(57)【要約】  少なくとも陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、前記発光層は、ホストと、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパントとを含み、前記ドーパントのアフィニティＡｄが前記ホストのアフィニティＡｈ以上であり、前記ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄが前記ホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きく、前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層の３重項エネルギーＥＴｂがＥＴｈより大きい、有機エレクトロルミネッセンス素子。
2010134350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストと、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパントとを含み、
前記ドーパントのアフィニティＡｄが前記ホストのアフィニティＡｈ以上であり、
前記ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄが前記ホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きく、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層の３重項エネルギーＥＴｂがＥＴｈより大きい、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記ドーパントがフルオランテン誘導体、ホウ素錯体から選択される化合物である請求項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】
前記陽極と発光層の間に正孔輸送帯域を備え、
前記正孔輸送帯域内に、前記発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、前記正孔輸送層の３重項エネルギーＥＴhｏがＥＴｈより大きい、
請求項１又は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】
前記障壁層が炭化水素芳香族化合物からなる請求項１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記炭化水素芳香族化合物が多環芳香族化合物である請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記障壁層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記電子輸送帯域が前記障壁層及び電子注入層の積層体からなり、
前記電子注入層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記電子輸送帯域が前記障壁層及び電子注入層の積層体からなり、前記障壁層のアフィニティＡｂ、前記電子注入層のアフィニティＡｅがＡｅ−Ａｂ＜０．２ｅＶで表わされる関係を満たす請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記電子輸送帯域が前記障壁層１層で構成される請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記電子輸送帯域が前記障壁層１層で構成され、前記障壁層にドナーがドープされたものである請求項１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記ホストが環式構造以外に二重結合を含まない化合物である請求項１〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記ドーパントが環式構造以外に二重結合を含まない化合物である請求項１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストと、蛍光発光性ドーパントとを含み、前記ドーパントのアフィニティＡｄが前記ホストのアフィニティＡｈ以上であり、
前記ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄが前記ホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きく、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層を構成する材料の３重項エネルギーＥＴｂがＥＴｈより大きく、
電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）が最大となる印加電圧において、前記発光層に生成する３重項励起子同士が衝突して生成する１重項励起子由来の発光強度が、全発光強度に対して３０％以上である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記陽極と前記陰極の間に少なくとも２つの発光層を有し、２つの発光層の間に中間層を備える請求項１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記陽極と前記陰極の間に複数の発光層を含み、第一の発光層と第二の発光層の間に電荷障壁層を備える請求項１〜１３のいずれか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（ＥＬ）素子、特に高効率の有機ＥＬ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子をその発光原理に従って分類すると、蛍光型と燐光型の二種類に分けることができる。有機ＥＬ素子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注入され、発光層においてこれらが再結合し励起子を形成する。電子スピンの統計則により、１重項励起子と３重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。蛍光型では１重項励起子による発光を用いるため、内部量子効率は２５％が限界といわれていた。蛍光材料を用いた蛍光型素子は最近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】
蛍光型素子の高効率化技術に関連し、これまで有効活用されていなかった３重項励起子から発光を取出す技術がいくつか開示されている。例えば非特許文献１では、アントラセン系化合物をホスト材料に用いたノンドープ素子を解析し、メカニズムとして、二つの３重項励起子が衝突融合することにより１重項励起子が生成し、その結果、蛍光発光が増加している。しかしながら非特許文献１では、ホスト材料のみのノンドープ素子において、３重項励起子が衝突融合することによって蛍光発光の増加が確認されたことを開示するのみであり、３重項励起子による効率の増加分は３〜６％と低い効果であった。【０００４】
非特許文献２には、青色蛍光素子において内部量子効率２８．５％という従来の理論限界値２５％を超えるような報告がなされている。しかしながら２５％を超えるための技術的手段は何らは開示されておらず、またフルカラー有機ＥＬテレビの実用化という観点では更なる高効率化が求められていた。【０００５】
また、蛍光素子において３重項励起子を利用した別の例が特許文献１に開示されている。通常の有機分子では、最低３重項励起状態（Ｔ１）は最低１重項励起状態（Ｓ１）よりも低いが、高い３重項励起状態（Ｔ２）はＳ１よりも高い場合がある。このような場合にＴ２からＳ１への遷移が起こることにより、１重項励起状態からの発光を得ることができるとされている。しかしながら、実際には外部量子効率は６％程度（光取出し効率を２５％とすると、内部量子効率２４％）であり、従来から言われている限界値２５％を超えるものではなかった。また、ここでのメカニズムは一分子内での３重項励起状態から１重項励起状態への項間交差によるものであり、非特許文献１が開示している二つの３重項励起子の衝突による１重項の生成現象は起きていない。【０００６】
特許文献２，３には、蛍光素子においてＢＣＰ（バソクプロイン）やＢＰｈｅｎ等のフェナントロリン誘導体を正孔障壁層に用いることにより、正孔障壁層と発光層の界面における正孔の密度を高め、効率よく再結合を起こす技術が開示されている。しかしながら、ＢＣＰ（バソクプロイン）やＢＰｈｅｎ等のフェナントロリン誘導体は正孔に対して脆弱性があり、酸化耐久性に劣り、素子の長寿命化という観点からは性能が不十分であった。【０００７】
また、特許文献４，５には、蛍光素子において、発光層と接する電子輸送層の材料としてアントラセン誘導体等の芳香族化合物を用いた例が開示されている。しかしながら、これらは生成された１重項励起子が、短い時間の間に蛍光発光することを前提に設計された素子であるため、いわゆる燐光素子で通常設計される電子輸送層の３重項エネルギーとの関係については考慮されておらず、実際に、電子輸送層の３重項エネルギーが発光層の３重項エネルギーに比べて小さいため、発光層内で生成した３重項励起子は電子輸送層まで拡散されてしまい、その後、熱的失活過程を経ており、従来の蛍光発光の理論限界値である２５％を超えることが困難であった。さらに、電子輸送層のアフィニティが大き過ぎるため、アフィニティの小さい発光層への電子注入性が悪く、高効率化という効果は必ずしも得られていなかった。また、特許文献６には、長寿命・高効率な青色発光を示すフルオランテン系ドーパントを用いた素子が開示されているが、必ずしも高効率とはいえなかった。【０００８】
一方、燐光型は、直接３重項励起子からの発光を用いる。１重項励起子エネルギーも発光分子内部のスピン転換により３重項励起子へ変換されるため、原理的には１００％近い内部発光効率が得られると期待されている。そのため、２０００年にＦｏｒｒｅｓｔらによりＩｒ錯体を用いた燐光発光素子が発表されて以来、有機ＥＬ素子の高効率化技術として燐光発光素子が注目されている。しかしながら、赤色燐光素子は実用化の領域に達しているものの、緑、青燐光素子については蛍光型素子に比べて寿命が短く、とくに青色燐光については寿命のみならず色純度や発光効率が不十分である、といった課題があり、実用化には至っていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２１４１８０号公報
【特許文献２】特開平１０−７９２９７号公報
【特許文献３】特開２００２−１００４７８号公報
【特許文献４】特開２００３−３３８３７７号公報
【特許文献５】ＷＯ２００８／０６２７７３
【特許文献６】ＷＯ２００７／１０００１０
【特許文献７】特表２００２−５２５８０８号公報
【特許文献８】ＵＳ登録公報７０１８７２３
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，１０２，１１４５０４（２００７）
【非特許文献２】ＳＩＤ２００８  ＤＩＧＥＳＴ，７０９（２００８）
【発明の概要】
【００１１】
そこで、本発明者らは、非特許文献１に記載のある現象、即ち二つの３重項励起子の衝突融合により１重項励起子が生成する現象（以下、Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ｆｕｓｉｏｎ＝ＴＴＦ現象、と呼ぶ）に着目し、ＴＴＦ現象を効率的に起こして蛍光素子の高効率化を図る検討を実施した。具体的には、蛍光素子に用いることのできるホスト材料（単にホストという場合がある）、蛍光発光性ドーパント材料（単にドーパントという場合がある）の組合せを種々検討した結果、ホストとドーパントの３重項エネルギーが特定の関係にあり、及び発光層の陰極側界面に隣接する層（本発明では障壁層とよぶ）として、３重項エネルギーが大きい材料を用いた場合に、３重項励起子が発光層内に閉じ込められ、ＴＴＦ現象を効率的に起こして蛍光素子の高効率かつ長寿命を実現するに至った。
【００１２】
なお、燐光型素子において、１重項励起子に比べて励起子寿命が長い３重項励起子の発光層外への拡散を防止する目的で、発光層の陰極側界面に隣接する層として、３重項エネルギーが大きい材料を用いることによって高効率を達成することが知られている。特表２００２−５２５８０８号公報には発光層に隣接するようにフェナントロリン誘導体であるＢＣＰ（バソクプロイン）からなる障壁層を設け、正孔や励起子を閉じ込めることにより高効率化を図る技術が開示されている。また、ＵＳ登録公報７０１８７２３においては、特定の芳香族環化合物を正孔障壁層に用いて高効率・長寿命化を図っている。しかしながら、これらの文献に開示される燐光型素子においては、上記ＴＴＦ現象は、ＴＴＡ（Ｔｒｉｐｌｅｔ−Ｔｒｉｐｌｅｔ  Ａｎｎｉｈｉｒａｔｉｏｎ：３重項対消滅）と呼ばれ、燐光の特徴である３重項励起子からの発光を損なう現象として知られており、本発明のように３重項励起子を発光層内に効率的に閉じ込めることが、燐光型素子においては必ずしも高効率化にはつながらないといえる。
【００１３】
本発明によれば、以下の有機ＥＬ素子が提供される。
１．少なくとも陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストと、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパントとを含み、
前記ドーパントのアフィニティＡｄが前記ホストのアフィニティＡｈ以上であり、
前記ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄが前記ホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きく、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層の３重項エネルギーＥＴｂがＥＴｈより大きい、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
２．前記ドーパントがフルオランテン誘導体、ホウ素錯体から選択される化合物である１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
３．前記陽極と発光層の間に正孔輸送帯域を備え、
前記正孔輸送帯域内に、前記発光層に隣接して正孔輸送層が設けられ、前記正孔輸送層の３重項エネルギーＥＴhｏがＥＴｈより大きい、
１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
４．前記障壁層が炭化水素芳香族化合物からなる１〜３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
