JPWO2007055186A1 - 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

Abstract

本発明は、色度ずれが無く、高効率で、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供し、且つ、該有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した表示装置及び照明装置を提供する。

Description

本発明は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。

従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう）が挙げられる。

無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。

一方、有機ＥＬ素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。

今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、さらに低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子が望まれているわけであり、例えば、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体またはトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成する技術（例えば、特許文献１参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献２参照。）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（例えば、特許文献３参照。）等が知られている。

上記特許文献に開示されている技術では、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（ηｅｘｔ）の限界は５％とされている。

ところが、プリンストン大より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告（例えば、非特許文献１参照。）がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、非特許文献２及び特許文献４参照。）。

励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。

例えば、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討され（例えば、非特許文献３参照。）、ドーパントとして、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウムを用いた検討等が行われている（例えば、非特許文献２参照。）。

その他、ドーパントとしてＬ₂Ｉｒ（ａｃａｃ）、例えば（ｐｐｙ）₂Ｉｒ（ａｃａｃ）（例えば、非特許文献４参照。）を、また、ドーパントとして、トリス（２−（ｐ−トリル）ピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｔｐｙ）₃）、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリン）イリジウム（Ｉｒ（ｂｚｑ）₃）、Ｉｒ（ｂｚｑ）₂ＣｌＰ（Ｂｕ）₃等を用いた検討（例えば、非特許文献５参照。）が行われている。

更に、高い発光効率を得るために、ホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている（例えば、非特許文献６参照。）例があり、各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている（例えば、非特許文献４参照）。さらに、ホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている（例えば、非特許文献５参照）。

最近では、正孔輸送層中にアクセプターを、電子輸送層中にドナーをドープする事により、熱平衡状態における正孔輸送層と電子輸送層内のキャリア濃度を上げることで、有機層の導電率を向上される方法が提案されている（例えば、特許文献５、６参照。）。

また、ドナーをドープした電子輸送層と正孔を効率的に閉じ込める正孔阻止層から成る有機エレクトロルミネッセンス素子や、アクセプターをドープした正孔輸送層と電子を効率的に閉じ込める電子阻止層から成る有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、更に高い発光効率を示す、電気光学特性に優れた構成の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られている（例えば、特許文献７参照。）。

また、有機ＥＬ素子は色バリエーションが豊富であることも特徴である。また、複数の発光色を組み合わせる混色によってさまざまな発光が可能となることも特徴である。

発光色の中で、特に白色発光のニーズは高く、またバックライトとしても活用できる。さらに、カラーフィルタを用いて青、緑、赤の画素に分けることが可能である。

この様な白色発光を行う方法としては次の２種類の方法がある。

（ａ）一つの発光層に複数の発光化合物をドープする。

（ｂ）複数の発光層から複数の発光色を組み合わせる。

例えば、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色により白色を達成する場合、１の場合は、素子作製方法として真空蒸着法を用いた場合は、ＢＧＲとホスト化合物の４元蒸着となり、コントロールが非常に困難となる。

また、ＢＧＲとホスト化合物を溶液に溶解或いは分散にして塗布する方法もあるが、いまのところ、塗布型有機ＥＬは蒸着型に比べ耐久性が劣るという問題がある。

一方、２の複数の発光層を組み合わせる方法が提案されている。蒸着型を用いる場合には１に比べ容易となる。

このような白色発光を行う有機ＥＬ素子としては、短波長発光である青色発光層と長波長発光である赤色発光層との２層を積層することにより、両発光層の混色として白色の発光を得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献８参照。）。

しかしながら、このような発色の異なる（異なるピーク波長の）２層の発光層を積層したものにおいては、素子の駆動時間すなわち発光時間や印加電圧の変化に伴って、２つの発光層において膜質が変化したり、ホール（正孔）や電子の輸送性の度合が変化する等により、発光中心が移動し、その結果、色度変化を生じやすい。

特に、２つの発光層の混色として白色を得る場合、白色は他の色に比べて色度変化に敏感であるため、問題が顕在化する。

異なるピーク波長を有する複数の発光層からの混色発光を行うようにした有機ＥＬ素子において、駆動時間や電圧変化に伴う色度変化を極力抑制できるようにする方法として、異なるピーク波長の発光を行う発光層が交互に３層以上積層されたものが開示されている（例えば、特許文献９参照。）。

