特許 6217059 有機電界発光素子及び有機電界発光デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6217059

(24)【登録日】2017年10月6日

(45)【発行日】2017年10月25日

(54)【発明の名称】有機電界発光素子及び有機電界発光デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/50 20060101AFI20171016BHJP

   C09K 11/06 20060101ALI20171016BHJP

   C07D 403/14 20060101ALI20171016BHJP

   C07D 209/86 20060101ALI20171016BHJP

   C07C 211/61 20060101ALN20171016BHJP

   C07C 211/54 20060101ALN20171016BHJP

   H01L 27/32 20060101ALN20171016BHJP

   G09F 9/30 20060101ALN20171016BHJP

【ＦＩ】

   H05B33/14 B

   C09K11/06 690

   C09K11/06 660

   C07D403/14

   C07D209/86

   !C07C211/61

   !C07C211/54

   !H01L27/32

   !G09F9/30 365

【請求項の数】7

【全頁数】55

(21)【出願番号】特願2012-154425(P2012-154425)

(22)【出願日】2012年7月10日

(65)【公開番号】特開2014-17389(P2014-17389A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年6月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(72)【発明者】

【氏名】五郎丸 英貴

(72)【発明者】

【氏名】飯田 宏一朗

(72)【発明者】

【氏名】李 延軍

(72)【発明者】

【氏名】石橋 孝一

(72)【発明者】

【氏名】田中 太

【審査官】 岩井 好子

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１４８９０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０３３９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１２６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４１８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４６０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１８４８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５４６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０５２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０６２６３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１５６９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６８４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００９２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５９４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０９７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１２０７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２２８７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３１８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１４７５２２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

Ｃ０７Ｄ ２０９／８６

Ｃ０７Ｄ ４０３／１４

Ｃ０９Ｋ １１／０６

Ｃ０７Ｃ ２１１／５４

Ｃ０７Ｃ ２１１／６１

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｈ０１Ｌ ２７／３２

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に少なくとも陽極、一層もしくは複数層の発光層及び陰極をこの順に有する有機電界発光素子において、前記発光層の少なくとも一層は電荷輸送材料と燐光発光材料を含み、該電荷輸送材料として下記一般式（１−Ａ）で表される材料、下記一般式（１−Ｂ）で表される材料及び下記一般式（１−Ｃ）で表される材料を各々１種類以上含むことを特徴とする有機電界発光素子（ただし、該発光層の少なくとも一層が、燐光発光材料と、下記一般式（１−Ａ）と下記一般式（１−Ｂ）の両方を満たす化合物の１種類と、下記一般式（１−Ｃ）で表される材料とを含む場合は、本発明の規定を満たしているものとする。）。

【化1】

（式（１−Ａ）中、Ｐｈ^１〜Ｐｈ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい２価のベンゼン環であり、Ａｒ^１〜Ａｒ^３は、各々独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^１〜Ｒ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基である。）

【化2】

（式（１−Ｂ）中、Ａｒ^４〜Ａｒ^８は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基であり、Ｒ^４〜Ｒ^７は、各々独立に、水素原子、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基であり、Ａｒ^４〜Ａｒ^８及びＲ^４〜Ｒ^７の該芳香族環基の芳香族環は、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、又はカルバゾール環であり、添字ｌは１〜３の整数、ｍ、ｎは、各々独立に０〜２の整数である。）

【化3】

（式（１−Ｃ）中、Ａｒ^９〜Ａｒ^１１は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^８〜Ｒ^１０は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｘ、Ｙ、Ｚは、各々独立に炭素原子又は窒素原子であり、少なくともＸ、Ｙ、Ｚの何れか１つは窒素原子である。）

【請求項2】

前記燐光発光材料がイリジウム錯体であることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。

【請求項3】

前記発光層の少なくとも一層が、前記電荷輸送材料を３種以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界発光素子。

【請求項4】

互いに異なる色に発光する有機電界発光素子を２つ以上有する有機電界発光デバイスにおいて、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子を１つ以上有することを特徴とする有機電界発光デバイス。

【請求項5】

互いに異なる色に発光する有機電界発光素子を２つ以上有する有機電界発光デバイスにおいて、該２つ以上の有機電界発光素子が請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子のみから構成されることを特徴とする有機電界発光デバイス。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の有機電界発光デバイスである有機ＥＬ表示装置。

【請求項7】

請求項４又は５に記載の有機電界発光デバイスである有機ＥＬ照明。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機電界発光素子と、この有機電界発光素子を有する有機電界発光デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

有機電界発光素子は、簡単な素子構成で様々な色に発光することができることから、近年、ディスプレイや照明などの発光装置を製造するための技術として、盛んに開発が行われている。

【0003】

有機電界発光素子は、陽極及び陰極から正孔及び電子を注入し、発光層に各電荷を到達させ、発光層で電荷を再結合させることで、発光を得るものである。この原理から、例えば、発光層に電荷を留めることにより、発光効率を向上させることが検討されている（特許文献１）。

【0004】

一方で、電荷を発光層に留めることは、有機電界発光素子の電流−電圧特性を悪化させる。一つの層に電荷を留めるには、通常、膜内に電荷のトラップ準位をつくり電荷を留める方法などにより行われる。これらの方法によれば、電荷を発光層に留めることにより、発光効率を上げることが可能であるが、同時に、電流−電圧特性を悪化させることにつながる。例えば、非特許文献１には、発光材料が電荷輸送材料に対する電荷トラップとして働き、高電圧化につながることが記載されている。また、非特許文献２には、電荷輸送材料であるαＮＰＤに同じく電荷輸送材料である１−ＮａｐｈＤＡＴＡを添加した場合、電荷トラップの原因となり、高電圧化が起こることが報告されている。

【0005】

このようなことから、有機電界発光素子を発光装置として実用化するためには、電流−電圧特性の更なる向上が望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−１３５２９５号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】有機ＥＬ技術と材料開発（シーエムシー出版）（２０１０年５月発行）１８４頁

【非特許文献2】Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｉｌ ４８００，１６４−１７１（２００３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、電流−電圧特性の良好な有機電界発光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題に対し、本発明者らが鋭意検討を行った結果、通常、複数の電荷輸送材料を発光層に用いた場合に、前述の理由から、高電圧化が進行すると考えられていたが、おどろくべきことに、特定の化合物を混合することにより、電流−電圧特性が良好な有機電界発光素子を得ることが可能であることを見出した。

【0010】

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

【0011】

［１］ 基板上に少なくとも陽極、一層もしくは複数層の発光層及び陰極をこの順に有する有機電界発光素子において、前記発光層の少なくとも一層は電荷輸送材料と燐光発光材料を含み、該電荷輸送材料として下記一般式（１−Ａ）で表される材料、下記一般式（１−Ｂ）で表される材料及び下記一般式（１−Ｃ）で表される材料を各々１種類以上含むことを特徴とする有機電界発光素子（ただし、該発光層の少なくとも一層が、燐光発光材料と、下記一般式（１−Ａ）と下記一般式（１−Ｂ）の両方を満たす化合物の１種類と、下記一般式（１−Ｃ）で表される材料とを含む場合は、本発明の規定を満たしているものとする。）。

【0012】

【化1】

【0013】

（式（１−Ａ）中、Ｐｈ^１〜Ｐｈ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい２価のベンゼン環であり、Ａｒ^１〜Ａｒ^３は、各々独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^１〜Ｒ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基である。）

【0014】

【化2】

【0015】

（式（１−Ｂ）中、Ａｒ^４〜Ａｒ^８は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基であり、Ｒ^４〜Ｒ^７は、各々独立に、水素原子、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基であり、Ａｒ^４〜Ａｒ^８及びＲ^４〜Ｒ^７の該芳香族環基の芳香族環は、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、又はカルバゾール環であり、添字ｌは１〜３の整数、ｍ、ｎは、各々独立に０〜２の整数である。）

【化3】

（式（１−Ｃ）中、Ａｒ^９〜Ａｒ^１１は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^８〜Ｒ^１０は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｘ、Ｙ、Ｚは、各々独立に炭素原子又は窒素原子であり、少なくともＸ、Ｙ、Ｚの何れか１つは窒素原子である。）

【0016】

［２］ 前記燐光発光材料がイリジウム錯体であることを特徴とする［１］に記載の有機電界発光素子。

【0017】

［３］ 前記発光層の少なくとも一層が、前記電荷輸送材料を３種以上含むことを特徴とする［１］または［２］に記載の有機電界発光素子。

【0021】

［４］ 互いに異なる色に発光する有機電界発光素子を２つ以上有する有機電界発光デバイスにおいて、［１］ないし［３］のいずれかに記載の有機電界発光素子を１つ以上有することを特徴とする有機電界発光デバイス。

【0022】

［５］ 互いに異なる色に発光する有機電界発光素子を２つ以上有する有機電界発光デバイスにおいて、該２つ以上の有機電界発光素子が［１］ないし［３］のいずれかに記載の有機電界発光素子のみから構成されることを特徴とする有機電界発光デバイス。

