JPWO2010004877A1 - 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

陽極と陰極に挟まれた、発光層を含む複数の有機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、各々独立に、下記一般式（１）で表される化合物、及び下記一般式（２）で表される化合物が該有機層の少なくとも１層に含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子（だたし、該一般式（１）で表される化合物と該一般式（２）で表される化合物は、同一の層に含有されていても、異なる層に含有されていても良い。）。（式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々水素原子または置換基を表す。但し、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つはＸとの連結に用いられる。Ｘは、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。ｎは０以上の整数を表し、ｎが２以上の場合、Ｘは同じでも異なっていてもよい。）（式中、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表す。Ｂ１〜Ｂ３は、炭素原子または窒素原子を表し、ＬＡはＢ２及びＢ３と共に２座の配位子を形成する。ＺＡ、ＺＢ、ＺＣは、各々独立して炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。ｎ１は、０〜５の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｎ３は０〜４の整数を表す。Ｍは、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ１は、１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。）

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。より詳しくは、発光ムラを抑え、長寿命化、高効率化を図った有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を備えた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る。
電極と電極の間は厚さわずか０．１μｍ程度であり、且つ、その発光が数Ｖ〜数十Ｖ程度の比較的低い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次世代の平面ディスプレイや照明として注目されている。
現在、有機ＥＬ素子は低電圧、高発光効率、且つ、高輝度を実現させるために発光層以外に正孔輸送層、電子輸送層等を発光以外の機能を有する複数の有機層から構成されている。
また、発光層にホスト化合物に微量のドーパント化合物を含有させることで、より効率よく有機ＥＬ素子を発光出来ることが知られている。ドーパント分子としてはキナクリドン誘導体に代表されるような蛍光ドーパント（例えば、特開平３−２５５１９０号公報）とイリジウム（III）トリス（２−フェニルピリジン）に代表されるリン光ドーパントが知られており、より高い発光効率を有するリン光ドーパント及びリン光ドーパントを効率よく発光させるためのホスト分子の研究が活発になされている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
また、有機ＥＬ素子を作製する方法としては蒸着法と塗布法（湿式法）が知られており、有機ＥＬ素子の大面積化への適用のしやすさ及び、将来的には低コストで製造出来ると目算されていることから近年塗布法による有機ＥＬ素子作製の研究もさかんに行われている。（例えば、特開２００８−１３７００号公報）
しかし、有機ＥＬ素子を照明用途や大面積の電子ディスプレイに適用する場合、特に塗布法を用いて大面積素子を作成する場合には、小面積の素子に比べリーク電流やダークスポットの発生が顕著となるという問題がある。
有機ＥＬ素子はごくわずかなダークスポットが原因で素子の発光寿命が大きく低下することが知られており、このことが有機ＥＬ素子を大面積化する上での大きな障害となっている。また、発光素子の大面積化特有の課題として、発光素子内の発光ムラ挙げられる。
素子内の発光ムラは電流、電圧の制御により解決するのが困難であり、このことも有機ＥＬ素子の大面積化を妨げる要因となっていた。
上記発光ムラを解決する手段として、エッチング加工を施した金属メッシュ板を使用する方法（例えば、特許文献４参照。）などが知られている。
しかし、特許文献１は複数の発光素子間の発光ムラを抑えるためのものであり、本発明で課題としている単一素子内での発光ムラを抑えるものではない。また、真空チャンバー内の蒸着源を移動させる方法（例えば、特許文献５参照。）は知られているが、塗布法による有機ＥＬの製造には適するものではなかった。
国際公開０７／１１９８１６号パンフレット 国際公開０７／０６９５６９号パンフレット 特開２００８−０１６８２７号公報 特開２００８−０４７３５５号公報 特開２００７−３０５４３９号公報
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的はダークスポット、リーク電流及び発光素子内での発光ムラの少ない有機ＥＬ素子、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、下記の構成により達成された。
１．陽極と陰極に挟まれた、発光層を含む複数の有機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、
各々独立に、下記一般式（１）で表される化合物及び、下記一般式（２）で表される化合物が該有機層の少なくとも１層に含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。（但し、該一般式（１）で表される化合物と該一般式（２）で表される化合物は、同一の層に含有されていても、異なる層に含有されていても良い）。
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々水素原子または置換基を表す。但し、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つはＸとの連結に用いられる。Ｘは、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。ｎは０以上の整数を表し、ｎが２以上の場合、Ｘは同じでも異なっていてもよい。〕
〔式中、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表す。Ｂ１〜Ｂ３は、炭素原子または窒素原子を表し、ＬＡはＢ２及びＢ３と共に２座の配位子を形成する。ＺＡ、ＺＢ、ＺＣは、各々独立して炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｎ３は０〜４の整数を表す。Ｍは、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ１は、１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
２．前記一般式（１）において、Ｘが、Ｒ１６及びＲ２３と結合してい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．前記一般式（１）において、ｎが１以上であり、Ｘの少なくとも１種類が下記一般式（３）で表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。
〔式中、ＹはＯ、Ｓまたは−Ｎ（Ｒ３０）−を表す。Ｒ３０〜Ｒ３８は、各々水素原子、置換基または、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つと連結している。〕
４．前記一般式（３）において、Ｒ３３及びＲ３６が、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つと各々連結していることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
