(57)【要約】  少なくとも陽極２、発光層３、陰極４をこの順に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層３が第１ホスト材料と第２ホスト材料とドーパントである発光材料とを含有しており、第１ホスト材料と第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有する。この素子は、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、長寿命である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも陽極、発光層、陰極をこの順に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層が第１ホスト材料と第２ホスト材料とドーパントである発光材料とを含有しており、前記第１ホスト材料と前記第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有す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】
前記第２ホスト材料が電子輸送性を有するものである請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層と前記陰極の間に少なくとも１層の電子輸送層を有しており、
前記第２ホスト材料が、前記電子輸送層のうち最も発光層に近い電子輸送層の構成材料と同じ材料からなるものである請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記第２ホスト材料が下記式（１）で表される化合物または該化合物の誘導体からなるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2017115833.tif 000033
［一般式（１）において、Ａｒは、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上であるとき、複数のＡｒは互いに同一であっても、異なっていてもよい。］
【請求項５】
前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2017115833.tif 000034
［一般式（１）において、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、各々独立に置換基を表し、該置換基は置換もしくは無置換のアリール基、および置換もしくは無置換のヘテロアリール基ではない。ｎ１、ｎ２およびｎ３は、各々独立に１〜５の整数を表す。ｎ１１、ｎ１２およびｎ１３は、各々独立に０〜４の整数を表す。］
【請求項６】
発光層と陰極の間に少なくとも１層の電子輸送層を有しており、前記電子輸送層の少なくとも１層が、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
発光層と陰極の間に、発光層側から順に、第１電子輸送層と第２電子輸送層を有しており、前記第２電子輸送層が、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含有する請求項６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記化合物がＬｉを含有する化合物である請求項６または７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記化合物が８-ヒドロキシキノリノラト誘導体である請求項６〜８のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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し、特に、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、発光層に注入した電子と正孔の再結合エネルギーにより発光材料を励起させ、その励起子が基底状態に戻る際に放射する光が外部に取り出されることで発光する発光素子であり、少なくとも陰極および陽極と、陰極と陽極の間に配された発光層を有して構成される（例えば、特許文献１参照）。
このように、有機エレクトロルミネッセンス素子は自発発光型であるためにバックライトが不要であり、バックライトを用いる液晶ディスプレイに比べて薄型化、低消費電力化が可能であり、また、高いコントラストが得られ、応答速度も速いという利点を有する。このため、有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示ディスプレイや照明器具の発光素子として大きな期待を集めており、開発初期の課題が解決されるにつれて、実用性を高めるための研究が盛んにおこなわれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９３４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、表示ディスプレイや照明器具を実用的に使用するには、その発光素子の輝度や駆動電圧が長期間に亘って安定していること、すなわち発光素子の寿命が十分に長いことが重要である。しかしながら、一般に有機エレクトロルミネッセンス素子は寿命が短いものが多く、このことが有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化を阻む原因になっている。
このような状況下において本発明者らは、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることを目的として鋭意検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、その最低励起三重項エネルギー準位がドーパントである発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い２種類のホスト材料（第１ホスト材料と第２ホスト材料）を発光層に含有させることにより、素子駆動時の経時的な性能劣化が効果的に抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の顕著な長寿命化を達成しうることを見出した。
本発明はこれらの知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。【０００６】
［１］  少なくとも陽極、発光層、陰極をこの順に積層した構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が第１ホスト材料と第２ホスト材料とドーパントである発光材料とを含有しており、前記第１ホスト材料と前記第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有す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。
［２］  前記第２ホスト材料が電子輸送性を有するものである［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［３］  前記発光層と前記陰極の間に少なくとも１層の電子輸送層を有しており、前記第２ホスト材料が、前記電子輸送層のうち最も発光層に近い電子輸送層の構成材料と同じ材料からなるものである［１］または［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［４］  前記第２ホスト材料が下記一般式（１）で表される化合物または該化合物の誘導体からなるものである［１］〜［３］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
2017115833.tif 000002
［一般式（１）において、Ａｒは、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ｎは１〜３の整数を表す。ｎが２以上であるとき、複数のＡｒは互いに同一であっても、異なっていてもよい。］
［５］  前記一般式（１）で表される化合物が下記一般式（２）で表される化合物である［４］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2017115833.tif 000003
［一般式（２）において、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、各々独立に置換基を表し、該置換基は置換もしくは無置換のアリール基、および置換もしくは無置換のヘテロアリール基ではない。ｎ１、ｎ２およびｎ３は、各々独立に１〜５の整数を表す。ｎ１１、ｎ１２およびｎ１３は、各々独立に０〜４の整数を表す。］
［６］  発光層と陰極の間に少なくとも１層の電子輸送層を有しており、前記電子輸送層の少なくとも１層が、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含有することを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［７］  発光層と陰極の間に、発光層側から順に、第１電子輸送層と第２電子輸送層を有しており、前記第２電子輸送層が、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含有する［６］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［８］  前記化合物がＬｉを含有する化合物である［６］または［７］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［９］  前記化合物が８-ヒドロキシキノリノラト誘導体である［６］〜［８］のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、発光層が第１ホスト材料と第２ホスト材料とドーパントである発光材料とを含有しており、第１ホスト材料と第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１dよりも高い最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１hを有することにより、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、その寿命の大幅な延長を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図である。
