JP4871689B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる有機電界発光素子（以下、「有機ＥＬ素子」、「発光素子」又は「素子」ともいう。）に関するものであり、特に発光特性に優れる有機電界発光素子に関するものである。
今日、有機発光材料を用いる種々の表示素子（有機発光素子）に関する研究開発が活発であり、中でも有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができ、有望な表示素子として注目されている。例えば、有機化合物の蒸着により有機薄膜を形成するＥＬ素子が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この文献に記載の有機ＥＬ素子は電子輸送材料と正孔輸送材料の積層構造を有し、従来の単層型素子に比べてその発光特性が大幅に向上している。
また、近年、燐光発光材料を用いることにより、素子の高効率化が進んでいる。燐光発光材料としてはイリジウム錯体や白金錯体などが知られている（例えば、特許文献１、２、３等参照）。
前記特許文献３の発光層では、ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）（イリジウムトリス（フェニルピリジン））を用い、ホスト材料としてはＣＢＰ（４,４’-ジカルバゾールビフェニル）を組み合わせている。
また、特許文献４、５、６では、ホスト材料としてＭＣＰ（メタ−ジカルバゾ−９―リルベンゼン）を用いているが、発光効率や耐久性の点で、ホスト材料に改良が求められている。
米国特許第６３０３２３８号明細書
国際公開第００／５７６７６号パンフレット
国際公開第００／７０６５５号パンフレット
国際特許公開公報ＷＯ０４／０１６７１１
国際特許公開公報ＷＯ０３／０５９０１５
米国特許公開公報ＵＳ２００３／０１７５５５３
アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）、５１巻、９１３頁、１９８７年
本発明の目的は、発光効率が高い発光素子の提供にある。また、その発光素子に好適な化合物を提供することも目的とする。
この課題は下記手段によって達成された。
〔１〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも一種を有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
（一般式(Ｉ)中、Ｑ 1 〜Ｑ ４ はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｒ 0 は水素原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基または炭素原子で結合したヘテロアリール基を表し、Ｒ 1 は水素原子を表す。Ｒ ２ 及びＲ ３ はそれぞれ独立に水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アミノ基またはハロゲン基を表し、Ｒ ４ 〜Ｒ 15 はそれぞれ水素原子を表す。Ｚ 1 〜Ｚ 12 はそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。）
〔２〕
一般式(Ｉ)中、Ｑ 1 〜Ｑ ４ はそれぞれ炭素原子であることを特徴とする、〔１〕に記載の有機電界発光素子。
〔３〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、一般式(Ｉ)で表される化合物の少なくとも一種を発光層に含有することを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の有機電界発光素子。
〔４〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に少なくとも１種類の４座配位子を有する錯体系燐光発光材料を含有することを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
〔５〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層と陰極の間の層に金属錯体を含有することを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
〔６〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に隣接する層の少なくとも一層にカルバゾール骨格を少なくとも二つ含む化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
本発明は、上記〔１〕〜〔６〕項に関するものであるが、その他の事項についても参考のために記載した。
（１）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも一種を有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
〔１〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも一種を有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
（一般式(Ｉ)中、Ｑ 1 〜Ｑ ４ はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｒ 0 は水素原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基または炭素原子で結合したヘテロアリール基を表し、Ｒ 1 は水素原子を表す。Ｒ ２ 及びＲ ３ はそれぞれ独立に水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アミノ基またはハロゲン基を表し、Ｒ ４ 〜Ｒ 15 はそれぞれ水素原子を表す。Ｚ 1 〜Ｚ 12 はそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。）
〔２〕
一般式(Ｉ)中、Ｑ 1 〜Ｑ ４ はそれぞれ炭素原子であることを特徴とする、〔１〕に記載の有機電界発光素子。
〔３〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、一般式(Ｉ)で表される化合物の少なくとも一種を発光層に含有することを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の有機電界発光素子。
〔４〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に少なくとも１種類の４座配位子を有する錯体系燐光発光材料を含有することを特徴とする〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
〔５〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層と陰極の間の層に金属錯体を含有することを特徴とする〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
〔６〕
