JP2012199575A - 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】高い発光効率を示し、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。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板上に電極と少なくとも１層以上の有機層を有し、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物とホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該ホスト化合物のリン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下、かつガラス転位点が６０℃以上であり、該燐光性化合物が一般式（Ａ）で表されることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び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。

一方、有機ＥＬ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・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、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。

今後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素子が望まれているわけであり、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。

上記特許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（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（例えば、非特許文献１参照。）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、非特許文献２参照。）。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。例えば、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討がなされている（例えば、非特許文献３参照。）。

また、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なされている（例えば、非特許文献２参照。）。その他、ドーパントとしてＬ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば、（ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ａｃａｃ）（例えば、非特許文献４参照。）を、またドーパントとして、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）、Ｉｒ（ｂｚｑ）_２ＣｌＰ（Ｂｕ）_３を用いた検討（例えば、非特許文献５参照。）、また、フェニルピラゾールを配位子に用いたイリジウム錯体等を用いた検討（例えば、特許文献４参照。）が行われている。

これら代表的なりん光青色ドーパントであるＦＩｒｐｉｃは、主配位子のフェニルピリジンにフッ素置換をすること、及び副配位子としてピコリン酸を用いることにより短波化が実現されている。副配位子としてはその他にも、ピラザボール系の配位子を導入することにより、発光波長が短波化することが知られている（例えば、特許文献４参照。）。これらのドーパントはカルバゾール誘導体やトリアリールシラン類をホスト化合物として組み合わせることによって高効率の素子を達成しているが、素子の発光寿命は大幅に劣化するため、そのトレードオフの改善が求められていた。

上記青色ドーパントはいずれも該ドーパント材料の最高占有軌道（以下、ＨＯＭＯと略す）準位及び該ドーパント材料の最低空軌道（以下、ＬＵＭＯと略す）準位の低いタイプの化合物である。代表的なりん光緑色ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）_３に比較すると、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の値は共に約１ｅＶ程度低くなっている。青色ドーパントとして、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の低いタイプの化合物は知られているが、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位の高いタイプの化合物は報告例が少ない。最近、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ準位が高いタイプの青色ドーパントが報告されたが（特許文献５、６）、これらは効率と寿命の点で不十分であり、さらなる高効率化と長寿命化が課題である。

特許第３０９３７９６号公報 特開昭６３−２６４６９２号公報 特開平３−２５５１９０号公報 国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット 米国公開特許第２００４／００４８１０１号明細書 国際公開第０４／０８５４５０号パンフレット

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） Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年） Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松） Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）

本発明の目的は、高い発光効率を示し、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。

本発明の上記課題は、以下の構成により達成された。

１．基板上に電極と少なくとも１層以上の有機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、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物とホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該ホスト化合物のリン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下、かつガラス転位点が６０℃以上であり、該燐光性化合物が下記一般式（Ａ）で表され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、Ｒ_１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ_２は炭素原子を表し、Ｂ_１、Ｂ_３〜Ｂ_５は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、Ｂ_１、Ｂ_３〜Ｂ_５のうち少なくとも一つは窒素原子を表す。Ｍ_１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ_１及びＸ_２は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ_１はＸ_１及びＸ_２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕

２．前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであることを特徴とする１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

３．前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であ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。

４．前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物において、Ｂ_１〜Ｂ_５で形成される含窒素複素環がイミダゾール環であ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。

５．前記ホスト化合物が下記一般式（１）で表され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。

〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕

６．前記ホスト化合物が下記一般式（２）で表され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。

〔Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｒ_３は置換基を表し、Ｌ_１は２価の連結基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ１は０〜５の整数を表す。〕

７．前記ホスト化合物が下記一般式（３）で表され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。

〔Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_４は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１〜ｎ３は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕

