JP2005116520A

JP2005116520A - 有機電界発光素子

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Publication number: JP2005116520A
Application number: JP2004267444A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Igarashi; 達也五十嵐
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: JP4864304B2

Abstract

【課題】発光効率が良好で、特に、青色に発光する有機電界発光素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記有機化合物層が、電圧の印加により蛍光発光する蛍光発光化合物と、増幅剤とを含有し、前記増幅剤のりん光発光極大波長が５００ｎｍ以下であり、電圧印加時の発光が主に蛍光化合物からの発光に由来することを特徴とする有機電界発光素子である。
前記増幅剤が、電圧の印加により生成する一重項励起子の数を増幅させて電圧印加時の発光強度を増幅させる機能を有する化合物であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる発光素子、特に、有機電界発光素子（発光素子、又はＥＬ素子）であって、表示素子、ディスプレイ、バックライト、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等の分野に好適に使用できる発光素子に関する。

有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。この有機電界発光素子の重要な特性値として、外部量子効率がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝（素子から放出されたフォトン数）／（素子に注入された電子数）」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子といえる。

また、有機電界発光素子の外部量子効率は、「外部量子効率φ＝（内部量子効率）×（光取り出し効率）」で評価することもできる。有機化合物からの蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が２５％であり、光取り出し効率が約２０％であることから、外部量子効率の限界値は約５％とされている。

有機電界発光素子の内部量子効率を向上させて、素子の外部量子効率を向上させる方法として、三重項発光材料（りん光発光材料）を用いる素子が報告されている（例えば、特許文献１参照）。この素子は従来の蛍光発光を利用した素子（一重項発光素子）に比べて外部量子効率を向上させることが可能であり、外部量子効率の最大値は８％（１００ｃｄ／ｍ²時の外部量子効率は７．５％）を達しているが、重原子金属錯体からのりん光発光を用いていることから発光のレスポンスが遅く、また、耐久性の点で改良が望まれていた。

この問題を改良する方法として、三重項励起子から一重項励起子へのエネルギー移動を用いた一重項発光素子が報告されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この報告に記載の素子は効率が低く、かつ、発光色は赤色に限定されているため、さらなる改良が求められていた。
国際公開第００／７０６５５号パンフレット国際公開第０１／８２３０号パンフレット

以上から、本発明は、上記従来の課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、発光効率が良好で、特に、青色に発光する有機電界発光素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、本発明者は、下記本発明により当該目的を達成できることを見出した。すなわち、本発明は、
〔１〕陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、
前記有機化合物層が、電圧の印加により蛍光発光する蛍光発光化合物と、増幅剤とを含有し、
前記増幅剤のりん光発光極大波長が５００ｎｍ以下であり、電圧印加時の発光が主に蛍光化合物からの発光に由来することを特徴とする有機電界発光素子である。

〔２〕前記増幅剤が、電圧の印加により生成する一重項励起子の数を増幅させて電圧印加時の発光強度を増幅させる機能を有する化合物であることを特徴とする〔１〕に記載の有機電界発光素子である。
〔３〕前記蛍光発光化合物からの発光極大波長が５００ｎｍ以下であることを特徴とする〔１〕または〔２〕に記載の有機電界発光素子である。
〔４〕前記発光層が、少なくとも１種のホスト材料を含有してなり、
前記ホスト材料のＴ₁レベル（最低励起三重項状態のエネルギーレベル）が、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
〔５〕前記発光層と前記陰極との間に形成された少なくとも１の層のＴ₁レベルが、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいすれかに記載の有機電界発光素子である。
〔６〕前記発光層と前記陽極との間に形成された少なくとも１の層のＴ₁レベルが、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
〔７〕前記増幅剤の少なくとも１種が、下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。

〔上記一般式（１）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁸は水素原子または置換基を表す。Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の少なくとも一つは電子吸引性基である。Ｌ¹¹は配位子を表す。Ｍ¹¹は遷移金属イオンを表す。ｎ¹¹は１〜３の整数を表し、ｎ¹²は０〜４の整数を表す。〕
〔８〕Ｒ¹²およびＲ¹⁴の少なくとも一方がフッ素原子である事を特徴とする〔７〕に記載の有機電界発光素子。
〔９〕Ｒ¹²およびＲ¹⁴の少なくとも一方がフッ素原子であり、Ｒ¹³が置換基であることを特徴とする〔８〕に記載の有機電界発光素子。
〔１０〕Ｍ¹¹がイリジウムイオンである事を特徴とする〔７〕〜〔９〕に記載の有機電界発光素子。
〔１１〕Ｍ¹¹が白金イオンであることを特徴とする〔７〕〜〔９〕に記載の有機電界発光素子。

〔１２〕蛍光発光化合物が縮環芳香族化合物であることを特徴とする〔１〕〜〔１１〕のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
〔１３〕前記有機化合物層が電子輸送層を含み、前記電子輸送層が非錯体化合物を含有することを特徴とする〔１〕〜〔１２〕に記載の有機電界発光素子。
〔１４〕前記有機化合物層がホール輸送層、発光層、電子輸送層を少なくとも含み、前記発光層が、前記蛍光発光化合物を少なくとも１種含有する層と、増幅剤を少なくとも１種含有する層とが積層された積層構造を有することを特徴とする〔１〕〜〔１３〕に記載の有機電界発光素子。

