JP2005123164A - 発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源や、プリンター等の光源アレイなどに有効に利用でき、耐久性に優れ、しかも発光効率および発光輝度の高い発光素子を提供すること。
【解決手段】一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を有しており、該発光層は正孔輸送材料、電子輸送性材料、及び発光材料を含み、かつこれらの各イオン化ポテンシャルＩｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（Ｌ）間に、Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）の関係が満たされた発光素子。また、正孔輸送層中の正孔輸送材料、発光層中の正孔輸送材料、発光層中の電子輸送材料、電子輸送層中の電子輸送材料の各イオン化ポテンシャルＩｐ（ＨＨ）、Ｉｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（ＥＥ）間に、Ｉｐ（ＨＨ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）＜Ｉｐ（ＥＥ）の関係が満たされた発光素子。
【選択図】 なし

Description

本発明は、耐久性が極めて優れ、かつ発光輝度、発光効率が極めて高い発光素子に関し、特に有機電界発光素子として好適な発光素子に関する。

有機物質を使用した有機発光素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み光源アレイとしての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機発光素子は、発光層及び該層を挟んだ一対の対向電極から構成されている。発光は、両電極間に電界が印加されると、陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。この電子と正孔とが発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出する現象である。

しかしながら、このような有機発光素子の場合、無機ＬＥＤ素子や蛍光管に比べ駆動耐久性が劣っているという大きな問題がある。
耐久性劣化の原因としては、水分や酸素の侵入によるダークスポットの増加、電極の剥がれ等の外因的要因、材料の電気化学的な酸化還元による分解、結晶化、ホスト材料や発光材料の励起子からの分解等の内因的要因が挙げられる。外因的要因については、素子作成工程、封止工程、封止方法により改良される。内因的要因の改良については、様々な材料や素子構成の検討が行われている。例えば、発光層に用いられる電子輸送性ホスト材料（特にアルミキノリン錯体）の正孔に対する安定性を増す目的で正孔輸送材料を添加し両極性化して高耐久化を図った例（非特許文献１参照）、同様に発光層を両極性化し、正孔輸送性化合物として特定のアントラセン誘導体を用いて高耐久化を図った例（特許文献１参照）、発光層内の正孔輸送性ホスト材料と電子輸送性ホスト材料、発光材料のエネルギーギャップを規定して励起子のエネルギー移動を容易にして高耐久化を図った例（特許文献２、３、および４参照）等を挙げることができる。

上記文献に記載の発光素子では、発光層に用いられたホスト材料の電気化学的安定性を増すことはできるが、ホスト材料や発光材料の励起子からの分解を防ぐことはできないので耐久性改良には限度がある。上記文献に記載のいずれの発光素子においても、前述の如く発光層内のエネルギーギャップを規定して、発光層中のホスト材料でまず励起子を生成させ、そのホスト励起子を発光材料にエネルギー移動させて発光材料で励起子を生成させるというエネルギー移動メカニズムをとるものと考えられている。したがって、耐久性改良のため、材料の電気化学的安定性のみならず励起子の安定化を増すことができる方法が強く望まれている。

別の観点として、上記文献では、発光層に接する正孔輸送層や電子輸送層の電荷輸送機能材料の電荷移動特性に対して何ら配慮されてないことであり、正孔輸送層の正孔輸送材料と発光層の正孔輸送材料とを同じ材料を用いたり、または電子輸送層の電子輸送材料と発光層の電子輸送材料とを同じ材料を用いたりしている。あるいは異なる材料を用いた場合でもイオン化ポテンシャルや電子親和力が同程度の大きさの材料を用いている。そのため、正孔や電子のつつ抜け（漏出、浸出、penetration）が起こり、発光効率の低下を招き、耐久性の改良には限度があった。

特開２００１−２８４０５０号公報 特開２００２−１９８１８３号公報 特開２００２−２６０８６１号公報 米国特許５８５３９０５号明細書 アプライド フィジクス レターズ，1999年，75巻，172頁

本発明の目的は、耐久性に優れ、しかも発光効率および発光輝度の高い発光素子を提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成すべく、鋭意検討した結果、発光層に正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料を共存させ、かつそれらの各イオン化ポテンシャルを調整するとホスト材料や発光材料の励起子からの分解を抑止できることを見出した。他には、発光層、正孔輸送層、電子輸送層の電荷輸送・移動機能材料相互間のイオン化ポテンシャルを規定することにより、発光効率と耐久性の向上することも見出すことができた。

