特開2022-190621有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、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】P2022190621
(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、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、表示装置及び照明装置
(51)【国際特許分類】
H05B 33/12 20060101AFI20221219BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20221219BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20221219BHJP
H05B 33/10 20060101ALI20221219BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20221219BHJP
C07D 487/04 20060101ALI20221219BHJP
C07D 471/04 20060101ALI20221219BHJP
【ＦＩ】
H05B33/12 C
H01L27/32
H05B33/14 A
H05B33/10
G09F9/30 365
C07D487/04 148
C07D471/04 112T
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021099031
(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】佐々木 翼
(72)【発明者】
【氏名】深川 弘彦
(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】森井 克行
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 宗弘
(72)【発明者】
【氏名】▲桑▼田 健二
【テーマコード（参考）】
3K107
4C050
4C065
5C094
【Ｆターム（参考）】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107CC12
3K107CC22
3K107DD52
3K107DD78
3K107DD86
3K107FF15
3K107GG28
4C050AA01
4C050BB08
4C050CC08
4C050EE03
4C050FF05
4C050GG01
4C050HH04
4C065AA04
4C065AA19
4C065BB09
4C065CC01
4C065DD02
4C065EE02
4C065HH01
4C065JJ08
4C065KK01
4C065LL08
4C065PP10
5C094FB01
5C094FB02
(57)【要約】
【課題】優れた電子・正孔注入性を有する電荷発生ユニットを含むタンデム構造の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、陰極６と、該陽極３と陰極６との間に位置する複数の発光ユニット４－１，４－２と、各発光ユニット４－１，４－２の間に位置する電荷発生ユニット５－１と、を具える有機エレクトロルミネッセンス素子１であって、前記発光ユニット４－１，４－２が、発光層９を有し、前記電荷発生ユニット５－１が、陽極３側から順に、有機材料層１２と、金属層１３と、を有し、前記有機材料層１２が、配位結合可能な有機材料を含み、前記金属層１３が、金属元素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２
【解決手段】陽極３と、陰極６と、該陽極３と陰極６との間に位置する複数の発光ユニット４－１，４－２と、各発光ユニット４－１，４－２の間に位置する電荷発生ユニット５－１と、を具える有機エレクトロルミネッセンス素子１であって、前記発光ユニット４－１，４－２が、発光層９を有し、前記電荷発生ユニット５－１が、陽極３側から順に、有機材料層１２と、金属層１３と、を有し、前記有機材料層１２が、配位結合可能な有機材料を含み、前記金属層１３が、金属元素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２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、
前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、
前記金属層が、金属元素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。
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、
前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、
前記金属層が、金属元素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。
【請求項2】
前記金属層が、アルミニウムからなる、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】
前記金属層の厚さが、５ｎｍ以下である、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】
前記有機材料層が、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を含む、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。
（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。）
【化1】
【請求項5】
前記一般式（１）中のｎ１が、２又は３である、請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項6】
前記有機材料層が、下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含む、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。
（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。）
【化2】
【請求項7】
前記一般式（２）中のｎ２が、０である、請求項６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。
【請求項10】
陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具え、
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
配位結合可能な有機材料を用いて、前記有機材料層を形成する工程と、
金属元素を用いて、前記金属層を形成する工程と、
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の製造方法。
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
配位結合可能な有機材料を用いて、前記有機材料層を形成する工程と、
金属元素を用いて、前記金属層を形成する工程と、
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の製造方法。
【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、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、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】
近年、有機ＥＬ素子として、陰極と陽極との間に、複数の発光層（発光ユニット）を具える、タンデム構造の有機ＥＬ素子が検討されている（特許文献１、２、並びに、非特許文献１～５）。このタンデム構造の有機ＥＬ素子は、複数の発光ユニットが電荷発生ユニット（電荷発生層）により仕切られた構造になっている。これにより、同じ電流密度の電流を流した際に、発光ユニットが単層の有機ＥＬ素子に比べ、高輝度の発光を得ることができる。そのため、有機ＥＬ素子の電流効率の向上や長寿命化が可能である。
また、複数の発光ユニットに異なる色の発光層を設けることができ、赤色と緑色と青色とを組み合わせる構成や、青色と黄色とを組み合わせる構成とすることで、白色の発光が得られる。
また、複数の発光ユニットに異なる色の発光層を設けることができ、赤色と緑色と青色とを組み合わせる構成や、青色と黄色とを組み合わせる構成とすることで、白色の発光が得られる。
【0004】
なお、本明細書における「発光ユニット」とは、少なくとも一層の発光層を含む層構造を有した、従来型の有機ＥＬ素子における陽極電極と陰極電極を除いた要素を指す。
また、本明細書における「電荷発生ユニット」は、「発光ユニット」と「発光ユニット」との間に形成される層構造であり、陽極側の発光ユニットに電子を、陰極側の発光ユニットに正孔を注入する役割を果たしている。つまり、「電荷発生ユニット」は、陽極側「発光ユニット」の発光層と陰極側「発光ユニット」の発光層との間や、陽極側「発光ユニット」の電子輸送層と陰極側「発光ユニット」の正孔輸送層との間に形成される。
また、本明細書における「電荷発生ユニット」は、「発光ユニット」と「発光ユニット」との間に形成される層構造であり、陽極側の発光ユニットに電子を、陰極側の発光ユニットに正孔を注入する役割を果たしている。つまり、「電荷発生ユニット」は、陽極側「発光ユニット」の発光層と陰極側「発光ユニット」の発光層との間や、陽極側「発光ユニット」の電子輸送層と陰極側「発光ユニット」の正孔輸送層との間に形成される。
【0005】
このタンデム構造の有機ＥＬ素子を低電圧で発光させるには、電荷発生ユニットから隣接する発光ユニットに電子や正孔を効率的に注入させる必要がある。
従来、良好な特性を得るために電荷発生ユニットとして、様々な材料や構成が報告されているが、特許文献１、２や非特許文献２～５に示すように、リチウムやセシウム等のアルカリ金属を含む化合物を含む構成が多く用いられている。また、より良好な特性を得るために、非特許文献２、４、５に示すように、アルカリ金属を含む化合物に隣接してアルミニウム等の金属層を積層した構成を含む電荷発生ユニットが用いられている。
従来、良好な特性を得るために電荷発生ユニットとして、様々な材料や構成が報告されているが、特許文献１、２や非特許文献２～５に示すように、リチウムやセシウム等のアルカリ金属を含む化合物を含む構成が多く用いられている。また、より良好な特性を得るために、非特許文献２、４、５に示すように、アルカリ金属を含む化合物に隣接してアルミニウム等の金属層を積層した構成を含む電荷発生ユニットが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第６４８８０８２号公報
