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WO2013031345A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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WO2013031345A1
WO2013031345A1 PCT/JP2012/065680 JP2012065680W WO2013031345A1 WO 2013031345 A1 WO2013031345 A1 WO 2013031345A1 JP 2012065680 W JP2012065680 W JP 2012065680W WO 2013031345 A1 WO2013031345 A1 WO 2013031345A1
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group
light emitting
layer
organic
compound
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PCT/JP2012/065680
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Inventor
中山　知是
雄史 小野
隼 古川
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence device, and more particularly to a technique suitable for obtaining white light emission excellent in power efficiency and light emission lifetime.
  • an organic electroluminescence element basically has a layer structure composed of an anode / an organic light emitting layer / a cathode, and a layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer. Is appropriately provided.
  • a layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • holes and electrons injected from the anode and the cathode recombine to generate excitons, and light emission occurs via the excitons.
  • an organic EL element using a phosphorescent substance (phosphorescent dopant) in an organic light emitting layer see, for example, Patent Documents 1 and 2), or a plurality of phosphorescent dopants
  • An organic EL element in which an exciton blocking layer made of an electron transporting material is provided between organic light emitting layers has been proposed.
  • an organic EL element for example, a blue light emitting material and a green light emitting material are used.
  • a method for obtaining white light by mixing red light emitting materials in one element is known.
  • red light emitting materials for example, in the case of the phosphorescent element, blue, green, and red light emitting materials are used.
  • the phosphorescent light emitting element can be expected to obtain high efficiency in principle as described above, but on the other hand, the luminance life at the time of driving is not always satisfactory at present. This is mainly because the driving stability of the blue phosphorescent material is not good.
  • Patent Documents 4 to 6 organic EL elements using blue fluorescent materials and green and red phosphorescent materials have been proposed (see, for example, Patent Documents 4 to 6).
  • a special bipolar layer is provided between an organic light emitting layer containing a red or green phosphorescent dopant and an organic light emitting layer containing a blue fluorescent dopant (see Patent Document 5).
  • a non-light emitting interface layer is provided (see Patent Document 6) to improve luminous efficiency and device life.
  • JP 2001-284056 A JP-T-2002-525808 JP-T-2004-522276 JP 2004-227814 A Japanese Patent No. 4969948 Japanese Patent No. 4496949
  • the main object of the present invention is to improve power efficiency and light emission lifetime in an organic EL device that obtains white color using a fluorescent light-emitting material such as blue and a phosphorescent light-emitting material of another color different from that.
  • An object of the present invention is to provide an organic EL element capable of suppressing chronological changes in chromaticity and driving voltage.
  • an organic electroluminescence device comprising an anode, a cathode, and a plurality of light emitting layers, wherein the plurality of light emitting layers are disposed between the anode and the cathode
  • the plurality of light emitting layers have a fluorescent light emitting layer and at least two or more phosphorescent light emitting layers, Of the fluorescent light emitting layer and the phosphorescent light emitting layer, the fluorescent light emitting layer is disposed on the anode side,
  • Each layer of the phosphorescent layer contains a phosphorescent dopant and a host compound,
  • the phosphorescent light emitting layer having the longest emission wavelength has a content higher than that of the main phosphorescent light emitting dopant of the layer, and the lowest excited triplet energy T1 is the main phosphorescent light emitting of the layer.
  • the present invention it is possible to improve the power efficiency and the light emission lifetime, and further suppress the change with time of chromaticity and driving voltage.
  • the fluorescent light emitting layer is disposed on the anode side of the phosphorescent light emitting layer.
  • the fluorescent light emitting layer is preferably a blue fluorescent light emitting layer containing a blue fluorescent light emitting dopant.
  • the light emission in the blue region of the blue fluorescent light-emitting layer means that the light emission maximum wavelength is in the range of 430 nm to 480 nm.
  • the phosphorescent light emitting layer has a layer structure of at least two layers.
  • the phosphorescent light emitting layer is preferably composed of a red phosphorescent light emitting layer containing a red phosphorescent light emitting dopant and a green phosphorescent light emitting layer containing a green phosphorescent light emitting dopant.
  • the blue fluorescent light emitting layer, the red phosphorescent light emitting layer, and the green phosphorescent light emitting layer are preferably laminated in this order from the anode to the cathode.
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the structure of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the requirements defined in the present invention.
  • the total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it prevents the uniformity of the film to be formed, the application of unnecessary high voltage during light emission, and the improvement of the stability of the emission color with respect to the driving current. From the viewpoint, it is preferable to adjust to a range of 5 nm to 200 nm, and more preferably to a range of 20 nm to 150 nm. In the structure defined by the structure of the present invention, the thickness of each light emitting layer is preferably adjusted to a range of 5 nm to 200 nm, and more preferably adjusted to a range of 3 nm to 150 nm. is there.
  • the light emitting layer includes a fluorescent light emitting layer and a phosphorescent light emitting layer.
  • the fluorescent light emitting layer contains a fluorescent light emitting dopant and a host compound.
  • the phosphorescent layer also contains a phosphorescent dopant and a host compound.
  • a light emitting dopant or a host compound described later can be used, for example, a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method (Langmuir-Blodget method), an ink jet method, a spray method, a printing method,
  • the film can be formed by a known thin film forming method such as a slot type coater method.
  • the number of layers constituting the light emitting layer is not particularly limited as long as it satisfies the requirements defined in the present invention, but at least two phosphorescent light emitting layers and blue light emitting in one blue region. And a fluorescent light emitting layer.
  • the phosphorescent or fluorescent light-emitting dopant contained in each light-emitting layer may be contained in the light-emitting layer at a uniform concentration in the film thickness direction, but has a concentration distribution. Also good.
  • the phosphorescent host compound contained in the phosphorescent layer of the organic EL device of the present invention is preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1. Preferably, it is a compound having a phosphorescence quantum yield of less than 0.01. Moreover, in the compound contained in a light emitting layer, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20 mass% or more.
  • the host compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the phosphorescent host compound used in the present invention is not particularly limited in terms of structure, but is typically a carbazole derivative, triarylamine derivative, aromatic borane derivative, nitrogen-containing heterocyclic compound, thiophene derivative, furan derivative.
  • a compound having a basic skeleton such as an oligoarylene compound, or a carboline derivative or a diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative is at least one carbon atom of a hydrocarbon ring constituting a carboline ring of a carboline derivative) Represents the one substituted with a nitrogen atom).
  • a compound represented by the following general formula (a) is preferable.
  • X represents NR ′, O, S, CR′R ′′ or SiR′R ′′, R ′ and R ′′ each represent a hydrogen atom or a substituent.
  • Ar represents an aromatic ring.
  • N represents an integer of 0 to 8.
  • the substituents represented by R ′ and R ′′ may be alkyl groups (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group).
  • octyl group dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.
  • cycloalkyl group eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.
  • alkenyl group eg, vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, 2 -Butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, isopropenyl group, etc.
  • alkynyl group for example, ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon group aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.
  • phenyl group, p-chlorophenyl group mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, Tolyl group, azulenyl group, acenaphthen
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • X is preferably NR ′ or O, and R ′ is particularly preferably an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the aromatic ring represented by Ar include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocyclic ring. Further, the aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and may be unsubstituted or may have a substituent as described later.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring represented by Ar include a benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring, pyrene ring, Examples include a pyranthrene ring and anthraanthrene ring. These rings may further have a substituent.
  • examples of the aromatic heterocycle represented by Ar include a furan ring, a dibenzofuran ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, and a triazine ring.
  • the aromatic ring represented by Ar is preferably a carbazole ring, a carboline ring, a dibenzofuran ring, or a benzene ring, and particularly preferably used is a carbazole ring, A carboline ring or a benzene ring.
  • a benzene ring having a substituent is preferable, and a benzene ring having a carbazolyl group is particularly preferable.
  • the aromatic ring represented by Ar is preferably a condensed ring having three or more rings, as shown below, and is an aromatic hydrocarbon in which three or more rings are condensed.
  • the condensed ring include naphthacene ring, anthracene ring, tetracene ring, pentacene ring, hexacene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, benzopyrene ring, benzoazulene ring, chrysene ring, benzochrysene ring, acenaphthene ring, acenaphthylene ring, Triphenylene ring, coronene ring, benzocoronene ring, hexabenzocoronene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, fluoranthene ring, perylene ring, naphthoperylene ring, pent
  • aromatic heterocycle condensed with three or more rings include an acridine ring, a benzoquinoline ring, a carbazole ring, a carboline ring, a phenazine ring, a phenanthridine ring, a phenanthroline ring, a carboline ring, a cyclazine ring, Kindin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (any one of the carbon atoms constituting the carboline ring is a nitrogen atom Phenanthroline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring, benzodifuran ring, benzod
  • the substituents that the aromatic ring represented by Ar may have are the same as the substituents represented by R ′ and R ′′.
  • n represents an integer of 0 to 8, preferably 0 to 2, and particularly preferably 1 or 2 when X is O or S.
  • luminescent host compound represented by the general formula (a) are shown below, but are not limited thereto.
  • the phosphorescent host compound used in the present invention may be a low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). But it is good.
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, which prevents the emission of longer wavelengths and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • the host compound in the case of having a plurality of light emitting layers, may be different for each light emitting layer, but the same compound is preferable because excellent driving life characteristics are obtained.
