JP4697142B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、白色・多色発光、かつ色ずれの少ない高効率な有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンス素子（単に、有機ＥＬ素子ともいう）は自己発光のため、視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで、有機ＥＬ素子は、薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待されている。

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

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

この様な白色発光を行う方法としては次の２種類の方法がある。

１．一つの発光層に複数の発光化合物をドープする
２．複数の発光層から複数の発光色を組み合わせる。

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

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

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

このような白色発光を行う有機ＥＬ素子としては、短波長発光である青色発光層と長波長発光である赤色発光層との２層を積層することにより、両発光層の混色として白色の発光を得るようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

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

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

異なるピーク波長を有する複数の発光層からの混色発光を行うようにした有機ＥＬ素子において、駆動時間や電圧変化に伴う色度変化を極力抑制できるようにする方法として、異なるピーク波長の発光を行う発光層が交互に３層以上積層されたものが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、２層以上の積層構造において、発光層の膜厚及び有機ホスト材料と蛍光材料の比率を発光効率をパラメータとして設計する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

これらは交互に積層することで、キャリアの注入バランスを多少ずれても、色ずれが起こりにくくするという効果がある。しかしながら発光効率が低いこと、及び層間でのエネルギー移動があり、白色度において偏りが認められ、白色発光として未だ不十分であることが分かった。

また、複数の発光層を組み合わせ白色を達成している例として、異なる発光色を有する２層の発光層の間に中間層を設けている例がある（例えば、非特許文献１参照。）。

しかしながら、上記技術の問題点としては
１．電圧（電流）によって、発光色がずれる
２．効率が理論限界に到達していない
３．中間層を設けることにより作製が煩雑となる
等の３点が上げられ、いずれも解決すべき問題として残されていた。
特開平７−１４２１６９号公報 特開２００３−１８７９７７号公報 特開２００４−６３３４９号公報 ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．８３，２４５９（２００３）やＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，１４７（２００２）

本発明の目的は、白色・多色発光素子であり、微少な電圧・電流の変化によっても色ずれのない高効率な有機エレクトロルミネッセンス素子、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、また照明装置を得ることにある。

本発明の上記目的を達成するための態様の一つは、陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも２種類以上有し、発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも１種は発光性化合物としてリン光性化合物を含有しており、かつ、中間層を構成する化合物の励起３重項エネルギーは該リン光性化合物の励起３重項エネルギーよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子にある。

有機ＥＬ素子の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 本発明の有機ＥＬ素子の発光層の層構成を示す図である。 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である。 表示部の模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 照明装置の概略図である。

本発明の上記目的は以下の手段により達成される。
１．陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも２種類以上有し、該複数の発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも１層は発光性化合物として下記一般式（Ａ）で表されるリン光性化合物を含有しており、かつ、前記中間層を構成する化合物の励起３重項エネルギーは該リン光性化合物の励起３重項エネルギーよりも大きく、かつ、該中間層を構成する化合物の少なくとも一種はカルボリン誘導体またはジアザカルバゾール誘導体であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

（式中、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒ、Ｐｔを表す。）
尚、以下（１）〜（１４）については参考とされる手段である。
（１）陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも２種類以上有し、発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも１種は発光性化合物としてリン光性化合物を含有しており、かつ、中間層を構成する化合物の励起３重項エネルギーは該リン光性化合物の励起３重項エネルギーよりも大きい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）前記異なる発光ピークを有する発光層の全てがリン光性化合物を含有す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）前記発光層のうち、発光性化合物とホスト化合物から構成され、発光性化合物がリン光性化合物である発光層において、ホスト化合物の励起３重項エネルギーは該リン光性化合物の励起３重項エネルギーより大きい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）前記中間層の膜厚は、中間層を隔てて２つの発光層を構成する発光性化合物間でのフェルスター距離よりも大きい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）少なくとも１種の前記発光層が同じ発光ピークを有する同種類の発光層を２層以上有す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）少なくとも２種の前記発光層が同種類の発光層を２層以上有す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）異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも２種類有し、かつ、それぞれの発光層が、同じ発光ピークを有する同種類の発光層の２層以上からなるものであり、前記発光層および中間層が交互に積層されていることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（８）異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも３種類有し、かつ、それぞれの発光層が、同じ発光ピークを有する同種類の発光層の２層以上からなるものであり、前記発光層および中間層が交互に積層されていることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（９）発光層と陰極の間であって、かつ、発光層に隣接して正孔阻止層を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。
（１０）発光層と陽極の間であって、かつ、発光層に隣接して電子阻止層を有することを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（１１）有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光が白色であ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（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の発光層が下記一般式（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかで表される部分構造を持つ発光ドーパントを含有し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。