即ち、本発明の上記目的は、下記発光素子により達成される。
本発明によれば、下記の発光素子が提供され、本発明の上記目的が達成される。
＜１＞一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を含む有機層を有する発光素子であって、
該発光層中に正孔輸送材料、電子輸送材料、及び発光材料を含み、これら正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（Ｌ）とすると、
Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）
を満たすことを特徴とする発光素子。
＜２＞発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料の電子親和力をそれぞれＥａ（ＨＬ）、Ｅａ（ＥＬ）、Ｅａ（Ｌ）とすると、
Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ）
を満たすことを特徴とする上記＜１＞に記載の発光素子。
＜３＞ 一対の電極間に、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を有する発光素子であって、発光層中に正孔輸送材料、電子輸送性材料、及び発光材料を含み、
正孔輸送層中の正孔輸送材料、発光層中の正孔輸送材料、発光層中の電子輸送材料、電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＨ）、Ｉｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（ＥＥ）としたときに、
Ｉｐ（ＨＨ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）＜Ｉｐ（ＥＥ）
を満たすことを特徴とする発光素子。
＜４＞ 発光層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＬ））と電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＥ））とが、
Ｉｐ（ＥＥ）≧ Ｉｐ（ＥＬ）＋０．２（ｅＶ）
を満たすことを特徴とする上記＜３＞記載の発光素子。
＜５＞ 電子輸送層中の電子輸送材料が、分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物であることを特徴とする上記＜３＞又は＜４＞に記載の発光素子
＜６＞発光層中の正孔輸送材料が、縮合芳香族化合物であることを特徴とする上記＜１＞または＜１＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の発光素子。
＜７＞発光層中の正孔輸送材料が下記一般式（１）で表される縮合芳香族化合物であることを特徴とする上記＜１＞〜＜６＞のいずれか一項に記載の発光素子。

一般式（１）中、Ａｒは多価の芳香族環基を表し、Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹は、それぞれ独立に、アリーレン基を表し、Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²は、それぞれ独立に、置換基又は水素原子を表す。Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹，Ａｒ¹²，Ａｒ²²，およびＡｒ³²の少なくとも２つは３環以上の縮合芳香族炭素環または縮合芳香族複素環である。

＜８＞発光層中の正孔輸送材料が、下記一般式（２）で表されるアントラセン化合物であることを特徴とする上記＜３＞〜＜５＞のいずれか一項に記載の発光素子。

一般式（２）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ独立に、アリール基、炭素数１〜２４のアルキル基、又は水素原子を表す。
＜９＞発光層中の電子輸送材料が金属錯体化合物であることを特徴とする上記＜１＞〜＜８＞のいずれか一項に記載の発光素子。

本発明の発光素子では、以上の構成のように、発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料の各々のイオン化ポテンシャルと電子親和力が規定されており、その結果、励起子からの分解が抑制され、より一層の耐久性の向上を図ることができ、かつ発光輝度、発光効率も極めて高いという特徴が発揮される。この優れた特性は、発光層中の電気化学的な安定性を増すのみならず、発光層中においてホスト励起子からのエネルギー移動過程を経ることなく、主として発光材料に直接励起子を生成できるためと推定される。
本発明の別の特徴は、正孔輸送層中の正孔輸送材料、発光層中の正孔輸送材料、発光層中の電子輸送材料、電子輸送層中の電子輸送材料の相互間のイオン化ポテンシャル関係を規定したことであって、これによって発光効率と耐久性の一層の向上が得られることにある。

本発明によれば、耐久性が極めて優れ、かつ発光輝度、発光効率が極めて高い発光素子を提供できる。

本発明の発光素子は、一対の電極間に少なくとも一層の発光層を含む有機層を有する発光素子であり、該発光層中に正孔輸送材料、電子輸送性材料、及び発光材料を含み、これら正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（Ｌ）としたときに、
Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）
を満たす。
発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料のイオン化ポテンシャル、をこのような関係とすることにより、素子の耐久性を向上させることができる。

加えて、上記発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料の電子親和力をそれぞれＥａ（ＨＬ）、Ｅａ（ＥＬ）、Ｅａ（Ｌ）としたときに、
Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ）
を満たすことが好ましい。
発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料の電子親和力をこのような関係とすることにより、素子の耐久性を一層向上させることができる。

発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力を上記のような関係にすることにより、素子の耐久性を向上させることができる理由について、以下のように推定している。
耐久性劣化の一つの要因としては、発光層中の電子輸送材料への正孔注入による電子輸送材料の分解が挙げられる。
また耐久性劣化の一つの要因として、発光層中の正孔輸送材料への電子注入による正孔輸送材料の分解が挙げられる。
一方、発光層内の励起子生成過程において、発光層内の正孔輸送材料または電子輸送材料がホスト材料としての役割を演じ、これらの分子内でまず励起子が生成して、それが発光材料にエネルギー移動して発光材料分子内で励起子となり発光する機構が一般的である（エネルギー移動機構）。この場合、発光層内の正孔輸送材料または電子輸送材料の励起子安定性が大きな問題となり、それが不安定な場合、耐久性劣化の原因となる。
本発明においては、発光層内の発光材料と正孔輸送材料、電子輸送材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力を前記記載の関係にすることにより、発光層中の電子輸送材料に正孔注入する割合を減少することができる。また、発光層中の正孔輸送材料に電子注入する割合を減らすことができる。
さらには、発光層中の正孔輸送材料から発光材料に直接正孔を注入することができる。また発光層中の電子輸送材料から発光材料に直接電子を注入することができる。その結果、発光層内の正孔輸送材料、電子輸送材料での励起子を生成する過程を経ることなく、直接発光材料に励起子を生成する割合を増加することができ、さらに一層耐久性を改良することができる。

