化合物中，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，在分子内，所述供体部位和所述受体部位的至少任一部位具有多个。该特征为权利要求1～14的各个权利要求的发明所共有的技术的特征。
作为本发明的实施方式，从显现本发明的效果的观点出发，所述角度θ在135～180度的范围内时，电子更容易在空间上从供体部位向受体部位迁移，其结果，发光效率进一步提高，因此优选。
在本发明中，一个所述受体部位经由连结基团与两个以上的所述供体部位键合，或者，一个所述供体部位经由连结基团与两个以上的所述受体部位键合，由此，可以抑制吸收或发光光谱的宽阔化，因此优选。
另外，在本发明中，一个所述受体部位与两个以上的所述供体部位直接键合，或者，一个所述供体部位与两个以上的所述受体部位直接键合，由此，可以抑制吸收或发光光谱的宽阔化，因此优选。
另外，在本发明中，从高发光效率显现的观点出发，优选发光层的至少一层含有具有上述通式(1)～(8)中任一个所示结构的π共轭系化合物的至少一种。
在本发明中，从高发光效率显现的观点出发，通式(1)～(8)中，优选X1～X8及Y1～Y20表示的所述供体部位或所述受体部位各自独立地选自：
任选被取代的芳基环、任选被取代的杂芳基环、任选被取代的烷基、任选被取代的羰基、任选被取代的氮原子、任选被取代的硫原子、任选被取代的硼原子、任选被取代的磷原子、任选被取代的氧原子或任选被取代的硅原子中选择。
另外，在本申请发明中，从显现高发光效率的观点出发，通式(1)～(3)或(7)中，优选L1～L10分别为苯环。
另外，在本发明中，π共轭系化合物的最低激发单态能级和最低激发三重态能级的能量差的绝对值(ΔEST)为0.5eV以下，由此，更容易引起逆系间穿越，因此优选。
另外，发光层的至少一层含有：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，由此，发光效率提高，因此优选。
另外，发光层的至少一层含有：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，由此，发光效率提高，因此优选。
本发明的有机电致发光元件可以合适地装备在显示装置中。由此，可得到发光效率良好的显示装置，故优选。
本发明的有机电致发光元件可以合适地装备在照明装置中。由此，可得到发光效率良好的显示装置，故优选。
本发明的π共轭系化合物的特征在于，在分子内具有电子的供体部位和受体部位，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，在分子内，所述供体部位和所述受体部位中的至少任一部位具有多个。
由此，可以提供发光效率高的材料。
本发明的π共轭系化合物可以合适地装备在发光性薄膜中。由此，可得到发光效率良好的发光性薄膜，优选。
以下，对本发明和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，存在以下优点：以往激发子的能量具有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占据分子轨道(Highest OccupiedMolecular Orbital：HOMO)和最低未占分子轨道(Lowest Unoccupied MolecularOrbital：LUMO)的空间的重叠是最有效的。
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“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”中，通过导入氰基、三嗪等电子吸引性骨架、以及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。
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，“HOMO和LUMO实质上分离”是指：通过上述分子计算而算出的HOMO轨道分布及LUMO轨道分布的中心部位分离，更优选HOMO轨道的分布和LUMO轨道的分布几乎不重叠。
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(一层)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，也可以为发光层与邻接层的界面。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即可，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、或防止施加发光时所不需要的高电压、且提高相对于驱动电流的发光色稳定性的观点出发，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。
优选在本发明所使用的发光层中含有发光掺杂剂(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)，进一步含有上述的主体化合物(基质材料、发光主体化合物、也简称为主体)。发光层的至少一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π共轭系化合物时，发光效率提高，因此优选。另外，发光层的至少一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、π共轭系化合物和主体化合物时，发光效率提高，因此优选。