一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に隣接する層の少なくとも一層にカルバゾール骨格を少なくとも二つ含む化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする〔１〕〜〔５〕のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
本発明は、上記〔１〕〜〔６〕項に関するものであるが、その他の事項についても参考のために記載した。
（１）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも一種を有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
（一般式(Ｉ)中、Ｑ1〜Ｑ４はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｒ0は水素原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基、炭素原子で結合したヘテロアリール基を表し、Ｒ1は水素原子を表す。Ｒ2〜Ｒ15はそれぞれ独立に水素原子もしくは置換基を表す。Ｚ1〜Ｚ12はそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。Ｚ1〜Ｚ３、Ｚ４〜Ｚ６、Ｚ７〜Ｚ９、Ｚ1０〜Ｚ12は、それぞれ結合して環を形成しても良い。）
（２）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、一般式(Ｉ)で表される化合物の少なくとも一種を発光層に含有することを特徴とする上記（１）に記載の有機電界発光素子。
（３）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に少なくとも１種類の４座配位子を有する錯体系燐光発光材料を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の有機電界発光素子。
（４）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層と陰極の間の層に金属錯体を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
（５）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に隣接する層の少なくとも一層にカルバゾール骨格を少なくとも二つ含む化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
（２）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、一般式(Ｉ)で表される化合物の少なくとも一種を発光層に含有することを特徴とする上記（１）に記載の有機電界発光素子。
（３）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に少なくとも１種類の４座配位子を有する錯体系燐光発光材料を含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の有機電界発光素子。
（４）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層と陰極の間の層に金属錯体を含有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
（５）一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に隣接する層の少なくとも一層にカルバゾール骨格を少なくとも二つ含む化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
本発明によれば、発光効率に優れた有機電界発光素子を提供することができる。
本発明の有機電界発光素子（以下、「本発明の素子」と呼ぶことがある。）は、一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層（有機化合物のみからなる層であっても良いし、無機化合物を含有する有機層であっても良い）を有する有機電界発光素子であって、任意の、一対の電極に挟まれる層中に、下記一般式(Ｉ)で表される化合物が含まれていることを特徴とする。
一般式(Ｉ)で表される化合物について説明する。
（一般式(Ｉ)中、Ｑ1〜Ｑ４はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｒ0は水素原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基、炭素原子で結合したヘテロアリール基を表し、Ｒ1は水素原子を表す。Ｒ2〜Ｒ15はそれぞれ独立に水素原子もしくは置換基を表す。Ｚ1〜Ｚ12はそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。Ｚ1〜Ｚ３、Ｚ４〜Ｚ６、Ｚ７〜Ｚ９、Ｚ1０〜Ｚ12は、それぞれ結合して環を形成しても良い。）
Ｒ0は水素原子、アルキル基、アリール基、炭素原子で結合したヘテロアリール基（即ち、ヘテロアリール基中の炭素原子でベンゼン環と結合した基である）を表し、水素原子、アルキル基であることが好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
Ｒ0のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基の好ましい範囲は、後述のＲ4〜Ｒ15の置換基と同じである。これらの置換基は、更に他の置換基によって置換されてもよく、また、これらの置換基がＲ2、Ｒ3とそれぞれ結合して、環を形成していてもよい。
Ｑ1〜Ｑ４はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｑ1〜Ｑ４のすべてが炭素原子またはＱ1〜Ｑ４のすべてがケイ素原子であることが好ましく、Ｑ1〜Ｑ４のすべてが炭素原子であることが特に好ましい。
Ｚ1〜Ｚ12はそれぞれ独立にアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表し、アルキル基、アリール基であることが好ましく、アルキル基であることが特に好ましい。Ｚ1〜Ｚ３、Ｚ４〜Ｚ６、Ｚ７〜Ｚ９、Ｚ1０〜Ｚ12は、それぞれ結合して環を形成しても良い。
Ｚ1〜Ｚ12のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基の好ましい範囲は、後述のＲ4〜Ｒ15の置換基と同じである。これらの置換基は、更に他の置換基によって置換されてもよい。
Ｒ2〜Ｒ15はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表す。置換基としては特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン基、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基、シリル基、シリルオキシ基などが挙げられる。
