JP2007084635A - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、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】 高効率発光を示し、発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、更には該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置、照明装置を提供すること。
【解決手段】 少なくとも１つの配位原子がカルベンである３座あるいはそれ以上の多座配位子を有する金属錯体であ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用材料。
【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用材料、及びこれを用いた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（以下、ＥＬＤという）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素子ともいう）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。有機ＥＬ素子は発光する化合物を含有する発光層が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・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ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。

しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子においては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。

特許第３０９３７９６号公報では、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している。

また、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、特開昭６３−２６４６９２号公報）、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、特開平３−２５５１９０号公報）等が知られている。

以上のように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％であり、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（ηｅｘｔ）の限界は５％とされている。

ところが、プリンストン大より励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている。例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、また米国特許第６，０９７，１４７号明細書などにも開示されている。

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る可能性があることから照明用途としても注目されている。

例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）等においては、多くの化合物がイリジウム錯体系など重金属錯体を中心に合成検討されている。

また、前述のＭ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）においては、ドーパントとしてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いた検討がされている。

その他、Ｍ．Ｅ．ＴｏｍｐｓｏｎらはＴｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとしてＬ₂Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば、（ｐｐｙ）₂Ｉｒ（ａｃａｃ）を、またＭｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ等はやはりＴｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）において、ドーパントとして、トリス（２−（ｐ−トリル）ピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｔｐｙ）₃）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリン）イリジウム（Ｉｒ（ｂｚｑ）₃）等を用いた検討を行っている（なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。）。

また、前記Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）等においても、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている。

また、高い発光効率を得るためにＴｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、Ｉｋａｉらはホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。

中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている（例えば、特許文献１〜７参照。）。

いずれの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光が燐光に由来することから、従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。

またＴｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ２００５ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＳＩＤ２００５、ボストン）において、Ｍ．Ｅ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎらはカルベン配位子を用い、青色発光を示すＩｒ（ｐｍｉ）₃、Ｉｒ（ｐｍｂ）₃について報告している。

同様にカルベン配位子を用いたオルトメタル化イリジウム錯体を用いた例も報告されているが、これらで開示されているのは２座配位子のみであった（例えば、特許文献８参照。）。

こうしたカルベンを含む２座配位子を用いた素子の発光波長は短波であるものの、その発光効率や発光寿命は十分でないという問題点があった。

このようにいずれの場合もりん光性の発光材料は、発光波長の短波化と素子の発光効率の高効率化及び発光寿命の長寿命化を同時に達成することが難しい。特に長寿命化に関して未だ実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。
特開２００１−１８１６１７号公報 特開２００１−２４７８５９号公報 特開２００２−３３２２９１号公報 特開２００２−３３２２９２号公報 特開２００２−３３８５８８号公報 特開２００２−２２６４９５号公報 特開２００２−２３４８９４号公報 国際公開第０５／０１９３７３Ａ２号パンフレット

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は高効率発光を示し、発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、更には該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置、照明装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記構成により達成された。

（１）少なくとも１つの配位原子がカルベンである３座あるいはそれ以上の多座配位子を有する金属錯体であ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用材料。

（２）前記金属錯体が下記一般式（１）で表されることを特徴とする前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

（式中、Ｍは中心金属を表し、ｐは１以上の整数である。ｐが２以上の場合には金属は同種であっても異なっていてもよい。ｃａｒｂｅｎｅはカルベンを含む３座以上の多座配位子を表し、ｑは１以上の整数である。Ｋは単座あるいは多座の配位子を表し、ｒは０または１以上の整数である。このときｃａｒｂｅｎｅは下記一般式（２）を用いて表される鎖状あるいは環状の多座配位子である。）

（式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘはそれぞれ配位原子団を表し、少なくとも１つはカルベン構造である。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ、Ｌ′はそれぞれ２価の連結基あるいは単なる結合を表す。ｍは３以上の整数を表し、ｓは０または１以上の整数である。ｎはｍ＋１で表される整数であり、ｔは０または１であり、１である場合には（Ｘ）_nとＸ₁を結合して環を形成する。）
（３）前記金属錯体の中心金属ＭがＩｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＲｅまたはＣｕであることを特徴とする前記（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用材料。

