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特開2022-190619有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022190619
(43)【公開日】2022-12-26
(54)【発明の名称】有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
(51)【国際特許分類】
H01L 51/50 20060101AFI20221219BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20221219BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
H05B33/22 B
H05B33/14 B
H05B33/22 D
H01L27/32
G09F9/30 365
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021099029
(22)【出願日】2021-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(71)【出願人】
【識別番号】000004628
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100161148
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119530
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 和幸
(72)【発明者】
【氏名】深川 弘彦
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 翼
(72)【発明者】
【氏名】大野 拓
(72)【発明者】
【氏名】清水 貴央
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 宗弘
(72)【発明者】
【氏名】森井 克行
【テーマコード（参考）】
3K107
5C094
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107CC12
3K107CC45
3K107DD53
3K107DD66
3K107DD67
3K107DD71
3K107DD74
3K107DD78
3K107FF19
5C094AA24
5C094BA27
5C094FB01
(57)【要約】
【課題】素子構造が単純で且つ低電圧で駆動可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する。
【解決手段】陽極３と、正孔注入層４と、正孔輸送層５と、発光層６と、電子輸送層７と、電子注入層８と、陰極９と、をこの順に具える有機エレクトロルミネッセンス素子１であって、前記発光層６が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、前記電子注入層８が、特定構造のヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物等を含み、前記電子輸送層７が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、前記正孔輸送層５が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子１である。
【選択図】図５
【解決手段】陽極３と、正孔注入層４と、正孔輸送層５と、発光層６と、電子輸送層７と、電子注入層８と、陰極９と、をこの順に具える有機エレクトロルミネッセンス素子１であって、前記発光層６が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、前記電子注入層８が、特定構造のヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物等を含み、前記電子輸送層７が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、前記正孔輸送層５が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子１である。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極と、をこの順に具える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記電子注入層が、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、
前記電子輸送層が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、
前記正孔輸送層が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
（一般式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状または環状炭化水素基、又は、これらの基を２つ以上組み合わせてできる基、これらの基の１つ若しくは２つ以上と窒素原子とを組み合わせてできる基を表す。ｎ１は、１～４の整数である。）
（一般式（２）中、Ｘ１、Ｘ２は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい窒素原子、酸素原子、硫黄原子又は２価の連結基を表す。Ｌは直接結合またはｐ価の連結基を表す。ｎ２は、０又は１の数を表し、ｐは、１～４の数を表す。ｑは、０又は１の数を表し、ｐが１のとき、ｑは０である。Ｒ２～Ｒ４は、同一又は異なって、１価の置換基を表す。ｍ１～ｍ３は、同一又は異なって、０～３の数を表す。）
前記発光層が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記電子注入層が、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、
前記電子輸送層が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、
前記正孔輸送層が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化1】
【化2】
【請求項2】
前記正孔輸送層に含まれる第２の有機化合物は、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．３～５．５ｅＶであるか、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．０～６．３ｅＶである、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項3】
前記電子輸送層に含まれる第１の有機化合物は、電子親和力（ＥＡ）の計算値が１．５４～２．０３ｅＶであるか、電子親和力（ＥＡ）の実測値が１．９～２．４ｅＶである、請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項4】
前記電子輸送層に含まれる第１の有機化合物は、イオン化エネルギー及び電子親和力の値が前記正孔輸送層に含まれる第２の有機化合物よりも大きい、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。
【請求項5】
前記発光層が、燐光発光材料を含む、請求項１～４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。
【請求項6】
前記発光層が、蛍光発光材料を含む、請求項１～４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。
【請求項7】
前記発光層が、熱活性化遅延蛍光材料を含む、請求項１～４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。
【請求項8】
請求項１～７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を具えることを特徴とする、表示装置。
【請求項9】
請求項１～７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を具えることを特徴とする、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、エレクトロルミネッセンス（電界発光）を「ＥＬ」と記す場合がある。）素子、表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機ＥＬ素子は、薄く、柔軟でフレキシブルである。また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、現在主流となっている液晶表示装置及びプラズマ表示装置と比べて、高輝度、高精細な表示が可能である。また、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、液晶表示装置に比べて視野角が広い。このため、有機ＥＬ素子を用いた表示装置は、今後、テレビや携帯電話のディスプレイ等としての利用の拡大が期待されている。
また、有機ＥＬ素子は、照明装置としての利用も期待されている。
また、有機ＥＬ素子は、照明装置としての利用も期待されている。
【0003】
有機ＥＬ素子は、陰極と発光層と陽極とが積層されたものである。有機ＥＬ素子では、機能を分離した有機化合物を多数積層することで、その性能を向上させてきた。近年の有機ＥＬ素子の構造は、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、陰極のように、多くの有機化合物を用いた非常に複雑な構成となっている（非特許文献１）。このような複雑な構成の有機ＥＬ素子を作製するためには多くの材料を要するため、有機ＥＬ素子及びそれを用いた各種デバイスの高コスト化につながっている。
【0004】
そして、このような複雑な構成が有機ＥＬ素子の最適化に不可欠である一方、複数の有機化合物が素子内に存在する場合に、素子内に多数存在する有機化合物間のエネルギー準位の違いが、素子の駆動電圧を上昇させることも提唱されている（非特許文献２及び３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】カーステン ウェーバー（Ｋａｒｓｔｅｎ Ｗａｌｚｅｒ）、他３名，「ケミカル レビュー（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ）」，第１０７巻，２００７年，ｐ１２３３－１２７１
【非特許文献2】ヤダヴ ロイット（Ｒｏｈｉｔ Ａｓｈｏｋ Ｋｕｍａｒ Ｙａｄａｖ）、外４名，「サイエンティフィック リポーツ （Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ）」，第１０巻，２０２０年，ｐ９９１５
【非特許文献3】コタディアル ナーエッシュ（Ｎａｒｅｓｈ Ｂ． Ｋｏｔａｄｉｙａ１）、外６名，「ネイチャー マテリアルズ（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」，第１７巻，２０１８年，ｐ３２９－３３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の通り、従来の複雑な構成の有機ＥＬ素子は、高コストで、駆動電圧が高いという課題を有しており、素子構造が単純で且つ低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子が要求されている。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、素子構造が単純で且つ低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、かかる有機ＥＬ素子を具えた表示装置及び照明装置を提供することを更なる課題とする。
また、本発明は、かかる有機ＥＬ素子を具えた表示装置及び照明装置を提供することを更なる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者等は、素子構造が単純で且つ低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子として、２種の有機化合物からなる励起錯体に注目した。該励起錯体は、イオン化エネルギー及び電子親和力が相対的に小さいドナー性の材料と、イオン化エネルギー及び電子親和力が相対的に大きいアクセプター性の材料とからなり、近年、励起錯体を利用した高効率な有機ＥＬ素子が報告されている（例えば、サトシ セオ，「ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス（Ｊ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．）」，第５３巻，２０１４年，ｐ０４２１０２；Ｊｅｏｎｇ－Ｈｗａｎ Ｌｅｅ、外４名，「エーシーエス アップライド マテリアルズ アンド インターフェーシズ（ＡＣＳ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）」，第９巻，２０１７年，ｐ３２７７）。過去の報告では、励起錯体を利用した高効率な有機ＥＬ素子について報告されているが、素子構造の単純化にはほとんど言及されていない。また、多くの励起錯体を利用した有機ＥＬ素子においては、励起錯体を構成する材料以外に、電子輸送材料となる有機化合物やアルカリ金属をドープしたｎ－ｄｏｐｅ層が用いられている等、素子構造は複雑な構成となっている。
【0009】
これに対して、近年、水素結合や配位結合を活用することで、これまで電子注入に不可欠であったＬｉ等のアルカリ金属を用いずに電子注入が可能であることが報告されている。これらの知見を活かして、有機ＥＬ素子内のエネルギー準位を精密に設計することで、素子構造が単純で且つ低電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子が実現できるものと推定される。
【0010】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は、以下の通りである。
【0011】
［１］ 陽極と、正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極と、をこの順に具える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記電子注入層が、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、