（式中、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒ、Ｐｔを表す。）

（式中、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｂ₁、Ｒｃ₁は水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒ、Ｐｔを表す。）

（式中、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒ、Ｐｔを表す。）
（１３） 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を用いたことを特徴とする表示装置。
（１４） 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を用いたことを特徴とする照明装置。

以下本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれにより限定さることはない。

本発明によれば、異なる発光層にリン光性の化合物を使用して、交互若しくは周期的若しくはランダムにこれを積層することにより、電圧変化に伴う色ずれが起こりにくく、発光効率が向上した白色有機ＥＬ素子を得ることが出来る。

本発明は、励起子を発光層内に閉じこめることで、色バランス、効率を両立するものである。

すなわち、本発明においては、積層する発光層の間に中間層を設け、中間層に発光層のリン光性化合物（リン光ドーパント）よりも高い（大きな）励起三重項エネルギー（Ｔ１）を有する材料を用いることで、発光層の３重項励起子を効果的に閉じ込めることに成功した。

さらに、その中間層の膜厚をフェルスター距離以上にすることで、励起子のエネルギー移動を抑制しよりいっそう色ずれを抑え、高効率な素子を得ることに成功した。

（有機ＥＬ素子の層構成）
本発明に係わる有機ＥＬ素子の層構成に関し、図を用いて説明するが、これに限定するものでは無い。

図１に示される素子構成は発光層（発光層Ａ／中間層／発光層Ｂという２種の発光層を含む構成を有してい）を電子阻止層と正孔阻止層で挟み込んでいる。

これらは必ずしも必要ではないが、こうすることで、電子・正孔のキャリアを発光層に閉じ込め、更に電子と正孔の再結合により生成する励起子をも発光層に閉じ込めることができるため、電子阻止層、正孔阻止層を設けることが好ましい。

電子阻止層、正孔阻止層を形成する材料は既知のものを使用することができる。

電子阻止層は電子が発光層から漏れ出さぬよう電子を閉じ込めるため、電子阻止層を形成する材料は電子親和力が発光層を形成する材料よりも小さいことが好ましい。

また、正孔阻止層は正孔が発光層から漏れ出さぬように正孔を閉じ込めるため正孔阻止層を形成する材料は発光層を形成する材料よりもイオン化ポテンシャルが大きいことが好ましい。

更に再結合にて生成する３重項励起子を閉じ込めるため、正孔阻止層、電子阻止層を形成する材料は発光層のリン光性化合物の励起３重項エネルギー（Ｔ１）よりも大きいことが好ましい。

さらに、それらを挟み込むように正孔輸送層、電子輸送層を設ける事が好ましい。正孔輸送層、電子輸送層は既知の材料を用いることが出来る。駆動電圧低下の面から伝導度の高い材料を用いることが好ましい。

不純物ドープしたｐ性の高い正孔輸送層、ｎ性の高い電子輸送層を用いることが出来る。

その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などがあげられる。

また、ここでは発光層として、発光層Ａ／中間層／発光層Ｂという２種の発光層を含む構成を有しているが、中間層、発光ホストの材料にリン光性化合物より高い励起三重項エネルギーを有する材料を用いることで、発光層の三重項励起子を効果的に発光層に閉じ込め高効率な素子を得ることができる。

また、さらに中間層の膜厚をフェルスター距離以上にすることにより異なる発光層の層間でのフェルスターエネルギー移動を抑えることができ、色ずれを抑えることができ、更に高効率素子をえることができる。

このような中間層を構成する材料、ホスト材料は公知の材料を使用することが出来る。

発光層に含有されるリン光性化合物の中で最も大きな励起３重項エネルギーを有するリン光性化合物よりも大きな励起３重項エネルギーを有する中間層材料およびホスト材料が好ましい。

例えば青・緑・赤の３色白色素子において各々の発光材料にリン光性化合物を用いる場合、青色のリン光性化合物の励起３重項エネルギーが一番大きい。

この青色リン光性化合物よりも大きい励起３重項エネルギーを有する中間層材料、およびホスト材料が好ましい。

また中間層、ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キャリア輸送能を有する材料が好ましい。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は一般的に電界強度に依存性が見られる。