【0023】

［６］ ［４］又は［５］に記載の有機電界発光デバイスである有機ＥＬ表示装置。

【0024】

［７］ ［４］又は［５］に記載の有機電界発光デバイスである有機ＥＬ照明。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、電流−電圧特性の良好な有機電荷発光素子が提供され、この有機電界発光素子により、発光効率の高いＯＡコンピューターや壁掛けテレビ等用のフラットパネルディスプレイ、表示板、標識灯及び複写機の光源、液晶ディスプレイ、計器類のバックライト光源等の面発光体としての特徴を生かした光源等を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の有機電界発光素子の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に本発明の有機電界発光素子及び有機電界発光デバイスの実施態様を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの内容に特定されない。

【0028】

［語句の説明］
炭化水素芳香族環とは、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン等のように炭素と水素のみの原子で構成される芳香族環を表す。
複素芳香族環とはピリジン環、カルバゾール環、ジベンゾフラン環等の様に炭素と水素原子の他に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、珪素原子等を含んでなる芳香族環を表す。
芳香族環とは、炭化水素芳香族環と複素芳香族環の全てを表す。
芳香族環集合原子団とは、ビフェニル、ターフェニルのように芳香族環同士が連なって形成される原子団である。

【0029】

遊離原子価とは、有機化学・生化学命名法（上）（改定第２版、南江堂、１９９２年発行）に記載のとおり、他の遊離原子価と結合を形成できるものを言う。すなわち、例えば、「１個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニル基のことを言い、「２個の遊離原子価を有するベンゼン環」はフェニレン基のことを言う。

【0030】

［本発明の基本構成］
本発明の有機電界発光素子は、基板上に少なくとも陽極、一層もしくは複数層の発光層及び陰極をこの順に有する有機電界発光素子であって、該発光層の少なくとも一層が電荷輸送材料と燐光発光材料を含み、前記電荷輸送材料として下記一般式（１−Ａ）で表される材料及び下記一般式（１−Ｂ）で表される材料を各々１種類以上含むことを特徴とする。

【0031】

好ましくは、燐光発光材料がイリジウム錯体であり、さらに好ましくは、電荷輸送材料が式（１−Ａ）で表される材料（以下、（１−Ａ）の化合物と記載）及び式（１−Ｂ）で表される材料（以下、（１−Ｂ）の化合物と記載）を含む３種類以上の混合物であり、特に好ましくは電荷輸送材料が式（１−Ａ）の化合物、式（１−Ｂ）の化合物及び下記一般式（１−Ｃ）で表される材料（以下、（１−Ｃ）の化合物と記載）を含む３種類以上の混合物である。

【0032】

【化4】

【0033】

（式（１−Ａ）中、Ｐｈ^１〜Ｐｈ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい２価のベンゼン環であり、Ａｒ^１〜Ａｒ^３は、各々独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^１〜Ｒ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基である。）

【0034】

【化5】

【0035】

（式（１−Ｂ）中、Ａｒ^４〜Ａｒ^８は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^４〜Ｒ^７は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、添字ｌは１〜３の整数、ｍ、ｎは、各々独立に０〜２の整数である。）

【0036】

【化6】

【0037】

（式（１−Ｃ）中、Ａｒ^９〜Ａｒ^１１は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｒ^８〜Ｒ^１０は、各々独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基であり、Ｘ、Ｙ、Ｚは、各々独立に炭素原子又は窒素原子であり、少なくともＸ、Ｙ、Ｚの何れか１つは窒素原子である。）

【0038】

［（１−Ａ）及び（１−Ｂ）の化合物を混合した場合の特徴］
（１−Ａ）の化合物は、窒素原子を中心に据え、その周辺に芳香族環原子団が置換した化合物で、芳香族環原子団がアミンの正電荷を保持安定化させていると考えられる。一方、（１−Ｂ）の化合物は、周辺に芳香族環原子団基を有するアミンの窒素原子とカルバゾール環の窒素原子がベンゼン環基を介して共役しており、この部分が正電荷を効率よく受け取り、また放出すると考えられ、（１−Ａ）及び（１−Ｂ）の化合物を混合することにより、発光層内の正電荷を効率よく発光材料へと届けることが可能となる。

【0039】

ここで、発光層が、燐光発光材料と、式（１−Ａ）と式（１−Ｂ）の両方を満たす化合物を１種類含む場合は、本発明の規定を満たしているものとする。

【0040】

［式（１−Ａ）、（１−Ｂ）及び（１−Ｃ）中の記号について］
（１−Ａ）の化合物中、Ｐｈ^１〜Ｐｈ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい２価のベンゼン環（フェニレン基）であり、１，４−置換体（１，４−フェニレン基）が好ましい。

【0041】

（１−Ａ）の化合物中、Ａｒ^１〜Ａｒ^３は、各々独立に、直接結合、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基を表す。

【0042】

炭素数３から３０までの芳香族環基を形成する芳香族環の例としては、２個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、キナゾリン環などの、５又は６員環の単環又は２〜５縮合環などが挙げられる。
上記炭素数３から３０までの芳香族環の内、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、カルバゾール環が化合物の安定性の面から好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環、カルバゾール環が特に好ましい。

【0043】

炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基の例としては、２個の遊離原子価を有する、下記芳香族環集合原子団Ａより選ばれるものが挙げられる。

【0044】

【化7】

【0045】

芳香族環集合原子団基の炭素数は、６から４０までであることが高純度の化合物を得るのが容易なため好ましく、特に好ましくは炭素数１０から３６までである。

【0046】

Ｒ^１〜Ｒ^３は、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、若しくは、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基を表す。

【0047】

炭素数１から２０までのアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ノニル基などの直鎖、分岐または環状のアルキル基が挙げられる。
置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基及び、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基は、Ａｒ^１〜Ａｒ^３と同義である。

【0048】

上記の内、Ｒ^１〜Ｒ^３としては、化合物の安定性の面から好ましくは、各々独立に、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基である。

【0049】

（１−Ｂ）の化合物中、Ａｒ^４〜Ａｒ^８の置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基は、Ａｒ^１〜Ａｒ^３の置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基と同様である。
（１−Ｂ）の化合物中、Ｒ^４〜Ｒ^７の置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基は、Ｒ^１〜Ｒ^３の置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基と同様である。
（１−Ｃ）の化合物中、Ａｒ^９〜Ａｒ^１１の置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基は、遊離原子価を１個を有すること以外は、Ａｒ^１〜Ａｒ^３の置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基と同様である。
（１−Ｃ）の化合物中、Ｒ^８〜Ｒ^１０の置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基は、Ｒ^１〜Ｒ^３の置換基を有していてもよい炭素数１から２０までのアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数３から３０までの芳香族環基、置換基を有していてもよい炭素数３から６０までの２つ以上の芳香族環集合原子団基と同様である。

【0050】

［式（１−Ａ）、（１−Ｂ）及び（１−Ｃ）中の置換基について］
（１−Ａ）の化合物、（１−Ｂ）の化合物及び（１−Ｃ）の化合物中、Ａｒ^１〜Ａｒ^１１及びＲ^１〜Ｒ^１０が有していても良い置換基の例としては、特に制限は無いが、例えば、下記置換基群Ｚから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。

【0051】

（置換基群Ｚ）
メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、２−プロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の、炭素数１から８までの直鎖又は分岐のアルキル基；
ビニル基、アリル基、１−ブテニル基等の炭素数２から９までのアルケニル基；
エチニル基、プロパルギル基等の炭素数２から９までのアルキニル基；
ベンジル基等の炭素数７から１７までのアラルキル基；
メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等の炭素数１から２０までのアルコキシ基；
フェニルオキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基等の炭素数６から１２までのアリールオキシ基；
ピリジルオキシ基、チエニルオキシ基等の炭素数３から２０までの５又は６員環の複素芳香族環を有するヘテロアリールオキシ基；
ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基等の炭素数１から１０までのアシル基；
メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数２から１０までのアルコキシカルボニル基；
フェノキシカルボニル基等の炭素数７から１３までのアリールオキシカルボニル基；
アセトキシ基等の炭素数２から１０までのアルキルカルボニルオキシ基；
メチルチオ基、エチルチオ基等の炭素数１から８までのアルキルチオ基；
フェニルチオ基、１−ナフチルチオ基等の炭素数６から１２までのアリールチオ基；
トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等の炭素数３から３０までのシリル基；
１個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環等の、５又は６員環の単環又は２〜５縮合環などの炭化水素芳香族環からなる基；
１個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環等の、５又は６員環の単環又は２〜４縮合環などの複素芳香族環からなる基

【0052】

上記置換基の内、化合物の安定性の面から、１個の遊離原子価を有する、５又は６員環の単環又は２〜５縮合環などの炭化水素芳香族環、１個の遊離原子価を有する、５又は６員環の単環又は２〜４縮合環の複素芳香族環からなる基が好ましい。また、バンドギャップが広いため効率的な電荷の受け渡しができることから、ベンゼン環、ナフタレン環、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環からなる基が更に好ましく、カルバゾール環からなる基が特に好ましい。

