JP6319321B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。より詳しくは、発光効率及び耐久性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、それを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」ともいう。）は、陽極と陰極との間に有機発光物質を含有する有機機能層（単層部又は多層部）を有する薄膜型の全固体素子である。このような有機ＥＬ素子に電圧を印加すると、陰極から電子が、陽極から正孔が注入され、この電子と正孔が発光層（有機発光物質含有層）において再結合して生じる励起子が励起状態から輻射失活する際に放出する光を利用したものが有機ＥＬ素子であり、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。

更に、蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子に比べ、約４倍の発光効率が実現可能である励起三重項からのリン光発光を利用する有機ＥＬ素子がプリンストン大学から報告され、リン光材料の開発を始めとし、層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。

このように、リン光発光方式は大変ポテンシャルの高い方式であるが、蛍光発光方式とは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、発光を安定に行わせることが素子の効率・寿命を向上させる上で重要な技術的課題となっている。

そこで、近年は、発光層のみならず、発光層の陽極側に位置する正孔輸送層や、陰極側に位置する電子輸送層等を備えた多層積層型素子の開発が精力的に進められている。また、発光層には発光ドーパントとしてのリン光発光性化合物とホスト化合物とを用いた混合層が多く用いられている。

一方、材料の観点からは、高色温度の表示素子を実現すべく、現行の青色リン光発光材料よりも更に深色化した青色リン光発光材料の開発が期待されている。これらの青色リン光発光材料は高い三重項励起エネルギー（Ｔ_１）を有しているため、周辺材料には青色リン光発光性化合物よりも十分に高い三重項励起エネルギーを有することが強く求められている。一般に、π平面を小さくすることで三重項励起エネルギーが大きくなることが知られており、例えば、イミダゾールを用いた有機ＥＬ素子用材料等も報告されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の材料は、実用性能の点で発光効率や耐久性に課題があり、更に高効率かつ高耐久性を示す材料の開発が求められている。

なお、特許文献４には、ベンゼン環とイミダゾール環を単結合及び連結基で結合した３環縮合構造を配位子として用いたリン光発光性ドーパントが開示されているが、該リン光発光性ドーパントを用いた有機ＥＬ素子の耐久性に関する記載はなく、周辺材料への適用は意図されていない。

特許第５１５１０４５号公報 国際公開第２０１２／０５１６６６号 国際公開第２０１２／０５１６６７号 国際公開第２０１１／１３４０１３号

本発明は、上記問題・状況を踏まえてなされたものであり、その解決課題は、高い三重項励起エネルギー及び耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供することである。また、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた、発光効率が高く、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することである。

本発明者らは上記背景技術を参考にイミダゾールを用いた有機ＥＬ素子用材料の耐久試験を実施し、特に熱変動に対する保存性が劣位にあるという問題を特定するに至った。本問題に対し、鋭意検討を重ねた結果、イミダゾールと別の含窒素５員芳香環を更に連結基を介して結合した３環縮合構造とすることで保存性が顕著に良化することを見出し、本発明に至った。また、保存性のみならず、発光効率や耐久性の向上も確認することができた。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

〔一般式（１）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、Ａ_２〜Ａ_５のいずれかとＢ_２〜Ｂ_５のいずれかを連結する２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。〕

２．前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（２）で表される構造であることを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

〔一般式（２）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２で形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。〕

３．前記一般式（１）又は（２）において、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造が、６員環又は７員環であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

４．前記一般式（１）又は（２）において、Ｂ_５が置換基を有する炭素原子又は窒素原子であることを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

５．前記一般式（１）又は（２）において、少なくとも一つのＲは、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

６．前記一般式（１）又は（２）において、ｍが１又は２であることを特徴とする第１項から第５項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。

７．陽極と陰極に挟まれた少なくとも発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、第１項から第６項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、前記有機層のいずれかに含有してい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。

８．前記発光層が、リン光発光性化合物を含有していることを特徴とする第７項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

９．前記リン光発光性化合物が、下記一般式（ＤＰ）で表される構造を有することを特徴とする第８項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

〔一般式（ＤＰ）中、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＯｓを表す。Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２は、それぞれ、炭素原子又は窒素原子を表す。環Ｚ_１は、Ａ_１及びＡ_２とともに形成される６員の芳香族炭化水素環又は５員若しくは６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_２は、Ｂ_１及びＢ_２とともに形成される５員又は６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_１及び環Ｚ_２は置換基を有していても良く、更に置換基同士が結合して縮環構造を形成していても良い。また、各々の配位子の置換基が、互いに結合して、配位子同士が連結していても良い。Ｌ’は、Ｍに配位したモノアニオン性の二座配位子を表す。ｍ’は、０〜２の整数を表す。ｎ’は、１〜３の整数を表す。ｍ’＋ｎ’は、２又は３である。ｍ’及びｎ’が２以上のとき、環Ｚ_１及び環Ｚ_２で表される配位子及びＬ’は、各々、同じでも異なっていても良い。〕

１０．第７項から第９項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていることを特徴とする表示装置。

１１．第７項から第９項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていることを特徴とする照明装置。

本発明によれば、高い三重項励起エネルギー及び耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供することができる。また、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた、発光効率が高く、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することができる。
本発明の効果の発現機構、作用機構については明確にはなっていないが、以下のように推察される。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、イミダゾール環を有し、該イミダゾール環に芳香族複素５員環が単結合によって連結しており、更にイミダゾール環と芳香族複素５員環が連結基によって連結された芳香族環ではない環を有する３環縮合構造を有していることが特徴である。
このような構造を有することによって、課題であった熱安定性が向上し、保存性が良化するとともに高い三重項励起エネルギーを有するため、高い発光効率と耐久性の両立が可能となったと推察している。詳細については、後述する。

有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図 図１の表示装置の表示部の模式図 図１の表示装置の画素の回路図 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図 照明装置の概略図 照明装置の断面図 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、前記一般式（１）で表される構造を有することを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項１１までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
また、本発明においては、一般式（１）で表される構造が、前記一般式（２）で表される構造であることが好ましい。このように単結合の隣接位を連結基Ｌとの結合位とすることで、Ａ_１〜Ａ_５で形成されるイミダゾール環とＢ_１〜Ｂ_５で形成される５員の芳香族複素環のそれぞれの分子運動を適度な範囲に調整することができ、分子の安定性を向上させることが可能であるとともに、励起三重項エネルギーを高く保つことが可能である。
また、本発明においては、一般式（１）又は（２）において、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造が、６員環又は７員環であることが好ましい。これにより、イミダゾール環と５員の芳香族複素環の運動性を適度な範囲に調節することができる。このようにイミダゾール環と５員の芳香族複素環の運動性を適度な範囲に調節できることで、本発明の有機ＥＬ素子用材料を有機ＥＬ素子に用いた際、高い発光効率と耐久性の両立が可能になるものと考えている。
また、本発明においては、一般式（１）又は（２）において、Ｂ_５が置換基を有する炭素原子又は窒素原子であることが好ましい。これにより、Ｂ_５を含む環と置換基Ｒとの間の回転性を抑制することができると推定している。つまり、Ｂ_１がＡ_１と結合していることによって、Ｂ_１上には大きな立体障害が存在し、更にＢ_５上にも置換基を有する場合、Ｂ_１上の置換基とＢ_５上の置換基の相互作用によって、互いの運動性、特に回転性を抑制することができると考えている。この運動性抑制の効果によって、分子自体の安定性が向上し、素子の耐久性が向上する効果が得られるものと推測している。

