CN109863614A - 有机电致发光元件及有机电致发光用材料 - Google Patents

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Abstract

本发明的有机电致发光元件是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层、和阴极的有机电致发光元件，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的所述有机功能层。

Description

有机电致发光元件及有机电致发光用材料
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件及有机电致发光用材料。更详细地说，涉及驱动电压及耐久性得到了改善的有机电致发光元件等。
背景技术
有机电致发光元件(以下也称为有机EL元件。)具有用阴极和阳极将含有发光的化合物的发光层夹持的构成。通过对其施加电场，使从阳极注入了的空穴和从阴极注入了的电子在发光层内复合，生成激发子(激子)。是利用了该激子失活时的光的释放(荧光·磷光)的发光元件。另外，有机EL元件是将电极与电极之间用厚度仅为亚微米左右的有机材料的膜构成的全固体元件，可用数V～数十V左右的电压进行发光，因此期待着在下一代的平面显示器、照明中利用。
有机电致发光用材料(以下也称为有机EL材料。)是绝缘性的有机分子，因此不能从阳极和阴极直接将电子和空穴注入到掺杂剂(不能进行按照所谓的欧姆定律的电荷注入)。
即，由于阳极与发光层之间的能量势垒大，不能直接进行空穴注入，因此为了将电荷注入·传输至该作为绝缘物的有机物，需要使其为超薄膜(100nm以下)、使能量势垒变小。
因此，在阳极与发光层之间，需要具有中间的能量的薄膜的空穴注入传输层。另外，在电子侧也同样地，需要电子注入·传输层。
进而，电荷在有机分子的π共轭部位间跳跃移动是大原则，因此全部的有机EL材料都采用了具有将以苯、吡啶等为代表的芳香族化合物组合而成的化学结构的化合物(例如参照专利文献1。)。
具体地，如图1中所示那样，认为从阴极将电子注入有机分子的LUMO能级，形成阴离子基。由于阴离子基不稳定，因此将电子受让于邻接的分子。如果连续地反复该过程，则看起来犹如只有电子在从示意图的右侧向中央移动。因而，在用低电压驱动有机EL元件时，特别地，对电子传输材料需要电子跳跃快的材料。
例如，在专利文献2及专利文献3中，记载了使用含氮芳香族化合物，寻求能够进一步使性能提高的化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-166070号公报
专利文献2：美国专利申请公开第2015/0207082号说明书
专利文献3：国际公开第2013/161602号
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述问题·状况而完成，其解决课题是提供驱动电压及耐久性得到了改善的有机电致发光元件及该有机电致发光元件中所使用的有机电致发光用材料。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题，在对上述问题的原因等进行研究的过程中发现：通过在有机功能层中含有特定结构的化合物，能够使电子跳跃的速度提高，导致驱动电压及耐久性的改善，完成了本发明。
即，就本发明涉及的上述课题而言，通过以下的手段解决。
1.有机电致发光元件，是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
[化1]
(通式(1)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。L1可形成稠合环。另外，含有X8～X12的环可以为稠合环的一部分。)
2.有机电致发光元件，是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
[化2]
(通式(1)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。L1可形成稠合环。另外，含有X8～X12的环可以是稠合环的一部分。)
3.第1项或第2项所述的有机电致发光元件，其中，上述具有由通式(1)表示的结构的化合物具有由下述通式(2)表示的结构。
[化3]
(通式(2)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X10和X13～X16各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1为单纯的键合端，或者表示包含苯环、联苯环、萘环、三联苯环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。)
4.第1项至第3项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X5和上述X10表示氮原子。
5.第1项至第3项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X7和上述X8表示氮原子。
6.第1项至第3项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X5和上述X8表示氮原子。
7.第1项至第3项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X7和上述X10表示氮原子。
8.第1项至第7项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X1～X4表示CR1。
9.第1项至第7项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述X1～X4中的至少一个表示氮原子。
10.第1项至第9项中的任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，上述R1表示包含吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环或咔唑环的取代基。
11.第2项所述的有机电致发光元件，其中，在上述通式(1)中，X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者，X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
12.有机电致发光元件，是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(3)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
[化4]
(通式(3)中，R11～R20各自独立地表示氢原子或取代基。另外，R13和R14可相互地形成环。Y1表示形成5元的杂环的残基。另外，上述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。)
13.第12项所述的有机电致发光元件，其中，所述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
14.第13项所述的有机电致发光元件，其中，上述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
15.第12项所述的有机电致发光元件，其中，上述具有由通式(3)表示的结构的化合物具有由下述通式(4)表示的结构。
[化5]
(通式(4)中，R11、R12和R15～R20各自独立地表示CRa或氮原子。Ra表示氢原子或取代基。Y1和Y2表示形成5元的杂环的残基。另外，上述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。))
16.第15项所述的有机电致发光元件，其中，上述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
17.第16项所述的有机电致发光元件，其中，上述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
18.第12项至第17项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述R17～R20中的至少一个表示芳香族烃或杂环。
19.第1项至第18项中的任一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，上述阴极以银作为主成分，上述有机功能层与上述阴极邻接地设置。
20.第1项至第19项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述阴极的厚度为15nm以下。
21.第1项至第20项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，上述阴极的透光率为50％以上，并且上述阴极的薄层电阻值为25Ω以下。
22.第1项至第21项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，作为上述有机功能层，具有含有上述具有由通式(1)表示的结构的化合物和电子注入材料的层。
23.第1项至第22项中的任一项所述的有机电致发光元件，其中，按照含有上述具有由通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层、含有电子注入材料的电子注入层和上述阴极的顺序层叠。
24.有机电致发光用材料，其含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物。
[化6]
(通式(1)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。在L1仅为苯环且该苯环不具有取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。L1可形成稠合环。另外，含有X8～X12的环可以是稠合环的一部分。)
25.第24项所述的有机电致发光用材料，其中，上述通式(1)中，X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者，X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
发明的效果
根据本发明，能够提供驱动电压及耐久性得到了改善的有机电致发光元件及该有机电致发光元件中使用的有机电致发光用材料。
对于本发明的效果的显现机理或作用机理尚不明确，但推测如下所述。
发现：就本发明的有机电致发光元件中所使用的由通式(1)表示的化合物而言，通过在分子内具有含有氮原子的芳香族杂环，有助于提高电子跳跃的速度。
即，通过在分子内引入含有N原子的芳香族稠合杂环，使分子间相互作用变大，增强电子跳跃。
认为这是有效利用以下的两个相互作用的两者而能够实现使电子跳跃加速：即利用了具有广阔的电子云的稠合环的π-π相互作用、和N原子的未成对电子与π电子间的n-π相互作用。
附图说明