電界強度依存性の高い材料は正孔と電子注入・輸送バランスを崩しやすい。

中間層材料、ホスト材料は移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが好ましい。

次に発光層の構成を、前記の発光層Ａ／中間層／発光層Ｂという構成も含め図２〜７に示すが、これらに限定されるものではない。

発光層の層順は規則的であっても良いしランダムであっても良い。また、中間層は全てに設ける必要はなく必要な箇所に少なくとも一層設けるだけでも良い。

発光層を少なくとも２種類以上有するが、好ましくは２〜４種類を有することが好ましく、最も好ましいのは３種類有するものである。

異なる発光層とは、発光ピークがＰＬ測定したとき発光極大波長が少なくとも１０ｎｍ以上異なることをいう。

ＰＬ測定とは、石英基板上に、発光ドーパントとホスト化合物を発光層で用いる組成にて蒸着膜を作製する。ポリマーなどのウェットプロセスにて作製するものは、スピンコートもしくはディップにより薄膜を作製することが出来る。こうして得られた蒸着膜（薄膜）について、次いで、蛍光光度計で発光を測定し発光極大波長を決定するものである。

発光層を少なくとも２種類以上有する有機ＥＬ素子として、点灯させた時の色は特に限定しないが、白色になることが好ましい。

例えば発光層が２種である場合、青色と黄色、青緑色と赤に発光する発光層の組み合わせ、白色を得るのが好ましい。

また、例えば発光層が３種である場合、青色と緑色と赤色に発光する組み合わせ、白色を得るのが好ましい。

こうすることで、照明やバックライトなど様々な光源に用いることが出来る。

例えば発光層が４種である場合、青、青緑、黄、赤の組み合わせにより白色を得ることができる。その他にも青色、緑色、赤色の３色での白色の色補正をするためにもう一層を使用することも可能である。

また、発光色は白色だけに限定するものではない。

異なる複数の発光層で単色（例えば青、緑、赤）を発光させることにより、より微妙な色の調整が可能となる。

複数の発光層の並び順は規則的な周期を持っていても良いし、ランダムであっても良い。素子に電圧（電流）をかけたときに、色度のずれがもっとも少ない並び方になるものが好ましい。

好ましくは規則的な周期をもっているものが好ましい。

例えば、図２〜７に示した発光層１−３、１−５、１−６、２−５、２−６、２−７、２−８、２−９、２−１０、３−５、である。ここにおいて、発光層Ａ，Ｂ、Ｃ，Ｄ等は、それぞれ異なった発光波長を有する発光層であり、中間層１〜３についてもそれぞれ異なった中間層材料から構成される中間層をここでは示している。

このようにすると電圧（電流）を変化させたとき、発光位置が厚さ方向にシフトした場合にも発光色を変化しにくくすることが可能である。

それぞれの隣接する発光層への発光ドーパント間のエネルギー移動はフェルスター型で進行するが、フェルスター距離が小さい組み合わせでそれぞれの発光層の並び順を決定する事が出来る。

さらに、ホスト材料を選択することで、電流−電圧特性を変化させることが出来る。

発光層の全体の膜厚は特に限定しないが、５から１００ｎｍが好ましい。更に好ましくは７から５０ｎｍが好ましく、最も好ましくは１０ｎｍから４０ｎｍである。

発光層を構成する複数の発光層における、それぞれの膜厚は１から２０ｎｍが好ましい。これらは素子駆動電圧、電圧（電流）に対する色度のずれ、エネルギー移動、作製の困難さにより、選ぶことができる。

（フェルスター型エネルギー移動）
有機ＥＬのエネルギー移動は主にフェルスター型が支配的だが、フェルスター型はエネルギー移動距離が大きい。

フェルスター型エネルギー移動とは、基本的にドナー分子の発光スペクトルとアクセプター分子の吸収スペクトルの重なり積分強度が大きいことが重要な因子となる。

蛍光発光化合物の場合、スペクトルが重なると蛍光量子収率およびモル吸光係数が大きいためエネルギー移動距離が大きくなる。

リン光発光化合物においてもＴ←Ｇ吸収が見られる場合には蛍光発光化合物と同様にエネルギー移動が起こる。

フェルスター距離とはエネルギー移動をする確率と内部変換する確率とが１：１の距離のことをいい、これより短い距離ではエネルギー移動が支配的となり、長い距離においてはエネルギー移動は起こりにくくなる。

