JPWO2008146838A1 - 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

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Abstract

外部取り出し量子効率が高く、且つ発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供し、更に該有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した照明装置、及び表示装置を提供することにおいて、該有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に第１の有機層と第２の有機層の少なくとも２層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該第１の有機層は発光ドーパントを含有し、該第２の有機層は電荷輸送材料と第１の有機層を構成する材料の一部とを含有し、該第２の有機層は第１の有機層を形成後に塗布法で形成されることを特徴とする。

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置、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素子とも言う）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、更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、更に低消費電力で、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、特許第３０９３７９６号公報には、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が開示され、特開昭６３−２６４６９２号公報には、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が開示されており、特開平３−２５５１９０号公報には、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、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年）により、励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、米国特許第６，０９７，１４７号明細書により、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。
更に、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬ素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。例えば、Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３巻、４３０４頁（２００１年）には、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がなされている。
また、有機ＥＬ素子は電極と電極の間を厚さわずか０．１μｍ程度の有機材料の膜で構成するオールソリッド素子であり、なお且つその発光が２Ｖ〜２０Ｖ程度の比較的低い電圧で達成できることから、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、最近発見されたリン光発光を利用する有機ＥＬでは、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ原理的に約４倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。
また、有機ＥＬ素子の構成は透明電極と対抗電極に有機層が挟まれただけの単純なものであり、平面ディスプレイの代表である液晶ディスプレイに比べ、部品点数が圧倒的に少ないため製造コストも低く抑えられるはずであるが、現状では必ずしもそうではなく、性能的にもコスト的にも液晶ディスプレイに大きく水をあけられている。
特にコストに対しては、生産性の悪さがその要因と考えられる。現在商品化されている有機ＥＬの殆どが低分子材料を蒸着して成膜する、所謂蒸着法で製造されている。この蒸着法は精製が容易な低分子化合物を有機ＥＬ材料を用いることができる（高純度材料が得やすい）こと、更に積層構造を作るのが容易なことから、効率、寿命という面で非常に優れているが、反面１０-4Ｐａ以下という高真空条件下で蒸着を行うため、成膜する装置に制約が加わり、実際には小さい面積の基板にしか適用できず、更に複数層積層するとなると成膜に時間がかかり、スループットが低いことが欠点である。特に照明用途や大面積の電子ディスプレイに適用する場合は問題となり、有機ＥＬがそのようなアプリケーションに実用されていない一つの原因となっている。
一方、有機層をスピンコート、インクジェット、印刷、スプレーといったプロセスで製造する塗布法は常圧で薄膜を作製することでき、更に大面積に均一な膜を作製するのに適している。
しかしながら、高い発光効率、長寿命を同時に達成するためには複数の機能層を積層することが望ましい。塗布法を用いて複数の層を積層する手段の一つとして、低分子材料を用いた場合には、下層が溶解しない溶剤を用いて上層を塗布することによって積層する方法がある。しかし、前記の方法を用いる場合、上層を塗布した際に層の界面に乱れが生じキャリアバランスが崩れ、素子性能が劣化するという問題がある。
塗布可能な材料として、例えば、高分子材料を用いることも提案されている。しかし、一般的に高分子材料は精製が難しく、特に有機エレクトロルミネッセンス素子はごくわずかな不純物が、素子の発光寿命を大きく低下させる原因になるため適用が難しい。
また、高分子材料を用いない方法としては、低分子材料を用い有機エレクトロルミネッセンス素子の構成層を製膜した後に高分子量化するという技術があり、分子内にビニル基を２つ有する２官能性のトリフェニルアミン誘導体が記載されており、その化合物を製膜した後に紫外線照射により３次元架橋されたポリマーを形成する（例えば、特許文献１参照）、２つ以上のビニル基を有する材料を複数の層に添加する技術が開示され、重合反応は、陰極を積層する前の有機層製膜時点で紫外線や熱の照射で行う方法（例えば、特許文献２参照）、リン光ドーパントの末端にビニル基を有する材料と同様にビニル基を有するコモノマーの混合物にラジカル発生剤であるＡＩＢＮ（アゾイソブチロニトリル）を添加して製膜時に重合反応を進行させる製造方法（例えば、特許文献３参照）、同一層内の２分子間でディールスアルダー反応を起こさせて架橋させる製造方法（例えば、特許文献４参照）等が挙げられる。
しかしながら、上記いずれの手法を用いた場合であっても、層界面の乱れによる素子の性能の劣化を解決するに十分な手法ではなく、加えて特に積層される２層の一方が発光層の場合、このような層界面の乱れの影響は顕著である。
特開平５−２７１１６６号公報 特開２００１−２９７８８２号公報 特開２００３−７３６６６号公報 特開２００３−８６３７１号公報
本発明の目的は、外部取り出し量子効率が高く、且つ発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供し、更に該有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した照明装置、及び表示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る。
１．支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に第１の有機層と第２の有機層の少なくとも２層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該第１の有機層は発光ドーパントを含有し、該第２の有機層は電荷輸送材料と第１の有機層を構成する材料の一部とを含有し、該第２の有機層は第１の有機層を形成後に塗布法で形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
２．前記第２の有機層が第１の有機層上に塗布法で形成される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．前記第１の有機層が塗布法で形成されることを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
４．前記有機エレクトロルミネッセンス素子が３層以上の有機層を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．前記陽極と前記第１の有機層の間に少なくとも１層の陽極バッファー層を有し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．前記発光ドーパントがリン光発光性ドーパントである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．前記リン光発光性ドーパントがＩｒ錯体であることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記第２の有機層がアザカルバゾール誘導体を含有する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．前記第１の有機層が下記一般式（ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする前記１〜８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。