また、２層以上の積層構造において、発光層の膜厚及び有機ホスト材料と蛍光材料の比率を発光効率をパラメータとして設計する方法が開示されている（例えば、特許文献１０参照。）。

これらは交互に積層することで、キャリアの注入バランスを多少ずれても、色ずれが起こりにくくするという効果がある。しかしながら発光効率が低いこと、及び層間でのエネルギー移動があり、白色度において偏りが認められ、白色発光として未だ不十分であることが分かった。
特許第３０９３７９６号明細書 特開昭６３−２６４６９２号公報 特開平３−２５５１９０号公報 米国特許第６，０９７，１４７号明細書 特開平４−２９７０７６号公報 特開２００１−２４４０７９号公報 特開２０００−１９６１４０号公報 特開平７−１４２１６９号公報 特開２００３−１８７９７７号公報 特開２００４−６３３４９号公報 Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年） Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年） Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年） Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松） Ｍｏｏｎ−Ｊａｅ Ｙｏｕｎ．０ｇ，Ｔｅｔｓｕｏ Ｔｓｕｔｓｕｉｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松） Ｉｋａｉ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、色度ずれが無く、高効率で、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供し、且つ、該有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した表示装置及び照明装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記構成により達成された。

１．陽極及び陰極の間に有機層を挟持している有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層が、ホスト化合物Ａと少なくとも２種の発光ドーパントを含む発光層Ａと、ホスト化合物Ｂと少なくとも１種の発光ドーパントを含む発光層Ｂとを有し、該発光層Ａの発光ドーパントの少なくとも１つがリン光発光性材料であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

２．前記発光層Ｂが少なくとも２種の発光ドーパントを含むことを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

３．前記発光層Ｂが１種類の発光ドーパントを含むことを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

４．前記発光層Ａが青色発光ドーパントを含有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５．前記陽極に近い側に発光層Ｂが、前記陰極に近い側に発光層Ａが設けられていることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

６．前記発光層Ａと前記発光層Ｂが、各々同一の発光ドーパントを含むことを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

７．前記発光ドーパントとして、少なくとも青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの三種の発光ドーパントを含み、該三種の発光ドーパントの少なくとも二種が発光層Ａに含有され、少なくとも１種が発光層Ｂに含有されていることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

８．前記発光層Ｂは赤色発光ドーパントＡを含有し、前記発光層Ａは赤色発光ドーパントＢと青色発光ドーパントＡを含むことを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

９．前記発光層Ａが、赤色発光ドーパントと青色発光ドーパントを含み、発光層Ｂが緑色発光ドーパントを含むことを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１０．前記発光層Ａ、前記発光層Ｂが、各々同一のホスト化合物を含有することを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１１．前記発光層Ａと前記発光層Ｂとの間に非発光性の中間層を有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１２．前記発光層Ａ、発光層Ｂ及び非発光性の中間層が、各々同一のホスト化合物を含有することを特徴とする前記１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１３．前記非発光性の中間層の膜厚が、１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲であることを特徴とする前記１１または１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１４．構成層として、少なくとも正孔輸送材料及びアクセプターを含有する正孔輸送層を有することを特徴とする前記１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１５．構成層として、少なくとも電子輸送材料及びドナーを含有する電子輸送層を有することを特徴とする前記１〜１４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１６．前記青色発光ドーパントのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．５ｅＶ以下であることを特徴とする前記１〜１５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１７．前記青色発光ドーパントが、下記一般式（１）で表される部分構造を有する化合物であることを特徴とする前記１〜１６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

〔式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃は、各々炭素原子または窒素原子を表し、Ｚ１は５員の芳香族複
素環を形成する原子群を表し、Ｚ２は、５員〜６員の芳香族複素環、または、６員の芳香族炭化水素環を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。〕
１８．白色発光することを特徴とする前記１〜１７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

１９．前記１〜１８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。

２０．前記１〜１８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。

本発明により、色度ずれが無く、高効率で、長寿命な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た。

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。 表示部の模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。

