JP4265219B2

JP4265219B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置

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Publication number: JP4265219B2
Application number: JP2003000289A
Authority: JP
Inventors: 基木下; 岳俊山田; 弘志北
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2023-01-06
Also published as: JP2004214050A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）及び表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子（無機ＥＬ素子）や有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、更に、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００４】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子には、更なる低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００５】
例えば、特許第３０９３７９６号公報では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、またはトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。
【０００６】
また、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（特開昭６３−２６４６９２号公報）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（特開平３−２５５１９０号公報）が知られている。以上のように、蛍光量子収率の高い蛍光体をドープすることによって、従来の素子に比べて発光輝度を向上させている。
【０００７】
しかし、上記のドープされる微量の蛍光体からの発光は、励起一重項からの発光であり、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（η_ext）の限界は５％とされている。ところが、プリンストン大から励起三重項からの燐光発光を用いる有機ＥＬ素子の報告がされて以来（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏｅｔａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１〜１５４頁（１９９８年））、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏｅｔａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０〜７５３頁（２０００年）、米国特許第６，０９７，１４７号明細書等）。励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が最大４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
燐光性化合物をドーパントとして用いるときのホストは、燐光性化合物の発光極大波長よりも短波な領域に発光極大波長を有することが必要であることはもちろんであるが、その他にも満たすべき条件があることが分かってきた。
【０００９】
Ｔｈｅ１０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＩｎｏｒｇａｎｉｃａｎｄＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ’００、浜松）では、燐光性化合物についていくつかの報告がなされている。例えば、Ｉｋａｉらはホール輸送性の化合物を燐光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは、各種電子輸送性材料を燐光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。更に、Ｔｓｕｔｓｕｉらは、ホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている。
【００１０】
燐光性化合物のホスト化合物については、例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７巻、９０４頁（２０００年）等に詳しく記載されているが、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を得るためにホスト化合物に必要とされる性質について、より新しい観点からのアプローチが必要である。
【００１１】
しかし、何れの報告も、素子の発光輝度の向上及び耐久性を両立しうる構成は得られていない。
【００１２】
また、一方では、ホスト化合物、及び、ドーパント化合物として燐光性化合物を各々含有する発光層を有する素子において、前記ホスト化合物としてカルバゾール誘導体を適用した例としては、４，４′−Ｎ，Ｎ′−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）等が最も一般的であるが、これら従来のカルバゾール誘導体を用いても、発光効率および耐久性の両立は達成されていない。特に、緑色より短波な発光については満足な発光効率が得られていない。
【００１３】
ＣＢＰ以外のカルバゾール誘導体としては、特開２００１−２５７０７６公報、同２００２−１０５４４５公報等に高分子タイプが、同２００１−３１３１７９公報、同２００２−７５６４５公報等、中でも、特許文献１には特定構造を有するカルバゾール誘導体が特に有効である旨記載されているが、前記ＣＢＰ以外のカルバゾール誘導体を用いた素子また前記特許文献１に記載されたカルバゾール誘導体を用いた素子においても、発光効率および耐久性を両立しうる構成は得られていないのが現状である。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１００４７６公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光輝度、発光効率が共に高く、且つ、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成（１）および（２）により達成された。尚、１〜９については参考手段である。
（１）下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
一般式（１）
（Ａ）ｌ−（Ｘ）−（Ｂ）ｎ
（式中、Ａは、３−カルバゾリル基を表し、Ｂはアリールボラン母体化合物から結合位において水素原子を一つ除去した基を表し、Ｘは下記式で表されるテトラメチル−ｐ−フェニレン基を表し、式中ｌ、ｎはそれぞれ１を表す。）
【化Ｂ】