前記電子輸送層が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、
前記正孔輸送層が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
（一般式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状または環状炭化水素基、又は、これらの基を２つ以上組み合わせてできる基、これらの基の１つ若しくは２つ以上と窒素原子とを組み合わせてできる基を表す。ｎ１は、１～４の整数である。）
（一般式（２）中、Ｘ１、Ｘ２は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい窒素原子、酸素原子、硫黄原子又は２価の連結基を表す。Ｌは直接結合またはｐ価の連結基を表す。ｎ２は、０又は１の数を表し、ｐは、１～４の数を表す。ｑは、０又は１の数を表し、ｐが１のとき、ｑは０である。Ｒ２～Ｒ４は、同一又は異なって、１価の置換基を表す。ｍ１～ｍ３は、同一又は異なって、０～３の数を表す。）
前記発光層が、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、
前記電子注入層が、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、
前記電子輸送層が、前記励起錯体を形成する第１の有機化合物を含み、
前記正孔輸送層が、前記励起錯体を形成する第２の有機化合物を含むことを特徴とする、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化1】
【化2】
【0012】
［２］ 前記正孔輸送層に含まれる第２の有機化合物は、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．３～５．５ｅＶであるか、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．０～６．３ｅＶである、［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0013】
［３］ 前記電子輸送層に含まれる第１の有機化合物は、電子親和力（ＥＡ）の計算値が１．５４～２．０３ｅＶであるか、電子親和力（ＥＡ）の実測値が１．９～２．４ｅＶである、［１］又は［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0014】
［４］ 前記電子輸送層に含まれる第１の有機化合物は、イオン化エネルギー及び電子親和力の値が前記正孔輸送層に含まれる第２の有機化合物よりも大きい、［１］～［３］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0015】
［５］ 前記発光層が、燐光発光材料を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0016】
［６］ 前記発光層が、蛍光発光材料を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0017】
［７］ 前記発光層が、熱活性化遅延蛍光材料を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0018】
［８］ ［１］～［７］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする、表示装置。
【0019】
［９］ ［１］～［７］のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする、照明装置。
【発明の効果】
【0020】
従来の有機ＥＬ素子においては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、と極めて多くの材料を成膜する必要があったが、本発明の有機ＥＬ素子の構成は、正孔注入層、正孔輸送層（ドナー性材料）、発光層、電子輸送層（アクセプター性材料）、電子注入層と、極めて単純であり、有機ＥＬ素子を簡易に、低コストで作製できる。
【0021】
また、本発明の有機ＥＬ素子においては、素子内に用いる材料が少ないため、素子内にエネルギーの障壁が存在しない。そのため、本発明の有機ＥＬ素子によれば、極めて低い印加電圧で高い電流値を得ることができる。
【0022】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、電子注入層として水分により劣化し易いアルカリ金属を用いないことが可能であるため、フレキシブル有機ＥＬ素子を長寿命化させる効果も得られる。
【0023】
更に、本発明の表示装置及び照明装置は、本発明の有機ＥＬ素子を具えているため、低コストで作製でき、駆動電圧が低く、優れた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】一般的な有機ＥＬ素子の構造及び素子内のエネルギー準位を説明するための概略図である。
【図2】本発明の有機ＥＬ素子の一例の構造及び素子内のエネルギー準位を説明するための概略図である。
【図3】本発明で用いることが可能なドナー性材料のイオン化ポテンシャルの計算値と実測値の相関図である。
【図4】本発明で用いることが可能なアクセプター性材料の電子親和力の計算値と実測値の相関図である。
【図5】本発明の有機ＥＬ素子の一例の積層構造を説明するための概略断面図である。
【図6】本発明の有機ＥＬ素子の他の一例の積層構造を説明するための概略断面図である。
【図7】実施例１～３及び比較例１～３の有機ＥＬ素子の印加電圧と電流密度との関係を示したグラフである。
【図8】実施例１～３の有機ＥＬ素子のＥＬスペクトルである。
【図9】実施例１～３及び比較例１～３の有機ＥＬ素子の印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。
【図10】実施例４～６及び比較例４～６の有機ＥＬ素子の印加電圧と電流密度との関係を示したグラフである。
【図11】実施例４～６の有機ＥＬ素子のＥＬスペクトルである。
【図12】実施例４～６及び比較例４～６の有機ＥＬ素子の印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。
【図13】実施例１～３及び実施例７～１８の有機ＥＬ素子のＥＬスペクトルである。
【図14】実施例１～３及び実施例７～１８の有機ＥＬ素子のＥＬスペクトルから得られた励起錯体エネルギーと励起錯体エネルギーの計算値との相関図である。
【図15】実施例１９、２５及び２８の有機ＥＬ素子のＥＬスペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子、表示装置及び照明装置の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は、以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【0026】
図１に、一般的な有機ＥＬ素子の層構成と、素子内のエネルギー準位の模式図を示す。一般的な有機ＥＬ素子においては、陽極から正孔が、陰極から電子が注入され、それぞれの電荷が輸送層を経て発光層に到達し、また、電荷が発光層から漏れ出ることを阻止する目的で阻止層が設けられていた。このように、一般的な有機ＥＬ素子においては、素子内にはイオン化ポテンシャル（ＩＰ）や電子親和力（ＥＡ）が異なる複数の有機化合物からなる層が存在し、これらのエネルギー準位が異なるため、素子内にエネルギー準位の差が生じる。このエネルギー準位の差が、一般的な有機ＥＬ素子の駆動電圧の上昇に繋がっている。
【0027】
図２に、本実施形態の有機ＥＬ素子の構造と、素子内のエネルギー準位の模式図を示す。本実施形態の有機ＥＬ素子の発光層には、励起錯体を形成する材料のうちＩＰ／ＥＡが小さいドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）と、ＩＰ／ＥＡが大きいアクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）とが含まれており、また、正孔注入層に隣接する正孔輸送層には、励起錯体を形成する材料のうちＩＰ／ＥＡが大きいドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）が含まれており、一方、電子注入層に隣接する電子輸送層には、励起錯体を形成する材料のうちＩＰ／ＥＡが小さいアクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）が含まれている。
ドナー性材料に正孔が注入され、アクセプター性材料に電子が注入されれば、ドナー性材料とアクセプター性材料を含む発光層で再結合し、発光を得ることができる。この際、本実施形態の有機ＥＬ素子は、一般的な有機ＥＬ素子とは異なり、素子内にエネルギー差が存在しないため、単純な構造でありながらも、低い印加電圧で有機ＥＬ素子を駆動することができる。先行研究においても、このような励起錯体を利用した有機ＥＬ素子は提唱されていたが、電子注入層に広く用いられるＬｉ等のアルカリ金属から、直接電子を注入できるアクセプター性材料は限られており、アクセプター性材料からなる層と電子注入層の間に、第２の電子輸送層を設けることが不可欠であり、構造が複雑になっていた。
これに対して、本実施形態の有機ＥＬ素子においては、電子注入層に、上記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は上記一般式（２）で表される構造を有する化合物を用いることで、あらゆるアクセプター性材料に対して効率的に電子を注入できるため、Ｌｉ等のアルカリ金属を電子注入層に用いた有機ＥＬ素子に比べ、大幅に低い印加電圧で素子を駆動することが可能となる。
ドナー性材料に正孔が注入され、アクセプター性材料に電子が注入されれば、ドナー性材料とアクセプター性材料を含む発光層で再結合し、発光を得ることができる。この際、本実施形態の有機ＥＬ素子は、一般的な有機ＥＬ素子とは異なり、素子内にエネルギー差が存在しないため、単純な構造でありながらも、低い印加電圧で有機ＥＬ素子を駆動することができる。先行研究においても、このような励起錯体を利用した有機ＥＬ素子は提唱されていたが、電子注入層に広く用いられるＬｉ等のアルカリ金属から、直接電子を注入できるアクセプター性材料は限られており、アクセプター性材料からなる層と電子注入層の間に、第２の電子輸送層を設けることが不可欠であり、構造が複雑になっていた。
これに対して、本実施形態の有機ＥＬ素子においては、電子注入層に、上記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は上記一般式（２）で表される構造を有する化合物を用いることで、あらゆるアクセプター性材料に対して効率的に電子を注入できるため、Ｌｉ等のアルカリ金属を電子注入層に用いた有機ＥＬ素子に比べ、大幅に低い印加電圧で素子を駆動することが可能となる。
【0028】
以下に、励起錯体を形成するドナー性材料（正孔輸送層及び発光層に含まれ、励起錯体を形成する第２の有機化合物）の例を示す。
【化3-1】
【化3-2】
【化3-3】
【0029】
ドナー性材料としては、ＩＰが小さい材料が好ましいため、トリアリールアミン、カルバゾール、フェノキサジン、フェナジン、アクリジン、アザジベンゾピレン、ジュロリジン骨格等、ドナー性が高い分子構造を含む材料が好ましい。上記ドナー性材料のＩＰ／ＥＡの計算値を表１に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
上記ＩＰ／ＥＡの計算値は、主にＧａｕｓｓｉａｎ ０９プログラムを用いて密度汎関数法により計算し、以下の条件［Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ （ｄ，ｐ）］で計算した。
また、幾つかのドナー性材料について、紫外光電子分光法（ＵＰＳ）により求めたＩＰの実測値とＩＰの計算値の相関を図３に示す。このように、ＩＰの実測値と計算値には強い相関関係が見られることから、ＩＰの計算値を用いて実験結果の議論が可能であることが分かる。表１及び図３から、上記ドナー性材料のＩＰの計算値は、３．７４～５．０８ｅＶであり、ＩＰの実測値は、概ね４．４～５．８ｅＶであることが分かる。
また、幾つかのドナー性材料について、紫外光電子分光法（ＵＰＳ）により求めたＩＰの実測値とＩＰの計算値の相関を図３に示す。このように、ＩＰの実測値と計算値には強い相関関係が見られることから、ＩＰの計算値を用いて実験結果の議論が可能であることが分かる。表１及び図３から、上記ドナー性材料のＩＰの計算値は、３．７４～５．０８ｅＶであり、ＩＰの実測値は、概ね４．４～５．８ｅＶであることが分かる。
【0032】
次に、励起錯体を形成するアクセプター性材料（電子輸送層及び発光層に含まれ、励起錯体を形成する第１の有機化合物）の例を示す。
【化4-1】
【化4-2】
【0033】
アクセプター性材料に求められる条件としては、ドナー性材料として用いる材料よりもＩＰ及びＥＡが大きいことであり、ドナー性材料が上記特定の分子構造の導入によりＩＰが小さくなるのに対し、アクセプター性材料の分子構造は特定されない。上記アクセプター性材料のＩＰ／ＥＡの計算値を表２に示す。
【0034】
【表2】
【0035】
上記ＩＰ／ＥＡの計算値は、主にＧａｕｓｓｉａｎ ０９プログラムを用いて密度汎関数法により計算し、以下の条件［Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ （ｄ，ｐ）］で計算した。
また、ＤＩＣ－ＴＲＺ及びその他の幾つかの材料について、低エネルギー逆光電子分光法（ＬＥＩＰＳ）により求めたＥＡの実測値とＥＡの計算値の相関を図４に示す。このように、ＥＡの実測値と計算値には強い相関関係が見られることから、ＥＡの計算値を用いて実験結果の議論が可能であることが分かる。表２及び図４から、上記材料のＥＡの計算値は、１．５４～２．０３ｅＶであり、ＥＡの実測値は、概ね１．９～２．４ｅＶであることが分かる。
また、ＤＩＣ－ＴＲＺ及びその他の幾つかの材料について、低エネルギー逆光電子分光法（ＬＥＩＰＳ）により求めたＥＡの実測値とＥＡの計算値の相関を図４に示す。このように、ＥＡの実測値と計算値には強い相関関係が見られることから、ＥＡの計算値を用いて実験結果の議論が可能であることが分かる。表２及び図４から、上記材料のＥＡの計算値は、１．５４～２．０３ｅＶであり、ＥＡの実測値は、概ね１．９～２．４ｅＶであることが分かる。
【0036】
＜有機ＥＬ素子＞
次に、本発明の有機ＥＬ素子について、例を挙げて詳細に説明する。