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

まず、本発明に係る有機ＥＬ素子用材料について説明する。

《一般式（１）で表される構造を有する化合物》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含むことを特徴とする。

一般式（１）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、Ａ_２〜Ａ_５のいずれかとＢ_２〜Ｂ_５のいずれかを連結する２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。

一般式（１）において、実線と破線の２重線は、単結合又は２重結合であることを表し、Ａ_１〜Ａ_５で形成されるイミダゾール環及びＢ_１〜Ｂ_５で形成される環はともに芳香族環である。
Ｌは、Ａ_２〜Ａ_５のいずれかとＢ_２〜Ｂ_５のいずれかを連結して、Ｌを構成要素として含む環を形成する。Ｌを構成要素として含む環は、上記したとおり芳香族環を形成することはない。

このように、本発明の有機ＥＬ素子用材料は、イミダゾール環を有し、該イミダゾール環に芳香族複素５員環が単結合によって連結しており、更にイミダゾール環と芳香族複素５員環が連結基によって連結された芳香族環ではない環を有する３環縮合構造を有していることが特徴である。

このような構造を有することによって、高い三重項励起エネルギーを有することができるとともに、ＨＯＭＯ準位、ＬＵＭＯ準位の調整によって有機ＥＬ素子内のキャリア輸送調整が可能となり、高い発光効率と耐久性の両立が実現できる。

これまでイミダゾール環と５員の芳香族複素環基を連結した化合物については知られている。代表的な例として、２，２’−ビスイミダゾール構造を有する化合物が有機ＥＬ素子用材料として用いられてきたが、耐熱性や耐湿熱性、また有機ＥＬ素子に用いた際の素子寿命等の耐久性には未だ課題があった。この要因としては、窒素原子上の電荷の偏りによる反応性の高さ、窒素原子に由来する塩基性や求核性といったイミダゾール環自体の物性に由来する要因、更にはイミダゾール環同士の回転等に由来する膜物性といった要因が有機ＥＬ素子内で何らかの劣化を引き起こすものと推測している。

これに対して、本発明の有機ＥＬ素子用材料はイミダゾール環が５員の芳香族複素環と連結し、更に連結基によってイミダゾール環と５員の芳香族複素環を連結した構造を有しているため、単にイミダゾール環と５員の芳香族複素環を連結した場合に比較し、化合物としての安定性、安全性が向上しており、このような化合物自身の安定性の向上が有機ＥＬ素子の耐久性の向上にも寄与しているものと推測している。

一般式（１）において、Ｂ_１〜Ｂ_５で形成される５員の芳香族複素環として、例えば、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、テトラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール等が挙げられ、好ましくは、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール等が挙げられ、より好ましくは、ピロール、フラン、チオフェン、ピラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾールが挙げられ、更に好ましくは、ピロール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール等が挙げられる。

一般式（１）において、Ｌは、２価の連結基を表し、イミダゾール環と５員の芳香族複素環を連結するとともに、イミダゾール環の一部と５員の芳香族複素環の一部と当該連結基Ｌを含んだ新たな環を形成する。
Ｌで表される２価の連結基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アミノ基、アミド基、シリル基、ホスフィンオキシド基、アリールアルキレン基、非芳香族炭化水素環、非芳香族複素環基、−Ｏ−、−Ｓ−、又はこれらを任意に組み合わせた連結基等が挙げられる。また、フェニレン基、ピリジレン基等の芳香族環の一部であっても良いが、好ましくは、アルキレン基、エーテル基、エステル基、カルボニル基、アミノ基、アミド基、シリル基、ホスフィンオキシド基が挙げられ、アルキレン基、エーテル基、エステル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基であり、更に好ましくは、アルキレン基、エーテル基である。
また、Ｌを含む環が芳香環を形成することはない。

Ｌにより新たに形成される環の員数については特に限定されないが、５〜１０員環であることが好ましく、５〜８員環であることが更に好ましく、６員環又は７員環であることがより好ましく、７員環であることが最も好ましい。
このような員数が好ましい理由は、イミダゾール環と５員の芳香族複素環の運動性を適度な範囲に調節することが可能となるためである。このようにイミダゾール環と５員の芳香族複素環の運動性を適度な範囲に調節できたことで、本発明の有機ＥＬ素子用材料を有機ＥＬ素子に用いた際、高い発光効率と耐久性の両立が可能になったものと考えている。例えば、Ｌが存在せず、イミダゾール環と５員の芳香族複素環が単結合によってのみ連結された５員環−５員環の場合には、化合物が有機ＥＬ素子内において電子や正孔を受け取った場合、あるいは電子と正孔の再結合によって励起子となった場合に環が大きく回転することが予想され、この運動性の大きさが耐久性劣化要因となることが予想される。また、反対にＬにより形成される環が芳香族環であった場合には、５員環の運動は完全に抑制されるが、π平面の拡張によって三重項励起エネルギーが低下することによって、発光材料への十分なエネルギー移動が生じずに発光効率が低下することが予想される。

一般式（１）において、Ｒで表される置換基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキニル基、カルボニル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基等を挙げることができる。また、Ｒで表される置換基として、好ましくは、アリール基、ヘテロアリール基、シリル基、アルキル基であり、より好ましくは、フェニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、トリフェニルシリル基、メチル基、イソプロピル基であって、更に好ましくは、フェニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、トリフェニルシリル基である。
また、これらの置換基は更に置換基を有していても良い。また、置換基同士が互いに連結して環を形成していても良い。ただし、ＲがＡ_２〜Ａ_５又はＢ_２〜Ｂ_５に結合する場合は、隣接する複数のＲが互いに結合して環を形成することはない。また、ＲがＡ_２〜Ａ_５又はＢ_２〜Ｂ_５に結合する場合は、該Ａ_２〜Ａ_５及びＢ_２〜Ｂ_５は炭素原子であっても窒素原子であっても良いが、有機ＥＬ素子に用いた場合の耐久性の観点からは炭素原子であることが好ましく、発光効率の観点からは窒素原子であることが好ましい。

一般式（１）において、ｍは、１〜５の整数を表す。ｍは、１〜４であることが好ましく、１〜３であることがより好ましく、１又は２であることが更に好ましい。
このとき、置換基Ｒの結合位置は、Ａ_２〜Ａ_５及びＢ_２〜Ｂ_５のうちいずれであっても良いが、好ましくはＡ_２、Ａ_５、Ｂ_２又はＢ_５である。

