JP5958464B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子にかかり、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の低電圧でのパワー効率向上、長時間駆動安定性の向上および高温保存性の向上に関わる。
近年、有機物質を使用した有機エレクトロルミネッセンス素子（以下において、適宜、「有機ＥＬ素子」と略称する。）は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み光源アレイとしての用途が有望視されており、活発な研究開発が進められている。
有機ＥＬ素子は、フィルム上に形成された1対の陽極と陰極との間に、有機発光物質を含有する厚さ僅か０．１μｍ程度の有機機能層（単層部又は多層部）で構成する薄膜型の全固体素子である。この様な有機ＥＬ素子に２〜２０Ｖ程度の比較的低い電圧を印加すると、有機化合物層に陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。この電子と正孔が発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出することにより発光が得られることが知られており、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
有機ＥＬ素子は、フィルム上に形成された1対の陽極と陰極との間に、有機発光物質を含有する厚さ僅か０．１μｍ程度の有機機能層（単層部又は多層部）で構成する薄膜型の全固体素子である。この様な有機ＥＬ素子に２〜２０Ｖ程度の比較的低い電圧を印加すると、有機化合物層に陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。この電子と正孔が発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出することにより発光が得られることが知られており、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ、原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を始めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。特に、地球温暖化防止策の一つとして、人類のエネルギー消費の多くを占める照明器具への応用が検討されはじめ、従来の照明器具に置き換わりうる白色発光パネルの実用化に向けて、性能向上やコストダウンの試みが盛んである。
照明用白色発光パネルにおいては、高効率・長寿命が求められており、蛍光灯や白色LEDに対して性能が低いのが現状である。
照明用の白色発光パネルの普及には、蛍光灯や白色ＬＥＤを凌駕する高効率と長寿命が求められており、様々な試みが行われている。
照明用白色発光パネルにおいては、高効率・長寿命が求められており、蛍光灯や白色LEDに対して性能が低いのが現状である。
照明用の白色発光パネルの普及には、蛍光灯や白色ＬＥＤを凌駕する高効率と長寿命が求められており、様々な試みが行われている。
有機ＥＬ素子は蒸着法で作製されることが一般的だが、蒸着法では薄膜の成膜レート、材料の使用効率、真空プロセスの使用などからコストダウンをすることが難しい。
これに対し、近年では、有機ＥＬ素子を塗布法で作製する試みが活発に行われている。塗布法は成膜レートが短い、材料の使用効率が高いなどの観点から蒸着法に比べて、コストダウンをすることが出来ると考えられており、期待されている。
一般に、有機ＥＬ素子は多層からなるため、塗布法で有機ＥＬ素子を作製する場合は、下地を溶かさないように上層を積層する必要がある。一般的に低分子材料からなる下地を溶かさずに上層を塗布積層することは難しいため、塗布法で用いる材料は高分子を用いることが多い。
しかし、高分子材料では材料の精製が難しく、わずかな不純物が性能に大きな影響を与えてしまうため、その影響が大きく出てしまう発光層は材料を精製しやすい低分子材料を使用すると良いことが知られている。
これに対し、近年では、有機ＥＬ素子を塗布法で作製する試みが活発に行われている。塗布法は成膜レートが短い、材料の使用効率が高いなどの観点から蒸着法に比べて、コストダウンをすることが出来ると考えられており、期待されている。
一般に、有機ＥＬ素子は多層からなるため、塗布法で有機ＥＬ素子を作製する場合は、下地を溶かさないように上層を積層する必要がある。一般的に低分子材料からなる下地を溶かさずに上層を塗布積層することは難しいため、塗布法で用いる材料は高分子を用いることが多い。
しかし、高分子材料では材料の精製が難しく、わずかな不純物が性能に大きな影響を与えてしまうため、その影響が大きく出てしまう発光層は材料を精製しやすい低分子材料を使用すると良いことが知られている。
高分子の正孔輸送層に低分子の発光層を積層すると、発光層の塗布時に正孔輸送層の高分子が膨潤し、そこに発光層の低分子材料が入り込むことで、界面に両方の層の材料が含まれる混合領域が形成されることが知られている（例えば特許文献１、２を参照）。混合領域が形成されると、正孔輸送材料と発光層の分子間の相互作用が大きくなって低電圧化でき、その結果、パワー効率（発光効率）を増大させることができる。
しかし、混合領域が形成されると、正孔輸送層（HTL）に励起子が拡散しやすくなり、HTLが劣化してしまう。特に、発光層を構成する材料として、HTLよりも高Ｔ１（励起三重項エネルギー）を持つホストやドーパントを使用した場合、その問題が起きやすいと考えられ、青色リン光素子でこの技術を使うことは難しい。特許文献１では、ドーパントに蛍光性のものを使用しているが、蛍光性ドーパントを使用した場合、発光寿命がナノ秒と短いので、HTLでの劣化の影響は受けにくい。特許文献２では、白色素子ではあるもののドーパントにＩｒ（ｐｐｙ）３を用いており、緑色に近い発光で高いＴ１を有するものではない。
しかし、混合領域が形成されると、正孔輸送層（HTL）に励起子が拡散しやすくなり、HTLが劣化してしまう。特に、発光層を構成する材料として、HTLよりも高Ｔ１（励起三重項エネルギー）を持つホストやドーパントを使用した場合、その問題が起きやすいと考えられ、青色リン光素子でこの技術を使うことは難しい。特許文献１では、ドーパントに蛍光性のものを使用しているが、蛍光性ドーパントを使用した場合、発光寿命がナノ秒と短いので、HTLでの劣化の影響は受けにくい。特許文献２では、白色素子ではあるもののドーパントにＩｒ（ｐｐｙ）３を用いており、緑色に近い発光で高いＴ１を有するものではない。
このように、高Ｔ１である青色リン光ドーパントを含む系で、界面混合を利用して、低電圧化と長寿命化を達成した例はない。
したがって、本発明の主な目的は、発光層を構成する材料として青色リン光性ドーパントを含む有機ＥＬ素子であって、低電圧でパワー効率が高く、長時間の駆動安定性に優れ、さらには高温保存時の色変化が抑制できる有機ＥＬ素子を提供することにある。
したがって、本発明の主な目的は、発光層を構成する材料として青色リン光性ドーパントを含む有機ＥＬ素子であって、低電圧でパワー効率が高く、長時間の駆動安定性に優れ、さらには高温保存時の色変化が抑制できる有機ＥＬ素子を提供することにある。
上記課題を解決するため本発明によれば、
陽極と陰極との間に少なくとも４層の有機機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機機能層は塗布成膜され、
前記有機機能層は４層のうちの２層が正孔輸送層および発光層であり、
前記正孔輸送層と前記発光層との間に、前記正孔輸送層を構成する材料と前記発光層を構成する材料との両方を含む５〜１５ｎｍの混合領域を有し、
前記発光層にはリン光性ドーパントが１種以上含まれ、
前記発光層に含まれるリン光性ドーパントのうち、最も短波長の発光を有するものの発光強度のピークが５００ｎｍ以下の範囲に存在し、
前記混合領域の層厚ｔ ｍｉｘ と前記発光層の層厚ｔ ＥＭＬ （発光層の層厚の単位はｎｍである。）とが、５ｔ ｍｉｘ ＋２５≦ｔ ＥＭＬ ≦５ｔ ｍｉｘ ＋４５の関係を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
陽極と陰極との間に少なくとも４層の有機機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機機能層は塗布成膜され、
前記有機機能層は４層のうちの２層が正孔輸送層および発光層であり、
前記正孔輸送層と前記発光層との間に、前記正孔輸送層を構成する材料と前記発光層を構成する材料との両方を含む５〜１５ｎｍの混合領域を有し、
前記発光層にはリン光性ドーパントが１種以上含まれ、
前記発光層に含まれるリン光性ドーパントのうち、最も短波長の発光を有するものの発光強度のピークが５００ｎｍ以下の範囲に存在し、
前記混合領域の層厚ｔ ｍｉｘ と前記発光層の層厚ｔ ＥＭＬ （発光層の層厚の単位はｎｍである。）とが、５ｔ ｍｉｘ ＋２５≦ｔ ＥＭＬ ≦５ｔ ｍｉｘ ＋４５の関係を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
本発明によれば、発光層を構成する材料として青色リン光性ドーパントを含んでいても、低電圧でパワー効率が高く、長時間の駆動安定性に優れ、さらには高温保存時の色変化が抑制できる有機ＥＬ素子を提供することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
《有機ＥＬの構成》
図１に示すとおり、本発明の好ましい実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子１００（以下、有機ＥＬ素子ともいう）は、可撓性支持基板１を有している。可撓性支持基板１上には陽極２が形成され、陽極２上には有機機能層２０が形成され、有機機能層２０上には陰極９が形成されている。
有機機能層２０とは、陽極２と陰極９との間に設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子１００を構成する各層をいう。
有機機能層２０には、例えば、正孔注入層３、正孔輸送層４、混合層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８が含まれ、そのほかに正孔ブロック層や電子ブロック層等が含まれてもよい。
可撓性支持基板１上の陽極２，有機機能層２０，陰極９は封止接着剤１０を介して可撓性封止部材１１によって封止されている。
図１に示すとおり、本発明の好ましい実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子１００（以下、有機ＥＬ素子ともいう）は、可撓性支持基板１を有している。可撓性支持基板１上には陽極２が形成され、陽極２上には有機機能層２０が形成され、有機機能層２０上には陰極９が形成されている。
有機機能層２０とは、陽極２と陰極９との間に設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子１００を構成する各層をいう。
有機機能層２０には、例えば、正孔注入層３、正孔輸送層４、混合層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８が含まれ、そのほかに正孔ブロック層や電子ブロック層等が含まれてもよい。
可撓性支持基板１上の陽極２，有機機能層２０，陰極９は封止接着剤１０を介して可撓性封止部材１１によって封止されている。
なお、有機ＥＬ素子１００のこれらの層構造（図１参照）は単に好ましい具体例を示したものであり、本発明はこれらに限定されない。
たとえば、本発明に係る有機ＥＬ素子１００は（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）の層構造を有していてもよい。
（ｉ）可撓性支持基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｉ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｉｉ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｖ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｖ）可撓性支持基板／陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｖｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極／封止部材
（ｖｉｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子注入層／陰極／封止部材
（ｖｉｉｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極／封止部材
たとえば、本発明に係る有機ＥＬ素子１００は（ｉ）〜（ｖｉｉｉ）の層構造を有していてもよい。