図５は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。図５に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、陰極９と陽極３との間にドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）とアクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）とを含む発光層６を有する。正孔輸送層５は、ドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）を含み、正孔注入層４と隣接している。電子輸送層５は、アクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）を含み、電子注入層８と隣接している。
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、正孔注入層４と、正孔輸送層５と、発光層６と、電子輸送層７と、電子注入層８と、陰極９とがこの順に形成された積層構造を有する。
次に、本発明の有機ＥＬ素子について、例を挙げて詳細に説明する。
図５は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。図５に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、陰極９と陽極３との間にドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）とアクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）とを含む発光層６を有する。正孔輸送層５は、ドナー性材料（励起錯体を形成する第２の有機化合物）を含み、正孔注入層４と隣接している。電子輸送層５は、アクセプター性材料（励起錯体を形成する第１の有機化合物）を含み、電子注入層８と隣接している。
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、正孔注入層４と、正孔輸送層５と、発光層６と、電子輸送層７と、電子注入層８と、陰極９とがこの順に形成された積層構造を有する。
【0037】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、図６に示すように、基板２上に陰極９を有する逆構造の有機ＥＬ素子としてもよい。図６に示す有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陰極９と、電子注入層８と、電子輸送層７と、発光層６と、正孔輸送層５と、正孔注入層４と、陽極３とがこの順に形成された積層構造を有する。
【0038】
また、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、有機ＥＬ素子を構成する層の一部を、無機化合物を用いて形成した有機無機ハイブリッド型の有機電界発光素子（ＨＯＩＬＥＤ素子）であってもよい。
なお、図５及び図６に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。
なお、図５及び図６に示す有機ＥＬ素子１は、基板２と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板２側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。
【0039】
「基板」
基板２の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
基板２に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板２の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１が得られるため好ましい。
基板２に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
基板２の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。
基板２に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板２の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１が得られるため好ましい。
基板２に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
【0040】
有機ＥＬ素子１がボトムエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板を用いる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
有機ＥＬ素子１がトップエミッション型のものである場合には、基板２の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜（絶縁膜）を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
【0041】
基板２の平均厚さは、基板２の材料等に応じて決定でき、０．１～３０ｍｍであることが好ましく、０．１～１０ｍｍであることがより好ましい。基板２の平均厚さは、デジタルマルチメーター、ノギスにより測定できる。
【0042】
「陽極」
図５に示す陽極３は、基板２上に直接接触して形成されているが、図６に示すような逆構造の有機ＥＬ素子の場合は、基板２上に直接接触して形成されていなくてもよい。
陽極３の材料としては、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物の導電材料が挙げられる。この中でも、陽極３の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯを用いることが好ましい。
陽極３の平均厚さは、特に制限されないが、１０～５００ｎｍであることが好ましく、１００～２００ｎｍであることがより好ましい。
陽極３の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
図５に示す陽極３は、基板２上に直接接触して形成されているが、図６に示すような逆構造の有機ＥＬ素子の場合は、基板２上に直接接触して形成されていなくてもよい。
陽極３の材料としては、ＩＴＯ（インジウム酸化錫）、ＩＺＯ（インジウム酸化亜鉛）、ＦＴＯ（フッ素酸化錫）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物の導電材料が挙げられる。この中でも、陽極３の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯを用いることが好ましい。
陽極３の平均厚さは、特に制限されないが、１０～５００ｎｍであることが好ましく、１００～２００ｎｍであることがより好ましい。
陽極３の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【0043】
「正孔注入層」
正孔注入層４は、無機材料からなるものであってもよいし、有機材料からなるものであってもよい。無機材料は、有機材料と比較して安定であるため、有機材料を用いた場合と比較して、酸素や水に対する高い耐性が得られ易い。
無機材料としては、特に制限されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブテン（ＭｏＯ３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）等の金属酸化物を１種又は２種以上を用いることができる。
有機材料としては、ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ－ＣＮ）や２，３，５，６－テトラフルオロ－７，７，８，８－テトラシアノ－キノジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）等を用いることができる。また、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等の高分子材料も用いることができる。
正孔注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、１～１０００ｎｍであることが好ましく、５～５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入層４の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
正孔注入層４は、無機材料からなるものであってもよいし、有機材料からなるものであってもよい。無機材料は、有機材料と比較して安定であるため、有機材料を用いた場合と比較して、酸素や水に対する高い耐性が得られ易い。
無機材料としては、特に制限されないが、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブテン（ＭｏＯ３）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）等の金属酸化物を１種又は２種以上を用いることができる。
有機材料としては、ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ－ＣＮ）や２，３，５，６－テトラフルオロ－７，７，８，８－テトラシアノ－キノジメタン（Ｆ４－ＴＣＮＱ）等を用いることができる。また、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）等の高分子材料も用いることができる。
正孔注入層４の平均厚さは、特に限定されないが、１～１０００ｎｍであることが好ましく、５～５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入層４の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
【0044】
「正孔輸送層」
正孔輸送層５は、上述の通り、励起錯体を形成する第２の有機化合物を含む。
正孔輸送層５に用いる正孔輸送性有機材料としては、励起錯体を形成する材料のうち、ＩＰ及びＥＡが小さい材料（ドナー性の高い材料）を用いる。
具体的には、トリアリールアミン、カルバゾール、フェノキサジン、フェナジン、アクリジン、アザジベンゾピレン、ジュロリジン骨格等、ドナー性が高い分子構造を含む材料が好ましい。より具体的には、上記のｍ－ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＴ－１、ＴＡＰＣ、ＴＰＤＩ、ＨＮ－Ｄ１、ＨＮ－Ｄ２、Ｎ－ＴＰＡ、ＥＨ４４、ＰＨＺ－２Ｎａｐｈ、ＴＢＤＩ、ＨＴ－０１、Ｎ－ＤＰＡ、ｓｐｉｒｏ－ＭｅＯ－ＴＡＤ、Ｔｒｉｓ－ＰＣｚ、α－ＮＰＤ、ＴｃＴａ、２－ＳＦ－ＤＭＡＣ、２－ＳＦ－ＰＨＸ、ＳＦ－ＢＣｚ、ＦＡＴＰＡ等が好ましい。
正孔輸送層５に含まれる第２の有機化合物は、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．３～５．５ｅＶであるか、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．０～６．３ｅＶであることが好ましく、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．７～５．１ｅＶ、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．４～５．８ｅＶであることがより好ましい。
正孔輸送層５の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、２０～１００ｎｍであることがより好ましい。
正孔輸送層５の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。
正孔輸送層５は、上述の通り、励起錯体を形成する第２の有機化合物を含む。
正孔輸送層５に用いる正孔輸送性有機材料としては、励起錯体を形成する材料のうち、ＩＰ及びＥＡが小さい材料（ドナー性の高い材料）を用いる。
具体的には、トリアリールアミン、カルバゾール、フェノキサジン、フェナジン、アクリジン、アザジベンゾピレン、ジュロリジン骨格等、ドナー性が高い分子構造を含む材料が好ましい。より具体的には、上記のｍ－ＭＴＤＡＴＡ、ＴＰＴ－１、ＴＡＰＣ、ＴＰＤＩ、ＨＮ－Ｄ１、ＨＮ－Ｄ２、Ｎ－ＴＰＡ、ＥＨ４４、ＰＨＺ－２Ｎａｐｈ、ＴＢＤＩ、ＨＴ－０１、Ｎ－ＤＰＡ、ｓｐｉｒｏ－ＭｅＯ－ＴＡＤ、Ｔｒｉｓ－ＰＣｚ、α－ＮＰＤ、ＴｃＴａ、２－ＳＦ－ＤＭＡＣ、２－ＳＦ－ＰＨＸ、ＳＦ－ＢＣｚ、ＦＡＴＰＡ等が好ましい。
正孔輸送層５に含まれる第２の有機化合物は、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．３～５．５ｅＶであるか、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．０～６．３ｅＶであることが好ましく、密度汎関数法を用いて算出したイオン化ポテンシャル（ＩＰ）の計算値が３．７～５．１ｅＶ、イオン化ポテンシャル（ＩＰ）の実測値が４．４～５．８ｅＶであることがより好ましい。
正孔輸送層５の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、２０～１００ｎｍであることがより好ましい。
正孔輸送層５の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定することができる。
【0045】
「発光層」
発光層６は、上述の通り、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、前記正孔輸送層５と後述する電子輸送層７を構成する２つの材料から主に形成される。
発光層６を形成する材料は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。なお、本発明において低分子材料とは、高分子材料（重合体）ではない材料を意味し、分子量が低い有機化合物を必ずしも意味するものではない。
発光層６は、上述の通り、励起錯体を形成する第１の有機化合物と第２の有機化合物とを含み、前記正孔輸送層５と後述する電子輸送層７を構成する２つの材料から主に形成される。
発光層６を形成する材料は、低分子化合物であってもよいし、高分子化合物であってもよい。なお、本発明において低分子材料とは、高分子材料（重合体）ではない材料を意味し、分子量が低い有機化合物を必ずしも意味するものではない。
【0046】
発光層６においては、正孔輸送層５と電子輸送層７を構成する２つの材料から形成される励起錯体の発光を取り出すこともできる一方、この励起錯体を発光層６のホストとして用いることも可能である。この場合、ホストに対するドーパントとして、イリジウム錯体や白金錯体等の燐光発光材料、蛍光発光材料、熱活性化遅延蛍光材料等を、前記発光層６に混合してもよい。ドーパントの混合比は、励起錯体に対して２０質量％以下が好ましく、より好ましくは１０質量％以下である。
