JP2006093279A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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、表示装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】 下記一般式（１）で表される化合物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、Ａｒ₂₀₁は２価のアリーレン基、またはヘテロアリーレン基を表し、Ｌ₂₀₁は２価のアルキレン基を表す。Ｚ₂₀₁及びＺ₂₀₂は少なくとも一つの窒素原子を含む６員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂は置換基を表し、ｎ２０１及びｎ２０２は０〜３の整数を表す。ｍ１は０または１を表す。）
【選択図】 なし

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関し、詳しくは、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、表示装置及び照明装置に関する。

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。

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、さらに、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。

将来の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、さら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。

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。

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。）。

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。

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阻止層を設けることが提案されている。この正孔阻止層により、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。正孔阻止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）。

このように正孔阻止層の導入により、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。

また、青〜青緑色のリン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素子が作製されている（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）。

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１０〜２１）。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、さらに、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。
特許第３０９３７９６号明細書 特開昭６３−２６４６９２号公報 特開平３−２５５１９０号公報 米国特許第６，０９７，１４７号明細書 特開平８−１０９３７３号公報 特開平１０−２３３２８４号公報 特開２００１−２８４０５６号公報 特開２０００−２１５７２号公報 特開２００２−８８６０号公報 特開２００２−２０３６６３号公報 特開平８−３５４７号公報 特開平８−１４３８６１号公報 特開平８−１４３８６２号公報 特開平９−２４９８７６号公報 特開平１１−１４４８６６号公報 特開平１１−１４４８６７号公報 特開平８−６０１４４号公報 特開２００２−８８６０号公報 特開２００３−７７６７４号公報 国際公開第０３／５０２０１号パンフレット 特開２００３−２３１６９２号公報 Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年） Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年） 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 第６２回応用物理学会学術講演会予稿集１２−ａ−Ｍ８

本発明の目的は、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、表示装置及び照明装置を提供することにある。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。

（請求項１）
下記一般式（１）で表される化合物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、Ａｒ₂₀₁は２価の置換または無置換のアリーレン基、またはアルキレン基を含んでもよい２価の置換または無置換のヘテロアリーレン基を表し、Ｌ₂₀₁は置換基を有してもよい２価のアルキレン基を表す。Ｚ₂₀₁及びＺ₂₀₂は構成原子として少なくとも一つの窒素原子を含む、６員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂は置換基を表し、Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂が複数の場合は互いに異なっていても同一でもよい。ｎ２０１及びｎ２０２は０〜３の整数を表す。ｍ１は０または１を表す。）
（請求項２）
下記一般式（２）で表される化合物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、Ａｒ₄₀₁は２価の置換または無置換のアリーレン基、またはアルキレン基を含んでもよい２価の置換または無置換のヘテロアリーレン基を表し、Ｌ₄₀₁は置換基を有してもよい２価のアルキレン基を表す。Ｚ₄₀₁は構成原子として少なくとも一つの窒素原子を含む、６員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｒ₄₀₁及びＲ₄₀₂は置換基を表し、Ｒ₄₀₁及びＲ₄₀₂が複数の場合は互いに異なっていても同一でもよい。ｎ４０１は０〜４の整数を表し、ｎ４０２は０〜３の整数を表す。ｍ３は０または１を表す。）
（請求項３）
構成層として少なくとも発光層を有し、該発光層が前記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（請求項４）
構成層として少なくとも発光層及び正孔阻止層を有し、該正孔阻止層が前記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（請求項５）
前記発光層がリン光性化合物を含有することを特徴とする請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（請求項６）
前記リン光性化合物が、オスミウム、イリジウム、ロジウムまたは白金錯体系化合物であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（請求項７）
白色に発光することを特徴とする請求項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。

（請求項８）
請求項１〜７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有することを特徴とする表示装置。

（請求項９）
請求項１〜７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有することを特徴とする照明装置。

（請求項１０）
請求項９に記載の照明装置及び表示手段として液晶素子を有することを特徴とする表示装置。

本発明により、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、表示装置及び照明装置を提供することができる。

本発明者は鋭意研究の結果、前記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することにより、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（以下、有機ＥＬ素子ともいう）が得られることを見出した。また、この有機ＥＬ素子を用いて、高輝度、高寿命の表示装置、照明装置を得ることができた。

