JP2016092320A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、電力効率及び初期駆動電圧に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【解決手段】本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に、少なくとも１層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、当該有機層の少なくとも１層が、下記一般式（１）又は（２）で表される構造を有するπ共役系化合物を含有することを特徴とする。
【化１】

【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及び照明装置に関する。より詳しくは、電力効率及び初期駆動電圧に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置に関する。

電子ディスプレイや平面照明として既に商品化されている有機エレクトロルミネッセンス（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）素子は、発光機構から分類すると、一重項励起子からの発光を利用する蛍光方式と、三重項励起子からの発光を利用するリン光方式の二つがある。

発光効率の観点では、リン光方式が最も優れており、低消費電力を要求される照明用途やモバイルディスプレイ用途などでは、やはり全ての光にリン光発光を利用することが望まれている。

しかしながら、リン光方式では、青色発光、特に短波長な発光波長が求められる純青又は深い青（ディープブルー）に適用しにくいという問題点があり、その要因は、三重項エネルギー準位と基底状態のエネルギー準位間の差について、比較的大きな差が求められるリン光発光性化合物の最低空分子軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）と最高被線分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）のエネルギーギャップ（差）（無機半導体の「バンドギャップ」に相当する。）又は励起一重項エネルギー準位と基底状態のエネルギー準位間の差について、比較的大きな差が求められることにある。

同一分子における三重項エネルギーは、対応する励起一重項エネルギーよりも必ず低い。すなわち、青色をリン光発光で得ようとする場合には、もともとのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯエネルギーギャップ（「バンドギャップ」ともいう。）を広くする必要がある。ただ、このような広いエネルギーギャップを有機物質で得るためには、通常、共役系を縮小するか、又は切断することが必要となり、これは有機物質自体の安定性を低下させてしまう要因となる。

また、リン光発光性化合物（ドーパントともいう。）は高濃度で存在させると凝集や結晶化が起こることから、発光波長を適正に保つために、リン光発光性化合物をホスト化合物で分散させる必要がある。その場合、ホスト化合物は更に高い三重項励起エネルギーが必要となり、これも有機物質の安定性の観点では大きな足かせとなっている。

すなわち、純青〜ディープブルーのリン光発光を実用レベルで達成するためには、ドーパントとホスト化合物の両方を、十分高い三重項エネルギーで分子設計し、更にドーパントとホスト化合物との間で、適切なキャリア移動又はエネルギー移動ができることが必要となるが、その両者を同時に設計することは容易ではない。

しかるに、将来に向けてのリン光有機ＥＬ素子開発は、青色リン光材料、すなわち青色リン光ドーパント及び青色リン光ホスト化合物の開発とほぼ同義であると言ってもいい。

しかし、リン光発光方式は上記のような技術課題のほかに、希少金属であるイリジウムやプラチナを使わざるを得ないという資源的な問題点もあり、例えば、一般照明のような大量生産が求められる領域においては大きな問題となっている。

旧来の蛍光有機ＥＬ素子と上記のリン光有機ＥＬ素子の両方の問題点（すなわち、前者は発光効率が低いという問題、後者は青色発光に不利という問題）を解決するために開発されたのが遅延蛍光方式である。

遅延蛍光方式には、三重項励起子２分子の衝突により一重項励起子１分子を形成するトリプレット−トリプレット アニヒレーション（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ：ＴＴＡ、Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ Ｆｕｓｉｏｎ：ＴＴＦともいう。）方式と、三重項励起子から一重項励起子への熱的な逆項間交差を利用する熱励起型（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：ＴＡＤＦ）方式の二つが見出されている。

しかし、ＴＴＡ方式では、原理的に三重項励起子の半分は発光に寄与できずに熱失活してしまうため、根本的な発光効率改善にはならず、実際の研究例を見ても外部量子効率で１０％程度、内部量子効率で換算すると４０〜５０％程度で頭打ちとなっており、将来の低消費電力に向けての技術にはなり得ない。

一方で、近年その現象が発見されたＴＡＤＦ方式は、一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーが近接し、更に蛍光量子収率を１００％まで高めることができれば、原理的にはリン光方式同様、電界励起で発生した全ての励起子を光に変換することができるため、リン光と並ぶ低消費電力技術になり得るものである。

しかし、ＴＡＤＦ方式にも弱点がある。

ＴＡＤＦ現象を引き起こすためには、室温又は発光素子中の発光層温度で逆項間交差を起こすことが必要で、そのためには最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差（以降、ΔＥ_ｓｔと呼ぶ。）が極めて小さいことが必須となる。有機化合物でこのような状態を作るには分子中のＨＯＭＯとＬＵＭＯとを混在させないこと、できればできるだけ遠くに局在化させて完全に分離することが望ましい。

例えば、図１に示すように、２ＣｚＰＮでは、ベンゼン環上の１位と２位とのカルバゾリル基にＨＯＭＯが分布し、４位と５位とのシアノ基にＬＵＭＯが分布する（図１（ａ）参照。）ことで、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが隔絶し、ΔＥ_ｓｔが０．１ｅＶ以下となり（図１（ｂ）参照。）、ＴＡＤＦ現象が発現する。

これに対し、図２に示すように、４位と５位のシアノ基をメチル基に置き換えた２ＣｚＸｙでは、このようなＨＯＭＯとＬＵＭＯとの明確な分離ができないために（図２（ａ）参照。）、ΔＥ_ｓｔを小さくすることはできず（図２（ｂ）参照。）、ＴＡＤＦ現象を発現させるには至らない。

現在までに有機ＥＬ素子としてＴＡＤＦ現象が確認されている報告例の全てが、シアノ基やスルホニル基、又はトリアジニル基のような強い電子吸引基を含有する化合物を発光材料として用いている（例えば、特許文献１参照。）。

このような有機化合物は、必ずＨＯＭＯ準位が深く（−５．５ｅＶ以下）なってしまう。

有機ＥＬ素子においては、その耐久性及び正孔輸送性の観点から、正孔輸送層材料として、多くはトリフェニルアミン誘導体が用いられている。トリフェニルアミン誘導体は、その置換基選択にもよるが、およそＨＯＭＯ準位は−４．５〜−５．５ｅＶ程度であるため、発光層中の発光材料のＨＯＭＯ準位が深くなると、基本的に発光材料に正孔を注入することができなくなる。

また、ホスト化合物を介して正孔を注入する場合においても、ホスト化合物のＨＯＭＯ準位は発光材料のそれよりも同等又は深くする必要があり、いずれにしても発光層中に正孔を注入することが困難となり、発光させるためにはそのバンドギャップに打ち勝つ高電圧が必要となる。いくら発光量子効率を高くしても、駆動電圧が高ければ、［ｌｍ／Ｗ］で表される電力効率を高くすることは困難となり、低消費電力の実現はできない。

この現象は、赤よりも緑、緑よりも青、青よりもディープブルーと、必要とされるバンドギャップが大きくなるほど顕著となる。すなわち、遅延蛍光においても、発光材料の技術難度のみならず、合わせられるホスト化合物の選択肢が少ないことも大きな問題であり、リン光方式においてもＴＡＤＦ方式においても、結局のところ技術開発の最難関問題は青色発光材料ということになる。

次に、別の観点として、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが局在化することの問題点について説明する。

図３（ａ）にＴＡＤＦ化合物である２ＣｚＰＮの電子状態を模式化して示した。図３（ａ）に示されるように、２ＣｚＰＮの電子状態は、図３（ｂ）及び（ｃ）に示される代表的なリン光発光性化合物であるＩｒ（ｐｐｙ）_３やホスト化合物であるＤＢＦ−Ｃｚと異なり、その電荷分布が極端に局在化している。

すなわち、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが局在化するということは、ＣＴ錯体型色素と同じ電子状態と考えることができる。

ＣＴ錯体型色素としては、例えば、カラー写真の画像色素として用いられているアゾメチン色素がその代表例である。このような色素（化合物）は、その電荷分布が極端に局在化していることから、媒体となる物質（例えば、溶媒やホスト）の僅かな電荷の偏りを利用して静電的に強く吸着するため、様々な位置に様々な方位で相互作用が形成され、励起状態におけるエネルギー分布が広がり、吸収スペクトルや発光スペクトルが幅広くなることが知られている。

ＴＡＤＦ化合物も、ホスト化合物との間で同じような状況を作るため、図４で示されるように（図中、吸着の強さを位置的な近さで表記している。）、強固かつ様々な相互作用が形成され、発光スペクトルがブロード化している。

この現象は、ホスト化合物選択の上で、特に青色発光素子においては致命的な問題となる。つまり、発光色を特徴付ける蛍光極大波長（λｍａｘ）と、最低励起一重項準位のエネルギー（Ｓ_１）を決める発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長との差が大きくなるために、例えば、緑色のＴＡＤＦ発光を効率よく得るためには高い（Ｓ_１）が必要となり、すなわち、リン光青色ホスト化合物程度の高Ｓ_１化合物（これと同義で高Ｔ_１化合物）が必要となる。

ここまではライトブルーのリン光ホスト化合物を使えるため、それほど大きな問題にはならないが、ＴＡＤＦ方式で青色発光、更にはディープブルー発光を得るためには、もっと大きなバンドギャップを持つホスト化合物が必要となり、そうなると化合物の安定性が問題となってくる。

図５には、これと対比する目的で、リン光発光性化合物とホスト化合物との相互作用を示す模式図を示した。

図５に示されるように、イリジウム錯体は緩くＨＯＭＯとＬＵＭＯとに偏りがあるものの、ＨＯＭＯ部分はほぼ錯体中央部のイリジウム金属に存在するために、静電的な相互作用には寄与しないし、配位子に分布するＬＵＭＯも配位子の中で非局在化するため電子密度的にはそれほど高くならず、結果として、ホスト化合物ともそれほど強い静電相互作用も起こらず、発光スペクトルのブロード化も起こらない。

