(57)【要約】  一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含むことを特徴とする。    ［数１］      ΔＳＴ＝ＥｇＳ−Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）
2012099241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、
前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、
前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、
前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含む
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数１］
ΔＳＴ＝ＥｇＳ−Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記スペース層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
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３】
請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記スペース層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（２）の関係を満たす化合物である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数２］
Δｎ＝|ｎＸ−ｎＺ|＞０．０４            …（２）
【請求項４】
請求項１から請求項３まで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において、
前記スペース層に含まれる化合物の前記一重項エネルギーＥｇＳは、下記数式（３）の関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数３］
ＥｇＳ≧２．８０［ｅＶ］              …（３）
【請求項５】
請求項１から請求項４まで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において、
前記スペース層に含まれる化合物の前記エネルギーギャップＥｇ７７Ｋは、下記数式（４）の関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数４］
Ｅｇ７７Ｋ≧２．７０［ｅＶ］            …（４）
【請求項６】
請求項１から請求項５まで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において、
前記第一発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含み、
前記第二発光層は、蛍光発光性ドーパント材料を含む
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７】
請求項１から請求項５まで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において、
前記第一発光層および前記第二発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含む
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８】
請求項６または請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む前記第一発光層に隣接している
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第三発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
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１０】
請求項１から請求項９まで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において、
前記第一発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
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１１】
一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機化合物層は、少なくとも１つの発光層、及び少なくとも１つの電荷輸送層を有し、
前記電荷輸送層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（５）の関係を満たす化合物を含む
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数５］
ΔＳＴ＝ＥｇＳ−Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（５）
【請求項１２】
請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電荷輸送層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
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１３】
請求項１１又は請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記電荷輸送層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（６）の関係を満たす化合物である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
［数６］
Δｎ＝|ｎＸ−ｎＺ|＞０．０４            …（６）
【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素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。発光原理に従って分類した場合、蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、有機ＥＬ素子の内部量子効率は２５％が限界といわれている。一方、燐光型では、三重項励起子による発光を用いるため、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には内部量子効率が１００％まで高められることが知られている。【０００３】
このような蛍光型、及び燐光型の発光を利用した有機ＥＬ素子として、例えば、青色発光を示す蛍光発光性材料と、赤色発光を示す燐光発光性材料と、緑色発光を示す燐光発光性材料とを用いて白色発光を得る有機ＥＬ素子が提案された。しかしながら、青色蛍光発光層と赤色および緑色の燐光発光層とを単純に積層しただけでは、発光効率が低いことが分かり、その後、発光効率を向上させるための検討がなされた。
その結果、蛍光型発光層と燐光型発光層とが隣接して積層されると、正孔や電子がバランスよく各発光層で再結合しないこと、さらに燐光型発光層の燐光発光性材料の三重項エネルギーが蛍光型発光層の蛍光発光性材料にエネルギー移動してしまうことが分かり、蛍光型発光層と燐光型発光層との間にスペース層（障壁層、バイポーラ層、インターレイヤーなどと称される場合もある。）を設けることが提案された。
例えば、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子は、蛍光ドーパント材料を含む発光層と燐光ドーパント材料を含む発光層との間に、正孔、及び電子が移動可能なバイポーラ層を備える。そして、このバイポーラ層は、燐光ドーパント材料の三重項エネルギーよりも大きい三重項エネルギーを有する化合物を含む。特許文献１では、このような素子構成とすることで、蛍光ドーパント材料を含む発光層と燐光ドーパント材料を含む発光層との間のキャリアバランスを保持しつつ、三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、発光効率、及び白色度の優れた有機ＥＬ素子の提供を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７２７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のバイポーラ層には、三重項エネルギーの大きい化合物が含まれており、このような化合物は、一重項エネルギーも大きいため、バイポーラ層を介した電子や正孔の注入、及び輸送が困難になり、発光効率、及び白色度の向上を図れない。そのため、正孔輸送性材料（ＮＰＢ）と電子輸送性材料（ＢＣＰ）とを混合してバイポーラ層を構成して、電子や正孔の注入、及び輸送を図り、キャリアバランスを調整する必要があった。【０００６】
本発明の目的は、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、スペース層に特定の条件を満たす化合物を用いることで、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】
本発明の有機ＥＬ素子は、
一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、
前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、
前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、
前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含む
ことを特徴とする。【０００９】
［数１］
ΔＳＴ＝ＥｇＳ−Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）【００１０】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記スペース層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
ことが好ましい。【００１１】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記スペース層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（２）の関係を満たす化合物である
ことが好ましい。【００１２】
［数２］
Δｎ＝|ｎＸ−ｎＺ|＞０．０４            …（２）【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記スペース層に含まれる化合物の前記一重項エネルギーＥｇＳは、下記数式（３）の関係を満たす
ことが好ましい。【００１４】
［数３］
ＥｇＳ≧２．８０［ｅＶ］              …（３）【００１５】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記スペース層に含まれる化合物の前記エネルギーギャップＥｇ７７Ｋは、下記数式（４）の関係を満たす
