JP4082098B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びフルカラー表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬとも略記する）素子および表示装置に関するものである。詳しくいえば、本発明は発光輝度に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、および該有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００３】
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、さらに低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００４】
本発明の有機ＥＬ素子のフルカラー化方式は、蛍光発光材料をホスト化合物として、燐光性化合物をドーパントとして用いることが特徴である。
【０００５】
特許第３０９３７９６号では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又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。
【０００６】
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（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（特開平３−２５５１９０号公報）が知られている。
【０００７】
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％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（η_ext）の限界は５％とされている。ところが、プリンストン大より、励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年））がされて以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）、ＵＳ特許６０９７１４７号など）。励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
燐光性化合物をドーパントとして用いるときのホストは、燐光性化合物の発光極大波長よりも短波な領域に発光極大波長を有することが必要であることはもちろんであるが、その他にも満たすべき条件があることが分かってきた。
【０００９】
Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ ’００、浜松）では、燐光性化合物についていくつかの報告がなされている。例えば、Ｉｋａｉらはホール輸送性の化合物を燐光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは、各種電子輸送性材料を燐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。さらに、Ｔｓｕｔｓｕｉらは、ホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている。
【００１０】
燐光性化合物のホスト化合物については、例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７巻、９０４ページ（２０００年）等に詳しく記載されているが、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を得るためにホスト化合物に必要とされる性質について、より新しい観点からのアプローチが必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、発光輝度の改善を目的になされたものであり、発光輝度の向上した有機エレクトロルミネッセンス素子、および本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、高輝度な表示装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下に示す手段（１）〜（１５）により達成された。尚、下記１〜２４は参考である。
（１）蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０５未満であり、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
（２）蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０３以下であ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。
（３）蛍光性化合物の蛍光極大波長が３５０ｎｍから４４０ｎｍであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（４）蛍光性化合物の分子量が６００以上であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（５）燐光性化合物の溶液中での燐光量子収率が、２５℃において０．０１以上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）発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に少なくとも１種の蛍光性化合物が更に含有され、該蛍光性化合物の蛍光極大波長が、３５０ｎｍから４４０ｎｍであることを特徴とする前記（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。
（７）蛍光性化合物の蛍光発光極大波長が３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする前記（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。
（８）発光層、及び正孔輸送層または電子輸送層に含有される蛍光性化合物の蛍光発光極大波長がそれぞれ３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする前記（６）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（９）陰極と発光層との間に少なくとも１層の陰極バッファー層を有することを特徴とする前記（１）〜（８）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。
（１０）燐光性化合物が、重金属錯体系化合物であることを特徴とする前記（１）〜（９）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。
（１１）燐光性化合物が、元素の周期律表における VIII 属の金属を中心金属とする錯体系化合物であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１２）燐光性化合物が、オスミウム、イリジウム、または、白金錯体系化合物であることを特徴とする前記（１０）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１３）燐光性化合物からの発光の極大波長よりも更に長波な領域に、蛍光極大波長を有する第２の蛍光性化合物を少なくとも１種更に含有することを特徴とする前記（１）〜（１２）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１４）前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
（１５）前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の、異なる極大波長の発光を有する２種以上を同一基板上に並置していることを特徴とするフルカラー表示装置。
【００１３】
１．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０以上０．０５以下であり、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１４】
