(57)【要約】  燐光発光層（５１，５２）は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、蛍光発光層（７）は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有する。電荷障壁層（６）は、蛍光発光層（７）の蛍光用ホストに注入された電子が蛍光発光層（７）から電荷障壁層（６）側に注入されるのをブロックし、かつ、正孔を燐光発光層（５１，５２）から蛍光発光層（７）に注入させる。燐光発光層（５１，５２）の燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、電荷障壁層（６）の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光発光層（７）の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとは、次の式（１）を満たす。ＥｇＰＤ＜ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ    （１）
2008123178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正孔を注入する陽極と、燐光発光層と、電荷障壁層と、蛍光発光層と、電子を注入する陰極と、をこの順で備え、
前記燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、
前記蛍光発光層は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有し、
前記電荷障壁層は、前記蛍光発光層に注入された前記電子が前記蛍光発光層から当該電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、前記正孔を前記燐光発光層から前記蛍光発光層に注入させ、
前記燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、前記電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、前記蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、次の式（１）を満たす有機ＥＬ素子。
ＥｇＰＤ＜ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ    （１）
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記電荷障壁層は、前記蛍光用ホストよりも小さいアフィニティ準位を有し、
前記電荷障壁層のアフィニティ準位ＡｆＥＢと、前記蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨとが、次の式（２）を満たす有機ＥＬ素子。
ＡｆＥＢ＜ＡｆＦＨ−０．１ｅＶ    （２）
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光発光層から前記電荷障壁層を介して前記蛍光発光層に注入される前記正孔は、前記蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入される有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項３に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光用ホストの正孔移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である有機ＥＬ素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記陽極と前記燐光発光層との間に正孔輸送層を有し、
前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルよりも大きい有機ＥＬ素子。
【請求項６】
請求項５に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光発光層の前記燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨと、前記燐光発光層の前記燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤと、前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴとが、次の式（３）を満たす有機ＥＬ素子。
（ＩｐＰＨ＋ＩｐＰＤ）／２＜ＩｐＨＴ  （３）
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記蛍光発光層は、青色発光層であり、
前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、
前記赤色燐光発光層は、前記緑色燐光発光層よりも前記陽極側に設けられている有機ＥＬ素子。
【請求項８】
正孔を注入する陽極と、蛍光発光層と、電荷障壁層と、燐光発光層と、電子を注入する陰極と、をこの順で備え、
前記燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、
前記蛍光発光層は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有し、
前記電荷障壁層は、前記蛍光発光層に注入された前記正孔が前記蛍光発光層から当該電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、前記電子を前記燐光発光層から前記蛍光発光層に注入させ、
前記燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、前記電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢと、前記蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、次の式（４）を満たす有機ＥＬ素子。
ＥｇＰＤ＜ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ    （４）
【請求項９】
請求項８に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記電荷障壁層は、前記蛍光用ホストよりも小さいイオン化ポテンシャルを有し、
前記電荷障壁層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＢと、前記蛍光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＦＨとが、次の式（５）を満たす有機ＥＬ素子。
ＩｐＨＢ＞ＩｐＦＨ−０．１ｅＶ    （５）
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光発光層から前記電荷障壁層を介して前記蛍光発光層に注入される前記電子は、前記蛍光用ホストのＬＵＭＯに注入される有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光用ホストの電子移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上である有機ＥＬ素子。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記蛍光発光層は、青色発光層であり、
前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、
前記赤色燐光発光層は、前記緑色燐光発光層よりも前記陰極側に設けられている有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記蛍光発光層は、青色発光層であり、
前記燐光発光層は、前記燐光用ホストと、赤色燐光発光を示す赤色燐光用ドーパントと、緑色燐光発光を示す緑色燐光用ドーパントと、を有する有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、
前記赤色燐光発光層は、赤色燐光用ホストと赤色燐光発光を示す赤色燐光用ドーパントとを有し、
前記緑色燐光発光層は、緑色燐光用ホストと緑色燐光発光を示す緑色燐光用ドーパントとを有する有機ＥＬ素子。
【請求項１５】
請求項１４に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記赤色燐光発光層の前記赤色燐光用ホストと前記緑色燐光発光層の前記緑色燐光用ホストとは、同一材料である有機ＥＬ素子。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記赤色燐光発光層と前記緑色燐光発光層との間において前記燐光発光材料を有しない中間層を有する有機ＥＬ素子。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記電荷障壁層は、厚さが３〜９ｎｍである有機ＥＬ素子。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子であって、
前記蛍光発光層の発光波長は、前記燐光発光層の発光波長より短く、
前記蛍光発光層は、波長４３０〜５００ｎｍの発光を示し、
前記燐光発光層は、波長５００〜６５０ｎｍの発光を示す有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子に関する。特に、発光色の異なる複数の発光層を備え、混合色の発光が得られる有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、互いに異なる波長の発光を示す複数の発光層を備え、これらの発光層の発光を混合した混合色の光が得られる有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子が知られている。例えば、積層された赤色発光層、緑色発光層および青色発光層を有し、これらの発光層の発光が混合された白色光が得られる有機ＥＬ素子が知られている。
ところで、有機化合物の励起状態には、励起一重項状態と励起三重項状態とがある。励起一重項状態からの発光は蛍光と呼ばれ、励起三重項状態からの発光は燐光と呼ばれる。通常、励起一重項状態と励起三重項状態とは、１：３の割合で生じる。【０００３】
ここで、従来の有機ＥＬ素子においては、主に蛍光を放出する蛍光発光材料を用いていた。このような蛍光発光を用いた有機ＥＬ素子においては、発光層で生成される励起のうちの２５％である励起一重項のみが発光に寄与し、残りの７５％である励起三重項は光を放出することなく失活していた。
そこで、有機ＥＬ素子の発光効率を向上するため、励起三重項からの発光である燐光を放出する燐光発光材料が開発されている（例えば、特許文献１）。例えば、赤色の発光を示す燐光発光材料や、緑色の発光を示す燐光発光材料が報告されている。ただし、青色発光を示す燐光発光材料については、未だ実用レベルのものが得られていない。【０００４】
このような燐光発光材料を適用すれば、混合色の有機ＥＬ素子においても、発光効率を向上することができる。
例えば、青色発光を示す蛍光発光材料と、赤色〜緑色の発光を示す燐光発光材料とを用いて白色発光を得る有機ＥＬ素子が知られている。これによれば、赤色〜緑色の発光についての量子効率が高くなり、有機ＥＬ素子全体の発光効率を向上することができる。
しかし、このような混合色の有機ＥＬ素子においても、赤色〜緑色の発光層の励起三重項からの発光が得られる一方、エネルギーギャップが小さいため、青色発光層の励起三重項は発光に寄与することなく失活していた。【０００５】
そこで、青色発光層の励起三重項を赤色および緑色の発光層に拡散させ、これにより赤および緑の燐光を得る有機ＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献２、３、非特許文献１）。このような有機ＥＬ素子によれば、通常は発光に寄与することなく失活していた青色発光層の励起三重項のエネルギーを利用して赤および緑の燐光を得ることができ、有機ＥＬ素子全体の発光効率を向上することができる。
上記非特許文献１に記載の有機ＥＬ素子は、青色蛍光発光層、障壁層、赤色燐光発光層、緑色燐光発光層、障壁層、青色蛍光発光層、をこの順に備える。この文献によれば、青色蛍光発光層の励起一重項から青色の蛍光発光が得られ、かつ、青色蛍光発光層の励起三重項は、障壁層を介して赤色および緑色の燐光発光層に拡散される。すると、赤色および緑色の燐光発光層の励起三重項が生成され、赤色および緑色の燐光発光が得られる。そして、青色蛍光発光と赤色および緑色の燐光発光とが混色され、全体として白色の発光が得られると報告されている。【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の有機ＥＬ素子においては、青色蛍光発光層のみならず、赤色および緑色の燐光発光層に対しても、正孔と電子とが注入され、励起子生成が生じる。この場合、青色蛍光発光層における十分な励起子生成が妨げられ、青色発光強度が低下して有機ＥＬ素子全体として白色の発光が得られないという問題が生じる。【０００７】
ここで、例えば、青色発光を示す第１発光層とその他の色の発光を示す第２発光層との間に第１発光層よりも小さいアフィニティ準位を有する電荷障壁層を設け、第１発光層に電子が留まりやすくすることで第１発光層における励起子生成の確率を高め、青色発光の強度を高くする素子構成が知られている（例えば、特許文献４）。
しかしながら、このような素子構成は、発光の弱い青色の第１発光層に電荷を集めて赤色との発光バランスをとることを目的としており、電荷障壁層としてはアフィニティ準位だけで規定されていた。
そのため、仮に、第２発光層に燐光発光を示す材料を適用したとしても第１発光層からの三重項エネルギー移動により燐光発光させるという構成には適用できなかった。【０００８】
特許文献２，３に記載の有機ＥＬ素子においては、蛍光発光層を構成する蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップが小さいため、緑色の燐光発光材料への三重項エネルギー移動ができず、緑色の燐光発光を得ることができない。【０００９】
また、特許文献５のｆｉｇ．６にも、三重項エネルギー移動を用いた白色発光の有機ＥＬ素子が開示されている。しかし、ここで用いられているα−ＮＰＤ（4,4’-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl）は、緑色の燐光発光材料（例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（fac-tris(2-phenylpyridine) iridium））よりも三重項エネルギーギャップが小さいため、緑色の燐光発光を得ることができない。【００１０】
【特許文献１】ＵＳ２００２／１８２４４１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／０３８０２０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００４／０６００２６号公報
【特許文献４】ＷＯ２００５／０９９３１３号公報
【特許文献５】ＵＳ２００２／１９７５１１号公報
【非特許文献１】ｎａｔｕｒｅ  ｖｏｌ４４０  ｐ．９０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、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、発光効率の高い混合色の有機ＥＬ素子を得られない。そのため、発光効率が高い混合色の有機ＥＬ素子は未だ実現されておらず、その開発が切望されていた。【００１２】
本発明の主な目的は、上記問題を解消し、発光効率が高い混合色の有機ＥＬ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の有機ＥＬ素子は、正孔を注入する陽極と、燐光発光層と、電荷障壁層と、蛍光発光層と、電子を注入する陰極と、をこの順で備え、前記燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、前記蛍光発光層は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有し、前記電荷障壁層は、前記蛍光発光層に注入された前記電子が前記蛍光発光層から当該電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、前記正孔を前記燐光発光層から前記蛍光発光層に注入させ、前記燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、前記電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、前記蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、次の式（１）を満たす。
ＥｇＰＤ＜ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ    （１）【００１４】
このような構成において、陰極から蛍光発光層に注入された電子は、電荷障壁層により蛍光発光層中に閉じ込められる。
陽極から注入された正孔は、燐光発光層および電荷障壁層を介して蛍光発光層に注入される。
すると、蛍光発光層の蛍光用ホストにおいて電子と正孔とが再結合し、励起一重項と励起三重項とが生成される。
蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、蛍光用ドーパントへエネルギー移動し、このエネルギーが、光（蛍光）として放出される。
なお、励起一重項は寿命が短いので、電荷障壁層を越えて燐光発光層へ励起一重項エネルギーが移動する可能性は低く、蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、効率よく蛍光用ドーパントへエネルギー移動して蛍光として取り出される。【００１５】
蛍光用ホストに生じた励起三重項エネルギーは、電荷障壁層を介して燐光発光層へ移動される。
これは、励起三重項は寿命が長いので、電荷障壁層ないし燐光発光層への長距離のエネルギー移動が可能であり、また、燐光発光層の燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光発光層の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、上記の式（１）を満たすことによる。
すなわち、ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨであるから、励起三重項エネルギーが蛍光用ホストから電荷障壁層へ移動可能であり、さらに、ＥｇＰＤ＜ＥｇＥＢであるから、電荷障壁層から燐光用ドーパントへ励起三重項エネルギーの移動が可能である。
このような蛍光用ホストの励起三重項エネルギーの移動により、燐光用ドーパントの励起三重項が生成され、燐光発光が得られる。
このように、蛍光発光と燐光発光とを利用して、生成エネルギーを最大限効率よく発光に変換し、格段の発光効率向上を図ることができる。【００１６】
従来においても蛍光発光と燐光発光とを用いて発光効率を向上させる素子構成は知られていた。
例えば、蛍光の青色発光層と燐光の赤色発光層とを積層し、青色発光は蛍光発光とし、赤色発光は燐光発光とする構成が知られていた。しかしながら、従来、寿命が長いとの理由から標準的に用いられてきた蛍光発光層のホスト材料が数種類あるところ（例えばアントラセンホスト材料など）、このような材料は一般に１重項エネルギーギャップは広いが３重項エネルギーギャップは狭い構成になっている。
そのため、単純に、従来用いられていた蛍光発光層のホストを本発明に適用するだけでは、上記式（１）の関係になり得ず、蛍光発光層の３重項エネルギーを拡散させて燐光ドーパントの発光にいかすという本発明の作用効果を奏することができない。
この点、本発明では、従来の発想とは異なり、３重項エネルギーギャップが広い材料を蛍光発光層のホストとして選択することとし、蛍光発光と燐光発光とを用いて画期的な高効率発光を実現した。
ここに、蛍光用ホストの３重項エネルギーギャップは、２．５５ｅＶを超えることが好ましく、２．６ｅＶ以上であることがさらに好ましく、２．７ｅＶ以上であることがより好ましい。
蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨが広ければ、上記式（１）を満たすような電荷障壁層の材料の選択枝が増えるからである。【００１７】
また、例えば燐光発光層と蛍光発光層との間において励起一重項エネルギーの移動をブロックする一重項ブロック層を備え、蛍光発光層の励起三重項エネルギーのみを燐光発光層へ移動させることにより混合色の発光を高効率に得ることができる素子構成がある（例えば、上記特許文献２）。
しかしながら、単純に一重項エネルギーギャップの広い一重項ブロック層を設けただけでは、蛍光発光層から燐光発光層へ励起三重項エネルギーを効率よく移動させることができず、結果として発光効率の改善につながらないという問題がある。
この点、本発明においては、蛍光用ホストで生成される励起三重項エネルギーを効率よく燐光発光層に移動させるべく上記式（１）の関係性を有する層を積層する構成とする。
また、単に、一重項ブロック層とした場合、本願発明のごとく電荷障壁層とするものではないので、蛍光発光層において効率よく励起子生成を行うこともできず、発光効率の向上を図ることができない。【００１８】
ここで、各材料の三重項エネルギーギャップＥｇは、燐光発光スペクトルに基づいて規定することが例として挙げられ、例えば、本発明にあっては以下のように規定することが例として挙げられる。
すなわち、各材料をＥＰＡ溶媒（容積比でジエチルエーテル：イソペンタン：エタノール＝５：５：２）に１０μｍｏｌ／Ｌで溶解し、燐光測定用試料とする。
そして、燐光測定用試料を石英セルに入れ、７７Ｋに冷却し、励起光を照射し、放射される燐光を波長に対して測定する。
得られた燐光スペクトルの短波長側の立ちあがりに対して接線を引き、該波長値をエネルギーに換算した値を三重項エネルギーギャップＥｇとする。
なお、測定には市販の測定装置Ｆ−４５００（日立製）を用いることができる。