８．前記ホスト化合物が下記一般式（４）で表され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。

〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕

９．前記ホスト化合物が下記一般式（５）で表され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。

〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕

１０．前記ホスト化合物が下記一般式（６）で表され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。

〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５は水素原子、置換基を表し、Ｌ_４は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ４は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ４は０または１を表す。〕

１１．前記ホスト化合物が下記一般式（７）で表され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。

〔Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒａは水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２、ｎａは０〜４の整数を表し、ＸはＮＲｂ、Ｓ、Ｏを表す。〕

１２．一般式（３）〜（６）におけるＡｒ_１が、カルバゾリル基であることを特徴とする７〜１０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。

１３．前記ホスト化合物のガラス転移点が９０℃以上であることを特徴とする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。

１４．前記ホスト化合物のガラス転移点が１３０℃以上であることを特徴とする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。

１５．前記ホスト化合物のガラス転移点が１６０℃以上であることを特徴とする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。

１６．電子阻止層を有することを特徴とする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。

１７．白色に発光することを特徴とする１〜１６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。

１８．１〜１７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。

１９．１〜１７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。

２０．１９に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子を備えたことを特徴とする表示装置。

本発明によれば、高い発光効率を示し、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ができる。

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。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項１〜２０のいずれか１項に規定の構成にすることにより、発光効率が高く、また発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができた。さらに、前記特性を示す有機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、本発明の各構成要件について詳細に説明する。

〔燐光性化合物〕
本発明に係る発光層に用いられる燐光性化合物は、ＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであることが特徴である。好ましくはＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶである。

本発明において、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの値は、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、ＲｅｖｉｓｉｏｎＡ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用いて計算した時の値であり、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／ＬａｎＬ２ＤＺを用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）と定義する。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。

（一般式（Ａ）で表される燐光性化合物）
本発明においては、前記燐光性化合物として前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物が好ましい。

本発明に係る一般式（Ａ）で表される燐光性化合物において、Ｒ₁で表される置換基としては、例えばアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、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）、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、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またはヘテロ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）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、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。

これらの置換基のうち、好ましいものはアルキル基もしくはアリール基である。

Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Ｚにより形成される５〜７員環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環及びチアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ベンゼン環である。

Ｂ_１〜Ｂ_５は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。これら５つの原子により形成される芳香族含窒素複素環としては単環が好ましい。例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサジアゾール環及びチアジアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、さらに好ましくはイミダゾール環である。これらの環は上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。置換基として好ましいものはアルキル基及びアリール基であり、さらに好ましくは、置換アルキル基及び無置換アリール基である。

Ｌ_１はＸ_１、Ｘ_２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。Ｘ_１−Ｌ_１−Ｘ_２で表される２座の配位子の具体例としては、例えば、置換または無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。

これらの基は上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。

ｍ１は１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。中でも、ｍ２は０である場合が好ましい。

Ｍ₁で表される金属としては、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属ともいう）が用いられるが、中でも、イリジウム、白金が好ましく、さらに好ましくはイリジウムである。

なお、一般式（Ａ）で表される燐光性化合物は、重合性基または反応性基を有していてもいなくてもよい。

また、前記一般式（１）において、Ｂ₁〜Ｂ₅で形成される含窒素複素環はイミダゾール環であることが好ましい。

また、Ｂ_１〜Ｂ_５で形成される含窒素複素環がイミダゾール環の場合、前記一般式（Ａ）は前記一般式（Ｂ）で表されることがより好ましい。

一般式（Ｂ）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｍ_１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ_１およびＸ_２は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ_１はＸ_１およびＸ_２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２または３の整数を表し、ｍ２は０、１または２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。

一般式（Ｂ）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３で表される置換基は前記一般式（Ａ）におけるＲ_１で表される置換基と同義である。また、Ｚ、Ｍ_１、Ｘ_１およびＸ_２、Ｌ_１等についても前記一般式（Ａ）におけるものと同義である。また、ｍ１、ｍ２も同義である。

