JP7049888B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」とも記す。）素子、表示装置、照明装置に関する。

有機ＥＬ素子は、薄く、柔軟でフレキシブルである。有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、現在主流となっている液晶表示装置およびプラズマ表示装置と比べて、高輝度、高精細な表示が可能である。また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、液晶表示装置に比べて視野角が広い。そのため、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、テレビや携帯電話のディスプレイ等としての利用の拡大が期待されている。有機ＥＬ素子は、照明装置への利用も期待されている。

有機ＥＬ素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層が積層された構造を有する。有機ＥＬ素子の構造は、基板側から陽極、発光層等の複数の層、陰極がこの順に積層される順構造と、基板側から陽極、発光層等の複数の層、陰極がこの順に積層される逆構造とに分けられる。

逆構造の有機ＥＬ素子としては、有機ＥＬ素子を構成する層の一部が無機物からなる有機無機ハイブリッド型の有機ＥＬ素子（Ｈｙｂｒｉｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤ：ＨＯＩＬＥＤ）が報告されている。このハイブリッド型素子では電子注入層に無機酸化物を用いており、アルカリ金属を用いずに電子注入が可能であるため、通常の有機ＥＬ素子に比べて酸素及び水分に対する耐性に優れている。
逆構造の有機ＥＬ素子では、基板上に発光層を形成する前に電子注入層を形成する。したがって、例えば、スパッタ法を用いて無機酸化物等で電子注入層を形成しても、発光層が損傷を受けることがなく、ハイブリッド型の素子作製に有利である。

逆構造の有機ＥＬ素子の無機酸化物層は電子注入層として機能するが（例えば、非特許文献１－５参照。）、無機酸化物層は有機層への電子注入性が不充分である。
そのため、無機酸化物層の上に、さらに電子注入層を成膜することにより、有機ＥＬ素子の電子注入性を改善する技術がある。例えば、非特許文献６には、高分子電解質からなる電子注入層を有する有機ＥＬ素子が記載されている。非特許文献７には、アミンが電子の注入速度の改善に有効であることが記載されている。非特許文献８～１１には、電極と有機層との界面における、アミノ基が電子注入に及ぼす効果について記載されている。

ウ シク ジェオン（Ｗｏｏ Ｓｉｋ Ｊｅｏｎ）外５名「オーガニック エレクトロニクス（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）」、第１０巻、２００９年、ｐ２４０－２４６ タエ ジン パク（Ｔａｅ Ｊｉｎ Ｐａｒｋ）外７名「アプライド フィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）」、第９２巻、２００８年、ｐ１１３３０８ ウ シク ジェオン（Ｗｏｏ Ｓｉｋ Ｊｅｏｎ）外６名「アプライド フィジクス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）」、第９２巻、２００８年、ｐ１１３３１１ ヘンク Ｊ．ボリンク（Ｈｅｎｋ Ｊ．Ｂｏｌｉｎｋ）外３名「アドバンスト マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、２０１０年、第２２巻、ｐ２１９８－２２０１ ヘンク Ｊ．ボリンク（Ｈｅｎｋ Ｊ．Ｂｏｌｉｎｋ）外２名「ケミストリー オブ マテリアルズ（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、２００９年、第２１巻、ｐ４３９－４４１ ヒョサン チョイ（Ｈｙｏｓｕｎｇ Ｃｈｏｉ）外８名「アドバンスト マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、第２３巻、２０１１年、ｐ２７５９ ウィンファ チョウ（Ｙｉｎｈｕａ Ｚｈｏ）外２１名「サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）」、第３３６巻、２０１２年、ｐ３２７ ヨンフーン キム（Ｙｏｕｎｇ－Ｈｏｏｎ Ｋｉｍ）外５名「アドバンスト ファンクショナル マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、２０１４年、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｆｍ．２０１３０４１６３ ステファン フォーフル、外４名「アドバンスト マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、２０１４年、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｍａ．２０１３０４６６６ ステファン フォーフル、外５名「アドバンスト マテリアルズ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、第２６巻、２０１４年、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｍａ．２０１４００３３２ ペン ウェイ、外３名「ジャーナル オブ アメリカン ケミカル ソサイエティ（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ）」、第１３２巻、２０１０年、ｐ８８５２

しかし、非特許文献６～１１のような電子注入層を有する逆構造の有機ＥＬ素子では、陽極からの正孔の注入に比べて陰極からの電子の注入が遅いため、陽極から注入される正孔により電子注入層界面で材料が劣化し、素子の駆動安定性が乏しくなる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、駆動安定性に優れた逆構造の有機ＥＬ素子、および前記有機ＥＬ素子を用いた表示装置、照明装置を提供することを課題とする。

本発明者は、逆構造の有機ＥＬ素子の駆動安定性を高めることができる材料について種々検討したところ、特定のドナー性の基と特定のアクセプター性の基とを組み合わせた化合物が、正孔に対して安定であることを見出した。そして、この化合物を逆構造の有機ＥＬ素子の材料として用いると、素子の駆動安定性を高められることを見出し、本発明に想到した。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］基板上に、陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられた有機ＥＬ素子であって、前記陰極と前記発光層の間に、下記式（ａ）で示される環構造を含む基と下記式（ｂ）で示される環構造を含む基とを有する化合物を含む層を有することを特徴とする、有機ＥＬ素子。