【0053】

上記各置換基は、さらに置換基を有していてもよく、その例としては前記置換基群Ｚに例示した基が挙げられる。

【0054】

［（１−Ａ）、（１−Ｂ）および（１−Ｃ）の化合物の分子量］
（１−Ａ）、（１−Ｂ）および（１−Ｃ）の化合物の分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。これら化合物の分子量は、通常５０００以下、好ましくは３０００以下、更に好ましくは２０００以下である。また、通常４５０以上、好ましくは５００以上、更に好ましくは６００以上である。

【0055】

（１−Ａ）、（１−Ｂ）および（１−Ｃ）の化合物の分子量が上記範囲内であると、ガラス転移温度や融点、分解温度等が高く、発光材料及び形成された発光層の耐熱性が良好である点、及び、再結晶化や分子のマイグレーションなどに起因する膜質の低下や、材料の熱分解に伴う不純物濃度の上昇などが起こり難く、素子性能に優れる点、また、精製が容易である点などで好ましい。

【0056】

［発光層中の電荷輸送材料及び燐光発光材料］
本発明においては、発光層中の燐光発光材料は１種類でもよいが、（１−Ａ）の化合物及び（１−Ｂ）の化合物を含む電荷輸送材料については２種類以上、好ましくは３種類以上、更に製膜性が良好になることから好ましくは４種類以上である。また、燐光発光材料と電荷輸送材料との合計で３種類以上であり、好ましくは４種類以上、特に好ましくは５種類以上である。
発光層中の燐光発光材料及び電荷輸送材料の種類は、材料の管理、発光層形成用組成物の調製等における手間から、合計で２０種類以下であることが好ましく、特に１５種類以下であることが好ましい。実用的には、発光層中の燐光発光材料を１種類又は２種類とし、電荷輸送材料を３〜１２種類、特に４〜１０種類用いることが好ましい。

【0057】

［（１−Ａ）、（１−Ｂ）及び（１−Ｃ）の化合物の具体例］
（１−Ａ）、（１−Ｂ）及び（１−Ｃ）の化合物の具体例は以下の通りであるが、これらに限定されるものではない。

【0058】

【化8】

【0059】

【化9】

【0060】

【化10】

【0061】

【化11】

【0062】

【化12】

【0063】

【化13】

【0064】

【化14】

【0065】

【化15】

【0066】

【化16】

【0067】

【化17】

【0068】

【化18】

【0069】

【化19】

【0070】

【化20】

【0071】

【化21】

【0072】

【化22】

【0073】

［発光層］
本発明の有機電界発光素子が有する発光層は、前述の通り、少なくとも１つ以上の燐光発光材料（燐光発光の性質を有する材料）と、電荷輸送材料として少なくとも（１−Ａ）の化合物及び（１−Ｂ）の化合物を含み、好ましくは更に（１−Ｃ）の化合物を含む。発光層中の電荷輸送材料及び燐光発光材料の種類の好ましい数は前述の通りである。

【0074】

本発明の発光層中に含まれる（１−Ａ）の化合物の含有量は、好ましくは１．０重量％以上、さらに好ましくは３０重量％以上であり、好ましくは９５重量％以下、さらに好ましくは９０重量％以下である。本発明の発光層中に含まれる（１−Ｂ）の化合物の含有量は、好ましくは１．０重量％以上、さらに好ましくは２．０重量％以上、特に好ましくは３．０重量％以上であり、好ましくは９５重量％以下、さらに好ましくは８０重量％以下、特に好ましくは４０重量％以下である。本発明の発光層中に（１−Ｃ）の化合物が含まれる場合の含有量は、好ましくは０．５重量％以上、さらに好ましくは１．０重量％以上であり、好ましくは７０重量％以下、さらに好ましくは３０重量％以下である。

【0075】

本発明に係る発光層は、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、その他の成分を含有していてもよい。なお、湿式成膜法で発光層を形成する場合は、何れも低分子量の材料を使用することが好ましい。溶解性の面から好ましくは分子量３０００以下、高純度の化合物が得られるという面から特に好ましくは分子量１５００以下の材料である。

【0076】

［燐光発光材料］
燐光発光材料としては、通常、有機電界発光素子の燐光発光材料として使用されている任意の公知の燐光発光材料を適用することができる。

【0077】

なお、湿式成膜法により発光層を形成する際に用いられる、発光層形成用組成物の調製に用いる溶剤への燐光発光材料の溶解性を向上させる目的で、燐光発光材料の分子の対称性や剛性を低下させたり、或いはアルキル基などの親油性置換基を導入したりすることが好ましい。
燐光発光材料は、いずれか１種のみを用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

【0078】

燐光発光材料の例としては、例えば、長周期型周期表（以下、特に断り書きの無い限り「周期表」という場合には、長周期型周期表を指すものとする。）第７〜１１族から選ばれる金属を中心金属として含むウェルナー型錯体又は有機金属錯体などが挙げられる。

【0079】

周期表第７〜１１族から選ばれる金属として、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金等が挙げられ、中でもより好ましくはイリジウム又は白金であり特に好ましくはイリジウムである。

【0080】

錯体の配位子としては、（ヘテロ）アリールピリジン配位子、（ヘテロ）アリールピラゾール配位子などの（ヘテロ）アリール基とピリジン、ピラゾール、フェナントロリンなどが連結した配位子が好ましく、特にフェニルピリジン配位子、フェニルピラゾール配位子が好ましい。ここで、（ヘテロ）アリールとは、アリール基又はヘテロアリール基を表す。

【0081】

燐光発光材料として、具体的には、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム、トリス（２−フェニルピリジン）ルテニウム、トリス（２−フェニルピリジン）パラジウム、ビス（２−フェニルピリジン）白金、トリス（２−フェニルピリジン）オスミウム、トリス（２−フェニルピリジン）レニウム、オクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等が挙げられる。

【0082】

特に、燐光発光材料の燐光性有機金属錯体としては、好ましくは下記式（ＩＩＩ）又は式（ＩＶ）で表される化合物が挙げられる。

【0083】

ＭＬ_{（ｑ−ｊ）}Ｌ’_ｊ （ＩＩＩ）
（式（ＩＩＩ）中、Ｍは金属を表し、ｑは上記金属の価数を表す。また、Ｌ及びＬ’は二座配位子を表す。ｊは０、１又は２の数を表す。）

【0084】

【化23】

【0085】

（式（ＩＶ）中、Ｍ^７は金属を表し、Ｔは炭素原子又は窒素原子を表す。Ｒ^９２〜Ｒ^９５は、それぞれ独立に置換基を表す。但し、Ｔが窒素原子の場合は、Ｒ^９４及びＲ^９５は無い。）

【0086】

以下、まず、式（ＩＩＩ）で表される化合物について説明する。

【0087】

式（ＩＩＩ）中、Ｍは任意の金属を表し、好ましいものの具体例としては、周期表第７〜１１族から選ばれる金属として前述した金属などが挙げられる。
また、式（ＩＩＩ）中、二座配位子Ｌは、以下の部分構造を有する配位子を示す。

【0088】

【化24】

【0089】

上記Ｌの部分構造において、環Ａ１は、置換基を有していてもよい、芳香族環基を表す。前述の如く、本発明における芳香族環基は、炭化水素芳香族環からなる基でも良いし、複素芳香族環からなる基でも良い。

【0090】

該炭化水素芳香族環基としては、１個の遊離原子価を有する、５又は６員環の単環又は２〜５縮合環からなる基などが挙げられる。
該炭化水素芳香族環基の具体例としては、１個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環からなる基などが挙げられる。
該複素芳香族環基としては、１個の遊離原子価を有する、５又は６員環の単環又は２〜４縮合環からなる基などが挙げられる。
該複素芳香族環基の具体例としては、１個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環からなる基などが挙げられる。

【0091】

また、上記Ｌの部分構造において、環Ａ２は、置換基を有していてもよい、含窒素複素芳香族環からなる基を表す。
該含窒素複素芳香族環基としては、１個の遊離原子価を有する、５又は６員環の単環又は２〜４縮合環などが挙げられる。
該含窒素複素芳香族環基の具体例としては、１個の遊離原子価を有する、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、フロピロール環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環などが挙げられる。

【0092】

環Ａ１又は環Ａ２がそれぞれ有していてもよい置換基の例としては、ハロゲン原子；アルキル基；アルケニル基；アルコキシカルボニル基；アルコキシ基；アリールオキシ基；ジアルキルアミノ基；ジアリールアミノ基；カルバゾリル基；アシル基；ハロアルキル基；シアノ基；炭化水素芳香族環基等が挙げられる。また、環Ａ１が含窒素複素芳香族環基である場合及び環Ａ２は、炭化水素芳香族環基を置換基として有していてもよい。