【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子の他の層構成例を示す概略断面図である。
【図３】有機エレクトロルミネッセンス素子のさらに他の層構成例を示す概略断面図である。
【図４】有機エレクトロルミネッセンス素子のさらに他の層構成例を示す概略断面図である。
【図５】有機エレクトロルミネッセンス素子で測定されるＴＳＣプロファイルの一例を示す特性図である。
【図６】実施例１の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図７】実施例１の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例１の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図８】実施例１の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例１の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比の経時的変化を示すグラフである。
【図９】実施例２の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例２の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図１０】実施例２の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例２の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比の経時的変化を示すグラフである。
【図１１】実施例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１２】実施例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図１３】実施例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図１４】実施例３の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、比較例３発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有していない有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比と電圧変化量の経時的変化を示すグラフである。
【図１５】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図１６】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１７】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図１８】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図１９】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図２０】実施例４の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比の経時的変化を示すグラフである。
【図２１】実施例５の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図２２】実施例５の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図２３】実施例５の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図２４】実施例５の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図２５】実施例５の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比と電圧変化量の経時的変化を示すグラフである。
【図２６】実施例６の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図２７】実施例６の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図２８】実施例６の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図２９】実施例６の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図３０】実施例６の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比と電圧変化量の経時的変化を示すグラフである。
【図３１】実施例７の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図３２】実施例７の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図３３】実施例７の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電圧−電流密度−輝度特性を示すグラフである。
【図３４】実施例７の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図３５】実施例７の発光層がＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＬｉｑを含有し、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度比と電圧変化量の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明に用いられる化合物の分子内に存在する水素原子の同位体種は特に限定されず、例えば分子内の水素原子がすべて1Ｈであってもよいし、一部または全部が2Ｈ（デューテリウムＤ）であってもよい。
【００１０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極、発光層、陰極をこの順に積層した構造を有し、発光層が第１ホスト材料と第２ホスト材料とドーパントである発光材料とを含有しており、第１ホスト材料と第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有することを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の第１ホスト材料および第２ホスト材料を発光層に含有することにより、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、その寿命の大幅な延長を実現することができる。
【００１１】
上記のように、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも、陽極、発光層、陰極をこの順に積層した構造を有する。さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層と陰極の間に少なくとも１層の電子輸送層を有していてもよい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子が、少なくとも１層の電子輸送層を有する場合、その電子輸送層の少なくとも１層は、第一族原子、第二族元素または遷移金属原子を含有する化合物を含むことが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をより延長することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記のような順位の積層構造を有するものであれば、その層構造は特に限定されないが、具体例として、図１に示すように、基板１上に、陽極２、発光層３、陰極４をこの順に積層した構造や、図２に示すように、基板１上に、陽極２、発光層３、電子輸送層５、陰極４をこの順に積層した構造、図３に示すように、基板１上に、陽極２、発光層３、第１電子輸送層５ａ、第２電子輸送層５ｂ、陰極４をこの順に積層した構造を挙げることができる。また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、図１〜３に示す層構造に加えて、発光層３と電子輸送層５または第１電子輸送層５ａの界面に電荷トラップ濃度減少層を有していてもよいし、陽極２と発光層３の間に正孔注入層や正孔輸送層を有していてもよいし、さらに、その他の機能を有する有機層を有していてもよい。その他の有機層としては、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。また、図３に示す層構造に加えて、第１電子輸送層５ａと第２電子輸送層５ｂの間に機能層を有していてもよい。図１に示す層構造に、正孔注入層および正孔輸送層を併用した有機エレクトロルミネッセンス素子の構造例を図４に示す。図４において、１は基板、２は陽極、６は正孔注入層、７は正孔輸送層、３は発光層、５は電子輸送層、４は陰極を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各部材および各層について説明する。
【００１２】
［基板］
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
【００１３】
［陽極］
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料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、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００１４】
［陰極］
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、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／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料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。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〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００１５】