本発明の有機電界発光素子は、高い発光効率を実現し、特に、青色に発光することが可能である。従って、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等の分野に好適に使用できる。

本発明は、一対の電極間（陽極と陰極との間）に、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有する有機電界発光素子（以下、「素子」もしくは「発光素子」ということある）であって、前記有機化合物層が、電圧の印加により蛍光発光する蛍光発光化合物と、増幅剤とを含有し、前記増幅剤のりん光発光極大波長が５００ｎｍ以下であり、電圧印加時の発光が主に蛍光化合物からの発光に由来したものとなっている。

ここで、「増幅剤」とは、電圧印加時に生成する一重項励起子の数を増幅させて電圧印加時の発光強度を増幅させる機能を有する化合物をいう。また、「電圧印加時の発光が主に蛍光化合物からの発光に由来する」とは、言い換えれば、素子から得られる発光成分のうち、５１％以上が一重項励起子からの発光（蛍光）であり、残り４９％以下が三重項励起子からの発光（りん光）のことをいい、好ましくは、素子から得られる発光成分のうち、７０％以上が蛍光、３０％以下がりん光であり、より好ましくは、素子から得られる発光成分のうち、８０％以上が蛍光、２０％以下がりん光であり、さらに好ましくは９０％以上が蛍光、１０％以下がりん光である。
主に蛍光発光することは、発光のレスポンス、耐久性が向上し、また、高輝度時（例えば１０００ｃｄ／ｍ²以上）の効率低下が少ない点で好ましい。

増幅剤のりん光発光極大波長は５００ｎｍ以下であることを必須とし、３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることがより好ましく、４１０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、４２０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下であることが特に好ましい。
りん光発光極大波長が５００ｎｍを超えると、特に青色発光素子の効率が低下してしまう。

増幅剤のりん光を測定する条件としては、例えば、増幅剤を含有する溶液（例えば、１×１０^-5ｍｏｌ／ｌのトルエン溶液）を凍結脱気し、２０℃において吸収極大波長を光励起し、測定する手法が挙げられる。

増幅剤のりん光量子収率は２０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、６０％以上であることがさらに好ましい。増幅剤のりん光量子収率は、増幅剤を含有する溶液（例えば、１×１０^-5ｍｏｌ／ｌのトルエン溶液）を凍結脱気し、２０℃において測定することができる。

蛍光発光化合物からの発光極大波長は、５００ｎｍ以下であることが好ましく、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましく、４００ｎｍ以上４９０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、４１０ｎｍ以上４８５ｎｍ以下であることが特に好ましく、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることが最も好ましい。５００ｎｍ以下とすることで、色純度の高い青色発光を得ることができる。

本発明の発光素子は、発光層中に少なくとも１種のホスト材料を含有することが好ましい。発光層が多層で構成されてなる場合、ホスト材料は発光層中の蛍光発光化合物が含まれている層に含まれていてもよいし、増幅剤が含まれている層に含まれていてもよい。発光効率の観点から、蛍光を発する化合物が含まれている層、増幅剤が含まれている層の両層に含まれていることが好ましい。

本発明の発光素子中に含まれるホスト材料のＴ₁レベル（最低励起三重項状態のエネルギーレベル）は、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることが好ましく、６１ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５５．６ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがより好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５９．８ｋＪ／ｍｏｌ以上）、７０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（２９３．３ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがさらに好ましい。
６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌとすることで、発光効率を向上させることができる。

本発明の発光素子は、前記発光層と前記陰極との間に形成された少なくとも１の層（好ましくは、発光層に隣接する層で例えば、電子輸送層、ホールブロック層、励起子ブロック層など）のＴ₁レベル（最低励起三重項状態のエネルギーレベル）は、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることが好ましく、６１ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５５．６ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがより好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５９．８ｋＪ／ｍｏｌ以上）、７０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（２９３．３ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがさらに好ましい。
６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌとすることで、発光層の三重項励起子の消光（消滅）を防ぐことができ、発光効率を向上させる。

本発明の発光素子は、前記発光層と前記陽極との間に形成された少なくとも１の層（好ましくは、発光層に隣接する層で例えば、例えばホール輸送層など）のＴ₁レベル（最低励起三重項状態のエネルギーレベル）は、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ以上）、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることが好ましく、６１ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５５．６ｋＪ／ｍｏｌ以上）、８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがより好ましく、６２ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上（２５９．８ｋＪ／ｍｏｌ以上）、７０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以下（２９３．３ｋＪ／ｍｏｌ以下）であることがさらに好ましい。
６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌとすることで、発光層の三重項励起子の消光（消滅）を防ぐことができ、発光効率を向上させる。

本発明で用いられる増幅剤とは、既述のように、電圧印加時に生成する一重項励起子の数を増幅させ、蛍光発光化合物の発光強度を増幅させる機能を有する化合物のことである。増幅剤としては、電圧印加時に生成する一重項励起子の数を増幅させる化合物であれば特に限定されないが、例えば、発光素子中で生成した三重項励起子を、蛍光発光化合物もしくはホスト材料の一重項励起子にエネルギー移動させる機能を有する化合物が挙げられる。これらの機能を満たす化合物としては、２０℃でりん光を発する化合物（りん光の量子収率としては５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、９０％以上がさらに好ましい）、例えば、遷移金属錯体などが挙げられる。