５．前記一般式（３）において、Ｙが−Ｎ（Ｒ３０）−（式中、Ｒ３０は水素原子または置換基を表す。但し、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８との連結に使われるのはＲ３０〜Ｒ３８のいずれか２つである。）を表すことを特徴とする前記３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
６．前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（４）で表される化合物または下記一般式（５）で表される化合物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。
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々前記一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同義である。〕
〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々前記一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同義である。〕
７．前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（６）で表される化合物であ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。
〔式中、Ｒ６〜Ｒ１０は置換基を表す。ｎ６は０〜４の整数を表し、ｎ７は０〜２の整数を表し、ｎ８は０〜３の整数を表す。Ｍは、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素を表す。〕
８．前記一般式（２）のＭがイリジウムであることを特徴とする前記１または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
９．前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物が同一の有機層に含有されてい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。
１０．前記同一の有機層が発光層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（１）で表される化合物または一般式（２）で表される化合物を含有する有機層が塗布法により形成されてい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．前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物を含有する有機層及び該有機層と隣接したいずれか１層が、塗布法で形成されてい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．前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物を含有する有機層及び該有機層と隣接した２層が、塗布法で形成されてい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．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。
本発明の有機ＥＬ素子により、耐久性の高い有機ＥＬ素子、及び該素子を用いた照明装置、表示装置を提供することが出来た。
粗さ曲線と中心線平均粗さＲａとの関連を示す概念図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。 有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図を示す。
本発明の有機ＥＬ素子においては、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の構成を有することにより耐久性の高い（長寿命）有機ＥＬ素子を得ることが出来た。
また、前記有機ＥＬ素子を具備した、表示装置、照明装置を得ることにも併せて成功した。
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。
本発明者らは鋭意検討の結果、発光ムラの原因は有機層を構成する化合物の凝集の起こりやすさと密接な関連性を有していることを明らかにした。特に塗布法を用いて層を形成しようとした場合、塗布しようとする化合物が凝集しやすい構造だと、有機層を構成する有機薄膜中の化合物が部分的に粗密になって有機薄膜が均一に形成出来ず、発光ムラのみならずリーク電流発生の原因となり、素子の耐久性の低下の原因となることが分かった。
更なる検討の結果、一般式（１）で表される化合物及び、一般式（２）で表される化合物を、有機ＥＬを構成する層の少なくとも１層に含有させることで上記課題を解決出来る道筋を見出し、本発明に到達した。
すなわち、一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物を用いて作製した有機ＥＬ素子は、耐久性の高い素子を得ることが出来た。
これは一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物は、適度な分子量と立体的な嵩高さを有していることから分子が凝集しにくく、有機薄膜内の密度が均一かつ平滑な膜を形成することができ、電気の流れが均一化されたからだと推測される。
更に、一般式（１）及び一般式（２）で表される化合物は、他の化合物と混合した際にも同様に有機層内の密度が均一かつ平滑な膜を形成することが出来ると考えられ、特に一般式（１）で表される化合物をホスト化合物（単に、ホストともいう）、一般式（２）で表される化合物を発光ドーパント（単に、ドーパントともいう）として有機ＥＬ素子を作製すると耐久性の高い（長寿命である）有機ＥＬ素子を作製することが出来た。尚、ホスト化合物、発光ドーパント等については、後に、有機ＥＬ素子の構成層のところで、詳細に説明する。
《一般式（１）で表される化合物》
本発明に係る一般式（１）で表される化合物について説明する。
一般式（１）において、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｒ２１〜Ｒ２８及びＲ３０〜Ｒ３８で表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基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）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。
上記の中でも、水素原子、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基であることが好ましい。
一般式（１）において、Ｘで表されるアリーレン基としては、例えば、ｏ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｐ−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基（例えば、［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイル基、３，３’−ビフェニルジイル基、３，６−ビフェニルジイル基等）、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等）が挙げられる。
また、一般式（１）において、Ｘで表されるヘテロアリーレン基としては、例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す）、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される２価の基等）等が挙げられる。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