图1为表示电荷的传输-注入机理的示意图。
图2为表示由有机EL元件构成的显示装置的一例的示意图。
图3为显示部A的示意图。
图4为像素的电路图。
图5为无源矩阵方式全色显示装置的示意图。
图6为照明装置的概略图。
图7为照明装置的示意图。
具体实施方式
本发明的有机电致发光元件是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由上述通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层。该特征是本实施方式涉及的发明共同的或对应的技术特征。
作为本发明的实施方式，从本发明的效果显现的观点考虑，优选具有由上述通式(1)表示的结构的化合物具有由上述通式(2)表示的结构。
另外，由于形成多个共振结构，因此优选上述X5和上述X10表示氮原子。
另外，由于形成多个共振结构，因此优选上述X7和上述X8表示氮原子。
另外，由于形成多个共振结构，因此优选上述X5和上述X8表示氮原子。
另外，由于形成多个共振结构，因此优选上述X7和上述X10表示氮原子。
另外，从本发明的效果显现的观点考虑，优选上述X1～X4表示CR1。
另外，由于形成多个共振结构，因此优选上述X1～X4中的至少一个表示氮原子。
另外，从本发明的效果显现的观点考虑，优选上述R1表示包含吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环或咔唑环的取代基。
另外，从本发明的效果显现的观点考虑，优选上述通式(1)中X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
本发明的有机电致发光元件是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由上述通式(3)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
另外，在电子跳跃的方面，优选上述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
特别地，在电子跳跃的方面，优选上述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
另外，从本发明的效果显现的观点考虑，优选具有由上述通式(3)表示的结构的化合物具有由上述通式(4)表示的结构。
另外，在电子跳跃的方面，优选上述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
另外，在电子跳跃的方面，优选上述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
另外，在π-π相互作用的方面，优选上述R17～R20中的至少一个表示芳香族烃或杂环。
另外，由于能够提高阴极的膜质，因此优选上述阴极以银作为主成分，将上述有机功能层与上述阴极邻接地设置。
另外，从提高透光率的观点考虑，优选上述阴极的厚度为15nm以下。
另外，从本发明的效果显现的观点考虑，优选上述阴极的透光率为50％以上，并且上述阴极的薄层电阻值为25Ω以下。
由于分子间的相互作用进一步增强，因此优选具有：含有具有由上述通式(1)表示的结构的化合物和电子注入材料的层作为上述有机功能层。
由于分子间的相互作用进一步增强，因此优选按含有具有由上述通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层、含有电子注入材料的电子注入层和上述阴极的顺序层叠。
从本发明的效果显现的观点考虑，优选本发明的有机电致发光用材料含有具有由上述通式(1)表示的结构的化合物，特别优选在上述通式(1)中，X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
以下对于本发明及其构成要素以及用于实施本发明的形态·方式进行详细的说明。应予说明，本申请中“～”以包含其前后所记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
《具有由通式(1)表示的结构的化合物》
本发明的有机电致发光元件是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
[化7]
通式(1)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。
L1可形成稠合环。另外，包含X8～X12的环可以为稠合环的一部分。
作为通式(1)和(2)中使用的取代基，并无限定，例如可列举出烷基(例如甲基、乙基、三氟甲基、异丙基等)、芳基(例如苯基等)、杂芳基(例如吡啶基、咔唑基等)、卤素原子(例如氟原子等)、氰基、或氟代烷基，也优选后述的例示化合物中使用的取代基。
上述R1优选表示包含吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环或咔唑环的取代基。
另外，上述通式(1)中，优选X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
以下示出具有由通式(1)表示的结构的化合物的代表结构的一部分，可知具有多个共振结构。即，在分子内存在多种极化结构(+、-)。本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物也有时具有两个以上的下述部分，因此进一步具有多种极化结构。由于具有多个共振结构，因此存在多个不同的结构的分子，形成了在微观上杂乱的膜，微观的分子间相互作用增强。
这在分子间，+电荷与-电荷强烈地相互作用，进一步使分子间堆叠强化。
即，由于熵效应提高，因此能够抑制有机功能层内的膜质变动，能够抑制驱动时的电压上升。
由以上认为，本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物利用(I)π-π相互作用、(II)n-π相互作用、(III)利用了分子内极化的静电相互作用这三者，增强分子间相互作用，实现了使电子跳跃加速。
[化8]
另外，通过引入刚直的稠合环，也发生玻璃化转变温度的上升，进而，具有上述记载的多个共振结构，由此利用熵效应，也能够抑制有机功能层内的膜质变动，实现了抑制驱动时的电压上升。
进而，如上述记载那样，由于具有多种分子内极化，因此与电子注入材料(氟化锂(LiF)、氟化钾(KF)、喹啉酚锂络合物(LiQ)等)的相互作用也大，通过与电子注入材料并用，从电子注入材料向本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物给予电子，进一步的低电压驱动成为可能。
进而，本发明的专利如下图中所示那样，发现了在N原子与-CH之间的空间，与Li、K、Ag和Mg等金属进行相互作用。
[化9]
进而，从不同的观点考虑，也如国际公开第2013/161602号中记载那样，对于以银作为主成分的电极也有用。这是因为，如上述专利文献中记载那样，含有氮的本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物与银原子的相互作用强，而且具有多种分子内极化，因此与银原子的相互作用也增强。
由此，银原子的扩散距离进一步减小，能够抑制银的凝聚，也能够实现以银作为主成分的电极的均匀膜。其优选含有大量与银原子的相互作用强的氮原子。
《具有由通式(2)表示的结构的化合物》
具有由上述通式(1)表示的结构的化合物优选具有由下述通式(2)表示的结构。
[化10]
通式(2)中，X表示氧原子或硫原子。X1～X10和X13～X16各自独立地表示CR1或氮原子。X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1。R1表示氢原子或取代基。L1为单纯的键合端，或者表示包含苯环、联苯环、萘环、三联苯环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团。在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。
特别地，由于与邻接的化合物形成的π-π相互作用、n-π相互作用的作用变大，因此优选L1为联苯环。
L1可形成稠合环。另外，包含X8～X10和X13～X16的环可分别为稠合环的一部分。
予以说明，以下示出L1的具体例，但其为一例，并不限定于此。
[化11]
[化12]
予以说明，认为通过设为X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1的结构，共振结构有效地发挥作用，分子间相互作用增强，熵效应提高。对于X8和X10也同样。
在通式(1)和(2)中，从具有多个共振结构的方面考虑，优选上述X5和上述X10、上述X7和上述X8、上述X5和上述X8、或者上述X7和上述X10的组合表示氮原子。另外，也优选上述X1～X4中的至少一个表示氮原子。
另外，也优选上述X1～X4表示CR1。R1表示氢原子或取代基。优选R1表示包含吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环或咔唑环的取代基。
本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物也优选用作有机电致发光用材料。
予以说明，具有由下述通式(3)或通式(4)表示的结构的化合物具有与在本发明涉及的具有由通式(1)表示的结构的化合物中二价的连接基团L1表示苯环、X5和X10表示氮原子、X6、X7、X8、X9、X11和X12表示CR1、并且R1表示氢原子或取代基时的具有由该通式(1)表示的结构的化合物的主要骨架(母体骨架)共同的结构。因此，可知具有由下述通式(3)或通式(4)表示的结构的化合物作为有机电致发光用材料也具有与具有由通式(1)表示的结构的化合物同样的特性。
在以下，对于具有由该通式(3)或通式(4)表示的结构的化合物进行说明。
《具有由通式(3)表示的结构的化合物》
本发明的有机电致发光元件是依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层、和阴极的有机电致发光元件，其特征在于，在上述发光层与上述阴极之间具有：含有具有由下述通式(3)表示的结构的化合物的上述有机功能层。
[化13]
通式(3)中，R11～R20各自独立地表示氢原子或取代基。Y1表示形成5元的杂环的残基。另外，上述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。
优选上述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。特别地，在电子跳跃的方面，优选上述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
《具有由通式(4)表示的结构的化合物》
优选：具有由上述通式(3)表示的结构的化合物具有由下述通式(4)表示的结构。
[化14]
通式(4)中，R11、R12和R15～R20各自独立地表示CRa或氮原子。
Ra表示氢原子或取代基。
Y1和Y2表示形成5元的杂环的残基。另外，上述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。