遷移金属錯体としては、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、ルテニウム錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、銅錯体、または、希土類錯体がより好ましく、イリジウム錯体、白金錯体がさらに好ましい。

また、遷移金属錯体としては、特開２００２−１１７９７８号、特開２００２−１７０６８４号、特開２００２−１７３６７４号、特開２００２−２３５０７６号、特開２００２−２４１７５１号、特開２００３−１２３９８２号、特開２００３−１３３０７４号の各公報に記載の遷移金属錯体が好ましく、特開２００３−１２３９８２号、特開２００３−１３３０７４号、特開２００２−１１７９７８号の各公報に記載の遷移金属錯体がより好ましく、特開２００３−１３３０７４号公報に記載の遷移金属錯体がさらに好ましい。

本発明で使用される増幅剤の少なくとも１種は、下記一般式（１）で表される化合物であることが好ましい。下記一般式（１）について説明する。

一般式（１）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁸は水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）、アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。）、

アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。）、ヘテロ環オキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。）、アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、

アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、

スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロ環チオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、

スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。）、

ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的にはイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。）、シリルオキシ基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。）などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁸は結合して環構造（例えばベンゾ縮環、ヘテロ環縮環など）を形成してもよい。

一般式（１）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の少なくとも一つは電子吸引性基（例えばシアノ基、トリフルオロメチル基、アシル基、スルホニル基、ハロゲン原子など）であり、好ましくはトリフルオロメチル基、フッ素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。

また、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の少なくとも他の１つは水素原子、アルキル基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、要素原子）、アリール基、ヘテロ環基が好ましく、水素原子、アルキル基、フッ素原子がより好ましく、水素原子、フッ素原子がさらに好ましい。

一般式（１）で表される化合物は、Ｒ¹²またはＲ¹⁴がフッ素原子であることが好ましく、Ｒ¹²およびＲ¹⁴が共にフッ素原子であることがより好ましい。また、Ｒ¹²またはＲ¹⁴がフッ素原子であり、Ｒ¹³が置換基であることが好ましく、Ｒ¹²およびＲ¹⁴が共にフッ素原子であり、Ｒ¹³が電子吸引性基であることがより好ましく、Ｒ¹²およびＲ¹⁴が共にフッ素原子であり、Ｒ¹³がシアノ基であることがさらに好ましい。

一般式（１）中、Ｍ¹¹は遷移金属イオンを表す。遷移金属イオンとしては特に限定されないが、イリジウムイオン、白金イオン、レニウムイオン、ルテニウムイオンが好ましく、イリジウムイオン、白金イオンがより好ましく、イリジウムイオンが特に好ましい。

Ｌ¹¹は配位子を表す。配位子としては、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社 H.Yersin著１９８７年発行；「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社山本明夫著１９８２年発行；等に記載の配位子が挙げられる。好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子、フッ素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えばビピリジル、フェナントロリン、フェニルピリジン、ピラゾリルピリジン、ベンズイミダゾリルピリジンなど）、ジケトン配位子（アセチルアセトン誘導体など）、ニトリル配位子、ＣＯ配位子、イソニトリル配位子（例えばメチルイソニトリル誘導体など）、りん配位子（例えば、単座、または、多座（好ましくは２座、例えば１，２−ジフェニルホスフィノベンゼン誘導体など）のりん配位子、例えばホスフィン誘導体、亜りん酸エステル誘導体、ホスフィニン誘導体ナフチルなど）、カルボン酸配位子（例えば酢酸誘導体、ピコリン酸誘導体など）であり、より好ましくは２座の含窒素ヘテロ環配位子である。

２座の含窒素ヘテロ環配位子としては、例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールを有する配位子（例えばピコリン酸配位子、ピラゾリルピリジン配位子、ベンズイミダゾリルピリジン配位子など）が挙げられ、ピリジン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾールを有する配位子が好ましく、ピリジン、ピラゾール、イミダゾールを有する配位子がより好ましく、ピリジン、ピラゾールを有する配位子がさらに好ましい。

一般式（１）中、ｎ¹¹は０〜３であり、２または３が好ましい。ｎ¹²は０〜４の整数を表し、０〜２が好ましく、０または１がより好ましい。ｎ¹¹、ｎ¹²の組み合わせは、一般式（１）で表される化合物が中性錯体になる組み合わせが好ましい。

本発明に使用される蛍光発光化合物は、縮環芳香族化合物であることが好ましい。縮環芳香族化合物としては、例えば、縮環芳香族炭化水素環を有する化合物（例えばナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、アセナフチレン、ピレン、ペリレン、フルオランテン、テトラセン、クリセン、ペンタセン、コロネン、及び、これらの誘導体（テトラ−ｔ−ブチルピレン、ビナフチル、ルブレン、ベンゾピレン、ベンゾアントラセンなど）、縮環芳香族ヘテロ環を有する化合物（キノリン、キノキサリン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、イミダゾピリジン、アザインドール、及び、これらの誘導体（例えば、ビスベンゾオキサゾリルベンゼン、ベンゾキノリンなど）など）などが挙げられ、縮環芳香族炭化水素環を有する化合物が好ましい。

縮環芳香族炭化水素環を有する化合物としては、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、アセナフチレン、ピレン、ペリレン、フルオランテン及び、これらの誘導体が好ましく、アントラセン、フルオランテン、ピレン、ペリレン及び、これらの誘導体がより好ましく、アントラセン誘導体、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体がさらに好ましく、ペリレン誘導体が特に好ましい。