以上のように、発光層内の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料それぞれのイオン化ポテンシャル、電子親和力を前記の関係にすることにより発光層内での耐久性劣化原因を取り除くことが可能となり、耐久性を大幅に改良することができる。

本発明の発光素子の別の態様は、一対の電極間に少なくとも正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含む発光素子であり、発光層中に正孔輸送材料、電子輸送性材料、及び発光材料を含んでいる。そして、正孔輸送層中の正孔輸送材料、発光層中の正孔輸送材料、発光層中の電子輸送材料、電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＨ）、Ｉｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（ＥＥ）としたときに、
Ｉｐ（ＨＨ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）＜Ｉｐ（ＥＥ）
を満たしている。
この関係を満たすことにより、発光層において、正孔のつつ抜けを防ぐことができ、また耐久性の優れた発光素子を得ることができる。

さらに、本発明の発光素子は、発光層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＬ））と電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＥ））が、
Ｉｐ（ＥＥ）≧Ｉｐ（ＥＬ）＋０．２（ｅＶ）
の関係を充足することにより、一層優れた効果が得られる。

本発明に用いられる発光層内の正孔輸送材料としては、発明の態様を具現するためにはイオン化ポテンシャル、電子親和力が前記関係を満足されていることが必要であるが、特に限定されることはなく、例えば以下の材料を挙げることができる。
縮合芳香族化合物、カルバゾ−ル誘導体、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、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物等を挙げることができる。

中でも本発明においては、耐久性の点から縮合芳香族化合物が好ましく、下記一般式（１）で表される縮合芳香族化合物が好ましい。

一般式（１）中、Ａｒは多価芳香族環基を表し、Ａｒ¹¹、Ａｒ²¹、Ａｒ³¹は、それぞれ独立に、アリーレン基を表し、Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²は、それぞれ独立に、置換基又は水素原子を表す。Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹，Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²の少なくとも２つは３環以上の縮合芳香族炭素環または縮合芳香族複素環である。

以下、一般式（１）について詳しく説明する。
Ａｒ¹¹、Ａｒ²¹、Ａｒ³¹は、アリーレン基を表す。アリーレン基の炭素数は６〜３０が好ましく、６〜２０がより好ましく、６〜１６がさらに好ましい。アリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アンスリレン基、フェナントレニレン基、ピレニレン基、ペリレニレン基、フルオレニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ルブレニレン基、クリセニレン基、トリフェニレニレン基、ベンゾアンスリレン基、ベンゾフェナントレニレン基、ジフェニルアンスリレン基などが挙げられ、これらのアリーレン基はさらに下記の置換基群Ａから選ばれる置換基を有していてもよい。

（置換基群Ａ）
アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどの各基が挙げられる。）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、３−ペンテニルなどの各基が挙げられる。）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどの各基が挙げられる。）、アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどの各基が挙げられる。）、アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどの各基が挙げられる。）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどの各基が挙げられる。）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシなの各基が挙げられる。）、ヘテロアリールオキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどの各基が挙げられる。）、

アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどの各基が挙げられる。）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる。）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニル基などが挙げられる。）、アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる。）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる。）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる。）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノ基などが挙げられる。）、スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる。）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどの各基が挙げられる。）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどの各基が挙げられる。）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる。）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオ基などが挙げられる。）、

ヘテロアリールチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどの各基が挙げられる。）、スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシル基などが挙げられる。）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる。）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基などが挙げられる。）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド基、フェニルリン酸アミド基などが挙げられる。）、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどの環基が挙げられる。）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる。）など。
これらの置換基は更に置換基群Ａから選ばれる置換基で置換されてもよい。

前記Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹は、好ましくはフェニレン基、ナフチレン基、アンスリレン基、フェナントレニレン基、ビフェニレン基、４環以上のアリーレン基（例えばピレニレン基、ペリレニレン基）であり、より好ましくは、フェニレン基、ナフチレン基、フェナントレン基、４環以上のアリーレン基であり、さらに好ましくは、フェニレン基、フェナントリレン基、ピレニレン基であり、特に好ましくは、ピレニレン基である。

前記Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²は、置換基又は水素原子を表す。置換基としては、前記置換基群Ａから選ばれる置換基が挙げられる。
Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²としては、好ましくは水素原子、アリール基、ヘテロアリール基、アルキル基、アルケニル基であり、より好ましくは、水素原子、アリール基、ヘテロアリール基であり、さらに好ましくは水素原子、アリール基であり、特に好ましくは、水素原子、ピレニル基である。

Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹，Ａｒ¹²，Ａｒ²²およびＡｒ³²の少なくとも２つは、３環以上の縮合芳香族炭素環または縮合芳香族複素環であり、好ましくは３環以上の縮合芳香族炭素環である。

３環以上の縮合芳香族炭素環としては、好ましくは、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、ペリレン環、より好ましくは、ナフタレン環、アントラセン環、ピレン環、フェナントレン環であり、さらに好ましくは、フェナントレン環、４環以上のアリール環であり、特に好ましくは、ピレン環である。