(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，优选至少1层的发光层含有后述的荧光发光性化合物和作为发光助剂(辅助掺杂剂)起作用的本发明的π共轭系化合物。
在本发明中，发光层在0.1～50质量％的范围内含有发光性化合物，特别优选在1～30质量％的范围内内含有发光性化合物。
关于发光层中的发光性化合物的浓度，可以基于所使用的特定的发光性化合物及设备的必要条件任意地确定，相对于发光层的层厚方向，可以以均匀的浓度含有发光性化合物，另外，也可以具有任意的浓度分布。
另外，本发明中使用的发光性化合物可以使用多种，也可以组合结构不同的荧光发光性化合物或组合荧光发光性化合物和磷光发光性化合物来使用。由此，可以得到任意的发光色。
在发光层含有最低激发单态能级和最低激发三重态能级的能量差的绝对值(ΔEST)为0.5eV以下的本发明的π共轭系化合物、发光性化合物和主体化合物的情况下，本发明的π共轭系化合物作为辅助掺杂剂起作用。另一方面，在发光层含有本发明的π共轭系化合物和发光性化合物但不含有主体化合物的情况下，本发明的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，各种情形都是一样的，即，将本发明的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)变换为单态激发子。
由此，可以将在本发明的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。
因此，在发光层含有本发明的π共轭系化合物、发光性化合物及主体化合物中3个成分的情况下，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。
同样地，在发光层含有本发明的π共轭系化合物和发光性化合物的2成分的情况下，优选π共轭系化合物的S1和T1的能级比发光性化合物的S1和T1的能级高。
图7及图8表示本发明的π共轭系化合物分别作为辅助掺杂剂及主体化合物起作用时的示意图。图7及图8为一例，在本发明的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7及图8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π共轭系化合物用作辅助掺杂剂的情况下，发光层相对于π共轭系化合物含有以质量比计100％以上的主体化合物，优选荧光发光性化合物和/或磷光发光性化合物相对于π共轭系化合物在质量比0.1～50％的范围内含有。
将本发明的π共轭系化合物用作主体化合物的情况下，发光层优选相对于π共轭系化合物在质量比0.1～50％的范围内的范围内含有荧光发光性化合物和/或磷光发光性化合物。
将本发明的π共轭系化合物用作辅助掺杂剂或主体化合物的情况下，从高发光效率化的观点出发，优选本发明的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“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，将用分光放射亮度计CS-1000(KONICAMINOLTA(株)制造)测定的结果对应于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，可举出例如蓝和橙、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在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
在本发明的π共轭系化合物中，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，分子内具有多个“所述供体部位和所述受体部位中的至少任一部位”。需要说明的是，所述角度θ更优选为135～180度的范围内。
另外，该π共轭系化合物进行后述，可以优选用于本发明的发光性薄膜。
供体部位是指给电子性的部位，本发明中，HOMO是指定域在供体部位的π轨道或n轨道。在此，供体部位的“部位”是指取代基或原子群。
作为供体部位的实例，可举出芳基胺类、咔唑、吩噁嗪、9,10-二氢吖啶、及吩噻嗪等。
受体部位是指缺电子性的吸电子性部位，本发明中，LUMO是指定域在受体部位的π*轨道或σ*轨道。在此，受体部位的“部位”是指取代基或原子群。
作为受体部位的实例，可举出用氰基取代的苯环、三嗪环、嘧啶环、硼原子、磺酰基等。
对从供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量和从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量进行说明。供体部位内的HOMO轨道的电子云定义为供体部位内的π轨道或n轨道的电子云，受体部位内的LUMO轨道的空的电子云定义为受体部位内的π*轨道或σ*轨道的电子云。从原子伸出的π轨道、n轨道、π*轨道及σ*轨道的方向通过分子轨道法而得知。例如，由sp2杂化轨道构成的π轨道，其2pz轨道的方向成为本发明的方向向量。
本发明的角度θ为这样定义的从供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量的构成的角度。
这种，本发明的角度θ可以使用作为分子轨道计算用软件的美国Gaussian公司制造的Gaussian09(RevisionC.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,2010.)、使用密度泛函数法(B3LYP/6-31G(d))作为计算方法算出。对软件或计算方法没有特别限定，即使使用任一种，也可以同样地求出。