ただし、このような規定によらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で３重項エネルギーギャップとして定義できる値であればよい。【００１９】
本発明では、前記電荷障壁層は、前記蛍光用ホストよりも小さいアフィニティ準位を有し、前記電荷障壁層のアフィニティ準位ＡｆＥＢと、前記蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨとが、次の式（２）を満たすことが好ましい。
ＡｆＥＢ＜ＡｆＦＨ−０．１ｅＶ    （２）【００２０】
このような構成において、上記式（２）の関係により、電荷障壁層のアフィニティ準位ＡｆＥＢが蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨよりも小さくなる。
そのため、蛍光用ホストから電荷障壁層に電子が注入されにくくなり、電子は蛍光発光層に閉じ込められる。
その結果、蛍光発光層において効率よく励起子生成が生じ、発光効率が向上される。【００２１】
ここで、アフィニティ準位Ａｆ（電子親和力）とは、材料の分子に電子を一つ与えた時に放出または吸収されるエネルギーをいい、放出の場合は正、吸収の場合は負と定義する。
アフィニティ準位Ａｆは、イオン化ポテンシャルＩｐと光学エネルギーギャップＥｇ’とにより次のように規定される。
Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇ’
ここで、イオン化ポテンシャルＩｐは、各材料の化合物から電子を取り去ってイオン化するために要するエネルギーを意味し、例えば、紫外線光電子分光分析装置（ＡＣ−３、理研（株）計器）で測定した値を用いることができる。
光学エネルギーギャップＥｇ’は、伝導レベルと価電子レベルとの差をいい、例えば、各材料のトルエン希薄溶液の吸収スペクトルの長波長側接線とベースライン（吸収ゼロ）との交点の波長値をエネルギーに換算して求めることが例として挙げられる。
ただし、上記の規定によらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でイオン化ポテンシャル、光学エネルギーギャップとして定義できる値であればよい。【００２２】
ここで、例えば、青色発光を示す第１発光層とその他の色の発光を示す第２発光層との間に第１発光層よりも小さいアフィニティ準位を有する電荷障壁層を設け、第１発光層に電子が留まりやすくすることで第１発光層における励起子生成の確率を高め、青色発光の強度を高くする素子構成が知られている（例えば、特許文献４）。
しかしながら、従来は発光の弱い青色の第１発光層に電荷を集めて赤色との発光バランスをとることを目的としており、電荷障壁層としてはアフィニティ準位だけで規定されていた。
そのため、仮に、第２発光層に燐光発光を示す材料を適用したとしても第１発光層からの三重項エネルギー移動により燐光発光させるという構成には適用できなかった。
この点、本発明においては、アフィニティ準位に関する上記式（２）に加えて、蛍光発光層、燐光発光層、電荷障壁層の各層が、上記の式（１）を満たすこととしている。
その結果、電荷を集めて効率よく蛍光発光層において励起子生成できるとともに蛍光発光層から三重項エネルギーを燐光発光層に移動させ、発光効率を格段に向上させることができる。【００２３】
なお、電荷障壁層は、蛍光発光層への正孔の注入を確保するため、正孔輸送性であることが好ましい。
電荷障壁層として、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、テトラアミン化合物等の正孔輸送性材料を用いることが例として挙げられ、例えば、次の式で表される化合物が挙げられる。【００２４】
【化１】
2008123178.tif 000003
【００２５】
Ａｒ２〜Ａｒ４は置換又は無置換の核原子数５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基であり、ｐは１〜４の整数である。ｐ≧２の時、Ａｒ３、Ａｒ４はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
Ａｒ３とＡｒ４とが結合していてもよい。
核原子数が５〜５０のアリール基またはヘテロアリール基としては、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントリル、ピレニル、クリセニル、コロニル、ビフェニル、テルフェニル、ピローリル、フラニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、オキサジアゾリル、ジフェニルアントラセニル、インドリル、カルバゾリル、ピリジル、ベンゾキノリル、フルオレニル、フルオランテニル、アセナフトフルオランテニル、スチルベンなどが例として挙げられる。なお、電荷障壁層はアミン化合物に限られないことはもちろんである。【００２６】
本発明では、前記燐光発光層から前記電荷障壁層を介して前記蛍光発光層に注入される前記正孔は、前記蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入されることが好ましい。【００２７】
このような構成において、燐光発光層の正孔が、電荷障壁層を介して蛍光用ホストのＨＯＭＯ(Highest Occupied Molecular Orbital : 最高被占軌道）に注入される。
すると、蛍光用ホストにおいて励起子が生成される。
例えば、蛍光発光層のホストではなく蛍光用ドーパントに電荷（正孔）注入する構成（例えば、上記特許文献３）では、蛍光用ドーパントの三重項エネルギーギャップが一般に小さいので燐光発光層にエネルギー移動させる材料の選択が不可能である。
仮に、蛍光用ドーパントとして三重項エネルギーギャップが十分に大きいものを使用した場合でも、蛍光用ドーパントの濃度は薄いため十分な燐光発光を得るだけのエネルギーを生じさせることはできない。
この点、本発明では蛍光用ホストを励起することとし、十分なエネルギー生成を確保するとともに、材料選択の観点からも実現可能性を保証することができる。【００２８】
本発明では、前記燐光用ホストの正孔移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。【００２９】
このような構成において、高い正孔移動度を有する燐光用ホストを備えることにより、正孔の輸送能力を高めて電荷障壁層を介して正孔を蛍光発光層に注入することができる。
本発明では蛍光発光層のホストにおいて励起子生成を行わせることが重要であるところ、陽極と蛍光発光層との間に燐光発光層および電荷障壁層を備えるため、これらの層を超えて正孔を蛍光発光層まで輸送しなければならない。【００３０】
この点、本発明においては燐光用ホストの正孔移動度を高くし、蛍光発光層の陽極側に電荷障壁層を設けた場合でも正孔を蛍光発光層まで輸送することができる。
そして、蛍光発光層において電荷障壁層で電子をブロックしつつ、高い輸送能によって正孔を蛍光発光層に注入するので、蛍光発光層（のホスト）における励起子生成確率を高めて発光効率の向上を図ることができる。【００３１】
また、従来、発光層において電荷の再結合を促す都合上、発光層のホストとして電荷移動度が大きいものはキャリアバランスがとりづらいため最適化することが困難であった。これに対し、本発明では燐光発光層で電荷の再結合をさせるのではなく、蛍光発光層から拡散してくるエネルギーを利用して発光を得るところ、従来とは異なって発光層である燐光発光層のホストの正孔移動度を高くすることが好ましい。これにより、蛍光発光層における電荷の再結合を促進し、全体としての発光効率の向上を図る。【００３２】
なお、燐光用ホストの正孔移動度は大きいことが好ましく、例えば、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましく、さらには、１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
あるいは、燐光用ホストとしては正孔輸送性材料とし、正孔移動度が電子移動度よりも大きいものであってもよい。
そして、燐光用ホストは、当然に燐光用ドーパントよりもエネルギーギャップが大きいものであることはもちろんである。【００３３】
また、電荷障壁層を介して正孔を蛍光発光層に注入させるため、電荷障壁層の正孔移動度は大きくすることが好ましく、また、燐光発光層から電荷障壁層に注入された正孔が電荷障壁層に滞留することを防ぐために、電荷障壁層の正孔移動度μＥＢは燐光用ホストの正孔移動度μＰＨに対して所定比以上であることが好ましい。
電荷障壁層の正孔移動度としては、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上、さらには、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上とすることが例として挙げられ、１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上とすることが例として挙げられる。
また、電荷障壁層の正孔移動度μＥＢは、燐光用ホストの正孔移動度μＰＨに対して、例えば、μＥＢ／μＰＨ≧０．１とすることが例として挙げられ、さらには、μＥＢ／μＰＨ≧０．７とすることが例として挙げられ、さらには、μＥＢ／μＰＨ≧１とすることが例として挙げられる。
なお、上限値としては特に制限されるものではないが、μＥＢ／μＰＨ＜１０３程度とすることが例として挙げられる。【００３４】
また、前記陽極と前記燐光発光層との間に正孔輸送層を設ける場合、この正孔輸送層の正孔移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
このように正孔移動度の高い正孔輸送層を備えることにより、正孔の輸送能力を高めて、正孔を蛍光発光層に注入することができる。
本発明では蛍光発光層のホストにおいて励起子生成を行わせることが重要であるところ、陽極と蛍光発光層との間に燐光発光層および電荷障壁層を備えるため、これらの層を超えて正孔を蛍光発光層まで輸送しなければならない。
この点、正孔移動度の高い正孔輸送層を備えることにより、蛍光発光層の陽極側に電荷障壁層を設けた場合でも正孔を蛍光発光層まで輸送することができる。
そして、蛍光発光層において電荷障壁層で電子をブロックしつつ、高い輸送能によって正孔を蛍光発光層に注入するので、蛍光発光層（のホスト）における励起子生成確率を高めて発光効率の向上を図ることができる。【００３５】
なお、正孔輸送層の正孔移動度は大きいことが好ましく、例えば、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましく、さらには、１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。【００３６】
本発明では、前記陽極と前記燐光発光層との間に正孔輸送層を有し、前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルが、前記燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルよりも大きいことが好ましい。【００３７】
このような構成において、陽極と燐光発光層との間において陽極からのホール注入を助ける正孔輸送層を備えるので、ホール注入障壁を小さくして駆動電圧の低減等の作用を奏することができる。
ただし、燐光発光層において、ホールは燐光用ドーパントではなく燐光用ホストに注入されなければならないところ、正孔輸送層から燐光用ドーパントにホール注入されてしまうと電荷（ホール）が直接に燐光用ドーパントでの再結合に消費されて蛍光発光層まで輸送されないという不都合が生じる。
特に、ホール注入障壁を下げるために陽極の仕事関数と正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐを近づけることが一般的であるため、燐光ドーパントのＩｐより小さいＩｐを有する正孔輸送層を設けてしまうことになりやすい。その結果、正孔輸送層を設けたために正孔の多くが直に燐光ドーパントで消費されて発光効率が下がってしまうという問題につながる。
この点、本発明においては、正孔輸送層のＩｐは燐光用ドーパントのＩｐよりも大きいこととし、燐光用ドーパントでの電荷の消費を防ぐことで蛍光発光層での励起子生成確率を高めて全体の発光効率の向上を図ることができる。【００３８】
本発明では、前記燐光発光層の前記燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨと、前記燐光発光層の前記燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤと、前記正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴとが、次の式（３）を満たすことが好ましい。
（ＩｐＰＨ＋ＩｐＰＤ）／２＜ＩｐＨＴ  （３）【００３９】
このような式（３）を満たすことにより、正孔注入層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴは、燐光用ドーパントのＩｐと燐光用ホストのＩｐとの中間の準位（（ＩｐＰＨ＋ＩｐＰＤ）／２）よりも燐光用ホストのＩｐに近い準位に位置することになる。
すると、正孔輸送層から燐光発光層に注入される正孔は、燐光用ドーパントよりも燐光用ホストに注入されやすくなる。
その結果、燐光用ドーパントでの電荷の消費を防ぎ、蛍光発光層での励起子生成確率を高めて全体の発光効率の向上を図ることができる。【００４０】
なお、正孔輸送層のＩｐの上限値としては燐光用ホストのＩｐ程度とすることが例としてあげられる。【００４１】
さらに、燐光発光層における直接の電荷消費を減らすため、燐光用ドーパントの濃度を低くすることが好ましく、例えば、４％未満とすることが好ましい。
燐光発光層として、例えば２層以上設けられている場合には、もっとも陽極側に位置する燐光発光層の燐光用ドーパントの濃度を４％未満にすることが好ましい。
燐光用ドーパントは高濃度（例えば８％程度）で利用されるのが一般的であるが、本発明では燐光用ドーパントにおいて直接に電荷が再結合して電荷が消費されてしまっては本来の再結合領域である蛍光発光層における再結合確率がそれだけ低くなり、発光効率の向上を達成できない。
この点、燐光用ドーパントのドープ濃度を低くすることにより、蛍光発光層において効率よく励起子生成できるとともに蛍光発光層から三重項エネルギーを燐光発光層に移動させ、発光効率を格段に向上させることができる。【００４２】
本発明では、前記蛍光発光層は、青色発光層であり、前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、前記赤色燐光発光層は、前記緑色燐光発光層よりも前記陽極側に設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、蛍光発光層の青色、燐光発光層の赤色および緑色の発光を混合した白色光を、高い発光効率で得ることができる。
すなわち、蛍光発光層の励起一重項からは青色の発光が得られ、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーは緑色燐光用ドーパントへ移動する。これにより生成した緑色燐光用ドーパントの励起三重項エネルギーの一部は、緑色の燐光として放出される。緑色燐光用ドーパントの残りの励起三重項エネルギーは、赤色燐光用ドーパントへ移動し、これにより生成した赤色燐光用ドーパントの励起三重項から赤色の燐光が放出される。これらの発光が混合され、白色光が得られる。
なお、例えば、ここでいう青色の発光とは波長４３０〜５００ｎｍの光を、赤色の発光とは波長５５０〜６５０ｎｍの光を、緑色の発光とは波長５００〜５５０ｎｍの光を、それぞれ示す。波長５５０〜６５０ｎｍおよび５００〜５５０ｎｍの発光、すなわち赤色および緑色を示す燐光材料は、一般に知られているので、特別な材料を用いることなく発光効率の高い混合色の有機ＥＬ素子を構成することができる。【００４３】
本発明の他の有機ＥＬ素子は、正孔を注入する陽極と、蛍光発光層と、電荷障壁層と、燐光発光層と、電子を注入する陰極と、をこの順で備え、前記燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、前記蛍光発光層は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有し、前記電荷障壁層は、前記蛍光発光層に注入された前記正孔が前記蛍光発光層から当該電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、前記電子を前記燐光発光層から前記蛍光発光層に注入させ、前記燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、前記電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢと、前記蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、次の式（４）を満たす。
ＥｇＰＤ＜ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ    （４）【００４４】
本発明の有機ＥＬ素子は、蛍光発光層が陽極側に、燐光発光層が陰極側に設けられ、電荷障壁層が正孔の移動をブロックする点で、上述の有機ＥＬ素子と異なる。ただし、原理としては上述の発明と同様である。
すなわち、本発明の有機ＥＬ素子において、陽極から蛍光発光層に注入された正孔は、電荷障壁層により蛍光発光層中に閉じ込められる。陰極から注入された電子は、燐光発光層および電荷障壁層を介して蛍光発光層に注入される。
すると、蛍光発光層の蛍光用ホストにおいて電子と正孔とが再結合し、励起一重項と励起三重項とが生成される。
蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、蛍光用ドーパントへエネルギー移動し、このエネルギーが、光（蛍光）として放出される。【００４５】
蛍光用ホストに生じた励起三重項エネルギーは、電荷障壁層を介して燐光発光層へ移動される。
これは、燐光発光層の燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢと、蛍光発光層の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、上記の式（４）を満たすことによる。
このような蛍光用ホストの励起三重項エネルギーの移動により、燐光用ドーパントの励起三重項が生成され、燐光発光が得られる。
このように、蛍光発光と燐光発光とを利用して、生成エネルギーを最大限効率よく発光に変換し、格段の発光効率向上を図ることができる。【００４６】
本発明では、前記電荷障壁層は、前記蛍光用ホストよりも小さいイオン化ポテンシャルを有し、前記電荷障壁層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＢと、前記蛍光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＦＨとが、次の式（５）を満たすことが好ましい。
ＩｐＨＢ＞ＩｐＦＨ−０．１ｅＶ    （５）【００４７】
本発明では、前記燐光発光層から前記電荷障壁層を介して前記蛍光発光層に注入される前記電子は、前記蛍光用ホストのＬＵＭＯ(Lowest Unoccupied Molecular Orbital : 最低空軌道）に注入されることが好ましい。【００４８】
本発明では、前記燐光用ホストの電子移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。【００４９】
本発明では、前記蛍光発光層は、青色発光層であり、前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、前記赤色燐光発光層は、前記緑色燐光発光層よりも前記陰極側に設けられていることが好ましい。【００５０】
これら構成を備える本発明の有機ＥＬ素子は、上述の有機ＥＬ素子と同様の優れた作用効果を発揮することができる。【００５１】
いずれの本発明においても、前記蛍光発光層は、青色発光層であり、前記燐光発光層は、前記燐光用ホストと、赤色燐光発光を示す赤色燐光用ドーパントと、緑色燐光発光を示す緑色燐光用ドーパントと、を有することが好ましい。
このような構成によれば、蛍光発光層から青色の、燐光発光層から赤および緑色の発光が得られ、全体として白色の発光を得ることができる。
ただし、単一の燐光発光層に赤色燐光用ドーパントと緑色燐光用ドーパントの双方を含有させた場合、緑色燐光用ドーパントから赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動が起こりやすく、緑色に比して赤色が強くなるおそれがあるので、赤色燐光用ドーパントの濃度を緑色燐光用ドーパントよりも薄くして、緑色燐光用ドーパントから赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動を抑制することが好ましい。【００５２】
本発明では、前記燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備え、前記赤色燐光発光層は、赤色燐光用ホストと赤色燐光発光を示す赤色燐光用ドーパントとを有し、前記緑色燐光発光層は、緑色燐光用ホストと緑色燐光発光を示す緑色燐光用ドーパントとを有することが好ましい。
このような構成によれば、赤色燐光発光層と緑色燐光発光層とを分離して設けることにより、緑色燐光用ドーパントから赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動を抑制して良好な白色発光を得ることができる。【００５３】
本発明では、前記赤色燐光発光層の前記赤色燐光用ホストと前記緑色燐光発光層の前記緑色燐光用ホストとは、同一材料であることが好ましい。
このような構成によれば、赤色燐光用ホストと緑色燐光用ホストとが同一材料なので、有機ＥＬ素子製造のために用いる材料の種類を減らすことができ、製造を容易にすることができる。
また、燐光発光層が電荷障壁層よりも陽極側に位置するとき、陽極と燐光発光層との間に正孔輸送層を設ける場合には、正孔輸送層と、赤色燐光用ホストおよび緑色燐光用ホストと、は同一材料であってもよい。この場合、有機ＥＬ素子の製造をさらに容易にすることができる。【００５４】
本発明では、有機ＥＬ素子は、前記赤色燐光発光層と前記緑色燐光発光層との間において前記燐光発光材料を有しない中間層を有することが好ましい。【００５５】