符号の説明

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
Ａ 表示部
Ｂ 制御部
１０７ 透明電極付きガラス基板
１０６ 有機ＥＬ層
１０５ 陰極
１０２ ガラスカバー
１０８ 窒素ガス
１０９ 捕水剤

本発明の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）においては、請求の範囲第１項〜第１７項のいずれか１項に規定される構成により、色度ずれが無く、高効率で、長寿命な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができた。また、併せて、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した表示装置や照明装置を提供することができた。

本発明者等は、上記の問題点を種々検討した結果、発光層を２層構成にし、更に１層に２種類の発光ドーパントを含むことにより、複数の発光層の混色として白色を得る場合と比較してキャリアの注入バランスのずれ等による色度ずれが抑制できることを見出した。

また、１層に含まれる発光ドーパントが２種類であるため、発光ホストとの３元蒸着で済むのでコントロールしやすく製造が容易となる。

また、発光層キャリアの注入バランスのずれは、発光寿命劣化の原因となるが（例えば、発光ドーパントのラジカルカチオン過多による劣化）、発光層に２種類のドーパントを含むことでキャリアを分け合えるため劣化を防ぐことができ、素子が長寿命になることが判った。更に、非発光性の中間層を設けて発光層へのキャリアの注入を調節することでより長寿命になることを併せて見出した。

以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。

《発光層》
本発明に係る発光層について説明する。

本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層等から注入されてくる電子及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。尚、本発明の白色有機エレクトロルミネッセンス素子の構成層については、後に詳細に説明する。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層は、少なくとも２つの発光層Ａと発光層Ｂとを有し、該発光層Ａは、後述するホスト化合物と少なくとも２種の発光ドーパントを含み、該発光層Ｂは、ホスト化合物Ａと少なくとも１種の発光ドーパントを含み、且つ、該発光層Ａの発光ドーパントの少なくとも一つがリン光発光性材料（リン光発光性化合物）であるという特徴を有する。

上記の構成を有することにより、色度のずれが低減し、外部取り出し量子効率が向上し、且つ、発光寿命を長寿命化することが可能となった。

《ホスト化合物（発光ホスト化合物、単にホストともいう）》
本発明に係るホスト化合物とは、室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が０．０１未満の化合物である。

本発明に係る発光層が含有するホスト化合物としては、２つの発光層Ａ、Ｂが同一のホスト化合物で構成されていることが好ましく、更には、後述する、非発光性の中間層も該発光層Ａ、Ｂと同一のホスト化合物を含有することが好ましい。

このような構成をとることにより、層間の密着性が改良され、異なる層間でのキャリアの注入障壁が緩和され、色度のずれの低減、発光寿命の長寿命化、外部取り出し量子効率の向上等の効果を好ましく得ることが出来る。

本発明に係るホスト化合物としては、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体（ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。）等が挙げられる。

中でも、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。

以下に、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。

また、本発明に係るホスト化合物は、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物（蒸着重合性発光ホスト）でもいい。

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、且つ、発光の長波長化を防ぎ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。

本発明に係るホスト化合物としては、更に、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、リン光性化合物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。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。

従来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好適である。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。

《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。

本発明に係る発光ドーパントとしては、後述するリン光発光性材料や蛍光発光性化合物等を用いることが出来るが、本発明に係る発光層のうち、少なくとも２種の発光ドーパントを含む発光層Ａの１種は、リン光発光性材料である。

《リン光発光性材料（リン光発光性化合物、リン光性化合物ともいう）》
本発明に係るリン光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、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。リン光量子収率は好ましくは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、本発明に用いられるリン光性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。

リン光発光性化合物の発光は、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性化合物に移動させることでリン光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光性化合物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が、いずれの場合においても、リン光性化合物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。

リン光発光性化合物は、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、本発明に係るリン光発光性化合物としては、好ましくは元素周期表で８族〜１０族の金属（金属イオンの場合も含む）を中心金属として有する錯体系化合物が好ましく、更に好ましくは、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、本発明に係るリン光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。尚、これらの具体例の中から、青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント、赤色発光ドーパントを適宜選択することが出来る。

また、上記の各有機金属錯体は、単独で用いてもよく、２種以上の化合物を併用して用いてもよい。尚、これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等を参照することにより合成可能である。

