JPWO2015087739A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、発光極大波長がより短波で、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、駆動電圧の経時変化が小さく、さらに高温下での使用においても、外部取り出し量子効率の変化が小さい有機ＥＬ素子を提供することである。また、当該有機ＥＬ素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することである。本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有する有機ＥＬ素子であって、該発光層に下記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有することを特徴とする。【化１】

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置に関する。より詳しくは、発光極大波長がより短波で、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、駆動電圧の経時変化が小さく、さらに高温下での使用においても、外部取り出し量子効率の変化が小さい有機エレクトロルミネッセンス素子等に関する。

有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子ともいう。）は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子を発光層内で再結合させることで励起子（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）を利用した発光素子である。また、有機ＥＬ素子は、電極と電極の間を厚さ僅かサブミクロン程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であることから、次世代の平面ディスプレイや照明への利用が期待されている。

実用化に向けた有機ＥＬ素子の開発としては、プリンストン大学より、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おり、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。さらに、リン光発光を利用する有機ＥＬ素子は、以前の蛍光発光を利用する有機ＥＬ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。

中でも、高い発光効率や長い発光寿命の観点から、イリジウムを始めとする重金属を用いた有機金属錯体が数多く検討されている。

例えば、特許文献１〜３では、発光極大波長の短波化のため、金属錯体に電子求引性基であるシアノ基を置換させた金属錯体が開示されている。

しかしながら、開示された金属錯体では、発光極大波長の短波化は見られるものの、発光スペクトルの形状やピークの大きさが影響する発光色の色度や、有機ＥＬ素子としての発光寿命や外部量子取り出し効率の点においてはいまだ改善の必要がある。さらに、高温下で使用した所、外部量子取り出し効率の低下が認められた。

これらの問題は、電子求引性基であるシアノ基を置換させた金属錯体を用い、発光極大波長が比較的短波の有機ＥＬ素子の作製において大きな問題となっていた。特に、青色から青緑色に発光する有機ＥＬ素子の作製において大きな問題となっていた。

また、発光波長短波化の手段として、中心金属に直接配位する配位子に縮合芳香環を利用する技術が開示されている。例えば、特許文献４では、配位子としてフェナンスリジン骨格を利用し、発光波長の短波化と化合物の安定性を向上させた金属錯体が開示されている。しかしこのような金属錯体は、錯体同士の凝集性が強くなり発光効率の向上の観点からは十分でなかった。

国際公開第２００７／２９５３３号 特開２００９−９６８６１号公報 国際公開第２００７／２９４６１号 特開２０１０−２１５７５９号公報

本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、発光極大波長がより短波で、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、駆動電圧の経時変化が小さく、さらに高温下での使用においても、外部取り出し量子効率の変化が小さい有機ＥＬ素子を提供することである。また、当該有機ＥＬ素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、有機ＥＬ素子の発光層に、電子求引性基を有し、かつ特定部位に置換基を有する芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基を導入するか、金属原子に直接結合した配位子の芳香環の少なくとも一方を縮合環にした構造を有するリン光発光性有機金属錯体を含有させることにより、課題を解決できることを見いだし、本発明に至った。

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該発光層に下記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有す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。

（式中、Ａ_１１〜Ａ_１６で構成される環は、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表す。Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される環は、芳香族複素環を表す。
Ａ_１１、Ａ_１２及びＢ_１１〜Ｂ_１５は、各々独立に、Ｃ又はＮを表す。
Ａ_１３〜Ａ_１６は、各々独立に、Ｃ、Ｎ、Ｏ又はＳのいずれかを表す。
ｋ１は、０又は１の整数を表し、０の場合、Ａ_１４とＡ_１５が、直接結合している。
Ｒｘは、電子求引性基を表す。
Ａ_１３〜Ａ_１６のいずれかが、Ｏ又はＳの場合、当該Ｏ又はＳ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５又はＲａ_６は、存在しない。
Ａ_１３〜Ａ_１６、Ｂ_１３及びＢ_１４のいずれかがＮの場合、当該Ｎ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５、Ｒａ_６、Ｒｂ_３又はＲｂ_４は、存在しない場合もある。
Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環を表す場合、Ｒａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４は、各々水素原子又は置換基を表す。当該置換基が互いに結合して環構造を形成してもよい。Ｒｂ_３上の置換基とＲａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４の置換基は同じでもあっても異なっていてもよい。
Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環でない場合、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲａ_３〜Ｒａ_６は、各々水素原子又は置換基を表すが、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲｘ、又はＲａ_３〜Ｒａ_６のうち隣接する二つの置換基の少なくともいずれか一組が、互いに結合して環構造を形成する。
Ｍは、イリジウム又は白金を表す。
Ｌ′は、モノアニオン性の二座配位子を表す。
ｎは１〜３の整数を表し、ｍは０〜２の整数を表す。）
２．前記一般式（１）のリン光発光性有機金属錯体において、Ｒｘがシアノ基を表すことを特徴とする第１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

３．前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、イミダゾール環であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

４．前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、ピラゾール環であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

５．前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、トリアゾール環であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

６．前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体において、Ｒａ_３で表される置換基が、フッ素原子であることを特徴とする第１項から第５項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

７．前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体に加えて、当該リン光発光性有機金属錯体の発光色とは異なる発光色を示す発光性ドーパントを少なくとも１つ含有し、白色発光を呈することを特徴とする第１項から第６項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

８．第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。

９．第１項から第７項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。

本発明の上記手段により、発光極大波長がより短波で、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、駆動電圧の経時変化が小さく、さらに高温下での使用においても、外部取り出し量子効率の変化が小さい有機ＥＬ素子を提供することができる。また、該素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することができる。