【特許文献2】特許第６４８６６２４号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ９７，０６３３０３（２０１０）．
【非特許文献2】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ １１，０２２１０１（２０１８）．
【非特許文献3】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０，１７９７－１８０２（２０１０）．
【非特許文献4】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＣｈｅｍｉｓｔｒｙＣ ６，７６７－７７２（２０１８）
【非特許文献5】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ５３，３５３－３６０（２０１８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、アルカリ金属は、大気に反応し易く、劣化を引き起こし易い。また、アルカリ金属を発光ユニット間の電荷発生ユニットに用いた場合、電圧印加の際に、イオン化したアルカリ金属が陰極側の発光ユニットに拡散して、発光ユニットが劣化する懸念がある。
また、これらの電荷発生層では、更なるタンデム構造の低電圧化には電子・正孔の注入性は不十分である。
また、これらの電荷発生層では、更なるタンデム構造の低電圧化には電子・正孔の注入性は不十分である。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた電子・正孔注入性を有する電荷発生ユニットを含むタンデム構造の有機ＥＬ素子及びその製造方法、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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、電荷発生ユニットにおいて、電子供与性の窒素原子を複素環内に有する有機材料等、配位結合可能な部位を有する有機材料と、その配位先である金属元素との配位結合、及び配位結合の向きについて着目した。
【0011】
そして、タンデム構造の有機ＥＬ素子の発光ユニットの間に、電荷発生ユニットとして、陽極側に配位結合可能な部位を有する有機材料からなる有機層（有機材料層）を設け、その直上に、配位先である金属層を設けた積層膜を用いることで、有機ＥＬ素子の駆動電圧が低減され、上記課題を解決できることに想到し、本発明に到達したものである。
【0012】
詳細なメカニズムは必ずしも明らかではないが、有機材料層の有機材料と金属層の金属元素とで配位結合を形成した際、有機材料層側から金属層側に電子が移動し、有機材料層側がプラス、金属層側がマイナスの内部電界が生じ、これにより、陽極側の発光ユニットへの電子注入と、陰極側の発光ユニットへの正孔注入が向上したものと推定される。
【0013】
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、以下のとおりである。
【0014】
［１］ 陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、
前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、
前記金属層が、金属元素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。
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、
前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、
前記金属層が、金属元素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。
【0015】
［２］ 前記金属層が、アルミニウムからなる、［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0016】
［３］ 前記金属層の厚さが、５ｎｍ以下である、［１］又は［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0017】
［４］ 前記有機材料層が、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を含む、［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。
（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。）
【化1】
【0018】
［５］ 前記一般式（１）中のｎ１が、２又は３である、［４］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0019】
［６］ 前記有機材料層が、下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含む、［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。
（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。）
【化2】
【0020】
［７］ 前記一般式（２）中のｎ２が、０である、［６］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0021】
［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。
【0022】
［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。
【0023】
［１０］ 陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具え、
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
配位結合可能な有機材料を用いて、前記有機材料層を形成する工程と、
金属元素を用いて、前記金属層を形成する工程と、
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の製造方法。
前記発光ユニットが、発光層を有し、
前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
配位結合可能な有機材料を用いて、前記有機材料層を形成する工程と、
金属元素を用いて、前記金属層を形成する工程と、
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の製造方法。
【発明の効果】
【0024】
本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子は、駆動電圧が低く、駆動寿命に優れる。
また、本発明の表示装置及び照明装置は、本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子を具えているため、駆動電圧が低く、駆動寿命に優れた特性を有する。
また、本発明の表示装置及び照明装置は、本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子を具えているため、駆動電圧が低く、駆動寿命に優れた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明のｎ個の発光ユニットを有するタンデム構造の有機ＥＬ素子を説明するための概略断面図である。
【図2】本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子の一例を説明するための概略断面図である。
【図3】実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子の印加電圧と輝度の関係を示したグラフである。
【図4】実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子の駆動開始からの経過時間と輝度の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下に、本発明の有機ＥＬ素子、有機ＥＬ素子の製造方法、表示装置及び照明装置を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
【0027】
＜有機ＥＬ素子＞
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具える。そして、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、前記発光ユニットが、発光層を有し、前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、前記金属層が、金属元素を含むことを特徴とする。
本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に陽極を配する順構造であっても、基板上に陰極を配する逆構造であってもよい。また、本発明の有機ＥＬ素子は、基板側から光を取り出すボトムエミッション型であっても、基板上部から光を取り出すトップエミッション型であってもよい。
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と、陰極と、該陽極と陰極との間に位置する複数の発光ユニットと、各発光ユニットの間に位置する電荷発生ユニットと、を具える。そして、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、前記発光ユニットが、発光層を有し、前記電荷発生ユニットが、陽極側から順に、有機材料層と、金属層と、を有し、前記有機材料層が、配位結合可能な有機材料を含み、前記金属層が、金属元素を含むことを特徴とする。
本発明の有機ＥＬ素子は、基板上に陽極を配する順構造であっても、基板上に陰極を配する逆構造であってもよい。また、本発明の有機ＥＬ素子は、基板側から光を取り出すボトムエミッション型であっても、基板上部から光を取り出すトップエミッション型であってもよい。
【0028】
上述のように、詳細なメカニズムは必ずしも明らかではないが、本発明の有機ＥＬ素子においては、有機材料層の有機材料と金属層の金属元素とで配位結合を形成した際、有機材料層側から金属層側に電子が移動し、有機材料層側がプラス、金属層側がマイナスの内部電界が生じることにより、陽極側の発光ユニットへの電子注入と、陰極側の発光ユニットへの正孔注入が向上したものと推定される。