（ただし、式（ａ）中の－＊１は、前記化合物中の式（ａ）で示される環構造を含む基以外の原子と結合する結合子である。式（ｂ）中の－＊２は、前記化合物中の式（ｂ）で示される環構造を含む基以外の原子と結合する結合子である。）
［２］前記層が、還元剤をさらに含む、［１］に記載の有機ＥＬ素子。
［３］前記層が、酸解離定数ｐＫａが１以上である塩基性の化合物をさらに含む、［１］又は［２］に記載の有機ＥＬ素子。
［４］前記層と前記陰極との間に金属酸化物層を有する、［１］～［３］のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
［５］［１］～［４］のいずれかに記載の有機ＥＬ素子を含むことを特徴とする表示装置。
［６］［１］～［４］のいずれかに記載の有機ＥＬ素子を含むことを特徴とする照明装置。

本発明の有機ＥＬ素子は、逆構造で、駆動安定性が優れている。本発明の表示装置、照明装置は、用いる逆構造の有機ＥＬ素子の駆動安定性が優れている。

本発明の有機ＥＬ素子の構造の一例を示した概略断面図である。 本発明の有機ＥＬ素子の構造の一例を示した概略断面図である。 実施例および比較例の有機ＥＬ素子を連続駆動した際の輝度の時間変化をプロットしたグラフである。 式（１－１）で示される化合物のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの分子軌道計算の結果を示した図である。 式（２１）で示される化合物のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの分子軌道計算の結果を示した図である。 式（２３）で示される化合物のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの分子軌道計算の結果を示した図である。 式（２４）で示される化合物のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの分子軌道計算の結果を示した図である。 式（２５）で示される化合物のＨＯＭＯ－ＬＵＭＯの分子軌道計算の結果を示した図である。

＜有機ＥＬ素子＞
本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられ、陰極と発光層の間に、後述の式（ａ）で示される環構造を含む基と、後述の式（ｂ）で示される環構造を含む基とを有する化合物（以下、「化合物（１）」とも記す。）を含む層を有する。陰極と発光層の間に形成される化合物（１）を含む層は、電子注入輸送層となる。

本発明の有機ＥＬ素子の構造は、基板、陰極、化合物（１）を含む電子注入輸送層、発光層、陽極を有する逆構造であればよい。基板、陰極、化合物（１）を含む電子注入輸送層、発光層、陽極以外の層としては、正孔輸送層、正孔注入層、金属酸化物層等が挙げられ、適宜選択できる。

本発明の有機ＥＬ素子としては、例えば、図１に例示した有機ＥＬ素子１、図２に例示した有機ＥＬ素子１Ａが挙げられる。なお、図１、図２の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陰極３と、金属酸化物層４と、電子注入輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９とがこの順に設けられた積層構造を有する。
有機ＥＬ素子１Ａは、基板２上に、陰極３と、電子注入輸送層５と、発光層６と、正孔輸送層７と、正孔注入層８と、陽極９とがこの順に設けられた積層構造を有する。

本発明の有機ＥＬ素子の積層構造は、有機ＥＬ素子１，１Ａのような積層構造が好ましい。また、有機ＥＬ素子１のように、陰極と、化合物（１）を含む電子注入輸送層の間に、金属酸化物層を有することがより好ましい。金属酸化物層を有する有機ＥＬ素子は、金属酸化物層を有しない有機ＥＬ素子に比べて、連続駆動寿命や保存安定性に優れる。

（電子注入輸送層）
電子注入輸送層は、化合物（１）を含む層である。電子注入輸送層に含まれる化合物（１）は、１種でもよく、２種以上でもよい。
化合物（１）は、下記式（ａ）で示される環構造（以下、「環構造ａ」とも記す。）を含む基と、下記式（ｂ）で示される環構造（以下、「環構造ｂ」とも記す。）を含む基とを有する化合物である。すなわち、化合物（１）は、環構造ａ（カルバゾール環）を含む骨格と環構造ｂ（トリアジン環）を含む骨格とを有する化合物である。化合物（１）は、環構造ａを含む基がドナー性を示し、環構造ｂを含む基がアクセプター性を示す。

ただし、式（ａ）中の－＊１は、化合物（１）中の環構造ａを含む基以外の原子と結合する結合子である。式（ｂ）中の－＊２は、化合物（１）中の環構造ｂを含む基以外の原子と結合する結合子である。

環構造ａを含む基は、環構造ａを独立の環構造として有していてもよく、環構造ａを含むより大きな環構造として有していてもよい。環構造ａを含むπ共役系のより大きな環構造としては、インドロカルバゾール環、ベンゾフランカルバゾール環等が挙げられる。

環構造ａを含む基としては、例えば、下式（ａ１）～（ａ４）で示される基が挙げられる。

式（ａ１）中のＸ^１は、１つまたは２つが下記式（１ａ－１）～（１ａ－５）で示される基であり、残りがそれぞれ独立に水素原子、または、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルチオ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基、炭素数２～１０のアシル基、炭素数７～２０のアラルキル基、置換もしくは未置換の炭素数６～３０の芳香族炭化水素基、および、置換もしくは未置換の炭素数３～３０の芳香族複素環基からなる群から選択される置換基である。
式（ａ２）中のＸ^２は、それぞれ独立に水素原子、または、下記式（１ａ－１）～（１ａ－５）で示される基、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルチオ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基、炭素数２～１０のアシル基、炭素数７～２０のアラルキル基、置換もしくは未置換の炭素数６～３０の芳香族炭化水素基、および、置換もしくは未置換の炭素数３～３０の芳香族複素環基からなる群から選択される置換基である。
Ｒは、水素原子、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基である。
式（ａ３）中のＸ^３、式（ａ４）中のＸ^４は、それぞれ式（ａ２）中のＸ^２と同じである。