なお、本発明において発光極大波長がより短波な有機ＥＬ素子とは、金属錯体に電子求引性基が導入された、好ましくは、極大発光波長が３８０〜５２０ｎｍの範囲内の青から青緑に発光する有機ＥＬ素子をいう。

本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。

リン光発光性有機金属錯体の発光極大波長の短波化に関して、配位子にシアノ基等の電子求引性基を導入することは、前述の特許文献１〜３等で開示され知られている。

本発明の一般式（１）で表される金属錯体においても、電子求引性基の導入による発光極大波長の短波化について検討したところ、導入する部位によって効果が異なることが分かった。

例えば、一般式（１）におけるＲｂ_４の位置に電子求引性基を導入すると、短波化せずに、むしろ発光極大波長が長波化する傾向が強く、また、Ｒｂ_３の位置への導入はＢ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環の種類によって影響が異なることが分かった。

一方で、一般式（１）におけるＲｘの位置への電子求引性基の導入は、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環の種類によらず、発光極大波長を短波化できることが分かった。これは、中心金属に結合した原子（一般式（１）におけるＢ_１１）の隣接原子に電子求引性基を導入することにより、中心金属から効果的に電子を求引することが可能となるためと推測される。

また、Ｒｘの位置に置換基を導入すると、その立体的な効果により、金属錯体の振動構造を抑制することができ、発光スペクトルがシャープ化（半値幅の低減）される傾向にあることも分かった。

すなわち、Ｒｘの位置に電子求引性基を導入することにより、発光極大波長の短波化と発光スペクトルの形状が共に改善でき、より色度のよい青発光を示す金属錯体を得ることができる。しかしながら、上記発光極大波長の改善のみでは有機ＥＬ素子の性能として不十分である。

有機ＥＬ素子に用いられるリン光発光性金属錯体の課題の一つに、金属錯体の凝集性（又は会合性）が挙げられる。金属錯体が発光層内で凝集すると、三重項−三重項消滅（Ｔ−Ｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）による発光効率の低下や発光極大波長の長波化などが生じ、単分子の金属錯体が持つ性能を効果的に発揮できない。

そこで本発明においては、一般式（１）におけるＲｂ_３部位に、置換基を有する芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を導入することにより、金属錯体の凝集を抑制することが可能となった。これは、置換基を有する芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が立体的に大きいために、金属錯体同士が近づくのを抑制できるためと考えられる。

つまり、前述の電子求引性基の効果に加えて、Ｒｂ_３への置換基を有する芳香族炭化水素環又は芳香族複素環の導入によっても発光色の色度の改善効果が得られ、さらに、発光効率の低下の改善効果が得られることが分かった。

一方、Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は芳香族複素環でない場合においては、Ａ_１１〜Ａ_１６で構成される環又はＢ_１１〜Ｂ_１５で構成される環の少なくとも一方を縮合環にすることにより、発光スペクトルのシャープ化が可能となった。

これは、環が縮合することにより、基底状態と励起状態の立体的な構造変化が抑制され、その結果、基底状態と励起状態の構造変化が小さくなるため、シャープな発光スペクトルの波形を得ることができるためである。

さらに、外部取り出し量子効率の低下の改善効果が得られることが分かった。これは上記構造変化が小さくなるためと推定している。

しかしながら、配位子が一つの縮環構造を取ると、平面性が高く、かつ平面部位が広がって金属錯体同士の凝集性が強くなりすぎるため、縮環構造はＲｂ_３とＲｂ_４、又はＲａ_３〜Ｒａ_６の内、隣接する二つの基が互いに結合して形成されることが好ましい。

前述のように、Ｒｂ_３に置換基を有する芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を導入するか、若しくはＡ_１１〜Ａ_１６で構成される環又はＢ_１１〜Ｂ_１５で構成される環の少なくとも一方が縮合環を形成することによる構造変化の抑制効果は、有機ＥＬ素子駆動時の、外部量子取り出し効率や駆動電圧、発光寿命の改善において効果的である。特に高温下での外部量子取り出し効率の変化に対する改善が大きい。一般的に、振動準位は外部環境の温度の影響を受けやすいためであると推定している。

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

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該発光層に前記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有することを特徴とする。この特徴は、請求項１から請求項９までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、前記一般式（１）のリン光発光性有機金属錯体において、Ｒｘがシアノ基を表すことが好ましい。シアノ基は、金属錯体の構造変動を抑制するのに適した置換基の嵩高さと、電子求引性を有するため、発光スペクトルの形状変と発光極大波長の短波化を両立する効果が得られる。

また、前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、イミダゾール環、ピラゾール環又はトリアゾール環であることが、金属錯体の構造の歪みを低減する効果が得られるため好ましい。

さらに、本発明においては、前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体において、Ｒａ_３で表される置換基が、フッ素原子であることが、発光極大波長の短波化効果が得られるため好ましい。

また、前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体に加えて、当該リン光発光性有機金属錯体の発光色とは異なる発光色を示す発光性ドーパントを少なくとも１つ含有し、白色発光を呈することが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子は、照明装置及び表示装置に好適に具備され得る。

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

《有機エレクトロルミネッセンス素子の概要》
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該発光層に前記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有することを特徴とする。

以下有機エレクトロルミネッセンス素子の構成について詳述する。

《一般式（１）で表されるリン光発光性金属有機錯体》
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層に下記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有する。