本发明的π共轭系化合物在分子内具有电子的供体部位和受体部位。需要说明的是，作为π共轭系化合物，优选为一个受体部位经由连结基团与两个以上供体部位键合、或者一个供体部位经由连结基团与两个以上受体部位键合而成的化合物。
另外，本发明的π共轭系化合物还优选为一个受体部位与两个以上供体部位直接键合、或者一个供体部位与两个以上受体部位直接键合而成的化合物。
作为这种优选用于本发明的π共轭系化合物，具体而言，例如为具有下述通式(1)～(8)中任一个所示结构的π共轭系化合物，优选本发明的发光层的至少一层含有至少一种这种π共轭系化合物。
[化学式2]
(式中，X1～X8及Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位或所述受体部位。X1～X8各自独立地为所述供体部位的情况下，Y1～Y20各自独立地表示所述受体部位。X1～X8各自独立地为所述受体部位的情况下，Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位。L1～L10表示所述连结基。L1～L10各自独立地表示任选被取代的芳基或任选被取代的杂芳基。L1通过相邻的碳原子与X1和Y1键合，L2通过相邻的碳原子与X1和Y2键合，L3通过相邻的碳原子与X1和Y3键合，L4通过相邻的碳原子与X1和Y4键合，L5通过相邻的碳原子与X2和Y5键合，L6通过相邻的碳原子与X2和Y6键合，L7通过相邻的碳原子与X2和Y7键合，L8通过相邻的碳原子与X3和Y8键合，L9通过相邻的碳原子与X3和Y9键合，L10通过相邻的碳原子与X7和Y19键合。)
另外，在上述通式(1)～(8)中，X1～X8及Y1～Y20表示的所述供体部位或所述受体部位优选各自独立地选自：任选被取代的芳基环、任选被取代的杂芳基环、任选被取代的烷基、任选被取代的羰基、任选被取代的氮原子、任选被取代的硫原子、任选被取代的硼原子、任选被取代的磷原子、任选被取代的氧原子、或任选被取代的硅原子中选择。
另外，在上述通式(1)～(8)中，X1～X8或Y1～Y20为电子供给部时，进一步优选电子供给部分别独立地选自：任选一部分被烷基取代的碳原子数6～20的芳基环、任选一部分被烷氧基取代的碳原子数6～20的芳基环、任选被取代的咔唑环、任选被取代的吲哚并吲哚环、任选被取代的9,10-二氢吖啶环、任选被取代的吩噁嗪环、任选被取代的吩噻嗪环、任选被取代的5,10-二氢吩嗪环、任选被取代的二苯并噻吩环、任选被取代的氨基、或任选被取代的硫基。
另外，在上述通式(1)～(8)中，X1～X8或Y1～Y20为电子吸引部时，更优选电子吸引部各自独立地选自：任选一部分被氰基取代的碳原子数6～20的芳基环、任选一部分被氟烷基取代的碳原子数6～20的芳基环、任选一部分或全部被氟原子取代的碳原子数6～20的芳基环、任选被取代的碳原子数5～13的含氮芳香环、任选被取代的二苯并呋喃环、任选被取代的二苯并噻咯环、任选被取代的二苯并硼杂环戊二烯(dibenzoborol)环、任选被取代的二苯并噻吩氧化物环、任选被取代的二苯并噻吩二氧化物环、任选被取代的亚磺酰基、任选被取代的磺酰基、任选被取代的硼基、任选被取代的氧化膦基、任选被取代的甲硅烷基、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、喹唑啉环、邻二氮杂萘环、喹喔啉环、酞嗪环、蝶啶环、吖啶环、菲啶环、或菲绕啉环。特别优选也优选选自吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环、三嗪环、喹啉环、异喹啉环、菲啶环、或菲绕啉环。
作为上述的碳原子数6～20的芳基环，具体而言，可以列举苯环、茚环、萘环、薁环、芴环、菲环、蒽环、苊环、联苯环、(chrysene)环、并四苯环、芘环、戊搭烯环、醋蒽烯环、庚搭烯环、三邻亚苯环、不对称引达省环、屈环、对称引达省环、苯并环庚二烯嵌萘(Pleiadene)环、非那烯环、荧蒽环、苝环、醋菲烯环等。更优选苯环、萘环、芴环、菲环、蒽环、亚联苯环、屈环、芘环、三邻亚苯环、屈环、荧蒽环、苝环。特别优选为苯环、萘环、菲环、芘环。
上述的烷基可以为直链、支链、或环状的任一种，可举出例如碳原子数1～20的直链、支链、或环状的烷基，具体而言，可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、正己基、环己基、2-乙基己基、正庚基、正辛基、2-己基辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基，优选甲基、乙基、异丙基、叔丁基、环己基、2-乙基己基、2-己基辛基。
上述的烷氧基可以为直链及支链的任一种，可举出例如碳原子数1～20的直链或支链状的烷氧基，具体而言，可举出甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、新戊氧基、正己氧基、环己氧基、正庚氧基、正辛氧基、2-乙基己氧基、壬氧基、癸氧基、3,7-二甲基辛氧基、正十一烷氧基、正十二烷氧基、正十三烷氧基、正十四烷氧基、2-正己基-正辛氧基、正十五烷氧基、正十六烷氧基、正十七烷氧基、正十八烷氧基、正十九烷氧基、正二十烷氧基，优选甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、环己氧基、2-乙基己氧基、2-己基辛氧基。
作为上述连结基(包括上述通式(1)～(3)及(7)中的L1～L10)，只要是不阻碍本发明的效果的范围，就没有特别限定，优选为苯环、萘环、噻吩环、呋喃环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、噻吩并噻吩环，通式(1)～(3)或(7)中，L1～L10特别优选均为苯环。