  • the phosphorescent host compound has a lowest excited triplet energy (T1) larger than 2.2 eV because higher luminous efficiency can be obtained.
  • the lowest excited triplet energy as used in the present invention refers to the peak energy of the emission band corresponding to the transition between the lowest vibrational bands of the phosphorescence emission spectrum observed at a liquid nitrogen temperature after dissolving the host compound in a solvent.
  • a compound having a glass transition point of 90 ° C. or higher is preferable, and a compound having a glass transition temperature of 130 ° C. or higher is preferable because excellent driving life characteristics can be obtained.
  • the glass transition point (Tg) is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the host material is responsible for carrier transport
  • a material having carrier transport capability is preferable.
  • Carrier mobility is used as a physical property representing carrier transport ability, but the carrier mobility of an organic material generally depends on the electric field strength. Since a material having a high electric field strength dependency easily breaks the balance of hole and electron injection / transport, it is preferable to use a material having a low electric field strength dependency of mobility for the intermediate layer material and the host material.
  • the phosphorescent host compound can also be used appropriately as a host compound for a fluorescent light-emitting dopant.
  • Fluorescent light emitting dopant also called fluorescent dopant, fluorescent light emitter, etc.
  • dopants can also be used in the present invention.
  • International Publication No. 00/70655 pamphlet JP-A Nos. 2002-280178, 2001-181616, 2002-280179, 2001 -181617, 2002-280180, 2001-247859, 2002-299060, 2001-313178, 2002-302671, 2001-345183, 2002 No. 324679, WO 02/15645, JP 2002-332291, 2002-50484, 2002-332292, 2002-83684, JP 2002-540572, JP 002-117978, 2002-338588, 2002-170684, 2002-352960, WO01 / 93642, JP2002-50483, 2002-1000047 No. 2002-173684, No.
  • the phosphorescent dopant according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, specifically, a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.).
  • the phosphorescence quantum yield is defined as a compound of 0.01 or more at 25 ° C., but the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescence quantum yield can be measured, for example, by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescent emitter according to the present invention has the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. It only has to be achieved.
  • the phosphorescent dopant There are two types of light emission principle of the phosphorescent dopant.
  • One type is that a carrier (electron, hole) is combined on the host compound to which the carrier is transported, and an excited state of the host compound is generated, and this excitation energy is transferred to the phosphorescent dopant. It is an energy transfer type that obtains light emission from.
  • the other type is a carrier trap type in which the phosphorescent light emitting dopant becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent light emitting dopant, and light emission from the phosphorescent light emitting dopant is obtained.
  • the excited state energy of the phosphorescent dopant is preferably lower than the excited state energy of the host compound in order to obtain high light emission efficiency.
  • the phosphorescent light emitting dopant can be appropriately selected from known materials used in the light emitting layer of the organic EL device.
  • the phosphorescent dopant according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex system). Compound) and rare earth complexes, and most preferred is an iridium compound.
  • the phosphorescence emission layer has a layer configuration of at least two layers. Among these phosphorescent light emitting layers, the phosphorescent light emitting layer having the longest emission wavelength contains a special phosphorescent metal complex in addition to the main phosphorescent light emitting dopant of the layer. Yes.
  • the phosphorescent light-emitting layer mainly has the characteristics (i) and (ii).
  • the content of the special phosphorescent metal complex is larger than the content of the phosphorescent dopant that is the main light emission.
  • the lowest excited triplet energy (T1) of the special phosphorescent metal complex is larger than T1 of the phosphorescent dopant that mainly emits light and smaller than T1 of the host compound.
  • T1 of each compound of a phosphorescence emission dopant and a host compound can be measured by a general method in this field.
  • any measuring apparatus of each device company may be used.
  • excitation light is emitted at a low temperature using a spectrofluorometer (F-4500 or F-7000 type spectrofluorometer, Hitachi High-Tech). It is possible to calculate the energy level of the lowest excited triplet state by emitting phosphorescence and measuring the absorption and emission spectra.
  • Injection layer electron injection layer, hole injection layer
  • the injection layer can be provided as necessary, and may exist between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to lower drive voltage and improve light emission luminance.
  • Organic EL element and its forefront of industrialization June 30, 1998, NTS Corporation) Issue
  • Chapter 2 “ Electrode Materials ”(pages 123 to 166), which is described in detail, and has a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
  • anode buffer layer hole injection layer
  • copper phthalocyanine Phthalocyanine buffer layer typified by (1)
  • oxide buffer layer typified by vanadium oxide
  • amorphous carbon buffer layer polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene, and the like. It is also preferable to use materials described in JP-T-2003-519432.
  • cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc.
  • Metal buffer layer typified by lithium
  • alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride
  • alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride
  • oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. .
  • the buffer layer is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, although it depends on the material used.
  • ⁇ Blocking layer hole blocking layer, electron blocking layer>
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer as needed.
  • the hole blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the film thickness of the hole blocking layer and the electron transport layer according to the present invention is preferably 3 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm to 30 nm.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • the above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is further preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminoph
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • JP-A-4-297076 JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004), JP-A-11-251067, J. MoI. Huang et. al. It is also possible to use a hole transport material that has so-called p-type semiconducting properties, as described in the literature (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139), JP 2003-519432 A. it can. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
  • the above hole transport material is used, for example, vacuum deposition method, spin coating method, casting method, LB method (Langmuir-Blodget method), ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.
  • the film can be formed by a known thin film forming method.
  • the film thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material
  • an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode.
  • any material selected from conventionally known compounds can be selected and used. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone Derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material.
  • the distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and like the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC can be used.
  • a semiconductor can also be used as an electron transport material.
  • the above-mentioned electron transport material is a known material such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method (Langmuir-Blodget method), an ink jet method, a spray method, a printing method, or a slot type coater method.
  • the film can be formed by a thin film forming method.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • an electron transport material that has n-type semiconductor properties doped with impurities.
  • examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • an electron transport material that has such n-type semiconductor properties because an element with lower power consumption can be produced.
  • a compound having a phenylpyridine skeleton is contained, and at least one of an electron donating metal (metal atom), metal ion, or metal complex is doped.
  • the compound having a phenylpyridine skeleton is preferably represented by the general formula (1).
  • the electron-donating metal, metal ion, or metal complex is preferably doped with respect to the electron transport layer and not with the exciton blocking layer (hole blocking layer).
  • “Ar1” represents an m-valent aryl group
  • “R” and “R ′” each represents a hydrogen atom or a substituent.
  • “N” represents an integer of 1 to 6.
  • R and R ′ represent a substituent
  • specific examples of these substituents include an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a hydroxyethyl group, a methoxymethyl group, a trimethyl group).
  • substituents include a halogen atom, hydroxyl group, nitro group, cyano group, carboxyl group, sulfo group, alkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group.
  • R and R ′ include a hydrogen atom, an alkyl group, and an aryl group, and a hydrogen atom is more preferable.
  • the benzene ring and the pyridine ring may be bonded at any position, but preferably bonded to the benzene ring at the 2-position of the pyridine, and the benzene ring side is bonded to Ar1. It is preferably bonded to the pyridine ring at the ortho position.
  • a structure in which a benzene ring and a pyridine ring are condensed via R and R ′ may be employed.
  • the aryl group represented by Ar1 is an aromatic hydrocarbon group such as phenyl group, naphthyl group, triphenylene group, biphenyl group, terphenyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, triazinyl group, thienyl group, Examples include an aromatic heterocyclic group such as a furyl group, a carbazolyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an azacarbazolyl group, and the aryl group represented by Ar1 may have a substituent.
  • n represents an integer of 1 to 6, and is bonded to the phenylpyridine structure through n bonds from the aryl group.
  • n is preferably 2 or 3, and as specific Ar1 structures, the following structures or combinations thereof are preferably used.
  • Ar2 represents an aryl group and is bonded to the benzene ring of the general formula (1) at the position of “*”.
  • the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) applied to the organic EL element of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc., and may be transparent. It may be opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, Cycloolefin resins such as polyether imide, polyether ketone imide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or
  • An inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film, and the water vapor permeability measured by a method according to JIS K 7129-1992 is 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1992 is preferably 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. It is preferable that the film has a water vapor permeability of 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less, and the water vapor permeability and oxygen permeability are both 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24h) or less is more preferable.
  • the material for forming the barrier film may be any material as long as it has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of the element such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is also preferable.
  • the opaque support substrate examples include metal plates / films such as aluminum and stainless steel, opaque resin substrates, ceramic substrates, and the like.
  • Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method of bonding a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive.