励起三重項エネルギーは拡散長が長いため、赤色燐光発光層と緑色燐光発光層とが隣接する場合、緑色燐光発光層から赤色燐光発光層へのエネルギーの移動が起こりやすい。
その結果、赤色の発光強度が大きく、緑色の発光強度が小さくなりやすい。
そこで、赤色燐光発光層と緑色燐光発光層との間に、燐光発光材料を含有しない中間層を設けることにより、緑色燐光発光層から赤色燐光発光層への励起三重項エネルギーの移動を適宜制限し、発光の色度を容易に調整することができる。【００５６】
なお、中間層の構成材料、赤色燐光用ホストの構成材料、緑色燐光用ホストの構成材料は同一材料であってもよく、この場合は燐光発光層でホスト材料を共通化するので、製造工程が非常に簡略化される。
さらに、燐光発光層が電荷障壁層よりも陽極側に位置するとき、陽極と燐光発光層との間に正孔輸送層を設ける場合には、正孔輸送層、中間層、赤色燐光用ホストおよび緑色燐光用ホストは同一材料であってもよい。【００５７】
本発明では、前記蛍光用ホストと前記燐光用ホストとは、同一材料であることが好ましい。もしくは本発明では、前記電荷障壁層と前記燐光用ホストとは、同一材料であることが好ましい。
このような構成によれば、有機ＥＬ素子製造のために用いる材料の種類を減らすことができ、製造を容易にすることができる。【００５８】
本発明では、前記電荷障壁層は、厚さが３〜９ｎｍであることが好ましい。
例えば、陰極側に蛍光発光層を設けた構成（図１）で説明する。
この場合、電荷障壁層の厚さを３〜９ｎｍとすれば、電荷障壁層に厚みがあるので、電子ブロック機能が十分に機能し、蛍光発光層に電子がたまる。
一方、正孔は電荷障壁層を介して蛍光発光層に注入される。
すなわち、電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックしつつ、正孔を蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入させることができる。
すると、蛍光発光層における電荷の再結合確率が高くなり、蛍光発光層の発光効率も高くなり、また、エネルギー移動により燐光発光層からの発光も得られる。
通常、駆動電圧の上昇を回避する目的から層の厚みは薄くするものであるが、本発明では、蛍光発光層における再結合確率を高めることが重要であるため、電荷障壁層を厚くする。
これにより、蛍光発光層における励起子生成確率の向上、および、エネルギー移動による燐光発光の利用により全体として発光効率を格段に向上させ、結果として、同じ輝度であれば従来の蛍光発光のみのＥＬ素子に比べて駆動電圧の低下も期待できる。【００５９】
そして、電荷障壁層に厚みをとる場合には、燐光用ホストの正孔移動度が大きいことが好ましい。または、電荷障壁層の正孔移動度を大きくすることが好ましい。
これにより、電荷障壁層を設けていても正孔を蛍光発光層（のホスト）に効率よく注入できる。そして、蛍光発光層に対して電荷ブロックとともに正孔注入を効率的に行って発光効率の格段の向上を図り、かつ、駆動電圧を低下させることができる。【００６０】
電荷障壁層は、電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックするため、蛍光用ホストよりも小さいアフィニティ準位を有することが好ましいところ、アフィニティ準位とイオン化ポテンシャルとのエネルギーギャップの大きさには限界があるので、小さいアフィニティ準位を有する材料は、一般に、イオン化ポテンシャルが小さい。
また、電荷障壁層および蛍光用ホストは、上記の式（１）を満たす必要があり、電荷障壁層の三重項励起エネルギーギャップＥｇＥＢは、蛍光用ホストの三重項励起エネルギーギャップＥｇＦＨ以下でなければならない（ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ）から、電荷障壁層のエネルギーギャップを大きくすることが制限される。
したがって、小さいアフィニティ準位を有し上記の式（１）を満たす電荷障壁層は、イオン化ポテンシャルが小さいものとならざるをえない。
そして、イオン化ポテンシャルが小さい材料を電荷障壁層とすると、正孔が蛍光用ドーパントに注入されやすくなってしまうが、正孔は蛍光用ホストに注入されることが好ましく、蛍光用ドーパントへの注入が発生することは好ましくない。
そこで、電荷障壁層の厚さを制限し、９ｎｍ以下とする。すると、電荷障壁層にイオン化ポテンシャルが小さい材料を用いていた場合でも、電荷障壁層を通過する間に正孔の準位が下がることがなく、燐光発光層の正孔を蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入させることができる。【００６１】
一方、電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックするためには、電荷障壁層の厚さは、３ｎｍ以上であることが好ましい。
したがって、電荷障壁層の厚さが３〜９ｎｍである本発明の有機ＥＬ素子においては、電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックしつつ、燐光発光層の正孔を蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入させることができる。
なお、電荷障壁層の厚さは４〜８ｎｍであることがより好ましく、５〜７ｎｍであることがさらに好ましい。【００６２】
また、陽極側に蛍光発光層を設けた構成（図４）の場合は、電子と正孔の役割を入れ替えて考えればよい。例えば電荷障壁層の厚さを３〜９ｎｍとすれば、電荷障壁層に厚みがあるので、正孔ブロック機能が十分に機能し、蛍光発光層に正孔がたまる。
一方、電子は電荷障壁層を介して蛍光発光層に注入される。
すなわち、正孔が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックしつつ、電子を蛍光用ホストのＬＵＭＯに注入させることができる。すると、蛍光発光層における電荷の再結合確率が高くなり、蛍光発光層の発光効率も高くなり、また、エネルギー移動により燐光発光層からの発光も得られる。
通常、駆動電圧の上昇を回避する目的から層の厚みは薄くするものであるが、本発明では、蛍光発光層における再結合確率を高めることが重要であるため、電荷障壁層を厚くする。
これにより、蛍光発光層における励起子生成確率の向上、および、エネルギー移動による燐光発光の利用により全体として発光効率を格段に向上させ、結果として、同じ輝度であれば従来の蛍光発光のみのＥＬ素子に比べて駆動電圧の低下も期待できる。【００６３】
そして、電荷障壁層に厚みをとる場合には、燐光用ホストの電子移動度が大きいことが好ましい。または、電荷障壁層の電子移動度を大きくすることが好ましい。
これにより、電荷障壁層を設けていても電子を蛍光発光層（のホスト）に効率よく注入できる。そして、蛍光発光層に対して電荷ブロックとともに電子注入を効率的に行って発光効率の格段の向上を図り、かつ、駆動電圧を低下させることができる。【００６４】
電荷障壁層は、正孔が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックするため、蛍光用ホストよりも小さいイオン化ポテンシャルを有することが好ましい
また、電荷障壁層および蛍光用ホストは、上記の式（４）を満たす必要があり、電荷障壁層の三重項励起エネルギーギャップＥｇＨＢは、蛍光用ホストの三重項励起エネルギーギャップＥｇＦＨ以下でなければならない（ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ）から、電荷障壁層のエネルギーギャップを大きくすることが制限される。【００６５】
いずれの本発明においても、前記蛍光発光層の発光波長は、前記蛍光発光層の発光波長より短く、前記蛍光発光層は、波長４３０〜５００ｎｍの発光を示し、前記燐光発光層は、波長５００〜６５０ｎｍの発光を示すことが好ましい。
このような構成によれば、蛍光発光層からの短波長発光および燐光発光層からの長波長発光を混合した混合色の光を、高い発光効率で得ることができる。
一般に、燐光材料で短波長（青色）の発光を示す良好な材料は実用レベルで知られておらず、また、蛍光とした場合も青色の発光効率は一般に低い。
そのため、発光層を積層して混合色（例えば白色）を得る場合でも、青色の強度が弱く、色度が良好な白色は得られていなかった。
この点、本発明においては燐光では実現できない青色を蛍光材料とし、この蛍光発光層に励起子生成を集めるため、蛍光発光による青色強度を十分に強く得ることができる。
そして、青色用ホストから燐光発光層にエネルギー移動させて燐光発光（例えば赤色）を高効率に得る。
したがって、従来は困難であった色味のよい白色を、しかも高効率に実現できるという画期的な効果を奏する。【００６６】
なお、波長４３０〜５００ｎｍの発光を示す蛍光材料、および、波長５００〜６５０ｎｍの発光を示す燐光材料は、一般に知られているので、特別な材料を用いることなく発光効率の高い混合色の有機ＥＬ素子を構成することができる。【００６７】
本発明では、前記電荷障壁層は、前記蛍光用ドーパントよりも大きい三重項エネルギーギャップを有することが好ましい。【００６８】
本発明においては蛍光用ホストにおいて励起子生成を生じさせ、この励起子エネルギーのうち励起三重項エネルギーは電荷障壁層を介して燐光発光層に移動させる必要がある。
ここで、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーが電荷障壁層側に移動するよりも蛍光用ドーパントに移動して失活してしまっては不都合であり、発光効率の向上に結びつかない。
特に、蛍光用ドーパントは蛍光用ホストにドープされるものであるため、蛍光用ホストのエネルギーは蛍光用ドーパントに移動しやすい。
この点、本発明においては、蛍光用ホストと蛍光用ドーパント間における三重項エネルギーギャップの差異よりも電荷障壁層と蛍光用ホスト間の三重項エネルギーギャップの差異が小さくなるようにするために、電荷障壁層は蛍光用ドーパントよりも大きい三重項エネルギーギャップを有する。
これにより、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーは蛍光用ドーパントの三重項エネルギーに移動するよりも電荷障壁層側に移動しやすくなり、電荷障壁層を介した燐光発光層側へのエネルギー移動を促進する。
その結果、蛍光用ドーパントによって失活する励起三重項エネルギーを少なくして発光効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態における有機ＥＬ素子の構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態における有機ＥＬ素子のバンドダイアグラムを示す図。
【図３】本発明の第１実施形態における有機ＥＬ素子の各層の三重項エネルギーギャップを示す図。
【図４】本発明の第２実施形態における有機ＥＬ素子の構成を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態における有機ＥＬ素子のバンドダイアグラムを示す図。
【図６】本発明の第２実施形態における有機ＥＬ素子の各層の三重項エネルギーギャップを示す図。
【符号の説明】
【００７０】
１      有機ＥＬ素子
３      陽極
４      正孔輸送層
６      電荷障壁層
７      蛍光発光層
８      電子輸送層
９      陰極
５１      赤色燐光発光層
５２      緑色燐光発光層
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。【００７２】
（１）有機ＥＬ素子の構成
有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
(a) 陽極／発光層／陰極
(b) 陽極／正孔注入層／発光層／陰極
(c) 陽極／発光層／電子注入層／陰極
(d) 陽極／正孔注入層／発光層／電子注入層／陰極
(e) 陽極／有機半導体層／発光層／陰極
(f) 陽極／有機半導体層／電子障壁層／発光層／陰極
(g) 陽極／有機半導体層／発光層／付着改善層／陰極
(h) 陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
(i) 陽極／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(j) 陽極／無機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(k) 陽極／有機半導体層／絶縁層／発光層／絶縁層／陰極
(l) 陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／絶縁層／陰極
(m) 陽極／絶縁層／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層／陰極
などの構造を挙げることができる。
これらの中で通常(h)の構成が好ましく用いられる。【００７３】
（２）透光性基板
有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板は有機ＥＬ素子を支持する基板であり、４００〜７００ｎｍ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。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
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、石英等が挙げられる。
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、ポリサルフォン等を挙げることができる。【００７４】
（３）陽極
有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は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（ＩＺＯ）、金、銀、白金、銅等が適用できる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
このように発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率を１０％より大きくすることが好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選択される。【００７５】
（４）発光層
有機ＥＬ素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。
すなわち、
(A)注入機能；電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能、
(B)輸送機能；注入した電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる機能、
(C)発光機能；電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能、
がある。
ただし、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、少なくともどちらか一方の電荷を移動することが好ましい。
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、ＬＢ（Langmuir Blodgett）法等の公知の方法を適用することができる。
発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい。
ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、ＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭５７−５１７８１号公報に開示されているように、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
さらに、発光層の膜厚は、好ましくは５〜５０ｎｍ、より好ましくは６〜５０ｎｍである。５ｎｍ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恐れがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇する恐れがある。【００７６】
本発明の有機ＥＬ素子は、正孔を注入する陽極と、燐光発光層と、電荷障壁層と、蛍光発光層と、電子を注入する陰極と、をこの順で備える。
したがって、本実施形態の有機ＥＬ素子において、発光層には燐光発光層および蛍光発光層が含まれ、燐光発光層と蛍光発光層との間には電荷障壁層が設けられる。
ここで、燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有し、蛍光発光層は、蛍光用ホストと蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有する。
また、陰極側に蛍光発光層を設けた本実施形態のような構成（図１）の場合には、電荷障壁層は、蛍光発光層の蛍光用ホストに注入された電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、正孔を燐光発光層から蛍光発光層に注入させる。
燐光発光層の燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光発光層の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとは、次の式（１）を満たす。【００７７】
ＥｇＰＤ＜ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ    （１）【００７８】
以下、燐光発光層、蛍光発光層および電荷障壁層のそれぞれについて説明する。【００７９】
（４．１）燐光発光層
燐光発光層は、燐光用ホストと燐光発光を示す燐光用ドーパントとを有する。燐光発光層は単一又は複数のホスト材料に一種または二種以上の燐光用ドーパントを混在させてもよい。また  燐光発光層を二層以上とし、それぞれの層に一種または二種以上の燐光用ドーパントを混在させてもよい。
燐光発光層を複数とする場合は、燐光発光層は、赤色に発光する赤色燐光発光層と、緑色に発光する緑色燐光発光層と、を備えることが好ましい。
赤色燐光発光層は、陰極側に蛍光発光層を設けた本実施形態のような構成（図１）の場合には、緑色燐光発光層よりも陽極側に設けられ、赤色燐光用ホストと赤色燐光発光を示す赤色燐光用ドーパントとを有する。
緑色燐光発光層は、緑色燐光用ホストと緑色燐光発光を示す緑色燐光用ドーパントとを有する。
赤色燐光発光層の赤色燐光用ホストと緑色燐光発光層の緑色燐光用ホストとは、異なった材料又は同一材料で構成されてもよい。さらに、正孔輸送層を設ける場合、正孔輸送層と、赤色燐光用ホストおよび緑色燐光用ホストとは、異なった材料でもあっても同一材料であってもよい。
緑色燐光用ドーパントの励起三重項エネルギーを赤色燐光用ドーパントへ移動させるため、赤色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップは、緑色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップよりも小さい。【００８０】
赤色燐光用ドーパントの具体例としては、例えば、ＰＱＩｒ（iridium(III) bis(2-phenyl quinolyl-N,C2’) acetylacetonate）の他、下記の化合物が挙げられる。【００８１】
【化２】
2008123178.tif 000004
【００８２】
緑色燐光用ドーパントの具体例としては、例えば、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の他、下記の化合物が挙げられる。【００８３】
【化３】
2008123178.tif 000005
【００８４】
また、発光の色度を調整するため、赤色燐光発光層と緑色燐光発光層との間に、燐光発光材料を含有しない中間層を設けることが好ましい。
ここで、中間層と、赤色燐光用ホストおよび緑色燐光用ホストと、は異なった材料であっても同一材料であってもよいが、特に同一材料であることが好ましい。
正孔輸送層を設ける場合には、正孔輸送層と、中間層と、赤色燐光用ホストおよび緑色燐光用ホストと、が同一材料であることがさらに好ましい。
これにより、有機ＥＬ素子製造のために用いる材料の種類を減らすことができ、製造を容易にすることができる。【００８５】
陰極側に蛍光発光層を設けた本実施形態のような構成（図１）の場合には、燐光用ホストは、燐光ドーパントよりも３重項エネルギーギャップが大きく、かつ、正孔移動度が大きい材料で構成されることが好ましい。
燐光用ホストの正孔移動度は大きいことが好ましく、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上とすることが好ましく、さらには、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましく、さらには、１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上であることがより好ましい。
あるいは、燐光用ホストをいわゆる正孔輸送性材料で構成し、この正孔輸送性材料としては正孔移動度が電子移動度よりも大きいものとしてもよい。
このような燐光用ホストとしては、正孔移動度が高いものとして従前から正孔輸送層として利用されているものから選択できる。すなわち、燐光用ドーパントよりも３重項エネルギーギャップが大きく、正孔移動度が大きいものを選択すればよい。【００８６】
燐光用ホストとして、例えば、下記式（１０１）〜（１０５）のいずれかで表される化合物を用いることができる。【００８７】
【化４】
2008123178.tif 000006
【００８８】
特に、上記式（１０１）または（１０３）で表される化合物が燐光用ホストとして好適に用いられる。
上記式（１０１） としては、下記構造のうちのいずれかである。【００８９】
【化５】
2008123178.tif 000007
【００９０】
前記式（１０３） としては、下記構造のうちのいずれかである。【００９１】
【化６】
2008123178.tif 000008
【００９２】