式（１ａ－１）～（１ａ－５）中のＲ^１は、それぞれ独立に水素原子、または、炭素数１～１０のアルキル基、炭素数１～１０のアルコキシ基、炭素数１～１０のアルキルチオ基、炭素数１～１０のアルキルアミノ基、炭素数２～１０のアシル基、炭素数７～２０のアラルキル基、置換もしくは未置換の炭素数６～３０の芳香族炭化水素基、および、置換もしくは未置換の炭素数３～３０の芳香族複素環基からなる群から選択される置換基であり、隣り合う置換基は一体となって環を形成していてもよい。
－＊３は、Ｘ^１～Ｘ^４が結合している環の炭素原子と結合する結合子を示す。

以下、式（ａ１）で示される基を「基（ａ１）」と記し、他の式で示される基も同様に記す。
基（ａ１）が２つの基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、それら２つの基は、Ｘ^１が結合している環構造中の別のベンゼン環にそれぞれ結合していることが好ましい。
基（ａ１）中の基（１ａ－１）～（１ａ－５）でないＸ^１としては、化合物（１）の合成の容易性の観点から、水素原子が好ましい。

基（ａ２）が基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、基（１ａ－１）～（１ａ－５）の数は、１つまたは２つが好ましい。基（ａ２）中の２つの基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、それら２つの基は、Ｘ^２が結合している環構造中の別のベンゼン環にそれぞれ結合していることが好ましい。
基（ａ２）中のＸ^２としては、化合物（１）の合成の容易性の観点から、水素原子が好ましい。
基（ａ２）中のＲとしては、芳香族炭化水素基が好ましく、フェニル基がより好ましい。

基（ａ３）が基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、基（１ａ－１）～（１ａ－５）の数は、１つまたは２つが好ましい。基（ａ３）中の２つの基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、それら２つの基は、Ｘ^３が結合している環構造中の別のベンゼン環にそれぞれ結合していることが好ましい。
基（ａ３）中のＸ^３としては、化合物（１）の合成の容易性の観点から、水素原子が好ましい。

基（ａ４）が基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、基（１ａ－１）～（１ａ－５）の数は、１つまたは２つが好ましい。基（ａ４）中の２つの基（１ａ－１）～（１ａ－５）を有する場合、それら２つの基は、Ｘ^４が結合している環構造中の別のベンゼン環にそれぞれ結合していることが好ましい。
基（ａ４）中のＸ^４としては、化合物（１）の合成の容易性の観点から、水素原子が好ましい。

基（１ａ－１）～（１ａ－５）のようなカルバゾール基はすべてドナー性に寄与し、また結合位置によらず同等のドナー性を示す。
基（１ａ－１）～（１ａ－５）中のＲ^１としては、化合物（１）の合成の容易性の観点から、水素原子が好ましい。

環構造ｂを含む基は、環構造ｂを独立の環構造として有していてもよく、環構造ｂを含むより大きな環構造として有してもよい。
環構造ｂを含む基としては、例えば、下記の基（ｂ１）～（ｂ３）が挙げられる。

ただし、式（ｂ１）、（ｂ２）中のＡｒ^１は、それぞれ独立に芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を示す。

Ａｒ^１としては、フェニル基が好ましい。
環構造ｂを含む基としては、基（ｂ１）が好ましく、Ａｒ^１がフェニル基である基（ｂ１）がより好ましい。

化合物（１）としては、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基とが直接的に結合している化合物であってもよく、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基とが間接的に結合している化合物であってもよい。
環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基とが間接的に結合している化合物としては、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基がそれぞれベンゼン環に置換されている化合物が好ましく、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基がそれぞれベンゼン環のオルト位に置換されている化合物がより好ましい。

化合物（１）の具体例としては、例えば、下記式（１－１）～（１－１０）で示される化合物が挙げられる。
以下、式（１－１）で示される化合物を「化合物（１－１）」とも記し、他の式で示される化合物も同様に記す。

化合物（１）を含む電子注入輸送層は、化合物（１）に加えてさらに他の材料を含んでもよい。
電子注入輸送層は、還元剤をさらに含むことが好ましい。還元剤は、ｎ－ドーパントとして働く。電子注入輸送層が還元剤を含む場合、陰極から発光層への電子の供給が充分に行われやすく、有機ＥＬ素子の発光効率がより一層向上する。