一般式（１）の−（Ｘ）ｎ−において、ｎは好ましくは１以上であり、より好ましくは少なくとも１つはヘテロアリーレン基であり、更に好ましくは、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子の１つが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す）から導出される２価の基であり、特に好ましいのは、一般式（３）で表される基である。
（一般式（３）で表される基）
一般式（３）で表される基について説明する。
一般式（１）の−（Ｘ）ｎ−において、ｎが２以上の場合、Ｘは異なっていても良いが、少なくとも１つ以上のＸは上記のヘテロアリーレン基であることが好ましく、更に好ましくは、一般式（３）で表される基である。
一般式（３）において、Ｒ３０〜Ｒ３８で各々表される置換基としては、一般式（１）において、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｒ２１〜Ｒ２８及びＲ３０〜Ｒ３８で表される置換基と同義である。
また、一般式（３）においてＹは、−Ｎ（Ｒ３０）−基が好ましい。
更に、Ｒ３０は置換基であることが好ましい。置換基の例としてはＲ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同様であるが、中でも芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基が好ましく、その中でもフェニル基であることが好ましい。
また、Ｒ３０の置換基は一般式（１）中のＲ１１〜Ｒ１８のいずれかまたは２１〜Ｒ２８のいずれかとの連結に用いられてもよい。
上記一般式（１）で表される化合物の中でも、上記一般式（４）で表される化合物または一般式（５）で表される化合物が好ましい。
《一般式（４）または一般式（５）で表される化合物》
一般式（４）で表される化合物、一般式（５）で表される化合物において、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々前記一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同義である。
本発明に係る一般式（１）、一般式（４）または一般式（５）で表される化合物において、分子量に規定はないが、好ましくは分子量が７００〜５０００の範囲であることが好ましく、更には８００〜３０００の範囲である。
またｎの数にも特に規定はないが、好ましくは５０以下、より好ましくは２０以下、特に１０以下が好ましい。
以下、一般式（１）で表さ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。
《例示化合物Ｈ−４の合成》
以下、本発明に係る一般式（１）で表される化合物の合成の一例（例示化合物Ｈ−４）を示すが本発明はこれらに限定されない。
（工程１）
原料１ ２０ｇ、ビス（ピナコラト）ジボロン２３．１ｇ、酢酸カリウム１２．２ｇ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）ＣＨ２Ｃｌ２ １．０ｇにジメチルスルホキシド３００ｍｌを加え、窒素気流下１００℃で１６時間加熱攪拌した。
応液を室温まで冷却した後、不溶物をろ過し、水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗を繰り返し、減圧下で濃縮した。
得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体２を１８．８ｇ得た。収率は８０％であった。
得られた中間体２は、核磁気共鳴スペクトル、マススペクトルで構造を確認した。
（工程２）
中間体２ ２０．７ｇ、中間体３ １３．７ｇ、炭酸カリウム２３．１ｇ、Ｐｄ（ｄｂａ）２ ０．６４ｇ、ｄｐｐｆ ０．６２ｇに、１，２−ジメトキシエタン５５０ｍｌと水７０ｍｌを加え、５時間加熱還流を行った。
反応液を室温まで冷却した後、不溶物をろ過し、水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層は水洗を繰り返し、減圧下で濃縮した。
得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体４を１３．９ｇ得た。収率は７２％であった。
得られた中間体４は、核磁気共鳴スペクトル、マススペクトルで構造を確認した。
（工程３）
酢酸パラジウム０．２９ｇに、ｔｅｒｔ−ブチルホスフィンの５０質量％トルエン溶液を２．１ｇとキシレン（脱水）を１０ｍｌを加え、窒素気流下室温で１時間攪拌した。続いて、中間体４ ６．７ｇ、１，３−ジヨードベンゼン２．９ｇ、ナトリウムｔ−ブトキシド２．１ｇ、キシレン（脱水）１２０ｍｌを加え、窒素気流下にて５時間加熱還流を行った。
反応液を室温まで冷却した後、不溶物をろ過し、水を加え、トルエンで抽出した。有機層は水洗を繰り返し、減圧下で濃縮した。
得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、更にトルエンで再結晶を行い、例示化合物Ｈ−４を５．７ｇ得た。収率は８３％であった。
得られた例示化合物Ｈ−４は、核磁気共鳴スペクトル、マススペクトルで構造を確認した。
《一般式（２）または一般式（６）で表される化合物（金属錯体ともいう）》
本発明に係る一般式（２）または一般式（６）で表される化合物について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子では、素子を構成する有機層の少なくとも１層が一般式（２）で表される化合物（金属錯体ともいう）を含有しているが、好ましくは、一般式（６）で表される化合物が用いられる。
尚、本発明に係る一般式（２）または一般式（６）で表される化合物は、本発明の有機ＥＬ素子の発光層において、発光ドーパントして用いられることが好ましい。尚、発光層、発光ドーパント等の素子の構成層や構成材料については、後述する有機ＥＬ素子の構成層のところで詳細に説明する。
一般式（２）、一般式（６）において、Ｒ１〜Ｒ１０で表される置換基は、一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｒ２１〜Ｒ２８及びＲ３０〜Ｒ３８における置換基の種類と同義である。
更に、Ｒ１〜Ｒ１０で表される置換基としては、水素原子または芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基であることが好ましい。
一般式（２）において、ＺＡ、ＺＢ、ＺＣは、各々独立に炭化水素環基または複素環基を表し、例えば、芳香族炭化水素環基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アリールオキシ基（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）、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）等が挙げられる。
一般式（２）において、ＺＡとしては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピロリル基、チエニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基及びチアゾリル基が好ましく、より好ましくは、フェニル基、ナフチル基及びピリジル基であり、最も好ましくはフェニル基である。
一般式（２）において、ＺＢとしては、ピリジル基、ピリミジル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基、オキサゾリル基及びチアゾリル基が好ましく、より好ましくは、ピリジル基、ピリミジル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基及びトリアゾリル基であり、最も好ましくはピリジル基及びイミダゾリル基である。
一般式（２）において、ＺＣとしては、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピロリル基、チエニル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、カルバゾリル基及びジアザカルバゾリル基が好ましく、より好ましくは、フェニル基、ナフチル基、ピリジル基及びカルバゾリル基であり、最も好ましくはフェニル基及びカルバゾリル基である。