上記一般式（１）で表される構造は、下記一般式（１Ａ）で表すことができる。

一般式（１Ａ）中、ＲＡ_１０１〜ＲＡ_１０４は、Ｂ_１１との連結位、Ｌとの連結位、水素原子又は置換基を表し、ＲＡ_１０１〜ＲＡ_１０４のうち、任意の一つはＢ_１１との連結位を表し、任意の一つは連結基Ｌとの連結位を表す。Ｂ_１１〜Ｂ_１５は、芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、ＣＲ１、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表し、Ｂ_１１〜Ｂ_１５のうち、少なくとも一つは窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｒ１は、水素原子又は置換基を表す。

一般式（１Ａ）において、ＲＡ_１０１〜ＲＡ_１０４で表される置換基として、好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が挙げられ、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基である。

一般式（１Ａ）において、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で形成される環における実線と破線の２重線は、単結合又は２重結合であることを表す。

一般式（１Ａ）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、アリール基、ヘテロアリール基が挙げられ、好ましくは、アリール基、ヘテロアリール基である。Ｒ１が複数存在する場合、置換基は互いに同じであっても異なっていても良く、更に互いに結合して環を形成していても良い。このとき、置換基Ｒ１の結合位置はＢ_１３〜Ｂ_１５のいずれであっても良いが、好ましくは、Ｂ_１３又はＢ_１５であり、より好ましくは、Ｂ_１５である。

また、上記一般式（１）で表される構造は、下記一般式（２）で表すことができる。

一般式（２）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２で形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。

すなわち、一般式（２）におけるＡ_１〜Ａ_５、Ｂ_１〜Ｂ_５、Ｌ、Ｒ及びｍは、一般式（１）におけるＡ_１〜Ａ_５、Ｂ_１〜Ｂ_５、Ｌ、Ｒ及びｍと同義である。

本発明における一般式（２）の特徴は、前記一般式（１）に記載の連結基Ｌによる連結位を、Ａ_１とＢ_１の単結合の隣接位である、Ａ_２及びＢ_２としたことにある。このように単結合の隣接位を連結基Ｌとの結合位とすることで、Ａ_１〜Ａ_５で形成されるイミダゾール環とＢ_１〜Ｂ_５で形成される５員の芳香族複素環のそれぞれの分子運動を適度な範囲に調整することができ、分子の安定性を向上させることが可能であるとともに、励起三重項エネルギーを高く保つことが可能である。

また、一般式（１）又は一般式（２）において、Ｂ_５は炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれであっても良いが、炭素原子又は窒素原子であることが好ましく、特に、置換基を有する炭素原子又は置換基を有する窒素原子であることが特に好ましい。
この理由については、Ｂ_５を含む環と置換基Ｒとの間の回転性を抑制できるためと推定している。つまり、Ｂ_１がＡ_１と結合していることによって、Ｂ_１上には大きな立体障害が存在し、更にＢ_５上にも置換基を有する場合、Ｂ_１上の置換基とＢ_５上の置換基の相互作用によって、互いの運動性、特に回転性を抑制することができるためであると考えている。この運動性抑制の効果によって、分子自体の安定性が向上し、素子の耐久性が向上する効果が得られたものと推測している。

なお、上記一般式（２）で表される構造は、上記一般式（１Ａ）で表すことができる。

更に、上記一般式（２）で表される構造は、下記一般式（２−１）又は一般式（２−２）で表すことができる。

一般式（２−１）及び（２−２）中、Ａ_２〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_２〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_２、Ｂ_２で形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。

すなわち、一般式（２−１）及び（２−２）におけるＡ_２〜Ａ_５、Ｂ_２〜Ｂ_５、Ｌ、Ｒ及びｍは、一般式（２）におけるＡ_２〜Ａ_５、Ｂ_２〜Ｂ_５、Ｌ、Ｒ及びｍと同義である。

更に、上記一般式（２−１）で表される構造は、下記一般式（３）で表すこともできる。

一般式（３）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２で形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｘは、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｒ’は、置換基を表し、ｎは１〜４の整数を表す。

一般式（３）において、Ｒ’で表される置換基としては、前記一般式（１）におけるＲと同様であって、例えば、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基であって、より好ましくは、フェニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基であって、更に好ましくは、カルバゾリル基である。また、これらの置換基は、更に置換基を有していても良い。

一般式（３）において、ｎは、１〜４の整数を表し、１又は２であることが好ましく、１であることがより好ましい。

なお、一般式（３）におけるＡ_１〜Ａ_５、Ｂ_１〜Ｂ_５及びＬは、一般式（２）におけるＡ_１〜Ａ_５、Ｂ_１〜Ｂ_５及びＬと同義である。

なお、本発明における好適な置換基として、下記の基を挙げることができ、実線は連結位置を示す。また、前述のとおり、本発明における置換基は更に置換基を有していても良く、これらに限定されるものではない。

上記式中、Ｒ_Ｎは置換基を表し、好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が挙げられ、より好ましくは、アリール基又はヘテロアリール基を表し、特に好ましくは、フェニル基、ピリジル基又はトリアジニル基を表す。

本発明に係る有機ＥＬ素子用材料は、有機ＥＬ素子中のいずれの有機層に含まれていても良いが、好ましくは、ホスト材料、正孔輸送材料、電子輸送材料として用いられることが好ましく、より好ましくは、ホスト材料、正孔輸送材料として用いられることであり、更に好ましくは、発光層中でリン光発光性化合物とともにホスト材料として用いられることである。また、このとき各有機層は、本発明に係る化合物単独で構成されていても良いし、他の材料と混合して用いられていても良い。

本発明の化合物のＴｇ（ガラス転移温度）は、経時安定性や、素子作製時の生産適性の点から室温よりも十分に高い方が好ましく、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１２０℃以上であり、更に好ましくは１３０℃以上である。

本発明の化合物の分子量は、３００以上２０００以下であることが好ましく、５００以上１５００以下であることが好ましく、７００以上１２５０以下であることがより好ましい。

また、上記した一般式（１）で表される構造を有する化合物が、後述するリン光発光性化合物と同時に用いられる場合には、一般式（１）で表される構造を有する化合物が当該リン光発光性化合物よりも高い三重項励起エネルギー（Ｔ_１）を有することが好ましく、Ｔ_１が２．９０ｅＶ以上であることがより好ましく、Ｔ_１が３．００ｅＶ以上であることが更に好ましく、Ｔ_１が３．１０ｅＶ以上であることが特に好ましい。

なお、三重項励起エネルギーの値は、米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ０９を用いて計算した際の値であり、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊と用い、分子構造最適化を実施後、三重項励起エネルギーを算出した値と定義する。なお、本手法を用いる背景には、本手法で求めた計算値と実験値の相関が高いことが挙げられる。