３環以上の縮合芳香族複素環としては、好ましくは、キノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、アクリジン環、フェナントリジン環、フタラジン環、フェナントロリン環であり、より好ましくは、キノリン環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、フェナントロリン環である。

一般式（１）におけるＡｒは、多価の芳香族環基を表す。具体的には、３価以上の基であるアリーレン基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは６〜２０、さらに好ましくは炭素数６〜１６、例えばフェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、フェナントレン基、ピレニレン基、トリフェニレン基などが挙げられる。）、ヘテロアリーレン基（ヘテロ原子として好ましくは窒素原子、硫黄原子、酸素原子、より好ましくは窒素原子、好ましくは炭素数２〜３０より好ましくは炭素数３〜２０、さらに好ましくは炭素数３〜１６、例えばピリジレン基、ピラジレン基、チオフェニレン基、キノリレン基、キノキサリレン基、トリアジレン基などが挙げられる）を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。置換基としては例えば、前記置換基群Ａから選ばれる置換基が挙げられる。なお、ここでは３価以上の基を２価の基の名称で代表して記載している。
Ａｒは、フェニレン基（ベンゼントリイル）、ナフチレン基（ナフタレントリイル）、アントラセニレン基（アントラセントリイル基）、ピレニレン基（ピレントリイル基）、トリフェニレン基であることが好ましく、フェニレン基であることがより好ましく、無置換（Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹以外は水素原子）フェニレン基、アルキル置換フェニレン基であることがさらに好ましい。

次に一般式（１）表される縮合芳香族化合物の化合物例を示すが、本発明はこれに限定されない。

一般式（１）で表される縮合芳香族化合物は、特開２００２−３３８９５７号公報等に記載の方法によって合成できる。

本発明では、発光層中の正孔輸送材料が下記一般式（２）で表されるアントラセン化合物であることも好ましい。

一般式（２）において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ独立に、アリール基、炭素数１〜２４のアルキル基、又は水素原子を表す。

一般式（２）において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が表すアリール基としては、置換基を有してもよいフェニル基、ナフチル基、アントラニル基が好ましい。Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が表す炭素数１〜２４のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基が好ましい。アリール基、アルキル基は置換基を有していてよく、置換基としては前記置換基群Ａから選ばれる置換基が挙げられる。
一般式（２）で表されるアントラセン化合物としては、具体的には、例えば特開２００２−２６０８６１号公報（一般式（１−ａ）又は（１−ｂ）が好ましい）や特開２００１−２８４０５０号公報（段落００１７〜００２０に記載の化合物）に開示されている化合物を好適に用いることができる。

本発明に用いられる発光層内の電子輸送材料としては、イオン化ポテンシャル、電子親和力が前記関係を満足されていれば特に限定されることはなく、例えば以下の材料を挙げることができる。
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、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。

中でも、本発明においては耐久性の点から金属錯体化合物が好ましい。金属錯体化合物は、金属に配位する少なくとも１つの窒素原子、酸素原子または硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体である。配位子は、異種の配位原子を２個以上有していてもよい。
金属錯体中の金属イオンは特に限定されないが、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、錫イオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、亜鉛イオンである。

上記金属錯体中に含まれる配位子としては種々の公知の配位子が有るが、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社 H.Yersin著 １９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」 裳華房社 山本明夫著 １９８２年発行 等に記載の配位子が挙げられる。

上記配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数３〜１５であり、単座配位子であっても２座以上の配位子であっても良い。好ましくは２座配位子である。例えばピリジン配位子、ビピリジル配位子、キノリノール配位子、ヒドロキシフェニルアゾール配位子（ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子）などが挙げられる）、アルコキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどの配位子が挙げられる。）、アリールオキシ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、２，４，６−トリメチルフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシなどの配位子が挙げられる。）、

ヘテロアリールオキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどの配位子が挙げられる。）、アルキルチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ配位子、エチルチオ配位子などが挙げられる。）、アリールチオ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオ配位子などが挙げられる。）、ヘテロアリールチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、２−ベンズチアゾリルチオなどの配位子が挙げられる。）、シロキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数３〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、トリフェニルシロキシ配位子、トリエトキシシロキシ配位子、トリイソプロピルシロキシ配位子などが挙げられる）であり、より好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、シロキシ配位子であり、更に好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、シロキシ配位子が挙げられる。

本発明に用いられる発光層内の発光材料としては、イオン化ポテンシャル、電子親和力が前記関係を満足されていれば特に限定されることはなく、例えば以下に説明する材料を用いることができる。

本発明の発光材料は一重項励起子から発光する蛍光発光性化合物、または、三重項励起子から発光する燐光発光性化合物のいずれであってもよい。例えばベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、８−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体、希土類錯体、遷移金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体、本発明の化合物等が挙げられる。