そして、本発明の有機ＥＬ素子は、優れた電子・正孔注入性を有する電荷発生ユニットを具えるため、駆動電圧が低く、駆動寿命に優れる。
そして、本発明の有機ＥＬ素子は、優れた電子・正孔注入性を有する電荷発生ユニットを具えるため、駆動電圧が低く、駆動寿命に優れる。
【0029】
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１は、本発明のｎ個の発光ユニットを有するタンデム構造の有機ＥＬ素子を説明するための概略断面図である。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極３と陰極６との間に複数（ｎ個）の発光ユニット４－１，４－２，・・・，４－ｎ、と電荷発生ユニット５－１，５－２，・・・，５－（ｎ－１）を有する。図１に示すように、基板２から順に、陽極３、発光ユニット４－１、電荷発生ユニット５－１、発光ユニット４－２、電荷発生ユニット５－２と積層していき、電荷発生ユニット５－（ｎ－１）、発光ユニット４－ｎ、陰極６と積層された構成である（ただし、ｎは２以上の整数を示す）。ユニットの数に限りはないが、駆動電圧が高くなり過ぎず且つ素子作製が複雑になり過ぎないよう、ｎの値が２又は３のタンデム構造の有機ＥＬ素子が好ましい。
図２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２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、正孔注入層７と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、電子注入層１１と、陰極６とがこの順に形成された積層構造を有する。上述のように、本発明の構成要素である有機材料層１２と金属層１３との積層構造が、２つの発光層９の間に存在する。
図１は、本発明のｎ個の発光ユニットを有するタンデム構造の有機ＥＬ素子を説明するための概略断面図である。図１に示す本実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極３と陰極６との間に複数（ｎ個）の発光ユニット４－１，４－２，・・・，４－ｎ、と電荷発生ユニット５－１，５－２，・・・，５－（ｎ－１）を有する。図１に示すように、基板２から順に、陽極３、発光ユニット４－１、電荷発生ユニット５－１、発光ユニット４－２、電荷発生ユニット５－２と積層していき、電荷発生ユニット５－（ｎ－１）、発光ユニット４－ｎ、陰極６と積層された構成である（ただし、ｎは２以上の整数を示す）。ユニットの数に限りはないが、駆動電圧が高くなり過ぎず且つ素子作製が複雑になり過ぎないよう、ｎの値が２又は３のタンデム構造の有機ＥＬ素子が好ましい。
図２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２に示す本実施形態の有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、正孔注入層７と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、電子注入層１１と、陰極６とがこの順に形成された積層構造を有する。上述のように、本発明の構成要素である有機材料層１２と金属層１３との積層構造が、２つの発光層９の間に存在する。
【0030】
本実施形態においては、順構造の有機ＥＬ素子１を例に挙げて説明するが、本発明の有機ＥＬ素子は、基板と発光層との間に陰極が配置された逆構造のものであってもよい。本発明の有機ＥＬ素子が逆構造である場合も、順構造の場合と同様に、発光ユニットの間に上記有機材料層と金属層との積層構造（好ましくは、有機材料層と金属層を接した積層構造）として有する。以下に説明する有機ＥＬ素子１を構成する各層の材料や厚さ及び封止は、後述する陰極、陽極の材料を除き、逆構造の有機ＥＬ素子についても同様である。
【0031】
「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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
「陽極」
陽極３は、基板２上に直接接触して形成されている。
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等の酸化物や、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを含む合金等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又は水晶振動子膜厚計により測定できる。
陽極３は、基板２上に直接接触して形成されている。
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等の酸化物や、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらを含む合金等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又は水晶振動子膜厚計により測定できる。
【0035】
「陰極」
陰極６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６の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
陰極６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６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６の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により陰極６の成膜時に測定できる。
陰極６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６の材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌを用いることが好ましい。
陰極６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６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６の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により陰極６の成膜時に測定できる。
【0036】
（発光ユニット）
以下、発光ユニットを構成する層を説明する。
発光ユニットは、少なくとも発光層９を有し、更に、正孔注入層７、正孔輸送層８、電子輸送層１０、電子注入層１１等を有してもよい。なお、図２においては、陽極側に位置する発光ユニット４－１は、陽極側から順に、正孔注入層７、正孔輸送層８、発光層９、電子輸送層１０を有し、また、陰極側に位置する発光ユニット４－２は、陽極側から順に、正孔輸送層８、発光層９、電子輸送層１０、電子注入層１１を有している。
以下、発光ユニットを構成する層を説明する。
発光ユニットは、少なくとも発光層９を有し、更に、正孔注入層７、正孔輸送層８、電子輸送層１０、電子注入層１１等を有してもよい。なお、図２においては、陽極側に位置する発光ユニット４－１は、陽極側から順に、正孔注入層７、正孔輸送層８、発光層９、電子輸送層１０を有し、また、陰極側に位置する発光ユニット４－２は、陽極側から順に、正孔輸送層８、発光層９、電子輸送層１０、電子注入層１１を有している。
【0037】
「正孔注入層」
正孔注入層７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）等の低分子材料や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等を用いることができる。
また、正孔注入層７として、陽極側から順に、配位結合可能な有機材料を含む有機材料層、金属元素を含む金属層の順に構成されている積層構造を用いても良い。
正孔注入層７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）等の低分子材料や、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）等を用いることができる。
また、正孔注入層７として、陽極側から順に、配位結合可能な有機材料を含む有機材料層、金属元素を含む金属層の順に構成されている積層構造を用いても良い。
【0038】
正孔注入層７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７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。
正孔注入層７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。
【0039】
「正孔輸送層」
正孔輸送層８の材料としては、正孔輸送層８の材料として通常用いることができるいずれの材料も用いることができ、これらを混合して用いてもよい。
具体的には、正孔輸送層８の材料として、例えば、Ｎ４，Ｎ４’－ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン－４－イル）－Ｎ４，Ｎ４’－ジフェニルビフェニル－４，４’－ジアミン（ＤＢＴＰＢ）、１，１－ビス（４－ジ－パラ－トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１'－ビス（４－ジ－パラ－トリルアミノフェニル）－４－フェニル－シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４'，４''－トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラフェニル－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン、Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－Ｎ，Ｎ'－ビス（３－メチルフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－Ｎ，Ｎ'－ビス（４－メトキシフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラキス（４－メトキシフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ'－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（α－ＮＰＤ）、ＴＰＴＥ、Ｎ３，Ｎ３'''－ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン－４－イル）－Ｎ３，Ｎ３