一般式（２）において、ＬＡは、Ｂ２、Ｂ３と共に２座の配位子を形成する原子群を表す。Ｂ２−ＬＡ−Ｂ３で表される２座の配位子の具体例としては、例えば、置換または無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール等が挙げられる。
これらの基はＲ１１〜Ｒ１８、Ｒ２１〜Ｒ２８及びＲ３０〜Ｒ３８と同様の置換基によって更に置換されていてもよい。
一般式（２）において、ｍ１は１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。中でも、ｍ２は０である場合が好ましい。
一般式（２）において、Ｍで表される金属としては、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素（単に遷移金属ともいう）が用いられるが、中でも、イリジウム、白金が好ましく、特に好ましくはイリジウムである。
尚、一般式（２）で表される化合物は、重合性基または反応性基を有していてもいなくてもよい。
以下に、一般式（２）で表される化合物（金属錯体）または一般式（６）で表される化合物（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。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出来る。
以下に、本発明に係る金属錯体の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
《例示化合物Ｄ−２１の合成》
（工程１：錯体Ａの合成）
窒素雰囲気下で２−フェニル−（２，４，６−トリメチルフェニル）−１Ｈ−イミダゾール１８ｇ（０．０６８６１モル）を２−エトキシエタノール３５０ｍｌに溶解した溶液に、塩化イリジウム３水和物、８．１ｇ（０．０２２９７モル）及び１００ｍｌの水を加え、窒素雰囲気下で５時間還流した。反応液を冷却し、メタノール５００ｍｌを加え、析出した結晶を濾取した。得られた結晶を更にメタノールで洗浄し、乾燥後１５．２ｇ（収率８８．４％）の錯体Ａを得た。
（工程２：例示化合物Ｄ−２１の合成）
工程１で得られた、６．０ｇ（０．００３９９８モル）の錯体Ａ及び１．８５ｇ（０．００８３９６モル）のトリフルオロ酢酸銀を塩化メチレン５００ｍｌ中、窒素バブリングを行いながら１時間還流した。
反応液を冷却後、塩を濾別し、濾液を濃縮した後、テトラヒドロフラン５００ｍｌを加え、カルベン前駆体３．２ｇ（０．００７９９６モル）及びｔｅｒｔ−ブトキシカリウム１．３５ｇを加え、５時間還流した。反応液を冷却後、不溶物を濾別し、濾液を濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（ヘキサン／テトラヒドロフラン）により分離生成し、例示化合物Ｄ−２１を５．３３ｇ（６５．０％）得た。
以上の合成方法は１例であり、本発明はこれらに限定されない。例えば、使用する溶媒を酢酸フェニル等の高沸点の極性溶媒に変える、また、反応基質の量を変化させる、または、反応温度を変化させること等により様々な化合物を合成することが出来る。
また、本発明に用いるドーパントは本発明に係るもののみに限定されず、他のドーパントと組み合わせることで、発光強度の増大・発光ピークのシフトなどを行うことが出来る。特に白色発光の有機ＥＬ素子は複数のドーパントを混ぜ合わせることで達成出来る。
以下に本発明に用いてもよいドーパントの一例を示すが、使用出来るドーパントはこれらに限定されない。
《有機ＥＬ素子の構成層、有機化合物層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層、有機化合物層等について説明する。本発明の有機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
《有機化合物層（有機層とも言う）》
本発明に係る有機化合物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化合物層を有することが好ましく、該有機化合物層としては、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素子の構成層に含有される有機化合物が含有されていれば、本発明に係る有機化合物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化合物層を形成していることになる。
尚、前記有機化合物層には『有機ＥＬ素子の構成層に使用可能な有機ＥＬ素子材料』等を含有する層も含まれる。
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４３０ｎｍ〜４８０ｎｍにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が５１０ｎｍ〜５５０ｎｍ、赤色発光層は発光極大波長が６００ｎｍ〜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２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは１０ｎｍ〜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成膜して形成することが出来る。
本発明の有機ＥＬ素子の発光層には、ホスト化合物と発光ドーパント（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）
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。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が２０％以上であることが好ましい。
本発明では、一般式（１）、一般式（４）、一般式（５）で表される構造を有する化合物が、ホスト化合物として特に好ましく用いられる。
尚、ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を併用で用いてもよく、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出来る。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出来る。
併用してもよい従来公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、且つ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
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等が挙げられる。
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。
《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、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出来るが、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。
尚、本発明では、一般式（２）で表される構造を有する化合物（金属錯体）が、リン光発光ドーパントとして好ましく、特に好ましくは、一般式（６）で表される化合物（金属錯体）が挙げられる。
《リン光発光性ドーパント》
リン光発光性ドーパントについて説明する。
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出来る。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定出来るが、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、本発明の一般式（２）または一般式（６）で表される化合物の中から適宜選択して用いることが出来、一般式（２）または一般式（６）で表される化合物を用いることが好ましい。
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８〜１０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。