また、本発明のリン光発光性化合物としては、励起三重項からの発光が青色である、いわゆる、青色発光ドーパントとして、前記一般式（１）、下記一般式（２）または下記一般式（３）で表される部分構造を有する化合物（青色発光性ドーパント）が好ましく、更に好ましくは、一般式（２）または一般式（３）で表される部分構造を有する化合物であり、特に好ましくは、一般式（３）で表される部分構造を有する化合物である。

《一般式（１）で表される部分構造を有する化合物（青色発光ドーパント）》
一般式（１）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環としては、オキサゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。これらの環は後述する置換基を有していてもよい。

一般式（１）において、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環としては、オキサゾール環、チオフェン環、フラン環、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、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、テトラゾール環等が挙げられる。これらの環は後述する置換基を有していてもよい。

一般式（１）において、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環が挙げられる。前記ベンゼン環は、後述する置換基を有していてもよい。

《一般式（２）で表される部分構造を有する化合物》

式中、Ｘ₂、Ｘ₃は、各々炭素原子または窒素原子を表し、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄は、各々水素原子または置換基を表し、Ｚ２は５員〜６員の芳香族複素環、または、６員の芳香族炭化水素環を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。

一般式（２）において、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄で各々表される置換基は、後述する、一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環が有しても良い置換基と同義である。

一般式（２）において、Ｚ２により形成される５員の芳香族複素環は、一般式（１）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環と同義である。

一般式（２）において、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環は、一般式（１）において、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環と同義である。

一般式（２）において、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環としては、一般式（１）において、Ｚ２により形成される芳香族炭化水素環と同義である。

《一般式（３）で表される部分構造を有する化合物》

式中、Ｘ₂、Ｘ₃は、各々炭素原子または窒素原子を表し、Ｒ_１、Ｒ_２は、各々水素原子または置換基を表し、Ｚ２は５員〜６員の芳香族複素環、または、６員の芳香族炭化水素環を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。

一般式（３）において、Ｒ_１、Ｒ_２で各々表される置換基は、後述する、一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環が有しても良い置換基と同義である。

一般式（３）において、Ｚ２により形成される５員の芳香族複素環は、一般式（１）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環と同義である。

一般式（３）において、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環は、一般式（１）において、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環と同義である。

一般式（３）において、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環としては、一般式（１）において、Ｚ２により形成される芳香族炭化水素環と同義である。

（置換基）
一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）において、Ｚ１により形成される５員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される５員〜６員の芳香族複素環、Ｚ２により形成される６員の芳香族炭化水素環は、各々更に置換基を有していてもよく、該置換基としては、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、（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、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、ビフェニリル基、アントリル基、フェナントリル基等）、複素環基（例えば、ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基、フリル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、セレナゾリル基、スルホラニル基、ピペリジニル基、ピラゾリル基、テトラゾリル基等）、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）、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）、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）、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またはアリールスルホニル基（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、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）、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。

以下、一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）で表される部分構造を有する化合物（金属錯体）の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

本発明に係る前記一般式（１）、一般式（２）または一般式（３）で表される青色リン光発光性化合物は、リン光波長が４８０ｎｍ未満であることが好ましい。

（青色発光ドーパントのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ））
本発明に係る青色発光ドーパントのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は５．５ｅＶ以下であることが好ましく、更に好ましくは、４．５ｅＶ〜５．５ｅＶである。

ここで、本発明に係るイオン化ポテンシャルとは、化合物のＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、具体的には膜状態（層状態）の化合物から電子を取り出すのに必要なエネルギーであり、これらは光電子分光法で直接測定することができる。本発明では、アルバック−ファイ（株）製ＥＳＣＡ ５６００ ＵＰＳ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）にて測定される値を用いている。

（リン光発光性化合物の合成方法）
本発明に係るリン光発光性化合物は、例えばＯｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒ誌、ｖｏｌ３、Ｎｏ．１６、ｐ２５７９〜２５８１（２００１）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第３０巻、第８号、１６８５〜１６８７ページ（１９９１年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４ページ（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４０巻、第７号、１７０４〜１７１１ページ（２００１年）、Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，第４１巻、第１２号、３０５５〜３０６６ページ（２００２年）、Ｎｅｗ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．，第２６巻、１１７１ページ（２００２年）、更に、これらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。