（ｉ）可撓性支持基板／陽極／発光層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｉ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｉｉ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｉｖ）可撓性支持基板／陽極／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｖ）可撓性支持基板／陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／混合層／発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極／熱伝導層／封止用接着剤／封止部材
（ｖｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極／封止部材
（ｖｉｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子注入層／陰極／封止部材
（ｖｉｉｉ）ガラス支持体／陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極／封止部材
《有機ＥＬ素子の有機機能層２０》
次いで、本発明の有機ＥＬ素子を構成する有機機能層の詳細について説明する。
（１）注入層：正孔注入層３、電子注入層８
本発明の有機ＥＬ素子においては、注入層は必要に応じて設けることができる。注入層としては電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
本発明でいう注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機機能層間に設けられる層で、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
正孔注入層は、例えば、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、正孔注入層に適用可能な正孔注入材料としては、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、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、シラザン誘導体等を含むポリマーやアニリン系共重合体、ポリアリールアルカン誘導体、または導電性ポリマーが挙げられ、好ましくはポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体であり、さらに好ましくはポリチオフェン誘導体である。
電子注入層は、例えば、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。本発明においては、上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムが好ましい。その層厚（膜厚）は０．１ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは０．１〜１００ｎｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｎｍ、最も好ましくは０．５〜４ｎｍである。
次いで、本発明の有機ＥＬ素子を構成する有機機能層の詳細について説明する。
（１）注入層：正孔注入層３、電子注入層８
本発明の有機ＥＬ素子においては、注入層は必要に応じて設けることができる。注入層としては電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
本発明でいう注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機機能層間に設けられる層で、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
正孔注入層は、例えば、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、正孔注入層に適用可能な正孔注入材料としては、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、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、シラザン誘導体等を含むポリマーやアニリン系共重合体、ポリアリールアルカン誘導体、または導電性ポリマーが挙げられ、好ましくはポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体であり、さらに好ましくはポリチオフェン誘導体である。
電子注入層は、例えば、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。本発明においては、上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムが好ましい。その層厚（膜厚）は０．１ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは０．１〜１００ｎｍ、さらに好ましくは０．５〜１０ｎｍ、最も好ましくは０．５〜４ｎｍである。
（２）正孔輸送層４
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、上記正孔注入層で適用するのと同様の化合物を使用することができるが、さらには、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、上記正孔注入層で適用するのと同様の化合物を使用することができるが、さらには、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。本発明においては、正孔輸送層の上層に発光層を塗布するため、これら高分子材料が好適に用いることができる。
また、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）、特表２００３−５１９４３２号公報に記載されているような、いわゆるｐ型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚（膜厚）については、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上を有する一層構造であってもよい。
また、特開平４−２９７０７６号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、特開２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）、特表２００３−５１９４３２号公報に記載されているような、いわゆるｐ型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚（膜厚）については、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上を有する一層構造であってもよい。
以下、本発明の有機ＥＬ素子の正孔輸送材料に用いられる化合物の好ましい具体例（（１）〜（６０））を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
なお、上記例示化合物に記載のｎは重合度を表し、重量平均分子量が５０，０００〜２００，０００の範囲となる整数を表す。重量平均分子量は６０，０００〜１００，０００であることがさらに好ましい。重量平均分子量が、当該範囲であれば、成膜もし易く、有機ＥＬ素子の低電圧によるパワー効率等も所望の効果が得られ、好ましい。
これらの高分子化合物は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９３，９０９頁（１９９２）等に記載の公知の方法で合成することができる。
これらの高分子化合物は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９３，９０９頁（１９９２）等に記載の公知の方法で合成することができる。
（３）電子輸送層７
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔ブロック層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層で用いてもよいし、複数層設けることもできる。例えば、正孔ブロック層／電子輸送層の組み合わせを用いることができる。
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔ブロック材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、８−キノリノール誘導体等の金属錯体等が挙げられる。
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
これらの中でもカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等が本発明では好ましく、アザカルバゾール誘導体であることがより好ましい。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔ブロック層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層で用いてもよいし、複数層設けることもできる。例えば、正孔ブロック層／電子輸送層の組み合わせを用いることができる。
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔ブロック材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、８−キノリノール誘導体等の金属錯体等が挙げられる。
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
これらの中でもカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等が本発明では好ましく、アザカルバゾール誘導体であることがより好ましい。
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができ、好ましくは上記電子輸送材料，半導体ナノ粒子（後述参照），フッ化アルコール溶剤とを含有する塗布液を用いたウェットプロセスにより形成することができる。
電子輸送層の層厚（膜厚）については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上を有する一層構造であってもよい。
また、本発明の半導体ナノ粒子の他に、不純物をゲスト材料としてドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
電子輸送層の層厚（膜厚）については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上を有する一層構造であってもよい。
また、本発明の半導体ナノ粒子の他に、不純物をゲスト材料としてドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
本発明における電子輸送層には、有機物のアルカリ金属塩を含有することが好ましい。有機物の種類としては特に制限はないが、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、ピルビン酸塩、乳酸塩、リンゴ酸塩、アジピン酸塩、メシル酸塩、トシル酸塩、ベンゼンスルホン酸塩が挙げられ、好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、より好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩等の脂肪族カルボン酸のアルカリ金属塩が好ましく、脂肪族カルボン酸の炭素数が４以下であることが好ましい。最も好ましくは酢酸塩である。
有機物のアルカリ金属塩のアルカリ金属の種類としては特に制限はないが、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓが挙げられ、好ましくはＫ、Ｃｓ、さらに好ましくはＣｓである。有機物のアルカリ金属塩としては、前記有機物とアルカリ金属の組み合わせが挙げられ、好ましくは、ギ酸Ｌｉ、ギ酸Ｋ、ギ酸Ｎａ、ギ酸Ｃｓ、酢酸Ｌｉ、酢酸Ｋ、酢酸Ｎａ、酢酸Ｃｓ、プロピオン酸Ｌｉ、プロピオン酸Ｎａ、プロピオン酸Ｋ、プロピオン酸Ｃｓ、シュウ酸Ｌｉ、シュウ酸Ｎａ、シュウ酸Ｋ、シュウ酸Ｃｓ、マロン酸Ｌｉ、マロン酸Ｎａ、マロン酸Ｋ、マロン酸Ｃｓ、コハク酸Ｌｉ、コハク酸Ｎａ、コハク酸Ｋ、コハク酸Ｃｓ、安息香酸Ｌｉ、安息香酸Ｎａ、安息香酸Ｋ、安息香酸Ｃｓ、より好ましくは酢酸Ｌｉ、酢酸Ｋ、酢酸Ｎａ、酢酸Ｃｓ、最も好ましくは酢酸Ｃｓである。
これらドープ材の含有量は、添加する電子輸送層に対し、好ましくは１．５〜３５質量％であり、より好ましくは３〜２５質量％であり、最も好ましくは５〜１５質量％である。
有機物のアルカリ金属塩のアルカリ金属の種類としては特に制限はないが、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓが挙げられ、好ましくはＫ、Ｃｓ、さらに好ましくはＣｓである。有機物のアルカリ金属塩としては、前記有機物とアルカリ金属の組み合わせが挙げられ、好ましくは、ギ酸Ｌｉ、ギ酸Ｋ、ギ酸Ｎａ、ギ酸Ｃｓ、酢酸Ｌｉ、酢酸Ｋ、酢酸Ｎａ、酢酸Ｃｓ、プロピオン酸Ｌｉ、プロピオン酸Ｎａ、プロピオン酸Ｋ、プロピオン酸Ｃｓ、シュウ酸Ｌｉ、シュウ酸Ｎａ、シュウ酸Ｋ、シュウ酸Ｃｓ、マロン酸Ｌｉ、マロン酸Ｎａ、マロン酸Ｋ、マロン酸Ｃｓ、コハク酸Ｌｉ、コハク酸Ｎａ、コハク酸Ｋ、コハク酸Ｃｓ、安息香酸Ｌｉ、安息香酸Ｎａ、安息香酸Ｋ、安息香酸Ｃｓ、より好ましくは酢酸Ｌｉ、酢酸Ｋ、酢酸Ｎａ、酢酸Ｃｓ、最も好ましくは酢酸Ｃｓである。