上述Y1和Y2优选各自表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
在电子跳跃的方面，更优选上述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
上述通式(3)和(4)中，优选上述R17～R20中的至少一个表示芳香族烃或杂环。
《具有由通式(1)表示的结构的化合物的合成例》
(例示化合物M-32的合成例)
[化15]
在300mL烧瓶中投入硼酸7.0g(23.8mol)、4，4′-二碘联苯3.8g(9.5mol)、碳酸钾6.9g(50.0mol)、1，4-二噁烷100mL、水50mL后，在氮气流下搅拌了30分钟。
接着，投入[1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁]钯(II)二氯化物二氯甲烷加成物0.78g(0.95mol)，进行了7小时加热回流。然后，放冷到室温，加入水300mL，搅拌了30分钟。滤取析出物，将该析出物用四氢呋喃200mL洗净，得到了3.5g的例示化合物M-32(收率75.2％)。
1H-NMR(CD2Cl2，400MHz)δ：8.74(d、2H)，8.31(d、2H)，8.19(d、4H)，7.94(d、4H)，7.70(d、2H)，7.64(d、4H)，7.49-7.51(m、4H)。
(例示化合物M-197的合成例)
[化16]
在氮气氛下将6.0g(19.1mmoL)的1，2，4-三溴苯、19.5g(66mmoL)的中间体1溶解于甲苯300mL中，加入碳酸钾15.2g、水75mL，进而加入1.56g(1.91mmoL)的[1，1'-双(二苯基膦基)二茂铁]钯(II)二氯化物二氯甲烷加成物，进行了7小时加热回流。将反应液冷却到室温后，对有机相进行水洗，对将溶剂馏除而得到的残渣用硅胶柱色谱进行精制，得到了8.28g的例示化合物M-197。
1H-NMR(CDCl3)δ：8.80(d、1H),8.47-8.44(m、3H),8.39(d、1H),8.34(d、1H),8.17-8.15(m、2H),7，72-7.60(m、3H),7.53-7.46(m、3H),7.42-7.38(m、2H),7.29-7.20(m、3H)
《具有由通式(1)或通式(3)表示的结构的化合物的具体例》
在以下示出具有由通式(1)或通式(3)表示的结构的化合物的具体例。这些化合物为一例，本发明并不限定于此。
[化17]
[化18]
[化19]
[化20]
[化21]
[化22]
[化23]
[化24]
[化25]
[化26]
[化27]
[化28]
[化29]
[化30]
[化31]
[化32]
[化33]
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[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
[化53]
[化54]
[化55]
[化56]
[化57]
[化58]
[化59]
[化60]
[化61]
[化62]
[化63]
[化64]
[化65]
[化66]
[化67]
[化68]
[化69]
[化70]
《有机EL元件的构成层》
对于本发明的有机EL元件的构成层进行说明。在本发明的有机EL元件中，在以下示出在阳极与阴极之间夹持的各种有机功能层的层构成的优选的具体例，但本发明并不限定于这些。
(i)阳极/发光层单元/电子传输层/阴极
(ii)阳极/空穴传输层/发光层单元/电子传输层/阴极
(iii)阳极/空穴传输层/发光层单元/空穴阻挡层/电子传输层/阴极
(iv)阳极/空穴传输层/发光层单元/空穴阻挡层/电子传输层/阴极缓冲层/阴极
(v)阳极/阳极缓冲层/空穴传输层/发光层单元/空穴阻挡层/电子传输层/阴极缓冲层/阴极
进而，发光层单元在多个发光层之间可具有非发光性的中间层，可以是该中间层为电荷产生层的多光子单元构成。这种情况下，作为电荷产生层，可列举出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等的导电性无机化合物层、Au/Bi2O3等的2层膜、SnO2/Ag/SnO2、ZnO/Ag/ZnO、Bi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/TiN/TiO2、TiO2/ZrN/TiO2等的多层膜、以及C60等的富勒烯类、低聚噻吩类、金属酞菁类、无金属酞菁类、金属卟啉类、无金属卟啉类等的导电性有机化合物层等。
作为本发明的有机EL元件中的发光层，优选为白色发光层，优选为使用它们的照明装置。
对构成本发明的有机EL元件的各层进行说明。
《有机功能层》
本发明的有机EL元件依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极。即，其特征在于，本发明涉及的有机功能层位于阳极与阴极之间。
本发明的有机EL元件具有多个有机功能层，该有机功能层包含发光层。发光层可以是一个，也可以是多个。
另外，作为有机功能层，优选具有：含有具有由上述通式(1)表示的结构的化合物及电子注入材料的层。即，也优选在电子注入层中含有具有由通式(1)表示的结构的化合物。
另外，也优选按含有具有由通式(1)表示的结构的化合物的上述有机功能层、含有电子注入材料的电子注入层和上述阴极的顺序层叠。
《发光层》
本发明涉及的发光层是从电极或电子传输层和空穴传输层注入的电子和空穴复合而发光的层，发光的部分可以是发光层的层内，也可以是发光层与邻接层的界面。
对发光层的层厚的总和并无特别限制，从膜的均质性、防止发光时施加不必要的高电压、并且提高对于驱动电流的发光色的稳定性的观点考虑，优选调整到2nm～5μm的范围，更优选调整到2～200nm的范围，特别优选调整到5～100nm的范围。
在发光层的制作中，能够使用后述的发光掺杂剂、主体化合物，例如采用真空蒸镀法、湿式法(也称为湿法，例如可以列举出旋涂法、流延法、模式涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、喷墨法、印刷法、喷涂法、幕涂法、LB法(兰格缪尔-布洛季特(Langmuir Blodgett法))等。)等成膜而形成。
优选在本发明的有机EL元件的发光层中含有发光掺杂剂(磷光发光性掺杂剂、荧光发光性掺杂剂等)化合物和主体化合物。
(1)发光性掺杂剂
对于发光性掺杂剂(发光掺杂剂、掺杂剂化合物，也简称为掺杂剂。)进行说明。
作为发光性掺杂剂，能够使用荧光发光性掺杂剂(也称为荧光掺杂剂、荧光性化合物、荧光发光性化合物。)、磷光发光性掺杂剂(也称为磷光掺杂剂、磷光性化合物、磷光发光性化合物等。)。
(1.1)磷光掺杂剂
磷光掺杂剂是观测到来自激发三重态的发光的化合物，具体地，为室温(25℃)下进行磷光发光的化合物，定义为磷光量子收率在25℃下为0.01以上的化合物，优选的磷光量子收率为0.1以上。
上述磷光量子收率能够采用第4版实验化学讲座7的分光II的398页(1992年版、丸善)中记载的方法测定。溶液中的磷光量子收率能够使用各种溶剂测定，本发明中使用的磷光掺杂剂只要在任意的任一溶剂中实现上述磷光量子收率(0.01以上)即可。
作为磷光掺杂剂的发光的原理，可列举出2种，一种为如下的能量移动型：在传输载流子的主体化合物上发生载流子的复合，生成发光主体化合物的激发状态，通过使其能量移动至磷光掺杂剂，得到来自磷光掺杂剂的发光。另一种是如下的载流子阱型：磷光掺杂剂成为载流子阱，在磷光掺杂剂上发生载流子的复合，得到来自磷光掺杂剂的发光。在所有的情况下，磷光掺杂剂的激发状态的能量比主体化合物的激发状态的能量低是条件。
(1.2)荧光掺杂剂
作为荧光掺杂剂，可列举出香豆素系色素、吡喃系色素、菁系色素、克酮酸系色素、方酸系色素、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、1,2-二苯乙烯系色素、聚噻吩系色素或稀土类络合物系荧光体等、以激光色素为代表的荧光量子收率高的化合物。
[与以往公知的掺杂剂的并用]
另外，本发明中使用的发光掺杂剂可将多种化合物并用而使用，也可将结构不同的磷光掺杂剂之间组合使用，还可将磷光掺杂剂与荧光掺杂剂组合使用。
其中，作为发光掺杂剂，能够优选使用现有公知的国际公开第2013/061850号中记载的化合物，但本发明并不限定于这些。
[主体化合物]
作为本发明中能够使用的主体化合物(也称为发光主体、发光主体化合物。)，定义为在发光层中所含有的化合物内在该层中的质量比为20％以上、并且室温(25℃)下磷光发光的磷光量子收率不到0.1的化合物。优选地，磷光量子收率不到0.01。另外，在发光层中所含有的化合物中，优选其在层中的质量比为20％以上。
作为能够在本发明中使用的主体化合物，并无特别限制，能够使用以往在有机EL元件中使用的化合物。代表性地，可列举出咔唑衍生物、三芳基胺衍生物、芳香族衍生物、含氮杂环化合物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、低聚亚芳基化合物等具有基本骨架的化合物、或、咔啉衍生物、二氮杂咔唑衍生物(其中，二氮杂咔唑衍生物表示咔啉衍生物的构成咔啉环的烃环的至少一个的碳原子被氮原子替换而成的产物。)等。
作为能够在本发明中使用的公知的主体化合物，优选具有空穴传输能力、电子传输能力、并且防止发光的长波长化、并且为高Tg(玻璃化转变温度)的化合物。
另外，在本发明中，可单独地使用现有公知的主体化合物，或者可将多种并用而使用。通过使用多种主体化合物，可以调整电荷的移动，能够使有机EL元件高效率化。另外，通过使用多种现有公知的化合物，可以将不同的发光混合，由此能够得到任意的发光色。
另外，作为本发明中使用的主体化合物，可以是低分子化合物，也可以是具有重复单元的高分子化合物，还可以是具有乙烯基、环氧基这样的聚合性基团的低分子化合物(聚合性主体化合物)，可使用1种或多种这样的化合物。
作为公知的主体化合物的具体例，可列举出以下的文献中记载的化合物。
为日本特开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号公报等。
《阴极》
作为阴极，也使用以功函数小(4eV以下)的金属(称为电子注入性金属。)、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质的阴极。作为这样的电极物质的具体例，可列举出钠、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、稀土金属等。这些中，从电子注入性和对于氧化等的耐久性的方面考虑，优选电子注入性金属与功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。
特别地，优选以银作为主成分而构成，以银作为主成分的合金例如可列举出银镁(AgMg)、银铜(AgCu)、银钯(AgPd)、银钯铜(AgPdCu)、银铟(AgIn)等。
予以说明，本发明中的“主成分”表示含有膜或层中的50质量％以上，表示优选含有80质量％以上，更优选含有90质量％以上。
使用以银作为主成分的合金的阴极可以是根据需要分为多个层而层叠的构成。