したがって、ＴＡＤＦ方式においても、このような弱い相互作用でホスト化合物が共存できるような、ＴＡＤＦ発光材料の分子設計が必要になってくるわけである。

また、違った観点から考えてみることにする。

ＴＡＤＦ発光は、必ずしも単一物質からなるものばかりではない。上記のようにＨＯＭＯとＬＵＭＯとを遠くに引き離すという観点から、ドナー性物質とアクセプター性物質との対から形成されるエキサイプレックス発光は、異分子にＨＯＭＯとＬＯＭＯとが局在化するため、実質上のΔＥ_ｓｔを極小にすることができる。例えば、図６（ａ）及び（ｂ）に示したような、ドナー物質であるトリフェニルアミン系化合物ｍ−ＭＴＤＡＴＡと、アクセプター物質であるオキサジアゾール系化合物ｔ−Ｂｕ−ＰＢＤとの共蒸着膜を発光層に用いた有機ＥＬ素子において、ＴＡＤＦ現象が観測されている（非特許文献１参照。）。しかし、図６（ｃ）にも示されるように、エキサイプレックス発光は、その実質上のバンドギャップがドナー物質のＨＯＭＯ準位とアクセプター物質のＬＵＭＯ準位とのエネルギー差となるため、原理的に高バンドギャップの発光を得るのが難しい。すなわち、青色発光には適用しにくいという問題点があり、この技術を青色発光ＴＡＤＦに適用することはほぼ困難であるといえる。

ＴＡＤＦを発現させるにはΔＥ_ｓｔを小さくする必要があることは先にも述べたが、ΔＥ_ｓｔを小さくするためにＨＯＭＯ−ＬＵＭＯが完全分離してしまうと電子遷移が発生しなくなり、結果としてＴＡＤＦが発現しなくなる。つまり、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが混在し、その重なり大きすぎるとＴＡＤＦが発現せず、重なりが小さすぎるとＴＡＤＦが発現するものの強度は小さくなる。

そのため、従来の化合物ではＨＯＭＯとＬＵＭＯとに若干重なりを持たせることでＴＡＤＦを発現させていたが、実用的な強度や効率を有するＴＡＤＦ発光を示す分子の設計は容易ではなく、改善の余地があった。

ところで、ホスト化合物と発光性化合物とからなる発光層に、ＴＡＤＦ現象を示す化合物を第三成分（アシストドーパント）として発光層に含めると、高発光効率発現に有効であることが知られている（例えば、非特許文献２参照。）。アシストドーパント上に、２５％の一重項励起子と７５％の三重項励起子とを電界励起により発生させることによって、三重項励起子は逆項間交差（Ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｎｔｅｒｓｙｓｔｅｍ ｃｒｏｓｓｉｎｇ：ＲＩＳＣ）を伴って一重項励起子を生成することができる。一重項励起子のエネルギーは、発光性化合物へ蛍光共鳴エネルギー移動（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｎｅｒｇｙ ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＦＲＥＴ）し、移動してきたエネルギーにより発光性化合物が発光することが可能となる。したがって、理論上１００％の励起子エネルギーを利用して、発光性化合物を発光させることが可能となり、高発光効率が発現する。

国際公開第２０１３／１５４０６４号

応用物理、第８２巻、第６号、２０１３ Ｈ．Ｎａｋａｎоｔａｎｉ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｏｎ，２０１４，５，４０１６−４０２２

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、電力効率及び初期駆動電圧に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において前述のシアノ基、スルホニル基及びトリアジニル基、比べて電子吸引性が強くないホウ素を母核とした電子吸引性置換基と、窒素を含む電子供与性置換基とを結合部を介して連結することにより、ＨＯＭＯが深くならずにＨＯＭＯとＬＵＭＯの分離が実現され、ＴＡＤＦ発光が得られることを見いだし、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．陽極と陰極の間に、少なくとも１層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、当該有機層の少なくとも１層が、下記一般式（１）又は（２）で表される構造を有するπ共役系化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｚ_１は環を構成する原子群又は基を表し、Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、置換基を有する６員環を表す。Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。ＢＸ_１Ｘ_２は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１で表される置換基は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。ｎ１は、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）。

２．前記一般式（１）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（３）で表される構造を有するπ共役系化合物であることを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（３）のそれぞれのベンゼン環において、置換位置は問わない。ｎ２、ｎ３及びｎ４は、それぞれ、０〜４の整数を表す。）。

３．前記一般式（２）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（４）で表される構造を有するπ共役系化合物であることを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（４）のそれぞれのベンゼン環又はナフタレン環において、置換位置は問わない。ｎ２及びｎ３は、それぞれ、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）。

４．前記π共役系化合物の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差の絶対値（ΔＥ_ｓｔ）が、０．５ｅＶ以下であることを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５．前記Ｘ_１及びＸ_２が、置換基を有するアリール基又はヘテロアリール基を表し、当該置換基が環を形成していることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

６．前記Ｚ_１が前記ＣＲａＲｂを表し、かつ当該Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基のいずれかであることを特徴とする第２項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

７．前記Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基が、メチル基であることを特徴とする第２項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

８．前記π共役系化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

９・前記π共役系化合物が、発光層に含有されていることを特徴とする第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１０．前記発光層には、前記π共役系化合物と、更に蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも１種類の発光性化合物とが含有されていることを特徴とする第９項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１１．前記発光層には、更にホスト化合物が含有されていることを特徴とする第１０項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１２．第１項から第１１項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されていることを特徴とする照明装置。

本発明の上記手段により、電力効率及び初期駆動電圧に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することができる。

本発明の効果の発現機構・作用機構については明確になっていないが、以下のように推察している。

ＴＡＤＦ現象を発現させるにはΔＥ_ｓｔが小さい必要があることは先に述べたとおりであるが、０．５ｅＶ以下の値であればＴＡＤＦ発現確率が高くなることが知られている。

本発明においては、前述のシアノ基、スルホニル基及びトリアジニル基、比べて電子吸引性が強くないホウ素を母核とした電子吸引性置換基と、窒素を含む電子供与性置換基とを結合部を介して連結することにより、ＨＯＭＯが深くならずにＨＯＭＯとＬＵＭＯの分離が実現され、その結果、ＴＡＤＦ発光が得られたものと考えられる。

また、強い電子吸引部を持たない場合、電荷の局在状態も穏やかなものとなるため、周囲の媒体（主に、ホスト化合物や溶媒）との間に生じる電荷の偏りも穏やかなものとなり、従来型ＴＡＤＦ発光材料に比べて相互作用が小さくなり、「発光スペクトルのブロード化」を抑えることができるものと考えられる。

２ＣｚＰＮのエネルギータイヤグラムを示す模式図 ２ＣｚＸｙのエネルギータイヤグラムを示す模式図 従来のＴＡＤＦ化合物、リン光発光性化合物及びホスト化合物の電子状態を示す模式図 従来のＴＡＤＦ化合物とホスト化合物間の相互作用を示す模式図 リン光発光性化合物とホスト化合物間の相互作用を示す模式図 エキサイプレックス発光の電子の流れを示す模式図 本発明のπ共役系化合物のエネルギータイヤグラムを示す模式図 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 アクティブマトリクス方式による表示装置の模式図 画素の回路を示した概略図 パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図 照明装置の概略図 照明装置の断面図

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に、少なくとも１層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、当該有機層の少なくとも１層が、前記一般式（１）又は（２）で表される構造を有するπ共役系化合物を含有することを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項１２までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式（１）で表される構造を有するπ共役系化合物が、前記一般式（３）で表される構造を有するπ共役系化合物であることが好ましい。また、前記一般式（２）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（４）で表される構造を有するπ共役系化合物であることが好ましい。さらに、前記π共役系化合物の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差の絶対値（ΔＥ_ｓｔ）が、０．５ｅＶ以下であることが、発光中のジュール熱及び／又は発光素子が置かれる環境温度によりエネルギー準位の低い三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差を起こさせる観点から、好ましい。

また、本発明においては、前記Ｘ_１及びＸ_２が、置換基を有するアリール基又はヘテロアリール基を表し、当該置換基が環を形成している態様であることが、前記π共役系化合物の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差の絶対値（ΔＥ_ｓｔ）を好ましい範囲内に制御する観点から、好ましい。また、同様の理由により、前記Ｚ１が前記ＣＲａＲｂを表し、かつ当該Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基のいずれかであることが好ましい。さらに、前記Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基が、メチル基であることが好ましい。

本発明に係る前記π共役系化合物は、電子輸送層又は発光層の構成要素として含有されていることが好ましい。また、前記発光層には、前記π共役系化合物と、更に蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも１種類の発光性化合物とが含有されている態様であることが、当該π共役系化合物をアシストドーパントとして活用する観点から、好ましい。また、前記発光層には、更にホスト化合物が含有されている態様であることが、電子や正孔の輸送効率を高めて、発光効率を向上させる観点から、好ましい。

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用している。

本論に入る前に、本発明の技術思想と関連する、有機ＥＬの発光方式及び発光材料について述べる。

≪有機ＥＬの発光方式≫
有機ＥＬ素子の発光方式としては三重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「リン光発光」と、一重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「蛍光発光」の二通りがある。

有機ＥＬ素子のような電界で励起する場合には、三重項励起子が７５％の確率で、一重項励起子が２５％の確率で生成するため、リン光発光の方が蛍光発光に比べ発光効率を高くすることが可能で、低消費電力化を実現するには優れた方式である。

一方、蛍光発光においても、通常では無輻射失活により熱にしかならない７５％の三重項励起子を高密度で存在させることによって、二つの三重項励起子から一つの一重項励起子を発生させて発光効率を向上させるＴＴＡ機構を利用した方式が見つかっている。

さらに、近年では、安達らの発見により一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギーギャップを小さくすることで、発光中のジュール熱及び／又は発光素子が置かれる環境温度によりエネルギー準位の低い三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差がおこり、結果としてほぼ１００％に近い蛍光発光を可能とする現象（熱励起型遅延蛍光、又は熱励起型遅延蛍光ともいう：「ＴＡＤＦ」）とそれを可能にする蛍光物質が見出されている（例えば、「照明に向けた燐光有機ＥＬ技術の開発」応用物理 第８０巻、第４号、２０１１年等参照。）。

≪リン光発光性化合物≫
前述のとおり、リン光発光は発光効率的には蛍光発光よりも理論的には３倍有利であるが、三重項励起状態から一重項基底状態へのエネルギー失活（＝リン光発光）は禁制遷移であり、また同様に一重項励起状態から三重項励起状態への項間交差も禁制遷移であるため、通常その速度定数は小さい。すなわち、遷移が起こりにくいため、励起子寿命はミリ秒から秒オーダーと長くなり、所望の発光を得ることが困難である。

ただし、イリジウムや白金などの重金属を用いた錯体が発光する場合には、中心金属の重原子効果によって、上記の禁制遷移の速度定数が三桁以上増大し、配位子の選択によっては、１００％のリン光量子収率を得ることも可能となる。