５．前記炭化水素芳香族化合物が多環芳香族化合物である４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
６．前記障壁層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である１〜５のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
７．前記電子輸送帯域が前記障壁層及び電子注入層の積層体からなり、
前記電子注入層を構成する材料の電子移動度が、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
８．前記電子輸送帯域が前記障壁層及び電子注入層の積層体からなり、前記障壁層のアフィニティＡｂ、前記電子注入層のアフィニティＡｅがＡｅ−Ａｂ＜０．２ｅＶで表わされる関係を満たす１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
９．前記電子輸送帯域が前記障壁層１層で構成される１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１０．前記電子輸送帯域が前記障壁層１層で構成され、前記障壁層にドナーがドープされたものである１〜６のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１１．前記ホストが環式構造以外に二重結合を含まない化合物である１〜１０のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１２．前記ドーパントが環式構造以外に二重結合を含まない化合物である１〜１１のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１３．陽極と、発光層と、電子輸送帯域と、陰極とをこの順に備え、
前記発光層は、ホストと、蛍光発光性ドーパントとを含み、前記ドーパントのアフィニティＡｄが前記ホストのアフィニティＡｈ以上であり、
前記ドーパントの３重項エネルギーＥＴｄが前記ホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きく、
前記電子輸送帯域内に、前記発光層に隣接して障壁層が設けられ、前記障壁層を構成する材料の３重項エネルギーＥＴｂがＥＴｈより大きく、
電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）が最大となる印加電圧において、前記発光層に生成する３重項励起子同士が衝突して生成する１重項励起子由来の発光強度が、全発光強度に対して３０％以上である、
有機エレクトロルミネッセンス素子。
１４．前記陽極と前記陰極の間に少なくとも２つの発光層を有し、２つの発光層の間に中間層を備える１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
１５．前記陽極と前記陰極の間に複数の発光層を含み、第一の発光層と第二の発光層の間に電荷障壁層を備える１〜１３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１４】
本発明によれば、発光層内部においてＴＴＦ現象を効率的に引き起こし、その結果、従来の蛍光素子の限界値といわれていた内部量子効率２５％を大きく越える高効率な素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図２Ａ】本発明の各層のエネルギーギャップの関係を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の各層のエネルギーギャップの関係に基づく作用を示す図である。
【図３Ａ】ホストのアフィニティ（Ａｈ）＜ドーパントのアフィニティ（Ａｄ）であって差が０．２ｅＶよりも小さな場合のエネルギーバンド図である。
【図３Ｂ】Ａｈ＜Ａｄであって差が０．２ｅＶより大きい場合のエネルギーバンド図である。
【図３Ｃ】Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントが共存する場合のエネルギーバンド図である。
【図４】過渡ＥＬ波形の測定方法を示す図である。
【図５】ＴＴＦ由来の発光強度比の測定方法を示す図である。
【図６】第２の実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図７】第３の実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図８】第４の実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す図である。
【図９】実施例で用いたＴＢ１、ＴＢ２、ＥＴ、Ａｌｑ３の電子移動度を示す図である。
【図１０】実施例１と比較例１の過渡ＥＬ波形を示す図である。
【図１１】実施例１と比較例１のＴＴＦ比率を示す図である。
【図１２】実施例１と比較例１の電流効率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
本発明はＴＴＦ現象を利用したものである。まず、以下にＴＴＦ現象を説明する。陽極、陰極から注入された正孔、電子は発光層内で再結合し励起子を生成する。そのスピン状態は、従来から知られているように、１重項励起子が２５％、３重項励起子が７５％の比率である。従来知られている蛍光素子においては、２５％の１重項励起子が基底状態に緩和するときに光を発するが、残りの７５％の３重項励起子については光を発することなく熱的失活過程を経て基底状態に戻る。従って、従来の蛍光素子の内部量子効率の理論限界値は２５％といわれていた。
【００１７】
一方、有機物内部で生成した３重項励起子の挙動が理論的に調べられている。Ｓ．Ｍ．Ｂａｃｈｉｌｏらによれば（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｅｍ．Ａ，１０４，７７１１（２０００））、５重項等の高次の励起子がすぐに３重項に戻ると仮定すると、３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、３重項励起子同士が衝突し下記式のような反応が起きる。ここで、１Ａは基底状態、１Ａ＊は最低励起１重項励起子を表す。
３Ａ＊＋３Ａ＊→（４／９）１Ａ＋（１／９）１Ａ＊＋（１３／９）３Ａ＊
即ち、５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊となり、当初生成した７５％の３重項励起子のうち、１／５即ち２０％が１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１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。また、当初生成した７５％の３重項励起子のお互いが衝突して１重項励起子が生成した（２つの３重項励起子から１つの１重項励起子が生成した）とすると、当初生成する１重項励起子２５％分に７５％×（１／２）＝３７．５％を加えた６２．５％という非常に高い内部量子効率が得られることとなる。このとき、ＴＴＦ比率は３７．５／６２．５＝６０％となる。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態の一例を示す有機ＥＬ素子の概略構成図である。図２Ａは各層の最低励起一重項エネルギー準位及び最低励起三重項エネルギー準位を模式的に表す。尚、本発明で三重項エネルギーは、最低励起三重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいい、一重項エネルギー（エネルギーギャップという場合もある）は、最低励起一重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいう。図１に示す有機ＥＬ素子は、陽極１０から順に、正孔輸送帯域５０、発光層２０、電子輸送帯域３０、陰極４０の順に積層されている。陽極１０と発光層２０の間に正孔輸送帯域５０が設けられていることが好ましい。なお、本発明において単に障壁層といったときは三重項エネルギーに対する障壁機能を有する層をいう。従って、正孔障壁層や電荷障壁層とはその機能が異なるものである。
【００１９】
発光層はホストと、主ピーク波長が５５０ｎｍ以下の蛍光発光を示すドーパント（以下、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントともいう）から形成される（本発明における主ピーク波長とは、濃度１０−５〜１０−６モル／リットルのトルエン溶液中で測定した発光スペクトラムにおける、発光強度が最大となる発光スペクトルのピーク波長をいう）。主ピーク波長５５０ｎｍとは緑色発光程度に相当し、当該波長領域ではＴＴＦ現象を利用した蛍光発光素子の発光効率の向上が望まれる。また、４８０ｎｍ以下の青色発光を示す蛍光発光素子においては、より高い発光効率の向上が期待できる。なお、５５０ｎｍ以上の赤色発光については内部量子効率の高い燐光発光素子が既に実用水準にあることから、蛍光素子として発光効率の向上は望まれていない。図２Ａにおいて、陽極から注入された正孔は正孔輸送帯域を通して発光層へ注入され、陰極から注入された電子は電子輸送帯域を通して発光層へ注入される。その後、発光層で正孔と電子が再結合し、一重項励起子と三重項励起子が生成する。再結合はホスト分子上で起こる場合とドーパント分子上で起こる場合の２通りがある。本実施形態では、図２Ａに示されるように、ホスト、ドーパントの三重項エネルギーをそれぞれＥＴｈ、ＥＴｄとするとき、ＥＴｈ＜ＥＴｄの関係を満たす。この関係を満たすことにより、さらに図２Ｂに示されるように、ホスト上で再結合し発生した三重項励起子は、より高い三重項エネルギーを持つドーパントには移動しない。また、ドーパント分子上で再結合し発生した三重項励起子は速やかにホスト分子にエネルギー移動する。即ちホストの三重項励起子がドーパントに移動することなくＴＴＦ現象によって効率的にホスト上で三重項励起子同士が衝突することで一重項励起子が生成される。さらに、ドーパントの一重項エネルギーＥＳｄは、ホストの一重項エネルギーＥＳｈより小さいため、ＴＴＦ現象によって生成された一重項励起子は、ホストからドーパントへエネルギー移動しドーパントの蛍光性発光に寄与する。本来、蛍光型素子に用いられるドーパントにおいては、励起三重項状態から基底状態への遷移は禁制であり、このような遷移では三重項励起子は光学的なエネルギー失活をせず、熱的失活を起こしていた。しかし、ホストとドーパントの三重項エネルギーの関係を上記のようにすることにより、三重項励起子が熱的失活を起こす前に互いの衝突により効率的に一重項励起子を生成し発光効率が向上することになる。
【００２０】
本発明では、電子輸送帯域は、発光層に隣接する部分に障壁層を有する。障壁層は、後述するように、発光層で生成する３重項励起子が電子輸送帯域へ拡散することを防止し、３重項励起子を発光層内に閉じ込めることによって３重項励起子の密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく引き起こす機能を有する。３重項励起子拡散防止のため、障壁層の３重項エネルギーＥＴｂはＥＴｈより大きく、さらに、ＥＴｄよりも大きいことが好ましい。障壁層は３重項励起子が電子輸送帯域へ拡散することを防止するので、発光層内においてホストの３重項励起子が効率的に１重項励起子となり、その１重項励起子がドーパント上へ移動して光学的なエネルギー失活をする。
障壁層を形成する材料としては、好ましくは炭化水素芳香族環化合物を選択する。より好ましくは、多環芳香族化合物を選択する。これらの材料は耐正孔性があるので劣化し難く寿命が長くなる。
【００２１】
電子輸送帯域には、好ましくは、障壁層と陰極の間には、陰極からの電子注入を容易にするような電子注入層を設ける。具体例としては、通常の電子輸送材とアルカリ金属化合物、アルカリ金属又はアルカリ金属錯体を積層したものや、障壁層を形成する材料に、アルカリ金属化合物、アルカリ金属又はアルカリ金属錯体に代表されるドナーを添加したものを用いることができる。
【００２２】
さらに、ＴＴＦ現象を効率的に起こすための条件を、ホストとドーパントのアフィニティの関係に注目して説明する。以下では、ホスト及びドーパントのアフィニティをそれぞれＡｈ、Ａｄと記載する。
（１）Ａｈ＜Ａｄの場合
以下に説明するように、Ａｈ＜Ａｄとなるようなホストとドーパントの組合せにすると、電子輸送帯域内に設けた障壁層の効果が顕著に現れ、ＴＴＦ現象による高効率化を図ることができるので、以下の（１−１）、（１−２）のように場合を分けて説明する。尚、一般に有機材料は測定されるアフィニティレベルよりも０．２ｅＶ程度大きな範囲にＬＵＭＯレベルの広がりを持つ。
【００２３】
（１−１）ＡｄとＡｈの差が０．２ｅＶよりも小さな場合
図３Ａはこの場合のエネルギーバンド図である。発光層内に示している点線はドーパントのエネルギー準位を表す。図３Ａのように、ＡｄとＡｈの差が０．２ｅＶよりも小さな場合、ホストのＬＵＭＯレベルの広がりの中にドーパントのＬＵＭＯレベルが入るため、発光層内を伝導する電子はドーパントにトラップされにくい、すなわちこのドーパントは電子トラップ性を示しにくい。また、本発明のドーパントは主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光性の光を発するワイドギャップなドーパントであるため、Ａｈ＜Ａｄの関係を満たす場合、ＡｄとＡｈの差が０．２ｅＶ程度であるので、ホストのイオン化ポテンシャルとドーパントのイオン化ポテンシャルの差が小さくなる。その結果、ドーパントは顕著な正孔トラップ性を有さない傾向にある。
【００２４】
すなわち、この場合のドーパントは電子、正孔のいずれにも顕著なトラップ性を有さない傾向にある。この場合、図３Ａの発光層に付した斜線部分のように、電子−正孔の再結合は発光層内の広い全域において主としてホスト分子上で起こり、２５％の１重項励起子と７５％の３重項励起子が主としてホスト分子上に生成する。ホスト上で生成した１重項励起子の持つエネルギーは、フェルスター型エネルギー移動によりドーパントに移動しドーパント分子の蛍光性発光に寄与する。一方、３重項励起子の持つエネルギーはホスト、ドーパントの３重項エネルギーの関係によってその行方が決まる。その関係がＥＴｈ＞ＥＴｄとなっている場合、ホストで生成した３重項励起子は近傍に存在するドーパントにデクスター型エネルギー移動してしまう。蛍光素子において発光層中のドーパント濃度は通常数重量％〜２０重量％程度と低く、ドーパントに移った３重項励起子は互いに衝突する頻度が小さくなりＴＴＦ現象が生じにくくなる。しかし、本発明のように、ＥＴｈ＜ＥＴｄとなっていれば、３重項励起子はホスト分子上に存在するため、衝突頻度が上がり効率的にＴＴＦ現象が生じやすくなる。
【００２５】