'''－ジフェニル－［１，１'：２'，１''：２''，１'''－クアテルフェニル］－３，３'''－ジアミン（４ＤＢＴＰ３Ｑ）、Ｎ－（［１，１‘－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）のようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ（メタ－トリル）－メタ－フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ－イソプロピルカルバゾール、Ｎ－フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４－ジ－パラ－トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯｘＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ－ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１－フェニル－３－（パラ－ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４－オキサジアゾール、２，５－ジ（４－ジメチルアミノフェニル）－１，３，４，－オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９－（４－ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７，－トリニトロ－９－フルオレノン、２，７－ビス（２－ヒドロキシ－３－（２－クロロフェニルカルバモイル）－１－ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４－ジチオケト－３，６－ジフェニル－ピロロ－（３，４－ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フルオレンのようなフルオレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ－ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。これらの正孔輸送層８の材料は、他の化合物との混合物として用いることもできる。
正孔輸送層８の材料としては、正孔輸送層８の材料として通常用いることができるいずれの材料も用いることができ、これらを混合して用いてもよい。
具体的には、正孔輸送層８の材料として、例えば、Ｎ４，Ｎ４’－ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン－４－イル）－Ｎ４，Ｎ４’－ジフェニルビフェニル－４，４’－ジアミン（ＤＢＴＰＢ）、１，１－ビス（４－ジ－パラ－トリアミノフェニル）シクロへキサン、１，１'－ビス（４－ジ－パラ－トリルアミノフェニル）－４－フェニル－シクロヘキサンのようなアリールシクロアルカン系化合物、４，４'，４''－トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラフェニル－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン、Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－Ｎ，Ｎ'－ビス（３－メチルフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ１）、Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－Ｎ，Ｎ'－ビス（４－メトキシフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラキス（４－メトキシフェニル）－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（ＴＰＤ３）、Ｎ，Ｎ'－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ'－ジフェニル－１，１'－ビフェニル－４，４'－ジアミン（α－ＮＰＤ）、ＴＰＴＥ、Ｎ３，Ｎ３'''－ビス（ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン－４－イル）－Ｎ３，Ｎ３'''－ジフェニル－［１，１'：２'，１''：２''，１'''－クアテルフェニル］－３，３'''－ジアミン（４ＤＢＴＰ３Ｑ）、Ｎ－（［１，１‘－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）のようなアリールアミン系化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラ（メタ－トリル）－メタ－フェニレンジアミン（ＰＤＡ）のようなフェニレンジアミン系化合物、カルバゾール、Ｎ－イソプロピルカルバゾール、Ｎ－フェニルカルバゾールのようなカルバゾール系化合物、スチルベン、４－ジ－パラ－トリルアミノスチルベンのようなスチルベン系化合物、ＯｘＺのようなオキサゾール系化合物、トリフェニルメタン、ｍ－ＭＴＤＡＴＡのようなトリフェニルメタン系化合物、１－フェニル－３－（パラ－ジメチルアミノフェニル）ピラゾリンのようなピラゾリン系化合物、ベンジン（シクロヘキサジエン）系化合物、トリアゾールのようなトリアゾール系化合物、イミダゾールのようなイミダゾール系化合物、１，３，４－オキサジアゾール、２，５－ジ（４－ジメチルアミノフェニル）－１，３，４，－オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物、アントラセン、９－（４－ジエチルアミノスチリル）アントラセンのようなアントラセン系化合物、フルオレノン、２，４，７，－トリニトロ－９－フルオレノン、２，７－ビス（２－ヒドロキシ－３－（２－クロロフェニルカルバモイル）－１－ナフチルアゾ）フルオレノンのようなフルオレノン系化合物、ポリアニリンのようなアニリン系化合物、シラン系化合物、１，４－ジチオケト－３，６－ジフェニル－ピロロ－（３，４－ｃ）ピロロピロールのようなピロール系化合物、フルオレンのようなフルオレン系化合物、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリンのようなポルフィリン系化合物、キナクリドンのようなキナクリドン系化合物、フタロシアニン、銅フタロシアニン、テトラ（ｔ－ブチル）銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物、銅ナフタロシアニン、バナジルナフタロシアニン、モノクロロガリウムナフタロシアニンのような金属または無金属のナフタロシアニン系化合物、Ｎ，Ｎ’－ジ（ナフタレン－１－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ベンジジン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラフェニルベンジジンのようなベンジジン系化合物等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。これらの正孔輸送層８の材料は、他の化合物との混合物として用いることもできる。
【0040】
正孔輸送層８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することができる。
正孔輸送層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することができる。
【0041】
「発光層」
発光層９を形成する材料としては、発光層９の材料として通常用いることのできるいずれの材料を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。具体的には、例えば、発光層９として、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）と、トリス［１－フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）とを含むものとすることができる。
また、発光層９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９を形成する材料としては、発光層９の材料として通常用いることのできるいずれの材料を用いてもよく、これらを混合して用いてもよい。具体的には、例えば、発光層９として、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）と、トリス［１－フェニルイソキノリン］イリジウム（ＩＩＩ）（Ｉｒ（ｐｉｑ）３）とを含むものとすることができる。
また、発光層９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。
【0042】
発光層９を形成する高分子材料としては、例えば、トランス型ポリアセチレン、シス型ポリアセチレン、ポリ（ジ－フェニルアセチレン）（ＰＤＰＡ）、ポリ（アルキルフェニルアセチレン）（ＰＡＰＡ）のようなポリアセチレン系化合物；ポリ（パラ－フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレンビニレン）（ＲＯ－ＰＰＶ）、シアノ－置換－ポリ（パラ－フェニレンビニレン）（ＣＮ－ＰＰＶ）、ポリ（２－ジメチルオクチルシリル－パラ－フェニレンビニレン）（ＤＭＯＳ－ＰＰＶ）、ポリ（２－メトキシ，５－（２’－エチルヘキソキシ）－パラ－フェニレンビニレン）（ＭＥＨ－ＰＰＶ）のようなポリパラフェニレンビニレン系化合物；ポリ（３－アルキルチオフェン）（ＰＡＴ）、ポリ（オキシプロピレン）トリオール（ＰＯＰＴ）のようなポリチオフェン系化合物；ポリ（９，９－ジアルキルフルオレン）（ＰＤＡＦ）、ポリ（ジオクチルフルオレン－アルト－ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）、α，ω－ビス［Ｎ，Ｎ’－ジ（メチルフェニル）アミノフェニル］－ポリ［９，９－ビス（２－エチルヘキシル）フルオレン－２，７－ジイル］（ＰＦ２／６ａｍ４）、ポリ（９，９－ジオクチル－２，７－ジビニレンフルオレニル－オルト－コ（アントラセン－９，１０－ジイル））のようなポリフルオレン系化合物；ポリ（パラ－フェニレン）（ＰＰＰ）、ポリ（１，５－ジアルコキシ－パラ－フェニレン）（ＲＯ－ＰＰＰ）のようなポリパラフェニレン系化合物；ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）のようなポリカルバゾール系化合物；ポリ（メチルフェニルシラン）（ＰＭＰＳ）、ポリ（ナフチルフェニルシラン）（ＰＮＰＳ）、ポリ（ビフェニリルフェニルシラン）（ＰＢＰＳ）のようなポリシラン系化合物；更には特開２０１１－１８４４３０号公報、特開２０１２－１５１１４８号公報に記載のホウ素化合物系高分子材料等が挙げられる。