しかしながら、このような理想的な発光を得るためには、希少金属であるイリジウムやパラジウム、白金などのいわゆる白金属と呼ばれる貴金属を用いる必要があり、大量に使用されることになるとその埋蔵量や金属自体の値段が産業上大きな問題となってくる。

≪蛍光発光性化合物≫
一般的な蛍光発光性化合物としては、リン光発光性化合物のような重金属錯体である必要性は特になく、炭素、酸素、窒素、水素などの一般的な元素の組み合わせから構成される、いわゆる有機化合物が適用でき、更に、リンや硫黄、ケイ素などその他の非金属元素を用いることも可能で、また、アルミニウムや亜鉛などの典型金属の錯体も活用できるなど、その多様性はほぼ無限といえる。

ただし、従来の蛍光発光性化合物では上記のように励起子の２５％しか発光に適用できないために、リン光発光のような高効率発光は望めない。

≪遅延蛍光化合物≫
＜励起三重項−三重項消滅（ＴＴＡ）遅延蛍光化合物＞
蛍光発光性化合物の問題点を解決すべく登場したのが、遅延蛍光を利用した発光方式である。三重項励起子同士の衝突を起源とするＴＴＡ方式は、下記のような一般式で記述できる。すなわち、従来、励起子のエネルギーが、無輻射失活により熱にしか変換されなかった三重項励起子の一部が、発光に寄与しうる一重項励起子に逆項間交差できるメリットがあり、実際の有機ＥＬ素子においても従来の蛍光発光素子の約２倍の外部取り出し量子効率を得ることができている。

一般式： Ｔ^＊＋Ｔ^＊ → Ｓ^＊＋Ｓ
（式中、Ｔ^＊は三重項励起子、Ｓ^＊は一重項励起子、Ｓは基底状態分子を表す。）
しかしながら、上式からも分かるように、二つの三重項励起子から発光に利用できる一重項励起子は一つしか生成しないため、この方式で１００％の内部量子効率を得ることは原理上できない。

＜熱活性型遅延蛍光（ＴＡＤＦ）化合物＞
もう一つの高効率蛍光発光であるＴＡＤＦ方式は、ＴＴＡの問題点を解決できる方式である。

蛍光発光性化合物は、上記のように無限に分子設計できる利点を持っている。すなわち、分子設計された化合物の中で、特異的に三重項励起状態と一重項励起状態のエネルギー準位差（ΔＥ_ｓｔ）が極めて近接する化合物が存在する。

このような化合物は、分子内に重原子を持っていないにもかかわらず、ΔＥ_ｓｔが小さいために通常では起こりえない三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が起こる。さらに、一重項励起状態から基底状態への失活（＝蛍光発光）の速度定数が極めて大きいことから、三重項励起子はそれ自体が基底状態に熱的に失活（無輻射失活）するよりも、一重項励起状態経由で蛍光を発しながら基底状態に戻る方が速度論的に有利である。そのため、ＴＡＤＦでは理想的には１００％の蛍光発光が可能となる（特許文献１、非特許文献１及びＨ Ｎａｋａｎｏｔａｎｉ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ ３，Ａｒｔｉｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ：２１２７ ｄｏｉ：１０．１０３８／ｓｒｅｐ０２１２７、Ｈ Ｕｏｔｙａｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ２０１２，４９２，２３４−２３８、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌｕｍｅ １４，Ｉｓｓｕｅ １１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１３，Ｐａｇｅｓ ２７２１−２７２６参照。）。

＜ΔＥ_ｓｔに関する分子設計思想＞
上記ΔＥ_ｓｔを小さくするための分子設計について説明する。

ΔＥ_ｓｔを小さくするためには、原理上分子内の最高被占軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）と最低空軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）の空間的な重なりを小さくすることが最も効果的である。

一般に分子の電子軌道において、ＨＯＭＯは電子供与部に、ＬＵＭＯは電子吸引部に分布することが知られており、分子内に電子供与性と電子吸引性の骨格を導入することによって、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとが存在する位置を遠ざけることが可能である。

例えば、前述の文献「照明に向けた燐光有機ＥＬ技術の開発」においては、シアノ基やスルホニル基、トリアジンなどの電子吸引性の骨格と、カルバゾールやジフェニルアミノ基等の電子供与性の骨格とを導入することで、ＬＵＭＯとＨＯＭＯとをそれぞれ局在化させている。

また、化合物の基底状態と三重項励起状態との分子構造変化を小さくすることも効果的である。構造変化を小さくするための方法としては、例えば、化合物を剛直にすることなどが効果的である。ここで述べる剛直とは、例えば、分子内の環と環との結合における自由回転を抑制したり、π共役面の大きい縮合環を導入したりするなど、分子内において自由に動ける部位が少ないことを意味する。特に、発光に関与する部位を剛直にすることによって、励起状態における構造変化を小さくすることが可能である。

＜ＴＡＤＦ化合物が抱える一般的な問題＞
ＴＡＤＦ化合物は、その発光機構及び分子構造の面から種々の問題を抱えている。以下に、一般的にＴＡＤＦ化合物が抱える問題の一部について記載する。

ＴＡＤＦ化合物においては、ΔＥ_ｓｔを小さくするためにＨＯＭＯとＬＵＭＯとの存在する部位をできるだけ離すことが必要であるが、このため、分子の電子状態はＨＯＭＯ部位とＬＵＭＯ部位が分離したドナー／アクセプター型の分子内ＣＴ（分子内電荷移動状態）に近い状態となってしまう。

このような分子は、複数存在すると、一方の分子のドナー部（電子供与部）と他方の分子のアクセプター部（電子吸引部）とを近接させると安定化が図られる。そのような安定化状態は２分子間での形成に限らず、３分子間又は５分子間であったりと複数の分子間でも形成が可能であり、結果、広い分布を持った種々の安定化状態が存在することになり、吸収スペクトル及び発光スペクトルの形状はブロードとなる。また、２分子を超える多分子集合体を形成しない場合であっても、二つの分子の相互作用する方向や角度などの違いによって様々な存在状態を取り得るため、基本的にはやはり吸収スペクトル及び発光スペクトルの形状はブロードになる。

発光スペクトルがブロードになることは二つの大きな問題を発生する。

一つは、発光色の色純度が低くなってしまう問題である。照明用途に適用する場合にはそれほど大きな問題にはならないが、電子ディスプレイ用途に用いる場合には色再現域が小さくなり、また、純色の色再現性が低くなることから、実際に商品として適用するのは困難になる。

もう一つの問題は、発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長（「蛍光０−０バンド」と呼ぶ。）が短波長化、すなわち高Ｓ_１化（最低励起一重項エネルギーの高エネルギー化）してしまうことである。

当然、蛍光０−０バンドが短波長化すると、Ｓ_１よりもエネルギーの低いＴ_１に由来するリン光０−０バンドも短波長化（高Ｔ_１化）してしまう。そのため、ホスト化合物に用いる化合物はドーパントからの逆エネルギー移動を起こさないようにするために、高Ｓ_１化かつ高Ｔ_１化する必要が生じてくる。これは、非常に大きな問題である。

基本的に有機化合物からなるホスト化合物は、有機ＥＬ素子中で、カチオンラジカル状態、アニオンラジカル状態及び励起状態という、複数の活性かつ不安定な化学種の状態を取るが、それら化学種は分子内のπ共役系を拡大することで比較的安定に存在させることができる。

しかしながら、高Ｓ_１化かつ高Ｔ_１化を達成するには、分子内のπ共役系を縮小するか又は断ち切ることが必要となり、安定性と両立させることが困難になって、結果的には発光素子の寿命を短くしてしまうことになる。

また、重金属を含まないＴＡＤＦ化合物においては、三重項励起状態から基底状態に失活する遷移は禁制遷移であるため、三重項励起状態での存在時間（励起子寿命）は数百μ秒からミリ秒オーダーと極めて長い。そのため、仮にホスト化合物のＴ_１エネルギーが蛍光発光性化合物のそれよりも高いエネルギーレベルであったとしても、その存在時間の長さから蛍光発光性化合物の三重項励起状態からホスト化合物へと逆エネルギー移動を起こす確率が増大してしまう。その結果、本来意図するＴＡＤＦ化合物の三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が十分に起こらずに、ホスト化合物への好ましくない逆エネルギー移動が主流となって、十分な発光効率が得られないという不具合が生じてしまう。

上記のような問題を解決するためには、ＴＡＤＦ化合物の発光スペクトル形状をシャープ化し、発光極大波長と発光スペクトルの立ち上がり波長の差を小さくすることが必要となる。そのためには、基本的には一重項励起状態及び三重項励起状態の分子構造の変化を小さくすることにより達成することが可能である。

また、ホスト化合物への逆エネルギー移動を抑制するためには、ＴＡＤＦ化合物の三重項励起状態の存在時間（励起子寿命）を短くすることが効果的である。それを実現するには、基底状態と三重項励起状態との分子構造変化を小さくすること、及び禁制遷移をほどくのに好適な置換基や元素を導入することなどの対策を講じることで、問題点を解決することが可能である。

本発明のπ共役系化合物は、蛍光発光性化合物や、後述するようなアシストドーパントとして適用可能であるが、上記のように励起状態の構造変化を抑えた蛍光発光性化合物及び三重項励起状態の存在時間が短い蛍光発光性化合物も設計思想として含むものである。

以下に、本発明のπ共役系化合物に関する種々の測定方法について記載する。

＜電子密度分布＞
本発明のπ共役系化合物は、ΔＥ_ｓｔを小さくするという観点から、分子内においてＨＯＭＯとＬＵＭＯとが実質的に分離していることが好ましい。これらＨＯＭＯ及びＬＵＭＯの分布状態、及びΔＥ_ｓｔについては、半経験的分子軌道計算により得られる構造最適化した際の電子密度分布から求めることができる。