本発明の発光素子は、有機化合物層が電子輸送層を含み、その電子輸送層が非錯体化合物を含有していることが好ましく、当該非錯体化合物で構成されていることがより好ましい。非錯体化合物としては、特に限定されないが、含窒素ヘテロ環化合物が好ましい。

含窒素ヘテロ環化合物としては特に限定されないが、６員環芳香族含窒素ヘテロ環化合物、または、５員環芳香族含窒素ヘテロ環化合物が好ましく、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、キノキサリン、キノリン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、及び、これらの誘導体（例えばテトラフェニルピリジン、ベンゾイミダゾール、イミダゾピリジンなど）がより好ましく、イミダゾール誘導体がさらに好ましく、イミダゾピリジン誘導体が特に好ましい。

含窒素ヘテロ環化合物は、下記一般式（２）または下記一般式（３）で表される化合物が好ましく、下記一般式（２）で表される化合物がより好ましい。

以下、一般式（２）について説明する。一般式（２）中、Ｒ⁸¹、Ｒ⁸²、Ｒ⁸³はそれぞれ水素原子または置換基を表す。置換基としては例えば、前記一般式（１）のＲ¹¹〜Ｒ¹⁸およびＲ¹¹〜Ｒ¹⁴で説明した基が挙げられる。

Ｒ⁸¹はアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。

Ｒ⁸²、Ｒ⁸³はそれぞれアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、結合して芳香環を形成する基が好ましく、結合して芳香環を形成する基がより好ましい。

一般式（２）中、Ｌ⁸¹は連結基を表す。Ｌ⁸¹は好ましくはアリール連結基、ヘテロアリール連結基、アルキル連結基であり、より好ましくはアリール連結基、ヘテロアリール連結基であり、さらに好ましくは、含窒素ヘテロアリール連結基である。

一般式（２）中、ｎ⁸¹は２以上の整数を表す。ｎ⁸¹は２〜６が好ましく、３または４がより好ましい。

一般式（２）中、Ｌ⁸²は２価の連結基を表す。Ｌ⁸²はアルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、酸素連結基、カルボニル連結基、アミノ連結基が好ましく、アルキレン基、アリーレン基がより好ましい。

一般式（２）中、ｎ⁸²は０〜６の整数を表し、０〜３が好ましく、０または１がより好ましい。ｎ⁸²が複数の場合、複数のＬ⁸²は２以上が同じであっても、また互いに異なってもよい。

以下、一般式（３）について説明する。一般式（３）中、Ｒ⁹²、Ｒ⁹³はそれぞれ水素原子または置換基を表す。置換基としては例えば前記Ｒ¹¹で説明した置換基が挙げられる。

Ｒ⁹²、Ｒ⁹³はそれぞれアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、結合して芳香環を形成する基が好ましく、結合して芳香環を形成する基がより好ましく、結合して含窒素芳香環を形成する基がさらに好ましい。

一般式（３）中、Ｒ⁹⁴は水素原子または置換基を表す。置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、アルケニル基、ヘテロ環基等が挙げられる。Ｒ⁹⁴はアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、アリール基、ヘテロアリール基がより好ましく、アリール基がさらに好ましい。
一般式（３）中、Ｌ⁹¹、Ｌ⁹²、ｎ⁹¹、ｎ⁹²はそれぞれ前記Ｌ⁸¹、Ｌ⁸²、ｎ⁸¹、ｎ⁸²と同義であり、好ましい範囲も同じである。

本発明の発光素子の外部量子効率としては、５％以上が好ましく、１０％以上がより好ましく、１３％以上がさらに好ましい。外部量子効率の数値は２０℃で素子を駆動したときの外部量子効率の最大値、もしくは、２０℃で素子を駆動した時の１００〜３００ｃｄ／ｍ²付近での外部量子効率の値を用いることができる。

本発明の発光素子の内部量子効率としては、３０％以上が好ましく、５０％以上がさらに好ましく、７０％以上がさらに好ましい。素子の内部量子効率は、「内部量子効率＝（外部量子効率）／（光取り出し効率）」で算出される。通常の有機ＥＬ素子では光取り出し効率は約２０％であるが、基板の形状、電極の形状、有機層の膜厚、無機層の膜厚、有機層の屈折率、無機層の屈折率等を工夫することにより、光取り出し効率を２０％以上にすることが可能である。

有機化合物層中の増幅剤の濃度は特に限定されないが、０．１質量％以上９質量％以下が好ましく、１質量％以上８質量％以下がより好ましく、２質量％以上７質量％以下がさらに好ましく、３質量％以上６質量％以下が特に好ましい。濃度がこれらの値にあることは、素子の効率、耐久性を向上できる点で好ましい。

本発明に使用される蛍光を発する化合物（蛍光発光化合物）は、特に限定されないが、蛍光発光化合物からの発光極大波長が３５０ｎｍ以上５６５ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましく、４００ｎｍ以上４７０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。発光の極大波長は、固体膜中、２０℃で測定したときの値を用いることができる。

蛍光発光化合物の蛍光量子収率は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが特に好ましい。蛍光量子収率は、有機化合物層を形成した状態、もしくは、溶液に溶解もしくは分散した状態で、２０℃で測定したときの値を用いることができる。