【0043】
発光層９を形成する低分子材料としては、例えば、配位子に２，２’－ビピリジン－４，４’－ジカルボン酸を持つ、３配位のイリジウム錯体、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）、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）、（１，１０－フェナントロリン）－トリス－（４，４，４－トリフルオロ－１－（２－チエニル）－ブタン－１，３－ジオネート）ユーロピウム（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＴＴＡ）３（ｐｈｅｎ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８－オクタエチル－２１Ｈ，２３Ｈ－ポルフィンプラチナム（ＩＩ）のような各種金属錯体；ジスチリルベンゼン（ＤＳＢ）、ジアミノジスチリルベンゼン（ＤＡＤＳＢ）のようなベンゼン系化合物；ナフタレン、ナイルレッドのようなナフタレン系化合物；フェナントレンのようなフェナントレン系化合物；クリセン、６－ニトロクリセンのようなクリセン系化合物；ペリレン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２，５－ジ－ｔ－ブチルフェニル）－３，４，９，１０－ペリレン－ジ－カルボキシイミド（ＢＰＰＣ）のようなペリレン系化合物；コロネンのようなコロネン系化合物；アントラセン、ビススチリルアントラセン、（９，１０－ビス（４－（９Ｈカルバゾール－９－イル）－２，６－ジメチルフェニル）－９，１０－ジボラアントラセン（ＣｚＤＢＡ）のようなアントラセン系化合物；ピレンのようなピレン系化合物；４－（ジ－シアノメチレン）－２－メチル－６－（パラ－ジメチルアミノスチリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ）のようなピラン系化合物；アクリジンのようなアクリジン系化合物；スチルベンのようなスチルベン系化合物；２，５－ジベンゾオキサゾールチオフェンのようなチオフェン系化合物；ベンゾオキサゾールのようなベンゾオキサゾール系化合物；ベンゾイミダゾールのようなベンゾイミダゾール系化合物；２，２’－（パラ－フェニレンジビニレン）－ビスベンゾチアゾールのようなベンゾチアゾール系化合物；ビスチリル（１，４－ジフェニル－１，３－ブタジエン）、テトラフェニルブタジエンのようなブタジエン系化合物；ナフタルイミドのようなナフタルイミド系化合物；クマリンのようなクマリン系化合物；ペリノンのようなペリノン系化合物；オキサジアゾールのようなオキサジアゾール系化合物；アルダジン系化合物；１，２，３，４，５－ペンタフェニル－１，３－シクロペンタジエン（ＰＰＣＰ）のようなシクロペンタジエン系化合物；キナクリドン、キナクリドンレッドのようなキナクリドン系化合物；ピロロピリジン、チアジアゾロピリジンのようなピリジン系化合物；２，４－ジフェニル－６－ビス（１２－フェニルインドロ）［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（ＤＩＣ－ＴＲＺ）のようなトリアジン系化合物；２，２’，７，７’－テトラフェニル－９，９’－スピロビフルオレンのようなスピロ化合物；フタロシアニン（Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニンのような金属または無金属のフタロシアニン系化合物；更には特開２００９－１５５３２５号公報、特開２０１１－１８４４３０号公報及び特開２０１２－１５１１４９号公報に記載のホウ素化合物材料等が挙げられる。
また、発光層のホスト材料として４，４’－ビス（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル（ＣＰＢ）のようなカルバゾール化合物；ケイ素化合物；フェナントロリン化合物；トリフェニレン化合物等が挙げられる。
また、発光層のホスト材料として４，４’－ビス（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル（ＣＰＢ）のようなカルバゾール化合物；ケイ素化合物；フェナントロリン化合物；トリフェニレン化合物等が挙げられる。
【0044】
発光層９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９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９の成膜時に測定してもよい。
発光層９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９の成膜時に測定してもよい。
【0045】
「電子輸送層」
電子輸送層１０としては、電子輸送層の材料として通常用いることができるいずれの材料を用いてもよい。
具体的には、電子輸送層１０の材料として、フェニル－ジピレニルホスフィンオキサイド（ＰＯＰｙ２）のようなホスフィンオキサイド誘導体、トリス－１，３，５－（３’－（ピリジン－３’’－イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｈＰｙＢ）のようなピリジン誘導体、２－（３－（９－カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ）のようなキノリン誘導体、２－フェニル－４，６－ビス（３，５－ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４－ビス（４－ビフェニル）－６－（４’－（２－ピリジニル）－４－ビフェニル）－［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３－フェニル－４－（１’－ナフチル）－５－フェニル－１，２，４－トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル－１，３，４－オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’－（１，３，５－ベントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等に代表される各種金属錯体、２，５－ビス（６’－（２’，２’’－ビピリジル））－１，１－ジメチル－３，４－ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体、特開２０１３－２３９６９１号公報、国際公開第２０１４／１３３１４１号、特開２０１６－１７２７２８号公報、特開２０１６－１９９５０７号公報及び特開２０１６－１９９５０８号公報に記載のホウ素含有化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
これらの電子輸送層１０の材料の中でも、特に、ＰＯＰｙ２のようなホスフィンオキサイド誘導体、Ａｌｑ３のような金属錯体、ＴｍＰｈＰｙＢのようなピリジン誘導体を用いることが好ましい。
上記の材料に加えて、芳香環を有する種々の炭化水素化合物である芳香族炭化水素化合物、窒素－ホウ素結合を有する化合物、ピロール環、フラン環、チオフェン環等の芳香環を含むπ電子過剰系複素芳香族化合物、シロール環を含む化合物についても用いることができる。
電子輸送層１０としては、電子輸送層の材料として通常用いることができるいずれの材料を用いてもよい。
具体的には、電子輸送層１０の材料として、フェニル－ジピレニルホスフィンオキサイド（ＰＯＰｙ２）のようなホスフィンオキサイド誘導体、トリス－１，３，５－（３’－（ピリジン－３’’－イル）フェニル）ベンゼン（ＴｍＰｈＰｙＢ）のようなピリジン誘導体、２－（３－（９－カルバゾリル）フェニル）キノリン（ｍＣＱ）のようなキノリン誘導体、２－フェニル－４，６－ビス（３，５－ジピリジルフェニル）ピリミジン（ＢＰｙＰＰＭ）のようなピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）のようなフェナントロリン誘導体、２，４－ビス（４－ビフェニル）－６－（４’－（２－ピリジニル）－４－ビフェニル）－［１，３，５］トリアジン（ＭＰＴ）のようなトリアジン誘導体、３－フェニル－４－（１’－ナフチル）－５－フェニル－１，２，４－トリアゾール（ＴＡＺ）のようなトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル－１，３，４－オキサジアゾール）（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、２，２’，２’’－（１，３，５－ベントリイル）－トリス（１－フェニル－１－Ｈ－ベンズイミダゾール）（ＴＰＢＩ）のようなイミダゾール誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）２）、トリス（８－ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）等に代表される各種金属錯体、２，５－ビス（６’－（２’，２’’－ビピリジル））－１，１－ジメチル－３，４－ジフェニルシロール（ＰｙＰｙＳＰｙＰｙ）等のシロール誘導体に代表される有機シラン誘導体、特開２０１３－２３９６９１号公報、国際公開第２０１４／１３３１４１号、特開２０１６－１７２７２８号公報、特開２０１６－１９９５０７号公報及び特開２０１６－１９９５０８号公報に記載のホウ素含有化合物等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
これらの電子輸送層１０の材料の中でも、特に、ＰＯＰｙ２のようなホスフィンオキサイド誘導体、Ａｌｑ３のような金属錯体、ＴｍＰｈＰｙＢのようなピリジン誘導体を用いることが好ましい。
上記の材料に加えて、芳香環を有する種々の炭化水素化合物である芳香族炭化水素化合物、窒素－ホウ素結合を有する化合物、ピロール環、フラン環、チオフェン環等の芳香環を含むπ電子過剰系複素芳香族化合物、シロール環を含む化合物についても用いることができる。
【0046】
電子輸送層１０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１０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１０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。
【0047】
「電子注入層」
電子注入層１１に用いられる材料は、有機化合物でも無機化合物でもよい。電子注入層１１が、無機化合物からなるものである場合には、例えば、アルカリ金属や、アルカリ土類金属の他、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、炭酸セシウム等を用いることができる。また、電子注入層１１が、有機化合物からなるものである場合には、例えば、８－キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）等を用いることができる。