《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頁〜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号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、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号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。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出来る。
また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることが出来る。
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。
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出来る。
（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出来る。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出来る。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出来る。
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出来る。
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出来る。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３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であり、更に好ましくは５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲である。
《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出来る。
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。更には本発明の一般式（１）、一般式（４）及び一般式（５）で表される化合物も正孔輸送材料として用いることが出来る。
正孔輸送材料としては上記のものを使用することが出来るが、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、本発明の一般式（１）、一般式（４）及び一般式（５）で表される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出来る。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出来る。
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出来る。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出来る。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５ｎｍ〜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出来る。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出来るため好ましい。
《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出来る。
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出来る。
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出来る。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出来る。
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出来る。
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出来る。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出来るし、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出来る。
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出来る。
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５ｎｍ〜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出来る。その例としては、特開平４−２９７０７６号公報、同１０−２７０１７２号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。
本発明においては、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出来るため好ましい。
《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の塗布成膜法を用いることも出来る。
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１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜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、作製することが出来る。
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５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
尚、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１ｎｍ〜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出来、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出来る。
《支持基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることの出来る支持基板（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出来る。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（ＪＳＲ社製）あるいはアペル（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・２４ｈ・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出来る。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、クラスターイオンビーム法、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出来るが、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量子効率は、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出来る。