還元剤としては、電子供与性の化合物であれば特に制限されない。還元剤の具体例としては、例えば、１，３－ジメチル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、１，３－ジメチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール、（４－（１，３－ジメチル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾイミダゾール－２－イル）フェニル）ジメチルアミン（Ｎ－ＤＭＢＩ）、１，３，５－トリメチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ベンゾ［ｄ］イミダゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］イミダゾール化合物；３－メチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］チアゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］チアゾール化合物；３－メチル－２－フェニル－２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］オキサゾール等の２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］オキサゾール化合物；ロイコクリスタルバイオレット（＝トリス（４－ジメチルアミノフェニル）メタン）、ロイコマラカイトグリーン（＝ビス（４－ジメチルアミノフェニル）フェニルメタン）、トリフェニルメタン等のトリフェニルメタン化合物；２，６－ジメチル－１，４－ジヒドロピリジン－３，５－ジカルボン酸ジエチル（ハンチュエステル）等のジヒドロピリジン化合物等が挙げられる。電子注入輸送層に含まれる還元剤は、１種でもよく、２種以上でもよい。
還元剤としては、２，３－ジヒドロベンゾ［ｄ］イミダゾール化合物や、ジヒドロピリジン化合物が好ましく、Ｎ－ＤＭＢＩまたは２，６－ジメチル－１，４－ジヒドロピリジン－３，５－ジカルボン酸ジエチル（ハンチュエステル）がより好ましい。

電子注入輸送層に還元剤が含まれる場合、電子注入輸送層中の還元剤の含有量は、電子注入輸送層中の化合物（１）１００質量部に対して、０．１～１５質量部が好ましく、０．５～１０質量部がより好ましく、１～５質量部がさらに好ましい。還元剤の含有量が前記範囲内であれば、有機ＥＬ素子の発光効率がより一層高くなる。

電子注入輸送層は、酸解離定数ｐＫａが１以上の塩基性の化合物（以下、「塩基性化合物Ａ」とも記す。）をさらに含むことが好ましい。なお、「ｐＫａ」は「水中における酸解離定数」を意味する。塩基性化合物Ａは、化合物（１）からプロトン（Ｈ^＋）を引き抜く能力を有する。そのため、電子注入輸送層が塩基性化合物Ａを含むことで電子注入性がより一層向上する。

塩基性化合物ＡのｐＫａは、１以上であり、５以上が好ましく、１１以上がより好ましい。塩基性化合物Ａは、ｐＫａが高い化合物であるほど、化合物（１）からプロトンを引き抜く能力がより高いものとなる。

塩基性化合物Ａとしては、３級アミン誘導体、メトキシピリジン誘導体、ジアザビシクロノネン誘導体、ジアザビシクロウンデセン誘導体、フォスファゼン塩基誘導体、グアニジン環状誘導体等が挙げられる。電子注入輸送層に含まれる塩基性化合物Ａは、１種でもよく、２種以上でもよい。

３級アミン誘導体としては、４－ジメチルアミノピリジン（４－ＤＭＡＰ）、２－ジメチルアミノピリジン（２－ＤＭＡＰ）、トリエチルアミン等が挙げられる。３級アミン誘導体としては、より長寿命を得る観点から、４－ＤＭＡＰが好ましい。
メトキシピリジン誘導体としては、４－メトキシピリジン（４－ＭｅＯＰ）、３－メトキシピリジン（３－ＭｅＯＰ）等が挙げられる。メトキシピリジン誘導体としては、ｐＫａが高いため、４－ＭｅＯＰが好ましい。

ジアザビシクロノネン誘導体としては、１，５－ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン－５（ＤＢＮ）等が挙げられる。ジアザビシクロノネン誘導体としては、より長寿命を得る観点から、ＤＢＮが好ましい。
ジアザビシクロウンデセン誘導体としては、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン－７（ＤＢＵ）等が挙げられる。

フォスファゼン塩基誘導体としては、１－ｔｅｒｔ－ブチル－２，２，４，４，４－ペンタキス（ジメチルアミノ）－２λ^５，４λ^５－カテナジ（フォスファゼン）（Ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ ｂａｓｅ Ｐ２－ｔ－Ｂｕ）等が挙げられる。
グアニジン環状誘導体としては、７－メチル－１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デカ－５－エン（ＭＴＢＤ）、１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デカ－５－エン（ＴＢＤ）等が挙げられる。

還元剤および塩基性化合物Ａ以外の他の材料を用いてもよく、例えば、トリス－１，３，５－（３’－（ピリジン－３’’－イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｙＰｈＢ）のようなピリジン誘導体、（２－（３－（９－カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ））のようなキノリン誘導体、２－フェニル－４，６－ビス（３，５－ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４－ビス（４－ビフェニル）－６－（４’－（２－ピリジニル）－４－ビフェニル）－［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３－フェニル－４－（１’－ナフチル）－５－フェニル－１，２，４－トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル－１，３，４－オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’－（１，３，５－ベントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等に代表される各種金属錯体、２，５－ビス（６’－（２’，２’’－ビピリジル））－１，１－ジメチル－３，４－ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体等が挙げられる。

電子注入輸送層の平均厚さは、５～１００ｎｍが好ましく、１０～６０ｎｍがより好ましく、１０～３０ｎｍがさらに好ましい。電子注入輸送層の平均厚さが前記範囲の下限値以上であれば、正孔をブロックする効果が充分に得られやすく、有機ＥＬ素子の駆動安定性がより優れる。電子注入輸送層の平均厚さが前記範囲の上限値以下であれば、駆動電圧を充分に低くしやすい。電子注入輸送層の平均厚さが１０～３０ｎｍの範囲であれば、有機ＥＬ素子の連続駆動寿命が特に長くなる。
電子注入輸送層の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

（基板）
基板の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。基板の材料は、１種のみであってもよく、２種以上であってもよい。基板の材料としては、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子が得られる観点から、樹脂材料が好ましい。

基板に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。
基板に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス、パイレックス（登録商標）等が挙げられる。

ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子の場合には、基板として透明基板を用いる。トップエミッション型の有機ＥＬ素子の場合は、透明基板を用いてもよく、不透明基板を用いてもよい。
不透明基板としては、アルミナ等のセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。

（陽極及び陰極）
陽極及び陰極としては、公知の導電性材料を適宜用いることができる。陽極及び陰極は、光の取り出しのために少なくともいずれか一方は透明であることが好ましい。
透明導電性材料としては、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化インジウム（ＡＴＯ）、インジウムドープ酸化亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、フッ素ドープ酸化インジウム（ＦＴＯ）等が挙げられる。
不透明な導電性材料としては、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、錫、インジウム、銅、銀、金、白金や、これらの合金等が挙げられる。

陰極の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯが好ましい。
陽極の材料としては、金、銀、アルミニウムが好ましい。
一般に電極材料として用いられる金属や金属酸化物は陽極にも陰極にも使用でき、上部電極から光を取り出すトップエミッション構造の場合は、例えば、下部電極（陰極）にＡｌ、上部電極（陽極）にＩＴＯ等を使用できる。

陰極の平均厚さは、１０～５００ｎｍが好ましく、１００～２００ｎｍがより好ましい。陰極の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
陽極の平均厚さは、１０～１０００ｎｍが好ましく、３０～１５０ｎｍがより好ましい。なお、不透明な導電性材料を用いる場合でも、例えば平均厚さを１０～３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型及び透明型の陽極として使用できる。
陽極の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。

（金属酸化物層）
金属酸化物層は、陰極の一部または電子注入層として機能する層である。
金属酸化物層としては、１種の金属酸化物膜からなる単層、１種の金属酸化物膜が積層された複層、２種以上の金属酸化物膜が積層された複層、２種以上の金属酸化物が混合された金属酸化物膜を含む単層または複層から選ばれる、半導体膜もしくは絶縁体膜の層である。

なお、本発明においては、シート抵抗が１００Ω／□より低いものは導電体、シート抵抗が１００Ω／□より高いものは半導体または絶縁体として分類する。電極材料として例示したＩＴＯ、ＡＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ等は、導電性が高く半導体または絶縁体の範疇に含まれず、金属酸化物層を構成する金属酸化物には該当しない。

金属酸化物層に用いる金属酸化物を構成する金属元素としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、インジウム、ガリウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ケイ素等が挙げられる。なかでも、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素、チタン、亜鉛からなる群から選ばれる金属元素が好ましい。
２種以上の金属酸化物を用いる場合、少なくとも１つの金属酸化物の金属元素は、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素、チタン、亜鉛からなる群から選ばれる金属元素が好ましい。

金属酸化物層に用いる金属酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、および酸化亜鉛から選ばれる金属酸化物が好ましい。

金属酸化物層に２種以上の金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の組み合わせとしては、以下の組み合わせが挙げられる。以下、酸化チタンと酸化亜鉛の組み合わせを「酸化チタン／酸化亜鉛」と記し、その他の組み合わせも同様に記す。
金属酸化物の組み合わせとしては、例えば、酸化チタン／酸化亜鉛、酸化チタン／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化ケイ素、酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化カルシウム／酸化アルミニウム等の２種の組み合わせ、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化インジウム／酸化ガリウム／酸化亜鉛等の３種の組み合せが挙げられる。
金属酸化物層には、特殊な組成として良好な特性を示す酸化物半導体であるＩＧＺＯや、エレクトライドである１２ＣａＯ_７Ａｌ_２Ｏ_３を用いてもよい。

金属酸化物層の平均厚さは、１ｎｍから数μｍ程度まで許容できるが、より低電圧で駆動できる有機ＥＬ素子とする観点から、１～１０００ｎｍが好ましく、２～１００ｎｍがより好ましい。
金属酸化物層の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。

（発光層）
発光層を形成する材料としては、低分子化合物であってもよく、高分子化合物であってもよく、これらを混合して用いてもよい。なお、本発明において低分子材料とは、高分子材料（重合体）ではない材料を意味し、分子量が低い有機化合物を必ずしも意味するものではない。

発光層を形成する高分子材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ－フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキル，フェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ－フェンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレンビニレン）（ＲＯ－ＰＰＶ）、シアノ－置換－ポリ（パラ－フェンビニレン）（ＣＮ－ＰＰＶ）、ポリ（２－ジメチルオクチルシリル－パラ－フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ－ＰＰＶ）、ポリ（２－メトキシ，５－（２’－エチルヘキソキシ）－パラ－フェニレンビニレン）（ＭＥＨ－ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３－アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９－ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン－アルト－ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω－ビス［Ｎ，Ｎ’－ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］－ポリ［９，９－ビス（２－エチルヘキシル）フルオレン－２，７－ジル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９－ジオクチル－２，７－ジビニレンフルオレニル－オルト－コ（アントラセン－９，１０－ジイル）のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ－フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレン）（ＲＯ－ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物；さらには特開２０１１－１８４４３０号公報、特開２０１２－１５１１４８号公報に記載のホウ素化合物系高分子材料等が挙げられる。