（４）前記多座配位子を構成する配位子のうち少なくとも２つがカルベンであることを特徴とする前記（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用材料。

（５）前記多座配位子が３座配位子である金属錯体であることを特徴とする前記（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用材料。

（６）前記３座配位子である金属錯体が下記一般式（３）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（５）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

（式中、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンである。Ｌ₁、Ｌ₂は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素原子または置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。）
（７）前記多座配位子が４座配位子である金属錯体であることを特徴とする前記（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用材料。

（８）前記４座配位子である金属錯体が下記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする前記（７）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

（式中、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃ、環Ｄの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンである。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は水素原子あるいは置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。）
（９）前記多座配位子が５座配位子である金属錯体であることを特徴とする前記（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用材料。

（１０）前記多座配位子が６座配位子である金属錯体であることを特徴とする前記（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用材料。

（１１）前記カルベンが下記一般式（５）で表されるＮ−ヘテロカルベンであることを特徴とする前記（１）〜（１０）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用材料。

（式中、点線と実線は単結合あるいは二重結合を表す。Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃は炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子またはリン原子である。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は電子対、水素原子あるいは置換基であって、更に互いに結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。）
（１２）前記一般式（５）で表されるＮ−ヘテロカルベンが下記一般式郡（６）で表されることを特徴とする前記（１１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

（式中、Ｒ₁〜Ｒ₉は水素原子あるいは置換基であって、特にＲ₃、Ｒ₆、Ｒ₈、Ｒ₉は置換基であり、これら置換基は更に結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。）
（１３）前記金属錯体が複核金属錯体であることを特徴とする前記（１）〜（１２）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用材料。

（１４）前記金属錯体の中心金属ＭがＩｒまたはＰｔであることを特徴とする前記（１）〜（１３）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用材料。

（１５）前記金属錯体が高分子の主鎖あるいは側鎖の一部であることを特徴とする前記（１）〜（１４）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用材料。

（１６）前記（１）〜（１５）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用材料を構成層のいずれかに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。

（１７）構成層のうち発光層に前記（１）〜（１５）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用材料を含有することを特徴とする前記（１６）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（１８）前記構成層の少なくとも一層に下記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする前記（１６）または（１７）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｚ₁は芳香族複素環を形成する原子群を表し、Ｚ₂は芳香族複素環または芳香族炭化水素環を形成する原子群を表し、Ｚ₃は２価の連結基または単なる結合手を表す。Ｒ₁₀₁は水素原子または置換基を表す。）
（１９）前記構成層の少なくとも一層は塗布によって形成されることを特徴とする前記（１６）〜（１８）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。

（２０）前記（１６）〜（１９）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。

（２１）前記（１６）〜（１９）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。

本発明により、高効率発光を示し、発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、更には該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて表示装置、照明装置を提供することができた。

本発明において、カルベンとは中性２価の炭素種を指し、これが金属に配位子した化合物をカルベン錯体と言う。カルベンは通常不安定であり、一部は分光学的に観測されているものがあるが、多くは反応中間体として推定されている。このようにカルベンは不安定中間体として捉えられているが、金属と結合を形成することで安定なカルベン錯体を生成することが知られている。

こうしたカルベン配位子は強い配位子場効果を有し、金属と強い結合を生成することが知られている。この強い配位子場効果によって、金属錯体自身の堅牢さが増すばかりでなく、発光性三重項励起準位と非発光励起準位のエネルギー差を大きくすることができるため、より長寿命、且つ高効率な有機ＥＬ素子用材料を提供することができることがわかった。更に本発明者らは、こうしたカルベン配位子を３座あるいはそれ以上の多座配位子と組み合わせることで、発光性三重項励起準位と非発光励起準位のエネルギー差を保ちつつ、更に発光寿命の長い有機ＥＬ素子用材料とすることができた。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料（以下、有機ＥＬ素子用材料ともいう）は、少なくとも１つのカルベンを配位原子として有する３座及びそれ以上の多座配位子からなる金属錯体であることを特徴とする。具体的には、係る金属錯体は前記一般式（１）で表される。