２．蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０以上０．０３以下であ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。
【００１５】
３．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０５未満であり、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１６】
４．蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０３以下であ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。
【００１７】
５．蛍光性化合物の蛍光極大波長が３５０ｎｍから４４０ｎｍ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。
【００１８】
６．蛍光性化合物の分子量が６００以上であることを特徴とする前記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。
【００１９】
７．燐光性化合物の溶液中での燐光量子収率が、２５℃において０．０１以上であることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２０】
８．発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に少なくとも１種の蛍光性化合物が更に含有され、該蛍光性化合物の蛍光極大波長が、３５０ｎｍから４４０ｎｍであることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２１】
９．蛍光性化合物の蛍光発光極大波長が３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２２】
１０．発光層、及び正孔輸送層または電子輸送層に含有される蛍光性化合物の蛍光発光極大波長がそれぞれ３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする前記８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２３】
１１．陰極と発光層との間に少なくとも１層の陰極バッファー層を有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
１２．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物が前記一般式（Ｉ）で表される化合物を含有し、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２５】
１３．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物が前記一般式（II）で表される化合物を含有し、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２６】
１４．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物が下記一般式（III）で表される化合物を含有し、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
１５．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物が前記一般式（IV）で表される化合物を含有し、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２８】
１６．蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物が前記一般式（Ｖ）で表される化合物を含有し、かつ、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２９】
１７．前記一般式（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）で表される蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０以上０．０５以下であることを特徴とする前記１２〜１６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３０】
１８．前記一般式（Ｉ）、（II）、（III）、（IV）または（Ｖ）で表される蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０より大きく、かつ、０．０５未満であることを特徴とする前記１２〜１６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３１】
１９．燐光性化合物が、重金属錯体系化合物であることを特徴とする前記１〜１８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３２】
２０．燐光性化合物が、元素の周期律表におけるVIII属の金属を中心金属とする錯体系化合物であることを特徴とする前記１９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３３】
２１．燐光性化合物が、オスミウム、イリジウム、または、白金錯体系化合物であることを特徴とする前記１９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００３４】
２２．燐光性化合物からの発光の極大波長よりも更に長波な領域に、蛍光極大波長を有する第２の蛍光性化合物を少なくとも１種更に含有することを特徴とする前記１〜２１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。
【００３５】
２３．前記１〜２２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
【００３６】
２４．前記１〜２２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の、異なる極大波長の発光を有する２種以上を同一基板上に並置していることを特徴とするフルカラー表示装置。
【００３７】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、燐光性化合物のホスト化合物として用いられる蛍光性化合物について鋭意検討を重ねた結果、素子の発光輝度とホスト化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）に、ある対応関係があることを見出した。その結果、Ｎ／Ｃがある程度小さい値をとる場合に、発光輝度のさらなる向上が認められた。これは、Ｎ／Ｃがある程度大きくなると、ホスト化合物の分子中の窒素原子の何らかの作用により発光輝度に限界が見られるものと推定される。したがって、燐光性化合物をドーパントに用いた有機ＥＬ素子の発光輝度を向上させるには、ホスト化合物のＮ／Ｃを小さくすることが有効であることが分かった。
【００３８】
本発明において、蛍光性化合物は光励起により２個の電子スピンが反平行の状態である励起一重項からの発光が観測される化合物のことであり、燐光性化合物は光励起により２個の電子スピンが平行の状態である励起三重項からの発光が観測される化合物である。ここで、本発明に記載の燐光性化合物では、前記蛍光性化合物の励起一重項状態、または、励起三重項状態からのエネルギー移動により、室温（１５〜３０℃）において励起三重項状態が形成されると考えられている。通常、燐光発光は７７°Ｋの低温でしか観測不能と考えられていたが、近年室温で燐光発光を観測できる化合物が見出されてからは、多くの化合物がイリジウム錯体系など重金属錯体系化合物を中心に合成検討されている（例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ、２００１年）。
【００３９】
本発明において、蛍光性化合物の蛍光極大波長は、蛍光性化合物をガラス基板上に１００ｎｍ蒸着したときの蒸着膜の蛍光スペクトルを測定した時の極大値である。
【００４０】