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出来る。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出来る。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一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、素子を薄膜化出来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出来る。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・２４ｈ・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出来る。
また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型（二液混合）を挙げることが出来る。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出来る。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出来る。
尚、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度までに接着硬化出来るものが好ましい。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出来る。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出来る。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。
これらの膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、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出来る。
封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では窒素、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。また、内部に吸湿性化合物を封入することも出来る。
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、また、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出来る材料としては、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出来るが、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。
《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）層の内部で発光し、発光層で発生した光の内、１５％〜２０％程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。
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）に入射する光は全反射を起こし、素子外部に取り出すことが出来ないことや、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出来るが、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出来る。
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることが出来る。
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質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。
低屈折率層としては、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が挙げられる。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凡そ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出来る性質を利用して、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出来ない光を、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、二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、屈折率分布を二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》
本発明の有機ＥＬ素子は基板の光取り出し側に、例えば、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ることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることが出来る。
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）等を用いることが出来る。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）等を用いることが出来る。
《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／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法を説明する。
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１０ｎｍ〜２００ｎｍの膜厚になるように、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、この上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層の有機化合物薄膜を形成させる。
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、塗布法（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、本発明においてはスピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
特に本発明では前記一般式（１）で表される構造を有する化合物を含有する層は、上記の塗布法により形成されることが好ましく、更に該層が発光層であることが好ましい。
また、陽極と陰極の間に存在する層（有機ＥＬ素子の構成層である）の全層数を１００％とした時、該全層数の５０％以上が塗布法で形成されることが好ましい。
例えば、上記の有機ＥＬ素子の一例として挙げられた、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／陰極においては、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層という全層数が６の場合には、少なくとも３層が塗布法により形成されることが好ましい。
本発明の有機ＥＬ素子の構成層を塗布により形成する場合、塗布に用いる各種の有機ＥＬ材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ等の有機溶媒を用いることが出来る。
また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することが出来る。
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５０ｎｍ〜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。
また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極等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２Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると発光が観測出来る。また、交流電圧を印加してもよい。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