一般式（１）において、Ｍは中心金属を表し、ｐは１以上の整数である。ｐが２以上の場合には金属は同種であっても異なっていてもよい。ｃａｒｂｅｎｅはカルベンを含む３座以上の多座配位子を表し、ｑは１以上の整数である。Ｋは単座あるいは多座の配位子を表し、ｒは０または１以上の整数である。このときｃａｒｂｅｎｅは前記一般式（２）を用いて表される鎖状あるいは環状の多座配位子である。

一般式（２）において、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘはそれぞれ配位原子団を表し、少なくとも１つはカルベン構造を有することを特徴とする。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ、Ｌ′はそれぞれ２価の連結基あるいは単なる結合を表す。ｍは３以上の整数を表し、ｓは０または１以上の整数である。ｎはｍ＋１で表される整数であり、ｔは０または１であり、１である場合には（Ｘ）_nとＸ₁を結合して環を形成する。

このとき金属錯体の中心金属ＭはＩｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｃｕから選ばれることが好ましく、Ｉｒ、Ｐｔから選ばれることが好ましく、Ｉｒであることがより好ましい。

また本発明における多座配位子は、これを構成する配位子のうち少なくとも１つがカルベンであることが特徴であるが、カルベンの数は１つでもよいし２つあるいはそれ以上でもよい。

こうしたカルベンにはアルキルカルベンやＮ−ヘテロカルベンなどが知られているが、錯体構造の安定化のためにＮ−ヘテロカルベンを用いることが好ましい。具体的には前記一般式（５）が挙げられる。

一般式（５）において、点線と実線は単結合あるいは二重結合を表す。Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃は炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子またはリン原子である。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は電子対、水素原子あるいは置換基であって、更に互いに結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃が置換基を表すとき、後述する一般式（Ａ）におけるＲ₁₀₁で表される置換基と同義のものが挙げられる。

前記一般式（５）のうち、特に好ましいものは前記一般式郡（６）で表される。

一般式郡（６）において、Ｒ₁〜Ｒ₉は水素原子あるいは置換基であって、特にＲ₃、Ｒ₆、Ｒ₈、Ｒ₉は置換基であり、これら置換基は更に結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。Ｒ₁〜Ｒ₉が置換基を表すとき、後述する一般式（Ａ）におけるＲ₁₀₁で表される置換基と同義のものが挙げられる。

また本発明における多座配位子は３座以上の配位子を表す。これらは金属とそれのみで完成構造を有してもよいし、他に単座、あるいは２座の配位子を伴って完成構造を有してもよい。また複数の金属に同時に配位することで複核金属錯体を形成してもよい。また該完成構造は中性であっても対イオンを有してもよいが、更なる安定性向上のため、中性であることが好ましい。

３座配位子について説明する。本発明における３座配位子は少なくとも一つのカルベンを配位原子として含むことを特徴とする。このとき該有機ＥＬ素子用材料の構造は特に限定されないが、前記一般式（３）で表される構造を有することが好ましい。

一般式（３）において、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンであることを特徴とする。Ｌ₁、Ｌ₂は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素原子または置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。

環Ａ、環Ｂ、環Ｃにおける環としては、芳香族炭化水素環、芳香族複素環が挙げられ、芳香族炭化水素環としては、具体的にはベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。また環Ａ、環Ｂ、環Ｃが表す芳香族複素環としては、具体的にはフラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。これらは更に後述する、一般式（Ａ）におけるＲ₁₀₁で表される置換基で置換されてもよい。

Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、具体的には炭素原子あるいは窒素原子である。

Ｌ₁及びＬ₂が表す２価の連結基としては、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレンなどの炭化水素基の他、ヘテロ原子を含むものであってもよく、またチオフェン−２，５−ジイル基やピラジン−２，３−ジイル基のような芳香族複素環を有する化合物（ヘテロ芳香族化合物ともいう）に由来する２価の連結基であってもよいし、酸素や硫黄などのカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を介して連結する基でもよい。

Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃が置換基を表すとき、後述する一般式（Ａ）におけるＲ₁₀₁で表される置換基と同義のものが挙げられる。

４座配位子について説明する。本発明における４座配位子は少なくとも一つのカルベンを配位原子として含むことを特徴とする。このとき該有機ＥＬ素子用材料の構造は特に限定されないが、前記一般式（４）で表される構造を有することが好ましい。このとき該４座配位子は互いに結合して環を形成してもよい。