（一般式（ａ）中、ＸはＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″またはＳｉＲ′Ｒ″を表し、Ｒ′、Ｒ″は各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜４の整数を表す。）
１０．前記一般式（ａ）において、前記Ａｒが表す芳香環がベンゼン環または３つ以上の環が縮合した芳香族複素環であることを特徴とする前記９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記一般式（ａ）において、前記ＸがＮＲ′、ＯまたはＳを表すことを特徴とする前記９または１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１２．前記第１の有機層が反応性置換基を有する化合物またはその重合体の少なくとも１種を含有することを特徴とする前記１〜１１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。
１３．前記第２の有機層に含有される第１の有機層を構成する材料の一部がリン光発光性ドーパントであることを特徴とする前記１〜１２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。
１４．白色に発光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．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を備えたことを特徴とする表示装置。
１６．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を備えたことを特徴とする照明装置。
本発明により、外部取り出し量子効率が高く、且つ発光寿命が長い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供し、更に該有機エレクトロルミネッセンス素子を具備した照明装置、及び表示装置を提供することができた。
有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図を示す。
符号の説明
１０１ ガラス基板
１０２ ＩＴＯ透明電極
１０３ 隔壁
１０４ 正孔注入層
１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ 発光層
以下、本発明について詳述する。
本発明は、支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に第１の有機層と第２の有機層の少なくとも２層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該第１の有機層は発光ドーパントを含有し、該第２の有機層は電荷輸送材料と第１の有機層を構成する材料の一部とを含有し、該第２の有機層は第１の有機層を形成後に塗布法で形成されることを特徴とする。
本発明者は、第１の有機層上に第２の有機層を塗布積層する工程において、第２の有機層中に第１の有機層中に含有される材料の一部を微量含有させることにより、発光層と有機層の間でキャリアが効率的に注入される結果キャリアバランスが改良され、素子性能が向上することを見出し、本発明に到った。本発明において、第１の有機層と第２の有機層の間には他の有機層が存在していてもよい。
また、「第１の有機層を構成する材料の一部」とは、第１の有機層が複数種類の低分子化合物を含有している場合、その内の１種であってもよいし、また第１の層がポリマーまたはオリゴマーを含有している場合は、その繰り返し単位の構造を含む低分子であってもよい。
本発明において、第２の有機層を形成する塗布液を用いて、第１の有機層上に塗布により層を形成した際に第１の有機層中の含有物の一部が第２の有機層中に溶け出すことによって、第２の有機層中に第１の有機層を構成する材料の一部が含有されてもよい。
《有機ＥＬ素子の構成層、有機層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層、有機層について説明する。本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《有機層》
本発明に係る有機層について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、構成層として複数の有機層を有することが好ましく、該有機層としては、例えば、上記の層構成の中で正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等が挙げられるが、その他、正孔注入層、電子注入層等、有機ＥＬ素子の構成層に有機化合物が含有されていれば、本発明に係る有機層として定義される。
更に、陽極バッファー層、陰極バッファー層等に有機化合物が用いられる場合には、陽極バッファー層、陰極バッファー層等も各々有機層を形成していることになる。
本発明に係る第２の有機層に用いられる化合物としては、ピリジン誘導体、アザカルバゾール誘導体等が挙げられ、アザカルバゾール誘導体が好ましい。アザカルバゾールとは、カルバゾールを構成する下記構造式（Ｂ）のＸ1〜Ｘ8のＣ原子のうち、１個以上がＮ原子で置換されているものを指す。
以下、第２の有機層に用いられる化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
本発明の有機ＥＬ素子においては、青色発光層の発光極大波長は４３０〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００〜６４０ｎｍの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも３層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機ＥＬ素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
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、電極または電子輸送層、正孔輸送層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。
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、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、且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、更に好ましくは２〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは１０〜２０ｎｍの範囲である。
発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、発光ホストと発光ドーパント（リン光発光性ドーパントや蛍光ドーパント等）の少なくとも１種類とを含有することが好ましい。
（ホスト化合物（発光ホストとも言う））
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
ここで、本発明において、ホスト化合物とは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％以上であり、且つ室温（２５℃）においてリン光発光のリン光量子収率が０．１未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が０．０１未満である。
ホスト化合物としては公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、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、後述する発光ドーパント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。
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、なお且つ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
また、本発明に係る第１の有機層に用いられるホスト化合物としては、前記一般式（ａ）が挙げられる。
前記一般式（ａ）において、Ｘは、ＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″またはＳｉＲ′Ｒ″を表し、Ｒ′、Ｒ″は各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０から４の整数を表す。また、一般式（ａ）で表される化合物はＡｒ以外に他の置換基を有してもよい。
一般式（ａ）において、ＸにおいてＲ′、Ｒ″で各々表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、ホスホノ基等が挙げられる。
これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式（ａ）において、好ましいＸはＮＲ′またはＯであり、Ｒ′としては芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が特に好ましい。
