JP2013016610A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度発光域において、高い発光効率を示す有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】発光層が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種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。

【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、照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料に関する。

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。

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、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（η）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号明細書等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等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等は、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Ｌ_２Ｉｒ（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）や特開２００１−２４７８５９号公報等においても、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等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等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。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。

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、その発光する光がリン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。

このように、リン光性の高効率の発光材料は、発光波長の短波化と素子の発光寿命の改善が難しく、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。

配位子としてフェニルピラゾールを有する金属錯体は発光波長が短波な発光材料であることが開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

また、配位子としてフェニルイミダゾールを有する金属錯体も発光波長が短波な発光材料であることが開示されている（例えば、特許文献３、４参照。）。

さらに、フェナンスリジン骨格のような１８π電子系の縮合芳香族複素環配位子とする金属錯体についての開示がある（例えば、特許文献５、６参照。）。

有機ＥＬ発光素子の低消費電力性に注目し、近年、新たな用途として屋外表示装置用の白色バックライトや事業用の照明光源、あるいは大規模照明装置用の白色発光素子としての応用が検討されている。このような用途に使用するためには、従来以上に高輝度（２０００ｃｄ／ｍ^２超）での長時間連続発光が求められることとなり、より一層の発光効率の向上と発光寿命の向上が課題となっている。

従来は、比較的中〜低輝度（１０００ｃｄ／ｍ^２以下）での発光効率向上が注目されており、その限りにおいて発光寿命の向上も検討されてきた。しかし、高輝度での発光を前提とした場合には従来の発光素子では十分な発光効率が得られず、発光寿命も大幅に劣化してしまうことが明らかになってきた。

白色のりん光発光素子に前記のフェニルピラゾールを有する金属錯体やフェニルイミダゾールを有する金属錯体などを青色発光ドーパントとして使用した場合、高輝度発光（２０００ｃｄ／ｍ^２超）をさせるため高電流を通電すると、従来の素子構成のままでは、高輝度発光域での発光効率が低下し、それと同時に発光寿命も大幅に悪化することが判明した。

従来の素子構成で高輝度発光域での発光効率が低下するのは、発光層内の発光ドーパントのドーピング量が注入されてくる電流に対して十分でないためであり、ドーパントのドーピング量を増やすことで、発光効率を改善できることが見出されている。

しかしながら、ドーパントのドーピング量を増やし過ぎると、濃度消光の影響が大きくなり、十分な発光効率を得ることができないという問題があった。濃度消光を抑える技術として、ドーパントの配位子に立体障害性の置換基を導入し凝集を防止する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

また、本発明と同様にアミジナト配位子を副配位子として用いたイリジウム錯体で、ドープ濃度を１００％とした場合でも発光する事が知られている（例えば、非特許文献２参照）。

しかしながら、発光寿命に関しては同時に改善することができず、さらなる改善が必要とされている。

国際公開第２００４／０８５４５０号 特開２００５−５３９１２号公報 国際公開第２００５／００７７６７号 国際公開第２００６／１２１８１１号 米国特許２００７０１９０３５９号明細書 国際公開第２００７／０９５１１８号

Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．２０１０，１，２７２−２７６ Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．， ２００９， ３６９９−３７０１

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高輝度発光域（２０００ｃｄ／ｍ^２超）において、高い発光効率を示し、且つ発光寿命の長い有機ＥＬ素子材料、それを用いた有機ＥＬ素子、照明装置及び表示装置を提供することである。

特に、白色発光で、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機ＥＬ素子材料を提供することである。

本発明の上記目的は下記の構成により達成された。

１．陽極と陰極とを有し、少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該発光層が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種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、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｒ_１〜Ｒ_４は、各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｘ、Ｙは、各々窒素原子または置換基を有しても良い炭素原子を表す。Ｒ_１〜Ｒ_４、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。Ｘ及びＹが、置換基を有する炭素原子の場合、炭素上の置換基が互いに連結して環状構造を形成しても良く、Ａｒと連結して環状構造を形成しても良い。Ｍは元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ、ｎは、各々１または２を表し、但し、ｎはＭの原子価よりも小さく、ｎ＋ｍは２または３であり、Ｍの配位数の半分に等しい。〕
２．前記発光層が、下記一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）で表される化合物を少なくとも１種含有す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。