これらドープ材の含有量は、添加する電子輸送層に対し、好ましくは１．５〜３５質量％であり、より好ましくは３〜２５質量％であり、最も好ましくは５〜１５質量％である。
（４）混合層５、発光層６
以下、有機ＥＬ素子の混合層と発光層とについて詳述する。
有機ＥＬ素子を構成する混合層は、正孔輸送層の構成材料と発光層の構成材料との両方を含む混合領域である。
有機ＥＬ素子を構成する発光層は、電極または電子輸送層および正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
以下、有機ＥＬ素子の混合層と発光層とについて詳述する。
有機ＥＬ素子を構成する混合層は、正孔輸送層の構成材料と発光層の構成材料との両方を含む混合領域である。
有機ＥＬ素子を構成する発光層は、電極または電子輸送層および正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
「混合層の層厚（膜厚）」とは、正孔輸送層の構成材料と発光層の構成材料との両方を含む層の厚みである（測定方法は後述参照）。
「発光層の層厚（膜厚）」とは、理想的には、下地が混合しない基板（ガラスなど）の上に発光層形成用の塗布液を塗布したときの厚みのことである。
ただ、現実的には、発光層は正孔輸送層上に形成され、当該正孔輸送層との間で混合層を形成している。下地と混合しない場合の理想的な発光層の層厚を「ＴＨ１」と、下地と混合した場合の現実的な発光層の層厚を「ＴＨ２」とした場合、現実的な発光層の層厚ＴＨ２は、以下の不等式（Ａ）に示す関係を有する。
（現実的な発光層の層厚ＴＨ２）＜（理想的な発光層の層厚ＴＨ１）＜（（混合層の層厚）＋（現実的な発光層の層厚ＴＨ２）） … （Ａ）
したがって、本発明の好ましい実施形態にかかる「発光層の層厚」とは、不等式（Ａ）の中間値（＝（（混合層の層厚）×１／２）＋（現実的な発光層の層厚ＴＨ２））であって、混合層の層厚の半分の厚さと現実的な発光層の層厚ＴＨ２とを足し合わせた層厚を意味するものとする。
なお、発光層の層厚は塗布液の濃度や、スピン成膜の場合は回転数を変えることで調整できる。
ただ、現実的には、発光層は正孔輸送層上に形成され、当該正孔輸送層との間で混合層を形成している。下地と混合しない場合の理想的な発光層の層厚を「ＴＨ１」と、下地と混合した場合の現実的な発光層の層厚を「ＴＨ２」とした場合、現実的な発光層の層厚ＴＨ２は、以下の不等式（Ａ）に示す関係を有する。
（現実的な発光層の層厚ＴＨ２）＜（理想的な発光層の層厚ＴＨ１）＜（（混合層の層厚）＋（現実的な発光層の層厚ＴＨ２）） … （Ａ）
したがって、本発明の好ましい実施形態にかかる「発光層の層厚」とは、不等式（Ａ）の中間値（＝（（混合層の層厚）×１／２）＋（現実的な発光層の層厚ＴＨ２））であって、混合層の層厚の半分の厚さと現実的な発光層の層厚ＴＨ２とを足し合わせた層厚を意味するものとする。
なお、発光層の層厚は塗布液の濃度や、スピン成膜の場合は回転数を変えることで調整できる。
本発明者らは、低電圧化のために混合層の層厚を変化させられる方法について鋭意検討したところ、発光層の塗布時における発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とを調整することで、混合層の層厚を変化させられることが分かった。
このとき、発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とは等しくなくてもよいが、等しい方がより好ましい。
発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とを室温（２５℃）に保持した従来の塗布方法で塗布を行った場合は、混合層の厚みは４ｎｍであったが、本実施形態によれば、発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とを４０℃〜６０℃の範囲で上昇させることにより、混合層の層厚を５〜１５ｎｍの範囲で調整できた。
本発明の好ましい実施形態にかかる混合層の層厚は好ましくは５〜１５ｎｍであり、さらに好ましくは７〜１５ｎｍである。
このとき、発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とは等しくなくてもよいが、等しい方がより好ましい。
発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とを室温（２５℃）に保持した従来の塗布方法で塗布を行った場合は、混合層の厚みは４ｎｍであったが、本実施形態によれば、発光層形成用の塗布液の温度と基板の温度とを４０℃〜６０℃の範囲で上昇させることにより、混合層の層厚を５〜１５ｎｍの範囲で調整できた。
本発明の好ましい実施形態にかかる混合層の層厚は好ましくは５〜１５ｎｍであり、さらに好ましくは７〜１５ｎｍである。
混合層の層厚はX線光電子分光（ＸＰＳ）法で測定することが出来る。
具体的な例を以下に示す。
試料（サンプル）として、ガラス基板上に正孔輸送層を成膜したあと、十分に厚い発光層を塗布積層したものを、ＸＰＳ分析装置に導入する。
ＸＰＳ測定と層厚方向（厚さ方向）へのスパッタリングとを繰り返し行うことで、試料の有機機能層に含まれる層厚方向の元素の定量化ができ、層厚方向のプロファイルを得ることができる。
スパッタリングには数千原子からなるアルゴンクラスターイオンを用いた。このアルゴンクラスターイオンを用いたスパッタリングを行うことで、試料の層厚方向のダメージ、押し込み効果を低減することができ、従来のイオン源を用いたスパッタリングに比べて元素分布の層厚方向の分解能を飛躍的に上げて測定することができた。
今回のＸＰＳ測定の層厚方向の分解能は４ｎｍであった。
混合層の層厚の測定にはリン光性ドーパントの中心金属の定量化を行うことで決定した。リン光性ドーパントは金属錯体であり、中心にＩｒ、Ｐｔなど特徴的な金属を有しており、正孔輸送層の構成材料にはこのような材料は含有されていない。そのため、この中心金属を定量化することで混合層の層厚を定量化することができる。
発光層側から正孔輸送層側に向けてスパッタリングして測定していったとき、この金属イオン量が減り始めるところを発光層と混合層との界面とし、金属イオン量が減らなくなり「０（ゼロ）」となったところを混合層と正孔輸送層との界面とした。この２つの界面の間の距離（厚さ）を「混合層の層厚」とした。
この方法を用いることで、混合層の層厚と、駆動電圧や発光寿命などの関係とを、詳細に検討することができ、本発明をするに至った。
当該本発明の好ましい実施形態によれば、低電圧化と長時間の駆動安定性の向上をすることができ、さらには高温保存時の発光色の変化を防止することができた（下記実施例参照）。
具体的な例を以下に示す。
試料（サンプル）として、ガラス基板上に正孔輸送層を成膜したあと、十分に厚い発光層を塗布積層したものを、ＸＰＳ分析装置に導入する。
ＸＰＳ測定と層厚方向（厚さ方向）へのスパッタリングとを繰り返し行うことで、試料の有機機能層に含まれる層厚方向の元素の定量化ができ、層厚方向のプロファイルを得ることができる。
スパッタリングには数千原子からなるアルゴンクラスターイオンを用いた。このアルゴンクラスターイオンを用いたスパッタリングを行うことで、試料の層厚方向のダメージ、押し込み効果を低減することができ、従来のイオン源を用いたスパッタリングに比べて元素分布の層厚方向の分解能を飛躍的に上げて測定することができた。
今回のＸＰＳ測定の層厚方向の分解能は４ｎｍであった。
混合層の層厚の測定にはリン光性ドーパントの中心金属の定量化を行うことで決定した。リン光性ドーパントは金属錯体であり、中心にＩｒ、Ｐｔなど特徴的な金属を有しており、正孔輸送層の構成材料にはこのような材料は含有されていない。そのため、この中心金属を定量化することで混合層の層厚を定量化することができる。
発光層側から正孔輸送層側に向けてスパッタリングして測定していったとき、この金属イオン量が減り始めるところを発光層と混合層との界面とし、金属イオン量が減らなくなり「０（ゼロ）」となったところを混合層と正孔輸送層との界面とした。この２つの界面の間の距離（厚さ）を「混合層の層厚」とした。
この方法を用いることで、混合層の層厚と、駆動電圧や発光寿命などの関係とを、詳細に検討することができ、本発明をするに至った。
当該本発明の好ましい実施形態によれば、低電圧化と長時間の駆動安定性の向上をすることができ、さらには高温保存時の発光色の変化を防止することができた（下記実施例参照）。
本発明の好ましい実施形態では、発光層には、１種または複数種（２種以上）のドーパントが含まれる。
複数種のドーパントが発光層に含まれる場合、それらドーパントのうち、最も短波長の光を発光するドーパントは、波長５００ｎｍ以下の範囲に発光強度ピークを有する。
ドーパントの濃度（複数種のドーパントを含む場合はそれら濃度の総計）は、発光層全体に対して、２５質量％以下でかつ３質量％以上であることが好ましく、その上限は、２１質量％以下がさらに好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、高い励起三重項エネルギー（Ｔ１）をもつドーパントを使用しており、ドーパント濃度が２５質量％より高いと、励起子がドーパント間をつたって流れ、混合層に入る。そのためドーパント濃度が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等において所望の効果が得られ、好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、高い励起三重項エネルギー（Ｔ１）をもつドーパントを使用しており、ドーパント濃度が２５質量％以下であれば、励起子がドーパント間をつたって流れ混合層に入る、といった現象を抑制することができる。そのためドーパント濃度が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等において所望の効果が得られ、好ましい。
複数種のドーパントが発光層に含まれる場合、それらドーパントのうち、最も短波長の光を発光するドーパントは、波長５００ｎｍ以下の範囲に発光強度ピークを有する。
ドーパントの濃度（複数種のドーパントを含む場合はそれら濃度の総計）は、発光層全体に対して、２５質量％以下でかつ３質量％以上であることが好ましく、その上限は、２１質量％以下がさらに好ましく、１５質量％以下であることがさらに好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、高い励起三重項エネルギー（Ｔ１）をもつドーパントを使用しており、ドーパント濃度が２５質量％より高いと、励起子がドーパント間をつたって流れ、混合層に入る。そのためドーパント濃度が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等において所望の効果が得られ、好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、高い励起三重項エネルギー（Ｔ１）をもつドーパントを使用しており、ドーパント濃度が２５質量％以下であれば、励起子がドーパント間をつたって流れ混合層に入る、といった現象を抑制することができる。そのためドーパント濃度が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等において所望の効果が得られ、好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、発光層の層厚は、４０〜１００ｎｍであることが好ましく、６０〜１００ｎｍであることがさらに好ましく、８０〜１００ｎｍであることがさらに好ましい。
発光層の層厚が厚ければ、発光層内での励起子の生成位置を正孔輸送層から十分に離すことで励起子が混合層に拡散することを防止することができる。発光層の膜厚が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等が所望の効果が得られ、好ましい。
発光層の層厚が厚ければ、発光層内での励起子の生成位置を正孔輸送層から十分に離すことで励起子が混合層に拡散することを防止することができる。発光層の膜厚が当該範囲にあれば、低電圧によるパワー効率等が所望の効果が得られ、好ましい。
本発明の好ましい実施形態では、混合層の層厚ｔｍｉｘと発光層の層厚ｔＥＭＬとが５ｔｍｉｘ＋２５≦ｔＥＭＬ≦５ｔｍｉｘ＋４５の条件を満たすことが好ましい。
混合層の層厚が増えるほど、励起子は発光層から流出しやすくなるため、発光層の層厚は厚くした方が良いが、混合層の層厚が薄い場合は、励起子は発光層から流出しにくいため、発光層の層厚は薄くて良い。
混合層の層厚が増えるほど、励起子は発光層から流出しやすくなるため、発光層の層厚は厚くした方が良いが、混合層の層厚が薄い場合は、励起子は発光層から流出しにくいため、発光層の層厚は薄くて良い。
本発明の好ましい実施形態では、発光層には、ホスト化合物を、２種以上用いることができ、３種以上用いるのが好ましく、５種以上１０種以下用いるのがさらに好ましい。
ホスト化合物を複数種使用することで、１種のみ使用した場合と比べて、電荷の輸送性を変化させ、励起子の生成位置を混合層から十分に遠い位置に設計することができ、混合層への励起子の流出を抑制することが出来る。