【0047】
前記燐光発光材料として、Ｉｒ、Ｐｔ等の金属を含む金属錯体等を使用できる。イリジウム錯体としては、ファクトリス（２－フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ｆａｃ－トリス（３－メチル－２－フェニルピリジナト－Ｎ，Ｃ２’－）イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３）、トリス［１－フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）等が挙げられる。白金錯体としては、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィンプラチナム（ＩＩ）等が挙げられる。
【0048】
前記蛍光発光材料としては、８－ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４－メチル－８－キノリノレート）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｍｑ３）、８－ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ２）等の各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）等のベンゼン系化合物；ナフタレン、ナイルレッド等のナフタレン系化合物；フェナントレン等のフェナントレン系化合物；クリセン、６－ニトロクリセン等のクリセン系化合物；ペリレン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２，５－ジ－ｔ－ブチルフェニル）－３，４，９，１０－ペリレン－ジ－カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）等のペリレン系化合物；コロネン等のコロネン系化合物；アントラセン、ビススチリルアントラセン等のアントラセン系化合物；ピレン、ＢＤ－１等のピレン系化合物；４－（ジ－シアノメチレン）－２－メチル－６－（パラ－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ）等のピラン系化合物；アクリジン等のアクリジン系化合物；スチルベン等のスチルベン系化合物；２，５－ジベンゾオキサゾールチオフェン等のチオフェン系化合物；ベンゾオキサゾール等のベンゾオキサゾール系化合物；ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系化合物；２，２’－（パラ－フェニレンジビニレン）－ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系化合物；ビスチリル（１，４－ジフェニル－１，３－ブタジエン）、テトラフェニルブタジエン等のブタジエン系化合物；ナフタルイミド等のナフタルイミド系化合物；クマリン等のクマリン系化合物；ペリノン等のペリノン系化合物；オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物；アルダジン系化合物；１，２，３，４，５－ペンタフェニル－１，３－シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）等のシクロペンタジエン系化合物；キナクリドン、キナクリドンレッド等のキナクリドン系化合物；ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン等のピリジン系化合物；２，２’，７，７’－テトラフェニル－９，９’－スピロビフルオレン等のスピロ化合物等が挙げられる。
【0049】
前記熱活性化遅延蛍光材料としては、２，４，５，６－テトラ（９－カルバゾール）－イソフタロニトリル（４ＣｚＩＰＮ）、４，５－ジ（９－カルバゾール）－フタロニトリル（２ＣｚＰＮ）、３，４，５，６－テトラ（９－カルバゾール）－フタロニトリル（４ＣｚＰＮ）、２，３，５，６－テトラ（９－カルバゾール）－テレフタロニトリル（４ＣｚＴＰＮ）、２，３，５，６－テトラ（３，６－ジメチル－９－カルバゾール）－テレフタロニトリル（４ＣｚＴＰＮ－Ｍｅ）、２，３，５，６－テトラ（３，６－ジフェニル－９－カルバゾール）－テレフタロニトリル（４ＣｚＴＰＮ－Ｐｈ）等が挙げられ、更には、特開２０１２－１９３３５２号公報、国際公開第２０１１／０７０９６３号に記載の化合物等が挙げられる。
【0050】
発光層６の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、２０～１００ｎｍであることがより好ましい。
発光層６の平均厚さは、触針式段差計により測定してもよいし、水晶振動子膜厚計により発光層６の成膜時に測定してもよい。
発光層６の平均厚さは、触針式段差計により測定してもよいし、水晶振動子膜厚計により発光層６の成膜時に測定してもよい。
【0051】
「電子輸送層」
電子輸送層７は、上述の通り、励起錯体を形成する第１の有機化合物を含む。
電子輸送層７は、後述する電子注入層８に隣接して配設され、電子輸送層７としては、正孔輸送層５に用いる材料よりもＩＰ及びＥＡが大きい、あらゆる材料を用いることができる。これにより、発光層６において励起錯体を形成することができる。
電子輸送層７は、上述の通り、励起錯体を形成する第１の有機化合物を含む。
電子輸送層７は、後述する電子注入層８に隣接して配設され、電子輸送層７としては、正孔輸送層５に用いる材料よりもＩＰ及びＥＡが大きい、あらゆる材料を用いることができる。これにより、発光層６において励起錯体を形成することができる。
【0052】
電子輸送層７に用いる材料として、具体的には、トリアジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピリジン誘導体、フェナントロリン誘導体、芳香族炭化水素、イミダゾール誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、キノリン誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、各種金属錯体、シロール誘導体に代表される有機シラン誘導体、ホウ素含有化合物等が挙げられ、これらの１種を用いることができる。
電子輸送層７の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、２０～１００ｎｍであることが、より好ましい。
電子輸送層７の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
電子輸送層７の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１５０ｎｍであることが好ましく、２０～１００ｎｍであることが、より好ましい。
電子輸送層７の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【0053】
「電子注入層」
電子注入層８は、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含む。
電子注入層８は、下記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含む。
【0054】
【化5】
【0055】
【化6】
【0056】
電子注入層８は、一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は一般式（２）で表される構造を有する化合物を含むことで、陰極９から、アクセプター性材料からなる電子輸送層７へ直接の電子注入が可能となり、図５、図６に示すような、単純構造の有機ＥＬ素子の実現が可能となる。
電子注入層８は、一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、これらの材料を単体で用いてもよいし、他の材料と混合してもよい。
電子注入層８は、一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物、又は一般式（２）で表される構造を有する化合物を含み、これらの材料を単体で用いてもよいし、他の材料と混合してもよい。
【0057】
上記一般式（１）におけるＲ１は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状または環状炭化水素基、又は、これらの基を２つ以上組み合わせてできる基、これらの基の１つ若しくは２つ以上と窒素原子とを組み合わせてできる基を表す。
芳香族炭化水素基、芳香族複素環基としては、炭素数３～３０のものが好ましく、炭素数４～２４のものがより好ましく、炭素数５～２０のものがさらに好ましい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン等の１つの芳香環のみからなる化合物；ビフェニル、ジフェニルベンゼン等の複数の芳香環が１つの炭素原子同士で直接結合した化合物；ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン等の縮合環式芳香族炭化水素化合物のいずれかの芳香環から水素原子を１～４個除いてできる基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、チオフェン、フラン、ピロール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン等の１つの芳香族複素環のみからなる化合物；これらの１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物（ビピリジン等）；キノリン、キノキサリン、ベンゾチオフェン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アクリジン、フェナントロリン等の縮合環式複素芳香族炭化水素化合物のいずれかの芳香族複素環から水素原子を１～４個除いてできる基が挙げられる。
アリールアルキレン基としては、上記芳香族炭化水素基と炭素数１～３のアルキレン基とを組み合わせた基が挙げられる。
２～４価の鎖状または環状炭化水素基としては、炭素数１～１２のものが好ましく、炭素数１～６のものがより好ましく、炭素数１～４のものがさらに好ましい。鎖状炭化水素基は直鎖状のものであってもよく、分岐鎖状のものであってもよい。
また、Ｒ１は上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状炭化水素基を２つ以上組み合わせてできる基でもよい。
更に、Ｒ１は上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状炭化水素基の１つ若しくは２つ以上と窒素原子とを組み合わせてできる基であってもよい。そのような基としては、例えば、トリメチルアミン等のトリアルキルアミンやトリフェニルアミンから水素原子を１～４個除いてできる基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基、芳香族複素環基としては、炭素数３～３０のものが好ましく、炭素数４～２４のものがより好ましく、炭素数５～２０のものがさらに好ましい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン等の１つの芳香環のみからなる化合物；ビフェニル、ジフェニルベンゼン等の複数の芳香環が１つの炭素原子同士で直接結合した化合物；ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン等の縮合環式芳香族炭化水素化合物のいずれかの芳香環から水素原子を１～４個除いてできる基が挙げられる。
芳香族複素環基としては、チオフェン、フラン、ピロール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン等の１つの芳香族複素環のみからなる化合物；これらの１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物（ビピリジン等）；キノリン、キノキサリン、ベンゾチオフェン、ベンゾチアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、インドール、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、アクリジン、フェナントロリン等の縮合環式複素芳香族炭化水素化合物のいずれかの芳香族複素環から水素原子を１～４個除いてできる基が挙げられる。
アリールアルキレン基としては、上記芳香族炭化水素基と炭素数１～３のアルキレン基とを組み合わせた基が挙げられる。
２～４価の鎖状または環状炭化水素基としては、炭素数１～１２のものが好ましく、炭素数１～６のものがより好ましく、炭素数１～４のものがさらに好ましい。鎖状炭化水素基は直鎖状のものであってもよく、分岐鎖状のものであってもよい。
また、Ｒ１は上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状炭化水素基を２つ以上組み合わせてできる基でもよい。
更に、Ｒ１は上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールアルキレン基、２～４価の鎖状炭化水素基の１つ若しくは２つ以上と窒素原子とを組み合わせてできる基であってもよい。そのような基としては、例えば、トリメチルアミン等のトリアルキルアミンやトリフェニルアミンから水素原子を１～４個除いてできる基等が挙げられる。
【0058】
上記芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、又は、アリールアルキレン基は１価の置換基を１つ又は２つ以上有していてもよい。