本発明の発光材料は好ましくは、縮合芳香族化合物、スチリル化合物、ジケトピロロピロール化合物、オキサジン化合物、ピロメテン金属錯体、遷移金属錯体、ランタノイド錯体が挙げられる。縮環芳香族炭化水素化合物として好ましくは、ナフタセン、ピレン、クリセン、トリフェニレン、ベンゾ[ｃ]フェナントレン、ベンゾ[ａ]アントラセン、ベンタセン、ペリレン、フルオランテン、アセナフソフルオランテン、ジベンゾ[a,j]アントラセン、ジベンゾ[a,h]アントラセン、ベンゾ[a]ナフタセン、ヘキサセン、アンタントレンなどが挙げられ、縮合芳香族複素環としては、ナフト[2,1-f]イソキノリン、α−ナフタフェナントリジン、フェナントロオキサゾール、キノリノ[6,5-f]キノリン、ベンゾチオファントレンなどが挙げられる。これらは置換基としてアリール基、複素芳香環基、ジアリールアミノ基、アルキル基を有していてもよい。

本発明の正孔輸送材料の発光層中の濃度は、それぞれ１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上８０質量％以下であることがさらに好ましい。

本発明の電子輸送材料の発光層中の濃度は、１質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５質量％以上９０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以上８０質量％以下であることがさらに好ましい。

本発明の発光材料の発光層中の濃度は、０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以上３０質量％以下であることがより好ましい。

正孔輸送材料と電子輸送材料の発光層中の質量比は、５：１００〜１００：５が好ましく、１：１０〜１０：１がより好ましく、１：５〜５：１がさらに好ましい。

正孔輸送材料と電子輸送材料の和と発光材料の発光層中の質量比は１００：０．０１〜１００：５０が好ましく、１００：０．１〜１００：３０がより好ましい。

本発明に用いられる電子輸送層中の電子輸送材料としては、発明の好ましい態様を具現する点でイオン化ポテンシャルが前記関係を満足されていることが好ましいが、特に限定されることはなく、例えば以下の材料を挙げることができる。
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、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。

なかでも分子内にヘテロ元素を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましい。
本発明で用いる電子輸送材料は上記の中でもアゾール骨格を有することが好ましい。アゾール骨格を有する化合物とは、炭素原子、水素原子以外のヘテロ原子を基本骨格内に２つ以上有するヘテロ環骨格を有する化合物であり、単環又は縮環であっても良い。ヘテロ環骨格としては、好ましくはＮ、Ｏ、Ｓ原子から選ばれる原子を２つ以上有するものであり、更に好ましくは少なくとも１つＮ原子を骨格内に有する芳香族ヘテロ環であり、特に好ましくはＮ原子を骨格内に２つ以上有する芳香族ヘテロ環である。また、ヘテロ原子は縮合位置にあっても、非縮合位置にあってもよい。

ヘテロ原子を２つ以上含むヘテロ環骨格を有する化合物としては、例えばピラゾール、イミダゾール、ピラジン、ピリミジン、インダゾール、プリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、ペリミジン、フェナントロリン、ピロロイミダゾール、ピロロトリアゾール、ピラゾロイミダゾール、ピラゾロトリアゾール、ピラゾロピリミジン、ピラゾロトリアジン、イミダゾイミダゾール、イミダゾピリダジン、イミダゾピリジン、イミダゾピラジン、トリアゾロピリジン、ベンゾイミダゾール、ナフトイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、ベンゾチアゾール、ナフトチアゾール、ベンゾトリアゾール、テトラザインデン、トリアジンなどが挙げられ、好ましくはイミダゾピリダジン、イミダゾピリジン、イミダゾピラジン、ベンゾイミダゾール、ナフトイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ナフトオキサゾール、ベンゾチアゾール、ナフトチアゾール等の縮合アゾール骨格を有する化合物又はトリアジン骨格を有する化合物であり、特に好ましくはイミダゾピリジンである。

アゾール骨格を有する化合物として好ましくは下記一般式（３）で表される化合物である。

上記一般式（３）中、Ｒは水素原子又は置換基を表す。置換基としては、後述する置換基群Ａから選ばれる置換基が挙げられる。
ＸはＯ、Ｓ又はＮ−Ｒ^a（Ｒ^aは水素原子、脂肪族炭化水素基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基）、アリール基（例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基、アントラニル基）又はヘテロ環基（例えば、チエニル基、イミダゾリル基、ピリジル基）を表す。）を表す。
Ｑは、Ｎ及びＸと結合してヘテロ環を形成するのに必要な原子群を表す。
また、ＲとＸ、ＲとＱは可能な場合には結合して環を形成しても良い。

以下に、本発明で用いる電子輸送層中の電子輸送材料の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明で用いる一般式（３）で表される化合物は、特公昭４４−２３０２５号公報、同４８−８８４２号公報、特開昭５３−６３３１号公報、特開平１０−９２５７８号公報、米国特許３，４４９，２５５号明細書、同５，７６６，７７９号明細書、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，９４，２４１４（１９７２）、Ｈｅｌｖ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，６３，４１３（１９８０）、Ｌｉｅｂｉｇｓ Ａｎｎ．Ｃｈｅｍ．，１４２３（１９８２）などに記載の方法を参考にして合成できる。

以下に本発明の発光素子について詳細に説明する。
−基板−
本発明で使用する基板は発光層から発せられる光を散乱又は減衰させないことが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルやポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。有機材料の場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。