フェルスター型エネルギー移動・フェルスター距離に関しては『Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ
ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｃｓｏｐｙ 』Ｊｏｓｅｐｈ Ｒ．Ｌａｋｏｗｉｃｚ著 Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ ｐ．３６８を参照できる。

リン光性化合物は、フェルスター型のエネルギー移動距離が小さく、各発光層間でのエネルギー移動が起こりづらいため、これにより薄層による多層化が可能になり、所望の色を得やすくすることができ、また、効率低下を少なくすることができる。

エネルギー移動での原則としては、「スピン保存則」が成り立つ。よって、１重項から１重項若しくは３重項から３重項へのエネルギー移動が起こるが、一般的な有機材料の場合、Ｔ←Ｇ吸収（基底状態から励起３重項への直接励起）は殆どない。また、リン光性化合物においてもＴ←Ｇ吸収は若干みられる程度であり、３重項から３重項へのフェルスター型エネルギー移動は起こりにくい。

しかしながら短い距離で起こることは確認されており、例えば、ＦＩｒ（ｐｉｃ）（Ｉｒ−１２）からｂｔｐＩｒ（ａｃａｃ）（Ｉｒ−９）へのエネルギー移動においては、フェルスター距離は２．３ｎｍと見積もることが出来る。これはエネルギー移動距離としては小さいが、これによって起こる色ずれ、低効率化等は白色素子では大きな問題である。本発明においては燐光性化合物を用い、更に中間層を有することでエネルギー移動を抑制し、色ずれを少ない更に高効率な白色の有機エレクトロルミネッセンス素子を可能とした。

フェルスター距離を実測すると表１の様になった。

測定方法は『Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｃｓｏｐｙ』Ｊｏｓｅｐｈ Ｒ．Ｌａｋｏｗｉｃｚ著 Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ記載の方法にて行った。

実施例に記載の他のリン光性化合物においても同様に３ｎｍ以下となった。このことから、中間層の膜厚としては２．５ｎｍ〜３ｎｍ以上の膜厚を有すれば、効果的にエネルギー移動を抑制することが出来、高効率かつ色ずれの少ない素子を得ることが出来ることが分かる。

もちろん、エネルギー移動距離の少ないリン光性化合物の組み合わせに関しては中間層の膜厚を薄くする事が出来る。

中間層の材料としては、既知の材料を使用してもよく、特にカルバゾール誘導体、カルバゾール環を更に窒素で置換した窒素置換カルバゾール誘導体、トリアリールボロン誘導体を用いることが特に好ましい。

材料に全て異なるものを用いると、製造工程、製造装置に大きな負担を与える。

本発明においては、ホスト化合物と中間層を構成する材料に同一のものを用いることで、製造装置を単純にすることが可能であり、更に真空蒸着を使用する場合にはドーパントのシャッターの開け閉めだけで、何層もの積層構造を作製することが出来る。

カルバゾール誘導体としては、ＣＢＰ等がよく知られているが、その他に、例えば、特開２０００−２１５７２、特開２００２−８８６０、また同２００１−３１３１７９等、また、特願２００３−７５５１２号（２００３年３月１９日出願）等に記載のカルバゾール誘導体等があり、好ましいものである。

カルバゾール環を更に窒素で置換した窒素置換カルバゾール誘導体とは、特願２００４−１６０７７１（２００４年５月３１日出願）に記載された、一般式（１）で表されるカルバゾール骨格の環を形成する炭素の１つ以上が、窒素で置換された化合物であり、代表的には、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）等を表す。

また、トリアリールボロン誘導体としては、特願２００３−２０３３４（２００３年１月２９日出願）に記載の一般式（６）で表されるもの場合が好ましい。

また、特願２００３−４２６５７３（２００３年１２月２４日出願）に記載の一般式（１）〜（４）で表されるトリアリールボロン誘導体が好ましい。

中間層に用いられるに好ましい上記化合物の代表的具体例を以下に示す。本発明はこれらに限定されるものではない。

（発光層）
本発明において、それぞれの隣接する発光層への発光ドーパント間のエネルギー移動はフェルスター型で進行することから、フェルスター距離が小さい組み合わせでそれぞれの発光層の並び順を決定することが出来る。