ホスト化合物を複数種使用することで、１種のみ使用した場合と比べて、電荷の輸送性を変化させ、励起子の生成位置を混合層から十分に遠い位置に設計することができ、混合層への励起子の流出を抑制することが出来る。
（４．１）ドーパント（発光材料）
本発明の好ましい実施形態では、最も短波長のリン光を呈するドーパントの濃度が混合層から離れるに従い、低下することが好ましい。
発光材料（発光ドーパント）としては、蛍光性化合物、リン光発光材料（リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることができるが、リン光発光材料であることが好ましい。
本発明において、リン光発光材料と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、本発明においてリン光発光材料を用いる場合、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。
リン光発光材料の発光原理としては２種挙げられる。
１つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光材料に移動させることでリン光発光材料からの発光を得るというエネルギー移動型である。
もう１つはリン光発光材料がキャリアトラップとなり、リン光発光材料上でキャリアの再結合が起こりリン光発光材料からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。
いずれの場合においても、リン光発光材料の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
リン光発光材料は、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が、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
本発明の好ましい実施形態では、最も短波長のリン光を呈するドーパントの濃度が混合層から離れるに従い、低下することが好ましい。
発光材料（発光ドーパント）としては、蛍光性化合物、リン光発光材料（リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう）を用いることができるが、リン光発光材料であることが好ましい。
本発明において、リン光発光材料と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、本発明においてリン光発光材料を用いる場合、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。
リン光発光材料の発光原理としては２種挙げられる。
１つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光材料に移動させることでリン光発光材料からの発光を得るというエネルギー移動型である。
もう１つはリン光発光材料がキャリアトラップとなり、リン光発光材料上でキャリアの再結合が起こりリン光発光材料からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。
いずれの場合においても、リン光発光材料の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
リン光発光材料は、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が、好ましくは元素の周期表で８〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
以下に、本発明の一般式（１）で表されるリン光発光ドーパントについて詳細に説明する。
一般式（１）において、Ｒ１は置換基を表す。Ｚは５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表す。Ｂ１〜Ｂ５は炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Ｍ１は元素周期表における８族〜１０族の金属を表す。Ｘ１及びＸ２は炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、Ｌ１はＸ１及びＸ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。ｍ１は１、２、又は３の整数を表し、ｍ２は０、１、又は２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。
本発明に係る一般式（１）で表されるリン光性化合物は、ＨＯＭＯが−５．１５〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−１．２５〜＋１．００ｅＶであり、好ましくはＨＯＭＯが−４．８０〜−３．５０ｅＶ、ＬＵＭＯが−０．８０〜＋１．００ｅＶである。
一般式（１）で表されるリン光性化合物において、Ｒ１で表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基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）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。これらの置換基のうち、好ましいものはアルキル基もしくはアリール基である。
Ｚは、５〜７員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Ｚにより形成される５〜７員環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環及びチアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ベンゼン環である。
Ｂ１〜Ｂ５は、炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。これら５つの原子により形成される芳香族含窒素複素環としては単環が好ましい。例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサジアゾール環及びチアジアゾー環ル等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、特に好ましくはＢ２、Ｂ５が窒素原子であるイミダゾール環である。これらの環は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。置換基として好ましいものはアルキル基及びアリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
Ｌ１は、Ｘ１、Ｘ２と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。Ｘ１−Ｌ１−Ｘ２で表される２座の配位子の具体例としては、例えば、置換又は無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボル、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。これらの基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
ｍ１は、１、２又は３の整数を表し、ｍ２は０、１又は２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２又は３である。中でも、ｍ２は０である場合が好ましい。Ｍ１で表される金属としては、元素周期表の８〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属ともいう）が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、更に好ましくはイリジウムである。
以下に、一般式（１）で表されるリン光性化合物の具体的な化合物（Ｄ−１〜Ｄ−１３３）を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（４．２）ホスト化合物
ホストの分子量は１５００以下であることが好ましく、１２００以下であることがさらに好ましく８００以下であることがさらに好ましい。
発光層の作製には、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
各発光層には複数の発光材料を混合してもよく、またリン光発光材料と蛍光発光材料を同一発光層中に混合して用いてもよい。
発光層の構成として、ホスト化合物、発光材料（発光ドーパント化合物ともいう）を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
ホストの分子量は１５００以下であることが好ましく、１２００以下であることがさらに好ましく８００以下であることがさらに好ましい。
発光層の作製には、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
各発光層には複数の発光材料を混合してもよく、またリン光発光材料と蛍光発光材料を同一発光層中に混合して用いてもよい。
発光層の構成として、ホスト化合物、発光材料（発光ドーパント化合物ともいう）を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
発光層に含有されるホスト化合物としては、室温（２５℃）におけるリン光発光のリン光量子収率が０．１未満の化合物が好ましい。さらに好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。また、前記非発光性有機材料にはホスト化合物を含んでいてもよい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物をまた、後述する発光材料を複数種用いることで異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に準拠した方法により求められる値である。
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等が挙げられる。
本発明に用いられるホスト化合物は、カルバゾール誘導体であることが好ましい。
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物をまた、後述する発光材料を複数種用いることで異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ−７１２１に準拠した方法により求められる値である。
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等が挙げられる。
本発明に用いられるホスト化合物は、カルバゾール誘導体であることが好ましい。
ホスト化合物は好ましくは一般式（２）で示される化合物が用いられる。
ホスト化合物は、より好ましくは一般式（２）で表される部分構造を同一分子内に３つ以上有することが好ましい。
ホスト化合物は、より好ましくは一般式（２）で表される部分構造を同一分子内に３つ以上有することが好ましい。
式（２）中、ＸはＮＲ’、Ｏ、Ｓ、ＣＲ’Ｒ’’又はＳｉＲ’Ｒ’’を表す。Ｒ’、Ｒ’’は各々水素原子又は置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜８の整数を表す。
一般式（２）におけるＸにおいて、Ｒ’、Ｒ’’で各々表される置換基としては、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、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）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドシルウレイド基、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、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。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。
中でも、ＸとしてはＮＲ’又はＯが好ましく、また、Ｒ’としては、芳香族炭化水素基（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）、又は芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）が特に好ましい。
上記の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、各々一般式（２）のＸにおいて、Ｒ’、Ｒ’’で各々表される置換基を有してもよい。
一般式（２）において、Ａｒにより表される芳香環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、一般式（２）のＸにおいて、Ｒ’、Ｒ’’で各々表される置換基を有してもよい。