本発明の発光素子としては、例えば、陽極上に、有機化合物層としてのホール輸送層、発光層および電子輸送層を少なくともこの順に有し、電子輸送層上に陰極が設けられている。電圧印加時に蛍光を発する化合物（蛍光発光化合物）を発光層中に少なくとも１種含有し、かつ、発光層中に含まれる蛍光発光化合物からの発光が、素子から得られる総発光の８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることが特に好ましい。素子から得られる発光は、発光層中含まれる蛍光発光化合物以外に、増幅剤からの発光、ホスト材料からの発光、電子輸送層からの発光、ホール輸送層からの発光などがある。

増幅剤の発光割合を少なくすることは、発光のレスポンスを向上できる点で好ましい。また、ホスト材料、電子輸送層、ホール輸送層からの発光を少なくすることは、増幅されていない発光を少なくすることに相当し、素子の効率を向上させることができる点で好ましい。

本発明の素子においては、電圧印加時に蛍光を発する化合物（蛍光発光化合物）の発光極大波長と、増幅剤の発光極大波長との差が、−２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましく、−１０ｎｍ以上６５ｎｍ以下であることがより好ましく、−５ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。電圧印加時に蛍光発光化合物の発光極大波長は２０℃で素子を発光させた時の値を用いることができる。増幅剤の発光極大波長は、発光のうち、増幅剤に由来する発光の値、もしくは、増幅剤とホスト材料とを混合した固体膜のフォトルミネッセンスの値を用いることができる。

本発明の素子において、増幅剤の発光極大波長と、蛍光発光化合物の吸収極大波長との関係は、増幅剤の発光極大波長と蛍光発光化合物の吸収極大波長との差が−１００ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、−８０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることがより好ましく、−６０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがさらに好ましく、−５０ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが特に好ましい。蛍光発光化合物の吸収極大波長は、２０℃における固体膜中の値、もしくは、溶液中の値（トルエン、または、クロロホルムなどの溶媒、濃度：１×１０^-5ｍｏｌ／ｌなど）を用いることができる。

本発明の素子で、有機化合物層に含まれるホール輸送層、発光層、電子輸送層の少なくとも３層を有する発光素子においては、発光層と電子輸送層の間にホールブロック層、もしくは、励起子ブロック層を持たない素子が好ましい。また、発光層と陰極との間には、電子輸送層が一層のみあることが好ましい。

ホールブロック層とは、陽極から注入されたホールをブロックする機能を有するものであり、また、励起子ブロック層とは、発光層で生成した励起子をブロックし、発光領域を限定する機能を有するものであり、特許文献２及び後述する比較例１に記載のＢＣＰがこれに相当する。

本発明の素子の発光層に含まれるホスト材料のイオン化ポテンシャルは、５．８ｅＶ以上、６．３ｅＶ以下であることが好ましく、５．９５ｅＶ以上、６．２５ｅＶ以下であることがより好ましく、６．０ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であることがさらに好ましい。

本発明の発光素子中のホスト材料の電子移動度は、１×１０^-6Ｖｓ／ｃｍ以上、１×１０^-1Ｖｓ／ｃｍ以下であることが好ましく、５×１０^-6Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１×１０^-5Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることがさらに好ましく、５×１０^-5Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることが特に好ましい。

本発明の発光素子中のホスト材料のホール移動度は、１×１０^-6Ｖｓ／ｃｍ以上、１×１０^-1Ｖｓ／ｃｍ以下であることが好ましく、５×１０^-6Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１×１０^-5Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることがさらに好ましく、５×１０^-5Ｖｓ／ｃｍ以上１×１０^-2Ｖｓ／ｃｍ以下であることが特に好ましい。

本発明の発光層に含まれるホスト材料において、有機化合物層が形成された状態（膜状態）での蛍光波長は、３５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、３６０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下であることがより好ましく、３７０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

本発明の発光素子は、発光層の中央部で発光することが好ましい。「発光層の中央部で発光する」ということは、発光層に隣接する層（ホール輸送層、励起子ブロック層（もしくはホールブロック層）、電子輸送層）に三重項励起子をクエンチする化合物が存在しても、クエンチする物質が存在しない場合に比べて、外部量子効率の低下が少ない（例えば２０％以内）点で好ましい。逆に、この外部量子効率の低下で発光の位置を推定することができる。

本発明の発光素子の発光層に含まれるホスト材料、電子輸送層、及び、ホール輸送材料のガラス転移点は、９０℃以上４００℃以下であることが好ましく、１００℃以上３８０℃以下であることがより好ましく、１２０℃以上３７０℃以下であることがさらに好ましく、１４０℃以上３６０℃以下であることが特に好ましい。

本発明の発光素子は、有機化合物層としてのホール輸送層、発光層、電子輸送層を少なくとも有し、発光層が蛍光発光化合物を少なくとも１種有する層と、増幅剤を少なくとも１種有する層の交互積層構造（交互積層膜）を少なくとも一つ有することが好ましく、発光層が４層以上の交互積層構造で構成されていることが好ましく、発光層が１２層以上の交互積層構造で構成されていることがより好ましく、発光層が１６層以上の交互積層構造で構成されていることがさらに好ましい。