以下に本発明の一般式（１）で表される構造を有する化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

また、以下に、一般式（１）で表される構造を有する化合物の合成例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。一般式（１）で表される構造を有する化合物として、上記した化合物（２６）を例にとってその合成方法を説明する。

まず、以下のスキームで中間体Ｂを合成する。

窒素雰囲気下、中間体Ａ（J. Org. Chem., vol. 59 (1994): p. 5084-5087を参考に合成）（５．０ｇ）とアミノアセタール（９．０ｇ）及び脱水ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）（１００ｍｌ）を加え、１５分間撹拌した後、更に塩化亜鉛（２５％メチルテトラヒドロフラン溶液）（８０ｍｌ）を加え１０分間撹拌した。得られた混合溶液をマイクロウェーブ用反応容器１０本に２０ｍｌずつ取り分け、撹拌子を加え、封管し、各反応容器をマイクロウェーブ反応装置（バイオタージ（株）製）にて、それぞれ１２０℃、１時間反応させた。
放冷後、反応液に水とＴＨＦを加え、１０分間撹拌した後、不溶物をセライト濾過し、水層が中性になるまで有機層を分液洗浄した。得られた有機層に硫酸マグネシウムを加え、３０分間撹拌した後、不溶物を濾別し、得られたろ液を減圧濃縮することで粗生成物を得た。更に粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製し、目的の中間体Ｂを０．６ｇ得た。

続いて、上記中間体Ｂを用いて、以下のスキームで化合物（２６）を合成する。

窒素雰囲気下、マイクロウェーブ用反応容器に撹拌子と中間体Ｂ（０．５ｇ）、中間体Ｃ（１．５ｇ）、ヨウ化銅（１１０ｍｇ）、炭酸セシウム（１．７ｇ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルシクロヘキサン−１，２−ジアミン（１７０ｍｇ）及び脱水アセトニトリル（１５ｍｌ）を加え封管した。続いて、反応容器をマイクロウェーブ反応装置（バイオタージ（株）製）にて、１５０℃、２時間反応させた。放冷後、水（５０ｍｌ）とトルエン（１５０ｍｌ）を加え、不溶物をセライト濾過し、水層が中性になるまで有機層を分液洗浄した。得られた有機層に硫酸マグネシウムを加え、３０分間撹拌した後、不溶物を濾別し、得られたろ液を減圧濃縮し粗生成物を得た。更に、粗生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製し、本発明の化合物（２６）を０．４５ｇ得た。なお、化合物の構造はＮＭＲ及びＭａｓｓスペクトルによって確認した。
なお、本発明の化合物を有機ＥＬ素子へ使用する際には、更にリサイクル分取ＨＰＬＣ及び昇華精製を行い、ＨＰＬＣ純度９９．９％以上（単純面積比）まで精製した材料を用いた。

また、本発明の一般式（１）で表される構造を有する化合物は、上記方法以外にも、特開２００７−２３１０１、国際公開第２０１２／０５１６６７号、特許第５０７６８９１号、国際公開第２０１１／１３４０１３号等を参考に合成することができる。

《一般式（ＤＰ）で表される構造を有するリン光発光性化合物》
以下、一般式（ＤＰ）で表され、本発明において好適に用いられるリン光発光性化合物（リン光発光性ドーパント）について説明する。

一般式（ＤＰ）中、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＯｓを表す。Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２は、それぞれ、炭素原子又は窒素原子を表す。環Ｚ_１は、Ａ_１及びＡ_２とともに形成される６員の芳香族炭化水素環又は５員若しくは６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_２は、Ｂ_１及びＢ_２とともに形成される５員又は６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_１及び環Ｚ_２は置換基を有していても良く、更に置換基同士が結合して縮環構造を形成していても良い。また、各々の配位子の置換基が、互いに結合して、配位子同士が連結していても良い。Ｌ’は、Ｍに配位したモノアニオン性の二座配位子を表す。ｍ’は、０〜２の整数を表す。ｎ’は、１〜３の整数を表す。ｍ’＋ｎ’は、２又は３である。ｍ’及びｎ’が２以上のとき、環Ｚ_１及び環Ｚ_２で表される配位子及びＬ’は、各々、同じでも異なっていても良い。

一般式（ＤＰ）において、Ｍとしては、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＯｓを挙げることができ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ又はＯｓであることが好ましく、Ｉｒ、Ｐｔ又はＯｓであることがより好ましい。

一般式（ＤＰ）において、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２は、各々炭素原子又は窒素原子を表し、環Ｚ_１は、Ａ_１及びＡ_２とともに形成される６員の芳香族炭化水素環又は５員若しくは６員の芳香族複素環を表し、環Ｚ_２は、Ｂ_１及びＢ_２とともに形成される５員又は６員の芳香族複素環を表す。
環Ｚ_２としては、５員の芳香族複素環であることが好ましく、Ｂ_１及びＢ_２は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましい。

環Ｚ_１及び環Ｚ_２は置換基を有していても良く、置換基としては、前記一般式（１）で示した置換基と同様の基が挙げられる。また、環Ｚ_１及び環Ｚ_２が有する置換基は、置換基同士が結合して縮環構造を形成していても良い。また、各々の配位子の置換基が互いに結合して、配位子同士が連結していても良い。

一般式（ＤＰ）において、Ｌ’は、Ｍに配位したモノアニオン性の二座配位子を表す。

一般式（ＤＰ）において、ｍ’は、０〜２の整数を表し、ｎ’は、１〜３の整数を表し、ｍ’＋ｎ’は、２又は３である。
ｍ’及びｎ’が２以上のとき、環Ｚ_１及び環Ｚ_２で表される配位子及びＬ’は各々同じでも異なっていても良い。

一般式（ＤＰ）で表される構造は、好ましくは下記一般式（ＤＰ−１）又は（ＤＰ−２）で表される。

一般式（ＤＰ−１）において、Ｍ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、Ｌ’、ｍ’及びｎ’は、一般式（ＤＰ）におけるＭ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、Ｌ’、ｍ’及びｎ’と同義である。

一般式（ＤＰ−１）において、Ｂ_３〜Ｂ_５は、芳香族複素環を形成する原子群であり、水素原子又は置換基を有していても良い炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｂ_３〜Ｂ_５が有する置換基としては、前述の一般式（ＤＰ）における環Ｚ_１及び環Ｚ_２が有していても良い置換基と同義の基が挙げられる。

一般式（ＤＰ−１）において、Ｂ_１〜Ｂ_５で形成される芳香族複素環は、下記一般式（ＤＰ−１ａ）、（ＤＰ−１ｂ）及び（ＤＰ−１ｃ）の構造のいずれかで表されることが好ましく、一般式（ＤＰ−１ｃ）の構造で表されることがより好ましい。