一般式（４）において、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃ、環Ｄの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンであることを特徴とする。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は水素原子あるいは置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。

Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄は一般式（３）のＹ₁、Ｙ₂、Ｙ₃と、環Ａ、環Ｂ、環Ｃ、環Ｄは一般式（３）の環Ａ、環Ｂ、環Ｃと、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は一般式（３）のＬ₁、Ｌ₂と、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は一般式（３）のＲ₁、Ｒ₂、Ｒ₃と、それぞれ同義である。

５座配位子について説明する。本発明における５座配位子は少なくとも一つのカルベンを配位原子として有することを特徴とする。このとき該配位子の配位形態は特に限定されず、一つの中心金属に同時に５座配位してもよいし、二つの金属に対し単座配位する構造と４座配位する構造、あるいは２座配位する構造と３座配位する構造で配位してもよい。

６座配位子について説明する。本発明における６座配位子は少なくとも一つのカルベンを配位原子として有することを特徴とする。このとき該配位子の配位形態は特に限定されず、一つの中心金属に同時に６座配位してもよいし、二つの金属に単座配位と５座配位、あるいは３座配位と３座配位、更には三つの金属に２座配位ずつ配位してもよい。

上記多座配位子における配位原子団とは、中心金属に配位する配位原子そのもの、あるいは該配位原子を有する部分構造を示す。このとき配位原子団は金属に配位できるものであれば特に限定されないが、環構造を有することが好ましい。該環構造としては５員あるいは６員の飽和環、不飽和環、芳香族環、複素飽和環、複素不飽和環、複素芳香環であることが好ましく、５員あるいは６員の芳香族環、複素芳香族環であることがより好ましい。また配位原子は環の構成要素であっても環に結合していてもよいが、安定性向上のために環の構成要素の一部であることがより好ましい。また、これら配位原子団は２価の連結基を介して、あるいは直接、互いに結合して配位子を形成する。ここでいう２価の連結基は配位原子団を結合できるものであれば特に限定されないが、炭素、酸素、硫黄、リン、窒素、珪素を含むことが好ましく、より好ましくは下記に記した連結基である。

また上記多座配位の説明からわかるように、本発明に係る多座配位子は単核錯体及び複核錯体の両方を形成することが可能である。このとき複核錯体の形式としては鎖状であってもよいし、樹枝状であってもよい。溶媒への可溶化、塗布適合性のためには樹枝状であることがより好ましい。

また本発明における構成層は素子作製の簡便化、低価格化のために塗布によって製膜されることが好ましく、本発明における有機ＥＬ素子用材料は高分子の主鎖あるいは側鎖の一部であることが更に好ましい。

また本発明の有機ＥＬ素子用材料は、有機ＥＬ素子の構成層のうち発光層において用いられることが好ましい。更なる高効率発光のために発光層にドーパントとして用いられることが好ましい。このとき、用いる電子輸送層や正孔輸送層、発光ホストなど、他の有機層を構成する材料との適切な組み合わせによって、更なる高輝度、高効率な発光、更には素子の長寿命化が可能である。こうした観点から有機層のうち少なくとも一層に前記一般式（１）で表される化合物を用いることが好ましく、発光ホスト及び／もしくは正孔阻止材料としては前記一般式（Ａ）を用いることが更に好ましい。

以下、少なくとも１つの配位原子がカルベンである３座あるいはそれ以上の多座配位子を有する金属錯体の具体的例示化合物を示すが、本発明は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、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．，２００２、３０９１やＯｒｇ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．５、Ｎｏ．２５、２００３などに記載の方法を参考に合成することができる。

《有機ＥＬ素子材料の有機ＥＬ素子への適用》
本発明の有機ＥＬ素子材料を用いて、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、発光層中では上記のように、発光ドーパン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ホスト化合物である発光ホストに対する発光ドーパントとの混合比は好ましくは質量で０．１〜３０質量％未満の範囲に調整することである。

但し、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いてもよく、混合する相手は構造を異にする、その他の金属錯体やその他の構造を有するリン光性ドーパントや蛍光性ドーパントでもよい。