これらのうち、特に、前記一般式（１０１’）又は（１０３’）で表される化合物からなるものが好ましい。【００９３】
式（１０１）〜（１０４）中、Ｒ１〜Ｒ７は、は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数１〜４０（ 好ましくは炭素数１〜３０）のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数３〜３０（好ましくは炭素数３〜２０）の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜４０（ 好ましくは炭素数１〜３０）のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０（好ましくは炭素数６〜３０）のアリール基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０（好ましくは炭素数６〜３０）のアリールオキシ基、置換基を有しても良い炭素数７〜４０（好ましくは炭素数７〜３０） のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数２〜４０（好ましくは炭素数２〜３０）のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数１〜８０（好ましくは炭素数１〜６０）のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数６〜８０（好ましくは炭素数６〜６０）のアリールアミノ基、置換基を有しても良い炭素数７〜８０（好ましくは炭素数７〜６０）のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数３〜１０（好ましくは炭素数３〜９）のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数６〜３０のアリールシリル基（好ましくは炭素数８〜２０）又はシアノ基である。Ｒ１〜Ｒ７は、それぞれ複数であっても良く、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していても良い。【００９４】
Ｒ１〜Ｒ７のハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数１〜４０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、３−メチルペンチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、１−クロロエチル基、２−クロロエチル基、２−クロロイソブチル基、１，２−ジクロロエチル基、１，３−ジクロロイソプロピル基、２，３−ジクロロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリクロロプロピル基、ブロモメチル基、１−ブロモエチル基、２−ブロモエチル基、２−ブロモイソブチル基、１，２−ジブロモエチル基、１，３−ジブロモイソプロピル基、２，３−ジブロモ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリブロモプロピル基、ヨードメチル基、１−ヨードエチル基、２−ヨードエチル基、２−ヨードイソブチル基、１，２−ジヨードエチル基、１，３−ジヨードイソプロピル基、２，３−ジヨード−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヨードプロピル基、アミノメチル基、１−アミノエチル基、２−アミノエチル基、２−アミノイソブチル基、１，２−ジアミノエチル基、１，３−ジアミノイソプロピル基、２，３−ジアミノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリアミノプロピル基、シアノメチル基、１−シアノエチル基、２−シアノエチル基、２−シアノイソブチル基、１，２−ジシアノエチル基、１，３−ジシアノイソプロピル基、２，３−ジシアノ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリシアノプロピル基、ニトロメチル基、１−ニトロエチル基、２−ニトロエチル基、１，２−ジニトロエチル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、３，５−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、３，５−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。【００９５】
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数３〜３０の複素環基としては、例えば、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、１−イミダゾリル基、２−イミダゾリル基、１−ピラゾリル基、１−インドリジニル基、２−インドリジニル基、３−インドリジニル基、５−インドリジニル基、６−インドリジニル基、７−インドリジニル基、８−インドリジニル基、２−イミダゾピリジニル基、３−イミダゾピリジニル基、５−イミダゾピリジニル基、６−イミダゾピリジニル基、７−イミダゾピリジニル基、８−イミダゾピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、２−キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、β−カルボリン−１−イル、β−カルボリン−３−イル、β−カルボリン−４−イル、β−カルボリン−５−イル、β−カルボリン−６−イル、β−カルボリン−７−イル、β−カルボリン−６−イル、β−カルボリン−９−イル、１−フェナンスリジニル基、２−フェナンスリジニル基、３−フェナンスリジニル基、４−フェナンスリジニル基、６−フェナンスリジニル基、７−フェナンスリジニル基、８−フェナンスリジニル基、９−フェナンスリジニル基、１０−フェナンスリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナンスロリン−２−イル基、１，７−フェナンスロリン−３−イル基、１，７−フェナンスロリン−４−イル基、１，７−フェナンスロリン−５−イル基、１，７−フェナンスロリン−６−イル基、１，７−フェナンスロリン−８−イル基、１，７−フェナンスロリン−９−イル基、１，７−フェナンスロリン−１０−イル基、１，８−フェナンスロリン−２−イル基、１，８−フェナンスロリン−３−イル基、１，８−フェナンスロリン−４−イル基、１，８−フェナンスロリン−５−イル基、１，８−フェナンスロリン−６−イル基、１，８−フェナンスロリン−７−イル基、１，８−フェナンスロリン−９−イル基、１，８−フェナンスロリン−１０−イル基、１，９��フェナンスロリン−２−イル基、１，９−フェナンスロリン−３−イル基、１，９−フェナンスロリン−４−イル基、１，９−フェナンスロリン−５−イル基、１，９−フェナンスロリン−６−イル基、１，９−フェナンスロリン−７−イル基、１，９−フェナンスロリン−８−イル基、１，９−フェナンスロリン−１０−イル基、１，１０−フェナンスロリン−２−イル基、１，１０−フェナンスロリン−３−イル基、１，１０−フェナンスロリン−４−イル基、１，１０−フェナンスロリン−５−イル基、２，９−フェナンスロリン−１−イル基、２，９−フェナンスロリン−３−イル基、２，９−フェナンスロリン−４−イル基、２，９−フェナンスロリン−５−イル基、２，９−フェナンスロリン−６−イル基、２，９−フェナンスロリン−７− イル基、２，９−フェナンスロリン−８−イル基、２，９−フェナンスロリン−１０−イル基、２，８−フェナンスロリン−１−イル基、２，８−フェナンスロリン−３−イル基、２，８−フェナンスロリン−４−イル基、２，８−フェナンスロリン−５−イル基、２，８−フェナンスロリン−６−イル基、２，８−フェナンスロリン−７−イル基、２，８−フェナンスロリン−９−イル基、２，８−フェナンスロリン−１０−イル基、２，７−フェナンスロリン−１−イル基、２，７− フェナンスロリン−３−イル基、２，７−フェナンスロリン−４−イル基、２，７−フェナンスロリン−５−イル基、２，７−フェナンスロリン−６−イル基、２，７−フェナンスロリン−８−イル基、２，７−フェナンスロリン−９−イル基、２，７−フェナンスロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３− イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−ｔ−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−ｔ−ブチル−１−インドリル基、４−ｔ−ブチル−１− インドリル基、２−ｔ−ブチル−３−インドリル基、４−ｔ−ブチル−３−インドリル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、２−ピリジニル基、１−インドリジニル基、２−インドリジニル基、３−インドリジニル基、５−インドリジニル基、６−インドリジニル基、７−インドリジニル基、８−インドリジニル基、２−イミダゾピリジニル基、３−イミダゾピリジニル基、５−イミダゾピリジニル基、６−イミダゾピリジニル基、７−イミダゾピリジニル基、８−イミダゾピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６ −イソインドリル基、７−イソインドリル基、１−カルバゾリル基、２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基等が挙げられる。【００９６】
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数１〜４０のアルコキシ基は−ＯＹと表される基であり、Ｙの具体例としては、前記アルキル基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数６〜４０のアリール基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｐ−ターフェニル−３−イル基、ｐ−ターフェニル−２−イル基、ｍ−ターフェニル−４−イル基、ｍ−ターフェニル−３−イル基、ｍ−ターフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基、ｏ−クメニル基、ｍ−クメニル基、ｐ−クメニル基、２，３−キシリル基、３，４−キシリル基、２，５−キシリル基、メシチル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−トリル基、３，４−キシリル基等が挙げられる。【００９７】
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数６〜４０のアリールオキシ基は−ＯＡｒと表される基であり、Ａｒの具体例としては、前記アリール基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数７〜４０のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β− ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β−ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、１−ピロリルメチル基、２−（１ −ピロリル）エチル基、ｐ−メチルベンジル基、ｍ−メチルベンジル基、ｏ−メチルベンジル基、ｐ−クロロベンジル基、ｍ−クロロベンジル基、ｏ−クロロベンジル基、ｐ−ブロモベンジル基、ｍ−ブロモベンジル基、ｏ−ブロモベンジル基、ｐ−ヨードベンジル基、ｍ−ヨードベンジル基、ｏ−ヨードベンジル基、ｐ−ヒドロキシベンジル基、ｍ−ヒドロキシベンジル基、ｏ−ヒドロキシベンジル基、ｐ−アミノベンジル基、ｍ −アミノベンジル基、ｏ−アミノベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｍ−ニトロベンジル基、ｏ−ニトロベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−ヒドロキシ−２−フェニルイソプロピル基、１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは、ベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ−シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。【００９８】
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数２〜４０のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１，３−ブタンジエニル基、１−メチルビニル基、スチリル基、２，２−ジフェニルビニル基、１，２−ジフェニルビニル基、１−メチルアリル基、１，１−ジメチルアリル基、２−メチルアリル基、１−フェニルアリル基、２−フェニルアリル基、３−フェニルアリル基、３，３−ジフェニルアリル基、１，２−ジメチルアリル基、１−フェニル−１−ブテニル基、３−フェニル−１−ブテニル基等が挙げられ、好ましくは、スチリル基、２，２−ジフェニルビニル基、１，２−ジフェニルビニル基等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数１〜８０のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数６〜８０のアリールアミノ基、置換基を有しても良い炭素数７〜８０のアラルキルアミノ基としては−ＮＱ１Ｑ２と表され、Ｑ１、Ｑ２の具体例としては、それぞれ独立に、前記アルキル基、前記アリール基、前記アラルキル基で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数３〜１０のアルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基等が挙げられる。
Ｒ１〜Ｒ７の置換基を有しても良い炭素数６〜３０のアリールシリル基としては、トリフェニルシリル基、フェニルジメチルシリル基、ｔ−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられる。
また、Ｒ１〜Ｒ７が複数あった場合に形成される環状構造としては、ベンゼン環等の不飽和６員環の他、飽和もしくは不飽和の５員環又は７員環構造等が挙げられる。【００９９】
式（１０１）〜（１０４）中、Ｘは、下記一般式（１１１）〜（１１６）のいずれかで表される基である。【０１００】
【化７】
2008123178.tif 000009
【０１０１】
式（１１１）〜（１１６）中、Ｒ８〜Ｒ１７は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数１〜４０（好ましくは炭素数１〜３０）のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数３〜３０（好ましくは炭素数３〜２０）の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜４０（ 好ましくは炭素数１〜３０）のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０（好ましくは炭素数６〜３０）のアリール基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０（ 好ましくは炭素数６〜３０）のアリールオキシ基、置換基を有しても良い炭素数７〜４０（好ましくは炭素数７〜３０）のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数２〜４０（好ましくは炭素数２〜３０）のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数１〜８０（好ましくは炭素数１〜６０）のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数６〜８０（好ましくは炭素数６〜６０）のアリールアミノ基、置換基を有しても良い炭素数７〜８０（好ましくは炭素数７〜６０）のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数３〜１０（好ましくは炭素数３〜９）のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数６〜３０のアリールシリル基（好ましくは炭素数８〜２０）又はシアノ基である。Ｒ８〜Ｒ１７は、それぞれ複数であっても良く、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していても良い。
Ｒ８〜Ｒ１７の示す各基の具体例としては、前記Ｒ１〜Ｒ７で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。【０１０２】
式（１１１）〜（１１４）中、Ｙ１〜Ｙ３は、それぞれ独立に、−ＣＲ（Ｒは、水素原子、前記一般式（１０１）〜（１０４）においてＸ に結合している基又は前記Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４のいずれかである。） 又は窒素原子であり、窒素原子である場合は、その数は同一環に少なくとも２つである。Ｃｚは下記と同じである。
一般式（１１６）において、ｔは０〜１の整数である。【０１０３】
一般式（１１１）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１０４】
【化８】
2008123178.tif 000010
【０１０５】
一般式（１１２）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１０６】
【化９】
2008123178.tif 000011
【０１０７】
一般式（１１３）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１０８】
【化１０】
2008123178.tif 000012
【０１０９】
一般式（１１４）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１１０】
【化１１】
2008123178.tif 000013
【０１１１】
一般式（１１５）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１１２】
【化１２】
2008123178.tif 000014
【０１１３】
一般式（１１６）で表される基としては、下記構造のうちのいずれかであると好ましい。【０１１４】
【化１３】
2008123178.tif 000015
【０１１５】
式（１０５）中、Ｗは、下記一般式（１２１）〜（１２５）のいずれかで表される基である。【０１１６】
【化１４】
2008123178.tif 000016
【０１１７】
式（１２１）〜（１２５）中、Ｒ１８〜Ｒ２５は、Ｒ８〜Ｒ１７と同様の基である。Ｙ１〜Ｙ３は、式（１１１）〜（１１４）のＹ１〜Ｙ３と同様である。
Ｒ１８〜Ｒ２５の示す各基の具体例としては、前記Ｒ１〜Ｒ７で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。【０１１８】
式（１０１）〜（１０５）中、Ｃｚは下記一般式（１３１）又は（１３２）で表される基である。【０１１９】
【化１５】
2008123178.tif 000017
【０１２０】
式（１３１）および（１３２）中、Ａは、単結合、−（ＣＲ２６Ｒ２７）ｎ−（ｎは１〜３の整数） 、−ＳｉＲ２８Ｒ２９−、−ＮＲ３０−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｒ２６とＲ２７、Ｒ２８とＲ２９は互いに結合して飽和もしくは不飽和の環状構造を形成してもよい。Ｒ２４〜Ｒ３０は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数１〜４０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数３〜３０の複素環基、置換基を有しても良い炭素数１〜４０のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数６〜４０のアリールオキシ基、置換基を有しても良い炭素数７〜４０のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数２〜４０のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数１〜８０のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数６〜８０のアリールアミノ基、置換基を有しても良い炭素数７〜８０のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数３〜１０のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数６〜３０のアリールシリル基又はシアノ基である。Ｒ２４〜Ｒ２５は、それぞれ複数であっても良く、隣接するもの同士で飽和もしくは不飽和の環状構造を形成していても良い。【０１２１】
式（１３２）中、Ｚは、置換しても良い炭素数１〜２０のアルキル基、置換しても良い炭素数６〜１８のアリール基、又は置換基を有しても良い炭素数７〜４０のアラルキル基を表す。
Ｚの炭素数１〜２０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、３−メチルペンチル基等が挙げられ、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基等が挙げられる。
Ｚのアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、トリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、トリル基等が挙げられる。