（２）前記（１）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置。
【００１７】
１．下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１８】
一般式（１）
（Ａ）_l−（Ｘ）−（Ｂ）_n
（式中、ＡおよびＢはそれぞれ構造が異なる一価の置換基であって、Ｘはｍ価の連結基を表し、ＡおよびＢはヘテロ元素を含む。また、式中ｌ、ｎはそれぞれＡ、Ｂの個数を表し、ｍ＝ｌ＋ｎ、ｍは２〜６の整数を表し、ｌ≧１、ｎ≧１である。）
２．前記一般式（１）で表される化合物の置換基Ａの「最高被占分子軌道」ＨＯＭＯ（Ｈ）および「最低空分子軌道」ＬＵＭＯ（Ｈ）と、置換基Ａのヘテロ元素を炭素に置換した置換基Ａ′の「最高被占分子軌道」ＨＯＭＯ（Ｃ）および「最低空分子軌道」ＬＵＭＯ（Ｃ）との関係が、
ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）＞０
かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＞０
であり、
一般式（１）で表される化合物の置換基Ｂの「最高被占分子軌道」ＨＯＭＯ（Ｈ）および「最低空分子軌道」ＬＵＭＯ（Ｈ）と、置換基Ｂのヘテロ元素を炭素に置換した置換基Ｂ′の「最高被占分子軌道」ＨＯＭＯ（Ｃ）および「最低空分子軌道」ＬＵＭＯ（Ｃ）との関係が、
ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）＜０
かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＜０
を満たすことを特徴とする前記１に記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【００１９】
３．有機エレクトロルミネッセンス素子が、発光層を含む複数の構成層を有し、前記発光層が、ホスト化合物、及び、燐光性化合物であるドーパント化合物を含有し、前記複数の構成層の少なくとも１層が、前記一般式（１）で表される化合物を含有し、有機ＥＬ素子の発光スペクトルの短波長側の発光極大波長が５００ｎｍ以下であって、かつ前記ホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位が前記燐光性化合物であるドーパント化合物の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことを特徴とする前記１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２０】
４．前記複数の構成層の少なくとも１層が電子輸送層であり、該電子輸送層が前記一般式（１）で表される化合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２１】
５．燐光性化合物であるドーパント化合物が、イリジウム化合物、オスミウム化合物または白金化合物であることを特徴とする前記３または４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２２】
６．燐光性化合物であるドーパント化合物がイリジウム化合物であることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２３】
７．前記置換基Ａが、アニソール、カルバゾール、インドール、アミン単体あるいは誘導体残基であることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２４】
８．連結基Ｘが立体障害パラメーター（Ｅｓ）値の絶対値が０．５以上である置換基を有することを特徴とする前記７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２５】
９．前記１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置。
【００２６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、燐光発光用の材料について鋭意検討を重ねた結果、置換基Ａ、Ｂおよび連結基Ｘからなる化合物が、優れた溶解性を示すことで精製効率が飛躍的に向上し、室温でも容易にアモルファス薄膜を形成すること、ならびに比較的短波長に燐光発光を示すことを見出すとともに、本発明の化合物を有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した場合に、素子の発光輝度および寿命が改善されることを見出し本発明に至ったものである。
【００２７】
特に、青色発光において、発光輝度、発光効率の向上および耐久性の両立を達成した有機エレクトロルミネッセンス素子、および、これを用いることにより発光輝度の高い、耐久性の良好な表示装置を提供できることを見出した。
【００２８】
《置換基ＡおよびＢまたは連結基Ｘからなる化合物》