ここで、発光ドーパントとして用いられる白金錯体と併用してもよいドーパント（リン光性ドーパント、蛍光性ドーパント等）について述べる。発光ドーパントは、大きくわけて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの２種類がある。

前者（蛍光性ドーパント）の代表例としては、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、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。

後者（リン光性ドーパント）の代表例としては、好ましくは元素の周期表で８属、９属、１０属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。

具体的には以下の特許公報に記載されている化合物である。

国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号パンフレット、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号パンフレット、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等。

その具体例の一部を下記に示す。

（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にて混合比（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。更に発光層を化合物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。

本発明に用いられる発光ホストとしては、併用される発光ドーパントのリン光０−０バンドよりも短波長なそれをもつ化合物が好ましく、発光ドーパントにそのリン光０−０バンドが４８０ｎｍ以下である青色の発光成分を含む化合物を用いる場合には、発光ホストとしてはリン光０−０バンドが４５０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る発光ホストとしては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有し、且つ前記０−０バンドが４５０ｎｍ以下の化合物が好ましい化合物として挙げられる。また、本発明に係る発光ホストは低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。

発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。

発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、特開２００２−３０８８５５号公報、特開２００１−３１３１７９号公報、特開２００２−３１９４９１号公報、特開２００１−３５７９７７号公報、特開２００２−３３４７８６号公報、特開２００２−８８６０号公報、特開２００２−３３４７８７号公報、特開２００２−１５８７１号公報、特開２００２−３３４７８８号公報、特開２００２−４３０５６号公報、特開２００２−３３４７８９号公報、特開２００２−７５６４５号公報、特開２００２−３３８５７９号公報、特開２００２−１０５４４５号公報、特開２００２−３４３５６８号公報、特開２００２−１４１１７３号公報、特開２００２−３５２９５７号公報、特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３１４５３号公報、特開２００３−３１６５号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００３−２７０４８号公報、特開２００２−２５５９３４号公報、特開２００２−２６０８６１号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、特開２００２−３０５０８４号公報、特開２００２−３０８８３７号公報等。

次に、代表的な有機ＥＬ素子の構成について述べる。

《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。

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／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）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
（ｖ）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》
本発明においては、本発明の有機ＥＬ素子用材料は発光層において用いられることが好ましいが、これら以外にも上記のような公知の発光ホストや発光ドーパントを併用してもよい。

ここで、本発明に記載の効果（発光輝度の向上、発光寿命の長寿命化）を更に向上させる観点から、発光層が前記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することが好ましい。これらの化合物は発光層において発光ホストとして好ましく用いられる。

前記一般式（Ａ）において、Ｚ₁は置換基を有してもよい芳香族複素環を形成する原子群を表し、Ｚ₂は置換基を有してもよい芳香族複素環、もしくは芳香族炭化水素環を形成する原子群を表し、Ｚ₃は２価の連結基、もしくは単なる結合手を表す。Ｒ₁₀₁は水素原子、もしくは置換基を表す。

Ｚ₁、Ｚ₂の原子群から表される芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。更に前記芳香族複素環は、後述するＲ₁₀₁で表される置換基を有してもよい。

Ｚ₂の原子群から表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。更に前記芳香族炭化水素環は、後述するＲ₁₀₁で表される置換基を有してもよい。

Ｒ₁₀₁で表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、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）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシル基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。

これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。好ましい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、フッ化炭化水素基、アリール基、芳香族複素環基である。

２価の連結基としては、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレンなどの炭化水素基の他、ヘテロ原子を含むものであってもよく、またチオフェン−２，５−ジイル基やピラジン−２，３−ジイル基のような芳香族複素環を有する化合物（ヘテロ芳香族化合物ともいう）に由来する２価の連結基であってもよいし、酸素や硫黄などのカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を会して連結する基でもよい。

単なる結合手とは、連結する置換基同士を直接結合する結合手である。

本発明においては、前記一般式（Ａ）のＺ₁が形成する環は６員環であることが好ましい。これにより、より発光効率を高くすることができる。更に一層長寿命化させることができる。また、本発明においては、Ｚ₂が形成する環は６員環であることが好ましい。これにより、より発光効率を高くすることができる。更により一層長寿命化させることができる。更にＺ₁とＺ₂を共に６員環とすることで、より一層発光効率と高くすることができるので好ましい。更により一層長寿命化させることができるので好ましい。