【0093】

また、式（ＩＩＩ）中、二座配位子Ｌ’は、以下の部分構造を有する配位子を示す。但し、以下の式において、「Ｐｈ」はフェニル基を表す。

【0094】

【化25】

【0095】

中でも、Ｌ’としては、錯体の安定性の観点から、以下に挙げる配位子が好ましい。

【0096】

【化26】

【0097】

式（ＩＩＩ）で表される化合物として、更に好ましくは、下記式（ＩＩＩａ）、（ＩＩＩｂ）、（ＩＩＩｃ）で表される化合物が挙げられる。

【0098】

【化27】

【0099】

（式（ＩＩＩａ）中、Ｍ^４は、Ｍと同様の金属を表し、ｗは、上記金属の価数を表し、環Ａ１は、置換基を有していてもよい炭化水素芳香族環基を表し、環Ａ２は、置換基を有していてもよい含窒素複素芳香族環基を表す。）

【0100】

【化28】

【0101】

（式（ＩＩＩｂ）中、Ｍ^５は、Ｍと同様の金属を表し、ｗは、上記金属の価数を表し、環Ａ１は、置換基を有していてもよい芳香族環基を表し、環Ａ２は、置換基を有していてもよい含窒素複素芳香族環基を表す。）

【0102】

【化29】

【0103】

（式（ＩＩＩｃ）中、Ｍ^６は、Ｍと同様の金属を表し、ｗは、上記金属の価数を表し、ｊは、０、１又は２を表し、環Ａ１及び環Ａ１’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい芳香族環基を表し、環Ａ２及び環Ａ２’は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい含窒素複素芳香族環基を表す。）

【0104】

上記式（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｃ）において、環Ａ１及び環Ａ１’の芳香族環基の好ましい例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、チエニル基、フリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、カルバゾリル基等が挙げられる。

【0105】

上記式（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｃ）において、環Ａ２及び環Ａ２’の含窒素複素芳香族環基の好ましい例としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、トリアジニル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、フェナントリジニル基等が挙げられる。

【0106】

上記式（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｃ）における環Ａ１及び環Ａ１’の芳香族環基、環Ａ２及び環Ａ２’の含窒素複素芳香族環基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子；アルキル基；アルケニル基；アルコキシカルボニル基；アルコキシ基；アリールオキシ基；ジアルキルアミノ基；ジアリールアミノ基；カルバゾリル基；アシル基；ハロアルキル基；シアノ基等が挙げられる。
なお、これら置換基は互いに連結して環を形成してもよい。具体例には、環Ａ１が有する置換基と環Ａ２が有する置換基とが結合するか、又は、環Ａ１’が有する置換基と環Ａ２’が有する置換基とが結合することにより、一つの縮合環を形成してもよい。このような縮合環としては、７，８−ベンゾキノリン基等が挙げられる。

【0107】

中でも、環Ａ１、環Ａ１’、環Ａ２及び環Ａ２’の置換基として、より好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、炭化水素芳香族環基、シアノ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ジアリールアミノ基、カルバゾリル基などが挙げられる。

【0108】

また、式（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｃ）におけるＭ^４〜Ｍ^６の好ましい例としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金などが挙げられる。
上記式（ＩＩＩ）及び（ＩＩＩａ）〜（ＩＩＩｃ）で示される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるものではない。

【0109】

【化30】

【0110】

【化31】

【0111】

上記式（ＩＩＩ）で表される有機金属錯体の中でも、特に、配位子Ｌ及び／又はＬ’として２−アリールピリジン系配位子、即ち、２−アリールピリジン、これに任意の置換基が結合したもの、及び、これに任意の基が縮合してなるものを有する化合物が好ましい。
また、国際公開第２００５／０１９３７３号に記載の化合物も、燐光発光材料として使用することが可能である。

【0112】

次に、式（ＩＶ）で表される化合物について説明する。

【0113】

式（ＩＶ）中、Ｍ^７は金属を表す。具体例としては、周期表第７〜１１族から選ばれる金属として前述した金属などが挙げられる。Ｍ^７としては、中でも好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金が挙げられ、特に好ましくは、白金、パラジウム等の２価の金属が挙げられる。

【0114】

また、式（ＩＶ）において、Ｒ^９２及びＲ^９３は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、芳香族環基を表す。
更に、Ｔが炭素原子の場合、Ｒ^９４及びＲ^９５は、それぞれ独立に、Ｒ^９２及びＲ^９３として挙げたものと同様の置換基を表す。また、Ｔが窒素原子の場合は、Ｒ^９４及びＲ^９５は無い。

【0115】

また、Ｒ^９２〜Ｒ^９５は、更に置換基を有していてもよい。置換基を有する場合、その種類に特に制限はなく、任意の基を置換基とすることができる。
更に、Ｒ^９２〜Ｒ^９５のうち任意の２つ以上の基が互いに連結して環を形成してもよい。

【0116】

式（ＩＶ）で表される有機金属錯体の具体例（Ｔ−１、Ｔ−１０〜Ｔ−１５）を以下に示すが、下記の例示物に限定されるものではない。また、以下の化学式において、「Ｍｅ」はメチル基を表し、「Ｅｔ」はエチル基を表す。

【0117】

【化32】

【0118】

これらの燐光発光材料は、１種類を単独で用いてもよく、また２種類以上を任意の組み合わせ、及び比率で用いてもよい。

【0119】

本発明における燐光発光材料の分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。本発明における燐光発光材料の分子量は、好ましくは１００００以下、より好ましくは５０００以下、更に好ましくは４０００以下、特に好ましくは３０００以下である。また、本発明における燐光発光材料の分子量は、通常１００以上、好ましくは２００以上、より好ましくは３００以上、更に好ましくは４００以上である。

【0120】

燐光発光材料の分子量は、ガラス転移温度や融点、分解温度等が高く、発光材料及び形成された発光層の耐熱性に優れる点、及び、ガス発生、再結晶化及び分子のマイグレーションなどに起因する膜質の低下や材料の熱分解に伴う不純物濃度の上昇などが起こり難い点では大きいことが好ましい。一方、燐光発光材料の分子量は、有機化合物の精製が容易で、溶剤に溶解させやすい点では小さいことが好ましい。

【0121】

本発明に係る発光層に含まれる燐光発光材料の含有量は、通常０．０１重量％以上、好ましくは０．０５重量％以上、さらに好ましくは０．１重量％以上であり、通常３５重量％以下、好ましくは２０重量％以下、さらに好ましくは１０重量％以下である。なお、２種以上の燐光発光材料を併用する場合には、これらの合計の含有量が上記範囲に含まれるようにするのが好ましい。

【0122】

［電荷輸送材料］
本発明の発光層の少なくとも一層には、前述のとおり、電荷輸送材料として（１−Ａ）の化合物及び（１−Ｂ）の化合物が各々１種以上含まれ、好ましくは更に（１−Ｃ）の化合物が含まれるが、これら以外の電荷輸送材料を含んでいてもよい。以下、（１−Ａ）の化合物、（１−Ｂ）の化合物及び（１−Ｃ）の化合物以外の電荷輸送材料について説明する。

【0123】

電荷輸送材料には、正孔輸送性を有する化合物（正孔輸送材料或いは正孔輸送性化合物と称することがある）と、電子輸送性を有する化合物（電子輸送材料或いは電子輸送性化合物と称することがある）がある。発光層は、正孔輸送材料と電子輸送材料の両方を含んでいてもよく、いずれか一方を含んでいてもよい。なお、発光層が、正孔輸送性化合物は含んでいるが、電子輸送性化合物を含んでいない場合は、発光層において、正孔輸送性化合物が電子を輸送すれば良い。同様に発光層が電子輸送性化合物を含んでいるが、正孔輸送性化合物を含んでいない場合は、発光層において、電子輸送性化合物が正孔を輸送すれば良い。

【0124】

ここで、電荷輸送材料の例としては、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン系化合物、ベンジルフェニル系化合物、フルオレン系化合物、ヒドラゾン系化合物、シラザン系化合物、シラナミン系化合物、ホスファミン系化合物、キナクリドン系化合物、トリフェニレン系化合物、カルバゾール系化合物、ピレン系化合物、アントラセン系化合物、フェナントロリン系化合物、キノリン系化合物、ピリジン系化合物、トリアジン系化合物、オキサジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物等が挙げられる。

【0125】

電荷輸送材料の分子量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。本発明における電荷輸送材料の分子量は、通常５０００以下、好ましくは３０００以下、更に好ましくは２０００以下である。また、本発明における電荷輸送材料の分子量は、通常４００以上、好ましくは５００以上、更に好ましくは６００以上である。
電荷輸送材料の分子量が上記範囲内であると、ガラス転移温度や融点、分解温度等が高く、発光材料及び形成された発光層の耐熱性が良好である点、及び、再結晶化や分子のマイグレーションなどに起因する膜質の低下や、材料の熱分解に伴う不純物濃度の上昇などが起こり難く、素子性能に優れる点、また、精製が容易である点などで好ましい。

【0126】

本発明に係る発光層には、（１−Ａ）〜（１−Ｃ）の化合物を含む全電荷輸送材料を通常６５重量％以上、好ましくは７０重量％以上、さらに好ましくは７５重量％以上含有することが良い。また、全電荷輸送材料を通常９９．９９重量％以下、好ましくは９９．９５重量％以下、さらに好ましくは９９．９重量％以下含有することが良い。