一般式（ＤＰ−１ａ）、（ＤＰ−１ｂ）及び（ＤＰ−１ｃ）において、＊１は一般式（ＤＰ−１）のＡ_２との結合部位を表し、＊２はＭとの結合部位を表す。

一般式（ＤＰ−１ａ）、（ＤＰ−１ｂ）及び（ＤＰ−１ｃ）において、Ｒｂ_３〜Ｒｂ_５は水素原子又は置換基を表し、Ｒｂ_３〜Ｒｂ_５で表される置換基としては、前述の一般式（ＤＰ）における環Ｚ_１及び環Ｚ_２が有していても良い置換基と同義の基が挙げられる。

一般式（ＤＰ−１ａ）におけるＢ_４及びＢ_５は、炭素原子又は窒素原子であり、より好ましくは少なくとも一つが炭素原子である。

一般式（ＤＰ−１ｃ）におけるＢ_３及びＢ_４は、炭素原子又は窒素原子であり、より好ましくは少なくとも一つが炭素原子であり、Ｒｂ_３とＲｂ_４で表される置換基が更に互いに結合して縮環構造を形成していることがより好ましく、このとき新たに形成される縮環構造は芳香族環であることが好ましく、ベンゾイミダゾール環、イミダゾピリジン環、イミダゾピラジン環又はプリン環のいずれかであることが好ましい。Ｒｂ_５は、アルキル基、アリール基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。

一般式（ＤＰ−２）において、Ｍ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、Ｌ’、ｍ’及びｎ’は、一般式（ＤＰ）におけるＭ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、Ｌ’、ｍ’及びｎ’と同義である。

一般式（ＤＰ−２）において、環Ｚ_２は、Ｂ_１〜Ｂ_３とともに形成される５員の芳香族複素環を表す。
一般式（ＤＰ−２）において、Ａ_３及びＢ_３は、炭素原子又は窒素原子を表し、Ｌ”は２価の連結基を表す。Ｌ”で表される２価の連結基としては、例えば、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、２価の複素環基、−Ｏ−、−Ｓ−、又はこれらを任意に組み合わせた連結基等が挙げられる。

一般式（ＤＰ−２）で表される構造は、更に一般式（ＤＰ−２ａ）で表されることが好ましい。

一般式（ＤＰ−２ａ）において、Ｍ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、環Ｚ_２、Ｌ’、ｍ’及びｎ’は、一般式（ＤＰ−２）におけるＭ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１、Ｂ_２、環Ｚ_１、環Ｚ_２、Ｌ’、ｍ’及びｎ’と同義である。

一般式（ＤＰ−２ａ）において、Ｌ”_１及びＬ”_２は、Ｃ−Ｒｂ_６又は窒素原子を表し、Ｒｂ_６は、水素原子又は置換基を表す。Ｌ”_１及びＬ”_２がＣ−Ｒｂ_６の場合はＲｂ_６同士が互いに結合し環を形成しても良い。

一般式（ＤＰ）、（ＤＰ−１）、（ＤＰ−２）及び（ＤＰ−２ａ）において、Ａ_２が炭素原子であることが好ましく、更にＡ_１が炭素原子であることが好ましい。より好ましくは、環Ｚ_１が、置換又は無置換のベンゼン環又はピリジン環であり、更に好ましくは、ベンゼン環である。

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

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

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

本発明に係る電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれ、複数層で構成されていても良い。

本発明に係る正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれ、複数層で構成されていても良い。

上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極を除いた層を「有機層」という。

（タンデム構造）
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、少なくとも１層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であっても良い。

タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。

陽極／第１発光ユニット／中間層／第２発光ユニット／中間層／第３発光ユニット／陰極
ここで、上記複数の発光ユニットは全て同じであっても異なっていても良い。また、２つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていても良い。複数の発光ユニットは直接積層されていても、中間層（中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれる）を介して積層されていても良く、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料構成を用いることができる。

中間層に用いられる材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＺｎＯ_２、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＯｘ、ＶＯｘ、ＣｕＩ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＣｕＡｌＯ_２、ＣｕＧａＯ_２、ＳｒＣｕ_２Ｏ_２、ＬａＢ_６、ＲｕＯ_２、Ａｌ等の導電性無機化合物層、これら導電性無機化合物の２層膜や多層膜、またＣ６０等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

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

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

以下、本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。

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

発光層の層厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは２〜５００ｎｍの範囲に調整され、更に好ましくは５〜２００ｎｍの範囲に調整される。

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

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

（１）発光ドーパント
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。

発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント（蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう）と、リン光発光性ドーパント（リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう）が好ましく用いられる。本発明においては、少なくとも１層の発光層がリン光発光性ドーパントを含有することが好ましい。

発光層中の発光ドーパントの濃度については、任意に決定することができ、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていても良く、また任意の濃度分布を有していても良い。また、本発明に係る発光ドーパントは、複数種を併用して用いても良く、構造の異なるドーパント同士の組み合わせや、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いても良い。これにより、任意の発光色を得ることができる。

本発明の有機ＥＬ素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−２０００（コニカミノルタ（株）製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。

本発明においては、１層又は複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば青と橙や、青と緑と赤との組み合わせ等が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子における白色とは、２度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、１０００ｃｄ／ｍ^２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がｘ＝０．３９±０．０９、ｙ＝０．３８±０．０８の領域内にあることが好ましい。

（１．１）蛍光発光性ドーパント
本発明に係る蛍光発光性ドーパント（以下、「蛍光ドーパント」ともいう）について説明する。

本発明に係る蛍光ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。

本発明に係る蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。

また、近年では遅延蛍光を利用した発光ドーパントも開発されており、これらを用いても良い。遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第２０１１／１５６７９３号、特開２０１１−２１３６４３号公報、特開２０１０−９３１８１号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

（１．２）リン光発光性ドーパント
本発明に係るリン光発光性ドーパント（以下、「リン光ドーパント」ともいう）について説明する。

本発明に係るリン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温（２５℃）にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．０１以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は０．１以上である。

上記リン光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されれば良い。

リン光ドーパントの発光原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型である。もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。

リン光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。

本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。

Ｎａｔｕｒｅ ３９５，１５１（１９９８）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９，７３９（２００７）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１７，１０５９（２００５）、国際公開第２００９／１００９９１号、米国特許公開第２００６／８３５４６９号、米国特許公開第２００６／０２０２１９４号、米国特許公開第２００７／００８７３２１号、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０，１７０４（２００１）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１６，２４８０（２００４）、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１６，２００３（２００４）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６，１５３５０５（２００５）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４２，１２４８（２００３）、国際公開第２００９／０５０２９０号、国際公開第２００９／０００６７３号、米国特許公開第２００９／０１０８７３７号、米国特許公開第２００９／００３９７７６号、米国特許公開第２００９／０１６５８４６号、米国特許公開第２００８／００１５３５５号、米国特許公開第２００６／０２６３６３５号、米国特許第７０９０９２８号、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．ｌｎｔ．Ｅｄ．４７，１（２００８）、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１８，５１１９（２００６）、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４６，４３０８（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７４，１３６１（１９９９）、国際公開第２００６／００９０２４号、国際公開第２００６／０５６４１８号、国際公開第２００５／０１９３７３号、国際公開第２００５／１２３８７３号、米国特許公開第２００６／０２５１９２３号、米国特許公開第２００５／０２６０４４１号、米国特許公開第２００７／０１９０３５９号、米国特許公開第２００８／０２９７０３３号、米国特許公開第２００６／１０３８７４号、国際公開第２０１０／０３２６６３号、国際公開第２００８／１４０１１５号、国際公開第２０１１／１３４０１３号、国際公開第２０１１／１５７３３９号、国際公開第２０１０／０８６０８９号、国際公開第２００９／１１３６４６号、国際公開第２０１２／０２０３２７号、国際公開第２０１１／０５１４０４号、国際公開第２０１１／０７３１４９号、特開２０１２−０６９７３７号公報、特願２０１１−１８１３０３号公報、特開２００９−１１４０８６号公報、特開２００３−８１９８８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００２−３６３５５２号公報等である。

