(57)【要約】【課題】実用的な高電流密度領域において効率的に白色発光する有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、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、少なくとも第一発光層および第二発光層を含む複数の発光層を有し、前記第一発光層は、第一ホスト材料および蛍光発光性の第一発光性材料を含み、前記第二発光層は、前記第一発光性材料とは別の第二発光性材料を含み、前記第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が特定の関係を満たし、前記第一発光性材料と前記第二発光性材料のいずれか一方の発光の主ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、他方の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2014075249.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、少なくとも第一発光層および第二発光層を含む複数の発光層を有し、
前記第一発光層は、第一ホスト材料および蛍光発光性の第一発光性材料を含み、
前記第二発光層は、前記第一発光性材料とは別の第二発光性材料を含み、
前記第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が下記式（１）を満たし、
ΔＳＴ（Ｈ１）＝ＥｇＳ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］      （１）
前記第一発光性材料の発光の主ピーク波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、かつ、前記第二発光性材料の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であるか、
または、
前記第一発光性材料の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、かつ、前記第二発光性材料の発光の主ピーク波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である、
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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、
前記第一発光層は、さらに第二ホスト材料を含み、
前記第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、
前記第二ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）と、
前記第一発光材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記式（２）および（３）
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。
ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            （２）
ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            （３）
【請求項３】
請求項１または請求項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、
前記有機化合物層は、複数の発光ユニットと、隣接する複数の発光ユニット間を接続する中間ユニットと、を有し、
前記複数の発光ユニットのうち、少なくとも１つの発光ユニットは、前記第一発光層を含む
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４】
請求項３の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記複数の発光ユニットは、少なくとも第一発光ユニットおよび第二発光ユニットを有し、
前記第一発光ユニットは、前記第一発光層を有するとともに、前記第一発光性材料は、青色蛍光発光を示し、
前記第二発光ユニットは、前記第二発光層を有し、
前記第二発光層は、前記第二発光性材料として、燐光発光性材料を含むとともに、第三ホスト材料を含む
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５】
請求項１または請求項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、
陽極、前記第一発光層、前記第二発光層、陰極がこの順に積層された
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６】
請求項１または請求項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、
前記第二発光層は、前記第一発光層に隣接して積層された
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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素子という場合がある。）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。
蛍光型の有機ＥＬ素子は、近年、長寿命化技術が進展し、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、高効率化が課題であった。
【０００３】
このような背景から、遅延蛍光を利用した高効率の蛍光型の有機ＥＬ素子が提案され、開発がなされている。例えば、特許文献１および特許文献２には、遅延蛍光のメカニズムの一つであるＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ）機構を利用した有機ＥＬ素子が開示されている。ＴＴＦ機構は、２つの三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成する現象を利用するものである。
このＴＴＦ機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を４０％まで高めることができると考えられている。しかしながら、依然として燐光型発光に比べて高効率化の課題を有するものである。そこで、さらなる内部量子効率向上を図るべく、他の遅延蛍光のメカニズムを利用するものが検討されている。
【０００４】
例えば、ＴＡＤＦ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、熱活性化遅延蛍光）機構が挙げられる。このＴＡＤＦ機構は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差（ΔＳＴ）の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じる現象を利用するものである。このＴＡＤＦ機構を利用した有機ＥＬ素子は、例えば、非特許文献１に開示されている。非特許文献１の有機ＥＬ素子では、ドーパント材料にΔＳＴの小さい化合物を採用することで、熱エネルギーによる三重項準位から一重項準位への逆項間交差が生じる。このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を１００％まで高めることができると考えられている。
【０００５】
そして、非特許文献２の有機ＥＬ素子には、特定のホスト材料にスピロ骨格を有する特定の化合物をドーパント材料として用いたドープ膜を有する有機ＥＬ素子が記載されている。この有機ＥＬ素子は、ＴＡＤＦ機構を利用することにより、高い外部量子収率を示す。
また、非特許文献３の有機ＥＬ素子には、特定のホスト材料にトリアジン誘導体骨格をドーパント材料として用いたドープ膜を有する有機ＥＬ素子が記載されている。この有機ＥＬ素子も、ＴＡＤＦ機構を利用することにより、高い外部量子収率を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１３４３５０号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０７０９６３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】安達千波矢、外２名、「高効率熱活性化遅延蛍光の発現とＯＬＥＤへの応用」、有機ＥＬ討論会  第１０回例会予稿集、２０１０年６月１７日〜１８日、ｐ．１１−１２
【非特許文献２】安達千波矢、外２名、「スピロ骨格分子の熱活性化遅延化蛍光を利用した高効率蛍光ＥＬ素子の開発」、日本化学会、第９２春季年回予稿集、２０１２年３月２５日〜２８日、３Ｍ３−３７
【非特許文献３】安達千波矢、外２名、「三重項励起状態から一重項励起状態への高いアップコンバージョン効率を有するトリアジン誘導体の分子設計と有機ＥＬへの応用」、日本化学会、第９２春季年回予稿集、２０１２年３月２５日〜２８日、２ＰＡ−１２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１から非特許文献３に記載の有機ＥＬ素子は、０．０１ｍＡ／ｃｍ２〜０．１ｍＡ／ｃｍ２という低電流密度領域で最大の発光効率を示すが、１ｍＡ／ｃｍ２〜１０ｍＡ／ｃｍ２程度の実用的な高電流密度領域では、いわゆるロールオフが生じ、発光効率が低下する問題がある。
このため、ＴＡＤＦ機構による遅延蛍光の利用については、まだ実用上の課題が多く残されていると考えられ、特に実用的な高電流密度領域における発光効率の向上が要望されている。
また、非特許文献１から非特許文献３においては、複数の発光層を有する有機ＥＬ素子については、記載されていない。
【０００９】
本発明は、実用的な高電流密度領域において効率的に白色発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、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、
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、少なくとも第一発光層および第二発光層を含む複数の発光層を有し、
前記第一発光層は、第一ホスト材料および蛍光発光性の第一発光性材料を含み、
前記第二発光層は、前記第一発光性材料とは別の第二発光性材料を含み、
前記第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が下記式（１）を満たし、
ΔＳＴ（Ｈ１）＝ＥｇＳ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］      （１）
前記第一発光性材料の発光の主ピーク波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、かつ、前記第二発光性材料の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であるか、
または、
前記第一発光性材料の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、かつ、前記第二発光性材料の発光の主ピーク波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である、
ことを特徴とする。
【００１１】
ここで、蛍光発光とは、発光材料が励起され、一重項励起状態から基底状態へと遷移する際に生じる発光である。なお、燐光発光とは、発光材料が励起され、三重項励起状態から基底状態へと遷移する際に生じる発光である。
【００１２】
本発明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、さらに第二ホスト材料を含み、
前記第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、
前記第二ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）と、
前記第一発光材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記式（２）および（３）
を満たすことが好ましい。
ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            （２）
ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            （３）
【００１３】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機化合物層は、複数の発光ユニットと、隣接する複数の発光ユニット間を接続する中間ユニットと、を有し、
前記複数の発光ユニットのうち、少なくとも１つの発光ユニットは、前記第一発光層を含むことが好ましい。
【００１４】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記複数の発光ユニットは、少なくとも第一発光ユニットおよび第二発光ユニットを有し、
前記第一発光ユニットは、前記第一発光層を有するとともに、前記第一発光性材料は、青色蛍光発光を示し、
前記第二発光ユニットは、前記第二発光層を有し、
前記第二発光層は、前記第二発光性材料として、燐光発光性材料を含むとともに、第三ホスト材料を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、陽極、前記第一発光層、前記第二発光層、陰極がこの順に積層されたことが好ましい。
【００１６】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第二発光層は、前記第一発光層に隣接して積層されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、実用的な高電流密度領域において効率的に白色発光する有機ＥＬ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス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】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５】過渡ＥＬ波形の測定系を示す図である。
【図６】（Ａ）遅延蛍光由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示す図である。（Ｂ）遅延蛍光由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、光強度の平方根の逆数の時間変化を示す図である。