阴极的膜厚通常在10nm～5μm、优选50～200nm的范围选择。使用以银作为主成分的合金的情况下，优选膜厚为15nm以下，优选为4～12nm的范围内。通过膜厚为该范围内，能够减少膜吸收或反射的光的成分，能够维持透光率，并且也能够确保层的导电性。
如上所述，在阴极以银作为主成分的情况下，优选与含有具有由通式(1)表示的结构的化合物的有机功能层邻接。
含有具有由通式(1)表示的结构的化合物的有机功能层优选与阴极邻接，即使在该有机功能层上形成阴极的情况下，也可在阴极上形成该有机功能层。进而，也可以是在有机功能层上形成阴极、进而在该阴极上形成有机功能层、将阴极用2层的有机功能层夹持的构成。
在有机功能层的上部将以银作为主成分的阴极成膜时，构成阴极的银原子与金属亲和性层中含有的具有由通式(1)表示的结构的化合物相互作用，在有机功能层表面上的银原子的扩散距离减小，能够抑制在特异部位的银的凝聚(迁移)。
即，银原子首先在具有与银原子具有亲和性的原子的有机功能层表面上形成二维的核，以其为中心，形成二维的单晶层，通过这样的层状生长型(Frank-van der Merwe：FM型)的膜生长而使其成膜。
予以说明，一般地，认为在有机功能层表面附着的银原子边在表面扩散边结合，形成三维的核，生长成三维的岛状，通过以这样的岛状生长型(Volumer-Weber：VW型)的膜生长，容易以岛状成膜。
但是，在本发明中，推测利用有机功能层中含有的具有由通式(1)表示的结构的化合物，抑制岛状生长，促进层状生长。
因此，得到虽然膜厚薄但膜厚均匀的阴极。其结果，能够制成通过该薄的膜厚确保光透过性、同时确保导电性的透明电极。
另外，在阴极的上部将有机功能层成膜的情况下，认为构成阴极的银原子与有机功能层中含有的与银原子具有亲和性的原子相互作用，抑制运动性。由此，通过阴极的表面平滑性良化，能够抑制漫反射，可以提高透光率。
推测通过这样的相互作用，抑制对于热、温度这样的物理刺激的阴极的膜质变化，能够使耐久性提高。
阴极除了以银作为主成分的合金以外，能够对于一般的电极物质采用蒸镀、溅射等方法形成薄膜而制作。另外，作为阴极的薄层电阻值优选数百Ω/sq.以下，特别优选为25Ω以下。
予以说明，为了使发出的光透过，只要有机EL元件的阳极或阴极中的任一者为透明或半透明，则发光亮度提高而有利，阴极的透光率优选为50％以上。
另外，对于阴极，用上述金属以1～20nm的膜厚制作后，通过在其上制作后述的阳极的说明中列举的导电性透明材料，能够制作透明或半透明的阴极，通过将其应用，能够制作阳极和阴极这两者具有透过性的元件。
《电子传输层》
电子传输层由具有传输电子的功能的材料构成，如上所述，也优选含有具有由通式(1)表示的结构的化合物。广义上讲，电子注入层、空穴阻挡层也包含在电子传输层中。电子传输层可以设置单层或多层。进而，也可设置也含有后述的电子注入层中所含的材料的电子注入传输层。
电子传输层只要具有将由阴极注入了的电子传送到发光层的功能即可，作为电子传输层的构成材料，也可以从以往公知的化合物中选择任意的化合物而并用。
作为电子传输层中使用的现有公知的材料(以下称为电子传输材料。)的例子，可列举出硝基取代芴衍生物、二苯基醌衍生物、噻喃二氧化物衍生物、萘苝等多环芳香族烃、杂环四羧酸酐、碳化二亚胺、亚芴基甲烷衍生物、蒽醌二甲烷和蒽酮衍生物、噁二唑衍生物、咔啉衍生物、或、具有该咔啉衍生物的构成咔啉环的烃环的碳原子的至少一个被氮原子替代而成的环结构的衍生物、六氮杂苯并[9,10]菲衍生物等。
进而，在上述噁二唑衍生物中，将噁二唑环的氧原子替换为硫原子的噻二唑衍生物、具有作为吸电子性基团而已知的喹喔啉环的喹喔啉衍生物也可以作为电子传输材料使用。
也可以使用将这些材料导入了高分子链中的或将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
另外，8-羟基喹啉衍生物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被替换为In、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga或Pb的金属络合物也可以作为电子传输材料使用。
此外，不含金属或金属酞菁、或它们的末端被烷基、磺酸基等取代的物质也可以作为电子传输材料使用。
另外，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。
电子传输层优选例如采用真空蒸镀法、湿式法(也称为湿法，例如可以列举出旋涂法、流延法、模式涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、喷墨法、印刷法、喷涂法、幕涂法、LB法(兰格缪尔-布洛季特(Langmuir Blodgett法))等。)等将电子传输材料薄膜化而形成。
对于电子传输层的层厚并无特别限制，但通常为5～5000nm左右，优选为5～200nm。该电子传输层可以为由上述材料的1种或2种以上构成的1层结构。
另外，也可将金属络合物、卤化金属等金属化合物等n型掺杂剂掺杂而使用。
作为本发明的有机EL元件的电子传输层的形成中优选使用的以往公知的电子传输材料的一例，能够优选使用国际公开第2013/061850号中记载的化合物，但本发明并不限定于这些。
《注入层：电子注入层(阴极缓冲层)、空穴注入层》
注入层根据需要而设置，有电子注入层和空穴注入层，可存在于阳极与发光层或空穴传输层之间、及阴极与发光层或电子传输层之间。
所谓注入层，是为了驱动电压降低、发光亮度提高而设置于电极与有机功能层间的层，在“有机EL元件及其工业化最前沿(1998年11月30日エヌ·ティー·エス公司发行)”的第2编第2章“电极材料”(123～166页)中详细地记载，有空穴注入层(阳极缓冲层)和电子注入层(阴极缓冲层)。
就阳极缓冲层(空穴注入层)而言，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号公报等中也记载了其详细情况，作为具体例，可列举出以铜酞菁为代表的酞菁缓冲层、日本特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报等中记载的六氮杂苯并[9,10]菲衍生物缓冲层、以氧化钒为代表的氧化物缓冲层、无定形碳缓冲层、使用了聚苯胺(翠绿亚胺)、聚噻吩等导电性高分子的高分子缓冲层、以三(2-苯基吡啶)铱络合物等为代表的邻位金属化络合物层等。
就阴极缓冲层(电子注入层)而言，在日本特开平6-325871号公报、日本特开平9-17574号公报、日本特开平10-74586号公报等中也记载了其详细情况，具体地，可列举出以锶、铝等为代表的金属缓冲层、以氟化锂、氟化钾为代表的碱金属化合物缓冲层、以氟化镁、氟化铯为代表的碱土类金属化合物缓冲层、以氧化铝为代表的氧化物缓冲层等。希望上述缓冲层(注入层)为极薄的膜，也因原材料而异，但其膜厚优选0.1nm～5μm的范围。
《阻挡层：空穴阻挡层、电子阻挡层》
除了上述的有机化合物薄膜的基本构成层以外，根据需要设置阻挡层。例如，有日本特开平11-204258号公报、日本特开平11-204359号公报和“有机EL元件及其工业化最前沿(1998年11月30日エヌ·ティー·エス公司发行)”的237页等中记载的空穴阻挡(holeblock)层。
空穴阻挡层从广义上讲，具有电子传输层的功能，由具有传输电子的功能且传输空穴的能力显著地小的空穴阻挡材料构成，通过传输电子且阻挡空穴，可以使电子与空穴的复合概率提高。
另外，可以根据需要将上述的电子传输层的构成用作空穴阻挡层。
本发明的有机EL元件的空穴阻挡层优选与发光层邻接地设置。
在空穴阻挡层中，优选含有作为上述的主体化合物列举的、咔唑衍生物、咔啉衍生物、二氮杂咔唑衍生物(其中，所谓二氮杂咔唑衍生物，是指构成咔啉环的碳原子中的任一个被氮原子替换而成的产物。)。
另一方面，电子阻挡层从广义上讲，具有空穴传输层的功能，由具有传输空穴的功能且传输电子的能力显著地小的材料构成，通过传输空穴且阻挡电子，可以提高电子与空穴的复合概率。
另外，可以根据需要将后述的空穴传输层的构成用作电子阻挡层。作为本发明涉及的空穴阻挡层、电子传输层的层厚，优选为3～100nm，更优选为5～30nm。
《空穴传输层》
空穴传输层由具有传输空穴的功能的空穴传输材料构成，广义上讲，空穴注入层、电子阻挡层也包含在空穴传输层中。空穴传输层能够设置单层或多层。
作为空穴传输材料，是具有空穴的注入或传输、电子的屏蔽性的任一者的材料，有机物、无机物均可。例如可列举出三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、多芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物和吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、1,2-二苯乙烯衍生物、硅氮烷衍生物、苯胺系共聚物、导电性高分子低聚物、特别是噻吩低聚物等。
另外，日本特表2003-519432号公报、日本特开2006-135145号公报等中记载的氮杂苯并[9,10]菲衍生物也能够同样地用作空穴传输材料。
作为空穴传输材料，能够使用上述的空穴传输材料，但优选使用卟啉化合物、芳香族叔胺化合物和苯乙烯基胺化合物，特别优选使用芳香族叔胺化合物。
作为芳香族叔胺化合物和苯乙烯基胺化合物的代表例，可列举出N,N,N′,N′-四苯基-4,4′-二氨基苯基；N,N′-二苯基-N,N′-双(3-甲基苯基)-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺(TPD)；2,2-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)丙烷；1,1-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)环己烷；N,N,N′,N′-四-对-甲苯基-4,4′-二氨基联苯；1,1-双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)-4-苯基环己烷；双(4-二甲基氨基-2-甲基苯基)苯基甲烷；双(4-二-对-甲苯基氨基苯基)苯基甲烷；N,N′-二苯基-N,N′-二(4-甲氧基苯基)-4,4′-二氨基联苯；N,N,N′,N′-四苯基-4,4′-二氨基二苯基醚；4,4′-双(二苯基氨基)四联苯；N,N,N-三(对-甲苯基)胺；4-(二-对-甲苯基氨基)-4′-[4-(二-对-甲苯基氨基)苯乙烯基]1,2-二苯乙烯；4-N,N-二苯基氨基-(2-二苯基乙烯基)苯；3-甲氧基-4′-N,N-二苯基氨基苯乙烯基苯；N-苯基咔唑、进而在美国专利第5061569号说明书中记载的在分子内具有2个稠合芳香族环的化合物例如4,4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPD)、日本特开平4-308688号公报中记载的三苯基胺单元连接为3个星爆型的4,4′,4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)等。
进而，也能够使用将这些材料导入了高分子链或者将这些材料作为高分子的主链的高分子材料。
另外，p型-Si、p型-SiC等无机化合物也能够作为空穴注入材料、空穴传输材料来使用。