また、一般式（Ｂ）のＲ_２で表される基として、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基）が好ましく、なかでも置換アリール基が好ましく、置換アリールとして下記一般式（Ｃ）で表される基が好ましい。

一般式（Ｃ）において、Ｒ_４は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。Ｒ_５はＲ_１と同じで、ｎ５は０〜４の整数を表す。尚、＊は結合位置を表す。

ここで、Ｅｓ値とは化学反応性より誘導された立体パラメータであり、この値が小さければ小さいほど立体的に嵩高い置換基ということができる。

以下、Ｅｓ値について説明する。一般に、酸性条件下でのエステルの加水分解反応においては、置換基が反応の進行に対して及ぼす影響は立体障害だけと考えてよいことが知られており、この事を利用して置換基の立体障害を数値化したものがＥｓ値である。

例えば置換基ＸのＥｓ値は、次の化学反応式
Ｘ−ＣＨ_２ＣＯＯＲ_Ｘ＋Ｈ_２Ｏ→Ｘ−ＣＨ_２ＣＯＯＨ＋Ｒ_ＸＯＨ
で表される、酢酸のメチル基の水素原子１つを置換基Ｘで置換したα位モノ置換酢酸から誘導されるα位モノ置換酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＸと、次の化学反応式
ＣＨ_３ＣＯＯＲ_Ｙ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋Ｒ_ＹＯＨ
（Ｒ_ＸはＲ_Ｙと同じである）で表される、上記のα位モノ置換酢酸エステルに対応する酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＨから次の式で求められる。

Ｅｓ＝ｌｏｇ（ｋＸ／ｋＨ）
置換基Ｘの立体障害により反応速度は低下し、その結果ｋＸ＜ｋＨとなるのでＥｓ値は通常負となる。実際にＥｓ値を求める場合には、上記の二つの反応速度定数ｋＸとｋＨを求め、上記の式により算出する。

Ｅｓ値の具体的な例は、Ｕｎｇｅｒ，Ｓ．Ｈ．，Ｈａｎｓｃｈ，Ｃ．，Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１２，９１（１９７６）に詳しく記載されている。また、『薬物の構造活性相関』（化学の領域増刊１２２号、南江堂）、「ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｂｏｏｋ，’Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ＱＳＡＲ’ｐ．８１ Ｔａｂｌｅ ３−３」にも、その具体的な数値の記載がある。次にその一部を表１に示す。

ここで、注意するのは本明細書で定義するところのＥｓ値は、メチル基のそれを０として定義したのではなく、水素原子を０としたものであり、メチル基を０としたＥｓ値から１．２４を差し引いたものである。

本発明においてＲ_４は、立体パラメータ値（Ｅｓ値）が−０．５以下の置換基を表す。
好ましくは−７．０以上−０．６以下であり、最も好ましくは−７．０以上−１．０以下である。

また、本発明においては、Ｒ_４に、例えば、ケト−エノール互変異性体が存在し得る場合、ケト部分はエノールの異性体としてＥｓ値を換算している。他の互変異性が存在する場合も同様の換算方法においてＥｓ値を換算する。

以下に一般式（Ａ）、また一般式（Ｂ）で表される燐光性化合物の具体的な例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

これらの金属錯体は、例えば、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒ誌，ｖｏｌ３，Ｎｏ．１６，２５７９〜２５８１頁（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻，第８号，１６８５〜１６８７頁（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻，４３０４頁（２００１年）、ＩｎｏｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻，第７号，１７０４〜１７１１頁（２００１年）、ＩｎｏｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻，第１２号，３０５５〜３０６６頁（２００２年）、ＮｅｗＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第２６巻，１１７１頁（２００２年）、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４巻，６９５〜７０９頁（２００４年）、さらにこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。