本発明に係る置換基Ａ、Ｂおよび連結基Ｘからなる化合物は前記一般式（１）で表される。
【００２９】
一般式（１）で表される化合物について説明する。
一般式（１）において、置換基Ａおよび置換基Ｂを、富士通製ＷｉｎＭＯＰＡＣｖｅｒ．３を用いて、キーワードとしてＥＦおよびＡＭ１を使用して収束条件がｇｒａｄ＜１．０になるように計算して得られるＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの値と、各置換基に含まれるヘテロ元素を炭素に置換した置換基で上記の手法で計算して得られるＨＯＭＯおよびＬＵＭＯの値とを比較することにより、以下のどちらかの条件を満たすものをそれぞれ置換基Ａあるいは置換基Ｂと定義する。
置換基Ａ：
ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）＞０
かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＞０
置換基Ｂ：
ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）＜０
かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＜０
ＨＯＭＯ（Ｈ）、ＬＵＭＯ（Ｈ）：ヘテロ元素を含む置換基。
ＨＯＭＯ（Ｃ）、ＬＵＭＯ（Ｃ）：ヘテロ元素を炭素に置換した置換基。
【００３０】
ここにおいて、置換基Ａおよび置換基ＢのＨＯＭＯおよびＬＵＭＯ等は各置換基の結合位を水素で置換した化合物を用いて計算したものを用いるものとする。
【００３１】
置換基Ａおよび置換基Ｂとして、上記の式を満たす化合物であれば特に規定はないが、好ましくは以下のものが候補として挙げられる。
【００３２】
置換基Ａの候補としては、アニソール、カルバゾール、インドール、アミン単体あるいは誘導体などの母体化合物から結合位において水素原子を一つ除去した基であり、置換基Ａの母体化合物として特に好ましいのはカルバゾール誘導体である。
【００３３】
また、置換基Ｂの候補としては、フッ化ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラゾリン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、チアゾ−ル、オキサジアゾ−ル、チアジアゾ−ル、イミダジア−ル、アリールボラン（ジアリールボラン、トリアリールボラン等）等の単体あるいは誘導体など母体化合物から結合位において水素原子を一つ除去した基である。
【００３４】
本発明において、前記一般式（１）は置換基ＡおよびＢがある連結基Ｘを介して結合している。
【００３５】
ここで連結基Ｘについて説明する。
置換基の立体障害の大きさを数値化したものに、タフト等が定義したＥｓ値が知られている［ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＢｏｏｋ，’ＥｘｐｌｏｒｉｎｇＱＳＡＲ’，Ｃ．ＨａｎｓｈＡ．Ｌｅｏら著、Ｓ．Ｒ．Ｈｅｌｌ編集］。
【００３６】
以下、ＥＳ値について説明する。
一般に、酸性条件下でのエステルの加水分解反応においては、置換基が反応の進行に対して及ぼす影響は立体障害だけと考えてよいことが知られており、この事を利用して置換基の立体障害を数値化したものがＥｓ値である。
【００３７】
置換基Ｘ₀のＥｓ値は、次の化学反応式
Ｘ₀−ＣＨ₂ＣＯＯＲｘ＋Ｈ₂Ｏ → Ｘ₀−ＣＨ₂ＣＯＯＨ＋ＲｘＯＨ
で表わされる、酢酸のメチル基の水素原子１つを置換基Ｘ₀で置換したα位モノ置換酢酸から誘導されるα位モノ置換酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＸと、次の化学反応式
ＣＨ₃ＣＯＯＲｙ＋Ｈ₂Ｏ → ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋ＲｙＯＨ
（ＲｙはＲｘと同じである）
で表わされる、上記のα位モノ置換酢酸エステルに対応する酢酸エステルを酸性条件下で加水分解する際の反応速度定数ｋＨから、次の式で求められる。
【００３８】
Ｅｓ＝ｌｏｇ（ｋＸ／ｋＨ）
置換基Ｘ₀の立体障害により、反応速度は低下し、その結果ｋＸ＜ｋＨとなるので、Ｅｓ値は通常負の値となる。
【００３９】
実際にＥｓ値を求める場合には、上記の二つの反応速度定数ｋＸおよびｋＨを求め、上記の式により算出する。
【００４０】
Ｅｓ値の具体的な例は、Ｕｎｇｅｒ，Ｓ．Ｈ．，Ｈａｎｓｃｈ，Ｃ．，Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１２，９１（１９７６）に詳しく記載されている。また、『薬物の構造活性相関』（化学の領域増刊１２２号、南江堂）、「ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＢｏｏｋ，’ＥｘｐｌｏｒｉｎｇＱＳＡＲ’ ｐ．８１Ｔａｂｌｅ３−３」にも、その具体的な数値の記載がある。次にその一部を示す。
【００４１】
【表１】