電子注入層１１には、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物や上記一般式（２）で表される構造を有する化合物を用いることができ、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物や上記一般式（２）で表される構造を有する化合物は、電子注入層１１として好適な材料である。
電子注入層１１に用いられる材料は、有機化合物でも無機化合物でもよい。電子注入層１１が、無機化合物からなるものである場合には、例えば、アルカリ金属や、アルカリ土類金属の他、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、炭酸セシウム等を用いることができる。また、電子注入層１１が、有機化合物からなるものである場合には、例えば、８－キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）等を用いることができる。
電子注入層１１には、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物や上記一般式（２）で表される構造を有する化合物を用いることができ、上記一般式（１）で表される構造を有する化合物や上記一般式（２）で表される構造を有する化合物は、電子注入層１１として好適な材料である。
【0048】
電子注入層１１は、これらの材料１種を用いた単膜でも良く、電子輸送層１０に用いられる材料等との混合膜でも良い。混合膜を電子輸送層１０として用いた場合、電子注入層の役割を兼ねており、電子注入層１１を形成する必要はない。
【0049】
電子注入層１１の平均厚さは、０．５ｎｍから数μｍ程度まで許容できるが、低電圧で駆動できる有機ＥＬ素子とする点から、０．５～１０ｎｍであることが好ましく、１～５ｎｍであることが更に好ましい。電子注入層１１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することができる。
【0050】
（電荷発生ユニット）
以下に、電荷発生ユニットを構成する層を説明する。
電荷発生ユニットは、有機材料層と、金属層と、を有し、更に他の層を有してもよい。図２においては、電荷発生ユニット５－１は、陽極側から順に、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、を有している。
以下に、電荷発生ユニットを構成する層を説明する。
電荷発生ユニットは、有機材料層と、金属層と、を有し、更に他の層を有してもよい。図２においては、電荷発生ユニット５－１は、陽極側から順に、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、を有している。
【0051】
「有機材料層」
有機材料層１２は、金属層１３と錯体形成を起こすことで正孔注入を改善するものである。有機材料層１２は、配位結合可能な有機材料を含む。配位結合可能な有機材料の中でも、窒素原子を有する置換基を有する有機材料が好適であり、窒素原子を有する複素環の縮環構造を有する有機材料が更に好適である。
有機材料層１２は、金属層１３と錯体形成を起こすことで正孔注入を改善するものである。有機材料層１２は、配位結合可能な有機材料を含む。配位結合可能な有機材料の中でも、窒素原子を有する置換基を有する有機材料が好適であり、窒素原子を有する複素環の縮環構造を有する有機材料が更に好適である。
【0052】
例えば、有機材料層１２は、配位結合可能な有機材料として、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を含むことが好ましい。
【0053】
【化3】
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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4-1】
【化4-2】
【化4-3】
【化4-4】
【化4-5】
【0058】
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5】
【0059】
また、前記有機材料層１２は、配位結合可能な有機材料として、下記一般式（２）で表される構造を有する化合物を含むことも好ましい。
【0060】
【化6】
【0061】
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。
【0062】
【化7】
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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8】
【0066】
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。
【0067】
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、この化合物も前記有機材料層１２の材料として好適である。
【0068】
【化9】
【0069】
（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。）
【0070】
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。
【0071】
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10】
【0072】
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11-1】
【化11-2】
【化11-3】
【化11-4】
【化11-5】
【0073】
更に有機材料層１２の材料としては配位結合可能な窒素原子を有する有機材料が好ましく、下記式（９－５７）～（９－５９）で表される構造を骨格構造として有する各種化合物も用いることができる。それらの化合物には、下記式（９－５７）～（９－５９）で表される構造の化合物の他、下記式（９－５７）～（９－５９）で表される構造に置換基を有する化合物が含まれる。置換基としては、上述した一般式（２）におけるＲ２～Ｒ４と同様のものが挙げられ、置換基の数は１つであってもよく、複数であってもよい。複数の場合、置換基同士が結合して環構造を形成していてもよい。
【化12】
【0074】
この他にも、有機材料層１２に用いる有機材料は、配位子として用いることができれば良い（配位結合可能であればよい）ので、有機材料層１２に用いる有機材料としては、窒素原子だけではなく、酸素原子が配位元素となるアセチルアセトナト誘導体等も挙げられる。
【0075】
有機材料層１２には、配位能を有する有機材料が１種含まれていれば良く、２種以上の混合膜もしくは配位能を有しない有機材料との混合膜でも良い。
【0076】
有機材料層１２の平均厚さは、０．５～１０ｎｍであることが好ましく、１～５ｎｍであることがより好ましく、１～５ｎｍであることがより好ましい。
有機材料層１２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。
有機材料層１２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。
【0077】
「金属層」
金属層１３は、金属元素を含む。金属層１３は、有機材料層１２の材料を配位子とした場合、金属錯体の中心金属の位置づけになる金属元素から構成される層であるため、機能としては薄膜でもよく、ボトムエミッション型であれば、透明性が必要なため、０．１～５ｎｍであることが好ましく、０．５～２ｎｍであることがより好ましい。トップエミッション型であれば、透明性は必要なく、厚さに制限はない。金属層１３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。
金属層１３は、金属元素を含む。金属層１３は、有機材料層１２の材料を配位子とした場合、金属錯体の中心金属の位置づけになる金属元素から構成される層であるため、機能としては薄膜でもよく、ボトムエミッション型であれば、透明性が必要なため、０．１～５ｎｍであることが好ましく、０．５～２ｎｍであることがより好ましい。トップエミッション型であれば、透明性は必要なく、厚さに制限はない。金属層１３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。
【0078】
金属層１３は、配位能がある金属であればよく、単体の金属層、二種類以上の金属を混合した層と単体の金属からなる層のいずれか一方または両方を積層した層、二種類以上の金属を混合した層のいずれであってもよい。
金属層１３を形成する金属元素としては、特に限定はされないが、銅、ニッケル、パラジウム、白金、金、コバルト、亜鉛、アルミニウム、銀、クロム、マンガン、鉄、錫、インジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、インジウム、ガリウム、カドミウム、リチウム、セシウム、イッテルビウム等が挙げられる。
金属フタロシアニン等の有機金属錯体として報告されているものの金属元素は、本発明の配位反応を引き起こすと考えられ、金属層１３を形成する金属元素として好適である。
金属層１３を形成する金属元素としては、特に限定はされないが、銅、ニッケル、パラジウム、白金、金、コバルト、亜鉛、アルミニウム、銀、クロム、マンガン、鉄、錫、インジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、インジウム、ガリウム、カドミウム、リチウム、セシウム、イッテルビウム等が挙げられる。
金属フタロシアニン等の有機金属錯体として報告されているものの金属元素は、本発明の配位反応を引き起こすと考えられ、金属層１３を形成する金属元素として好適である。
【0079】
金属層１３が、二種類以上の金属元素を混合した層を含む場合、金属を構成する金属元素の少なくとも一つが、アルミニウム、銀、亜鉛、金からなる層であることが好ましい。
金属層１３が、単体の金属からなる層である場合、アルミニウム、銀、亜鉛、金からなる群から選ばれる金属からなる層であることが好ましい。
金属層１３が、単体の金属からなる層である場合、アルミニウム、銀、亜鉛、金からなる群から選ばれる金属からなる層であることが好ましい。
【0080】
「正孔注入補助層」
正孔注入補助層１４は、必要に応じて形成すれば良く、必ずしも必要とはしない。第２の正孔注入補助層１４は、以下に記すような従来の正孔注入材料を用いることができ、上述の有機材料層１２と金属層１３の積層と併用することで、良好な正孔注入性が得られる。
正孔注入補助層１４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）、フラーレン等を用いることができる。