また、本発明においては発光層に隣接して障壁層が設けられている。障壁層の３重項エネルギーＥＴｂがホストの３重項エネルギーＥＴｈよりも大きく設定されているため、３重項励起子が電子輸送帯域へ拡散するのを防止し、発光層内で効率よくＴＴＦ現象を引き起こすことが可能となる。
【００２６】
（１−２）ＡｄとＡｈの差が０．２ｅＶよりも大きな場合
このときのエネルギーバンド図を図３Ｂに示す。ドーパントとホストとのアフィニティ差が大きくなり、ホストのＬＵＭＯレベルの広がりよりさらに高い位置にドーパントのＬＵＭＯレベルが存在することになる。そのためドーパントは顕著な電子トラップ性を示す傾向が強くなる。ドーパントにトラップされた電子は、正孔がホストからドーパントに移動するのを待って再結合することになる。すなわち、図３Ａでの状況とは異なり、電子−正孔対は、ホスト分子上ばかりでなく、ドーパント分子上でも再結合するようになる。その結果、３重項励起子がホスト分子上ばかりではなく、直接ドーパント分子上でも生成するようになる。このような状況において、本発明のようにＥＴｈ＜ＥＴｄという関係であれば、直接ドーパント上で生成した３重項励起子もデクスター型エネルギー移動によりホスト上に集まるため、効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
このようなアフィニティの関係にある場合には、ドーパントによる電子のトラップ確率は発光層と障壁層との界面付近程高くなり、その結果、再結合も発光層と障壁層との界面付近で多く起きるようになる。この場合、３重項励起子の障壁層による閉じ込め効果は（１−１）の場合に比べて大きくなり、障壁層との界面における３重項励起子の密度が高くなる。
【００２７】
以上のようなＡｈ＜Ａｄの関係を満たすホストとドーパントとしては、例えば、以下の化合物から選択できる（特願２００８−２１２１０２等参照）。ホストは、アントラセン誘導体、多環芳香族骨格含有化合物、好ましくはアントラセン誘導体である。ドーパントは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ホウ素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、ホウ素錯体、より好ましくはフルオランテン誘導体、ホウ素錯体化合物である。ホストとドーパントとの組合せとしては、ホストがアントラセン誘導体であり、ドーパントがフルオランテン誘導体又はホウ素錯体である場合が好ましい。
【００２８】
具体的なフルオランテン誘導体の例として以下の化合物が挙げられる。
【化１】
2010134350.tif 000003
【００２９】
式中、Ｘ１〜Ｘ１２は水素又は置換基である。好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ３、Ｘ７及びＸ１２が置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリール基である化合物である。より好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２（Ａｒ１は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリール基）である化合物である。また、好ましくは、Ｘ１〜Ｘ２、Ｘ４〜Ｘ６及びＸ８〜Ｘ１１が水素原子であり、Ｘ７及びＸ１２が置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリール基、Ｘ３が−Ａｒ１−Ａｒ２−Ａｒ３（Ａｒ１及びＡｒ３はそれぞれ、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリーレン基、Ａｒ２は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のアリール基）である化合物である。
【００３０】
具体的なホウ素錯体化合物の例として以下の化合物が挙げられる。
【化２】
2010134350.tif 000004
【００３１】
式中、Ａ及びＡ’は、少なくとも１つの窒素を含有する６員芳香族環系に相当する独立したアジン環系を表わし、Ｘａ及びＸｂは、各々独立に選ばれた置換基であって、その２つが連結することによりそれぞれ環Ａ又は環Ａ’に対して縮合環を形成するものを表わし、その際、該縮合環はアリール又はヘテロアリール置換基を含み、ｍ及びｎは、各々独立に０〜４を表わし、Ｚａ及びＺｂは、各々独立に選ばれたハロゲン化物を表わし、そして１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’は、各々独立に選ばれた炭素原子又は窒素原子を表わす。
【００３２】
望ましくは、該アジン環は、１、２、３、４、１’、２’、３’及び４’がすべて炭素原子であり、ｍ及びｎが２以上であり、そしてＸａ及びＸｂが連結して芳香族環を形成する炭素原子数２以上の置換基を表わすような、キノリニル又はイソキノリニル環である。Ｚａ及びＺｂはフッ素原子であることが望ましい。
【００３３】
アントラセン誘導体は、下記式（１０）で表される化合物が好ましい。
【化３】
2010134350.tif 000005
【００３４】
式（１０）中、Ａｒ１１及びＡｒ１２は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は環形成原子数５〜５０の複素環基であり、
Ｒ１〜Ｒ８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炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、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環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、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環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基及びヒドロキシル基から選ばれる基である。
【００３５】
本発明に係るアントラセン誘導体は、下記アントラセン誘導体（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）のいずれかであることが好ましく、適用する有機ＥＬ素子の構成や求める特性により選択される。
【００３６】
（アントラセン誘導体（Ａ））
当該アントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２が、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基となっている。当該アントラセン誘導体としては、Ａｒ１１及びＡｒ１２が同一の置換もしくは無置換の縮合アリール基である場合、及び異なる置換もしくは無置換の縮合アリール基である場合に分けることができる。
具体的には、下記式（２−１）〜（２−３）で表されるアントラセン誘導体、及び式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２が異なる置換もしくは無置換の縮合アリール基であるアントラセン誘導体が挙げられる。
【００３７】
下記式（２−１）で表されるアントラセン誘導体は、Ａｒ１１及びＡｒ１２が、置換もしくは無置換の９−フェナントレニル基となっている。
【化４】
2010134350.tif 000006
【００３８】
（式（２−１）中、Ｒ１〜Ｒ８は前記と同様であり、
Ｒ１１は水素原子、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、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環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基、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環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールチオ基、置換もしくは無置換の炭素数２〜５０のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基及びヒドロキシル基から選ばれる基であり、
ａは０〜９の整数である。ａが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換もしくは無置換のフェナントレニル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【００３９】
下記式（２−２）で表されるアントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２が、置換もしくは無置換の２−ナフチル基となっている。
【化５】
2010134350.tif 000007
【００４０】
（式（２−２）中、Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１は前記と同様であり、
ｂは１〜７の整数である。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換もしくは無置換の２−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【００４１】
下記式（２−３）で表されるアントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２が、置換もしくは無置換の１−ナフチル基となっている。
【化６】
2010134350.tif 000008
【００４２】
（式（２−３）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びｂは前記と同様である。また、ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、２つの置換もしくは無置換の１−ナフチル基が同一であることを条件に、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【００４３】
式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２が異なる置換もしくは無置換の縮合アリール基であるアントラセン誘導体としては、Ａｒ１１及びＡｒ１２が、置換もしくは無置換の９−フェナントレニル基、置換もしくは無置換の１−ナフチル基、置換もしくは無置換の２−ナフチル基のいずれかであることが好ましい。
具体的には、Ａｒ１１が１−ナフチル基、及びＡｒ１２が２−ナフチル基である場合、Ａｒ１１が１−ナフチル基及びＡｒ１２が９−フェナントリル基である場合、並びにＡｒ１１が２−ナフチル基及びＡｒ１２が９−フェナントリル基である場合である。
【００４４】
（アントラセン誘導体（Ｂ））
当該アントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１及びＡｒ１２の一方が置換もしくは無置換のフェニル基であり、他方が置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜５０の縮合アリール基となっている。当該アントラセン誘導体としては、具体的には、下記式（２−４）及び（２−５）で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。
【００４５】
下記式（２−４）で表されるアントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１が置換もしくは無置換の１−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換もしくは無置換のフェニル基となっている。
【化７】
2010134350.tif 000009
【００４６】
（式（２−４）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びｂは前記と同様であり、
Ａｒ６は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、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環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、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環形成原子数５〜５０の複素環基、９，９−ジメチルフルオレン−１−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−３−イル基、９，９−ジメチルフルオレン−４−イル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、又はジベンゾフラン−４−イル基である。また、Ａｒ６はそれが結合しているベンゼン環と共に、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【００４７】
下記式（２−５）で表されるアントラセン誘導体は、式（１０）におけるＡｒ１１が置換もしくは無置換の２−ナフチル基であり、Ａｒ１２が、置換もしくは無置換のフェニル基となっている。
【化８】
2010134350.tif 000010
【００４８】
（式（２−５）中、Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びｂは前記と同様であり、
Ａｒ７は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基、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環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、ジベンゾフラン−１−イル基、ジベンゾフラン−２−イル基、ジベンゾフラン−３−イル基、又はジベンゾフラン−４−イル基である。また、Ａｒ７はそれが結合しているベンゼン環と共に、置換もしくは無置換のフルオレニル基や置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基等の環を形成していてもよい。ｂが２以上の整数の場合、複数あるＲ１１は、それぞれが同一でも異なっていてもよい。）
【００４９】
（アントラセン誘導体（Ｃ））
当該アントラセン誘導体は、下記式（２−６）で表され、具体的には、下記式（２−６−１）、（２−６−２）及び（２−６−３）のいずれかで表される誘導体であることが好ましい。
【化９】