〔一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｒ_１〜Ｒ_１２は、各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｍは元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ、ｎは、各々１または２を表すが、ｎは中心金属Ｍの原子価よりも小さい。ｎ＋ｍは２または３であり、これはＭの配位数の半分に等しい。

また、一般式（Ｉａ）において、Ｒ_１からＲ_６及びＡｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｂ）において、Ｒ_２〜Ｒ_１０は、互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｃ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒ_１１、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｄ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒ_１２、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｅ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。〕
３．前記発光層が少なくとも１種のホスト化合物と少なくとも１種のゲスト化合物を含有しており、前記１に記載の一般式（１）で表される化合物、前記２に記載の一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）で表される化合物の少なくとも１種が該ゲスト化合物として含有されており、且つ、該ホスト化合物全体に対して１質量％以上含有されてい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。

４．前記ホスト化合物が、部分構造としてジベンゾフラン構造、ジベンゾチオフェン構造、またはフルオレン構造のいずれかを有することを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５．前記Ｍが白金またはイリジウム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。

６．前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。

７．前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。

８．前記１に記載の一般式（Ｉ）で表される化合物、前記２に記載の前記一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）のいずれか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材料。

本発明により、高輝度発光域（２０００ｃｄ／ｍ^２超）において、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機ＥＬ素子を提供することができた。

また、当該発明者らの検討の結果、本発明により、素子駆動時の駆動電圧の上昇を大幅に低減する事が出来、さらには素子駆動中の発光素子のダークスポット発生も大幅に低減させる事に成功し、有用な有機ＥＬ素子を提供することが出来た。

また、該素子を用いた高効率な白色発光照明装置、表示装置用の白色発光光源を提供することができた。

本発明の照明装置の概略図である。 本発明の照明装置の模式断面図である。

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１〜５のいずれか１項に規定される構成により、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を用いた照明装置及び表示装置を提供することができた。

また、本発明者等は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用に有用な有機ＥＬ素子材料を分子設計することに成功した。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子材料は、白色発光素子として高輝度発光域において高い発光効率を発揮するとともに、発光寿命を著しく向上させる事ができた。

以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。

《金属錯体（金属錯体化合物ともいう）》
本発明に係る金属錯体（金属錯体化合物ともいう）について説明する。

本発明者等は、有機ＥＬ素子の発光層に用いる有機ＥＬ素子材料に着目、特に発光ドーパントとして用いる金属錯体化合物について種々検討した。

本発明者らは、金属錯体の基本骨格に特定の置換基及び副配位子を導入することで、発光効率の低下原因となる発光ドーパントの励起子の相互作用を抑制し、発光ドーパントへの過剰な電子あるいは正孔の注入による寿命劣化の改善を図るという着目点の下に種々の錯体を検討した。

検討の結果、本発明に係る一般式（Ｉ）で表される化合物（金属錯体ともいう）のようなフェニルアゾール系の主配位子及びアミジン系の副配位子を有する金属錯体が、発光ドーパントへの過剰な電子あるいは正孔の注入を抑制しつつ金属錯体上での電荷の再結合による励起子の生成が促進され、さらに、発光ドーパントの励起子の相互作用を抑制することで、発光効率が向上し、同時に発光素子の発光寿命も延すことができた。

さらに、予想外の効果として素子駆動時の駆動電圧の上昇を大幅に低減する事が出来たうえ、さらには発光素子のダークスポットも大幅に低減させる事に成功し、有用な有機ＥＬ素子を提供することが出来た。

《一般式（Ｉ）で表される化合物（金属錯体）》
本発明に係る一般式（Ｉ）で表される化合物（金属錯体）について説明する。

一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基としては炭素数１〜６のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等）、炭素数３〜６のシクロアルキル基（例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、炭素数１〜６のアルケニル基（例えば、ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、２−ブテニル基等）、炭素数１〜６のアルキニル基（例えば、アセチレニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、２−ブチニル基等）が挙げられる。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有していても良い。

一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される芳香族炭化水素基（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う）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から誘導される基が挙げられる。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有してもよい。

一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される芳香族複素環基としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、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、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチオフェン環、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、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、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。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有していても良い。

また、一般式（Ｉ）において、Ｒａで表される基としては、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素基が好ましく、特に好ましくは、置換基を有しても良いフェニル基である。

一般式（Ｉ）において、Ｒｂ、Ｒｃで表される基としては、分岐状または環状のアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基が好ましく、特に好ましくは、分岐状アルキル基、２位または６位にアルキル基の置換したフェニル基である。