【図７】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８】発光層における第一ホスト材料、第二ホスト材料および蛍光発光性材料のエネルギー準位の関係を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
【図１３】本発明の第六実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１および実施例２に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度と外部量子効率の関係を示す図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡ＥＬ波形を示す図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡ＥＬ波形を示す図である。
【図１７】本発明の実施例３および実施例４に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡ＥＬ波形を示す図である。
【図１８】本発明の評価例に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度と外部量子効率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（有機ＥＬ素子の素子構成）
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。第二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。
【００２０】
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／第一発光層／スペース層／第二発光層／第三発光層／陰極
（ｆ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／第三発光層／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／第一発光層／スペース層／第二発光層／第三発光層／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
（ｊ）陽極／第一発光層／第二発光層／陰極
（ｋ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／第二発光層／陰極
（ｌ）陽極／第一発光層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｍ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｎ）陽極／第一発光層／第二発光層／第三発光層／陰極
（ｏ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／第二発光層／第三発光層／陰極
（ｐ）陽極／第三発光層／第一発光層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｑ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／第二発光層／第三発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｒ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／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。
【００２１】
上記の中で（ｄ），（ｈ），（ｍ），（ｑ）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注入輸送層のうち、最も電子移動度の高い有機層をいう。電子注入輸送層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。
【００２２】
［第一実施形態］
図１に、本発明の第一実施形態における有機ＥＬ素子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、第一発光層１２、スペース層１３、第二発光層１４、電子輸送層１６を有する。これらの層は互いに隣接する。
【００２３】
（発光層）
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、発光層として、第一発光層１２および第二発光層１４を有し、第一発光層１２は、第一ホスト材料、第二ホスト材料、および第一発光性材料である第一ドーパント材料を含んでいる。第二発光層１４は、第三ホスト材料および第二発光性材料である第二ドーパント材料を含んでいる。
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、素子全体として白色発光を示すものである。
【００２４】
ここで、有機ＥＬ素子が白色発光を示すためには、一つの発光層に複数の発光材料を含んで発光を得る方法と、発光の主ピーク波長の異なる複数の発光層による発光を加法混色することにより得る方法とがある。発光の主ピーク波長の異なる複数の発光層による発光を加法混色することにより白色を得るためには、例えば、赤色発光層、緑色発光層、青色発光層を有する有機ＥＬ素子や黄色発光層および青色発光層を有する有機ＥＬ素子において、各発光層をバランス良く発光させる。このとき、発光の主ピーク波長の異なる複数の発光層においては、一つの発光層に複数の発光化合物を含んでもよい。なお、白色発光とは、固体照明のための国際エネルギースタープログラム１．１版に基づき、ＣＩＥ１９３１色度が（ＣＩＥｘ，ＣＩＥｙ）＝（０．２７，０．２８）〜（０．４８，０．４４）であることを言う。
【００２５】
本実施形態においては、第一ドーパント材料の発光の主ピーク波長は４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、かつ、第二ドーパント材料の発光の主ピーク波長は５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であるか、または、第一ドーパント材料の発光の主ピーク波長は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、かつ、第二ドーパント材料の発光の主ピーク波長は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。すなわち、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、複数の発光層を有し、各発光層に、発光の主ピーク波長が互いに異なるドーパント材料を含んでいる。したがって、本実施形態の有機ＥＬ素子１は、発光の主ピーク波長の異なる二つの発光層による発光を加法混色することにより白色発光を示す。
【００２６】
＜第一発光層＞
本実施形態では、特定の条件を満たす第一ホスト材料、第二ホスト材料、及び第一ドーパント材料が、第一発光層１２に用いられる。これらの材料および特定の条件について、次に説明する。
【００２７】
第一発光層１２において、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（１）の関係を満たす。
ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］…（１）
【００２８】
また、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）および第一ドーパント材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（２）の関係を満たすことが好ましい。
ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            …（２）
さらに、第二ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）および第一ドーパント材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（３）の関係を満たすことが好ましい。
ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）                            …（３）
【００２９】
さらに、第二ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)と第一ドーパント材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ２)＜Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)                      …（５）
【００３０】
第二ホスト材料と第一ドーパント材料のエネルギーギャップが上記数式（５）を満たすことにより、第一ドーパント材料の三重項準位から第二ホスト材料の三重項準位へのエネルギーの移動が可能となる。これにより、第二ホスト材料において、後述するＴＴＦ機構に寄与する第二ホスト材料の三重項励起子が増え、エネルギー移動がより効率よく行われる。
【００３１】
第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)および第二ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)が、下記数式（６）の関係を満たすことが好ましい。
Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ２)＞０．５［ｅＶ］      …（６）
【００３２】
第一ホスト材料と第二ホスト材料のエネルギーギャップが上記数式（６）を満たすことにより、第一ホスト材料の三重項励起子が第一ホスト材料の三重項準位から第二ホスト材料の三重項準位へ移動しにくくなり、第一ホスト材料からのエネルギー移動を抑えることができる。
エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)およびエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)は、さらに下記数式（６−１）の関係を満たすことが好ましく、下記数式（６−２）の関係を満たすことが特に好ましい。
Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ２)≧０．８［ｅＶ］      …（６−１）
Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ２)≧０．９［ｅＶ］      …（６−２）
【００３３】
第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)、および第一ドーパント材料の７７［Ｋ］におけるＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（７）の関係を満たす。
ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)＞０．５［ｅＶ］        …（７）
第一ホスト材料と第一ドーパント材料のエネルギーギャップが上記数式（７）を満たすことにより、第一ホスト材料の励起子が第一ホスト材料の三重項準位から第一ドーパント材料の三重項準位へ移動しにくくなり、第一ホスト材料からのエネルギー移動を抑えることができる。
エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)およびエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｄ)は、さらに下記数式（７−１）の関係を満たすことが好ましく、下記数式（７−２）の関係を満たすことが特に好ましい。
ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)≧０．９［ｅＶ］      …（７−１）
ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)≧１．０［ｅＶ］      …（７−２）
なお、第一ホスト材料と第一ドーパント材料のエネルギーギャップの差Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ１)−Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)をΔＴと言う。
【００３４】
〔第一ホスト材料〕
・ΔＳＴ
第一ホスト材料として、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、高電流密度領域で有機ＥＬ素子が高効率で発光する。上記ΔＳＴ(Ｈ１)は、第一ホスト材料のΔＳＴについて示すものである。
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。
本実施形態の第一ホスト材料に用いるΔＳＴの小さな化合物の例としては、分子内でドナー要素とアクセプター要素とを結合した化合物であり、さらに電気化学的な安定性（酸化還元安定性）を考慮し、ΔＳＴが０ｅＶ以上０．３ｅＶ未満の化合物が挙げられる。
また、より好ましい化合物は、分子の励起状態で形成される双極子（ダイポール）が互いに相互作用し、交換相互作用エネルギーが小さくなるような会合体を形成する化合物である。本発明者らの検討によれば、このような化合物は、双極子（ダイポール）の方向がおおよそ揃い、分子の相互作用により、さらにΔＳＴが小さくなり得る。このような場合、ΔＳＴは、０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下と極めて小さくなり得る。
【００３５】
・会合体
上述のように、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）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。
また、本発明者は薄膜中に会合体を形成しやすい化合物を用いることによって、励起一重項状態と励起三重項状態の副準位を利用し、結果的に薄膜中の分子や会合体による逆項間交差が促進される可能性を見出した。
例えば、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は、当該化合物の薄膜内において会合体を形成し易いと考えられる。また、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、次のように推測できる。