Ｚのアラルキル基としては、例えば、α−ナフチルメチル基、１−α−ナフチルエチル基、２−α−ナフチルエチル基、１−α−ナフチルイソプロピル基、２−α−ナフチルイソプロピル基、β−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、２−β−ナフチルエチル基、１−β− ナフチルイソプロピル基、２−β−ナフチルイソプロピル基、ベンジル基、ｐ−シアノベンジル基、ｍ −シアノベンジル基、ｏ−シアノベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基等が挙げられ、好ましくは、ベンジル基、ｐ−シアノベンジル基等が挙げられる。【０１２２】
前記Ｃｚとしては、下記構造【０１２３】
【化１６】
2008123178.tif 000018
【０１２４】
のうちのいずれかであると好ましく、下記構造のうちのいずれかであるとさらに好ましい。【０１２５】
【化１７】
2008123178.tif 000019
【０１２６】
また、Ｃｚが、置換基を有していても良いカルバゾリル基、又は置換基を有していても良いアリールカルバゾリル基であると特に好ましい。【０１２７】
前記一般式（１０１）〜（１０５）において例示した各基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アラルキル基、アリールオキシ基、アルコシキカルボニル基等が挙げられる。
本発明の一般式（１０１）〜（１０５）のいずれかで表される化合物からなる有機ＥＬ素子用材料の具体例を以下に示すが、これら例示化合物に限定されるものではない。【０１２８】
【化１８】
2008123178.tif 000020
【０１２９】
【化１９】
2008123178.tif 000021
【０１３０】
【化２０】
2008123178.tif 000022
【０１３１】
【化２１】
2008123178.tif 000023
【０１３２】
【化２２】
2008123178.tif 000024
【０１３３】
【化２３】
2008123178.tif 000025
【０１３４】
【化２４】
2008123178.tif 000026
【０１３５】
【化２５】
2008123178.tif 000027
【０１３６】
【化２６】
2008123178.tif 000028
【０１３７】
【化２７】
2008123178.tif 000029
【０１３８】
このような上記式（１０１）〜（１０５）の化合物を燐光用ホストとして用いることにより、発光効率が高く、画素欠陥が無く、耐熱性に優れ、長寿命である有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。【０１３９】
（４．２）蛍光発光層
蛍光発光層は、蛍光用ホストと青色の蛍光発光を示す蛍光用ドーパントとを有する。
蛍光用ホストとしては、例えば、上記式（１０１）〜（１０５）の化合物が利用できる。
蛍光用ドーパントの具体例としては、下記式（２０１）で表される化合物や、ＢＣｚＶＢｉ（4,4’-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1’-biphenyl）等が挙げられる。【０１４０】
【化２８】
2008123178.tif 000030
【０１４１】
式（２０１）中、Ａｒ１〜Ａｒ７は、炭素数６〜３０のアリール基を表す。Ａｒ１〜Ａｒ７は、置換されていてもよく、置換基としては、アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、アルキル基、フルオロアルキル基、シリル基が好ましい。
Ｌ１およびＬ２は、アルケニレン基または２価の芳香族炭化水素基を表す。
ｍおよびｎは、それぞれ０または１である。
式（２０１）で表される化合物としては、例えば、下記のものが挙げられる。【０１４２】
【化２９】
2008123178.tif 000031
【０１４３】
【化３０】
2008123178.tif 000032
【０１４４】
【化３１】
2008123178.tif 000033
【０１４５】
【化３２】
2008123178.tif 000034
【０１４６】
【化３３】
2008123178.tif 000035
【０１４７】
【化３４】
2008123178.tif 000036
【０１４８】
【化３５】
2008123178.tif 000037
【０１４９】
【化３６】
2008123178.tif 000038
【０１５０】
【化３７】
2008123178.tif 000039
【０１５１】
【化３８】
2008123178.tif 000040
【０１５２】
【化３９】
2008123178.tif 000041
【０１５３】
【化４０】
2008123178.tif 000042
【０１５４】
【化４１】
2008123178.tif 000043
【０１５５】
【化４２】
2008123178.tif 000044
【０１５６】
【化４３】
2008123178.tif 000045
【０１５７】
【化４４】
2008123178.tif 000046
【０１５８】
【化４５】
2008123178.tif 000047
【０１５９】
【化４６】
2008123178.tif 000048
【０１６０】
【化４７】
2008123178.tif 000049
【０１６１】
【化４８】
2008123178.tif 000050
【０１６２】
【化４９】
2008123178.tif 000051
【０１６３】
【化５０】
2008123178.tif 000052
【０１６４】
（４．３）電荷障壁層
陰極側に蛍光発光層を設けた本実施形態のような構成（図１）の場合には、電荷障壁層は、蛍光発光層に注入された電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックし、かつ、正孔を燐光発光層から蛍光発光層に注入させる。
例えば、アフィニティ準位や電子移動度等に差を設けることで、電子が蛍光発光層から電荷障壁層側に注入されるのをブロックすることができる。
特に、電荷障壁層は、蛍光用ホストよりも小さいアフィニティ準位を有することが好ましく、電荷障壁層のアフィニティ準位ＡｆＥＢと、蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨとが、次の式（２）を満たすことが好ましい。【０１６５】
ＡｆＥＢ＜ＡｆＦＨ−０．１ｅＶ    （２）【０１６６】
また、同様の理由から電荷障壁層の厚さは、３ｎｍ以上であることが好ましい。【０１６７】
燐光発光層から電荷障壁層を介して蛍光発光層に注入される正孔は、蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入される。このため、電荷障壁層の厚さは、９ｎｍ以下であることが好ましい。
電荷障壁層は、また、蛍光用ドーパントよりも大きい三重項エネルギーギャップを有する。これによれば蛍光用ドーパントへの励起三重項エネルギーの移動を防ぐことができる。【０１６８】
蛍光用ホストおよび電荷障壁層として用いる材料の具体例として、例えば、上記式（１０１）〜（１０５）の化合物や、以下のものが挙げられる。なお、これらの化合物から、燐光用ホスト、正孔輸送層の材料も選択することができる。
燐光用ホスト、正孔輸送層、蛍光用ホストおよび電荷障壁層は全て同じ材料であってもよい。【０１６９】
【化５１】
2008123178.tif 000053
【０１７０】
【化５２】
2008123178.tif 000054
【０１７１】
【化５３】
2008123178.tif 000055
【０１７２】
これらの化合物から、上記の式（１）および式（２）を考慮して、蛍光用ホストおよび電荷障壁層として使用する化合物を選択することができる。
蛍光用ホストおよび電荷障壁層として使用できる化合物の組み合わせと、各化合物の三重項エネルギーギャップ（Ｅｇ）、および、アフィニティ準位（Ａｆ）の数値を表１に示す。【０１７３】
【表１】
2008123178.tif 000056
【０１７４】
表１中、電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、上記の式（１）（すなわちＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ）を満たす組み合わせにはＢ、満たさない組み合わせにはＣを示した。上記の式（１）を満たし、かつ、電荷障壁層のアフィニティ準位ＡｆＥＢと、蛍光発光層の蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨとが、上記の式（２）（すなわちＡｆＥＢ＜ＡｆＦＨ−０．１ｅＶ）を満たす組み合わせにはＡを示した。ＡおよびＢは、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに当たって好ましい組み合わせであり、Ｃは好ましくない組み合わせである。特に、Ａの組み合わせが好ましい。【０１７５】
例えば、Ａ−３を蛍光用ホストとし、化合物Ａ−１を電荷障壁層とした場合、上記の式（１）および式（２）の双方が満たされる。よって、ＣＤＢＰを蛍光用ホスト、化合物Ａ−１を電荷障壁層として本発明の有機ＥＬ素子を構成することができる。
Ａ−３を蛍光用ホストとし、化合物Ａ−２を電荷障壁層とした場合、上記の式（２）は満たされないが、上記の式（１）は満たされるので、本発明の有機ＥＬ素子を構成することができる。
しかし、化合物Ａ−３を蛍光用ホストとし、ＣＤＢＰを電荷障壁層とした場合、上記の式（１）および式（２）の双方が満たされず、本発明の有機ＥＬ素子を構成することができない。【０１７６】
（５）正孔注入層と正孔輸送層との少なくともいずれか一方（正孔輸送帯域）
正孔輸送層について説明する。
陽極と燐光発光層との間には正孔輸送層が設けられてもよい。さらに、正孔輸送層と陽極との間には正孔注入層が設けられてもよい。
正孔注入層と正孔輸送層との少なくともいずれか一方は正孔注入を助けまた正孔を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通常５．５ｅＶ以下と小さい。
このような正孔注入層と正孔輸送層との少なくともいずれか一方としては、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、さらに正孔の移動度が、例えば１０４〜１０６Ｖ/ｃｍの電界印加時に、少なくとも１０−５ｃｍ２/Ｖｓであれば好ましい。【０１７７】
本発明においては、蛍光発光層のホストにおいて励起子生成を行うことが重要である。
また、蛍光発光層の陽極側には電荷障壁層および燐光発光層が配設され、通常よりも陽極と蛍光発光層との間の積層数が多い。
従って、正孔輸送層としては正孔移動度が大きいものを正孔輸送層として用いることが望ましく、例えば、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有するもの、さらに、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものが好ましく、さらには、１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものが好ましい。
例えば、正孔移動度が大きい順に正孔輸送性材料の例を挙げると、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時において、ＣＢＰ（１．０×１０−３ｃｍ２／Ｖｓ）、ＴＣＴＡ（４．０×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ）、ＮＰＤ（６．０×１０−４ｃｍ２／Ｖｓ）、である。【０１７８】
また、蛍光発光層まで正孔を輸送して蛍光発光層における励起子生成確率を高めることが重要であるところ、正孔輸送層から燐光発光層に正孔を注入するにあたっては燐光用ドーパントではなく燐光用ホストに正孔が注入されなければならない。
したがって、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴが、少なくとも、燐光発光層の燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤよりも大きいことが好ましい。
正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴの方が燐光ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤよりも小さいと、正孔輸送層からの正孔は燐光ドーパントに注入されやすくなって不都合であるからである。
さらには、正孔輸送層から燐光用ドーパントではなく燐光用ホストに正孔が注入される確率を高めるため、燐光発光層の燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨと、燐光発光層の燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤと、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴとが、次の式（３）を満たすことが好ましい。【０１７９】
（ＩｐＰＨ＋ＩｐＰＤ）／２＜ＩｐＨＴ      （３）【０１８０】
このような式を満たすとき、正孔注入層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＴは、燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤと燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨとの中間の準位（（ＩｐＰＨ＋ＩｐＰＤ）／２）よりも燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨに近い準位に位置することになる。
したがって、正孔輸送層からの正孔が燐光用ホスト側に注入されやすくなり、燐光用ドーパントでの電荷の消費を少なく出来る。
そして、燐光用ホストから電荷障壁層を介して蛍光発光層に正孔が注入されやすくなり、蛍光発光層での励起子生成確率が高まって、発光効率の格段の向上につながる。【０１８１】
なお、複数の燐光発光層が設けられる場合、燐光発光層の燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨは、最も正孔輸送層に近い燐光発光層の燐光用ホストのイオン化ポテンシャルを示す。【０１８２】
このようなイオン化ポテンシャルの関係から、各化合物のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）と、正孔輸送層としての適用可否の検討例を表２に示す。【０１８３】
【表２】
2008123178.tif 000057
【０１８４】
表２の正孔輸送層としての適用可否は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を燐光用ドーパントとし、化合物Ａ−３を燐光用ホストとした場合に、正孔輸送層として使用できるか否かをＡおよびＢの記号で示した。その化合物のＩｐが、燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のＩｐよりも大きく、正孔輸送層として用いた場合に、燐光用ホストのＨＯＭＯに正孔を注入できるものをＢとした。その化合物のＩｐが、燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のＩｐよりも燐光用ホストである化合物Ａ−３のＩｐに近く、より確実に燐光用ホストのＨＯＭＯに正孔を注入できるものをＡとした。【０１８５】
例えば、化合物Ａ−３を正孔輸送層とする場合、そのＩｐ（６．１ｅＶ）は、燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のＩｐ（５．２ｅＶ）よりも大きい。また、燐光用ホストは正孔輸送層と同じ化合物Ａ−３であるから両層のＩｐは等しい。したがって、化合物Ａ−３の正孔輸送層としての適用可否はＡである。
一方、化合物Ａ−７を正孔輸送層とする場合、そのＩｐ（５．４ｅＶ）は、燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のＩｐ（５．２ｅＶ）よりも大きいが、燐光用ホストである化合物Ａ−３のＩｐ（６．１ｅＶ）よりも燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３のＩｐ（５．２ｅＶ）に近い。したがって、化合物Ａ−７の正孔輸送層としての適用可否はＢである。【０１８６】
このように、蛍光用ホスト、電荷障壁層、燐光用ホストおよび正孔輸送層の各層の材料は、それぞれの三重項エネルギーギャップＥｇ、アフィニティ準位Ａｆおよびイオン化ポテンシャルＩｐが所定の関係を満たすような材料を、適宜組み合わせて使用することができる。【０１８７】
なお、正孔注入層と正孔輸送層との少なくともいずれか一方に用いる材料の具体例としては以下のものをさらに挙げることができる。【０１８８】
具体例としては、トリアゾール誘導体（米国特許３，１１２，１９７号明細書等参照）、オキサジアゾール誘導体（米国特許３，１８９，４４７号明細書等参照）、イミダゾール誘導体（特公昭３７−１６０９６号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体（米国特許３，６１５，４０２号明細書、同第３，８２０，９８９号明細書、同第３，５４２，５４４号明細書、特公昭４５−５５５号公報、同５１−１０９８３号公報、特開昭５１−９３２２４号公報、同５５−１７１０５号公報、同５６−４１４８号公報、同５５−１０８６６７号公報、同５５−１５６９５３号公報、同 ５６−３６６５６号公報等参照）、
ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体（米国特許第３，１８０，７２９号明細書、同第４，２７８，７４６号明細書、特開昭５５−８８０６４号公報、同５５−８８０６５号公報、同４９−１０５５３７号公報、同５５−５１０８６号公報、同５６−８００５１号公報、同５６−８８１４１号公報、同５７−４５５４５号公報、同５４−１１２６３７号公報、同５５−７４５４６号公報等参照）、フェニレンジアミン誘導体（米国特許第３，６１５，４０４号明細書、特公昭５１−１０１０５号公報、同４６−３７１２号公報、同４７−２５３３６号公報、特開昭５４−５３４３５号公報、同５４−１１０５３６号公報、同５４−１１９９２５号公報等参照）、アリールアミン誘導体（米国特許第３，５６７，４５０号明細書、同第３，１８０，７０３号明細書、同第３，２４０，５９７号明細書、同第３，６５８，５２０号明細書、同第４，２３２，１０３号明細書、同第４，１７５，９６１号明細書、同第４，０１２，３７６号明細書、特公昭４９−３５７０２号公報、同３９−２７５７７号公報、特開昭５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同５６−２２４３７号公報、西独特許第１，１１０，５１８号明細書等参照）、アミノ置換カルコン誘導体（米国特許第３，５２６，５０１号明細書等参照）、オキサゾール誘導体（米国特許第３，２５７，２０３号明細書等に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体（特開昭５６−４６２３４号公報等参照）、フルオレノン誘導体（特開昭５４−１１０８３７号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体（米国特許第３，７１７，４６２号明細書、特開昭５４−５９１４３号公報、同５５−５２０６３号公報、同５５−５２０６４号公報、同５５−４６７６０号公報、同５５−８５４９５号公報、同５７−１１３５０号公報、同５７−１４８７４９号公報、特開平２−３１１５９１号公報等参照）、スチルベン誘導体（特開昭６１−２１０３６３号公報、同第６１−２２８４５１号公報、同６１−１４６４２号公報、同６１−７２２５５号公報、同６２−４７６４６号公報、同６２−３６６７４号公報、同６２−１０６５２号公報、同６２−３０２５５号公報、同６０−９３４５５号公報、同６０−９４４６２号公報、同６０−１７４７４９号公報、同６０−１７５０５２号公報等参照）、シラザン誘導体（米国特許第４，９５０，９５０号明細書）、ポリシラン系（特開平２−２０４９９６号公報）、アニリン系共重合体（特開平２−２８２２６３号公報）、特開平１−２１１３９９号公報に開示されている導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。【０１８９】
正孔注入層の材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物（特開昭６３−２９５６９５号公報等に開示のもの）、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物（米国特許第４，１２７，４１２号明細書、特開昭５３−２７０３３号公報、同５４−５８４４５号公報、同５４−１４９６３４号公報、同５４−６４２９９号公報、同５５−７９４５０号公報、同５５−１４４２５０号公報、同５６−１１９１３２号公報、同６１−２９５５５８号公報、同６１−９８３５３号公報、同６３−２９５６９５号公報等参照）、特に芳香族第三級アミン化合物、を用いることが好ましい。
また、米国特許第５，０６１，５６９号に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有する、例えば、ＮＰＤ、また特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を挙げることができる。【０１９０】
正孔注入層及び正孔輸送層は、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通常５．５ｅＶ以下と小さい。このような正孔注入層及び正孔輸送層の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、さらに正孔の移動度が、例えば １０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、１０−４ｃｍ２／Ｖ・秒以上であるのが好ましい。
正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されているものや、有機ＥＬ素子の正孔注入層及び正孔輸送層に使用されている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。【０１９１】
正孔注入層及び正孔輸送層に、例えば、下記式で表される芳香族アミン誘導体が使用できる。【０１９２】