正孔注入補助層１４は、必要に応じて形成すれば良く、必ずしも必要とはしない。第２の正孔注入補助層１４は、以下に記すような従来の正孔注入材料を用いることができ、上述の有機材料層１２と金属層１３の積層と併用することで、良好な正孔注入性が得られる。
正孔注入補助層１４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）、フラーレン等を用いることができる。
【0081】
正孔注入補助層１４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、１～５０ｎｍであることがより好ましい。
正孔注入補助層１４の平均厚さは、水晶振動子膜厚計又は触針式段差計により成膜時に測定することができる。
正孔注入補助層１４の平均厚さは、水晶振動子膜厚計又は触針式段差計により成膜時に測定することができる。
【0082】
「封止」
図１、図２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１、図２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）硬化樹脂等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１、図２に示す有機ＥＬ素子１は、陰極６上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陰極６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及び枠部材と基板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１、図２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１、図２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）硬化樹脂等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１、図２に示す有機ＥＬ素子１は、陰極６上に配置された板部材（不図示）と、板部材の陰極６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及び枠部材と基板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。
【0083】
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。
【0084】
図１、図２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。
【0085】
「有機ＥＬ素子の製造方法」
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、図２に示す順構造の有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するが、逆構造でも良い。その場合、例えば、陰極、電子注入層と構成が逆転するように積層するだけでよく、特に製膜方法に制限されることはない。
次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法の一例として、図２に示す順構造の有機ＥＬ素子１の製造方法を説明するが、逆構造でも良い。その場合、例えば、陰極、電子注入層と構成が逆転するように積層するだけでよく、特に製膜方法に制限されることはない。
【0086】
図２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７と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、電子注入層１１と、陰極６とをこの順で形成する。ここで、有機材料層１２の形成には、上述した配位結合可能な有機材料を用いる。また、金属層１３の形成には、上述した金属元素を用いる。
【0088】
正孔注入層７と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、有機材料層１２と、金属層１３と、正孔注入補助層１４と、正孔輸送層８と、発光層９と、電子輸送層１０と、電子注入層１１と、陰極６の形成方法は、特に限定されず、各層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て形成できる。各層を形成する方法としては、気相成膜法であるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射法、そして液相成膜法である電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、スプレー熱分解法、微粒子分散液を用いたドクターブレード法、スピンコート法、インクジェット法、スクリーンプリンティング法等の印刷技術等を用いることができる。これらの方法は、各層の材料の特性に応じて選択するのが好ましく、層ごとに作製方法が異なっていてもよい。
以上の工程により、図２に示す有機ＥＬ素子１が得られる。
以上の工程により、図２に示す有機ＥＬ素子１が得られる。
【0089】
【0090】
＜表示装置、照明装置＞
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。
【0091】
本発明の表示装置は、各発光ユニット（発光層を含む）の間に有機材料層及び金属層を含む電荷発生ユニットを有し、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。
【0092】
また、本発明の照明装置は、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】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「％」は「モル％」を意味するものとする。
【0094】
（合成例１）
下記構造式（３－２）で表される化合物を、以下に示す方法により合成した。
下記構造式（３－２）で表される化合物を、以下に示す方法により合成した。
【化13】
【0095】
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。
【0096】
（合成例２）
下記構造式（９－５）で表される化合物を、以下に示す方法により合成した。
下記構造式（９－５）で表される化合物を、以下に示す方法により合成した。
【化14】
【0097】
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。
【0098】
（実施例１）
以下に示す方法により、図２に示す有機ＥＬ素子１を製造し、評価した。
以下に示す方法により、図２に示す有機ＥＬ素子１を製造し、評価した。
【0099】
［工程１］
基板２として、厚さ１００ｎｍの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、厚さ１００ｎｍの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。
【0100】
［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を真空装置に導入し、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て、抵抗加熱による真空蒸着法により、上記構造式（３－２）の化合物を１ｎｍ形成した後、アルミニウムを２ｎｍ形成し、正孔注入層７を形成した。
［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を真空装置に導入し、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て、抵抗加熱による真空蒸着法により、上記構造式（３－２）の化合物を１ｎｍ形成した後、アルミニウムを２ｎｍ形成し、正孔注入層７を形成した。
【0101】
［工程３］
次に、正孔輸送層８として下記構造式（１０）で示されるＮ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）を６０ｎｍ、続いて、ＨＴ－０１と下記構造式（１１）で示される２，４－ジフェニル－６－ビス（１２－フェニルインドロ）［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（ＤＩＣ－ＴＲＺ）の２種をホストとして、下記構造式（１２）で示される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）をドーパントとして３０ｎｍ共蒸着し、発光層９を形成した。この時、ＨＴ－０１とＤＩＣ－ＴＲＺは３：７の質量比とし、ドーパントであるＩｒ（ｍｐｐｙ）３のドープ濃度が、発光層９全体に対して５質量％となるようにした。
その後、電子輸送層１０としてＤＩＣ－ＴＲＺを４０ｎｍ成膜した。
次に、正孔輸送層８として下記構造式（１０）で示されるＮ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）を６０ｎｍ、続いて、ＨＴ－０１と下記構造式（１１）で示される２，４－ジフェニル－６－ビス（１２－フェニルインドロ）［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（ＤＩＣ－ＴＲＺ）の２種をホストとして、下記構造式（１２）で示される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）をドーパントとして３０ｎｍ共蒸着し、発光層９を形成した。この時、ＨＴ－０１とＤＩＣ－ＴＲＺは３：７の質量比とし、ドーパントであるＩｒ（ｍｐｐｙ）３のドープ濃度が、発光層９全体に対して５質量％となるようにした。
その後、電子輸送層１０としてＤＩＣ－ＴＲＺを４０ｎｍ成膜した。
【0102】
［工程４］
電子輸送層１０を形成後、真空蒸着法により有機材料層１２として、上記構造式（３－２）で表される化合物を１ｎｍ形成した。
電子輸送層１０を形成後、真空蒸着法により有機材料層１２として、上記構造式（３－２）で表される化合物を１ｎｍ形成した。
【0103】
［工程５］
次に、真空蒸着法により金属層１３としてアルミニウムを２ｎｍ形成した。
次に、真空蒸着法により金属層１３としてアルミニウムを２ｎｍ形成した。
【0104】
［工程６］
次に、正孔注入補助層１４として下記構造式（１３）で示されるジピラジノ［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）を５ｎｍ真空蒸着法により形成した。
次に、正孔注入補助層１４として下記構造式（１３）で示されるジピラジノ［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）を５ｎｍ真空蒸着法により形成した。