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（４，４’−ｂｉｓ［９−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｙｌ］−２，２’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）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程度である。
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。
このような会合体を形成しやすい化合物は、励起三重項状態においても多くの振動準位が存在すると予想される。その結果、励起一重項状態と励起三重項状態との間に副準位が多く存在することになるため、この副準位を介在して熱的なΔＳＴが小さくなり、逆項間交差が促進されると考えられる。
【００３６】
なお、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。
【００３７】
・ＴＡＤＦ機構
前述したとおり、有機材料のΔＳＴ（Ｈ１）が小さいと、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一ホスト材料の三重項準位から第一ホスト材料の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。ここで、有機ＥＬ素子内部の電気励起された励起子の励起三重項状態が、逆項間交差によって、励起一重項状態へスピン交換がされるエネルギー状態変換機構をＴＡＤＦ機構と呼ぶ。
本実施形態では、第一ホスト材料にΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を用いるため、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一ホスト材料の三重項準位から第一ホスト材料の一重項準位への逆項間交差が起こり易くする。
図３は、発光層における第一ホスト材料、及び第一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３において、Ｓ０は、基底状態を表し、Ｓ１Ｈ１は、第一ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｈ１は、第一ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、Ｓ１Ｄは、第一ドーパント材料の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｄは、第一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、Ｓ１Ｈ１とＴ１Ｈ１との差がΔＳＴ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１Ｈ１とＳ０との差がＥｇＳ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１ＤとＳ０との差がＥｇＳ（Ｄ）に相当し、Ｔ１Ｈ１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、本実施形態の第一ホスト材料に用いる化合物として選択されるのは、ΔＳＴ(Ｈ１)の小さい化合物である。何故なら、ΔＳＴ(Ｈ１)の小さな材料では、最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ１に生じた三重項励起子が熱エネルギーにより、第一ホスト材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ１に逆項間交差する現象が起こり易くなると考えられるからである。ΔＳＴ(Ｈ１)が小さいため、例えば、室温程度でも逆項間交差が起こり易くなる。このような逆項間交差が起こり易くなれば、第一ホスト材料から蛍光発光性の第一ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへとフェルスター移動によりエネルギー移動する割合も増え、結果として蛍光型の有機ＥＬ素子の発光効率が向上する。
つまり、第一ホスト材料にΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を用いることで、ＴＡＤＦ機構に由来する発光が増え、結果として遅延蛍光比率が大きくなる。遅延蛍光比率が大きくなれば、高い内部量子効率を得ることができる。なお、このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用することにより、理論的に内部量子効率を１００％まで高めることができると考えられる。
【００３８】
一方、図４は、特許文献１に記載のＴＡＤＦ機構における発光層の第一ホスト材料、及び第一ドーパント材料のエネルギー準位の関係を示すものである。図４において、Ｓ０、Ｓ１Ｈ１、Ｔ１Ｈ１、Ｓ１Ｄ、Ｔ１Ｄは、図３と同義であり、破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。図４に示すように、非特許文献１に記載のＴＡＤＦ機構では、第一ドーパント材料としてΔＳＴ(Ｄ)の小さな材料を用いる。これにより、第一ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ１からのデクスター移動により第一ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄまたは最低励起三重項状態Ｔ１Ｄにエネルギー移動する。さらに第一ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄは熱エネルギーにより、最低励起一重項状態Ｓ１Ｄに逆項間交差することが可能であり、この結果、第一ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄからの蛍光発光を観測することができる。このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部効率を１００％まで高めることができると考えられている。
【００３９】
ここで本発明者らは、非特許文献１に記載されるようなΔＳＴ（Ｈ１）が小さい蛍光発光性化合物を第一ホスト材料として、ホスト−ドーパントシステムに採用する。その理由は、以下に詳述する通りである。
【００４０】
第一に、第一ドーパント材料上でのＴＡＤＦ機構によるエネルギー状態の変換を考えた場合、第一ドーパント材料は蛍光発光をするため、比較的高い一重項エネルギーを有するとともに、同程度の三重項エネルギーを有することになる。該三重項エネルギーを発光層内に有効に閉じ込めるためには、より大きい三重項エネルギーを有する第一ホスト材料を選択する必要がある。ここで、該第一ホスト材料に一般的にΔＳＴの大きい通常の有機材料を用いることになれば、該第一ホスト材料の一重項エネルギー、すなわちＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位のエネルギー差は非常に大きいものとなる。この結果、該第一ホスト材料と、発光層に隣接するキャリア輸送層とのエネルギー差が大きくなるため、発光層へのキャリア注入が難しくなると考えられる。従って、本発明者らは、ＴＡＤＦ機構によるエネルギー状態の変換は、第一ホスト材料上で行われるほうが好ましく、これによって発光層へのキャリア注入は有利になり、有機ＥＬ素子全体としてキャリアバランスが取りやすくなると考える。
【００４１】
第二に、ΔＳＴ（Ｈ１）が小さい蛍光発光性化合物を第一ホスト材料に用いることにより、高電流密度領域におけるＴｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎに起因する発光効率の低下を抑制することができると考える。ここでＴｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ（以下、ＴＴＡと呼ぶ）とは、分子上で生成した励起子寿命の長い三重項励起子が高密度で隣接することにより、励起子同士の衝突が起こって励起子が熱失活してしまう物理現象である。
本発明者らは、第一ホスト材料から第一ドーパント材料へ三重項エネルギーが遷移しにくいホスト−ドーパントシステムにおいては、高電流密度領域における発光効率の低下をある程度抑制することができると考える。本実施形態では、ΔＳＴが小さい化合物を発光層の第一ホスト材料に用いており、第一ホスト材料の三重項励起準位はＴＡＤＦ機構によって一重項励起準位へ逆項間交差後、第一ドーパント材料の一重項励起準位にエネルギー移動する。従って、生成された三重項励起子は、発光層中において存在比が大きい第一ホスト材料上で三重項励状態が保たれることになる。一方、ΔＳＴが小さい化合物を発光層の第一ドーパント材料に用いる場合、生成された三重項励起子は、発光層中において存在比が極めて小さい第一ドーパント材料上で三重項励状態が保たれることになる。即ち、高電流領域の有機ＥＬ素子の駆動においては、三重項励起状態が第一ドーパント材料上に集中しないようなシステムを設計することが好ましいと考え、本実施形態ではΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を第一ホスト材料として採用する。
【００４２】
第三に、三重項準位から一重項準位への逆項間交差を起こす材料を第一ホスト材料に採用することで、第一ドーパント材料に発光量子収率の高い材料を簡便に選択することができる。この結果、第一ドーパント材料にエネルギー移動した一重項励起子は速やかに発光緩和するので、高電流密度領域におけるエネルギークエンチの抑制が可能である。一般に、蛍光素子におけるホスト−ドーパントシステムでは、第一ホスト材料は、キャリア輸送機能と励起子生成機能とを有し、第一ドーパント材料は、発光機能を有する。これは、発光層におけるキャリア輸送機能と発光機能とを機能分離するものであって、発光量子収率の高い第一ドーパント材料を発光層に少量ドーピングすることによって、効果的な有機ＥＬ発光を促すものである。本実施形態の第一発光層では、一般的な発光層の機能に加え、ＴＡＤＦ機構による逆項間交差を引き起こす機能が求められる。本発明者らは、ＴＡＤＦ機構による逆項間交差を引き起こす機能を第一ホスト材料に求めることによって、有機ＥＬ素子の発光効率に大きく寄与する、高い発光量子収率を有する第一ドーパント材料の選択性を増やした。これにより、従来から高効率として知られる蛍光発光性の第一ドーパント材料を選択することができる。
【００４３】
・ＥｇＴとＥｇ７７Ｋとの関係
ここで、本実施形態ではΔＳＴが所定値以下である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、本実施形態の第一ホスト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、本実施形態では、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。それゆえ、ΔＳＴ(Ｈ１)については、上記式（１）のように表される。
【００４４】
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、本実施形態で第一ホスト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。そのため、薄膜状態と同等の条件と考えられることから、本実施形態では、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。
【００４５】
・一重項エネルギーＥｇＳ
一重項エネルギーＥｇＳについては、本実施形態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。また、会合体を形成する場合の、ＥｇＳは、上記Davydov splitting modelにおけるＳ１‐ｍ−と基底状態Ｓ０とのエネルギーギャップに対応する。
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。
【００４６】
・遅延蛍光比率
本実施形態の有機ＥＬ素子によれば、第一発光層の遅延蛍光の比率が、ＴＴＦ機構のみで遅延蛍光が起こっていると仮定した場合の遅延蛍光の比率（ＴＴＦ比率）の理論値上限を上回る。つまり、本実施形態によれば、より高い内部量子効率の有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００４７】
遅延蛍光比率は、過渡ＥＬ法により測定することができる。過渡ＥＬ法とは、素子に印加しているパルス電圧を除去した後のＥＬ発光の減衰挙動（過渡特性）を測定する手法である。ＥＬ発光強度は、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初の再結合で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり非常に短いため、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光は、パルス電圧除去後、速やかに減衰する。
【００４８】
一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光と三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とは時間的に大きな差があるため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。具体的には以下の方法により決定することができる。
【００４９】
過渡ＥＬ波形は以下のようにして測定する（図５参照）。電圧パルスジェネレータ（ＰＧ）１０１から出力されるパルス電圧波形を有機ＥＬ素子（ＥＬ）１０２に印加する。印加電圧波形をオシロスコープ（ＯＳＣ）１０３に取り込む。パルス電圧を有機ＥＬ素子１０２に印加すると、有機ＥＬ素子１０２はパルス発光を生じる。この発光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）１０４を経由してオシロスコープ（ＯＳＣ）１０３に取り込む。電圧波形とパルス発光を同期させてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０５に取り込む。
【００５０】
過渡ＥＬ波形の解析により、遅延蛍光由来の発光強度比を以下のようにして定義する。なお、遅延蛍光由来の発光強度比を算出するのに、国際公開第２０１０／１３４３５２号に記載されるＴＴＦ比率の算出式を用いることができる。
ただし、本実施形態で定義される遅延蛍光成分とは、ＴＴＦ由来の発光成分に加え、熱活性化による遅延蛍光（ＴＡＤＦ機構）が含まれると考えられる。従って、本実施形態では、以下の数式（１４）から求められる遅延蛍光成分の比率をＴＴＦ比率とは呼ばず、遅延蛍光比率と呼ぶことにする。
遅延蛍光比率は、数式（１４）を用いて求める。
【００５１】
【数１】
