JP2004342484A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い発光輝度と発光効率を示し、かつ半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置、照明装置を提供する。
【解決手段】陰極と陽極との間にリン光性化合物を含有する発光層を少なくとも１層有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、下記一般式１で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】

〔式中、Ａは、アルキル基、アリール基、もしくはヘテロ環基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２は、各々独立に、アルキル基、アリール基、もしくはシアノ基を表す。Ｚ_１、Ｚ_２は、各々独立に、芳香環を形成する原子群、もしくは複素芳香環を形成する原子群を表す。〕
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置、表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子とも略記する）が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は、平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数１０Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
将来の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、更に低消費電力で効率よく、高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれており、例えば、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、またはトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成する技術（例えば、特許文献１参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献２参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献３参照。）等が知られている。
【０００５】
上記文献に開示されている技術では、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため、発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（η_ｅｘｔ）の限界は５％とされている。
【０００６】
一方、プリンストン大より、励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（例えば、非特許文献１参照。）がされて以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、非特許文献２及び特許文献４参照。）。
【０００７】
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
一方、有機ＥＬ素子の発光輝度と発光寿命の向上のために、発光層と陰極の間に、発光層からの正孔の移動を制限する正孔ブロック層を設けることが提案されている。この正孔ブロック層により、正孔を発光層中に効率よく蓄積することによって、電子との再結合確率を向上させ、発光の高効率化を達成することができる。正孔ブロック材料としてフェナントロリン誘導体やトリアゾール誘導体の単独使用が有効であると報告されている（特許文献５及び特許文献６参照）。また、ある特定のアルミニウム錯体を正孔ブロック層に使用して、長寿命な有機ＥＬ素子を実現している（特許文献７参照）。
【０００９】
このように正孔ブロック層の導入により、燐光性化合物を使用した有機ＥＬ素子では緑色では内部量子効率としてほぼ１００％、寿命についても２万時間が達成されている（非特許文献３参照）が、発光輝度については、まだ改善の余地が残っている。
【００１０】
また、青〜青緑色の燐光性化合物をドーパントとして用いた場合、ＣＢＰのようなカルバゾール誘導体をホスト化合物として使用した例があるが、その外部取り出し量子効率が６％と、不十分な結果であり（非特許文献４参照）、改良の余地が残っている。青色に関しては、蛍光性化合物からの発光を利用したものであるが、カルバゾール誘導体の分子の真中のビアリール部位に連結基を導入して、青色の色純度に優れ、長寿命な有機ＥＬ素子が作成されている（例えば、特許文献８参照）。さらに、前記化合物に加えて、特定の五配位の金属錯体を正孔阻止層に使用、リン光性化合物をドーパントとして使用した場合に、更なる長寿命化が達成されている（例えば、特許文献９参照）。
【００１１】
さらに、他にもカルバゾール誘導体を用いた有機ＥＬ素子が作製されている（例えば、特許文献１０〜１６）。しかしながら、上記特許に記載のカルバゾール誘導体は、実用化に耐えうる発光効率と耐熱性を有するまでには至っていない。今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子では、更に、低消費電力で効率よく高輝度に発光し、さらに長寿命である有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３０９３７９６号明細書
【００１３】
【特許文献２】
特開昭６３−２６４６９２号公報
【００１４】
【特許文献３】
特開平３−２５５１９０号公報
【００１５】
【特許文献４】
米国特許第６，０９７，１４７号明細書
【００１６】
【特許文献５】
特開平８−１０９３７３号公報
【００１７】
【特許文献６】
特開平１０−２３３２８４号公報
【００１８】
【特許文献７】
特開２００１−２８４０５６号公報
【００１９】
【特許文献８】
特開２０００−２１５７２号公報
【００２０】
【特許文献９】
特開２００２−８８６０号公報
【００２１】
【特許文献１０】
特開２００２−２０３６６３号公報
【００２２】
【特許文献１１】
特開平８−３５４７号公報
【００２３】
【特許文献１２】
特開平８−１４３８６１号公報
【００２４】
【特許文献１３】
特開平８−１４３８６２号公報
【００２５】
【特許文献１４】
特開平９−２４９８７６号公報
【００２６】
【特許文献１５】
特開平１１−１４４８６６号公報
【００２７】
【特許文献１６】
特開平１１−１４４８６７号公報
【００２８】
【非特許文献１】
Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年）
【００２９】
【非特許文献２】
Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）
【００３０】
【非特許文献３】
第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ７、パイオニア技術情報誌、第１１巻、第１号
【００３１】