１価の置換基としては、フッ素原子；フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数５～７の環状アルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基；ニトロ基；シアノ基；メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の炭素数１～１０のアルキル基を有するアルキルアミノ基；ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基等の環状アミノ基；ジフェニルアミノ基、カルバゾリル基等のジアリールアミノ基；アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基；スチリル基等の炭素数２～３０のアルケニル基；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数５～２０のアリール基（アリール基の具体例は、上記芳香族炭化水素基と同様）；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数４～４０の窒素原子、硫黄原子、酸素原子のいずれか１つ以上を含む複素環基（複素環基は、１つの環のみからなるものであってもよく、１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物であってもよく、縮合複素環基であってもよい。複素環基の具体例には、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、インドール環、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、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、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、ベンゾチアジアゾール環、フェナントリジン環等の芳香族複素環基の具体例が含まれる。）；エステル基、チオエーテル基等が挙げられる。なお、これらの基は、ハロゲン原子やヘテロ元素、アルキル基、芳香環等で置換されていてもよい。
１価の置換基としては、フッ素原子；フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数５～７の環状アルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基；ニトロ基；シアノ基；メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の炭素数１～１０のアルキル基を有するアルキルアミノ基；ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基等の環状アミノ基；ジフェニルアミノ基、カルバゾリル基等のジアリールアミノ基；アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基；スチリル基等の炭素数２～３０のアルケニル基；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数５～２０のアリール基（アリール基の具体例は、上記芳香族炭化水素基と同様）；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数４～４０の窒素原子、硫黄原子、酸素原子のいずれか１つ以上を含む複素環基（複素環基は、１つの環のみからなるものであってもよく、１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物であってもよく、縮合複素環基であってもよい。複素環基の具体例には、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、インドール環、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、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、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、ベンゾチアジアゾール環、フェナントリジン環等の芳香族複素環基の具体例が含まれる。）；エステル基、チオエーテル基等が挙げられる。なお、これらの基は、ハロゲン原子やヘテロ元素、アルキル基、芳香環等で置換されていてもよい。
【0059】
上記一般式（１）におけるｎ１は、１～４の整数であるが、２又は３であることが好ましい。
【0060】
上記一般式（１）で表される構造を有するヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物の具体例としては、例えば、下記構造式（３－１）～（３－３４）で表される化合物が挙げられる。
【化7-1】
【化7-2】
【化7-3】
【化7-4】
【化7-5】
【0061】
上記一般式（１）で表される化合物は、下記反応式（４）に示すように、ヨウ素、臭素、塩素、フッ素を有するハロゲン化合物と、ヘキサヒドロピリミドピリミジンとを原料とし、Ｕｌｌｍａｎｎカップリング反応、Ｂｕｃｈｗａｌｄ－Ｈａｒｔｗｉｇアミノ化反応又は求核置換反応等により合成することができる。
【化8】
【0062】
上記一般式（２）におけるＸ１、Ｘ２は、同一又は異なって、置換基を有していてもよい窒素原子、酸素原子、硫黄原子又は２価の連結基を表す。
２価の連結基としては、２価の炭化水素基及び炭化水素基の炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかのヘテロ原子で置換された基が挙げられる。
炭化水素基としては、炭素数１～６のものが好ましく、炭素数１、２、又は６のものがより好ましい。
炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状及びこれらを組み合わせたもののいずれのものであってもよい。
２価の炭化水素基は、飽和炭化水素基であるアルキレン基でもよく、アルケニレン基、アルキニレン基等の不飽和炭化水素基でもよい。
２価の炭化水素基として、具体的には下記式（５－１）～（５－４）で表されるものが好ましい。下記式（５－１）～（５－４）におけるＲは置換基を表す。下記式（５－１）～（５－４）におけるＲも含め、Ｘ１、Ｘ２における置換基の具体例としては、後述するＲ２～Ｒ４の１価の置換基と同様の基が挙げられる。
２価の連結基としては、２価の炭化水素基及び炭化水素基の炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかのヘテロ原子で置換された基が挙げられる。
炭化水素基としては、炭素数１～６のものが好ましく、炭素数１、２、又は６のものがより好ましい。
炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状及びこれらを組み合わせたもののいずれのものであってもよい。
２価の炭化水素基は、飽和炭化水素基であるアルキレン基でもよく、アルケニレン基、アルキニレン基等の不飽和炭化水素基でもよい。
２価の炭化水素基として、具体的には下記式（５－１）～（５－４）で表されるものが好ましい。下記式（５－１）～（５－４）におけるＲは置換基を表す。下記式（５－１）～（５－４）におけるＲも含め、Ｘ１、Ｘ２における置換基の具体例としては、後述するＲ２～Ｒ４の１価の置換基と同様の基が挙げられる。
【0063】
【化9】
【0064】
上記一般式（２）におけるＬは、直接結合またはｐ価の連結基を表す。なお、Ｌが直接結合となるのは、ｐが２の場合のみである。
ｐ価の連結基としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、炭素原子の他、炭化水素基や炭化水素基の炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかのヘテロ原子で置換された基から水素原子をｐ個除いてできる基が挙げられる。
ｐ価の連結基が炭素原子を有するものである場合、炭素数１～３０のものが好ましい。より好ましくは、炭素数１～２０のものである。
炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状及びこれらを組み合わせたもののいずれのものであってもよい。
炭化水素基としては、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれのものであってもよい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、トリフェニレン環、ピレン環、フルオレン環、インデン環等の芳香族化合物から水素原子を除いてできる基が挙げられる。
ｐ価の連結基としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、炭素原子の他、炭化水素基や炭化水素基の炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子、硫黄原子のいずれかのヘテロ原子で置換された基から水素原子をｐ個除いてできる基が挙げられる。
ｐ価の連結基が炭素原子を有するものである場合、炭素数１～３０のものが好ましい。より好ましくは、炭素数１～２０のものである。
炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、環状及びこれらを組み合わせたもののいずれのものであってもよい。
炭化水素基としては、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基のいずれのものであってもよい。
芳香族炭化水素基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、トリフェニレン環、ピレン環、フルオレン環、インデン環等の芳香族化合物から水素原子を除いてできる基が挙げられる。
【0065】
上記一般式（２）におけるＲ２～Ｒ４は、同一又は異なって、１価の置換基を表す。また、ｍ１～ｍ３は、同一又は異なって、０～３の数を表す。
１価の置換基としては、フッ素原子；フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数５～７の環状アルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基；ニトロ基；シアノ基；メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の炭素数１～１０のアルキル基を有するアルキルアミノ基；ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基等の環状アミノ基；ジフェニルアミノ基、カルバゾリル基等のジアリールアミノ基；アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基；スチリル基等の炭素数２～３０のアルケニル基；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数５～２０のアリール基（アリール基の具体例は、上記芳香族炭化水素基と同様）；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数４～４０の窒素原子、硫黄原子、酸素原子のいずれか１つ以上を含む複素環基（複素環基は、１つの環のみからなるものであってもよく、１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物であってもよく、縮合複素環基であってもよい。複素環基の具体例には、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、インドール環、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、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、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、ベンゾチアジアゾール環、フェナントリジン環等の芳香族複素環基の具体例が含まれる。）；エステル基、チオエーテル基等が挙げられる。なお、これらの基は、ハロゲン原子やヘテロ元素、アルキル基、芳香環等で置換されていてもよい。
１価の置換基としては、フッ素原子；フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基；メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の炭素数５～７の環状アルキル基；メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｔｅｒｔ－ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等の炭素数１～２０の直鎖状又は分岐鎖状アルコキシ基；ニトロ基；シアノ基；メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の炭素数１～１０のアルキル基を有するアルキルアミノ基；ピロリジノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基等の環状アミノ基；ジフェニルアミノ基、カルバゾリル基等のジアリールアミノ基；アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基；スチリル基等の炭素数２～３０のアルケニル基；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数５～２０のアリール基（アリール基の具体例は、上記芳香族炭化水素基と同様）；フッ素原子等のハロゲン原子や炭素数１～２０のアルキル基、アルコキシ基、アミノ基等で置換されていてもよい炭素数４～４０の窒素原子、硫黄原子、酸素原子のいずれか１つ以上を含む複素環基（複素環基は、１つの環のみからなるものであってもよく、１つの芳香族複素環のみからなる化合物が１つの炭素原子同士で複数直接結合した化合物であってもよく、縮合複素環基であってもよい。複素環基の具体例には、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、インドール環、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、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、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、ベンゾチアジアゾール環、フェナントリジン環等の芳香族複素環基の具体例が含まれる。）；エステル基、チオエーテル基等が挙げられる。なお、これらの基は、ハロゲン原子やヘテロ元素、アルキル基、芳香環等で置換されていてもよい。
【0066】
また、上記一般式（２）におけるｐは、１～４の数を表すが、１～３の数であることが好ましい。一般式（２）のｐが１である化合物の具体例としては、例えば、下記構造式（６－１）～（６－９）で表される化合物が挙げられる。
【化10】
【0067】
上記一般式（２）におけるｎ２は、０又は１の数を表すが、上記一般式（２）で表される化合物が、ｎ２が０の化合物であることは本発明の好適な実施形態の１つである。一般式（２）のｎ２が０の化合物の具体例としては、例えば、上記構造式（６－１）～（６－６）で表される化合物が挙げられる。
【0068】
上記一般式（２）で表される化合物には、フェナントロリン骨格を一つだけ有する下記一般式（７）で表される構造を有する化合物が含まれ、この化合物も前記電子注入層８の材料として好適である。