〔ホスト化合物〕
本発明に係る発光層に用いられるホスト化合物は、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０−０バンドをもつ化合物が好ましく、リン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下であることが特徴である。リン光の０−０バンドは、４５０ｎｍ以下が好ましく、４４０ｎｍ以下がより好ましく、４３０ｎｍ以下がさらに好ましい。

本発明におけるリン光の０−０バンドの測定方法について説明する。まず、リン光スペクトルの測定方法について説明する。

測定する発光ホスト化合物を、よく脱酸素されたエタノール／メタノール＝４／１（ｖｏｌ／ｖｏｌ）の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後、液体窒素温度７７°Ｋで励起光を照射し、励起光照射後１００ｍｓでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、１００ｍｓ後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。なお、リン光寿命が１００ｍｓより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうと、リン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。

また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意の溶剤を使用してもよい（実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない）。

次に０−０バンドの求め方であるが、本発明においては、上記測定法で得られたリン光スペクトルチャートの中で最も短波長側に現れる発光極大波長をもって０−０バンドと定義する。

リン光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には励起光照射直後の発光スペクトル（便宜上これを定常光スペクトルと言う）を拡大し、励起光照射後１００ｍｓ後の発光スペクトル（便宜上これをリン光スペクトルと言う）と重ね合わせ、リン光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読みとることで決定することができる。また、リン光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離し、ピーク波長を読みとることもできる。なお、スムージング処理としては、Ｓａｖｉｔｚｋｙ＆Ｇｏｌａｙの平滑化法等を適用することができる。

本発明に係る発光層に用いられるホスト化合物は、ガラス転位点が６０℃以上であることが特徴である。ガラス転位点は、９０℃以上が好ましく、１３０℃以上がより好ましく、１６０℃以上がさらに好ましい。

ガラス転位点（Ｔｇ）は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に準拠した方法で求めることができる。

本発明に係る発光層に用いられる前記ホスト化合物は、前記一般式（１）〜（７）で表される化合物であることが好ましい。

（一般式（１）で表される化合物）
前記一般式（１）において、Ｒ_1aは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。

脂肪族基としては、例えばアルキル基（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）が挙げられる。

芳香族基としては、例えば芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）が挙げられる。

複素環基としては、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が挙げられる。

置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

（一般式（２）で表される化合物）
前記一般式（２）において、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｒ_３は置換基を表し、Ｌ_１は２価の連結基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ１は０〜５の整数を表す。

Ｒ_２、Ｒ_３で表される置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

２価の連結基としては、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、Ｇｅ等で形成される連結基であり、さらに好ましくは２価の芳香環、２価の芳香族複素環、炭素原子、窒素原子、ケイ素原子である。

２価の連結基は置換基を有してもよく、置換基としては前記一般式（Ａ）の置換基の説明と同義のものが挙げられる。置換基として好ましくはアルキル基、アルコキシル基、アリール基、ヘテロアリール基である。

Ｌ_１で表される連結基の具体例としては例えば、以下のものが挙げられるが、Ｌ_１はこれらに限定されない。

（一般式（３）で表される化合物）
前記一般式（３）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_４は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１〜ｎ３は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。

置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

２価の連結基としては、一般式（２）で表される化合物のＬ_２で表される２価の連結基と同義である。

芳香族基、複素環基としては、前記一般式（１）で表される化合物のＲ_１ａで表される化合物の芳香族基、複素環基と同義である。

（一般式（４）で表される化合物）
前記一般式（４）において、Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。

脂肪族基、芳香族基、複素環基としては、前記一般式（１）において、Ｒ_１ａで表される脂肪族基、芳香族基、複素環基と同義である。

置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

２価の連結基としては、一般式（２）で表される化合物のＬ_２で表される２価の連結基と同義である。

（一般式（５）で表される化合物）
前記一般式（５）において、Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。