本発明において、蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０以上０．０５以下のホスト化合物を燐光性化合物と併用する場合に、特異的に発光輝度の向上が認められたため、本発明において、燐光性化合物のホストとして組み合わせる蛍光性化合物は、該分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０以上０．０５以下のものであることが好ましい。この理由については余り明確ではないが、前述のように窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）がある程度大きくなると、ホスト化合物の分子中の窒素原子の何らかの作用により発光輝度に限界が見られるためと推定される。
【００４１】
また、本発明において、燐光性化合物のホストとして組み合わせる蛍光性化合物が、該分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０より大きく０．０３以下のものであると、特異的に発光寿命が長くなり好ましい。この理由については余り明確ではないが、ある程度以上の発光寿命を有するためには窒素原子を有するホスト化合物をもちいることが好ましいが、窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）がある程度大きくなると窒素原子の何らかの作用により寿命に限界がみられるためと推定される。
【００４２】
本発明において、ドーパントとして組み込む燐光性化合物の燐光発光極大波長は、ホストの蛍光性化合物の蛍光極大波長に比べ、より長波であることが必要である。これによりドーパントとして組み込んだ燐光性化合物の励起三重項による発光を利用した有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を得ることができる。従って、素子を構成した状態において電界発光により得られる発光極大波長は、該ホストとして用いた蛍光性化合物の単独での蛍光極大波長（蛍光性化合物をガラス上に１００ｎｍ蒸着したときの蒸着膜で蛍光スペクトルを測定した時の極大値）よりも長波である。
【００４３】
本発明において、ホスト化合物として用いる蛍光性化合物の蛍光極大波長は３５０ｎｍから４４０ｎｍであることが好ましく、更に好ましいのは３９０ｎｍ〜４１０ｎｍである。
【００４４】
又、低分子系の有機材料は、分子量が小さいと熱安定性が劣るため、発光輝度が十分ではない場合がある。本発明に用いる燐光性化合物のホストとなる蛍光性化合物は、熱安定性の観点から分子量が６００以上であることが好ましく用いられる。
【００４５】
本発明の燐光性化合物は溶液中の燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上である。好ましくは、０．０１以上である。さらに好ましくは、０．１以上である。
【００４６】
以下に、励起三重項状態の量子収率φ_pの測定手段及びその理論について述べる。
【００４７】
励起一重項状態から基底状態へは無輻射遷移と蛍光放出により、それぞれ速度定数、ｋ_sn、ｋ_fで励起エネルギーを失う。この他に、励起三重項状態への遷移が速度定数、ｋ_iscで起き失活する。ここで、励起一重項状態の寿命、τ_sは次式で定義される。
【００４８】
τ_s＝（ｋ_sn＋ｋ_f＋ｋ_isc）^-1
また、蛍光の量子収率、φ_fは次式で定義される。
【００４９】
φ_f＝ ｋ_f・τ_s
励起三重項状態から基底状態へは無輻射遷移と燐光放出によりそれぞれ、速度定数、ｋ_tn、ｋ_pで失活する。また、励起三重項状態の寿命、τ_tは次式で定義される。
【００５０】
τ_t＝（ｋ_tn＋ｋ_p）^-1
τ_tは１０^-6〜１０^-3秒であり、長いものは数秒に及ぶ場合もある。そして、燐光の量子収率、φ_pは励起三重項状態の生成の量子収率、φ_STを用いて次のように定義される。
【００５１】
φ_p＝φ_ST・ｋ_p・τ_t
上記パラメータは、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することが出来る。上記パラメータ中、燐光性化合物の溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明においては溶媒としてテトラヒドロフランを用いて測定を行ったものである。
【００５２】
本発明における置換基の立体パラメータＥｓとは、Ｔａｆｔによって定義された置換基定数であり、例えば「薬物の構造活性相関 化学の領域 増刊１２２号南江堂社刊」に記載されている。特に本発明で言うＥｓ値とは、水素原子を基準としたものであり、すなわちＥｓ（Ｈ＝０）の値であり、メチル基を基準としたＥｓ（ＣＨ₃＝０）と定義したＥｓ値から１．２４差し引いた値を示す。その代表的な値を表１に示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
以下、発光層について説明する。
ここでいう発光層は、広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指す。具体的には、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する蛍光性化合物を含有する層のことを指す。通常、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）は一対の電極の間に発光層を挟持した構造をとる。本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層および陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。
【００５５】
具体的には、
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（iii）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極などで示される構造がある。
【００５６】
上記化合物を用いて発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により薄膜を形成する方法があるが、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで、分子堆積膜とは、上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態又は液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、この分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【００５７】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記化合物を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【００５８】
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【００５９】
ここで、本発明に記載の燐光性化合物は、具体的には、重金属錯体系化合物であり、好ましくは元素の周期律表でVIII属の金属を中心金属とする錯体系化合物であり、さらに好ましくは、オスミウム、イリジウムまたは白金錯体系化合物である。
【００６０】
これらの燐光性化合物としては、前記のように燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長い燐光発光極大波長を有するものであり、これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波の燐光性化合物をもちいて燐光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられる燐光性化合物の燐光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【００６１】
例えば、３５０ｎｍ〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑の領域に燐光をもったイリジウム錯体を用いる事で緑領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることが出来る。
【００６２】
以下に、本発明で用いられる燐光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４−１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００６３】
【化６】