作为具有上述通式(1)～(8)中任一个所示结构的π共轭系化合物，可举出以下例示的化合物，但并不限定于这些。
需要说明的是，以下的化合物的上述角度θ均在90～180度的范围内。
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
通过使用这些化合物，如上所述可以具有容易引起从供体部位向受体部位的电子迁移的结构。需要说明的是，关于这些化合物中的ΔEST(绝对值)为0.5eV以下的材料，也可以显示TADF性。
另外，这些化合物具有双极性，可以与各种能级对应，因此，不仅可以作为发光主体使用，而且可以作为适于空穴输送、电子输送的化合物使用，因此，并不限定于在发光层中使用，也可以用于上述空穴注入层、空穴输送层、电子阻止层、空穴阻止层、电子输送层、电子注入层、中间层等。
＜合成方法＞
上述π共轭系化合物例如可以通过参照非专利文献2、Journal ofOrganometallic Chemistry,2003,680,218-222、及国际公开2011/8560号等中记载的方法或这些文献中记载的参照文献中记载的方法来合成。
(1.2)荧光掺杂剂
荧光掺杂剂既可以使用本发明的π共轭系化合物，也可以从有机EL元件的发光层所使用的公知荧光掺杂剂或延迟荧光性掺杂剂中适当选择来使用。
作为可以用于本发明的公知的荧光掺杂剂的具体例，可举出例如：蒽衍生物、芘衍生物、(chrysene)衍生物、荧蒽衍生物、苝衍生物、芴衍生物、芳基乙炔衍生物、苯乙烯基亚芳基衍生物、苯乙烯基胺衍生物、芳基胺衍生物、硼络合物、香豆素衍生物、吡喃衍生物、花青苷衍生物、克酮酸衍生物、方酸菁衍生物、氧代苯并蒽衍生物、荧光素衍生物、若丹明衍生物、吡喃鎓衍生物、苝衍生物、聚噻吩衍生物、或稀土络合物系化合物等。另外，近年来，也开发了利用延迟荧光的发光掺杂剂，也可以使用这些发光掺杂剂。作为利用了延迟荧光的发光掺杂剂的具体例，可举出例如国际公开第2011/156793号、日本特开2011-213643号、日本特开2010-93181号等中记载的化合物，但本发明并不限定于这些。
(1.3)磷光发光性掺杂剂
对本发明所使用的磷光发光性掺杂剂进行说明。
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。
作为主体化合物，如上所述可以使用本发明中所使用的π共轭系化合物，但没有特别限制。从逆能量移动的观点出发，优选激发能量比掺杂剂的激发单态能级高的物质，进一步更优选激发三重态能级比掺杂剂的激发三重态能级高的物质。
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跳跃移动性高、且空穴的跳跃移动高、成为三重态激发态时的结构变化小。作为满足这种主要条件的主体化合物的代表格，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体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，就主体化合物而言，从具有空穴输送能力或电子输送能力、防止发光的长波长化、并能够使有机EL元件在高温驱动时或在元件驱动发热时稳定地运转的观点出发，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JISK7121-2012为基准的方法求出的值。
另外，作为本发明所使用的主体化合物，如上所述也优选使用本发明的π共轭系化合物。这是因为，由于本发明的π共轭系化合物具有稠环结构，因此，π电子云扩展，载体输送性高，具有高的玻璃化转变温度(Tg)。另外，由于本发明的π共轭系化合物具有高的T1，即使对发光波长的短(即T1及S1的高)的发光材料，也可以优选使用。
在本发明的有机EL元件中使用公知的主体化合物的情况下，可举出以下的文献中记载的化合物等，但本发明并不限定于这些。
日本特开2001-257076号公报、日本特开2002-308855号公报、日本特开2001-313179号公报、日本特开2002-319491号公报、日本特开2001-357977号公报、日本特开2002-334786号公报、日本特开2002-8860号公报、日本特开2002-334787号公报、日本特开2002-15871号公报、日本特开2002-334788号公报、日本特开2002-43056号公报、日本特开2002-334789号公报、日本特开2002-75645号公报、日本特开2002-338579号公报、日本特开2002-105445号公报、日本特开2002-343568号公报、日本特开2002-141173号公报、日本特开2002-352957号公报、日本特开2002-203683号公报、日本特开2002-363227号公报、日本特开2002-231453号公报、日本特开2003-3165号公报、日本特开2002-234888号公报、日本特开2003-27048号公报、日本特开2002-255934号公报、日本特开2002-260861号公报、日本特开2002-280183号公报、日本特开2002-299060号公报、日本特开2002-302516号公报、日本特开2002-305083号公报、日本特开2002-305084号公报、日本特开2002-308837号公报、美国专利公开第20030175553号说明书、美国专利公开第20060280965号说明书、美国专利公开第20050112407号说明书、美国专利公开第20090017330号说明书、美国专利公开第20090030202号说明书、美国专利公开第20050238919号说明书、国际公开第2001039234号、国际公开第2009021126号、国际公开第2008056746号、国际公开第2004093207号、国际公开第2005089025号、国际公开第2007063796号、国际公开第2007063754号、国际公开第2004107822号、国际公开第2005030900号、国际公开第2006114966号、国际公开第2009086028号、国际公开第2009003898号、国际公开第2012023947号、日本特开2008-074939号、日本特开2007-254297号、EP2034538、国际公开第2011055933号、国际公开第2012035853号等。