另外，也能够使用日本特开平11-251067号公报、J.Huang等著文献(AppliedPhysics Letters 80(2002)，第139页)中记载的、所谓p型空穴传输材料。本发明中，从得到更高效率的发光元件考虑，优选使用这些材料。
就空穴传输层而言，能够通过采用例如真空蒸镀法、旋涂法、流延法、包含喷墨法的印刷法、LB法等公知的方法将上述空穴传输材料薄膜化而形成。
对于空穴传输层的层厚并无特别限制，但通常为5nm～5μm左右，优选为5～200nm。该空穴传输层可以是由上述材料的1种或2种以上构成的1层结构。
另外，也能够使用掺杂有杂质的p性高的空穴传输层。作为其例子，可列举出日本特开平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)等中记载的例子。
本发明中，使用这样的p性高的空穴传输层时，能够制作更低消耗电力的元件，因此优选。
《阳极》
作为有机EL元件中的阳极，优选使用以功函数大(4eV以上)的金属、合金、导电性化合物和它们的混合物作为电极物质的阳极。作为这样的电极物质的具体例，可列举出Au等金属、CuI、ITO、SnO2、ZnO等导电性透明材料。
另外，也可使用IDIXO(In2O3-ZnO)等可制作非晶质、透明导电膜的材料。就阳极而言，可由这些电极物质通过蒸镀、溅射等方法形成薄膜、用光刻法形成所期望的形状的图案，或者在不太需要图案精度的情况下(100μm以上左右)，在上述电极物质的蒸镀、溅射时可经由所期望的形状的掩模来形成图案。
或者，在使用如导电性有机化合物那样可涂布的物质的情况下，也能够使用印刷方式、涂布方式等湿式成膜法。从该阳极将发光取出的情况下，希望使透光率比10％大，另外，作为阳极的薄层电阻值优选数百Ω/sq.以下。进而，膜厚也取决于材料，但通常在10～1000nm、优选在10～200nm的范围选择。
《支承基板》
作为本发明的有机EL元件中能够使用的支承基板(以下也称为基体、基板、基材、支承体等。)，对玻璃、塑料等的种类并无特别限定，另外，可透明也可不透明。在从支承基板侧将光取出的情况下，支承基板优选为透明。作为优选使用的透明的支承基板，可以列举出玻璃、石英、透明树脂膜。特别优选的支承基板是可以对有机EL元件给予柔性的树脂膜。
作为树脂膜，例如可以列举出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、赛璐玢、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素(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、间规立构聚苯乙烯、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、丙烯酸系或聚芳酯类、アートン(商品名、JSR公司制造)或APEL(商品名、三井化学公司制造)这样的环烯烃系树脂等的膜。
在树脂膜的表面，可形成无机物、有机物的被膜、或这两者的混合被膜，优选为用按照JIS K 7129-1992的方法测定的水蒸汽透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)％)为0.01g/m2·24h以下的气体阻隔性膜，更优选为采用按照JIS K 7126-1987的方法测定的氧透过度为1×10-3ml/m2·24h·atm以下、水蒸汽透过度为1×10-5g/m2·24h以下的高气体阻隔性膜。
作为形成气体阻隔层的材料，只要是具有抑制水分、氧等带来元件的劣化的物质的侵入的功能的材料即可，例如能够使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。进而，为了改进该膜的脆弱性，更优选具有这些无机层与由有机材料构成的层的层叠结构。对于无机层与有机功能层的层叠顺序，并无特别限制，优选将两者交替地层叠多次。
对于气体阻隔层的形成方法，并无特别限定，例如能够使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、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、涂布法等，特别优选采用日本特开2004-68143号公报中记载的大气压等离子体聚合法。
作为不透明的支承基板，例如可列举出铝、不锈钢等的金属板、膜、不透明树脂基板、陶瓷制的基板等。
本发明的有机EL元件的发光的室温下的外部取出收率优选为1％以上，更优选为5％以上。
其中，外部取出量子收率(％)＝向有机EL元件外部发光的光子数/向有机EL元件流入的电子数×100。
另外，可将滤色器等色相改进滤光器等并用，也可将来自有机EL元件的发光色使用荧光体变换为多色的色变换滤光器并用。在使用色变换滤光器的情况下，有机EL元件的发光的λmax优选480nm以下。
《有机EL元件的制作方法》
作为有机EL元件的制作方法的一例，对于由阳极/空穴注入层/空穴传输层/发光层/空穴阻挡层/电子传输层/阴极缓冲层(电子注入层)/阴极构成的元件的制作方法进行说明。
首先，在适当的基板上形成由所期望的电极物质、例如阳极用物质构成的薄膜以成为1μm以下、优选10～200nm的膜厚，制作阳极。
接着，在其上形成作为元件材料的空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻挡层、电子传输层、阴极缓冲层等含有有机化合物的薄膜。
作为薄膜的形成方法，例如能够采用真空蒸镀法、湿式法(也称为湿法。)等成膜而形成。
作为湿式法，有旋涂法、流延法、模式涂布法、刮刀涂布法、辊涂法、喷墨法、印刷法、喷涂法、幕涂法、LB法等，从可形成精密的薄膜并且高生产率的方面考虑，优选模式涂布法、辊涂法、喷墨法、喷涂法等辊到辊方式适合性高的方法。另外，也可对各层应用不同的成膜法。
作为将本发明中使用的发光掺杂剂等有机EL材料溶解或分散的液体介质，例如能够使用甲乙酮、环己酮等酮类、醋酸乙酯等脂肪酸酯类、二氯苯等卤代烃类、甲苯、二甲苯、均三甲苯、环己基苯等芳香族烃类、环己烷、十氢萘、十二烷等脂肪族烃类、二甲基甲酰胺(DMF)、DMSO等有机溶剂。
另外，作为分散方法，能够采用超声波、高剪切力分散、介质分散等分散方法进行分散。
这些层的形成后，在其上形成由阴极用物质构成的薄膜以成为1μm以下、优选50～200nm的范围的膜厚，设置阴极，得到所期望的有机EL元件。
另外，也可使顺序颠倒，按照阴极、阴极缓冲层、电子传输层、空穴阻挡层、发光层、空穴传输层、空穴注入层、阳极的顺序制作。
就本发明的有机EL元件的制作而言，优选通过一次的抽真空一连串地从空穴注入层制作到阴极，也可在中途取出而实施不同的成膜法。此时，优选在干燥非活性气体气氛下进行作业。
《密封》
作为本发明中使用的密封手段，例如可以列举出将密封构件与电极、支承基板用粘接剂粘接的方法。
作为密封构件，只要以将有机EL元件的显示区域覆盖的方式配置即可，可以是凹板状，也可以是平板状。另外，对透明性、电绝缘性也无特别限定。
具体地，可列举出玻璃板、聚合物板和膜、金属板和膜等。作为玻璃板，特别地，可以列举出钠钙玻璃、含有钡·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，可以列举出由聚碳酸酯、丙烯酸系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等形成的聚合物板。
作为金属板，可列举出由选自不锈钢、铁、铜、铝、镁、镍、锌、铬、钛、钼、硅、锗和钽中的1种以上的金属或合金制成的金属板。
本发明中，从能够使元件薄膜化考虑，能够优选使用聚合物膜、金属膜。
进而，聚合物膜优选为采用按照JIS K 7126-1987的方法测定的氧透过度为1×10-3mL/m2·24h·atm以下、采用按照JIS K 7129-1992的方法测定的、水蒸汽透过度(25±0.5℃、相对湿度(90±2)％)为1×10-3g/m2·24h以下的聚合物膜。
在将密封构件加成为凹状时，使用喷砂加工、化学蚀刻加工等。
作为粘接剂，具体地，可以列举出丙烯酸系低聚物、甲基丙烯酸系低聚物的具有反应性乙烯基的光固化和热固化型粘接剂、2-氰基丙烯酸酯等的湿气固化型等的粘接剂。另外，也可以列举出环氧系等的热和化学固化型(双液混合)。另外，也可以列举出热熔型的聚酰胺、聚酯、聚烯烃。另外，也可以列举出阳离子固化型的紫外线固化型环氧树脂粘接剂。
予以说明，有机EL元件有时由于热处理而劣化，因此，优选能够从室温至80℃粘接固化的粘接剂。另外，可在上述粘接剂中使干燥剂分散。粘接剂向密封部分的涂布可使用市售的分配器，也可如丝网印刷那样进行印刷。
另外，也优选地能够在夹持有机功能层而与支承基板相对的一侧的电极的外侧被覆该电极和有机功能层，以与支承基板相接的形式形成无机物、有机物的层而制成密封膜。这种情况下，作为形成该膜的材料，只要是具有抑制水分、氧等带来元件的劣化的物质的浸入的功能的材料即可，例如能够使用氧化硅、二氧化硅、氮化硅等。
进而，为了改善该膜的脆弱性，优选使其具有这些无机层和由有机材料构成的层的层叠结构。对于这些膜的形成方法，并无特别限定，例如能够使用真空蒸镀法、溅射法、反应性溅射法、分子束外延法、团簇离子束法、离子镀法、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、涂布法等。
在密封构件与有机EL元件的显示区域的间隙，优选地，如果是气相和液相，则注入氮、氩等非活性气体、氟化烃、硅油这样的非活性液体。另外，也可以使其为真空。另外，也能够将吸湿性化合物封入内部中。
作为吸湿性化合物，例如可列举出金属氧化物(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)、高氯酸类(例如，高氯酸钡、高氯酸镁等)等，在硫酸盐、金属卤化物和高氯酸类中，优选使用无水盐。
《保护膜、保护板》
在夹持有机功能层而与支承基板相对的一侧的上述密封膜或上述密封用膜的外侧，为了提高元件的机械强度，可设置保护膜或保护板。特别是在采用上述密封膜进行密封的情况下，其机械强度未必高，因此优选设置这样的保护膜、保护板。作为能够在其中使用的材料，能够使用与上述密封中使用的材料同样的玻璃板、聚合物板·膜、金属板·膜等，从轻质且薄膜化考虑，优选使用聚合物膜。
《光取出》
一般据称：有机EL元件在折射率比空气高(折射率为1.7～2.1左右)层的内部发光，在发光层中产生的光中只取出15～20％左右的光。这是因为，以临界角以上的角度θ在界面(透明基板与空气的界面)入射的光引起全反射，不能向元件外部取出；在透明电极乃至发光层与透明基板之间，光发生全反射，光波在透明电极乃至发光层中传导，结果光向元件侧面方向逃逸。
作为提高该光的取出的效率的手法，例如有在透明基板表面形成凹凸、防止透明基板与空气界面处的全反射的方法(美国专利第4774435号说明书)；通过使基板具有聚光性而提高效率的方法(日本特开昭63-314795号公报)；在元件的侧面等形成反射面的方法(日本特开平1-220394号公报)；在基板与发光体之间引入具有中间的折射率的平坦层、形成减反射膜的方法(日本特开昭62-172691号公报)；在基板与发光体之间引入与基板相比具有低折射率的平坦层的方法(日本特开2001-202827号公报)；在基板、透明电极层、发光层的任一个的层间(包含基板与外界间。)形成衍射格子的方法(日本特开平11-283751号公报)等。