以下に、本発明に係る一般式（Ａ）で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

本発明に係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法など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。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この発光層はこれらの発光材料一種または二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。

また、この発光層は特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。

《阻止層（電子阻止層、正孔阻止層）》
本発明に係る阻止層（例えば、電子阻止層、正孔阻止層）について説明する。本発明に係る阻止層の膜厚としては好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍである。

《正孔阻止層》
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、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。

本発明においては、発光層に隣接する隣接層、例えば、正孔阻止層、電子阻止層等に、本発明の有機ＥＬ素子用材料を正孔阻止層に好ましく用いることができる。

正孔阻止層としては、例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。

本発明に係る正孔阻止層は、前記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することが好ましい。また、本発明に係る正孔阻止層には、ボロン誘導体が含まれることが好ましい。

《電子阻止層》
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、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。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。

また、本発明においては、発光層に隣接する隣接層、即ち正孔阻止層、電子阻止層に、上記の本発明の有機ＥＬ素子用材料を用いることが好ましく、特に正孔阻止層に用いることが好ましい。

《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を含み、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。

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、更には米国特許第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。

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。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く、リン光の０−０バンドが４５０ｎｍ以下であることが更に好ましい。また、正孔輸送材料は高Ｔｇであることが好ましい。

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。

《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を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、下記の材料が知られている。更に、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。

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、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、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。更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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

この注入層は上記材料を、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。注入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。この注入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》
本発明の有機ＥＬ素子に係る陽極としては、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。更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、本発明に係る陰極としては、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。

《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、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。

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く、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

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量子効率は、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。

照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。

多色表示装置として用いる場合は少なくとも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。

《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／正孔注入層／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薄膜を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正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。

この有機化合物を含有する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、且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。更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０．１ｎｍ〜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構わない。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。

《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。

本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。多色表示装置の場合は発光層形成時のみシャドーマスクを設け、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、印刷法等で膜を形成できる。

発光層のみパターニングを行う場合その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においては、シャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。

また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、陽極の順に作製することも可能である。

このようにして得られた多色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。更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。

多色表示装置は表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、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。

表示デバイス、ディスプレイとしてはテレビ、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。

発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、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。

《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。

本発明の有機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く、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。

また、本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一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。または異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２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。

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ごと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。

即ち、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ッ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ックス方式に限らず、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ックス方式の発光駆動でもよい。

図４は、パッシブマトリッ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。パッシブマトリックス方式では画素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を発光する材料（発光ドーパント）を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを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る方式が好ましい。

複数の発光色を得るための有機ＥＬ素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光層中に複数存在させる方法、複数の発光層を有し、各発光層中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させる方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。

本発明に係わる白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ製膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

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、白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、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１種のランプとして、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、更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−１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つのタンタル製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤ、ＣＢＰ、Ｃｏｍｐｏｕｎｄ１、ＢＣＰ、Ａｌｑ₃をそれぞれ入れ、真空蒸着装置（第１真空槽）に取り付けた。

更にタンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを、タングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第２真空槽に取り付けた。

まず、第１の真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で透明支持基板に膜厚１００ｎｍの厚さになるように蒸着し、正孔注入／輸送層を設けた。

更にＣＢＰの入った前記加熱ボートとＣｏｍｐｏｕｎｄ１の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるＣＢＰと発光ドーパントであるＣｏｍｐｏｕｎｄ１の蒸着速度が１００：６になるように調節し、膜厚４０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。

次いでＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で厚さ１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。更にＡｌｑ₃の入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度０．１〜０．２ｎｍ／秒で膜厚２０ｎｍの電子輸送層を設けた。

次に前記の如く電子輸送層まで製膜した素子を真空のまま第２真空槽に移した後、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクが配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。

第２真空槽を２×１０^-4Ｐａまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度０．０１〜０．０２ｎｍ／秒で膜厚０．５ｎｍの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して蒸着速度１〜２ｎｍ／秒で膜厚１００ｎｍの陰極をつけ、有機ＥＬ素子−１を作製した。

《有機ＥＬ素子−２〜−１５の作製》
上記の有機ＥＬ素子−１の作製において、表１に記載のように発光ドーパント、発光ホスト、正孔阻止材料を変更した以外は、同様にして有機ＥＬ素子−２〜−１５を作製した。