本発明の交互積層膜を有する発光素子においては、次の（ａ）〜（ｃ）の手順を含む工程で交互積層膜を形成することが好ましい。
（ａ）蛍光を発する化合物もしくはその混合物を蒸着する。その際、増幅剤もしくはその混合物の蒸着を蒸着源付近に設置したシャッターで塞ぎ、増幅剤もしくはその混合物が作製中の素子に蒸着されることを抑制する。
（ｂ）増幅剤もしくはその混合物を蒸着する。その際、蛍光化合物もしくはその混合物の蒸着を、蒸着源付近に設置したシャッターで塞ぎ、蛍光化合物もしくはその混合物が作製中の素子に蒸着されることを抑制する。
（ｃ）（ａ）、（ｂ）の工程を繰り返し行う。各工程の切り替えは蒸着源付近に設置したシャッターの開閉で行う。例えば、実施例１に記載のプロセスがこれに相当する。

また、本発明の交互積層膜を有する発光素子においては、次の（ａ）〜（ｃ）の手順を含む工程で交互積層膜を作製することが好ましい。
（ａ）増幅剤もしくはその混合物を蒸着する。その際、蛍光化合物もしくはその混合物の蒸着源を、蒸着源付近に設置したシャッターで塞ぎ、蛍光化合物もしくはその混合物が作製中の素子に蒸着されることを抑制する。
（ｂ）蛍光を発する化合物もしくはその混合物を蒸着する。その際、増幅剤もしくはその混合物の蒸着を、蒸着源付近に設置したシャッターで塞ぎ、増幅剤もしくはその混合物が作製中の素子に蒸着されることを抑制する。
（ｃ）（ａ）、（ｂ）の工程を繰り返し行う。各工程の切り替えは蒸着源付近に設置したシャッターの開閉で行う。

本発明の有機化合物層に含有される化合物（増幅剤、ホスト材料、電子注入輸送材料、ホール注入輸送材料）は低分子化合物であっもて良く、また、オリゴマー化合物、ポリマー化合物（重量平均分子量（ポリスチレン換算）は好ましくは１０００〜５００００００、より好ましくは２０００〜１００００００、さらに好ましくは３０００〜１０００００である。）であっても良い。本発明の化合物は低分子化合物が好ましい。

次に本発明の有機化合物層に含有される化合物（増幅剤、ホスト材料、電子注入輸送材料、ホール注入輸送材料）の例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

次に、本発明の有機化合物層に含有される化合物を含有する発光素子に関して説明する。本発明の発光素子は、システム、駆動方法、利用形態など特に問わない。代表的な発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を挙げることができる。

本発明の発光素子は、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板・ＩＴＯ層・有機層の屈折率を制御する、基板・ＩＴＯ層・有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。

本発明の発光素子は、陽極側から発光を取り出す、いわゆる、トップエミッション方式（特開２００３−２０８１０９号公報、特開２００３−２４８４４１号公報、特開２００３−２５７６５１号公報、特開２００３−２８２２６１号公報などに記載）であってもよい。

本発明の発光素子で用いられる基材は、特に限定されないが、ジルコニア安定化イットリウム、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等の高分子量材料であってもよい。

本発明の有機電界発光素子と他の発光素子を同時に用いて、マルチカラー発光デバイス、フルカラー発光デバイスを作製してもよい。

本発明の有機電界発光素子の発光層は積層構造を少なくとも一つ有していてもよい。
積層を構成する各層の膜厚は特に限定されないが、０．２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下が好ましく、０．４ｎｍ以上、１５ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がさらに好ましく、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が特に好ましい

本発明の有機電界発光素子の発光層は複数のドメイン構造を有していてもよい。発光層中に他のドメイン構造を有していてもよい。例えば、発光層が、ホスト材料Ａ及び蛍光材料Ｂの混合物からなる約１ｎｍ³の領域と、ホスト材料Ｃ及び蛍光材料Ｄの混合物からなる約１ｎｍ³の領域で構成されていてもよい。各ドメインの径は、０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、０．３ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下がさらに好ましく、０．７ｎｍ以上２ｎｍ以下が特に好ましい。

当該発光素子の有機化合物層の形成方法は、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法（スプレーコート法、ディップコート法、含浸法、ロールコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ロールブラッシュ法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、スピンコート法、フローコート法、バーコート法、マイクログラビアコート法、エアードクターコート、ブレードコート法、スクイズコート法、トランスファーロールコート法、キスコート法、キャストコート法、エクストルージョンコート法、ワイヤーバーコート法、スクリーンコート法等）、インクジェット法、印刷法、転写法などの方法が用いられ、特性面、製造面で抵抗加熱蒸着、コーティング法、転写法が好ましい。

本発明の発光素子は陽極、陰極の一対の電極間に発光層もしくは発光層を含む複数の有機化合物層を形成した素子であり、発光層のほか正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、保護層などを有してもよく、またこれらの各層はそれぞれ他の機能を備えたものであってもよい。各層の形成にはそれぞれ種々の材料を用いることができる。

陽極は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層などに正孔を供給するものであり、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物などを用いることができ、好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上の材料である。具体例としては、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物；ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料；およびこれらとＩＴＯとの積層物；などが挙げられる。好ましくは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からＩＴＯが好ましい。陽極の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍである。

陽極は通常、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、透明樹脂基板などの上に層形成したものが用いられる。ガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分であれば特に制限はないが、ガラスを用いる場合には、通常０．２ｍｍ以上、好ましくは０．７ｍｍ以上のものを用いる。