【非特許文献４】
第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ８
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い発光輝度と発光効率を示し、かつ長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた照明装置、表示装置を提供することである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
【００３４】
（１） 陰極と陽極との間にリン光性化合物を含有する発光層を少なくとも１層有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式１で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３５】
（２） 陰極と陽極との間にリン光性化合物を含有する発光層を少なくとも１層有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記一般式２で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３６】
（３） 前記発光層に前記重合体を含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３７】
（４） 前記陽極と前記発光層とに隣接する有機層を設け、該有機層にポリジオキシチオフェン類を含有することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３８】
（５） 前記重合体の数平均分子量が５００〜３０００００であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３９】
（６） 発光が白色であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００４０】
（７） （１）〜（６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【００４１】
（８） （１）〜（６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【００４２】
（９） （８）に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【００４３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、鋭意検討の結果、陰極と陽極の間にリン光性化合物を含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式１で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有させることにより、高い発光輝度と高い発光効率を示し、かつ長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができることを見出した。
【００４４】
即ち本発明者等は、カルバゾール骨格を有し、かつ該カルバゾール部分が非共役の４置換メチレンを介して繰り返し単位となる主鎖型オリゴマーまたはポリマーを有機ＥＬ素子のいずれかの層中に含有させることにより、キャリア輸送性と膜物性の向上の両立が計れることを見出し、これにより、高い発光輝度と高い発光効率を示し、かつ長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができることを見出した。
【００４５】
一般式１において、Ａは置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアリール基、または置換又は未置換のヘテロ環基を表す。その具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、フェニル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基、ピリジル基等が挙げられ、これらは更に置換基で置換されていても良い。置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基等）、アルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子等）、シアノ基、アリール基（フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、１−ナフトキシ基等）、ジアリールアミノ基（ジフェニルアミノ基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基、トリルチオ基等）等が挙げられる。
【００４６】
一般式１において、Ｒ_１、Ｒ_２は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリール基、もしくはシアノ基を表す。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、トリフルオロメチル基等があげられ、アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニル基、等が挙げられ、これらは置換基で置換されていても良い。置換基としては、Ａの説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。また、Ｒ_１とＲ_２が互いに結合して環を形成しても良い。
【００４７】
一般式１において、Ｚ_１、Ｚ_２は、各々独立に、芳香環を形成する原子群、もしくは複素芳香環を形成する原子群を表す。Ｚ_１、Ｚ_２はベンゼン環を形成する原子群であることが特に好ましい。
【００４８】
本発明において、一般式１で表される繰り返し単位を有する重合体は、ホモポリマーでも、他の複数のモノマーとの共重合体であってもよい。共重合するモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル誘導体、メタクリル酸エステル誘導体、アクリルアミド誘導体、スチレン誘導体等が挙げられる。一般式１で表される繰り返し単位を有する重合体が共重合体である場合には、一般式１で表される繰り返し単位が０．１〜９５モル％含まれる共重合体であることが好ましく、２５〜７５モル％であることがより好ましい。これにより、より高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命とすることができる。
【００４９】
本発明においては、一般式１で表される繰り返し単位を有する重合体は、前記一般式２で表される繰り返し単位を有する重合体であることが好ましく、これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。
【００５０】
なお、一般式２のＡ、Ｒ_１、Ｒ_２は、一般式１で説明したＡ、Ｒ_１、Ｒ_２と同じである。
【００５１】
以下に、本発明に係る重合体の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
【化３】