《置換基》
上記の脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が更に有していても良い置換基としては、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）、芳香族炭化水素基（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）、複素芳香族基（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、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）、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）、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）、ホスホノ基等が挙げられる。また、これらの基は、更に置換基を有していても良い。

一般式（Ｉ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４で表される置換基は、一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が更に有していても良い置換基と同義である。

また、一般式（Ｉ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４として好ましいのは、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基である。

一般式（Ｉ）において、Ａｒで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、各々、一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。

中でも、Ａｒで表される基としては、置換フェニル基が好ましく、特に好ましくは、２位または６位に炭素数１〜６のアルキル基、シクロアルキル基が置換したフェニル基が好ましい。

一般式（Ｉ）において、Ｘ、Ｙは、各々窒素原子または置換基を有しても良い炭素原子を表すが、Ｘ及びＹの合計として、窒素原子は０、１または２を取り得るが、０、１で有る場合が好ましく、特に好ましくは０の場合である。

また、一般式（Ｉ）において、Ｒ_１からＲ_４及びＡｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。またＸ及びＹが、置換基を有する炭素原子の場合、炭素上の置換基が互いに連結して環状構造を形成しても良く、Ａｒと連結して環状構造を形成しても良い。

一般式（Ｉ）において、Ｍで表される元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素としては、具体的にはルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金等が例示されるが、好ましくは、イリジウム、白金である。

また、Ｍがイリジウムを表す時、ｍ＝２、ｎ＝１が好ましい。

続いて、本発明に係る上記一般式（Ｉ）で表される化合物（金属錯体）の中でも、好ましく用いられる前記一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）で各々表される化合物（金属錯体）について説明する。

《一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）のいずれかで表される化合物（金属錯体）》
一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。

一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ｒ_１〜Ｒ_１２で表される置換基は、一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。

一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ａｒで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、一般式（Ｉ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。

一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ｍで表される元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素は、一般式（Ｉ）において、Ｍで表される元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素と同義である。

次に、一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）で各々表される化合物（金属錯体）の好ましい態様について説明する。

一般式（Ｉａ）において、Ｒ_５、Ｒ_６としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数４以下のアルキル基である。

また、Ａｒとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、２位または６位に炭素数６以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。

一般式（１ｂ）において、Ｒ_２〜Ｒ_１０が置換基を表す場合、置換基としては脂肪族基または芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、炭素数６以下の直鎖または分岐アルキル基、シクロアルキル基が好ましく、特に好ましくは、炭素数６以下の分岐アルキル基である。

一般式（１ｃ）において、Ｒ_１１としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数４以下のアルキル基である。

また、Ａｒとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、２位または６位に炭素数６以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。

一般式（１ｄ）において、Ｒ_１２としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数４以下のアルキル基である。

また、Ａｒとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、２位または６位に炭素数６以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。

一般式（１ｅ）において、Ａｒとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、２位または６位に炭素数６以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。

本発明に係る前記一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）で表される化合物（金属錯体）の中でも、更に好ましいのは、前記一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、または（Ｉｄ）で表される化合物（金属錯体）である。

以下、本発明に係る前記一般式（Ｉ）、（Ｉａ）〜（Ｉｅ）のいずれかで表される化合物（金属錯体、金属錯体化合物ともいう）の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

下記に表１〜表５に記載以外の化合物を示す。

尚、表１〜表５において、表中の記号は、各々下記に示すとおりである。

Ｐｈ：フェニル基
ＣＨ_２Ｐｈ：ベンジル基
Ｍｅ：メチル基
ｉ−Ｐｒ：イソプロピル基
ｔ−Ｂｕ：ターシャリーブチル基
Ｃ_５Ｈ_１１：シクロペンチル基
Ｃ_６Ｈ_１３：シクロヘキシル基
Ａｒ−１〜Ａｒ−８：（＊印は結合位置を表す）

Ｒａ−１からＲａ−３：（＊印は結合位置を表す）

Ｒｂ−１からＲｂ−４：（＊印は結合位置を表す）

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）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１頁（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６頁（２００２年）、Ｎｅｗ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．，第２６巻、１１７１頁（２００２年）、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒ誌、ｖｏｌ８、Ｎｏ．３、４１５〜４１８頁（２００６）、更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。

アミジナト配位子及びそれを用いた金属錯体の合成は、前記非特許文献２及びそ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。