2014075249.tif 000003
【００５２】
数式（１４）中、Ｉは、遅延蛍光由来の発光強度であり、Ａは、定数である。そこで、測定した過渡ＥＬ波形データを数式（１４）でフィッティングし、定数Ａを求める。このときパルス電圧を除去した時刻ｔ＝０における発光強度１／Ａ２が遅延蛍光由来の発光強度比と定義する。
【００５３】
図６（Ａ）のグラフは、有機ＥＬ素子に所定のパルス電圧を印加し、その後電圧を除去した時の過渡ＥＬ波形の測定例であり、有機ＥＬ素子の発光強度の時間変化を表したものである。
図６（Ａ）のグラフにて、時刻約３×１０−８秒のところでパルス電圧を除去した。なお、図６（Ａ）のグラフは電圧を除去した時の輝度を１として表したものである。
電圧除去後、約２×１０−７秒までの急速な減衰の後、緩やかな減衰成分が現れる。
【００５４】
図６（Ｂ）のグラフは、電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたグラフである。フィッティングは以下のように行う。
直線部分を時間原点へ延長したときの縦軸との交点Ａの値は１．５５である。すると、この過渡ＥＬ波形から得られる遅延蛍光由来の発光強度比は、１／（１．５５）２＝０．４１となる。つまり、４１％が遅延蛍光由来であることになる。すなわち、ＴＴＦ比率の理論限界と考えられる３７．５％を超えるものである。
過渡ＥＬ波形から得られる遅延蛍光由来の発光強度は、測定する温度により変化している。このような現象は、主にＴＡＤＦ機構による蛍光発光特有のものと考えられる。
直線へのフィッティングは、最小二乗法により行うことが好ましい。
この場合、１０−５秒までの値を用いてフィッティングすることが好ましい。
【００５５】
ここで、遅延蛍光による発光メカニズムを持つＴＴＦ機構について、図７を用いて説明する。図７は、ＴＴＦ機構を利用した有機ＥＬ素子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したものである。図７において、Ｓ０、Ｓ１Ｈ、Ｔ１Ｈ、Ｓ１Ｄ、Ｔ１Ｄは、図３と同義である。図７において、矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。
上記したように、ＴＴＦ機構は、２つの三重項励起子の衝突によって、一重項励起子が生成する現象を利用するものである。図７に示すように、ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈは、ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄよりも小さいことが好ましいとされる。この結果、三重項励起子は、ホスト材料分子上に集中する。これらの三重項励起子の密度が高まることで、三重項励起子同士が、効率的に対衝突を起していき、一部の三重項励起子は、一重項励起子に変化することになる。ＴＴＦ機構によって生成されたホスト材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｈは、速やかにドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへのフェルスター移動を起こし、ドーパント材料が蛍光発光をする。
【００５６】
なお、ＴＴＦ比率の理論値上限は、次のようにして求めることができる。
S.M.Bachiloらによれば(J.Phys.Cem.A,104,7711(2000))、五重項等の高次の励起子が、すぐに三重項に戻ると仮定すると、三重項励起子(以下、３Ａ＊と記載する)の密度が上がってきたとき、三重項励起子同士が衝突し、下記数式（１５）のような反応が起きる。ここで、１Ａは、基底状態を表し、１Ａ＊は、最低励起一重項励起子を表す。
【００５７】
【数２】
2014075249.tif 000004
【００５８】
すなわち、
５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊
となり、当初生成した７５％の三重項励起子のうち、１／５、つまり２０％が一重項励起子に変化することが予測されている。
従って、光として寄与する一重項励起子は、当初生成する２５％分に７５％×（１／５）＝１５％を加えた４０％ということになる。
このとき、全発光強度中に占めるＴＴＦ由来の発光比率（ＴＴＦ比率）は、１５／４０、すなわち３７．５％となる。よって、前述した有機ＥＬ素子の遅延蛍光比率は、ＴＴＦ比率のみの理論値上限を上回ることが分かる。
【００５９】
・１μｓにおける残存強度比
遅延蛍光の大きさを相対的に知る方法としては、1μｓにおける残存強度を測定することが挙げられる。１μｓにおける残存強度比は、過渡ＥＬ法により測定したパルス電圧を除去した時点における発光強度に対する、パルス電圧を除去したのち１μｓ経過後の発光強度の比と定義する。過渡ＥＬ法により測定したパルス電圧を除去した後のＥＬ発光の減衰挙動から、相対的な遅延蛍光の量を見積もることができる。1μｓにおける残存強度比は、図６（Ａ）のグラフにおける１．０μｓ時の発光強度を読み取ることにより取得できる。
なお、１μｓにおける残存強度比は、３６．０％より大きいことが好ましく、３８．０％以上であることがさらに好ましい。
【００６０】
・ΔＴ
本実施形態において、第一ホスト材料の三重項エネルギーＥｇ７７Ｋ（Ｈ１）と、第一ドーパント材料の三重項エネルギーＥｇ７７Ｋ（Ｄ）との差ΔＴが、上記数式（７）の関係を満たすことが好ましい。また、ΔＴが、０．５ｅＶより大きいことが好ましく、０．８ｅＶ以上であることがより好ましく、１．０ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
ΔＴが数式（７）の関係を満たすことで、再結合により生成した第一ホスト材料上の三重項励起子が、第一ドーパント材料の三重項準位にエネルギー移動し難くなり、三重項励起子が熱失活し難くなると考えられるからである。その結果、第一ドーパント材料が効率良く蛍光発光する。
【００６１】
・第一ホスト材料として用いられる化合物
上記数式（１）〜（２）,（６）〜（７）を満たす第一ホスト材料としては、第二ホスト材料および第一ドーパント材料との組み合わせにおいて、カルバゾール誘導体、ビスカルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体などから選ばれることが好ましい。これらの誘導体は、適宜、置換基を保有してもよい。
置換基としては、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜４０の複素環基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基、フッ素原子、シアノ基等があげられる。この置換基におけるトリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基は、炭素数１〜３０のアルキル基、及び炭素数６〜３０のアリール基の少なくともいずれかを含む。なお、この置換基におけるアリール基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
また、ホスト材料として好ましくは、カルバゾール構造、ビスカルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造から選ばれる少なくとも１種と、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造から選ばれる少なくとも１種とが結合した構造の化合物が挙げられる。
これらの構造が結合するとは各種、連結基で結合することを意味する。好ましい連結基は、単結合、フェニレン構造、メタビフェニレン構造である。
カルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造とは、それぞれ、インドロカルバゾール、アクリジン、オキサジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ジベンゾフランを部分構造とするものも含む環構造をいう。
また、カルバゾール構造、ビスカルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造は適宜、置換基を保有してもよい。
置換基としては、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数２〜４０の複素環基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基、フッ素原子、シアノ基等があげられる。この置換基におけるトリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基は、炭素数１〜３０のアルキル基、及び炭素数６〜３０のアリール基の少なくともいずれかを含む。
なお、本実施形態において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、すなわち、軽水素（protium）、重水素（deuterium）、三重水素（tritium）、を包含する。
【００６２】
上記第一ホスト材料は、分子内でドナー要素とアクセプター要素とを結合した化合物となる観点から下記一般式（１０１）で表されるビスカルバゾール誘導体が好ましい。
【００６３】
【化１】
2014075249.tif 000005
【００６４】
上記一般式（１０１）において、Ａ１及びＡ２は、互いに独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
シアノ基、
置換もしくは無置換の環形成原子数６〜３０の芳香族炭化水素基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜３０のシクロアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素数７〜３０のアラルキル基、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、または
置換もしくは無置換のシリル基を表す。
但し、Ａ１及びＡ２の少なくとも１つは、シアノ基であることが好ましい。
なお、Ａ１及びＡ２における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
【００６５】
上記一般式（１０１）において、Ｙ１〜Ｙ４およびＹ１３〜Ｙ１６は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）または窒素原子を表し、Ｙ５〜Ｙ８は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）、窒素原子またはＹ９〜Ｙ１２のいずれかと結合する炭素原子を表し、Ｙ９〜Ｙ１２は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）、窒素原子またはＹ５〜Ｙ８のいずれかと結合する炭素原子を表し、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Ｒにおける置換基は、上述の第一ホスト材料で説明した置換基と同義である。
【００６６】
上記一般式（１０１）において、Ｌ１及びＬ２は、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の２価の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成炭素数２〜３０の２価の芳香族複素環基、または当該２価の芳香族炭化水素基および当該２価の芳香族複素環基が連結した基を表す。
なお、Ｌ１及びＬ２における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
【００６７】
また、前記Ｌ１及び前記Ｌ２の少なくとも一方が、下記一般式（ａ）で表されることが好ましい。
【００６８】
【化２】
2014075249.tif 000006
【００６９】
上記一般式（ａ）において、Ｙ２１〜Ｙ２５は、互いに独立して、Ｃ（Ｒａ）、窒素原子またはＬ３と結合する炭素原子を表し、Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Ｒａにおける置換基は、上述の第一ホスト材料で説明した置換基と同義である。
上記一般式（ａ）において、Ｌ３及びＬ４は、互いに独立して単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０の２価の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成炭素数２〜３０の２価の芳香族複素環基、または当該２価の芳香族炭化水素基および当該２価の芳香族複素環基が連結した基を表す。
なお、Ｌ３及びＬ４における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
【００７０】
〔第二ホスト材料〕
本実施形態における第二ホスト材料は、環形成炭素数１０〜３０の縮合芳香族炭化水素基であるか、又は環形成原子数８〜３０の縮合芳香族複素環基を有する化合物である。
このような第二ホスト材料としては、例えば、下記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）または（２０Ｅ）で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。但し、本実施形態においては、これらの構造のアントラセン誘導体に限定されない。
【００７１】
【化３】
2014075249.tif 000007
【００７２】
上記一般式（２０Ａ）において、Ｒ１０１およびＲ１０５は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基、単環基と縮合環基との組合せから構成される基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７〜３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリールオキシ基、または置換もしくは無置換のシリル基を表す。
【００７３】
上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５１およびＡｒ５４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基である。
【００７４】
【化４】
2014075249.tif 000008
【００７５】
上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５１は、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基である。
【００７６】
【化５】
2014075249.tif 000009
【００７７】