【００４２】
ここで、注意するのは、本明細書で定義するところのＥｓ値は、メチル基のそれを０として定義したのではなく、水素原子を０としたものであり、メチル基を０としたＥｓ値から１．２４を差し引いたものである。
【００４３】
一般式（１）において、連結基Ｘは、ｍ価すなわち、２価以上の連結基を表し、ｍは２〜６の整数を表す。好ましくは、炭素、ケイ素、窒素、ホウ素、酸素、硫黄、金属、金属イオンなどで形成される連結基であり、より好ましくは炭素原子、窒素原子、ケイ素原子、ホウ素原子、酸素原子、硫黄原子、芳香族炭化水素環、芳香族へテロ環からなる連結基であり、更に好ましくは炭素原子、ケイ素原子、芳香族炭化水素環、芳香族へテロ環である。連結基Ｘの具体例としては以下のものが挙げられる。
【００４４】
【化１】

【００４５】
上記の連結基は、さらに置換基を有していても良く、好ましくはアリーレン基であり、さらに好ましくは連結位に隣接して前記Ｅｓ値の絶対値が０．５以上の置換基を有している。
【００４６】
以下に、一般式（１）で表される化合物の具体的を示すが、本発明化合物の具体例としてはＡ−１、Ａ−３が挙げられ、本発明はこれらに限定されない。
【００４７】
【化２】

【００４８】
【化３】

【００４９】
【化４】

【００５０】
【化５】

【００５１】
【化６】

【００５２】
【化７】

【００５３】
【化８】

【００５４】
【化９】

【００５５】
【化１０】

【００５６】
【化１１】

【００５７】
【化１２】

【００５８】
【化１３】

【００５９】
【化１４】

【００６０】
【化１５】

【００６１】
【化１６】

【００６２】
【化１７】

【００６３】
【化１８】

【００６４】
上記一般式（１）で表される化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する、下記に示すような何れの層（例えば、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層等）に含有していても良いが、特に、後述するようにホスト化合物として発光層に含有する場合、または、電子輸送層に含有する場合に、より一層、高発光輝度、高発光効率を示し、且つ、耐久性が向上した有機エレクトロルミネッセンス素子が提供できることがわかった。
【００６５】
本発明に係る一般式（１）で表される化合物の、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成するいずれか１層中での含有量としては、５０質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは、８０質量％〜９５質量％であり、特に好ましくは、９０質量％〜９５質量％である。
【００６６】
本発明に係る、一般式（１）で表される化合物は従来公知の方法によって製造が可能であるが、例えば、下記に示すような合成例１（化合物Ａ−１の合成）に記載の合成方法を参照して合成出来る。
【００６７】
以下、本発明に係る、一般式（１）で表される化合物の合成例の一態様を示す。
【００６８】
《合成例１：化合物Ａ−１の合成》
【００６９】
【化１９】

【００７０】
【化２０】

【００７１】
３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールの合成
３−アミノ−６−メチル−９−エチルカルバゾール５０ｇよりサンドマイヤー反応により３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールを２５ｇ合成した。
【００７２】
反応生成物１の合成
３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾール１．７ｇを含むテトラヒドロフラン溶液を−７８℃下、ｔｅｒｔ−ブチルリチウムを３．５ｍｌ滴下、攪拌し、３０分後、トリメトキシボランを１．５ｍｌ滴下し、１２時間攪拌した。攪拌後の溶液を抽出、濃縮して反応生成物１を得た。
【００７３】
反応生成物２の合成は、以下の文献を参照し、上記スキームに従い合成した。ＳｈｉｇｅｈｉｒｏＹａｍａｇｕｃｈｉｅｔａｌ．，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，２０００，４１２９．
化合物Ａ−１の合成
得られた反応生成物１、２を、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ₃）₄）０．４ｇ、炭酸カリウム１．０ｇを含むテトラヒドロフラン３００ｍｌ、水３０ｍｌから構成される混合溶媒に溶解させ、７０℃、６時間攪拌した。
【００７４】
反応溶液を抽出、乾燥、濃縮、カラム精製、昇華精製を行うことにより、化合物Ａ−１（１．５ｇ）得た。
【００７５】
化合物Ａ−１の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００７６】
《合成例２：化合物Ａ−７の合成》（参考）
３，５−ジブロモ−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシランの合成
【００７７】
【化２１】