基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状である。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。

基板は、無色透明であってもよいし、有色透明であってもよいが、発光層から発せられる光を散乱あるいは減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。

基板には、その表面又は裏面（透明電極側）に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
上記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。該透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性樹脂からなる基板には、さらに必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。

−有機層−
本発明において、有機層は、少なくとも一層の発光層を含んでいる。
−−有機層の構成−−
有機層の発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、透明電極（好ましくは陽極）上に又は背面電極（好ましくは陰極）上に形成されるのが好ましい。この場合、該有機層は、透明電極又は背面電極上の前面又は一面に形成される。
有機層の形状、大きさ、厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。

有機層を含め本発明の発光素子の具体的な層構成としては、陽極／発光層／陰極、陽極／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極等が挙げられるが、中でも、有機層が、少なくとも正孔輸送層、発光層、電子輸送層を含むことが耐久性の点からも、発光効率の点からも好ましい。

正孔輸送層、正孔注入層には、正孔輸送材料が、電子輸送層、電子注入層には電子輸送材料が好適に用いられる。正孔輸送材料、電子輸送材料は、前述の発光層の説明で記載した材料を用いることができる。

−−有機層の形成−−
有機層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、ディッピング、スピンコート法、ディップコート法、キャスト法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、グラビアコート法等の湿式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に製膜することができる。

−陽極−
陽極としては、通常、有機層に正孔を供給する陽極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。

陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、有機導電性化合物、またはこれらの混合物が好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の半導性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。

陽極は例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から上記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、該陽極の形成は、直流あるいは高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。また陽極の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。

本発明の発光素子における陽極の形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、基板上に形成されるのが好ましい。この場合、該陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。

なお、陽極のパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。

陽極の厚みとしては、上記材料に応じて適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５０μｍであり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
陽極の抵抗値としては、１０³Ω／□以下が好ましく、１０²Ω／□以下がより好ましい。
陽極は、該陽極側から発光を取り出すためには透明であることが好ましく、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。この透過率は、分光光度計を用いた公知の方法に従って測定することができる。また、この場合、陽極は無色透明であっても、有色透明であってもよく、

なお、陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、これらを本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯまたはＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で製膜した陽極が好ましい。

−陰極−
陰極としては、通常、有機層に電子を注入する陰極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極の中から適宜選択することができる。

陰極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。

これらの中でも、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ度類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、またはアルミニウムと０．０１〜１０重量％のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属との合金若しくは混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。

なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されている。

陰極の形成法は、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種または２種以上を同時または順次にスパッタ法等に従って行うことができる。

なお、陰極のパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングにより行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングにより行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法により行ってもよい。

陰極の発光発光素子における形成位置としては、特に制限はなく、該発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、有機層上に形成されるのが好ましい。この場合、該陰極は、有機層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と有機層との間にアルカリ金属またはアルカリ土類金属のフッ化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。
なお、該誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。

陰極の厚みとしては、材料にに応じて適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍであり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１〜１０ｎｍの厚みに薄く製膜し、更に前記ＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。

さらに本発明においては、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤または不活性液体を設けることができる。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが例えば酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。

本発明の発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜４０ボルト）、または直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の発光素子の駆動については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号、日本特許第２７８４６１５号等に記載の方法を利用することができる。

本発明の発光素子は、フルカラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンター等の光源アレイ等に有効に利用できる。

以下に、本発明の発光素子の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

［実施例１−１］
＜発光素子試料の作製＞
厚みが０．５ｍｍの２．５ｃｍ角のガラス基板にＩｎ₂Ｏ₃含有率が９５重量％のＩＴＯターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（条件：基材温度１００℃、酸素圧１×１０^-3Ｐａ）により、陽極としてのＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）を形成した。ＩＴＯ薄膜の表面抵抗は１０Ω／□であった。

次に、前記陽極を形成した基板を洗浄容器に入れ、ＩＰＡ洗浄した後、これにＵＶ−オゾン処理を３０分おこなった。
この陽極上に正孔注入層として銅フタロシアニンを真空蒸着法にて、１ｎｍ／秒の速度で０．０１μｍ設けた。その上に正孔輸送層として、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジジンを真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で０．０５μｍ設けた。

この上に正孔輸送材料として前記化合物（１−１）、電子輸送材料としてＡｌｑ₃（トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、発光材料としてルブレンを真空蒸着法にて５０／５０／１の割合で共蒸着して共蒸着して、０．０４μｍの発光層を得た。
さらにその上に、Ａｌｑ₃を真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．０２μｍの電子輸送層を設けた。

さらにこの電子輸送層上にパターニングしたマスク（発光面積が５ｍｍ×５ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウムを真空蒸着法にて０．００１μｍの電子注入層を設けた。この上にアルミニウムを真空蒸着法にて０．１５μｍの陰極を設けた。

前記陽極及び陰極より、それぞれアルミニウムのリード線を結線し、発光積層体を形成した。
このものを、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止し、本発明の発光素子を得た。