ことが好ましい。【００１６】
［数４］
Ｅｇ７７Ｋ≧２．７０［ｅＶ］            …（４）【００１７】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記第一発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含み、
前記第二発光層は、蛍光発光性ドーパント材料を含む
ことが好ましい。【００１８】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記第一発光層および前記第二発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含む
ことが好ましい。【００１９】
本発明の有機ＥＬ素子において、
燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む前記第一発光層に隣接している
ことが好ましい。【００２０】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記第三発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
ことが好ましい。【００２１】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記第一発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
ことが好ましい。【００２２】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に有機化合物層を備え、
前記有機化合物層は、少なくとも１つの発光層、及び少なくとも１つの電荷輸送層を有し、
前記電荷輸送層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（５）の関係を満たす化合物を含む
ことを特徴とする。【００２３】
［数５］
ΔＳＴ＝ＥｇＳ−Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（５）【００２４】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記電荷輸送層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
ことが好ましい。【００２５】
本発明の有機ＥＬ素子において、
前記電荷輸送層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（６）の関係を満たす化合物である
ことが好ましい。【００２６】
［数６］
Δｎ＝|ｎＸ−ｎＺ|＞０．０４            …（６）【００２７】
本発明によれば、特定の条件を満たす上記化合物をスペース層に用いるため、単一の材料でスペース層を形成した場合であっても、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
また、本発明によれば、特定の条件を満たす上記化合物を電荷輸送層に用いるため、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。
【図２】会合体形成による物理モデルの一例を示す図である。
【図３】発光層におけるホスト材料、及びドーパント材料のエネルギー準位の関係を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第三実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。
【図７Ａ】分光エリプソメトリー測定の一例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａの分光エリプソメトリー測定における測定対象となるシリコン基板上の有機薄膜の断面図である。
【図８】実施例における有機ＥＬ素子駆動時の分光放射輝度スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第一実施形態＞
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に有機化合物層を備える。この有機化合物層は、有機化合物で構成される複数の層を有する。有機化合物層は、無機化合物を含んでいてもよい。有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有する。第一発光層と第二発光層との間には、スペース層を有する。第一発光層に対して第三発光層が隣接してもよい。
その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔障壁層、電子障壁層等の公知の有機ＥＬ素子で採用される層を有していてもよい。
【００３０】
本発明の有機ＥＬ素子の素子構成としては、
（ａ）陽極／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｂ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｃ）陽極／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｄ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｅ）陽極／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｆ）陽極／正孔注入・輸送層／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｇ）陽極／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｈ）陽極／正孔注入・輸送層／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｉ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／障壁層／電子注入・輸送層／陰極
などの構造を挙げることができる。
上記の中で（ｄ）や（ｈ）の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
なお、上記「発光層」とは、一般的にドーピングシステムが採用されており、ホスト材料とドーパント材料を含む有機層である。ホスト材料は、一般的に電子と正孔の再結合を促し、再結合により生じた励起エネルギーをドーパント材料に伝達させる。ドーパント材料としては、量子収率の高い化合物が好まれ、ホスト材料から励起エネルギーを受け取ったドーパント材料は、高い発光性能を示す。
また、上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層のうちの少なくともいずれか１つ」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層および電子輸送層のうちの少なくともいずれか１つ」を意味する。ここで、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、陽極側に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、電子注入層および電子輸送層を有する場合には、陰極側に電子注入層が設けられていることが好ましい。
また、本発明において電子輸送層といった場合には、発光層と陰極との間に存在する電子輸送領域の有機層のうち、最も電子移動度の高い有機層をいう。電子輸送領域が一層で構成されている場合には、当該層が電子輸送層である。また、燐光素子においては、構成（ｉ）に示すように発光層で生成された励起エネルギーの拡散を防ぐ目的で必ずしも電子移動度が高くない障壁層を発光層と電子輸送層との間に採用することがあり、発光層に隣接する有機層が電子輸送層に必ずしも該当しない。
【００３１】
図１に、第一実施形態における有機ＥＬ素子１の一例の概略構成を示す。
有機ＥＬ素子１は、透光性の基板２と、陽極３と、陰極４と、陽極３と陰極４との間に配置された有機化合物層１０と、を有する。
有機化合物層１０は、陽極３側から順に、正孔輸送層１１、第三発光層１２、第一発光層１３、スペース層１４、第二発光層１５、電子輸送層１６を有する。これらの層は互いに隣接する。
【００３２】
（発光層）
本発明の有機ＥＬ素子は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有する。
第一発光層、及び第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含む。一方の発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含み、スペース層を介して設けられた他方の発光層が、蛍光発光性ドーパント材料を含んでいてもよいし、スペース層を介して設けられた両方の発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含んでいてもよい。
本実施形態では、一方の発光層に燐光発光性ドーパント材料を含み、他方の発光層に蛍光発光性ドーパント材料を含んでいる。このように、燐光発光性ドーパント材料を含む発光層（以下、燐光発光層という場合がある。）と蛍光発光性ドーパント材料を含む発光層（以下、蛍光発光層という場合がある）とが隣接しないことが好ましい。
有機ＥＬ素子１においては、第一発光層１３が燐光発光性ドーパント材料を含み、第二発光層１５が蛍光発光性ドーパント材料を含む。
【００３３】
また、本発明の有機ＥＬ素子は、燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む第一発光層又は第二発光層に隣接していることが好ましい。
有機ＥＬ素子１においては、燐光発光性ドーパント材料を含む第一発光層１３に対して陽極３側で第三発光層１２が隣接している。
【００３４】
蛍光発光性ドーパント材料としては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、硼素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体等が挙げられ、好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、硼素錯体が挙げられる。
【００３５】
燐光発光性ドーパント材料としては、金属錯体を含有するものが好ましい。該金属錯体としては、イリジウム（Ｉｒ），白金（Ｐｔ），オスミウム（Ｏｓ），金（Ａｕ），レニウム（Ｒｅ）、およびルテニウム（Ｒｕ）から選択される金属原子と配位子とを有するものが好ましい。特に、配位子と金属原子とが、オルトメタル結合を形成していることが好ましい。
燐光発光性ドーパント材料としては、燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）および白金（Ｐｔ）から選ばれる金属を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体などの金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体および白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。また、発光効率などの観点からフェニルキノリン、フェニルイソキノリン、フェニルピリジン、フェニルピリミジン、フェニルピラジンおよびフェニルイミダゾールから選択される配位子から構成される有機金属錯体が好ましい。