一般式（２）において、Ａｒにより表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に、一般式（ａ）で表される部分構造のＸにおいて、Ｒ’、Ｒ’’で各々表される置換基を有してもよい。
一般式（２）で表される部分構造において、Ａｒにより表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、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を示す）等が挙げられる。
これらの環は、更に一般式（２）において、Ｒ’、Ｒ’’で各々表される置換基を有してもよい。
上記の中でも、一般式（２）において、Ａｒにより表される芳香環として、好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、更に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環であり、より好ましくは置換基を有するベンゼン環であり、特に好ましくはカルバゾリル基を有するベンゼン環が挙げられる。
また、一般式（２）において、Ａｒにより表される芳香環としては、各々３環以上の縮合環が好ましい一態様であり、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。
また、一般式（２）において、ｎは０〜８の整数を表すが、０〜２であることが好ましく、特にＸがＯ、Ｓである場合には１〜２であることが好ましい。
本発明においては、特に、ジベンゾフラン環とカルバゾール環をともに有するホスト化合物が好ましい。
以下に、一般式（２）で表されるホスト化合物の具体例（ａ−１〜ａ−４１）を示すが、これらに限定されるものではない。
《陽極２》
有機ＥＬ素子を構成する陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状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（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに陽極の厚さ（膜厚）は材料にもよるが、通常は、１０〜１０００ｎｍの範囲であり、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
有機ＥＬ素子を構成する陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状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（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに陽極の厚さ（膜厚）は材料にもよるが、通常は、１０〜１０００ｎｍの範囲であり、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
《陰極９》
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（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、陰極の厚さ（膜厚）は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの厚さ（膜厚）で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する有機ＥＬ素子を作製することができる。
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（Ａｌ２Ｏ３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、陰極の厚さ（膜厚）は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの厚さ（膜厚）で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する有機ＥＬ素子を作製することができる。
《支持基板１》
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。リジットな基板よりもフレキシブルな基板において、高温保存安定性や色度変動を抑制する効果が大きく現れるため、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可撓性を備えた樹脂フィルムである。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
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。リジットな基板よりもフレキシブルな基板において、高温保存安定性や色度変動を抑制する効果が大きく現れるため、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可撓性を備えた樹脂フィルムである。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定した酸素透過度が、１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度が１０−５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることがさらに好ましい。
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等の有機ＥＬ素子の劣化を招く因子の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。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を有する層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機機能層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等の有機ＥＬ素子の劣化を招く因子の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。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を有する層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機機能層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
本発明の有機ＥＬ素子において、発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
本発明の有機ＥＬ素子において、発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
《封止（封止接着剤１０，封止部材１１）》
本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコーン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。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、１×１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が１×１０−３ｇ／（ｍ２・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。
本発明の有機ＥＬ素子に適用可能な封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコーン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。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、１×１０−３ｃｍ３／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１９−１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が１×１０−３ｇ／（ｍ２・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。
接着剤としては、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、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。
なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、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、有機機能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機能層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。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を有する層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができる。
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相を形成することを目的として、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
封止にはケーシングタイプの封止（缶封止）と密着タイプの封止（固体封止）があるが、薄型化の観点からは固体封止が好ましい。また、可撓性の有機ＥＬ素子を作製する場合は、封止部材にも可撓性が求められるため、固体封止が好ましい。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
封止にはケーシングタイプの封止（缶封止）と密着タイプの封止（固体封止）があるが、薄型化の観点からは固体封止が好ましい。また、可撓性の有機ＥＬ素子を作製する場合は、封止部材にも可撓性が求められるため、固体封止が好ましい。
以下に、固体封止を行う場合の好ましい態様を説明する。
本発明に係る封止用接着剤には、熱硬化接着剤や紫外線硬化樹脂などを用いることができるが、好ましくはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂など熱硬化接着剤、より好ましくは耐湿性、耐水性に優れ、硬化時の収縮が少ないエポキシ系熱硬化型接着性樹脂である。
本発明に係る封止用接着剤の含水率は、３００ｐｐｍ以下であることが好ましく、０．０１〜２００ｐｐｍであることがより好ましく、０．０１〜１００ｐｐｍであることが最も好ましい。
本発明でいう含水率は、いかなる方法により測定しても構わないが、例えば容量法水分計（カールフィッシャ−）、赤外水分計、マイクロ波透過型水分計、加熱乾燥重量法、ＧＣ／ＭＳ、ＩＲ、ＤＳＣ（示差走査熱量計）、ＴＤＳ（昇温脱離分析）が挙げられる。また、精密水分計ＡＶＭ−３０００型（オムニテック社製）等を用い、水分の蒸発によって生じる圧力上昇から水分を測定でき、フィルムまた固形フィルム等の水分率の測定を行うことができる。
本発明おいて、封止用接着剤の含水率は、例えば、露点温度が−８０℃以下、酸素濃度０．８ｐｐｍの窒素雰囲気下に置き時間を変化させることで調整することが出来る。また、１００Ｐａ以下の真空状態で置き時間を変化させて乾燥させることもできる。また、封止用接着材は接着剤のみで乾燥させることも出来るが、封止部材へ予め配置し乾燥させることも出来る。
本発明に係る封止用接着剤には、熱硬化接着剤や紫外線硬化樹脂などを用いることができるが、好ましくはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂など熱硬化接着剤、より好ましくは耐湿性、耐水性に優れ、硬化時の収縮が少ないエポキシ系熱硬化型接着性樹脂である。
本発明に係る封止用接着剤の含水率は、３００ｐｐｍ以下であることが好ましく、０．０１〜２００ｐｐｍであることがより好ましく、０．０１〜１００ｐｐｍであることが最も好ましい。
本発明でいう含水率は、いかなる方法により測定しても構わないが、例えば容量法水分計（カールフィッシャ−）、赤外水分計、マイクロ波透過型水分計、加熱乾燥重量法、ＧＣ／ＭＳ、ＩＲ、ＤＳＣ（示差走査熱量計）、ＴＤＳ（昇温脱離分析）が挙げられる。また、精密水分計ＡＶＭ−３０００型（オムニテック社製）等を用い、水分の蒸発によって生じる圧力上昇から水分を測定でき、フィルムまた固形フィルム等の水分率の測定を行うことができる。
本発明おいて、封止用接着剤の含水率は、例えば、露点温度が−８０℃以下、酸素濃度０．８ｐｐｍの窒素雰囲気下に置き時間を変化させることで調整することが出来る。また、１００Ｐａ以下の真空状態で置き時間を変化させて乾燥させることもできる。また、封止用接着材は接着剤のみで乾燥させることも出来るが、封止部材へ予め配置し乾燥させることも出来る。