［発光層］
発光層は、陽極および陰極のそれぞれから注入された正孔および電子が再結合することにより励起子が生成した後、発光する層である。本発明における発光層は、ドーパントである発光材料と、第１ホスト材料および第２ホスト材料を含有しており、第１ホスト材料と第２ホスト材料がいずれも発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有する。
発光材料は、蛍光発光材料であってもよいし、りん光発光材料であってもよい。また、発光材料は、通常の蛍光とともに遅延蛍光を放射する遅延蛍光材料であってもよい。このうち、遅延蛍光材料を発光材料として用いることにより、高い発光効率を得ることができる。
【００１６】
第１ホスト材料および第２ホスト材料は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高い最低励起三重項エネルギー準位を有する化合物であれば特に限定されない。第１ホスト材料および第２ホスト材料の少なくとも一方の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１hと発光材料の最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１dの差Ｔ１h−Ｔ１d（以下、「エネルギー準位差ΔＴ１」という）は０ｅＶ超であることが好ましく、また、１ｅＶ以下であることが好ましく、０．７ｅＶ以下であることがより好ましく、０．５ｅＶ以下であることがさらに好ましい。
発光材料の最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１dと第１ホスト材料および第２ホスト材料の各最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１hとの関係は特に制限されないが、第１ホスト材料および第２ホスト材料が、発光材料の最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１dよりも高い最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１hを有することが好ましい。これにより、発光材料に生成した一重項励起子が発光材料の分子中に閉じ込められ、その一重項励起子のエネルギーを光の放射に有効利用することができる。
【００１７】
ここで、本明細書中において発光材料、第１ホスト材料および第２ホスト材料の各最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１d、Ｓ１h、各最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１d、Ｔ１hは、以下の手順により求められる値である。
（１）最低励起一重項エネルギー準位Ｓ１（Ｓ１d、Ｓ１h）
測定対象化合物をＳｉ基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の蛍光スペクトルを測定する。蛍光スペクトルは、縦軸を発光、横軸を波長とする。この発光スペクトルの短波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］を求める。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Ｓ１とする。
換算式：Ｓ１［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
発光スペクトルの測定には、励起光源に窒素レーザー（Lasertechnik Berlin社製、ＭＮＬ２００）を検出器には、ストリークカメラ（浜松ホトニクス社製、Ｃ４３３４）を用いることができる。
【００１８】
（２）最低励起三重項エネルギー準位Ｔ１（Ｔ１d、Ｔ１h）
一重項エネルギーＳ１と同じ試料を７７［Ｋ］に冷却し、励起光（３３７ｎｍ）を燐光測定用試料に照射し、ストリークカメラを用いて、燐光強度を測定する。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］を求める。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Ｔ１とする。
換算式：Ｔ１［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
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く。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。
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。
【００１９】
第１ホスト材料および第２ホスト材料としては、正孔輸送能、電子輸送能を有し、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高いガラス転移温度を有する有機化合物であることが好ましい。また、第１ホスト材料と第２ホスト材料は、エネルギー準位やキャリア輸送能等の特性が互いに異なることが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率や寿命等の特性を制御し易くなる。
例えば、第１ホスト材料および第２ホスト材料のうち、少なくとも第２ホスト材料は電子輸送性を有することが好ましい。これにより、電子を発光層中で円滑に移動させることができ、経時的な性能劣化がより抑制され、さらに寿命を延長することができる。こうした第２ホスト材料として、後述する電子輸送層の構成材料と同じ材料を用いることが好ましく、電子輸送層を複数層設けた場合には、そのうち発光層に最も近い位置にある電子輸送層（例えば、第１電子輸送層）の構成材料と同じ材料を用いることが好ましい。
また、第２ホスト材料は、第１ホスト材料とＨＯＭＯ準位やＬＵＭＯ準位が有意に異なることが好ましい。これにより、電子と正孔の再結合ゾーンを制御して寿命等の特性を改善することができる。そのような第２ホスト材料として、例えば、そのＨＯＭＯ準位が発光材料および第１ホスト材料の各ＨＯＭＯ準位よりも低く、そのＬＵＭＯ準位が発光材料のＬＵＭＯ準位よりも高く、且つ、第１ホスト材料のＬＵＭＯ準位よりも低いものを好ましく用いることができる。
【００２０】
第１ホストとして、例えば下記の化合物を好ましく用いることができる。
【化３】
2017115833.tif 000004
【００２１】
第２ホストとして、例えば下記一般式（１）で表される化合物を好ましく用いることができる。
【化４】
2017115833.tif 000005
【００２２】
一般式（１）において、Ａｒは、置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。ｎは１〜３の整数を表す。ｎは２以上であることが好ましい。ｎが２以上であるとき、複数のＡｒは互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。Ａｒの説明と好ましい態様については、下記の一般式（２）のＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3の説明と好ましい態様を参照することができる。また、一般式（１）で表される化合物は、回転対称体であってもよいし、回転対称体でなくてもよい。
【００２３】
第２ホストとして、下記の一般式（２）で表される化合物を好ましく用いることができる。一般式（２）で表される化合物は、上記の一般式（１）に包含される化合物である。
【化５】
2017115833.tif 000006
【００２４】
一般式（２）において、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々独立に置換もしくは無置換のアリール基、または置換もしくは無置換のヘテロアリール基を表す。Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、互いに同一であっても異なっていてもよく、同一であることが好ましい。ｎ１、ｎ２およびｎ３は、各々独立に１〜５の整数を表す。ｎ１、ｎ２およびｎ３は、１〜３であることが好ましく、１または２であることがより好ましい。ｎ１、ｎ２およびｎ３は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ｎ１が２以上であるとき、その２以上のＡｒ1は互いに同一であっても異なっていてもよく、ｎ２が２以上であるとき、その２以上のＡｒ2は互いに同一であっても異なっていてもよく、ｎ３が２以上であるとき、その２以上のＡｒ3は互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうる置換もしくは無置換のアリール基を構成する芳香環は、単環であっても、２以上の芳香環が融合した融合環であってもよい。芳香環の環骨格を構成する炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であることがさらにより好ましい。アリール基を構成する芳香環の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環を挙げることができる。Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうる置換もしくは無置換のヘテロアリール基を構成する複素芳香環は、単環であっても、１以上の複素環と１以上の芳香環とが融合した融合環であってもよいし、２以上の複素環が融合した融合環であってもよい。ただし、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3の結合手を持つ環は複素環である。複素環の環骨格を構成する原子数は、５〜２２であることが好ましく、５〜１８であることがより好ましく、５〜１４であることがさらに好ましく、５〜１０であることがさらにより好ましい。複素環の環骨格を構成する炭素数は４〜２１であることが好ましく、４〜１７であることがより好ましく、４〜１３であることがさらに好ましく、４〜９であることがさらにより好ましい。複素環の環骨格を構成する複素原子は窒素原子、酸素原子、硫黄原子であることが好ましく、窒素原子であることがより好ましい。ヘテロアリール基を構成する芳香環の具体例として、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環を挙げることができる。
Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうるアリール基に置換しうる置換基と、Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうるヘテロアリール基に置換しうる置換基は、特に制限されない。置換基として、例えばヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルキルチオ基、炭素数１〜２０のアルキル置換アミノ基、炭素数２〜２０のアシル基、炭素数６〜４０のアリール基、炭素数６〜４０のアリールオキシ基、炭素数６〜４０のアリールチオ基、炭素数３〜４０のヘテロアリール基、炭素数３〜４０のヘテロアリールオキシ基、炭素数３〜４０のヘテロアリールチオ基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数２〜１０のアルキニル基、炭素数２〜１０のアルコキシカルボニル基、炭素数１〜１０のアルキルスルホニル基、炭素数１〜１０のハロアルキル基、アミド基、炭素数２〜１０のアルキルアミド基、炭素数３〜２０のトリアルキルシリル基、炭素数４〜２０のトリアルキルシリルアルキル基、炭素数５〜２０のトリアルキルシリルアルケニル基、炭素数５〜２０のトリアルキルシリルアルキニル基およびニトロ基等が挙げられる。これらの具体例のうち、さらに置換基により置換可能なものは置換されていてもよい。より好ましい置換基は、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数６〜４０の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリール基、炭素数３〜４０の置換もしくは無置換のヘテロアリールオキシ基、炭素数１〜２０のジアルキル置換アミノ基である。さらに好ましい置換基は、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素数６〜１５の置換もしくは無置換のアリール基、炭素数３〜１２の置換もしくは無置換のヘテロアリール基である。置換基の数は０〜５個であることが好ましく、０〜４個であることがより好ましい。
【００２５】
一般式（２）のＲ1、Ｒ2およびＲ3は、各々独立に置換基を表す。ただし、該置換基は置換もしくは無置換のアリール基、および置換もしくは無置換のヘテロアリール基ではない。ｎ１１、ｎ１２およびｎ１３は、各々独立に０〜４の整数を表し、０〜２の整数であることが好ましく、０または１であることがより好ましい。また、ｎ１１、ｎ１２およびｎ１３は、少なくとも１つが０であることが好ましく、全てが０であることがより好ましい。ｎ１１が２以上であるとき、その２以上のＲ1は互いに同一であっても異なっていてもよく、ｎ１２が２以上であるとき、その２以上のＲ2は互いに同一であっても異なっていてもよく、ｎ１３が２以上であるとき、その２以上のＲ3は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、（Ｒ1）n11、（Ｒ2）n12、（Ｒ3）n13は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3が表す置換基の説明と好ましい範囲については、上記のＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうるアリール基に置換しうる置換基の説明と好ましい範囲を参照することができる。
【００２６】
一般式（２）で表される化合物は、トリアジン環の２位、４位、６位の構造が全て同じである回転対称構造をとっていてもよいし、２位、４位、６位のうち２つの部位のみが同じ構造であってもよいし、３つの部位の全てが異なる構造であってもよいが、回転対称構造をとっていることが好ましい。
【００２７】
一般式（１）で表される化合物の具体例として、Ｔ２Ｔやその誘導体を例示することができる。
また、一般式（１）で表される化合物に限らず、第２ホストとして好ましく使用できる化合物として、例えば下記の化合物を例示することができる。ただし、本発明において用いることができる第２ホストはこれらの具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。
【００２８】
【化６】
2017115833.tif 000007
【００２９】
第１ホスト材料と第２ホスト材料の組み合わせの具体例として、例えば、ｍＣＢＰ／Ｔ２Ｔ，ｍＣＰ／Ｔ２Ｔ，ＣＢＰ／Ｔ２Ｔ，ｍＣＢＰ／ＴｍＰｙＰＢ，ｍＣＰ／ＴｍＰｙＰＢ，ＣＢＰ／ＴｍＰｙＰＢ，ＴＣＴＡ／ＴＰＢｉ，ＴＣＴＡ／Ｂ３ＰＹＭＰＭ，ｍＣＢＰ／ＴＰＢｉ，ｍＣＰ／ＴＰＢｉ，ＣＢＰ／ＴＰＢｉ，ｍＣＢＰ／ＴＣＴＡ，ｍＣＰ／ＴＣＴＡ，ＣＢＰ／ＴＣＴＡの組み合わせ等を挙げることができる。
【００３０】
発光層は、発光材料と第１ホスト材料および第２ホスト材料のみから構成されていてもよいし、この他の成分を含有していてもよい。例えば、第１ホスト材料および第２ホスト材料以外のホスト材料を発光層がさらに含んでいてもよい。
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光は発光層に含まれる本発明の発光材料から生じる。この発光は蛍光発光、遅延蛍光発光、燐光発光のいずれであってもよく、これらの発光が混在していてもよい。また、発光の一部或いは部分的にホスト材料からの発光があってもかまわない。
【００３１】
発光層における発光材料の含有量は、発光層の全量に対して０．１重量％以上であることが好ましく、１重量％以上であることがより好ましく、５重量％以上であることがさらに好ましい。また、発光層における発光材料の含有量は、発光層の全量に対して５０重量％以下であることが好ましく、２０重量％以下であることがより好ましく、１５重量％以下であることがさらに好ましい。ただし、後述する電荷トラップ濃度減少層を設ける場合には、発光層における発光材料の含有量は、発光層の全量に対して０．１重量％以上であることが好ましく、１重量％以上であることがより好ましく、５重量％以上であることがさらに好ましく、１０重量％以上であることがさらにより好ましく、１２重量％以上であることが特に好ましい。また、この場合の発光層における発光材料の含有量は、発光層の全量に対して５０重量％以下であることが好ましく、３０重量％以下であることがより好ましく好ましく、２５重量％以下であることがさらに好ましく、２０重量％以下であることがさらにより好ましい。
発光層における第１ホスト材料の含有量は、発光層が含有するホスト材料の全量に対して１０重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがより好ましく、８０重量％以上であることがさらに好ましい。また、発光層における第１ホスト材料の含有量は、発光層が含有するホスト材料の全量に対して９５重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましい。
発光層における第２ホスト材料の含有量は、発光層が含有するホスト材料の全量に対して５重量％以上であることが好ましく、１０重量％以上であることがより好ましい。また、発光層における第２ホスト材料の含有量は、発光層が含有するホスト材料の全量に対して９０重量％以下であることが好ましく、７０重量％以下であることがより好ましく、５０重量％以下であることがさらに好ましく、３０重量％以下であることがさらにより好ましく、２０重量％以下であることが特に好ましい。
【００３２】
上記のように、発光層の発光材料は、高い発光効率が得られることから、遅延蛍光材料であることが好ましい。遅延蛍光材料により高い発光効率が得られるのは、以下の原理による。
有機エレクトロルミネッセンス素子においては、正負の両電極より発光材料にキャリアを注入し、励起状態の発光材料を生成し、発光させる。通常、キャリア注入型の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、生成した励起子のうち、励起一重項状態に励起されるのは２５％であり、残り７５％は励起三重項状態に励起される。従って、励起三重項状態からの発光であるリン光を利用するほうが、エネルギーの利用効率が高い。しかしながら、励起三重項状態は寿命が長いため、励起状態の飽和や励起三重項状態の励起子との相互作用によるエネルギーの失活が起こり、一般にリン光の量子収率が高くないことが多い。一方、遅延蛍光材料は、項間交差等により励起三重項状態へとエネルギーが遷移した後、三重項−三重項消滅あるいは熱エネルギーの吸収により、励起一重項状態に逆項間交差され蛍光を放射する。有機エレクトロルミネッセンス素子においては、なかでも熱エネルギーの吸収による熱活性化型の遅延蛍光材料が特に有用であると考えられる。有機エレクトロルミネッセンス素子に遅延蛍光材料を利用した場合、励起一重項状態の励起子は通常通り蛍光を放射する。一方、励起三重項状態の励起子は、デバイスが発する熱を吸収して励起一重項へ項間交差され蛍光を放射する。このとき、励起一重項からの発光であるため蛍光と同波長での発光でありながら、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差により、生じる光の寿命（発光寿命）は通常の蛍光やりん光よりも長くなるため、これらよりも遅延した蛍光として観察される。これを遅延蛍光として定義できる。このような熱活性化型の励起子移動機構を用いれば、キャリア注入後に熱エネルギーの吸収を経ることにより、通常は２５％しか生成しなかった励起一重項状態の化合物の比率を２５％以上に引き上げることが可能となる。１００℃未満の低い温度でも強い蛍光および遅延蛍光を発する化合物を用いれば、デバイスの熱で充分に励起三重項状態から励起一重項状態への項間交差が生じて遅延蛍光を放射するため、発光効率を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
［電子輸送層］
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる場合もある）としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよいが、金属原子を含まないものであることが好ましい。
使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００３４】