【００５３】
【化４】

【００５４】
【化５】

【００５５】
【化６】

【００５６】
【化７】

【００５７】
【化８】

【００５８】
【化９】

【００５９】
【化１０】

【００６０】
【化１１】

【００６１】
【化１２】

【００６２】
【化１３】

【００６３】
【化１４】

【００６４】
【化１５】

【００６５】
【化１６】

【００６６】
【化１７】

【００６７】
【化１８】

【００６８】
【化１９】

【００６９】
【化２０】

【００７０】
【化２１】

【００７１】
【化２２】

【００７２】
【化２３】

【００７３】
【化２４】

【００７４】
【化２５】

【００７５】
【化２６】

【００７６】
【化２７】

【００７７】
上記の重合体は、一般的には下式のようにカルバゾール誘導体とケトンの酸触媒存在下の縮合反応で製造することができ、例えば、米国特許、第４，６２４，９９９号や同４，６３１，３２３号に開示されている方法や、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９９年，３２巻，４８４９−４８５４項等に記載されている方法に従って行うことができる。
【００７８】
【化２８】

【００７９】
本発明に係る重合体は、前述したように単一の成分からなるホモポリマーであっても良いし、多成分からなる共重合体であっても良い。また特定の可溶溶媒中でモノマーを重合させて得られた重合体をそのまま、あるいは必要に応じて精製したのちに使用しても良い。
【００８０】
本発明に係る重合体は、有機ＥＬ素子のいずれの層に含有されていてもよいが、リン光性化合物を含有する発光層に含有されることが特に好ましい。これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。
【００８１】
本発明に係る重合体の数平均分子量は５００〜３０００００であることが好ましく、これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。なお、数平均分子量は、ＧＰＣで測定した値である。
【００８２】
本発明に係る重合体を含有する有機層を形成する場合には、本発明に係る重合体を溶媒中に溶解し、塗布、キャスティング、ディッピング等により基板上に所望の有機層を形成することができる。
【００８３】
これらの溶媒としては、特に限定されるものではなく、公知の材料のものから好適なものを選択して用いることができる。具体的には、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、酢酸、メチルセロソルブ、エチレングリコール、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン及びこれらの混合溶媒などを材料により使い分ければよい。
【００８４】
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と発光層とに隣接するように有機層を設け、その有機層にポリジオキシチオフェン類を含有させておくことが好ましい。これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。
【００８５】
ポリジオキシチオフェン類は、好ましくはポリアニオンの存在下でカチオン帯電していて、一般式３で表される構造単位を含有するものである。
【００８６】
【化２９】

【００８７】
一般式３において、Ａ_１およびＡ_２は、各々独立に置換又は未置換の炭素数１〜１４のアルキル基を表すか、あるいは一緒になって置換又は未置換の炭素数１〜１４のアルキレンを形成しており、そしてｎは、２から１０，０００、好ましくは５から５０００の整数を表す。
【００８８】
ポリジオキシチオフェン類には、特に好ましくはＰＥＤＯＴーＰＥＳＳ膜（ポリエチレンジオキシチオフェンーポリスチレンスルホン酸ドープ体）が挙げられる。
【００８９】
次に本発明の有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【００９０】
Ｉ：陽極／発光層／陰極
ＩＩ：陽極／発光層／電子輸送層／陰極
ＩＩＩ：陽極／陽極バッファー層／発光層／陰極
ＩＶ：陽極／陽極バッファー層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
Ｖ：陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
ＶＩ：陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
ＶＩＩ：陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
ＶＩＩＩ：陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００９１】
《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば、発光輝度が向上し好都合である。
【００９２】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【００９３】
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は、必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【００９４】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【００９５】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。なかでも、ポリジオキシチオフェン類を用いたものが好ましく、これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。また、陽極バッファー層は、陽極と発光層との間にあり、陰極と発光層とに隣接するように設けられていることが好ましい。これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつさらに長寿命である有機ＥＬ素子とすることができる。
【００９６】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９７】
上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００９８】
阻止層は、上記のごとく、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日 エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【００９９】
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１００】
正孔阻止層は、正孔輸送層から移動してくる正孔を陰極に到達するのを阻止する役割と、陰極から注入された電子を効率よく発光層の方向に輸送することができる化合物により形成される。正孔阻止層を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、及び正孔を効率的に発光層内に閉じこめるために、発光層のイオン化ポテンシャルより大きいイオン化ポテンシャルの値を有するか、発光層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有することが好ましい。正孔阻止材料としては、スチリル化合物、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ボロン誘導体の少なくとも１種を用いることも本発明の効果を得るうえで有効である。
【０１０１】
その他の化合物例として、特開２００３−３１３６７号、同２００３−３１３６８号、特許第２７２１４４１号等に記載の例示化合物が挙げられる。
【０１０２】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【０１０３】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【０１０４】
本発明においては、発光層に使用される発光材料にリン光性化合物を含有している。これにより、より発光効率の高い有機ＥＬ素子とすることができる。
【０１０５】
本発明においてリン光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物である。リン光量子収率は好ましくは０．１以上である。
【０１０６】
上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に用いられるリン光性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。
【０１０７】
リン光性化合物の発光は、原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光性化合物に移動させることでリン光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【０１０８】
リン光性化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
【０１０９】
本発明で用いられるリン光性化合物としては、好ましくは元素の周期律表で８族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【０１１０】
以下に、本発明で用いられるリン光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【０１１１】
【化３０】