本発明のπ共役系化合物のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ及びΔＥ_ｓｔの値の算出には、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製のＧａｕｓｓｉａｎ０９（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ｃ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ，Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ，Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ，Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ，Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ，Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ，Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ，Ｍ．Ｃａｒｉｃａｔｏ，Ｘ．Ｌｉ，Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ，Ａ．Ｆ．Ｉｚｍａｙｌｏｖ，Ｊ．Ｂｌｏｉｎｏ，Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ｊ．Ｌ．Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｍ．Ｈａｄａ，Ｍ．Ｅｈａｒａ，Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ，Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｙ．Ｈｏｎｄａ，Ｏ．Ｋｉｔａｏ，Ｈ．Ｎａｋａｉ，Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ，Ｊ．Ａ．Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．，Ｊ．Ｅ．Ｐｅｒａｌｔａ，Ｆ．Ｏｇｌｉａｒｏ，Ｍ．Ｂｅａｒｐａｒｋ，Ｊ．Ｊ．Ｈｅｙｄ，Ｅ．Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，Ｖ．Ｎ．Ｓｔａｒｏｖｅｒｏｖ，Ｔ．Ｋｅｉｔｈ，Ｒ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊ．Ｎｏｒｍａｎｄ，Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ，Ａ．Ｒｅｎｄｅｌｌ，Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ，Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ，Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ，Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，Ｎ．Ｒｅｇａ，Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ，Ｍ．Ｋｌｅｎｅ，Ｊ．Ｅ．Ｋｎｏｘ，Ｊ．Ｂ．Ｃｒｏｓｓ，Ｖ．Ｂａｋｋｅｎ，Ｃ．Ａｄａｍｏ，Ｊ．Ｊａｒａｍｉｌｌｏ，Ｒ．Ｇｏｍｐｅｒｔｓ，Ｒ．Ｅ．Ｓｔｒａｔｍａｎｎ，Ｏ．Ｙａｚｙｅｖ，Ａ．Ｊ．Ａｕｓｔｉｎ，Ｒ．Ｃａｍｍｉ，Ｃ．Ｐｏｍｅｌｌｉ，Ｊ．Ｗ．Ｏｃｈｔｅｒｓｋｉ，Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ，Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ，Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ，Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ，Ｊ．Ｊ．Ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ，Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ，Ｏ．Ｆａｒｋａｓ，Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ，Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ，Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，ａｎｄ Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ ＣＴ，２０１０．）ソフトウェアを用いて、計算手法として密度汎関数法（Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ（ｄ））を用いて算出した。ソフトウェアや計算手法に特に限定はなく、いずれを用いても同様に求めることができる。

また、「ＨＯＭＯとＬＵＭＯが実質的に分離している」とは、上記分子計算により算出されたＨＯＭＯ軌道分布及びＬＵＭＯ軌道分布の中心部位が離れており、より好ましくはＨＯＭＯ軌道の分布とＬＵＭＯ軌道の分布がほぼ重なっていないことを意味する。

また、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとの分離状態については、前述の汎関数としてＢ３ＬＹＰ、基底関数として６−３１Ｇ（ｄ）を用いた構造最適化計算から、更に時間依存密度汎関数法（Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ＤＦＴ）による励起状態計算を実施してＳ_１及びＴ_１のエネルギー（それぞれＥ（Ｓ_１）及びＥ（Ｔ_１））を求めて、ΔＥ_ｓｔ＝Ｅ（Ｓ_１）−Ｅ（Ｔ_１）として算出することも可能である。算出されたΔＥ_ｓｔが小さいほど、ＨＯＭＯとＬＵＭＯとがより分離していることを示す。本発明においては、前述と同様の計算手法を用いて算出されたΔＥ_ｓｔが０．５ｅＶ以下であり、より好ましくは０．２ｅＶ以下であり、更に好ましくは０．１ｅＶ以下である。

＜最低励起一重項エネルギーＳ_１＞
本発明のπ共役系化合物の最低励起一重項エネルギーＳ_１については、本発明においても通常の手法と同様にして算出されるもので定義される。すなわち、測定対象となる化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の吸収スペクトル（縦軸：吸光度、横軸：波長とする。）を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。

ただし、本発明において使用するπ共役系化合物の分子自体の凝集性が比較的高い場合、薄膜の測定においては凝集による誤差を生じる可能性がある。本発明のπ共役系化合物はストークスシフトが比較的小さいこと、更に励起状態と基底状態との構造変化が小さいことを考慮し、本発明における最低励起一重項エネルギーＳ_１は、室温（２５℃）におけるπ共役系化合物の溶液状態の最大発光波長のピーク値を近似値として用いた。

ここで、使用する溶媒は、π共役系化合物の凝集状態に影響を与えない、すなわち、溶媒効果の影響が小さい溶媒、例えば、シクロヘキサンやトルエン等の非極性溶媒等を用いることができる。

＜最低励起三重項エネルギーＴ_１＞
本発明のπ共役系化合物の最低励起三重項エネルギー（Ｔ_１）については、溶液又は薄膜のフォトルミネッセンス（ＰＬ）特性により算出した。例えば、薄膜における算出方法としては、希薄状態のπ共役系化合物の分散物を薄膜にした後に、ストリークカメラを用い、過渡ＰＬ特性を測定することで、蛍光成分とリン光成分との分離を行い、そのエネルギー差をΔＥ_ｓｔとして最低励起一重項エネルギーから最低励起三重項エネルギーを求めることができる。

測定・評価にあたって、絶対ＰＬ量子収率の測定については、絶対ＰＬ量子収率測定装置Ｃ９９２０−０２（浜松ホトニクス社製）を用いた。発光寿命は、ストリークカメラＣ４３３４（浜松ホトニクス社製）を用いて、サンプルをレーザー光で励起させながら測定した。

≪有機ＥＬ素子の構成層≫
本発明の有機ＥＬ素子における代表的な素子構成としては、以下の構成を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（３）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（４）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（６）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／（電子阻止層／）発光層／（正孔阻止層／）電子輸送層／電子注入層／陰極
上記の中で（７）の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。

本発明に係る発光層は、単層又は複数層で構成されており、発光層が複数の場合は各発光層の間に非発光性の補助層を設けてもよい。

必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層（正孔障壁層ともいう。）や電子注入層（陰極バッファー層ともいう。）を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層（電子障壁層ともいう。）や正孔注入層（陽極バッファー層ともいう。）を設けてもよい。

本発明に用いられる正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、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。また、正孔輸送層は、複数層で構成されていてもよい。

本発明に用いられる電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、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。また、電子輸送層は、複数層で構成されていてもよい。

上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極とを除いた層を「有機層」ともいう。

＜タンデム構造＞
また、本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば、以下の構成を挙げることができる。

陽極／第１発光ユニット／中間層／第２発光ユニット／中間層／第３発光ユニット／陰極
ここで、第１発光ユニット、第２発光ユニット及び第３発光ユニットは、全て同じであっても、異なっていてもよい。また二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。

複数の発光ユニットは、直接積層されていても、中間層を介して積層されていてもよく、中間層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料構成を用いることができる。

中間層に用いられる材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＺｎＯ_２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯ_ｘ、ＶＯ_ｘ、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ_２、ＣｕＧａＯ_２、ＳｒＣｕ_２Ｏ_２、ＬａＢ_６、ＲｕＯ_２、Ａｌ等の導電性無機化合物層や、Ａｕ／Ｂｉ_２Ｏ_３等の２層膜や、ＳｎＯ_２／Ａｇ／ＳｎＯ_２、ＺｎＯ／Ａｇ／ＺｎＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３／Ａｕ／Ｂｉ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２／ＴｉＮ／ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２／ＺｒＮ／ＴｉＯ_２等の多層膜、またＣ_６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

発光ユニット内の好ましい構成としては、例えば、上記の代表的な素子構成で挙げた（１）〜（７）の構成から、陽極と陰極とを除いたもの等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

タンデム型有機ＥＬ素子の具体例としては、例えば、米国特許第６３３７４９２号明細書、米国特許第７４２０２０３号明細書、米国特許第７４７３９２３号明細書、米国特許第６８７２４７２号明細書、米国特許第６１０７７３４号明細書、米国特許第６３３７４９２号明細書、国際公開第２００５／００９０８７号、特開２００６−２２８７１２号公報、特開２００６−２４７９１号公報、特開２００６−４９３９３号公報、特開２００６−４９３９４号公報、特開２００６−４９３９６号公報、特開２０１１−９６６７９号公報、特開２００５−３４０１８７号公報、特許第４７１１４２４号公報、特許第３４９６６８１号公報、特許第３８８４５６４号公報、特許第４２１３１６９号公報、特開２０１０−１９２７１９号公報、特開２００９−０７６９２９号公報、特開２００８−０７８４１４号公報、特開２００７−０５９８４８号公報、特開２００３−２７２８６０号公報、特開２００３−０４５６７６号公報、国際公開第２００５／０９４１３０号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

以下、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、電極又は隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても、発光層と隣接層との界面であってもよい。本発明に用いられる発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。

発光層の層厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、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の範囲内に調整することが好ましく、より好ましくは２〜５００ｎｍの範囲内に調整され、更に好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内に調整される。

また、本発明に用いられる個々の発光層の層厚としては、２ｎｍ〜１μｍの範囲内に調整することが好ましく、より好ましくは２〜２００ｎｍの範囲内に調整され、更に好ましくは３〜１５０ｎｍの範囲内に調整される。

本発明に係る発光層には、発光ドーパント（発光性化合物、発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう。）やホスト化合物（マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう。）を含有することが好ましい。

（１）発光ドーパント
発光ドーパントとしては、本発明のπ共役系化合物や、本発明のπ共役系化合物が後述するアシストドーパント（発光補助材料）として機能する場合に用いられる、従来公知の蛍光発光性化合物（蛍光発光性ドーパント、蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。）や、リン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント、リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう。）を用いてもよい（詳細は後述する。）。本発明においては、少なくとも１層の発光層に、本発明のπ共役系化合物が発光ドーパント又はアシストドーパントとして含有される。

本発明においては、発光層が発光ドーパントを５〜４０質量％の範囲内で含有することが好ましく、１０〜３０質量％の範囲内で含有することがより好ましい。

発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定の発光ドーパント及びデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができ、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また任意の濃度分布を有していてもよい。

また、発光ドーパントは、複数種を併用して用いてもよく、構造の異なる発光ドーパント同士の組み合わせや、本発明のπ共役系化合物や、蛍光発光性化合物とリン光発光性化合物とを組み合わせて用いてもよい。これにより、任意の発光色を得ることができる。

本発明の有機ＥＬ素子や本発明に用いられ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３．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ（株）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。

本発明においては、１層又は複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。

白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば、青と橙や、青と緑と赤との組み合わせ等が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子における白色とは、２度視野角正面輝度を前述の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＝０．３９±０．０９、ｙ＝０．３８±０．０８の領域内にあることが好ましい。

（１．１）π共役系化合物
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、有機層の少なくとも１層が、下記一般式（１）又は（２）で表される構造を有するπ共役系化合物を含有することを特徴とする。

（式中、Ｚ_１は環を構成する原子群又は基を表し、Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、置換基を有する６員環を表す。Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。ＢＸ_１Ｘ_２は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１で表される置換基は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。ｎ１は、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）。