以下，作为本发明所使用的主体化合物，具体的化合物例包括日本特开2015-38941号公报的说明书段落[0255]～[0293]中记载的H-1～H231所示的化合物或以下的化学式H-232～H-236表示的化合物，但主体化合物并不限定于这些。
[化学式15]
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。
《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。
本发明涉及的电子传输层中，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。
《空穴阻止层》
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本发明涉及的空穴阻挡层使用。
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》
本发明涉及的电子注入层(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。
对本发明涉及的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来使用。
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涉及的电子阻挡层使用。
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。
作为本发明涉及的电子阻挡层的层厚，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》
本发明涉及的空穴注入层(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1×10-3cm3/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1×10-3cm3/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9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10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10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11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11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12是无源矩阵方式的显示装置的示意图。图12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具有实质上产生白色发光的有机EL元件的照明装置。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13及图14所示的照明装置。
图13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14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。
＜发光性薄膜＞
本发明的发光性薄膜的特征在于含有上述的本发明的π共轭系化合物，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。
使用湿式法时，作为将本发明涉及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“％”的表示，但只要没有特殊说明，表示“质量％”。
关于实施例的角度θ的算出方法，以化合物T-93为例进行说明。在采用Gaussian09、利用使用了泛函数B3LYP、基函数6-31G(d)的密度泛函数法进行结构最适化计算而算出的化合物T-93中，理论计算的结果判明：LUMO轨道定域在作为受体部的二氰基苯中，HOMO轨道定域在作为供体部的9,10-二氢吖啶满中。由于化合物T-93的边界轨道分别为π*轨道及π轨道，因此，如上所述，与π共轭平面垂直的方向成为本申请中定义的LUMO轨道及HOMO轨道的方向向量(参照图15)。在化合物T-93的情况下，由使用上述的理论计算后的最适化结构，求出由各个方向向量所形成的角度θ为164°。
[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的厚度进行成膜并图案化作为阳极，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HAT-CN(1,4,5,8,9,12-六氮杂三邻亚苯六甲腈)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10nm的空穴注入层。