【０１１２】
【化３１】

【０１１３】
【化３２】

【０１１４】
【化３３】

【０１１５】
本発明においては、リン光性化合物のリン光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができるが、リン光性化合物のリン光発光波長が３８０〜４８０ｎｍにリン光発光の極大波長を有することが好ましい。このような青色リン光発光の有機ＥＬ素子や、白色リン光発光の有機ＥＬ素子で、より高い発光輝度を示し、かつ、より半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。
【０１１６】
また、発光層には、リン光性化合物の他にホスト化合物を含有してもよい。
本発明においてホスト化合物は、発光層に含有される化合物のうちで室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．０１未満の化合物である。
【０１１７】
本発明においては、前述したように本発明に係る重合体を発光層に含有させるのが特に好ましい。これにより、より一層高い発光輝度と発光効率を示し、かつ、より一層半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。
【０１１８】
さらに、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、リン光性化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明装置、バックライトへの応用もできる。
【０１１９】
これらの公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【０１２０】
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【０１２１】
特開２００１−２５７０７６、特開２００２−３０８８５５、特開２００１−３１３１７９、特開２００２−３１９４９１、特開２００１−３５７９７７、特開２００２−３３４７８６、特開２００２−８８６０、特開２００２−３３４７８７、特開２００２−１５８７１、特開２００２−３３４７８８、特開２００２−４３０５６、特開２００２−３３４７８９、特開２００２−７５６４５、特開２００２−３３８５７９、特開２００２−１０５４４５、特開２００２−３４３５６８、特開２００２−１４１１７３、特開２００２−３５２９５７、特開２００２−２０３６８３、特開２００２−３６３２２７、特開２００２−２３１４５３、特開２００３−３１６５、特開２００２−２３４８８８、特開２００３−２７０４８、特開２００２−２５５９３４、特開２００２−２６０８６１、特開２００２−２８０１８３、特開２００２−２９９０６０、特開２００２−３０２５１６、特開２００２−３０５０８３、特開２００２−３０５０８４、特開２００２−３０８８３７等。
【０１２２】
また、発光層は、ホスト化合物としてさらに蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【０１２３】
本明細書の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０１２４】
発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができるが、好ましくはスピンコート法である。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらのリン光性化合物やホスト化合物が１種または２種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１２５】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層、電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１２６】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１２７】
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【０１２８】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１２９】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【０１３０】
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１３１】
また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【０１３２】
また、本発明においては正孔輸送層の正孔輸送材料は４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【０１３３】
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１３４】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
【０１３５】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１３６】
さらに、電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３７】
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１３８】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１３９】
電子輸送層に用いられる好ましい化合物は、４１５ｎｍ以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、電子輸送層に用いられる化合物は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【０１４０】
この電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１４１】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることができる基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１４２】
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１４３】
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【０１４４】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは２％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０１４５】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用してもよい。
本発明の多色表示装置は少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。
【０１４６】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／陽極バッファー層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１４７】
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる層を、１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である陽極バッファー層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１４８】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^−６Ｐａ〜１０^−２Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１４９】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１５０】
本発明の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通として、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で層を形成することができる。
【０１５１】
また作製順序を逆にして、各層を作製することも可能である。
このようにして得られた表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１５２】
本発明の表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を用いており、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
【０１５３】
表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【０１５４】
本発明の照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を用いており、家庭用照明、車内照明、時計のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。また、液晶表示装置等のバックライトとしても用いることができる。
【０１５５】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。
【０１５６】
このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。
【０１５７】
本発明の有機ＥＬ素子は、前述したように照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１５８】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１５９】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１６０】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１６１】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１６２】
図２は、表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１６３】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１６４】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１６５】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図３は、画素の模式図である。
【０１６６】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１６７】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１６８】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０１６９】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０１７０】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１７１】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１７２】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１７３】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１７４】
図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０１７５】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
【０１７６】
【実施例】
実施例１
〈重合体の合成〉
米国特許４，６２４，９９９号に従って、以下に挙げる重合体を合成した。数平均分子量は、ＧＰＣにより測定した。
【０１７７】
【表１】