2010134350.tif 000011
【００５０】
（式（２−６）中、Ｒ１〜Ｒ８及びＡｒ６は前記と同様であり、
Ａｒ５は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、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環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数７〜５０のアラルキル基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基であり、Ａｒ５とＡｒ６はそれぞれ独立に選択される。）
【化１０】
2010134350.tif 000012
【００５１】
（式（２−６−１）中、Ｒ１〜Ｒ８は前記と同様である。）
【化１１】
2010134350.tif 000013
【００５２】
（式（２−６−２）中、Ｒ１〜Ｒ８は前記と同様である。Ａｒ８は置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基である。）
【化１２】
2010134350.tif 000014
【００５３】
（式（２−６−３）中、Ｒ１〜Ｒ８は式（１０）と同様である。
Ａｒ５ａ及びＡｒ６ａはそれぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基である。）
【００５４】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１及びＡｒ１２の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基としては、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、６−クリセニル基、１−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、２−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、３−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、４−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、５−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、６−ベンゾ［ｃ］フェナントリル基、１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、５−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、６−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、７−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、８−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、９−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１０−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１１−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１２−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１３−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１４−ベンゾ［ｇ］クリセニル基、１−トリフェニル基、２−トリフェニル基、２−フルオレニル基、９，９−ジメチルフルオレン−２−イル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、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−イル基等が挙げられる。好ましくは、無置換のフェニル基、置換フェニル基及び置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜１４のアリール基（例えば、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基）、置換もしくは無置換のフルオレニル基（２−フルオレニル基）、及び置換もしくは無置換のピレニル基（１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基）である。
【００５５】
また、Ａｒ５ａ、Ａｒ６ａ及びＡｒ８の置換もしくは無置換の環形成炭素数１０〜２０の縮合アリール基としては、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−フルオレニル基等が挙げられる。特に、１−ナフチル基、２−ナフチル基、９−フェナントリル基、及びフルオレニル基（２−フルオレニル基）が好ましい。
【００５６】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１、Ａｒ５〜Ａｒ７、Ａｒ１１及びＡｒ１２の置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０の複素環基としては、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、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、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−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−フェナントロリン−３−イル基、２，７−フェナントロリン−４−イル基、２，７−フェナントロリン−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−インドリル基等が挙げられる。好ましくは、１−ジベンゾフラニル基、２−ジベンゾフラニル基、３−ジベンゾフラニル基、４−ジベンゾフラニル基、１−ジベンゾチオフェニル基、２−ジベンゾチオフェニル基、３−ジベンゾチオフェニル基、４−ジベンゾチオフェニル基、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−カルバゾリル基である。
【００５７】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びＡｒ５〜Ａｒ７の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基としては、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、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、２−ニトロイソブチル基、１，２−ジニトロエチル基、１，３−ジニトロイソプロピル基、２，３−ジニトロ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリニトロプロピル基等が挙げられる。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−ブチル基である。
【００５８】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びＡｒ５〜Ａｒ７の置換基の置換もしくは無置換の環形成炭素数３〜５０のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、１−ノルボルニル基、２−ノルボルニル基等が挙げられる。好ましくは、シクロペンチル基、シクロヘキシル基である。
【００５９】
Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルコキシ基は−ＯＺで表される基であり、Ｚは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基から選択される。
【００６０】
Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１及びＡｒ５〜Ａｒ７の置換基の置換もしくは無置換の炭素数７〜５０アラルキル基（アリール部分は炭素数６〜４９、アルキル部分は炭素数１〜４４）としては、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。
【００６１】
Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリールオキシ基及びアリールチオ基は、それぞれ−ＯＹ及び−ＳＹと表され、Ｙは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基から選ばれる。
【００６２】
Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１の置換もしくは無置換の炭素数２〜５０アルコキシカルボニル基（アルキル部分は炭素数１〜４９）は−ＣＯＯＺと表され、Ｚは、前記Ｒ１〜Ｒ８の置換もしくは無置換の炭素数１〜５０のアルキル基から選ばれる。
【００６３】
Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１の置換シリル基としては、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、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
【００６４】
Ｒ１〜Ｒ８及びＲ１１のハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００６５】
（２）Ａｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントが共存する場合
図３ＣはＡｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントの双方を発光層が含む場合を示している。このような場合は、電子、正孔のいずれもほどよくトラップされ、結果として発光層内全域で再結合が起きる。従って、陰極側においても多く再結合が起きており、３重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより効率よくＴＴＦ現象が起きるようになる。
【００６６】
障壁層は、発光層で生成する３重項励起子が電子輸送帯域へ拡散するのを防止すると同時に、発光層へ効率よく電子を注入する役割も担っている。発光層への電子注入性が下がる場合、発光層における電子―正孔の再結合が減ることで、３重項励起子の密度が小さくなる。３重項励起子の密度が小さくなると、３重項励起子の衝突頻度が減り効率よくＴＴＦ現象が起きない。発光層への電子注入を効率的に起こすという観点では、障壁層を含む電子輸送帯域の形態としては、以下の二つを考えることができる。
【００６７】
（１）電子輸送帯域を二つ以上の異なる材料の積層構造とし、障壁層と陰極の間に、陰極から電子を効率よく受け取るための電子注入層を設ける。電子注入層の具体例としては、含窒素複素環誘導体等を挙げることができる。
この場合には、電子注入層のアフィニティＡｅ−障壁層のアフィニティＡｂ＜０．２ｅＶであることが好ましい。これを満たさない場合、電子注入層から障壁層への電子注入が損なわれ、電子輸送帯域に電子が蓄積し、高電圧化を引き起こすとともに、蓄積電子が３重項励起子と衝突してエネルギーがクエンチされる。
ここで、本発明における障壁層を構成する材料の電子移動度は、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。
さらに、本発明における電子注入層は、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが望ましい。発光層への電子注入を促進し、発光層内の励起子密度を高め、ＴＴＦ現象を効率よく起こすためである。
【００６８】
（２）電子輸送帯域を障壁層１層で構成する。この場合には、陰極からの電子の受け取りを容易にするため、障壁層の中の陰極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。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から選ばれる群のうち少なくとも一種を選ぶことができる。
【００６９】
ドナー性金属とは、仕事関数３．８ｅＶ以下の金属をいい、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属であり、より好ましくはＣｓ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｓｒ，Ｋ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，Ｙｂ，Ｅｕ及びＣｅである。
ドナー性金属化合物とは、上記のドナー性金属を含む化合物であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属を含む化合物であり、より好ましくはこれらの金属のハロゲン化物、酸化物、炭酸塩、ホウ酸塩である。例えば、ＭＯｘ（Ｍはドナー性金属、ｘは０．５〜１．５）、ＭＦｘ（ｘは１〜３）、Ｍ（ＣＯ３）ｘ（ｘは０．５〜１．５）で表される化合物である。
【００７０】
ドナー性金属錯体とは、上記のドナー性金属の錯体であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属の有機金属錯体である。好ましくは下記式（Ｉ）で表される有機金属錯体である。
【化１３】
2010134350.tif 000015
（式中、Ｍはドナー性金属であり、Ｑは配位子であり、好ましくはカルボン酸誘導体、ジケトン誘導体又はキノリン誘導体であり、ｎは１〜４の整数である。）
【００７１】
ドナー性金属錯体の具体例としては、特開２００５−７２０１２号公報に記載のタングステン水車等が挙げられる。さらに、特開平１１−３４５６８７号公報に記載された中心金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属であるフタロシアニン化合物等もドナー性金属錯体として使用できる。
上記のドナーは一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７２】