【化５４】
2008123178.tif 000058
【０１９３】
（式中、Ａｒ２１１〜Ａｒ２１３およびＡｒ２２１〜Ａｒ２２３はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリーレン基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のへテロアリーレン基であり、Ａｒ２０３〜Ａｒ２０８はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のへテロアリール基である。ａ〜ｃ及びｐ〜ｒはそれぞれ０〜３の整数である。Ａｒ２０３とＡｒ２０４、Ａｒ２０５とＡｒ２０６、Ａｒ２０７とＡｒ２０８はそれぞれ互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。）【０１９４】
置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基の具体例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−テルフェニル−４−イル基、ｐ−テルフェニル−３−イル基、ｐ−テルフェニル−２−イル基、ｍ−テルフェニル−４−イル基、ｍ−テルフェニル−３−イル基、ｍ−テルフェニル−２−イル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、ｐ−（２−フェニルプロピル）フェニル基、３−メチル−２−ナフチル基、４−メチル−１−ナフチル基、４−メチル−１−アントリル基、４’−メチルビフェニルイル基、４”−ｔ−ブチル−ｐ−テルフェニル４−イル基が挙げられる。【０１９５】
置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリ−レン基の具体例としては、上記アリール基から１個の水素原子を除いて得られる基が挙げられる。【０１９６】
置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のへテロアリール基の具体例としては、１−ピロリル基、２−ピロリル基、３−ピロリル基、ピラジニル基、２−ピリジニル基、３−ピリジニル基、４−ピリジニル基、１−インドリル基、２−インドリル基、３−インドリル基、４−インドリル基、５−インドリル基、６−インドリル基、７−インドリル基、１−イソインドリル基、２−イソインドリル基、３−イソインドリル基、４−イソインドリル基、５−イソインドリル基、６−イソインドリル基、７−イソインドリル基、２−フリル基、３−フリル基、 ２−ベンゾフラニル基、３−ベンゾフラニル基、４−ベンゾフラニル基、５−ベンゾフラニル基、６−ベンゾフラニル基、７−ベンゾフラニル基、１−イソベンゾフラニル基、３−イソベンゾフラニル基、４−イソベンゾフラニル基、５−イソベンゾフラニル基、６−イソベンゾフラニル基、７−イソベンゾフラニル基、キノリル基、３−キノリル基、４−キノリル基、５−キノリル基、６−キノリル基、７−キノリル基、８−キノリル基、１−イソキノリル基、３−イソキノリル基、４−イソキノリル基、５−イソキノリル基、６−イソキノリル基、 ７−イソキノリル基、８−イソキノリル基、２−キノキサリニル基、５−キノキサリニル基、６−キノキサリニル基、１−カルバゾリル基、 ２−カルバゾリル基、３−カルバゾリル基、４−カルバゾリル基、９−カルバゾリル基、１−フェナントリジニル基、２−フェナントリジニル基、３−フェナントリジニル基、４−フェナントリジニル基、６−フェナントリジニル基、７−フェナントリジニル基、８−フェナントリジニル基、９−フェナントリジニル基、１０−フェナントリジニル基、１−アクリジニル基、２−アクリジニル基、３−アクリジニル基、４−アクリジニル基、９−アクリジニル基、１，７−フェナントロリン− ２ −イル基、 １，７−フェナントロリン−３−イル基、１，７−フェナントロリン−４−イル基、１，７−フェナントロリン−５一イル基、１，７−フェナントロリン−６−イル基、１，７−フェナントロリン−８−イル基、 １，７−フェナントロリン−９−イル基、１，７−フェナントロリン−１０−イル基、１，８−フェナントロリン−２−イル基、１，８−フェナントロリン−３−イル基、１，８−フェナントロリン−４−イル基、１，８−フェナントロリン−５−イル基、１，８−フェナントロリン−６−イル基、１，８−フェナントロリン−７−イル基、１，８−フェナントロリン−９−イル基、１，８−フェナントロリン−１０−イル基、１，９−フェナントロリン−２−イル基、１，９−フェナントロリン−３−イル基、１，９−フェナントロリン−４−イル基、１，９−フェナントロリン−５−イル基、１，９−フェナントロリン−６−イル基、１，９−フェナントロリン−７−イル基、１，９−フェナントロリン−８−イル基、１，９−フェナントロリン−１０−イル基、１，１０−フェナントロリン−２−イル基、１，１０−フェナントロリン−３−イル基、１，１０−フェナントロリン−４−イル基、１，１０−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−１−イル基、２，９−フェナントロリン−３−イル基、２，９−フェナントロリン−４−イル基��２，９−フェナントロリン−５−イル基、２，９−フェナントロリン−６−イル基、２，９−フェナントロリン−７−イル基、 ２，９−フェナントロリン−８−イル基、２，９−フェナントロリン−１０−イル基、２，８−フェナントロリン−１−イル基、２，８−フェナントロリン−３−イル基、２，８−フェナントロリン−４−イル基、２，８−フェナントロリン−５−イル基、２，８−フェナントロリン−６−イル基、２，８−フェナントロリン−７−イル基、２，８−フェナントロリン−９−イル基、２，８−フェナントロリン−１０−イル基、２，７−フェナントロリン−１−イル基、２，７−フエナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フエナントロリン−５−イル基、２，７−フェナントロリン−６−イル基、２，７−フェナントロリン−８−イル基、２，７−フェナントロリン−９−イル基、２，７−フェナントロリン−１０−イル基、１−フェナジニル基、２−フェナジニル基、１−フェノチアジニル基、２−フェノチアジニル基、３−フェノチアジニル基、４−フェノチアジニル基、１０−フェノチアジニル基、１−フェノキサジニル基、２−フェノキサジニル基、３−フェノキサジニル基、４−フェノキサジニル基、１０−フェノキサジニル基、２−オキサゾリル基、４−オキサゾリル基、５−オキサゾリル基、２−オキサジアゾリル基、５−オキサジアゾリル基、３−フラザニル基、２−チエニル基、３−チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、２−メチルピロール−３−イル基、２−メチルピロール−４−イル基、２−メチルピロール−５−イル基、３−メチルピロール−１−イル基、３−メチルピロール−２−イル基、３−メチルピロール−４−イル基、３−メチルピロール−５−イル基、２−t−ブチルピロール−４−イル基、３−（２−フェニルプロピル）ピロール−１−イル基、２−メチル−１−インドリル基、４−メチル−１−インドリル基、２−メチル−３−インドリル基、４−メチル−３−インドリル基、２−t−ブチル１−インドリル基、 ４−t−ブチル１−インドリル基、２−t−ブチル３−インドリル基、４−t−ブチル３−インドリル基が挙げられる。 【０１９７】
置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のへテロアリーレン基の具体例としては、上記へテロアリール基から１個の水素原子を除いて得られる基が挙げられる。【０１９８】
さらに、正孔注入層及び正孔輸送層は下記式で表される化合物を含んでいてもよい。【０１９９】
【化５５】
2008123178.tif 000059
【０２００】
（式中、Ａｒ２３１〜Ａｒ２３４はそれぞれ置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のへテロアリール基である。Ｌは連結基であり、単結合、もしくは置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリーレン基又は置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のへテロアリーレン基である。ｘは０〜５の整数である。）
Ａｒ２３２とＡｒ２３３は互いに連結して飽和もしくは不飽和の環を形成してもよい。ここで置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基およびアリーレン基、及び置換もしくは無置換の核原子数５〜５０のヘテロアリール基およびヘテロアリーレン基の具体例としては、前記と同様のものがあげられる。 【０２０１】
さらに、正孔注入層及び正孔輸送層の材料の具体例としては、例えば、トリアゾール誘導体、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、オキサゾール誘導体、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、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー（特にチオフェンオリゴマー）等を挙げることができる。【０２０２】
正孔注入層及び正孔輸送層の材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。 【０２０３】
また２個の縮合芳香族環を分子内に有する化合物、例えばＮＰＤや、トリフェニルアミンユニットが ３つスターバースト型に連結された４，４'，４”−トリス（Ｎ−（ ３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（以下ＭＴＤＡＴＡと略記する）等を用いることが好ましい。【０２０４】
この他に下記式で表される含窒素複素環誘導体も用いることができる。【０２０５】
【化５６】
2008123178.tif 000060
【０２０６】
式中、Ｒ２０１〜Ｒ２０６はそれぞれ置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基、置換もしくは無置換の核炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、置換もしくは無置換の核原子数５〜５０の複素環基のいずれかを示す。Ｒ２０１とＲ２０２、Ｒ２０３とＲ２０４、Ｒ２０５とＲ２０６、Ｒ２０１とＲ２０６、Ｒ２０２とＲ２０３、又はＲ２０４とＲ２０５は縮合環を形成してもよい。【０２０７】
さらに、下記式の化合物も用いることができる。【０２０８】
【化５７】
2008123178.tif 000061
【０２０９】
Ｒ２１１〜Ｒ２１６は置換基、好ましくはそれぞれシアノ基、ニトロ基、スルホニル基、カルボニル基、トリフルオロメチル基、ハロゲン等の電子吸引基である。 【０２１０】
また、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層及び正孔輸送層の材料として使用することができる。正孔注入層及び正孔輸送層は上述した化合物を、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。
正孔注入層及び正孔輸送層の膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。正孔注入層及び正孔輸送層は上述した材料の一種又は二種以上からなる一層で構成されてもよいし、異なる化合物からなる複数の正孔注入層及び正孔輸送層を積層したものであってもよい。【０２１１】
また、ｐ型Ｓｉ、ｐ型ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入層の材料として使用することができる。【０２１２】
下記式の化合物も正孔注入層として好適である。【０２１３】
【化５８】
2008123178.tif 000062
【０２１４】
式中、Ｒ１〜Ｒ６は、ハロゲン、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、トリフルオロメチル基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。なお、Ｒ１〜Ｒ６は、シアノ基であることが好ましい。【０２１５】
正孔注入層は上述した化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。
正孔注入層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍである。【０２１６】
（６）電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方（電子輸送帯域）
有機発光層と陰極の間には電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方をさらに積層していても良い。電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方は発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。
有機ＥＬは発光した光が電極（この場合は陰極）により反射するため、直接陽極から取り出される発光と、電極による反射を経由して取り出される発光とが干渉することが知られている。この干渉効果を効率的に利用するため、電子輸送層は数ｎｍ〜数μｍの膜厚で適宜選ばれるが、特に膜厚が厚いとき、電圧上昇を避けるために、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に電子移動度が少なくとも１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。
電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方に用いられる材料としては、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物が挙げられる。例えば中心金属としてＡｌを有するＡｌｑを電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方として用いることができる。【０２１７】
下記式で示されるオキサジアゾール誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。【０２１８】
【化５９】
2008123178.tif 000063
【０２１９】
（式中Ａｒ１，Ａｒ２，Ａｒ３，Ａｒ５，Ａｒ６，Ａｒ９はそれぞれ置換または無置換のアリール基を示し、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。またＡｒ４，Ａｒ７，Ａｒ８は置換または無置換のアリーレン基を示し、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。）【０２２０】
ここでアリール基としてはフェニル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基が挙げられる。またアリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。また置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基またはシアノ基等が挙げられる。この電子伝達化合物は薄膜形成性のものが好ましい。
上記電子伝達性化合物の具体例としては下記のものを挙げることができる。【０２２１】
【化６０】
2008123178.tif 000064
【０２２２】
下記式で示される含窒素複素環誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。【０２２３】
【化６１】
2008123178.tif 000065
【０２２４】
(式中、Ａ１〜Ａ３は、窒素原子または炭素原子であり、Ｒは、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基であり、ｎは０から５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のＲ基同士で互いに結合して、置換または未置換の炭素環式脂肪族環、あるいは、置換または未置換の炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ａｒ１は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり、Ａｒ２は、水素原子、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基であり（ただし、Ａｒ１、 Ａｒ２のいずれか一方は置換基を有していてもよい炭素数１０〜６０の縮合環基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環基である。
Ｌ１、Ｌ２ は、それぞれ単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の縮合環、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロ縮合環または置換基を有していてもよいフルオレニレン基である。）【０２２５】
【化６２】
2008123178.tif 000066
【０２２６】
(式中、ＨＡｒは、置換基を有していても良い炭素数３〜４０の含窒素複素環であり、Ｌ１は、単結合、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリーレン基または置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、Ａｒ１は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０の２価の芳香族炭化水素基であり、Ａｒ２は、置換基を有していてもよい炭素数６〜６０のアリール基または置換基を有していてもよい炭素数３〜６０のヘテロアリール基である。）【０２２７】
また、次のシラシクロペンタジエン誘導体も電子注入（輸送）材に好適である。【０２２８】
【化６３】
2008123178.tif 000067
【０２２９】
（式中、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和若しくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、ヒドロキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のヘテロ環又はＸとＹが結合して飽和又は不飽和の環を形成した構造であり、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基もしくはシアノ基又は隣接した場合には置換若しくは無置換の環が縮合した構造である。）【０２３０】
下記式で表されるシラシクロペンタジエン誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。【０２３１】
【化６４】
2008123178.tif 000068
【０２３２】
（式中、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に炭素数１から６までの飽和もしくは不飽和の炭化水素基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のヘテロ環又はＸとＹが結合して飽和もしくは不飽和の環を形成した構造であり、
Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換の炭素数１から６までのアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルコキシ基、アミノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アゾ基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、スルフィニル基、スルフォニル基、スルファニル基、シリル基、カルバモイル基、アリール基、ヘテロ環基、アルケニル基、アルキニル基、ニトロ基、ホルミル基、ニトロソ基、ホルミルオキシ基、イソシアノ基、シアネート基、イソシアネート基、チオシアネート基、イソチオシアネート基、もしくはシアノ基または隣接した場合には置換もしくは無置換の環が縮合した構造である。
但し、Ｒ１及びＲ４がフェニル基の場合、Ｘ及びＹは、アルキル基及びフェニル基ではなく、Ｒ１及びＲ４がチエニル基の場合、Ｘ及びＹは、一価炭化水素基を、Ｒ２及びＲ３は、アルキル基、アリール基、アルケニル基又はＲ２とＲ３が結合して環を形成する脂肪族基を同時に満たさない構造であり、Ｒ１及びＲ４がシリル基の場合、Ｒ２、Ｒ３、Ｘ及びＹは、それぞれ独立に、炭素数１から６の一価炭化水素基又は水素原子でなく、Ｒ１及びＲ２でベンゼン環が縮合した構造の場合、ＸおよびＹは、アルキル基及びフェニル基ではない。【０２３３】
次式で表されるボラン誘導体も電子注入（輸送）材として好適である。【０２３４】
【化６５】
2008123178.tif 000069
【０２３５】
（式中、Ｒ１〜Ｒ８およびＺ２は、それぞれ独立に、水素原子、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、置換ボリル基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示し、Ｘ、ＹおよびＺ１は、それぞれ独立に、飽和もしくは不飽和の炭化水素基、芳香族基、ヘテロ環基、置換アミノ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基を示し、Ｚ１とＺ２の置換基は相互に結合して縮合環を形成してもよく、ｎは１〜３の整数を示し、ｎが２以上の場合、Ｚ１同士Ｚ２同士は異なってもよい。
但し、ｎが１、Ｘ、ＹおよびＲ２がメチル基であって、Ｒ８が水素原子または置換ボリル基の場合、および、ｎが３でＺ１がメチル基の場合を含まない。）【０２３６】
また、次式で示されるガリウム錯体も電子注入（輸送）材に好適である。【０２３７】
【化６６】
2008123178.tif 000070
【０２３８】