一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環としては、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、後述するような置換基を有していてもよい。
一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ−テルフェニル環、ｍ−テルフェニル環、ｐ−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に置換基を有していてもよい。
一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。これらの環は更に置換基を有していてもよい。
上記の中でも、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環として好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、特に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環である。上記の中でも、置換基を有するベンゼン環が好ましく、特に好ましくはカルバゾリル基を有するベンゼン環である。
また、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環としては、下記に示すような各々３環以上の縮合環が好ましい一態様であり、３環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
また、３環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す）、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環（ナフトチオフェン環）等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
ここで、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香環が有してもよい置換基は、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基と同義である。
また、一般式（ａ）において、ｎは０〜４の整数を表すが、０〜２であることが好ましく、特にＸがＯ、Ｓである場合には１または２であることが好ましい。また、ｎが２以上の場合、Ａｒは同じでも異なっていてもよい。
以下に、一般式（ａ）で表されるホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
また、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。
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。
また、本発明に用いられる発光ホストとしては、反応性置換基を有する化合物またはその重合体の少なくとも１種を含有することが好ましい。
上記の反応性置換基の中で炭素−炭素２重結合を含む置換基、より好ましくはビニル基が挙げられる。更に、１つの反応性置換基を有する化合物に反応性置換基を２個以上有していることが好ましい。
反応性置換基を有する化合物またはその重合体として、以下のものが挙げられる。
なお、上記化合物、該化合物の重合体は新高分子実験学２ 高分子の合成・反応（共立出版株式会社）等に記載の従来公知の文献等を参照して合成することができる。
（発光ドーパント）
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント、リン光発光性ドーパントを用いることができるが、より発光効率の高い有機ＥＬ素子を得る観点からは、本発明の有機ＥＬ素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパントとしては、上記のホスト化合物を含有すると同時にリン光発光性ドーパントを含有することが好ましい。
（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発光性ドーパントは、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）が達成されればよい。
リン光発光性ドーパント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発光性ドーパントに移動させることでリン光発光性ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光性ドーパント上でキャリアの再結合が起こり、リン光発光性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が挙げられる。
上記のいずれの場合においても、リン光発光性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。
リン光発光性ドーパントは、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。
本発明に係るリン光発光性ドーパントとしては、好ましくは元素周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物（Ｉｒ錯体）、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（Ｉｒ錯体）である。
また、本発明に係るリン光発光性ドーパントとしては、下記化３０〜３２に示される反応性置換基を有する化合物も好ましく用いられる。
以下に、リン光発光性ドーパントとして用いられ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。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。
以下、本発明に係るリン光発光性ドーパントの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
（蛍光ドーパント）
蛍光ドーパントとしては、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、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。
《注入層：電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層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おり、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号の各公報にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、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を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号の各公報にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
《阻止層：正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「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２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、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、後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素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
正孔阻止層には、前述のアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の５０質量％以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが０．３ｅＶ以上大きいことが好ましい。
イオン化ポテンシャルは化合物の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、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
（１）米国Ｇａｕｓｓｉａｎ社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるＧａｕｓｓｉａｎ９８（Ｇａｕｓｓｉａｎ９８、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ Ａ．１１．４，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，ｅｔ ａｌ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ，２００２．）を用い、キーワードとしてＢ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊を用いて構造最適化を行うことにより算出した値（ｅＶ単位換算値）の小数点第２位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