密着封止（固体封止）を行う場合、封止部材としては、例えば、５０μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）にアルミ箔（３０μｍ厚）をラミネートしたものを用いる。これを封止部材として、アルミニウム面にディスペンサを使用して均一に塗布し封止用接着剤を予め配置しておき、樹脂基板１と封止部材５を位置合わせ後、両者を圧着して（０．１〜３ＭＰａ）、温度８０〜１８０℃で密着・接合（接着）して、密着封止（固体封止）する。
接着剤の種類また量、そして面積等によって加熱また圧着時間は変わるが０．１〜３ＭＰａの圧力で仮接着、また８０〜１８０℃の温度で、熱硬化時間は５秒〜１０分間の範囲で選べばよい。
加熱した圧着ロールを用いると圧着（仮接着）と加熱が同時にでき、且つ内部の空隙も同時に排除でき好ましい。
また、接着層の形成方法としては、材料に応じて、ディスペンサを用い、ロールコート、スピンコート、スクリーン印刷法、スプレーコートなどのコーティング法、印刷法を用いることができる。
接着剤の種類また量、そして面積等によって加熱また圧着時間は変わるが０．１〜３ＭＰａの圧力で仮接着、また８０〜１８０℃の温度で、熱硬化時間は５秒〜１０分間の範囲で選べばよい。
加熱した圧着ロールを用いると圧着（仮接着）と加熱が同時にでき、且つ内部の空隙も同時に排除でき好ましい。
また、接着層の形成方法としては、材料に応じて、ディスペンサを用い、ロールコート、スピンコート、スクリーン印刷法、スプレーコートなどのコーティング法、印刷法を用いることができる。
固体封止は以上のように封止部材と有機ＥＬ素子基板との間に空間がなく硬化した樹脂で覆う形態である。封止部材としては、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等の金属、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル等のプラスチック、およびこれらの複合物、ガラス等が挙げられ、必要に応じて、特に樹脂フィルムの場合には、樹脂基板と同様、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素等のガスバリア層を積層したものを用いることができる。ガスバリア層は、封止部材成形前に封止部材の両面若しくは片面にスパッタリング、蒸着等により形成することもできるし、封止後に封止部材の両面若しくは片面に同様な方法で形成してもよい。これについても、酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が、１×１０−３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
封止部材としては、アルミニウム等の金属箔をラミネートしたフィルム等でも良い。金属箔の片面にポリマーフィルムを積層する方法としては、一般に使用されているラミネート機を使用することができる。接着剤としてはポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系等の接着剤を用いることができる。必要に応じて硬化剤を併用してもよい。ホットメルトラミネーション法やエクストルージョンラミネート法および共押出しラミネーション法も使用できるがドライラミネート方式が好ましい。
また、金属箔をスパッタや蒸着等で形成し、導電性ペースト等の流動性電極材料から形成する場合は、逆にポリマーフィルムを基材としてこれに金属箔を成膜する方法で作成してもよい。
封止部材としては、アルミニウム等の金属箔をラミネートしたフィルム等でも良い。金属箔の片面にポリマーフィルムを積層する方法としては、一般に使用されているラミネート機を使用することができる。接着剤としてはポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系等の接着剤を用いることができる。必要に応じて硬化剤を併用してもよい。ホットメルトラミネーション法やエクストルージョンラミネート法および共押出しラミネーション法も使用できるがドライラミネート方式が好ましい。
また、金属箔をスパッタや蒸着等で形成し、導電性ペースト等の流動性電極材料から形成する場合は、逆にポリマーフィルムを基材としてこれに金属箔を成膜する方法で作成してもよい。
《保護膜、保護板》
有機機能層を挟み支持基板と対向する側の封止膜、あるいは封止用フィルムの外側に、有機ＥＬ素子の機械的強度を高めるため、保護膜あるい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、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量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。
本発明において、可撓性支持基板から陽極との間、あるいは可撓性支持基板から光出射側の何れかの場所に光取出し部材を有することが好ましい。
光取出し部材としては、プリズムシートやレンズシートおよび拡散シートが挙げられる。また、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に導入される回折格子や拡散構造等が挙げられる。
通常、基板から光を放射するような有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層から放射された光の一部が基板と空気との界面において全反射を起こし、光を損失するという問題が発生する。この問題を解決するために、基板の表面にプリズムやレンズ状の加工を施す、もしくは基板の表面にプリズムシートやレンズシートおよび拡散シートを貼り付けることにより、全反射を抑制して光の取り出し効率を向上させる。
また、光取り出し効率を高めるためには、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法や拡散構造を導入する方法が知られている。
有機機能層を挟み支持基板と対向する側の封止膜、あるいは封止用フィルムの外側に、有機ＥＬ素子の機械的強度を高めるため、保護膜あるい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、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量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。
本発明において、可撓性支持基板から陽極との間、あるいは可撓性支持基板から光出射側の何れかの場所に光取出し部材を有することが好ましい。
光取出し部材としては、プリズムシートやレンズシートおよび拡散シートが挙げられる。また、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に導入される回折格子や拡散構造等が挙げられる。
通常、基板から光を放射するような有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層から放射された光の一部が基板と空気との界面において全反射を起こし、光を損失するという問題が発生する。この問題を解決するために、基板の表面にプリズムやレンズ状の加工を施す、もしくは基板の表面にプリズムシートやレンズシートおよび拡散シートを貼り付けることにより、全反射を抑制して光の取り出し効率を向上させる。
また、光取り出し効率を高めるためには、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法や拡散構造を導入する方法が知られている。
《高温保存時の色変化の評価方法》
有機ＥＬ素子の色変化の指標として、マクアダム楕円（例えば「色彩工学」大田登著を参考にできる）のステップ数を用いることができる。
マクアダム楕円のステップ数が１であるとは、人間が異なる２色の色が見分けられる限界の色差であり、ステップ数が大きくなるほど、色が見分けやすくなる。
高温保存時の色変化は、有機ＥＬ素子の高温保存前の色と、有機ＥＬ素子を８５℃で５００時間保存した後の色との間のステップ数で評価することができる。
有機ＥＬ素子の色変化の指標として、マクアダム楕円（例えば「色彩工学」大田登著を参考にできる）のステップ数を用いることができる。
マクアダム楕円のステップ数が１であるとは、人間が異なる２色の色が見分けられる限界の色差であり、ステップ数が大きくなるほど、色が見分けやすくなる。
高温保存時の色変化は、有機ＥＬ素子の高温保存前の色と、有機ＥＬ素子を８５℃で５００時間保存した後の色との間のステップ数で評価することができる。
《有機ＥＬ素子の製造方法》
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／混合層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。
はじめに、適当な支持基板上に対し、所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの厚さ（膜厚）になるように、蒸着やスパッタリング等の薄膜形成方法により形成して、陽極を作製する。
次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、混合層、発光層、電子輸送層、電子注入層の有機機能層（有機化合物薄膜）を形成させる。
有機機能層を形成する工程は、主に、その有機機能層を構成する塗布液をそれぞれ、支持基板の陽極上に塗布・積層する工程と、塗布・積層後の塗布液を、乾燥させる工程とで構成される。
塗布・乾燥する工程は大気下で行ってもかまわないが、乾燥する工程は窒素などの不活性ガス雰囲気で行われることが好ましく、さらには塗布する工程も不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。ここで不活性ガス雰囲気は水や酸素を１００ｐｐｍ以下含むことが好ましく、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、混合層、発光層、電子輸送層、電子注入層の有機機能層（有機化合物薄膜）を形成させる。
有機機能層を形成する工程は、主に、その有機機能層を構成する塗布液をそれぞれ、支持基板の陽極上に塗布・積層する工程と、塗布・積層後の塗布液を、乾燥させる工程とで構成される。
塗布・乾燥する工程は大気下で行ってもかまわないが、乾燥する工程は窒素などの不活性ガス雰囲気で行われることが好ましく、さらには塗布する工程も不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。ここで不活性ガス雰囲気は水や酸素を１００ｐｐｍ以下含むことが好ましく、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは１ｐｐｍ以下である。
各層の形成方法として、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、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（Ｌａｎｇｍｕｉｒ Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法）等を挙げることができる。）を用いることができ、少なくとも正孔注入層はウェットプロセスを用いて形成することが好ましい。
正孔注入層以外の有機機能層の形成においても、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、ウェットプロセスを用いるのが好ましく、中でも、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法等の塗布法による成膜が好ましい。
正孔注入層以外の有機機能層の形成においても、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、ウェットプロセスを用いるのが好ましく、中でも、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法等の塗布法による成膜が好ましい。
有機ＥＬ材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒を用いることができる。
有機ＥＬ材料の媒体への分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法を使用するのがよい。
有機ＥＬ材料を溶解または分散する調液行程は、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましく、塗布液が前述のウェットプロセスにより支持基板上に塗布されるまで塗布雰囲気に曝されないことが好ましい。
有機ＥＬ材料の媒体への分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法を使用するのがよい。
有機ＥＬ材料を溶解または分散する調液行程は、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましく、塗布液が前述のウェットプロセスにより支持基板上に塗布されるまで塗布雰囲気に曝されないことが好ましい。
これらの層の塗布・積層および乾燥工程は枚葉製造であっても、ライン製造であっても良い。
各層の塗布液を塗布する際の雰囲気は共通（同じ）でも良いが、揮発する溶媒の影響の観点から、各層の塗布ブースが隔壁などで囲まれ、雰囲気の循環がそれぞれ独立していることが好ましい。