  • the sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Moreover, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film.
  • the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
  • a polymer film and a metal film can be preferably used because the organic EL element can be thinned.
  • the polymer film preferably has an oxygen permeability of 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less and a water vapor permeability of 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. Further, it is more preferable that both the water vapor permeability and the oxygen permeability are 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to.
  • fever and chemical curing types such as an epoxy type, can be mentioned.
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print it like screen printing.
  • the electrode and the organic layer on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and form an inorganic or organic layer in contact with the support substrate to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of the element such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. it can.
  • vacuum deposition sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma
  • a polymerization method a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is injected in the gas phase and the liquid phase.
  • a vacuum can also be used.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples include metal oxides (eg, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide), sulfates (eg, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate).
  • metal oxides eg, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • sulfates eg, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate.
  • metal halides eg, calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide, etc.
  • perchloric acids eg, barium perchlorate
  • Magnesium perchlorate, etc. anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides and perchloric acids.
  • a protective film or a protective plate may be provided outside the sealing film or the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween.
  • the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, etc. used for the sealing can be used, but the polymer film is light and thin. Is preferably used.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • an electrode substance include conductive transparent materials such as metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • conductive transparent materials such as metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not required (about 100 ⁇ m or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. Or when using the substance which can be apply
  • cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm.
  • the emission luminance is advantageously improved.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode after producing the metal with a film thickness of 1 nm to 20 nm. By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
  • a desired electrode material for example, a thin film made of a material for an anode is formed on a suitable support substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm.
  • a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm.
  • the vapor deposition method, the wet process spin coating method, casting method, ink jet method, printing method, LB method (Langmuir-Blodgett method), spray method, printing method,
  • vacuum deposition, spin coating, ink-jet, printing, and slot-type coater methods are particularly preferred from the standpoint that a homogeneous film is easily obtained and pinholes are not easily formed. preferable.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally the boat heating temperature is 50 ° C. to 450 ° C., the degree of vacuum is 10 ⁇ 6 Pa to 10 ⁇ 2 Pa, and the vapor deposition rate is 0. It is desirable to select appropriately within the range of 01 nm / second to 50 nm / second, substrate temperature ⁇ 50 ° C. to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 nm to 200 nm, and a cathode is provided.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • the organic EL element is preferably manufactured from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 V to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • An organic electroluminescence device emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index of about 1.6 to 2.1), and can extract only about 15% to 20% of light generated in the light emitting layer. It is generally said that there is no. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle ⁇ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because light is totally reflected between the light and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the direction of the side surface of the device.
  • a technique for improving the light extraction efficiency for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate to prevent total reflection at the transparent substrate and the air interface (for example, US Pat. No. 4,774,435), A method for improving efficiency by providing light condensing property (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-134795), a method for forming a reflective surface on the side surface of an element (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), a substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the substrate and the light emitter (for example, Japanese Patent Laid-Open No.
  • these methods can be used in combination with the organic electroluminescence device of the present invention, but a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate, A method of forming a diffraction grating between any layers of the transparent electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
  • the light extracted from the transparent electrode has a higher extraction efficiency to the outside as the refractive index of the medium is lower.
  • the low refractive index layer examples include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Furthermore, it is preferable that it is 1.35 or less.
  • the thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
  • the method of introducing a diffraction grating into an interface that causes total reflection or in any medium has a feature that the effect of improving the light extraction efficiency is high.
  • This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction, such as first-order diffraction or second-order diffraction.
  • the light that cannot be emitted due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in the transparent substrate or transparent electrode). , Trying to extract light out.
  • the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. In other words, the light extraction efficiency does not increase so much.
  • the refractive index distribution a two-dimensional distribution
  • the light traveling in all directions is diffracted, and the light extraction efficiency is increased.
  • the position where the diffraction grating is introduced may be in any layer or in the medium (in the transparent substrate or transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated. At this time, the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium.
  • the arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
  • the organic electroluminescence device of the present invention is processed to provide, for example, a structure on a microlens array on the light extraction side of a support substrate (substrate), or in combination with a so-called condensing sheet, for example, a specific direction, By condensing in the front direction with respect to the element light emitting surface, the luminance in a specific direction can be increased.
  • quadrangular pyramids having a side of 30 ⁇ m and an apex angle of 90 degrees are arranged two-dimensionally on the light extraction side of the substrate.
  • One side is preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate
  • the condensing sheet it is possible to use, for example, an LED backlight of a liquid crystal display device that has been put into practical use.
  • a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used.
  • BEF brightness enhancement film
  • a substrate may be formed with a ⁇ -shaped stripe having an apex angle of 90 degrees and a pitch of 50 ⁇ m, or the apex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may also be used.
  • a light diffusing plate / film may be used in combination with the light collecting sheet.
  • a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
  • the organic EL element of the present invention is used for a multicolor or white display device.
  • a shadow mask is provided only at the time of forming a light emitting layer, and a film can be formed on one surface by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, slot coater, or the like.
  • the method is not limited, but a vapor deposition method, an inkjet method, and a printing method are preferable. In the case of using a vapor deposition method, patterning using a shadow mask is preferable.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic EL device of the present invention may be used as a kind of lamp such as an illumination or exposure light source, a projection device that projects an image, or a display device that directly recognizes a still image or a moving image. (Display) may be used.
  • the driving method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • patterning may be performed by a metal mask, an inkjet printing method, or the like at the time of film formation, if necessary.
  • patterning only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire element layer may be patterned.
  • the light emitting dopant used in the light emitting layer is not particularly limited.
  • the platinum complex according to the present invention or the wavelength range corresponding to the CF (color filter) characteristics Any one of known light-emitting dopants may be selected and combined, or combined with the light extraction and / or light collecting sheet according to the present invention to be whitened.
  • the white organic EL element of the present invention is taken out from the organic electroluminescence element by combining the CF (color filter) and arranging the element and the driving transistor circuit in accordance with the CF (color filter) pattern.
  • white light as a backlight
  • blue light, green light, and red light are obtained through a blue filter, a green filter, and a red filter, so that a full-color organic electroluminescence display with a low driving voltage and a long life can be obtained.
  • a white light emitting organic EL element using a blue fluorescent light emitting dopant and a longer wave (green and red) phosphorescent light emitting dopant in combination is provided.
  • White light-emitting organic EL devices using a blue fluorescent dopant and a longer-wave phosphorescent dopant in combination have been developed since long life and high color rendering properties can be expected.
  • a three-layer structure having three different colors of B (blue), G (green), and R (red) is preferable.
  • the inventors of the present invention have a preferable stacking order of blue / phosphorescent light (at least two layers) from the anode side, particularly blue / red / green with less energy loss (excitation energy diffusion) to the outside of the light emitting unit (light emitting layer). I found out.
  • the central light emitting layer where the energy tends to concentrate tends to increase the light emission intensity, and it is necessary to reduce the thickness of the light emitting layer compared to the multilayer in order to achieve white balance.
  • the luminance life of an organic EL element tends to be shortened when the light emitting layer is thin.
  • the carrier trap frequency per molecule of the light emitting material is increased and the material is easily deteriorated from radicals. In the case of white, for example, chromaticity is likely to change due to a change in carrier balance during storage over time.
  • the present inventors have incorporated a phosphorescent metal complex having the above-described characteristics into the red light emitting layer located in the center in the above light emitting layer structure, particularly the blue / red / green light emitting layer structure. It has been found that the luminance life can be improved while maintaining high efficiency (see Example 1). The cause of this is not clear, but it is presumed that, for example, the presence of the metal complex could reduce the radical state existence frequency of the red light emitting material. Furthermore, the present inventors can relax the change over time by doping an electron-donating metal in the electron transport layer and suppress fluctuations in chromaticity and driving voltage, and particularly with an electron transport material having a phenylpyridine skeleton. It has been found that the combination exhibits an excellent fluctuation suppressing effect (see Example 2).