【０１７８】
〈有機ＥＬ素子１−１〜１−９の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０１７９】
この透明支持基板上に、ＰＶＫを３０ｍｇとＩｒ−１の１．８ｍｇをジクロロベンゼン１ｍｌに溶解させ、１０００ｒｐｍ、５ｓｅｃの条件下、膜厚１００ｎｍとなるようにスピンコートして、６０度で１時間真空乾燥し、発光層とした。
【０１８０】
この透明支持基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、フッ化リチウム、アルミニウムを入れ真空蒸着装置に取付けた。
【０１８１】
次いで、真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム０．５ｎｍ、アルミニウム１１０ｎｍの膜厚となるように蒸着して陰極を形成して、有機ＥＬ素子１−１とした。
【０１８２】
上記の有機ＥＬ素子１−１の製造方法において、発光層に用いたＰＶＫを表２に記載の重合体に変更した以外は有機ＥＬ素子１−１の製造方法と同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−９を作製した。
【０１８３】
【化３４】

【０１８４】
なお、※は連結部、ｎは１以上の整数を表す。
〈有機ＥＬ素子１−１〜１−９の評価〉
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−９について下記に示す評価を行った。結果を表２に示す。
【０１８５】
（発光輝度、発光効率、半減寿命）
有機ＥＬ素子１−１〜１−９の各々の素子を、温度２３度、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流を供給した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ^２）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）及び発光輝度の半減する時間である半減寿命を測定した。ここで、発光輝度の測定などにはＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１８６】
なお、表２の発光輝度、発光効率、半減寿命の評価結果は、有機ＥＬ素子１−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０１８７】
【表２】

【０１８８】
表２より明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光効率及び半減寿命のいずれにおいても非常に優れていることがわかった。
【０１８９】
同様にして、有機ＥＬ素子１−１〜１−９の発光層に用いたＩｒ−１をＩｒ−６に変更して有機ＥＬ素子１−１Ｒ〜１−９Ｒを作製し、同様に評価してみたが、本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光効率及び半減寿命のいずれにおいても非常に優れていることがわかった。
【０１９０】
実施例２
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−８の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板上にＰＥＤＯＴ／ＰＥＳＳ溶液（ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスルフォン酸ドープ体；バイエル製ｂａｙｔｒｏｎ）を膜厚約１００ｎｍでスピンコートした後、真空加熱乾燥した。この上にＰＣ−１を３０ｍｇ、Ｉｒ−１を１．５ｍｇ、２−（４−ビフェニルイル）−６−（４−ｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾール２ｍｇをジクロロメタン２ｍｌに溶解し、その溶液をスピンコートすることで膜厚１００ｎｍの発光層を得た。
【０１９１】
さらに、この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、マグネシウム、銀を入れ真空蒸着装置に取付けた。次いで、真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、マグネシウム及び銀を１０：１で共蒸着して膜厚１１０ｎｍの陰極を形成した。最後にガラス封止をし、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
【０１９２】
上記の有機ＥＬ素子２−１の製造方法において、発光層に用いたＰＣ−１を表３に記載の重合体に変更した以外は有機ＥＬ素子２−１の製造方法と同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−８を作製した。
〈有機ＥＬ素子２−１〜２−８の評価〉
得られた有機ＥＬ素子２−１〜２−８の評価を実施例１と同様の評価法で評価した。結果を表３に示す。
【０１９３】
なお、表３の発光輝度、発光効率、半減寿命の評価結果は、有機ＥＬ素子２−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０１９４】
【表３】