中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはＩｒを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。更に好ましくは、金属−炭素結合あるいは金属−窒素結合を一つの配位様式に含む錯体が好ましい。

ここで、本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

本発明に使用できる公知のリン光ドーパントにおいて、好ましく用いられるものとして、Ｄ−３６、Ｄ−３７、Ｄ−４１、Ｄ−５３、Ｄ−５４、Ｄ−５５、Ｄ−５６、Ｄ−６１、Ｄ−６７、Ｄ−８０が挙げられ、Ｄ−４１、Ｄ−５３、Ｄ−５４、Ｄ−５５、Ｄ−５６がより好ましく、Ｄ−５３、Ｄ−５４、Ｄ−５５がより好ましい。

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

好ましくは室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物であり、更に好ましくはリン光量子収率が０．０１未満の化合物である。また、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。

また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。

ホスト化合物は、単独で用いても良く、又は複数種併用して用いても良い。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷移動調整が可能であり有機ＥＬ素子を高効率化することができる。

本発明で用いることができるホスト化合物としては、特に制限はなく、低分子化合物でも繰り返し単位を有する高分子化合物でも良く、また、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でも良い。

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

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

本発明の有機ＥＬ素子に用いられる、公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

特開２００２−２０３６８３号公報、特開２００２−３６３２２７号公報、特開２００２−２３４８８８号公報、特開２００２−２８０１８３号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００２−３０２５１６号公報、特開２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、米国特許公開第２００９／００１７３３０号、米国特許公開第２００９／００３０２０２号、米国特許公開第２００５／０２３８９１９号、国際公開第２００１／０３９２３４号、国際公開第２００９／０２１１２６号、国際公開第２００８／０５６７４６号、国際公開第２００７／０６３７９６号、国際公開第２００７／０６３７５４号、国際公開第２００４／１０７８２２号、国際公開第２００６／１１４９６６号、国際公開第２００９／０８６０２８号、国際公開第２００９／００３８９８号、国際公開第２０１２／０２３９４７号、特開２００８−０７４９３９号公報、特開２００７−２５４２９７号公報、ＥＰ２０３４５３８等である。

《電子輸送層》
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していれば良い。

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

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

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

電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）としては、電子の注入性又は輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していれば良く、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。

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

また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ又はＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。

その他、フタロシアニン誘導体や発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様、無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

また、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

本発明に係る電子輸送層においては、電子輸送層にドープ材をゲスト材料としてドープして、ｎ性の高い（電子リッチ）電子輸送層を形成しても良い。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等の文献に記載されたものが挙げられる。

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

米国特許公開第２００９／０１１５３１６号、米国特許公開第２００９／０１７９５５４号、国際公開第２００３／０６０９５６号、国際公開第２００８／１３２０８５号、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，４（１９９９）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１６２（２００２）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７９，１５６（２００１）、米国特許公開第２００９／０３０２０２号、国際公開第２００４／０８０９７５号、国際公開第２００５／０８５３８７号、国際公開第２００６／０６７９３１号、国際公開第２００７／０８６５５２号、国際公開第２００８／１１４６９０号、国際公開第２００９／０６９４４２号、国際公開第２００９／０６６７７９号、国際公開第２００９／０５４２５３号、国際公開第２０１１／０８６９３５号、国際公開第２０１０／１５０５９３号、国際公開第２０１０／０４７７０７号、特開２０１０−２５１６７５号公報、特開２００９−２０９１３３号公報、特開２００９−１２４１１４号公報、特開２００８−２７７８１０号公報、特開２００６−１５６４４５号公報、特開２００３−３１３６７号公報、国際公開第２０１２／１１５０３４号等である。

本発明におけるよりより好ましい電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体が挙げられる。

電子輸送材料は単独で用いても良く、また複数種を併用して用いても良い。

《正孔阻止層》
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。

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

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

本発明に係る正孔阻止層の層厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。

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

《電子注入層》
本発明に係る電子注入層（「陰極バッファー層」ともいう）とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されている。

本発明において電子注入層は必要に応じて設け、陰極と発光層との間、又は陰極と電子輸送層との間に存在させても良い。

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

電子注入層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、金属（ストロンチウムやアルミニウム等）、アルカリ金属化合物（フッ化リチウム、フッ化ナトリウム等）、アルカリ土類金属化合物（フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等）、金属酸化物（酸化アルミニウム等）、金属錯体（リチウム８−ヒドロキシキノレート（Ｌｉｑ）等）等が挙げられる。また、前述の電子輸送材料を用いることも可能である。

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

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

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

正孔輸送層に用いられる材料（以下、正孔輸送材料という）としては、正孔の注入性又は輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していれば良く、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。

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

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

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

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

また、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、いわゆるｐ型正孔輸送材料やｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を用いることもできる。更に、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３に代表されるような中心金属にＩｒやＰｔを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。

正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等が好ましく用いられる。

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

例えば、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９，２１６０（１９９６）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，６７３（２００１）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９０，１８３５０３（２００７）、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３（１９８７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．８７，１７１（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．９１，２０９（１９９７）、Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．１１１，４２１（２０００）、ＳＩＤ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ，３７，９２３（２００６）、米国特許公開第２００３／０１６２０５３号、米国特許公開第２００６／０２４０２７９号、米国特許公開第２００８／０２２０２６５号、国際公開第２００７／００２６８３号、国際公開第２００９／０１８００９号、ＥＰ６５０９５５、米国特許公開第２００８／０１２４５７２号、米国特許公開第２００７／０２７８９３８号、米国特許公開第２００８／０１０６１９０号、米国特許公開第２００８／００１８２２１号、国際公開第２０１２／１１５０３４号、特表２００３−５１９４３２号公報、特開２００６−１３５１４５号公報等である。

正孔輸送材料は単独で用いても良く、また複数種を併用して用いても良い。

《電子阻止層》
電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。

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

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

本発明に係る電子阻止層の層厚としては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５〜３０ｎｍの範囲である。