  • each blue, red, and green light emitting layer of each organic EL element shown below is selected so as to exhibit white light emission in the range of the correlated color temperature from 4400K to 4000K at a luminance of 1000 cd / m 2 .
  • the compounds used below have the following structures.
  • organic EL element 101 After patterning on a support substrate in which ITO (indium tin oxide) was formed to a thickness of 110 nm on a glass substrate having a thickness of 30 mm ⁇ 30 mm and a thickness of 0.7 mm as an anode, The transparent support substrate with the ITO transparent electrode is ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. Then, the transparent support substrate is placed on a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus. Fixed.
  • ITO indium tin oxide
  • Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an optimum amount for device fabrication.
  • the evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten. After reducing the vacuum to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the deposition crucible containing the compound M-1 was heated by energization, and deposited on a transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / second. An injection layer was provided. Next, ⁇ -NPD was deposited in the same manner to provide a 70 nm hole transport layer.
  • Compound GD-1 and Compound H-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of Compound GD-1 is 9% by volume to form a green phosphorescent light emitting layer having a thickness of 15 nm. did.
  • compounds GD-1, RD-1 and compound H-1 were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of compound GD-1 was 9% by volume and RD-1 was 2% by volume.
  • a red phosphorescent light emitting layer having a thickness of 7 nm was formed. In the red phosphorescent light emitting layer, main light emission is caused by the compound RD-1.
  • the compound RD-1 corresponds to a main phosphorescent light emitting dopant
  • the compound GD-1 corresponds to a special phosphorescent metal complex.
  • the content of compound GD-1 is higher than the content of compound RD-1.
  • the value of T1 of compound GD-1 is larger than the value of T1 of compound RD-1, and smaller than the value of T1 of compound H-1.
  • Compound BD-1 and Compound H-2 were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of Compound BD-1 was 7%, and a blue fluorescent light-emitting layer having a thickness of 35 nm was formed. .
  • compound HB-1 was deposited to a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an exciton blocking layer, and then compound E-1 was deposited to a thickness of 25 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • an electron transport layer was formed.
  • KF was formed to a thickness of 2 nm
  • aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of an organic EL element.
  • the organic EL element 101 is covered with a glass cover 102.
  • the sealing operation with the glass cover 102 was performed in a glove box (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more) in a nitrogen atmosphere without bringing the organic EL element 101 into contact with the atmosphere.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the organic EL element.
  • an organic EL layer 106 and a cathode 105 are laminated and formed on a glass substrate 107 with a transparent electrode.
  • the glass cover 102 is filled with nitrogen gas 108 and a water catching agent 109 is provided.
  • Compound GD-1 and Compound H-1 are co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of Compound GD-1 is 9% by volume, thereby forming a green phosphorescent light emitting layer having a thickness of 25 nm. did.
  • compound HB-1 was deposited to a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an exciton blocking layer, and then compound E-1 was deposited to a thickness of 25 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • an electron transport layer was formed.
  • KF was formed to a thickness of 2 nm
  • aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode.
  • the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 102” was produced.
  • the compound RD-1 corresponds to a main phosphorescent light emitting dopant
  • the compound GD-1 corresponds to a special phosphorescent metal complex.
  • the content of compound GD-1 is higher than the content of compound RD-1.
  • the value of T1 of compound GD-1 is larger than the value of T1 of compound RD-1, and smaller than the value of T1 of compound H-1.
  • Compound GD-1 and Compound H-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of Compound GD-1 is 9% by volume, thereby forming a green phosphorescent light emitting layer having a thickness of 30 nm. did.
  • compound HB-1 was deposited to a film thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an exciton blocking layer (hole blocking layer), and then compound E-1 was deposited to a film thickness of 25 nm at a deposition rate of 0
  • the electron transport layer was formed by vapor deposition at a rate of 1 nm / second.
  • KF was formed to a thickness of 2 nm
  • aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode.
  • the non-light-emitting surface was covered with a glass case to produce an "organic EL element 103".
  • Organic EL element 104 It carried out similarly to the organic EL element 102, and provided even the blue fluorescence light emitting layer.
  • Compound GD-1 and Compound H-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that Compound GD-1 has a concentration of 9% by volume to form a green phosphorescent light emitting layer having a thickness of 18 nm. did.
  • compounds GD-1, RD-1 and H-1 were co-polymerized at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of compound GD-1 was 9% by volume and the concentration of compound RD-1 was 2% by volume.
  • red phosphorescent light emitting layer having a thickness of 8 nm.
  • main light emission is caused by the compound RD-1.
  • the compound RD-1 corresponds to a main phosphorescent light emitting dopant
  • the compound GD-1 corresponds to a special phosphorescent metal complex.
  • the content of compound GD-1 is higher than the content of compound RD-1.
  • the value of T1 of compound GD-1 is larger than the value of T1 of compound RD-1, and smaller than the value of T1 of compound H-1.
  • compound HB-1 was deposited to a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an exciton blocking layer, and then compound E-1 was deposited to a thickness of 25 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • an electron transport layer was formed.
  • KF was formed to a thickness of 2 nm
  • aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode.
  • the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 104” was produced.
  • the compound RD-1 corresponds to a main phosphorescent light emitting dopant
  • the compound AD-1 corresponds to a special phosphorescent metal complex.
  • the content of compound AD-1 is higher than the content of compound RD-1.
  • the value of T1 of compound AD-1 is larger than the value of T1 of compound RD-1, and smaller than the value of T1 of compound H-1.
  • Compound GD-1 and Compound H-1 are co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of Compound GD-1 is 9% by volume, thereby forming a green phosphorescent light emitting layer having a thickness of 30 nm. did.
  • compound HB-1 was deposited to a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an exciton blocking layer, and then compound E-1 was deposited to a thickness of 25 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • an electron transport layer was formed.
  • KF was formed to a thickness of 2 nm
  • aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode.
  • the non-light emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 105” was produced.
  • the organic EL elements 103 to 105 of the present invention have improved power efficiency and light emission lifetime compared to the comparative organic EL elements 101 to 102, and also have good storage stability. It was excellent.
  • the organic EL elements 103 and 105 in which a blue fluorescent light emitting layer, a red phosphorescent light emitting layer, and a green phosphorescent light emitting layer are laminated in this order from the anode side to the cathode side show better performance.
  • the phosphorescent phosphor layer is formed on the anode side and has a higher content in the red phosphorescent emitting layer than the phosphorescent dopant (compound RD-1), which is the main light emission, and the lowest excited triplet energy is the main phosphorescence.
  • Compound RD-1 the phosphorescent dopant
  • Compound H-1 the host compound
  • Organic EL element 201 The hole blocking layer was provided in the same manner as the organic EL element 103. Next, compounds E-1 and KF were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of KF was 17% by volume to form an electron transport layer having a thickness of 20 nm. Subsequently, aluminum 110nm was vapor-deposited and the cathode was formed. Thereafter, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an "organic EL element 201" was produced.
  • organic EL element 204 It carried out similarly to the organic EL element 103, and provided to the hole-blocking layer. Next, the compound E-1 and the 8-hydroxyquinoline lithium complex were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of the 8-hydroxyquinoline lithium complex was 30% by volume, and an electron transport layer having a thickness of 20 nm was formed. Formed. Subsequently, aluminum 110nm was vapor-deposited and the cathode was formed. Thereafter, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 204” was produced.
  • Organic EL Element 205 The hole blocking layer was provided in the same manner as the organic EL element 103. Next, Compound E-2 was deposited to a thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer. Further, after KF was formed to a thickness of 2 nm, aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode. Next, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an "organic EL element 205" was produced.
  • Organic EL Element 207 The hole blocking layer was provided in the same manner as the organic EL element 103. Next, Compound E-3 was deposited to a film thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer. Further, after KF was formed to a thickness of 2 nm, aluminum was deposited with a thickness of 110 nm to form a cathode. Next, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light-emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 207” was produced.
  • Organic EL Element 208 The hole blocking layer was provided in the same manner as the organic EL element 103. Next, compounds E-3 and KF were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the concentration of KF was 20% by volume to form an electron transport layer having a thickness of 20 nm. Subsequently, aluminum 110nm was vapor-deposited and the cathode was formed. Next, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light emitting surface was covered with a glass case, and an “organic EL element 208” was produced.
  • an electron transport layer containing electron transport materials E-1, E-2, E-3 having a phenylpyridine skeleton and doped with an alkali metal compound or an alkali metal organic complex The organic EL elements 201 to 204, 206, 208 having the organic EL elements 103, 205, 207 not doped with the metal compound, and the electron transport materials E-4, E having no phenylpyridine skeleton in the molecule. It can be seen that the organic EL elements 209 to 212 containing -5 have favorable performance with little change in chromaticity and increase in voltage during storage.
  • the organic EL element doped with K has good performance.
  • the metal compound is almost doped with chromaticity and voltage during storage. It can be seen that there is no effect of suppressing fluctuation.
  • Organic EL element 301 It carried out similarly to the organic EL element 103, and provided to the electron carrying layer. Next, after forming LiF to a thickness of 1.5 nm, aluminum was deposited to have a thickness of 110 nm to form a cathode. Next, in the same manner as in the case of the organic EL element 103, the non-light-emitting surface was covered with a glass case to produce an "organic EL element 301".
  • the present invention can be particularly suitably used for obtaining white light emission excellent in power efficiency and light emission lifetime.