発光層を形成する低分子材料としては、トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４－メチル－８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、８－ヒドロキシキノリン 亜鉛（Ｚｎｑ２）、（１，１０－フェナントロリン）－トリス－（４，４，４－トリフルオロ－１－（２－チエニル）－ブタン－１，３－ジオネート）ユーロピウム（III）（Ｅｕ（ＴＴＡ）３（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィン プラチナム（II）のような各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物、ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物、フェナントレンのようなフェナントレン系化合物、クリセン、６－ニトロクリセンのようなクリセン系化合物、ペリレン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２，５－ジ－ｔ－ブチルフェニル）－３，４，９，１０－ペリレン－ジ－カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物、コロネンのようなコロネン系化合物、アントラセン、ビススチリルアントラセンのようなアントラセン系化合物、ピレンのようなピレン系化合物、４－（ジ－シアノメチレン）－２－メチル－６－（パラ－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物、アクリジンのようなアクリジン系化合物、スチルベンのようなスチルベン系化合物、４，４’－ビス［９－ジカルバゾリル］－２，２’－ビフェニル（ＣＢＰ）、４、４’－ビス（９－エチルー３－カルバゾビニレン）－１，１’－ビフェニル（ＢＣｚＶＢｉ）のようなカルバゾール系化合物、２，５－ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物、ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物、２，２’－（パラ－フェニレンジビニレン）－ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物、ビスチリル（１，４－ジフェニル－１，３－ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物、ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物、クマリンのようなクマリン系化合物、ペリノンのようなペリノン系化合物、オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アルダジン系化合物、１，２，３，４，５－ペンタフェニル－１，３－シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物、キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物、２，２’，７，７’－テトラフェニル－９，９’－スピロビフルオレンのようなスピロ化合物、フタロシアニン（Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、さらには特開２００９－１５５３２５号公報および特許第５６６０３７１号公報に記載のホウ素化合物材料等が挙げられる。これらは、１種または２種以上を用いることができる。
また、量子ドットやペロブスカイト材料も発光層に使用できる。

（正孔輸送層）
正孔輸送層の材料としては、正孔輸送層の材料として通常用いられているいずれの化合物も用いることができ、各種ｐ型の高分子材料や、各種ｐ型の低分子材料を単独または組み合わせて用いることができる。

ｐ型の高分子材料（有機ポリマー）としては、ポリアリールアミン、フルオレン－アリールアミン共重合体、フルオレン－ビチオフェン共重合体、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ－フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂またはその誘導体等が挙げられる。
これらの化合物は、他の化合物との混合物として用いることもできる。一例として、ポリチオフェンを含有する混合物としては、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等が挙げられる。

ｐ型の低分子材料としては、１，１－ビス（４－ジ－パラ－トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１’－ビス（４－ジ－パラ－トリルアミノフェニル）－４－フェニル－シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４’，４’’－トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニル－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン、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（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（４－メトキシフェニル）－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メトキシフェニル）－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（α－ＮＰＤ）、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニル－パラ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ（パラ－トリル）－パラ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ（メタ－トリル）－メタ－フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ－イソプロピルカルバゾール、Ｎ－フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４－ジ－パラ－トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯｘＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ－ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１－フェニル－３－（パラ－ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４－オキサジアゾール、２，５－ジ（４－ジメチルアミノフェニル）－１，３，４－オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９－（４－ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７－トリニトロ－９－フルオレノン、２，７－ビス（２－ヒドロキシ－３－（２－クロロフェニルカルバモイル）－１－ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４－ジチオケト－３，６－ジフェニル－ピロロ－（３，４－ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フルオレンのようなフルオレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ－ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられる。これらは、１種または２種以上を用いることができる。
これらの中でも、α－ＮＰＤ、ＴＰＴＥのようなアリールアミン系化合物が好ましい。

本発明の有機ＥＬ素子が独立した層として正孔輸送層を有する場合、正孔輸送層の平均厚さは、１０～１５０ｎｍが好ましく、４０～１００ｎｍがより好ましい。
正孔輸送層の平均厚さは、低分子化合物の場合は水晶振動子膜厚計により、高分子化合物の場合は接触式段差計により測定できる。

（正孔注入層）
正孔注入層の材料としては、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化モリブテン（ＭｏＯ_３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）等の金属酸化物等が挙げられる。これらは、１種または２種以上を用いることができる。

正孔注入層は、酸化バナジウム又は酸化モリブテンを主成分とする層が好ましい。これにより、正孔注入層が陽極から正孔を注入して発光層または正孔輸送層へ輸送する機能がより優れたものとなる。また、酸化バナジウム又は酸化モリブテンは、それ自体の正孔輸送性が高いため、陽極から発光層または正孔輸送層への正孔の注入効率が低下することを防止しやすい。
正孔注入層は、酸化バナジウムおよび酸化モリブテンのいずれか一方または両方からなる層であることがより好ましい。

正孔注入層には、正孔注入の促進が可能なアクセプター材料である１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ－ＣＮ）、アクセプター材料である２，３，５，６－テトラフルオロ－７，７，８，８－テトラシアノ－キノジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）、アクセプター材料であるヘキサフルオロテトラシアノナフトキノジメタン（Ｆ６－ＴＮＡＰ）等を用いてもよい。

正孔注入層の平均厚さは、１～１０００ｎｍが好ましく、５～５０ｎｍがより好ましい。正孔注入層の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。

（製造方法）
本発明の有機ＥＬ素子における各層の形成方法は、特に制限されず、気相成膜法、液相成膜法等から材料に応じて適切な方法を選択できる。層ごとに形成方法が異なっていてもよい。

気相成膜法としては、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法等が挙げられる。
液相成膜法としては、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレー熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレード法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法等の印刷技術等が挙げられる。