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

《正孔注入層》
本発明に係る正孔注入層（「陽極バッファー層」ともいう）とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されている。

本発明において正孔注入層は必要に応じて設け、上記のごとく陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に存在させても良い。

正孔注入層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば前述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。

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

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

《集光シート》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板（基板）の光取出し側に、例えばマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは、集光シートと組み合わせたりすることにより、特定方向、例えば素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が３０μｍでその頂角が９０度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍの範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。

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

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

《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。

発光光源として、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。

以下、本発明の有機ＥＬ素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。図１は有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。

ディスプレイ１は複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。制御部Ｂは表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。

図２は表示部Ａの模式図である。

表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。

図２においては、画素３の発光した光が白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。

配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示していない）。

画素３は走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。

次に、画素の発光プロセスを説明する。図３は画素の回路図である。画素は有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサー１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。

図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサー１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。

画像データ信号の伝達により、コンデンサー１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。

制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサー１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

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

ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でも良いし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでも良い。また、コンデンサー１３の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持しても良いし、次の走査信号が印加される直前に放電させても良い。

本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でも良い。

図４はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が図れる。

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良い。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良いし、電極と発光層をパターニングしても良いし、素子全層をパターニングしても良く、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。

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

本発明の有機ＥＬ素子の非発光面をガラスカバーで覆い、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止し、図５、図６に示すような照明装置を形成することができる。

図５は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機ＥＬ素子１０１はガラスカバー１０２で覆われている（なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子１０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下）で行った。）。

図６は、照明装置の断面図を示し、図６において、１０５は陰極、１０６は有機ＥＬ層、１０７は透明電極を示す。なお、ガラスカバー１０２内には窒素ガス１０８が充填され、捕水剤１０９が設けられている。

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「体積％」を表す。

〔実施例１〕
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子１０１の作製
５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）を１５０ｎｍの厚さで製膜し、パターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。更に、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）を純水で希釈した溶液をスピンコート法により製膜した後、１４０℃にて１時間乾燥し、層厚５０ｎｍの正孔注入層を設けた。この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

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

真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、化合物ＨＴ−１の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔注入層上に蒸着し、層厚１０ｎｍの正孔輸送層を形成した。

次いで、ホスト化合物として比較化合物１、リン光発光性化合物としてＤ−６３がそれぞれ８５％、１５％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚３０ｎｍの発光層を形成した。

次いで、化合物ＨＢ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚５ｎｍの正孔阻止層を形成し、続いて化合物Ａｌｑを蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚３０ｎｍの電子輸送層を形成した。更に、フッ化カリウムを層厚２ｎｍで形成した後に、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成した。

上記素子の非発光面側を、窒素雰囲気下、ＵＶ硬化樹脂を用いて缶状ガラスカバーを接着し、有機ＥＬ素子１０１を作製した。
なお、本実施例及び後述する他の実施例において使用される化合物は、下記のとおりの化学構造式を有するものである。

（２）有機ＥＬ素子１０２〜１１５の作製
有機ＥＬ素子１０１の作製において、ホスト化合物である比較化合物１を表１に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子１０２〜１１５を作製した。

《有機ＥＬ素子１０１〜１１５の評価》
各サンプルについて下記の評価を行った。評価結果を表１に示す。

〈保存性（熱安定性）〉
作製した有機ＥＬ素子１０１〜１１５に２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件化による通電を行い、発光スペクトル、発光色度（ＣＩＥ表色系）を測定した後、６０℃の恒温槽で１２時間保存した。保存後、室温まで冷却した後、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件化にてスペクトル、発光色度を測定した。保存前でのＣＩＥ色度座標、ｘ、ｙ座標に対し、保存後のｘ’、ｙ’座標との距離を評価し、有機ＥＬ素子１０１の距離を１００とした相対値を求め、表１に示した。数字が小さい程、保存性に優れることを示す。なお、保存後における発光極大値（λｍａｘ）の高さが保存前の６０％未満であった場合は、特に劣位であるとして、表１中、「×」で示した。

〈発光効率（ＥＱＥ、外部取出し量子効率）〉
有機ＥＬ素子を室温（２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下による通電を行い、発光開始直後の発光輝度（Ｌ０）［ｃｄ／ｍ^２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η）を算出した。
ここで、発光輝度の測定はＣＳ−２０００（コニカミノルタセンシング製）を用いて行い、外部取り出し量子効率は有機ＥＬ素子１０１を１００とする相対値で表した。
なお、値が大きい方が比較例に対して効率に優れていることを示す。

〈半減寿命〉
下記に示す測定法に従って、半減寿命の評価を行った。
各有機ＥＬ素子を初期輝度４０００ｃｄ／ｍ^２を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の１／２になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。なお、半減寿命は有機ＥＬ素子１０１を１００とする相対値で表した。
なお、値が大きい方が比較例に対して耐久性に優れていることを示す。

表１より、本発明の化合物を有機ＥＬ素子用材料として用いることで、従来イミダゾール化合物を用いた際に問題であった保存性（熱安定性）を大幅に改善することができることが分かり、保存性に優れた有機ＥＬ素子を提供できることが分かる。
また、比較の化合物に対し、本発明の化合物を用いると発光効率が高く、半減寿命も長くなることが分かり、特に半減寿命の長寿命化は顕著であり、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は高い発光効率と耐久性を両立することが分かる。

〔実施例２〕
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子２０１の作製
有機ＥＬ素子１０１の作製において、ホスト化合物として比較化合物１、リン光発光性化合物としてＤ−４１がそれぞれ９５％、５％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚３０ｎｍの発光層を形成し、正孔阻止材料として比較化合物１を用いた以外は同様にして、有機ＥＬ素子２０１を作製した。

（２）有機ＥＬ素子２０２〜２１０の作製
有機ＥＬ素子２０１の作製において、ホスト化合物である比較化合物１及び正孔阻止材料である比較化合物１をそれぞれ表２に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子２０２〜２１０を作製した。

《有機ＥＬ素子２０１〜２１０の評価》
各サンプルについて、上記実施例１と同様に発光効率と半減寿命の評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、表２における発光効率及び半減寿命は、有機ＥＬ素子２０２を１００とする相対値で表した。

以上より、リン光発光性化合物としてＤ−４１を用いた場合においても、本発明の化合物をホスト化合物として用いた場合、比較化合物に対して発光効率が高く、半減寿命が長くなることが分かり、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は高い発光効率と耐久性を両立していることが分かる。

〔実施例３〕
《白色有機ＥＬ素子の作製》
５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１５０ｎｍの厚さで製膜し、パターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付けた透明基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った後、この透明基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

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

真空度１×１０^−４Ｐａまで減圧した後、化合物ＨＡＴの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒でＩＴＯ透明電極上に蒸着し、層厚１５ｎｍの正孔注入層を形成した。

次いで、化合物ＨＴ−１を同様にして蒸着し、層厚７０ｎｍの正孔輸送層を形成した。

次いで、化合物Ｈ−１、化合物Ｄ−２０及び化合物Ｄ−４が、それぞれ８８％、１０％、２％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚１５ｎｍの第一発光層を形成した。