以下に、本発明に係る金属錯体の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

以下に、代表的な化合物の合成例を示す。

《例示化合物Ｉａ−１の合成》

工程１：錯体（Ａ）の合成
窒素雰囲気下で２−フェニル−（２，４，６−トリメチルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール１８ｇを２−エトキシエタノール３５０ｍｌに溶解した溶液に、塩化イリジウム３水和物８．１ｇ及び１００ｍｌの水を加え、窒素雰囲気下で５時間還流した。

反応液を冷却し、メタノール５００ｍｌを加え、析出した結晶を濾取した。得られた結晶を更にメタノールで洗浄し、乾燥後１５．２ｇの錯体（Ａ）を得た。

工程２：例示化合物Ｉａ−１の合成
アルゴン雰囲気化、１−ブロモベンゼン２６０ｍｇをヘキサン４０ｍｌに溶解した溶液に、ｎ−ＢｕＬｉのヘキサン溶液０．６ｍｌを滴下した。

室温で１時間撹拌した後、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルカルボジイミド２００ｍｇを滴下した。更に３０分撹拌を継続した後、先に合成した錯体（Ａ）１．２ｇのヘキサン溶液（６０ｍｌ）を滴下した。

８０℃で８時間撹拌を継続した後、反応液を冷却し、次いで溶媒を減圧留去した。

残渣をジエチルエーテルで洗浄し、乾燥した。更に塩化メチレンを用い、シリカゲルクロマトグラフィーで精製する事により、４００ｍｇの例示化合物Ｉａ−１を得た。

例示化合物Ｉａ−１２の構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴法）及びマススペクトルで確認した。

本発明に係る一般式（Ｉ）、一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）のいずれかで表されるその他の化合物（金属錯体）についても、上記の合成例と同様の合成方法を用い、適切な原料を用いることで収率良く合成することができる。

《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。本発明において、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
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光層の発光極大波長は４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも３層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。

《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。

発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは、１０ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。

発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、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成膜して形成することができる。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント（リン光ドーパント（リン光発光性ドーパントともいう）や蛍光ドーパント等）の少なくとも１種類とを含有することが好ましい。

（ホスト化合物（発光ホスト等ともいう））
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。

ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が２０％以上であり、且つ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。

ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で併用してもよく、または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素子をさらに高効率化することができる。また、後述する発光ドーパント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。

また、本発明に用いられる発光ホストは、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）でもよく、このような化合物を１種または複数種用いても良い。

併用してもよい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、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。

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。

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。

有機ＥＬ素子の発光寿命を改善する上で、理由は定かではないが、ホスト化合物が、部分構造としてジベンゾフラン構造若しくは、ジベンゾチオフェン構造、フルオレン構造の何れかを有するホスト化合物である事が好ましい。

以下に、本発明に好ましく用いられるホスト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。

（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。

本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう）、リン光ドーパント（リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることができるが、より発光効率の高い有機ＥＬ素子を得る観点からは、本発明の有機ＥＬ素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント（単に、発光材料ということもある）としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。

（リン光ドーパント）
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。

本発明に係るリン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は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、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。

リン光ドーパント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ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光ドーパント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。

リン光ドーパントは、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。

本発明に係るリン光ドーパントは、好ましくは元素の周期表で８〜１０族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化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。

本発明に係るリン光ドーパントとして用いられる化合物としては、上記の本発明に係る一般式（Ｉ）及び（Ｉａ）〜（Ｉｅ）のいずれかで表される遷移金属錯体化合物が用いられるが、以下に示すような従来公知の発光ドーパントを併用してもよい。

（蛍光ドーパント（蛍光性化合物ともいう））
蛍光ドーパント（蛍光性化合物）としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。

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、阻止層、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、上記の如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０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。

《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如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頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。

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正孔阻止材料からなり、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。

また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。

正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体（カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭素原子のいずれかひとつが窒素原子で置き換わったものを示す）を含有することが好ましい。

また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。

イオン化ポテンシャルは化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。

（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊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）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。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。

（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。

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。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍである。

《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正孔輸送材料からなり、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。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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３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３級アミン化合物を用いることが好ましい。

芳香族第３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、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。

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、インクジェット法を含む印刷法、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５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。

また、不純物をドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《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。電子輸送層は単層また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、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、例えば、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。

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）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、インクジェット法を含む印刷法、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５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。

また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《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）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。

また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。

あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。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１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜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（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。

陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。尚、発光した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。

また、陰極に上記金属を１ｎｍ〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。

《支持基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる支持基板（以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う）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、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、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）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。

樹脂フィルムの表面には、無機物、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、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０^−３ｍｌ／（ｍ^２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１０^−５ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。

バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。

不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。

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５％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、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。

《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。

封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。

具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。

本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。

更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０^−３ｍｌ／（ｍ^２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０^−３ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。

封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。

接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。

なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。

封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。

また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。

更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。

封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。

吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。

《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。

《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。

この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。

本発明においては、これらの方法を本発明の有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。

本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。

透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。

低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、更に１．３５以下であることが好ましい。

また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。

全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。

導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。

しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。

回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。

このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。

回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。

《集光シート》
本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を２次元に配列する。一辺は１０μｍ〜１００μｍが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。

集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のＬＥＤバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。

また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。

《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／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法を説明する。

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、この上に有機ＥＬ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薄膜を形成させる。

これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、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、本発明においてはスピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。

本発明に係る有機ＥＬ材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。

これらの層を形成後、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。

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、正孔注入層、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の表示装置に、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。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。

《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、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。発光光源として、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、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が、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成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よいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタセンシング社製）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。

また、本発明の有機ＥＬ素子が白色素子の場合には、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ^２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がＸ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、実施例において用いられる化合物の構造を下記に示す。

化合物Ｅ−１は、Ｃｈｅｍ． Ｃｏｍｍｕｎ．，２００９，３６９９-３７０１に記載の化合物であり、化合物Ｅ−２は、国際公開第２００６／１２１８１１号のｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｅとして記載の化合物である。

実施例１
《単色発光有機ＥＬ素子１−１の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製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Ｈ−２を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物Ｉｒ−１を１００ｍｇ入れ、更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／秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

更に、Ｈ−２と比較化合物Ｉｒ−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／秒、０．０１２ｎｍ／秒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。

更に、ＢＡｌｑ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／秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。

その上に、更に、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／秒で前記正孔阻止層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。

次に、電子輸送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１１０ｎｍを蒸着、成膜して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。

《有機ＥＬ素子１−２〜１−２５の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層のホスト化合物であるＨ−２、ドーパント化合物である比較化合物Ｉｒ−１を表６に示す化合物に置き換え、表６記載のドーピング濃度となるように蒸着速度を調整した以外は同様にして、有機ＥＬ素子１−２〜１−２５を作製した。

《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２５を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面（陰極側）を、厚み３００μｍのガラス基板を封止用ガラスカバーとして用いて、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラスカバー側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止して、図１、図２に示すような照明装置を形成して評価した。

図１は照明装置の概略図を示し、有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を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の雰囲気下）で行った）。

図２は照明装置の断面図を示し、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極付きガラス基板を示す。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。

《外部取り出し量子効率及び駆動電圧の評価》
各有機ＥＬ素子を室温（約２３〜２５℃）、初期輝度４０００ｃｄ／ｍ^２を与える電流で定電流駆動して、点灯開始直後の駆動電流［ｍＡ］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製）を用いた。

また、同時に点灯開始直後の駆動電圧を測定した。

《半減寿命》
下記に示す測定法に従って、半減寿命の評価を行った。

各有機ＥＬ素子を室温（約２３〜２５℃）、初期輝度４０００ｃｄ／ｍ^２を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の１／２（２０００ｃｄ／ｍ^２）になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。

《駆動電圧上昇》
半減寿命の評価を行った素子について、輝度半減時の駆動電圧を測定し、評価開始時の駆動電圧との差を求め駆動電圧上昇とした。

《ＤＳ発生（ダークスポット）評価》
各有機ＥＬ素子を室温下、初期輝度４０００ｃｄ／ｍ^２を与える電流で定電流駆動して連続点灯を行った際の発光面を目視で評価した。無作為に抽出した１０人による目視評価で連続点灯時間１０時間経過後の各素子において
×：ダークスポットを確認した人数が５人以上の場合
△：ダークスポットを確認した人数が１−４人の場合
○：ダークスポットを確認した人数が０人の場合
とした。

評価結果を表６に示す。

表６から、比較の素子に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は、外部取り出し量子効率が高く、駆動電圧も低い、それに伴って長寿命であることが明らかである。また、半減寿命評価後の駆動電圧の上昇が抑えられ、ダークスポットの生成も抑えられていることもわかる。