更に、乾燥工程の処理は、ライン上で搬送中に行っても良いが、生産性の観点から堆積あるいはロール状に非接触で巻き取り乾燥しても良い。
各層の塗布液を塗布する際の雰囲気は共通（同じ）でも良いが、揮発する溶媒の影響の観点から、各層の塗布ブースが隔壁などで囲まれ、雰囲気の循環がそれぞれ独立していることが好ましい。
更に、乾燥工程の処理は、ライン上で搬送中に行っても良いが、生産性の観点から堆積あるいはロール状に非接触で巻き取り乾燥しても良い。
本発明の好ましい実施形態では、特に、発光層形成用の塗布液を塗布する際には、発光層形成用の塗布液の温度と支持基板の温度とを４０〜６０℃の範囲で調整し、層厚が５〜１５ｎｍの混合層を形成する。
これらの層（塗布液）を乾燥させた後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の厚さ（膜厚）になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成し、陰極を形成する。
そして、加熱乾燥処理の後に、前記密着封止するか、または封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着することにより、所望の有機ＥＬ素子を製造することができる。
そして、加熱乾燥処理の後に、前記密着封止するか、または封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着することにより、所望の有機ＥＬ素子を製造することができる。
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
発光光源として、例えば、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、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられるが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
発光光源として、例えば、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、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられるが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
以下、実施例を挙げて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「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。
《サンプル（有機EL素子）の作製》
（１）有機ＥＬ素子１の作製
可撓性フィルムとして、ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポン社製フィルム、以下、PENと略記する）を用いた。その可撓性フィルムの陽極を形成する側の前面に、特開２００４−６８１４３号に記載の構成からなる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、連続して、SiOxからなる無機物のガスバリア膜を厚さ５００ｎｍとなるように形成し、酸素透過度が０．００１ｍｌ／ｍ２／ｄａｙ以下で水蒸気透過度が０．００１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下のガスバリア性の可撓性フィルムを作製した。
（１）有機ＥＬ素子１の作製
可撓性フィルムとして、ポリエチレンナフタレートフィルム（帝人デュポン社製フィルム、以下、PENと略記する）を用いた。その可撓性フィルムの陽極を形成する側の前面に、特開２００４−６８１４３号に記載の構成からなる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、連続して、SiOxからなる無機物のガスバリア膜を厚さ５００ｎｍとなるように形成し、酸素透過度が０．００１ｍｌ／ｍ２／ｄａｙ以下で水蒸気透過度が０．００１ｇ／ｍ２／ｄａｙ以下のガスバリア性の可撓性フィルムを作製した。
（１．２）陽極層の形成
準備したガスバリア性の可撓性フィルム上に厚さ１２０ｎｍのITO（インジウムチンオキシド）をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、陽極を形成した。
なお、パターンは発光面積が５０ｍｍ平方になるようなパターンとした。
準備したガスバリア性の可撓性フィルム上に厚さ１２０ｎｍのITO（インジウムチンオキシド）をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、陽極を形成した。
なお、パターンは発光面積が５０ｍｍ平方になるようなパターンとした。
（１．３）正孔注入層の形成
パターニング後のITO基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を５分間行った。この基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（PEDOT／PSSと略記、Bayer製、Baytron P Al ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した。製膜は、大気雰囲気下においておこなった。その後、２００℃にて１時間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
パターニング後のITO基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を５分間行った。この基板上に、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート（PEDOT／PSSと略記、Bayer製、Baytron P Al ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した。製膜は、大気雰囲気下においておこなった。その後、２００℃にて１時間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの正孔注入層を設けた。
（１．４）正孔輸送層の形成
この基板を、窒素ガス雰囲気下に移し、前記正孔輸送材料である例示化合物（６０）（Mw＝80,000）をクロロベンゼンに０．５％溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜し、１３０℃で３０分間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの正孔輸送層とした。
この基板を、窒素ガス雰囲気下に移し、前記正孔輸送材料である例示化合物（６０）（Mw＝80,000）をクロロベンゼンに０．５％溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜し、１３０℃で３０分間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの正孔輸送層とした。
（１．５）発光層の形成
次いで、下記組成の発光層組成物（発光層形成用の塗布液）と基板は室温（２５℃）に保持した状態で、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法によりそれぞれ製膜し、１２０℃で３０分間乾燥し、発光層を形成した。
ここで、Ｄ−６６は、使用した発光性ドーパントのなかで最も短波長の光を発光するドーパントであり、発光強度ピークが波長４７４ｎｍである。
当該発光層は、別にガラス基板に同様の方法で発光層を成膜したところ、層厚（膜厚）が３８ｎｍであった。
次いで、下記組成の発光層組成物（発光層形成用の塗布液）と基板は室温（２５℃）に保持した状態で、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法によりそれぞれ製膜し、１２０℃で３０分間乾燥し、発光層を形成した。
ここで、Ｄ−６６は、使用した発光性ドーパントのなかで最も短波長の光を発光するドーパントであり、発光強度ピークが波長４７４ｎｍである。
当該発光層は、別にガラス基板に同様の方法で発光層を成膜したところ、層厚（膜厚）が３８ｎｍであった。
（発光層組成物）
非発光性有機材料（ホスト化合物）；
例示化合物ａ−１ １０．６９質量部
発光性ドーパント；
例示化合物Ｄ−６６ ３．７７質量部
例示化合物Ｄ−６７ ０．０２２質量部
例示化合物Ｄ−８０ ０．０２２質量部
溶媒；
トルエン ２．０００質量部
非発光性有機材料（ホスト化合物）；
例示化合物ａ−１ １０．６９質量部
発光性ドーパント；
例示化合物Ｄ−６６ ３．７７質量部
例示化合物Ｄ−６７ ０．０２２質量部
例示化合物Ｄ−８０ ０．０２２質量部
溶媒；
トルエン ２．０００質量部
（１．６）電子輸送層の形成
続いて、２０ｍｇの一般式（A）で表される化合物である例示化合物（化合物A）を、４ｍｌのテトラフルオロプロパノール（TFPO）に溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜し、１２０℃で３０分間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの電子輸送層とした。
続いて、２０ｍｇの一般式（A）で表される化合物である例示化合物（化合物A）を、４ｍｌのテトラフルオロプロパノール（TFPO）に溶解した溶液を、１５００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜し、１２０℃で３０分間乾燥し、層厚（膜厚）が３０ｎｍの電子輸送層とした。
（１．７）電子注入層および陰極の形成
続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化カリウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を４×１０−５Paまで減圧した後、前記ボートに通電して加熱してフッ化カリウムを０．０２ｎｍ／秒で前記電子輸送層上に層厚（膜厚）が２ｎｍの電子注入層を形成した。引き続き、アルミニウムを１００ｎｍの厚さで蒸着して陰極を形成した。
続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化カリウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を４×１０−５Paまで減圧した後、前記ボートに通電して加熱してフッ化カリウムを０．０２ｎｍ／秒で前記電子輸送層上に層厚（膜厚）が２ｎｍの電子注入層を形成した。引き続き、アルミニウムを１００ｎｍの厚さで蒸着して陰極を形成した。
（１．８）封止及び有機EL素子の作製
引き続き、市販のロールラミネート装置を用いて封止部材を接着し、有機ＥＬ素子１のサンプルを作製した。
なお、封止部材として、可撓性の厚み３０μｍのアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製）に、ポリエチレンテレフタラート（PET）フィルム（１２μｍ厚）を、ドライラミネーション用の接着剤（２液反応型のウレタン系接着剤）を用いラミネートした（接着剤層の厚み１．５μｍ）ものを用いた。
アルミニウム面に封止用接着剤として、熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用してアルミ箔の接着面（つや面）に沿って厚み２０μｍで均一に塗布した。これを１００Pa以下の真空下で１２時間乾燥させた。さらに露点温度が−８０℃以下、酸素濃度０．８ｐｐｍの窒素雰囲気下へ移動し、１２時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率を１００ｐｐｍ以下となるように調整した。
引き続き、市販のロールラミネート装置を用いて封止部材を接着し、有機ＥＬ素子１のサンプルを作製した。
なお、封止部材として、可撓性の厚み３０μｍのアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製）に、ポリエチレンテレフタラート（PET）フィルム（１２μｍ厚）を、ドライラミネーション用の接着剤（２液反応型のウレタン系接着剤）を用いラミネートした（接着剤層の厚み１．５μｍ）ものを用いた。
アルミニウム面に封止用接着剤として、熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用してアルミ箔の接着面（つや面）に沿って厚み２０μｍで均一に塗布した。これを１００Pa以下の真空下で１２時間乾燥させた。さらに露点温度が−８０℃以下、酸素濃度０．８ｐｐｍの窒素雰囲気下へ移動し、１２時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率を１００ｐｐｍ以下となるように調整した。
熱硬化接着剤としては下記の（Ａ）〜（Ｃ）を混合したエポキシ系接着剤を用いた。
（Ａ）ビスフェノールAジグリシジルエーテル（DGEBA）
（Ｂ）ジシアンジアミド（DICY）
（Ｃ）エポキシアダクト系硬化促進剤
（Ａ）ビスフェノールAジグリシジルエーテル（DGEBA）
（Ｂ）ジシアンジアミド（DICY）
（Ｃ）エポキシアダクト系硬化促進剤