【００６４】
【化７】

【００６５】
【化８】

【００６６】
また、別の形態では、ホスト化合物としての蛍光性化合物（Ａ）と燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物（Ｂ）を少なくとも１種含有する場合もある。この場合、蛍光性化合物（Ａ）と燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物（Ｂ）からの発光が得られる。蛍光性化合物（Ｂ）として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的には、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などが挙げられる。
【００６７】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することが出来、本発明においては、テトラヒドロフラン中で測定する。
【００６８】
本発明に用いる蛍光性化合物は、蛍光性化合物分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０以上０．０５未満である化合物をホスト化合物として燐光性化合物と併用する。これにより、より発光輝度が高く、発光寿命にも優れた有機ＥＬ素子を提供することができるが、別の観点からみると、本発明においては燐光性化合物と組み合わせて用いるホスト化合物として、前記一般式（Ｉ）〜（IV）で表される化合物を用いることが有用である。
【００６９】
以下に、一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物について詳しく説明する。
【００７０】
前記一般式（Ｉ）において、ｎは０から３の整数を表し、Ｒ₁及びＲ₂は各々、置換基を表し、置換基として好ましくは、アルキル基（メチル、エチル、ｉ−プロピル、ヒドロキシエチル、メトキシメチル、トリフルオロメチル、ｔ−ブチル等）、ハロゲン原子（弗素、塩素等）、アルコキシ基（メトキシ、エトキシ、ｉ−プロポキシ、ブトキシ等）が挙げられる。Ａｒは置換基を有していても良い芳香族炭化水素環又は芳香族複素環基を表し、好ましくはナフチル、ビナフチル、キノリル、イソキノリル、ベンゾオキサゾリル、ベンズイミダゾリル等を表す。ｎが２以上の整数を表すとき、複数のＲ₁、Ｒ₂は同一であっても異なっていてもよい。
【００７１】
一般式（II）においてｎ４、ｎ５及びｎ６は各々０から７の整数を表す。一つ又は複数のＲ₆、Ｒ₇及びＲ₈は各々アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン、アルコキシ基、アリールオキシ基、複素環基の中から選ばれる置換基を表し、メチル基、ナフチル基が特に好ましい。
【００７２】
ｎ４〜ｎ６が２以上の整数を表すとき、複数のＲ₆〜Ｒ₈は同一であっても異なっていてもよい。
【００７３】
一般式（III）において、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₆、Ｘ₁〜Ｘ₉は水素原子又は置換基を表し、それぞれ異なっていても同一でも良い。Ｒ₁₁〜Ｒ₁₆で表される基としては、好ましくは、アルキル基（例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）が挙げられる。ただし、Ｒ₁₁〜Ｒ₁₆のそれぞれの立体パラメータＥｓ_R11〜Ｅｓ_R16値の合計値は、Ｅｓ_R11＋Ｅｓ_R12＋Ｅｓ_R13＋Ｅｓ_R14＋Ｅｓ_R15＋Ｅｓ_R16≦−２．０を満たす。尚、互いに隣接する置換基同士は縮合して環構造を形成していてもよい。Ｘ₁〜Ｘ₉で表される置換基としてはアルキル基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基等が好ましく、特にＸ₂、Ｘ₅、Ｘ₈はアリール基又はアミノ基（特にジアリールアミノ基）であることがさらに好ましい。
【００７４】
一般式（IV）において、Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₂₈はそれぞれ水素原子、または、置換基を表し、Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₀₄の少なくとも一つは置換基を表す。Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₂₈が置換基を表す場合、その置換として好ましくは、アルキル基（例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロ−ｎ−ブチル基、パーフルオロ−ｔ−ブチル基、ｔ−ブチル基等）、シクロアルキル基（例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アラルキル基（例えばベンジル基、２−フェネチル基等）、アリール基（例えばフェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルコキシ基（例えばメトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、アリールアミノ基（例えば、ジフェニルアミノ基等）等が挙げられる。これらの基はさらに置換されていてもよく、前記置換基としては、ハロゲン原子、水素原子、トリフルオロメチル基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジアリールアミノ基等が挙げられる。
【００７５】
一般式（IV）において、Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₀₄の置換基としては、アルキル基が好ましく、中でも、Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₀₄のいずれか２つ、または、４つがメチル基であることがもっとも好ましい。
【００７６】
一般式（V）において、Ｒ₂₀₁〜Ｒ₂₀₆はそれぞれ水素原子、または、置換基を表す。Ｒ₂₀₁〜Ｒ₂₀₆が置換基を表す場合、その置換基としては前記Ｒ₁₀₁〜Ｒ₁₂₈の例で挙げられている置換基が好ましい。さらに好ましくは、アリール基、または、置換アリール基であり、最も好ましくはフェニル基または、置換フェニル基である。
【００７７】
一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物の中でも、分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０．０５以下であることが好ましく、分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０．０３以下であることが最も好ましい。
【００７８】
以下に、一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００７９】
【化９】