特に、高濃度にドーピングした際に、発光時の効率が向上し、さらに高輝度駆動時の発光寿命の改善がみられる。

実施例２
《白色発光有機ＥＬ素子２−１の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子１−１の作製に用いた透明電極基板の電極を５０ｍｍ×５０ｍｍにパターニングし、その上に実施例１と同様に正孔輸送層としてα−ＮＰＤを２５ｎｍの厚さで成膜し、更に、Ｈ−１０の入った前記加熱ボートと比較化合物Ｅ−２の入ったボート及びＩｒ−９の入ったボートを各々独立に通電して、発光ホストであるＨ−６と発光ドーパントとして比較化合物Ｅ−２、及びＩｒ−９の蒸着速度が１００：６：０．６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、ＢＡｌｑを１０ｎｍ成膜して正孔阻止層を設けた。更に、Ａｌｑ_３を４０ｎｍで成膜し電子輸送層を設けた。

次に、実施例１と同様に電子輸送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。

《有機ＥＬ素子２−２〜２−２３の作製》
有機ＥＬ素子２−１の作製において、発光層のホスト化合物であるＨ−６、ドーパント化合物であるＩｒ−９および比較化合物Ｅ−２の中、Ｈ−６及びＥ−２を表７に示す化合物に置き換え、Ｉｒ−９は一定とし、表７記載のドーピング濃度となるように蒸着速度を調整した以外は同様にして、有機ＥＬ素子２−２〜２−２３を作製した。

《有機ＥＬ素子の評価》
得られた有機ＥＬ素子２−２〜２−２３を評価するに際しては、実施例１と同様にして白色照明装置を作製し、同様の評価を行った。

得られた結果を表７に示す。

表７から、比較の素子に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は、外部取り出し量子効率が高く、駆動電圧も低い、それに伴って長寿命であることがわかる。さらに、半減寿命評価後の駆動電圧の上昇が抑えられ、ダークスポットの生成も抑えられていることもわかる。

特に、高濃度にドーピングした際に、高輝度発光時の効率が向上し、さらに高輝度駆動時の発光寿命の改善がみられる。

１０１ 有機ＥＬ素子
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 (8)

1. 陽極と陰極とを有し、少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   該発光層が、下記一般式（Ｉ）で表される化合物を少なくとも１種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、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｒ_１〜Ｒ_４は、各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｘ、Ｙは、各々窒素原子または置換基を有しても良い炭素原子を表す。Ｒ_１〜Ｒ_４、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。Ｘ及びＹが、置換基を有する炭素原子の場合、炭素上の置換基が互いに連結して環状構造を形成しても良く、Ａｒと連結して環状構造を形成しても良い。Ｍは元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ、ｎは、各々１または２を表し、但し、ｎはＭの原子価よりも小さく、ｎ＋ｍは２または３であり、Ｍの配位数の半分に等しい。〕
2. 前記発光層が、下記一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）で表される化合物を少なくとも１種含有す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。
   

   

   〔一般式（Ｉａ）〜（Ｉｅ）において、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｒ_１〜Ｒ_１２は、各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Ｍは元素周期表における８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ、ｎは、各々１または２を表すが、ｎは中心金属Ｍの原子価よりも小さい。ｎ＋ｍは２または３であり、これはＭの配位数の半分に等しい。
   また、一般式（Ｉａ）において、Ｒ_１からＲ_６及びＡｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｂ）において、Ｒ_２〜Ｒ_１０は、互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｃ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒ_１１、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｄ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ｒ_１２、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式（Ｉｅ）において、Ｒ_１〜Ｒ_４、Ａｒは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。〕
3. 前記発光層が少なくとも１種のホスト化合物と少なくとも１種のゲスト化合物を含有しており、請求項１に記載の一般式（１）で表される化合物、請求項２に記載の一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）で表される化合物の少なくとも１種が該ゲスト化合物として含有されており、且つ、該ホスト化合物全体に対して１質量％以上含有されてい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. 前記ホスト化合物が、部分構造としてジベンゾフラン構造、ジベンゾチオフェン構造、またはフルオレン構造のいずれかを有することを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記Ｍが白金またはイリジウムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
8. 請求項１に記載の一般式（Ｉ）で表される化合物、請求項２に記載の前記一般式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（Ｉｃ）、（Ｉｄ）または（Ｉｅ）のいずれか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材料。

Images