一般式（１）中、Ａ_１１〜Ａ_１６で構成される環は、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表す。Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される環は、芳香族複素環を表す。
Ａ_１１、Ａ_１２及びＢ_１１〜Ｂ_１５は、各々独立に、Ｃ又はＮを表す。
Ａ_１３〜Ａ_１６は、各々独立に、Ｃ、Ｎ、Ｏ又はＳのいずれかを表す。
ｋ１は、０又は１の整数を表し、０の場合、Ａ_１４とＡ_１５が、直接結合している。
Ｒｘは、電子求引性基を表す。
Ａ_１３〜Ａ_１６のいずれかが、Ｏ又はＳの場合、当該Ｏ又はＳ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５又はＲａ_６は、存在しない。
Ａ_１３〜Ａ_１６、Ｂ_１３及びＢ_１４のいずれかがＮの場合、当該Ｎ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５、Ｒａ_６、Ｒｂ_３又はＲｂ_４は、存在しない場合もある。
Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環を表す場合、Ｒａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４は、各々水素原子又は置換基を表す。当該置換基が互いに結合して環構造を形成してもよい。Ｒｂ_３上の置換基とＲａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４の置換基は同じでもあっても異なっていてもよい。
Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環でない場合、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲａ_３〜Ｒａ_６は、各々水素原子又は置換基を表すが、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲｘ、又はＲａ_３〜Ｒａ_６のうち隣接する二つの置換基の少なくともいずれか一組が、互いに結合して環構造を形成する。
Ｍは、イリジウム又は白金を表す。
Ｌ′は、モノアニオン性の二座配位子を表す。
ｎは１〜３の整数を表し、ｍは０〜２の整数を表す。

前記Ｒａ_３〜Ｒａ_６、Ｒｂ_３及びＲｂ_４で表される基は、水素原子、ハロゲン原子（例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等）、シアノ基、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、ベンジル基等）、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）、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）、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、ジアリールアミノ基（例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等）、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、（ｔ）ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、（ｔ）ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリナフチルシリル基、２−ピリジルシリル基等）、ホスフィノ基（ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基、ジシクロヘキシルホスフィノ基、メチルフェニルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、ジナフチルホスフィノ基、ジ（２−ピリジル）ホスホスフィノ基）、ホスホリル基（ジメチルホスホリル基、ジエチルホスホリル基、ジシクロヘキシルホスホリル基、メチルフェニルホスホリル基、ジフェニルホスホリル基、ジナフチルホスホリル基、ジ（２−ピリジル）ホスホリル基）、アリール基（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）、ヘテロアリール基（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、インドロインドリル基、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）、シクロアルコキシル基（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）、非芳香族炭化水素環基（例えば、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）、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）、シクロヘキシルアミノスルホニル基、テトラヒドロナフチル基、９，１０−ジヒドロアントリル基、ビフェニリル基等）、非芳香族複素環基（例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、１，３−ジオキサン環、１，４−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−１，１−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ［２，２，２］−オクタン環等）から選ばれるいずれかの基を表す。ここで、上記水素原子以外の基を置換基という。なお、これらの置換基はさらに上記した置換基を有していてもよい。

Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環の場合、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。
特に置換基を有するベンゼン環が好ましい。

Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族複素環の場合、芳香族複素環としては、例えば、シロール環、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、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、ベンズイミダゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、チエノチオフェン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環（カルバゾール環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わったものを表す）、ジベンゾシロール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ベンゾチオフェン環やジベンゾフラン環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わった環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、アクリジン環、ベンゾキノリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、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、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、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、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、ジチエノベンゼン環等が挙げられる。

上記芳香族炭化水素環又は芳香族複素環上の置換基としては、前記Ｒａ_３〜Ｒａ_６、Ｒｂ_３及びＲｂ_４で表される置換基と同じものを挙げることができる。これらの中ではアルキル基又はアルコキシ基が好ましい。

Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は、芳香族複素環でない場合、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲａ_３〜Ｒａ_６は各々水素原子又は置換基を表すが、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲｘ、又はＲａ_３〜Ｒａ_６のうち隣接する二つの置換基の少なくともいずれか一組が、互いに結合して環構造を形成する。

Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲｘ、又はＲａ_３〜Ｒａ_６のうち隣接する二つの置換基の少なくともいずれか一組が、互いに結合して形成する環構造としては、芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、等、非芳香族炭化水素環としては、シクロアルカン環（例えば、シクロペンタノン環、シクロヘキサン環等）、複素環としては、（例えば、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、ピロリジン環、イミダゾリジン環、モルホリン環、オキサゾリン環、インドール環、ベンゾフラン環等）が挙げられる。これらは、置換基を有していてもよい。置換基としては前記Ｒａ_３〜Ｒａ_６、Ｒｂ_３及びＲｂ_４で表される置換基が挙げられる。

特に好ましくは、ベンゼン環、インドール環、ベンゾフラン環が好ましい。

また、Ｒａ_３で表される置換基が、フッ素原子であることが、発光極大波長の短波化効果が得られるため、好ましい。

Ｒａ_６で表される置換基が、電子供与性基（例えばアルキル基（メチル基、ｉ−プロピル基等）等）であることが発光極大波長の短波化効果のため好ましい。

Ｒｘで表される電子求引性基としては、シアノ基、ハロゲン（例えば、フッ素原子等）、ニトロ基、フッ素原子含有置換基（例えば、フッ素置換されたアルキル基（例えば、トリフルオロメチル基等）等）、イミノ基、スルホニル基（例えば、ベンゼンスルホニル基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基等）、カルボニル基（例えば、ブトキシカルボニル基等）、ホスフィンオキシド基（例えば、ジメチルホスフィンオキシド基、ジフェニルホスフィンオキシド基等）、アミド基（例えば、モルホリノカルボニル基等）、等が挙げられる。