陽極の作製には材料によって種々の方法が用いられるが、例えばＩＴＯの場合、電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、化学反応法（ゾルーゲル法など）、酸化インジウムスズの分散物の塗布などの方法で膜形成される。
陽極は、洗浄その他の処理により、素子の駆動電圧を下げたり発光効率を高めることも可能である。例えばＩＴＯの場合、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理などが効果的である。

陰極は、電子注入層、電子輸送層、発光層などに電子を供給するものであり、電子注入層、電子輸送層、発光層などの負極と隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。

陰極の材料としては、金属、合金、金属ハロゲン化物、金属酸化物、電気伝導性化合物、またはこれらの混合物を用いることができる。具体例としては、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ等）及びそのフッ化物または酸化物；アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）及びそのフッ化物または酸化物；金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金またはそれらの混合金属、リチウム−アルミニウム合金またはそれらの混合金属；マグネシウム−銀合金またはそれらの混合金属；インジウム、イッテリビウム等の希土類金属；等が挙げられる。好ましくは、仕事関数が４ｅＶ以下の材料であり、より好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金またはそれらの混合金属、マグネシウム−銀合金またはそれらの混合金属等である。

陰極は、上記化合物及び混合物の単層構造だけでなく、上記化合物及び混合物を含む積層構造とすることもできる。例えば、アルミニウム／フッ化リチウム、アルミニウム／酸化リチウムの積層構造が好ましい。陰極の膜厚は材料により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
陰極の作製には電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法、転写法などの方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、複数の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能であり、またあらかじめ調製した合金を蒸着させてもよい。陽極及び陰極のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下が好ましい。

発光層の材料は、電界印加時に陽極または正孔注入層、正孔輸送層から正孔を注入することができると共に陰極または電子注入層、電子輸送層から電子を注入することができる機能や、注入された電荷を移動させる機能、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層を形成することができるものであれば何でもよく、例えば、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ペリレン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノールの金属錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、イリジウムトリスフェニルピリジン錯体、及び、白金ポルフィリン錯体に代表される遷移金属錯体、及び、それらの誘導体等が挙げられる。

発光層の厚さは特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。
発光層の形成方法は、特に限定されるものではないが、抵抗加熱蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、コーティング法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法、転写法などの方法が用いられ、好ましくは抵抗加熱蒸着、コーティング法である。

発光層は単一化合物で形成されてもよいし、複数の化合物で形成されてもよい。また、発光層は一つであっても複数であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光して、例えば、青色、白色等を発光してもよい。単一の発光層から青色、白色等を発光してもよい。発光層が複数の場合は、それぞれの発光層は単一材料で形成されていてもよいし、複数の化合物で形成されていてもよい。

正孔注入層、正孔輸送層の材料は、陽極から正孔を注入する機能、正孔を輸送する機能、陰極から注入された電子を障壁する機能のいずれか有しているものであればよい。その具体例としては、カルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、及び、それらの誘導体等が挙げられる。

正孔注入層、正孔輸送層の膜厚は特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。正孔注入層、正孔輸送層は上述した材料の１種または２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

正孔注入層、正孔輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、前記正孔注入輸送材料を溶媒に溶解または分散させてコーティングする方法、インクジェット法、印刷法、転写法が用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリブタジエン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、炭化水素樹脂、ケトン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロース、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。

電子注入層、電子輸送層の材料は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれか有しているものであればよい。その具体例としては、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、イミダゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、８−キノリノールの金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン、及び、それらの誘導体等が挙げられる。また、後述の実施例で使用される化合物も好ましい。

電子注入層、電子輸送層の厚さは特に限定されるものではないが、通常１ｎｍ〜５μｍの範囲のものが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１μｍであり、更に好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍである。電子注入層、電子輸送層は上述した材料の１種または２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成または異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

電子注入層、電子輸送層の形成方法としては、真空蒸着法やＬＢ法、前記電子注入輸送材料を溶媒に溶解または分散させてコーティングする方法、インクジェット法、印刷法、転写法などが用いられる。コーティング法の場合、樹脂成分と共に溶解または分散することができ、樹脂成分としては例えば、正孔注入輸送層の場合に例示したものが適用できる。

保護層の材料としては水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。その例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の金属酸化物；ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂等の金属フッ化物；ＳｉＮ_x、ＳｉＯ_xＮ_yなどの窒化物；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体；テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体；共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体；吸水率１％以上の吸水性物質；吸水率０．１％以下の防湿性物質；等が挙げられる。

保護層の形成方法についても特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。

以下、本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

〔実施例１〕
洗浄したＩＴＯ基板を蒸着装置に入れ、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−ナトリル）−ベンジジン）を厚さ５０ｎｍとなるように蒸着し、正孔輸送層を形成した。この上に、下記化学式で表される化合物Ａ（ホスト材料、Ｔ₁＝６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ）と下記化学式で表される化合物Ｄ（蛍光発光化合物）とを９９：１（質量比）の比率で厚さ１ｎｍとなるように蒸着し、この上に化合物Ａと増幅剤としての化合物（１−２）（溶液系のりん光極大波長は４７０ｎｍであった（２０℃））とを１７：１（質量比）の比率で厚さ１ｎｍとなるように蒸着した。このプロセスを１８回繰り返し、計３６ｎｍの厚さの薄膜（発光層）を形成した。その際、化合物Ａと化合物Ｄとを入れた坩堝、及び、化合物Ａと化合物（１−２）を入れた坩堝は常時蒸着できる温度に加熱し、坩堝付近に設置したシャッターの切り替えで繰り返し蒸着を行った。

