JP7105607B2

JP7105607B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子

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Publication number: JP7105607B2
Application number: JP2018093191A
Authority: JP
Inventors: 有希子岩崎; 弘彦深川; 貴央清水
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2022-07-25
Anticipated expiration: 2038-05-14
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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（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）に関する。

有機ＥＬ素子は、自発光型である、視野角が広い、視認性に優れる、低電圧で駆動できる、面発光で薄型化・軽量化可能である、多色表示可能である、等の特徴を有している。このため、有機ＥＬ素子は、ディスプレイ等の画像表示装置や照明装置に好適に用いられる。

一般的な有機ＥＬ素子の構造は、透明基板上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極がこの順に積層される構成であり、これらは順構造デバイスと呼ばれる（例えば、非特許文献１を参照）。このような順構造デバイスに用いられる電子注入層や陰極の材料は、アルカリ金属（主にリチウム（Ｌｉ））やアルミニウム（Ａｌ）等、仕事関数が小さく活性の高い材料であるため、大気中では、酸素や水分の影響を受けて陰極部が酸化すること等によって劣化してしまう。従って、順構造デバイスを製品に用いる場合には、ガラスや接着剤を用いた厳密な封止を必要とする。このことが、有機ＥＬを用いたディスプレイや照明の高コスト化を招く１つの要因であり、フレキシブルなディスプレイや照明を実現するにあたっての大きな妨げになる。一方、厳密な封止を行うことなく駆動できる有機ＥＬ素子として、陽極と、基板上に形成された陰極との間に複数の層が積層された逆構造の有機ＥＬ素子が報告されている（例えば、特許文献１、非特許文献２を参照）。

有機ＥＬ素子の発光は、以下に示す（ｉ）～（ｖ）の過程を経て生じる。
（ｉ）正孔及び電子が電極から注入される。
（ｉｉ）注入された正孔及び電子が輸送される。
（ｉｉｉ）発光層内で正孔と電子とが再結合する。
（ｉｖ）発光材料が電子的励起状態を形成する。
（ｖ）発光材料が電子的励起状態から光を放射する。

有機ＥＬ素子においては、高効率化を目的として、発光層の発光材料としてリン光材料を用いることが提案されている。発光材料は、エネルギーを得て電子的励起状態となるとき、一重項励起状態（Ｓ_１）と三重項励起状態（Ｔ_１）を１：３の確率で生成する。そして、発光材料が電子的励起状態から基底状態に戻る際に、光としてエネルギーを放出する。発光材料として蛍光材料を用いた場合、Ｓ_１からのエネルギーしか光に変換されない。これに対し、リン光材料を用いた場合、Ｓ_１からのエネルギーだけでなく、Ｔ_１からのエネルギーも光に変換される。このため、発光材料として、蛍光材料を用いた有機ＥＬ素子よりも、リン光材料を用いた有機ＥＬ素子の方が、高効率化が期待できる（非特許文献３を参照）。

リン光材料は、通常、ゲスト材料として、ホスト材料とともに用いられる。ホスト材料とリン光材料（ゲスト材料）とを含む発光層を有する有機ＥＬ素子では、正孔と電子との再結合により励起されたホスト材料のエネルギーがリン光材料に移動する。そのエネルギーによりリン光材料が励起され、光エネルギーとして放出される。

ホスト材料からリン光材料への効率的なエネルギー移動を可能とするためには、ホスト材料の三重項励起状態（Ｔ_１）のエネルギーを、ゲスト材料であるリン光材料のＴ_１エネルギーよりも大きくすることが好ましい（例えば、非特許文献４を参照）。ホスト材料のＴ_１エネルギーよりもゲスト材料のＴ_１エネルギーが大きいと、ゲスト材料からホスト材料への逆エネルギー移動が起こって、リン光発光の高効率化が妨げられる可能性がある。

また、近年、ドナー性を有する部位とアクセプター性を有する部位を組み合わせた発光材料が報告されており、フェニル基を介してドナーとアクセプターをオルト位で結合した構造とすることで、高いＰＬ量子収率が得られることが報告されている（例えば、非特許文献５を参照）。

発光層に用いられるホスト材料は、これまでにも多数報告されている。例えば、ホスト材料として、カルバゾール系化合物等が挙げられる。カルバゾール系化合物は、比較的大きなＴ_１エネルギーを有する。ホスト材料として一般的に用いられるカルバゾール系化合物としては、下記一般式（１０）で示されるＣＢＰ（４，４’－ビス（カルバゾール－９－イル）ビフェニル）等がある。近年、有機ＥＬ素子のフレキシブル化を目指して、逆構造の有機ＥＬ素子も検討されているが、高効率な素子の報告は少ない。また、有機ＥＬ素子の特性は素子構造にも依存することが報告されており、例えば、順構造の有機ＥＬ素子の発光層ホスト材料に適したホスト材料である下記一般式（１１）で示される化合物を、逆構造の有機ＥＬ素子のホスト材料として用いた場合、外部量子効率（ＥＱＥ）が低下する（非特許文献６参照）。

一方、順構造の有機ＥＬ素子の発光層ホスト材料として適している、下記一般式（１１）で示される化合物のドナー部位であるインドロカルバゾール基のインドール環構造中の一つの窒素原子が、酸素又は硫黄に置換されていることによってドナー性を低減した下記一般式（１２）で示される化合物を用いることで、逆構造の有機ＥＬのホスト材料として用いた場合に陰極から発光層への電子注入性が良好となり、高い外部量子効率が得られる。

特許第６１１００９９号公報

有機ＥＬディスプレイ，株式会社オーム社，ｐｐ．２７～３０（２０１１）ＳＩＤｓｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔ，７９０（２０１６）有機ＥＬディスプレイ，株式会社オーム社，ｐｐ．８３（２０１１）Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，８３，５６９（２００３）ＡＣＳＡｐｐｌ．Ｍａｔｅｒ．Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，８，２３１９０（２０１６）第７８会応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集，６ｐ―Ａ２０３―２（２０１７）

有機ＥＬ素子においては、発光効率を確保しつつ、駆動電圧を低くすることが要求されている。しかしながら、従来のホスト材料である一般式（１０）で示される化合物を用いた順構造の有機ＥＬ素子では、電極から発光層への正孔及び電子の移動におけるエネルギー障壁が大きいため、十分に駆動電圧を低くしつつ、高い外部量子効率を示す素子の実現が困難だった。また、リン光素子のホスト材料として一般式（１１）で示される化合物を用いた順構造の有機ＥＬ素子は、高い発光効率が得られるものの、同材料を逆構造の有機ＥＬ素子のホスト材料として用いると発光効率が低くなるといった課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、順構造有機ＥＬ素子において、高い発光効率及び低い駆動電圧を実現するホスト材料を発光層に含み、高効率且つ低消費電力な有機ＥＬ素子を提供することを課題とする。また、順構造のみならず、有機ＥＬ素子のフレキシブル化に有利な逆構造素子に適用した場合においても、高効率な有機ＥＬ素子を提供することを課題とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた。その結果、有機ＥＬ素子の２つの電極間に形成された発光層が、ゲスト材料とホスト材料とを含み、前記ホスト材料が、正孔輸送性及び電子輸送性に寄与する下記一般式（１）で示される化合物を含むものとすればよいことを見出し、本発明を想到した。