次いで、本発明の化合物（４９）及び化合物Ｄ−６３が、それぞれ９０％、１５％の体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、層厚２０ｎｍの第二発光層を形成した。

次いで、化合物ＨＢ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚５ｎｍの正孔阻止層を形成した。その後、化合物Ｅ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着し、層厚４５ｎｍの電子輸送層を形成した。更に、フッ化カリウムを層厚２．０ｎｍで形成した後に、アルミニウム１００ｎｍを蒸着して陰極を形成した。

上記素子の非発光面側を、純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下、缶状ガラスカバーで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機ＥＬ素子３０１を作製した。

また、有機ＥＬ素子３０１を用いて図５及び図６に示すような照明装置を形成して通電したところ、白色の発光が得られ、本発明の化合物を用いた有機ＥＬ素子は照明装置として利用可能なことがわかった。

〔実施例４〕
《有機ＥＬフルカラー表示装置の作製》
図７は、有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図を示す。

ガラス基板２０１上に、陽極としてＩＴＯ透明電極２０２を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）に１００μｍのピッチでパターニングを行った後（図７Ａ参照）、このガラス基板２０１上であってＩＴＯ透明電極２０２の間に非感光性ポリイミドの隔壁２０３（幅２０μｍ、厚さ２．０μｍ）をフォトリソグラフィーで形成した（図７Ｂ参照）。

ＩＴＯ電極２０２上であって隔壁２０３同士の間に下記組成の正孔注入層組成物を、インクジェットヘッド（エプソン社製；ＭＪ８００Ｃ）を用いて吐出注入し、紫外光を２００秒間照射し、６０℃、１０分間の乾燥処理により、層厚４０ｎｍの正孔注入層２０４を設けた（図７Ｃ参照）。

この正孔注入層２０４上に、各々下記組成の青色発光層組成物、緑色発光層組成物、赤色発光層組成物を同様にインクジェットヘッドを使用して吐出注入し、６０℃、１０分間乾燥処理し、各色の発光層２０５Ｂ、２０５Ｇ、２０５Ｒを設けた（図７Ｄ参照）。

（正孔注入層組成物）
ＨＴ−１：２０質量部
シクロヘキシルベンゼン：５０質量部
イソプロピルビフェニル：５０質量部
（青色発光層組成物）
本発明の化合物（３８）：０．８質量部
Ｄ−４１：０．０５質量部
シクロヘキシルベンゼン：５０質量部
イソプロピルビフェニル：５０質量部
（緑色発光層組成物）
Ｈ−１：０．７質量部
Ｄ−２０：０．０４質量部
シクロヘキシルベンゼン：５０質量部
イソプロピルビフェニル：５０質量部
（赤色発光層組成物）
Ｈ−１：０．７質量部
Ｄ−４：０．０４質量部
シクロヘキシルベンゼン：５０質量部
イソプロピルビフェニル：５０質量部

次に、各発光層２０５Ｂ、２０５Ｇ及び２０５Ｒを覆うように電子輸送材料を蒸着して層厚４５ｎｍの電子輸送層（図示略）を設け、更にフッ化リチウムを蒸着して層厚０．５ｎｍの電子注入層（図示略）を設け、Ａｌを蒸着して膜厚１３０ｎｍの陰極２０６を設けて有機ＥＬ素子を作製した（図７Ｅ参照）。

作製した有機ＥＬ素子はそれぞれ電極に電圧を印加することにより青色、緑色、赤色の発光を示し、フルカラー表示装置として利用できることがわかった。

以上のように、本発明によれば、発光効率が高く、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、表示装置を提供することができる。

また、ウェットプロセスによって、上記効果を有する有機ＥＬ素子を製造することができる。

以上のように、本発明は、高い三重項励起エネルギー及び耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供することに適している。また、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた、発光効率が高く、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することに適している。

１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサー
１０１ 有機ＥＬ素子
１０２ ガラスカバー
１０５ 陰極
１０６ 有機ＥＬ層
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤
２０１ ガラス基板
２０２ 透明電極
２０３ 隔壁
２０４ 正孔注入層
２０５Ｂ、２０５Ｇ、２０５Ｒ 各色の発光層
Ａ 表示部
Ｂ 制御部

Claims (11)

1. 下記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
   

   

   〔一般式（１）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、Ａ_２〜Ａ_５のいずれかとＢ_２〜Ｂ_５のいずれかを連結する２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。〕
2. 前記一般式（１）で表される構造が、下記一般式（２）で表される構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
   

   

   〔一般式（２）中、Ａ_１〜Ａ_５は、イミダゾール環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子又は窒素原子を表す。Ｂ_１〜Ｂ_５は、５員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群であって、炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子を表す。Ｌは、２価の連結基を表す。ただし、連結基Ｌ、Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２で形成される環構造は、芳香族環ではない。Ｒは、置換基を表し、ｍは、１〜５の整数を表す。〕
3. 前記一般式（１）又は（２）において、連結基Ｌ、Ａ_１〜Ａ_５の一部及びＢ_１〜Ｂ_５の一部を含んで形成される環構造が、６員環又は７員環であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
4. 前記一般式（１）又は（２）において、Ｂ_５が置換基を有する炭素原子又は窒素原子であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
5. 前記一般式（１）又は（２）において、少なくとも一つのＲは、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
6. 前記一般式（１）又は（２）において、ｍが１又は２であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
7. 陽極と陰極に挟まれた少なくとも発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、前記有機層のいずれかに含有してい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。
8. 前記発光層が、リン光発光性化合物を含有していることを特徴とする請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記リン光発光性化合物が、下記一般式（ＤＰ）で表される構造を有することを特徴とする請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   〔一般式（ＤＰ）中、Ｍは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｃｕ又はＯｓを表す。Ａ_１、Ａ_２、Ｂ_１及びＢ_２は、それぞれ、炭素原子又は窒素原子を表す。環Ｚ_１は、Ａ_１及びＡ_２とともに形成される６員の芳香族炭化水素環又は５員若しくは６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_２は、Ｂ_１及びＢ_２とともに形成される５員又は６員の芳香族複素環を表す。環Ｚ_１及び環Ｚ_２は置換基を有していても良く、更に置換基同士が結合して縮環構造を形成していても良い。また、各々の配位子の置換基が、互いに結合して、配位子同士が連結していても良い。Ｌ’は、Ｍに配位したモノアニオン性の二座配位子を表す。ｍ’は、０〜２の整数を表す。ｎ’は、１〜３の整数を表す。ｍ’＋ｎ’は、２又は３である。ｍ’及びｎ’が２以上のとき、環Ｚ_１及び環Ｚ_２で表される配位子及びＬ’は、各々、同じでも異なっていても良い。〕
10. 請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていることを特徴とする表示装置。
11. 請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えていることを特徴とする照明装置。

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