上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５２は、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５５は、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基である。
【００７８】
【化６】
2014075249.tif 000010
【００７９】
上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５２は、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５５は、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基である。
【００８０】
【化７】
2014075249.tif 000011
【００８１】
上記一般式（２０Ｅ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環二価残基である。
上記一般式（２０Ｅ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８〜３０の縮合環基である。
【００８２】
前記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）および（２０Ｅ）における、単環基とは、縮合構造を持たない環構造のみで構成される基である。
前記単環基の環形成原子数は、５〜３０であり、好ましくは５〜２０である。前記単環基として、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基等の芳香族基と、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、フリル基、チエニル基等の複素環基が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましい。
【００８３】
前記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）および（２０Ｅ）における、縮合環基とは、２つ以上の環構造が縮合した基である。
前記縮合環基の環形成原子数は、８〜３０であり、好ましくは８〜２０である。前記縮合環基として、例えば、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾフェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾクリセニル基、インデニル基、フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等の縮合芳香族環基や、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、キノリル基、フェナントロリニル基等の縮合複素環基が挙げられる。これらの中でも、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、９，９−ジメチルフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾアントリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が好ましい。
【００８４】
上記第二ホスト材料の中でも、第一ホスト材料および第一ドーパント材料との組み合わせにおいて、上記数式（２）,（５），（６）の関係を満たす化合物が好ましい。
【００８５】
〔第一ドーパント材料〕
本実施形態における好ましい第一ドーパント材料の特性としては、蛍光発光性で、かつ輻射遷移の速度定数が大きいものである。このような場合、第一ホスト材料で電気励起された一重項励起子およびＴＡＤＦ機構によって生成された一重項励起子等は、第一ドーパント材料の一重項励起子にフェルスターエネルギー移動し、第一ドーパント材料は速やかに発光する。即ち、第一ホスト材料上の三重項励起子がＴＴＡを起こす前に、上記エネルギー遷移を経て蛍光発光することが可能となり、高電流密度領域の効率低下が大きく改善される可能性がある。
輻射遷移の速度定数が大きい第一ドーパント材料としては、第一ドーパント材料の蛍光寿命が、５ｎｓ以下となるものを選択することが好ましく、さらに、２ｎｓ以下となるものを選択することが好ましい。また、第一ドーパント材料の蛍光量子収率は、溶液状態で８０％以上であることが好ましい。蛍光量子収率は、例えば、浜松ホトニクス(株)製、絶対ＰＬ量子収率測定装置 Ｃ９９２０−０２を用い、トルエン溶液中の濃度が１０−５〜１０−６ｍｏｌ／ｌの範囲で測定することによって求めることができる。
また、第一ドーパント材料が、輻射遷移の速度定数の大きい材料であることは、素子のＥＬスペクトルを測定し、第一ドーパント材料の発光成分に対し、それ以外の発光成分が１／１０以下であることを確認することからも推定される。
【００８６】
・第一ドーパント材料として用いられる化合物
第一ドーパント材料としては、重金属錯体ではない材料、すなわち蛍光発光性ドーパント材料を用いることができる。具体的には、縮合芳香族化合物が挙げられ、縮合芳香族化合物としては、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ピロメテンホウ素錯体化合物、ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体、ジケトピロロピロール誘導体、ペリレン誘導体が挙げられる。
ナフタレン誘導体としては、ビスアリールアミノナフタレン誘導体、アリール置換ナフタレン誘導体が挙げられ、アントラセン誘導体としては、ビスアリールアミノアントラセン誘導体、アリール基置換アントラセン誘導体が挙げられる。ピレン誘導体としては、ビスアリールアミノピレン誘導体、アリール基置換ピレン誘導体が挙げられ、クリセン誘導体としては、ビスアリールアミノクリセン誘導体、アリール置換クリセン誘導体が挙げられる。
【００８７】
フルオランテン誘導体としては、例えば下記式〔２〕〜〔１８〕で示される化合物が挙げられる。
【００８８】
【化８】
2014075249.tif 000012
【００８９】
【化９】
2014075249.tif 000013
【００９０】
【化１０】
2014075249.tif 000014
【００９１】
【化１１】
2014075249.tif 000015
【００９２】
（前記一般式〔２〕〜〔１６〕中、
Ｘ１〜Ｘ２０は、それぞれ独立に、
水素原子、
直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、
直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基、又は、
置換もしくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基である。
隣接する置換基及びＸ１〜Ｘ２０は結合して環状構造を形成していてもよい。
さらに、隣接する置換基がアリール基の時は、置換基は同一であってもよい。）
【００９３】
前記一般式〔２〕〜〔１６〕の化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有すると好ましく、下記一般式〔１７〕〜〔１８〕で表されることが好ましい。
【００９４】
【化１２】
2014075249.tif 000016
【００９５】
一般式〔１７〕、〔１８〕中、
Ｘ２１〜Ｘ２４は、それぞれ独立に、
炭素原子数１〜２０のアルキル基、又は、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基である。
Ｘ２１およびＸ２２は、炭素−炭素結合、または−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。
Ｘ２３およびＸ２４は、炭素−炭素結合、または−Ｏ−、−Ｓ−を介して結合していてもよい。
Ｘ２５〜Ｘ３６は、
水素原子、
直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルキル基、
直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールオキシ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数６〜３０のアリールアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数１〜３０のアルキルアミノ基、
置換もしくは無置換の炭素原子数７〜３０のアリールアルキルアミノ基、又は、
置換もしくは無置換炭素原子数８〜３０のアルケニル基であり、
隣接する置換基及びＸ２５〜Ｘ３６は結合して環状構造を形成していてもよい。
各式中の置換基Ｘ２５〜Ｘ３６の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有すると好ましい。
【００９６】
フルオランテン骨格を有する蛍光発光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は、置換もしくは無置換のアリールアミノ基である。さらに、フルオランテン骨格を有する蛍光発光性化合物において、縮合環数が５以上であることが好ましく、縮合環数が６以上であることが特に好ましい。
【００９７】
縮合芳香族化合物としては、下記一般式（２０）で表される化合物も好ましい。
【００９８】
【化１３】
2014075249.tif 000017
【００９９】
（前記一般式（２０）において、
Ａｒ０は、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の２価の縮合芳香族炭化水素基であり、
Ａｒ１〜Ａｒ４は、それぞれ独立に、
置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜３０のアリール基、
置換もしくは無置換の環形成原子数５〜３０の複素環基、
置換もしくは無置換の炭素数６〜３０のアルキル基、または、
置換もしくは無置換の炭素数７〜３０のアラルキル基である。）
【０１００】
ＴＡＤＦ機構を用いる第一発光層１２としては、青色蛍光発光層または黄色蛍光発光層であることが好ましい。本実施形態において、第一発光層１２が黄色蛍光発光層である場合、第一発光層１２に含まれる第一ドーパント材料としては、黄色蛍光発光性材料を用いることが好ましく、黄色蛍光発光性材料としては、上記したフルオランテン誘導体が好ましい。また、第一発光層１２が青色蛍光発光層である場合、第一発光層１２に含まれる第一ドーパント材料としては、青色蛍光発光性材料を用いることが好ましく、青色蛍光発光材料としては、上記一般式（２０）で表される化合物が好ましい。
【０１０１】
〔第一ホスト材料、第二ホスト材料および第一ドーパント材料のエネルギー準位の関係〕
図８は、本実施形態の第一発光層における第一ホスト材料、第二ホスト材料及び第一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８において、
Ｓ０は、基底状態を表し、
Ｓ１Ｈ1は、第一ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、
Ｔ１Ｈ1は、第一ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、
Ｓ１Ｈ２は、第二ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、
Ｔ１Ｈ２は、第二ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、
Ｓ１Ｄは、第一ドーパント材料の最低励起一重項状態を表し、
Ｔ１Ｄは、第一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、Ｓ１Ｈ１とＴ１Ｈ１との差がΔＳＴ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１Ｈ１とＳ０との差がＥｇＳ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１ＤとＳ０との差がＥｇＳ（Ｄ）に相当し、Ｔ１Ｈ１とＴ１Ｄ１との差がΔＴに相当する。図８中の実線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表し、波線の矢印は、発光を伴うエネルギーを表し、点線の矢印は非発光で失活するエネルギーを示す。
【０１０２】
図８に示すように、本実施形態の発光メカニズムでは、ＴＴＦ機構およびＴＡＤＦ機構の両方が存在すると考えられる。第一ホスト材料においては、ΔＳＴ（Ｈ１）が十分に小さいことにより、ＴＡＤＦ機構によるエネルギー移動が起こる。すなわち、三重項励起子が最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ1から最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ1に逆項間交差して、第一ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへとフェルスター移動によりエネルギー移動する。この機構による内部量子効率は理論的に１００％である。また、第二ホスト材料においては、ＴＴＦ機構を利用したエネルギー移動が起こる。すなわち、最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ２から第一ドーパントの最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへのフェルスター移動を生じ、蛍光発光を得ることができる。この機構による内部量子効率は、理論的に４０％である。
したがって、例えば、第一ホスト材料と第二ホスト材料とを質量比５０：５０で含む発光層においては、第一ホスト材料に由来する発光を５０％、第二ホスト材料に由来する発光を２０％得ることができ、これらを合わせると、理論上、内部量子効率は７０％となる。
【０１０３】
また、図８に示すように、第一ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄよりも第二ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ２が低い（前記数式（５）を満たす）と、最低励起三重項状態Ｔ１Ｄから最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ２へのエネルギー移動を起こすことができ、第二ホスト材料において、ＴＴＦ機構をより効率よく起こすことができる。
【０１０４】
・半値幅