（２）イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Ｍｏｄｅｌ ＡＣ−１」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく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、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては好ましくは３〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５〜３０ｎｍ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正孔輸送材料からなり、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る。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第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。
更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、特開平１１−２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８０（２００２），ｐ．１３９）に記載されているような、所謂ｐ型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。この正孔輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
また、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、特開２０００−１９６１４０号、同２００１−１０２１７５号の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
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。電子輸送層は単層または複数層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、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。
例えば、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、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等が挙げられる。
更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。更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（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、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。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等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。
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、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。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〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
また、不純物をドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平４−２９７０７６号、同１０−２７０１７２号、特開２０００−１９６１４０号、同２００１−１０２１７５号の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
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。
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
このような電極物質の具体例としては、Ａｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。
また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
《陰極》
一方、陰極としては仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるた
め、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
《支持基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる支持基板（以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う）としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）あるいはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が０．０１ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更にはＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１０-3ｍｌ／（ｍ2・２４ｈｒ・ＭＰａ）以下、水蒸気透過度が１０-5ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法等を用いることができるが、特開２００４−６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
本発明の有機ＥＬ素子の発光の室温における外部取り出し効率は、１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に問わない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる１種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、ＪＩＳ Ｋ ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定された酸素透過度が１×１０-3ｍｌ／（ｍ2・２４ｈｒ・ＭＰａ）以下、ＪＩＳ Ｋ ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度（２５±０．５℃、相対湿度（９０±２）％ＲＨ）が１×１０-3ｇ／（ｍ2・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、２−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（２液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。更に、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないためこのような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
まず、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、本発明に係る塗布（均一塗布でもよく、分散液を用いる塗布でもよい。）、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子の構成層である有機層（正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等）、無機層（陽極バッファー層、陰極バッファー層等）の構成層を形成させる。陰極の形成についても、前記陽極と同様に塗布、蒸着、スパッタリング等を用いることができる。
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
本発明の有機ＥＬ素子を用いた多色の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、スプレー法、印刷法等で膜を形成できる。
また、作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極バッファー層、陽極の順に作製することも可能である。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２〜４０Ｖ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。
本発明に係る陽極、陰極及び該陽極と該陰極間に設けられる有機層、無機層の形成方法としては、蒸着法、塗布法を用いることができるが、本発明では特に該陽極と該陰極間に設けられる有機層、無機層の形成方法として、塗布法（溶液塗布、分散液塗布のいずれであってもよい）が好ましく用いられる。