即ち、発光層ホスト材料として、Ｓ_１とＴ_１のエネルギー差が小さい下記一般式（１）で示される化合物を用いることで、一般的なホスト材料である上記一般式（１０）で示されるＣＢＰと同程度のＴ_１エネルギーを有する材料において、ＣＢＰに比べてホスト材料のエネルギーギャップを小さくすることができる。これにより、正孔輸送層・電子輸送層、又はこれら両層から発光層への正孔・電子移動におけるエネルギー障壁が小さくなるため、順構造の有機ＥＬデバイスの駆動電圧を下げることができる。化合物のＳ_１とＴ_１のエネルギー差を小さくする手段としては、正孔輸送性と電子輸送性の両方を兼ね備えた下記一般式（１）に示す化合物を用いる。下記一般式（１）で示される化合物では、インドロカルバゾール骨格のインドール環構造中の一つの窒素原子が、酸素原子又は硫黄原子に置換されている構造が正孔輸送性に寄与する。また、一般式（１）で示される化合物では、１，３，５－トリアジン骨格が電子輸送性に寄与する。

さらに、一般式（１）で示される化合物は、フェニル基を介してドナーとアクセプターをオルト位で結合することで、高いＰＬ量子効率を示す。これにより、発光層のホスト材料として使用した際、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー受け渡し効率が高まり、順構造の有機ＥＬ素子のみならず、逆構造の有機ＥＬ素子で使用した場合においても高い発光効率が実現できる。

なお、一般式（１）中の環Ａは、隣接環と任意の位置で縮合する下記一般式（１ａ）で表される芳香環を表す。一般式（１）中の環Ｂは、隣接環と任意の位置で縮合する下記一般式（１ｂ－１），（１ｂ－２）の何れかで表される環構造を表す。Ｒは、それぞれ独立に水素、又は炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基からなる群から選択される置換基である。Ｘは、独立にＮ、Ｃ－Ｈ又はＣ－Ａｒ１を示し、少なくとも１つはＮである。Ａｒ１は、独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。ＸがＣ－Ａｒ１を含む場合、Ａｒ１とＸを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成してもよい。

即ち、本発明は以下の構成を採用する。

［１］２つの電極間に、発光層を含む積層構造が形成され、前記発光層が、ゲスト材料とホスト材料とを含み、前記ホスト材料が、下記一般式（１）で表され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。

（但し、一般式（１）中のＹは、酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘは、独立にＣ－Ｈ又はＣ－Ａｒ１を示す。Ａｒ１は、独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。）

［２］前記発光層中のゲスト材料が、有機金属錯体であることを特徴とする上記［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

［３］前記発光層が、上記一般式（１）で表される化合物からなるホスト材料と、下記一般式（６５－４）で表されるゲスト材料とを含むことを特徴とする上記［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

［４］前記発光層が、下記一般式（１３）で表される化合物からなるホスト材料と、ゲスト材料とを含むことを特徴とする上記［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

［５］前記発光層が、上記一般式（１３）で表される化合物からなるホスト材料と、下記一般式（６５－４）で表されるゲスト材料とを含むことを特徴とする上記［４］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

本発明に係る有機ＥＬ素子によれば、本発明で規定する発光層ホスト材料を用いることで、高効率且つ低消費電力な順構造の有機ＥＬ素子を提供することができる。また、上記材料を用いることで、順構造のみならず、有機ＥＬ素子のフレキシブル化に有利な逆構造素子に適用した場合においても、高効率な有機ＥＬ素子を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例を模式的に説明する図であり、順構造とされた有機ＥＬ素子の層構造を示す断面図である。本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の他の例を模式的に説明する図であり、逆構造とされた有機ＥＬ素子の層構造を示す断面図である。本発明に係る有機ＥＬ素子の実施例について説明する図であり、実験１で形成した薄膜の３００Ｋ及び１０Ｋにおける発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。本発明に係る有機ＥＬ素子の実施例について説明する図であり、実験２で形成した薄膜の３００Ｋ及び７７Ｋにおける発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。本発明に係る有機ＥＬ素子の実施例について説明する図であり、実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子における印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。本発明に係る有機ＥＬ素子の実施例について説明する図であり、実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子における電流密度と電力効率との関係を示したグラフである。

以下、本発明を適用した有機ＥＬ素子の実施の形態について、図１及び図２を適宜参照しながらその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜有機ＥＬ素子＞
本実施形態の有機ＥＬ素子は、２つの電極間に、発光層を含む積層構造が形成され、発光層が、ゲスト材料とホスト材料とを含み、ホスト材料が、下記一般式（１）で表される化合物を含む。

但し、一般式（１）中の環Ａは、隣接環と任意の位置で縮合する式（１ａ）で表される芳香環を表す。一般式（１）中の環Ｂは、隣接環と任意の位置で縮合する一般式（１ｂ－１）、（１ｂ－２）の何れかで表される環構造を表す。また、Ｒは、それぞれ独立に水素、又は炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基からなる群から選択される置換基である。また、Ｘは、独立にＮ、Ｃ－Ｈ又はＣ－Ａｒ１を示し、少なくとも１つはＮである。また、Ａｒ１は、独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。なお、ＸがＣ－Ａｒ１を含む場合、Ａｒ１とＸを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成してもよい。

上記一般式（１）で表される化合物は、有機ＥＬ素子の発光層に含まれるホスト材料として適したものであり、例えば、下記一般式（６５－４）で表されるＩｒ（ｍｐｐｙ）_３等の発光材料（ゲスト材料）と組み合わせて用いるのに好適なものである。

［有機ＥＬ素子の構造］
図１は、本実施形態における順構造の有機ＥＬ素子１を説明するための模式断面図である。図１に示す有機ＥＬ素子１は、陽極９（電極）と陰極３（電極）との間に、発光層６を含む積層構造が形成されているものである。有機ＥＬ素子１における積層構造は、基板２上に形成された陽極９の上に、正孔注入層８と、正孔輸送層７と、発光層６と、電子輸送層５と、電子注入層４とがこの順で形成されたものである。

図２は、本実施形態における逆構造の有機ＥＬ素子を説明するための模式断面図である。図２に示す有機ＥＬ素子１１の各層の名称と番号は図１と同様である。なお、図２に示すような逆構造の有機ＥＬ素子１１の場合には、電子注入層４と電子輸送層５との間にバッファ層１０を形成する。

各層の形成方法は、特に限定されず、各層に用いられる材料の特性に合わせて、適宜、従来公知の種々の形成方法を用いて形成できる。

図１に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。

［基板］
基板２の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。基板２の材料は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
基板２に用いられる樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板２の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１が得られるため好ましい。
基板２に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス、パイレックス（登録商標）等が挙げられる。

有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板を用いる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。

基板２の平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば、強度やコスト等のバランスの観点から、０．１～３０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、０．１～１０ｍｍである。基板２の平均厚さは、デジタルマルチメーター及び／又はノギスによって測定できる。

［陽極］
有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１で用いられる陽極９は、正孔注入層８又は正孔輸送層７に正孔を注入する。このため、順構造の有機ＥＬ素子１においては、陽極９の材料としては、仕事関数が比較的大きい各種金属材料や、各種合金等が用いられる。陽極９の材料としては、例えば、金、ヨウ化銅、酸化スズ、アルミニウムドープの酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ａｌ）、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、フッ素酸化スズ（ＦＴＯ）等が挙げられる。これらの中でも、透明性や仕事関数の観点から、陽極９の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯが好ましい。