本発明では発光層と障壁層界面の励起子密度が大きい。この場合、発光層内で再結合に寄与しなかった正孔が障壁層内へ注入される確率が大きくなる。そのため、障壁層に用いる材料としては、酸化耐久性に優れる材料であることが好ましい。
【００７３】
酸化耐久性に優れる材料の具体例としては、炭化水素芳香族化合物、特に特願２００９−０９０３７９に記載される下記式（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）で表される多環芳香族化合物からなる群から選ばれる１種以上の化合物であることが望ましい。
Ｒａ−Ａｒ１０１−Ｒｂ    ・・・（Ａ）
Ｒａ−Ａｒ１０１−Ａｒ１０２−Ｒｂ    ・・・（Ｂ）
Ｒａ−Ａｒ１０１−Ａｒ１０２−Ａｒ１０３−Ｒｂ    ・・・（Ｃ）
【００７４】
式中、Ａｒ１０１，Ａｒ１０２，Ａｒ１０３，Ｒａ及びＲｂは、置換若しくは無置換のベンゼン環、又は、置換若しくは無置換のナフタレン環、置換若しくは無置換のクリセン環、置換若しくは無置換のフルオランテン環、置換若しくは無置換のフェナントレン環、置換若しくは無置換のベンゾフェナントレン環、置換若しくは無置換のジベンゾフェナントレン環、置換若しくは無置換のトリフェニレン環、置換若しくは無置換のベンゾ［ａ］トリフェニレン環、置換若しくは無置換のベンゾクリセン環、置換若しくは無置換のベンゾ［ｂ］フルオランテン環、置換若しくは無置換のフルオレン環、及び、置換若しくは無置換のピセン環から選択される多環芳香族骨格部を表す。但し、Ｒａ及びＲｂの置換基はアリール基ではない。Ａｒ１，Ａｒ２，Ａｒ３，Ｒａ及びＲｂが同時に置換若しくは無置換のベンゼン環である場合はない。
【００７５】
上記多環芳香族化合物において、Ｒａ及びＲｂのいずれか一方又は両方は、置換若しくは無置換のフェナントレン環、置換若しくは無置換のベンゾ［ｃ］フェナントレン環及び置換若しくは無置換のフルオランテン環からなる群から選ばれることが好ましい。
【００７６】
上記多環芳香族化合物の多環芳香族骨格部は、置換基を有していてもよい。
多環芳香族骨格部の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、又は、カルボキシル基が挙げられる。芳香族炭化水素基の好ましい例としては、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、クリセン、フルオランテン及びトリフェニレンを挙げることができる。多環芳香族骨格部が複数の置換基を有する場合、それらが環を形成していてもよい。
【００７７】
多環芳香族の骨格部については、下記の式（１）〜（４）で表される化合物からなる群から選ばれるいずれかであることが好ましい。
【化１４】
2010134350.tif 000016
【００７８】
式（１）〜（４）中、Ａｒ１〜Ａｒ５は、置換若しくは無置換の核炭素数４から１６の縮合環構造を表す。
式（１）で表される化合物としては、例えば、置換若しくは無置換のフェナントレン、クリセンの単体又は誘導体等が挙げられる。
式（２）で表される化合物としては、例えば、置換若しくは無置換のアセナフチレン、アセナフテン、フルオランテンの単体又は誘導体等が挙げられる。
式（３）で表される化合物としては、例えば、置換若しくは無置換のベンゾフルオランテンの単体又は誘導体等が挙げられる。
式（４）で表される化合物としては、例えば、置換若しくは無置換のナフタレンの単体又は誘導体等が挙げられる。
【００７９】
ナフタレン誘導体としては、例えば、下記式（４Ａ）のものが挙げられる。
【化１５】
2010134350.tif 000017
【００８０】
式（４Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換基若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐又は直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００８１】
フェナントレン誘導体としては、例えば、下記式（５Ａ）のものが挙げられる。
【化１６】
2010134350.tif 000018
【００８２】
式（５Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ１０は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換基若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐若しくは直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００８３】
クリセン誘導体としては、例えば、下記式（６Ａ）のものが挙げられる。
【化１７】
2010134350.tif 000019
【００８４】
式（６Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ１２は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換基若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐若しくは直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００８５】
また、上記多環芳香族骨格部はベンゾ［ｃ］フェナントレン又はその誘導体であることが好ましい。ベンゾ［ｃ］フェナントレン誘導体としては、例えば、下記式（７Ａ）のものが挙げられる。
【化１８】
2010134350.tif 000020
【００８６】
式（７Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ９は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換基若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐又は直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００８７】
さらに、上記多環芳香族骨格部は、ベンゾ［ｃ］クリセン又はその誘導体であることが好ましい。ベンゾ［ｃ］クリセン誘導体としては、例えば、下記式（８Ａ）のものが挙げられる。
【化１９】
2010134350.tif 000021
【００８８】
式（８Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ１１は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換基若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐又は直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００８９】
上記多環芳香族骨格部は、下記式（９）で表されるジベンゾ［ｃ、ｇ］フェナントレン又はその誘導体であることが好ましい。
【化２０】
2010134350.tif 000022
【００９０】
また、上記多環芳香族骨格部は、フルオランテン又はその誘導体であることが好ましい。フルオランテン誘導体としては、例えば、下記式（１０Ａ）のものが挙げられる。
【化２１】
2010134350.tif 000023
【００９１】
式（１０Ａ）中、Ｘ１２〜Ｘ２１は水素原子、ハロゲン原子、直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基、直鎖、分岐若しくは環状のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアリール基、又は置換若しくは無置換のヘテロアリール基を表す。
【００９２】
さらに、上記多環芳香族骨格部は、トリフェニレン又はその誘導体であることが好ましい。トリフェニレン誘導体としては、例えば、下記式（１１Ａ）のものが挙げられる。
【００９３】
【化２２】
2010134350.tif 000024
式（１１Ａ）中、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ独立に、水素原子又は、核炭素数５〜３０の置換若しくは無置換のアリール基、炭素数１〜３０の分岐若しくは直鎖のアルキル基、炭素数３〜２０の置換若しくは無置換のシクロアルキル基が単独又は複数の組み合わせで構成される置換基を表す。
【００９４】
上記多環芳香族化合物は、下記式（１２）で表されるものでもよい。
【化２３】
2010134350.tif 000025
式（１２）中、Ｒａ、Ｒｂは上記式（Ａ）〜（Ｃ）と同じである。Ｒａ、Ｒｂ、ナフタレン環が１つ又は複数の置換基を有する場合、置換基は、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５〜１８のシクロアルキル基、炭素数３〜２０のシリル基、シアノ基又はハロゲン原子であり、Ｒａ，Ｒｂ以外のナフタレン環の置換基はさらに炭素数６〜２２のアリール基でもよい。
式（１２）中、Ｒａ、Ｒｂは、フルオレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ベンゾフェナントレン環、ジベンゾフェナントレン環、ベンゾトリフェニレン環、フルオランテン環、ベンゾクリセン環、ベンゾ［ｂ］フルオランテン環及びピセン環から選択される基であることが好ましい。
【００９５】
障壁層材料は、サイクリックボルタンメトリー測定で可逆な酸化過程を示すものが望ましい。
【００９６】
障壁層材料の移動度としては、電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。有機材料の電子移動度の測定方法としては、Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ法等幾つかの方法が知られているが、本発明ではインピーダンス分光法で決定される電子移動度をいう。
【００９７】
インピーダンス分光法による移動度測定について説明する。陽極、陰極で好ましくは厚さ１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の障壁層材料を挟み、バイアスＤＣ電圧を印加しながら１００ｍＶ以下の微小交流電圧を印加する。このときに流れる交流電流値（絶対値と位相）を測定する。交流電圧の周波数を変えながら本測定を行い、電流値と電圧値とから、複素インピーダンス（Ｚ）を算出する。このときモジュラスＭ＝ｉωＺ（ｉ：虚数単位、ω：角周波数）の虚数部（ＩｍＭ）の周波数依存性を求め、ＩｍＭが最大値となる周波数ωの逆数を、障壁層内を伝導する電子の応答時間と定義する。そして以下の式により電子移動度を算出する。
電子移動度＝（障壁層材料の膜厚）２／（応答時間・電圧）
【００９８】
電界強度０．０４〜０．５ＭＶ／ｃｍの範囲において電子移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上である材料の具体例として、多環芳香族の骨格部にフルオランテン誘導体を有する材料を挙げることができる。
【００９９】
発光層は、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の２以上の蛍光発光性ドーパントを含むことができる。２以上の蛍光発光性ドーパントを含むとき、少なくとも１つのドーパントのアフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈ以上であり、このドーパントの３重項エネルギーＥＴｄがホストの３重項エネルギーＥＴｈより大きい。例えば、他の少なくとも１つのドーパントのアフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈより小さい。このような２種類のドーパントを含むことは前述したようにＡｈ＜Ａｄを満たすドーパントとＡｈ＞Ａｄを満たすドーパントを共に含むことであり３重項エネルギーの大きな障壁層を設けることにより効率を顕著に改善できる。
【０１００】
アフィニティＡｄがホストのアフィニティＡｈより小さいドーパントとしてアミノアントラセン誘導体、アミノクリセン誘導体、アミノピレン誘導体等が例示できる。
【０１０１】
尚、上記に記載したホストの他、ＷＯ０５／１１３５３１、ＪＰ２００５−３１４２３９記載のジベンゾフラン化合物、ＷＯ０２／１４２４４記載のフルオレン化合物、ＷＯ０８／１４５２３９記載のベンズアントラセン化合物も使用できる。
【０１０２】
上記に記載したドーパントの他、ＪＰ２００４−２０４２３８，ＷＯ０５／１０８３４８，ＷＯ０４／８３１６２，ＷＯ０９／８４５１２，ＫＲ１０−２００８−７９９５６，ＫＲ１０−２００７−１１５５８８，ＫＲ１０−２０１０−２４８９４記載のピレン化合物、ＷＯ０４／４４０８８記載のクリセン化合物、ＷＯ０７／２１１１７記載のアントラセン化合物も使用できる。
【０１０３】
ホスト、ドーパントは、環式構造又は単一原子同士が結合してなる化合物（環式構造と単一原子の結合も含む）であって、前記結合が単結合である化合物が好ましい。好ましくない例としては、環式構造以外で炭素−炭素二重結合が存在する化合物があげられる。その理由は、ホスト、ドーパント上で生成した三重項励起子のエネルギーが、ＴＴＦ現象に使われず２重結合の構造変化に消費されてしまうからである。
【０１０４】
＜ＴＴＦ比率の測定＞
ホスト、ドーパント及び障壁層材料の三重項エネルギーが所定の関係を満たすことにより、全発光に対するＴＴＦ由来の発光強度比を３０％以上とすることができ、従来知られていた蛍光素子では達成できなかった高効率化を可能とすることができる。
【０１０５】
ＴＴＦ由来の発光強度比は、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ＤＣ電圧を除去したあとの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、ＴＴＦ現象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。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ＤＣ電圧除去後速やかに減衰する。
【０１０６】
一方、ＴＴＦ現象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。このように一重項励起子からの発光と三重項励起子からの発光は時間的に大きな差があるため、ＴＴＦ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。
【０１０７】