接着，将α-NPD(4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀在所述空穴注入层上，形成层厚40nm的空穴输送层。将主体化合物mCP(1,3-双(N-咔唑基)苯)、比较化合物1分别以成为96％、4％的体积％的方式以0.1nm/秒的蒸镀速度进行共蒸镀，形成层厚30nm的发光层。
其后，将BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲绕啉)以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成层厚30nm的电子输送层。
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。
[化学式16]
(有机EL元件1-2～1-9的制作)
将发光化合物从比较化合物1替换为表1所示的化合物，除此之外，用与有机EL元件1-1同样的方法由有机EL元件1-2制作1-9。
[表1]
[实施例2]
(有机EL元件2-1的制作)
将作为阳极的100mm×100mm×1.1mm的玻璃在基板上对ITO(铟锡氧化物)进行了100nm成膜的基板(NH Techno Glass公司制造的NA45)上进行图案化之后，将设有该ITO透明电极的透明支撑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。
使用将聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT/PSS、Bayer公司制造、Baytron P Al 4083)用纯水稀释至70％而形成的溶液，在3000rpm、30秒的条件下通过旋涂法在该透明支撑基板上而形成薄膜，然后，在200℃下干燥1小时，设置层厚20nm的空穴注入层。将该透明支撑基板固定于市售的真空蒸镀装置的基板支架，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，将α-NPD以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀在所述空穴注入层上，形成层厚40nm的空穴输送层。CDBP、苝以分别成为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30nm的发光层。
其后，将TPBi(1,3,5-三(N-苯基苯并咪唑-2-基)以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀，形成层厚30nm的电子输送层。
另外，在以膜厚1nm形成氟化钠之后，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2-1。
(有机EL元件2-2的制作)
使用作为主体化合物的CDBP、作为发光性化合物的苝、作为第三成分的比较化合物1，以各自比率为80％、6％、14％的体积％的方式形成发光层，除此之外，与有机EL元件2-1的制作同样地操作，制作有机EL元件2-2。
(有机EL元件2-3～2-9的制作)
如表2所示，变更第三成分，除此之外，用与有机EL元件2-2同样的方法由有机EL元件2-3制作2-9。
[表2]
[实施例3]
(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的厚度进行成膜之后，进行图案化，形成作为阳极的ITO透明电极。将设有该ITO透明电极的透明基板在异丙醇中进行超声波清洗，用干燥氮气干燥之后，进行5分钟UV臭氧清洗。将得到的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用于蒸镀的各个电阻加热舟中填充最适于制作各个元件的量的各层构成材料。所述电阻加热舟使用钼制成或使用钨制成。
将真空蒸镀装置内减压至真空度1×10-4Pa之后，对放入有HAT-CN(1,4,5,8,9,12-六氮杂三邻亚苯六甲腈)的电阻加热舟通电进行加热，以0.1nm/秒的蒸镀速度在ITO透明电极上进行蒸镀，形成厚度15nm的空穴注入层。
接着，将α-NPD(4,4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)以0.1nm/秒的蒸镀速度进行蒸镀，形成厚度30nm的空穴输送层。
接着，对放入有作为主体材料的比较化合物1和作为发光性化合物的三(2-苯基吡啶)合铱(III)的电阻加热舟通电进行加热，分别以0.1nm/秒、0.010nm/秒的蒸镀速度在空穴输送层上进行共蒸镀，形成厚度40nm的发光层。
接着，以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀HB-1，形成厚度5nm的第一电子输送层。
[化学式17]
另外，在其上以0.1nm/秒的蒸镀速度蒸镀ET-1，形成厚度45nm的第二电子输送层。
[化学式18]
其后，蒸镀氟化锂形成0.5nm的厚度，然后，蒸镀100nm的铝而形成阴极，制作有机EL元件3-1。
(有机EL元件3-2～3-7的制作)
按照表3所示来变更主体材料，除此之外，与有机EL元件3-1同样地形成发光层，制作有机EL元件3-2～3-7。
与上述同样地操作，测定有机EL元件3-1的发光亮度，求出各有机EL元件相对于有机EL元件3-1的发光亮度的相对发光亮度。将得到的测定结果示于表3。
[表3]
(发光效率的测定)
有机EL元件驱动时的各样品的发光效率通过进行下述测定来评价。
(发光效率的测定)