有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型のものである場合、陽極９の材料として、透明導電材料が用いられる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合、陽極９の材料として、透明導電材料だけでなく、不透明材料を用いてもよく、反射性の材料を用いてもよい。

逆構造の有機ＥＬ素子１１においては、陽極９の材料として、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ又はこれらを含む合金等からなる金属膜を用いることができる。これらの中でも、陽極９としては、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ａｌ膜の何れかを用いることが好ましい。

有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１で用いられる陽極９の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは３０～１５０ｎｍである。
また、有機ＥＬ素子１１においては、陽極９の材料として、不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを１０～３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型及び透明型の陽極９として使用することができる。
陽極９の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。

［正孔注入層］
正孔注入層８に用いられる材料は、陽極の仕事関数と正孔輸送層７のイオン化ポテンシャル（ＩＰ）との関係、電荷輸送特性等の観点から選択できる。正孔注入層８の材料は、適切なＩＰと電荷輸送特性を有する化合物であればよく、低分子、高分子問わず、各種の有機化合物、無機化合物を選択して用いることができる。正孔注入層８の材料は、１種のみであってもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

正孔注入層８に用いられる無機化合物としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）等からなる金属酸化物の群の中から選ばれる１種又は２種以上を用いることができる。正孔注入層８が酸化バナジウム又は酸化モリブテンを主成分とする場合、正孔注入層８が、陽極９から正孔を注入して発光層６又は正孔輸送層７へ輸送する正孔注入層としての機能がより優れたものとなる。また、酸化バナジウム又は酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極９から発光層６又は正孔輸送層７への正孔の注入効率が低下するのを好適に防止できる。正孔注入層８は、酸化バナジウム及び／又は酸化モリブテンからなるものであることがより好ましい。

有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１の正孔注入層８に用いられる有機化合物としては、例えば、下記一般式（８－１）～（８－１９）で表される化合物が挙げられる。これら一般式（８－１）～（８－１９）で表される化合物の中でも、一般式（８－１１）で表されるポリ（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）、一般式（８－１９）で表されるポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、一般式（８－４）で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）が好ましく、特に、一般式（８－１９）で表されるＰＥＤＯＴが好ましい。

正孔注入層８の平均厚さは、特に限定されないが、１～１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは５～５０ｎｍである。
正孔注入層８の平均厚さは、水晶振動子膜厚計又は触針式段差計により成膜時に測定することができる。

［正孔輸送層］
正孔輸送層７に用いられる材料としては、例えば、下記一般式（７－１）～（７－３７）で表される化合物が挙げられる。一般式（７－１）～（７－３７）で表される化合物の中でも、特に、一般式（７－１）で表されるα－ＮＰＤと、バンドギャップが大きく、電気的安定性・熱的安定性に優れる一般式（７－３７）で表される化合物とを組み合わせて用いることが好ましい。

正孔輸送層７の材料は、１種のみであってもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、正孔輸送層７は、１層のみで形成されていてもよいし、２層以上で積層して形成されたものであってもよい。例えば、正孔輸送層７は、発光層６側に配置した一般式（７－３７）で表される化合物からなる層と、正孔注入層８側に配置した一般式（７－１）で表されるα－ＮＰＤからなる層とを積層したものとすることができる。

正孔輸送層７が独立した層として形成されている場合、正孔輸送層７の平均厚さは、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは４０～１００ｎｍである。
正孔輸送層７の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。

［発光層］
本実施形態の有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１に含まれる発光層６は、電荷輸送及び電荷再結合を行うホスト材料と、発光材料であるゲスト材料とを含む。

（ホスト材料）
本実施形態では、発光層６に含まれるホスト材料が、一般式（１）で表わされる化合物を含む。

但し、一般式（１）中の環Ａは、隣接環と任意の位置で縮合する式（１ａ）で表される芳香環を表す。一般式（１）中の環Ｂは、隣接環と任意の位置で縮合する一般式（１ｂ－１）、（１ｂ－２）の何れかで表される環構造を表す。また、Ｒは、それぞれ独立に水素、又は炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基からなる群から選択される置換基である。一般式（１）中のＲは、上記の中でも、特に、水素、炭素数１～５のアルキル基、炭素数１～５のアルコキシ基、炭素数１～５のアルキルアミノ基からなる群から選択される置換基であることが好ましく、全て水素であることが最も好ましい。また、Ｘは、独立にＮ、Ｃ－Ｈ又はＣ－Ａｒ１を示し、少なくとも１つはＮである。また、Ａｒ１は、独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。なお、ＸがＣ－Ａｒ１を含む場合、Ａｒ１とＸを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成してもよい。

ホスト材料として、Ｓ_１とＴ_１のエネルギー差が小さい一般式（１）で示される化合物を用いることで、ホスト材料のエネルギーギャップを小さくすることができ、正孔輸送層・電子輸送層、またはこの両層から発光層への正孔・電子移動におけるエネルギー障壁が小さくなるので、順構造の有機ＥＬ素子１の駆動電圧を下げることができる。化合物のＳ_１とＴ_１のエネルギー差を小さくする手段として、正孔輸送性と電子輸送性の両方を兼ね備えた下記一般式（１）に示す化合物を用いる。一般式（１）で示される化合物では、インドロカルバゾール骨格のインドール環構造中の一つの窒素原子が、酸素原子又は硫黄原子に置換されている構造が、正孔輸送性に寄与する。また、一般式（１）で示される化合物では、１，３，５－トリアジン骨格が電子輸送性に寄与する。

また、一般式（１）で表される化合物と、上記の一般式（１２）で表される化合物とのＰＬ量子収率の差は、化合物のドナー部位とアクセプター部位の結合位置により生じる。一般式（１）で表される化合物は、ドナー部位とアクセプター部位とがフェニル基を介してオルト位で結合することで、一般式（１２）で表される化合物と比べてＰＬ量子収率が高くなる。さらに、一般式（１）で表される化合物は、ドナー－アクセプター間がフェニル基を介して「オルト位で」結合していることにより、ＰＬ量子収率が大きく、尚且つ分子サイズが小さい。これにより、一般式（１）で表される化合物を用いた有機ＥＬ素子では、ホスト材料からゲスト材料への効率的なエネルギー移動が生じるため、順構造だけでなく、逆構造の有機ＥＬ素子１１においても高効率化が実現できる。

（ゲスト材料）
ゲスト材料は、有機金属錯体であることが好ましい。ゲスト材料が有機金属錯体である場合、輝度、外部量子効率、寿命の各特性がより優れたものとなる。有機金属錯体としては、例えば、下記一般式（６１）又は（６２）で表される化合物を好適に用いることができる。

ゲスト材料は、ホスト材料からのエネルギー移動を有効に行うために、ホスト材料の発光波長と重なる吸収波長を有することが好ましい。ゲスト材料は、１種のみ用いてもよいし、２種以上で用いてもよい。ゲスト材料が有機金属錯体である場合、ゲスト材料がホスト材料中に分散したものであることが好ましい。この場合、ホスト材料は、ゲスト材料との間でエネルギーや電子を移動させてゲスト材料を励起状態にする役割を有する。このため、ホスト材料の励起エネルギーは、ゲスト材料の励起エネルギーよりも大きいことが好ましい。