Ｒ2、Ｒ3の置換基として好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アミノ基、ハロゲン基であり、より好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基であり、特に好ましくはt−ブチル基、フェニル基である。これらの置換基は、更に他の置換基によって置換されてもよい。
Ｒ4〜Ｒ15の置換基として好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アミノ基、ハロゲン基であり、より好ましくはアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基であり、特に好ましくはt−ブチル基、フェニル基である。これらの置換基は、更に他の置換基によって置換されてもよく、また、これらの置換基同士が結合し、環を形成していてもよい。
ここで、アルキル基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−オクタデシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、１−アダマンチル、などが挙げられる。
また、アルケニル基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、１−プロペニル、１−イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。
また、アルキニル基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばエチニル、プロパルギル、１−プロピニル、３−ペンチニルなどが挙げられる。
また、アリール基としては、好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｏ−メチルフェニル、ｍ−メチルフェニル、ｐ−メチルフェニル、２，４−キシリル、ｐ−クメニル、メシチル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。
また、ヘテロアリール基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、トリアジニル、キノリル、イソキノリニル、ピロリル、インドリル、フリル、チエニル、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどが挙げられる。
また、アミノ基としては、好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。
また、アルコキシ基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。
また、アリールオキシ基としては、好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。
また、ヘテロ環オキシ基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。
また、アシル基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。
また、アルコキシカルボニル基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。
また、アリールオキシカルボニル基としては、好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。
また、アシルオキシ基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。
また、アシルアミノ基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。
また、アルコキシカルボニルアミノ基としては、好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。
また、アリールオキシカルボニルアミノ基としては、好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。
また、スルホニルアミノ基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。
また、スルファモイル基としては、好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。
また、カルバモイル基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。
また、アルキルチオ基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。
また、アリールチオ基としては、好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。
また、ヘテロ環チオ基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。
また、スルホニル基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシル、トリフルオロメタンスルホニルなどが挙げられる。
また、スルフィニル基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。
また、ウレイド基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。
また、リン酸アミド基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。
また、ハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
また、ヘテロ環基としては、好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えば、ピペリジル、モルホリノ、ピロリジルなどが挙げられる。
また、シリル基としては、好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。
また、シリルオキシ基としては、好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。
本発明の一般式（I）で表される化合物は低分子化合物であっても良く、また、オリゴマー化合物、一般式（I）で表される構造を主鎖または側鎖に有するポリマー化合物（重量平均分子量（ポリスチレン換算）は好ましくは１０００〜５００００００、より好ましくは２０００〜１００００００、さらに好ましくは３０００〜１０００００である。）であっても良い。本発明の一般式（I）で表される化合物は低分子化合物が好ましい。
本発明の一般式（I）で表される化合物が、オリゴマー化合物または一般式（I）で表される構造を主鎖または側鎖に有するポリマー化合物の場合、主鎖または側鎖として、R0〜R15のいずれか、もしくは複数が含まれ、より好ましくはR0〜R3のいずれが含まれ、特に好ましくはR0が含まれる。
本発明の一般式（I）で表される化合物が、オリゴマー化合物または一般式（I）で表される構造を主鎖または側鎖に有するポリマー化合物の場合、主鎖または側鎖として、R0〜R15のいずれか、もしくは複数が含まれ、より好ましくはR0〜R3のいずれが含まれ、特に好ましくはR0が含まれる。