【００７８】
３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールの合成
３−アミノ−６−メチル−９−エチルカルバゾール５０ｇよりサンドマイヤー反応により３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールを２５ｇ合成した。
【００７９】
トリブロモメシチレンの合成は、以下の文献を参照した。
ＳｈｉｇｅｈｉｒｏＹａｍａｇｕｃｈｉｅｔａｌ．，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，２０００，４１２９．
３，５−ジブロモ−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシランの合成トリブロモメシチレン７．２ｇを含むＴＨＦ溶液３００ｍｌにｎ−ブチルリチウム１３０ｍｌを−７８℃で滴下混合し、トリメチルシランクロリド３．７ｍｌ滴下し、室温で６ｈ攪拌することにより得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより、３，５−ジブロモ−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシラン７．０ｇを合成した。
【００８０】
化合物Ａ−７の合成
【００８１】
【化２２】

【００８２】
３，５−ジペンタフルオロフェニル−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシランの合成
３，５−ジブロモ−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシラン７．０ｇ、ペンタフルオロフェニルボロン酸１２．７ｇ、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム４．０ｇ、炭酸カリウム１０ｇを含むテトラヒドロフラン５００ｍｌ、水５０ｍｌから構成される混合溶媒に溶解させ、７０℃、８時間攪拌することにより得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することにより３，５−ジペンタフルオロフェニル−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシラン２．６ｇを合成した。
【００８３】
３，５−ジペンタフルオロフェニル−２，４，６−トリメチルブロモベンゼンの合成
３，５−ジペンタフルオロフェニル−２，４，６−トリメチルフェニルトリメチルシラン２．６ｇを含むＤＭＦ溶液２００ｍｌにＮＢＳ０．９ｇを滴下し、４時間攪拌することにより得られた生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーおよび再結晶により精製し、３，５−ジ（ペンタフルオロフェニル）−２，４，６−トリメチルブロモベンゼン（３．５ｇ）を合成した。
【００８４】
化合物Ａ−７の合成
得られた前記反応生成物１および３，５−ジペンタフルオロフェニル−２，４，６−トリメチルブロモベンゼン（２．４ｇ）を、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム０．４ｇ、炭酸カリウム１．０ｇを含むテトラヒドロフラン３００ｍｌ、水３０ｍｌから構成される混合溶媒に溶解させ、７０℃、９時間攪拌した。
【００８５】
反応溶液を抽出、乾燥、濃縮、カラム精製、昇華精製を行うことにより、化合物Ａ−７を１．０ｇ得た。
【００８６】
化合物Ａ−７の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００８７】
《ホスト化合物》
本発明に係るホスト化合物について説明する。
【００８８】
ここで、「ホスト化合物」とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物」という。例えば、発光層を化合物ａ、化合物ｂという２種で構成し、その混合比がａ：ｂ＝１０：９０であれば化合物ａがドーパント化合物であり、化合物ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物ａ、化合物ｂ、化合物ｃの３種から構成し、その混合比がａ：ｂ：ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物ａ、化合物ｂがドーパント化合物であり、化合物ｃがホスト化合物である。
【００８９】
ここで、本発明に係るホスト化合物としては、前記一般式（１）で表される化合物、従来公知の燐光性化合物、後述する蛍光性化合物等を用いることができる。
【００９０】
《燐光性化合物》
本発明に係る、ドーパント化合物として用いられる燐光性化合物について説明する。
【００９１】
「燐光性化合物」とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物である。燐光量子収率は好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である。
【００９２】
上記燐光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記燐光量子収率が達成されることが好ましい。
【００９３】
本発明に係る燐光性化合物としては、元素周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物が好ましく、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）等が挙げられ、中でも最も好ましく用いられるのはイリジウム化合物である。
【００９４】
本発明においてホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上１．３８倍以下であることが好ましい。
【００９５】
また本発明においてホスト材料の最低励起三重項エネルギー準位は、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００９６】
本発明に係わる有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。
【００９７】
本発明に係わる有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上１．３８倍以下であることが好ましい。
【００９８】
また、本発明に係わる有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位が、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００９９】
以下に、本発明に係る燐光性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。また、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。
【０１００】
【化２３】