【0127】

［発光層の形成］
本発明に係る発光層は、材料の利用効率が高く、また、その陽極側に通常形成される正孔輸送層と適度に混ざることにより正孔の注入性が良好となりやすいことから、湿式成膜法で形成されるのが好ましい。

【0128】

本発明において湿式成膜法とは、成膜方法、即ち、塗布方法として、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法、ノズルプリンティング法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等の湿式で成膜させる方法を採用し、この塗布膜を乾燥させて膜形成を行う方法をいう。これらの成膜方法の中でも、スピンコート法、スプレーコート法、インクジェット法、ノズルプリンティング法などが好ましい。

【0129】

湿式成膜法により発光層を形成する場合は、通常、上述の燐光発光材料、電荷輸送材料、及び必要に応じて用いられる後述のその他の材料を適切な溶剤に溶解させることにより調製した発光層形成用組成物を用いて成膜することにより形成する。

【0130】

発光層の湿式成膜法に用いる溶剤は、燐光発光材料及び電荷輸送材料などの発光層の形成に用いる材料が良好に溶解又は分散する溶剤であれば特に限定されない。
溶剤の溶解性としては、２５℃、１気圧下で、燐光発光材料及び電荷輸送材料を、各々、通常０．０１重量％以上、好ましくは０．０５重量％以上、さらに好ましくは０．１重量％以上溶解することが好ましい。

【0131】

以下に溶剤の具体例を挙げるが、本発明の効果を損なわない限り、溶剤は、これらに限定されるものではない。

【0132】

溶剤としては、例えば、ｎ−デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン類；トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラメチルシクロヘキサノン、テトラリン等の芳香族炭化水素類；クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類；１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、２−メトキシトルエン、３−メトキシトルエン、４−メトキシトルエン、２，３−ジメチルアニソール、２，４−ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル類；酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ｎ−ブチル等の芳香族エステル類、シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン類；シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール類；メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン類；ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール類；エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテルアセタート（ＰＧＭＥＡ）等の脂肪族エーテル類；等が挙げられる。
溶剤は、中でも好ましくは、アルカン類や芳香族炭化水素類である。
これらの溶剤は１種類を単独で用いてもよく、また２種類以上を任意の組み合わせ、及び比率で用いてもよい。

【0133】

また、より均一な膜を得るためには、成膜直後の液膜から溶剤が適当な速度で蒸発することが好ましい。このため、溶剤の沸点は、通常８０℃以上、好ましくは１００℃以上、より好ましくは１２０℃以上であることが良い。また、溶剤の沸点は、通常３００℃以下、好ましくは２７０℃以下、より好ましくは沸点２５０℃以下であることが良い。

【0134】

［発光層形成用組成物の組成］
本発明における発光層形成用組成物中には、燐光発光材料が通常０．０１重量％以上、好ましくは０．０５重量％以上、さらに好ましくは０．１重量％以上含有されているのが良い。また、燐光発光材料が通常１０重量％以下、好ましくは７重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下含有されていることが良い。なお、２種以上の燐光発光材料を併用する場合には、これらの合計の含有量が上記範囲に含まれるようにするのが好ましい。

【0135】

本発明における発光層形成用組成物は、電荷輸送材料を通常０．１重量％以上、好ましくは０．５重量％以上、さらに好ましくは１重量％以上含有しているのが良い。また、通常２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、さらに好ましくは５重量％以下含有することが良い。発光層の形成に複数種の電荷輸送用材料を用いる場合、これらの合計の含有量が上記範囲に含まれるようにするのが好ましい。

【0136】

また、発光層形成用組成物中の燐光発光材料と電荷輸送材料との含有量の比（燐光発光材料／電荷輸送材料の重量比）は、通常０．０１以上、好ましくは０．０３以上であることが良い。また、発光層形成用組成物中の燐光発光材料と電荷輸送材料との含有量の比（燐光発光材料／電荷輸送材料の重量比）は、通常０．５以下、好ましくは０．３以下であることが良い。

【0137】

本発明に係る発光層形成用組成物における溶剤の含有量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。発光層形成用組成物中の溶剤の含有量が多いと、粘性が低く、成膜の作業性に優れる点で好ましい。一方、溶剤の含有量が少ないと、成膜後に溶剤を除去して得られる膜の厚みを稼ぎやすく、成膜が容易である点で好ましい。具体的には、溶剤の含有量は、発光層形成用組成物１００重量部に対して、好ましくは１０重量部以上、より好ましくは５０重量部以上、特に好ましくは８０重量部以上であることが良い。また、溶剤の含有量は、好ましくは９９．９５重量部以下、より好ましくは９９．９重量部以下、特に好ましくは９９．８重量部以下であることが良い。なお、発光層形成用組成物として２種以上の溶剤を混合して用いる場合には、これらの溶剤の合計がこの範囲を満たすようにするのが好ましい。

【0138】

本発明における発光層形成用組成物は、成膜性の向上を目的として、レベリング剤や消泡剤等の各種添加剤を含有してもよい。

【0139】

本発明における発光層形成用組成物中の燐光発光材料、正孔輸送材料、電子輸送材料等の合計量である固形分濃度は、膜厚ムラが生じ難い点では少ないことが好ましいが、また、一方で、膜に欠陥が生じ難い点では多いことが好ましい。具体的には、通常０．０１重量％以上、通常７０重量％以下であることがよい。

【0140】

発光層の形成は、通常、このような発光層形成用組成物を発光層の下層となる層（通常は後述の正孔注入層又は正孔輸送層）上に湿式成膜後、得られた塗膜を乾燥し、溶剤を除去することにより形成される。

【0141】

発光層の膜厚は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜に欠陥が生じ難い点では厚いことが好ましいが、また、一方で、駆動電圧が低くなりやすい点では薄いことが好ましい。具体的には、発光層の膜厚は通常３ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上、また、通常２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下の範囲である。

【0142】

なお、有機電界発光素子には、発光層は２層以上設けてもかまわない。発光層が２層以上の場合、各層の条件は上述の通りである。

【0143】

発光層を２層以上設けた場合、いずれか一層の発光層において前述の規定を満たしていればよいが、全ての発光層について前述の規定を満たしていることが好ましい。

【0144】

［有機電界発光素子の層構成と形成方法］
以下に、本発明の有機電界発光素子の層構成及びその一般的形成方法等の実施の形態の一例を、図１を参照して説明する。

【0145】

図１は本発明の有機電界発光素子１０の構造例を示す断面の模式図であり、図１において、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は正孔阻止層、７は電子輸送層、８は電子注入層、９は陰極を各々表す。
即ち、本発明の有機電界発光素子は、陽極、発光層及び陰極を必須の構成層とするが、必要に応じて、図１に示すように陽極と発光層及び陰極との発光層との間に他の機能層を有していてもよい。

【0146】

＜基板＞
基板１は、有機電界発光素子の支持体となるものである。基板１としては、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシート等が用いられる。特にガラス板；ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン等の透明な合成樹脂の板が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合には、ガスバリア性に留意するのが好ましい。基板のガスバリア性は、基板を通過した外気による有機電界発光素子の劣化が起こり難いので、大きいことが好ましい。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。

【0147】

＜陽極＞
陽極２は、発光層５側の層への正孔注入の役割を果たす電極である。
この陽極２は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び／又はスズの酸化物等の金属酸化物、ヨウ化銅等のハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子等により構成される。
陽極２の形成は、通常、スパッタリング法、真空蒸着法等の方法により行われることが多い。また、銀等の金属微粒子、ヨウ化銅等の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等を用いて陽極２を形成する場合には、これらの微粒子などを適当なバインダー樹脂溶液に分散させて、基板１上に塗布することにより、陽極２を形成することもできる。さらに、導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板１上に薄膜を形成することもできる。また、基板１上に導電性高分子を塗布して陽極２を形成することもできる（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６０巻，２７１１頁，１９９２年）。

【0148】

陽極２は通常は単層構造であるが、所望により複数の材料からなる積層構造とすることも可能である。

【0149】

陽極２の厚みは、必要とする透明性などに応じて適宜選択すればよい。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常６０％以上、好ましくは８０％以上とすることが好ましい。この場合、陽極２の厚みは、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上である。また、この場合、陽極２の厚みは、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下程度である。不透明でよい場合は、陽極２の厚みは任意である。陽極２の機能を兼ね備えた基板１を用いてもよい。また、さらには、上記の陽極２の上に異なる導電材料を積層することも可能である。

【0150】

陽極２に付着した不純物を除去し、イオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させることを目的に、陽極２表面を紫外線（ＵＶ）／オゾン処理したり、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ処理したりすることは好ましい。

【0151】

＜正孔注入層＞
正孔注入層３は、陽極２から発光層５へ正孔を輸送する層である。正孔注入層３は、本発明の有機電界発光素子に必須の層ではないが、正孔注入層３を設ける場合は、正孔注入層３は、通常、陽極２上に形成される。

【0152】

本発明に係る正孔注入層３の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよく、特に制限はない。正孔注入層３は、ダークスポット低減の観点から湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔注入層３の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、また、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下の範囲である。