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Abstract

　有機ＥＬ素子（１０１）は陽極、陰極および複数層の発光層を備え、前記複数層の発光層が前記陽極と前記陰極との間に配置されている。　有機ＥＬ素子（１０１）では、前記複数の発光層が蛍光発光層と少なくとも２層以上のリン光発光層とを有し、前記蛍光発光層と前記リン光発光層とのうち、前記蛍光発光層が前記陽極側に配置され、前記リン光発光層の各層には、リン光発光ドーパントとホスト化合物とがそれぞれ含有され、前記リン光発光層のうち、発光波長が最も長いリン光発光層には、含有量がその層の主たるリン光発光ドーパントより多く、かつ、最低励起三重項エネルギーＴ１がその層の主たるリン光発光ドーパントのＴ１より大きくてホスト化合物のＴ１より小さいリン光発光性の金属錯体が含有されている。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子
　本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、特に電力効率や発光寿命に優れた白色発光を得るのに好適な技術に関する。
　一般に、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、陽極／有機発光層／陰極からなる層構成を基本とし、これに正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の層を適宜設けることによって構成されている。
　有機発光層では、陽極および陰極からそれぞれ注入された正孔および電子が再結合して励起子が生成され、この励起子を経由して発光が起こっている。ここで生成される励起子には、一重項励起子と三重項励起子とが混在しており、統計理論的に一重項励起子：三重項励起子＝１：３の割合で生成すると考えられている。
　これまで多くの有機ＥＬ素子では、一重項励起状態から基底状態へと戻る際に蛍光を発する発光物質が用いられていたため、２５％の一重項エネルギーが発光に利用されているだけで、残りの７５％の三重項エネルギーは最終的に熱として消費されていた。そこで三重項エネルギーを発光に有効利用するために、リン光物質（リン光ドーパント）を有機発光層に用いた有機ＥＬ素子（例えば、特許文献１および２参照）や、リン光ドーパントを含む複数の有機発光層間に、電子輸送性材料からなる励起子阻止層を設けた有機ＥＬ素子（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
　ところで、照明用途またはバックライト用途に適した白色光を得るためには、青、緑、赤の３波長成分を有することが必要であり、有機ＥＬ素子においては、例えば青色発光材料、緑色発光材料、赤色発光材料を、１つの素子中で混合して白色光を得る方法が知られている。例えば、上記リン光素子の例でいえば、青、緑、赤の各色発光材料を用いることになる。
　リン光発光素子は上記のように原理的に高効率を得ることが期待できるが、一方で駆動時の輝度寿命に関しては、現在のところ必ずしも満足のいくものではない。これは、主に青色リン光発光材料の駆動安定性が良好でないことによる。そのため、高効率、長寿命のデバイスを得るために、青色蛍光発光材料と緑色、赤色リン光発光材料を用いた有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献４～６参照）。
　特許文献５，６の技術では、赤色や緑色リン光ドーパントを含む有機発光層と青色蛍光ドーパントを含む有機発光層との間に、特殊なバイポーラ層を設けたり（特許文献５参照）、特殊な非発光界面層を設けたりして（特許文献６参照）、発光効率や素子寿命を向上させている。
特開２００１－２８４０５６号公報 特表２００２－５２５８０８号公報 特表２００４－５２２２７６号公報 特開２００４－２２７８１４号公報 特許第４４９６９４８号公報 特許第４４９６９４９号公報
　しかしながら、特許文献５，６の技術によれば、上記バイポーラ層や非発光界面層といった特殊な層を形成する必要があり、特許文献５，６の技術も含めた有機ＥＬ素子一般において、電力効率や発光寿命の面でさらなる改善が求められ、色度や駆動電圧の経時変化の抑制についても改善が求められている。
　したがって、本発明の主な目的は、青色などの蛍光発光材料とそれとは異なる他色のリン光発光材料とを用いて白色を得る有機ＥＬ素子において、電力効率や発光寿命を向上させ、更には色度や駆動電圧の経時変化も抑制することができる有機ＥＬ素子を提供することにある。
　上記課題を解決するため本発明によれば、
　陽極、陰極および複数層の発光層を備え、前記複数層の発光層が前記陽極と前記陰極との間に配置された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
　前記複数の発光層が蛍光発光層と少なくとも２層以上のリン光発光層とを有し、
　前記蛍光発光層と前記リン光発光層とのうち、前記蛍光発光層が前記陽極側に配置され、
　前記リン光発光層の各層には、リン光発光ドーパントとホスト化合物とがそれぞれ含有され、
　前記リン光発光層のうち、発光波長が最も長いリン光発光層には、含有量がその層の主たるリン光発光ドーパントより多く、かつ、最低励起三重項エネルギーＴ１がその層の主たるリン光発光ドーパントのＴ１より大きくてホスト化合物のＴ１より小さいリン光発光性の金属錯体が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が提供される。
　本発明によれば、電力効率や発光寿命を向上させ、更には色度や駆動電圧の経時変化を抑制することができる。
本発明の有機ＥＬ素子を組み込んだ照明装置の一例を示す概略図である。 本発明の有機ＥＬ素子を組み込んだ照明装置の一例を示す断面図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
《有機ＥＬ素子の層構成》
　次に、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／蛍光発光層／リン光発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／蛍光発光層／リン光発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／正孔輸送層／蛍光発光層／リン光発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／蛍光発光層／リン光発光層／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／蛍光発光層／リン光発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
　蛍光発光層は、リン光発光層より陽極側に配置されている。
　蛍光発光層は、好ましくは青色の蛍光発光ドーパントを含む青色蛍光発光層である。
　当該青色蛍光発光層の青領域の発光とは、その発光極大波長が４３０ｎｍ～４８０ｎｍにあるものをいう。
　リン光発光層は少なくとも２層以上の層構成を有している。
　リン光発光層は、好ましくは赤色のリン光発光ドーパントを含む赤色リン光発光層と、緑色のリン光発光ドーパントを含む緑色リン光発光層とで、構成される。
　蛍光発光層とリン光発光層との積層構造においては、好ましくは陽極から陰極にかけて青色蛍光発光層、赤色リン光発光層および緑色リン光発光層がこの順に積層されているのがよい。
《発光層（リン光発光層、蛍光発光層）》
　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。本発明に係る発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。
　発光層の膜厚の総和は、特に制限はないが、形成する膜の均質性や、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、５ｎｍ～２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは２０ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下の範囲に調整される。また、本発明の構成で規定される構成において個々の発光層の膜厚としては、５ｎｍ～２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは、３ｎｍ以上、１５０ｎｍ以下の範囲に調整することである。
　上記のとおり、本実施形態にかかる発光層は蛍光発光層とリン光発光層とで構成される。
　蛍光発光層には蛍光発光ドーパントとホスト化合物とが含有される。
　リン光発光層にもリン光発光ドーパントとホスト化合物とが含有される。
　発光層を形成する方法としては、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（ラングミュア－ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。
　発光層を構成する層は、本発明で規定する要件を満たす構成を有していれば何層でもよいが、少なくとも２層以上のリン光発光層と、１層の青領域に発光を有する青色蛍光発光層とを有している。
　各発光層に含有されるリン光発光性、または蛍光発光性発光ドーパントは、発光層内においてその膜厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよいが、濃度分布を有していてもよい。
（１）ホスト化合物
　次に、発光層に含まれるホスト化合物（発光ホスト化合物ともいう）について説明する。
　本発明の有機ＥＬ素子のリン光発光層に含まれるリン光ホスト化合物とは、室温（２５℃）におけるリン光発光のリン光量子収率が、０．１未満の化合物であることが好ましく、更に好ましくはリン光量子収率が０．０１未満の化合物である。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質量％以上であることが好ましい。
　リン光ホスト化合物としては、ホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。
　本発明に用いられるリン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、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。
　本発明に係る発光層に用いられるリン光ホスト化合物としては、下記一般式（ａ）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  
　一般式（ａ）において、Ｘは、ＮＲ′、Ｏ、Ｓ、ＣＲ′Ｒ″またはＳｉＲ′Ｒ″を表し、Ｒ′、Ｒ″は各々水素原子または置換基を表す。Ａｒは芳香環を表す。ｎは０から８の整数を表す。
　一般式（ａ）におけるＸにおいて、Ｒ′、Ｒ″で各々表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、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、１－プロペニル基、２－ブテニル基、１，３－ブタジエニル基、２－ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ－クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２－ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２－エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２－エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２－エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２－ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２－ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２－エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２－ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２－エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２－ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２－エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２－ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、ホスホノ基等が挙げられる。
　これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
　一般式（ａ）において、好ましいＸはＮＲ′またはＯであり、Ｒ′としては芳香族炭化水素基、芳香族複素環基が特に好ましい。
　一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族環としては、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香族環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、後述するような置換基を有していてもよい。
　一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、ｏ－テルフェニル環、ｍ－テルフェニル環、ｐ－テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に置換基を有していてもよい。
　一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す）等が挙げられる。これらの環は更に置換基を有していてもよい。
　上記の中でも、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族環として好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、特に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環である。上記の中でも、置換基を有するベンゼン環が好ましく、特に好ましくは、カルバゾリル基を有するベンゼン環が好ましい。
　また、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族環としては、下記に示すような、各々３環以上の縮合環が好ましい一態様であり、３環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。尚、これらの環は更に、置換基を有していてもよい。
　また、３環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環（カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す）、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環（ナフトチオフェン環）等が挙げられる。尚、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
　ここで、一般式（ａ）において、Ａｒで表される芳香族環が有してもよい置換基は、Ｒ′、Ｒ″で、各々表される置換基と同義である。
　また、一般式（ａ）において、ｎは０～８の整数を表すが、０～２であることが好ましく、特にＸがＯ、Ｓである場合には１または２であることが好ましい。
　以下に、一般式（ａ）で表される発光ホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
  
　また、本発明に用いるリン光ホスト化合物は、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。
　リン光ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ、発光の長波長化を防ぎ、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号公報等が挙げられる。
　本発明においては、複数の発光層を有する場合には、ホスト化合物は発光層ごとに異なっていてもよいが、同一の化合物であることが優れた駆動寿命特性が得られることから好ましい。
　また、前記リン光ホスト化合物は、その最低励起３重項エネルギー（Ｔ１）が、２．２ｅＶより大きいことがより高い発光効率を得られることから好ましい。本発明でいう最低励起３重項エネルギーとは、ホスト化合物を溶媒に溶解し、液体窒素温度において観測したリン光発光スペクトルの最低振動バンド間遷移に対応する発光バンドのピークエネルギーを言う。
　本発明においては、ガラス転移点が９０℃以上の化合物が好ましく、更には１３０℃以上の化合物が優れた駆動寿命特性を得られることから好ましい。
　ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）とは、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ：示差走査熱量法）を用いて、ＪＩＳ－Ｋ－７１２１に準拠した方法により求められる値である。
　本発明の有機ＥＬ素子においては、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為、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。
　なお、上記リン光ホスト化合物は、蛍光発光ドーパントに対するホスト化合物としても適宜用いることができる。
（２）発光ドーパント
　次いで、本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
（２．１）蛍光発光ドーパント（蛍光性ドーパント、蛍光発光体等ともいう）
　本発明に係る発光性材料として用いられる蛍光発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、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
　また、従来公知のドーパントも本発明に用いることができ、例えば、国際公開第００／７０６５５号パンフレット、特開２００２－２８０１７８号公報、同２００１－１８１６１６号公報、同２００２－２８０１７９号公報、同２００１－１８１６１７号公報、同２００２－２８０１８０号公報、同２００１－２４７８５９号公報、同２００２－２９９０６０号公報、同２００１－３１３１７８号公報、同２００２－３０２６７１号公報、同２００１－３４５１８３号公報、同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、同２００２－５０４８４号公報、同２００２－３３２２９２号公報、同２００２－８３６８４号公報、特表２００２－５４０５７２号公報、特開２００２－１１７９７８号公報、同２００２－３３８５８８号公報、同２００２－１７０６８４号公報、同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、同２００２－１００４７６号公報、同２００２－１７３６７４号公報、同２００２－３５９０８２号公報、同２００２－１７５８８４号公報、同２００２－３６３５５２号公報、同２００２－１８４５８２号公報、同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、同２００２－２２６４９５号公報、同２００２－２３４８９４号公報、同２００２－２３５０７６号公報、同２００２－２４１７５１号公報、同２００１－３１９７７９号公報、同２００１－３１９７８０号公報、同２００２－６２８２４号公報、同２００２－１００４７４号公報、同２００２－２０３６７９号公報、同２００２－３４３５７２号公報、同２００２－２０３６７８号公報等が挙げられる。
（２．２）リン光発光ドーパント
　本発明に係るリン光発光ドーパントは、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、例えば、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体は、任意の溶媒のいずれかにおいても、上記リン光量子収率（０．０１以上）が達成されればよい。
　リン光発光ドーパントの発光の原理としては、２タイプが挙げられる。
　一つのタイプはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリア（電子、正孔）が結合し、ホスト化合物の励起状態が生成し、この励起エネルギーをリン光発光ドーパントに移動させることでリン光発光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。
　もう一つのタイプは、リン光発光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光発光ドーパント上でキャリアの再結合が生じ、リン光発光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高い発光効率を得る上で好ましい。
　リン光発光ドーパントは、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
　本発明に係るリン光発光ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で８族～１０族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、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である。
　本発明に用いることができる化合物の具体例を以下に示すが、これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４～１７１１に記載の方法等により合成できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
  