脂肪族基、芳香族基、複素環基としては、前記一般式（１）において、Ｒ_１ａで表される脂肪族基、芳香族基、複素環基と同義である。

置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

２価の連結基としては、一般式（２）で表される化合物のＬ_２で表される２価の連結基と同義である。

（一般式（６）で表される化合物）
前記一般式（６）において、Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ５は水素原子、置換基を表し、Ｌ４は２価の連結基を表し、Ａｒ１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ４は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ４は０または１を表す。

脂肪族基、芳香族基、複素環基としては、前記一般式（１）において、Ｒ_１ａで表される脂肪族基、芳香族基、複素環基と同義である。

置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

２価の連結基としては、一般式（２）で表される化合物のＬ_２で表される２価の連結基と同義である。

（一般式（７）で表される化合物）
前記一般式（７）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒａは水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２、ｎａは０〜４の整数を表し、ＸはＮＲｂ、Ｓ、Ｏを表す。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒａで表される置換基としては、前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物のＲ_１で表される置換基と同義である。

また、上記Ｒｂは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、前記一般式（１）において、Ｒ_１ａで表される脂肪族基、芳香族基、複素環基と同義である。

一般式（３）〜（６）におけるＡｒ_１は、カルバゾリル基であることが好ましい。

以下に一般式（１）〜（６）で表されるホスト化合物の具体的な例を挙げるが、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、当業界でよく知られた方法で合成できる。

〔発光ホストと発光ドーパント〕
本発明の有機ＥＬ素子において、発光層には発光ホストと発光ドーパントを含有する。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との混合比は、好ましくは０．１〜３０質量％未満の範囲に調整することである。

ただし、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金属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）
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、さらに好ましくはイリジウム、白金化合物、ルテニウム化合物、ロジウム化合物であり、中でもより好ましいのはイリジウム化合物、プラチナ化合物である。

本発明に用いられるリン光性ドーパント（りん光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）は、励起三重項からの発光が観測されるが、さらにリン光量子収率が２５℃において０．００１以上であることが好ましく、さらに好ましくはリン光量子収率が０．０１以上であり、特に好ましくは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、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。

本発明に係る一般式（Ａ）で表される化合物は、リン光性ドーパントとして用いられる。

一般式（Ａ）で表される化合物以外のリン光性ドーパントとして、以下の特許公報に記載されている化合物も用いられる。

国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２−２８０１７８号公報、同２００１−１８１６１６号公報、同２００２−２８０１７９号公報、同２００１−１８１６１７号公報、同２００２−２８０１８０号公報、同２００１−２４７８５９号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００１−３１３１７８号公報、同２００２−３０２６７１号公報、同２００１−３４５１８３号公報、同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、同２００２−５０４８４号公報、同２００２−３３２２９２号公報、同２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、同２００２−３３８５８８号公報、同２００２−１７０６８４号公報、同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、同２００２−１００４７６号公報、同２００２−１７３６７４号公報、同２００２−３５９０８２号公報、同２００２−１７５８８４号公報、同２００２−３６３５５２号公報、同２００２−１８４５８２号公報、同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、同２００２−２２６４９５号公報、同２００２−２３４８９４号公報、同２００２−２３５０７６号公報、同２００２−２４１７５１号公報、同２００１−３１９７７９号公報、同２００１−３１９７８０号公報、同２００２−６２８２４号公報、同２００２−１００４７４号公報、同２００２−２０３６７９号公報、同２００２−３４３５７２号公報、同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）
本発明に係る発光層に用いられるホスト化合物は、前述のようにリン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下で、かつガラス転位点が６０℃以上であることが特徴である。

本発明に用いられるホスト化合物は、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。

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４７０ｎｍ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４６０ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る発光層に用いられる前記ホスト化合物は、前記一般式（１）〜（６）で表される化合物であることが好ましい。

また、本発明に用いられる発光ホストは、前述のようにリン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下で、かつガラス転位点が６０℃以上であれば、構造的には特に制限はなく、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。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。

本発明における発光ホストは、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するもの、またはカルボリン誘導体や該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体等が挙げられる。