【0153】

（湿式成膜法による正孔注入層の形成）
湿式成膜法により正孔注入層３を形成する場合、通常は、正孔注入層３を構成する材料を適切な溶剤（正孔注入層用溶剤）と混合して成膜用の組成物（正孔注入層形成用組成物）を調製し、この正孔注入層３形成用組成物を適切な手法により、正孔注入層の下層に該当する層（通常は、陽極２）上に塗布して成膜し、乾燥することにより正孔注入層３を形成する。

【0154】

（正孔輸送材料）
正孔注入層形成用組成物は通常、正孔注入層３の構成材料として正孔輸送材料及び溶剤を含有する。
正孔輸送材料は、通常、有機電界発光素子の正孔注入層３に使用される、正孔輸送性を有する化合物であれば、重合体などの高分子化合物であっても、単量体などの低分子化合物であってもよいが、高分子化合物であることが好ましい。

【0155】

正孔輸送材料としては、陽極２から正孔注入層３への電荷注入障壁の観点から４．５ｅＶ〜６．０ｅＶのイオン化ポテンシャルを有する化合物が好ましい。正孔輸送材料の例としては、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ベンジルフェニル誘導体、フルオレン基で３級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体、シラナミン誘導体、ホスファミン誘導体、キナクリドン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリキノリン誘導体、ポリキ
ノキサリン誘導体、カーボン等が挙げられる。

【0156】

尚、本発明において誘導体とは、例えば、芳香族アミン誘導体を例にするならば、芳香族アミンそのもの及び芳香族アミンを主骨格とする化合物を含むものであり、重合体であっても、単量体であってもよい。

【0157】

正孔注入層３の材料として用いられる正孔輸送材料は、このような化合物のうち何れか１種を単独で含有していてもよく、２種以上を含有していてもよい。２種以上の正孔輸送材料を含有する場合、その組み合わせは任意であるが、芳香族三級アミン高分子化合物１種又は２種以上と、その他の正孔輸送材料１種又は２種以上とを併用することが好ましい。

【0158】

上記例示した中でも非晶質性、可視光の透過率の点から、芳香族アミン化合物が好ましく、特に芳香族三級アミン化合物が好ましい。ここで、芳香族三級アミン化合物とは、芳香族三級アミン構造を有する化合物であって、芳香族三級アミン由来の基を有する化合物も含む。

【0159】

芳香族三級アミン化合物の種類は特に制限されないが、表面平滑化効果による均一な発光の点から、重量平均分子量が１０００以上、１００００００以下の高分子化合物（繰り返し単位が連なる重合型化合物）がさらに好ましい。芳香族三級アミン高分子化合物の好ましい例として、下記式（３−１）で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が挙げられる。

【0160】

【化33】

【0161】

（式（３−１）中、Ａｒ^２１〜Ａｒ^２５は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族環基を表す。Ｚ^ｂは、下記の連結基群Ｗの中から選ばれる連結基を表す。また、Ａｒ^２１〜Ａｒ^２５のうち、同一のＮ原子に結合する二つの基は互いに結合して環を形成してもよい。）

【0162】

【化34】

【0163】

（上記各式中、Ａｒ^２６〜Ａｒ^３６は、各々独立して、置換基を有していてもよい芳香族環基を表す。Ｒ^１５及びＲ^１６は、各々独立して、水素原子又は任意の置換基を表す。））

【0164】

Ａｒ^２１〜Ａｒ^３６の芳香族環基としては、高分子化合物の溶解性、耐熱性、正孔注入・輸送性の点から、１個又は２個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環が好ましく、１個又は２個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環がさらに好ましい。

【0165】

Ａｒ^２１〜Ａｒ^３６の芳香族環基は、さらに置換基を有していてもよい。置換基の分子量としては、通常４００以下、中でも２５０以下程度が好ましい。置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、芳香族環基などが好ましい。

【0166】

Ｒ^１５及びＲ^１６が任意の置換基である場合、該置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、シリル基、シロキシ基、芳香族環基などが挙げられる。

【0167】

式（３−１）で表される繰り返し単位を有する芳香族三級アミン高分子化合物の具体例としては、国際公開第２００５／０８９０２４号に記載のものが挙げられる。
また、正孔輸送材料としては、ポリチオフェンの誘導体である３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）を高分子量ポリスチレンスルホン酸中で重合してなる導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）もまた好ましい。また、このポリマーの末端をメタクリレート等でキャップしたものであってもよい。

【0168】

尚、正孔輸送材料は、下記（正孔輸送層）の項に記載の架橋性化合物であってもよい。該架橋性化合物を用いた場合の成膜方法についても同様である。

【0169】

正孔注入層形成用組成物中の正孔輸送材料の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。正孔注入層形成用組成物中の正孔輸送材料の濃度は、膜厚の均一性の点から、通常０．０１重量％以上、好ましくは０．１重量％以上、さらに好ましくは０．５重量％以上であり、また、一方、通常７０重量％以下、好ましくは６０重量％以下、さらに好ましくは５０重量％以下である。この濃度は、膜厚ムラが生じ難い点では小さいことが好ましい。また、この濃度は、成膜された正孔注入層に欠陥が生じ難い点では大きいことが好ましい。

【0170】

（電子受容性化合物）
正孔注入層形成用組成物は、正孔注入層３の構成材料として、電子受容性化合物を含有していることが好ましい。

【0171】

電子受容性化合物とは、酸化力を有し、上述の正孔輸送材料から１電子受容する能力を有する化合物が好ましい。具体的には、電子受容性化合物としては、電子親和力が４．０ｅＶ以上である化合物が好ましく、５．０ｅＶ以上の化合物がさらに好ましい。

【0172】

このような電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の化合物等が挙げられる。さらに具体的には、電子受容性化合物としては、４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボラート等の有機基の置換したオニウム塩（国際公開２００５／０８９０２４号）；塩化鉄（ＩＩＩ）（特開平１１−２５１０６７号公報）、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物；テトラシアノエチレン等のシアノ化合物、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン（特開２００３−３１３６５号公報）等の芳香族ホウ素化合物；フラーレン誘導体；ヨウ素；ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、ショウノウスルホン酸イオン等のスルホン酸イオン等が挙げられる。

【0173】

これらの電子受容性化合物は、正孔輸送材料を酸化することにより正孔注入層３の導電率を向上させることができる。

【0174】

（その他の構成材料）
正孔注入層３の材料としては、本発明の効果を著しく損なわない限り、上述の正孔輸送材料や電子受容性化合物に加えて、さらに、その他の成分を含有させてもよい。

【0175】

（溶剤）
湿式成膜法に用いる正孔注入層形成用組成物の溶剤のうち少なくとも１種は、上述の正孔注入層３の構成材料を溶解しうる化合物であることが好ましい。

【0176】

溶剤として例えば、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、アミド系溶剤などが挙げられる。

【0177】

エーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−１−モノメチルエーテルアセタート（ＰＧＭＥＡ）等の脂肪族エーテル；１，２−ジメトキシベンゼン、１，３−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、２−メトキシトルエン、３−メトキシトルエン、４−メトキシトルエン、２，３−ジメチルアニソール、２，４−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル等が挙げられる。

【0178】

エステル系溶剤としては、例えば、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ｎ−ブチル等の芳香族エステル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、３−イソプロピルビフェニル、１，２，３，４−テトラメチルベンゼン、１，４−ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等が挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、等が挙げられる。
その他、ジメチルスルホキシド等も用いることができる。

【0179】

中でも好ましくは、芳香族エステル、芳香族エーテルである。
これらの溶剤は１種類を単独で用いてもよく、また２種類以上を任意の組み合わせ、及び比率で用いてもよい。

【0180】

（真空蒸着法による正孔注入層３の形成）
真空蒸着法により正孔注入層３を形成する場合には、例えば、以下のようにして正孔輸送層３を形成することができる。正孔注入層３の構成材料（前述の正孔輸送材料、電子受容性化合物等）の１種又は２種以上を真空容器内に設置されたるつぼに入れ（２種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼに入れ）、真空容器内を適当な真空ポンプで１０^−４Ｐａ程度まで排気する。この後、るつぼを加熱して（２種以上の材料を用いる場合は各々のるつぼを加熱して）、蒸発量を制御して蒸発させ（２種以上の材料を用いる場合は各々独立に蒸発量を制御して蒸発させ）、るつぼと向き合って置かれた基板１の陽極２上に正孔
注入層３を形成させる。なお、２種以上の材料を用いる場合は、それらの混合物をるつぼに入れ、加熱、蒸発させて正孔注入層３を形成することもできる。

【0181】

蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されない。蒸着時の真空度は、通常０．１×１０^−６Ｔｏｒｒ（０．１３×１０^−４Ｐａ）以上、９．０×１０^−６Ｔｏｒｒ（１２．０×１０^−４Ｐａ）以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されない。蒸着速度は、通常０．１Å／秒以上、５．０Å／秒以下である。蒸着時の成膜温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されない。蒸着時の成膜温度は、好ましくは１０℃以上、５０℃以下で行われる。