（２．３）リン光発光ドーパントの特性等
　上記のとおり、リン光発光層は少なくとも２層以上の層構成を有している。
　これらリン光発光層のうち、発光波長の最も長いリン光発光層には、その層の主たる（発光主となる）リン光発光ドーパントに加え、特殊なリン光発光性の金属錯体が含有されている。
　当該リン光発光層では、主に、（ｉ），（ｉｉ）の特徴を有している。
（ｉ）特殊なリン光発光性の金属錯体の含有量が、発光主となるリン光発光ドーパントの含有量より多い。
（ｉｉ）特殊なリン光発光性の金属錯体の最低励起三重項エネルギー（Ｔ１）が、発光主となるリン光発光ドーパントのＴ１より大きく、ホスト化合物のＴ１より小さい。
　リン光発光ドーパントやホスト化合物の各化合物のＴ１は、当該分野では一般的な方法で測定できる。
　具体的な測定装置としては、機器各社のいずれの測定装置でも構わないが、例えば、分光蛍光光度計（Ｆ－４５００またはＦ－７０００形分光蛍光光度計、日立ハイテク）により、低温で励起光を当て、リン光を発光させてその吸収及び発光スペクトルを測定し、最低励起三重項状態のエネルギー準位を算出することができる。
《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ることができ、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る層のことで、例えば、「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）にその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）としては、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。また、特表２００３－５１９４３２号公報に記載される材料を使用することも好ましい。
　陰極バッファー層（電子注入層）としては、特開平６－３２５８７１号公報、同９－１７５７４号公報、同１０－７４５８６号公報等に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、使用する素材にもよるが、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、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、正孔阻止層として用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子に設ける正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
　一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。
　本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは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正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
　正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
　正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、更には、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第３級アミン化合物を用いることが好ましい。
　芳香族第３級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラフェニル－４，４′－ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′－ジフェニル－Ｎ，Ｎ′－ビス（３－メチルフェニル）－〔１，１′－ビフェニル〕－４，４′－ジアミン（ＴＰＤ）；２，２－ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）プロパン；１，１－ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラ－ｐ－トリル－４，４′－ジアミノビフェニル；１，１－ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）－４－フェニルシクロヘキサン；ビス（４－ジメチルアミノ－２－メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４－ジ－ｐ－トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′－ジフェニル－Ｎ，Ｎ′－ジ（４－メトキシフェニル）－４，４′－ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラフェニル－４，４′－ジアミノジフェニルエーテル；４，４′－ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ－トリ（ｐ－トリル）アミン；４－（ジ－ｐ－トリルアミノ）－４′－〔４－（ジ－ｐ－トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４－Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ－（２－ジフェニルビニル）ベンゼン；３－メトキシ－４′－Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ－フェニルカルバゾール、更には、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′－ビス〔Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４－３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″－トリス〔Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
　更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型－Ｓｉ、ｐ型－ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
　また、特開平４－２９７０７６号公報、特開２０００－１９６１４０号公報、特開２００１－１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）、特開平１１－２５１０６７号公報、Ｊ．Ｈｕａｎｇ　ｅｔ．ａｌ．著文献（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　８０（２００２），ｐ．１３９）、特表２００３－５１９４３２号公報に記載されているような、いわゆるｐ型半導体的性質を有するとされる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、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。正孔輸送層の膜厚については、特に制限はないが、通常は５ｎｍ～５μｍ程度、好ましくは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。
《電子輸送層》
　電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
　従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は、発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
　また、８－キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８－キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７－ジクロロ－８－キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７－ジブロモ－８－キノリノール）アルミニウム、トリス（２－メチル－８－キノリノール）アルミニウム、トリス（５－メチル－８－キノリノール）アルミニウム、ビス（８－キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型－Ｓｉ、ｎ型－ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
　電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ～５μｍ程度、好ましくは５～２００ｎｍである。電子輸送層は上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
　また、不純物をドープしたｎ型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料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、特開平１０－２７０１７２号公報、特開２０００－１９６１４０号公報、特開２００１－１０２１７５号公報、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，９５，５７７３（２００４）など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型半導体的性質を有するとされる電子輸送材料を用いることも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。
　本実施形態にかかる電子輸送層では、フェニルピリジン骨格を有する化合物が含有され、かつ、電子供与性の金属（金属原子）、金属イオンまたは金属錯体の少なくとも１つがドープされる。
　フェニルピリジン骨格を有する化合物は好ましくは一般式（１）で表わされる。
　なお、電子供与性の金属、金属イオンまたは金属錯体は好ましくは電子輸送層に対しドープされ、励起子阻止層（正孔阻止層）にはドープされない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
  
　一般式（１）中、「Ａｒ１」はｍ価のアリール基を表し、「Ｒ」、「Ｒ’」は各々水素原子または置換基を表す。「ｎ」は1以上６以下の整数を表す。Ｒ、Ｒ’が複数存在する場合、隣接する置換基同士は互いに縮合して環を形成してもよい。
　一般式（１）において、Ｒ、Ｒ’が置換基を表す場合、それらの置換基の具体例としては、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、パーフルオロプロピル基、パーフルオロ－ｎ－ブチル基、パーフルオロ－ｔ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ベンジル基等）、又脂環式炭化水素の残基、例えばシクロアルキル基（シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）及びシクロアルケニル基（例えばシクロヘキセニル基、シクロペンテニル基）等が、更に、アラルキル基（例えばベンジル基、２－フェネチル基等）、アリール基（例えばフェニル基、ナフチル基、ｐ－トリル基、ｐ－クロロフェニル基、フルオレニル基等）、アルコキシ基（例えばエトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、アルキルチオ基（メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ基等）、アリールチオ基（例えばフェニルチオ基、ナフチルチオ基、ｐ－トリルチオ基、ｐ－クロロフェニルチオ基）、ヒドロキシル基、アミノ基（ジメチルアミノ基、ジアリールアミノ基）、アルケニル基（例えばアリル基、１－エテニル基、１－プロペニル基、１－ブテニル基、１－オクタデセニル基等）、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）等が挙げられる。
　これらの基はさらに置換されていてもよく、前記置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、アミノ基、カルボンアミド基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、ウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基等が挙げられる。
　Ｒ、Ｒ’の好ましい例としては水素原子、アルキル基、アリール基等が挙げられ、水素原子であることがより好ましい。
　一般式（１）において、ベンゼン環とピリジン環の結合はいずれの位置で行われていてもよいが、ピリジンの２位でベンゼン環に結合していることが好ましく、ベンゼン環側はＡｒ１に結合しているオルト位でピリジン環に結合していることが好ましい。また、Ｒ,Ｒ’を介して、ベンゼン環とピリジン環が縮環する構造をとることもできる。
　一般式（１）において、Ａｒ１で表わされるアリール基としてはフェニル基、ナフチル基、トリフェニレン基、ビフェニル基、ターフェニル基等の芳香族炭化水素基、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、チエニル基、フリル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、キノリル基、イソキノリル基、アザカルバゾリル基等の芳香族複素環基が挙げられ、Ａｒ１で表わされるアリール基は置換基を有していてもよく、更に複数のアリール基が連結した構造を有していてもよい。Ａｒ１で表わされるアリール基としては、フェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、アザカルバゾリル等が挙げられる。
　一般式(１)において、ｎは１以上６以下の整数を表わし、アリール基からｎ個の結合手を介してフェニルピリジン構造と結合する。ｎは２または３が好ましく、具体的なＡｒ１の構造としては、以下の挙げるものまたはその組み合わせが好ましく用いられる。
　以下の構造において、「Ａｒ２」はアリール基を表わし、「＊」の位置で一般式(１)のベンゼン環と結合する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
  
　一般式(１)に係る化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
  
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
  
《支持基板》
　本発明の有機ＥＬ素子に適用する支持基板（以下、基体、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。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
　樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＴＡＣ）、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、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、アクリル或いはポリアリレート類、アートン（商品名ＪＳＲ社製）或いはアペル（商品名三井化学社製）といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、ＪＩＳ　Ｋ　７１２９－１９９２に準拠した方法で測定された水蒸気透過度が、０．０１ｇ／（ｍ２・２４ｈ・ａｔｍ）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　７１２６－１９９２に準拠した方法で測定された酸素透過度が、１０－３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下、水蒸気透過度が、１０－３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０－５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることが、更に好ましい。
　バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素など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、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
　バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ－イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、コーティング法などを用いることができるが、特開２００４－６８１４３号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものも好ましい。
　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。
《封止》
　本発明の有機ＥＬ素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
　封止部材としては、有機ＥＬ素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
　具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウムおよ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、有機ＥＬ素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度１０－３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下、水蒸気透過度１０－３ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下のものであることが好ましい。また、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも１０－５ｇ／（ｍ２・２４ｈ）以下であることが、更に好ましい。
　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および熱硬化型接着剤、２－シアノアクリル酸エステルなどの湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系などの熱および化学硬化型（二液混合）を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
　なお、有機ＥＬ素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から８０℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
　また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素など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、窒化珪素などを用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。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－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、コーティング法などを用いることができる。
　封止部材と有機ＥＬ素子の表示領域との間隙には、気相および液相では、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できる。
　吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、硫酸塩（例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等）、金属ハロゲン化物（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等）、過塩素酸類（例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等）等があげられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物および過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
《保護膜、保護板》
　有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量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。
《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、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常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、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ～５μｍ、好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
　また、陰極に上記金属を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。
《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／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
　まず適当な支持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、この上に有機ＥＬ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、電子輸送層の有機化合物薄膜を形成させる。
　この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ＬＢ法（ラングミュア－ブロジェット法）、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法）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、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スロット型コータ法が特に好ましい。
　更に層毎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／秒～５０ｎｍ／秒、基板温度－５０℃～３００℃、膜厚０．１ｎｍ～５μｍ、好ましくは５ｎｍ～２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。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。
　この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
　また作製順序を逆にして、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、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
《光取出し向上技術》
　有機エレクトロルミネッセンス素子は、空気よりも屈折率の高い（屈折率１．６～２．１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（例えば、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（例えば、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（例えば、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（例えば、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（例えば、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）などが挙げられる。
　本発明においては、これらの方法を本発明の有機エレクトロルミネッセンス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、更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。
　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、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。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、屈折率がおよそ１．５以下であることが好ましい。またさらに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または、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、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中（透明基板内や透明電極内）に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
　導入する回折格子は、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、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）でも良いが、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、ハニカムラチス状など、２次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
　本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、支持基板（基板）の光取出し側に、例えばマイクロレンズアレイ上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１０μｍ～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）などを用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば基材に頂角９０度、ピッチ５０μｍの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であっても良い。
　また、有機ＥＬ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）などを用いることができる。
《表示装置》
　本発明の有機ＥＬ素子を適用した表示装置について説明する。
　本発明の有機ＥＬ素子は、多色または白色の表示装置に用いられる。多色または白色の表示装置の場合は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、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、スロット型コータ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、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または白色の表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を－の極性として電圧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。更に、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が－の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
《照明装置》
　本発明の有機ＥＬ素子を適用した照明装置について説明する。
　本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような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。
　本発明に用いられる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、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い。
　発光層に用いる発光ドーパントとしては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、ＣＦ（カラーフィルタ）特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る白金錯体、また公知の発光ドーパントの中から任意のものを選択して組み合わせて、また本発明係る光取り出し及び／または集光シートと組み合わせて、白色化すればよい。
　このように、本発明の白色の有機ＥＬ素子は、ＣＦ（カラーフィルタ）と組み合わせて、また、ＣＦ（カラーフィルタ）パターンに合わせ素子及び駆動トランジスタ回路を配置することで、有機エレクトロルミネッセンス素子から取り出される白色光をバックライトとして、青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタを介して青色光、緑色光、赤色光を得ることで、低駆動電圧で長寿命のフルカラーの有機エレクトロルミネッセンスディスプレイができ、好ましい。
《有機ＥＬ素子の特性等》
　以上の有機ＥＬ素子によれば、青色の蛍光発光ドーパントとより長波（緑色および赤色）のリン光発光ドーパントとを併用した白色発光型の有機ＥＬ素子が提供される。青色の蛍光発光ドーパントとより長波のリン光発光ドーパントとを併用した白色発光型の有機ＥＬ素子は、従来から、長寿命と高演色性が期待できることから開発が行われている。高効率を達成する上で、また生産適性面からＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３色異なる３層構成が好ましい。
　本発明者らは、その積層順は、陽極側から青／リン光（少なくとも２層）、特に青／赤／緑が発光ユニット（発光層）外へのエネルギーロス（励起エネルギー拡散）が少なく好ましいことを見出した。
　その一方で、このような構成においては、エネルギーが集中しやすい中心の発光層は発光強度が強くなりやすく、白色バランスをとる上で、多層に比較し薄膜化が必要となる。一般的に有機ＥＬ素子の輝度寿命は発光層の膜厚が薄いと短くなる傾向にある。発光材料１分子あたりのキャリアトラップ頻度も高くなり、ラジカルからの材料劣化も生じやすくなるためとも推察される。また、白色の場合は、例えば経時保存でのキャリアバランスの変化による色度の変化も生じやすい。
　本発明者らは、上記発光層構成、特に青／赤／緑発光層の構成において中心に位置する赤発光層に、上記で説明した特性を有するリン光発光性の金属錯体を含有させることにより高効率を維持しつつ、輝度寿命を向上させることができることを見出した（実施例１参照）。
　この原因は明らかではないが、例えば、該金属錯体を含有させることにより赤発光材料のラジカル状態存在頻度を減少させることができたためとも推測される。
　更に、本発明者らは電子輸送層に電子供与性金属をドープすることにより保存経時での変化を緩和し色度、駆動電圧の変動を抑制できること、特にフェニルピリジン骨格を有する電子輸送材料との組合せにおいて優れた変動抑制効果を発揮することを見出した（実施例２参照）。
　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。
　下記に示す各有機ＥＬ素子の青、赤、緑各発光層の膜厚は、輝度１０００ｃｄ／ｍ２において相関色温度４４００Ｋから４０００Ｋの範囲での白色発光を呈するように選択されている。
　以下で用いた化合物は下記のとおりの構造を有するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
  