本発明においては、前記一般式（１）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（３）で表される構造を有するπ共役系化合物であることが好ましい。

（式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（３）のそれぞれのベンゼン環において、置換位置は問わない。ｎ２、ｎ３及びｎ４は、それぞれ、０〜４の整数を表す。）

また、一方、前記一般式（２）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（４）で表される構造を有するπ共役系化合物であることが好ましい。

（式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（４）のそれぞれのベンゼン環又はナフタレン環において、置換位置は問わない。ｎ２及びｎ３は、それぞれ、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）。

一般式（１）〜（４）において、Ｚ_１は環を構成する原子群又は基を表し、Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、置換基を有する６員環を表す。Ｚ_１は、好ましくは、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。

ここで、Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。当該置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基のいずれかであることが好ましく、更に好ましくはアルキル基、特に好ましくはメチル基である。

Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。当該置換基としては、アルキル基が好ましく、更に好ましくはメチル基である。

Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。当該置換基としては、好ましくはアルキル基である。

Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。置換基を有する場合、置換基として、後記する置換基群のうちのいずれかの置換基であることが好ましい。

一般式（１）〜（４）で表される構造を有する化合物において、採用し得る置換基としては、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）、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）、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又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、ジフェニルアミノ基、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。好ましくは、アルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基が挙げられる。

本発明に係る一般式（１）〜（４）で表される構造を有する前記π共役系化合物の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差の絶対値（ΔＥ_ｓｔ）が、０．５ｅＶ以下であることが好ましい。

当該π共役系化合物は、電子輸送層又は発光層に含有されていることが好ましい。

以下に、本発明に係る一般式（１）〜（４）で表される構造を有するπ共役系化合物の好ましい、具体的例を示すが、これらに限定されるものではない。

上記π共役系化合物は、例えば、Ｒ．Ｓｔａｈｌ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．２００６，１２，２３５８−２３７０に記載の方法を参照することにより合成することができる。

（１．２）アシストドーパント
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層中に、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位の差の絶対値が０．５ｅＶ以下であるπ共役系化合物と、蛍光発光性化合物及び／又はリン光発光性化合物とが含有されていることが、高発光効率発現の観点から好適である。発光層には、更にホスト化合物が含有されていることが好ましい。本発明のπ共役系化合物、発光性化合物及びホスト化合物は、発光層中にそれぞれの成分数に制限はないが、π共役系化合物及び発光性化合物がそれぞれ１種ずつ含有されていることが好ましく、π共役系化合物、発光性化合物及びホスト化合物がそれぞれ１種ずつ含有されていることがより好ましい。

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位の差の絶対値が０．５ｅＶ以下であるπ共役系化合物及び発光性化合物を含む発光層に、ホスト化合物が含有される場合、本発明のπ共役系化合物はアシストドーパントとして作用し、ホスト化合物が含有されていない場合、本発明のπ共役系化合物はホスト化合物として作用する。効果が発現する機構の特徴としては、いずれの場合も同様であり、本発明のπ共役系化合物上に生成した三重項励起子を逆項間交差（ＲＩＳＣ）で一重項励起子へと変換する点にある。これにより、本発明のπ共役系化合物上に生成した理論上全ての励起子エネルギーを発光性化合物に蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）することができ、高発光効率発現を可能にする。

一例として、図７に本発明のπ共役系化合物がそれぞれアシストドーパント（図７（ａ）参照。）及びホスト化合物（図７（ｂ）参照。）として作用する場合の模式図を示す。しかし、本発明のπ共役系化合物上に生成する三重項励起子の生成過程は、電界励起のみに限定されず、発光層内又は周辺層界面からのエネルギー移動や電子移動等も含まれる。さらに、図７では、発光材料として蛍光発光性化合物を用いて示しているが、これに限定されず、リン光発光性化合物を用いてもよいし、蛍光発光性化合物とリン光発光性化合物の両者を用いてもよい。

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が０．５ｅＶ以下であるπ共役系化合物をアシストドーパントとして用いる場合、本発明のπ共役系化合物に対し、質量比率で１００％以上のホスト化合物が存在し、蛍光発光性化合物及び／又はリン光発光性化合物は、π共役系化合物に対して、質量比率０．１〜５０％の範囲内で含んでいる発光層が好ましい。本発明のπ共役系化合物のＳ_１とＴ_１とのエネルギー準位は、ホスト化合物のＳ_１とＴ_１とのエネルギー準位よりも低く、発光性化合物のＳ_１とＴ_１とのエネルギー準位よりも高い方が好ましい。

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が０．５ｅＶ以下であるπ共役系化合物をホスト化合物として用いる場合、蛍光発光性化合物及び／又はリン光発光性化合物は、本発明のπ共役系化合物に対して、質量比率０．１〜５０％の範囲内で含んでいる発光層が好ましい。本発明のπ共役系化合物のＳ_１とＴ_１とのエネルギー準位は、発光性化合物のＳ_１とＴ_１とのエネルギー準位よりも高い方が好ましい。

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が０．５ｅＶ以下であるπ共役系化合物をアシストドーパント又はホスト化合物として用いる場合、本発明のπ共役系化合物の発光スペクトルと発光性化合物の吸収スペクトルとが重なることが好ましい。

（１．２．１）リン光発光性化合物
本発明のπ共役系化合物と併用することのできるリン光発光性化合物について説明する。

リン光発光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、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、本発明に用いられるリン光発光性化合物は、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。

リン光発光性化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。本発明に使用できる公知のリン光発光性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等が挙げられる。

Ｎａｔｕｒｅ ３９５，１５１（１９９８）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，１６２２（２００１）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９，７３９（２００７）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１７，３５３２（２００５）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１７，１０５９（２００５）、国際公開第２００９／１００９９１号、国際公開第２００８／１０１８４２号、国際公開第２００３／０４０２５７号、米国特許出願公開第２００６／８３５４６９号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２０２１９４号明細書、米国特許出願公開第２００７／００８７３２１号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２４４６７３号明細書、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０，１７０４（２００１）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１６，２４８０（２００４）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１６，２００３（２００４）、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．２００６，４５，７８００、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６，１５３５０５（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．３４，５９２（２００５）、Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．２９０６（２００５）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４２，１２４８（２００３）、国際公開第２００９／０５０２９０号、国際公開第２００２／０１５６４５号、国際公開第２００９／０００６７３号、米国特許出願公開第２００２／００３４６５６号明細書、米国特許第７３３２２３２号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１０８７３７号明細書、米国特許出願公開第２００９／００３９７７６号明細書、米国特許第６９２１９１５号明細書、米国特許第６６８７２６６号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許出願公開第２００６／０００８６７０号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１６５８４６号明細書、米国特許出願公開第２００８／００１５３５５号明細書、米国特許第７２５０２２６号明細書、米国特許第７３９６５９８号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２６３６３５号明細書、米国特許出願公開第２００３／０１３８６５７号明細書、米国特許出願公開第２００３／０１５２８０２号明細書、米国特許第７０９０９２８号明細書、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．４７，１（２００８）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１８，５１１９（２００６）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４６，４３０８（２００７）、Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ ２３，３７４５（２００４）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７４，１３６１（１９９９）、国際公開第２００２／００２７１４号、国際公開第２００６／００９０２４号、国際公開第２００６／０５６４１８号、国際公開第２００５／０１９３７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、国際公開第２００７／００４３８０号、国際公開第２００６／０８２７４２号、米国特許出願公開第２００６／０２５１９２３号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２６０４４１号明細書、米国特許第７３９３５９９号明細書、米国特許第７５３４５０５号明細書、米国特許第７４４５８５５号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１９０３５９号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２９７０３３号明細書、米国特許第７３３８７２２号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１３４９８４号明細書、米国特許第７２７９７０４号明細書、米国特許出願公開第２００６／０９８１２０号明細書、米国特許出願公開第２００６／１０３８７４号明細書、国際公開第２００５／０７６３８０号、国際公開第２０１０／０３２６６３号、国際公開第２００８／１４０１１５号、国際公開第２００７／０５２４３１号、国際公開第２０１１／１３４０１３号、国際公開第２０１１／１５７３３９号、国際公開第２０１０／０８６０８９号、国際公開第２００９／１１３６４６号、国際公開第２０１２／０２０３２７号、国際公開第２０１１／０５１４０４号、国際公開第２０１１／００４６３９号、国際公開第２０１１／０７３１４９号、米国特許出願公開第２０１２／２２８５８３号明細書、米国特許出願公開第２０１２／２１２１２６号明細書、特開２０１２−０６９７３７号公報、特開２０１２−１９５５５４号公報、特開２００９−１１４０８６号公報、特開２００３−８１９８８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−３６３５５２号公報等である。

中でも、好ましいリン光発光性化合物としては、Ｉｒを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。

（１．２．２）蛍光発光性化合物
本発明のπ共役系化合物と併用することのできる蛍光発光性化合物について説明する。

本発明のπ共役系化合物と併用可能な蛍光発光性化合物としては、特に制限はなく、例えば、ΔＥ_ｓｔが０．５ｅＶより大きい蛍光発光性化合物も好適に用いることができ、その他、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、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、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。

（２）ホスト化合物
本発明に用いられるホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機ＥＬ素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。

ホスト化合物は、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比率が２０％以上であることが好ましい。

ホスト化合物は、単独で用いてもよく、又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素子を高効率化することができる。

ホスト化合物の例としては、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジフェニルアントラセン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体等が挙げられる。
これら以外にも、発光層のホスト化合物として従来公知のものを適宜選択して用いることができる。

その他、本発明において好ましく用いられるホスト化合物について述べる。

本発明におけるπ共役系化合物とともに用いられるホスト化合物としては特に制限はないが、逆エネルギー移動の観点から、本発明のπ共役系化合物の励起一重項エネルギーより大きな励起エネルギーを持つものが好ましく、更に本発明のπ共役系化合物の励起三重項エネルギーより大きな励起三重項エネルギーを持つものがより好ましい。

ホスト化合物は、発光層内においてキャリアの輸送及び励起子の生成を担う。そのため、カチオンラジカル状態、アニオンラジカル状態、及び励起状態の全ての活性種の状態において安定に存在でき、分解や付加反応などの化学変化を起こさないこと、更に、層中において通電経時でホスト分子がオングストロームレベルで移動しないことが好ましい。