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，算出发光效率。表1～3表示得到的结果的相对值。
需要说明的是，在实施例1中，采用将有机EL元件1-1的发光效率作为100％时的相对值，在实施例2中，采用将有机EL元件2-1的发光效率作为100％时的相对值，在实施例3中，采用将有机EL元件3-1的发光效率作为100％时的相对值。
(总结)
第一(最低)激发单态能级和第一(最低)激发三重态能级之间的能量差的绝对值(ΔEST)使用计算了角度θ的最适化结构，通过Gaussian09，利用使用了泛函数B3LYP、基函数6-31G(d)的时间依赖密度泛函数法(Time-DependentDFT)进行激发状态计算而得出。
表1中，与元件1-1或1-9相比，θ大且ΔEST小的元件1-2～1-8中，发光效率提高。
表2中，与元件2-1相比，加入了第三成分的元件2-2或元件2-8显示高的发光效率，另外，加入了角度θ大的第三成分的元件2-3～2-7或2-9中，发光效率提高。
表3中，与元件3-1或3-2相比，θ大且ΔEST小的元件3-3～3-7中，发光效率提高。
工业实用性
如上所述，本发明适于提供一种可以抑制吸收光谱及发光光谱的宽阔化、提高发光效率、以及可以不使用稀有金属的有机电致发光元件等。

Claims (14)

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一层发光层的有机层，其中，
至少一层所述发光层含有分子内具有电子的供体部位和受体部位的π共轭系化合物，
所述π共轭系化合物中，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，在分子内，所述供体部位和所述受体部位中的至少任一部位具有多个。
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其中，所述角度θ在135～180度的范围内。
3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，一个所述受体部位经由连结基团与两个以上所述供体部位键合，或者，一个所述供体部位经由连结基团与两个以上所述受体部位键合。
4.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，一个所述受体部位与两个以上所述供体部位直接键合，或者，一个所述供体部位与两个以上所述受体部位直接键合。
5.如权利要求1～4中任一项所述的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有具有下述通式(1)～(8)中任一个所示结构的π共轭系化合物的至少一种，
[化学式1]
式中，X1～X8及Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位或所述受体部位；X1～X8各自独立地为所述供体部位的情况下，Y1～Y20各自独立地表示所述受体部位；X1～X8各自独立地为所述受体部位的情况下，Y1～Y20各自独立地表示所述供体部位；L1～L10表示所述连结基；L1～L10各自独立地表示任选被取代的芳基或任选被取代的杂芳基；L1通过相邻的碳原子与X1和Y1键合，L2通过相邻的碳原子与X1和Y2键合，L3通过相邻的碳原子与X1和Y3键合，L4通过相邻的碳原子与X1和Y4键合，L5通过相邻的碳原子与X2和Y5键合，L6通过相邻的碳原子与X2和Y6键合，L7通过相邻的碳原子与X2和Y7键合，L8通过相邻的碳原子与X3和Y8键合，L9通过相邻的碳原子与X3和Y9键合，L10通过相邻的碳原子与X7和Y19键合。
6.如权利要求5所述的有机电致发光元件，其中，所述通式(1)～(8)中，X1～X8及Y1～Y20表示的所述供体部位或所述受体部位各自独立地选自：
任选被取代的芳基环、任选被取代的杂芳基环、任选被取代的烷基、任选被取代的羰基、任选被取代的氮原子、任选被取代的硫原子、任选被取代的硼原子、任选被取代的磷原子、任选被取代的氧原子或任选被取代的硅原子。
7.如权利要求5或6所述的有机电致发光元件，其中，所述通式(1)～(3)或(7)中，L1～L10分别为苯环。
8.如权利要求1～7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能级和最低激发三重态能级的能量差的绝对值(ΔEST)为0.5eV以下。
9.如权利要求1～8中任一项所述的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有：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。
10.如权利要求1～9中任一项所述的有机电致发光元件，其中，至少一层所述发光层含有：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。
11.一种显示装置，其具有权利要求1～10中任一项所述的有机电致发光元件。
12.一种照明装置，其具有权利要求1～10中任一项所述的有机电致发光元件。
13.一种π共轭系化合物，其在分子内具有电子的供体部位和受体部位，其中，从所述供体部位内的具有HOMO轨道的原子向该HOMO轨道的电子云的方向向量、与从受体部位内的具有LUMO轨道的原子向该LUMO轨道的电子云的方向向量所构成的角度θ在90～180度的范围内，并且，在分子内，所述供体部位和所述受体部位的至少任一部位具有多个。
14.一种发光性薄膜，其含有权利要求13所述的π共轭系化合物。
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