一般式（６１）中、点線の円弧は、窒素原子と３つの炭素原子とで構成された骨格部分の一部とともに環構造が形成されていることを表し、窒素原子を含んで形成される環構造は、複素環構造である。
Ｘ’、Ｘ’’は、水素原子、又は、環構造の置換基となる１価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。Ｘ’、Ｘ’’は、結合して点線の円弧で表される２つの環構造の一部とともに新たな環構造を形成してもよい。Ｘ’、Ｘ’’は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
一般式（６１）中、窒素原子と３つの炭素原子とで構成された骨格部分における点線は、点線で結ばれる２つの原子が単結合又は二重結合で結合していることを表す。
一般式（６１）中、Ｍ’は、金属原子を表す。窒素原子からＭ’への矢印は、窒素原子がＭ’原子へ配位していることを表す。ｎは、金属原子Ｍ’の価数を表す。

一般式（６２）中、点線の円弧は、窒素原子と３つの炭素原子とで構成された骨格部分の一部とともに環構造が形成されていることを表し、窒素原子を含んで形成される環構造は、複素環構造である。
Ｘ’、Ｘ’’は、水素原子、又は、環構造の置換基となる１価の置換基を表し、点線の円弧部分を形成する環構造に複数個結合していてもよい。Ｘ’、Ｘ’’は、結合して点線の円弧で表される２つの環構造の一部とともに新たな環構造を形成してもよい。Ｘ’、Ｘ’’は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
一般式（６２）中、窒素原子と３つの炭素原子とで構成された骨格部分における点線は、点線で結ばれる２つの原子が単結合又は二重結合で結合していることを表す。
一般式（６２）中、Ｍ’は、金属原子を表す。窒素原子からＭ’への矢印は、窒素原子がＭ’原子へ配位していることを表す。ｎは、金属原子Ｍ’の価数を表す。
一般式（６２）中、ＸａとＸｂとを結ぶ実線の円弧は、ＸａとＸｂとが少なくとも１つの他の原子を介して結合していることを表し、ＸａとＸｂとともに環構造を形成していてもよい。Ｘａ、Ｘｂは、酸素原子、窒素原子、炭素原子の何れかを表す。Ｘａ、Ｘｂは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。ＸｂからＭ’への矢印は、ＸｂがＭ’原子へ配位していることを表す。ｍ’は、１～３の数である。

上記一般式（６１）及び一般式（６２）における点線の円弧で表される環構造としては、炭素数２～２０の芳香環や複素環が挙げられる。具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等の芳香族炭化水素環；ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチオール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾオキソール環、ベンゾイミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、及びフェナントリジン環、チオフェン環、フラン環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環等の複素環が挙げられる。

上記一般式（６１）及び一般式（６２）において、Ｘ’、Ｘ’’で表される環構造の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアラルキル基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアルケニル基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアリール基、アリールアミノ基、シアノ基、アミノ基、アシル基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアルキルアミノ基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のジアルキルアミノ基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のアラルキルアミノ基、炭素数１～２０、好ましくは炭素数１～１０のハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、カルバゾール基等が挙げられる。

上記一般式（６１）及び一般式（６２）において、Ｘ’、Ｘ’’が結合して、点線の円弧で表される２つの環構造の一部とともに新たな環構造を形成している場合、点線の円弧で表される２つの環構造と新たな環構造を合わせた環構造としては、例えば、下記一般式（６３－１）、（６３－２）で表される構造が挙げられる。

上記一般式（６１）及び一般式（６２）で表される化合物において、Ｍ’で表される金属原子としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金が挙げられる。
上記一般式（６２）で表される化合物は、下記一般式（６４－１）で表される構造又は下記一般式（６４－２）で表される構造を有するものであることが好ましい。

一般式（６４－１）、（６４－２）中、Ｒ_１～Ｒ_３は、水素原子又は１価の置換基を表す。Ｒ_１～Ｒ_３は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
一般式（６４－２）において、Ｒ_１～Ｒ_３が１価の置換基の場合、環構造が複数の１価の置換基を有していてもよい。
一般式（６４－１）、（６４－２）中、窒素原子からＭ’への矢印は、窒素原子がＭ’原子へ配位していることを表す。一般式（６４－１）中、酸素原子からＭ’への矢印は、酸素原子がＭ’原子へ配位していることを表す。
上記一般式（６１）又は一般式（６２）で表される化合物の具体例としては、下記一般式（６５－１）～（６５－７）で表される化合物等が挙げられる。

ゲスト材料として使用される有機金属錯体としては、上記リン光性化合物の中でも、特に、一般式（６５－１）で表されるイリジウムトリス（２－フェニルピリジン）（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、一般式（６５－２）で表されるイリジウムトリス（１－フェニルイソキノリン）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）、一般式（６５－３）で表されるイリジウムビス（２－メチルジベンゾ－［ｆ，ｈ］キノキサリン）（アセチルアセトナート）（Ｉｒ（ＭＤＱ）２（ａｃａｃ））、一般式（６５－４）で表されるイリジウムトリス［３－メチル－２－フェニルピリジン］（Ｉｒ（ｍｐｐｙ）_３）から選ばれる１種又は２種以上を用いることが好ましい。
ゲスト材料として使用される有機金属錯体は、Ｐｔ錯体である一般式（６５－５）で表されるＴＬＥＣ０２５や、一般式（６５－６）、Ｐｄ錯体である一般式（６５－７）を用いてもよい。
また、ゲスト材料として使用される有機金属錯体は、常温で発光する材料であることが好ましい。

発光層６中の有機金属錯体の含有量は、発光層６を形成する材料１００質量％に対して、０．５～２０質量％であることが好ましく、０．５～１０質量％であることがより好ましく、さらに好ましくは１～６質量％である。有機金属錯体の含有量が０．５～２０質量％であると、有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１の発光特性がより良好となる。

発光層６は、ゲスト材料と、一般式（１）で表わされる化合物であるホスト材料とを含むものであればよく、例えば、以下に示す低分子化合物等を含有していてもよい。低分子化合物としては、例えば、８－ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ_３）、トリス（４－メチル－８キノリノレート）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｍｑ_３）、８－ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ_２）、（１，１０－フェナントロリン）－トリス－（４，４，４－トリフルオロ－１－（２－チエニル）－ブタン－１，３－ジオネート）ユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィンプラチナム（ＩＩ）等のような各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）等のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッド等のようなナフタレン系化合物、フェナントレン等のようなフェナントレン系化合物、クリセン、６－ニトロクリセン等のようなクリセン系化合物、ペリレン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２，５－ジ－ｔ－ブチルフェニル）－３，４，９，１０－ペリレン－ジ－カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）等のようなペリレン系化合物、コロネン等のようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセン等のようなアントラセン系化合物、ピレン等のようなピレン系化合物、４－（ジ－シアノメチレン）－２－メチル－６－（パラ－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ）等のようなピラン系化合物、アクリジン等のようなアクリジン系化合物、スチルベン等のようなスチルベン系化合物、４，４’－ビス［９－ジカルバゾリル］－２，２’－ビフェニル（ＣＢＰ）、４、４’－ビス（９－エチル－３－カルバゾビニレン）－１，１’－ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）等のようなカルバゾール系化合物、２，５－ジベンゾオキサゾールチオフェン等のようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾール等のようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾール等のようなベンゾイミダゾール系化合物、２，２’－（パラ－フェニレンジビニレン）－ビスベンゾチアゾール等のようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル（１，４－ジフェニル－１，３－ブタジエン）、テトラフェニルブタジエン等のようなブタジエン系化合物、ナフタルイミド等のようなナフタルイミド系化合物、クマリン等のようなクマリン系化合物、ペリノン等のようなペリノン系化合物、オキサジアゾール等のようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、１，２，３，４，５－ペンタフェニル－１，３－シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）等のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッド等のようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン等のようなピリジン系化合物、２，２’，７，７’－テトラフェニル－９，９’－スピロビフルオレン等のようなスピロ化合物、フタロシアニン（Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニン等のような金属又は無金属のフタロシアニン系化合物、さらには特開２００９－１５５３２５号公報に記載のホウ素化合物材料等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。