また、電子輸送層の少なくとも１層は、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含むことが好ましい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の経時的な性能劣化をより抑制して、寿命をさらに延長することができる。
第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物としては、第一族原子または第二族原子を含有する化合物であることが好ましく、リチウム原子を含有する化合物であることがより好ましい。また、遷移金属原子を含有する化合物の中では、ユーロピウム、ルテニウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、エルビウム、イッテルビウム、レニウム、オスミウム、白金、金を含有する化合物を好ましく用いることができる。また、これらの原子を含む化合物は、これらの原子と有機リガンドを組み合わせた化合物や有機金属化合物であることが好ましく、これらの原子と有機リガンドを組み合わせた化合物であることがより好ましく、８-ヒドロキシキノリノラト誘導体であることが好ましく、なかでも８-ヒドロキシキノリノラト−リチウム（Ｌｉｑ）であることが特に好ましい。
【００３５】
電子輸送層を複数層設けて、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含ませる場合、その化合物を含有するのは、全ての電子輸送層であってもよいし、一部の電子輸送層であってもよい。電子輸送層を複数層設ける場合の好ましい構成として、図３に示すように、発光層３側から順に第１電子輸送層５ａ、第２電子輸送層５ｂが積層され、これら電子輸送層のうち第２電子輸送層５ｂに、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含む構成を例示することができる。
電子輸送層が第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する化合物を含む場合、これらの原子を含む化合物の含有量は、電子輸送層の全量に対して１０重量％以上であることが好ましく、５０重量％以上であることがより好ましい。また、その含有量は、電子輸送層の全量に対して９０重量％以下であることが好ましく、７５重量％以下であることがより好ましい。
【００３６】
［電荷トラップ濃度減少層］
本発明では、発光層と電子輸送層の界面に電荷トラップ濃度減少層を設けてもよい。
本明細書中において「電荷トラップ濃度減少層」とは、その層を形成することによって熱刺激電流（ＴＳＣ）測定における２５０〜３２０Ｋの間のピーク面積が減少する層のことを意味する。換言すれば、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子と、電荷トラップ濃度減少層を有しないこと以外は該有機エレクトロルミネッセンス素子と同じ構成の有機エレクトロルミネッセンス素子について熱刺激電流測定を行ったとき、そのプロファイルの２５０〜３２０Ｋの間に出現するピークのピーク面積が、前者の有機エレクトロルミネッセンス素子の方が後者の有機エレクトロルミネッセンス素子よりも小さくなるような層のことをいう。以下の説明では、電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を「対象素子」といい、電荷トラップ濃度減少層を有しないこと以外は対象素子と同じ構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を「参照素子」ということがある。
ＴＳＣプロファイルにおける２５０〜３２０Ｋの間のピーク面積を測定するには、まず、有機エレクトロルミネッセンス素子について熱刺激電流測定を行う。
熱刺激電流測定とは、有機半導体薄膜の局在準位にトラップされている電荷を熱により放出させ、電流値として検出することによりＴＳＣプロファイル（電流値の温度プロファイル）を得る測定である。ＴＳＣプロファイルのピークの温度から局在準位の深さを判定することができ、ピークのピーク面積から局在準位における電荷の濃度を見積もることができる。ここで、電荷とは、電子による負電荷および正孔による正電荷の両方を含む。
この熱刺激電流測定は、具体的には次のようにして行う。測定対象である有機エレクトロルミネッセンス素子を、真空チャンバー内で液体窒素温度（７７Ｋ）まで冷却する。次に、７７Ｋに保持した状態で、有機エレクトロルミネッセンス素子に２ｍＡ／ｃｍ2のバイアス電流を２分間供給し、素子内部のトラップ準位に電荷を蓄積させる。続いて、有機エレクトロルミネッセンス素子に−０．０１Ｖのコレクティング電圧を印加しつつ５℃/分の速度で昇温を行い その際に検出される電流を観測してＴＳＣプロファイルを得る。こうした熱刺激電流測定は、理学電機株式会社製の熱刺激電流測定機（商品名ＴＳＣ−ＦＥＴＴ  ＥＬ２０００）を用いて行うことができる。
そして、得られたＴＳＣプロファイルにおいて、２５０〜３２０Ｋの間に出現するピークのピーク面積を測定する。ここで、２５０〜３２０Ｋの間に出現するピークの数は１つであってもよいし、複数であってもよい。２５０〜３２０Ｋの間に出現するピークの数が複数である場合、各ピークのピーク面積を合計した和が上記の「２５０〜３２０Ｋの間のピーク面積」に対応する。
【００３７】
有機エレクトロルミネッセンス素子で測定されるＴＳＣプロファイルの典型例を図５に示す。図５において、「対象素子」はＬｉｑ層を電荷トラップ濃度減少層として形成した有機エレクトロルミネッセンス素子を表し、「参照素子」は電荷トラップ濃度減少層を形成しないこと以外は対象素子と同様にして作製した有機エレクトロルミネッセンス素子を表す。
図５に示すように、この対象素子および参照素子のＴＳＣプロファイルは、１０５Ｋ付近の低温領域と２５０〜３２０Ｋの高温領域に、それぞれ１つのピークを有している。このうち低温領域のピークは、浅いトラップ準位（Shallow trap)に蓄積した電荷の放出に対応し、高温領域のピークは、深いトラップ準位に蓄積した電荷の放出に対応する。また、各ピークのピーク面積は、各トラップ準位に蓄積した電荷の濃度を反映する。ここで、各素子の高温領域でのピークを比較すると、対象素子の高温領域でのピーク強度は、参照素子のそれに比べて顕著に減少しており、そのピーク面積は参照素子のピーク面積の１／１．４１になっている。このことは、電荷トラップ濃度減少層により、深いトラップ準位における電荷濃度が減少したことを意味している。
本明細書中における「電荷トラップ濃度減少層」とは、発光層と電子輸送層の界面に設けられた材料層であって、こうして求められるＴＳＣプロファイルの高温領域（２５０〜３２０Ｋ）でのピーク面積が参照素子よりも対象素子で小さくなるものである。このような電荷トラップ濃度減少層は、有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動の際、素子内部に深いトラップ準位が形成されることや、深いトラップ準位に電荷が蓄積することを効果的に抑えるものと考えられる。これにより、経時的なＥＬ性能の劣化がより抑えられ、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命をさらに改善することができる。
電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の高温領域のピーク面積は、電荷トラップ濃度減少層を有しない参照素子の高温領域のピーク面積をＳ0としたとき、Ｓ0未満であることが好ましく、０．７１・Ｓ0以下であることがより好ましく、０．３０・Ｓ0以下であることがさらに好ましく、０．１０・Ｓ0以下であることがさらにより好ましく、理想的に好ましいのはゼロである。こうした電荷トラップ濃度減少層は、深いトラップ準位における電荷の濃度を効果的に減少させるものであり、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命を顕著に延長することができる。
【００３８】
電荷トラップ濃度減少層の材料としては、その材料からなる層を形成することによってＴＳＣ測定における２５０〜３２０Ｋの間のピーク面積が減少するものであれば特に限定されないが、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有するものであることが好ましく、第一族原子または第二族原子を含有するものであることがより好ましく、リチウム原子を含有するものであることがさらに好ましい。また、遷移金属原子を含有する材料の中では、ユーロピウム、ルテニウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、エルビウム、イッテルビウム、レニウム、オスミウム、白金、金を含有するものを好ましく用いることができる。
これらの原子は、それ単体で電荷トラップ濃度減少層に含有されていてもよいし、これらの原子を含む化合物として電荷トラップ濃度減少層に含有されていてもよいが、これらの原子を含む化合物として電荷トラップ濃度減少層に含有されていることが好ましい。また、これらの原子を含む化合物は、これらの原子と有機リガンドを組み合わせた化合物や有機金属化合物であることが好ましく、これらの原子と有機リガンドを組み合わせた化合物であることがより好ましく、８-ヒドロキシキノリノラト誘導体であることが好ましく、なかでも８-ヒドロキシキノリノラト−リチウム（Ｌｉｑ）であることが特に好ましい。素子内部の深いトラップ準位の形成には、励起子−ポーラロン消滅が起因していることが知られているが、Ｌｉｑは励起三重項エネルギー準位が低いために、励起子の励起三重項エネルギーがＬｉｑに移動し易く、励起子−ポーラロン消滅を抑制しうると推測される。これにより、Ｌｉｑからなる電荷トラップ濃度減少層は、深いトラップ準位における電荷の量を効果的に減少させることができる。また、上記の電子輸送層の少なくとも１層が第一族原子、第二族原子および遷移金属原子を含有する化合物を含む場合、その化合物は、第１電荷トラップ濃度減少層を構成する、第一族原子、第二族原子および遷移金属原子を含有する化合物と同じであっても異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