《用途》
本発明の有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることが出来る。発光光源として、例えば、照明装置（家庭用照明、車内照明）、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることが出来る。
本発明の有機ＥＬ素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることが出来る。
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（コニカミノルタセンシング社製）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。
また、本発明の有機ＥＬ素子が白色素子の場合には、白色とは、２度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に１０００Ｃｄ／ｍ２でのＣＩＥ１９３１表色系における色度がＸ＝０．３３±０．０７、Ｙ＝０．３３±０．１の領域内にあることを言う。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。尚、実施例において「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量％」を表す。
実施例１
《有機ＥＬ素子の発光層のモデル薄膜１の作製》
３０ｍｍ×３０ｍｍ×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、Ｈ−１（５０ｍｇ）及びＩｒ−３（５ｍｇ）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成膜し、更に、２５℃で１時間真空乾燥して、膜厚２５ｎｍのモデル薄膜１を作製した。
《有機ＥＬ素子の発光層のモデル薄膜２〜９の作製》
上記のモデル薄膜１の作製において、ホスト化合物Ｈ−１、リン光発光ドーパント（リン光発光性化合物ともいう）を表１に記載のように変更した以外は同様にして、モデル薄膜２〜９を各々作製した。
《Ｒａの測定、Ｐ−ｔｏ−Ｖの測定》
得られたモデル薄膜１〜９について、装置名：ＳＩＩ製ＳＰＩ３８００Ｎ ＤＦＭ、 カンチレバー：ＳＩ−ＤＦ２０を用い、測定エリア：５０μｍ×５０μｍ、１０μｍ×１０μｍで表面粗さの測定を行った。それによりＲａ測定値、Ｐ−ｔｏ−Ｖ測定値を得た。
ここでＲａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）の一種であり、中心線平均粗さを表す。粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を長さＬで割った値をＲａ値としてマイクロメートル（μｍ）であらわされる。（図１参照）
Ｐ−ｔｏ−Ｖは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）の一種であるＲｙと同意であり基準長さ毎の最低谷底から最大山頂までの高さを表す。断面曲線を基準長さＬを抜き取った部分の最大高さを求めてマイクロメートル（μｍ）で表わしてＰ−ｔｏ−Ｖ値またはＲｙ値とする。
ここで断面曲線とは、被測定面に直角な平面で被測定面を切断したとき、その切り口に現れる輪郭を表す。得られた表面粗さのデータに基づいて、Ｒａ、Ｐ−ｔｏ−Ｖを得た。
得られたＲａ測定値、Ｐ−ｔｏ−Ｖ測定値について表１に示した。
以上の結果により、一般式（１）で表される化合物と一般式（２）で表される化合物とを含有する薄膜においてはＰ−ｔｏ−Ｖ値の低い平滑性の高い薄膜が出来ることが分かった。
実施例２
《有機ＥＬ素子の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成膜した基板（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成膜した後、２００℃にて１時間乾燥し、膜厚２０ｎｍ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の正孔輸送材料１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成膜した。窒素雰囲気下、１８０秒間紫外光を照射し、光重合・架橋を行い、膜厚約２０ｎｍの第二の正孔輸送層とした。
この第二正孔輸送層上に、１００ｍｇの比較化合物１と１０ｍｇの化合物Ｉｒ−３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成膜した。１２０℃で１時間真空乾燥し、膜厚約５０ｎｍの発光層とした。
次にこの発光層上に、５０ｍｇの電子輸送材料１を１０ｍｌの１−ブタノールに溶解した溶液を５０００ｒｐｍ、３０秒の条件下、スピンコート法により成膜した。６０℃で１時間真空乾燥し、膜厚約１５ｎｍ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、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１−１を作製した。
《有機ＥＬ素子１−２〜１−１１の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、比較化合物１及び化合物Ｉｒ−３を表２に示す化合物に置き換えた以外は有機ＥＬ素子１−１と同様にして有機ＥＬ素子１−２〜１−１１を各々作製した。
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１１の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−１１を評価するに際しては、作製後の各有機ＥＬ素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して、硬化させて、封止して、図２、図３に示すような照明装置を形成して評価した。
図２は、照明装置の概略図を示し、有機ＥＬ素子２０１は、ガラスカバー２０２で覆われている。尚、ガラスカバーでの封止作業は、有機ＥＬ素子２０１を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス（純度９９．９９９％以上の高純度窒素ガスの雰囲気下で行った）。
図３は、本発明の照明装置の一態様を示す断面図であり、図３において、２０５は陰極、２０６は有機ＥＬ層、２０７は透明電極付きガラス基板を示す。尚、ガラスカバー２０２内には窒素ガス２０８が充填され、捕水剤２０９が設けられている。
次いで、下記のようにして発光寿命を測定した。
（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。
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。
表１の寿命の測定結果は、有機ＥＬ素子１−１を１００とした時の相対値で表した。
得られた結果を表２に示す。
表２から、比較の素子に比べて、本発明の有機ＥＬ素子は発光寿命が長いことが明らかである。
実施例３
《有機ＥＬフルカラー表示装置の作製》
図４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成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）に１００μｍのピッチでパターニングを行った後、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２分間照射し、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、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。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出来ることが分かった。
（正孔注入層組成物）
正孔輸送材料１ ２０質量部
シクロヘキシルベンゼン ５０質量部
イソプロピルビフェニル ５０質量部
（青色発光層組成物）
Ｈ−３ ０．７質量部
Ｄ−３ 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）