燐光発光性ドーパント材料の具体例を次に示すが、これらに限定されない。
【００３６】
【化１】
2012099241.tif 000003
【００３７】
【化２】
2012099241.tif 000004
【００３８】
【化３】
2012099241.tif 000005
【００３９】
【化４】
2012099241.tif 000006
【００４０】
発光層は、ドーパント材料の他に、ホスト材料を含む。
ここで、燐光発光層に含まれるホスト材料と蛍光発光層に含まれるホスト材料とを区別するために、以下、前者を燐光ホスト材料といい、後者を蛍光ホスト材料という。
なお、本明細書において、蛍光ホスト材料および燐光ホスト材料の用語は、蛍光発光性ドーパント材料と組み合わされたときには蛍光ホスト材料と称し、燐光発光性ドーパント材料と組み合わされたときには燐光ホスト材料と称するものであり、分子構造のみから一義的に蛍光ホスト材料や燐光ホスト材料に限定的に区分されるものではない。
言い換えると、本明細書において、蛍光ホスト材料とは、蛍光発光性ドーパント材料を含有する蛍光発光層を構成する材料を意味し、蛍光発光材料のホスト材料にしか利用できないものを意味しているわけではない。
同様に燐光ホスト材料とは、燐光発光性ドーパント材料を含有する燐光発光層を構成する材料を意味し、燐光材料のホスト材料にしか利用できないものを意味しているわけではない。
【００４１】
ホスト材料としては、公知のホスト用の材料が用いられ、例えば、アミン誘導体、アジン誘導体、縮合多環芳香族誘導体、含ヘテロ環化合物が挙げられる。
アミン誘導体としては、例えば、モノアミン化合物、ジアミン化合物、トリアミン化合物、テトラミン化合物、カルバゾール基で置換されたアミン化合物が挙げられる。
アジン誘導体としては、例えば、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体が挙げられる。
縮合多環芳香族誘導体としては、へテロ環骨格を有しない縮合多環芳香族炭化水素が好ましく、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、フルオランテン、トリフェニレン等の縮合多環芳香族炭化水素、もしくは、これらの誘導体が挙げられる。
含ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
【００４２】
燐光ホスト材料の具体例として、例えば、カルバゾール誘導体、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、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、複素環テトラカルボン酸無水物（ナフタレンペリレン等）、フタロシアニン誘導体、各種金属錯体（８-キノリノール誘導体の金属錯体、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等）、ポリシラン系化合物、ポリ(Ｎ-ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー（チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等）、高分子化合物（ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等）が挙げられる。
【００４３】
第一発光層の燐光ホスト材料は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されることが好ましい。このような化合物を第一発光層の燐光ホスト材料に用いることで、スペース層を介して第二発光層（蛍光発光層）へと正孔を供給し易くなる。
第三発光層の燐光ホスト材料は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されることが好ましい。このような化合物を第三発光層の燐光ホスト材料に用いることで、第一発光層、及びスペース層を介して第二発光層（蛍光発光層）へと正孔を供給し易くなる。この場合、第三発光層に隣接する第一発光層の燐光ホスト材料に、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物を用いることがより好ましく、さらに第二発光層（蛍光発光層）へ正孔を供給し易くなる。
【００４４】
発光層の厚さ寸法は、好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。１ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となるおそれがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇するおそれがある。
【００４５】
発光層において、ホスト材料とドーパント材料との比率は、質量比で９９：１以上５０：５０以下であることが好ましい。
【００４６】
（スペース層）
本発明では、上記のとおり、スペース層に特定の条件を満たす化合物を用いる。この条件について、次の[１]〜[３]で説明する。
【００４７】
[１]ΔＳＴ
本発明者らは、スペース層に含まれる材料（以下、スペース層材料という。）に、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴとのエネルギー差（ΔＳＴ）が小さい化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴの差に値するΔＳＴを小さくするには、量子化学的には、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴにおける交換相互作用が小さいことで実現する。ΔＳＴと交換相互作用の関係性における物理的な詳細に関しては、例えば、
文献１：安達千波矢ら、有機ＥＬ討論会  第１０回例会予稿集、Ｓ２−５，ｐ１１〜１２
文献２：徳丸克己、有機光化学反応論、東京化学同人出版、（１９７３）
に記載されている。このような材料は、量子計算により分子設計を行い合成することが可能であり、具体的には、ＬＵＭＯ、及びＨＯＭＯの電子軌道を重ねないように局在化させた化合物である。
ΔＳＴが小さくなると、スペース層材料のアフィニティ（Ａｆ）の値が大きくなる。その結果、スペース層材料と隣接する第一発光層、及び第二発光層とのエネルギー差が小さくなり、陰極側に位置する発光層からスペース層を介して陽極側に位置する発光層に電子が注入し易くなり、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができる。
【００４８】
また、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴとのエネルギー差（ΔＳＴ）を小さくするには、会合体を形成することによっても可能である。ここでの会合体とは、単純な１分子だけの電子状態を反映したものではなく、数分子が物理的に接近したものである。複数の分子が接近した結果、複数の分子間における電子状態が混ざり、電子状態が変化することによりエネルギー準位が変化し、主に一重項エネルギーの値が減少することで、ΔＳＴの値が小さくなると考えられる。このような会合体形成によるΔＳＴの値の減少は、２分子が接近した事により電子状態が変化するDavydov  splitting  modelによっても説明することができる（図２参照）。このDavydov  splitting  modelで示されるように、２分子が物理的に接近する事で、１分子と異なる電子状態の変化が考えられる。励起一重項状態がＳ１‐ｍ＋、及びＳ１‐ｍ−の２つの状態で存在し、励起三重項状態がＴ１‐ｍ＋、及びＴ１‐ｍ−の２つの状態で存在する。この結果、エネルギー準位が低いＳ１‐ｍ−、及びＴ１‐ｍ−が存在する事により、Ｓ１‐ｍ−とＴ１‐ｍ−との差であるΔＳＴの大きさは、１分子での電子状態と比べて、小さくなる。
上記Davydov splitting modelについては、例えば、
文献３：J. Kang, et al, International Journal of Polymer
Science, Volume 2010,Article ID 264781,
文献４：M. Kasha, et al, Pure and Applied Chemistry,
Vol.11, pp371, 1965
文献５：S. Das, et al, J. Phys. Chem. B. . vol.103, pp209,
1999
に記載されている。
【００４９】
なお、本発明における会合体とは、単分子同士が任意の会合体を形成することを意味している。すなわち、特定の会合状態を示すものではない。有機分子の会合状態は、薄膜中では確率的に様々な状態を許容するものであり、無機分子とは大きくこの点を異にする。
【００５０】
ここで、本発明ではΔＳＴが小さく、会合体を形成し易い化合物を用いており、上記した三重項エネルギーＥｇＴは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。この点について、以下に説明する。
一般に、三重項エネルギーは、測定対象となる化合物を溶媒に溶解させた試料を低温（７７［Ｋ］）で燐光スペクトル（縦軸：燐光発光強度、横軸：波長とする。）を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。
ここで、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、上記のとおりΔＳＴが小さい。ΔＳＴが小さいと、低温（７７［Ｋ］）状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んだものとなり、いずれの状態から発光したものかについて峻別することは困難であるが、基本的には３重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
そのため、本発明では、通常の三重項エネルギーＥｇＴと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、測定対象となる化合物を溶媒に溶解させた試料について低温（７７［Ｋ］）で燐光スペクトル（縦軸：燐光発光強度、横軸：波長とする。）を測定し、この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出されるエネルギー量をエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとし、ΔＳＴを一重項エネルギーＥｇＳとエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差として定義する。
【００５１】
また、溶液状態における三重項エネルギーの測定には、対象分子と溶媒との間における相互作用により三重項エネルギーに誤差を含む場合がある。そのため理想的な条件としては、対象分子と溶媒との相互作用を除くため、薄膜状態における測定が望まれる。しかしながら、本発明でスペース層材料に用いられる化合物の分子は、溶液状態において幅広い半値幅を有するフォトルミネッセンススペクトルを示すことから、溶液状態においても会合状態を形成していることが強く示唆されるため、本発明では、三重項エネルギーについて溶液条件で測定した値を用いることにした。
【００５２】