本発明の一般式(Ｉ)で表される化合物は、その用途が限定されることはなく、有機層の内いずれの層に含有されてもよいが、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電荷ブロック層のいずれか、もしくは複数に含有されるのが好ましく、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に含有されるのがより好ましく、発光層に含有されるのが特に好ましい。
発光層中において、本発明の一般式(Ｉ)で表される化合物は1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることがより好ましい。
また、本発明の一般式(Ｉ)で表される化合物を発光層以外の層に含有する場合は、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることがより好ましい。
発光層中において、本発明の一般式(Ｉ)で表される化合物は1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることがより好ましい。
また、本発明の一般式(Ｉ)で表される化合物を発光層以外の層に含有する場合は、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることがより好ましい。
一般式(Ｉ)で表される化合物の具体例を以下に列挙するが、本発明はこれらの化合物に限定されることはない。
一般式(Ｉ)で表される化合物を含むポリマー化合物、オリゴマー化合物の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらの化合物に限定されることはない。ポリマー化合物の場合、ホモポリマー化合物であっても良く、共重合体であっても良く、共重合体はランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体のいずれでもよい。図中、ｍ：ｎはポリマーに含まれる各モノマーのモル比を表し、ｍは１〜１００、ｎは０〜９９の数値を表し、ｍとｎの和は１００である。
本発明で用いられる発光材料は、蛍光発光材料であっても燐光発光材料であってもよいが、好ましくは金属錯体を用いた燐光発光材料であり、さらに好ましくはイリジウムや白金を含む金属錯体であり、特に好ましくは四座配位子を有する金属錯体で、具体的には国際公開第０４-１０８８５７号に記載の化合物である。４座配位子を有する錯体系燐光材料を用いることにより、発光効率、および耐久性を向上させることができる。
４座配位子を有する錯体系燐光材料としては、一般式（II）で表される金属錯体が好ましく、一般式（III）で表される金属錯体がより好ましい。
（一般式(II)中、Ｍ１１は金属イオン、もしくは金属イオンを含む原子群を表す。Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４はそれぞれＭ１１に配位する原子群を表す。Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４はそれぞれ単結合または連結基を表す。ｎ１１は０または１を表す。ｎ１１が０の時は、Ｑ１３とＱ１４の間のＬ１４を介した結合は存在しない。Ｍ１１−Ｑ１１間の結合、Ｍ１１−Ｑ１２間の結合、Ｍ１１−Ｑ１３間の結合、Ｍ１１−Ｑ１４間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。）
（一般式(III)中、Ｍ２１は金属イオン、もしくは金属イオンを含む原子群を表す。Ｑ２３、Ｑ２４はそれぞれＭ２１に配位する原子群を表す。Ｌ２２は単結合または連結基を表す。Ｒ２１、Ｒ２２は置換基を表す。ｍ２１、ｍ２２はそれぞれ０〜３の整数を表す。Ｍ２１−Ｎ間の結合（点線部）は、配位結合を示す。Ｍ２１−Ｑ２３間の結合及びＭ２１−Ｑ２４間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。）
一般式（II）について説明する。Ｍ１１は金属イオンを表し、遷移金属イオン、もしくは金属イオンを含む原子群であることが好ましく、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、パラジウムイオン、銀イオン、タングステンイオン、レニウムイオン、オスミウムイオン、イリジウムイオン、白金イオン、金イオンが好ましく、ロジウムイオン、パラジウムイオン、レニウムイオン、イリジウムイオン、白金イオンがより好ましく、白金イオン、イリジウムイオン、パラジウムイオンがさらに好ましく、白金イオンが特に好ましい。
Ｍ１１の価数は、０〜４価が好ましく、２〜３価がより好ましく、２価が特に好ましい。
Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４はそれぞれＭ１１に配位する（配位により形成される結合としては、例えば配位結合、共有結合、イオン結合 がある）原子群を表す。Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３、Ｑ１４はＭ１１に配位する原子群であれば、特に限定されないが、炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群、硫黄原子で配位する原子群、りん原子で配位する原子群が好ましい。
炭素原子で配位する原子群としては、例えばイミノ基、芳香族炭化水素環基（ベンゼン、ナフタレンなど）、ヘテロ環基（チオフェン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾールなど）およびこれらを含む縮合環、およびこれらの互変異性体が挙げられる。これらの基は、さらに置換基を有していても良い。置換基の例としては、後述のＲ２１で説明する基が挙げられる。
窒素原子で配位する原子群としては、例えば含窒素ヘテロ環基（ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾールなど）、アミノ基（アルキルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばメチルアミノ）、アリールアミノ基（例えばフェニルアミノ）などが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、イミノ基などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のＲ２１で説明する基が挙げられる。
酸素原子で配位する原子群としては、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。）、ヘテロ環オキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。）、シリルオキシ基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。）、カルボニル基（例えばケトン基、エステル基、アミド基など）、エーテル基（例えばジアルキルエーテル基、ジアリールエーテル基、フリル基など）などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のＲ２１で説明する基が挙げられる。