また、電荷トラップ濃度減少層は、その層を形成することによってＴＳＣ測定における２５０〜３２０Ｋの間のピーク面積が減少する材料であれば、第一族原子、第二族原子および遷移金属原子を含まない化合物が併存していてもよい。ただし、電荷トラップ濃度減少層における第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含む化合物の含有量は、電荷トラップ濃度減少層の全質量の８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、さらに好ましくは９５質量％以上であり、１００質量％であってもよい。特に、これらの原子と有機リガンドを組み合わせた化合物を上記の含有量で電荷トラップ濃度減少層に含有させることにより、駆動時の経時的な性能劣化を顕著に抑制することができる。
【００３９】
電荷トラップ濃度減少層の平均膜厚は、特に限定されないが、０．１〜１００ｎｍであることが好ましく、０．５〜１０ｎｍであることがより好ましく、１〜３ｎｍであるがさらに好ましい。
【００４０】
［機能層］
本発明では、第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する材料からなる機能層を、第１電子輸送層と第２電子輸送層の間に設けてもよい。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の経時的な性能劣化をより抑制して、寿命をさらに延長することができる。
機能層で用いる第一族原子、第二族原子または遷移金属原子を含有する材料の説明と好ましい範囲、材料の含有比率および機能層の平均膜厚の好ましい範囲については、上記の電荷トラップ濃度減少層における対応する説明を参照することができる。
【００４１】
［注入層］
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光層または正孔輸送層の間、および陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
【００４２】
［阻止層］
阻止層は、発光層中に存在する電荷（電子もしくは正孔）および／または励起子の発光層外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光層および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光層および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光層を通過することを阻止する。本発明では、発光層と電子輸送層の間に配置される電荷トラップ濃度減少層に、この正孔阻止層の機能を兼ねさせることができる。例えば、Ｌｉｑからなる電荷トラップ濃度減少層は正孔阻止層としての機能を有することが実験により確認されている。阻止層はまた、励起子が発光層の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
【００４３】
［正孔阻止層］
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。上記のように、本発明では、この正孔阻止層の機能を電荷トラップ濃度減少層に兼ねさせることができる。
【００４４】
［電子阻止層］
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光層中での電子と正孔が再結合する確率を向上させることができる。
【００４５】
［励起子阻止層］
励起子阻止層とは、発光層内で正孔と電子が再結合することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光層内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光層に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光層の間に、発光層に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光層と陰極との間に、発光層に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光層の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光層の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。本発明では、この励起子阻止層の機能も電荷トラップ濃度減少層に兼ねさせることができる。
【００４６】
［正孔輸送層］
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、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、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、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、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第３級アミン化合物を用いることがより好ましい。
【００４７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば、上記の各層を積層位置に合わせて順に製膜することにより作製することができる。各層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらで作製してもよい。
【００４８】
以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示する。ただし、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。なお、以下の例示化合物の構造式におけるＲ、Ｒ’、Ｒ1〜Ｒ10は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｘは環骨格を形成する炭素原子または複素原子を表し、ｎは３〜５の整数を表し、Ｙは置換基を表し、ｍは０以上の整数を表す。
【００４９】
発光層に用いる発光材料は、蛍光を放射する発光材料であってもリン光を放射する発光材料であってもよい。蛍光発光材料は、遅延蛍光を放射する発光材料であっても、遅延蛍光を放射しない発光材料であってもよい。発光層の発光材料として用いることができる好ましい化合物として、下記の化合物を挙げることができる。
【００５０】
【化７−１】
2017115833.tif 000008
【化７−２】
2017115833.tif 000009
【化７−３】
2017115833.tif 000010
【化７−４】
2017115833.tif 000011
【化７−５】
2017115833.tif 000012
【００５１】
遅延蛍光を放射する発光材料（遅延蛍光体）として、ＷＯ２０１３／１５４０６４号公報の段落０００８〜００４８および００９５〜０１３３、ＷＯ２０１３／０１１９５４号公報の段落０００７〜００４７および００７３〜００８５、ＷＯ２０１３／０１１９５５号公報の段落０００７〜００３３および００５９〜００６６、ＷＯ２０１３／０８１０８８号公報の段落０００８〜００７１および０１１８〜０１３３、特開２０１３−２５６４９０号公報の段落０００９〜００４６および００９３〜０１３４、特開２０１３−１１６９７５号公報の段落０００８〜００２０および００３８〜００４０、ＷＯ２０１３／１３３３５９号公報の段落０００７〜００３２および００７９〜００８４、ＷＯ２０１３／１６１４３７号公報の段落０００８〜００５４および０１０１〜０１２１、特開２０１４−９３５２号公報の段落０００７〜００４１および００６０〜００６９、特開２０１４−９２２４号公報の段落０００８〜００４８および００６７〜００７６に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物を好ましく挙げることができる。これらの公報は、本明細書の一部としてここに引用している。
また、遅延蛍光を放射する発光材料（遅延蛍光体）として、特開２０１３−２５３１２１号公報、ＷＯ２０１３／１３３３５９号公報、ＷＯ２０１４／０３４５３５号公報、ＷＯ２０１４／１１５７４３号公報、ＷＯ２０１４／１２２８９５号公報、ＷＯ２０１４／１２６２００号公報、ＷＯ２０１４／１３６７５８号公報、ＷＯ２０１４／１３３１２１号公報、ＷＯ２０１４／１３６８６０号公報、ＷＯ２０１４／１９６５８５号公報、ＷＯ２０１４／１８９１２２号公報、ＷＯ２０１４／１６８１０１号公報、ＷＯ２０１５／００８５８０号公報、ＷＯ２０１４／２０３８４０号公報、ＷＯ２０１５／００２２１３号公報、ＷＯ２０１５／０１６２００号公報、ＷＯ２０１５／０１９７２５号公報、ＷＯ２０１５／０７２４７０号公報、ＷＯ２０１５／１０８０４９号公報、ＷＯ２０１５／０８０１８２号公報、ＷＯ２０１５／０７２５３７号公報、ＷＯ２０１５／０８０１８３号公報、特開２０１５−１２９２４０号公報、ＷＯ２０１５／１２９７１４号公報、ＷＯ２０１５／１２９７１５号公報、ＷＯ２０１５／１３３５０１号公報、ＷＯ２０１５／１３６８８０号公報、ＷＯ２０１５／１３７２４４号公報、ＷＯ２０１５／１３７２０２号公報、ＷＯ２０１５／１３７１３６号公報、ＷＯ２０１５／１４６５４１号公報、ＷＯ２０１５／１５９５４１号公報に記載される一般式に包含される化合物、特に例示化合物を好ましく挙げることができる。これらの公報も、本明細書の一部としてここに引用している。
【００５２】
次に、発光層のホスト材料としても用いることができる好ましい化合物を挙げる。
【００５３】
【化８】
2017115833.tif 000013
【００５４】
【化９】
2017115833.tif 000014
【００５５】
【化１０】
2017115833.tif 000015
【００５６】
【化１１】
2017115833.tif 000016
【００５７】
【化１２】
2017115833.tif 000017
【００５８】
次に、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００５９】
【化１３】
2017115833.tif 000018
【００６０】
次に、正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００６１】
【化１４】
2017115833.tif 000019
【００６２】
【化１５】
2017115833.tif 000020
【００６３】
【化１６】
2017115833.tif 000021
【００６４】
【化１７】
2017115833.tif 000022
【００６５】
【化１８】
2017115833.tif 000023