一重項エネルギーＥｇＳについては、本発明においても通常の手法と同様にして算出されるもので定義される。すなわち、測定対象となる化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の吸収スペクトル（縦軸：吸光度、横軸：波長とする。）を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。
なお、一重項エネルギーＥｇＳ、及びエネルギーギャップＥｇ７７Ｋの具体的な算出については、後述する。
【００５３】
［２］半値幅
本発明者らは、上記ΔＳＴに関する条件に加えて、スペース層材料に、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が所定の大きさである化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
本発明を発明する過程で、本発明者らは、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が大きい化合物をスペース層材料に用いると有機ＥＬ素子の発光効率が向上するのは、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きい化合物が溶液状態で会合体を形成し易いことに起因していることを見出した。フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きさと会合体の形成し易さとの関連性は、次のように推測される。
会合体を形成せずに主として１分子状態で存在する性質の化合物については、励起一重項状態における振動準位の存在が少なく、その結果、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が狭く観測される。例えば、ＣＢＰは、主として１分子状態で存在する性質を有し、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きさは、５０ｎｍ程度と比較的狭い。
一方、会合体を形成し易い化合物については、複数の分子が電子的に影響しあう事により、励起一重項状態に多くの振動準位が存在する。この結果、各振動準位から基底状態に緩和する状態が多くなるので、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が大きくなる。
【００５４】
以上のように、スペース層材料に用いる化合物が、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が８０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の化合物であれば、スペース層の膜内でも会合体を形成し易く、会合体形成によりΔＳＴが小さくなる。ΔＳＴが小さくなれば、上記［１］でも述べたようにスペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層に対するキャリア注入が起こり易くなり、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上する。
【００５５】
［３］Δｎ
本発明者らは、上記ΔＳＴに関する条件に加えて、スペース層材料に、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸとの差Δｎが、所定の大きさである化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
ここでのΔｎとは、分光エリプソメトリー測定（測定範囲：２００ｎｍ〜１０００ｎｍ）において、消衰係数が０．００１以下の領域において、シリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸとの差を取ったものである。分光エリプソメトリーの測定範囲として、具体的には、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲であることが好ましい。さらに本願では、Δｎは、波長７００ｎｍでの値とした。
【００５６】
本発明者らは、ΔＳＴを小さくする手段の一つとして会合体を形成する化合物を用いることを見出し、Δｎが大きい化合物は、当該化合物の膜内において会合体を形成し易いことを見出した。Δｎの大きさと会合体の形成し易さとの関連性は、次のように推測される。
シリコン基板面に対して垂直方向ｚと平行方向ｘの屈折率ｎに大きな違いが生じる場合は、薄膜状態において、分子が、ある程度の規則性を有する状態で存在していることを意味していると考えられる。すなわち、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、所定の大きさのΔｎを有する化合物であり、薄膜状態において会合体を形成し、ある程度の規則性を有して存在していると推測される。
一方で、このΔｎが非常に小さい化合物、例えば、ＣＢＰやＡｌｑ３などは、薄膜状態において分子が全く規則性を有していないアモルファス状態で存在している。
Δｎの大きさと会合体の形成し易さとの関連性については、例えば、
文献６：D. Yokoyama et al., Org. Electron. 10, 127-137
(2009)、
文献７：D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 93, 173302 (2008)、
文献８：D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 95, 243303 (2009)、
の文献に記載されている。
【００５７】
上記数式（２）で規定するように、Δｎが０．０４よりも大きくΔｎが１．０よりも小さい化合物は、膜内で会合体を形成し易く、会合体形成によりΔＳＴが小さくなる。Δｎが０．０７よりも大きい化合物は、より会合体を形成し易く、Δｎが０．２よりも大きい化合物は、さらに会合体を形成し易い。そして、ΔＳＴが小さくなると、スペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層に対するキャリア注入が起こり易くなり、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上する。
【００５８】
スペース層に用いる化合物は、上記のΔＳＴに関する条件に加えて、一重項エネルギーＥｇＳ、及び三重項エネルギーＥｇ７７Ｋの少なくともいずれかが所定の大きさ以上の化合物であることが好ましい。
このＥｇＳ、及びＥｇＴに関する点について、次に説明する。
【００５９】
図３は、スペース層、及び燐光発光層におけるエネルギー準位の関係を示す図である。ここでの燐光発光層は、スペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層のうち燐光発光性ドーパント材料を含むいずれかである。
図３において、Ｓ０は、基底状態を表し、Ｓ１Ｈは、スペース層材料に用いる化合物（図３の説明において、当該化合物を便宜的に化合物ＳＬと称する。）の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｈは、化合物ＳＬの最低励起三重項状態を表し、Ｔ１Ｄは、スペース層に隣接する燐光発光層に含まれる燐光発光性ドーパント材料の最低励起三重項状態を表す。
図３に示すように、Ｓ１ＨとＴ１Ｈとの差が、ΔＳＴに相当し、Ｔ１ＨとＴ１Ｄとの差が、ΔＴに相当する。図３中の破線矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。
上記のとおり、本発明のスペース層材料には、ΔＳＴの小さい化合物が選択される。ここで、上記の一例として示したDavydov  splitting  modelで考えると、会合体の形成により励起準位が分裂するため、エネルギー準位が低いＴ１‐ｍ−の励起状態も存在する。そのため、化合物ＳＬの最低励起三重項状態Ｔ１Ｈと燐光発光性ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄとのエネルギー差が小さくなり、三重項励起子が燐光発光性ドーパント材料からスペース層を介して反対側にある他方の発光層（蛍光発光層）へ移動して、燐光発光層が発光しないおそれがある。すなわち、有機薄膜層中における会合体を形成し易い化合物は、計算上、単分子であればドーパント材料の三重項励起子を高い確率で閉じ込めることができると考えられる場合がある。このような場合であっても、当該会合体を形成し易い化合物をスペース層材料に用いると、実際上、会合体の形成によってスペース層の最低励起三重項状態のエネルギー準位が低くなり、十分にドーパント材料の三重項励起子を閉じ込めることが出来なくなる場合がある。
そこで、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、上記のΔＳＴ、Δｎ、又は半値幅に関する条件に加えて、一重項エネルギーＥｇＳ、又は、三重項エネルギーＥｇ７７Ｋが所定の大きさ以上である化合物から選択するのが好ましい。このような化合物を用いることで、三重項励起子の閉じ込め効率の低下を防止する。
【００６０】
燐光発光性ドーパント材料の三重項エネルギーＥｇＴＤと、スペース層材料のエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＴが、下記数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
【００６１】
［数５］
ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ−ＥｇＴＤ＞  ０．１［ｅＶ］      …（５）
数式（５）のように、ΔＴが０．１ｅＶより大きいと三重項励起子の閉じ込め効率が向上する。さらに好ましくは、ΔＴが０．２ｅＶより大きい場合である。
燐光発光層内に２以上の燐光発光性ドーパント材料が含まれている場合には、各ドーパント材料のＥｇＴＤが数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
【００６２】
本発明のスペース層に用いる化合物は、スペース層の膜内においてすべての分子が会合体を形成するものに限られない。例えば、一部の分子は、会合体を形成せずに、単独でも存在し、会合体と非会合体とが混在した状態でスペース層の膜内に存在するものでもよい。
また、スペース層において会合体を形成せずとも、ΔＳＴが小さい化合物であれば本発明のスペース層材料として使用できる。
【００６３】
スペース層材料に用いる化合物は、下記化学式（１）から（８）までに示す骨格のうち少なくともいずれかを有することが好ましい。
【００６４】
【化５】
2012099241.tif 000007
【００６５】
本発明のスペース層に用いる化合物の具体例を次に示すが、これらに限定されない。
【００６６】
【化６】
2012099241.tif 000008
【００６７】
本発明のスペース層は、上記化合物を用いて単一の材料で形成できる。すなわち、電子輸送性化合物と正孔輸送性化合物とを混合した材料で形成しなくてもよい。但し、スペース層を、上記本発明のスペース層材料に用いられる化合物を複数混合して形成してもよい。本発明のスペース層の機能を損なわない範囲で、他の化合物を添加しても良い。
【００６８】
本発明のスペース層の厚さ寸法は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
有機ＥＬ素子を白色で発光させるには、発光層、及びスペース層を、例えば、以下のような構成（Ｅ１）〜（Ｅ７）とするのが好ましい。