過渡ＥＬ波形は以下のようにして測定する（図４を参照）。電圧パルスジェネレータ（ＰＧ）から出力されるパルス電圧波形をＥＬ素子に印加する。印加電圧波形をオシロスコープ（ＯＳＣ）に取り込む。パルス電圧をＥＬ素子に印加すると、ＥＬ素子はパルス発光を生じる。この発光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）を経由してオシロスコープ（ＯＳＣ）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）に取り込む。
【０１０８】
さらに、過渡ＥＬ波形の解析によりＴＴＦ由来の発光強度比を以下のようにして決定する。
【０１０９】
三重項励起子の減衰挙動のレート方程式をといて、ＴＴＦ現象にもとづく発光強度の減衰挙動をモデル化する。発光層内部の三重項励起子密度ｎＴの時間減衰は、三重項励起子の寿命による減衰速度αと三重項励起子の衝突による減衰速度γを用いて次のようなレート方程式で表すことができる。
【数１】
2010134350.tif 000026
【０１１０】
この微分方程式を近似的に解くと、次の式が得られる。ここで、ＩＴＴＦはＴＴＦ由来の発光強度であり、Ａは定数である。このように、過渡ＥＬ発光がＴＴＦに基づくものであれば、その強度の平方根の逆数が直線近似で表されることになる。そこで、測定した過渡ＥＬ波形データを下記近似式にフィッティングし定数Ａを求める。このときＤＣ電圧を除去した時刻ｔ＝０における発光強度１／Ａ２がＴＴＦ由来の発光強度比と定義する。
【数２】
2010134350.tif 000027
【０１１１】
図５左のグラフは、ＥＬ素子に所定のＤＣ電圧を印加し、その後電圧を除去した時の測定例であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化をあらわしたものである。図５左のグラフにて時刻約３×１０−８秒のところでＤＣ電圧を除去した。なお、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。その後約２×１０−７秒までの急速な減衰ののちゆるやかな減衰成分が現れる。図５右のグラフは、電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、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り、直線によく近似できることがわかる。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２．４１である。すると、この過渡ＥＬ波形から得られるＴＴＦ由来発光強度比は、１／２．４１２＝０．１７となり、全発光強度のうちの１７％がＴＴＦ由来であることになる。
【０１１２】
＜第２の実施形態＞
本発明の素子は、発光層を含む有機層ユニットを少なくとも２つ有するタンデム素子構成とすることができる。２つの発光層の間には中間層（中間導電層、電化発生層、ＣＧＬとも呼ぶ）が介在する。ユニット毎に電子輸送帯域を設けることができる。少なくとも１つの発光層が蛍光発光層でありその発光層を含むユニットが上記の要件を満たす。具体的な積層順の例を以下に示す。また、下記発光層は、複数の発光層の積層体であってもよく、後述する第３の実施形態の電荷障壁層を含む一の有機層ユニットであっても良い。
陽極／蛍光発光層／中間層／蛍光発光層／障壁層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／中間層／蛍光発光層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／中間層／蛍光発光層／障壁層／陰極
陽極／りん光発光層／中間層／蛍光発光層／障壁層／陰極
陽極／蛍光発光層／障壁層／中間層／りん光発光層／陰極
【０１１３】
図６に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。有機ＥＬ素子１は、陽極１０と、発光層２２，２４と、陰極４０とをこの順に備え、発光層２２，２４の間には、中間層６０がある。障壁層３２は発光層２４に隣接している。発光層２４が本発明の要件を満たす蛍光発光層である。他方の発光層は蛍光型でも燐光型でもよい。発光層２２の隣に障壁層を設け、発光層２４を本発明の要件を満たす蛍光発光層としてもよい。
【０１１４】
尚、２つの発光層２２，２４の間に電子輸送帯域及び／又は正孔輸送帯域が介在していてもよい。また、発光層は３以上あってもよく、中間層も２以上あってもよい。発光層が３以上あるとき、全ての発光層の間に中間層があっても、なくてもよい。
【０１１５】
中間層として公知の材料、例えばＵＳＰ７，３５８，６６１、ＵＳ特願１０／５６２，１２４等に記載のものを用いることができる。
【０１１６】
＜第３の実施形態＞
本実施形態では、陽極と、複数の発光層と、電子輸送帯域と、陰極をこの順に備え、複数の発光層のいずれか二つの発光層の間に電荷障壁層を有し、電荷障壁層に接する発光層が蛍光発光層であり、上記の要件を満たす。
【０１１７】
本実施形態にかかる好適な有機ＥＬ素子の構成として、特許第４１３４２８０号公報、米国公開特許公報ＵＳ２００７／０２７３２７０Ａ１、国際公開公報ＷＯ２００８／０２３６２３Ａ１に記載されているような、陽極、第１発光層、電荷障壁層、第２発光層及び陰極がこの順に積層された構成において、第２発光層と陰極の間に三重項励起子の拡散を防止するための障壁層を有する電子輸送帯域を有する構成が挙げられる。ここで電荷障壁層とは隣接する発光層との間で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、発光層へのキャリア注入を調整し、発光層の注入される電子と正孔のキャリアバランスを調整する目的を有する層である。
【０１１８】
このような構成の具体的な例を以下に示す。
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／電子輸送帯域／陰極
陽極／第１発光層／電荷障壁層／第２発光層／第３発光層／電子輸送帯域／陰極
尚、陽極と第１発光層の間には、他の実施形態と同様に正孔輸送帯域を設けることが好ましい。
【０１１９】
図７に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。図７の上図は、素子構成及び各層のＨＯＭＯ、ＬＵＭＯエネルギー準位を表すである。下図は第３発光層と障壁層のエネルギーギャップの関係を示す。
この有機ＥＬ素子２は、陽極と、第１発光層、第２発光層、第３発光層と、電子輸送帯域と、陰極４をこの順に備え、第１発光層と第２発光層の間には、電荷障壁層がある。電子輸送帯域は障壁層からなる。第３発光層が本発明の要件を満たす蛍光発光層である。第１発光層、第２発光層は蛍光型でも燐光型でもよい。
【０１２０】
本実施形態の素子は、白色発光素子として好適であり、第１発光層、第２発光層、第３発光層の発光色を調整して白色とすることができる。また、発光層を第１発光層、第２発光層だけとして、２つの発光層の発光色を調整して白色としてもよい。このとき第２発光層が本発明の要件を満たす蛍光発光層となる。
【０１２１】
特に、第１発光層のホストを正孔輸送性材料とし、主ピーク波長が５５０ｎｍより大きな蛍光発光性ドーパントを添加し、第２発光層（及び第３発光層）のホストを電子輸送性材料とし、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の蛍光発光性ドーパントを添加することにより、全て蛍光材料で構成された構成でありながら、従来技術よりも高い発光効率を示す白色発光素子を実現することができる。
【０１２２】
発光層と隣接する正孔輸送層に特に言及をすると、本発明のＴＴＦ現象を効果的に起こすためには、正孔輸送材料とホストの三重項エネルギーを比較した場合に、正孔輸送材料の三重項エネルギーが大きいことが好ましい。
【０１２３】
＜第４の実施形態＞
本実施形態では、青色画素、緑色画素、赤色画素を、基板上に並べて設ける。これら３色の画素のうち、青色画素及び／又は緑色画素が第１の実施形態の構成を有する。
【０１２４】
図８に本実施形態にかかる有機ＥＬ素子の一例を示す。
この図に示す上面発光型有機ＥＬ素子３は、共通基板１００上に、青色画素Ｂ、緑色画素Ｇ及び赤色画素Ｒが並列に形成されている。
【０１２５】
青色画素Ｂは、陽極１０、正孔輸送帯域５０、青色発光層２０Ｂ、障壁層３２からなる電子輸送帯域、陰極４０、保護層７０を基板１００からこの順に備えている。
緑色画素Ｇは、陽極１０、正孔輸送帯域５０、緑色発光層２０Ｇ、障壁層３２からなる電子輸送帯域、陰極４０、保護層７０を基板１００からこの順に備えている。
赤色画素Ｒは、陽極１０、正孔輸送帯域５０、赤色発光層２０Ｒ、障壁層３２からなる電子輸送帯域、陰極４０、保護層７０を基板１００からこの順に備えている。
それぞれの隣接する画素の陽極間に絶縁膜２００が形成され、画素間の絶縁を保持している。
有機ＥＬ素子３では、障壁層が青色画素Ｂ、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇに共通に設けられている。
【０１２６】
障壁層の効果は青色蛍光素子において従来得られていた発光効率に比べて顕著なものであるが、緑色蛍光素子、赤色蛍光素子においても、三重項エネルギーを発光層内に閉じ込める同様の効果を得ることが可能であり、発光効率の向上が期待できる。
一方、燐光発光層においては、三重項励起子を発光層内に閉じ込める効果を得ることが可能であり、三重項エネルギーの拡散を防ぎ、燐光発光性ドーパントの発光効率の向上に寄与する。
【０１２７】
正孔輸送帯域は正孔輸送層、正孔輸送層及び正孔注入層等からなる。正孔輸送帯域は、共通でも異なってもよい。通常、正孔輸送帯域はそれぞれ発光色に適した構成にする。
発光層２０Ｂ，Ｇ，Ｒと障壁層から構成される有機層は、図に示す構成に限定されず適宜変更できる。
【０１２８】
本発明で用いることのできるホストとドーパントについては上述したが、特に各色発光層について以下に説明する。
緑色発光層は、以下のホスト材料及びドーパント材料から構成されるのが好ましい。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０１２９】
また、ホスト材料は、含ヘテロ環化合物が挙げられる。含ヘテロ環化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
【０１３０】
ドーパント材料としては、その機能を有するものであれば、特に限定されないが、発光効率等の点で、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有する、ピレン、アントラセン、クリセンが挙げられる。
【０１３１】
また、ドーパント材料として、スチリルアミン化合物も好ましい。スチリルアミン化合物としては、例えば、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンが挙げられる。ここでスチリルアミンとは、置換されてもよいアリールアミンに少なくとも１つのアリールビニル基が置換されている化合物のことであり、前記アリールビニル基は置換されていてもよく、置換基としてはアリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、アリールアミノ基があり、これらの置換基にはさらに置換基を保有してもよい。
【０１３２】
また、ドーパント材料として、ホウ素錯体やフルオランテン化合物も好ましい。また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体が挙げられる。
【０１３３】
赤色発光層は、以下のホスト材料及びドーパント材料から構成されるのが好ましい。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体が好ましい。縮合芳香族環誘導体としては、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体等が、発光効率や発光寿命の点でさらに好ましい。
【０１３４】
また、ホスト材料は、縮合多環芳香族化合物が挙げられる。縮合多環芳香族化合物としては、ナフタレン化合物、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物が挙げられる。
【０１３５】
ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体が好ましい。芳香族アミン誘導体としては、置換されてもよいアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体が好ましい。このような化合物として、例えば、アリールアミノ基を有するペリフランテンが挙げられる。
【０１３６】
また、ドーパント材料として、金属錯体も好ましい。金属錯体としては、例えば、イリジウム錯体、白金錯体が挙げられる。
【０１３７】
実施形態４の素子は例えば以下のようにして作成する。
基板上に、銀合金層であるＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）層（反射層）、酸化亜鉛膜（ＩＺＯ）や酸化錫膜等の透明導電層をこの順に成膜する。続いて通常のリソグラフィ技術を用いて、レジストパターンをマスクに用いたエッチングにより、この導電材料層をパターニングし、陽極を形成する。次に、陽極の上にスピンコート法により、ポリイミド等の感光性樹脂からなる絶縁膜を塗布形成する。その後、露光、現像、硬化することで、陽極を露出させることにより青発光領域、緑発光領域、赤発光領域をパターンニングする。
【０１３８】
電極は、赤色画素用、緑色画素用及び青色画素用の３種類であり、それぞれ青発光領域、緑発光領域、赤発光領域に対応し、それぞれ陽極に相当する。イソプロピルアルコール中で洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なう。その後、正孔注入層と正孔輸送層を形成するときは、正孔注入層を基板全面にかけて積層し、さらにその上に正孔輸送層を積層する。各発光層を、赤色画素用、緑色画素用及び青色画素用の陽極の各位置に対応して配置するように形成する。真空蒸着法を用いる場合、青色発光層、緑色発光層及び赤色発光層を、シャドウマスクを用いて微細パターン化する。
【０１３９】
次に、障壁層を全面にかけて積層する。続いて、電子注入層を形成するときは、電子注入層を全面にかけて積層する。その後、ＭｇとＡｇを蒸着成膜し、半透過性のＭｇＡｇ合金からなる陰極を形成する。
【０１４０】
本発明で用いる基板、陽極、陰極、正孔注入層、正孔輸送層等のその他の部材は、ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５３２４７、ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０７３１８０、ＵＳ特願１２／３７６，２３６、ＵＳ特願１１／７６６，２８１、ＵＳ特願１２／２８０，３６４等に記載の公知のものを適宜選択して用いることができる。