【００８０】
【化１０】

【００８１】
【化１１】

【００８２】
【化１２】

【００８３】
【化１３】

【００８４】
【化１４】

【００８５】
【化１５】

【００８６】
【化１６】

【００８７】
【化１７】

【００８８】
【化１８】

【００８９】
【化１９】

【００９０】
【化２０】

【００９１】
【化２１】

【００９２】
【化２２】

【００９３】
【化２３】

【００９４】
【化２４】

【００９５】
【化２５】

【００９６】
【化２６】

【００９７】
【化２７】

【００９８】
【化２８】

【００９９】
【化２９】

【０１００】
【化３０】

【０１０１】
【化３１】

【０１０２】
【化３２】

【０１０３】
【化３３】

【０１０４】
【化３４】

【０１０５】
【化３５】

【０１０６】
【化３６】

【０１０７】
【化３７】

【０１０８】
【化３８】

【０１０９】
又、分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が０以上０．０５以下である蛍光性化合物としては、前記一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物の他にも以下の様な化合物があげられる。
【０１１０】
【化３９】

【０１１１】
本明細書の蛍光性化合物が発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０１１２】
一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いことから、有機エレクトロルミネッセンス素子の材料としての熱安定性も十分にある。Ｔｇは１００度以上であることが好ましい。
【０１１３】
一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物の分子量は６００以上５０００以下であることが好ましい。この範囲内の分子量であると発光層を真空蒸着法により容易に作製することができ、有機ＥＬ素子の製造が容易になる。さらに、有機ＥＬ素子中における蛍光性化合物の熱安定性もよくなる。
【０１１４】
次に正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等発光層と組み合わせてＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【０１１５】
正孔注入層、正孔輸送層は、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、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、そのうえ、発光層に陰極、電子注入層又は電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。この正孔注入層、正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質をもつものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１１６】
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物，無機物のいずれであってもよい。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、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などが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１１７】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【０１１８】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１１９】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、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、ＬＢ法など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。正孔注入層、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程度である。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１２０】
さらに、必要に応じて用いられる電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１２１】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１２２】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１２３】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ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などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１２４】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。電子輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１２５】
又、本発明においては、蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記燐光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３５０ｎｍから４４０ｎｍ、更に好ましくは３９０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【０１２６】
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はない。本発明のエレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いられる基盤としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１２７】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１２８】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１２９】
まず適当な基板上に、所望の電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【０１３０】
さらに、陽極と発光層または正孔注入層の間、および、陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【０１３１】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率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」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【０１３２】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号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。
【０１３３】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号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、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１３４】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１３５】
さらに上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、および「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）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していても良い。
【０１３６】
バッファー層は、陰極バッファー層または陽極バッファー層の少なくとも何れか１つの層内に本発明の化合物の少なくとも１種が存在して、発光層として機能してもよい。
【０１３７】
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は、陰極と陽極からなる。
【０１３８】
この有機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などの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【０１３９】
上記陽極は、蒸着やスパッタリングなどの方法により、これらの電極物質の薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１４０】
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、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〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極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効率が向上するので好都合である。
【０１４１】
次に有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に、真空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、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^-6〜１０^-3Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１４２】
前記の様に、適当な基板上に、所望の電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫してこの様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、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有機ＥＬ素子に、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５〜４０Ｖ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。
【０１４３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１４４】
実施例１
エレクトロルミネッセンス素子Ｎｏ．１−１〜１−２２を以下のように作製した。
【０１４５】
〈有機ＥＬ素子の作製〉
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１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０１４６】
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ＣＢＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン（ＢＣ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１（燐光性化合物）を１００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ₃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、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層を設けた。さらに、ＣＢＰとＩｒ−１の入った前記加熱ボートに通電して２２０℃まで加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚２０ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。さらに、ＢＣの入った前記加熱ボートに通電して２５０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、さらに、Ａｌｑ₃の入った前記加熱ボートに通電して２５０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１４７】
次に、真空槽をあけ、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム３ｇを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を０．５ｇ入れ、再び真空槽を２×１０^-4Ｐａまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度１．５〜２．０ｎｍ／ｓｅｃでマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物からなる対向電極とすることにより、有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１（比較用）を作製した。
【０１４８】
上記において、発光層のＣＢＰ、燐光性化合物を表２にしめす化合物に置き換えた以外は全く同じ方法で、有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−２〜１−２２を作製した。
【０１４９】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０１５０】
【化４０】