（Ｅ１）赤色燐光発光層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
（Ｅ２）緑色燐光発光層／赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
（Ｅ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
（Ｅ４）赤色燐光発光層／スペース層／緑色蛍光発光層／青色蛍光発光層
（Ｅ５）赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層／緑色蛍光発光層
（Ｅ６）緑色燐光発光層／スペース層／赤色蛍光発光層／青色蛍光発光層
（Ｅ７）緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層／赤色蛍光発光層
また、有機ＥＬ素子が有するスペース層は、１つに限られない。隣接する発光層同士の間にさらにスペース層を形成してもよい。例えば、上記（Ｅ１）の場合だと、
（Ｅ８）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層のような構成も採りうる。
【００７０】
有機ＥＬ素子１は、上記Ｅ１の構成である。そのため、第一発光層１３は、緑色燐光発光層であり、第二発光層１５は、青色蛍光発光層であり、第三発光層１２は、赤色燐光発光層である。第一発光層１３、及び第三発光層１２は、スペース層よりも陽極３側にあり、第二発光層１５は、スペース層１４よりも陰極４側にある。
スペース層を用いた白色発光の有機ＥＬ素子において、第二発光層１５の青色蛍光発光層よりも、スペース層の方が高い三重項エネルギーを有する必要がある。これは、一般的に、蛍光青色発光層に含まれる化合物の三重項エネルギーは小さく、蛍光青色発光層と第一発光層１３の緑色燐光発光層とが接触した場合、燐光発光層から蛍光発光層へと三重項エネルギーが移動してしまい、発光効率が低下してしまうからである。
ここで、三重項エネルギーが大きい化合物は、一重項エネルギーＥｇＳも大きい。そのため、このような三重項エネルギーが大きい化合物をスペース層に用いると、スペース層と第二発光層（蛍光発光層）とのアフィニティ差が大きくなって陰極４側の第二発光層１５から第一発光層１３への電子注入が起こり難くなり、有機ＥＬ素子の発光効率が向上しない。
しかしながら、有機ＥＬ素子１では、上記のように特定の条件を満たす化合物をスペース層に用いるので、一重項エネルギーＥｇＳが小さくなり、第二発光層１５から第一発光層１３への電子注入が起こり易く、有機ＥＬ素子の発光効率が向上する。
【００７１】
（基板）
本発明の有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。この透光性基板は、有機ＥＬ素子を構成する陽極、有機化合物層、陰極等を支持する基板であり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
透光性基板としては、ガラス板やポリマー板などが挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などを原料として用いてなるものを挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォンなどを原料として用いてなるものを挙げることができる。
【００７２】
（陽極および陰極）
有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を発光層に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅などが挙げられる。
発光層からの発光を陽極側から取り出す場合、陽極の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□（Ω／ｓｑ。オーム・パー・スクウェア。）以下が好ましい。陽極の厚さ寸法は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲で選択される。
【００７３】
陰極としては、発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。
陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金などが使用できる。
陰極も、陽極と同様に、蒸着法などの方法で、例えば、電子輸送層や電子注入層上に薄膜を形成できる。また、陰極側から、発光層からの発光を取り出す態様を採用することもできる。発光層からの発光を陰極側から取り出す場合、陰極の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。
陰極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。
陰極の厚さ寸法は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲で選択される。
【００７４】
（正孔注入・輸送層）
正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが小さい化合物が用いられる。
正孔注入・輸送層を形成する材料としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、例えば、芳香族アミン化合物が好適に用いられる。
【００７５】
（電子注入・輸送層）
電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きい化合物が用いられる。
電子注入・輸送層に用いられる化合物としては、例えば、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましく用いられ、特に含窒素環誘導体が好ましい。含窒素環誘導体としては、含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する複素環化合物が好ましい。
【００７６】
本発明の有機ＥＬ素子において、発光層以外の有機化合物層には、上述の例示した化合物以外に、従来の有機ＥＬ素子において使用される公知のものの中から任意の化合物を選択して用いることができる。
【００７７】
本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティングなどの乾式成膜法や、スピンコーティング、ディッピング、フローコーティング、インクジェットなどの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
【００７８】
本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の厚さ寸法は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【００７９】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態に係る有機ＥＬ素子２０について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第二実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
図４は、有機ＥＬ素子２０の概略構成を示す図である
有機ＥＬ素子２０は、有機化合物層２１の構成が、第一実施形態の有機ＥＬ素子１の有機化合物層１０と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子２０は、第三発光層を有しておらず、第一発光層２２は、第一発光層２２に緑色燐光発光性ドーパント材料と赤色燐光発光性ドーパント材料と燐光ホスト材料とを含んでいる。つまり、有機ＥＬ素子２０の発光層、及びスペース層は、上記構成「（Ｅ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層」を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子２０と有機ＥＬ素子１とでは共通であり、第二実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
有機ＥＬ素子２０の第一発光層２２は、共蒸着によって形成されるのが好ましい。
有機ＥＬ素子２０についても、有機ＥＬ素子１と同様の効果を奏する。
【００８０】
＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態に係る有機ＥＬ素子３０について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第三実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
図５は、有機ＥＬ素子３０の概略構成を示す図である
有機ＥＬ素子３０は、有機化合物層３１の構成が、第一実施形態の有機ＥＬ素子１の有機化合物層１０と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子１の第二発光層１５が、蛍光発光層であるのに対し、有機ＥＬ素子３０の第二発光層３２は、燐光発光層である点で相違する。つまり、有機ＥＬ素子３０は、スペース層１４を介して、燐光発光層である第一発光層１３および第二発光層３２が積層されている。
【００８１】
また、本実施形態のように、スペース層を介して、燐光発光層を積層させる場合の有機ＥＬ素子を白色で発光させるには、発光層、及びスペース層を、例えば、以下のような構成（Ｐ１）〜（Ｐ７）とするのが好ましい。
（Ｐ１）赤色燐光発光層／緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
（Ｐ２）緑色燐光発光層／赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
（Ｐ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
（Ｐ４）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／青色燐光発光層
（Ｐ５）赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層／緑色燐光発光層
（Ｐ６）緑色燐光発光層／スペース層／赤色燐光発光層／青色燐光発光層
（Ｐ７）緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層／赤色燐光発光層
また、有機ＥＬ素子が有するスペース層は、１つに限られない。隣接する発光層同士の間にさらにスペース層を形成してもよい。例えば、上記（Ｐ１）の場合だと、次のような（Ｐ８）や（Ｐ９）のような構成も採りうる。
（Ｐ８）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
（Ｐ９）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
【００８２】
有機ＥＬ素子３０の発光層、及びスペース層は、上記構成（Ｐ１）を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子３０と有機ＥＬ素子１とでは共通であり、第三実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
有機ＥＬ素子３０についても、有機ＥＬ素子１と同様の効果を奏する。