【０１０１】
【化２４】

【０１０２】
【化２５】

【０１０３】
《蛍光性化合物》
本発明に用いられる蛍光性化合物について説明する。
【０１０４】
本発明では、ホスト化合物と燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有してもよい。この場合、ホスト化合物と燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）としての電界発光は蛍光性化合物からの発光が得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上であることが好ましく、更に好ましくは、３０％以上である。
【０１０５】
具体的な蛍光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または、希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【０１０６】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することが出来る。
【０１０７】
前記燐光性化合物は、前記のような燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長い燐光発光極大波長を有するものである。これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波の燐光性化合物を用いて燐光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられる燐光性化合物の燐光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【０１０８】
例えば、３５０ｎｍ〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑の領域に燐光を有するイリジウム錯体を用いることで緑領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることが出来る。
【０１０９】
また、別の形態では、前記のように、ホスト化合物としての蛍光性化合物ａと燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物ｂを少なくとも１種含有する場合もあり、蛍光性化合物ａと燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物ｂからの発光を得ることも出来る。
【０１１０】
本発明に用いられる蛍光性化合物が発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【０１１１】
《有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成》
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の層構成について説明する。
【０１１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極（陽極、陰極）の間に、少なくとも１層の発光層を挟持した構造を有する。ここで、発光層は、広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことであり、具体的には、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する化合物を含有する層のことを指す。
【０１１３】
本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層及び陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。具体的には以下に示される構造が挙げられる。
【０１１４】
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（iii）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
本発明に係る発光層について説明する。
【０１１５】
本発明では、例えば、前記一般式（１）で表される化合物およびリン光性ドーパント化合物を用いて発光層を形成することが好ましい。ここで、その形成方法としては、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により薄膜を形成することが出来るが、本発明では、特に分子堆積膜が好ましい。ここで、分子堆積膜とは、上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態、または液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【０１１６】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記化合物を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【０１１７】
（発光層の膜厚）
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に膜厚調整することが好ましい。
【０１１８】
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等、発光層と組み合わせて有機ＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【０１１９】
《正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層》
本発明に用いられる、正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、その上、発光層に陰極、電子注入層、または電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。
【０１２０】
《正孔注入材料、正孔輸送材料》
この正孔注入層、正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝性材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１２１】
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性の何れかを有するものであり、有機物、無機物の何れであってもよい。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、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、または、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【０１２２】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更に、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（α−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）などが挙げられる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
または、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなど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。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、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法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
【０１２５】
（正孔注入層の膜厚、正孔輸送層の膜厚）
正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍ程度での範囲に調整することが好ましい。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１２６】
《電子輸送層、電子輸送材料》
本発明に係る電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１２７】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
または、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）など、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。
【０１３０】
その他、メタルフリーまたはメタルフタロシアニン、更には、それらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。または、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１３１】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法など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。
【０１３２】
（電子輸送層の膜厚）
電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましい。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、或いは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１３３】
また、本発明においては、蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記燐光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３３０ｎｍ〜４４０ｎｍ、更に好ましくは３６０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【０１３４】
または、本発明においては、発光効率、及び耐久性の点から一般式（１）で表される化合物を電子輸送層に含有することが好ましい。
【０１３５】
《基板（支持体ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基板は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、または、透明のものであれば特に制限はない。本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１３６】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１３７】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１３８】