発光層上に下記化学式で表される化合物Ｂ（非錯体化合物、Ｔ₁＝６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を厚さ３６ｎｍとなるように蒸着し、電子輸送層を形成した。この電子輸送層上に、パターニングしたマスク（発光面積が４ｍｍ×５ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウムを厚さ３ｎｍとなるように蒸着し、この上に、アルミニウムを厚さ２００ｎｍとなるように蒸着し陰極を形成して、有機電界発光素子を作製した。

東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社の輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。その結果、発光極大波長が５００ｎｍ以下の青色発光が得られ、２００ｃｄ／ｍ²での外部量子効率は３．２％であった。

〔実施例２〕
化合物Ａの代わりに下記化学式で表される化合物Ｃ（ホスト材料、Ｔ₁＝６７ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を用い、化合物（１−２）の代わりに化合物（１−３）（溶液系のりん光極大波長は４６６ｎｍであった（２０℃））を用いた以外は、実施例１と同様にして素子を作製しこれを評価した。その結果、発光極大波長が５００ｎｍ以下の青色発光が得られ、２００ｃｄ／ｍ²での外部量子効率は３．３％であった。

〔実施例３〕
化合物Ａの代わりに化合物Ｃを用い、化合物（１−２）の代わりに化合物（１−４）（溶液系のりん光極大波長は４５９ｎｍであった（２０℃））を用いた以外は実施例１と同様に素子を作製しこれを評価した。その結果、発光極大波長が５００ｎｍ以下の青色発光が得られ、２００ｃｄ／ｍ²での外部量子効率は３．６％であった。

〔実施例４〕
化合物（１−２）の代わりに、化合物（１−２１）を用い、実施例１と同様に素子作製、評価を行った。その結果、発光極大波長が５００ｎｍ以下の青色発光が得られ、２００ｃｄ／ｍ²での外部量子効率は３．４％であった。

〔比較例１〕
洗浄したＩＴＯ基板を蒸着装置に入れ、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（ｍ−ナトリル）−ベンジジン）を厚さ６０ｎｍとなるように蒸着した。この上に、下記化学式で表されるＣＢＰ（Ｔ₁＝６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ）およびＤＣＭ２を９９：１の比率（質量比）で厚さ１ｎｍとなるように蒸着し、この上にＣＢＰと下記化学式で表されるＩｒ（ｐｐｙ）₃を９０：１０（質量比）の比率で厚さ１ｎｍとなるように蒸着した。このプロセスを５回繰り返し、計１０ｎｍの１０層の交互積層膜を形成した。

この上に、下記化学式で表されるＢＣＰ（Ｔ₁＝５８ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を厚さ２０ｎｍとなるように蒸着し、この上に下記化学式で表されるＡｌｑ₃を厚さ３０ｎｍとなるように蒸着した。この有機薄膜上にパターニングしたマスク（発光面積が４ｍｍ×５ｍｍとなるマスク）を設置し、蒸着装置内でマグネシウムと銀を２５：１（質量比）の比率で厚さ１００ｎｍとなるように蒸着し、この上に銀を厚さ５０ｎｍとなるように蒸着した。

東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社の輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。その結果、発光極大波長が５９０ｎｍの赤色発光が得られ、２００ｃｄ／ｍ²での外部量子効率は２．６％であった。また、発光スペクトルから、発光はＤＣＭ２だけでなく、Ｉｒ（ｐｐｙ）₃、及び、ＣＢＰからの発光が混ざっていた（特許文献２と同様の結果となった）。

以上から、実施例１〜４により作製した有機電界発光素子は、比較例１に比べ、発光効率が高く、青色発光が可能であることが確認できた。なお、実施例のような構成によれば、他の素子に適宜応用しても同様な効果を得ることができる。

Claims

陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも一層の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、
前記有機化合物層が、電圧の印加により蛍光発光する蛍光発光化合物と、増幅剤とを含有し、
前記増幅剤のりん光発光極大波長が５００ｎｍ以下であり、電圧印加時の発光が主に蛍光化合物からの発光に由来することを特徴とする有機電界発光素子。
前記増幅剤が、電圧の印加により生成する一重項励起子の数を増幅させて電圧印加時の発光強度を増幅させる機能を有する化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
前記蛍光発光化合物からの発光極大波長が５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光素子。
前記発光層が、少なくとも１種のホスト材料を含有してなり、
前記ホスト材料のＴ₁レベル（最低励起三重項状態のエネルギーレベル）が、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機電界発光素子。
前記発光層と前記陰極との間に形成された少なくとも１の層のＴ₁レベルが、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機電界発光素子。
前記発光層と前記陽極との間に形成された少なくとも１の層のＴ₁レベルが、６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ〜９０ｋｃａｌ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
前記増幅剤の少なくとも１種が、下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機電界発光素子。

〔上記一般式（１）中、Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁸は水素原子または置換基を表す。Ｒ¹¹〜Ｒ¹⁴の少なくとも一つは電子吸引性基である。Ｌ¹¹は配位子を表す。Ｍ¹¹は遷移金属イオンを表す。ｎ¹¹は１〜３の整数を表し、ｎ¹²は０〜４の整数を表す。〕