【００８３】
＜第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態に係る有機ＥＬ素子４０について説明する。第四実施形態の説明において第一実施形態から第三実施形態までと同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第四実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
図６は、有機ＥＬ素子４０の概略構成を示す図である
有機ＥＬ素子４０は、有機化合物層４１の構成が、第二実施形態の有機ＥＬ素子２０の有機化合物層２１と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子２０の第二発光層１５が、蛍光発光層であるのに対し、有機ＥＬ素子４０の第二発光層４２は、燐光発光層である点で相違する。つまり、有機ＥＬ素子４０は、スペース層１４を介して、燐光発光層である第一発光層２２および第二発光層４２が積層されている。
有機ＥＬ素子４０の発光層、及びスペース層は、上記構成（Ｐ３）を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子４０と有機ＥＬ素子１，２０とでは共通であり、第四実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
有機ＥＬ素子４０の第一発光層２２および第二発光層４２は、共蒸着によって形成されるのが好ましい。
有機ＥＬ素子４０についても、有機ＥＬ素子１，２０と同様の効果を奏する。
【００８４】
［変形例］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良などは、本発明に含まれるものである。
【００８５】
例えば、発光層の陽極側に電子障壁層を、発光層の陰極側に正孔障壁層を、隣接させて、それぞれ設けてもよい。これにより、電子や正孔を発光層に閉じ込めて、発光層における励起子の生成確率を高めることができる。
また、蛍光発光層の陽極側、及び陰極側の少なくともいずれかに隣接して、三重項エネルギーの大きい材料を障壁層として設けてもよい。これにより、三重項励起子が発光層内に閉じ込められ、TTF（Triplet-Triplet Fusion）現象を効率的に起こして蛍光発光層の高効率化を図ることができる。
【００８６】
その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
【実施例】
【００８７】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。【００８８】
使用した化合物は、以下のとおりである。【００８９】
【化７】
2012099241.tif 000009
【００９０】
【化８】
2012099241.tif 000010
【００９１】
【化９】
2012099241.tif 000011
【００９２】
【化１０】
2012099241.tif 000012
【００９３】
【化１１】
2012099241.tif 000013
【００９４】
＜化合物の合成＞
〔合成例１〕  化合物ＳＬ−１の合成
・中間体１−１の合成
４−ブロモベンズアルデヒド（２５ｇ，１３５ｍｍｏｌ）、アセトフェノン（１６．２ｇ，１３５ｍｍｏｌ）をエタノール（２００ｍＬ）に加え、さらに３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液（６０ｍＬ）を加えて室温で７時間攪拌した。析出した固体をろ過し、この固体をメタノールで洗浄した。白色固体の中間体１−１（２８．３ｇ、収率７３％）を得た。【００９５】
・中間体１−２の合成
中間体１−１（２０ｇ，６９．７ｍｍｏｌ）、ベンズアミジン塩酸塩（１０．８ｇ，６９．７ｍｍｏｌ）をエタノール（３００ｍＬ）に加え、さらに水酸化ナトリウム（５．６ｇ，１４０ｍｍｏｌ）を加えて８時間加熱還流した。析出した固体をろ過し、この固体をヘキサンで洗浄した。白色固体の中間体１−２（１０．３ｇ、収率３８％）を得た。【００９６】
・中間体１−３の合成
エタノール（７０ｍＬ）にカルバゾール（１５ｇ，８９．７ｍｍｏｌ）を加え、室温で硫酸（６ｍＬ）、水（３ｍＬ）、ＨＩＯ４・２Ｈ２Ｏ（８．２ｇ、３５．９ｍｍｏｌ）、Ｉ２（９．１ｇ、３５．９ｍｍｏｌ）を加えて４時間攪拌した。反応液に水を加えて析出物をろ過し、析出物をメタノールで洗浄した。得られた固体を熱トルエンに溶かして再結晶を行い、中間体１−３（５．１ｇ、収率１９％）を得た。【００９７】
・中間体１−４の合成
アルゴン雰囲気下、Ｎ−フェニルカルバゾリル−３−ボロン酸（２．０ｇ、７．０ｍｍｏｌ），中間体１−３（２．０５ｇ、７．０ｍｍｏｌ），Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．１５ｇ，０．１４ｍｍｏｌ）、トルエン（２０ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（１０．５ｍＬ）を加えて８０℃で７時間攪拌した。反応液に水を加えて固体を析出させ、固体をメタノールで洗浄した。得られた固体を熱トルエンで洗浄し、中間体１−４（２．４３ｇ、収率８４％）を得た。【００９８】
・化合物ＳＬ−１の合成
アルゴン雰囲気下、３つ口フラスコに中間体１−２（２．２８ｇ，５．８８ｍｍｏｌ）、中間体１−４（２．４ｇ，５．８８ｍｍｏｌ）、ＣｕＩ（０．５６ｇ，２．９ｍｍｏｌ）、りん酸三カリウム（２．５ｇ，１１．８ｍｍｏｌ）、無水ジオキサン（３０ｍＬ）、シクロヘキサンジアミン（０．３３ｇ，２．９ｍｍｏｌ）の順で加えて１００℃で８時間攪拌した。
反応液に水を加えて固体を析出させ、この固体をヘキサン、次いでメタノールで洗浄した。さらに、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、淡黄色固体の化合物ＳＬ−１（２．７ｇ，収率６４％）を得た。
ＦＤ−ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル。以下、ＦＤ−ＭＳと略記する。）分析の結果、分子量７１４に対してｍ／ｅ＝７１４であった。
以下に化合物ＳＬ−１の合成スキームを示す。【００９９】
【化１２】
2012099241.tif 000014
【０１００】
〔合成例２〕  化合物ＳＬ−２の合成
中間体２を、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．７１２５−７１２８ページ（２００１年）に記載の方法に従って合成した。
次に、アルゴン雰囲気下、中間体２（１．０４ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、中間体１−４（１．６ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．０７１ｇ、０．０７８ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロほう酸塩（０．０９１ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（０．５３ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、無水トルエン（２０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ−２（１．７ｇ，収率６８％）を得た。
ＦＤ−ＭＳ分析の結果、分子量６３８に対してｍ／ｅ＝６３８であった。
以下に化合物ＳＬ−２の合成スキームを示す。【０１０１】
【化１３】
2012099241.tif 000015
【０１０２】
〔合成例３〕  化合物ＳＬ−３の合成
中間体３を、国際公開第２００８／０５６７４６号（ＷＯ２００８／０５６７４６  Ａ１）に記載の方法に従って合成した。
アルゴン雰囲気下、中間体３（１．０ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、中間体１−４（１．６g、３．９ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．０７１ｇ、０．０７８ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスホニウムテトラフルオロほう酸塩（０．０９１ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（０．５３ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、無水トルエン（２０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ−３（１．８ｇ，収率７４％）を得た。
ＦＤ−ＭＳ分析の結果、分子量６３９に対してｍ／ｅ＝６３９であった。
以下に化合物ＳＬ−３の合成スキームを示す。【０１０３】
【化１４】
2012099241.tif 000016
【０１０４】
〔合成例４〕  化合物ＳＬ−４の合成
窒素雰囲気下、中間体３（８．０ｇ、２９．９ｍｍｏｌ）、ｐ−クロロフェニルボロン酸（５．１ｇ、３２．９ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．６３ｇ、０．６ｍｍｏｌ）、トルエン（６０ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（３０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体４（７．０ｇ，収率６８％）を得た。
アルゴン雰囲気下、中間体４（６．５ｇ、１８．９ｍｍｏｌ）、中間体１−４（７．７g、１８．９ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（０．０８５ｇ、０．３８ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（２．７２ｇ、２８．４ｍｍｏｌ）、無水トルエン（６０ｍＬ）、トリ-ｔ-ブチルホスフィン（０．０７７ｇ、０．３８ｍｍｏｌ）を順次加えて８時間９０℃で加熱した。
室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ−４（７．８ｇ，収率５８％）を得た。
ＦＤ−ＭＳ分析の結果、分子量７１５に対してｍ／ｅ＝７１５であった。
以下に化合物ＳＬ−４の合成スキームを示す。【０１０５】
【化１５】
2012099241.tif 000017
【０１０６】
＜化合物の評価＞
(1)一重項エネルギーＥｇＳ
一重項エネルギーＥｇＳは、以下の方法により求めた。
測定対象化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルは、縦軸を吸光度、横軸を波長とした。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge［ｎｍ］を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をＥｇＳとした。
換算式：ＥｇＳ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
吸収スペクトルの測定には、分光光度計（日立製、Ｕ３３１０）を用いた。
各化合物のＥｇＳの測定結果を表１に示す。【０１０７】
(2)エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ、及び三重項エネルギーＥｇＴ
Ｅｇ７７Ｋ、及びＥｇＴは、以下の方法により求めた。