【0069】
【化11】
【0070】
（一般式（７）中、Ｒ５、Ｒ６は同一又は異なって、ジアルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。ｍ４、ｍ５は、同一又は異なって、１又は２の数を表す。Ｒ５が複数ある場合、複数のＲ５が結合して環構造を形成してもよい。また、Ｒ６が複数ある場合、複数のＲ６が結合して環構造を形成してもよい。）
【0071】
上記一般（７）におけるＲ５、Ｒ６は、同一又は異なって、ジアルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。
ジアルキルアミノ基としては、メチル基、エチル基等の炭素数１～２０のアルキル基を有するものが好ましい。より好ましくは、炭素数１～１０のアルキル基を有するものである。また、ジアルキルアミノ基が有する２つのアルキル基は、炭素数が同じであってもよく、異なっていてもよい。また、２つのアルキル基が連結したアミノ基、例えばピペリジノ基やピロリジノ基、モルホリノ基のような環状アミノ基も好ましい。
アルコキシ基としては、上記一般式（２）におけるＲ２～Ｒ４がアルコキシ基である場合と同様のものが挙げられる。
ジアルキルアミノ基としては、メチル基、エチル基等の炭素数１～２０のアルキル基を有するものが好ましい。より好ましくは、炭素数１～１０のアルキル基を有するものである。また、ジアルキルアミノ基が有する２つのアルキル基は、炭素数が同じであってもよく、異なっていてもよい。また、２つのアルキル基が連結したアミノ基、例えばピペリジノ基やピロリジノ基、モルホリノ基のような環状アミノ基も好ましい。
アルコキシ基としては、上記一般式（２）におけるＲ２～Ｒ４がアルコキシ基である場合と同様のものが挙げられる。
【0072】
フェナントロリン骨格を一つだけ有する化合物に加え、下記構造式（８－１）～（８－４）に示すようなフェナントロリン骨格を複数個有する化合物も好適であると考えられる。
【化12】
【0073】
また、上記一般式（２）に含まれ、上記に類似した構造の化合物である下記構造式（９－１）～（９－５６）で表される化合物も好適である。
【化13-1】
【化13-2】
【化13-3】
【化13-4】
【化13-5】
【0074】
電子注入層８の平均厚さは、０．５～１００ｎｍであることが好ましく、１～１０ｎｍであることがより好ましい。電子注入層８は塗料組成物を塗布する方法、もしくは、真空蒸着法を用いて共蒸着することにより形成可能である。
電子注入層８の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
電子注入層８の平均厚さは、例えば、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【0075】
「陰極」
陰極９に用いられる材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられる。この中でも、陰極９の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
陰極９の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１０００ｎｍであることが好ましく、３０～１５０ｎｍであることがより好ましい。また、陰極９の材料として不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを１０～３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型の有機ＥＬ素子における透明な陰極として使用できる。
陰極９の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により陰極９の成膜時に測定できる。
陰極９に用いられる材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌまたはこれらを含む合金等が挙げられる。この中でも、陰極９の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
陰極９の平均厚さは、特に限定されないが、１０～１０００ｎｍであることが好ましく、３０～１５０ｎｍであることがより好ましい。また、陰極９の材料として不透過な材料を用いる場合でも、例えば、平均厚さを１０～３０ｎｍ程度にすることで、トップエミッション型の有機ＥＬ素子における透明な陰極として使用できる。
陰極９の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により陰極９の成膜時に測定できる。
【0076】
特に図６に示す逆構造の有機ＥＬ素子においては、陰極９上に無機の酸化物からなる層を製膜したものも、陰極の一部として取り扱う。
この場合に用いる酸化物は、半導体もしくは絶縁体積層薄膜の層である。具体的には、単体の金属酸化物からなる層、二種類以上の金属酸化物を混合した層と単体の金属酸化物からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、二種類以上の金属酸化物を混合した層のいずれであってもよい。
この場合に用いる酸化物は、半導体もしくは絶縁体積層薄膜の層である。具体的には、単体の金属酸化物からなる層、二種類以上の金属酸化物を混合した層と単体の金属酸化物からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、二種類以上の金属酸化物を混合した層のいずれであってもよい。
【0077】
無機の酸化物を形成する金属酸化物を構成する金属元素としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、インジウム、ガリウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ケイ素が挙げられる。
【0078】
無機の酸化物からなる層が、二種類以上の金属酸化物を混合した層を含む場合、金属酸化物を構成する金属元素の少なくとも一つが、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ジルコニウム、ハフニウム、ケイ素、チタン、亜鉛からなる層であることが好ましい。
無機の酸化物からなる層が、単体の金属酸化物からなる層である場合、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛からなる群から選ばれる金属酸化物からなる層であることが好ましい。
無機の酸化物からなる層が、単体の金属酸化物からなる層である場合、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛からなる群から選ばれる金属酸化物からなる層であることが好ましい。
【0079】
無機の酸化物からなる層が、二種類以上の金属酸化物を混合した層と単体の金属酸化物からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、または二種類以上の金属酸化物を混合した層である場合、酸化チタン／酸化亜鉛、酸化チタン／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化ケイ素、酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化カルシウム／酸化アルミニウム、から選ばれる二種の金属酸化物の組合せを積層及び／又は混合したもの、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化マグネシウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ジルコニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化アルミニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ハフニウム、酸化チタン／酸化亜鉛／酸化ケイ素、酸化インジウム／酸化ガリウム／酸化亜鉛、から選ばれる三種の金属酸化物の組合せを積層及び／又は混合したもの等が挙げられる。
【0080】
無機の酸化物は、特殊な組成として良好な特性を示す酸化物半導体であるＩＧＺＯ（酸化インジウムガリウム亜鉛）及び／又はエレクトライドである１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を含むものであってもよい。
無機の酸化物を成膜する場合の平均厚さは、特に限定されないが、１～１０００ｎｍであることが好ましく、２～１００ｎｍであることがより好ましい。
無機の酸化物からなる層の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
無機の酸化物を成膜する場合の平均厚さは、特に限定されないが、１～１０００ｎｍであることが好ましく、２～１００ｎｍであることがより好ましい。
無機の酸化物からなる層の平均厚さは、触針式段差計、分光エリプソメトリーにより測定できる。
【0081】
「封止」
図５、図６に示す有機ＥＬ素子１は、必要に応じて、封止されていてもよい。
例えば、図５、図６に示す有機ＥＬ素子１は、有機ＥＬ素子１を収容する凹状の空間を有する封止容器（不図示）と、封止容器の縁部と基板２とを接着する接着剤とによって封止されていてもよい。また、封止容器に有機ＥＬ素子１を収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などからなるシール材を充填することにより封止してもよい。
また、例えば、図５に示す有機ＥＬ素子１は、陰極９上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陰極９と対向する側の縁部に沿って配置された枠部材（不図示）とからなる封止部材と、板部材と枠部材との間および枠部材と基板２との間とを接着する接着剤とを用いて封止されていてもよい。
また、例えば、図６に示す有機ＥＬ素子１は、陽極３上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陽極３と対向する側の縁部に沿って配置された枠部材（不図示）とからなる封止部材と、板部材と枠部材との間および枠部材と基板２との間とを接着する接着剤とを用いて封止されていてもよい。
図５、図６に示す有機ＥＬ素子１は、必要に応じて、封止されていてもよい。
例えば、図５、図６に示す有機ＥＬ素子１は、有機ＥＬ素子１を収容する凹状の空間を有する封止容器（不図示）と、封止容器の縁部と基板２とを接着する接着剤とによって封止されていてもよい。また、封止容器に有機ＥＬ素子１を収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂などからなるシール材を充填することにより封止してもよい。
また、例えば、図５に示す有機ＥＬ素子１は、陰極９上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陰極９と対向する側の縁部に沿って配置された枠部材（不図示）とからなる封止部材と、板部材と枠部材との間および枠部材と基板２との間とを接着する接着剤とを用いて封止されていてもよい。
また、例えば、図６に示す有機ＥＬ素子１は、陽極３上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陽極３と対向する側の縁部に沿って配置された枠部材（不図示）とからなる封止部材と、板部材と枠部材との間および枠部材と基板２との間とを接着する接着剤とを用いて封止されていてもよい。
【0082】
封止容器又は封止部材を用いて有機ＥＬ素子１を封止する場合、封止容器内又は封止部材の内側に、水分を吸収する乾燥材を配置してもよい。また、封止容器又は封止部材として、水分を吸収する材料を用いてもよい。また、封止された封止容器内又は封止部材の内側には、空間が形成されていてもよい。
【0083】
図５、図６に示す有機ＥＬ素子１を封止する場合に用いる封止容器又は封止部材の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等を用いることができる。封止容器又は封止部材に用いられる樹脂材料及びガラス材料としては、基板２に用いる材料と同様のものが挙げられる。
【0084】
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、電子注入層として大気中で不安定な材料であるアルカリ金属を用いた場合と比較して、優れた耐久性が得られる。このため、封止容器又は封止部材の水蒸気透過率が１０－３～１０－４ｇ／ｍ２／ｄａｙ程度であれば、有機ＥＬ素子１の劣化を十分に抑制できる。従って、封止容器又は封止部材の材料として、水蒸気透過率が１０－４ｇ／ｍ２／ｄａｙ程度以下の樹脂材料を用いることが可能であり、柔軟性に優れた有機ＥＬ素子１を実現できる。
【0085】
【0086】
図５に示す有機ＥＬ素子１を製造するには、まず、基板２上に陽極３を形成する。
陽極３は、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解（ＳＰＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法、気相成膜法、液相成膜法等により形成することができる。陽極３の形成には、金属箔を接合する方法を用いてもよい。
陽極３は、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解（ＳＰＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法、気相成膜法、液相成膜法等により形成することができる。陽極３の形成には、金属箔を接合する方法を用いてもよい。
【0087】
次に、陽極３上に、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８をこの順で形成する。
正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８の形成方法は、特に限定されず、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８のそれぞれに用いられる材料の特性に合わせて、従来公知の種々の形成方法を適宜用いることができる。
具体的には、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８の各層を形成する方法として、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８となる有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｓｐｒａｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｕｌｔｒａ－ｄｉｌｕｔｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）法等が挙げられる。