ゲスト材料と、ホスト材料である一般式（１）で表わされる化合物とを除く、低分子化合物の発光層６中における含有量は、発光層６を形成する材料１００質量％に対して、０．５～２０質量％であることが好ましく、０．５～１０質量％であることがより好ましく、さらに好ましくは１～６質量％である。発光層６中における低分子化合物の含有量が０．５～２０質量％であると、有機ＥＬ素子１０の発光特性がより良好となる。

発光層６の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２０～１００ｎｍである。
発光層６の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。

［電子輸送層］
有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１においては、適切な最低未占有分子軌道（ＬＵＭＯ）レベルを有する電子輸送層５を、陰極３又は電子注入層４と発光層６との間に設けることで、陰極３又は電子注入層４から電子輸送層５への電子注入障壁が緩和され、電子輸送層５から発光層６への電子注入障壁が緩和される。また、電子輸送層５に用いられる材料が適切な最高被占有分子軌道（ＨＯＭＯ）レベルを有する場合、正孔が発光層６で再結合せずに対極へ流出するのが阻止される。その結果、発光層６内に正孔が閉じ込められ、発光層６内での再結合効率が高められる。
電子輸送層５は、電子注入障壁が問題とならず、発光層６の電子輸送能が十分に高い場合には、省略される場合がある。

有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１に用いる電子輸送層５の材料としては、例えば、下記一般式（５－１）～（５－２９）で表される化合物が挙げられる。これら一般式（５－１）～（５－２９）で表される化合物の中でも、特に、一般式（５－４）で表されるＴＰＢｉを用いることが好ましい。逆構造の有機ＥＬ素子１１に用いる電子輸送層５の材料としては、特に、一般式（５－２９）で表されるＢｅｐｐ２、Ａｌｑ_３のような金属錯体、一般式（５－２４）で表されるＴｍＰｙＰｈＢのようなピリジン誘導体を用いることが好ましい。

図１に示す有機ＥＬ素子１、及び、図２に示す有機ＥＬ素子１１のように、独立した層として電子輸送層５が形成されている場合、電子輸送層５の平均厚さは、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、より好ましくは４０～１００ｎｍである。
電子輸送層５の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。

［電子注入層］
有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１の電子注入層４に用いられる材料は、陰極３の仕事関数と電子輸送層５のＬＵＭＯレベル等の観点から選ばれる。電子注入層４に用いられる材料は、電子輸送層５を設けない場合には、発光層６のゲスト材料及びホスト材料のＬＵＭＯレベルを考慮して選ばれる。

順構造の有機ＥＬ素子１の電子注入層４に用いられる材料は、有機化合物でもよいし、無機化合物でもよい。電子注入層４が、無機化合物からなるものである場合には、例えば、アルカリ金属や、アルカリ土類金属の他、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、炭酸セシウム等を用いることができ、フッ化リチウムを用いることが好ましい。

逆構造の有機ＥＬ素子１１の電子注入層４に用いられる材料は、金属酸化物からなるものであることが好ましい。電子注入層４に用いられる金属酸化物としては、特に制限されないが、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化二オブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等の１種又は２種以上を用いることができる。逆構造の有機ＥＬ素子１１では、基板２上に発光層６を形成する前に、電子注入層４を形成できる。従って、例えば、スパッタ法を用いて電子注入層４を形成しても、電子注入層４よりも後に形成される発光層６を含む各層が損傷を受けることがなく、好ましい。

また、逆構造の有機ＥＬ素子１１においては、陰極３から発光層６への電子注入性を向上させるために、アルカリ金属からなる電子注入層４を設けてもよい。アルカリ金属からなる電子注入層４は、電子注入性に優れる。しかしながら、アルカリ金属は、酸化しやすい材料であるため、大気中の酸素や水分等に触れると容易に変質する。逆構造の有機ＥＬ素子１１においては、アルカリ金属からなる電子注入層４を設けなくても、良好な電子注入性が得られる。このため、本実施形態では、有機ＥＬ素子１１の材料として、アルカリ金属を使用しないことが好ましい。アルカリ金属を含まない有機ＥＬ素子とすることで、アルカリ金属を含む有機ＥＬ素子と比較して、大気安定性が良好で寿命の長いものとなる。

有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１の電子注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、０．５～１０００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、０．８～１００ｎｍである。電子注入層４の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

［バッファ層］
バッファ層１０は、図２に示す逆構造の有機ＥＬ素子１１において、電子注入層４と発光層６との間に設けられている。バッファ層１０の材料としては、電子輸送性を有する化合物全般を用いることができる。バッファ層１０の材料としては、ポリエチレンイミン等、電子注入を促進可能な材料であることが好ましい。

バッファ層１０の材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ－フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキル，フェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）等のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ－フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレンビニレン）（ＲＯ－ＰＰＶ）、シアノ－置換－ポリ（パラ－フェンビニレン）（ＣＮ－ＰＰＶ）、ポリ（２－ジメチルオクチルシリル－パラ－フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ－ＰＰＶ）、ポリ（２－メトキシ，５－（２’－エチルヘキソキシ）－パラ－フェニレンビニレン）（ＭＥＨ－ＰＰＶ）等のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３－アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９－ジオクチルフルオレン等のようなポリ（９，９－ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン－アルト－ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω－ビス［Ｎ，Ｎ’－ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］－ポリ［９，９－ビス（２－エチルヘキシル）フルオレン－２，７－ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９－ジオクチル－２，７－ジビニレンフルオレニル－オルト－コ（アントラセン－９，１０－ジイル）等のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ－フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレン）（ＲＯ－ＰＰＰ）等のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）等のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）等のようなポリシラン系化合物や、ホウ素含有化合物等が挙げられる。バッファ層１０の材料として、上記の材料から選ばれる１種を用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。

バッファ層１０は、還元剤を含むものであってもよい。バッファ層１０に含まれる還元剤は、ｎ－ドーパントとして働く。このため、バッファ層１０が還元剤を含む場合、陰極３から発光層６への電子の供給が充分に行われ、有機ＥＬ素子１１の発光効率がより一層向上する。