また、塗布方法としては、所謂ウェットプロセス（例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法）等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等が特に好ましく用いられる。更に、層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
有機層、無機層の各々の膜厚としては０．１ｎｍ〜５μｍであり、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
有機ＥＬ素子の構成層（陽極、陰極、有機層、無機層等）の作製に蒸着法（例えば、真空蒸着法等）を併用する場合には、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０-6〜１０-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃の範囲になるように条件を調整することが好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子の製造方法に係る塗布法において、用いる塗布液は有機ＥＬ素子の構成材料が均一に溶解されている溶液でもよく、有機層の形成材料が固形分として分散物が溶媒中に分散されている分散液でもよいが、有機ＥＬ素子の有機層の少なくとも２層が塗布法で形成され、且つ陽極に隣接する層以外の少なくとも１層の塗布液には分散液を用いる。
本発明に係る塗布液は、適宜選択した陰極、陽極や有機層等の形成材料を溶媒に溶解させた溶液、または適宜選択した陰極、陽極や有機層等の形成材料の粒子状（一次粒子でも、二次粒子を形成していてもよい）を溶媒に分散させた分散液がある。
《光取り出し》
有機ＥＬ素子は空気よりも屈折率の高い（屈折率が１．７〜２．１程度）層の内部で発光するため、発生した光のうち１５％から２０％程度の光しか取り出せないと言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面（透明基板と空気との界面）に入射する光が全反射を起こすことから、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法（米国特許第４，７７４，４３５号明細書）、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法（特開昭６３−３１４７９５号公報）、素子の側面等に反射面を形成する方法（特開平１−２２０３９４号公報）、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法（特開昭６２−１７２６９１号公報）、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法（特開２００１−２０２８２７号公報）、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法（特開平１１−２８３７５１号公報）等がある。
本発明においては、これらの方法を本発明の有機ＥＬ素子と組み合わせて用いることができる。特に、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間（含む、基板と外界間）に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
また、透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等の層を、光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。透明基板の屈折率は一般に１．５〜１．７程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。また、更に１．３５以下であることが好ましい。
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の２倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が１次の回折や２次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光をいずれかの層間、もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
導入する回折格子は２次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な１次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。しかしながら、屈折率分布を２次元的な分布にすることによりあらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中（透明基板内や透明電極内）でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約１／２〜３倍程度が好ましい。回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
《集光シート》
また、本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせ、特定方向、例えば、素子発光面の正面方向に集光することにより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２次元に配列する。一辺は１０〜１００μｍ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く、大きすぎると厚み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）等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、基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、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よい。
また、発光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よい。例えば、（株）きもと製拡散フィルム（ライトアップ）等を用いることができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は多色または白色の表示装置に用いられる。多色または白色の表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設ける。発光層をパターニングする場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においては、シャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
このようにして得られた多色または白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、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更に交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。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）のバックライトとして使用してもよい。液晶表示装置用のバックライトとして使用する場合の液晶の駆動方式は、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。
液晶表示装置におけるバックライトであれば、発光層に用いる発光ドーパントとしては特に制限はなく、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、発光ドーパント中から任意のものを選択して組み合わせて、また前記の光取り出し及び／または集光シート等と組み合わせて、白色化すればよい。
このように、本発明の有機ＥＬ素子はＣＦ（カラーフィルター）と組み合わせて、またＣＦ（カラーフィルター）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、有機ＥＬ素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルター、緑色フィルター、赤色フィルターを介して、青色光（４３０〜４８０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、緑色光（波長５１０〜５５０ｎｍの範囲に発光極大を有する）、赤色光（波長６００〜６４０ｎｍの範囲に発光極大を有する）を得ることで、低駆動電圧で長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイができ、好ましい。
また、これらディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また露光光源のような１種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、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、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。
実施例１
（比較サンプル１−１の作製）