本发明中，能够将这些方法与本发明的有机EL元件组合使用，能够优选地使用在基板与发光体之间引入与基板相比具有低折射率的平坦层的方法、或者在基板、透明电极层、发光层的任一个的层间(包含基板与外界间。)形成衍射格子的方法。
本发明通过将这些手段组合，能够得到更高亮度或耐久性优异的元件。
如果在透明电极与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，则对于从透明电极出来的光而言，介质的折射率越低，向外部的取出效率越升高。
作为低折射率层，例如可列举出气溶胶、多孔二氧化硅、氟化镁、氟系聚合物等。透明基板的折射率一般为1.5～1.7左右，因此低折射率层的折射率优选为约1.5以下。另外，更优选为1.35以下。
另外，低折射率介质的厚度优选成为介质中的波长的2倍以上。这是因为，低折射率介质的厚度如果成为光的波长左右，成为短暂地溢出的电磁波进入基板内的膜厚，则削弱低折射率层的效果。
向发生全反射的界面或任一个介质中引入衍射格子的方法具有光取出效率的提高效果高的特征。该方法利用如下性质：衍射格子利用一次衍射、二次衍射这样的所谓的布拉格衍射，能够使光的方向变为与折射不同的特定的方向，对于从发光层产生的光中由于在层间的全反射等而不能向外出去的光，通过在任一层间或者介质中(透明基板内、透明电极内)引入衍射格子，使光衍射，要将光向外取出。
引入的衍射格子优选具有二维的周期折射率。这因为在发光层产生的光在所有的方向上随机地产生，因此如果是只在某方向上具有周期的折射率分布的一般的一维衍射格子，则只衍射在特定的方向上行进的光，光的取出效率并没有那么提高。
但是，通过使折射率分布成为二维的分布，将在所有方向上行进的光衍射，光的取出效率提高。
作为引入衍射格子的位置，如上所述，可以是任一层间或介质中(透明基板内、透明电极内)，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的波长的约1/2～3倍左右。
衍射格子的排列优选正方形的格子状、三角形的格子状、蜂窝格子状等二维地重复排列。
《聚光片》
本发明的有机EL元件通过在基板的光取出侧，例如，以设置微透镜阵列状的结构的方式进行加工或者与所谓的聚光片组合，对于特定方向、例如元件发光面，在正面方向进行聚光，能够提高特定方向上的亮度。
作为微透镜阵列的例子，在基板的光取出侧将一边为30μm且其顶角成为90度的四棱锥二维地排列。一边优选10～100μm。如果变得比其小，则产生衍射的效果而上色，如果过大，则厚度变厚而不优选。
作为聚光片，例如可使用在液晶显示装置的LED背光中已实用化的聚光片。作为这样的片材，例如能够使用住友3M公司制亮度上升膜(BEF)等。
作为棱镜片的形状，例如可以是在基材形成了顶角90度、间距50μm的△状的条带的产物，也可以是顶角带有圆角的形状、使间距无规地变化的形状、其他形状。
另外，为了控制来自发光元件的光放射角，可将光扩散板·膜与聚光片并用。例如，能够使用(株)きもと制扩散膜(Light-Up)等。
《用途》
本发明的有机EL元件能够用作电子设备、显示装置、显示器、各种发光装置。作为发光装置，例如可列举出照明装置(家庭用照明、车内照明)、钟表、液晶用背光、招牌广告、信号机、光存储介质的光源、电子照相复印机的光源、光通信处理机的光源、光传感器的光源等，但并不限定于此。特别地，能够有效地用于作为液晶显示装置的背光、照明用光源的用途。
本发明的有机EL元件中，根据需要在成膜时可采用金属掩模、喷墨印刷法等实施图案化。进行图案化的情况下，可只对电极进行图案化，也可对电极和发光层进行图案化。也可对元件全部层进行图案化，在元件的制作中能够使用现有公知的方法。
本发明的有机EL元件、本发明涉及的化合物发光的颜色由在《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7.16中将采用分光放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达(株)制造)测定的结果代入CIE色度坐标时的颜色确定。
另外，在本发明的有机EL元件为白色元件的情况下，所谓白色，是指采用上述方法测定2度视野角正面亮度时1000cd/m2下的CIE1931表色系中的色度位于X＝0.33±0.07、Y＝0.33±0.1的区域内。
《显示装置》
本发明的有机EL元件也能够用于显示装置。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。
在多色显示装置的情况下，只在发光层形成时设置阴罩，能够在一面采用蒸镀法、流延法、旋涂法、喷墨法、印刷法等形成膜。
在只对发光层进行图案化的情况下，对其方法并无限定，优选为蒸镀法、喷墨法、旋涂法、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的本发明的有机EL元件的制造的一个方式中所示。
在对这样得到的多色显示装置施加直流电压的情况下，如果将阳极设为+的极性，将阴极设为-的极性来施加电压2～40V左右，则能够观测到发光。另外，即使用相反的极性来施加电压，电流也不流动，完全没有产生发光。进而，在施加交流电压的情况下，只在阳极成为了+、阴极成为了-的状态时发光。予以说明，施加的交流的波形可为任意。
多色显示装置能够用作显示设备、显示器、各种发光光源。在显示设备、显示器中，通过使用青、红、绿发光这3种的有机EL元件，可进行全色的显示。
作为显示设备、显示器，可列举出电视机、个人电脑、移动设备、AV设备、文字播放显示、汽车内的信息显示等。特别地，可作为将静止图像、运动图像再生的显示装置使用，作为动画再生用的显示装置使用时的驱动方式可以是单纯矩阵(无源矩阵)方式，也可以是有源矩阵方式，均可。
作为发光光源，可列举出家庭用照明、车内照明、钟表、液晶用的背光、标牌广告、信号机、光记录介质的光源、电子照相复印机的光源、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2为表示由有机EL元件构成的显示装置的一例的示意图。是通过有机EL元件的发光进行图像信息的显示的、例如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、基于图像信息进行显示部A的图像扫描的控制部B、将显示部A与控制部B电连接的配线部C等。
控制部B经由显示部A和配线部C电连接，基于来自外部的图像信息将扫描信号和图像数据信号分别发送到多个像素，通过扫描信号，每个扫描线的像素根据图像数据信号依次发光，进行图像扫描，将图像信息显示于显示部A。
图3为采用有源矩阵方式的显示装置的示意图。
显示部A在基板上具有包含多个扫描线5和数据线6的配线部C和多个像素3等。以下进行显示部A的主要的构件的说明。
图3中，表示将像素3发出的光(发光光L)沿白色箭头方向(下方向)取出的情形。
配线部的扫描线5和多个数据线6分别由导电材料制成，扫描线5与数据线6正交成格子状，在正交的位置与像素3连接(细节未图示)。
就像素3而言，如果从扫描线5施加扫描信号，则从数据线6接收图像数据信号，根据接收的图像数据发光。
就发光的颜色而言，通过将红区域的像素、绿区域的像素、青区域的像素适当地在同一基板上并置，全色显示成为可能。
接着，对像素的发光过程进行说明。图4为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，作为有机EL元件10，使用红色、绿色和青色发光的有机EL元件，通过将它们在同一基板上并置，能够进行全色显示。
图4中，将图像数据信号从控制部B经由数据线6施加于开关晶体管11的漏极。而且，如果将扫描信号从控制部B经由扫描线5施加于开关晶体管11的栅极，则开关晶体管11的驱动打开，将施加于漏极的图像数据信号传送至电容器13和驱动晶体管12的栅极。
通过图像数据信号的传送，根据图像数据信号的电位对电容器13进行充电，同时驱动晶体管12的驱动打开。就驱动晶体管12而言，漏极连接至电源线7，源极连接至有机EL元件10的电极，根据施加于栅极的图像数据信号的电位，将电流从电源线7供给至有机EL元件10。
如果通过控制部B的依次扫描，扫描信号移动至下一扫描线5，则开关晶体管11的驱动关闭。但是，即使开关晶体管11的驱动关闭，由于电容器13保持充电的图像数据信号的电位，因此驱动晶体管12的驱动保持打开状态，有机EL元件10的发光继续直至进行下一扫描信号的施加。通过依次扫描，接着施加了扫描信号时，根据与扫描信号同期的下一图像数据信号的电位，驱动晶体管12驱动，有机EL元件10发光。
即，就有机EL元件10的发光而言，对于多个像素各自的有机EL元件10，设置作为有源元件的开关晶体管11和驱动晶体管12，进行了多个像素3各自的有机EL元件10的发光。将这样的发光方法称为有源矩阵方式。
其中，有机EL元件10的发光可以是具有多个层次电位的多值的图像数据信号产生的多个层次的发光，也可以是双值的图像数据信号产生的规定的发光量的开、关。另外，电容器13的电位的保持可持续地保持直至下一扫描信号的施加，也可在施加下一扫描信号之前即刻使其放电。
在本发明中，并不限于上述的有源矩阵方式，也可以是只在对扫描信号扫描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5为采用无源矩阵方式的显示装置的示意图。图5中，多个扫描线5与多个图像数据线6夹持像素3而相对地设置为格子状。
通过依次扫描而施加了扫描线5的扫描信号时，与所施加的扫描线5连接的像素3根据图像数据信号而发光。
在无源矩阵方式中，在像素3中无有源元件，实现制造成本的降低。
通过使用本发明的有机EL元件，得到了发光效率提高的显示装置。
＜照明装置＞
本发明的有机EL元件也能够用于照明装置。
本发明的有机EL元件也可用作具有共振器结构的有机EL元件。作为具有这样的共振器结构的有机EL元件的使用目的，可列举出光存储介质的光源、电子照相复印机的光源、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，也可通过使激光振荡而在上述用途中使用。
另外，本发明的有机EL元件可作为照明用、曝光光源这样的一种的灯使用，也可作为将图像投影的类型的投影装置、直接视认静止图像、运动图像的类型的显示装置(显示器)使用。
作为动画再生用的显示装置使用时的驱动方式可以为无源矩阵方式，也可为有源矩阵方式。或者，通过使用2种以上具有不同的发光色的本发明的有机EL元件，可制作全色显示装置。
例如，在使用多个发光材料的情况下，通过同时使多个发光色发光，进行混色，能够得到白色发光。作为多个发光色的组合，可含有红色、绿色和青色的三原色的三个发光极大波长，也可含有青色和黄色、青绿和橙色等利用了互补色的关系的二个发光极大波长。
另外，本发明的有机EL元件的形成方法可只是仅在发光层、空穴传输层或电子传输层等的形成时设置掩模，采用掩模进行分涂等单纯地配置。由于其他层是共用的，因此不需要掩模等的图案化，能够在一面采用蒸镀法、流延法、旋涂法、喷墨法和印刷法等例如形成电极膜，生产率也提高。
根据该方法，与将多色的发光元件以阵列状并列配置的白色有机EL装置不同，元件自身的发光为白色。
[照明装置的一个形态]
用玻璃外壳将本发明的有机EL元件的非发光面覆盖，将厚300μm的玻璃基板用作密封用基板，在周围应用环氧系光固化型粘接剂(东亚合成公司制ラックストラックLC0629B)作为密封材料，将其在阴极上重叠，与透明支承基板密合，从玻璃基板侧照射UV光，使其固化，进行密封，能够形成图6和图7中所示的照明装置。