好ましくはフッ素原子、フッ素原子含有置換基、ニトロ基及びシアノ基である。特に好ましくは、シアノ基である。

また、Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環でない場合、Ｒｘは、Ｒｂ_４と互いに結合して環構造を形成することができる。

ｋ１は、０又は１の整数を表す。ｋ１が１を表すことが好ましい。これにより、金属錯体の構造の歪みを低減する効果が得られるため、好ましい。

一般式（１）においてＬ′で表されるＭに配位したモノアニオン性の二座配位子として特に制限はないが、具体例としては、下記式の配位子等が挙げられる。

上記式中において、Ｒｄ′、Ｒｄ″及びＲｄ′″は水素原子又は置換基を表す。置換基としては、前記Ｒａ_３〜Ｒａ_６、Ｒｂ_３及びＲｂ_４で表される置換基が挙げられる。Ｘは、Ｎ、Ｏ又はＳを表す。

ｎは１〜３の整数を表し、ｍは０〜２の整数を表す。ｍは０であることが本発明の効果発現の観点から好ましい。

以下に、一般式（１）で表されるリン光発光性金属錯体の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。

これらの金属錯体は、例えば、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｅｔｔｅｒ誌，Ｖｏｌ．１３，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）、Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ，第３８巻，１６９８〜１７１２ページ（１９９９年）、Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ，第７１巻，４６７〜４７３ページ（１９９８年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，第１２５巻，１８号，５２７４〜５２７５（２００３年）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，第１２５巻，３５号，１０５８０〜１０５８５（２００３年）、さらに、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。

以下に、本発明に係る金属錯体の合成例を示すが、本発明はこれに限定されない。

（化合物９の合成）
１．０ｇ（２．７ｍｍｏｌ）の酢酸イリジウム、と３．９ｇ（１３．５ｍｍｏｌ）の中間体１をエチレングリコール４０ｍｌ中で窒素雰囲気下で１５０℃で３時間加熱しながら撹拌した。反応液を室温まで冷却し、酢酸エチルで抽出した。有機層を水洗し、減圧下で溶媒を留去して得られる濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、例示した化合物９を０．０５ｇ得た。

なお、後述する本発明の有機ＥＬ素子の作製に関しては、更に昇華精製を２回行ったものを用いた。

《有機ＥＬ素子の構成層》
有機ＥＬ素子の構成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
なお、阻止層としては正孔阻止層の他に、電子阻止層を用いることもできる。

複数の発光層が含まれる場合、該発光層間に非発光性の中間層を有してもよい。また、上記層構成のうち、陽極及び陰極を除く発光層を含む有機層を一つの発光ユニットとし、複数の発光ユニットを積層することが可能である。該複数の積層された発光ユニットにおいては、発光ユニット間に非発光性の中間層を有していてもよく、さらに中間層は電荷発生層を含んでいてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層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あるいは表示装置であることが好ましい。すなわち、有機ＥＬ素子は白色に発光することが好ましい。

具体的には、本発明に係る前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体に加えて、当該リン光発光性有機金属錯体の発光色とは異なる発光色を示す発光性ドーパントを少なくとも１つ含有し、白色発光を呈することが好ましい。

白色発光層に含まれる発光材料としては、複数の発光色を示す発光性ドーパントを併用することが好ましく、このような複数の発光色の組み合わせとしては、発光極大波長の異なる２つの発光性ドーパントでもよく、また、赤色、緑色、青色の３原色などの異なる発光極大波長を有する３つ以上の発光性ドーパントを組み合わせても良い。

高演色性の白色発光が得られるという観点から、またより幅広い範囲の色度の調整が容易であることから、青色発光層に加え、緑及び赤色の発光を呈する層を有するものが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子を構成する各層について説明する。

《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。正孔輸送層は単層又は複数層設けることができる。

正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、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。

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

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；Ｎ−フェニルカルバゾール、更には米国特許第５０６１５６９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三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、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。

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、いわゆる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。

正孔輸送層の厚さについては特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲内程度、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内である。この正孔輸送層は上記材料の１種又は２種以上からなる１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号公報、特開２０００−１９６１４０号公報、同２００１−１０２１７５号公報の各公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）等に記載されたものが挙げられる。

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。電子輸送層は単層若しくは複数層を設けることができる。

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、電子輸送層の構成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併用することも可能である。

電子輸送層に用いられる従来公知の材料（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等の多環芳香族炭化水素、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、カルボリン誘導体、又は、該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炭素原子の少なくとも一つが窒素原子で置換されている環構造を有する誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体等が挙げられる。

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、電子求引性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。

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

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又はＰｂに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。

その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又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用いることができる。また、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。

電子輸送層は電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット（Ｌａｎｇｍｕｉｒ Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法）等を挙げることができる。））等により、薄膜化することにより形成することが好ましい。

電子輸送層の厚さについては、特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍの範囲内程度、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲内である。この電子輸送層は上記材料の１種又は２種以上からなる１層構造であってもよい。

また、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のｎ型ドーパントをドープして用いてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子の電子輸送層の形成に好ましく用いられる従来公知の化合物（電子輸送材料）としては、例えば、特開２０１２−１６４７３１号公報に記載のＥＴ−１〜ＥＴ−４３の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。

《発光層》
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有し、該発光層に前記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有する。

発光層は、電極又は電子輸送層及び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。

発光層の厚さ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ことを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、好ましくは２ｎｍ〜５μｍの範囲に調整され、さらに好ましくは２〜２００ｎｍの範囲に調整され、特に好ましくは５〜１００ｎｍの範囲に調整される。