【０１４１】
好ましくは、正孔輸送層は、下記式（１）〜（５）のいずれかで表わされる芳香族アミン誘導体を含有する。
【化２４】
2010134350.tif 000028
【０１４２】
（式中、Ａｒ１〜Ａｒ２４は、各々独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。
Ｌ１〜Ｌ９は、各々独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ１〜Ａｒ２４、Ｌ１〜Ｌ９が有してもよい置換基は、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基及び環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基である。隣接した複数の置換基は、互いに結合して、環を形成する飽和もしくは不飽和の２価の基を形成してもよい。）
【０１４３】
好ましくは、前記Ａｒ１〜Ａｒ２４の少なくとも１つは、下記式（６）（７）のいずれかで表される置換基である。
【化２５】
2010134350.tif 000029
【０１４４】
（式中、Ｘは酸素原子、硫黄原子、又はＮ−Ｒａを表わし、Ｒａは、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表す。
Ｌ１０は、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ｌ１１は、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ｒ１〜Ｒ４は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基及び環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ１〜Ｒ４は互いに結合して環を形成してもよい。
ａ、ｃ、ｄは０〜４の整数を表わす。
ｂは０〜３の整数を表わす。）
【０１４５】
好ましくは、式（１）で表される化合物は、下記式（８）で表される化合物である。
【化２６】
2010134350.tif 000030
【０１４６】
（式中、Ｃｚは置換又は無置換のカルバゾリル基を表わす。
Ｌ１２は置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリーレン基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリーレン基を表わす。
Ａｒ２５及びＡｒ２６は、各々独立して、置換もしくは無置換の環形成炭素数６〜５０のアリール基、又は置換もしくは無置換の環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基を表わす。）
【０１４７】
式（８）で表される化合物は、好ましくは、下記式（９）で表される化合物である。
【化２７】
2010134350.tif 000031
【０１４８】
（式中、Ｒ５及びＲ６は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基及び環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５及びＲ６は互いに結合して環を形成してもよい。
ｅ、ｆは０〜４の整数を表わす。
Ｌ１２、Ａｒ２５及びＡｒ２６は、式（８）におけるＬ１２、Ａｒ２５及びＡｒ２６と同義である。）
【０１４９】
式（９）で表される化合物は、好ましくは、下記式（１０）で表される化合物である。
【化２８】
2010134350.tif 000032
【０１５０】
（式中、Ｒ７及びＲ８は、各々独立して、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、環形成炭素数３〜１５のシクロアルキル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を有するトリアルキルシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するトリアリールシリル基、炭素数１〜１５の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基及び環形成炭素数６〜１４のアリール基を有するアルキルアリールシリル基、環形成炭素数６〜１４のアリール基、環形成原子数５〜５０のヘテロアリール基、ハロゲン原子又はシアノ基を表す。また、隣接した複数のＲ５及びＲ６は互いに結合して環を形成してもよい。
ｇ、ｈは０〜４の整数を表わす。
Ｒ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５及びＡｒ２６は、式（９）におけるＲ５、Ｒ６、ｅ、ｆ、Ａｒ２５及びＡｒ２６と同義である。）
【実施例】
【０１５１】
・使用化合物
実施例及び比較例で使用した材料と物性値は以下の通りである。
【化２９】
2010134350.tif 000033
【化３０】
2010134350.tif 000034
【化３１】
2010134350.tif 000035
【化３２】
2010134350.tif 000036
【化３３】
2010134350.tif 000037
【化３４】
2010134350.tif 000038
【化３５】
2010134350.tif 000039
【化３６】
2010134350.tif 000040
【化３７】
2010134350.tif 000041
【０１５２】
上記物性値の測定方法は以下の通りである。
（１）３重項エネルギー（ＥＴ）
市販の装置Ｆ−４５００（日立社製）を用いて測定した。ＥＴの換算式は以下の通りである。
換算式  ＥＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ
「λｅｄｇｅ」とは、縦軸にりん光強度、横軸に波長をとって、りん光スペクトルを表したときに、りん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、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位：ｎｍ。【０１５３】
（２）イオン化ポテンシャル
大気下光電子分光装置（理研計器（株）社製：ＡＣ−１）を用いて測定した。具体的には、材料に光を照射し、その際に電荷分離によって生じる電子量を測定することにより測定した。【０１５４】
（３）アフィニティ
イオン化ポテンシャルとエネルギーギャップの測定値から算出した。エネルギーギャップはベンゼン中の吸収スペクトルの吸収端から測定した。具体的には、市販の可視・紫外分光光度計を用いて、吸収スペクトルを測定し、そのスペクトルが立ち上がり始める波長から算出した。【０１５５】
（４）電子移動度
インピーダンス分光法を用いて電子移動度評価を行った。以下のような電子オンリーデバイスを作製し、１００ｍＶの交流電圧を乗せたＤＣ電圧を印加し複素モジュラスを測定した。モジュラスの虚部が最大となる周波数をｆｍａｘ（Ｈｚ）としたとき、応答時間Ｔ（秒）をＴ＝１／２／π／ｆｍａｘとして算出し、この値を用いて電子移動度の電界強度依存性を決定した。【０１５６】
Ａｌ／ＴＢ１（９５）／ＥＴ１（５）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ
Ａｌ／ＴＢ２（９５）／ＥＴ１（５）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ
Ａｌ／ＥＴ１（１００）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ
Ａｌ／Ａｌｑ３（１００）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ
（括弧内の数値は膜厚。単位：ｎｍ）【０１５７】
図９に示すように、障壁層として用いるＴＢ１、ＴＢ２の５００（Ｖ／ｃｍ）０．５、すなわち０．２５ＭＶ／ｃｍにおける電子移動度はそれぞれ４×１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、３×１０−５ｃｍ２／Ｖｓであり、広い電界強度範囲で１０−６ｃｍ２／Ｖｓより大きな値を示した。この値は電子注入層として用いる材料ＥＴ１の電子移動度とほぼ同じであることも図９からわかる。なおＡｌｑ３の電子移動度は０．２５ＭＶ／ｃｍにおいて５×１０−８ｃｍ２／Ｖｓであり、ＴＢ１、ＴＢ２より１００分の１以下の小さな値であった。【０１５８】
（５）内部量子効率の測定方法
特開２００６−２７８０３５に記載の方法にもとづき発光層内での発光分布と光取出し効率を決定した。その後、分光放射輝度計で測定したＥＬスペクトルを、決定した光取り出し効率で割り、内部ＥＬスペクトルを求め、そのスペクトルから求められる内部発生光子数と電子数の比を内部量子効率とした。【０１５９】
実施例１
膜厚１３０ｎｍのＩＴＯが成膜されたＩＴＯ基板上に、ＨＩ１、ＨＴ１、ＢＨ１：ＢＤ１（共蒸着）、ＴＢ１、ＥＴ１を順次蒸着し、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５；５ｗｔ％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６０】
比較例１
実施例１において、発光層の膜厚を３０ｎｍとしたかわりにＴＢ１を用いず、ＥＴ１が発光層に隣接するようにして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（３０；５ｗｔ％）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６１】
比較例２
実施例１において、ＴＢ１の代わりにＢＨ１を用いた他は実施例１と同様にして下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５；５ｗｔ％）／ＢＨ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６２】
実施例２
実施例１において、ＢＨ１：ＢＤ１の膜厚を２０ｎｍとし、ＴＢ１の膜厚を１０ｎｍとした他は実施例１と同様にして下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２０；５ｗｔ％）／ＴＢ１（１０）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６３】
実施例３
実施例１において、ＨＴ１の代わりにＨＴ２を用いた他は実施例１と同様にして下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ２（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５；５ｗｔ％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６４】
実施例４
実施例１において、ＴＢ１の代わりにＴＢ２を用いた他は実施例１と同様にして下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（４５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５：５ｗｔ％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１６５】
評価例１
実施例１〜４、比較例１，２で得られた素子について以下の評価を行った。結果を表１に示す。
（１）初期性能（電圧、色度、電流効率、外部量子効率、主ピーク波長）
電流値が１ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加し、そのときの電圧値を測定した。またそのときのＥＬ発光スペクトルを分光放射輝度計（ＣＳ−１０００：コミカミノルタ社製）を用いて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、色度、電流効率（ｃｄ／Ａ）、外部量子効率（％）、主ピーク波長（ｎｍ）を算出した。【０１６６】
（２）ＴＴＦ由来の発光比率
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：１ｍＡ／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。これを解析してＴＴＦ由来の発光比率（ＴＴＦ比率）を決定した。
また、電流密度−電流効率曲線において電流効率（Ｌ／Ｊ）が最大となるときの電流密度を求め、それに相当する電圧パルス波形を印加し、同様に過渡ＥＬ波形を得た。
なお、ＴＴＦ現象による内部量子効率の向上は６２．５％が理論的限界と考えられ、この場合のＴＴＦ由来の発光比率は６０％になる。【０１６７】
【表１】
2010134350.tif 000042
【０１６８】
（１）ＢＨ１のイオン化ポテンシャル、アフィニティがそれぞれ６．０ｅＶ、３．０ｅＶであるのに対し、ＢＤ１のイオン化ポテンシャル、アフィニティは６．０ｅＶ、３．１ｅＶであるため、ＢＤ１は正孔トラップ性、電子トラップ性ともに有しない。また、ＢＤ１の３重項エネルギーは２．１３ｅＶであり、ＢＨ１の３重項エネルギー１．８３ｅＶより大きい。また、障壁層ＴＢ１の３重項エネルギーは２．２７ｅＶであり、ＢＨ１、ＢＤ１の３重項エネルギーよりも大きい。【０１６９】
（２）３重項エネルギーが発光層材料よりも大きなＴＢ１を障壁層として発光層に隣接させた実施例１では、電流効率１０．３ｃｄ／Ａ、外部量子効率９．８１％、ＴＴＦ比率３４．２％という非常に高い効率を得た。一方、障壁層であるＴＢ１層を発光層に隣接させなかった比較例１では電流効率が７．９２％、外部量子効率ＥＱＥが７．６２％、ＴＴＦ比率１５．８％にとどまった。また比較例２のように、発光層に隣接してＢＨ１のみ設けた場合、発光層の３重項エネルギーと隣接するＢＨ１の３重項エネルギーが同じであるため、効率は実施例１よりも劣っている。図１０は、過渡ＥＬ波形を実施例１と比較例１とで比較した図である。１０−７秒以降で遅れて現れるＴＴＦ由来の発光強度が約２倍に上がっていることがわかる。【０１７０】
図１１は０．１ｍＡ／ｃｍ２から１００ｍＡ／ｃｍ２という範囲におけるＴＴＦ比率を実施例１と比較例１とで比べたものである。また図１２は図１１と同じ電流密度範囲において電流効率Ｌ／Ｊ（ｃｄ／Ａ）を示したものである。障壁層を入れた実施例１では、電流密度約２ｍＡ／ｃｍ２において電流効率が最大値の１０．３ｃｄ／Ａを示し、そのときのＴＴＦ比率は３４．２％であった。低電流密度の領域においても高いＴＴＦ比率を示し、大きく高効率化している。これはＴＴＦ現象に由来していることを示唆する。一方、比較例１においては電流密度が８ｍＡ／ｃｍ２のときに電流効率が最大値の８．９ｃｄ／Ａを示し、そのときのＴＴＦ比率は２５％であった。【０１７１】