【0182】

＜正孔輸送層＞
正孔輸送層４は、陽極２から発光層５へ輸送する層である。正孔輸送層４は、本発明の有機電界発光素子に必須の層ではないが、正孔輸送層４を設ける場合は、通常、正孔輸送層４は、正孔注入層３がある場合には正孔注入層３の上に、正孔注入層３が無い場合には陽極２の上に形成することができる。

【0183】

正孔輸送層４の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよく、特に制限はない。正孔輸送層４は、ダークスポット低減の観点から湿式成膜法により形成することが好ましい。

【0184】

正孔輸送層４を形成する材料としては、正孔輸送性が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが好ましい。そのために、正孔輸送層４を形成する材料は、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、正孔移動度が大きく、安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが好ましい。また、多くの場合、正孔輸送層４は、発光層５に接するため、発光層５からの発光を消光したり、発光層５との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させたりしないことが好ましい。

【0185】

このような正孔輸送層４の材料としては、従来、正孔輸送層４の構成材料として用いられている材料であればよい。正孔輸送層４の材料としては、例えばアリールアミン誘導体、フルオレン誘導体、スピロ誘導体、カルバゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、フェナントロリン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、シロール誘導体、オリゴチオフェン誘導体、縮合多環芳香族誘導体、金属錯体などが挙げられる。

【0186】

また、例えば、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリアリールアミン誘導体、ポリビニルトリフェニルアミン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリアリーレン誘導体、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン誘導体、ポリアリーレンビニレン誘導体、ポリシロキサン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）誘導体等が挙げられる。これらは、交互共重合体、ランダム重合体、ブロック重合体又はグラフト共重合体のいずれであってもよい。また、主鎖に枝分かれがあり末端部が３つ以上ある高分子や、所謂デンドリマーであってもよい。

【0187】

中でも、正孔輸送層４の材料としては、ポリアリールアミン誘導体やポリアリーレン誘導体が好ましい。

【0188】

ポリアリールアミン誘導体及びポリアリーレン誘導体の具体例等は、特開２００８−９８６１９号公報に記載のものなどが挙げられる。

【0189】

湿式成膜法で正孔輸送層４を形成する場合は、上記正孔注入層３の形成と同様にして、正孔輸送層形成用組成物を調製した後、湿式成膜後、乾燥させる。
正孔輸送層形成用組成物には、上述の正孔輸送材料の他、溶剤を含有する。用いる溶剤は、上記正孔注入層形成用組成物に用いたものと同様である。また、成膜条件、乾燥条件等も正孔注入層３の形成の場合と同様である。
真空蒸着法により正孔輸送層４を形成する場合もまた、その成膜条件等は上記正孔注入層３の形成の場合と同様である。

【0190】

このようにして形成される正孔輸送層４の膜厚は、通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下である。

【0191】

＜発光層＞
発光層５は、電界を与えられた電極間において、陽極２から注入された正孔と、陰極９から注入された電子との再結合により励起されて、主たる発光源となる層である。発光層５は、通常、正孔輸送層４がある場合には正孔輸送層４の上に、正孔輸送層４が無く、正孔注入層３がある場合には正孔注入層３の上に、正孔輸送層４も正孔注入層３も無い場合は、陽極２の上に形成することができる。
発光層５の構成材料及び形成方法等については、前述の通りである。

【0192】

＜正孔阻止層＞
発光層５と後述の電子注入層８との間に、正孔阻止層６を設けてもよい。正孔阻止層６は、電子輸送層のうち、更に陽極２から移動してくる正孔を陰極９に到達するのを阻止する役割をも担う層である。正孔阻止層６は、発光層５の上に、発光層５の陰極９側の界面に接するように積層される層である。本発明の有機電界発光素子においては、正孔阻止層は必須の構成層ではない。

【0193】

この正孔阻止層６は、陽極２から移動してくる正孔を陰極９に到達するのを阻止する役割と、陰極９から注入された電子を効率よく発光層５の方向に輸送する役割とを有する。
正孔阻止層６を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ（ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの差）が大きいこと、励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が高いことなどが挙げられる。このような条件を満たす正孔阻止層６の材料としては、例えば、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（フェノラト）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（トリフェニルシラノラト）アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス（２−メチル−８−キノラト）アルミニウム−μ−オキソ−ビス−（２−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物（特開平１１−２４２９９６号公報）、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール等のトリアゾール誘導体（特開平７−４１７５９号公報）、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体（特開平１０−７９２９７号公報）などが挙げられる。更に、国際公開第２００５／０２２９６２号公報に記載の２，４，６位が置換されたピリジン環を少なくとも１個有する化合物も、正孔阻止層６の材料として好ましい。

【0194】

正孔阻止層６の形成方法に制限はない。従って、正孔阻止層６は、湿式成膜法、蒸着法や、その他の方法で形成できる。
正孔阻止層６の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。正孔阻止層６の膜厚は、通常０．３ｎｍ以上、好ましくは０．５ｎｍ以上、また、通常１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下である。

【0195】

＜電子輸送層＞
電子輸送層７は、発光層５と陰極９の間に設けられた電子を輸送するための層である。なお、本発明の有機電界発光素子においては、電子輸送層は必須の構成層ではない。

【0196】

電子輸送層７の電子輸送材料としては、通常、陰極９又は陰極９側の隣接層からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物を用いる。このような条件を満たす化合物としては、例えば、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体やリチウム錯体などの金属錯体（特開昭５９−１９４３９３号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、３−ヒドロキシフラボン金属錯体、５−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン（米国特許第５６４５９４８号明細書）、キノキサリン化合物（特開平６−２０７１６９号公報）、フェナントロリン誘導体（特開平５−３３１４５９号公報）、２−ｔ−ブチル−９，１０−Ｎ，Ｎ’−ジシアノアントラキノンジイミン、トリアジン化合物誘導体、ｎ型水素化非晶質炭化シリコン、ｎ型硫化亜鉛、ｎ型セレン化亜鉛などが挙げられる。

【0197】

また、該電子輸送層７に用いられる電子輸送材料としては、バソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される電子輸送性有機化合物に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープさせることにより（特開平１０−２７０１７１号公報、特開２００２−１００４７８号公報、特開２００２−１００４８２号公報などに記載）、電子注入輸送性と優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。また、上述の電子輸送性有機化合物にフッ化リチウムや炭酸セシウムなどのような無機塩をドープすることも有効である。

【0198】

電子輸送層７の形成方法に制限はない。従って、湿式成膜法、蒸着法や、その他の方法で形成することができる。
電子輸送層の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以上、また、通常３００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下の範囲である。

【0199】

＜電子注入層＞
陰極９から注入された電子を効率良く発光層５に注入するために、電子輸送層７と後述の陰極９との間に電子注入層８を設けてもよい。電子注入層８は、無機塩などからなる。なお、本発明の有機電界発光素子においては、電子注入層は必須の構成層ではない。

【0200】

電子注入層８の材料としては、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、炭酸セシウム（II）（ＣｓＣＯ_３）等が挙げられる（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９９７年， Ｖｏｌ．７０、 ｐｐ．１５２；特開平１０−７４５８６号公報；ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， １９９７年，Ｖｏｌ．４４， ｐｐ．１２４５；ＳＩＤ ０４ Ｄｉｇｅｓｔ， ｐｐ．１５４等参照）。

【0201】

電子注入層８は、電荷輸送性を伴わない場合が多いため、電子注入を効率よく行なうには、極薄膜として用いることが好ましく、その膜厚は、通常０．１ｎｍ以上、好ましくは５ｎｍ以下である。

【0202】

＜陰極＞
陰極９は、発光層５側の層に電子を注入する役割を果たす電極である。

【0203】

陰極９の材料としては、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、インジウム及び／又はスズの酸化物等の金属酸化物、ヨウ化銅等のハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子等が挙げられる。これらのうち、効率よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ましく、例えば、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金などが用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数の合金電極などが挙げられる。

【0204】

なお、陰極９の材料は、１種のみを用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

【0205】

陰極９の膜厚は、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常６０％以上、好ましくは８０％以上とすることが好ましい。この場合、陰極９の厚みは通常５ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上であり、また、通常１０００ｎｍ以下、好ましくは５００ｎｍ以下程度である。不透明でよい場合は陰極９の厚みは任意であり、陰極は基板と同一でもよい。また、さらには、上記の陰極９の上に異なる導電材料を積層することも可能である。

【0206】

さらに、例えば、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウム等のアルカリ土類金属等からなる低仕事関数の金属からなる陰極を保護する目的で、この上に更に、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層すると、素子の安定性が増すので好ましい。この目的のために、例えば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。なお、これらの材料は、１種のみで用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。

【0207】

＜その他の層＞
本発明に係る有機電界発光素子は、その趣旨を逸脱しない範囲において、別の構成を有していてもよい。具体的には、例えば、その性能を損なわない限り、陽極２と陰極９との間に、上記説明にある層の他に任意の層を有していてもよく、また、上記説明にある層のうち必須でない層が省略されていてもよい。

【0208】

また、以上説明した層構成において、基板以外の構成要素を逆の順に積層することも可能である。例えば、図１の層構成であれば、基板１上に他の構成要素を陰極９、電子注入層８、電子輸送層７、正孔阻止層６、発光層５、正孔輸送層４、正孔注入層３、陽極２の順に設けてもよい。