また、特に併用する発光ドーパントがＴＡＤＦ発光を示す場合には、ＴＡＤＦ化合物の三重項励起状態の存在時間が長いことから、ホスト化合物自体のＴ_１エネルギーが高いこと、更にホスト化合物同士が会合した状態で低Ｔ_１状態を作らないこと、ＴＡＤＦ化合物とホスト化合物とがエキサイプレックスを形成しないこと、ホスト化合物が電界によりエレクトロマーを形成しないことなど、ホスト化合物が低Ｔ_１化しないような分子構造の適切な設計が必要となる。

このような要件を満たすためには、ホスト化合物自体が電子のホッピング移動性が高いこと、かつ、正孔のホッピング移動が高いこと、三重項励起状態となったときの構造変化が小さいことが必要である。このような要件を満たすホスト化合物の代表格としてカルバゾール骨格、アザカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格又はアザジベンゾフラン骨格などの、高Ｔ_１エネルギーを有し、かつ１４π電子系の拡張π共役骨格を部分構造として有するものが好ましく挙げられる。特に、発光層が、カルバゾール誘導体を含有することにより、発光層内における適度なキャリアホッピングや発光材料の分散を促すことができ、素子の発光性能や薄膜の安定性を向上させる効果が得られることから、好ましい。

さらに、これらの環がビアリール及び／又はマルチアリール構造を取った化合物などが代表例として挙げられる。ここでいう「アリール」とは、芳香族炭化水素環だけでなく芳香族複素環も含む。

より好ましくは、カルバゾール骨格と、カルバゾール骨格とは異なる分子構造を持つ１４π電子系の芳香族複素環化合物とが直接結合した化合物であり、更に１４π電子系の芳香族複素環化合物を分子内に二つ以上持つカルバゾール誘導体が好ましい。特に、カルバゾール誘導体が、１４π電子以上の共役系構造部分を二つ以上有する化合物であることが、本発明の効果を一層高めるために好ましい。

また、本発明に用いられるホスト化合物としては、下記一般式（Ｉ）で表される化合物も好ましい。これは、下記一般式（Ｉ）で表される化合物が、縮環構造を有するためにπ電子雲が広がっており、キャリア輸送性が高く、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するためである。さらに、一般に縮合芳香族環は三重項エネルギー（Ｔ_１）が小さい傾向があるが、一般式（Ｉ）で表される化合物は高いＴ_１を有しており、発光波長の短い（すなわちＴ_１及びＳ_１の大きい）発光材料に対しても好適に用いることができる。

一般式（Ｉ）中、Ｘ_１０１は、ＮＲ_１０１、酸素原子、硫黄原子、ＣＲ_１０２Ｒ_１０３又はＳｉＲ_１０２Ｒ_１０３を表す。ｙ_１〜ｙ_８は、各々ＣＲ_１０４又は窒素原子を表す。Ｒ_１０１〜Ｒ_１０４は、各々水素原子又は置換基を表し、これらが互いに結合して環を形成してもよい。Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２は、各々芳香族環を表し、それぞれ同一でも異なっていてもよい。ｎ１０１及びｎ１０２は、各々０〜４の整数を表すが、Ｒ_１０１が水素原子の場合、ｎ１０１は１〜４の整数を表す。

一般式（Ｉ）におけるＲ_１０１〜Ｒ_１０４は、水素又は置換基を表し、ここでいう置換基は本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で有してもよいものを指し、例えば、合成スキーム上置換基が導入されてしまう場合で、本発明の効果を奏する化合物は本発明に包含される旨を規定するものである。

Ｒ_１０１〜Ｒ_１０４で各々表される置換基としては、例えば、直鎖又は分岐アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−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）、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う。例えば、ベンゼン環、ビフェニル、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−ターフェニル環、ｍ−ターフェニル環、ｐ−ターフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、インデン環、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、テトラリン等から導出される基）、芳香族複素環基（例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ジベンゾチオフェン環、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等から導出される基。また、カルボリン環とジアザカルバゾール環を合わせて「アザカルバゾール環」と呼ぶ場合もある。）、非芳香族炭化水素環基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、非芳香族複素環基（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又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、チオール基、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）、重水素原子等が挙げられる。

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。

一般式（Ｉ）におけるｙ_１〜ｙ_８としては、好ましくは、ｙ_１〜ｙ_４のうちの少なくとも三つ、又はｙ_５〜ｙ_８のうちの少なくとも三つがＣＲ_１０２で表され、より好ましくはｙ_１〜ｙ_８が全てＣＲ_１０２である。このような骨格は、正孔輸送性又は電子輸送性に優れ、陽極・陰極から注入された正孔・電子を効率よく発光層内で再結合・発光させることができる。

中でも、ＬＵＭＯのエネルギー準位が浅く、電子輸送性に優れる構造として、一般式（Ｉ）中でＸ_１０１が、ＮＲ_１０１、酸素原子又は硫黄原子である化合物が好ましい。より好ましくは、Ｘ_１０１及びｙ_１〜ｙ_８とともに形成される縮合環が、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環又はアザジベンゾフラン環である。

さらに、ホスト化合物を剛直にすることが好ましいという目的から考え、Ｘ_１０１がＮＲ_１０１の場合においては、Ｒ_１０１は前述で挙げられた置換基のうち、π共役系骨格である芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であることが好ましい。また、これらのＲ_１０１は更に前述のＲ_１０１〜Ｒ_１０４で表される置換基で置換されていてもよい。

一般式（Ｉ）において、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２により表される芳香族環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。該芳香族環は単環でも縮合環でもよく、更に未置換でも、前述のＲ_１０１〜Ｒ_１０４で表される置換基と同様の置換基を有してもよい。

一般式（Ｉ）において、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２により表される芳香族炭化水素環としては、例えば、前述のＲ_１０１〜Ｒ_１０４で表される置換基の例として挙げられた芳香族炭化水素環基と同様の環が挙げられる。

一般式（Ｉ）において、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２により表される芳香族複素環としては、例えば、前述のＲ_１０１〜Ｒ_１０４で表される置換基の例として挙げられた芳香族複素環基と同様の環が挙げられる。

一般式（Ｉ）で表されるホスト化合物が大きなＴ_１を有するという目的を考えた場合には、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２で表される芳香族環自身のＴ_１が高いことが好ましく、ベンゼン環（ベンゼン環が複数連結したポリフェニレン骨格（ビフェニル、テルフェニル、クォーターフェニル等）も含む）、フルオレン環、トリフェニレン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環、アザジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピラジン環、インドロインドール環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イミダゾール環又はトリアジン環等が好ましい。より好ましくはベンゼン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環である。

Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２がカルバゾール環又はアザカルバゾール環の場合は、Ｎ位（又は９位ともいう。）又は３位で結合していることがより好ましい。

Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２がジベンゾフラン環の場合は、２位又は４位で結合していることがより好ましい。

また、上記の目的とは別に、有機ＥＬ素子を車内に積載して使用する用途などを考えた場合においては、車内の環境温度が高くなることが想定されるため、ホスト化合物のＴｇが高いことも好ましい。そこで、一般式（Ｉ）で表されるホスト化合物を高Ｔｇ化するという目的から、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２により表される芳香族環としては、各々３環以上の縮合環が好ましい一態様である。

３環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。なお、これらの環は、更に上記の置換基を有していてもよい。

また、３環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、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任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す。）、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環（ナフトチオフェン環）等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。

一般式（Ｉ）において、ｎ１０１及びｎ１０２は各々０〜２の整数であることが好ましく、より好ましくはｎ１０１＋ｎ１０２が１〜３の整数である。また、Ｒ_１０１が水素原子の場合にｎ１０１及びｎ１０２が同時に０であると、一般式（Ｉ）で表されるホスト化合物の分子量が小さく、低いＴｇしか達成できないため、Ｒ_１０１が水素原子の場合にはｎ１０１は１〜４の整数を表す。

上記一般式（Ｉ）で表される構造を有するホスト化合物は、下記一般式（II）で表される構造を有する化合物であることが好ましい。このような化合物は、特にキャリア輸送性に優れる傾向があるためである。

一般式（II）中、Ｘ_１０１、Ａｒ_１０１、Ａｒ_１０２及びｎ１０２は、上記一般式（Ｉ）におけるＸ_１０１、Ａｒ_１０１、Ａｒ_１０２及びｎ１０２と同義である。

ｎ１０２は、好ましくは０〜２の整数であり、より好ましくは０又は１である。

一般式（II）において、Ｘ_１０１を含んで形成される縮合環は、Ａｒ_１０１及びＡｒ_１０２以外にも本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で更に置換基を有してもよい。

上記一般式（II）で表される構造を有するホスト化合物は、下記一般式（III−１）、（III−２）又は（III−３）で表される構造を有する化合物であることが好ましい。

一般式（III−１）〜（III−３）中、Ｘ_１０１、Ａｒ_１０２及びｎ１０２は、上記一般式（II）におけるＸ_１０１、Ａｒ_１０２及びｎ１０２と同義である。また、一般式（III−２）中、Ｒ_１０４は、上記一般式（Ｉ）におけるＲ_１０４と同義である。

一般式（III−１）〜（III−３）において、Ｘ_１０１を含んで形成される縮合環、カルバゾール環及びベンゼン環は、本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で更に置換基を有してもよい。

以下に、本発明に用いられるホスト化合物として、一般式（Ｉ）、（II）、及び（III−１）〜（III−３）で表される構造を有する化合物、並びにその他の構造からなる化合物例を示すが、これらに限定されるものではない。

有機ＥＬ素子に用いられる、公知のホスト化合物の具体例としては、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、米国特許出願公開第２００３／０１７５５５３号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２８０９６５号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１１２４０７号明細書、米国特許出願公開第２００９／００１７３３０号明細書、米国特許出願公開第２００９／００３０２０２号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２３８９１９号明細書、国際公開第２００１／０３９２３４号、国際公開第２００９／０２１１２６号、国際公開第２００８／０５６７４６号、国際公開第２００４／０９３２０７号、国際公開第２００５／０８９０２５号、国際公開第２００７／０６３７９６号、国際公開第２００７／０６３７５４号、国際公開第２００４／１０７８２２号、国際公開第２００５／０３０９００号、国際公開第２００６／１１４９６６号、国際公開第２００９／０８６０２８号、国際公開第２００９／００３８９８号、国際公開第２０１２／０２３９４７号、特開２００８−０７４９３９号公報、特開２００７−２５４２９７号公報、欧州特許第２０３４５３８号明細書等に記載の化合物等が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明に用いられる好ましいホスト化合物は、昇華精製が可能な程度の分子量をもった低分子化合物であっても、繰り返し単位を有するポリマーであってもよい。