半値幅は、発光スペクトルの最大発光強度に対して発光強度が半分になった時の発光スペクトルの幅を示す。第一ホスト材料のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上であることによって、第一ホスト材料が会合状態を形成しやすい材料であって、薄膜中での逆項間交差の起こしやすい材料であることがわかる。したがって、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上である第一ホスト材料では、ＴＡＤＦ機構が起こりやすい。特に好ましくは、第一ホスト材料のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が６５ｎｍ以上である。
【０１０５】
第一発光層１２の膜厚は、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以上５０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。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。
【０１０６】
第一発光層１２において、上記第一ホスト材料と第二ホスト材料との比率は、質量比で８０：２０〜２０：８０であることが好ましい。また、第一ホスト材料および第二ホスト材料（すなわち、ホスト材料の合計）と第一ドーパント材料との比率は、質量比で９９：１〜５０：５０であることが好ましい。
【０１０７】
＜第二発光層＞
第二発光層１４は、第三ホスト材料と、第二発光性材料として第二ドーパント材料とを含有する。第二発光層１４は、蛍光発光性および燐光発光性のいずれであってもよく、蛍光発光性である場合、第一発光層１２同様にＴＡＤＦ機構を用いた発光層であってもよい。
【０１０８】
第二発光層１４は、第一発光層１２と合わせて、有機ＥＬ素子１全体が白色発光を示すよう発光するものであればよい。例えば、第一発光層１２が青色の蛍光発光を示す層である場合、第二発光層１４は黄色発光を示す層であればよく、第一発光層１２が黄色の蛍光発光を示す層である場合、第二発光層１４は青色発光を示す層であればよい。
このような第二発光層１４に含まれる第二ドーパント材料は、第一発光層１２に含まれる第一ドーパント材料の発光の主ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である場合、主ピーク波長が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であり、第一ドーパント材料の発光の主ピーク波長が５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下である場合、発光の主ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。
【０１０９】
第三ホスト材料としては、例えば、前記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）または（２０Ｅ）で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。第三ホスト材料は、第一ホスト材料と同一でもよいし、異なっていてもよい。
【０１１０】
第二発光層１４が蛍光発光性の発光層である場合、第二ドーパント材料としては、例えば、アリールアミン化合物、スチリルアミン化合物、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン及び蛍光色素等が挙げられる。
【０１１１】
第二発光層１４が燐光発光性の発光層である場合、第二ドーパント材料としては、燐光発光性材料を用いることができる。燐光発光性材料としては、金属錯体を含有する化合物が好ましい。
【０１１２】
金属錯体としては、Ｉｒ（イリジウム），Ｐｔ（白金），Ｏｓ（オスミウム），Ａｕ（金），Ｃｕ（銅），Ｒｅ（レニウム）及びＲｕ（ルテニウム）から選択される金属原子と、配位子と、を有することが好ましい。特に、前記配位子は、オルトメタル結合を有することが好ましい。
燐光量子収率が高く、有機ＥＬ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、Ｉｒ，Ｏｓ及びＰｔから選ばれる金属原子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、白金錯体等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及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、発光効率等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、フェニルイミダゾール、及びベンゾキノリン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。
好ましい金属錯体の具体例を、以下に示す。
【０１１３】
【化１４】
2014075249.tif 000018
【０１１４】
【化１５】
2014075249.tif 000019
【０１１５】
【化１６】
2014075249.tif 000020
【０１１６】
【化１７】
2014075249.tif 000021
【０１１７】
【化１８】
2014075249.tif 000022
【０１１８】
（スペース層）
スペース層１３とは、隣接する第一発光層１２及び第二発光層１４間にＨＯＭＯレベル、ＬＵＭＯレベルのエネルギー障壁を設けることにより、第一発光層１２及び第二発光層１４への電荷（正孔又は電子）注入を調整し、第一発光層１２及び第二発光層１４に注入される電荷のバランスを調整するための層である。また、三重項エネルギーの障壁を設けることにより、第一発光層１２で生じた三重項エネルギーを第二発光層１４へ拡散するのを防止し、第一発光層１２内で効率的に発光させるための層である。
【０１１９】
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、各発光層１２，１４、及びスペース層１３を、下記（Ｅ１）の構成としている。
（Ｅ１）第一発光層（黄色蛍光発光層）/スペース層/第二発光層（青色蛍光発光層）
すなわち、第一発光層１２は、黄色蛍光発光層であり、ＴＡＤＦ機構を用いた黄色蛍光発光を示す。第二発光層１４は、青色蛍光発光層である。このような構成とすることで、有機ＥＬ素子を素子全体として白色発光を示すものとすることができる。
【０１２０】
なお、本実施形態において、上記（Ｅ１）に示すように、第一発光層１２は陽極３側に設けられ、第二発光層１４は陰極４側に設けられることが好ましいが、他の構成として、以下のような構成（Ｅ２）〜（Ｅ３）も挙げられる。この場合においても、有機ＥＬ素子を素子全体として白色発光を示すものとすることができる。
（Ｅ２）第二発光層（緑色・赤色燐光発光層）/スペース層/第一発光層（青色蛍光発光層）
（Ｅ３）第二発光層（黄色燐光発光層）/スペース層/第一発光層（青色蛍光発光層）
【０１２１】
（基板）
本実施形態の有機ＥＬ素子１は、透光性の基板２上に作製する。この透光性の基板２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。
透光性の基板としては、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。
【０１２２】
（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。陽極の膜厚は、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。
【０１２３】
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。
陰極の膜厚は、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。
【０１２４】
（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。
【０１２５】
（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。
【０１２６】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、第一発光層１２および第二発光層１４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材料の中から任意の化合物を選択して用いることができる。
【０１２７】
（層形成方法）
本実施形態の有機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、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法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。
【０１２８】
［第二実施形態］
次に、第二実施形態について説明する。
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。
第二実施形態に係る有機ＥＬ素子１Ａは、第二発光層１４に隣接して第三発光層１５が設けられている点で第一実施形態と異なる。そして、図９に示すように、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層１１、第一発光層１２、スペース層１３、第二発光層１４、第三発光層１５、電子輸送層１６、および陰極４がこの順に積層されている。
【０１２９】
本実施形態において、有機ＥＬ素子１Ａを白色で発光させるには、発光層、及びスペース層１３を、例えば、以下のような構成（Ｅ４）とするのが好ましい。
（Ｅ４）第一発光層（黄色蛍光発光層）/スペース層/第二発光層（青色蛍光発光層）/第三発光層（緑色蛍光発光層）
有機ＥＬ素子１Ａが有するスペース層は、１つに限らない。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、（Ｅ４）を、
（Ｅ５）第一発光層（黄色蛍光発光層）/スペース層/第二発光層（青色蛍光発光層）/スペース層/第三発光層（緑色蛍光発光層）
としてもよい。
上記構成（Ｅ４）〜（Ｅ５）において、少なくとも第一発光層がＴＡＤＦ機構を用いた発光層であるが、さらに第二発光層および第三発光層がＴＡＤＦ機構を用いた発光層であってもよい。
【０１３０】
上記構成（Ｅ４）および（Ｅ５）のように、第三発光層１５が緑色の蛍光発光を示す層である場合、第三発光層１５のピーク波長は５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である。第三発光層１５は、第三の材料と、第三の発光材料とを含有する。
【０１３１】
［第三実施形態］
次に、第三実施形態について説明する。
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。
第三実施形態の有機ＥＬ素子１Ｂは、スペース層１３を備えていない点で第一実施形態と異なる。そして、図１０に示すように、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層１１、第一発光層１２、第二発光層１４、電子輸送層１６、および陰極４がこの順に積層されていることが好ましい。また、有機ＥＬ素子１Ｂとしては、図示は省略するが、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層１１、第二発光層１４、第一発光層１２、電子輸送層１６、および陰極４がこの順に積層されていてもよい。
【０１３２】
本実施形態において、有機ＥＬ素子１Ｂを白色で発光させるには、発光層を、例えば、以下のような構成（Ｅ６）〜（Ｅ７）とするのが好ましい。
（Ｅ６）第二発光層（緑色・赤色燐光発光層）/第一発光層（青色蛍光発光層）
（Ｅ７）第二発光層（黄色燐光発光層）/第一発光層（青色蛍光発光層）
ここで、緑・赤燐光発光層とは、同一発光層内に緑色発光を示すドーパント材料と赤色発光を示すドーパント材料を混合して含むものである。
なお、本実施形態においては、図１０および上記構成（Ｅ６）および（Ｅ７）に示すように、第二発光層１４は陽極３側に設けられ、第一発光層１２は陰極４側に設けられる有機ＥＬ素子１Ｂを示したが、他の構成として、以下のような構成（Ｅ８）〜（Ｅ９）も挙げられる。この場合においても、有機ＥＬ素子を素子全体として白色発光を示すものとすることができる。
（Ｅ８）第一発光層（青色蛍光発光層）/第二発光層（緑色・赤色燐光発光層）
（Ｅ９）第一発光層（青色蛍光発光層）/第二発光層（黄色燐光発光層）
【０１３３】
［第四実施形態］
次に、第四実施形態について説明する。
第四実施形態の有機ＥＬ素子１Ｃは、スペース層１３を備えていない点で第二実施形態と異なる。そして、図１１に示すように、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層１１、第一発光層１２、第二発光層１４、第三発光層１５、電子輸送層１６、および陰極４がこの順に積層されている。
第四実施形態の説明において第二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、第四実施形態では、第二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。
【０１３４】
本実施形態において、有機ＥＬ素子１Ｃを白色で発光させるには、発光層を、例えば、以下のような構成（Ｅ１０）とするのが好ましい。
（Ｅ１０）第一発光層（黄色蛍光発光層）/第二発光層（青色蛍光発光層）/第三発光層（緑色蛍光発光層）
【０１３５】
［第五実施形態］
第五実施形態の有機ＥＬ素子は、２つ以上の発光ユニットと中間ユニットとを備えるいわゆるタンデム型の素子である。一対の電極から注入される電荷に加えて、中間ユニットから供給される電荷が発光ユニット内に注入されることになるので、中間ユニットを設けることによって、注入した電流に対する発光効率（電流効率）が向上する。
【０１３６】
図１２に示すように、第五実施形態の有機ＥＬ素子１Ｄは、基板２の上に、陽極３、第一発光ユニット５Ａ、中間ユニット５Ｃ、第二発光ユニット５Ｂ、及び陰極４がこの順に積層されている。また、有機ＥＬ素子１Ｄとしては、図示は省略するが、基板２の上に、陽極３、第二発光ユニット５Ｂ、中間ユニット５Ｃ、第一発光ユニット５Ａ、及び陰極４がこの順に積層されていても好ましい。
【０１３７】
第一発光ユニット５Ａは、正孔輸送層１１Ａと、第一発光層１２Ａと、電子輸送層１６Ａとを備える。
中間ユニット５Ｃは、中間導電層、電荷発生層などから構成され、本実施形態においては、電荷発生層１７を備える。
第二発光ユニット５Ｂは、第二の正孔輸送層１１Ｂと、第二発光層１４Ｂと、第三発光層１５Ｂと、第二の電子輸送層１６Ｂとを備える。
【０１３８】
第一発光層１２Ａは、第一実施形態の第一発光層１２と同様である。すなわち、第五実施形態においても、第一発光層１２Ａは、第一ホスト材料、第二ホスト材料、および蛍光発光性材料を含み、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、上記数式（１）の関係を満たす。したがって第一発光層１２は、上述したＴＡＤＦ機構を含む発光を示す。