各化合物を、公知の燐光測定法(例えば、「光化学の世界」(日本化学会編・1993)50頁付近の記載の方法)により測定した。具体的には、各化合物を溶媒に溶解(試料１０［μmol/リットル］、ＥＰＡ(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=５：５：５（容積比）、各溶媒は分光用グレード)し、燐光測定用試料とした。石英セルへ入れた燐光測定用試料を７７［Ｋ］に冷却し、励起光を燐光測定用試料に照射し、波長を変えながら燐光強度を測定した。燐光スペクトルは、縦軸を燐光強度、横軸を波長とした。
この燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge［ｎｍ］を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をＥｇ７７Ｋ又はＥｇＴＤとした。
換算式：Ｅｇ７７Ｋ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
：ＥｇＴ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
燐光の測定には、（株）日立ハイテクノロジー製のＦ−４５００形分光蛍光光度計本体と低温測定用オプション備品を用いた。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
各化合物のＥｇ７７Ｋ又はＥｇＴの測定結果を表１に示す。
その他、燐光発光性ドーパント材料であるＩｒ(ｐｐｙ)３、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）のＥｇＴＤの測定結果は、次のとおりである。
Ｉｒ（ｐｐｙ）３            ：２．６２［ｅＶ］
Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）  ：２．２１［ｅＶ］【０１０８】
(3)ΔＳＴ
ΔＳＴは、上記(1)、及び(2)で測定したＥｇＳとＥｇ７７Ｋとの差として求めた（上記式（１）参照）。結果を表１に示す。【０１０９】
(4)Δｎの測定
Δｎは、分光エリプソメトリーにて測定した各化合物の屈折率に基づいて算出した。分光エリプソメトリーは、薄膜の光学定数（屈折率ｎや消衰係数ｋ）や膜厚を測定する方法である。
本発明では、多入角高速分光エリプソメータ（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製、Ｍ−２０００Ｕ）を用いた。図７Ａに分光エリプソメトリー測定の一例を示す。図７Ａは、光源からの入射光の入射角度を示し、図７Ｂは、測定対象となるシリコン基板上の有機薄膜を断面図で示す。
各化合物をシリコン基板（Si(100)）上に蒸着し、厚さ１００ｎｍの有機薄膜を形成した。シリコン基板上の有機薄膜に対し、光源からの入射光の入射角度を４５度から８０度まで５度間隔で、さらに波長を２４５ｎｍ〜１０００ｎｍまで１．６ｎｍ間隔で変えながら光を照射し、エリプソパラメーターψおよびΔを測定した。得られたパラメータに対し、解析ソフトＷＶＡＳＥ３２(Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製)を用いて一括解析を行う事で、膜の光学異方性を調べた。膜の光学定数（屈折率ｎや消衰係数ｋ）の異方性が、膜内における分子配向の異方性を反映する。詳細な測定方法・解析方法は、上記文献６〜８に記載されている。
Δｎは、シリコン基板面に対して垂直方向ｚと平行方向ｘの屈折率ｎの差として求めた（上記数式（２）参照）。シリコン基板面に対する垂直方向ｚ、及び平行方向ｘについては、図７Ａに示す。
各化合物の波長７００ｎｍでのΔｎの測定結果を表１に示す。【０１１０】
(5)半値幅の測定
フォトルミネッセンススペクトルの半値幅は、次のようにして求めた。
各化合物を溶媒（ジクロロメタン）に溶解(試料１０［μmol/リットル］)し、蛍光測定用試料とした。石英セルへ入れた蛍光測定用試料に室温（３００［Ｋ］）で励起光を照射し、波長を変えながら蛍光強度を測定した。フォトルミネッセンススペクトルは、縦軸を蛍光強度、横軸を波長とした。蛍光の測定に用いた装置は、（株）日立ハイテクノロジー製のＦ−４５００形分光蛍光光度計である。
このフォトルミネッセンススペクトルから半値幅（単位は、ｎｍ。）を測定した。
各化合物の半値幅の測定結果を表１に示す。【０１１１】
【表１】
2012099241.tif 000018
【０１１２】
＜有機ＥＬ素子の作製、及び評価＞
有機ＥＬ素子を以下のように作製し、評価した。【０１１３】
〔実施例１〕
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物ＨＩ−１を蒸着し、膜厚１０ｎｍの化合物ＨＩ−１膜を形成した。このＨＩ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＩ−１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ−１を蒸着し、ＨＩ−１膜上に膜厚３０ｎｍのＨＴ−１膜を成膜し、さらに化合物ＨＴ−２を蒸着し、ＨＴ−１膜上に膜厚１０ｎｍのＨＴ−２膜を成膜した。これらのＨＴ−１膜、及びＨＴ−２膜は、正孔輸送層として機能する。
このＨＴ−２膜上に化合物ＰＨ−０１（ホスト材料）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚５ｎｍの緑色・赤色燐光発光層（第一発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３について１０質量％、Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）について０．６質量％とした。
この緑色・赤色燐光発光層上に化合物ＳＬ−１を蒸着して、膜厚４ｎｍのスペース層を形成した。
このスペース層上に化合物ＢＨ−１（ホスト材料）、化合物ＢＤ−１（青色蛍光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２０ｎｍの青色蛍光発光層（第二発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、１０質量％とした。
この青色蛍光発光層上に、化合物ＥＥＬ−１を蒸着して、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
この障壁層上に電子輸送性化合物であるＥＴ−１を蒸着して、膜厚２５ｎｍの電子輸送層を形成した。
この電子輸送層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
このようにして、実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。【０１１４】
実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20，10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
なお、括弧内の数字は、膜厚（単位：ｎｍ）を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における燐光発光性ドーパント材料等のように、添加される成分の割合(質量％)を示す。以下において素子構成を略式的に示す場合も同様である。【０１１５】
〔比較例１〜６〕
比較例１〜６の有機ＥＬ素子については、表２に示すようにスペース層材料の化合物を、特許文献１に記載のバイポーラ層（本発明のスペース層に対応する。）に用いられた化合物に変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。比較例１、比較例４〜６のスペース層については、ＢＣＰとＮＰＤとの質量比を表２に示した。
なお、表２には、表１に示した測定結果の一部を比較のために再び示した。【０１１６】
【表２】
2012099241.tif 000019
【０１１７】
〔有機ＥＬ素子の評価〕
作製した有機ＥＬ素子について、駆動電圧、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率、外部量子効率ＥＱＥ、色温度ＣＣＴ、及び演色性指数ＣＲＩの評価を行った。結果を表２に示す。各評価は、次のようにして行った。【０１１８】
・駆動電圧
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるようにＩＴＯ（陽極）とＡｌ（陰極）との間に通電したときの電圧（単位：Ｖ）を計測した。【０１１９】
・電流効率
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計ＣＳ１０００Ａ（コニカミノルタ社製）で計測し、電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）を算出した。【０１２０】
・ＣＩＥ１９３１色度
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時のＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ、ｙ）を上記分光放射輝度計で計測した。【０１２１】
・外部量子効率
電流値が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加し、そのときの分光放射輝度発光スペクトルを上記分光放射輝度計にて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、外部量子効率ＥＱＥ（単位：％）を算出した。分光放射輝度スペクトルを図８に示す。【０１２２】
・色温度
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを上記分光放射輝度計で計測し、ＪＩＳ規格  Ｚ８７２５に記載の「色温度・相関色温度の測定方法」に準じて、色温度を算出した。【０１２３】
・演色性指数
物体に光源を当てたとき、人間が物体の色をどれだけ忠実に感じられるかの指標であり、同じ色温度の黒体輻射を基準（１００）としている。電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを上記分光放射輝度計で計測し、ＪＩＳ規格  Ｚ８７２６に記載の「光源の演色性評価方法」に準じて、この分光放射輝度スペクトルを光源とした場合の平均演色評価Ｒａを算出した。この値が基準の１００に近づくほど、演色性に優れていると言える。【０１２４】
表２に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子は、発光効率（電流効率、及び外部量子効率）、及び演色性に優れていることが分かった。
比較例１、及び２の有機ＥＬ素子は、図８に示す分光放射輝度スペクトルのように、殆ど青色に発光しており、外部量子効率が低く、演色性指数を測定できなかった。即ち、スペース層が正孔輸送性であるＮＰＤを含んでいるため、電子が燐光発光層まで運ばれていないと考えられる。
比較例３の有機ＥＬ素子は、図８に示す分光放射輝度スペクトルのように、青色に発光せず、赤色、及び緑色に発光した。つまり、燐光発光層が発光しているため、外部量子効率については高い値を示したが、青色の蛍光発光層が発光していないため、演色性指数が低くなった。即ち、スペース層が電子輸送性であるＢＣＰを含んでいるため、正孔が蛍光発光層まで運ばれていないと考えられる。