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍの石英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、市販のスピンコータに取り付け、３０ｍｇのポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）と３ｍｇのＩｒ−１を１０ｍｌのジクロロエタンに溶解した溶液を６００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、第１の有機層とした。
続いて、第１の有機層上に第２の有機層として、５０ｍｇの（ｔＢｕ）ＰＢＤを１０ｍｌのメタノールとアセトニトリルの混合溶媒（メタノール／アセトニトリル＝８５／１５）に溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、比較サンプル１−１を得た。
（本発明サンプル１−２の作製）
比較サンプル１−１と同様に第１の有機層を作製した。
続いて、５ｍｇのＩｒ−１を１Ｌのメタノールとアセトニトリルの混合溶媒（メタノール／アセトニトリル＝８５／１５）に溶解した溶液を調製し、この溶液１０ｍｌで５０ｍｇの（ｔＢｕ）ＰＢＤを溶解し、第２の有機層の塗布液を調製した。この塗布液にて第１の有機層上に１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、本発明サンプル１−２を得た。
得られた比較サンプル１−１及び本発明サンプル１−２の積層方向におけるＩｒ元素の分布を、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにて分析した結果、比較サンプル１−１では第２の有機層からＩｒが検出されなかったのに対し、本発明サンプル１−２では第２の有機層中からＩｒが検出され、第２の有機層中に第１の有機層を構成する材料が含有されていることが確認された。
実施例２
（有機ＥＬ素子２−１、２−２、２−３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ＮＡ−４５）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分間行った。
この透明支持基板上に、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、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、３０ｍｇのポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）と３ｍｇのＩｒ−１を１０ｍｌのジクロロエタンに溶解した溶液を６００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層とした。
この発光層上に、５０ｍｇの（ｔＢｕ）ＰＢＤを１０ｍｌのメタノールに溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、電子輸送層とした。
次にこの基板を真空蒸着装置に取り付け、次いで真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム１．０ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子２−１を作製した。
有機ＥＬ素子２−１の作製において、電子輸送層中に（ｔＢｕ）ＰＢＤに対してＩｒ−１が０．１質量％となるようドープした以外は、有機ＥＬ素子２−１と同じ方法で２−２を作製した。
有機ＥＬ素子２−２の作製において、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）をａ−４２に代えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子２−３を作製した。
〈有機ＥＬ素子の評価〉
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子２−１、２−２、２−３の評価を行い、その結果を表１に示す。
（外部取り出し量子効率）
作製した有機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。なお、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。表１の外部取り出し量子効率の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１の測定値を１００とした時の相対値で表した。
（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。なお、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。表２の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子２−１を１００とした時の相対値で表した。
表１より、比較の有機ＥＬ素子２−１は発光効率、寿命ともに低く、それに対し、本発明の有機ＥＬ素子２−２はキャリアバランスが改良され、発光効率、寿命ともに向上していることが分かる。
実施例３
（有機ＥＬ素子３−１、３−２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ＮＡ−４５）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分間行った。
この透明支持基板上に、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、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、１００ｍｇのａ−４０と１０ｍｇのＩｒ−１５を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層とした。
この発光層上に、５０ｍｇのＣ−３４を１０ｍｌのブタノールに溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、電子輸送層とした。
次にこの基板を真空蒸着装置に取り付け、次いで真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム１．０ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子３−１を作製した。
有機ＥＬ素子３−１の作製において、電子輸送層中にａ−４０を１．０質量％となるようドープした以外は、有機ＥＬ素子３−１と同様にして有機ＥＬ素子３−２を作製した。
有機ＥＬ素子３−１、３−２について、有機ＥＬ素子２−１と同様に、外部取り出し量子効率及び寿命の評価を行い、その結果を表２に示す。
実施例４
（有機ＥＬ素子４−１、４−２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ＮＡ−４５）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分間行った。
この透明支持基板上に、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、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、５０ｍｇの化合物Ａ”を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。紫外光を９０秒間照射し、６０℃、１０分間の乾燥処理により第２の正孔輸送層を作製した。
第２の正孔輸送層上に、１００ｍｇのａ−３９と１０ｍｇのＩｒ−１２を１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し発光層とした。
この発光層上に、５０ｍｇのＣ−３６を１０ｍｌのブタノールに溶解した溶液を１５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、電子輸送層とした。
次にこの基板を真空蒸着装置に取り付け、次いで真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム１．０ｎｍ及び陰極としてアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。
有機ＥＬ素子４−１の作製において、電子輸送層中にａ−３９を２．０質量％となるようドープした以外は、有機ＥＬ素子４−１と同様にして有機ＥＬ素子４−２を作製した。
有機ＥＬ素子４−１、４−２について、有機ＥＬ素子２−１と同様に、外部取り出し量子効率及び寿命の評価を行い、その結果を表３に示す。
実施例５
図１は有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図を示す。陽極としてガラス基板１０１上にＩＴＯ透明電極（１０２）を１００ｎｍ製膜した基板（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、このガラス基板上でＩＴＯ透明電極の間に非感光性ポリイミドの隔壁１０３（幅２０μｍ、厚さ２．０μｍ）をフォトリソグラフィーで形成させた。ＩＴＯ電極上、ポリイミド隔壁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３０秒間照射し、６０℃、１０分間の乾燥処理により膜厚４０ｎｍの正孔注入層１０４を作製した。