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挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同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／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／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／陰極バッファー層／陰極
（iv）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／中間層／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／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極。

《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、さらに好ましくは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。

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。

以下に具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

《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。本発明に係る一般式（Ａ）で表される化合物は、電子阻止層に用いるのも好ましい。

《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、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。

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。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等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、カルボリン誘導体、または、該カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する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、電子吸引性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。

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。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、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（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、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上記有機ＥＬ素子を有する。

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。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。

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。本発明の照明装置は上記有機ＥＬ素子を有する。

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。

以下、本発明の有機ＥＬ素子を有す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（詳細は図示していない）。

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無く、製造コストの低減が計れる。

また本発明に係る有機ＥＬ材料は、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ある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、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、本発明に係わる金属錯体、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、本発明に係る白色発光有機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、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。

実施例１
《有機ＥＬ素子１−１〜１−４１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製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）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α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてＣＢＰ２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物１−１を１００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ_３を２００ｍｇ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の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。さらに、ＣＢＰと例示化合物１−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚４０ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。さらに、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、さらに、Ａｌｑ_３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記電子輸送層の上に蒸着してさらに膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。

引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。

有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層のホスト化合物として用いているＣＢＰを表２また表３に示す化合物に置き換えてホスト化合物とし、発光層のドーパント化合物として用いている例示化合物１−１を表２また表３に示す化合物に置き換えてドーパント化合物とした以外は同じ方法で有機ＥＬ素子１−２〜１−４１を作製した。上記で使用した化合物の構造を以下に示す。

《有機ＥＬ素子１−１〜１−４１の評価》
以下のようにして、作製した有機ＥＬ素子１−１〜１−４１の評価を行い、その結果を表２及び表３に示す。

（外部取り出し量子効率）
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／ｃｍ^２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。なお測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。

表２及び表３の外部取り出し量子効率は、有機ＥＬ素子１−１の外部取り出し量子効率を１００とした時の相対値で表した。

（寿命）
２．５ｍＡ／ｃｍ^２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（コニカミノルタ製）を用いた。

表２又表３において、寿命は、有機ＥＬ素子１−１の寿命を１００とした時の相対値で表した。

表２及び表３から、本発明の有機ＥＬ素子は、高効率、長寿命化が達成されていることが分かった。

実施例２
《有機ＥＬ素子２−１〜４５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製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）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α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに電子阻止化合物として例示化合物Ｈ−２１を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてＣＢＰ２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＣＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに例示化合物１−１を１００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ_３を２００ｍｇ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の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。さらに、例示化合物Ｈ−２１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで正孔輸送層上に蒸着し、膜厚１０ｎｍの電子阻止層を設けた。さらに、ＣＢＰと例示化合物１−１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚４０ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。さらに、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、さらに、Ａｌｑ_３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記電子輸送層の上に蒸着してさらに膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。

引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。

有機ＥＬ素子２−１の作製において、発光層のホスト化合物として用いているＣＢＰを表４また表５に示す化合物に置き換えてホスト化合物とし、発光層のドーパント化合物として用いている例示化合物１−１を表４また表５に示す化合物に置き換えてドーパント化合物とし、電子阻止層に用いた例示化合物Ｈ−２１を表４また表５に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子２−１と同じ方法で有機ＥＬ素子２−２〜２−４５を作製した。

《有機ＥＬ素子２−１〜２−４５の評価》
実施例１と同様にして、作製した有機ＥＬ素子２−１〜２−４５の評価を行い、その結果を表４また表５に示す。

なお、表４また表５の外部取り出し量子効率、寿命は、有機ＥＬ素子２−２の外部取り出し量子、寿命を１００としたときの相対値で表した。

表４また表５から、本発明の有機ＥＬ素子は、高効率、長寿命化が達成されていることが分かった。

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１−１４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１−１４において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ−１に変更した以外は同様にして、緑色発光素子を作製し、これ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１−１４において、ホスト化合物をＣＢＰ、ドーパントをＩｒ−９に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。