硫黄原子で配位する原子群としては、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロ環チオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、チオカルボニル基（例えばチオケトン基、チオエステル基など）、チオエーテル基（例えばジアルキルチオエーテル基、ジアリールチオエーテル基、チオフリル基など）などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のＲ２１で説明する基が挙げられる。
りん原子で配位する原子群としては、ジアルキルホスフィノ基、ジアリールホスフィノ基、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、ホスフィニン基等があげられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のＲ２１で説明する基が挙げられる。
Ｑ１１、Ｑ１２は窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群、りん原子で配位する原子群が好ましく、窒素原子で配位する原子群がより好ましく、窒素原子で配位する含窒素へテロ環基がさらに好ましく、窒素原子で配位する単環の含窒素へテロ環基が特に好ましい。
Ｑ１３、Ｑ１４は炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群が好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基、酸素原子で配位するアリールオキシ基、酸素原子で配位するヘテロアリールオキシ基がより好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基がさらに好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基が特に好ましい。
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４はそれぞれ単結合または連結基を表す。連結基としては、特に限定されないが、アルキレン基(例えばメチレン基、ジメチルメチレン基、ジイソプロピルメチレン基、ジフェニルメチレン基、エチレン基、テトラメチルエチレン基など)、アルケニレン基（ビニレン基、ジメチルビニレン基など）、アルキニレン基（エチニレン基など）、アリーレン基（フェニレン基、ナフチレン基など）、ヘテロアリーレン基（ピリジレン基、ピラジレン基、キノリレン基など）、酸素連結基、硫黄連結基、窒素連結基（メチルアミノ連結基、フェニルアミノ連結基、ｔブチルアミノ連結基など）、ケイ素連結基、及び、これらを組み合わせた連結基（例えばオキシレンメチレン基など）などが挙げられる。
Ｌ１１、Ｌ１３は単結合、アルキレン基、酸素連結基が好ましく、単結合、アルキレン基がより好ましく、単結合がさらに好ましい。
Ｌ１２、Ｌ１４は、単結合、アルキレン基、酸素連結基、窒素連結基が好ましく、アルキレン基、窒素連結基がより好ましく、アルキレン連結基が特に好ましい。
ｎ１１は０または１を表す。ｎ１１が０の時は、Ｑ１３とＱ１４の間のＬ１４を介した結合は存在しない。
Ｍ１１−Ｑ１１間の結合、Ｍ１１−Ｑ１２間の結合、Ｍ１１−Ｑ１３間の結合、Ｍ１１−Ｑ１４間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。
Ｍ１１−Ｑ１１間の結合、Ｍ１１−Ｑ１２間の結合は、配位結合（点線で表される結合）であることが好ましく、Ｍ１１−Ｑ１３間の結合、Ｍ１１−Ｑ１４間の結合は、共有結合（実線で表される結合）、または、イオン結合（実線で表される結合）であることが好ましく、共有結合であることがより好ましい。
以下、一般式（III）について説明する。
Ｍ２１は前記Ｍ１１と同義であり、好ましい範囲も同じである。Ｑ２３、Ｑ２４はそれぞれＭ２１に配位する原子群を表す。
Ｑ２３、Ｑ２４は炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群が好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基、酸素原子で配位するアリールオキシ基、酸素原子で配位するヘテロアリールオキシ基がより好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基がさらに好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基が特に好ましい。その中でも、炭素原子で配位する５員環のヘテロアリール基が特に好ましい。
特に、炭素原子で配位する５員環のヘテロアリール基の中でも、Ｑ２３、Ｑ２４は、窒素原子でピリジン環に連結する５員環のヘテロアリール基（ピロール、ピラゾール、トリアゾール）が好ましい。
Ｒ２１、Ｒ２２はそれぞれ置換基を表す。置換基としては、例えば、アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどが挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる。）、アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなどが挙げられる。）、ヘテロ環オキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。）、アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロ環チオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。）、シリルオキシ基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。）などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。
Ｒ２１、Ｒ２２はアルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基が好ましく、アルキル基、置換アミノ基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。
Ｌ２２は前記L１2と同義であり、好ましい範囲も同じである。
ｍ２１、ｍ２２はそれぞれ０〜３の整数を表し、０、１が好ましく、０がより好ましい。ｍ２１、ｍ２２が複数の場合、複数のＲ２１、Ｒ２２はそれぞれ同じであっても異なっても良い。
発光層と陰極の間の層に含まれる金属錯体について説明する。金属錯体を構成する金属イオンとしては特に限定されないが、２価または３価の金属イオンが好ましく、３価のアルミニウムイオン、２価の亜鉛イオン、３価のガリウムイオン、２価のベリリウムイオン、２価のマグネシウムイオンがより好ましく、３価のアルミニウムイオン、３価のガリウムイオン、２価の亜鉛イオンがさらに好ましく、３価のアルミニウムイオンが特に好ましい。
発光層と陰極の間の層、好ましくは電子注入層や電子輸送層に金属錯体を含むことにより、効率の向上や耐久性の向上の効果が得られる。該金属錯体は、添加する層中、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることが特に好ましい。