Ｈ−３ ０．７質量部
Ｄ−２０ ０．０４質量部
シクロヘキシルベンゼン ５０質量部
イソプロピルビフェニル ５０質量部
（赤色発光層組成物）
Ｈ−３ ０．７質量部
Ｄ−３８ 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
（電子輸送層組成物）
電子輸送材料１ ２０質量部
１−ブタノール ５０質量部
イソプロピルビフェニル ５０質量部
Ｈ−３の代りに化合物Ｈ−４、１４、１９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出来ることが分かった。
実施例４
《白色の有機ＥＬ素子３−１の作製》
実施例２の透明電極基板上に、実施例２と同様に正孔輸送層／第２の正孔輸送層をスピンコート法により形成し、更に発光層として、１００ｍｇの化合物例Ｈ−３、１０ｍｇのＤ−３及び０．１ｍｇのＤ−３８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成膜した。１２０℃で１時間真空乾燥し、膜厚約５０ｎｍの発光層とした。
次いで、実施例２と同様に、電子輸送層及びフッ化リチウム層、アルミニウム陰極を形成し、白色発光有機ＥＬ素子３−１を作製した。得られた有機ＥＬ素子３−１を実施例２と同様にして封止した。
この有機ＥＬ素子３−１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出来ることが分かった。尚、ホスト化合物を本発明に係る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。
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
２０１ 有機ＥＬ素子
２０７ 透明電極付きガラス基板
２０６ 有機ＥＬ層
２０５ 陰極
２０２ ガラスカバー
２０８ 窒素ガス
２０９ 捕水剤

Claims (16)

  1. 陽極と陰極に挟まれた、発光層を含む複数の有機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、
    各々独立に、下記一般式（１）で表される化合物及び、下記一般式（２）で表される化合物が該有機層の少なくとも１層に含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。（但し、該一般式（１）で表される化合物と該一般式（２）で表される化合物は、同一の層に含有されていても、異なる層に含有されていても良い）。

    〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々水素原子または置換基を表す。但し、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つはＸとの連結に用いられる。Ｘは、アリーレン基またはヘテロアリーレン基を表す。ｎは０以上の整数を表し、ｎが２以上の場合、Ｘは同じでも異なっていてもよい。〕

    〔式中、Ｒ１〜Ｒ５は置換基を表す。Ｂ１〜Ｂ３は、炭素原子または窒素原子を表し、ＬＡはＢ２及びＢ３と共に２座の配位子を形成する。ＺＡ、ＺＢ、ＺＣは、各々独立して炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。ｎ１は０〜５の整数を表し、ｎ２は０〜３の整数を表し、ｎ３は０〜４の整数を表す。Ｍは、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素を表す。ｍ１は、１〜３の整数を表し、ｍ２は０〜２の整数を表すが、ｍ１＋ｍ２は２または３である。〕
  2. 前記一般式（１）において、Ｘが、Ｒ１６及びＲ２３と結合してい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。
  3. 前記一般式（１）において、ｎが１以上であり、Ｘの少なくとも１種類が下記一般式（３）で表されることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

    〔式中、ＹはＯ、Ｓまたは−Ｎ（Ｒ３０）−を表す。Ｒ３０〜Ｒ３８は、各々水素原子、置換基または、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つと連結している。〕
  4. 前記一般式（３）において、Ｒ３３及びＲ３６が、Ｒ１１〜Ｒ１８の少なくとも１つ及びＲ２１〜Ｒ２８の少なくとも１つと各々連結していることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5. 前記一般式（３）において、Ｙが−Ｎ（Ｒ３０）−（式中、Ｒ３０は水素原子または置換基を表す。但し、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８との連結に使われるのはＲ３０〜Ｒ３８のいずれか２つである。）を表すことを特徴とする請求項３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 前記一般式（１）で表される化合物が、下記一般式（４）で表される化合物または下記一般式（５）で表される化合物であることを特徴とする請求項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。

    〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々前記一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同義である。〕

    〔式中、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８は、各々前記一般式（１）における、Ｒ１１〜Ｒ１８及びＲ２１〜Ｒ２８と同義である。〕
  7. 前記一般式（２）で表される化合物が、下記一般式（６）で表される化合物であることを特徴とする請求項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。

    〔式中、Ｒ６〜Ｒ１０は置換基を表す。ｎ６は０〜４の整数を表し、ｎ７は０〜２の整数を表し、ｎ８は０〜３の整数を表す。Ｍは、元素周期表の８族〜１０族の遷移金属元素を表す。〕
  8. 前記一般式（２）のＭがイリジウムであることを特徴とする請求項１または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物が同一の有機層に含有されていることを特徴とする請求項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。
  10. 前記同一の有機層が発光層であることを特徴とする請求項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（１）で表される化合物または一般式（２）で表される化合物を含有する有機層が塗布法により形成されていることを特徴とする請求項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. 前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物を含有する有機層及び該有機層と隣接したいずれか１層が、塗布法で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 前記一般式（１）で表される化合物及び一般式（２）で表される化合物を含有する有機層及び該有機層と隣接した２層が、塗布法で形成されていることを特徴とする請求項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. 白色に発光することを特徴とする請求項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. 請求項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. 請求項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。
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