化合物（１）を含む電子注入輸送層の形成方法としては、化合物（１）を含む溶液を塗布して形成する方法が好ましい。なお、電子注入輸送層は、真空蒸着法等でも成膜できる。

以上説明したように、本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と発光層との間に、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基を有する化合物（１）を含む層を有する逆構造とすることで、優れた駆動安定性を得ることができる。
本発明の有機ＥＬ素子は、材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができ、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることができるため、表示装置や照明装置の材料として好適に使用できる。

なお、本発明の有機ＥＬ素子は、前記した有機ＥＬ素子１，１Ａには限定されない。
陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の各層は、１層で形成されていてもよく、２層以上からなる層であってもよい。
有機ＥＬ素子における陰極、金属酸化物層、電子注入輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の各層の間に他の層を有する有機ＥＬ素子であってもよい。他の層としては、例えば、有機ＥＬ素子の特性をさらに向上させる目的で形成される電子阻止層が挙げられる。

＜表示装置＞
本発明の表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を含む表示装置である。本発明の表示装置は、本発明の有機ＥＬ素子を用いる以外は公知の態様を採用でき、例えば、本発明の有機ＥＬ素子を複数配列した素子配列群を用いて画像を表示する装置が挙げられる。

＜照明装置＞
本発明の照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を含む照明装置である。本発明の照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を用いる以外は公知の態様を採用でき、例えば、本発明の有機ＥＬ素子を複数配列した素子配列群を用いて面発光を行う装置が挙げられる。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。

［実施例１］
以下に示す方法により、図１に例示した有機ＥＬ素子１を製造した。
ＩＴＯからなる厚み１５０ｎｍのパターニングされた電極（陰極３）が形成されている平均厚さ０．７ｍｍの市販の透明ガラス基板（基板２）を用意し、アセトン中、イソプロパノール中で順に超音波洗浄した後、ＵＶオゾン洗浄を２０分間行った。
亜鉛金属をターゲットとし、反応ガスとして酸素、キャリアガスとしてアルゴンを用いたスパッタ法により、陰極３上に平均厚さ１０ｎｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）層を形成した後、イソプロパノール、アセトンで順次洗浄した。さらに、基板をスピンコーターにセットし、１質量％酢酸マグネシウム溶液（水／エタノール＝１／３）を毎分１６００回転で６０秒スピンコートし、大気下においてホットプレートにより４００℃で１時間アニールを行った。基板を水で洗浄した後、大気下においてホットプレートにより２５０℃で３０分間乾燥させ、陰極３上に金属酸化物層４を形成した。

金属酸化物層４まで形成した基板２をスピンコーターに設置し、シクロペンタノンに化合物（１－１）（１質量％）と化合物（２）（ＤＢＮ、２質量％）を溶解した溶液を金属酸化物層４上に滴下しながら、基板２を毎分３０００回転で３０秒間回転させて塗膜を形成した。その後、ホットプレートを用いて窒素雰囲気下で１２０℃、２時間のアニール処理を施し、平均厚さ３０ｎｍの電子注入輸送層５を形成した。

電子注入輸送層５まで形成した基板２を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。下記式（１１）で示されるビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）と、下記式（１２）で示されるトリス［１－フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）と、下記式（１３）で示されるＮ，Ｎ’－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン（α－ＮＰＤ）と、下記式（１４）で示されるＮ４，Ｎ４’－ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン－４－イル）－Ｎ４，Ｎ４’－ジフェニルビフェニルー４，４’－ジアミン（ＤＢＴＰＢ）と、Ａｌとを、それぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。

真空蒸着装置内を約１×１０^－５Ｐａの圧力となるまで減圧し、Ｚｎ（ＢＴＺ）２をホスト、Ｉｒ（ｐｉｑ）３をドーパントとして２０ｎｍ共蒸着し、発光層６を成膜した。このとき、ドープ濃度は、Ｉｒ（ｐｉｑ）３が発光層６全体に対して６質量％となるようにした。
発光層６上にＤＢＴＰＢを１０ｎｍ、α－ＮＰＤを３０ｎｍそれぞれ蒸着し、正孔輸送層７を成膜した。正孔輸送層７上に、三酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）を真空一貫で蒸着し、平均厚さ１０ｎｍの正孔注入層８を成膜した。正孔注入層８上にＡｌを蒸着し、平均厚さ１００ｎｍの陽極９を成膜し、有機ＥＬ素子を得た。

［実施例２～５］
表１に示すように、電子注入輸送層の形成において、化合物（１－１）の代わりに化合物（１－２）～（１－５）を用いた以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。

［比較例１～５］
表１に示すように、電子注入輸送層の形成において、化合物（１－１）の代わりに化合物（２１）～（２５）を用いた以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。

［発光特性の測定］
各例で得た有機ＥＬ素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定した。初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ^２として連続駆動し、経過時間に対する輝度の変化を調べ、輝度半減寿命（時間）を算出した。結果を表１に示す。
また、実施例１および比較例１、３～５における経過時間に対する輝度の変化をプロットした結果を図３に示す。