《リン光波長》
本発明において化合物のリン光波長とはリン光スペクトルの０−０バンドのことである。リン光スペクトルの０−０バンドは以下の測定方法により求めることができる。
即ち、測定する化合物を、よく脱酸素された塩化メチレン中に溶かし、リン光測定用セルに入れた後常温（２５℃）で励起光を照射し、発光スペクトルを測定する。

また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意の溶剤を使用してもよい。

次に０−０バンドの求め方であるが、本発明においては、上記測定法で得られたリン光スペクトルチャートのなかで最も短波長側に現れる発光極大波長をもって０−０バンドと定義する。

また、リン光スペクトルが弱い場合には、スムージング処理することでノイズとピークを分離しピーク波長を読み取ることもできる。なお、スムージング処理としては、Ｓａｖｉｔｚｋｙ ＆ Ｇｏｌａｙの平滑化法等を適用することができる。

《蛍光発光性化合物》
本発明に用いられる蛍光発光性化合物について説明する。

本発明に係る発光領域は、上記の共通ホスト材料以外にも、さらに蛍光極大波長を有するホスト化合物を共通ホスト材料として含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光発光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。

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−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。

《非発光性の中間層》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、陽極及び陰極間に有機層が挟持され、該有機層が少なくとも二つの発光層Ａ、発光層Ｂを有しており、該発光層Ａ、該発光層Ｂは、互いに隣接している場合、離れて設けられている場合があるが、前記発光層Ａと前記発光層Ｂとは互いに隣接するような場合には、隣接する発光層Ａと発光層Ｂとの層間に、非発光性の中間層（発光ドーパントの含まれない中間層ともいう）が設けられていることが好ましい。

前記中間層を設けることにより、キャリアの発光層への注入をより制御しやすくなり、さらに色ずれを防ぐことができる。中間層の材料としては、既知の材料を使用できる。
さらに、中間層が発光ホスト化合物と同じ材料を含むことで、層間の密着性が改良され、異なる層間でのキャリアの注入障壁が緩和され、駆動電圧を低電圧化できる。

（非発光性の中間層の膜厚）
中間層の膜厚は、有機エレクトロルミネッセンス素子の外部取り出し量子効率向上させ、且つ、キャリア制御機能を十分に発揮させる観点から、効率１５ｎｍ以下が好ましく、更に好ましくは、３ｎｍ〜１２ｎｍであり、特に好ましくは、５ｎｍ〜９ｎｍの範囲に調整することである。

《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料を含み、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る。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。

正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。

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、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。

芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１’−ビフェニル〕−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル；４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４’’−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）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。また、正孔輸送材料は、高Ｔｇであることが好ましい。

この正孔輸送層は、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、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。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることも出来る。その例としては、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）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｐ性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《電子輸送層》
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、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層もしくは複数層を設けることができる。

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（正孔阻止材料を兼ねる）としては、下記の材料が知られている。さらに、電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。

この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。

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、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ₃）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

この電子輸送層は、上記電子輸送材料を、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、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。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることも出来る。その例としては、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）などに記載されたものが挙げられる。

本発明においては、このようなｎ性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。

《表示装置、照明装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルタを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルタを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。

このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。

本発明の表示装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。

表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。

本発明の照明装置は、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、光センサの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。

また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。

このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、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、光センサの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。

本発明の有機ＥＬ素子を構成として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の模式図を表す。

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、各々導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。

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、画素の模式図を表す。

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よいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。

また、コンデンサ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よいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。

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よい。

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なく、製造コストの低減が計れる。

本発明に係る有機ＥＬ素子材料は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用可能である。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでも良いし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでも良い。

また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光を発光する材料（発光ドーパント）を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光を発光する発光材料と、該発光材料からの光を励起光として発光する色素材料とを組み合わせたもののいずれでも良いが、本発明に係わる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせる方式が好ましい。

複数の発光色を得るための有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成としては、複数の発光ドーパントを、一つの発光領域中に複数存在させる方法、複数の発光領域を有し、各発光領域中に発光波長の異なるドーパントをそれぞれ存在させる方法、異なる波長に発光する微小画素をマトリックス状に形成する方法等が挙げられる。