比較例４〜６の有機ＥＬ素子は、電流効率、及び外部量子効率に関して実施例１の有機ＥＬ素子と比較するために、電子、及び正孔をバランスよく運ぶことにより色度が同じになるようにスペース層の構成を調整した。具体的には、ＢＣＰ：ＮＰＤの混合比率を変化させて青色、赤色、及び緑色の発光比率を調整した。
スペース層をＢＣＰ：ＮＰＤ(９０％：１０％、質量比)とした比較例４の有機ＥＬ素子の分光放射輝度スペクトルは、図８に示す実施例１の放射輝度スペクトルとほぼ同じスペクトル形状、つまり色度が同じになったが、発光強度は、実施例１よりも弱くなった。このことは、表２に示すように、比較例４の有機ＥＬ素子の発光効率、及び外部量子効率が、実施例１の有機ＥＬ素子よりも低くなることと関連している。
また、比較例５〜６でＢＣＰ：ＮＰＤの混合比率を変化させても、実施例１ほどの発光効率、及び外部量子効率の値はでなかった。
考えられる理由としては、次のとおりである。比較例４〜６の有機ＥＬ素子は、駆動電圧の低下に示されるとおり、電子輸送性のＢＣＰと正孔輸送性のＮＰＤとの共蒸着層であるため、電子と正孔がバランスよく運ばれている。しかしながら、ＢＣＰ、及びＮＰＤは、共にＥｇ７７Ｋの値が小さいため、三重項励起子の拡散が起こり、発光効率、及び外部量子効率の低下を招いていると考えられる。
一方、実施例１の有機ＥＬ素子は、演色性指数が高く、青色と緑色と赤色とがバランスよく発光していることがわかる。また、駆動電圧を４Ｖ以下に保ちながら、高効率な白色素子を実現しており、ΔＳＴの小さい化合物をスペース層材料に用いたことによる効果が発揮されているといえる。
このように、スペース層材料に本発明で特定する化合物を用いた実施例１の有機ＥＬ素子は、優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。【０１２５】
〔実施例２〜４〕
実施例２〜４の有機ＥＬ素子については、表３に示すようにスペース層、及び蛍光発光層の化合物を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表３にその結果を示す。
実施例２〜４の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-X(4)/BH-X:BD-X(20:10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
化合物ＳＬ−Ｘ、ＢＨ−ＸおよびＢＤ−Ｘは、表３に示すように、実施例に応じて変更した。【０１２６】
【表３】
2012099241.tif 000020
【０１２７】
表３に示すように、実施例２〜４の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。【０１２８】
〔実施例５〜７〕
実施例５〜７の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2:Ir(pq)2(acac)(10, 5%)/PH-01:Ir(ppy)3(3,
10%)/SL-X(3)/BH-1:BD-1(20, 10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
化合物ＳＬ−Ｘは、表４に示すように、実施例に応じて変更した。
このように、ＨＴ−２膜を形成せず、燐光発光層を第一発光層と第三発光層とを積層させた構成に変更し、スペース層の化合物、及び膜厚を変更し、障壁層の化合物を変更した以外は、実施例２の有機ＥＬ素子と同様に作製した。スペース層の化合物、蛍光発光層のホスト材料、及びドーパント材料については、表４に示す。第一発光層は、ホスト材料をＰＨ−０１とし、燐光発光性ドーパント材料をＩｒ（ｐｐｙ）３とし、第三発光層は、ホスト材料をＨＴ−２とし、燐光発光性ドーパント材料をＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）とした。
また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表４にその結果を示す。【０１２９】
【表４】
2012099241.tif 000021
【０１３０】
表４に示すように、実施例５〜７の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。【０１３１】
〔実施例８〜１０〕
実施例８〜１０の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PGH:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5, 10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20,
10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
化合物ＰＧＨは、表５に示すように、実施例に応じて変更した。
このように、燐光発光層の燐光ホスト材料を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。
また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表５にその結果を示す。【０１３２】
【表５】
2012099241.tif 000022
【０１３３】
表５に示すように、実施例８〜１０の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。【０１３４】
〔実施例１１〕
実施例１１の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(70)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5,
10%:0.4%)/SL-1(5)/BH-1:BD-1(20, 10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
このように、ＨＴ−１膜、及びスペース層の厚さを変更し、第一発光層のＩｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）とＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）との質量比を変更し、障壁層の化合物を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。
また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表６にその結果を示す。【０１３５】
【表６】
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【０１３６】
表６に示すように、実施例１１の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。特に、演色性指数が、すべての実施例、及び比較例の中で最も優れていた。【０１３７】
〔実施例１２〜１４〕
実施例１２〜１４で用いた化合物は、上記化合物の他に、さらに下記化合物を用いた。【０１３８】
【化１６】
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【０１３９】
実施例１２の有機ＥＬ素子は、次のようにして作製した。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に透明電極を覆うようにして化合物ＨＩ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＩ−１膜を形成した。このＨＩ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＩ−１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ−２を蒸着し、ＨＩ−１膜上に膜厚３０ｎｍのＨＴ−２膜を成膜した。このＨＴ−２膜は、正孔輸送層として機能する。
このＨＴ−２膜上に化合物ＰＨ−０１（ホスト材料）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚５ｎｍの緑色・赤色燐光発光層（第一発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３について１０質量％、Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）について０．６質量％とした。
この緑色・赤色燐光発光層上に化合物ＳＬ−１を蒸着して、膜厚５ｎｍのスペース層を形成した。
このスペース層上に化合物ＰＢＨ−１（ホスト材料）、化合物ＰＢＤ−１（青色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚３０ｎｍの青色燐光発光層（第二発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、２０質量％とした。
この青色燐光発光層上に、化合物ＰＢＨ−１を蒸着して、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
この障壁層上に電子輸送性化合物であるＥＴ−２を蒸着して、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
この電子輸送層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
このようにして、実施例１２の有機ＥＬ素子を作製した。
表８にも素子構成を示す。【０１４０】
実施例１３および実施例１４の有機ＥＬ素子は、表７に示す素子構成のように材料、膜厚、並びにドーパント材料濃度を変更し、実施例１２と同様にして作製した。【０１４１】
【表７】
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【０１４２】
また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に、電圧、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率Ｌ／Ｊ、外部量子効率ＥＱＥを評価した。ただし、各有機ＥＬ素子について、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２並びに１０ｍＡ／ｃｍ２となるように電圧を印加した条件で評価を行った。また、得られた分光放射輝度スペクトルから、輝度、電力効率ηおよびＥＬ発光スペクトルのピーク波長λｐ（ｎｍ）も測定した。表８に結果を示す。【０１４３】
【表８】
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【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置や照明装置における発光素子として利用できる。
【符号の説明】
【０１４５】
１，２０，３０，４０…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陽極、４…陰極、１０，２１，３１，４１…有機化合物層、１１…正孔輸送層、１２…第三発光層、１３，２２…第一発光層、１４…スペース層、１５，３２，４２…第二発光層、１６…電子輸送層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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