　なお、ＧＤ－１（緑色リン光ドーパント）、ＡＤ－１、ＲＤ－１（赤色リン光ドーパント）、Ｈ－１（ホスト化合物）の各化合物の最低励起三重項エネルギーＴ１の値［ｅＶ］を測定したところ、その値は下記のとおりであった。
　　　ＧＤ－１　　　２．４［ｅＶ］
　　　ＡＤ－１　　　２．６［ｅＶ］
　　　ＲＤ－１　　　２．０［ｅＶ］
　　　Ｈ－１　　　　２．８［ｅＶ］
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子１０１の作製
　陽極として３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１１０ｎｍの厚さで成膜した支持基板にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を付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分間行った後、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。
　真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
　真空度１×１０－４Ｐａまで減圧した後、化合物Ｍ－１の入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し、２０ｎｍの正孔注入層を設けた。
　次いで、α－ＮＰＤを同様にして蒸着し７０ｎｍの正孔輸送層を設けた。
　次いで、化合物ＧＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ１５ｎｍの緑色リン光発光層を形成した。
　次いで、化合物ＧＤ－１、ＲＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％、ＲＤ－１が２体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ７ｎｍの赤色リン光発光層を形成した。
　当該赤色リン光発光層では、主たる発光は化合物ＲＤ－１よりもたらされる。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＲＤ－１が発光主たるリン光発光ドーパントに相当し、化合物ＧＤ－１が特殊なリン光発光性の金属錯体に相当している。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１の含有量が化合物ＲＤ－１の含有量より多くなっている。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１のＴ１の値が、化合物ＲＤ－１のＴ１の値より大きく、化合物Ｈ－１のＴ１の値より小さくなっている。
　続いて、化合物ＢＤ－１及び化合物Ｈ－２を、化合物ＢＤ－１が７％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ３５ｎｍの青色蛍光発光層を形成した。
　その後、化合物ＨＢ－１を膜厚１０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して励起子阻止層を形成し、次いで、化合物Ｅ―１を膜厚２５ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、上記素子の非発光面をガラスケースで覆い、図１、図２に示す構成からなる「有機ＥＬ素子１０１」を作製した。
　図１は有機ＥＬ素子の概略図を示している。
　図１に示すとおり、有機ＥＬ素子１０１は、ガラスカバー１０２で覆われている。ガラスカバー１０２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２は有機ＥＬ素子の断面図を示している。
　図２に示すとおり、透明電極付きガラス基板１０７上に有機ＥＬ層１０６と陰極１０５とが積層・形成されている。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。
（２）有機ＥＬ素子１０２の作製
　有機ＥＬ素子１と同様にして、正孔輸送層まで設けた。
　次いで、化合物ＢＤ－１及び化合物Ｈ－２を、化合物ＢＤ－１が７％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ１０ｎｍの青色蛍光発光層を形成した。
　次いで、化合物ＲＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＲＤ－１が８体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ７ｎｍの赤色リン光発光層を形成した。
　次いで、化合物ＧＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２５ｎｍの緑色リン光発光層を形成した。
　その後、化合物ＨＢ－１を膜厚１０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して励起子阻止層を形成し、次いで、化合物Ｅ―１を膜厚２５ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０１の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子１０２」を作製した。
（３）有機ＥＬ素子１０３の作製
　有機ＥＬ素子１０２と同様にして、青色蛍光発光層まで設けた。
　次いで、化合物ＧＤ－１、ＲＤ－１及びＨ－１を、化合物ＧＤ－１の濃度が９体積％、化合物ＲＤ－１の濃度が２体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ５ｎｍの赤色リン光発光層を形成した。
　当該赤色リン光発光層では、主たる発光は化合物ＲＤ－１よりもたらされる。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＲＤ－１が発光主たるリン光発光ドーパントに相当し、化合物ＧＤ－１が特殊なリン光発光性の金属錯体に相当している。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１の含有量が化合物ＲＤ－１の含有量より多くなっている。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１のＴ１の値が、化合物ＲＤ－１のＴ１の値より大きく、化合物Ｈ－１のＴ１の値より小さくなっている。
　次いで、化合物ＧＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ３０ｎｍの緑色リン光発光層を形成した。
　その後、化合物ＨＢ－１を膜厚１０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して励起子阻止層（正孔阻止層）を形成し、次いで、化合物Ｅ―１を膜厚２５ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０１の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子１０３」を作製した。
（４）有機ＥＬ素子１０４の作製
　有機ＥＬ素子１０２と同様にして、青色蛍光発光層まで設けた。
　次いで、化合物ＧＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ１８ｎｍの緑色リン光発光層を形成した。
　次いで、化合物ＧＤ－１、ＲＤ－１及びＨ－１を、化合物ＧＤ－１の濃度が９体積％、化合物ＲＤ－１の濃度が２体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ８ｎｍの赤色リン光発光層を形成した。
　当該赤色リン光発光層では、主たる発光は化合物ＲＤ－１よりもたらされる。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＲＤ－１が発光主たるリン光発光ドーパントに相当し、化合物ＧＤ－１が特殊なリン光発光性の金属錯体に相当している。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１の含有量が化合物ＲＤ－１の含有量より多くなっている。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＧＤ－１のＴ１の値が、化合物ＲＤ－１のＴ１の値より大きく、化合物Ｈ－１のＴ１の値より小さくなっている。
　その後、化合物ＨＢ－１を膜厚１０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して励起子阻止層を形成し、次いで、化合物Ｅ―１を膜厚２５ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０１の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子１０４」を作製した。
（５）有機ＥＬ素子１０５の作製
　有機ＥＬ素子１０２と同様にして、青色蛍光発光層まで設けた。
　次いで、化合物ＡＤ－１、ＲＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＡＤ－１の濃度が７体積％、化合物ＲＤ－１の濃度が２体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ５ｎｍの赤色リン光発光層を形成した。
　当該赤色リン光発光層では、主たる発光は化合物ＲＤ－１よりもたらされる。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＲＤ－１が発光主たるリン光発光ドーパントに相当し、化合物ＡＤ－１が特殊なリン光発光性の金属錯体に相当している。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＡＤ－１の含有量が化合物ＲＤ－１の含有量より多くなっている。
　当該赤色リン光発光層では、化合物ＡＤ－１のＴ１の値が、化合物ＲＤ－１のＴ１の値より大きく、化合物Ｈ－１のＴ１の値より小さくなっている。
　次いで、化合物ＧＤ－１及び化合物Ｈ－１を、化合物ＧＤ－１が９体積％の濃度になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ３０ｎｍの緑色リン光発光層を形成した。
　その後、化合物ＨＢ－１を膜厚１０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して励起子阻止層を形成し、次いで、化合物Ｅ―１を膜厚２５ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０１の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子１０５」を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
（１）電力効率の測定
　分光放射輝度計ＣＳ－１０００（コニカミノルタセンシング社製）を用い、室温にて各有機ＥＬ素子の正面輝度及び輝度角度依存性を測定することにより、有機ＥＬ素子の基板前面から外部に放射される光量を測定し、１０００ｃｄ／ｍ２を与える通電量と駆動電圧から各有機ＥＬ素子の電力効率を求めた。
　表１に上記各有機ＥＬ素子の電力効率を、有機ＥＬ素子１０１の電力効率を１００とした場合の相対値で示す。
（２）連続駆動輝度寿命の測定
　上記方法にて測定した輝度５０００ｃｄ／ｍ２を与える駆動条件にて室温にて連続駆動を行い、輝度が３０％減少するまでの時間を駆動寿命として求めた。
　表１に上記各有機ＥＬ素子の電力効率を、有機ＥＬ素子１０１の駆動寿命を１００とした場合の相対値で示す。
（３）保存安定性の評価
　上記のように作製した各有機ＥＬ素子を６０℃環境下で３００時間保存（放置）し、５ｍＡ／ｃｍ２で駆動した際の、保存前後での発光色度、駆動電圧の変化を測定した。
　表１に上記各有機ＥＬ素子の発光色度、駆動電圧の変動幅を、有機ＥＬ素子１０１の変動幅を１００とした場合の相対値で示す。
　尚、発光色度の変動幅は、分光放射輝度計ＣＳ－１０００（コニカミノルタセンシング社製）にて測定した各有機ＥＬ素子の正面輝度のCIE1931表色座標系における保存前後における色度座標間の距離として求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000047
  