まず適当な基板上に、所望の電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【０１３９】
更に、陽極と発光層または正孔注入層の間、及び、陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【０１４０】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【０１４１】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１４２】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウム、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１４３】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１４４】
更に上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、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）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していても良い。
【０１４５】
バッファー層は、陰極バッファー層または陽極バッファー層の少なくとも何れか１つの層内に一般式（１）または（２）で表される化合物の少なくとも１種が存在して、発光層として機能してもよい。
【０１４６】
《電極》
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は、陰極と陽極からなる。この有機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などの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【０１４７】
上記陽極は蒸着やスパッタリングなどの方法によりこれらの電極物質の薄膜を形成させ、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、或いはパターン精度をあまり必要としない場合（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、または、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〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１４８】
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、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、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化など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などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。または、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〜１μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。尚、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極の何れか一方が、透明または半透明であれば発光効率が向上するので好都合である。
【０１４９】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
次に、有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１５０】
薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に真空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、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０ ^-6〜１０ ^-3Ｐａ、蒸着速度０．０１ｎｍ／秒〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０℃〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１５１】
前記の様に、適当な基板上に所望の電極用物質、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の範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、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などの方法により形成させて陰極を設け、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この様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、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有機ＥＬ素子に、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５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。または、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。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１５２】
《表示装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用しても良いし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０１５３】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１５４】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１５５】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１５６】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１５７】
図２は、表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０１５８】
図においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１５９】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１６０】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１６１】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図３は、画素の模式図である。
【０１６２】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１６３】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１６４】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０１６５】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０１６６】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１６７】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１６８】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１６９】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１７０】
図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０１７１】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。
【０１７２】
パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
【０１７３】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１７４】
参考例１
《ＷｉｎＭＯＰＡＣを用いる置換基ＡおよびＢのＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ計算》
化合物例Ａ−１〜Ｄ−８において示したような置換基に分けて富士通製ＷｉｎＭＯＰＡＣｖｅｒ．３を用い、キーワードとしてＥＦおよびＡＭ１を使用して収束条件がｇｒａｄ＜１．０になるように計算した。また、各置換基のヘテロ元素を炭素原子に換えて計算を行ない、以下に示した２つの条件式のうちどちらかを満足する方を置換基Ａ、置換基Ｂと定義した。ここにおいて、置換基のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯとしては、各置換基の結合位を水素で置換した化合物についてそれぞれ計算を行って得られた結果を置換基のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯとした。
【０１７５】
《条件式》
置換基Ａ：
ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）＞０かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＞０
置換基Ｂ：
ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）＜０かつ、
│ＨＯＭＯ（Ｈ）−ＨＯＭＯ（Ｃ）│−│ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｃ）│＜０
＊（Ｈ）：ヘテロ元素を含む置換基。＊（Ｃ）：ヘテロ元素を炭素に置換した比較置換基。
【０１７６】
ここで、置換するヘテロ原子の結合箇所が２箇所（２価）である場合、置換した炭素のうち結合に寄与しない２つの結合には２つの炭素−水素結合を形成させたものを用いて計算する。即ちヘテロ原子が１価である場合には、３つの炭素−水素結合、ヘテロ原子が３価である場合には、１つの炭素−水素結合を形成させたものを用いて計算する。計算結果を以下に示す（単位ｅＶ）。
【０１７７】
【化２６】