バッファ層１０に含まれる還元剤としては、電子供与性の化合物であれば特に制限されない。バッファ層１０に含まれる還元剤としては、具体的には、１，３－ジメチル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、１，３－ジメチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、（４－（１，３－ジメチル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－イル）フェニル）ジメチルアミン（Ｎ－ＤＭＢＩ）、１，３，５－トリメチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］イミダゾール化合物；３－メチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］チアゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］チアゾール化合物；３－メチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］オキサゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］オキサゾール化合物；ロイコクリスタルバイオレット（＝トリス（４－ジメチルアミノフェニル）メタン）、ロイコマラカイトグリーン（＝ビス（４－ジメチルアミノフェニル）フェニルメタン）、トリフェニルメタン等のトリフェニルメタン化合物；２，６－ジメチル－１，４－ジヒドロピリジン－３，５－ジカルボン酸ジエチル（ハンチュエステル）等のジヒドロピリジン化合物等の１種又は２種以上を用いることができる。これらの中でも、２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］イミダゾール化合物や、ジヒドロピリジン化合物が好ましい。特に、バッファ層１０に含まれる還元剤として、（４－（１，３－ジメチル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－イル）フェニル）ジメチルアミン（Ｎ－ＤＭＢＩ）、又は２，６－ジメチル－１，４－ジヒドロピリジン－３，５－ジカルボン酸ジエチル（ハンチュエステル）を用いることが好ましい。

バッファ層１０に含まれる還元剤の含有量は、バッファ１０層を形成する有機化合物１００質量％に対して、０．１～１５質量％であることが好ましく、０．５～１０質量％であることがより好ましく、さらに好ましくは１～５質量％である。バッファ層１０に含まれる還元剤の含有量が０．１～１５質量％であると、有機ＥＬ素子１１の発光効率がより一層高くなる。

バッファ層１０の平均厚さは、５～１００ｎｍであることが好ましい。バッファ層１０の平均厚さが５ｎｍ以上であると、電子注入層４の表面に存在する凹凸が、バッファ層１０が設けられていることにより、十分に平滑化される。その結果、電子注入層４の表面に存在する凹凸に起因するリーク電流が抑制され、バッファ層１０を形成することによる効果が充分に発揮される。バッファ層１０の平均厚さが１００ｎｍ以下であると、バッファ層１０が厚すぎることによる有機ＥＬ素子１１の駆動電圧の上昇を抑制でき、好ましい。
バッファ層１０の平均厚さは、５～１００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１０～６０ｎｍである。
バッファ層１０の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

［陰極］
有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１で用いられる陰極３は、電子注入層４又は電子輸送層５に電子を注入する。このため、陰極３の材料としては、仕事関数の比較的小さな各種金属材料、各種合金等が用いられる。陰極３の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム、金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、マグネシウムインジウム合金（ＭｇＩｎ）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物、銀合金等からなる膜等が挙げられる。

有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型である場合、又は有機ＥＬ素子１１がトップエミッション型である場合、陰極３の材料として、金属からなる不透明電極を用いることができ、反射性の材料を用いてもよい。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型である場合、又は有機ＥＬ素子１１がボトムエミッション型のものである場合、陰極３の材料として、透明導電材料が用いられる。

なお、陰極３の材料としてＩＴＯを用いた場合には、ＩＴＯは仕事関数が大きいことから、電子注入が困難となる。また、ＩＴＯ膜は、スパッタ法やイオンビーム蒸着法を用いて成膜するため、成膜時に電子注入層４等にダメージが与えられる可能性がある。このため、陰極３の材料としてＩＴＯを用いる場合には、電子注入層４とＩＴＯとの間に、マグネシウム層や銅フタロシアニン層を設けることが好ましい。

有機ＥＬ素子１及び有機ＥＬ素子１１で用いられる陰極３の平均厚さは、特に制限されないが、１０～５００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは、１００～２００ｎｍである。陰極３の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

＜有機ＥＬ素子の製造方法＞
図１に示す順構造の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極９と、正孔注入層８と、正孔輸送層７と、発光層６と、電子輸送層５と、電子注入層４と、陰極３とを、この順で形成することによって製造できる。陽極９、正孔注入層８、正孔輸送層７、発光層６、電子輸送層５、電子注入層４、及び陰極３の各層の形成方法は、特に限定されず、各層に用いられる材料の特性に合わせて、適宜、従来公知の種々の形成方法を用いて形成できる。

具体的には、例えば、陰極３及び陽極９を形成する方法として、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解（ＳＰＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法、気相成膜法、液相成膜法等が挙げられる。

また、電子注入層４、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８の各層を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、各層を構成する有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ（ＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＳｐｒａｙＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｆｒｏｍＵｌｔｒａ－ｄｉｌｕｔｅＳｏｌｕｔｉｏｎ）法等が挙げられる。これらの形成方法の中でも、特に、塗布法を用いることが好ましい。

また、電子注入層４、電子輸送層５、正孔輸送層７、正孔注入層８のうちの何れかの層が無機材料からなるものである場合、無機材料からなる層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等の方法を用いて形成できる。

また、図２に示す逆構造の有機ＥＬ素子１１は、基板２上に、陰極３と、電子注入層４と、バッファ層１０と、電子輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９とをこの順に形成することにより製造できる。陰極３、電子注入層４、バッファ層１０、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９の各層の形成方法は、上記同様、特に限定されず、各層に用いられる材料の特性や積層順等を考慮しながら、適宜、従来公知の種々の形成方法を採用できる。

＜有機ＥＬ素子の他の例＞
本発明の有機ＥＬ素子は、上述した実施形態において説明した有機ＥＬ素子の構成に限定されるものではない。
例えば、電子注入層４、バッファ層１０、電子輸送層５、正孔輸送層７、正孔注入層８は、必要に応じて形成すればよく、これらの層は設けられていなくても構わない。

また、陰極３、電子注入層４、電子輸送層５、発光層６、正孔輸送層７、正孔注入層８、陽極９、バッファ層１０の各層は、１層で形成されているものであってもよいし、２層以上からなる層であってもよい。

また、図１に示す有機ＥＬ素子１及び図２に示す有機ＥＬ素子１１は、図１又は図２中に示す陽極９、正孔注入層８、正孔輸送層７、発光層６、電子輸送層５、電子注入層４、陰極３、バッファ層１０の各層の間に、さらに他の層を有するものであってもよい。

＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の有機ＥＬ素子１によれば、２つの電極間、即ち陽極９と陰極３との間に発光層６を含む積層構造が形成され、発光層６がゲスト材料とホスト材料とを含み、このホスト材料が、上記の一般式（１）で表される化合物を含む。これにより、高効率且つ低消費電力な順構造の有機ＥＬ素子１が実現できる。また、発光層に含まれるホスト材料が一般式（１）で表される化合物を含むことで、順構造の有機ＥＬ素子１及び逆構造の有機ＥＬ素子１１の何れの構造であっても高い発光効率が得られ、有機ＥＬ素子のフレキシブル化が可能になる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は、本実施例によってその範囲が制限されるものではなく、本発明に係る有機ＥＬ素子は、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

なお、以下の各例において、有機ＥＬ素子を構成する各層の厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定した。

［実験１］
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記一般式（１３）で表される化合物からなる厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

［実験２］
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記一般式（１０）で表されるＣＢＰからなる厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