この正孔注入層上に、各々下記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、紫外光を３０秒間照射し、６０℃、１０分間乾燥処理し、それぞれの発光層（１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ）を形成させた。更に、この発光層上に５０ｍｇの化合物Ｃ−１９と０．１ｍｇの化合物１−９を１０ｍｌのトルエンとメタノールの混合溶媒（トルエン／メタノール＝９５／５）に溶解した溶液を１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、６０℃で１時間真空乾燥し、膜厚約２５ｎｍの電子輸送層とした。最後に発光層１０５を覆うように、陰極としてＡｌ（１０６）を真空蒸着して有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子はそれぞれの電極に電圧を印加することにより各々青色、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分かった。
（正孔注入層組成物）
化合物Ａ 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）
化合物１−９ ０．７質量部
Ｉｒ−１５ 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
（緑色発光層組成物）
化合物１−９ ０．７質量部
Ｉｒ−１ 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）
化合物１−９ ０．７質量部
Ｉｒ−１４ 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
また、Ｉｒ−１５、Ｉｒ−１、Ｉｒ−１４の代りに化合物２−１〜２−１６を、化合物１−９の代りに化合物１−１〜１−８または化合物１−１０〜１−４６を用いて作製した有機ＥＬ素子でも、同様にフルカラー表示装置として利用できることが分かった。
実施例６
《白色の有機ＥＬ素子５−１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ＮＡ−４５）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分間行った。
この透明支持基板上に、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、Ｂａｙｅｒ社製、Ｂａｙｔｒｏｎ Ｐ Ａｌ ４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を３０００ｒｐｍ、３０秒でスピンコート法により製膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
この基板を窒素雰囲気下に移し、正孔輸送層上に５０ｍｇの化合物Ａを１０ｍｌのトルエンに溶解した溶液を１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。１８０秒間紫外光を照射し、光重合・架橋を行った後、６０℃で１時間真空乾燥し第２正孔輸送層とした。
次に、化合物１−１０（６０ｍｇ）、化合物２−６（３．０ｍｇ）、化合物２−７（３．０ｍｇ）をトルエン６ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。１５秒間紫外光を照射し、更に真空中１５０℃で１時間加熱を行い、発光層とした。
更に、化合物Ｂ（２０ｍｇ）をトルエン６ｍｌに溶解した溶液を用い、１０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜した。１５秒間紫外光を照射し、更に真空中８０℃で１時間加熱を行い、正孔阻止層とした。
更にこの発光層上に、５０ｍｇの化合物Ｃ−１９と０．１ｍｇの化合物１−１０を１０ｍｌのトルエンとメタノールの混合溶媒（トルエン／メタノール＝９５／５）に溶解した溶液を、５００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により製膜し、６０℃で１時間真空乾燥し、膜厚約２５ｎｍの電子輸送層とした。
続いて、この基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、フッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子５−１を作製した。
この素子に通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが分かった。なお、例示の他の化合物に置き換えても同様に白色の発光が得られることが分かった。

Claims (16)

  1. 支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に第１の有機層と第２の有機層の少なくとも２層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該第１の有機層は発光ドーパントを含有し、該第２の有機層は電荷輸送材料と第１の有機層を構成する材料の一部とを含有し、該第２の有機層は第１の有機層を形成後に塗布法で形成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 前記第２の有機層が第１の有機層上に塗布法で形成される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. 前記第１の有機層が塗布法で形成されることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 前記有機エレクトロルミネッセンス素子が３層以上の有機層を有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第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. 前記陽極と前記第１の有機層の間に少なくとも１層の陽極バッファー層を有していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第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. 前記発光ドーパントがリン光発光性ドーパントであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第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. 前記リン光発光性ドーパントがＩｒ錯体であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 前記第２の有機層がアザカルバゾール誘導体を含有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第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. 前記第１の有機層が下記一般式（ａ）で表される化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第８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。

    （一般式（ａ）中、ＸはＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″またはＳｉＲ′Ｒ″を表し、Ｒ′、Ｒ″は各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０〜４の整数を表す。）
  10. 前記一般式（ａ）において、前記Ａｒが表す芳香環がベンゼン環または３つ以上の環が縮合した芳香族複素環であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 前記一般式（ａ）において、前記ＸがＮＲ′、ＯまたはＳを表すことを特徴とする請求の範囲第９項または第１０項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 前記第１の有機層が反応性置換基を有する化合物またはその重合体の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１１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。
  13. 前記第２の有機層に含有される第１の有機層を構成する材料の一部がリン光発光性ドーパントであることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第１２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。
  14. 白色に発光することを特徴とする請求の範囲第１項乃至第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. 請求の範囲第１項乃至第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を備えたことを特徴とする表示装置。
  16. 請求の範囲第１項乃至第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を備えたことを特徴とする照明装置。
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