本発明の白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、必要に応じ製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いいし、電極と発光領域をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

発光領域に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルター）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係わる白金錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すれば良い。

このように、本発明の有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレーに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、露光光源のような一種のランプとして、また、液晶表示装置のバックライト等の表示装置にも有用に用いられる。

その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、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、更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。

以下、実施例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、実施例に用いられる化合物の一覧を下記に示す。

実施例１
《白色発光有機ＥＬ素子１−１の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＣＢＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＨ−１５を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＤ−１を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１４を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＨ−１７を２００ｍｇ入れ、更に、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＢＡｌｑを２００ｍｇ入れた。

次いで、以下の工程で白色発光有機ＥＬ素子の構成層を作製した。

（ａ）真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、ＣｕＰｃの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し３０ｎｍの正孔注入層を設けた。

（ｂ）α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記正孔注入層上に蒸着し４０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

（ｃ）ＣＢＰとＩｒ−１の入った前記加熱ボートに同時に通電して加熱し、表１に記載の質量比と膜厚で前記正孔輸送層上に共蒸着して発光層１を設けた。

（ｄ）Ｈ−１５の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層１上に蒸着し７ｎｍの非発光性の中間層を設けた。

（ｅ）Ｈ−１５、Ｄ−１とＩｒ−１４が各々添加されている前記加熱ボートに同時に通電して加熱し、表１に記載の質量比と膜厚で前記非発光性の中間層上に３元共蒸着して発光層２を設けた。

Ｈ−１７の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層２上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止層を設けた。

（ｆ）ＢＡｌｑの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で正孔阻止層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。

なお、蒸着時の基板温度は室温であった。

（ｇ）陰極バッファー層としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、白色発光有機ＥＬ素子１−１を作製した。

《白色発光有機ＥＬ素子１−２〜１−１１の作製》
白色発光有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層を表１に示す構成に変更した以外は有機ＥＬ素子１−１と同様にして白色発光有機ＥＬ素子１−２〜１−１１を作製した。

《比較の白色発光有機ＥＬ素子１−１２、１−１３の作製》
白色発光有機ＥＬ素子１−１において、発光層を表１に示すような構成に変更した以外は有機ＥＬ素子１−１と同様にして白色発光有機ＥＬ素子１−１２、１−１３を作製した。

尚、表１の発光層１、発光層２における質量％表示について説明する。

例えば、表１の白色発光有機ＥＬ素子Ｎｏ．１−１において、発光層１の材料は、
ＣＢＰ：Ｉｒ−１（１質量％）５ｎｍと記載されている。

上記は、発光層１の全質量の中で、ＣＢＰが９９質量％、Ｉｒ−１が１質量％を占めることを表し、且つ、発光層１の膜厚が５ｎｍであることを示している。

同様に、発光層２の全質量の中で、Ｈ−１５が９３．９質量％、Ｄ−１が６質量％、Ｉｒ−１が０．１質量％を占めることを表す。

この表示は、その他の有機エレクトロルミネッセンス素子１−１〜１−１−１３についても同様である。

得られた白色発光有機ＥＬ素子１−１〜１−１３について、下記の方法で評価した。

《外部取りだし量子効率》
作製した白色発光有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ²定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。尚、測定には同様に分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。

《色度のずれ》
色度のずれはＣＩＥ色度図において、１００ｃｄ／ｍ²輝度時の色度座標と５０００ｃｄ／ｍ²輝度時の色度座標のずれを表す。尚、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下でＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定を行った。

《発光寿命》
２．５ｍＡ／ｃｍ²の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度（初期輝度）の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間（τ０．５）として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ製）を用いた。

得られた結果を表２に示す。ここで、表２の外部取りだし量子効率、発光寿命の測定結果は、白色発光有機ＥＬ素子１−１２の測定値を１００とした時の相対値で表した。

表２から、比較の白色発光有機ＥＬ素子１−１２、１−１３に比べて、本発明の白色発光有機ＥＬ素子１−１〜１−１１は、色度のずれ、発光寿命、外部取り出し効率の全ての項目にわたって、優れていることがわかる。