正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８の形成方法は、特に限定されず、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８のそれぞれに用いられる材料の特性に合わせて、従来公知の種々の形成方法を適宜用いることができる。
具体的には、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８の各層を形成する方法として、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８となる有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ＥＳＤＵＳ（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｓｐｒａｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ Ｕｌｔｒａ－ｄｉｌｕｔｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）法等が挙げられる。
【0088】
次に、電子注入層８上に、陰極９を形成する。陰極９は、例えば、陽極３と同様にして形成できる。
【0089】
図６に示す逆構造の有機ＥＬ素子を作製する場合、順序が逆となる。なお、図６に示す逆構造の有機ＥＬ素子において、陰極９上に無機の酸化物からなる層を形成する場合、酸化物は、例えば、スプレー熱分解法、ゾルゲル法、スパッタ法、真空蒸着法等の方法を用いて形成する。
以上の工程により、図５、図６に示す有機ＥＬ素子１が得られる。
以上の工程により、図５、図６に示す有機ＥＬ素子１が得られる。
【0090】
【0091】
＜表示装置、照明装置＞
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、素子内にエネルギー差が存在しないため、小さなエネルギーで電荷の再結合が可能となる。従って、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子１となる。
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層等の材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができるし、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることもできる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置の発光部位や照明装置として好適に用いることができる。
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、素子内にエネルギー差が存在しないため、小さなエネルギーで電荷の再結合が可能となる。従って、駆動電圧の低い有機ＥＬ素子１となる。
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層等の材料を適宜選択することによって発光色を変化させることができるし、カラーフィルター等を併用して所望の発光色を得ることもできる。そのため、本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置の発光部位や照明装置として好適に用いることができる。
【0092】
本発明の表示装置は、その簡易な素子構造により生産性に優れ、駆動電圧が低い本発明の有機ＥＬ素子を具える。このため、表示装置として好ましいものである。
また、本発明の照明装置は、その単純な素子構造により生産性に優れ、駆動電圧が低い本発明の有機ＥＬ素子を具える。このため、照明装置として好ましいものである。
また、本発明の照明装置は、その単純な素子構造により生産性に優れ、駆動電圧が低い本発明の有機ＥＬ素子を具える。このため、照明装置として好ましいものである。
【実施例0093】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0094】
【0095】
［工程１］
基板２として、ＩＴＯからなる幅３ｍｍにパターニングされた電極（陽極３）を有する平均厚さ０．７ｍｍの市販の透明ガラス基板を用意した。
そして、陽極３を有する基板２を、アセトン中、イソプロパノール中でそれぞれ１０分間ずつ超音波洗浄し、イソプロパノール中で５分間煮沸した。その後、陽極３を有する基板２を、イソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、ＵＶオゾン洗浄を２０分間行った。
基板２として、ＩＴＯからなる幅３ｍｍにパターニングされた電極（陽極３）を有する平均厚さ０．７ｍｍの市販の透明ガラス基板を用意した。
そして、陽極３を有する基板２を、アセトン中、イソプロパノール中でそれぞれ１０分間ずつ超音波洗浄し、イソプロパノール中で５分間煮沸した。その後、陽極３を有する基板２を、イソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、ＵＶオゾン洗浄を２０分間行った。
【0096】
［工程２］
［工程１］において洗浄した陽極３の形成されている基板２を、スピンコーターにセットし、正孔注入層４として、へレウス社製正孔注入材料「Ｃｌｅｖｉｏｓ ＨＩＬ１．３Ｎ」をスピンコート、大気中で加熱処理を施し、１０ｎｍの正孔注入層４を成膜した。
［工程１］において洗浄した陽極３の形成されている基板２を、スピンコーターにセットし、正孔注入層４として、へレウス社製正孔注入材料「Ｃｌｅｖｉｏｓ ＨＩＬ１．３Ｎ」をスピンコート、大気中で加熱処理を施し、１０ｎｍの正孔注入層４を成膜した。
【0097】
［工程３］
次に、正孔注入層４までの各層が形成された基板２を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置のチャンバー内を１×１０－５Ｐａの圧力となるまで減圧した。
正孔注入層４上に正孔輸送層５として、ドナー性材料を３０ｎｍ蒸着し、発光層６として、ドナー性材料とアクセプター性材料を質量比１：１で３０ｎｍ共蒸着した膜を形成し、更に、電子輸送層７として、アクセプター性材料（２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺ）を３０ｎｍ蒸着した。
実施例１においては、ドナー性材料をＮ－ＴＰＡとし、実施例２においては、ドナー性材料をＥＨ４４とし、実施例３においては、ドナー性材料をＰＨＺ－２Ｎａｐｈとした。
また、アクセプター性材料は、実施例１～３の全てにおいて２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺとした。
次に、正孔注入層４までの各層が形成された基板２を、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。真空蒸着装置のチャンバー内を１×１０－５Ｐａの圧力となるまで減圧した。
正孔注入層４上に正孔輸送層５として、ドナー性材料を３０ｎｍ蒸着し、発光層６として、ドナー性材料とアクセプター性材料を質量比１：１で３０ｎｍ共蒸着した膜を形成し、更に、電子輸送層７として、アクセプター性材料（２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺ）を３０ｎｍ蒸着した。
実施例１においては、ドナー性材料をＮ－ＴＰＡとし、実施例２においては、ドナー性材料をＥＨ４４とし、実施例３においては、ドナー性材料をＰＨＺ－２Ｎａｐｈとした。
また、アクセプター性材料は、実施例１～３の全てにおいて２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺとした。
【0098】
電子輸送層７を製膜した後に、電子注入層８として、下記構造式（３－２）で表される化合物を１ｎｍ蒸着した。なお、構造式（３－２）で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。
【化14】
【0099】
（構造式（３－２）で表される化合物の合成方法）
２００ｍＬの三口フラスコに、ｒａｃ－ＢＩＮＡＰ（７４７ｍｇ）、トルエン（６７ｍＬ）を入れ、窒素雰囲気下９０℃に加熱し溶解させた。室温まで放冷後、酢酸パラジウム（１８０ｍｇ）を入れ、室温で１時間撹拌した。これに２，６－ジブロモピリジン（４．７４ｇ）、１，３，４，６，７，８－ヘキサヒドロ－２Ｈ－ピリミド［１，２－ａ］ピリミジン（６．１３ｇ）、ＫＯｔＢｕ（６．２８ｇ）を加え、９０℃で終夜加熱撹拌した。室温まで放冷後、ジエチルエーテルを加え、析出する固体をろ別し、ろ液を濃縮した。得られた残渣にアセトンを加え、析出した固体をろ取し、構造式（３－２）で表される化合物（３．７ｇ，５２．５％）を得た。
２００ｍＬの三口フラスコに、ｒａｃ－ＢＩＮＡＰ（７４７ｍｇ）、トルエン（６７ｍＬ）を入れ、窒素雰囲気下９０℃に加熱し溶解させた。室温まで放冷後、酢酸パラジウム（１８０ｍｇ）を入れ、室温で１時間撹拌した。これに２，６－ジブロモピリジン（４．７４ｇ）、１，３，４，６，７，８－ヘキサヒドロ－２Ｈ－ピリミド［１，２－ａ］ピリミジン（６．１３ｇ）、ＫＯｔＢｕ（６．２８ｇ）を加え、９０℃で終夜加熱撹拌した。室温まで放冷後、ジエチルエーテルを加え、析出する固体をろ別し、ろ液を濃縮した。得られた残渣にアセトンを加え、析出した固体をろ取し、構造式（３－２）で表される化合物（３．７ｇ，５２．５％）を得た。
【化15】
【0100】
次に、電子注入層８まで形成した基板２上に、真空蒸着法によりアルミニウムからなる膜厚１００ｎｍの陰極９を成膜した。
なお、陰極９は、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅３ｍｍの帯状になるように形成し、作製した有機ＥＬ素子の発光面積を９ｍｍ２とした。
なお、陰極９は、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅３ｍｍの帯状になるように形成し、作製した有機ＥＬ素子の発光面積を９ｍｍ２とした。
【0101】
［工程４］
次に、陰極９までの各層を形成した基板２を、凹状の空間を有するガラスキャップ（封止容器）に収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂からなるシール材を充填することにより封止し、実施例１～３の有機ＥＬ素子を得た。
次に、陰極９までの各層を形成した基板２を、凹状の空間を有するガラスキャップ（封止容器）に収容し、紫外線（ＵＶ）硬化樹脂からなるシール材を充填することにより封止し、実施例１～３の有機ＥＬ素子を得た。
【0102】
「比較例１、２、３」
電子注入層８を一般的な電子注入材料であるＬｉＦとしたこと以外は実施例１～３と同様にして、比較例１～３の有機ＥＬ素子を作製した。
実施例１～３及び比較例１～３の素子構成については、表３にまとめた。
電子注入層８を一般的な電子注入材料であるＬｉＦとしたこと以外は実施例１～３と同様にして、比較例１～３の有機ＥＬ素子を作製した。
実施例１～３及び比較例１～３の素子構成については、表３にまとめた。
【0103】
（有機ＥＬ素子の特性評価）
このようにして得られた実施例及び比較例の素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。また、印加電圧と電流密度の関係、及び発光スペクトルを調べた。これらの結果を図７～９に示す。
また、各実施例及び比較例の駆動電圧を比較するため、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表３にまとめた。
このようにして得られた実施例及び比較例の素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。また、印加電圧と電流密度の関係、及び発光スペクトルを調べた。これらの結果を図７～９に示す。
また、各実施例及び比較例の駆動電圧を比較するため、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表３にまとめた。
【0104】
「実施例４、５、６」
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料としてｍ－ＭＴＤＡＴＡを用い、更に、実施例４においては、アクセプター性材料として２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺを用い、実施例５においては、アクセプター性材料としてＤＩＣ－ＴＲＺを用い、実施例６においては、アクセプター性材料としてＣｚ－Ｐｈ－ＤＲＺを用いた。
発光層６を、ドナー性材料：アクセプター性材料：ドーパント［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］を、４７．５：４７．５：５の質量比で共蒸着して形成した。それ以外は、実施例１～３と同じ方法で実施例４～６の有機ＥＬ素子を作製した。
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料としてｍ－ＭＴＤＡＴＡを用い、更に、実施例４においては、アクセプター性材料として２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺを用い、実施例５においては、アクセプター性材料としてＤＩＣ－ＴＲＺを用い、実施例６においては、アクセプター性材料としてＣｚ－Ｐｈ－ＤＲＺを用いた。
発光層６を、ドナー性材料：アクセプター性材料：ドーパント［Ｉｒ（ｐｉｑ）３］を、４７．５：４７．５：５の質量比で共蒸着して形成した。それ以外は、実施例１～３と同じ方法で実施例４～６の有機ＥＬ素子を作製した。
【化16】
【0105】
「比較例４、５、６」
電子注入層８を一般的な電子注入材料であるＬｉＦとしたこと以外は、実施例４～６と同様にして、比較例４～６の有機ＥＬ素子を作製した。
実施例４～６及び比較例４～６の素子構成については、表３にまとめた。
電子注入層８を一般的な電子注入材料であるＬｉＦとしたこと以外は、実施例４～６と同様にして、比較例４～６の有機ＥＬ素子を作製した。
実施例４～６及び比較例４～６の素子構成については、表３にまとめた。
【0106】
（有機ＥＬ素子の特性評価）
このようにして得られた実施例及び比較例の素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。また、印加電圧と電流密度の関係、及び発光スペクトルを調べた。これらの結果を図１０～１２に示す。
また、各実施例及び比較例の駆動電圧を比較するため、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表３にまとめた。