【0209】

更には、少なくとも一方が透明性を有する２枚の基板の間に、基板以外の構成要素を積層することにより、本発明に係る有機電界発光素子を構成することも可能である。

【0210】

また、基板以外の構成要素（発光ユニット）を複数段重ねた構造（発光ユニットを複数積層させた構造）とすることも可能である。その場合には、各段間（発光ユニット間）の界面層（陽極がＩＴＯ、陰極がＡｌの場合は、それら２層）の代わりに、例えば五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）等からなる電荷発生層（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＣＧＬ）を設けると、段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。

【0211】

更には、本発明に係る有機電界発光素子は、単一の有機電界発光素子として構成してもよく、複数の有機電界発光素子がアレイ状に配置された構成に適用してもよく、陽極と陰極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構成に適用してもよい。
また、上述した各層には、本発明の効果を著しく損なわない限り、材料として説明した以外の成分が含まれていてもよい。

【0212】

［有機電界発光デバイス］
本発明の有機電界発光デバイスは、互いに異なる色に発光する有機電界発光素子を２つ以上有する有機電界発光デバイスであって、そのうちの少なくとも１つが本発明の有機電界発光素子であることを特徴とするものである。また、この有機電界発光デバイスにおいて、すべての有機電界発光素子が本発明の有機電界発光素子であることが好ましい。その理由は有機電界発光デバイスの駆動電圧が下がり、省電力化になることによる。本発明の有機電界発光デバイスとしては、有機ＥＬ表示装置及び有機ＥＬ照明などが挙げられる。

【0213】

＜有機ＥＬ表示装置＞
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述の本発明の有機電界発光素子を用いた表示装置である。本発明の有機ＥＬ表示装置の型式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
例えば、「有機ＥＬディスプレイ」（オーム社、平成１６年８月２０日発行、時任静士、安達千波矢、村田英幸著）に記載されているような方法で、本発明の有機ＥＬ表示装置を形成することができる。

【0214】

＜有機ＥＬ照明＞
本発明の有機ＥＬ照明は、上述の本発明の有機電界発光素子を用いた照明である。本発明の有機ＥＬ照明の型式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。

【実施例】

【0215】

本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。

【0216】

〔特性評価用素子の作製〕
［実施例１］
図１に示す有機電界発光素子を作製した。
まず、ガラス基板１上に、ＩＴＯ透明導電膜を７０ｎｍの厚さに堆積し、２ｍｍ幅のストライプにパターニングして、ＩＴＯの陽極２を形成した。陽極２を形成したＩＴＯ成膜基板（ジオマテック社製、スパッタ成膜品）の成膜面に対して、界面活性剤水溶液による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄を行い、更に圧縮空気で乾燥させ、紫外線オゾン洗浄を施した。

【0217】

次に、下記（Ｐ１）で表される繰り返し構造を有する正孔輸送性高分子化合物を２．０重量％と、下記（Ａ１）で表される４−イソプロピル−４’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラートを０．８重量％含む安息香酸エチル溶液（正孔注入層形成用組成物）を調製した。

【0218】

【化35】

【0219】

この正孔注入層形成用組成物を、下記に示す成膜条件でスピンコート法により上記ＩＴＯ基板上に成膜し、さらに下記に示すベーク条件にてベークすることにより、膜厚４０ｎｍの正孔注入層３を得た。

【0220】

＜成膜条件＞
スピンコート雰囲気 大気雰囲気下
ベーク条件 大気雰囲気下，２３０℃，１時間

【0221】

その後、下記（Ｈ−１）で表される正孔輸送性高分子化合物の１重量％シクロヘキシルベンゼン溶液（正孔輸送層形成用組成物）を調製し、これを下記に示す成膜条件で正孔注入層３上にスピンコートにて成膜し、下記に示すベーク条件にてベークによる架橋処理を行うことで、膜厚１０ｎｍの正孔輸送層４を形成した。

【0222】

【化36】

【0223】

＜成膜条件＞
スピンコート雰囲気 窒素雰囲気下
ベーク条件 窒素雰囲気下，２３０℃，１時間

【0224】

次に、発光層５を形成するにあたり、以下に示す燐光発光材料（Ｄ−１）と、電荷輸送材料（ｈ−１）〜（ｈ−３）を、（Ｄ−１）を０．７２重量％、（ｈ−１）を０．１２重量％、（ｈ−２）を３．２４重量％、（ｈ−３）を０．３６重量％含有させたシクロヘキシルベンゼン溶液（発光層形成用組成物）を調製した。

【0225】

【化37】

【0226】

この発光層形成用組成物を用いて、以下に示す条件で正孔輸送層４上にスピンコート法にて成膜し、下記に示すベーク条件でベーク処理を行うことで、膜厚５０ｎｍの発光層５を形成した。

【0227】

＜成膜条件＞
スピンコート雰囲気 窒素雰囲気下
ベーク条件 窒素雰囲気下，１２０℃，１０分

【0228】

次に、正孔注入層３、正孔輸送層４及び発光層５を成膜した基板を真空蒸着装置内に搬入し、粗排気を行った後、クライオポンプを用いて装置内の真空度が３．０×１０^−４Ｐａ以下になるまで排気した。発光層５の上に、真空度を２．２×１０^−４Ｐａ以下に保った状態で、正孔阻止材料として（［１、１’−ビフェニル］−４−オラト）ビス（２−メチル−８−キノリノラト−κ^１Ｎ、κ^８Ｏ）アルミニウム（ＢＡｌｑ）を、蒸着速度０．６〜１．２Å／秒で膜厚１０ｎｍ成膜することにより正孔阻止層６を形成した。

【0229】

次いで、真空度を２．２×１０^−４Ｐａ以下に保った状態で、正孔阻止層６の上に、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（Ａｌｑ_３）を加熱して、蒸着速度０．７〜１．３Å／秒で膜厚２０ｎｍ成膜することにより電子輸送層７を形成した。

【0230】

ここで、電子輸送層７までの蒸着を行った基板を、有機層蒸着用チャンバーから金属蒸着用チャンバーへと搬送した。陰極蒸着用のマスクとして２ｍｍ幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極２のＩＴＯストライプと直交するように基板に密着させて設置した。有機層蒸着時と同様にして、装置内を真空度が１．１×１０^−４Ｐａ以下になるまで排気した。

【0231】

その後、真空度を１．０×１０^−４Ｐａ以下に保った状態で、電子輸送層７の上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を、モリブデンボートを用いて加熱し、蒸着速度０．０７〜０．１５Å／秒で膜厚０．５ｎｍ蒸着することにより電子注入層８を形成した。次に、同様にして、真空度を２．０×１０^−４Ｐａに保った状態で、アルミニウムを、モリブデンボートを用いて加熱し、蒸着速度０．６〜１０．０Å／秒で膜厚８０ｎｍ蒸着することにより、陰極９を形成した。以上の電子注入層８及び陰極９の蒸着時の基板温度は、室温に保持した。

【0232】

引き続き、有機電界発光素子が、保管中に大気中の水分等で劣化することを防ぐため、以下に記載の方法で封止処理を行った。
窒素グローブボックス中で、２３ｍｍ×２３ｍｍサイズのガラス板の外周部に、１ｍｍの幅で光硬化性樹脂「３０Ｙ−４３７」（スリーボンド社製）を塗布し、中央部に水分ゲッターシート（ダイニック社製）を設置した。この上に、上述の陰極９の形成まで終了した基板を搬入し、蒸着された面が乾燥剤シートと対向するように貼り合わせた。その後、光硬化性樹脂が塗布された領域のみに紫外光を照射し、樹脂を硬化させた。

【0233】

以上の様にして、２ｍｍ×２ｍｍのサイズの発光面積部分を有する実施例１の有機電界発光素子が得られた。

【0234】

［実施例２，３、比較例１］
発光層形成用組成物に用いる燐光発光材料と電荷輸送材料を、表１に示す組み合わせで調製したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２、３、比較例１の有機電界発光素子を作成した。表１においては、各実施例あるいは比較例に対し、発光層形成用組成物に用いた材料の欄に、該材料の含有率（重量％）を記載している。

【0235】

〔特性評価用素子の評価〕
各実施例及び比較例の有機電界発光素子に、２ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流を流した場合の電圧を測定し、比較例１における電圧との差（ΔＶ（Ｖ））を表１に記した。
実施例及び比較例において使用した（Ｄ−１）は燐光発光材料である。（ｈ−１）は（１−Ｃ）の化合物に、（ｈ−２）は（１−Ａ）の化合物に、（ｈ−３）は（１−Ｂ）の化合物に相当する。いずれの実施例においても、（１−Ａ）の化合物と（１−Ｂ）の化合物とを組み合わせて用いることにより、（１−Ｂ）の化合物を用いない比較例１よりも低電圧化していることがわかる。

【0236】

【表1】

【符号の説明】

【0237】

１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 正孔阻止層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層
９ 陰極
１０ 有機電界発光素子

【図1】