発光層と陰極の間の層、好ましくは電子注入層や電子輸送層に金属錯体を含むことにより、効率の向上や耐久性の向上の効果が得られる。該金属錯体は、添加する層中、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることがより好ましく、80〜100質量％含まれることが特に好ましい。
発光層に隣接する層の少なくとも一方、好ましくは、発光層に陽極側で隣接する層に含有されるカルバゾール骨格を含む材料としては、カルバゾール骨格を二つ以上含むものが好ましく、カルバゾール骨格を２〜８個含むものがより好ましく、カルバゾール骨格を２〜３個含むものが特に好ましい。カルバゾール骨格を含む材料として、本発明の一般式(I)で表される化合物も用いることができる。
発光層に隣接する層の少なくとも一方に、カルバゾール骨格を含む材料を含むことにより、発光効率、耐久性を向上させることができる。カルバゾール骨格を含む材料は、添加層中、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることが好ましく、80〜100質量％含まれることが特に好ましい。
発光層に隣接する層の少なくとも一方に、カルバゾール骨格を含む材料を含むことにより、発光効率、耐久性を向上させることができる。カルバゾール骨格を含む材料は、添加層中、1〜100質量％含まれることが好ましく、50〜100質量％含まれることが好ましく、80〜100質量％含まれることが特に好ましい。
本発明の素子を構成する各要素について詳細に説明する。
［有機電界発光素子］
以下、本発明の素子について詳細に説明する。
本発明の発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に有機発光層（以下、単に「発光層」と称する場合がある。）を含む有機層（有機化合物のみからなる層であっても良いし、無機化合物を含有する有機層であっても良い）を有する。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
以下、本発明の素子について詳細に説明する。
本発明の発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に有機発光層（以下、単に「発光層」と称する場合がある。）を含む有機層（有機化合物のみからなる層であっても良いし、無機化合物を含有する有機層であっても良い）を有する。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
本発明における有機層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。更に、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。尚、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
次に、本発明の発光材料を構成する要素について、詳細に説明する。
＜基板＞
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。
基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、有機発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
＜陽極＞
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられる。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。
陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。
本発明の有機電界発光素子において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０3Ω／□以下が好ましく、１０2Ω／□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。
なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
＜陰極＞
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
本発明において、陰極形成位置は特に制限はなく、有機層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と前記有機層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
また、陰極と前記有機層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍ程度であり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
＜有機層＞
本発明における有機層について説明する。
本発明の素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有しており、有機発光層以外の他の有機層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
本発明における有機層について説明する。
本発明の素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有しており、有機発光層以外の他の有機層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
−有機層の形成−
本発明の素子において、有機層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
本発明の素子において、有機層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
−有機発光層−
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは１種であっても２種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は１種であっても２種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは１種であっても２種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は１種であっても２種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。
また、本発明に使用できる燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著，Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press社１９８７年発行、H.Yersin著，「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。本発明では、前述の錯体系燐光発光材料を用いることが好ましい。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。本発明では、前述の錯体系燐光発光材料を用いることが好ましい。