【００６６】
【化１９】
2017115833.tif 000024
【００６７】
次に、電子阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００６８】
【化２０】
2017115833.tif 000025
【００６９】
次に、電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００７０】
【化２１】
2017115833.tif 000026
【００７１】
【化２２】
2017115833.tif 000027
【００７２】
【化２３】
2017115833.tif 000028
【００７３】
次に、電子注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００７４】
【化２４】
2017115833.tif 000029
【００７５】
さらに添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。
【００７６】
【化２５】
2017115833.tif 000030
【００７７】
上述の方法により作製された有機エレクトロルミネッセンス素子は、得られた素子の陽極と陰極の間に電界を印加することにより発光する。このとき、励起一重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長の光が、蛍光発光および遅延蛍光発光として確認される。また、励起三重項エネルギーによる発光であれば、そのエネルギーレベルに応じた波長が、りん光として確認される。通常の蛍光は、遅延蛍光発光よりも蛍光寿命が短いため、発光寿命は蛍光と遅延蛍光で区別できる。
一方、りん光については、通常の有機化合物では、励起三重項エネルギーは不安定で熱等に変換され、寿命が短く直ちに失活するため、室温では殆ど観測できない。通常の有機化合物の励起三重項エネルギーを測定するためには、極低温の条件での発光を観測することにより測定可能である。
【００７８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。本発明によれば、発光層と電子輸送層の界面に電荷トラップ濃度減少層が設けられていることにより、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、長期間に亘って高い輝度で発光し、且つ低電圧駆動が可能な有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ＥＬディスプレイ」（オーム社）を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。
【実施例】
【００７９】
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、発光特性の評価は、ソースメータ（ケースレー社製：２４００シリーズ）、半導体パラメータ・アナライザ（アジレント・テクノロジー社製：Ｅ５２７３Ａ）、光パワーメータ測定装置（ニューポート社製：１９３０Ｃ）、光学分光器（オーシャンオプティクス社製：ＵＳＢ２０００）、分光放射計（トプコン社製：ＳＲ−３）およびストリークカメラ（浜松ホトニクス（株）製Ｃ４３３４型）を用いて行った。
エネルギーダイアグラムの各エネルギー準位の測定は、ＨＯＭＯは、大気中光電子分光装置（理研計器：ＡＣ３）、ＬＵＭＯは、ＵＶ可視近赤外分光装置（パーキンエルマー：ＬＡＭＢＤＡ９５０）を用いて行った。
熱刺激電流（ＴＳＣ）測定は、理学電機株式会社製の熱刺激電流測定機（商品名ＴＳＣ−ＦＥＴＴ  ＥＬ２０００）を用い、上記の「電荷トラップ濃度減少層」の定義のところで説明した条件に準じて行った。【００８０】
（実施例１）  発光層が５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
膜厚１００ｎｍのインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度１０-5Ｐａで積層した。まず、ＩＴＯ上にＨＡＴ−ＣＮを１０ｎｍの厚さに形成し、その上に、Ｔｒｉｓ−ＰＣｚを３０ｎｍの厚さに形成した。次に、４ＣｚＩＰＮ、ｍＣＢＰおよびＴ２Ｔを異なる蒸着源から共蒸着し、３０ｎｍの厚さの層を形成して発光層とした。この時、４ＣｚＩＰＮの濃度（４ＣｚＩＰＮとｍＣＢＰとＴ２Ｔの合計量に対する含有率）は５重量％とした。また、ｍＣＢＰの含有量は、ｍＣＢＰとＴ２Ｔの合計量（ホスト材料全量）に対して９５重量％、９０重量％または８５重量％とし、Ｔ２Ｔの含有量は、ホスト材料全量に対して５重量％、１０重量％または１５重量％とした。次に、Ｔ２Ｔを１０ｎｍの厚さに蒸着して第１電子輸送層を形成し、その上に、ＢＰｙ−ＴＰ２を４０ｎｍの厚さに蒸着して第２電子輸送層を形成した。さらにフッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．８ｎｍ蒸着し、次いでアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍの厚さに蒸着することにより陰極を形成し、ホスト材料の組成比が異なる３種類の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。
本実施例で使用した発光層材料の最低励起三重項エネルギー準位は、４ＣｚＩＰＮが２．４０ｅＶであり、ｍＣＢＰが２．９０ｅＶであり、Ｔ２Ｔが２．７０ｅＶであった。
実施例１で作製した有機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを図６に示す。図６中の数値は、下が各有機層のＨＯＭＯ準位の絶対値を表し、上が各有機層のＬＵＭＯ準位の絶対値を表す。ＩＴＯ側から３番目の有機層（発光層）において、上下の実線はｍＣＢＰのエネルギー準位を示し、外側点線はＴ２Ｔのエネルギー準位を示し、内側点線は４ＣｚＩＰＮのエネルギー準位を示す。【００８１】
（比較例１）  発光層が５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
厚さ３０ｎｍの発光層を４ＣｚＩＰＮとｍＣＢＰを異なる蒸着源から共蒸着して形成したこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。【００８２】
実施例１、比較例１で作製した有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を図７に示し、輝度比の経時的変化を図８に示す。これらの図中、「Ｒｅｆ．」は発光層がＴ２Ｔを含有していない有機ＥＬ素子（比較例１）を表し、「５％」、「１０％」、「１５％」は、それぞれ、その含有量（ホスト材料全量に対する含有率）で発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子（実施例１）を表す。また、図８において、「Ｌ0／Ｌ」は、初期輝度Ｌ0（１０００ｃｄ／ｍ2）に対する測定輝度Ｌの輝度比を表す。下記の図１０、２０の「Ｌ0／Ｌ」も、これと同じ意味である。【００８３】
（実施例２）  発光層が１０重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層における４ＣｚＩＰＮの濃度を１０重量％に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてホスト材料の組成比が異なる３種類の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。【００８４】
（比較例２）  発光層が１０重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
厚さ３０ｎｍの発光層を４ＣｚＩＰＮとｍＣＢＰを異なる蒸着源から共蒸着して形成したこと以外は、実施例２と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。
実施例２、比較例２で作製した有機ＥＬ素子の電流密度−外部量子効率特性を図９に示し、輝度比の経時的変化を図１０に示す。これらの図中、「Ｒｅｆ．」は発光層がＴ２Ｔを含有していない有機ＥＬ素子（比較例２）を表し、「５％」、「１０％」、「１５％」は、それぞれ、その含有量（ホスト材料全量に対する含有率）で発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子（実施例２）を表す。【００８５】
（実施例３）  発光層が１５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層における４ＣｚＩＰＮの濃度を１５重量％に変更したこと以外は、実施例１と同様にしてホスト材料の組成比が異なる３種類の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。【００８６】
（比較例３）  発光層が１５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
厚さ３０ｎｍの発光層を４ＣｚＩＰＮとｍＣＢＰを異なる蒸着源から共蒸着して形成したこと以外は、実施例３と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。【００８７】
実施例３、比較例３で作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトルを図１１に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図１２に示し、電流密度−外部量子効率特性を図１３に示し、輝度比と電圧変化量の経時的変化を図１４に示す。図１４において、「Ｌ0／Ｌ」は、初期輝度Ｌ0（１０００ｃｄ／ｍ2）に対する測定輝度Ｌの輝度比を表し、「ΔＶ」は初期電圧からの電圧変化量を表す。下記の図２５、３
０、３５の「Ｌ0／Ｌ」、「ΔＶ」も、これと同じ意味である。これらの図中、「Ｒｅｆ．」は発光
層がＴ２Ｔを含有していない有機ＥＬ素子（比較例３）を表し、「５％」、「１０％」、「１５％」は、それぞれ、その含有量（ホスト材料全量に対する含有率）で発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子（実施例３）を表す。
また、実施例１〜３、比較例１〜３で作製した有機ＥＬ素子の発光層の組成比およびデバイス特性を表１にまとめて示す。【００８８】
【表１】
2017115833.tif 000031
【００８９】