【0105】
［工程７］
次に、正孔輸送層８として下記構造式（１０）で示されるＮ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）を６０ｎｍ、続いて、ＨＴ－０１と下記構造式（１１）で示される２，４－ジフェニル－６－ビス（１２－フェニルインドロ）［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（ＤＩＣ－ＴＲＺ）の２種をホストとして、下記構造式（１２）で示される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）をドーパントとして３０ｎｍ共蒸着し、発光層９を形成した。この時、ＨＴ－０１とＤＩＣ－ＴＲＺは３：７の質量比とし、ドーパントであるＩｒ（ｍｐｐｙ）３のドープ濃度が、発光層９全体に対して５質量％となるようにした。
その後、電子輸送層１０としてＤＩＣ－ＴＲＺを４０ｎｍ成膜した。
次に、正孔輸送層８として下記構造式（１０）で示されるＮ－（［１，１’－ビフェニル］－４－イル）－９，９－ジメチル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（ＨＴ－０１）を６０ｎｍ、続いて、ＨＴ－０１と下記構造式（１１）で示される２，４－ジフェニル－６－ビス（１２－フェニルインドロ）［２，３－ａ］カルバゾール－１１－イル）－１，３，５－トリアジン（ＤＩＣ－ＴＲＺ）の２種をホストとして、下記構造式（１２）で示される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）をドーパントとして３０ｎｍ共蒸着し、発光層９を形成した。この時、ＨＴ－０１とＤＩＣ－ＴＲＺは３：７の質量比とし、ドーパントであるＩｒ（ｍｐｐｙ）３のドープ濃度が、発光層９全体に対して５質量％となるようにした。
その後、電子輸送層１０としてＤＩＣ－ＴＲＺを４０ｎｍ成膜した。
【0106】
［工程８］
上記構造式（３－２）で表される化合物と下記構造式（１４）で表される化合物の混合膜を質量比４：６で共蒸着により５ｎｍ成膜し、電子注入層１１を形成した。
上記構造式（３－２）で表される化合物と下記構造式（１４）で表される化合物の混合膜を質量比４：６で共蒸着により５ｎｍ成膜し、電子注入層１１を形成した。
【0107】
［工程９］
次に、電子注入層１１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６を成膜した。
なお、陰極６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。
次に、電子注入層１１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６を成膜した。
なお、陰極６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。
【0108】
［工程１０］
次に、陰極６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の有機ＥＬ素子を得た。
次に、陰極６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の有機ＥＬ素子を得た。
【0109】
（実施例２）
実施例１の［工程４］を以下の［工程４－１］に置き換えること以外は実施例１と同様にして、実施例２の有機ＥＬ素子を得た。
実施例１の［工程４］を以下の［工程４－１］に置き換えること以外は実施例１と同様にして、実施例２の有機ＥＬ素子を得た。
【0110】
［工程４－１］
電子輸送層１０を形成後、真空蒸着法により上記構造式（３－２）で表される化合物と下記構造式（１４）で表される化合物の混合膜を質量比４：６で共蒸着により５ｎｍ成膜し、有機材料層１２を形成した。
電子輸送層１０を形成後、真空蒸着法により上記構造式（３－２）で表される化合物と下記構造式（１４）で表される化合物の混合膜を質量比４：６で共蒸着により５ｎｍ成膜し、有機材料層１２を形成した。
【0111】
（実施例３）
実施例１の［工程４］において、有機材料層１２として、上記構造式（３－２）の化合物の代わりに、上記構造式（９－５）の化合物を使用したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の有機ＥＬ素子を得た。
実施例１の［工程４］において、有機材料層１２として、上記構造式（３－２）の化合物の代わりに、上記構造式（９－５）の化合物を使用したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の有機ＥＬ素子を得た。
【0112】
（比較例１）
実施例１の［工程４］において、有機材料層１２として、上記構造式（３－２）の化合物の代わりに、下記構造式（１５）で示される８－キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の有機ＥＬ素子を得た。
実施例１の［工程４］において、有機材料層１２として、上記構造式（３－２）の化合物の代わりに、下記構造式（１５）で示される８－キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）を使用したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の有機ＥＬ素子を得た。
【0113】
【化15】
【0114】
（有機ＥＬ素子の輝度電圧特性測定）
実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。結果を図３に示す。
実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子に対して、ケースレー社製の「２４００型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「ＬＳ－１００」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。結果を図３に示す。
【0115】
図３に示されるように、本発明の配位可能な部位を有する有機材料を有機材料層１２に用い、金属層１３と積層した実施例１～３は、有機材料層１２に従来材料となるアルカリ金属を含むＬｉｑを用いた比較例１より低電圧で駆動している。この結果から、配位可能な部位を有する有機材料を含む有機材料層１２と金属層１３とが積層されることで、配位反応が起こり、電荷発生ユニットから陽極側の発光ユニットへの電子注入性と、陰極側の発光ユニットへの正孔注入性が優れており、本発明の効果は明確である。
また、実施例１と実施例２は同様に低電圧で駆動していることから、有機材料層１２に配位可能な部位を有する有機材料を含んでいれば、単一層でも混合層でも良いことが分かる。また、実施例３も実施例１と実施例２と同様に比較例１より、大幅に低電圧で駆動していることから、ヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物だけでなく、フェナントロリン化合物でも、本発明の効果を得られており、配位結合可能な有機材料であれば、同様の効果が得られることが分かる。
また、実施例１と実施例２は同様に低電圧で駆動していることから、有機材料層１２に配位可能な部位を有する有機材料を含んでいれば、単一層でも混合層でも良いことが分かる。また、実施例３も実施例１と実施例２と同様に比較例１より、大幅に低電圧で駆動していることから、ヘキサヒドロピリミドピリミジン化合物だけでなく、フェナントロリン化合物でも、本発明の効果を得られており、配位結合可能な有機材料であれば、同様の効果が得られることが分かる。
【0116】
（有機ＥＬ素子の寿命特性測定）
実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子について、それぞれＥＨＣ社製の「有機ＥＬ寿命測定装置」により、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、相対輝度との関係を調べた。具体的には、有機ＥＬ素子に一定電流が流れるように電圧を自動的に調整し、一定電流での駆動を開始してからの経過時間に対する相対輝度の測定（コニカミノルタ社製の輝度計（ＬＳ－１１０）による）を行った。なお、電流値は、測定開始時の輝度が１００００ｃｄ／ｍ２になるように、各有機ＥＬ素子ごとに設定した。その結果を図４に示す。
実施例１～３及び比較例１で作製した有機ＥＬ素子について、それぞれＥＨＣ社製の「有機ＥＬ寿命測定装置」により、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、相対輝度との関係を調べた。具体的には、有機ＥＬ素子に一定電流が流れるように電圧を自動的に調整し、一定電流での駆動を開始してからの経過時間に対する相対輝度の測定（コニカミノルタ社製の輝度計（ＬＳ－１１０）による）を行った。なお、電流値は、測定開始時の輝度が１００００ｃｄ／ｍ２になるように、各有機ＥＬ素子ごとに設定した。その結果を図４に示す。
【0117】
図４は、有機ＥＬ寿命測定装置を用い、一定電流での駆動を開始してからの経過時間と、輝度との関係を示したグラフである。図４に示すように、実施例１～３、比較例１のいずれの有機ＥＬ素子においても、経過時間に伴って輝度が低下している。しかし、実施例１～３は、比較例１と比較して輝度の低下が抑制されている。例えば、経過時間１時間の時点で、比較例１では３５００ｃｄ／ｍ２程度輝度が減少している。これに対し、実施例１では１００ｃｄ／ｍ２程度、実施例２では９５ｃｄ／ｍ２程度、実施例３では１２０ｃｄ／ｍ２程度しか減少していない。
この結果から本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子は、連続駆動による輝度の劣化が少なく、長寿命な有機ＥＬ素子であることが分かる。これは、本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子において、発光特性が良いことと、アルカリ金属の拡散による劣化が引き起こされないことによるものと考えられる。
この結果から本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子は、連続駆動による輝度の劣化が少なく、長寿命な有機ＥＬ素子であることが分かる。これは、本発明のタンデム構造の有機ＥＬ素子において、発光特性が良いことと、アルカリ金属の拡散による劣化が引き起こされないことによるものと考えられる。
【符号の説明】
【0118】
１：有機ＥＬ素子、 ２：基板、 ３：陽極、 ４－１，４－２，４－ｎ：発光ユニット、 ５－１，５－２，５－（ｎ－１）：電荷発生ユニット、 ６：陰極、 ７：正孔注入層、 ８：正孔輸送層、 ９：発光層、 １０：電子輸送層、 １１：電子注入層、 １２：有機材料層、 １３：金属層、 １４正孔注入補助層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】