燐光発光材料は、発光層中に、０．１〜４０質量％含有されることが好ましく、０．５〜２０質量％含有されることがより好ましい。
また、本発明における発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するＩｒ錯体に代表される各種金属錯体等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．５ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するＩｒ錯体に代表される各種金属錯体等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．５ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．２ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子輸送層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．２ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ＢＣＰ等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ＢＣＰ等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
＜保護層＞
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の金属酸化物、ＳｉＮx、ＳｉＮxＯy等の金属窒化物、ＭｇＦ2、ＬｉＦ、ＡｌＦ3、ＣａＦ2等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の金属酸化物、ＳｉＮx、ＳｉＮxＯy等の金属窒化物、ＭｇＦ2、ＬｉＦ、ＡｌＦ3、ＣａＦ2等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
保護層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、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）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（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。
＜封止＞
さらに、本発明の素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
さらに、本発明の素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
本発明の素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
本発明の素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
本発明の素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜合成例：例示化合物の合成＞
前述の一般式(Ｉ)で表される化合物のうち、例えば、例示化合物１は、J. Org. Chem. ５６巻、６２４８項、１９９１年に記載の化合物１とメタ−ジブロモベンゼンのパラジウム触媒を用いたカップリング反応で合成することが出来る。また、例示化合物２７は、Synthesis １６巻、２４７０項、２００３年に記載の化合物２とメタ−ジヨードベンゼンの銅触媒によるカップリングで得られた化合物３を、Adv. Mater. １８巻、１２１６項、２００６年を参考に、ブチルリチウムによる金属ハロゲン交換反応後、トリメチルクロロシランで処理することにより得られる。
前述の一般式(Ｉ)で表される化合物のうち、例えば、例示化合物１は、J. Org. Chem. ５６巻、６２４８項、１９９１年に記載の化合物１とメタ−ジブロモベンゼンのパラジウム触媒を用いたカップリング反応で合成することが出来る。また、例示化合物２７は、Synthesis １６巻、２４７０項、２００３年に記載の化合物２とメタ−ジヨードベンゼンの銅触媒によるカップリングで得られた化合物３を、Adv. Mater. １８巻、１２１６項、２００６年を参考に、ブチルリチウムによる金属ハロゲン交換反応後、トリメチルクロロシランで処理することにより得られる。
なお、上記に示した製造方法において、定義された置換基が、ある合成方法の条件下で変化するか、または該方法を実施するのに不適切な場合、官能基の保護、脱保護（例えば、プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス（Protective Groups in Organic Synthesis）、グリーン（T. W. Greene）著、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インコーポレイテッド（John Wiley & Sons Inc.）（1981年）等）等の手段により容易に製造が可能である。また、必要に応じて適宜置換基導入等の反応工程の順序を変化させることも可能である。
・例示化合物１の合成
窒素気流下、メタ−ジブロモベンゼン（０．３６ｍL）、化合物１（２．１ｇ）、酢酸パラジウム(４２ｍｇ)、トリ−tert―ブチルホスフィン（０．１ｍL）、炭酸ルビジウム（４．２ｇ）、キシレン（１５ｍL）の混合物を、１０時間、過熱還流して、室温に冷却後、酢酸エチルを加えて、シリカゲルで濾過した。濾液を減圧濃縮し、得られた固体を、ヘキサンで洗うことにより、例示化合物１を０．９３ｇ（収率５０％）得た。重クロロホルム中での１Ｈ ＮＭＲのケミカルシフトは、 δ８．０２（ｄ,４Ｈ）, ７．９１（ｔ,１Ｈ）, ７．７３−７．６７（ｍ,３Ｈ）, ７．３６−７．３２（ｍ,８Ｈ）, １．３５（ｓ,３６Ｈ）であった。
窒素気流下、メタ−ジブロモベンゼン（０．３６ｍL）、化合物１（２．１ｇ）、酢酸パラジウム(４２ｍｇ)、トリ−tert―ブチルホスフィン（０．１ｍL）、炭酸ルビジウム（４．２ｇ）、キシレン（１５ｍL）の混合物を、１０時間、過熱還流して、室温に冷却後、酢酸エチルを加えて、シリカゲルで濾過した。濾液を減圧濃縮し、得られた固体を、ヘキサンで洗うことにより、例示化合物１を０．９３ｇ（収率５０％）得た。重クロロホルム中での１Ｈ ＮＭＲのケミカルシフトは、 δ８．０２（ｄ,４Ｈ）, ７．９１（ｔ,１Ｈ）, ７．７３−７．６７（ｍ,３Ｈ）, ７．３６−７．３２（ｍ,８Ｈ）, １．３５（ｓ,３６Ｈ）であった。
＜有機電界発光素子の作製と評価＞
（１）比較例1の有機電界発光素子の作製
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のＩＴＯ膜を有するガラス基板（ジオマテック社製、表面抵抗１０Ω／□）を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極（ＩＴＯ膜）上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