以下本発明を詳細に説明する。

〔一般式（１）で表される化合物〕
一般式（１）において、Ａｒ₂₀₁は２価の置換または無置換のアリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。アリーレン基またはヘテロアリーレン基としては、フェニル、ナフチル、アントリル、アズリル、アセナフテニル、フルオレニル、フェナントリル、インデニル、ピレニル、ビフェニル、ピリジル、ピリミジル、フラニル、ピロニル、イミダゾリル、ピラゾリル、１，２，４−トリアゾリル、１，２，３−トリアゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソオキサゾリル、イソチアゾリル、フラジル、チオフェニル、キノリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、インドリル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、キノキサリル、ベンゾイミダゾリル、ピラゾリル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル等が挙げられ、これらのアリーレン基またはヘテロアリーレン基は、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい。

Ｌ₂₀₁は置換基を有してもよい２価のアルキレン基を表し、メチレン基、エチレン基が好ましい。置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アラルキル基（例えば、ベンジル基、２−フェネチル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基等）、アルコキシ基（例えば、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基等）、シアノ基、水酸基、アルケニル基（例えば、ビニル基等）、スチリル基、ハロゲン原子（フッ素原子等）等が挙げられる。

Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂は置換基を表し、上で述べた置換基の説明と同様のものが挙げられる。Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂が複数の場合は互いに異なっていても同一でもよい。ｎ２０１及びｎ２０２は０〜３の整数を表す。ｍ１は０または１を表す。

〔一般式（２）で表される化合物〕
一般式（２）において、Ａｒ₄₀₁としては一般式（１）におけるＡｒ₂₀₁と同様のものが挙げられる。Ｌ₄₀₁としては一般式（１）におけるＬ₂₀₁と同様のものが挙げられる。Ｒ₄₀₁及びＲ₄₀₂としては、一般式（１）におけるＲ₂₀₁及びＲ₂₀₂と同様のものが挙げられる。ｎ４０１は０〜４の整数を表す。ｎ４０２は０〜３の整数を表す。

以下に一般式（１）または（２）で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

これらの有機ＥＬ素子用材料のアザカルバゾール環やその類緑体は、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｐｅｒｋｉｎ Ｔｒａｎｓ．１，１５０５−１５１０（１９９９）、Ｐｏｌ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．，５４，１５８５（１９８０）、（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．４１（２０００），４８１−４８４）に記載される合成法に従って合成することができる。合成されたアザカルバゾール環やその類緑体と、芳香環、複素環、アルキル基等の、コア、連結基への導入は、ウルマンカップリング、Ｐｄ触媒を用いたカップリング、スズキカップリング等公知の方法を用いることができる。

〔合成例〕
以下、本発明に係る一般式（１）または（２）で表される化合物の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

合成例１：例示化合物２５の合成
下記合成スキームで合成した。

β−カルボリン３．８ｇ、ジベンジルブロマイドＡ５．６ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド５０ｍｌ中に添加した混合液に、炭酸カリウム５．３ｇを加え、１０時間加熱還流した。放冷後、水、テトラヒドロフランを加え、不溶物を濾過して除いた。有機層を分離し、水、飽和食塩水で洗浄した後、減圧下に濃縮し、精製することで例示化合物２５を１．８ｇ得た。

構造はＮＭＲスペクトル及び質量分析スペクトルによって確認した。

合成例２：例示化合物５６の合成
下記合成スキームで合成した。

γ−カルボリン２．５ｇ、ジベンジルブロマイドＢ３．８ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド４０ｍｌ中に添加した混合液に、炭酸カリウム３．６ｇを加え、１７時間加熱還流した。放冷後、水、テトラヒドロフランを加え、不溶物を濾過して除いた。有機層を分離し、水、飽和食塩水で洗浄した後、減圧下に濃縮し、精製することで例示化合物５６を１．１ｇ得た。

構造はＮＭＲスペクトル及び質量分析スペクトルによって確認した。

一般式（１）または（２）で表される化合物を用いて、有機ＥＬ素子を作製する場合、有機ＥＬ素子の構成層（詳細は後述する）の中で、発光層または正孔阻止層に用いることが好ましい。また、後述する発光層では、下記に記載の発光ホストとして好ましく用いられる。

〔発光ホストと発光ドーパント〕
発光層中の主成分である発光ホストに対する発光ドーパント（本発明に係るリン光性化合物は、発光ドーパントの一種である。）の混合比は、好ましくは０．１〜３０質量％未満の範囲である。

（発光ホスト）
発光ホスト（単にホストともいう）とは、２種以上の化合物で構成される発光層中で混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物についてはドーパント化合物（単に、ドーパントともいう）という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成し、その混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。さらに、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。

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。

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
〔発光層〕
本発明に係る発光層は、発光材料を含有し、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。