低分子化合物の場合、昇華精製が可能であるため精製が容易で、高純度の材料を得やすいという利点がある。分子量としては、昇華精製が可能な程度であれば特に制限はないが、好ましい分子量としては３０００以下、より好ましくは２０００以下である。

繰り返し単位を有するポリマー又はオリゴマーの場合は、ウェットプロセスで成膜しやすいという利点があり、また一般にポリマーはＴｇが高いため耐熱性の点でも好ましい。

本発明に用いられるホスト化合物として用いられるポリマーは、所望の素子性能が達成可能であれば特に制限はないが、好ましくは一般式（Ｉ）、（II）又は（III−１）〜（III−３）で表される構造を主鎖又は側鎖に有するものが好ましい。分子量としては特に制限はないが、分子量５０００以上が好ましく、又は繰り返し単位数が１０以上のものが好ましい。

また、ホスト化合物は、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、更に、有機ＥＬ素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有することが好ましい。好ましくはＴｇが９０℃以上であり、より好ましくは１２０℃以上である。

ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ Ｋ ７１２１−２０１２に準拠した方法により求められる値である。

≪電子輸送層≫
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、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い。

電子輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は２ｎｍ〜５μｍの範囲内であり、より好ましくは２〜５００ｎｍの範囲内であり、更に好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内である。

また、有機ＥＬ素子においては、発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の総層厚を数ｎｍ〜数μｍの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。

一方で、電子輸送層の層厚を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に層厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上であることが好ましい。

電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料ともいう。）としては、電子の注入性又は輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、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。

例えば、含窒素芳香族複素環誘導体（カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体（カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの）、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体等）、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体、芳香族炭化水素環誘導体（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体等）、ホスフィンオキサイド誘導体等が挙げられる。

また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、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又は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、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又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用いられる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。

また、これらの材料を高分子鎖に導入した、又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。

本発明に係る電子輸送層においては、電子輸送層にドープ材をゲスト材料としてドープして、ｎ性の高い（電子リッチ）電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、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）等の文献に記載されたものが挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

米国特許第６５２８１８７号明細書、米国特許第７２３０１０７号明細書、米国特許出願公開第２００５／００２５９９３号明細書、米国特許出願公開第２００４／００３６０７７号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１１５３１６号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１０１８７０号明細書、米国特許出願公開第２００９／０１７９５５４号明細書、国際公開第２００３／０６０９５６号、国際公開第２００８／１３２０８５号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，４（１９９９）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，４４９（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，１５６（２００１）、米国特許第７９６４２９３号明細書、米国特許出願公開第２００９／０３０２０２号明細書、国際公開第２００４／０８０９７５号、国際公開第２００４／０６３１５９号、国際公開第２００５／０８５３８７号、国際公開第２００６／０６７９３１号、国際公開第２００７／０８６５５２号、国際公開第２００８／１１４６９０号、国際公開第２００９／０６９４４２号、国際公開第２００９／０６６７７９号、国際公開第２００９／０５４２５３号、国際公開第２０１１／０８６９３５号、国際公開第２０１０／１５０５９３号、国際公開第２０１０／０４７７０７号、欧州特許第２３１１８２６号明細書、特開２０１０−２５１６７５号公報、特開２００９−２０９１３３号公報、特開２００９−１２４１１４号公報、特開２００８−２７７８１０号公報、特開２００６−１５６４４５号公報、特開２００５−３４０１２２号公報、特開２００３−４５６６２号公報、特開２００３−３１３６７号公報、特開２００３−２８２２７０号公報、国際公開第２０１２／１１５０３４号等である。

本発明におけるより好ましい電子輸送材料としては、少なくとも一つの窒素原子を含む芳香族複素環化合物が挙げられ、例えば、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、アザジベンゾフラン誘導体、アザジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体などが挙げられる。

電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。

≪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する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が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。

また、前述した電子輸送層の構成を必要に応じて、正孔阻止層として用いることができる。

本発明の有機ＥＬ素子に設ける正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。

正孔阻止層の層厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲内であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲内である。

正孔阻止層に用いられる材料としては、前述の電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。

≪電子注入層≫
電子注入層（「陰極バッファー層」ともいう。）とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陰極と発光層との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いる。

本発明において、電子注入層は必要に応じて設け、上記のように陰極と発光層との間、又は陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。

電子注入層は、ごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は０．１〜５ｎｍの範囲内が好ましい。また、構成材料が断続的に存在する不均一な層（膜）であってもよい。

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、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ土類金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、８−ヒドロキシキノリネートリチウム（Ｌｉｑ）等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、前述の電子輸送材料を用いることも可能である。

また、上記の電子注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。

≪正孔輸送層≫
本発明において正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有していればよい。

正孔輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲内であり、より好ましくは２〜５００ｎｍの範囲内であり、更に好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内である。

正孔輸送層に用いられる材料（以下、正孔輸送材料ともいう。）としては、正孔の注入性又は輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、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。

例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー（例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等）等が挙げられる。

トリアリールアミン誘導体としては、α−ＮＰＤ（４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）に代表されるベンジジン型や、ＭＴＤＡＴＡに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。

また、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。

さらに、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。

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、いわゆるｐ型正孔輸送材料やｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を用いることもできる。さらに、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３に代表されるような中心金属にＩｒやＰｔを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。

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、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等が好ましく用いられる。

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、公知の好ましい正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

例えば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，２１６０（１９９６）、Ｊ．Ｌｕｍｉｎ．７２−７４，９８５（１９９７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，６７３（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３（１９８７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．８７，１７１（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．９１，２０９（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．１１１，４２１（２０００）、ＳＩＤ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ，３７，９２３（２００６）、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．３，３１９（１９９３）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．６，６７７（１９９４）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１５，３１４８（２００３）、米国特許出願公開第２００３／０１６２０５３号明細書、米国特許出願公開第２００２／０１５８２４２号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２４０２７９号明細書、米国特許出願公開第２００８／０２２０２６５号明細書、米国特許第５０６１５６９号明細書、国際公開第２００７／００２６８３号、国際公開第２００９／０１８００９号、欧州特許第６５０９５５号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１２４５７２号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２７８９３８号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１０６１９０号明細書、米国特許出願公開第２００８／００１８２２１号明細書、国際公開第２０１２／１１５０３４号、特表２００３−５１９４３２号公報、特開２００６−１３５１４５号公報、米国特許出願番号２０１３／５８５９８１号等である。

正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。

≪電子阻止層≫
電子阻止層とは、広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が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、前述した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。

本発明の有機ＥＬ素子に設ける電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。

電子阻止層の層厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲内であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲内である。

電子阻止層に用いられる材料としては、前述の正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物も電子阻止層に好ましく用いられる。

≪正孔注入層≫
正孔注入層（「陽極バッファー層」ともいう。）とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、陽極と発光層との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いる。

本発明において、正孔注入層は必要に応じて設け、上記のように陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に存在させてもよい。

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、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば、前述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。

中でも、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、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、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。

前述の正孔注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。

≪その他添加物≫
前述した本発明に係る有機層には、更に他の添加物が含まれていてもよい。

添加物としては、例えば、臭素、ヨウ素、塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Ｐｄ、Ｃａ、Ｎａ等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。

添加物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量％に対して１０００ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５００ｐｐｍ以下であり、更に好ましくは５０ｐｐｍ以下である。

ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的などによってはこの範囲内ではない。

≪有機層の形成方法≫
本発明に係る有機層（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等）の形成方法について説明する。

本発明に係る有機層の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の、例えば真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいう。）等による形成方法を用いることができる。

湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア−ブロジェット法）等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ｔｏ・ロール方式適性の高い方法が好ましい。

本発明に用いられる有機ＥＬ素子材料を溶解又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。

さらに、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。成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１×１０^−６〜１×１０^−２Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、層（膜）厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内で適宜選ぶことが望ましい。

本発明に係る有機層の形成は、１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成膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。

≪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、好ましくは４．５ｅＶ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、又はパターン精度を余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。

または、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。

陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲内で選ばれる。

≪陰極≫
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、アルミニウム、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で作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。膜厚は、通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲内で選ばれる。

なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又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１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げる導電性透明材料をその上に作製することで、透明又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と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、支持体等ともいう。）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（ＴＡＣ）、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、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、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、アクリル又はポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）又はアペル（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、有機物の被膜又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）以下のガスバリアー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、１×１０^−３ｍｌ／（ｍ^２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が、１×１０^−５ｇ／（ｍ^２・２４ｈ）以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。

ガスバリアー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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。さらに、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との積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層と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。

ガスバリアー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、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、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（２５℃）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、５％以上であるとより好ましい。

ここで、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。

≪封止≫
本発明の有機ＥＬ素子の封止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いればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。

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１種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。

本発明においては、有機ＥＬ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。さらには、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％）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（２５℃）から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。

さらに、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、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、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、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等）、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封止膜又は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、保護膜又は保護板を設けてもよい。特に、封止が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、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、軽量か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。

≪光取り出し向上技術≫
有機ＥＬ素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６〜２．１程度の範囲内）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いわれている。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、透明電極又は発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極又は発光層を導波し、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（例えば、米国特許第４７７４４３５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（例えば、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（例えば、特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体と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（例えば、特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体と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（例えば、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（基板と外界間を含む。）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）などが挙げられる。

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、基板と発光体と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、又は基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（基板と外界間を含む。）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、更に高輝度又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との間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、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、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度の範囲内であるので、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く、１．３５以下であることがより好ましい。

また、低屈折率媒質の厚さは、媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは、低屈折率媒質の厚さが、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又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、いわゆる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、いずれかの層間若しくは媒質中（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一次元回折格子では、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、いずれかの層間若しくは媒質中（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倍程度の範囲内が好ましい。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状など、二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、支持基板（基板）の光取出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、又は、いわゆる集光シートと組み合わせたりすることにより、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二次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍの範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚さ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）など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、有機ＥＬ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）などを用いることができる。

≪用途≫
本発明の有機ＥＬ素子は、電子機器、例えば、表示装置、ディスプレイ、各種発光装置として用いることができる。

発光装置として、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、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、電極と発光層と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。

＜表示装置＞
本発明の有機ＥＬ素子を具備する表示装置は、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、インクジェット法又は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、スピンコート法及び印刷法である。

表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択される。

また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。

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、ディスプレイ又は各種発光光源として用いることができる。表示デバイス又はディスプレイにおいて、青、赤及び緑発光の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。