得られた有機ＥＬ素子−１〜−１５について下記のような評価を行った。

《外部取り出し量子効率》
有機ＥＬ素子−１〜−１５を室温（約２３〜２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ²の定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ）［ｃｄ／ｍ²］を測定することにより外部取り出し量子効率（η）を算出した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング（株）製）を用いた。また、外部取り出し量子効率は有機ＥＬ素子−１を１００とした時の相対値で表した。

《発光寿命》
有機ＥＬ素子−１〜−１５を室温下、２．５ｍＡ／ｃｍ²の定電流条件下による連続点灯を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間（τ_1/2）を測定した。また、発光寿命は有機ＥＬ素子−１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より、本発明の有機ＥＬ素子は発光効率が高く、発光寿命に優れていることは明らかである。また発光ホストあるいは正孔阻止材料に一般式（Ａ）で表される化合物を用いることで、本発明の有機ＥＬ素子は更に発光効率が高く、優れた発光寿命を示すことが明らかである。

実施例２
《塗布による白色有機ＥＬ素子及び照明装置の作製》
２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．５ｍｍのガラス支持基板上に直流電源を用い、スパッタ法にてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ、インジウム／錫＝９５／５モル比）の陽極を形成した（厚み２００ｎｍ）。この陽極の表面抵抗は１０Ω／□であった。これにポリビニルカルバゾール（正孔輸送性バインダーポリマー）／本発明化合物１５／本発明化合物２８／２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（電子輸送材料）＝２００／２／３／５０質量比を溶解したジクロロエタン溶液をスピンコーターで塗布し、１００ｎｍの発光層を得た。

この有機化合物層の上にパターニングしたマスク（発光面積が５ｍｍ×５ｍｍとなるマスク）を設置し、蒸着装置内で陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１５０ｎｍを蒸着して陰極を設けた。陽極、陰極よりそれぞれアルミニウムのリード線を出して発光素子を作製した。該素子を窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止容器で紫外線硬化型接着剤（長瀬チバ製、ＸＮＲ５４９３）を用いて封止して有機ＥＬ素子を作製した。

この有機ＥＬ素子に通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることがわかった。また本発明における有機ＥＬ素子用材料は、塗布による素子作製可能であることもわかった。

実施例３
《フルカラー表示装置の作製》
（青色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子−５を青色発光素子として用いた。

（緑色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子−９を緑色発光素子として用いた。

（赤色発光素子の作製）
実施例１の有機ＥＬ素子−１において、発光ドーパントをＩｒ−９に変えて作製した有機ＥＬ素子−１６を赤色発光素子として用いた。

上記で作製した各々赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載のような形態を有するアクティブマトリッ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ッ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。

該フルカラー表示装置を駆動することにより、発光輝度が高く、高耐久性を有し、且つ鮮明なフルカラー動画表示が得られることがわかった。

実施例４
《白色発光素子及び白色照明装置の作製》
実施例１の透明電極基板の電極を２０ｍｍ×２０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔注入／輸送層としてα−ＮＰＤを１００ｎｍの厚さで製膜し、更にＡ−７４の入った前記加熱ボートと本発明化合物１の入ったボート及び本発明化合物１９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるＡ−７４と発光ドーパントである本発明化合物１５及び１８の蒸着速度が１００：７：２になるように調節し、膜厚４０ｎｍの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。

次いで、ＢＣＰを１０ｎｍ製膜して正孔阻止層を設けた。更にＡｌｑ₃を４０ｎｍで製膜し電子輸送層を設けた。

次に実施例１と同様に電子注入層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１００ｎｍを蒸着製膜した。

この素子を実施例１と同様な方法及び同様な構造の封止缶を具備させ平面ランプを作製した。図５、６に平面ランプの模式図を示した。図５に概略図を、図６に断面図を示す。この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることがわかった。

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Ａの模式図である。 画素を構成する駆動回路の等価回路図である。 パッシブマトリックス方式による表示装置の模式図である。 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 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
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤

Claims (21)

1. 少なくとも１つの配位原子がカルベンである３座あるいはそれ以上の多座配位子を有する金属錯体であ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用材料。
2. 前記金属錯体が下記一般式（１）で表されることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
   