上記作製した、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クス方式フルカラー表示装置を作製した。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は、駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、かつ、鮮明なフルカラー動画表示が得られることが分かった。

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４０ｎｍの厚さで成膜し、さらに例示化合物Ｈ−１９の入った前記加熱ボートと例示化合物１−２の入ったボート及びＩｒ−９の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストである例示化合物Ｈ−１９と発光ドーパントである例示化合物１−２及びＩｒ−９の蒸着速度が１００：５：０．６になるように調節し膜厚３０ｎｍ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成膜して正孔阻止層を設けた。さらに、Ａｌｑ₃を４０ｎｍで成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１５０ｎｍを蒸着成膜した。

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構造を有する平面ランプを作製した。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分かった。

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
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤

Claims (20)

1. 基板上に電極と少なくとも１層以上の有機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、該有機層の少なくとも１層は燐光性化合物とホスト化合物を含有する発光層であり、該燐光性化合物のＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、該ホスト化合物のリン光の０−０バンドが４６０ｎｍ以下、かつガラス転位点が６０℃以上であり、該燐光性化合物が下記一般式（Ａ）で表され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、Ｒ_１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ_２は炭素原子を表し、Ｂ_１、Ｂ_３〜Ｂ_５は炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、Ｂ_１、Ｂ_３〜Ｂ_５のうち少なくとも一つは窒素原子を表す。Ｍ_１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ_１及びＸ_２は炭素原子、窒素原子もしくは酸素原子を表し、Ｌ_１はＸ_１及びＸ_２とともに２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
2. 前記燐光性化合物のＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、かつＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶであ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。
3. 前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物において、ｍ２が０であ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. 前記一般式（Ａ）で表される燐光性化合物において、Ｂ_１〜Ｂ_５で形成される含窒素複素環がイミダゾール環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。
5. 前記ホスト化合物が下記一般式（１）で表され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。
   

   

   〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表す。〕
6. 前記ホスト化合物が下記一般式（２）で表され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。
   

   

   〔Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｒ_３は置換基を表し、Ｌ_１は２価の連結基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ１は０〜５の整数を表す。〕
7. 前記ホスト化合物が下記一般式（３）で表され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。
   

   

   〔Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_４は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１〜ｎ３は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕
8. 前記ホスト化合物が下記一般式（４）で表され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。
   

   

   〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ２は０〜４の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕
9. 前記ホスト化合物が下記一般式（５）で表され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。
   

   

   〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子、置換基を表し、Ｌ_３は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ３は０または１を表す。〕
10. 前記ホスト化合物が下記一般式（６）で表され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。
    

    

    〔Ｒ_１ａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_５は水素原子、置換基を表し、Ｌ_４は２価の連結基を表し、Ａｒ_１は芳香族基、複素環基を表し、ｎ１、ｎ４は０〜４の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｍ４は０または１を表す。〕
11. 前記ホスト化合物が下記一般式（７）で表され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。
    

    

    〔Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒａは水素原子、置換基を表し、ｎ１、ｎ２、ｎａは０〜４の整数を表し、ＸはＮＲｂ、Ｓ、Ｏを表す。〕
12. 一般式（３）〜（６）におけるＡｒ_１が、カルバゾリル基であることを特徴とする請求項７〜１０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。
13. 前記ホスト化合物のガラス転移点が９０℃以上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。
14. 前記ホスト化合物のガラス転移点が１３０℃以上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。
15. 前記ホスト化合物のガラス転移点が１６０℃以上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。
16. 電子阻止層を有することを特徴とする請求項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。
17. 白色に発光することを特徴とする請求項１〜１６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。
18. 請求項１〜１７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。
19. 請求項１〜１７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。
20. 請求項１９に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子を備えたことを特徴とする表示装置。

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