【０１５１】
〈有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１〜１−２２の発光輝度および発光寿命の評価〉
有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物からの発光を示した。有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１の温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で９Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度をミノルタ製ＣＳ−１０００を用いて測定し、この値を１００としたときの有機ＥＬ素子各試料それぞれの発光輝度の比の値（相対値）を表２に示す。
【０１５２】
【表２】

【０１５３】
表２から明らかなように、本発明の化合物を発光層に用いたエレクトロルミネッセンス素子は、発光輝度が高いことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることが判明し、以下の３点が明らかとなった。
（１）Ｎ／Ｃが０．０５（５％）以下のホスト化合物を用いた素子は発光輝度が高く、とりわけ、Ｎ／Ｃが０．０３（３％）以下である場合は、さらに発光輝度が向上している。
（２）Ｎ／Ｃが０．０５（５％）以下でも、ホスト化合物の蛍光極大波長が３５０〜４４０ｎｍの場合に発光輝度が大きい。
（３）Ｎ／Ｃが０．０５（５％）以下で、蛍光極大波長が３５０〜４４０ｎｍで、分子量が６００以上という条件が満たされている場合に、最も発光輝度が大きい。
【０１５４】
尚、Ｉｒ−１、２、３、５、８、９の燐光性化合物の燐光量子収率は、２５℃テトラヒドロフラン中で測定した結果、それぞれ、０．３６、０．３２、０．２７、０．１２、０．３４、０．２１であった。
【０１５５】
また、ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長は、蛍光性化合物をガラス基板上に１００ｎｍの厚みで蒸着したときの蒸着膜の蛍光スペクトルを測定した時の極大値である。
【０１５６】
実施例２
さらに、有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１〜１−２２に対して、正孔輸送材料をα-ＮＰＤ（蛍光極大発光波長が４５２ｎｍ）からｍ−ＭＴＤＡＴＸＡ（蛍光極大発光波長が３９９ｎｍ）に置き換えた以外は、実施例１と全く同様にして有機ＥＬ素子を作製したところ、発光輝度の向上が見られた。
【０１５７】
【化４１】

【０１５８】
実施例３
実施例１で作製した有機ＥＬ素子の陰極をＡｌに置き換え、陰極と電子輸送層の間に陰極バッファー層として、ＬｉＦを０．５ｎｍ蒸着して陰極バッファー層を設けた以外は、実施例１における有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１〜１−２２と全く同様にして有機ＥＬ素子Ｎｏ．３−１〜３−２２を作製した。実施例１と同様に発光輝度をミノルタ製ＣＳ−１０００を用いて測定したところ、有機ＥＬ素子Ｎｏ．３−８は、前記有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−８との相対比較で、発光輝度１４２となった。また、有機ＥＬ素子Ｎｏ．３−１〜３−２２のうちのその他の素子についても、同様に、陰極バッファー層の導入が効果的であった。
【０１５９】
実施例４
実施例１における有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１、１−８において燐光性化合物をＩｒ−１からそれぞれＰｔ−３（２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ−２３Ｈ−ポルフィンプラチナム（II）（ＰｔＯＥＰ）；ポルフィリンプロダクツ株式会社製）に置き換えた以外は、実施例１と全く同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ｎｏ．４−１、４−２を作製した。
【０１６０】
また、同様に実施例１における有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１、１−７において燐光性化合物をＩｒ−１からそれぞれＰｔ−２に置き換えた以外は、実施例１と全く同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子Ｎｏ．４−３、４−４を作製した。
【０１６１】
これらの有機ＥＬ素子の発光輝度を測定した。その結果、本発明の化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光輝度の改善が確認された。
【０１６２】
なお、Ｐｔ−３を用いた場合は赤色の発光が得られ、Ｐｔ−２を用いた場合は青色の発光が得られた。
【０１６３】
実施例５
実施例１において、発光層の構成を蛍光性化合物（７）と１質量％のＤＣＭ２の層（発光層Ａ）を１ｎｍ、（７）と１０質量％のＩｒ−１の層（発光層Ｂ）を１ｎｍそれぞれを交互に５層積層（合計１０ｎｍ）したものに変更した以外は、実施例１と同様にして本発明の有機ＥＬ素子Ｎｏ．５−１を作製した。
【０１６４】
【化４２】