本発明の実施例における蒸着速度は、特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度はULVAC社製水晶振動子成膜コントローラーCRTM-9000を用いて測定した。以下に記載の膜厚も、CRTM−9000の数値と、Dektak型触針式膜厚計で測定した膜厚をもとに作成した検量線から算出したものである。
０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のＩＴＯ膜を有するガラス基板（ジオマテック社製、表面抵抗１０Ω／□）を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極（ＩＴＯ膜）上に真空蒸着法にて以下の有機層を順次蒸着した。
本発明の実施例における蒸着速度は、特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度はULVAC社製水晶振動子成膜コントローラーCRTM-9000を用いて測定した。以下に記載の膜厚も、CRTM−9000の数値と、Dektak型触針式膜厚計で測定した膜厚をもとに作成した検量線から算出したものである。
＜１＞化合物Ａ＋化合物Ｂ(０.３重量％)の共蒸着 ：膜厚１６０ｎｍ
＜２＞化合物Ｃ：膜厚１０ｎｍ
＜３＞ＭＣＰ＋発光材料Ａ(１５重量％)の共蒸着：膜厚６０ｎｍ
＜４＞化合物Ｅ：膜厚４０ｎｍ
＜２＞化合物Ｃ：膜厚１０ｎｍ
＜３＞ＭＣＰ＋発光材料Ａ(１５重量％)の共蒸着：膜厚６０ｎｍ
＜４＞化合物Ｅ：膜厚４０ｎｍ
最後にフッ化リチウム０．１ｎｍおよび金属アルミニウムをこの順に１００ｎｍ蒸着し陰極とした。これを大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止し、比較例１の有機電界発光素子を得た。
（２）本発明の実施例１の有機電界発光素子の作製
ＭＣＰを下記構造の例示化合物１に変更する以外は、比較例1と同様の方法で本発明の実施例１の有機電界発光素子を作製した。
ＭＣＰを下記構造の例示化合物１に変更する以外は、比較例1と同様の方法で本発明の実施例１の有機電界発光素子を作製した。
（３）比較例２の有機電界発光素子の作製
発光材料Ａを下記構造の発光材料Ｂに変更する以外は、比較例１と同様の方法で比較例２の有機電界発光素子を作製した。
発光材料Ａを下記構造の発光材料Ｂに変更する以外は、比較例１と同様の方法で比較例２の有機電界発光素子を作製した。
（４）本発明の実施例２の有機電界発光素子の作製
ＭＣＰを下記構造の例示化合物１に変更する以外は、比較例２と同様の方法で本発明の実施例２の有機電界発光素子を作製した。
ＭＣＰを下記構造の例示化合物１に変更する以外は、比較例２と同様の方法で本発明の実施例２の有機電界発光素子を作製した。
（５）本発明の実施例３の有機電界発光素子の作製
発光材料Ｂを下記構造の発光材料Ｃに変更する以外は、実施例２と同様の方法で本発明の実施例３の有機電界発光素子を作製した。
発光材料Ｂを下記構造の発光材料Ｃに変更する以外は、実施例２と同様の方法で本発明の実施例３の有機電界発光素子を作製した。
（６）本発明の実施例４の有機電界発光素子の作製
化合物Ｃの層と、例示化合物１と発光材料Ｃの共蒸着層の間に、化合物Ｄの膜厚３ｎｍの層を挿入すること以外は、実施例３と同様の方法で本発明の実施例４の有機電界発光素子を作製した。
化合物Ｃの層と、例示化合物１と発光材料Ｃの共蒸着層の間に、化合物Ｄの膜厚３ｎｍの層を挿入すること以外は、実施例３と同様の方法で本発明の実施例４の有機電界発光素子を作製した。
上記、化合物Ａ〜化合物Ｅの化学構造は下記の通りである。
上記、発光材料Ａ〜発光材料Ｃの化学構造は下記の通りである。
上記、例示化合物１およびＭＣＰの化学構造は下記の通りである。
上記で得られた有機電界発光素子を以下の方法により評価した。
・ＥＬ外部量子収率の評価
得られた有機電界発光素子を、東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加して発光させた。１００ｃｄ／ｍ２時の正面輝度からＥＬ外部量子収率を算出した。
得られた有機電界発光素子を、東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加して発光させた。１００ｃｄ／ｍ２時の正面輝度からＥＬ外部量子収率を算出した。
上記実施例１の有機電界発光素子は、比較例１の有機電界発光素子に対して、発光効率が１.１倍であった。
上記比較例２の有機電界発光素子は、比較例１の有機電界発光素子に対して、発光効率が１.５倍であった。
上記実施例２の有機電界発光素子は、比較例１の有機電界発光素子に対して、発光効率が１.７倍であった。
上記実施例３の有機電界発光素子は、比較例１の有機電界発光素子に対して、発光効率が２．０倍であった。
上記実施例４の有機電界発光素子は、比較例１の有機電界発光素子に対して、発光効率が２．２倍であった。
Claims (6)
- 一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式（Ｉ）で表される化合物の少なくとも一種を有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
（一般式(Ｉ)中、Ｑ1〜Ｑ４はそれぞれ独立に炭素原子またはケイ素原子であり、Ｒ0は水素原子、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基または炭素原子で結合したヘテロアリール基を表し、Ｒ1は水素原子を表す。Ｒ ２ 及びＲ ３ はそれぞれ独立に水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、アミノ基またはハロゲン基を表し、Ｒ ４ 〜Ｒ15はそれぞれ水素原子を表す。Ｚ1〜Ｚ12はそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。） - 一般式(Ｉ)中、Ｑ 1 〜Ｑ ４ はそれぞれ炭素原子であることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光素子。
- 一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、一般式(Ｉ)で表される化合物の少なくとも一種を発光層に含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
- 一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に少なくとも１種類の４座配位子を有する錯体系燐光発光材料を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層と陰極の間の層に金属錯体を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 一対の電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、発光層に隣接する層の少なくとも一層にカルバゾール骨格を少なくとも二つ含む化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
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