【０１７８】
実施例１
《有機ＥＬ素子の作製》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９を以下のように作製した。
【０１７９】
（有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製）
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１５０ｎｍの膜厚で製膜した透明基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極（陽極）を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０１８０】
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、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにカルバゾール誘導体（ＣＢＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソクプロイン（ＢＣＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに燐光性化合物（Ｉｒ−１２）を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ₃を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０１８１】
次いで、真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層を設けた。更に、ＣＢＰ（ホスト化合物として使用）と燐光性化合物Ｉｒ−１２（ドーパント化合物として使用）の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、各々蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．０１ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚２０ｎｍの発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、更に、Ａｌｑ₃の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１８２】
引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して、陰極バッファー層、陰極を各々形成し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１（比較例）を作製した。
【０１８３】
図５に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図を示す。
（有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９の作製）
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層の形成に用いたホスト化合物ＣＢＰの代わりに、以下の化合物を用いた以外は全く同様にして、表２に示す有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９を作製した。
【０１８４】
【化２７】

【０１８５】
【化２８】

【０１８６】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜ＯＬＥＤ１−９の各々について下記のような評価を行った。
【０１８７】
《有機ＥＬ素子の評価》
以下のようにして有機ＥＬ素子の評価を行い、結果を表２に示す。
【０１８８】
《発光輝度》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物（Ｉｒ−１２）からの青色の発光を示した。
【０１８９】
まず、上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下の測定条件下において、１０Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ²）を測定した。ここで、発光輝度の測定は、ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１９０】
次いで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９について発光輝度を求めた。
【０１９１】
表２に記載の発光輝度、発光効率は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定値を各々１００としたときの相対値で示す。
【０１９２】
《耐久性》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９の各々において、１０ｍＡ／ｃｍ²の一定電流で駆動したときの初期輝度が半分に低下するのに要した時間、即ち、半減時間（耐久性）を耐久性の指標として示す。表２において、各有機ＥＬ素子の半減時間（耐久性）は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１９３】
得られた結果を表２に示す。
【０１９４】
【表２】

【０１９５】
表２から得られた結果を詳細に説明すると、ＣＢＰや比較化合物２のように、平面性が高い化合物ではバンドギャップが狭く、青色に発光する燐光性化合物のホスト化合物としては発光輝度、発光効率の点で劣っていることが判る。また、比較化合物１においては、従来用いられているＣＢＰと比べてバンドギャップが広く、発光輝度および発光効率の点では改善されているが、耐久性の点では満足な結果が得られないことが判る。
【０１９６】
一方、本発明に係る一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体化合物のうち本発明の化合物をホスト化合物として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、発光輝度が高く、発光効率が向上し、且つ、耐久性が良好なことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることがわかった。
【０１９７】
また、燐光性化合物Ｉｒ−１２を、Ｉｒ−１またはＩｒ−９に変更した以外は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９と同様にして作製した有機ＥＬ素子の性能を評価した場合にも上記と同様の効果が得られた。特に、耐久性については大幅な改善がみられた。尚、Ｉｒ−１を用いた素子からは緑色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。
【０１９８】
参考例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の電子輸送層におけるＢＣＰを表２に示す様に前記の化合物に置き換えた以外は同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７を作製した。
【０１９９】
次いで、得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７について、実施例１と同様の方法を用いて発光輝度、発光効率及び半減時間（耐久性）を測定した。得られた結果を表３に示す。
【０２００】
【表３】

【０２０１】
表３から、本発明の試料は、発光輝度、発光効率が共に高く、且つ、耐久性にも優れていることが明らかである。
【０２０２】
また、本発明に係る、前記一般式（１）で表される化合物を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子は、発光輝度、発光効率が改善されているのが分かるが、特に耐久性の面で、半減時間（耐久性）が顕著に改善されることが判る。
【０２０３】
実施例３
実施例１で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０２０４】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高く耐久性の良好な、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０２０５】
【発明の効果】
本発明により、発光輝度、発光効率が共に高く、且つ、耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、前記素子を有する表示装置を提供することが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【図５】有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図である。
【符号の説明】
１ディスプレイ
３画素
５走査線
６データ線
７電源ライン
１０有機ＥＬ素子
１１スイッチングトランジスタ
１２駆動トランジスタ
１３コンデンサ
Ａ表示部
Ｂ制御部

Claims

下記一般式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
一般式（１）
（Ａ）ｌ−（Ｘ）−（Ｂ）ｎ
（式中、Ａは、３−カルバゾリル基を表し、Ｂはアリールボラン母体化合物から結合位において水素原子を一つ除去した基を表し、Ｘは下記式で表されるテトラメチルフェニレン基を表し、式中ｌ、ｎはそれぞれ１を表す。）
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置。