图6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)用玻璃罩102覆盖(应予说明，用玻璃罩的密封作业在不使照明装置内的有机EL元件101与大气接触的情况下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)进行。)。
图7表示照明装置的截面图，在图7中，105表示阴极，106表示有机功能层，107表示带有透明电极的玻璃基板。予以说明，在玻璃罩102内填充氮气108，设置了捕水剂109。
通过使用本发明的有机EL元件，得到发光效率提高了的照明装置。
实施例
以下，通过实施例对本发明详细地说明，但本发明并不限定于这些实施例。应予说明，实施例中使用“份”或“％”的表示，只要无特别说明，则表示“质量份”或“质量％”。
[实施例1]
(有机EL元件的制作)
＜有机EL元件1-1的制作＞
在50mm×50mm、厚0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度成膜作为阳极，进行了图案化后，将该带有ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗，用干燥氮气干燥，进行了5分钟UV臭氧清洗后，将该透明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蒸镀用坩埚中分别填充对各个元件制作最佳的量的各层的构成材料。蒸镀用坩埚使用了用钼制或钨制的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压到真空度1×10-4Pa后，对装有HAT-CN(1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并[9,10]菲六甲腈)的蒸镀用坩埚通电而加热，以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上蒸镀，形成了层厚10nm的空穴注入传输层。
接着，以蒸镀速度0.1nm/秒将α-NPD(4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)在上述空穴注入层上蒸镀，形成了层厚40nm的空穴传输层。以蒸镀速度0.1nm/秒将作为主体化合物的CBP(4，4′-双(咔唑-9-基)联苯)、作为发光掺杂剂的Ir(ppy)3共蒸镀以致分别成为90％、10％的体积％，形成了层厚30nm的发光层。
然后，以蒸镀速度0.1nm/秒将比较1化合物和LiQ(8-羟基喹啉锂)共蒸镀以致分别成为50％、50％的体积％，形成了层厚30nm的电子传输层。
进而，将LiQ以膜厚2nm形成后，蒸镀铝100nm，形成了阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气的气氛下用罐状玻璃外壳将上述元件的非发光面侧覆盖，设置电极取出配线，制作有机EL元件1-1。
[化71]
＜有机EL元件1-2～1-89的制作＞
除了如表I和表II中所示那样改变了电子传输层(1)、(2)和电子注入层中含有的化合物等以外，采用与有机EL元件1-1同样的方法制作了有机EL元件1-2～1-89。
(评价)
(1)相对驱动电压的测定
对于制作的各有机EL元件，测定各有机EL元件的透明电极侧(即透明基板侧)和对置电极侧(即阴极侧)这两侧的正面亮度，测定其和成为1000cd/m2时的电压作为驱动电压(V)。应予说明，在亮度的测定中使用了分光放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达制造)。
将上述得到的驱动电压代入下述式，求出相对于有机EL元件1-1的驱动电压的、各有机EL元件的相对驱动电压。
相对驱动电压(％)＝(各有机EL元件的驱动电压/有机EL元件1-1的驱动电压)×100
得到的数值越小，表示结果越好。
(2)高温保存下的相对驱动电压变化的测定
使上述制作的有机EL元件在温度80℃下、2.5mA/cm2的恒电流条件下发光，测定了发光刚开始后的驱动电压和开始100小时后的驱动电压。
将得到的高温保存前与保存后的驱动电压进行比较，求出驱动电压的变化量(从高温保存前的驱动电压减去高温保存后的驱动电压所得的值)。
将上述得到的驱动电压的变化量代入下述式，求出相对于有机EL元件1-1的驱动电压变化量的、各有机EL元件的驱动电压变化量的相对值作为高温保存下的相对驱动电压变化。
高温保存产生的相对驱动电压变化量(％)＝(各有机EL元件的驱动电压变化量/有机EL元件1-1的驱动电压变化量)×100
(3)色移
对于制作的各有机EL元件，测定初期的发光光谱，求出CIE色度坐标的x值及y值。进而，由驱动后(亮度成为50％时的)发光光谱，求出x值及y值。由色度坐标上的距离求出该初期与驱动后的x值及y值之差，将有机EL元件1-1的元件的距离设为100，用相对值表示。
[表1]
表I
[表2]
表II
[实施例2]
(透明电极的制作)
＜透明电极2-1的制作＞
在50mm×50mm、厚0.7mm的玻璃基板上，对装有比较2化合物的蒸镀用坩埚通电而加热，以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀，形成了层厚25nm的有机功能层(阴极基底层)。
接着，将银以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀，形成膜厚8nm的阴极，制成了透明电极2-1。
[化72]
＜透明电极2-2～2-5的制作＞
除了如表III中所示那样改变了有机功能层中使用的化合物和阴极的膜厚以外，采用与透明电极2-1同样的方法制作透明电极2-2～2-5。
(评价)
(1)透光率(％)
对于制作的2-1～2-5的各透明电极，测定了透光率。
就透光率的测定而言，使用分光光度计(日立高新技术制U-3300)，将与试样相同的基材作为基线而进行。
(2)薄层电阻值
对于制作的2-1～2-5的各透明电极，测定了薄层电阻值。
就薄层电阻值的测定而言，使用电阻率计(三菱化学分析制MCP-T610)，采用4端子4探针法低电流施加方式进行。
[表3]
表III
[实施例3]
(有机EL元件的制作)
在50mm×50mm、厚0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度成膜作为阳极，进行了图案化后，将该带有ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗，用干燥氮气干燥，进行了5分钟UV臭氧清洗后，将该透明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蒸镀用坩埚中分别填充对各个元件制作最佳的量的各层的构成材料。蒸镀用坩埚使用了用钼制或钨制的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压到真空度1×10-4Pa后，对装有HAT-CN(1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并[9,10]菲六甲腈)的蒸镀用坩埚通电而加热，以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上蒸镀，形成了层厚10nm的空穴注入传输层。
接着，以蒸镀速度0.1nm/秒将α-NPD(4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)在上述空穴注入层上蒸镀，形成了层厚40nm的空穴传输层。
以蒸镀速度0.1nm/秒将作为主体化合物的CBP和作为发光掺杂剂的Ir(ppy)3共蒸镀以致分别成为90％、10％的体积％，形成了层厚30nm的发光层。
然后，以蒸镀速度0.1nm/秒将比较3化合物和KF共蒸镀以致分别成为85％、15％的体积％，形成了层厚30nm的电子传输层。
然后，将银以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀，形成了膜厚13nm的阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气的气氛下用罐状玻璃外壳将上述元件的非发光面侧覆盖，设置电极取出配线，制作有机EL元件3-1。
[化73]
＜有机EL元件3-2～3-72的制作＞
除了如表IV和表V中记载那样改变了电子传输层的化合物以及银与镁的比率和阴极的膜厚以外，与有机EL元件3-1同样地制作有机EL元件3-2～3-72。
(评价)
(1)相对驱动电压的测定
对于制作的各有机EL元件，测定各有机EL元件的透明电极侧(即透明基板侧)和对置电极侧(即阴极侧)这两侧的正面亮度，测定其和成为1000cd/m2时的电压作为驱动电压(V)。应予说明，在亮度的测定中使用了分光放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达制造)。
将上述得到的驱动电压代入下述式，求出相对于有机EL元件3-1的驱动电压的、各有机EL元件的相对驱动电压。
相对驱动电压(％)＝(各有机EL元件的驱动电压/有机EL元件3-1的驱动电压)×100
得到的数值越小，表示结果越好。
(2)高温保存下的相对驱动电压变化的测定
使上述制作的有机EL元件在温度80℃下、2.5mA/cm2的恒电流条件下发光，测定了发光刚开始后的驱动电压和开始100小时后的驱动电压。
将得到的高温保存前与保存后的驱动电压进行比较，求出驱动电压的变化量(从高温保存前的驱动电压减去高温保存后的驱动电压所得的值)。
将上述得到的驱动电压的变化量代入下述式，求出相对于有机EL元件3-1的驱动电压变化量的、各有机EL元件的驱动电压变化量的相对值作为高温保存下的相对驱动电压变化。
高温保存产生的相对驱动电压变化量(％)＝(各有机EL元件的驱动电压变化量/有机EL元件3-1的驱动电压变化量)×100
[表4]
表IV
[表5]
表V
[实施例4]
(有机EL元件的制作)
＜有机EL元件4-1的制作＞
在50mm×50mm、厚0.7mm的玻璃基板上将ITO(铟锡氧化物)以150nm的厚度成膜作为阳极，进行了图案化后，将该带有ITO透明电极的透明基板用异丙醇进行超声波清洗，用干燥氮气干燥，进行了5分钟UV臭氧清洗后，将该透明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蒸镀用坩埚中分别填充对各个元件制作最佳的量的各层的构成材料。蒸镀用坩埚使用了用钼制或钨制的电阻加热用材料制作的坩埚。
减压到真空度1×10-4Pa后，对装有HAT-CN(1，4，5，8，9，12-六氮杂苯并[9,10]菲六甲腈)的蒸镀用坩埚通电而加热，以蒸镀速度0.1nm/秒在ITO透明电极上蒸镀，形成了层厚10nm的空穴注入传输层。
接着，以蒸镀速度0.1nm/秒将α-NPD(4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯)在上述空穴注入层上蒸镀，形成了层厚40nm的空穴传输层。
以蒸镀速度0.1nm/秒将作为主体化合物的CBP和作为发光掺杂剂的Ir(ppy)3共蒸镀以致分别成为90％、10％的体积％，形成了层厚30nm的发光层。