［実験３］
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記一般式（６５－４）で表されるＩｒ（ｍｐｐｙ）_３からなる厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

［実験１～３の評価］
実験１で形成した薄膜について、ＨＯＲＩＢＡ社製のＦｌｕｏｒｏＭａｘ－４を用い、波長３００ｎｍの励起光源を用いて、３００Ｋ及び１０Ｋにおける発光スペクトルを測定した。実験２で形成した薄膜について、同様の装置を用い、波長３００ｎｍの励起光源を用いて、３００Ｋ及び７７Ｋにおける発光スペクトルを測定した。そして、その結果を図３及び図４のグラフに示した。図３は、実験１で形成した薄膜の発光スペクトルの測定結果を示したグラフである。また、図４は、実験２で形成した薄膜の発光スペクトルの測定結果を示したグラフである。

常温（３００Ｋ）における発光スペクトルは、蛍光発光を示す。従って、常温（３００Ｋ）での発光スペクトルから、Ｓ_１（一重項励起状態）エネルギーに相当する知見が得られる。図３及び図４のグラフに示すように、一般式（１３）で表される化合物（実験１）の蛍光発光は、一般式（１０）で表される化合物（実験２）の蛍光発光よりも長波長側に見られる。従って、一般式（１３）で表される化合物のＳ_１エネルギーは、一般式（１０）で表される化合物よりも小さい。

また、実験１及び実験２で形成した薄膜について、低温（７７Ｋ以下）での発光スペクトル測定によってリン光発光を観測し、薄膜の三重項励起状態（Ｔ_１）のエネルギーを求めた。なお、低温での発光スペクトル測定は、蛍光発光成分を除去してリン光スペクトルを観測するために、励起光照射後５０ｍｓの遅延を設けて測定した。このようにして求めた、実験１及び実験２で形成した薄膜の三重項励起状態（Ｔ_１）のエネルギーを下記表１に示す。

図３及び図４のグラフに示すように、一般式（１３）で表される化合物のＳ_１エネルギーは、一般式（１０）で表される化合物よりも小さい。また、表１に示すように、一般式（１３）で表される化合物（実験１）のＴ_１エネルギーは、一般式（１０）で表される化合物（実験２）とほぼ同程度である。従って、一般式（１３）で表される化合物は、ＣＢＰよりもエネルギーギャップが小さい。よって、一般式（１３）で表される化合物は、発光層のホスト材料として、一般式（１０）で表される化合物よりも好ましいことがわかる。

また、実験３で形成した薄膜について、実験１及び実験２と同様にして、薄膜の三重項励起状態（Ｔ_１）のエネルギーを求めた。
このようにして求めた、実験３で形成した薄膜（Ｉｒ（ｍｐｐｙ）_３）の三重項励起状態（Ｔ_１）のエネルギーを上記の表１中に示した。
表１に示すように、一般式（１３）で表される化合物（実験１）のＴ_１エネルギーは、一般的な緑色リン光材料であるＩｒ（ｍｐｐｙ）_３のＴ_１エネルギーよりも大きかった。
従って、一般式（１３）で表される化合物は、発光層のホスト材料に適していることがわかる。

「実験４」
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、下記一般式（１４）で表されるワイドバンドギャップである化合物中に、上記一般式（１２）で表される化合物を６質量％含有させた、厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

「実験５」
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、一般式（１４）で表される化合物中に、上記一般式（１１）で表される化合物を６質量％含有させた、厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

「実験６」
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、一般式（１４）で表される化合物中に、上記一般式（１３）で表される化合物を６質量％含有させた、厚み５０ｎｍの薄膜を形成した。

実験４、実験５、及び実験６で形成した薄膜について、浜松ホトニクス社製のＣ９９２０－０２を用い、波長３００ｎｍの励起光源を用いて、３００Ｋかつ窒素雰囲気下におけるＰＬ量子収率を測定した。その結果を下記表２に示す。

表２に示すように、一般式（１３）で示される化合物のＰＬ量子収率は、一般式（１２）で示される化合物及び一般式（１１）で示される化合物よりも大きい。これは、一般式（１３）で示される化合物のドナー部位とアクセプター部位が、フェニル基を介してオルト位で結合しているためである。

［実施例１］
以下に示す材料を用いて、以下に示す方法により、実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。
基板上に形成した陽極上に、スピンコート法による正孔注入層と、真空蒸着法による第２正孔輸送層と、第１正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極とを、この順に形成し、図１に示すような順構造の有機ＥＬ素子１を作製した。

（基板、陽極）ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる幅３ｍｍにパターニングされた電極を有する平均厚さ０．７ｍｍの市販の透明ガラス基板。
（正孔注入層）ＰＥＤＯＴ（ＣｌｅｖｉｏｓＨＩＬ１．３Ｎ）（厚み３０ｎｍ）
（正孔輸送層）「第１正孔輸送層」一般式（７－３７）で表される化合物（厚み１０ｎｍ）；「第２正孔輸送層」α－ＮＰＤ（厚み２０ｎｍ）
（発光層）一般式（１３）で表される化合物をホスト材料として用い、ホスト材料中にゲスト材料である一般式（６５－４）で表されるＩｒ（ｍｐｐｙ）_３を３重量％含む（厚み３０ｎｍ）
（電子輸送層）ＴＰＢｉ（厚み３５ｎｍ）
（電子注入層）ＬｉＦ膜（厚み０．８ｎｍ）
（陰極）Ａｌ膜（厚み１００ｎｍ）

［比較例１］
発光層のホスト材料に使用した化合物を、上記一般式（１０）で表される化合物とした点以外は、実施例１と同様にして、比較例１の順構造の有機ＥＬ素子を作製した。

「比較例２」
発光層のホスト材料に使用した化合物を、上記一般式（１２）で示される化合物とした点以外は、実施例１と同様にして、比較例２の順構造の有機ＥＬ素子を作製した。

［実施例２］
基板上に形成した陰極上に、スパッタ法による電子注入層と、スピンコート法によるバッファ層と、真空蒸着法による発光層と、正孔輸送層と、第１正孔輸送層と、第２正孔輸送層と、陰極とを、この順に形成し、逆構造の有機ＥＬ素子を作製した。

具体的には、以下に示す［１］～［６］の工程を行うことにより、図２に示すような逆構造の有機ＥＬ素子１１を得た。

［１］ＩＴＯ電極（陰極）付きで平均厚さ０．７ｍｍとされた、透明ガラスからなる市販の基板を用意した。ＩＴＯ電極としては、幅３ｍｍにパターニングされている厚み１００ｎｍのものを用いた。
この基板に対し、以下に示す方法により、洗浄処理を行った。即ち、基板を、アセトン中とイソプロパノール中で、それぞれ１０分間超音波洗浄した。次に、基板を、イソプロパノール中で５分間煮沸して取り出し、窒素ブローにより乾燥させた。その後、ＵＶ（紫外線）オゾン洗浄を２０分間行った。

［２］洗浄後の基板を、亜鉛金属ターゲットを備えるミラトロンスパッタ装置の基板ホルダーに固定した。そして、スパッタ装置内を約１×１０^－４Ｐａに減圧し、アルゴン及び酸素を導入した状態で、スパッタ法により、陰極３上に、電子注入層４である膜厚２ｎｍの酸化亜鉛層を形成した。次に、表面に電子注入層が形成された基板に対し、ＵＶ（紫外線）オゾン洗浄を２０分間行った。