本発明では、発光材料としてはリン光性化合物を用いることが好ましい。これにより、高い発光輝度と発光効率を得ることができる。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℃）で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。

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。

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。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。

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。

本発明においては、リン光性化合物は、オスミウム、イリジウム、ロジウムまたは白金錯体系化合物であることが好ましく、これにより、より一層発光輝度と発光効率を向上させることができる。

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。

また、リン光性化合物（発光ドーパント）としては、下記公報等に記載の化合物を用いることもできる。

例えば、国際公開第００／７０６５５号、特開２００２−２８０１７８号、同２００１−１８１６１６号、同２００２−２８０１７９号、同２００１−１８１６１７号、同２００２−２８０１８０号、同２００１−２４７８５９号、同２００２−２９９０６０号、同２００１−３１３１７８号、同２００２−３０２６７１号、同２００１−３４５１８３号、同２００２−３２４６７９号、国際公開第０２／１５６４５号、特開２００２−３３２２９１号、同２００２−５０４８４号、同２００２−３３２２９２号、同２００２−８３６８４号、特表２００２−５４０５７２号、特開２００２−１１７９７８号、同２００２−３３８５８８号、同２００２−１７０６８４号、同２００２−３５２９６０号、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号、同２００２−１００４７６号、同２００２−１７３６７４号、同２００２−３５９０８２号、同２００２−１７５８８４号、同２００２−３６３５５２号、同２００２−１８４５８２号、同２００３−７４６９号、特表２００２−５２５８０８号、特開２００３−７４７１号、特表２００２−５２５８３３号、特開２００３−３１３６６号、同２００２−２２６４９５号、同２００２−２３４８９４号、同２００２−２３５０７６号、同２００２−２４１７５１号、同２００１−３１９７７９号、同２００１−３１９７８０号、同２００２−６２８２４号、同２００２−１００４７４号、同２００２−２０３６７９号、同２００２−３４３５７２号、同２００２−２０３６７８号等のパンフテットまたは公報が挙げられる。

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ＥＬ素子とすることができる。

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。

また、発光層には、前記一般式（１）または（２）で表されるホスト化合物の他に、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用いることで、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。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。

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の特許に記載の化合物が挙げられる。

特開２００１−２５７０７６号、同２００２−３０８８５５号、同２００１−３１３１７９号、同２００２−３１９４９１号、同２００１−３５７９７７号、同２００２−３３４７８６号、同２００２−８８６０号、同２００２−３３４７８７号、同２００２−１５８７１号、同２００２−３３４７８８号、同２００２−４３０５６号、同２００２−３３４７８９号、同２００２−７５６４５号、同２００２−３３８５７９号、同２００２−１０５４４５号、同２００２−３４３５６８号、同２００２−１４１１７３号、同２００２−３５２９５７号、同２００２−２０３６８３号、同２００２−３６３２２７号、同２００２−２３１４５３号、同２００３−３１６５号、同２００２−２３４８８８号、同２００３−２７０４８号、同２００２−２５５９３４号、同２００２−２６０８６１号、同２００２−２８０１８３号、同２００２−２９９０６０号、同２００２−３０２５１６号、同２００２−３０５０８３号、同２００２−３０５０８４号、同２００２−３０８８３７号等の公報。

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。

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。

〔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。

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。

本発明の有機ＥＬ素子は、発光層に隣接して正孔阻止層を設けることが好ましい。これにより、より一層発光輝度と発光効率を向上させることができる。

本発明においては、正孔阻止層が、前記一般式（１）または（２）で表される化合物の少なくとも１種を含有することにより、より一層発光輝度と発光効率を向上させることができる。

また、本発明の有機ＥＬ素子では、正孔阻止層が、前記一般式（１）または（２）で表される化合物の少なくとも一種を含有することが好ましく、これにより、より一層発光輝度と発光効率を向上させることができる。

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。

〔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。

正孔輸送材料としては、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有機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。

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。

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。

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。

さらに、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。

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。

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。

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。

〔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）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−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。

〔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（Ａｌ₂Ｏ₃）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（Ａｌ₂Ｏ₃）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で薄膜を形成させ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／□以下が好ましい。膜厚は通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍ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。

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。

〔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。

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。

陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等の公報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。

陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等の公報にもその詳細が記載され、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。

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０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。

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号等の公報、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。

〔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。本発明に用いら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。

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等が挙げられる。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。

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。

さらに、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。

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）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａまたは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、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等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等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。

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。

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。

〔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、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。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。