【０１６５】
有機ＥＬ素子Ｎｏ．５−１においてＤＣＭ２からの発光が５９０ｎｍに観測された。
【０１６６】
上記蛍光性化合物（７）をＣＢＰに置き換えた以外有機ＥＬ素子Ｎｏ．５−１と全く同様にして比較の有機ＥＬ素子Ｎｏ．５−２を作製した。有機ＥＬ素子Ｎｏ．５−２からもＤＣＭ２からの発光が５９０ｎｍに観測されたが、発光輝度は蛍光性化合物（７）を使用した場合の０．６０倍であり本発明の構成の方が高輝度の点で有利であることが分かった。
【０１６７】
実施例６
実施例１および４で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置し、図１に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。
【０１６８】
図１には作製したフルカラー表示装置の表示部の模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１６９】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０１７０】
実施例７
実施例１の有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１と同様にして、発光層の化合物、燐光性化合物を表３に示す化合物に置き換えた以外は全く同じ方法で、有機ＥＬ素子Ｎｏ．７−１〜７−２２を作製した。
【０１７１】
各有機ＥＬ素子の温度２３℃で、乾燥窒素ガス雰囲気下で９Ｖの直流電圧を印加した時の発光輝度の半減する時間（発光寿命）を測定し有機ＥＬ素子Ｎｏ．７−１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度［ｃｄ／ｍ²］については、ミノルタ製ＣＳ−１０００を用いて測定した。
【０１７２】
【表３】

【０１７３】
【化４３】

【０１７４】
表３から明らかなように、本発明のＮ／Ｃが０より大で０．０５未満のホスト化合物、特にＮ／Ｃが０より大で０．０３以下のホスト化合物を発光層に用いたエレクトロルミネッセンス素子は、輝度の半減する時間（発光寿命）が長いことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることが判明した。
【０１７５】
【発明の効果】
発光輝度に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子および該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力の表示装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】アクティブマトリクス方式フルカラー表示装置の表示部の模式図。
【符号の説明】
Ａ 表示部（ディスプレイ）
３ 画素
５ 走査線
６ データ線

Claims (15)

1. 蛍光性化合物と燐光性化合物の両方を含有する発光層をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子において、該蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０５未満であり、素子となった状態での電界発光によって得られる発光極大波長は、該蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長波であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 蛍光性化合物の分子中の窒素原子数と炭素原子数の比（Ｎ／Ｃ）が、０より大きく、かつ、０．０３以下であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 蛍光性化合物の蛍光極大波長が３５０ｎｍから４４０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 蛍光性化合物の分子量が６００以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 燐光性化合物の溶液中での燐光量子収率が、２５℃において０．０１以上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. 発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に少なくとも１種の蛍光性化合物が更に含有され、該蛍光性化合物の蛍光極大波長が、３５０ｎｍから４４０ｎｍであることを特徴とする請求項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。
7. 蛍光性化合物の蛍光発光極大波長が３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする請求項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。
8. 発光層、及び正孔輸送層または電子輸送層に含有される蛍光性化合物の蛍光発光極大波長がそれぞれ３９０ｎｍから４１０ｎｍであることを特徴とする請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 陰極と発光層との間に少なくとも１層の陰極バッファー層を有することを特徴とする請求項１〜８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。
10. 燐光性化合物が、重金属錯体系化合物であることを特徴とする請求項１〜９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。
11. 燐光性化合物が、元素の周期律表における VIII 属の金属を中心金属とする錯体系化合物であ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. 燐光性化合物が、オスミウム、イリジウム、または、白金錯体系化合物であることを特徴とする請求項１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 燐光性化合物からの発光の極大波長よりも更に長波な領域に、蛍光極大波長を有する第２の蛍光性化合物を少なくとも１種更に含有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
15. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の、異なる極大波長の発光を有する２種以上を同一基板上に並置していることを特徴とするフルカラー表示装置。

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