さらに、ホスト材料を選択することで、電流−電圧特性を変化させることが出来る。

発光層の全体の膜厚は特に限定しないが、５から１００ｎｍが好ましい。更に好ましくは７から５０ｎｍが好ましく、最も好ましくは１０ｎｍから４０ｎｍである。

発光層を構成する複数の発光層における、それぞれの膜厚は１から２０ｎｍが好ましく更に好ましくは２から１０ｎｍである。

これらは素子駆動電圧、電圧（電流）に対する色度のずれ、エネルギー移動、作製の困難さにより、選ぶことができる。

本発明は、これらの発光層の構成の少なくとも１層に燐光性化合物を含有することが必要であり、好ましくは全ての発光層に燐光性化合物を含有することが好ましい。

（発光ホストと発光ドーパント）
発光層中の主成分であるホスト化合物に対する発光ドーパントとの混合比は好ましくは質量で０．１質量％〜３０質量％未満の範囲である。

ただし、本発明においては発光層の少なくとも１層に燐光性化合物（燐光性ドーパント）を用いることが必要であり、発光ドーパントは複数種の化合物を混合して用いても良く、金属錯体やその他の構造を有する燐光性ドーパントでもよい。

発光ドーパントは、大きくわけて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントと燐光を発光する燐光性ドーパントの２種類がある。

蛍光性ドーパントの代表例としては、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が挙げられる。

燐光性ドーパントの代表例としては、好ましくは元素の周期表で８属、９属、１０属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、オスミウム化合物であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。

燐光性ドーパントの具体例としては以下の特許公報に記載されている化合物である。

国際公開第００／７０６５５号パンフレット、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号パンフレット、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号パンフレット、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。

その具体例の一部を下記に示す。

次に本発明に係る発光ドーパントの前記一般式（Ａ）〜（Ｃ）の部分構造を持つ化合物について説明する。

本発明の発光層の少なくとも一つの発光層の発光ドーパントとして一般式（Ａ）〜（Ｃ）の部分構造を持つ化合物を用いることが好ましい。特に青色発光層の発光ドーパントとして用いることが好ましい。

一般式（Ａ）〜（Ｃ）において、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、該芳香族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、該芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、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、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、フタラジン環、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。

一般式（Ａ）〜（Ｃ）において、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｂ_１、Ｒｃ_１は水素原子または置換基を表す。

一般式（Ａ）〜（Ｃ）の構造は部分構造であり、それ自身が完成構造の発光ドーパントとなるには、中心金属の価数に対応した配位子が必要である。具体的には、ハロゲン（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子または沃素原子等）、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、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基等）、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、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、フタラジニル基等）、一般式（Ａ）〜（Ｃ）の金属を除いた部分構造等が挙げられる。

一般式（Ａ）〜（Ｃ）において、ＭはＩｒ、Ｐｔを表し、特にＩｒが好ましい。また一般式（Ａ）〜（Ｃ）の部分構造３個で完成構造となるトリス体が好ましい。

以下、本発明に係る発光ドーパントの前記一般式（Ａ）〜（Ｃ）の部分構造を持つ化合物を例示するが、これらに限定されるものではない。

以下、一般式（Ａ）〜（Ｃ）の部分構造を持つ化合物の合成例を示す。

Ｄ−１合成例

５００ｍｌ三つ口フラスコにＤ−１ａｃａｃ、４．０ｇ、フェニルイミダゾール２．６ｇ、グリセリン３００ｍｌを入れ、温度計、冷却管を付けて油浴スターラー上にセットし、徐々に加熱して内温が１５０℃になる様に浴温を調節し、５時間撹拌して反応終了とした。室温まで冷却すると結晶が析出してきた。反応液をメタノール２００ｍｌで希釈し、結晶を濾過してメタノールで良く洗浄して乾燥し、１．６ｇ（３６．５％）を得た。この結晶はＤ−１であることを¹Ｈ−ＮＭＲとＭＡＳＳにて構造を確認した。

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

中でもカルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体等が好ましく用いられる。

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

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

発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ、発光の長波長化を防ぎ、高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。