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。

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。

本発明の有機ＥＬ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。

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。

本発明の多色の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、以下、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。

〔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。

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１０〜２００ｎｍ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。

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^-6〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。

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５０〜２００ｎｍ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。

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。

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。

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素子を用いることでフルカラーの表示が可能となる。

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。

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。

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。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、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。

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。

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き以下に説明する。

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。

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。

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。

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。

配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、各々導電材料からなり、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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係わる有機ＥＬ材料は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。

また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係わる白色有機ＥＬ素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。発光層もしくは正孔輸送層或いは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、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、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機ＥＬ装置と異なり、有機ＥＬ素子自体が発光白色である。

発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係わる白金錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。

このように、本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレーに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また露光光源のような一種のランプとして、また液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。

その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、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、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。

実施例１
〔有機ＥＬ素子の作製〕
陽極としてガラス上に、ＩＴＯを１５０ｎｍ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ｉｓｏ−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分間行った。

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、５つのモリブデン製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｉｒ−１、ＢＣ、Ａｌｑ₃をそれぞれ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、α−ＮＰＤを透明支持基板に膜厚２０ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。さらに、ＣＢＰの入った前記加熱ボートとＩｒ−１の入ったボートを各々独立に通電してＣＢＰとＩｒ−１の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚３０ｎｍの厚さに蒸着して発光層を設けた。

次いで、ＢＣを蒸着して、厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。さらに、Ａｌｑ₃を蒸着し膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。

次に、真空槽を開け、電子注入層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、次いで、真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧し、フッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成して有機ＥＬ素子１−１を作製した。

上記の有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層に用いたＣＢＰを、表１に記載の化合物に変更した以外は、有機ＥＬ素子１−１と同様の方法で、有機ＥＬ素子１−２〜１−５を作製した。

作製した有機ＥＬ素子１−１〜１−５はそれぞれ大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスで置換したグローブボックス）へ移し、図５の（ａ）、（ｂ）に示したような封止構造とした。なお、捕水剤である酸化バリウム２５は、アルドリッチ社製の高純度酸化バリウム粉末を、粘着剤付きのフッ素樹脂系半透過膜（ミクロテックス Ｓ−ＮＴＦ８０３１Ｑ 日東電工製）でガラス製封止缶２４に貼り付けたものを予め準備して使用した。封止缶と有機ＥＬ素子の接着には紫外線硬化型の接着剤２７を用い、紫外線ランプを照射することで両者を接着し封止した封止構造を有する素子を作製した。図において２１は透明電極を設けたガラス基板、２２が前記正孔注入／輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層等からなる有機ＥＬ層、２３は陰極を示す。

〔有機ＥＬ素子の評価〕
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−５の各々について下記のような評価を行った。

（発光輝度）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²の電流を供給した時の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ²］を測定した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。

（外部取りだし量子効率）
作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。

（半減寿命）
２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。

発光輝度、外部取り出し量子効率及び発光寿命は、有機ＥＬ素子１−１の各特性値を１００とした時の相対値で表した。得られた結果を表１に示す。

表１から、本発明の有機ＥＬ素子は、発光輝度、外部取り出し量子効率、発光寿命のいずれにおいても優れていることが分かる。

さらに、リン光性化合物であるＩｒ−１をＩｒ−１２に替えた以外は同様にして有機ＥＬ素子１−１Ｂ〜１−５Ｂを、また、Ｉｒ−１をＩｒ−９に替えた以外は同様にして有機ＥＬ素子１−１Ｒ〜１−５Ｒを作製した。この各有機ＥＬ素子においても、上記Ｉｒ−１を使用した時と同様の効果が得られた。なお、Ｉｒ−１２を用いた素子からは青色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。

実施例２
〔有機ＥＬ素子の作製と評価〕
実施例１に記載の有機ＥＬ素子１−１の作製において、正孔阻止層に用いたＢＣを表２に記載の化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子２−１〜２−５を作製した。

得られた有機ＥＬ素子２−１〜２−５の各々について、実施例１と同様にして、発光輝度、外部取り出し量子効率及び半減寿命の評価を行い、得られた結果を表２に示す。

なお、表２に記載の各評価結果は、有機ＥＬ素子２−１の発光輝度、外部取り出し量子効率、半減寿命をそれぞれ１００とした時の相対値で表した。

表２から、本発明に係る化合物を用いた有機ＥＬ素子２−２〜２−５は、発光輝度、外部取り出し効率及び半減寿命のいずれにおいても優れていることが分かる。

実施例３
〔有機ＥＬ素子の作製と評価〕
実施例１に記載の有機ＥＬ素子１−１の作製において、正孔注入／輸送層に用いたα−ＮＰＤを、表３に記載の化合物に変更した以外は同様にして、有機ＥＬ素子３−１〜３−７を作製した。