このようにして得られた実施例及び比較例の素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。また、印加電圧と電流密度の関係、及び発光スペクトルを調べた。これらの結果を図１０～１２に示す。
また、各実施例及び比較例の駆動電圧を比較するため、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表３にまとめた。
【0107】
【表3】
【0108】
図７及び表３から分かる通り、電子注入層８に構造式（３－２）で表される化合物を用いた実施例の素子では、電子注入層８にＬｉＦを用いた比較例の素子に比べ、低い印加電圧で高い電流値が得られている。比較例の素子では、１ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を得るために５Ｖ程度の印加電圧が必要であり、また、１０ｍＡ／ｃｍ２の電流密度を得るために６～７Ｖ程度の印加電圧が必要であるのに対し、実施例の素子では、大幅に低い印加電圧でこれらの電流密度を得ることができている。ＬｉＦを電子注入層に用い、かつ発光層に励起錯体を用いた有機ＥＬ素子は過去に報告されているが、低い電圧で高い電流値を得るためには、ＬｉＦと励起錯体を形成する材料の間に励起錯体を形成するアクセプター性材料とは別の電子輸送材料が必要であった。これに対し、電子注入層８に構造式（３－２）で表される化合物を用いることで、励起錯体を形成する材料に対して直接の電子注入が可能であり、図５に示す単純な構造でも、低い印加電圧で駆動可能な有機ＥＬ素子が実現できる。
【0109】
図８に、低い電圧で駆動できた実施例１～３の素子のＥＬスペクトルを示す。これらの素子ではアクセプター性材料を固定しているため、ドナー性材料のＩＰが小さいほど（表１参照）、励起状態のエネルギーが小さくなり、長波長の発光が得られる。
図９より、実施例の素子の方が、低い印加電圧で高い輝度が得られていることも分かる。
図９より、実施例の素子の方が、低い印加電圧で高い輝度が得られていることも分かる。
【0110】
また、図１０及び表３から分かる通り、電子注入層８に構造式（３－２）で表される化合物を用いた実施例の素子では、電子注入層８にＬｉＦを用いた比較例の素子に比べ、低い印加電圧で高い電流値が得られている。このように、電子注入層８から電子を受け取るアクセプター性材料の分子構造やＥＡに依存せず、構造式（３－２）で表される化合物を用いることで、ＬｉＦに比べて低い印加電圧で高い電流値が得られることが分かる。
図１１から、励起錯体を形成する材料にドーパントを加えた場合は、励起錯体からのエネルギー移動により、ドーパントの発光が得られることが分かる。
また、図１２より、実施例の素子の方が、比較例の素子よりも低い印加電圧で高い輝度が得られることが分かる。比較例６で示すＥＡが小さいアクセプター性材料を用いた素子において特に駆動電圧が高く、特にＥＡが小さい材料にはＬｉからの電子注入が困難であることが分かる。
図１１から、励起錯体を形成する材料にドーパントを加えた場合は、励起錯体からのエネルギー移動により、ドーパントの発光が得られることが分かる。
また、図１２より、実施例の素子の方が、比較例の素子よりも低い印加電圧で高い輝度が得られることが分かる。比較例６で示すＥＡが小さいアクセプター性材料を用いた素子において特に駆動電圧が高く、特にＥＡが小さい材料にはＬｉからの電子注入が困難であることが分かる。
【0111】
表３に示す一連の結果より、電子注入層８にＬｉＦ等の従来の電子注入材料を用いた場合には、励起錯体を形成するアクセプター性材料に直接電子を注入するのが困難である一方、構造式（３－２）で表される化合物を用いることで励起錯体を形成するアクセプター性材料に効率的に電子を注入可能であり、図５に示す単純構造の有機ＥＬ素子を低い印加電圧で駆動することができる。また、発光層６に少量の発光ドーパントが含まれても、同様の結果が得られることが分かる。
【0112】
「実施例７～１８」
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料として様々な材料を用い、アクセプター性材料として２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺを用いて有機ＥＬ素子を作製した。
発光層６は、ドナー性材料：アクセプター性材料を、１：１の質量比で共蒸着して形成し、ドーパントは加えていない。それ以外は、実施例１～３と同じ方法で、実施例７～１８の有機ＥＬ素子を作製した。
これら実施例の素子構成、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表４にまとめた。
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料として様々な材料を用い、アクセプター性材料として２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺを用いて有機ＥＬ素子を作製した。
発光層６は、ドナー性材料：アクセプター性材料を、１：１の質量比で共蒸着して形成し、ドーパントは加えていない。それ以外は、実施例１～３と同じ方法で、実施例７～１８の有機ＥＬ素子を作製した。
これら実施例の素子構成、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表４にまとめた。
【0113】
【表4】
【0114】
表４から分かるとおり、ドナー性材料に依存せず、全ての有機ＥＬ素子で低い印加電圧で高い電流密度を得ることができている。
【0115】
図１３に、素子構成が同じでドナー性材料が異なる実施例１～３、７～１８のＥＬスペクトルを示す。励起錯体のエネルギーに対応する波長の発光が得られており、この一連の実施例においては、アクセプター性材料を固定しているため、ドナー性材料のＩＰが小さいほど長波長の発光が得られている。各ＥＬスペクトルの立ち上がり波長をλｏｎｓｅｔとすると、ＥＬスペクトルから各実施例における発光層の励起錯体エネルギーを以下の式で見積もることができ、その値を表５にまとめた。
励起錯体エネルギー（ｅＶ） ＝ １２４０／λｏｎｓｅｔ
励起錯体エネルギー（ｅＶ） ＝ １２４０／λｏｎｓｅｔ
【0116】
また、励起錯体エネルギーは、表１に示すドナー性材料のＩＰの計算値と表２に示すアクセプター性材料（２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺ）のＥＡとのエネルギー差と考えられる。そこで、以下の式から励起錯体エネルギーの計算値を見積もった（表５参照）。
励起錯体エネルギーの計算値（ｅＶ） ＝ 各ドナー性材料のＩＰの計算値 － アクセプター性材料（２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺ）のＥＡの計算値
励起錯体エネルギーの計算値（ｅＶ） ＝ 各ドナー性材料のＩＰの計算値 － アクセプター性材料（２Ｃｚ－Ｐｈ－ＴＲＺ）のＥＡの計算値
【0117】
これら２つの励起錯体エネルギーの相関を図１４に示す。
【0118】
【表5】
【0119】
表５及び図１４から分かるように、両者で強い相関が得られたことから、励起錯体エネルギーは、密度汎関数法を用いても比較的高い精度で算出できることが分かる。従って、励起錯体を形成する材料を用いた有機ＥＬ素子の設計においては、密度汎関数法を用いて得られる軌道のエネルギーも、極めて有用な指標となる。
【0120】
「実施例１９～３３」
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料及びアクセプター性材料として様々な材料を用いて、有機ＥＬ素子を作製した（表６参照）。
発光層６は、ドナー性材料：アクセプター性材料：ドーパントを、４７．５：４７．５：５の質量比で共蒸着して形成した。ドーパントには、上記Ｉｒ（ｐｉｑ）３の他、緑色リン光材料であるＩｒ（ｍｐｐｙ）３、緑色熱活性化遅延蛍光材料である４ＣｚＴＰＮ、青色蛍光材料ドーパントであるＢＤ－１を用いた。
（有機ＥＬ素子の作製）
ドナー性材料及びアクセプター性材料として様々な材料を用いて、有機ＥＬ素子を作製した（表６参照）。
発光層６は、ドナー性材料：アクセプター性材料：ドーパントを、４７．５：４７．５：５の質量比で共蒸着して形成した。ドーパントには、上記Ｉｒ（ｐｉｑ）３の他、緑色リン光材料であるＩｒ（ｍｐｐｙ）３、緑色熱活性化遅延蛍光材料である４ＣｚＴＰＮ、青色蛍光材料ドーパントであるＢＤ－１を用いた。
【化17】
【0121】
また、電子注入層８には、上記構造式（３－２）で表される化合物に加えて、構造式（３－１１）で表される化合物、構造式（９－５）で表される化合物も用いた。
【化18】
【0122】
それ以外は、実施例１～３と同じ方法で、実施例１９～３３を作製した。
なお、構造式（３－１１）で表される化合物、構造式（９－５）で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。
なお、構造式（３－１１）で表される化合物、構造式（９－５）で表される化合物は、以下に示す方法により合成した。
【0123】
（構造式（３－１１）で表される化合物の合成方法）
１００ｍＬの反応容器にｒａｃ－ＢＩＮＡＰ（０．２１３ｇ，０．３４２ｍｍｏｌ）、トルエン（２０ｍＬ）を入れ、７０℃に昇温、完溶させた後、酢酸パラジウム（５１ｍｇ，０．２２８ｍｍｏｌ）を加え、室温まで放冷しながら攪拌した。これに２，４，６－トリブロモピリジン（１．２ｇ，３．８ｍｍｏｌ）、ＫＯｔＢｕ（１．８ｇ，１６．０ｍｍｏｌ）、１，３，４，６，７，８－ヘキサヒドロ－２Ｈ－ピリミド［１，２－ａ］ピリミジン（１．９ｇ，１３．７ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で１４時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで放冷後、セライトろ過し、ろ液を濃縮し、構造式（３－１１）で表される化合物を２．２ｇ得た。
１００ｍＬの反応容器にｒａｃ－ＢＩＮＡＰ（０．２１３ｇ，０．３４２ｍｍｏｌ）、トルエン（２０ｍＬ）を入れ、７０℃に昇温、完溶させた後、酢酸パラジウム（５１ｍｇ，０．２２８ｍｍｏｌ）を加え、室温まで放冷しながら攪拌した。これに２，４，６－トリブロモピリジン（１．２ｇ，３．８ｍｍｏｌ）、ＫＯｔＢｕ（１．８ｇ，１６．０ｍｍｏｌ）、１，３，４，６，７，８－ヘキサヒドロ－２Ｈ－ピリミド［１，２－ａ］ピリミジン（１．９ｇ，１３．７ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で１４時間加熱攪拌した。反応溶液を室温まで放冷後、セライトろ過し、ろ液を濃縮し、構造式（３－１１）で表される化合物を２．２ｇ得た。
【化19】
【0124】
（構造式（９－５）で表される化合物の合成方法）
１００ｍＬなすフラスコ中、４，７－ジクロロ－１，１０－フェナントロリン（３．００ｇ）とピロリジン（１９．５ｍＬ）の混合物をオイルバス１００℃にて１時間加熱還流した。室温に戻した混合物を減圧濃縮し、水を加えてから超音波処理することで析出した固体を濾取した。得られた固体を減圧乾燥後、メタノール（１００ｍＬ）に溶解させた。混合物に活性炭を加えて室温にて１時間撹拌後、不溶物を濾別した。濾液を減圧濃縮し、得られた固体をメタノール（９ｍＬ）にて再結晶した。得られた固体を少量のメタノールにて洗浄後、減圧乾燥することで、構造式（９－５）で表される化合物（１．６９ｇ，４４％）を白色固体として得た。
１００ｍＬなすフラスコ中、４，７－ジクロロ－１，１０－フェナントロリン（３．００ｇ）とピロリジン（１９．５ｍＬ）の混合物をオイルバス１００℃にて１時間加熱還流した。室温に戻した混合物を減圧濃縮し、水を加えてから超音波処理することで析出した固体を濾取した。得られた固体を減圧乾燥後、メタノール（１００ｍＬ）に溶解させた。混合物に活性炭を加えて室温にて１時間撹拌後、不溶物を濾別した。濾液を減圧濃縮し、得られた固体をメタノール（９ｍＬ）にて再結晶した。得られた固体を少量のメタノールにて洗浄後、減圧乾燥することで、構造式（９－５）で表される化合物（１．６９ｇ，４４％）を白色固体として得た。
【化20】
【0125】
（有機ＥＬ素子の特性評価）
図１５にドーパントが異なる幾つかの実施例のＥＬスペクトルを示す。ドーパントよりもエネルギーが大きい（波長が短い）励起錯体の組み合わせを選択することで、ドーパント自体の発光を得ることができている。
また、図１１、図１３及び図１５の結果より、励起錯体の組み合わせ及び添加するドーパントを適切に選択することで、可視～赤外領域の様々な発光色を得ることができることが分かる。
図１５にドーパントが異なる幾つかの実施例のＥＬスペクトルを示す。ドーパントよりもエネルギーが大きい（波長が短い）励起錯体の組み合わせを選択することで、ドーパント自体の発光を得ることができている。
また、図１１、図１３及び図１５の結果より、励起錯体の組み合わせ及び添加するドーパントを適切に選択することで、可視～赤外領域の様々な発光色を得ることができることが分かる。
【0126】
これら実施例の素子構成、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧を表６にまとめた。
【0127】
【表6】
【0128】
表６においては、青や緑のドーパントも用いており、エネルギーが大きい励起錯体エネルギーを得るため、ドナー性材料のＩＰとアクセプター性材料のＥＡのエネルギー差が大きい組み合わせも存在する。従って、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２時及び１０ｍＡ／ｃｍ２時の印加電圧がそれぞれ、４Ｖ、５Ｖ程度の素子も存在するが、これらの値は比較例１～６に比べて小さい値であり、青や緑のドーパントを用いても十分に低電圧で駆動できることが分かる。
また、実施例２２と実施例２３の比較より、電子注入材料は他の材料と混合して成膜しても、高い電子注入性が保持されていることが分かる。
また、電子注入層８に、構造式（３－２）で表される化合物、構造式（３－１１）で表される化合物、構造式（９－５）で表される化合物のどの電子注入材料を用いても、低い印加電圧で高い電流密度を得ることができている。
また、実施例２２と実施例２３の比較より、電子注入材料は他の材料と混合して成膜しても、高い電子注入性が保持されていることが分かる。
また、電子注入層８に、構造式（３－２）で表される化合物、構造式（３－１１）で表される化合物、構造式（９－５）で表される化合物のどの電子注入材料を用いても、低い印加電圧で高い電流密度を得ることができている。
【符号の説明】
【0129】
１：有機ＥＬ素子、 ２：基板、 ３：陽極、 ４：正孔注入層、 ５：正孔輸送層、 ６：発光層、 ７：電子輸送層、 ８：電子注入層、 ９：陰極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】