【０１９５】
表３より明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光効率及び半減寿命のいずれにおいても非常に優れていることがわかった。
【０１９６】
実施例３
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−８の作製〉
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板上にＰＥＤＯＴ／ＰＥＳＳ溶液（ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスルフォン酸ドープ体；バイエル製ｂａｙｔｒｏｎ）を膜厚約１００ｎｍでスピンコートした後、真空加熱乾燥した。この上にＰＣ−１を２０ｍｇと、Ｉｒ−１２を１．０ｍｇとをテトラヒドロフラン２ｍｌに溶解し、その溶液をスピンコートすることで膜厚１００ｎｍの発光層を得た。
【０１９７】
さらに、この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、バソキュプロイン（ＢＣ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、リチウム、アルミニウムを入れ真空蒸着装置に取付けた。次いで、真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、正孔阻止層としてＢＣを１０ｎｍ蒸着させ、さらにその上に電子輸送層としてＡｌｑ_３を２０ｎｍ蒸着させた。さらにこの上にリチウム及びアルミニウムを６：１で共蒸着して膜厚１１０ｎｍの陰極を形成した。最後にガラス封止をして有機ＥＬ素子３−１を作製した。
【０１９８】
上記の有機ＥＬ素子３−１の製造方法において、発光層に用いたＰＣ−１を表４に記載の重合体に変更した以外は有機ＥＬ素子３−１の製造方法と同様にして、有機ＥＬ素子３−２〜３−８を作製した。
【０１９９】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０２００】
【化３５】

【０２０１】
〈有機ＥＬ素子３−１〜３−８の評価〉
得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−８の評価を実施例１と同様の評価法で評価した。結果を表４に示す。
【０２０２】
なお、表４の発光輝度、発光効率の評価結果は、有機ＥＬ素子３−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
【０２０３】
【表４】

【０２０４】
表４より明らかなように、本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度及び発光効率のいずれにおいても非常に優れていることがわかった。
【０２０５】
実施例４
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光有機ＥＬ素子の作製）
実施例３で作製した有機ＥＬ素子３−３を用いた。
【０２０６】
（緑色発光有機ＥＬ素子の作製）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−３を用いた。
【０２０７】
（赤色発光有機ＥＬ素子の作製）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−３Ｒを用いた。
【０２０８】
上記で作製した赤色、緑色及び青色発光有機ＥＬ素子を、同一基板上に並置し、図１に記載の形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち、同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【０２０９】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度が高く、高発光効率であり、長寿命なフルカラー動画表示が得られることを確認することができた。
【０２１０】
【発明の効果】
本発明により、高い発光輝度と発光効率を示し、かつ半減寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置、照明装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【符号の説明】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部

Claims (9)

1. 陰極と陽極との間にリン光性化合物を含有する発光層を少なくとも１層有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、下記一般式１で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔式中、Ａは、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアリール基、もしくは置換又は未置換のヘテロ環基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリール基、もしくはシアノ基を表し、Ｒ_１とＲ_２とが互いに結合して環を形成しても良い。Ｚ_１、Ｚ_２は、各々独立に、芳香環を形成する原子群、もしくは複素芳香環を形成する原子群を表す。〕
2. 陰極と陽極との間にリン光性化合物を含有する発光層を少なくとも１層有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、下記一般式２で表される繰り返し単位を少なくとも一つ含む重合体を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔式中、Ａは、置換又は未置換のアルキル基、置換又は未置換のアリール基、もしくは置換又は未置換のヘテロ環基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアリール基、もしくはシアノ基を表し、Ｒ_１とＲ_２とが互いに結合して環を形成しても良い。〕
3. 前記発光層に前記重合体を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記陽極と前記発光層とに隣接する有機層を設け、該有機層にポリジオキシチオフェン類を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記重合体の数平均分子量が５００〜３０００００であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 発光が白色であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
9. 請求項８に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子と、を備えたことを特徴とする表示装置。

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