得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−７の各々について、実施例１と同様にして、発光輝度、外部取り出し量子効率及び半減寿命の評価を行い、得られた結果を表３に示す。

なお、表３に記載の各評価結果は、有機ＥＬ素子３−１の発光輝度、外部取り出し量子効率、半減寿命をそれぞれ１００とした時の相対値で表した。

表３から、比較化合物を用いた有機ＥＬ素子３−１〜３−３と比べて、本発明に係る化合物を用いた有機ＥＬ素子３−４〜３−７は、発光輝度、外部取り出し効率及び半減寿命のいずれにおいても優れていることが分かる。

実施例４
〔フルカラー表示装置の作製と評価〕
（青色発光有機ＥＬ素子）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−５Ｂを用いた。

（緑色発光有機ＥＬ素子）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−５を用いた。

（赤色発光有機ＥＬ素子）
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−５Ｒを用いた。

上記の赤色、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。このように各赤、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。

このフルカラー表示装置を駆動することにより、発光効率が高い発光寿命の長い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。

実施例５
〔照明装置の作製と評価〕
実施例２で作製した有機ＥＬ素子２−５において、発光層に用いたＩｒ−１を、Ｉｒ−１、Ｉｒ−９、Ｉｒ−１２の混合物に変更した以外は有機ＥＬ素子１−５と同様の方法で作製した有機ＥＬ素子２−５Ｗ（白色の有機ＥＬ素子）を用いた。有機ＥＬ素子２−５Ｗの非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。図６は照明装置の概略図で、図７は照明装置の断面図である。有機ＥＬ素子１０１をガラスカバー１０２で覆い、電源線（陽極）１０３と、電源線（陰極）１０４で接続している。１０５は陰極で１０６は有機ＥＬ層である。なおガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。

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。 表示部の模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 封止構造を有する有機ＥＬ素子の模式図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。

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、１０１ 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
２１、１０７ 透明電極付きガラス基板
２２、１０６ 有機ＥＬ層
２３、１０５ 陰極
２４ ガラス製封止缶
２５、１０９ 捕水剤
２７ 紫外線硬化型接着剤
１０２ ガラスカバー
１０３ 電源線（陽極）
１０４ 電源線（陰極）
１０８ 窒素ガス

Claims (10)

1. 下記一般式（１）で表される化合物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、Ａｒ₂₀₁は２価の置換または無置換のアリーレン基、またはアルキレン基を含んでもよい２価の置換または無置換のヘテロアリーレン基を表し、Ｌ₂₀₁は置換基を有してもよい２価のアルキレン基を表す。Ｚ₂₀₁及びＺ₂₀₂は構成原子として少なくとも一つの窒素原子を含む、６員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂は置換基を表し、Ｒ₂₀₁及びＲ₂₀₂が複数の場合は互いに異なっていても同一でもよい。ｎ２０１及びｎ２０２は０〜３の整数を表す。ｍ１は０または１を表す。）
2. 下記一般式（２）で表される化合物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、Ａｒ₄₀₁は２価の置換または無置換のアリーレン基、またはアルキレン基を含んでもよい２価の置換または無置換のヘテロアリーレン基を表し、Ｌ₄₀₁は置換基を有してもよい２価のアルキレン基を表す。Ｚ₄₀₁は構成原子として少なくとも一つの窒素原子を含む、６員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Ｒ₄₀₁及びＲ₄₀₂は置換基を表し、Ｒ₄₀₁及びＲ₄₀₂が複数の場合は互いに異なっていても同一でもよい。ｎ４０１は０〜４の整数を表し、ｎ４０２は０〜３の整数を表す。ｍ３は０または１を表す。）
3. 構成層として少なくとも発光層を有し、該発光層が前記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 構成層として少なくとも発光層及び正孔阻止層を有し、該正孔阻止層が前記一般式（１）または（２）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記発光層がリン光性化合物を含有することを特徴とする請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記リン光性化合物が、オスミウム、イリジウム、ロジウムまたは白金錯体系化合物であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 白色に発光することを特徴とする請求項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。
8. 請求項１〜７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有することを特徴とする表示装置。
9. 請求項１〜７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有することを特徴とする照明装置。
10. 請求項９に記載の照明装置及び表示手段として液晶素子を有することを特徴とする表示装置。

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