発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が好適である。例えば、特開２００１−２５７０７６号公報、同２００２−３０８８５５号公報、同２００１−３１３１７９号公報、同２００２−３１９４９１号公報、同２００１−３５７９７７号公報、同２００２−３３４７８６号公報、同２００２−８８６０号公報、同２００２−３３４７８７号公報、同２００２−１５８７１号公報、同２００２−３３４７８８号公報、同２００２−４３０５６号公報、同２００２−３３４７８９号公報、同２００２−７５６４５号公報、同２００２−３３８５７９号公報、同２００２−１０５４４５号公報、同２００２−３４３５６８号公報、同２００２−１４１１７３号公報、同２００２−３５２９５７号公報、同２００２−２０３６８３号公報、同２００２−３６３２２７号公報、同２００２−２３１４５３号公報、同２００３−３１６５号公報、同２００２−２３４８８８号公報、同２００３−２７０４８号公報、同２００２−２５５９３４号公報、同２００２−２６０８６１号公報、同２００２−２８０１８３号公報、同２００２−２９９０６０号公報、同２００２−３０２５１６号公報、同２００２−３０５０８３号公報、同２００２−３０５０８４号公報、同２００２−３０８８３７号公報等。

次に、有機ＥＬ素子の他の構成層について述べる。

（正孔阻止層）
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。

正孔阻止層としては、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頁等に記載の正孔阻止（ホールブロック）層等を本発明に係る正孔阻止層として適用可能である。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出来る。

（電子阻止層）
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出来る。

本発明に係る正孔阻止層、電子阻止層の膜厚としては好ましくは３ｎｍ〜１００ｎｍであり、更に好ましくは５ｎｍ〜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材料を含み、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。

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

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

正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。

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

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

また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。また、正孔輸送材料は、高Ｔｇであることが好ましい。

この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５０００ｎｍ程度である。この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｐ性の高い正孔輸送層を用いることも出来る。その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

（電子輸送層）
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層もしくは複数層を設けることができる。

従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、下記の材料が知られている。

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

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

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

また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ₃）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、Ｇａ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などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。

この電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

又、不純物ドープしたｎ性の高い電子輸送層を用いることも出来る。その例としては、特開平４−２９７０７６号、特開２０００−１９６１４０号、特開２００１−１０２１７５号、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）などに記載されたものが挙げられる。

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、上記のごと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〜１００ｎｍの範囲が好ましい。

この注入層は、上記材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。注入層の膜厚については特に制限はないが、通常は５〜５０００ｎｍ程度である。この注入層は、上記材料の１種または２種以上からなる１層構造であってもよい。

（陽極）
本発明の有機ＥＬ素子に係る陽極としては、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。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、本発明に係る陰極としては、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〜１０００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発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。

（基体（基板、基材、支持体等ともいう））
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。

樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは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、水蒸気透過率が０．０１ｇ／ｍ²・ｄａｙ・ａｔｍ以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス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２％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。

照明用途で用いる場合には、発光ムラを低減させるために粗面加工したフィルム（アンチグレアフィルム等）を併用することもできる。

多色表示装置として用いる場合は少なくとも２種類の異なる発光極大波長を有する有機ＥＬ素子からなるが、有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。

（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（３層以上）／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、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層（３層以上）、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。

この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、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点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、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^-6Ｐａ〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。

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。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かまわない。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。

（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、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。

また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層（３層以上）、正孔輸送層、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、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ックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。

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これに限定するものではない。

（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、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良いし、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）として使用しても良い。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良い。または、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。

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８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９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。

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

配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、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。

本発明の有機ＥＬ素子を白色発光の素子として用いる場合は、ＢＧＲのカラーフィルタとの組み合わせによりフルカラー表示を行うことが出来る。

次に、画素の発光プロセスを説明する。

図１０は、画素の模式図である。

画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に区分された有機ＥＬ素子１０として白色発光の有機ＥＬ素子を用い、ＢＧＲのカラーフィルタと組み合わせることでフルカラー表示を行うことができる。

図１０において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。

画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。

制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。

すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。

ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。

また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。

本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。

図１１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。

本発明に係わる有機ＥＬ素子は、また、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機ＥＬ素子に適用できる。

本発明に係わる白色有機ＥＬ素子においては、必要に応じ製膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもいいし、電極と発光層をパターニングしてもいいし、素子全層をパターニングしてもいい。

このように、本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、前記表示デバイス、ディスプレーに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような一種のランプとして、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具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

実施例１
《有機ＥＬ素子１−１〜１−１２の作製》
〈有機ＥＬ素子１−１の作製〉
陽極として、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。

次いで、真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入ったタンタル製抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し２５ｎｍの正孔輸送層を設けた。