＜発光素子試料の評価＞
該発光素子を用いて、以下の方法で評価した。
東洋テクニカ製ソースメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を発光素子に印加し発光させた。その時の最高輝度Ｌ_maxが得られた時の電圧をＶ_maxとした。さらに２００Ｃｄ／ｍ²時の発光効率（η₂₀₀）を表１に示した。
また、この発光素子を初期輝度２０００Ｃｄ／ｍ²の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が１０００Ｃｄ／ｍ²になった時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）とし、結果を表１に示した。

尚、イオン化ポテンシャルは、紫外線光電子分析装置ＡＣ−１（理研計器製）により測定した、また、電子親和力は上記イオン化ポテンシャルの値から吸収スペクトルの吸収端エネルギ−を引くことにより求めた。
本実施例の発光層内に用いる正孔輸送材料（化合物１−１）、電子輸送材料（Ａｌｑ₃）、発光材料（ルブレン）のイオン化ポテンシャル、電子親和力は以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−１） ５．７（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．５（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

本実施例では、
Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ） 及び
Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ） を満たすものであった。

［比較例１］
実施例１−１において発光層内に用いる正孔輸送材を化合物（１−１）の代わりに下式に示した化合物（２）を用いる以外は実施例１−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
化合物（２）

尚、本比較例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力は以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（２） ５．２（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．３（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

本比較例では、Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）を満たしておらず、表１に示したように、発光効率が悪く、さらに耐久性も大幅に劣った結果になった。

［実施例１−２］
実施例１−１において発光層内に用いる電子輸送材をＡｌｑ₃の代わりにＰＢＤ（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）を用いる以外は実施例１−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
尚、本実施例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力は以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−１） ５．７（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．５（Ｅａ（ＨＬ））
ＰＢＤ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ３．０（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

本実施例では、Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ）を満たしておらず、表１に示したように、Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ）を満たす本発明の他の素子より劣るが、Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）を満たさない比較例１の素子より発光効率、発光輝度が向上し、さらに耐久性も改善された。

［実施例１−３］
実施例１−１において発光層内に用いる正孔輸送材を化合物（１−１）の代わりに下式に示した前記化合物（１−９）を用いる以外は実施例１−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
尚、本実施例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力を以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−９） ５．６（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．５（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

［実施例１−４］
実施例１−１において発光層内に用いる正孔輸送材を化合物（１−１）の代わりに下式に示した前記化合物（１−２５）を用いる以外は実施例１−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
尚、本実施例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力を以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−２５） ５．５（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．５（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

［実施例１−５］
実施例１−１において発光層内に用いる正孔輸送材を化合物（１−１）の代わりに下式に示した前記化合物（１−４２）を用いる以外は実施例１−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
尚、本実施例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力を以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−４２） ５．５（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．４（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

［実施例１−６］
実施例１−１において発光層内に用いる正孔輸送材を化合物（１−１）の代わりに下式に示した前記化合物（１−５８）を用いる以外は実施例１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。
尚、本実施例の発光層に用いる材料のイオン化ポテンシャル、電子親和力は以下に示した。

イオン化ポテンシャル（ｅＶ） 電子親和力（ｅＶ）
化合物（１−４２） ５．５（Ｉｐ（ＨＬ）） ２．４（Ｅａ（ＨＬ））
Ａｌｑ₃ ５．８（Ｉｐ（ＥＬ）） ２．８（Ｅａ（ＥＬ））
ルブレン ５．４（Ｉｐ（Ｌ）） ２．９（Ｅａ（Ｌ））

表１に示される結果から、発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料及び発光材料のそれぞれのイオン化ポテンシャルの間に前記したイオン化ポテンシャル関係を満たす素子は、比較例に示した上記関係を満たさない素子と比べ、発光効率、発光輝度、耐久性が優れ、さらにイオン化ポテンシャルの前記関係を満たしてかつ前記した電子親和力の関係をも満たすことによっても各性能が大幅に向上することがわかる。

［実施例２−１］
実施例１と全く同様に前記仕様のガラス基板上にＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）の陽極形成、銅フタロシアニン正孔注入層及びＮ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジジン（ＮＰＤ）正孔輸送層を設けた。これを以下の発光素子試料の作製に用いた。

この正孔輸送層付き試料の上に発光層中の正孔輸送材料として前記化合物（１−１）、発光層中の電子輸送材料としてＡｌｑ₃（トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム）、発光材料としてルブレンを真空蒸着法にて５０／５０／１の割合で共蒸着して共蒸着して、０．０４μｍの発光層を得た。さらにその上に、電子輸送層中の電子輸送材料として前記化合物（３−２７）を真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．０２μｍの電子輸送層を設けた。

さらにこの電子輸送層上にパターニングしたマスク（発光面積が５ｍｍ×５ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウムを真空蒸着法にて０．００１μｍの電子注入層を設けた。この上にアルミニウムを真空蒸着法にて０．１５μｍの陰極を設けた。

前記陽極及び陰極より、それぞれアルミニウムのリード線を結線し、発光積層体を形成した。
このものを、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止し、本発明の発光素子を得た。