発光層の作製には、後述する発光性ドーパントやホスト化合物を用いて、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法（ラングミュア・ブロジェット（ＬａｎｇｍｕｉｒＢｌｏｄｇｅｔｔ法））等を挙げることができる。）等により成膜して形成することができる。なお、本発明に用いるリン光発光性有機金属錯体を発光層の材料として用いる際、ウェットプロセスにて成膜することが好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子の発光層は、リン光発光性ドーパントとして、前述した一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種の含有している。また、発光層は、ホスト化合物を含有していることが好ましい。

（発光性ドーパント）
発光性ドーパントについて説明する。発光性ドーパントとしては、本発明に係るリン光発光性有機金属錯体（リン光発光性ドーパントの一種である。）が少なくとも１種用いられる。

該リン光発光性有機金属錯体と併用してもよい発光性ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント、前記リン光発光性有機金属錯体以外のリン光発光性ドーパントを用いることができる。

（リン光発光性ドーパント）
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である。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である。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。

また発光層には、以下の特許公報に記載されている化合物等を併用してもよい。

例えば、国際公開第００／７０６５５号、特開２００２−２８０１７８号公報、特開２００１−１８１６１６号公報、特開２００２−２８０１７９号公報、特開２００１−１８１６１７号公報、特開２００２−２８０１８０号公報、特開２００１−２４７８５９号公報、特開２００２−２９９０６０号公報、特開２００１−３１３１７８号公報、特開２００２−３０２６７１号公報、特開２００１−３４５１８３号公報、特開２００２−３２４６７９号公報、国際公開第０２／１５６４５号、特開２００２−３３２２９１号公報、特開２００２−５０４８４号公報、特開２００２−３３２２９２号公報、特開２００２−８３６８４号公報、特表２００２−５４０５７２号公報、特開２００２−１１７９７８号公報、特開２００２−３３８５８８号公報、特開２００２−１７０６８４号公報、特開２００２−３５２９６０号公報、国際公開第０１／９３６４２号、特開２００２−５０４８３号公報、特開２００２−１００４７６号公報、特開２００２−１７３６７４号公報、特開２００２−３５９０８２号公報、特開２００２−１７５８８４号公報、特開２００２−３６３５５２号公報、特開２００２−１８４５８２号公報、特開２００３−７４６９号公報、特表２００２−５２５８０８号公報、特開２００３−７４７１号公報、特表２００２−５２５８３３号公報、特開２００３−３１３６６号公報、特開２００２−２２６４９５号公報、特開２００２−２３４８９４号公報、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００２−２４１７５１号公報、特開２００１−３１９７７９号公報、特開２００１−３１９７８０号公報、特開２００２−６２８２４号公報、特開２００２−１００４７４号公報、特開２００２−２０３６７９号公報、特開２００２−３４３５７２号公報、特開２００２−２０３６７８号公報等に記載の化合物が挙げられる。

（蛍光発光性ドーパント）
蛍光発光性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、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。

本発明において、発光性ドーパントは、効果に影響を及ぼさない範囲で、複数種の化合物を併用して用いてもよく、構造の異なるリン光発光性ドーパント同士の組み合わせや、リン光発光性ドーパントと蛍光発光性ドーパントを組み合わせて用いてもよい。

なお、本発明に係るリン光発光性有機金属錯体と併用することができる好ましい公知のリン光発光性ドーパント化合物の具体例としては、例えば、特開２０１２−１９５５５４号公報に記載のＤ−１〜Ｄ−４７の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。

（ホスト化合物）
本発明に用いることができるホスト化合物としては、特に制限はなく、従来有機ＥＬ素子で用いられる化合物を用いることができる。

従来公知の化合物としては、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、又は、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。

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物が挙げられる。

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。

なお、本発明の有機ＥＬ素子の発光層の公知のホスト化合物として用いられる具体例としては、例えば、特開２０１２−１６４７３１号公報に記載のＯＣ−１〜ＯＣ−３２の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。

さらに、本発明の有機ＥＬ素子の発光層のホスト化合物として特に好ましいものは、例えば、特開２０１２−１６４７３１号公報に記載の一般式（Ｂ）の化合物である１〜５６の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。

《注入層：正孔注入層（陽極バッファー層）、電子注入層（陰極バッファー層）》
注入層とは、必要に応じて、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、特表２００３−５１９４３２号公報や特開２００６−１３５１４５号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体バッファー層、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、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体層等が挙げられる。

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、フッ化カリ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、フッ化セ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厚さは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、上記のごと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、本発明に係わ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、前述のホスト化合物として挙げた、カルバゾール誘導体、カルボリン誘導体、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、カルボリン環を構成する炭素原子のいずれかひとつが窒素原子で置き換わったものを示す）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（最短波層）が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましい。そしてこのような場合、該最短波層とこの最短波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。

本発明に用いることができる正孔阻止層、電子輸送層の厚さとしては、好ましくは３〜１００ｎｍの範囲内であり、さらに好ましくは５〜３０ｎｍの範囲内である。

《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（Ａｌ_２Ｏ_３）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（Ａｌ_２Ｏ_３）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、厚さは通常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素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又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の範囲内の厚さで作製した後に、後述する陽極の説明で挙げる導電性透明材料をその上に作製することで、透明又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。

《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）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。

また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−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余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。さらに厚さは材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍの範囲内、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。

《基板》
本発明の有機ＥＬ素子に用いることのできる基板（以下、支持基板、基材、支持体等ともいう。）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。基板側から光を取り出す場合には、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。