次に電子阻止層として、ＨＴＭ１の入った同じタンタル製加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃでＨＴＭ１を１５ｎｍ蒸着した。

その後、表２に示すように、発光層Ａ、Ｂ、また中間層１の各組成を用い、図２に示す発光層１−１の積層の発光層となるように形成した。

尚、各発光層は、それぞれホスト化合物、ドーパントを表２に記載の割合となるようそれぞれタンタル製の抵抗加熱ボートに容れ、ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで表に記載された厚みに蒸着し形成した。

中間層も同様に、表記載の中間層化合物をボートに容れ加熱、表に記載の厚みで蒸着形成した。

次いで、その上に正孔阻止層としてＨ−１３を１０ｎｍ蒸着した。

更にＡｌｑ₃の入った加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔阻止層上に蒸着して膜厚３０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温で行った。

引き続き陰極バッファー層（電子注入層）としてフッ化リチウム０．５ｎｍを蒸着し、更に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子１−１を作製した。

〈有機ＥＬ素子１−２〜１−１２の作製〉
有機ＥＬ素子１−１と同様にして表２に示す各発光層を、図２〜４に示す各発光層の構成、厚みとなるように蒸着・積層し、有機ＥＬ素子１−２〜１−１２を作製した。

尚、ここで各発光層において、例えばＨ−１４：Ｉｒ−１２ ３％ １５ｎｍとあるのは、ホストであるＨ−１４に対しドーパントであるＩｒ−１２が３質量％含まれる蒸着膜であることを示す。１５ｎｍとは膜厚である。

《評価》
（外部量子効率）
作製した各有機ＥＬ素子１−２〜１−１２について、それぞれ、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２．５ｍＡ／ｃｍ^２の一定電流を印加した時の外部取り出し量子効率（％）を測定した。尚、測定には分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。

（色度のずれ）
色度のずれはＣＩＥ色度図において、１００ｃｄ／ｍ²輝度時の色度座標と５０００ｃｄ／ｍ²輝度時の色度座標のずれを表す。

２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下でＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定を行った。

また、用いたリン光性化合物間のフェルスター距離は前記表１に記載した。

得られた結果を表３に示す。

本発明の有機ＥＬ素子は高い外部取り出し量子効率と低い色度のずれを示すことが分かる。

実施例２
有機ＥＬ素子１−１〜１−１２のα−ＮＰＤをＨＴＭ１：Ｆ４−ＴＣＮＱ（３質量％）共蒸着膜に変更し、Ａｌｑ_３をＢＰｈｅｎ：Ｃｓ＝１：１共蒸着膜に変更し、ＬｉＦを蒸着しなかった以外、全く同様に有機ＥＬ素子２−１〜２−１２を作製した。

有機ＥＬ素子２−１〜２−１２は有機ＥＬ素子１−１〜１−１２に比べどれも駆動電圧が３〜６Ｖ低電圧化する事が確認された。

これにより、高いエネルギー効率（ｌｍ／Ｗ）を有する素子を得ることが可能であることが確認された。

実施例３
実施例１で作製した有機ＥＬ素子１−６の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。図１２は照明装置の概略図であり、（ａ）は平面概略図を、また、（ｂ）は照明装置の概略断面図である。透明電極付きのガラス基板１０１上に設けられた有機ＥＬ素子１０２をガラスカバー１０４で覆い、ガラスカバーの接着には紫外線硬化型接着剤１０７を用いた。１０３は陰極である。なおガラスカバー１０４内には窒素ガスが充填され、捕水剤１０５が設けられている。

本発明により、微少な電圧・電流の変化によっても色ずれのない、高効率な白色・多色の有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。

Claims (1)

1. 陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも２種類以上有し、該複数の発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも１層は発光性化合物として下記一般式（Ａ）で表されるリン光性化合物を含有しており、かつ、前記中間層を構成する化合物の励起３重項エネルギーは該リン光性化合物の励起３重項エネルギーよりも大きく、かつ、該中間層を構成する化合物の少なくとも一種はカルボリン誘導体またはジアザカルバゾール誘導体であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
   

   

   （式中、Ｒａは水素原子、脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、Ｒｂ、Ｒｃは水素原子または置換基を表し、Ａ１は芳香族環、芳香族複素環を形成するのに必要な残基を表し、ＭはＩｒ、Ｐｔを表す。）

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