表１、図８、１０、１４から、発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子（実施例１〜３）は、発光層がＴ２Ｔを含有していない有機ＥＬ素子（比較例１〜３）に比べて、経時的な輝度比の低下が抑えられていることがわかる。また、表１、図７、９、１３を見ると、発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子（実施例１〜３）は、発光層がＴ２Ｔを含有していない有機ＥＬ素子（比較例１〜３）と同等以上の外部量子効率が得られている。このことから、発光層にＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を添加することにより、外部量子効率を損なうことなく、有機ＥＬ素子の寿命が改善されることを確認することができた。【００９０】
（実施例４）  発光層が１０重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＢＰｙ−ＴＰ２とＬｉｑを含有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層における４ＣｚＩＰＮの濃度を１０重量％に変更し、ｍＣＢＰのホスト材料全量に対する含有率を９０重量％、Ｔ２Ｔのホスト材料全量に対する含有率を１０重量％とし、第２電子輸送層をＢＰｙ−ＴＰ２とＬｉｑを異なる蒸着源から共蒸着して形成したこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。この時、第２電子輸送層におけるＬｉｑの濃度は２５重量％、５０重量％または７５重量％としてＬｉｑ濃度が異なる３種類の有機ＥＬ素子を作製した。
実施例４で作製した有機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを図１５に示し、発光スペクトルを図１６に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図１７に示し、電流密度−輝度特性を図１８に示し、電流密度−外部量子効率特性を図１９に示し、輝度比の経時的変化を図２０に示す。また、各図には、第２電子輸送層をＢＰｙ−ＴＰ２単独で蒸着して形成したこと以外は、上記と同様にして作製した有機ＥＬ素子の測定結果も併せて示す。図１５中の数値の意義は図６中の数値の意義と同じである。ただし、ＬｉＦ／Ａｌ側から１番目の有機層(第２電子輸送層)において、上下の実線はＢＰｙ−ＴＰ２のエネルギー準位を示し、点線はＬｉｑのエネルギー準位を示す。図１６〜２０中、「Ｒｅｆ．」は第２電子輸送層がＬｉｑを含有していない有機ＥＬ素子を表し、「２５％」、「５０％」、「７５％」は、それぞれ、その含有量で第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機ＥＬ素子を表す。
図２０から、第２電子輸送層がＬｉｑを含有する有機ＥＬ素子は、第２電子輸送層がＬｉｑを含有していない有機ＥＬ素子に比べて、経時的な輝度比の低下がより抑えられていることがわかる。このことから、発光層にＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を添加した上で、さらに第２電子輸送層にＬｉｑを添加することにより、有機ＥＬ素子の寿命が一段と改善されることがわかった。【００９１】
（実施例５）  発光層が４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、発光層と第１電子輸送層の界面にＬｉｑからなる電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層の上に、Ｌｉｑを１ｎｍの厚さに蒸着して電荷トラップ濃度減少層を形成してから、第１電子輸送層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。ただし、発光層におけるＴ２Ｔの含有量はホスト材料全量に対して１０重量％に固定し、４ＣｚＩＰＮの濃度は５重量％、１０重量％、１５重量％または２０重量％として４ＣｚＩＰＮ濃度が異なる４種類の有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを図２１に示し、発光スペクトルを図２２に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図２３に示し、電流密度−外部量子効率特性を図２４に示し、輝度比と電圧変化量の経時的変化を図２５に示す。図２１中の数値の意義は図６中の数値の意義と同じである。図２２〜２５中、「５％」、「１０％」、「１５％」、「２０％」は、それぞれ、その濃度で４ＣｚＩＰＮを発光層が含有する有機ＥＬ素子を表す。
図２５の特性図のうち、最も寿命が長い４ＣｚＩＰＮ濃度を１５重量％とした有機ＥＬ素子と、図１４の特性図（実施例３）のうちＴ２Ｔが１０％であるものを比較すると、本実施例の有機ＥＬ素子（電荷トラップ濃度減少層を有する有機ＥＬ素子）の方が、実施例３の有機ＥＬ素子（電荷トラップ濃度減少層を有しない有機ＥＬ素子）よりも経時的な輝度比の低下がより抑えられていることがわかる。このことから、発光層にＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を添加した上で、さらに発光層と第１電子輸送層の界面に電荷トラップ濃度減少層を形成すると、有機ＥＬ素子の寿命が一段と改善されることがわかった。【００９２】
（実施例６）  発光層が１５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＢＰｙ−ＴＰ２とＬｉｑを含有し、発光層と第１電子輸送層の界面にＬｉｑからなる電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層における４ＣｚＩＰＮの濃度を１５重量％に変更し、ｍＣＢＰのホスト材料全量に対する含有率を９０重量％、Ｔ２Ｔのホスト材料全量に対する含有率を１０重量％とし、この発光層の上に、Ｌｉｑを３ｎｍの厚さに蒸着して電荷トラップ濃度減少層を形成してから、第１電子輸送層を形成するようにし、さらに、第２電子輸送層をＢＰｙ−ＴＰ２とＬｉｑを異なる蒸着源から共蒸着し、ＬｉＦの代わりにＬｉｑを形成したこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。この時、第２電子輸送層におけるＬｉｑの濃度は５０重量％または７５重量％としてＬｉｑ濃度が異なる２種類の有機ＥＬ素子を作製した。
作製した有機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを図２６に示し、発光スペクトルを図２７に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図２８に示し、電流密度−外部量子効率特性を図２９に示し、輝度比と電圧変化量の経時的変化を図３０に示す。図２６中の数値の意義は図１５中の数値の意義と同じである。図２７〜３０中、「Ｒｅｆ．」は第２電子輸送層がＬｉｑを含有していない有機ＥＬ素子を表し、「５０％」、「７５％」は、それぞれ、その濃度でＬｉｑを第２電子輸送層が含有する有機ＥＬ素子を表す。
図３０の特性図と、図２０の特性図（実施例４）を比較すると、本実施例の有機ＥＬ素子（電荷トラップ濃度減少層を有する有機ＥＬ素子）の方が、実施例４の有機ＥＬ素子（電荷トラップ濃度減少層を有しない有機ＥＬ素子）よりも輝度比の低下速度が顕著に小さいことがわかる、このことから、発光層にＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を添加し、第２電子輸送層にＬｉｑを添加した上で、さらに発光層と第１電子輸送層の界面に電荷トラップ濃度減少層を形成すると、有機ＥＬ素子の寿命が格段に改善されることがわかった。【００９３】
（実施例７）  発光層が１５重量％の４ＣｚＩＰＮ（発光材料）とｍＣＢＰ（第１ホスト材料）とＴ２Ｔ（第２ホスト材料）を含有し、第２電子輸送層がＢＰｙ−ＴＰ２と５０重量％のＬｉｑを含有し、発光層と第１電子輸送層の界面にＬｉｑからなる電荷トラップ濃度減少層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
発光層におけるｍＣＢＰの含有量を、ホスト材料全量に対して９０重量％、７０重量％、５０重量％または３０重量％とし、Ｔ２Ｔの含有量を、ホスト材料全量に対して１０重量％、３０重量％、５０重量％または７０重量％に変更し、第２電子輸送層におけるＬｉｑの濃度を５０重量％に固定したこと以外は、実施例６と同様にして、ホスト材料の組成比が異なる４種類の有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。
作製した有機ＥＬ素子のエネルギーダイアグラムを図３１に示し、発光スペクトルを図３２に示し、電圧−電流密度−輝度特性を図３３に示し、電流密度−外部量子効率特性を図３４に示し、輝度比と電圧変化量の経時的変化を図３５に示す。図３１中の数値の意義は図１５中の数値の意義と同じである。図３２〜３５中、「１０％」、「３０％」、「５０％」、「７０％」は、それぞれ、その含有量（ホスト材料全量に対する含有率）で発光層がＴ２Ｔを含有する有機ＥＬ素子を表す。
図３５の特性図から、Ｔ２Ｔ（第２ホスト材料）のホスト全量に対する含有率が大きくなり過ぎると、含有率が小さい場合に比べて、経時的な輝度比の低下が大きくなる傾向が認められた。このことから、発光層における第２ホスト材料の含有量には上限があり、９０重量％以下であることが好ましく、７０重量％以下であることがより好ましく、５０重量％以下であることがさらに好ましく、３０重量％以下であることがさらにより好ましいことがわかった。【００９４】
【化２６】
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【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、駆動時の経時的な性能劣化が抑えられ、非常に長い寿命を有する。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００９６】
１  基板
２  陽極
３  発光層
４  陰極
５  電子輸送層
５ａ  第１電子輸送層
５ｂ  第２電子輸送層
６  正孔注入層
７  正孔輸送層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【国際調査報告】
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