表１および図３に示すように、電子注入輸送層に化合物（１）を用いた実施例１～５の有機ＥＬ素子は、電子注入輸送層に化合物（１）以外の化合物を用いた比較例１～５の有機ＥＬ素子に比べて、輝度が減衰しにくく、長寿命であり、駆動安定性に優れていた。
環構造ａを含む基がビカルバゾール基である実施例４の有機ＥＬ素子は、インドロカルバゾール基である実施例１やベンゾフランカルバゾール基である実施例５の有機ＥＬ素子と同等の長寿命が確保されていた。この結果は、環構造ａを含む基には、環構造ａを含むπ共役系のより大きな環は必ずしも必要ではないことを示している。

比較例４で電子注入輸送層に用いた化合物（２４）は、アクセプター性の基が実施例１で用いた化合物（１－１）と同じトリアジン環（環構造ｂ）を含む基であり、ドナー性の基がトリフェニルアミノ基であり、化合物（１－１）のカルバゾール環（環構造ａ）を含む基とは異なっている。これらの比較から、有機ＥＬ素子の長寿命化には、ドナー性の基として環構造ａを含む基が有効であることがわかる。

比較例１、３で電子注入輸送層に用いた化合物（２１）、（２３）は、ドナー性の基が実施例１で用いた化合物（１－１）と同じインドロカルバゾール基であり、アクセプター性の基がそれぞれシアノ基、ジベンゾオキシド基であり、化合物（１－１）のトリアジン環（環構造ｂ）を含む基とは異なっている。これらの比較から、有機ＥＬ素子の長寿命化には、アクセプター性の基として環構造ｂを含む基が有効であることがわかる。

アクセプター性の基としてトリアジン環（環構造ｂ）を含む基を有するが、ドナーの基を有しない化合物（２５）を用いた比較例５の有機ＥＬ素子は、素子寿命は極めて短かった。この結果からも、ドナー性の基である環構造ａを含む基と、アクセプター性の基である環構造ｂを含む基を組み合わせた化合物を電子注入輸送層の材料として用いることが、長寿命化に重要であることがわかる。
このように、逆構造の有機ＥＬ素子における電子注入輸送層の材料として化合物（１）が有効であることが確認された。

［分子軌道（ＨＯＭＯ軌道／ＬＵＭＯ軌道）の分布］
分子軌道計算ソフトGaussian09を用いて、化合物（１－１）、化合物（２１）、化合物（２３）、化合物（２４）および化合物（２５）のＨＯＭＯ（最高被占軌道）－ＬＵＭＯ（最低空軌道）の分子軌道計算を行った。結果を図４～８に示す。

図８に示すように、アクセプター性の基（トリアジン基）は有するが、ドナー性の基を有しない化合物（２５）では、ＨＯＭＯとＬＵＭＯの両方がトリアジン基に偏在していた。これに対して、図４～７に示すように、ドナー性の基とアクセプター性の基の両方を有する化合物（１－１）、化合物（２１）、化合物（２３）、化合物（２４）では、ＬＵＭＯはアクセプター性の基付近に偏在し、ＨＯＭＯはドナー性の基付近に偏在していた。このように、ドナー性の基とアクセプター性の基を組み合わせた化合物では、分子内でＨＯＭＯ／ＬＵＭＯの軌道が分離していた。

アルカリ金属等を電子注入層に用いない逆構造の有機ＥＬ素子においては、電子の注入に比べて正孔の注入が容易になるため、多くの正孔が電子注入輸送層まで到達する。素子寿命が極めて短い比較例５は、化合物（２５）がアクセプター性の基のみを有する材料であり、正孔の影響を受けるＨＯＭＯがアクセプター性の基に局在しているため、正孔に対する耐性が低く、劣化しやすいと考えられる。実施例１や比較例１、３、４が比較例５に比べて素子の安定性が高いのは、化合物（１－１）、化合物（２１）、化合物（２３）、化合物（２４）においてＬＵＭＯとＨＯＭＯが分子内で分離し、ＨＯＭＯがアクセプター性の基に局在しておらず、化合物（２５）に比べて正孔に対する耐性が高くなるためであると考えられる。

また、化合物（１－１）、化合物（２１）、化合物（２３）、化合物（２４）は同様にＬＵＭＯとＨＯＭＯが分子内で分離しているが、化合物（１－１）は化合物（２１）、化合物（２３）、化合物（２４）に比べて長寿命化効果が特に優れている。そのため、化合物（１）による有機ＥＬ素子の長寿命化には、ＬＵＭＯとＨＯＭＯが分子内で分離するだけでなく、ドナー性の基とアクセプター性の基として、環構造ａを含む基と環構造ｂを含む基という特定の基の組み合わせが重要である。

１，１Ａ…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陰極、４…金属酸化物層、５…電子注入輸送層、６…発光層、７…正孔輸送層、８…正孔注入層、９…陽極。

Claims (4)

1. 基板上に、陰極と発光層と陽極とがこの順に設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
   前記陰極と前記発光層の間に、下記式（ａ）で示される環構造を含む基と下記式（ｂ）で示される環構造を含む基とを有する化合物を含む層を有し、
   前記層が、酸解離定数ｐＫａが１以上である塩基性の化合物をさらに含み、
   前記層と前記陰極との間に金属酸化物層を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。
   

   

   （ただし、式（ａ）中の－＊１は、前記化合物中の式（ａ）で示される環構造を含む基以外の原子と結合する結合子である。式（ｂ）中の－＊２は、前記化合物中の式（ｂ）で示される環構造を含む基以外の原子と結合する結合子である。）
2. 前記層が、還元剤をさらに含む、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. 請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする表示装置。
4. 請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする照明装置。

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