《有機ＥＬ素子の作製方法》
有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層（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／電子注入層（陰極バッファー層）／陰極からなる素子の作製方法について説明する。

まず、適当な基板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の範囲内の厚さになるように形成させ、陽極を作製する。

次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。

薄膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、湿式法（ウェットプロセスともいう）等により成膜して形成することができる。しかしながら、本発明においてはウェットプロセスで有機ＥＬ素子を作製することが好ましい。ウェットプロセスで作製することで、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の効果を奏することができる。

湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ＬＢ法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。

本発明に用いることができる有機ＥＬ材料を溶解又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できる。

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できる。

これらの層の形成後、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の範囲の厚さになるように形成させ、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、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、陽極の順に作製することも可能である。

本発明の有機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成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ことが好ましい。

《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、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。

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。

また、有機層を挟み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、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。

《保護膜、保護板》
有機層を挟み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、軽量か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の範囲内程度）層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち１５％から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できないことや、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４７７４４３５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できる。

本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。

《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、あるいはいわゆる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の範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。

なお、前記した「有機ＥＬ素子を構成する各層」についての本発明の特徴的部分以外や、「基板」、「封止」、「保護膜、保護板」、「光取り出し」、「集光シート」等についてのその他の詳細については、例えば、特開２０１２−１６４７３１号公報、特開２０１２−１５６２９９号公報等の公知文献に記載のものと同様である。

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

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光の色は、「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（株）製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。

また、本発明の有機ＥＬ素子が白色発光素子の場合には、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／ｍ^２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が好ましい。

《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、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。

多色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、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、印刷法等で膜を形成できる。発光層のみパターニングを行う場合、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、スピンコート法、印刷法を適用することができる。
表示装置に具備される有機ＥＬ素子の構成は、必要に応じて上記の有機ＥＬ素子の構成例の中から選択することができる。

また、有機ＥＬ素子の製造方法は、上記の本発明の有機ＥＬ素子の製造の一態様に示したとおりである。

このようにして得られた多色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の範囲内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。さら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。

多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、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、ディスプレイとしては、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。

発光光源としては家庭用照明、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、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。

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

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

図２は表示部Ａの模式図である。

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

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

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

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

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

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

画像データ信号の伝達により、コンデンサー１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスター１２の駆動がオンする。駆動トランジスター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ー１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスター１１の駆動がオフしてもコンデンサー１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスター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ー１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

即ち、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ー１１と駆動トランジスター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、コンデンサー１３の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、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無く、製造コストの低減が計れる。

《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具備したものである。本発明の有機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く、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、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。

また、本発明の有機ＥＬ素子は照明用や露光光源のような一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。又は、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２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、本発明の有機ＥＬ材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。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、赤色、緑色、青色の３原色の三つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と赤色等の補色の関係を利用した二つの発光極大波長を含有したものでもよい。

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、複数のリン光又は蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光又はリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色発光する有機ＥＬ素子においては、本発明に係るリン光発光性有機金属錯体に加えて発光性ドーパントを組み合わせ、混合するだけでよい。

発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるので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、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色発光する有機ＥＬ装置と異なり、素子自体が発光白色である。発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示装置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、本発明に係る金属錯体、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よい。

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

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

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

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

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。

［実施例１］
《有機ＥＬ素子１−１の作製》
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を１００ｎｍの厚さで基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）に成膜を行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。

この透明基板上に、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、Ｈ．Ｃ．スタルク社製、ＣＬＥＶＩＯ Ｐ ＶＰ ＡＩ
４０８３）を純水で７０％に希釈した溶液を用い、３０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、２００℃にて１時間乾燥し、厚さ２０ｎｍの第１正孔輸送層を設けた。

この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてＨ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに電子輸送材料としてＥＴ−８を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに発光性ドーパントとして比較化合物１を１００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取り付けた。用いた各化合物の構造式は後で示す。

次いで真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、０．１ｎｍ／秒で前記第１正孔輸送層上に厚さ２０ｎｍの第２正孔輸送層を設けた。

さらに、ホスト化合物としてＨ−１と発光性ドーパントとして比較化合物１の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．０２５ｎｍ／秒で前記第２正孔輸送層上に共蒸着して厚さ３０ｎｍの発光層を設けた。

さらにＥＴ−８入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層上に蒸着して厚さ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。

引き続き、フッ化リチウムを蒸着して厚さ０．５ｎｍの陰極バッファー層を形成し、さらにアルミニウムを蒸着して厚さ１１０ｎｍの陰極を形成し、比較の有機ＥＬ素子１−１を作製した。

《有機ＥＬ素子１−２〜１−２６の作製》
有機ＥＬ素子１−１の作製において、発光層の発光性ドーパントを、表１に記載の化合物に変更する以外は、同様な方法で有機ＥＬ素子１−２〜１−２６を作製した。

なお、本発明に係る化合物以外に、実施例で用いた化合物の構造を以下に示す。

《有機ＥＬ素子１−１〜１−２６の評価》
得られた有機ＥＬ素子１−１〜１−２６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、厚さ３００μｍのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤（東亞合成社製ラックストラックＬＣ０６２９Ｂ）を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明基板と密着させ、ガラス基板側からＵＶ光を照射して硬化させて封止し、図５及び図６に示すような照明装置を作製して評価した。

このようにして作製した各サンプルについて、（１）寿命、（２）駆動電圧、（３）駆動電圧の経時変化及び（４）高温下の外部取り出し量子効率の変化の評価を行った。

（１）寿命
下記に示す測定法に従って、半減寿命の評価を行い、これを寿命の尺度とした。

有機ＥＬ素子を室温（２５℃）で、有機ＥＬ素子を初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の１／２（５００ｃｄ／ｍ^２）になる時間を求め、これを半減寿命とした。