また、第二発光層１４Ｂは、第一実施形態の第二発光層１４と同様であり、第三発光層１５Ｂは、第二実施形態の第三発光層１５と同様である。
ただし、本実施形態における第二発光層１４Ｂは、燐光発光性であることがより好ましい。第二発光層１４Ｂは、第三ホスト材料および燐光発光性材料を含む。
【０１３９】
第三ホスト材料としては、上記第一ホスト材料および第二ホスト材料と同様の材料が挙げられる。すなわち、第三ホスト材料は、カルバゾール誘導体、ビスカルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体などから選ばれることが好ましい。これらの誘導体は、適宜、置換基を保有してもよい。また、第三ホスト材料は、環形成炭素数１０〜３０の縮合芳香族炭化水素基であるか、又は環形成原子数８〜３０の縮合芳香族複素環基を有する化合物であってもよい。
【０１４０】
燐光発光性材料としては、金属錯体を含有する化合物が好ましく、上記第二実施形態において説明した化合物が挙げられる。
【０１４１】
電荷発生層１７は、有機ＥＬ素子１Ｄに電界を印加した際に、電荷が発生する層であり、電子輸送層１６Ａに電子を注入し、第二の正孔輸送層１１Ｂに正孔を注入する。
電荷発生層１７の材料としては、公知の材料や、例えば、米国特許第７，３５８，６６１号明細書に記載の材料を使用することができる。具体的には、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｒｕなどの金属酸化物、金属酸化物の混合物、複合酸化物、窒化物、ヨウ化物、ホウ化物などが挙げられる。また、第二発光層１４Ｂが電荷発生層１７から電子を容易に受け取れるようにするため、電子輸送層１６Ａにおける電荷発生層界面近傍にアルカリ金属で代表されるドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体のうち少なくとも一種を選ぶことができる。このようなドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体に使用できる化合物の具体例として、特許出願番号ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／００３４３４（国際公開第２０１０／１３４３５２号）の公報に記載の化合物が挙げられる。
【０１４２】
なお、第二の正孔輸送層１１Ｂ及び第二の電子輸送層１６Ｂは、第一実施形態の正孔輸送層１１及び電子輸送層１６と同様である。
【０１４３】
本実施形態において、有機ＥＬ素子１Ｄを白色で発光させるには、発光ユニットおよび中間ユニットを、例えば、以下のような構成（Ｕ１）〜（Ｕ１２）とするのが好ましい。
（Ｕ１）第一発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（黄色蛍光発光）
（Ｕ２）第一発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（黄色燐光発光）
（Ｕ３）第一発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（緑・赤蛍光発光）
（Ｕ４）第一発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（緑・赤燐光発光）
（Ｕ５）第二発光ユニット（黄色蛍光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（青色蛍光発光）
（Ｕ６）第二発光ユニット（黄色燐光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（青色蛍光発光）
（Ｕ７）第二発光ユニット（緑・赤蛍光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（青色蛍光発光）
（Ｕ８）第二発光ユニット（緑・赤燐光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（青色蛍光発光）
（Ｕ９）第二発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（黄色蛍光発光）
（Ｕ１０）第二発光ユニット（青色蛍光発光）/中間ユニット/第一発光ユニット（緑・赤蛍光発光）
（Ｕ１１）第一発光ユニット（黄色蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（青色蛍光発光）
（Ｕ１２）第一発光ユニット（緑・赤蛍光発光）/中間ユニット/第二発光ユニット（青色蛍光発光）
【０１４４】
上記構成において、緑・赤蛍光発光または緑・赤燐光発光とは、発光ユニット内に緑色発光を示すドーパント材料と赤色発光を示すドーパント材料を含んで発光するものである。これらのドーパント材料は、別々の発光層にそれぞれ含まれていてもよいし、同一の発光層に混合されて含まれていてもよい。
【０１４５】
上記構成（Ｕ１）〜（Ｕ９）において、第一発光層１２Ａを含む第一発光ユニット５ＡがＴＡＤＦ機構を用いた発光を示すが、第二発光層１４Ｂおよび第三発光層１５Ｂが蛍光発光層である場合には、これらの層がＴＡＤＦ機構を用いた発光層であって、第二発光ユニット５ＢがＴＡＤＦ機構を用いた発光を示してもよい。
【０１４６】
上記（Ｕ１）〜（Ｕ１２）の中でも、第一発光ユニット５Ａが青色蛍光発光を示し、第二発光ユニットが燐光発光を示す構成、すなわち、（Ｕ２），（Ｕ４），（Ｕ６），（Ｕ８）が好ましい。
【０１４７】
有機ＥＬ素子１Ｄは、いわゆるタンデム型素子であるため、駆動電流の低減を図ることができ、耐久性の向上も図ることができる。
【０１４８】
［第六実施形態］
第六実施形態に係る有機ＥＬ素子１Ｅは、第三発光層１５Ｂが設けられていない点で第五実施形態と異なる。
以下、第六実施形態の説明において第五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、第六実施形態では、第五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。
【０１４９】
図１３に示すように、第六実施形態の有機ＥＬ素子１Ｅは、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層１１Ａ、第一発光層１２Ａ、電子輸送層１６Ａ、電荷発生層１７、第二の正孔輸送層１１Ｂ、第二発光層１４Ｂ、第二の電子輸送層１６Ｂ、及び陰極４をこの順に積層されている。
有機ＥＬ素子１Ｅにおいて、第一発光層１２ＡがＴＡＤＦ機構を用いた発光を示すが、第二発光層１４Ｂが蛍光発光層である場合には、第二発光層１４ＢがＴＡＤＦ機構を用いた発光層であってもよい。この場合、第一発光ユニット５Ａおよび第二発光ユニット５ＢのいずれもＴＡＤＦ機構を用いた発光を示す。
【０１５０】
有機ＥＬ素子１Ｅは、いわゆるタンデム型素子であるため、駆動電流の低減を図ることができ、耐久性の向上も図ることができる。
【０１５１】
［第七実施形態］
第七実施形態に係る有機ＥＬ素子は、図１に示される第一実施形態に係る有機ＥＬ素子１と同じ素子構成を備え、第一発光層１２に第二ホスト材料を含まない点で、第一実施形態と異なる。すなわち、第一発光層１２は、第一ホスト材料と、蛍光発光性材料とを含む。第一ホスト材料および蛍光発光性材料としては、第一実施形態において説明した材料を用いることができる。
この場合、第一発光層１２は、ＴＡＤＦ機構を用いた第一ホスト材料由来の発光のみを示す。
【０１５２】
［実施形態の変形例］
なお、本発明は、上記の説明に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更は本発明に含まれる。
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。
【０１５３】
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】
【０１５４】
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。
使用した化合物は、以下の通りである。
【０１５５】
【化１９】
2014075249.tif 000023
【０１５６】
【化２０】
2014075249.tif 000024
【０１５７】
【化２１】
2014075249.tif 000025
【０１５８】
【化２２】
2014075249.tif 000026
【０１５９】
【化２３】
2014075249.tif 000027
【０１６０】
【化２４】
2014075249.tif 000028
【０１６１】
＜化合物の評価＞
まず、本実施例で使用した化合物の物性を測定した。測定方法および算出方法を以下に示すとともに、測定結果および算出結果を表１に示す。
(測定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。試料の膜厚は１００ｎｍとした。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下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。
【０１６２】
なお、吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引いた。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ（つまり縦軸の値が減少するにつれ）、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側（ただし、吸光度が０．１以下となる場合は除く）で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
なお、吸光度の値が０．２以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めなかった。
【０１６３】
(測定２)エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ、及び三重項エネルギーＥｇＴＤ
Ｅｇ７７Ｋ、及びＥｇＴＤ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(Ｈ)又はＥｇＴＤ（Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)）とした。
換算式：Ｅｇ７７Ｋ(Ｈ)［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
：ＥｇＴＤ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
【０１６４】
燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引いた。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ（つまり縦軸が増加するにつれ）、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とした。
なお、スペクトルの最大ピーク強度の１０％以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
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。
【０１６５】
(測定３)ΔＳＴ
ΔＳＴは、上記(測定１)、及び(測定２)で測定したＥｇＳとＥｇ７７Ｋとの差として求めた（上記数式（３）参照）。結果を表１に示す。
【０１６６】
また半値幅は、次のようにして求めた。
各化合物をガラス基板上に厚さ１００ｎｍの膜として、蒸着装置にて成膜し、蛍光測定用試料とした。
ガラス基板に対し垂直方向に光が照射されるように蛍光測定用試料を配置した。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。
結果を表１に示す。
【０１６７】
また半値幅は、次のようにして求めた。
各化合物をガラス基板上に厚さ１００ｎｍの膜として、蒸着装置にて成膜し、蛍光測定用試料とした。
ガラス基板に対し垂直方向に光が照射されるように蛍光測定用試料を配置した。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。
半値幅を測定した化合物は、Ｈ１−１、Ｈ１−２である。結果を表１に示す。
【０１６８】
【表１】
2014075249.tif 000029
【０１６９】
＜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。
【０１７０】
（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。ＩＴＯの膜厚は、７７ｎｍとした。
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ＨＡ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＡ−１膜を形成した。このＨＡ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＡ−１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ−１を蒸着し、ＨＡ−１膜上に膜厚６５ｎｍのＨＴ−１膜を成膜した。このＨＴ−１膜は、第一の正孔輸送層として機能する。
このＨＴ−１膜上に化合物ＨＴ−２を蒸着し膜厚１０ｎｍのＨＴ−２膜を成膜した。このＨＴ−２膜は第二の正孔輸送層として機能する。
さらにＨＴ−２膜上に、化合物Ｈ１−１（第一ホスト材料）、Ｈ２−１（第二ホスト材料）および化合物ＹＤ−１（第一ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚５ｎｍの第一発光層を成膜した。この第一発光層において、第一ホスト材料濃度は、４０質量％とし、第二ホスト材料濃度は、４０質量％とし、第一ドーパント材料濃度は、２０質量％とした。
この第一発光層上に、化合物Ｈ２−１（第三ホスト材料）、ＢＤ−１（第二ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２０ｎｍの第二発光層を成膜した。この第二発光層において、第二ドーパント材料濃度は、５質量％とした。
この第二発光層上に、電子輸送性化合物であるＥＴ−１を蒸着し、膜厚５ｎｍの正孔阻止層を形成した。
さらにＥＴ−１膜上に化合物ＥＴ−２を蒸着し、膜厚３０ｎｍ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層を形成した。
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。
【０１７１】
実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に表２に示す。