実施例２
《白色発光有機ＥＬ素子２−１〜２−１１の作製》
白色発光有機ＥＬ素子１−１〜１−１１の作製に用いたＣｕＰｃをｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｆ４−ＴＣＮＱ（質量比９９：１）共蒸着膜に変更し、ＢＡｌｑをＢＰｈｅｎ：Ｃｓ（質量比７５：２５）共蒸着膜に変更しＬｉＦを蒸着しなかった以外は同様にして白色発光有機ＥＬ素子２−１〜２−１１を作製した。

得られた白色発光有機ＥＬ素子２−１〜２−１１は、各々白色発光有機ＥＬ素子１−１〜１−１１と比較して、どれも駆動電圧が３Ｖ〜６Ｖ低電圧化することが確認された。

実施例３
《白色発光有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置の作製》
実施例１で作製した白色発光有機ＥＬ素子１−３の非発光面をガラスケースで覆い、発光面にカラーフィルターを付け画像表示装置として用いたところ、良好なフルカラーの色表示性能を示し、優れた画像表示装置として使用することができた。

実施例４
《白色発光有機ＥＬ素子を用いた照明装置の作製》
実施例１で作製した白色発光有機ＥＬ素子１−３の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。

Claims (20)

1. 陽極及び陰極の間に有機層を挟持している有機エレクトロルミネッセンス素子において、
   該有機層が、ホスト化合物Ａと少なくとも２種の発光ドーパントを含む発光層Ａと、ホスト化合物Ｂと少なくとも１種の発光ドーパントを含む発光層Ｂとを有し、該発光層Ａの発光ドーパントの少なくとも１つがリン光発光性材料であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 前記発光層Ｂが少なくとも２種の発光ドーパントを含むことを特徴とする請求の範囲第１項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Ｂが１種類の発光ドーパントを含むことを特徴とする請求の範囲第１項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Ａが青色発光ドーパントを含有することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第３項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記陽極に近い側に発光層Ｂが、前記陰極に近い側に発光層Ａが設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第４項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記発光層Ａと前記発光層Ｂが、各々同一の発光ドーパントを含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第５項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記発光ドーパントとして、少なくとも青色発光ドーパント、緑色発光ドーパント及び赤色発光ドーパントの三種の発光ドーパントを含み、該三種の発光ドーパントの少なくとも二種が発光層Ａに含有され、少なくとも１種が発光層Ｂに含有されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第６項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 前記発光層Ｂは赤色発光ドーパントＡを含有し、前記発光層Ａは赤色発光ドーパントＢと青色発光ドーパントＡを含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第７項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記発光層Ａが、赤色発光ドーパントと青色発光ドーパントを含み、発光層Ｂが緑色発光ドーパントを含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第７項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 前記発光層Ａ、前記発光層Ｂが、各々同一のホスト化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第９項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 前記発光層Ａと前記発光層Ｂとの間に非発光性の中間層を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１０項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. 前記発光層Ａ、発光層Ｂ及び非発光性の中間層が、各々同一のホスト化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 前記非発光性の中間層の膜厚が、１ｎｍ〜１５ｎｍの範囲であることを特徴とする請求の範囲第１１項または請求の範囲第１２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
14. 構成層として、少なくとも正孔輸送材料及びアクセプターを含有する正孔輸送層を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１３項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
15. 構成層として、少なくとも電子輸送材料及びドナーを含有する電子輸送層を有することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１４項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
16. 前記青色発光ドーパントのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．５ｅＶ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１５項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
17. 前記青色発光ドーパントが、下記一般式（１）で表される部分構造を有する化合物であることを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１６項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    
    〔式中、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃は、各々炭素原子または窒素原子を表し、Ｚ１は５員の芳香族複素環を形成する原子群を表し、Ｚ２は、５員〜６員の芳香族複素環、または、６員の芳香族炭化水素環を表し、ＭはＩｒまたはＰｔを表す。〕
18. 白色発光することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第１７項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
19. 請求の範囲第１項〜請求の範囲第１８項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
20. 請求の範囲第１項〜請求の範囲第１８項のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする照明装置。