半減寿命は有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表１に示した。値が大きいほど、長寿命で好ましい。

（２）駆動電圧
有機ＥＬ素子を室温（２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下により駆動した時の電圧を各々測定し有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表１に示した。値が小さいほど、駆動電圧が低く好ましい。

（３）駆動電圧の経時変化
有機ＥＬ素子を室温（２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下により連続点灯を行い、初期輝度の７０％の輝度となった時の駆動電圧を各々測定した。測定結果は下記に示すように、有機ＥＬ素子１−１が１００となるように各々相対値で表１に示した。なお、値が小さいほうが比較に対して経時変化が小さく優れていることを示す。

駆動電圧変化１＝（有機ＥＬ素子１−１の輝度７０％時の駆動電圧）／（有機ＥＬ素子１−１の初期駆動電圧）
各素子の駆動電圧変化＝（各素子の輝度７０％時の駆動電圧）／（各素子の初期駆動電圧）
駆動電圧の経時変化＝１００×（各素子の駆動電圧変化）／（駆動電圧変化１）
（４）高温下の外部取り出し量子効率の変化
有機ＥＬ素子を室温（２５℃）、２．５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度（Ｌ１）［ｃｄ／ｍ^２］を測定することにより、外部取り出し量子効率（η１）を算出した。さらに、有機ＥＬ素子を５０℃で同様に測定を行い、発光輝度（Ｌ２）から、外部取り出し量子効率（η２）を算出した。

次いで、以下のように、各素子の高温下の外部取り出し量子効率変化を求めた。
各素子の高温下の外部取り出し量子効率変化＝（各有機ＥＬ素子のη２）／（各有機ＥＬ素子のη１）
ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（コニカミノルタ（株）製）を用いて行い、高温下の外部取り出し量子効率の変化は有機ＥＬ素子１−１を１００とする相対値で表１に示した。値が大きいほうが比較に対して優れていることを示す。

表１から、本発明の有機ＥＬ素子１−４〜１−２６は、比較例の有機ＥＬ素子１−１〜１−３に対して、発光寿命が長く、低駆動電圧で、駆動電圧の経時変化及び高温下の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。

［実施例２］
《有機ＥＬ素子２−１〜２−２３の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子１−１において、ホスト化合物のＨ−１をＨ−２に変更し、発光層中の発光性ドーパントを、表２に記載の化合物に変更する以外は、実施例１と同同様な方法で有機ＥＬ素子２−１〜２−２３を作製した。得られた有機ＥＬ素子２−１〜２−２３は、実施例１と同様な方法で、（１）寿命、（２）駆動電圧、（３）駆動電圧の経時変化及び（４）高温下の外部取り出し量子効率の変化をそれぞれ評価した。評価結果を各々有機ＥＬ素子２−１を１００とする相対値で表した。結果を表２に示す。

また、本発明に係る化合物以外に用いた化合物の構造を以下に示す。

表２から、本発明の有機ＥＬ素子２−５〜２−２３は、比較例の有機ＥＬ素子２−１〜２−４、に対して、発光寿命が長く、低駆動電圧で、駆動電圧の経時変化及び高温下の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。

比較化合物５は、Ｒｂ_４に電子求引性基があるため、Ｒｘに置換基を入れた場合に対して、発光極大波長が長波であった。

［実施例３］
《有機ＥＬ素子３−１〜３−１１の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子１−１において、電子輸送層のＥＴ−８をＥＴ−９に変更し、発光層中の発光性ドーパントを、表３に記載の化合物に変更する以外は、実施例１と同様な方法で、有機ＥＬ素子３−１〜３−１１を作製した。

得られた有機ＥＬ素子３−１〜３−１１を、実施例１と同様な方法で、（１）寿命、（２）駆動電圧、（３）駆動電圧の経時変化及び（４）高温下の外部取り出し量子効率の変化、をそれぞれ評価した。評価結果を各々有機ＥＬ素子３−１を１００とする相対値で表した。結果を表３に示す。

本発明に係る化合物以外に用いた化合物の構造を以下に示す。

表３から、本発明の有機ＥＬ素子３−２〜３−１１は、比較例の有機ＥＬ素子３−１に対して、発光寿命が長く、低駆動電圧で、駆動電圧の経時変化及び高温下の外部取り出し量子効率の変化が小さく、素子としての特性が向上していることが分かる。

［実施例４］
《白色発光有機ＥＬ素子４−１の作製》
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上に、陽極としてＩＴＯを１００ｎｍの厚さで製膜した基板（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。

この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに正孔輸送材料としてα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてホスト化合物Ｈ−１を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに電子輸送材料としてＥＴ−８を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに発光性ドーパントとして本発明に係る化合物１（青色発光するリン光発光性有機金属錯体）を１００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに発光性ドーパントとしてＤ−１０を１００ｍｇ入れ真空蒸着装置に取り付けた。

次いで真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートをそれぞれ別々に通電して、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明基板に蒸着し厚さ２０ｎｍの正孔輸送層を設けた。

さらに、ホスト化合物としてホスト化合物Ｈ−１の入った前記加熱ボート、発光性ドーパントとして、本発明に係る化合物１の入った前記加熱ボート、及び発光性ドーパントとして、Ｄ−１０の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれの蒸着速度が１００：１０：０．２になるように調整し、厚さ３０ｎｍの発光層を設けた。

さらにＥＴ−８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／秒で前記発光層上に蒸着して厚さ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行った。