然后，作为电子传输层，以蒸镀速度0.1nm/秒蒸镀Alq3，形成了层厚30nm的电子传输层。
然后，以蒸镀速度0.1nm/秒将比较4化合物和LiQ共蒸镀以致分别成为50％、50％的体积％，形成了层厚2nm的电子注入层。
然后，将银和镁分别以蒸镀速度0.1nm/秒、0.01nm/秒共蒸镀，形成了膜厚8nm的阴极。
在纯度99.999％以上的高纯度氮气的气氛下用罐状玻璃外壳将上述元件的非发光面侧覆盖，设置电极取出配线，制作有机EL元件4-1。
[化74]
＜有机EL元件4-2～4-34的制作＞
对于有机EL元件4-2～4-34，如表VI中记载那样改变有机EL元件4-1的电子注入层的化合物和银与镁的比率、阴极的膜厚而制作。
(评价)
(1)相对驱动电压的测定
对于制作的各有机EL元件，测定各有机EL元件的透明电极侧(即透明基板侧)和对置电极侧(即阴极侧)这两侧的正面亮度，测定其和成为1000cd/m2时的电压作为驱动电压(V)。应予说明，在亮度的测定中，使用分光放射亮度计CS-1000(柯尼卡美能达制造)。
将上述得到的驱动电压代入下述式，求出相对于有机EL元件4-1的驱动电压的、各有机EL元件的相对驱动电压。
相对驱动电压(％)＝(各有机EL元件的驱动电压/有机EL元件4-1的驱动电压)×100
得到的数值越小，表示结果越好。
(2)高温保存下的相对驱动电压变化的测定
使上述制作的有机EL元件在温度80℃下、2.5mA/cm2的恒电流条件下发光，测定了发光刚开始后的驱动电压和开始100小时后的驱动电压。
将得到的高温保存前与保存后的驱动电压进行比较，求出驱动电压的变化量(从高温保存前的驱动电压减去高温保存后的驱动电压所得的值)。
将上述得到的驱动电压的变化量代入下述式，求出相对于有机EL元件4-1的驱动电压变化量的、各有机EL元件的驱动电压变化量的相对值作为高温保存下的相对驱动电压变化。
高温保存产生的相对驱动电压变化量(％)＝(各有机EL元件的驱动电压变化量/有机EL元件4-1的驱动电压变化量)×100
[表6]
表VI
由以上可知：就本发明的有机EL元件而言，与比较例的有机EL元件相比，相对驱动电压低，高温保存下的相对驱动电压变化也小，因此耐久性优异。
产业上的可利用性
本发明涉及驱动电压及耐久性得到了改善的有机电致发光元件及该有机电致发光元件中所使用的有机电致发光用材料。
附图标记的说明
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 玻璃罩
105 阴极
106 有机功能层
107 带有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
L 发光光

Claims (25)

1.一种有机电致发光元件，其为依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，
在所述发光层与所述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的所述有机功能层，
通通式式((11))
通式(1)中，X表示氧原子或硫原子，X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子，X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，R1表示氢原子或取代基，L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团，L1可形成稠合环，另外，含有X8～X12的环可以为稠合环的一部分。
2.一种有机电致发光元件，其为依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，
在所述发光层与所述阴极之间具有：含有具有由下述通式(1)表示的结构的化合物的所述有机功能层，
通式(1)
通式(1)中，X表示氧原子或硫原子，X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子，X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，R1表示氢原子或取代基，L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团，在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基，L1可形成稠合环，另外，含有X8～X12的环可以是稠合环的一部分。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，所述具有由通式(1)表示的结构的化合物具有由下述通式(2)表示的结构：
通式(2)
通式(2)中，X表示氧原子或硫原子，X1～X10和X13～X16各自独立地表示CR1或氮原子，X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，R1表示氢原子或取代基，L1为单纯的键合端，或者表示包含苯环、联苯环、萘环、三联苯环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团，在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X5和所述X10表示氮原子。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X7和所述X8表示氮原子。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X5和所述X8表示氮原子。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X7和所述X10表示氮原子。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X1～X4表示CR1。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述X1～X4中的至少一个表示氮原子。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述R1表示包含吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、喹唑啉环、喹喔啉环、喹啉环、异喹啉环、苯并喹啉环、苯并异喹啉环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环或咔唑环的取代基。
11.根据权利要求2所述的有机电致发光元件，其中，在所述通式(1)中，X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者,X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
12.一种有机电致发光元件，其为依次具有阳极、包含发光层的多个有机功能层和阴极的有机电致发光元件，
在所述发光层与所述阴极之间具有：含有具有由下述通式(3)表示的结构的化合物的所述有机功能层，
通式(3)
通式(3)中，R11～R20各自独立地表示氢原子或取代基，另外，R13和R14可相互形成环，Y1表示形成5元的杂环的残基，另外，上述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。
13.根据权利要求12所述的有机电致发光元件，其中，所述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
14.根据权利要求13所述的有机电致发光元件，其中，所述Y1表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
15.根据权利要求12所述的有机电致发光元件，其中，所述具有由通式(3)表示的结构的化合物具有由下述通式(4)表示的结构，
通式(4)
通式(4)中，R11、R12和R15～R20各自独立地表示CRa或氮原子，Ra表示氢原子或取代基，Y1和Y2表示形成5元的杂环的残基，另外，所述5元的杂环可进一步具有取代基，相邻的取代基可形成环。
16.根据权利要求15所述的有机电致发光元件，其中，所述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、氮杂苯并噻吩环、氮杂吲哚环、苯并呋喃环、苯并噻吩环、吲哚环、吡唑环、三唑环、噁唑环、噻唑环的残基。
17.根据权利要求16所述的有机电致发光元件，其中，所述Y1和Y2各自表示形成氮杂苯并呋喃环、苯并呋喃环的残基。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述R17～R20中的至少一个表示芳香族烃或杂环。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述阴极以银作为主成分，所述有机功能层与所述阴极邻接地设置。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述阴极的厚度为15nm以下。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的有机电致发光元件，其中，所述阴极的透光率为50％以上，且
所述阴极的薄层电阻值为25Ω以下。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的有机电致发光元件，其中，作为所述有机功能层，具有：含有所述具有由通式(1)表示的结构的化合物和电子注入材料的层。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的有机电致发光元件，其中，以含有所述具有由通式(1)表示的结构的化合物的所述有机功能层、含有电子注入材料的电子注入层及所述阴极的顺序层叠。
24.一种有机电致发光用材料，其含有：具有由下述通式(1)表示的结构的化合物，
通式(1)
通式(1)中，X表示氧原子或硫原子，X1～X12各自独立地表示CR1或氮原子，X5和X7中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，X8和X10中的一者表示氮原子，另一者表示CR1，R1表示氢原子或取代基，L1表示包含苯环、联苯环、三联苯环、萘环、蒽环、苯并[9,10]菲环、芴环、吡啶环、吡嗪环、三嗪环、嘧啶环、二苯并呋喃环、二苯并噻吩环、咔唑环、氮杂二苯并呋喃环、氮杂二苯并噻吩环、氮杂咔唑环、噻吩环、苯并噻吩环、吲哚环、咪唑环、苯并咪唑环、吡唑环或三唑环的二价的连接基团，在L1仅为苯环且该苯环不具备取代基的情况下，多个R1中的至少一个表示杂芳基，L1可形成稠合环，另外，包含X8～X12的环可以是稠合环的一部分。
25.根据权利要求24所述的有机电致发光用材料，其中，在所述通式(1)中，X8和X12表示氮原子，X9～X11表示CR1，或者，X8和X11表示氮原子，X9、X10和X12表示CR1。
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