式中、Ｑ１およびＱ２は、それぞれ独立に、下記式で示される配位子を表し、Ｌは、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基、−ＯＲ１（Ｒ１は、水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換の複素環基である。）
または―Ｏ―Ｇａ−Ｑ３（Ｑ４）（Ｑ３およびＱ４は、Ｑ１およびＱ２と同じ意味を表す。）で示される配位子を表す。【０２３９】
式中、Ｑ１〜Ｑ４は次式で表される残基で、８−ヒドロキシキノリン、２−メチル−８−ヒドロキシキノリン等のキノリン残基があるが、これらに限られるものではない。【０２４０】
【化６７】
2008123178.tif 000071
【０２４１】
環Ａ１およびＡ２は、互いに結合した置換もしくは未置換のアリール環もしくは複素環構造である。【０２４２】
上記金属錯体はｎ型半導体としての性質が強く、電子注入能力が大きい。さらには、錯体形成時の生成エネルギーも低いために、形成した金属錯体の金属と配位子との結合性も強固になり、発光材料としての蛍光量子効率も大きくなっている。【０２４３】
ここで、上記式の配位子を形成する環Ａ１およびＡ２の置換基の具体的な例を挙げると、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素のハロゲン原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ステアリル基、トリクロロメチル基等の置換もしくは未置換のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、３−メチルフェニル基、３−メトキシフェニル基、３−フルオロフェニル基、３−トリクロロメチルフェニル基、３−トリフルオロメチルフェニル基、３−ニトロフェニル基等の置換もしくは未置換のアリール基、メトキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロプロポキシ基、２，２，３，３−テトラフルオロプロポキシ基、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロポキシ基、６−（パーフルオロエチル）ヘキシルオキシ基等の置換もしくは未置換のアルコキシ基、フェノキシ基、ｐ−ニトロフェノキシ基、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノキシ基、３−フルオロフェノキシ基、ペンタフルオロフェニル基、３−トリフルオロメチルフェノキシ基等の置換もしくは未置換のアリールオキシ基、メチルチオ基、エチルチオ基、ｔｅｒｔ−ブチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、トリフルオロメチルチオ基等の置換もしくは未置換のアルキルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−ニトロフェニルチオ基、ｐｔｅｒｔ−ブチルフェニルチオ基、３−フルオロフェニルチオ基、ペンタフルオロフェニルチオ基、３−トリフルオロメチルフェニルチオ基等の置換もしくは未置換のアリールチオ基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、メチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジフェニルアミノ基等のモノまたはジ置換アミノ基、ビス（アセトキシメチル）アミノ基、ビス（アセトキシエチル）アミノ基、ビスアセトキシプロピル）アミノ基、ビス（アセトキシブチル）アミノ基等のアシルアミノ基、水酸基、シロキシ基、アシル基、メチルカルバモイル基、ジメチルカルバモイル基、エチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、プロイピルカルバモイル基、ブチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等のカルバモイル基、カルボン酸基、スルフォン酸基、イミド基、シクロペンタン基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、フェナントリル基、フルオレニル基、ピレニル基等のアリール基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、インドリニル基、キノリニル基、アクリジニル基、ピロリジニル基、ジオキサニル基、ピペリジニル基、モルフォリジニル基、ピペラジニル基、カルバゾリル基、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ベンゾチアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基等の複素環基等がある。また、以上の置換基同士が結合してさらなる６員アリール環もしくは複素環を形成しても良い。【０２４４】
有機ＥＬ素子の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性化合物を還元ができる物質と定義される。したがって、一定の還元性を有するものであれば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。【０２４５】
また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、Ｌｉ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）およびＣｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ金属や、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０〜２．５ｅＶ）、およびＢａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）からなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓからなる群から選択される少なくとも１つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、ＲｂまたはＣｓであり、最も好ましいのは、Ｃｓである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が２．９ｅＶ以下の還元性ドーパントとして、これら２種以上のアルカリ金属の組み合わせも好ましく、特に、Ｃｓを含んだ組み合わせ、例えば、ＣｓとＮａ、ＣｓとＫ、ＣｓとＲｂあるいはＣｓとＮａとＫとの組み合わせであることが好ましい。Ｃｓを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することができ、電子注入域への添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。【０２４６】
陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層をさらに設けても良い。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも１つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２ＳｅおよびＮａ２Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ、およびＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌおよびＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２およびＢｅＦ２といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、電子輸送層を構成する半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、ＳｂおよびＺｎの少なくとも１つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等の１種単独または２種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子輸送層を構成する無機化合物が、微結晶または非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子輸送層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。【０２４７】
（７）陰極
陰極としては、電子注入層と電子輸送層との少なくともいずれか一方又は発光層に電子を注入するため、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム・カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム・銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム・リチウム合金、インジウム、希土類金属などが挙げられる。
この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
ここで発光層からの発光を陰極から取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は１０％より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍである。【０２４８】
（８）絶縁層
有機ＥＬ素子は超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じやすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが好ましい。
絶縁層に用いられる材料としては例えば酸化アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチウム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カルシウム、弗化カルシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化バナジウム等が挙げられる。
これらの混合物や積層物を用いてもよい。【０２４９】
（９）有機ＥＬ素子の製造方法
以上例示した材料及び形成方法により陽極、必要に応じて正孔輸送層、発光層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成することにより有機ＥＬ素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の順序で有機ＥＬ素子を作製することもできる。【０２５０】
以下、図１に示すように、透光性基板２上に陽極３／正孔輸送層４／赤色燐光発光層５１／緑色燐光発光層５２／電荷障壁層６／蛍光発光層７／電子輸送層８／陰極９が順次設けられた構成の第１実施形態の有機ＥＬ素子１の作製例を記載する。
なお、図１において、赤色燐光発光層５１は、赤色燐光用ホストと赤色燐光用ドーパントとを有する。緑色燐光発光層５２は、緑色燐光用ホストと緑色燐光用ドーパントとを有する。【０２５１】
有機ＥＬ素子１の作製に当たって、まず適当な透光性基板２上に陽極材料からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極３を作製する。
次にこの陽極３上に正孔輸送層４を設ける。正孔輸送層４の形成は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができる。膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。【０２５２】
次に、正孔輸送層４上に設ける赤色燐光発光層５１および緑色燐光発光層５２の形成は、所望の有機発光材料を用いて真空蒸着法に代表されるドライプロセスや、スピンコート法、キャスト法等のウエットプロセスにより有機発光材料を薄膜化することにより形成できる。【０２５３】
次に、緑色燐光発光層５２上に電荷障壁層６を設ける。真空蒸着法により形成することが例として挙げられる。
続いて、電荷障壁層６上に蛍光発光層７を設ける。蛍光発光層７は、赤色燐光発光層５１および緑色燐光発光層５２と同様の方法により形成できる。【０２５４】
次にこの蛍光発光層７上に電子輸送層８を設ける。電子輸送層８の形成は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の方法により行うことができる。膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択することが好ましい。
最後に陰極９を積層して有機ＥＬ素子１を得ることができる。陰極９は金属から構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。しかし下地の有機物層を成膜時の損傷から守るためには真空蒸着法が好ましい。【０２５５】
有機ＥＬ素子１の各層の形成方法は特に限定されない。
従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができ、すなわち、有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
有機ＥＬ素子１の各有機層の膜厚は特に制限されないが、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。【０２５６】
（１０）有機ＥＬ素子の動作
以下、図１に示す構造を有する有機ＥＬ素子１の動作について、図２に示す有機ＥＬ素子１のバンドダイアグラムを用いて説明する。
図２に示した六つの長方形は、それぞれ正孔輸送層４、赤色燐光発光層５１、緑色燐光発光層５２、電荷障壁層６、蛍光発光層７、電子輸送層８を示す。各長方形の上辺は、各層のアフィニティ準位を示し、下辺は、各層のイオン化ポテンシャル（概ねＨＯＭＯのエネルギーの大きさに等しい）を示す。ただし、赤色燐光発光層５１、緑色燐光発光層５２、および蛍光発光層７については、層全体の準位ではなくそれぞれのホストの準位を示している。【０２５７】
有機ＥＬ素子１に電圧を印加すると、陽極３から正孔輸送層４に正孔ｈ＋が注入される。また、陰極９から電子輸送層８を介して蛍光用ホストに電子ｅ−が注入される。
ここで、電荷障壁層６が、蛍光用ホストよりも小さいアフィニティ準位ＡｆＥＢを有し、電荷障壁層６のアフィニティ準位ＡｆＥＢと、蛍光用ホストのアフィニティ準位ＡｆＦＨとが、上記の式（２）を満たすので、蛍光用ホストに注入された電子ｅ−は、蛍光用ホストから電荷障壁層６側に注入されにくく、蛍光発光層７に閉じ込められる。【０２５８】
一方、正孔輸送層４に注入された正孔ｈ＋は、赤色燐光用ホスト、緑色燐光用ホスト、電荷障壁層６を介して蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入される。
このとき、赤色燐光発光層５１の赤色燐光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＰＨと、赤色燐光発光層５１の赤色燐光用ドーパントのイオン化ポテンシャルＩｐＰＤと、正孔輸送層４のイオン化ポテンシャルＩｐＨＩとが、上記の式（３）を満たす。すると、陽極３から赤色燐光発光層５１の燐光用ドーパントに直接正孔ｈ＋が注入されにくく、正孔ｈ＋は赤色燐光用ホストに注入される。
また、電荷障壁層６の厚さが３〜９ｎｍであるので、電子ｅ−が蛍光発光層７から電荷障壁層６側に注入されるのをブロックしつつ、緑色燐光発光層５２の正孔ｈ＋を蛍光用ホストのＨＯＭＯに注入させることができる。【０２５９】
すると、蛍光発光層７の蛍光用ホストにおいて、励起子、すなわち一重項励起子と三重項励起子とが生成される。
蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、蛍光用ドーパントへエネルギー移動する。このエネルギーが、青色の蛍光として放出される。なお、励起一重項は寿命が短いので、電荷障壁層６を越えて緑色燐光発光層５２へのエネルギー移動が発生する可能性は低く、蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、効率よく蛍光用ドーパントへエネルギー移動して青色の蛍光として取り出される。【０２６０】
図３に、各層のホストまたはドーパントの三重項エネルギーギャップを示す。
図３に示すように、赤色燐光発光層５１の赤色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤ−Ｒと、緑色燐光発光層５２の緑色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤ−Ｇと、電荷障壁層６の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光発光層７の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとは、次の式を満たす。
ＥｇＰＤ−Ｒ＜ＥｇＰＤ−Ｇ＜ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨ 
ここで、ＥｇＥＢ≦ＥｇＦＨであるから、励起三重項エネルギーが蛍光用ホストから電荷障壁層６へ移動可能であり、ＥｇＰＤ−Ｇ＜ＥｇＥＢであるから、電荷障壁層６から緑色燐光用ドーパントへの励起三重項エネルギーの移動が可能である。
このような蛍光用ホストの励起三重項エネルギーの移動により、緑色燐光用ドーパントの励起三重項が生成し、緑色の燐光発光ｈνＧが得られる。
また、緑色燐光用ドーパントの励起三重項エネルギーの一部は緑色燐光発光に寄与することなく、赤色燐光用ドーパントへ移動する。緑色燐光用ドーパントから赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動は、ＥｇＰＤ−Ｒ＜ＥｇＰＤ−Ｇの関係が満たされていることによる。これにより生成した赤色燐光用ドーパントの励起三重項からは、赤色の燐光発光ｈνＲが得られる。【０２６１】
なお、図３に示すように、電荷障壁層６の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢが蛍光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＦＤよりも大きいので、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーは、蛍光用ドーパントよりも電荷障壁層６に移動しやすい。したがって、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーが、蛍光用ドーパントに移動して発光に寄与することなく失われることを防止することができる。【０２６２】
蛍光発光層７から得られた青色の蛍光と、緑色燐光発光層５２から得られた緑色の燐光と、赤色燐光発光層５１から得られた赤色の燐光とが、透光性基板２側から有機ＥＬ素子１の外部に放出され、各色の発光が混合された白色光が得られる。
このとき、有機ＥＬ素子１は、蛍光用ホストで生成した全ての励起エネルギーを発光に結びつけることができるので、従来の混合色の有機ＥＬ素子に比べ、発光効率を高めることができる。【０２６３】
［第２実施形態］
本実施形態の有機ＥＬ素子は、図４に示すように、透光性基板２上に陽極３／正孔輸送層４／蛍光発光層７／電荷障壁層６／緑色燐光発光層５２／赤色燐光発光層５１／電子輸送層８／陰極９が順次設けられた構成を備える。
各層の材料、製法としては、上記第１実施形態と同様のものを用いることができるが、以下の各点において第１実施形態と異なる。【０２６４】
電荷障壁層６は、蛍光発光層７に注入された正孔が蛍光発光層７から当該電荷障壁層６側に注入されるのをブロックし、電子を燐光発光層５１，５２から蛍光発光層７に注入させる。
具体的には、燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤと、電荷障壁層６の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢと、蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、次の式（４）を満たす。
ＥｇＰＤ＜ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ    （４）
これにより、電子が、燐光発光層５１，５２から電荷障壁層６を介して蛍光発光層７に注入させる。【０２６５】
また、電荷障壁層６は、蛍光用ホストよりも小さいイオン化ポテンシャルを有する。そして、電荷障壁層６のイオン化ポテンシャルＩｐＨＢと、蛍光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＦＨとが、次の式（５）を満たすことにより正孔がブロックされる。
ＩｐＨＢ＞ＩｐＦＨ−０．１ｅＶ    （５）【０２６６】
燐光用ホストの電子移動度は、１．０×１０４〜１．０×１０６Ｖ／ｃｍの電界中において、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。高い電子移動度を有する燐光用ホストを備えることにより、電子の輸送能力を高めて電荷障壁層６を介して電子を蛍光発光層７に注入することができる。
赤色燐光発光層５１は、緑色燐光発光層５２よりも陰極９側に設けられている。【０２６７】
このような第２実施形態において、蛍光用ホストおよび電荷障壁層として使用できる化合物の組み合わせと、各化合物の三重項エネルギーギャップ（Ｅｇ）、および、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）の数値を下記の表３に示す。【０２６８】
【表３】
2008123178.tif 000072
【０２６９】
表３中、電荷障壁層の三重項エネルギーギャップＥｇＥＢと、蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとが、上記の式（４）（すなわちＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ）を満たす組み合わせにはＢ、満たさない組み合わせにはＣを示した。上記の式（４）を満たし、かつ、電荷障壁層のイオン化ポテンシャルＩｐＨＢと、蛍光発光層の蛍光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＦＨとが、上記の式（５）（すなわちＩｐＨＢ＞ＩｐＦＨ−０．１ｅＶ）を満たす組み合わせにはＡを示した。ＡおよびＢは、本発明の有機ＥＬ素子を構成するに当たって好ましい組み合わせであり、Ｃは好ましくない組み合わせである。特に、Ａの組み合わせが好ましい。【０２７０】