引き続き、フッ化リチウムを蒸着して厚さ０．５ｎｍの陰極バッファー層を形成し、さらにアルミニウムを蒸着して厚さ１１０ｎｍの陰極を形成し、有機ＥＬ素子４−１を作製した。

《有機ＥＬ素子４−２、４−３の作製》
有機ＥＬ素子４−１の作製において、発光層に用いる発光性ドーパントを本発明に係る化合物１から、本発明に係る化合物５及び化合物９変更した以外は有機ＥＬ素子４−１の作製と同様にして、有機ＥＬ素子４−２及び４−３を作製した。

《有機ＥＬ素子４−１〜４−３の評価》
作製した有機ＥＬ素子４−１〜４−３に通電したところ白色の光が得られ、白色光の照明装置として使用できることが分かった。

［実施例５］
《白色発光有機ＥＬ素子５−１の作製》
図７Ａ〜７Ｅは有機ＥＬフルカラー表示装置の概略構成図を示す。ガラス基板２０１上に、陽極としてＩＴＯ透明電極２０２を１００ｎｍ成膜した基板（ＮＨ テクノグラス社製 ＮＡ４５）に１００μｍのピッチでパターニングを行った後（図７Ａ参照）、このガラス基板２０１上であってＩＴＯ透明電極２０２間に非感光性ポリイミドの隔壁２０３（幅２０μｍ、厚さ２．０μｍ）をフォトリソグラフィーで形成した（図７Ｂ参照）。

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

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

（正孔注入層組成物）
ＨＴ−１ ２０質量部
シクロヘキシルベンゼン ５０質量部
イソプロピルビフェニル ５０質量部
（青色発光層組成物）
ホスト化合物Ｈ−３ ０．７０質量部
化合物１９ 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）
ホスト化合物Ｈ−３ ０．７０質量部
Ｄ−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）
ホスト化合物Ｈ−３ ０．７０質量部
Ｄ−１０ ０．０４質量部
シクロヘキシルベンゼン ５０質量部
イソプロピルビフェニル ５０質量部

次に、各発色層２０５Ｂ、２０５Ｇ及び２０５Ｒを覆うようにＥＴ-８を蒸着して層厚２０ｎｍの電子輸送層（図示略）を設け、更にフッ化リチウムを蒸着して層厚０．６ｎｍの陰極バッファー層（図示略）を設け、Ａｌを蒸着して層厚１３０ｎｍの陰極２０６を設けて有機ＥＬ素子を作製した（図７Ｅ参照）。

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

本発明の有機ＥＬ素子は、発光極大波長がより短波で、発光寿命が長く、駆動電圧が低く、駆動電圧の経時変化が小さく、さらに高温下での使用においても、外部取り出し量子効率の変化が小さく、照明装置及び表示装置に好ましく適用できる。

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

Claims (9)

1. 陽極と陰極により挟まれた少なくとも１層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該発光層に下記一般式（１）で表される構造を有するリン光発光性有機金属錯体を少なくとも１種含有す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。
   

   

   （式中、Ａ_１１〜Ａ_１６で構成される環は、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表す。Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される環は、芳香族複素環を表す。
   Ａ_１１、Ａ_１２及びＢ_１１〜Ｂ_１５は、各々独立に、Ｃ又はＮを表す。
   Ａ_１３〜Ａ_１６は、各々独立に、Ｃ、Ｎ、Ｏ又はＳのいずれかを表す。
   ｋ１は、０又は１の整数を表し、０の場合、Ａ_１４とＡ_１５が、直接結合している。
   Ｒｘは、電子求引性基を表す。
   Ａ_１３〜Ａ_１６のいずれかが、Ｏ又はＳの場合、当該Ｏ又はＳ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５又はＲａ_６は、存在しない。
   Ａ_１３〜Ａ_１６、Ｂ_１３及びＢ_１４のいずれかがＮの場合、当該Ｎ上のＲａ_３、Ｒａ_４、Ｒａ_５、Ｒａ_６、Ｒｂ_３又はＲｂ_４は、存在しない場合もある。
   Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環を表す場合、Ｒａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４は、各々水素原子又は置換基を表す。当該置換基が互いに結合して環構造を形成してもよい。Ｒｂ_３上の置換基とＲａ_３〜Ｒａ_６及びＲｂ_４の置換基は同じでもあっても異なっていてもよい。
   Ｒｂ_３が置換基を有する芳香族炭化水素環又は置換基を有する芳香族複素環でない場合、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲａ_３〜Ｒａ_６は、各々水素原子又は置換基を表すが、Ｒｂ_３、Ｒｂ_４及びＲｘ、又はＲａ_３〜Ｒａ_６のうち隣接する二つの置換基の少なくともいずれか一組が、互いに結合して環構造を形成する。
   Ｍは、イリジウム又は白金を表す。
   Ｌ′は、モノアニオン性の二座配位子を表す。
   ｎは１〜３の整数を表し、ｍは０〜２の整数を表す。）
2. 前記一般式（１）のリン光発光性有機金属錯体において、Ｒｘがシアノ基を表す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、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、イミダゾール環であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、ピラゾール環であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記、Ｂ_１１〜Ｂ_１５で構成される芳香族複素環が、トリアゾール環であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体において、Ｒａ_３で表される置換基が、フッ素原子であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 前記一般式（１）で表されるリン光発光性有機金属錯体に加えて、当該リン光発光性有機金属錯体の発光色とは異なる発光色を示す発光性ドーパントを少なくとも１つ含有し、白色発光を呈することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
9. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。

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