［３］まず、酢酸マグネシウム四水和物の１重量％エタノール溶液を調製した。そして、洗浄後の電子注入層が形成された基板を、スピンコーターにセットし、上記で調製した溶液を滴下し、毎分１３００回転で６０秒間回転させて、上記［２］で形成した電子注入層上に塗布した。その後、上記の溶液を塗布した基板を、４００℃で１時間、ホットプレートを用いて焼成した。これにより、ガラス基板上のＩＴＯ電極の上に、ＺｎＯ膜、ＭｇＯ膜を形成した。

［４］下記一般式（１５）で表される化合物の１重量％トルエン溶液、及び、ジアザビシクロノネンの２重量％トルエン溶液を調製し、これらを１：１の容量比で混合した。そして、上記［３］で得られた焼成後の基板をスピンコーターにセットし、上記の混合溶液を滴下し、毎分３０００回転で３０秒間回転させて電子注入層上に塗布した。この基板を、窒素雰囲気下において、１５０℃で１時間、ホットプレートを用いて焼成することにより、電子注入層上に、一般式（１５）で表される化合物とジアザビシクロノネンとからなる厚み３０ｎｍのバッファ層を形成した。

［５］バッファ層までの各層を形成した基板を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。また、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の各層に使用する以下に示す材料を、それぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。

（各層の材料）
電子輸送層：一般式（１２）で表される化合物
発光層：一般式（１３）で表される化合物をホスト材料として用い、ホスト材料中にゲスト材料である一般式（６５－４）で表されるＩｒ（ｍｐｐｙ）_３を３重量％含む
正孔輸送層：ＨＴＭ－０８１（商品名；メルク社製）
正孔注入層：ＨＡＴ－ＣＮ
陽極：Ａｌ

［６］真空蒸着装置内を約２×１０^－５Ｐａに減圧し、一般式（１２）で表される化合物を蒸着し、厚み５ｎｍの電子輸送層を成膜した。
次に、さらに、一般式（１３）で表される化合物からなるホスト材料と、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）_３からなるゲスト材料とを共蒸着し、厚み２５ｎｍの発光層を成膜した。ゲスト材料の含有量は、発光層全体に対して３質量％となるように調整した。
次に、ＨＴＭ－０８１を蒸着し、厚み４０ｎｍの正孔輸送層を成膜した。
次に、ＨＡＴ－ＣＮを蒸着し、厚み１０ｎｍの正孔注入層を成膜した。
次に、Ａｌを膜厚１００ｎｍになるように蒸着し、陽極を形成した。

以上の工程により、実施例２の逆構造の有機ＥＬ素子を得た。
なお、陽極を蒸着する際、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅３ｍｍの帯状になるように調整した。これにより、有機ＥＬ素子の発光面積を９ｍｍ^２とした。

「比較例３」
発光層のホスト材料に使用した化合物を、一般式（１１）で表される化合物とした点以外は、実施例１と同様にして、比較例３の逆構造の有機ＥＬ素子を作製した。

［有機ＥＬ素子の印加電圧と発光輝度との関係］
実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。その結果を図５のグラフに示す。

図５のグラフに示すように、実施例１の有機ＥＬ素子では、比較例１の有機ＥＬ素子と比較して、印加電圧が同じである場合に高い輝度が得られており、駆動電圧が低かった。これは、発光層のホスト材料として、実施例１で使用した一般式（１３）で表される化合物が、比較例１で使用した一般式（１０）で表される化合物と比較して、エネルギーギャップが小さいためであると推定される。

［有機ＥＬ素子の電流密度と電力効率との関係］
実施例１及び比較例１の有機ＥＬ素子に対して、上述したケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて、電流密度と電力効率との関係を調べた。そして、その結果を図６のグラフに示した。

図６のグラフに示すように、実施例１の有機ＥＬ素子では、比較例１の有機ＥＬ素子と比較して、電流密度が同じである場合に高い電力効率が得られていることがわかる。これは、発光層のホスト材料として、実施例１で使用した一般式（１３）で表される化合物が、比較例１で使用した一般式（１０）で表される化合物と比較して、エネルギーギャップが小さいためであると推定される。

［有機ＥＬ素子の発光特性測定］
実施例１、２及び比較例１～３の有機ＥＬ素子を窒素雰囲気下で封止し、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」により、各有機ＥＬ素子への電圧印加と、電流測定を実施した。また、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」により、各例の有機ＥＬ素子の発光輝度を測定した。上記測定結果によって求められる、電流密度１０ｍＡ／ｃｍ^２における外部量子効率を下記表３及び表４に示す。

表３に示す結果より、一般式（１３）で示される化合物を発光層ホスト材料として用いた順構造の有機ＥＬ素子は、一般式（１０）で示される化合物及び一般式（１２）で示される化合物に比べて高い発光効率が得られるため、好ましいことがわかる。これは、一般式（１３）で示される化合物のドナー部位とアクセプター部位とが、フェニル基を介してオルト位で結合していることで、ＰＬ量子収率が大きくなるためである。

表４に示す結果より、一般式（１３）で示される化合物を発光層ホスト材料として用いた逆構造の有機ＥＬ素子は、一般式（１１）で示される化合物に比べて高い発光効率が得られるため、好ましいことがわかる。これは、一般式（１３）で示される化合物のドナー部位とアクセプター部位とが、フェニル基を介してオルト位で結合していることで、ＰＬ量子収率が大きくなるため、逆構造の有機ＥＬ素子に用いた場合においても、高い効率を示すためである。

以上説明した実施例及び比較例の結果より、一般式（１３）で表される化合物は、順構造の有機ＥＬ素子のホスト材料として適していると同時に、逆構造の有機ＥＬ素子のホスト材料としても適していることが明らかである。

本発明に係る順構造の有機ＥＬ素子は、高効率且つ低消費電力であり、且つ、順構造及び逆構造の何れの構造であっても高効率であるフレキシブル性を兼ね備えているものなので、例えば、テレビや携帯電話のディスプレイ等の画像表示装置や、照明装置等に好適に用いられる。

１，１１…有機ＥＬ素子
２…基板
３…陰極
４…電子注入層
５…電子輸送層
６…発光層
７…正孔輸送層
８…正孔注入層
９…陽極
１０…バッファ層

Claims

２つの電極間に、発光層を含む積層構造が形成され、
前記発光層が、ゲスト材料とホスト材料とを含み、
前記ホスト材料が、下記一般式（１）で表され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。

（但し、一般式（１）中のＹは、酸素原子または硫黄原子を表す。Ｘは、独立にＣ－Ｈ又はＣ－Ａｒ１を示す。Ａｒ１は、独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。）
前記発光層中のゲスト材料が、有機金属錯体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。
前記発光層が、上記一般式（１）で表される化合物からなるホスト材料と、下記一般式（６５－４）で表されるゲスト材料とを含む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。
前記発光層が、下記一般式（１３）で表される化合物からなるホスト材料と、ゲスト材料とを含む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。
前記発光層が、上記一般式（１３）で表される化合物からなるホスト材料と、下記一般式（６５－４）で表されるゲスト材料とを含むことを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。