表示デバイス又は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、文字放送表示及び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。

発光装置としては、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、本発明はこれらに限定されない。

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８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、表示部Ａと制御部Ｂとを電気的に接続する配線部Ｃ等を有する。

制御部Ｂは、表示部Ａと配線部Ｃとを介して電気的に接続され、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とを送り、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９は、アクティブマトリクス方式による表示装置の模式図である。

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Ｃ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９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とは格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続されている（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１０は、画素の回路を示した概略図である。

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、コンデンサー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、緑色及び青色発光の有機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１０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ー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、コンデンサー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ー１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。

ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサー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１１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１１において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。

順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。

パッシブマトリクス方式では、画素３にアクティブ素子がなく、製造コストを低減できる。

本発明の有機ＥＬ素子を用いることにより、発光効率が向上した表示装置が得られた。

＜照明装置＞
本発明の有機ＥＬ素子は、照明装置に用いることもできる。

本発明の有機ＥＬ素子は、共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサ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、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。又は、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。

また、本発明のπ共役系化合物は、照明装置として、実質的に白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。例えば、複数の発光材料を用いる場合、複数の発光色を同時に発光させて、混色することで白色発光を得ることができる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色及び青色の３原色の三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二つの発光極大波長を含有したものでもよい。

また、本発明の有機ＥＬ素子の形成方法は、発光層、正孔輸送層又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い。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、インクジェット法及び印刷法等で、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、素子自体が白色発光である。

＜照明装置の一態様＞
本発明の有機ＥＬ素子を具備した照明装置の一態様について説明する。

本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、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、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図１２及び図１３に示すような照明装置を形成することができる。

図１２は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子（照明装置内の有機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、照明装置内の有機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１３は、照明装置の断面図を示し、図中、符号１０５は陰極、符号１０６は有機層、符号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。

本発明の有機ＥＬ素子を用いることにより、発光効率が向上した照明装置が得ることができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量％」を表す。

下記実施例において用いた化合物のうち、前記化合物以外の化合物の構造式等を以下に示す。

〔実施例１〕
≪ＨＯＭＯエネルギー準位及びΔＥ_ｓｔの評価≫
本発明に係る前記例示化合物ＮＢ１〜ＮＢ２２並びに上記比較化合物１及び２について、汎関数としてＢ３ＬＹＰ及び基底関数として６−３１Ｇ（ｄ）を用いた分子軌道計算により、ＨＯＭＯエネルギー準位及びΔＥ_ｓｔを算出し、評価した。結果を表１及び表２に示す。

本発明に係る前記例示化合物のＨＯＭＯ準位のエネルギー値は、従来化合物（比較化合物）より高く（浅く）なっていることが確認できた。また、ΔＥ_ｓｔは、ＴＡＤＦ性を発現するに十分な小さい値であることが確認できた。

〔実施例２〕
≪有機ＥＬ素子１〜９の作製≫
５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１５０ｎｍの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼは、モリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。

真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤ（４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒でＩＴＯ透明電極上に蒸着し、層厚４０ｎｍの正孔注入輸送層を形成した。

次いで、表１中の組み合わせのホスト化合物及びドーパントを、それぞれ９０％及び１０％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚３５ｎｍの発光層を形成した。

その後、ＤＰＥＰＯを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚１０ｎｍの正孔阻止層を形成した。更にその上にＡｌｑ_３（電子輸送材料）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚３０ｎｍの電子輸送層を形成した。

さらに、フッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍで形成した後に、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成した。

上記素子の非発光面側を、純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機ＥＬ素子１〜９を作製した。

（外部量子収率（ＥＱＥ）の評価）
上記作製した各有機ＥＬ素子を、室温（２５℃）で、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度を、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタ社製）を用いて測定した。

次いで、比較例の有機ＥＬ素子１の発光輝度を１００とした相対発光輝度を求め、これを発光効率（外部量子収率）の尺度とした。数値が大きいほど、発光効率に優れていることを表す。

（評価結果）
評価結果を表３に示す。本発明の有機ＥＬ素子３〜９において、比較例の有機ＥＬ素子と比べて外部量子収率（ＥＱＥ）増大し、性能が向上していることが確認できた。

≪有機ＥＬ素子１０〜１８の作製≫
５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１５０ｎｍの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。

真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤ（４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル）の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒でＩＴＯ透明電極上に蒸着し、層厚４０ｎｍの正孔注入輸送層を形成した。

次いで、表４中の組み合わせのホスト化合物及びドーパントを、それぞれ９０％、１０％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚３５ｎｍの発光層を形成した。

その後、ＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）（電子輸送材料）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚３０ｎｍの電子輸送層を形成した。

さらに、フッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍで形成した後に、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成した。

上記素子の非発光面側を、純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機ＥＬ素子１０〜１８を作製した。

（電力効率評価）
上記作製した各有機ＥＬ素子を、室温（２５℃）で、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度を、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタ社製）を用いて測定し電力効率を算出した。

次いで、比較例の有機ＥＬ素子の電力効率を１００とした相対発光輝度を求め、これを電力効率の尺度とした。数値が大きいほど、電力効率に優れていることを表す。

（初期駆動電圧評価）
各サンプルに対し、室温（２５℃）で、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタ社製）を用いて、各サンプルの発光輝度を測定し、発光輝度１０００ｃｄ／ｍ^２における初期駆動電圧を求めた。

（評価結果）
評価結果を表４に示す。本発明の有機ＥＬ素子１２〜１８において、比較例の有機ＥＬ素子と比べて電力効率が増大し、初期駆動電圧が低減しており、性能が向上していることが確認できた。

〔実施例３〕
≪有機ＥＬ素子１９〜２７の作製≫
５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）を１５０ｎｍの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。

真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒でＩＴＯ透明電極上に蒸着し、層厚４０ｎｍの正孔注入輸送層を形成した。

次いで、ホスト化合物、ドーパント、アシストドーパントを別表の割合となるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚３０ｎｍの発光層を形成した。

その後、ＴＰＢｉ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンゾイミダゾール−２−イル）ベンゼン）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚３０ｎｍの正孔阻止層兼電子輸送層を形成した。

さらに、フッ化リチウムを膜厚０．５ｎｍで形成した後に、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成した。

上記素子の非発光面側を、純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機ＥＬ素子１９〜２７を作製した。

（外部量子子収率（ＥＱＥ）評価）
上記作製した各有機ＥＬ素子を、室温（２５℃）で、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度を、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタ社製）を用いて測定した。

次いで、比較例の有機ＥＬ素子１９の発光輝度を１００とした相対発光輝度を求め、これを発光効率（外部量子収率）の尺度とした。数値が大きいほど、発光効率に優れていることを表す。

（半減寿命（連続駆動安定性）の評価）
各サンプルを初期輝度３０００ｃｄ／ｍ^２で連続駆動させながら、上記分光放射輝度計ＣＳ−２０００を用いて輝度を測定し、測定した輝度が半減する時間（ＬＴ５０）を求めた。

比較例の有機ＥＬ素子１９の輝度が半減する時間（ＬＴ５０）を１００とした相対値を求め、これを連続駆動安定性の尺度とした。その評価結果を表５に示す。表中、数値が大きいほど、連続駆動安定性に優れている（長寿命である）ことを表す。

（評価結果）
評価結果を表５に示す。有機ＥＬ素子１９〜２７において、比較例の有機ＥＬ素子と比べて外部量子収率及び半減寿命に優れていることが確認できた。

これは、本発明に係る化合物が、他の蛍光化合物の発光を補助している効果と考えられる。すなわち、発光物質よりエネルギー準位の高い本発明に係る蛍光発光性化合物が発光素子中で励起されたとき、そのエネルギーを発光物質が効率よく受け取ることにより、本発明に係る化合物自体が発光するのと遜色ない外部量子効率が得られるものと考えられる。

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 コンデンサー
１０１ 照明装置内の有機ＥＬ素子
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤

Claims (12)

1. 陽極と陰極の間に、少なくとも１層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、当該有機層の少なくとも１層が、下記一般式（１）又は（２）で表される構造を有するπ共役系化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   （式中、Ｚ_１は環を構成する原子群又は基を表し、Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、置換基を有する６員環を表す。Ｚ_１と窒素原子（Ｎ）を含む環は、一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。ＢＸ_１Ｘ_２は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１で表される置換基は、一般式（１）のベンゼン環及び一般式（２）のナフタレン環において、置換位置は問わない。Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。ｎ１は、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）
2. 前記一般式（１）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（３）で表される構造を有するπ共役系化合物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。
   

   

   （式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（３）のそれぞれのベンゼン環において、置換位置は問わない。ｎ２、ｎ３及びｎ４は、それぞれ、０〜４の整数を表す。）
3. 前記一般式（２）で表される構造を有するπ共役系化合物が、下記一般式（４）で表される構造を有するπ共役系化合物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。
   

   

   （式中、Ｚ_１は、酸素原子（Ｏ）、硫黄原子（Ｓ）又はＣＲａＲｂを表す。Ｒａ及びＲｂは、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｘ_１及びＸ_２は、それぞれ、置換若しくは無置換の、アリール基又はヘテロアリール基を表す。Ｒ_１は、水素原子又は置換基を表す。前記Ｒ_１で表される置換基が複数ある場合、それぞれの置換基は、相互に同一でも異なっていてもよい。Ｒ_２及びＲ_３は、それぞれ、水素原子又は置換基を表す。Ｒ_１、Ｒ_２又はＲ_３で表される置換基は、一般式（４）のそれぞれのベンゼン環又はナフタレン環において、置換位置は問わない。ｎ２及びｎ３は、それぞれ、０〜４の整数を表す。ｎ５は、０〜６の整数を表す。）
4. 前記π共役系化合物の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位とのエネルギー差の絶対値（ΔＥ_ｓｔ）が、０．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記Ｘ_１及びＸ_２が、置換基を有するアリール基又はヘテロアリール基を表し、当該置換基が環を形成していることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記Ｚ_１が前記ＣＲａＲｂを表し、かつ当該Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基のいずれかであることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記Ｒａ又はＲｂが置換基を表すとき、当該置換基が、メチル基であることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記π共役系化合物が、電子輸送層に含有されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記π共役系化合物が、発光層に含有されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 前記発光層には、前記π共役系化合物と、更に蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも１種類の発光性化合物とが含有されていることを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 前記発光層には、更にホスト化合物が含有されていることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子が具備されていることを特徴とする照明装置。

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