例えば、ＣＤＢＰを蛍光用ホストとし、化合物Ａ−３を電荷障壁層とした場合、上記の式（４）および式（５）の双方が満たされる。よって、ＣＤＢＰを蛍光用ホスト、化合物Ａ−３を電荷障壁層として本発明の有機ＥＬ素子を構成することができる。
ＣＤＢＰを蛍光用ホストとし、化合物Ａ−１を電荷障壁層とした場合、上記の式（５）は満たされないが、上記の式（４）は満たされるので、本発明の有機ＥＬ素子を構成することができる。
しかし、逆に、化合物Ａ−２を蛍光用ホストとし、ＣＤＢＰを電荷障壁層とした場合、上記の式（４）および式（５）の双方が満たされず、本発明の有機ＥＬ素子を構成することができない。【０２７１】
以下、図４に示す構造を有する有機ＥＬ素子１の動作について、図５に示す有機ＥＬ素子１のバンドダイアグラムを用いて説明する。
図５に示した六つの長方形は、それぞれ正孔輸送層４、蛍光発光層７、電荷障壁層６、緑色燐光発光層５２、赤色燐光発光層５１、電子輸送層８を示す。各長方形の上辺は、各層のアフィニティ準位（概ねＬＵＭＯのエネルギーの大きさに等しい）を示し、下辺は、各層のイオン化ポテンシャルを示す。ただし、赤色燐光発光層５１、緑色燐光発光層５２、および蛍光発光層７については、層全体の準位ではなくそれぞれのホストの準位を示している。【０２７２】
有機ＥＬ素子１に電圧を印加すると、陽極３から正孔輸送層４を介して蛍光用ホストに正孔ｈ＋が注入される。また、陰極９から電子輸送層８に電子ｅ−が注入される。
ここで、電荷障壁層６が、蛍光用ホストよりも小さいイオン化ポテンシャルＩｐＨＢを有し、電荷障壁層６のイオン化ポテンシャルＩｐＨＢと、蛍光用ホストのイオン化ポテンシャルＩｐＦＨとが、上記の式（５）を満たすので、蛍光用ホストに注入された正孔ｈ＋は、蛍光用ホストから電荷障壁層６側に注入されにくく、蛍光発光層７に閉じ込められる。【０２７３】
一方、電子輸送層８に注入された電子ｅ−は、赤色燐光用ホスト、緑色燐光用ホスト、電荷障壁層６を介して蛍光用ホストのＬＵＭＯに注入される。
また、電荷障壁層６の厚さが３〜９ｎｍであるので、正孔ｈ＋が蛍光発光層７から電荷障壁層６側に注入されるのをブロックしつつ、緑色燐光発光層５２の電子ｅ−を蛍光用ホストのＬＵＭＯに注入させることができる。【０２７４】
すると、蛍光発光層７の蛍光用ホストにおいて、励起子、すなわち一重項励起子と三重項励起子とが生成される。
蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、蛍光用ドーパントへエネルギー移動する。このエネルギーが、青色の蛍光として放出される。なお、励起一重項は寿命が短いので、電荷障壁層６を越えて緑色燐光発光層５２へのエネルギー移動が発生する可能性は低く、蛍光用ホストの励起一重項エネルギーは、効率よく蛍光用ドーパントへエネルギー移動して青色の蛍光として取り出される。【０２７５】
図６に、各層のホストまたはドーパントの三重項エネルギーギャップを示す。
図６に示すように、赤色燐光発光層５１の赤色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤ−Ｒと、緑色燐光発光層５２の緑色燐光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＰＤ−Ｇと、電荷障壁層６の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢと、蛍光発光層７の蛍光用ホストの三重項エネルギーギャップＥｇＦＨとは、次の式を満たす。
ＥｇＰＤ−Ｒ＜ＥｇＰＤ−Ｇ＜ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨ
ここで、ＥｇＨＢ≦ＥｇＦＨであるから、励起三重項エネルギーが蛍光用ホストから電荷障壁層６へ移動可能であり、ＥｇＰＤ−Ｇ＜ＥｇＨＢであるから、電荷障壁層６から緑色燐光用ドーパントへの励起三重項エネルギーの移動が可能である。
このような蛍光用ホストの励起三重項エネルギーの移動により、緑色燐光用ドーパントの励起三重項が生成し、緑色の燐光発光ｈνＧが得られる。
また、緑色燐光用ドーパントの励起三重項エネルギーの一部は緑色燐光発光に寄与することなく、赤色燐光用ドーパントへ移動する。緑色燐光用ドーパントから赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動は、ＥｇＰＤ−Ｒ＜ＥｇＰＤ−Ｇの関係が満たされていることによる。これにより生成した赤色燐光用ドーパントの励起三重項からは、赤色の燐光発光ｈνＲが得られる。【０２７６】
なお、図６に示すように、電荷障壁層６の三重項エネルギーギャップＥｇＨＢが蛍光用ドーパントの三重項エネルギーギャップＥｇＦＤよりも大きいので、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーは、蛍光用ドーパントよりも電荷障壁層６に移動しやすい。したがって、蛍光用ホストの励起三重項エネルギーが、蛍光用ドーパントに移動して発光に寄与することなく失われることを防止することができる。【０２７７】
蛍光発光層７から得られた青色の蛍光と、緑色燐光発光層５２から得られた緑色の燐光と、赤色燐光発光層５１から得られた赤色の燐光とが、透光性基板２側から有機ＥＬ素子１の外部に放出され、各色の発光が混合された白色光が得られる。
このとき、有機ＥＬ素子１は、蛍光用ホストで生成した全ての励起エネルギーを発光に結びつけることができるので、従来の混合色の有機ＥＬ素子に比べ、発光効率を高めることができる。
【実施例１】
【０２７８】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。【０２７９】
［有機ＥＬ素子の作成］
［実施例１］
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）に、イソプロピルアルコール中で５分間の超音波洗浄を施し、さらに、３０分間のＵＶ（Ultraviolet）オゾン洗浄を施した。
このようにして洗浄した透明電極付きガラス基板を、真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず、ガラス基板の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、ＴＣＴＡ（4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamine）を厚さ５０ｎｍで蒸着し、正孔輸送層を得た。ＴＣＴＡの正孔移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で、４×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。
この正孔輸送層上に、赤色燐光用ホストであるＣＢＰ（4,4’-bis(N-carbazolyl)biphenyl）と赤色燐光用ドーパントであるＰＱＩｒとを厚さ６ｎｍで共蒸着し、赤色燐光発光層を得た。ＰＱＩｒの濃度は、１質量％であった。【０２８０】
次に、この赤色燐光発光層上にＣＢＰを厚さ５ｎｍで蒸着し、中間層を得た。
この中間層上に、緑色燐光用ホストであるＣＢＰと緑色燐光用ドーパントであるＩｒ（ｐｐｙ）３とを厚さ１４ｎｍで共蒸着し、緑色燐光発光層を得た。Ｉｒ（ｐｐｙ）３の濃度は、５質量％であった。
さらに、この緑色燐光発光層上に、化合物Ａ−９を厚さ６ｎｍで蒸着し、電荷障壁層を得た。Ａ−９の正孔移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で５×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。
次に、この電荷障壁層上に、蛍光用ホストであるＣＢＰと蛍光用ドーパントであるＢＣｚＶＢｉを厚さ１０ｎｍで共蒸着し、蛍光発光層を得た。ＢＣｚＶＢｉの濃度は２質量％であった。
続いて、この蛍光発光層上に、厚さ４０ｎｍのＢＣＰ（2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）、厚さ１ｎｍのＬｉＦ、厚さ１５０ｎｍの金属Ａｌを順次積層し、陰極を得た。なお、電子注入性電極であるＬｉＦについては、１Å／ｍｉｎの速度で形成した。【０２８１】
［実施例２，３］
電荷障壁層の厚さを、それぞれ３ｎｍ、１２ｎｍとした以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０２８２】
［実施例４］
ＴＣＴＡの代わりにＮＰＤを用いた以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。ＮＰＤの正孔移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で、６×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。【０２８３】
［実施例５］
ＴＣＴＡの代わりにＣＢＰを用いた以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。ＣＢＰの正孔移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で、１×１０−３ｃｍ２／Ｖｓである。【０２８４】
［実施例６］
中間層を設けないこと以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０２８５】
［実施例７］
赤色燐光用ホスト、中間層、緑色燐光用ホストとしてＣＢＰに代えてＡ−２を用いた以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
Ａ−２の正孔移動度は１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界中で１×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。【０２８６】
［実施例８］
赤色燐光用ドーパント（ＰＱＩｒ）の濃度を４％にしたこと以外は前記実施例１と同様にして素子を作成した。【０２８７】
［実施例９］
実施例１において、ＰＱＩｒに代えてＩｒ（ｐｉｑ）３を赤色燐光用ドーパントとし、Ｉｒ（ｐｐｙ）３に代えてＩｒ（Ｐｈ−ｐｐｙ）３を緑色燐光用ドーパントとした。また、Ａ−９に代えてＡ−７を電荷障壁層とした。【０２８８】
［実施例１０］
実施例１において、中間層と緑色燐光発光層を省略した。また、ＣＢＰに代えてＡ−６を、赤色燐光用ホストおよび蛍光用ホストとした。さらに、Ａ−９に代えてＡ−１１を電荷障壁層とした。【０２８９】
［実施例１１］
実施例９において、赤色燐光発光層、中間層および緑色燐光発光層に代えて、単層の燐光発光層（厚さ２０ｎｍ）を設けた。この燐光発光層においては、Ａ−２を燐光発光用ホストとし、緑色燐光用ホストとしてＩｒ（Ｐｈ−ｐｐｙ）３を５％、赤色燐光用ホストとしてＰＱＩｒを０．１％、含有させた。【０２９０】
［比較例１］
電荷障壁層を設けず、代わりに上記非特許文献１に記載の化合物であるＣＢＰを厚さ６ｎｍで蒸着により設けた。それ以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
［比較例２］
電荷障壁層を設けず、代わりにＵＳ２００２／０１９７５１１号公報に記載の化合物であるＮＰＤを厚さ６ｎｍで蒸着により設けた。それ以外は前記実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
以上の前記実施例１〜１１および比較例１，２の素子構成を表４に示す。
また、正孔輸送層および燐光用ホストの正孔移動度、電子移動度を表５に示す。【０２９１】
【表４】
2008123178.tif 000073
【０２９２】
【表５】
2008123178.tif 000074
【０２９３】
なお、上記の材料のキャリア（正孔、電子）移動度の測定は次のようにして行った。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（アサヒガラス製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分行った後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行った。
洗浄後のガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダに装着し、まず、ＩＴＯ透明基板電極上に測定材料を３〜５μｍ、抵抗加熱蒸着により成膜した。
続いて、この膜上に金属Ａｌを１０ｎｍ蒸着させ、半透明電極を形成した。
このように作成した素子により、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界強度におけるキャリア（正孔、電子）移動度を（株）オプテル製のタイムオブフライト測定装置ＴＯＦ−４０１で測定した。
励起光は３３７ｎｍの窒素レーザーによる光を用いた。
光電流（Ｉ）−時間（ｔ）曲線を両対数でプロットし、得られた屈曲点をｔｒとして、移動度μは、移動度μ＝Ｌ２／（ｔｒ×Ｖ）として求めた。ここで、Ｌは試料膜厚であり、Ｖは印加電圧である。【０２９４】
［有機ＥＬ素子の評価］
以上のように作製した有機ＥＬ素子を、１ｍＡ／ｃｍ２の直流電流により発光させ、発光色度と、輝度（Ｌ）と、電圧と、を測定した。これを基に、電流効率（Ｌ／Ｊ）および発光効率η（ｌｍ／Ｗ）を求めた。その結果を表６に示す。【０２９５】
【表６】
2008123178.tif 000075
【０２９６】
表６から明らかなように、比較例１，２に対し、実施例１〜１１の有機ＥＬは、優れた発光効率および色純度を示した。
一方、比較例１においては、ＥｇＦＨ＝ＥｇＥＢ＞ＥｇＰＤ−Ｇ、ＡｆＥＢ＝ＡｆＦＨであり、また、電荷障壁層の位置に設けたＣＢＰはバイポーラ性である。このため、緑色燐光発光層および赤色燐光発光層においても励起子が生成し、緑色および赤色の発光強度が増加し、青の強度が低下する。したがって、良好な白色の発光を得ることができない。
また、比較例２においては、ＥｇＦＨ＞ＥｇＰＤ−Ｇ＞ＥｇＥＢ＞ＥｇＰＤ−Ｒである。ここで、ＥｇＥＢ＞ＥｇＰＤ−Ｒであるので、電荷障壁層から赤色燐光用ドーパントへのエネルギー移動は可能であるが、ＥｇＰＤ−Ｇ＞ＥｇＥＢであるので、電荷障壁層から緑色燐光用ドーパントへのエネルギー移動は困難となる。このため、比較例２の有機ＥＬ素子においては、緑色の発光が得られず、青色の蛍光発光と赤色の燐光発光のみが得られる。【０２９７】
実施例４においては、正孔輸送層であるＮＰＤのＩｐが、燐光用ホストのＩｐよりも燐光用ドーパントのＩｐに近いので、一部の正孔が燐光用ドーパントに注入されて赤色燐光が発生し、赤色の発光強度が上昇する。このため、実施例１〜３に比べるとやや赤みの白色発光となる。また、正孔が燐光用ドーパントに注入された分だけ蛍光発光が減少するため、実施例４の有機ＥＬ素子は、実施例１〜３に比べて発光効率が低い。
実施例５においては、正孔輸送層として用いたＣＢＰのＩｐと陽極であるＩＴＯのＩｐとの差が大きいため、実施例１〜３に比べて高い駆動電圧が必要となっている。
実施例６においては、中間層を設けていないので、緑色燐光発光層から赤色燐光発光層へのエネルギー移動が起こりやすい。このため、実施例６の有機ＥＬ素子は、赤色の発光強度が大きく、実施例１〜３に比べるとやや赤みの強い白色発光となる。
これに対し、実施例１〜３の有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、極めて良好な白色発光を示した。【０２９８】
実施例１から３のなかで発光効率を対比すると、実施例１の電荷障壁層６ｎｍのときに発光効率が一番高く、電子ブロックと蛍光発光層への正孔注入が最適に両立されていることが示されている。対して、電荷障壁層が薄い場合である実施例２では電子ブロックがうまくできていないため燐光発光層にも電子注入され、発光効率、色度ともによくない。電荷障壁層は厚い場合である実施例３では正孔注入性の問題から発光効率は実施例１よりも低くなる。ただし、実施例３は、色度の観点からは良好であり、電荷障壁層を厚くして燐光発光層の発光強度を調整して色度調整できることがわかる。
実施例１と実施例７とを対比した場合、実施例１の方が正孔移動度の高い燐光用ホスト（ＣＢＰ）を用いている。そして、実施例１の方が、発光効率が高く、かつ、色度も白色に近い。対して、正孔移動度が１０−４ｃｍ２／Ｖｓ（１０４〜１０６Ｖ／ｃｍ印加時）であるＡ−２を燐光用ホストとした実施例７では、発光色の赤味が強くなっている。
このことから、燐光発光層および電荷障壁層を介して蛍光発光層のホストに正孔を注入し、高い発光効率およびバランスのとれた色を得るためには、燐光発光層のホストの正孔移動度が大きい方が望ましいことが示された。【０２９９】
実施例８と実施例１とを比較した場合、赤色燐光発光層の燐光ドーパント濃度に違いがあり、実施例１ではドープ濃度１％であるのに対して実施例８ではドープ濃度４％としている。結果として、実施例８では、白色ではなく赤味がかった発光色になっており、発光効率も下がっている。
これは、実施例８において赤色燐光ドーパントの濃度が高いため、電荷が燐光ドーパントで直接に消費され、本来の再結合領域である蛍光発光層における再結合確率が下がっているためと考えられる。
このことから、陽極側に位置する燐光発光層（実施例８では赤色燐光発光層）のドーパント濃度は薄い方が好ましく、例えば、４％あるいは４％未満にすることが好ましいことが示された。【０３００】
［実施例１２］
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのＩＴＯ透明電極付きガラス基板（ジオマティック社製）に、イソプロピルアルコール中で５分間の超音波洗浄を施し、さらに、３０分間のＵＶ（Ultraviolet）オゾン洗浄を施した。
このようにして洗浄した透明電極付きガラス基板を、真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず、ガラス基板の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、Ａ−９を厚さ５０ｎｍで蒸着し、正孔輸送層を得た。Ａ−９の正孔移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で、５×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。
この正孔輸送層上に、蛍光用ホストであるＣＢＰと蛍光用ドーパントであるＢＣｚＶＢｉを厚さ１０ｎｍで共蒸着し、蛍光発光層を得た。ＢＣｚＶＢｉの濃度は２質量％であった。
次に、この蛍光発光層上に、ＣＢＰを厚さ６ｎｍで蒸着し、電荷障壁層を得た。ＣＢＰの電子移動度は、１０−４〜１０−６Ｖ／ｃｍの電界中で２×１０−４ｃｍ２／Ｖｓである。【０３０１】
この電荷障壁層上に、緑色燐光用ホストであるＡ−６と緑色燐光用ドーパントであるＩｒ（Ｐｈ−ｐｐｙ）３とを厚さ１４ｎｍで共蒸着し、緑色燐光発光層を得た。Ｉｒ（Ｐｈ−ｐｐｙ）３の濃度は、５質量％であった。
次に、赤色燐光用ホストであるＡ−６と赤色燐光用ドーパントであるＰＱＩｒとを厚さ６ｎｍで共蒸着し、赤色燐光発光層を得た。ＰＱＩｒの濃度は、１質量％であった。
続いて、厚さ４０ｎｍのＢＣＰ（2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline）、厚さ１ｎｍのＬｉＦ、厚さ１５０ｎｍの金属Ａｌを順次積層し、陰極を得た。なお、電子注入性電極であるＬｉＦについては、１Å／ｍｉｎの速度で形成した。【０３０２】
［実施例１３］
緑色燐光発光層と赤色燐光発光層の間に、Ａ−６を厚さ５ｎｍで蒸着し中間層とし、ＰＱＩｒに代えてＩｒ（ｐｉｑ）３を赤色燐光用ドーパントとした以外は、前記実施例１２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０３０３】
［実施例１４］
Ａ−６に代えてＡ−２を蛍光用ホストとし、ＣＢＰに代えてＡ−３を電荷障壁層とし、Ａ−６に代えてＡ−３を緑色燐光用ホストおよび赤色燐光用ホストとした以外は、前記実施例１２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。【０３０４】
［比較例３］
Ａ−６に代えてＣＢＰを蛍光用ホスト、緑色燐光用ホストおよび赤色燐光用ホストとした以外は、前記実施例１２と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
以上の前記実施例１２〜１４および比較例３の素子構成を表７に示す。【０３０５】
【表７】
2008123178.tif 000076
【０３０６】
［有機ＥＬ素子の評価］
実施例１２〜１４および比較例３の有機ＥＬ素子を、１ｍＡ／ｃｍ２の直流電流により発光させ、発光色度と、輝度（Ｌ）と、電圧と、を測定した。これを基に、電流効率（Ｌ／Ｊ）および発光効率η（ｌｍ／Ｗ）を求めた。その結果を表８に示す。【０３０７】
【表８】
2008123178.tif 000077
【０３０８】
表８から明らかなように、比較例３に対し、実施例１２〜１４の有機ＥＬは、優れた発光効率および色純度を示した。
一方、比較例３においては、ＥｇＦＨ＝ＥｇＨＢ＞ＥｇＰＤ−Ｇ、ＩｐＨＢ＝ＩｐＦＨであり、また、電荷障壁層の位置に設けたＣＢＰはバイポーラ性である。このため、緑色燐光発光層および赤色燐光発光層においても励起子が生成し、緑色および赤色の発光強度が増加し、青の強度が低下する。したがって、良好な白色の発光を得ることができない。
【産業上の利用可能性】
【０３０９】
本発明は、表示装置等に用いる混合色の有機ＥＬ素子として利用できる。
【図１】
2008123178.tif 000078
【図２】
2008123178.tif 000079
【図３】
2008123178.tif 000080
【図４】
2008123178.tif 000081
【図５】
2008123178.tif 000082
【図６】
2008123178.tif 000083
【国際調査報告】
2008123178.tif 000084
2008123178.tif 000085
2008123178.tif 000086
2008123178.tif 000087