以上のようにして、図１に記載の形態になるよう、封止基板を、取り出し電極および電極リードの接合部を覆うようにして密着・配置して、圧着ロールを用いて圧着条件、圧着ロール温度１２０℃、圧力０．５MPa、装置速度０．３ｍ／minで密着封止して、「有機ＥＬ素子１」を作製した。
なお、混合層の層厚は、発光層まで塗布したものを測定対象物として、アルゴンクラスターイオンスパッタリングＸＰＳ測定により測定をした。有機ＥＬ素子１の混合層の層厚は４ｎｍであった。
なお、混合層の層厚は、発光層まで塗布したものを測定対象物として、アルゴンクラスターイオンスパッタリングＸＰＳ測定により測定をした。有機ＥＬ素子１の混合層の層厚は４ｎｍであった。
（２）有機ＥＬ素子２〜１２の作製
有機ＥＬ素子１の作製において、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度、発光層の層厚を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
有機ＥＬ素子１の作製において、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度、発光層の層厚を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
（３）有機ＥＬ素子１３の作製
有機ＥＬ素子１の作製において、発光層組成物を下記のものに変更するとともに、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
有機ＥＬ素子１の作製において、発光層組成物を下記のものに変更するとともに、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
（発光層組成物）
非発光性有機材料（ホスト化合物）；
例示化合物ａ−１ １１．０５質量部
例示化合物ａ−６ １．２３質量部
発光性ドーパント；
例示化合物Ｄ−６６ ２．１８質量部
例示化合物Ｄ−６７ ０．０２５質量部
例示化合物Ｄ−８０ ０．０２５質量部
溶媒；
トルエン ２．０００質量部
非発光性有機材料（ホスト化合物）；
例示化合物ａ−１ １１．０５質量部
例示化合物ａ−６ １．２３質量部
発光性ドーパント；
例示化合物Ｄ−６６ ２．１８質量部
例示化合物Ｄ−６７ ０．０２５質量部
例示化合物Ｄ−８０ ０．０２５質量部
溶媒；
トルエン ２．０００質量部
（４）有機ＥＬ素子１４〜１８の作製
有機ＥＬ素子１の作製において、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度、発光層の層厚を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
有機ＥＬ素子１の作製において、基板と発光層形成用の塗布液の温度、リン光性ドーパントＤ−６６の発光層中の質量濃度、発光層の層厚を、表１のように変更した。
それ以外は有機ＥＬ素子１の作製と同様にして作製した。
発光層の層厚や混合層の層厚も有機ＥＬ素子１の場合と同様にして測定した。
《サンプル（有機ＥＬ素子）の評価》
有機ＥＬ素子１〜１８について、下記の各評価を行った。
（１）電圧の評価
作製した有機ＥＬ素子に対し、２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときのパワー効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。測定には分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。有機ＥＬ素子１〜１８の電圧は、有機ＥＬ素子１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。その評価結果を表２に示した。数値が低いほど電圧が低いことを示す。
有機ＥＬ素子１〜１８について、下記の各評価を行った。
（１）電圧の評価
作製した有機ＥＬ素子に対し、２．５ｍＡ／ｃｍ２定電流を印加したときのパワー効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。測定には分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング製）を用いた。有機ＥＬ素子１〜１８の電圧は、有機ＥＬ素子１（比較例）の測定値を１００とした相対値で表した。その評価結果を表２に示した。数値が低いほど電圧が低いことを示す。
（２）連続駆動安定性（寿命）の評価
各有機ＥＬ素子を半径５ｃｍの円柱に巻きつけ、各有機ＥＬ素子を折り曲げた状態で連続駆動させ、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）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。駆動条件は、連続駆動開始時に４０００ｃｄ／ｍ２となる電流値とした。
有機ＥＬ素子１（比較例）のＬＴ５０を１００とした相対値を求め、これを連続駆動安定性（寿命）の尺度とした。その評価結果を表２に示した。数値が高いほど寿命が長い（向上している）ことを示す。
各有機ＥＬ素子を半径５ｃｍの円柱に巻きつけ、各有機ＥＬ素子を折り曲げた状態で連続駆動させ、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング社製）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。駆動条件は、連続駆動開始時に４０００ｃｄ／ｍ２となる電流値とした。
有機ＥＬ素子１（比較例）のＬＴ５０を１００とした相対値を求め、これを連続駆動安定性（寿命）の尺度とした。その評価結果を表２に示した。数値が高いほど寿命が長い（向上している）ことを示す。
（３）高温保存安定性の評価
各有機ＥＬ素子を半径５ｃｍの円柱に巻きつけ、各有機ＥＬ素子を折り曲げた状態で２．５ｍＡ／ｃｍ２時の色度を測定した（初期状態）。その後、有機ＥＬ素子を巻きつけた状態で、８５℃の恒温槽の中に５００時間保管した。その後、恒温槽から取り出した各有機ＥＬ素子を巻きつけた状態で２．５ｍＡ／ｃｍ２時の色度を測定した（高温保管後）。
高温保管前後での色変化を、マクアダム楕円のステップ数で表し、その結果を表２に示した。数値が低いほど色変化が小さいことを表す。
各有機ＥＬ素子を半径５ｃｍの円柱に巻きつけ、各有機ＥＬ素子を折り曲げた状態で２．５ｍＡ／ｃｍ２時の色度を測定した（初期状態）。その後、有機ＥＬ素子を巻きつけた状態で、８５℃の恒温槽の中に５００時間保管した。その後、恒温槽から取り出した各有機ＥＬ素子を巻きつけた状態で２．５ｍＡ／ｃｍ２時の色度を測定した（高温保管後）。
高温保管前後での色変化を、マクアダム楕円のステップ数で表し、その結果を表２に示した。数値が低いほど色変化が小さいことを表す。
（４）まとめ
表２に示すとおり、有機ＥＬ素子１〜５と有機ＥＬ素子６〜１８のサンプルを比較すると、有機ＥＬ素子６〜１８では、電圧が低いまま長寿命化が図られており、高温保存時の色変化も小さい。
以上から、低電圧でパワー効率が高く、長時間の駆動安定性に優れ、さらに高温保存時の色変化を抑制するうえでは、層厚５〜１５ｎｍの混合層を形成し、発光層を構成するドーパントとして発光強度ピークが波長５００ｎｍ以下の範囲にあるものを使用することが、有用であることがわかる。
表２に示すとおり、有機ＥＬ素子１〜５と有機ＥＬ素子６〜１８のサンプルを比較すると、有機ＥＬ素子６〜１８では、電圧が低いまま長寿命化が図られており、高温保存時の色変化も小さい。
以上から、低電圧でパワー効率が高く、長時間の駆動安定性に優れ、さらに高温保存時の色変化を抑制するうえでは、層厚５〜１５ｎｍの混合層を形成し、発光層を構成するドーパントとして発光強度ピークが波長５００ｎｍ以下の範囲にあるものを使用することが、有用であることがわかる。
本発明は、低電圧でのパワー効率向上、長時間駆動安定性の向上および高温保存性の向上を図るのに好適に利用することができる。
１ 可撓性支持基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 混合層
６ 発光層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層
９ 陰極
１０ 封止接着剤
１１ 可撓性封止部材
２０ 有機機能層
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 混合層
６ 発光層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層
９ 陰極
１０ 封止接着剤
１１ 可撓性封止部材
２０ 有機機能層
１００ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
Claims (9)
- 陽極と陰極との間に少なくとも４層の有機機能層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機機能層は塗布成膜され、
前記有機機能層は４層のうちの２層が正孔輸送層および発光層であり、
前記正孔輸送層と前記発光層との間に、前記正孔輸送層を構成する材料と前記発光層を構成する材料との両方を含む５〜１５ｎｍの混合領域を有し、
前記発光層にはリン光性ドーパントが１種以上含まれ、
前記発光層に含まれるリン光性ドーパントのうち、最も短波長の発光を有するものの発光強度のピークが５００ｎｍ以下の範囲に存在し、
前記混合領域の層厚ｔ ｍｉｘ と前記発光層の層厚ｔ ＥＭＬ （発光層の層厚の単位はｎｍである。）とが、５ｔ ｍｉｘ ＋２５≦ｔ ＥＭＬ ≦５ｔ ｍｉｘ ＋４５の関係を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層に含まれるリン光性ドーパントの濃度が３質量％以上で２５質量％以下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。 - 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において、
前記発光層の層厚が５０〜１００ｎｍ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。 - 請求項１〜３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において、
前記発光層にはホスト化合物が２種以上含まれることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項１〜４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において、
前記発光層に含まれるリン光ドーパントの少なくとも１種以上が、下記一般式（１）で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項１〜５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において、
前記発光層に含まれるホスト化合物のうち少なくとも１種が、下記一般式（２）で表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項１〜６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において、
前記正孔輸送層がトリフェニルアミンを主鎖骨格とする高分子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。 - 請求項１〜７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において、
前記正孔輸送層に含まれる高分子の重量平均分子量が６０，０００〜１００，０００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。 - 陽極と陰極との間に少なくとも４層の有機機能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、
前記有機機能層は４層のうちの２層が正孔輸送層および発光層であり、
前記正孔輸送層と前記発光層との間に、前記正孔輸送層を構成する材料と前記発光層を構成する材料との両方を含む混合領域を有し、
前記発光層にはリン光性ドーパントが１種以上含まれ、
前記発光層に含まれるリン光性ドーパントのうち、最も短波長の発光を有するものの発光強度のピークが５００ｎｍ以下の範囲に存在する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、
支持基板上に前記陽極を形成する工程と、
正孔輸送層形成用の塗布液を前記陽極上に塗布し乾燥させ、前記正孔輸送層を形成する工程と、
前記支持基板の温度と発光層形成用の塗布液の温度とを４０〜６０℃に調整しながら、前記発光層形成用の塗布液を前記正孔輸送層上に塗布し乾燥させ、前記混合領域の層厚が５〜１５ｎｍで、かつ、前記混合領域の層厚ｔ ｍｉｘ と前記発光層の層厚ｔ ＥＭＬ （発光層の層厚の単位はｎｍである。）とが５ｔ ｍｉｘ ＋２５≦ｔ ＥＭＬ ≦５ｔ ｍｉｘ ＋４５の関係を満たす前記混合領域および前記発光層を形成する工程と、
を備え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の製造方法。
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