正孔輸送層中の正孔輸送材料（ＨＨ）、発光層中の正孔輸送材料（ＨＬ）、発光層中の電子輸送材料（ＥＬ）、電子輸送層中の電子輸送材料（ＥＥ）それぞれのイオン化ポテンシャルを表１に示した。尚、イオン化ポテンシャルは紫外線光電子分析装置ＡＣ−１（理研計器製）により測定した。

該発光素子は、実施例１に前記した方法によって直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し、発光させた時の最高輝度Ｌ_maxに対応する電圧をＶ_maxとして求めた。さらに２００Ｃｄ／ｍ²時の発光効率（η₂₀₀）を表２に示した。

また、実施例１同様に発光素子を初期輝度２０００Ｃｄ／ｍ²の条件で連続駆動試験して輝度が１０００Ｃｄ／ｍ²になった時間を輝度半減時間Ｔ（１／２）とし、結果を表２に示した。

［実施例２−２］
実施例２−１において電子輸送層に用いる電子輸送材料を化合物（３−２７）の代わりに化合物（３−２８）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−３］
実施例２−１において電子輸送層に用いる電子輸送材料を化合物（３−２７）の代わりに化合物（３−２４）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−４］
実施例２−１において電子輸送層に用いる電子輸送材料を化合物（３−２７）の代わりに下式のオキサジアゾール化合物（４）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−５］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに前記化合物（１−２）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−６］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに前記化合物（１−２５）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−７］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに前記化合物（１−３９）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−８］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに前記化合物（１−５０）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−９］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに下式アントラセン化合物（５）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［実施例２−１０］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに下式アントラセン化合物（６）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表１に示した。

［比較例２］
実施例２−１において発光層中に用いる正孔輸送材料を化合物（１−１）の代わりに下式アリールアミン化合物（７）を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

［比較例３］
実施例２−１において電子輸送層中に用いる電子輸送材料を化合物（３−２７）の代わりにＡｌｑ₃を用いる以外は実施例２−１と同じ方法で発光素子を作成し、評価した。その結果を表２に示した。

表２の結果から、正孔輸送層と発光層の正孔輸送材料及び電子輸送層と発光層の電子輸送材料のそれぞれのイオン化ポテンシャルが前記した関係を満たす本発明の素子は、前記のイオン化ポテンシャルの関係を満たさない比較例の素子と比べ、発光効率、耐久性ともに大幅に優れることが分かる。

Claims (9)

1. 一対の電極間に、少なくとも一層の発光層を含む有機層を有する発光素子であって、
   該発光層中に正孔輸送材料、電子輸送材料、及び発光材料を含み、これら正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（Ｌ）とすると、
   Ｉｐ（Ｌ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）
   を満たすことを特徴とする発光素子。
2. 発光層中の正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料の電子親和力をそれぞれＥａ（ＨＬ）、Ｅａ（ＥＬ）、Ｅａ（Ｌ）とすると、
   Ｅａ（Ｌ）≧Ｅａ（ＥＬ）≧Ｅａ（ＨＬ）
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 一対の電極間に、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層を有する発光素子であって、
   発光層中に正孔輸送材料、電子輸送性材料、及び発光材料を含み、
   正孔輸送層中の正孔輸送材料、発光層中の正孔輸送材料、発光層中の電子輸送材料、電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（ＨＨ）、Ｉｐ（ＨＬ）、Ｉｐ（ＥＬ）、Ｉｐ（ＥＥ）としたときに、
   Ｉｐ（ＨＨ）≦Ｉｐ（ＨＬ）≦Ｉｐ（ＥＬ）＜Ｉｐ（ＥＥ）
   を満たすことを特徴とする発光素子。
4. 発光層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＬ））と電子輸送層中の電子輸送材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ（ＥＥ））とが、
   Ｉｐ（ＥＥ）≧ Ｉｐ（ＥＬ）＋０．２（ｅＶ）
   を満たすことを特徴とする請求項３記載の発光素子。
5. 電子輸送層中の電子輸送材料が、分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物であることを特徴とする請求項３又は４に記載の発光素子。
6. 発光層中の正孔輸送材料が、縮合芳香族化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の発光素子。
7. 発光層中の正孔輸送材料が下記一般式（１）で表される縮合芳香族化合物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の発光素子。
   

   

   一般式（１）中、Ａｒは多価の芳香族環基を表し、Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹は、それぞれ独立に、アリーレン基を表し、Ａｒ¹²，Ａｒ²²，Ａｒ³²は、それぞれ独立に、置換基又は水素原子を表す。Ａｒ¹¹，Ａｒ²¹，Ａｒ³¹，Ａｒ¹²，Ａｒ²²，およびＡｒ³²の少なくとも２つは３環以上の縮合芳香族炭素環または縮合芳香族複素環である。
8. 発光層中の正孔輸送材料が、下記一般式（２）で表されるアントラセン化合物であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の発光素子。
   

   

   一般式（２）中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、それぞれ独立に、アリール基、炭素数１〜２４のアルキル基、又は水素原子を表す。
9. 発光層中の電子輸送材料が金属錯体化合物であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発光素子。