表２において、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、膜厚を示す数字の後にパーセント表示された数字は、発光層中における材料濃度を示すものである。第一ホスト材料と第二ホスト材料を含む発光層の場合には、当該発光層中の第二ホスト材料の質量濃度(単位：質量％)と、ドーパント材料の質量濃度(単位：質量％)とを、この順に示す。また、発光層に１種類のホスト材料だけ含まれる場合には、当該発光層中のドーパント材料の質量濃度を示す。さらに、発光層以外の層については、主成分の他に添加される成分の質量濃度(単位：質量％)を示す。
また、発光層の構成材料について、別途、表３に示す。
【０１７２】
（実施例２）
実施例２の有機ＥＬ素子は、実施例１におけるＨＴ−１膜の膜厚を７５ｎｍとし、第一発光層と第二発光層との間にスペース層として、化合物ＳＬ−１を蒸着して、膜厚３ｎｍの化合物ＳＬ−１膜を形成した以外は、実施例１と同様の膜を形成した。
実施例２の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に表２に示す。また、発光層の構成材料について、別途、表３に示す。
【０１７３】
【表２】
2014075249.tif 000030
【０１７４】
【表３】
2014075249.tif 000031
【０１７５】
（実施例３）
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。ＩＴＯの膜厚は、１３０ｎｍとした。
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ＨＡ−１膜を形成した。このＨＡ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＡ−１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ−１を蒸着し、ＨＡ−１膜上に膜厚７５ｎｍ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１５ｎｍ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Ｈ１−２（第一ホスト材料）、化合物Ｈ２−２（第二ホスト材料）、化合物ＢＤ−１（第一ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２５ｎｍの第一発光層を成膜した。この第一発光層において、第一ホスト材料濃度は、４８質量％とし、第二ホスト材料濃度は、４８質量％とし、第一ドーパント材料濃度は、４質量％とした。
この第一発光層上に化合物ＥＴ−３を蒸着して、膜厚５ｎｍの電子輸送層を形成した。
この電子輸送層上に化合物ＥＴ−４、Ｌｉを共蒸着し、膜厚１０ｎｍの電子注入層を成膜した。Ｌｉ濃度は、４質量％とした。
この電子注入層上に、化合物ＨＡ−１を蒸着して、膜厚２０ｎｍの電荷発生層を形成した。
この電荷発生層に正孔輸送性化合物であるＨＴ−１を蒸着して、膜厚３０ｎｍの第二の正孔輸送層を形成した。
この第二の正孔輸送層上に正孔輸送性化合物である化合物ＨＴ−３を蒸着して、膜厚１０の第三の正孔輸送層を形成した。
この第三の正孔輸送層上に、化合物Ｈ１−４（第三ホスト材料）、化合物ＹＤ−１（第二ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚３０ｎｍの第二発光層を成膜した。この第二発光層において、第二ドーパント材料濃度は、１０質量％とした。
この第二発光層上に化合物ＥＴ−２を蒸着して、膜厚３５の第二の電子輸送層を形成した。
この第二の電子輸送層上に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３の有機ＥＬ素子を作製した。
【０１７６】
実施例３の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に表４に示す。表４において、括弧内の数字は、表２と同様に膜厚（単位：ｎｍ）を示す。また、同じく括弧内において、膜厚を示す数字の後にパーセント表示された数字は、発光層中における材料濃度を示すものである。
また、発光層の構成材料について、別途、表５に示す。
【０１７７】
（実施例４）
実施例４の有機ＥＬ素子では、実施例３における第二の正孔輸送層および第三の正孔輸送層の材料を表４に示す材料に変更した。そして、第三の正孔輸送層上に、第三ホスト材料として化合物Ｈ１−４と第二ドーパント材料ＲＤ−１を第二ドーパント濃度１０％となるよう共蒸着して第二発光層を成膜し、さらにホスト材料として化合物Ｈ１−５とドーパント材料ＧＤ−１をドーパント濃度２０％となるよう共蒸着して第三発光層を成膜した。実施例４の有機ＥＬ素子において、それ以外の層については、実施例３の有機ＥＬ素子と同様に作製した。実施例４の有機ＥＬ素子についても、発光層の構成材料について、別途、表５に示す。
【０１７８】
【表４】
2014075249.tif 000032
【０１７９】
【表５】
2014075249.tif 000033
【０１８０】
〔有機ＥＬ素子の評価〕
実施例１〜４において作製した有機ＥＬ素子について、駆動電圧、輝度、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率Ｌ／Ｊ、電力効率η、外部量子効率ＥＱＥ、及び遅延蛍光比率の評価を行った。実施例１〜４で作製した有機ＥＬ素子において、遅延蛍光比率以外の各評価項目について、電流密度を１．００ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表６および表７に示す。
【０１８１】
・駆動電圧
電流密度が１．００ｍＡ／ｃｍ２または１０ｍＡ／ｃｍ２となるようにＩＴＯとＡｌとの間に通電したときの電圧（単位：Ｖ）を計測した。
【０１８２】
・ＣＩＥ１９３１色度
電流密度が１．００ｍＡ／ｃｍ２または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）を分光放射輝度計ＣＳ−１０００（コニカミノルタ社製）で計測した。
【０１８３】
・電流効率Ｌ／Ｊ、及び電力効率η
電流密度が１．００ｍＡ／ｃｍ２または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、得られた分光放射輝度スペクトルから、電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）、及び電力効率η（単位：ｌｍ／Ｗ）を算出した。
【０１８４】
・外部量子効率ＥＱＥ
得られた上記分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行なったと仮定し外部量子効率ＥＱＥ（単位：％）を算出した。
【０１８５】
【表６】
2014075249.tif 000034
【０１８６】
【表７】
2014075249.tif 000035
【０１８７】
表６からわかるように、実施例１〜２では、１．００ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２の高電流密度領域において、高い発光効率で、白色発光を示す。
また、表７からわかるように、実施例３〜４では、１０ｍＡ／ｃｍ２の高電流密度領域において、実施例１〜２よりもさらに高い発光効率で、白色発光を示す。
【０１８８】
さらに、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子について、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２，１ｍＡ／ｃｍ２，１０ｍＡ／ｃｍ２，５０ｍＡ／ｃｍ２において、外部量子効率ＥＱＥを測定し、電流密度と外部量子効率ＥＱＥとの関係を図１４に示した。
図１４から、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子においては、１ｍＡ／ｃｍ２以上の高電流密度領域においても、ロールオフは観測されず、発光効率が維持されることがわかる。
【０１８９】
さらに、実施例２の有機ＥＬ素子において、遅延蛍光比率（ＴＴＦ比率）および残存強度比を求めた。
実施例２の有機ＥＬ素子において、パルスジェネレータ（アジレント社製８１１４Ａ）から出力した電圧パルス波形（パルス幅：５００マイクロ秒、周波数：２０Ｈｚ、電圧：０．１〜１００ｍＡ／ｃｍ２相当の電圧）を印加し、ＥＬ発光を光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｒ９２８）に入力し、パルス電圧波形とＥＬ発光とを同期させてオシロスコープ（テクトロニクス社製２４４０）に取り込んで過渡ＥＬ波形を得た。光強度の平方根の逆数をプロットし、これを最小二乗法により１０−５秒までの値を用いて直線へフィッティングし、遅延蛍光比率（ＴＴＦ比率）を決定した。
実施例２の有機ＥＬ素子に対して、室温下、１．００ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２で通電した時の過渡ＥＬ波形を、図１５に示した。時刻約３×１０−８秒のところでパルス電圧を除去した。また、実施例２の有機ＥＬ素子に対して、第二発光層からの発光成分を除去するカラーフィルターをオシロスコープに挿入し、ＴＡＤＦ機構由来の発光成分として、第一発光層からの発光成分のみを検出して得た過渡ＥＬ波形を図１６に示した。
電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０−５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットし、このグラフから遅延蛍光比率を求めた。また、図１５および図１６から、１μｓにおける残存強度比を読み取った。これらの結果を表８に示す。
【０１９０】
【表８】
2014075249.tif 000036
【０１９１】
表８から、実施例２の有機ＥＬ素子におけるＴＴＦ比率の値は、ＴＴＦ比率の理論値限界３７．５％を超えるものであることがわかる。特に、フィルタありの結果において、ＴＴＦ比率が理論値限界を超えることから、第一発光層において、ＴＡＤＦ機構による遅延蛍光発光が生じていることがわかる。
【０１９２】
さらに、実施例３および実施例４の有機ＥＬ素子についても、実施例２の有機ＥＬ素子と同様にして、過渡ＥＬ波形を得た。得られた過渡ＥＬ波形を図１７に示す。
【０１９３】
（評価例１）
実施例３において、第二発光ユニットを設けなかった以外は、実施例３と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。すなわち評価例１の有機ＥＬ素子は、発光ユニットとして、実施例３の有機ＥＬ素子における第一発光ユニットのみを有する。この有機ＥＬ素子について、上記実施例２の有機ＥＬ素子と同様にして、遅延蛍光比率(ＴＴＦ比率)および残存強度比を求めた。結果を表９に示す。
【０１９４】
【表９】
2014075249.tif 000037
【０１９５】
表９から、評価例１の有機ＥＬ素子におけるＴＴＦ比率の値は、ＴＴＦ比率の理論値限界３７．５％を超えるものであることがわかる。すなわち、実施例３の第一発光ユニットは、ＴＡＤＦ機構による遅延蛍光発光を生じるものであることがわかる。
【０１９６】
（評価例２）
また、発光ユニットとして、実施例４および実施例３の有機ＥＬ素子における第一発光ユニットのみを有する有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子について、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２，１ｍＡ／ｃｍ２，１０ｍＡ／ｃｍ２，５０ｍＡ／ｃｍ２における、外部量子効率ＥＱＥを測定し、電流密度と外部量子効率ＥＱＥとの関係を図１８に示した。図１８から、実施例４および実施例３の第一発光ユニットを用いた有機ＥＬ素子においても、１ｍＡ／ｃｍ２以上の高電流密度領域において、ロールオフは観測されず、発光効率が維持されることがわかる。
【０１９７】
（参考例）
ここで、非特許文献１に記載された有機ＥＬ素子を参考例として挙げ、実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成との比較を行う。
この参考例の有機ＥＬ素子の構成は、実施例１の略式的表示に倣って示すと、次のとおりである。
ITO(110)/NPD(40)/m-CP(10)/m-CP:PIC-TRZ(20,6%)/BP4mPy(40)/LiF(0.8)/Al(70)
参考例の素子に使用された化合物を以下に示す。
【０１９８】
【化２５】
2014075249.tif 000038
【０１９９】
この素子の、ＥＱＥは、実使用領域よりも相当低い電流密度領域である０．０１ｍＡ／ｃｍ２で、最大の５．１％を示すにとどまる。そのため、１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２程度の高電流密度領域では、ロールオフが生じ、発光効率が低下してしまうという問題がある。
したがって、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、高電流密度領域でも高効率で発光したことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明は、実用的な高電流密度領域でも効率的に発光する有機ＥＬ素子を提供できる。
【符号の説明】
【０２０１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…有機ＥＬ素子
２…基板
３…陽極
４…陰極
５Ａ…第一発光ユニット
５Ｂ…第二発光ユニット
５Ｃ…中間ユニット
１０…有機化合物層
１１…正孔輸送層
１２，１２Ａ…第一発光層
１３…スペース層
１４，１４Ｂ…第二発光層
１６…電子輸送層
【図１】
2014075249.tif 000039
【図２】
2014075249.tif 000040
【図３】
2014075249.tif 000041
【図４】
2014075249.tif 000042
【図５】
2014075249.tif 000043
【図６】
2014075249.tif 000044
【図７】
2014075249.tif 000045
【図８】
2014075249.tif 000046
【図９】
2014075249.tif 000047
【図１０】
2014075249.tif 000048
【図１１】
2014075249.tif 000049
【図１２】
2014075249.tif 000050
【図１３】
2014075249.tif 000051
【図１４】
2014075249.tif 000052
【図１５】
2014075249.tif 000053
【図１６】
2014075249.tif 000054
【図１７】
2014075249.tif 000055
【図１８】
2014075249.tif 000056