（４）まとめ
　表１に示されるように、本発明の有機ＥＬ素子１０３～１０５は、比較の有機ＥＬ素子１０１～１０２に対し、電力効率や発光寿命が向上しており、保存安定性にも優れていた。
　特に、陽極側から陰極側にかけて、青色蛍光発光層、赤色リン光発光層、緑色リン光発光層をこの順で積層した有機ＥＬ素子１０３、１０５では、より良好な性能を示している。
　以上から、青色蛍光発光層を陽極側に形成し、かつ、赤色リン光発光層において発光主たるリン光発光ドーパント（化合物ＲＤ－１）より含有量が多く、最低励起三重項エネルギーが発光主たるリン光発光ドーパントより大きくホスト化合物（化合物Ｈ－１）より小さい特殊なリン光発光性の金属錯体（化合物ＧＤ－１または化合物ＡＤ－１）を含有させることは、少なくとも電力効率や発光寿命の向上に有用であることがわかる。
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子２０１の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－１及びＫＦを、ＫＦの濃度が１７体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０１」を作製した。
（２）有機ＥＬ素子２０２の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－１及びＫＦを、ＫＦの濃度が１７体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０２」を作製した。
（３）有機ＥＬ素子２０３の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－１及びＣｓＦを、ＣｓＦの濃度が１４体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０３」を作製した。
（４）有機ＥＬ素子２０４の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－１及び８‐ヒドロキシキノリンリチウム錯体を、８‐ヒドロキシキノリンリチウム錯体の濃度が３０体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０４」を作製した。
（５）有機ＥＬ素子２０５の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－２を膜厚２０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０５」を作製した。
（６）有機ＥＬ素子２０６の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－２及びＫＦを、ＫＦの濃度が１７体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０６」を作製した。
（７）有機ＥＬ素子２０７の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－３を膜厚２０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０７」を作製した。
（８）有機ＥＬ素子２０８の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層までを設けた。
　次いで、化合物Ｅ－３及びＫＦを、ＫＦの濃度が２０体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０８」を作製した。
（９）有機ＥＬ素子２０９の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層までを設けた。
　次いで、化合物Ｅ－４を膜厚２０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２０９」を作製した。
（１０）有機ＥＬ素子２１０の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層までを設けた。
　次いで、化合物Ｅ－４及びＫＦを、ＫＦの濃度が２０体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２１０」を作製した。
（１１）有機ＥＬ素子２１１の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層までを設けた。
　次いで、化合物Ｅ－５を膜厚２０ｎｍに蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着して電子輸送層を形成した。
　更にＫＦを厚さ２ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子２１１」を作製した。
（１２）有機ＥＬ素子２１２の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層までを設けた。
　次いで、化合物Ｅ－５及びＫＦを、ＫＦの濃度が２０体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、有機ＥＬ素子２１２を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
（１）電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性の評価
　実施例１と同様にして、電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性を評価した。表２に有機ＥＬ素子１０３の各評価値を１００とした場合の相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
  
（２）まとめ
　表２に示すとおり、フェニルピリジン骨格を有する電子輸送材料Ｅ－１、Ｅ－２、Ｅ－３を含有し、かつ、アルカリ金属化合物またはアルカリ金属有機錯体をドープした電子輸送層を有する有機ＥＬ素子２０１～２０４、２０６、２０８は、該金属化合物をドープしていない有機ＥＬ素子１０３、２０５、２０７や、フェニルピリジン骨格をその分子内に有さない電子輸送材料Ｅ－４、Ｅ－５を含有する有機ＥＬ素子２０９～２１２に対し、保存時の色度変動及び電圧上昇が小さく好ましい性能を有していることが判る。
　特に、Ｋをドープした有機ＥＬ素子において、その性能が良好なことが有機ＥＬ素子２０１、２０２と有機ＥＬ素子２０３、２０４との比較より判る。
　また、フェニルピリジン骨格をその分子内に有さない電子輸送材料Ｅ－４、Ｅ－５を含有する有機ＥＬ素子２０９～２１２においては、該金属化合物のドープは殆ど保存時の色度、電圧の変動を抑制する効果を有さないことが判る。
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子３０１の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして電子輸送層まで設けた。
　次いで、ＬｉＦを厚さ１．５ｎｍ形成した後に、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子３０１」を作製した。
（２）有機ＥＬ素子３０２の作製
　有機ＥＬ素子１０３と同様にして正孔阻止層まで設けた。
　次いで、化合物Ｅ－１及びＬｉＦを、ＬｉＦの濃度が２０体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　その後、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子３０２」を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
（１）電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性の評価
　実施例１と同様にして、電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性を評価した。表３に有機ＥＬ素子３０１の各評価値を１００とした場合の相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
  
（２）まとめ
　表３に示すとおり、電子輸送層のドープ材料としてＬｉＦを用いた場合でも保存時の色度変動及び電圧上昇が減少することが判る。
　ただし、実施例２の結果と比較すると、ドープ材料としてＫＦを使用した場合よりもその効果は小さい。
《有機ＥＬ素子の作製》
（１）有機ＥＬ素子４０１の作製
　有機ＥＬ素子２０１と同様にして緑色リン光発光層まで設けた。
　その後、化合物ＨＢ－１及びＫＦを、ＫＦの濃度が１７体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着して膜厚１０ｎｍの励起子阻止層を形成し、次いで、化合物Ｅ－１及びＫＦを、ＫＦの濃度が１７体積％になるように蒸着速度０．１ｎｍ／秒で共蒸着し、厚さ３５ｎｍの電子輸送層を形成した。
　次いで、アルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成した。
　次いで、有機ＥＬ素子１０３の場合と同様にして、非発光面をガラスケースで覆い、「有機ＥＬ素子４０１」を作製した。
《有機ＥＬ素子の評価》
（１）電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性の評価
　実施例１と同様にして、電力効率、連続駆動輝度寿命及び保存安定性を評価した。表４に有機ＥＬ素子２０１の各評価値を１００とした場合の相対値で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
  
（２）まとめ
　表４に示すとおり、正孔阻止層にＫＦをドープした有機ＥＬ素子４０１は、ＫＦをドープしていない有機ＥＬ素子２０１に対し、電力効率において相違はないものの、輝度寿命がやや低下し、また保存時の色度変動及び電圧上昇が大きいことが判る。この結果から、励起子阻止層には金属化合物を含有させない方が良好な性能が得られることがわかる。
　本発明は電力効率や発光寿命に優れた白色発光を得るのに特に好適に利用することができる。
　１０１　有機ＥＬ素子
　１０２　ガラスカバー
　１０５　陰極
　１０６　有機ＥＬ層
　１０７　透明電極付きガラス基板
　１０８　窒素ガス
　１０９　捕水剤

Claims (4)

  1. 　陽極、陰極および複数層の発光層を備え、前記複数層の発光層が前記陽極と前記陰極との間に配置された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記複数の発光層が蛍光発光層と少なくとも２層以上のリン光発光層とを有し、
    　前記蛍光発光層と前記リン光発光層とのうち、前記蛍光発光層が前記陽極側に配置され、
    　前記リン光発光層の各層には、リン光発光ドーパントとホスト化合物とがそれぞれ含有され、
    　前記リン光発光層のうち、発光波長が最も長いリン光発光層には、含有量がその層の主たるリン光発光ドーパントより多く、かつ、最低励起三重項エネルギーＴ１がその層の主たるリン光発光ドーパントのＴ１より大きくてホスト化合物のＴ１より小さいリン光発光性の金属錯体が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。
  2. 　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記発光層と前記陰極との間には電子輸送層が形成され、
    　前記電子輸送層には、フェニルピリジン骨格を有する化合物が含有され、かつ、電子供与性の金属、金属イオンまたは金属化合物の少なくとも１つがドープ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。
  3. 　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記発光層と前記陰極との間には電子輸送層が形成され、
    　前記発光層と前記電子輸送層との間には励起子または正孔阻止層が形成され、
    　前記電子輸送層には、フェニルピリジン骨格を有する化合物が含有され、かつ、電子供与性の金属、金属イオンまたは金属化合物の少なくとも１つがドープされ、
    　前記励起子または正孔阻止層には、前記電子供与性の金属、金属イオンまたは金属化合物のいずれもがドープされていな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。
  4. 　請求項１～３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において、
    　前記蛍光発光層が青色の蛍光発光ドーパントを含む青色蛍光発光層で構成され、
    　前記リン光発光層が、赤色のリン光発光ドーパントを含む赤色リン光発光層と、緑色のリン光発光ドーパントを含む緑色リン光発光層とで構成され、
    　前記陽極側から前記陰極側にかけて前記青色蛍光発光層、赤色リン光発光層および緑色リン光発光層がこの順に積層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。
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