   

   （式中、Ｍは中心金属を表し、ｐは１以上の整数である。ｐが２以上の場合には金属は同種であっても異なっていてもよい。ｃａｒｂｅｎｅはカルベンを含む３座以上の多座配位子を表し、ｑは１以上の整数である。Ｋは単座あるいは多座の配位子を表し、ｒは０または１以上の整数である。このときｃａｒｂｅｎｅは下記一般式（２）を用いて表される鎖状あるいは環状の多座配位子である。）
   

   

   （式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘはそれぞれ配位原子団を表し、少なくとも１つはカルベンである。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ、Ｌ′はそれぞれ２価の連結基あるいは単なる結合を表す。ｍは３以上の整数を表し、ｓは０または１以上の整数である。ｎはｍ＋１で表される整数であり、ｔは０または１であり、１である場合には（Ｘ）_nとＸ₁を結合して環を形成する。）
3. 前記金属錯体の中心金属ＭがＩｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｒｈ、ＲｅまたはＣｕであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
4. 前記多座配位子を構成する配位子のうち少なくとも２つがカルベンであ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用材料。
5. 前記多座配位子が３座配位子である金属錯体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用材料。
6. 前記３座配位子である金属錯体が下記一般式（３）で表される部分構造を有す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用材料。
   

   

   （式中、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンである。Ｌ₁、Ｌ₂は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素原子または置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。）
7. 前記多座配位子が４座配位子である金属錯体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用材料。
8. 前記４座配位子である金属錯体が下記一般式（４）で表される部分構造を有することを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
   

   

   （式中、Ｍは金属原子であり、Ｙ₁、Ｙ₂、Ｙ₃、Ｙ₄はそれぞれ環Ａ、環Ｂ、環Ｃ、環Ｄの構成要素であると共に中心金属に配位した配位原子を表し、少なくとも１つはカルベンである。Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は２価の連結基あるいは単なる結合を表す。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は水素原子あるいは置換基であり、ｎ１、ｎ２、ｎ３、ｎ４は０または１以上の整数である。該置換基は更に結合して環を形成してもよい。）
9. 前記多座配位子が５座配位子である金属錯体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用材料。
10. 前記多座配位子が６座配位子である金属錯体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用材料。
11. 前記カルベンが下記一般式（５）で表されるＮ−ヘテロカルベンであることを特徴とする請求項１〜１０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用材料。
    

    

    （式中、点線と実線は単結合あるいは二重結合を表す。Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃は炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子またはリン原子である。Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は電子対、水素原子あるいは置換基であって、更に互いに結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。）
12. 前記一般式（５）で表されるＮ−ヘテロカルベンが下記一般式郡（６）で表されることを特徴とする請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
    

    

    （式中、Ｒ₁〜Ｒ₉は水素原子あるいは置換基であって、特にＲ₃、Ｒ₆、Ｒ₈、Ｒ₉は置換基であり、これら置換基は更に結合して環を形成してもよい。Ｎは２価の連結基、あるいは直接隣接する配位原子団と結合している。）
13. 前記金属錯体が複核金属錯体であることを特徴とする請求項１〜１２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用材料。
14. 前記金属錯体の中心金属ＭがＩｒまたはＰｔであることを特徴とする請求項１〜１３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用材料。
15. 前記金属錯体が高分子の主鎖あるいは側鎖の一部であることを特徴とする請求項１〜１４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用材料。
16. 請求項１〜１５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用材料を構成層のいずれかに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。
17. 構成層のうち発光層に請求項１〜１５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用材料を含有することを特徴とする請求項１６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
18. 前記構成層の少なくとも一層に下記一般式（Ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    

    

    （式中、Ｚ₁は芳香族複素環を形成する原子群を表し、Ｚ₂は芳香族複素環または芳香族炭化水素環を形成する原子群を表し、Ｚ₃は２価の連結基または単なる結合手を表す。Ｒ₁₀₁は水素原子または置換基を表す。）
19. 前記構成層の少なくとも一層は塗布によって形成されることを特徴とする請求項１６〜１８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。
20. 請求項１６〜１９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。
21. 請求項１６〜１９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。

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