実施例１の内部量子効率を見積もったところ３７．７％であった。ＴＴＦ比率は３４．２％であるから、内部量子効率の内訳は１重項励起子の発光が２４．８％、ＴＴＦ由来の発光が１２．９％であった。
一方、比較例１の内部量子効率は２９．４％であった。ＴＴＦ比率は１５．８％であるから、内部量子効率の内訳は１重項励起子の発光が２４．７％、ＴＴＦ由来の発光が４．６％であった。このように、障壁層ＴＢ１を設けることにより、ＴＴＦ由来の発光を４．６％から１２．９％、すなわち２．８倍に高めることができた。【０１７２】
（３）また、障壁層ＴＢ１の膜厚を変えた実施例２においても、実施例１と同程度の高い効率が得られた。【０１７３】
（４）実施例３では、実施例１におけるＨＴ１の代わりにＨＴ２を用いたところ、実施例１よりも高い効率である１０．７ｃｄ／Ａを得た。ＨＴ２の方がＢＨ１のイオン化ポテンシャルに近いために、発光層に注入される正孔量が増えたためである。【０１７４】
（５）実施例４では、ＴＢ１に代えてＴＢ２を用いた。実施例１よりも高効率化し、１１．０４ｃｄ／Ａという非常に高い値を得た。【０１７５】
実施例５
膜厚１３０ｎｍのＩＴＯが成膜されたＩＴＯ基板上に、ＨＩ１、ＨＴ１、ＲＨ：ＲＤ（共蒸着）、ＨＴ１、ＢＨ１：ＢＤ１（共蒸着）、ＢＨ１：ＧＤ（共蒸着）、ＴＢ１、ＥＴ１を順次蒸着し、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（３５）／ＲＨ：ＲＤ（５；１％）／ＨＴ１（５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５；７．５ｗｔ％）／ＢＨ１：ＧＤ（２０；５ｗｔ％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１７６】
比較例３
ＴＢ１を成膜しなかったこと以外は実施例５と同様にして順次成膜し、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（３５）／ＲＨ：ＲＤ（５；１ｗｔ％）／ＨＴ１（５）／ＢＨ１：ＢＤ１（２５；７．５ｗｔ％）／ＢＨ１：ＧＤ（２０；５ｗｔ％）／ＥＴ１（２５）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１７７】
評価例２
実施例５と比較例３の素子について、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２における性能比較を行った結果を表２に示す。
【表２】
2010134350.tif 000043
【０１７８】
実施例５では障壁層ＴＢ１と電子注入層ＥＴ１からなる電子輸送帯域に隣接して青発光層と緑発光層を積層した発光層が設けられている。ＧＤ、ＢＤ１のアフィニティはホストＢＨ１のアフィニティより０．１ｅＶ大きい。さらに、ＨＴ１からなる電荷障壁層を介してＲＨ：ＲＤからなる赤発光層が積層されている。このようにして実施例５では青、緑、赤という３つの発光層が積層されているため白色発光を示す。比較例３では障壁層ＴＢ１を用いていない。実施例５と比較例３の外部量子効率を比較すると実施例５の方が１％以上高い値となっている。【０１７９】
実施例６
膜厚１３０ｎｍのＩＴＯが成膜されたＩＴＯ基板上に、ＨＩ１、ＨＴ１、ＲＨ：ＲＤ（共蒸着）、ＨＴ１、ＢＨ１：ＢＤ２（共蒸着）、ＢＨ１：ＧＤ（共蒸着）、ＴＢ１、ＥＴ１を順次蒸着し、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（３５）／ＲＨ：ＲＤ（５；１％）／ＨＴ１（５）／ＢＨ１：ＢＤ２（２５;７．５％）／ＢＨ１：ＧＤ（２０：５ｗｔ％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８０】
比較例４
ＴＢ１を成膜しなかったこと以外は実施例６と同様にして順次成膜し、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ１（５０）／ＨＴ１（３５）／ＲＨ：ＲＤ（５：１ｗｔ％）／ＨＴ１（５）／ＢＨ１：ＢＤ２（２５;７．５％）／ＢＨ１：ＧＤ（２０；５％）／ＥＴ１（２５）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８１】
評価例３
実施例６と比較例４の素子について、電流密度１ｍＡ／ｃｍ２における性能比較を行った結果を表３に示す。
【表３】
2010134350.tif 000044
【０１８２】
実施例６では障壁層ＴＢ１と電子注入層ＥＴ１からなる電子輸送帯域に隣接して青発光層と緑発光層を積層した発光層が設けられている。さらに、ＨＴ１からなる電荷障壁層を介してＲＨ：ＲＤからなる赤発光層が積層されている。このようにして実施例６では青、緑、赤という３つの発光層が積層されているため白色発光を示す。比較例４では障壁層ＴＢ１を用いていない。
実施例６と比較例４の外部量子効率を比較すると実施例６の方が１％程度高い値となっている。【０１８３】
評価例２，３に示すように、主ピーク波長５５０ｎｍ以下の単色素子のみならず、複数の発光層を備える白色素子においても本発明は有効である。【０１８４】
実施例７
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ３（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ１（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８５】
実施例８
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ３（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８６】
実施例９
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ１（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８７】
実施例１０
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ３（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８８】
実施例１１
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ３（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５，５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ４（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１８９】
実施例１２
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９０】
実施例１３
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ３（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９１】
実施例１４
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ３（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ３（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９２】
実施例１５
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ３（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９３】
実施例１６
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ４（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９４】
実施例１７
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ５（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９５】
実施例１８
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ６（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９６】
実施例１９
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ５（５）／ＥＴ３（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９７】
実施例２０
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ６（５）／ＥＴ３（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０１９８】
評価例４
実施例７〜２０の素子について、実施例１と同様に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２における性能評価を行った結果を表４に示す。
【表４】
2010134350.tif 000045
実施例７ではＨＴ３、ＢＨ２、ＢＤ３の組み合わせを用いても、同様に高いＥＱＥを示したことを示す。
更に実施例８ではＥＴ１からより電子注入性の高いＥＴ２に代えることで０．２１Ｖの低電圧化し、９．６５％の高いＥＱＥを示した。
実施例９では実施例７に対しＨＴ４、ＢＨ３、ＥＴ２に変えても０．１６Ｖ低電圧化し、９．１６％のＥＱＥを示した。
実施例１０でＴＢ１からＴＢ２に変えることで若干の高電圧化を伴うものの、８．９７％のＥＱＥを示した。
実施例１１で実施例１０に対しＥＴ２をＥＴ４に代えても高い８．３２％のＥＱＥを示した。
実施例１２で実施例１０に対しＨＴ３をＨＴ４に変えることで０．１１Ｖの低電圧化と共にＥＱＥが１０．２％にまで向上した。これは正孔注入量が増大したためである。
実施例１３で実施例１２に対しＥＴ２に代えてＥＴ３を用いた場合も、若干の高電圧化を伴うものの、高い効率を示した。
実施例１４では実施例１０に対しＴＢ２に代えてＴＢ３を用いた場合、０．１９Ｖ低電圧化し９．７４％のＥＱＥを示した。
実施例１５から１８において、ＨＴ４とともにＴＢ３，ＴＢ４，ＴＢ５，ＴＢ６のいずれを用いた場合でも高効率を示すことがわかる。
実施例１９、２０において、ＴＢ５，ＴＢ６とＥＴ３の組み合わせの場合でも高効率を示した。【０１９９】
実施例２１
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ５（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２００】
実施例２２
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ６（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２０１】
実施例２３
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ７（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２０２】
実施例２４
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ８（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２０３】
実施例２５
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ９（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２０４】
実施例２６
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ１０（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（０．５）／Ａｌ（８０）【０２０５】
評価例５
実施例２１〜２６の素子について、実施例１と同様に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２における性能評価を行った結果を表５に示す。
【表５】
2010134350.tif 000046
実施例２１〜２６では、正孔輸送材料であるＨＴ５〜ＨＴ１０を各種変えたが、どれも高いＥＱＥを示した。特に実施例２５で使用したＨＴ９は非常に高い効率を得ることができた。【０２０６】
実施例２７
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ２：ＢＤ３（２５；１．２５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０２０７】
実施例２８
実施例１と同様にして、下記の構成からなる素子を得た。
ＩＴＯ（１３０）／ＨＩ２（５０）／ＨＴ４（４５）／ＢＨ３：ＢＤ４（２５；１．２５％）／ＴＢ２（５）／ＥＴ２（２０）／ＬｉＦ（１）／Ａｌ（８０）【０２０８】
評価例６
実施例２７、２８の素子について、実施例１と同様に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２における性能評価を行った結果を表６に示す。
【表６】
2010134350.tif 000047
実施例２７において、ＢＤ３のドーピング濃度を１．２５％に調整した場合も、ＥＱＥ１０．０％を示した。また過渡ＥＬ測定の結果、ＴＴＦ比率も３４.３％という高い値を示した。
実施例２８において、ＢＤ３に代えてＢＤ４をドーパントとして用いた場合、電圧が３．９１Ｖと高電圧化した。これはＢＤ４のＡｆが３．４５ｅＶと大きく、電子トラップ性が大きいためである。一方、ＥＱＥは９．３２％、ＴＴＦ比率３３．０％という高い値を示し、ＢＤ４を用いた場合でもＴＴＦによる効率の向上効果が確認された。【０２０９】
実施例２９
実施例１と同様にして、下記を順次積層した構成からなる素子を得た。括弧内は膜厚（単位：ｎｍ）を示す。
陽極        ＩＴＯ（１３０）
正孔注入層  ＨＩ２（７０）
正孔輸送層  ＨＴ４（１０）／ＨＴ１１（１０）
赤緑発光層  ＰＢＨ：ＰＧＤ：ＰＲＤ（５０；１０％，０．３％）
正孔障壁層  ＰＧＨ（１０）
電子輸送層  ＥＴ１（１０）／ＥＴ３（５）
中間層      Ｌｉ２Ｏ（０．１）／ＨＡＴ（２０）
正孔注入層  ＨＩ２（５０）
正孔輸送層  ＨＴ３（４５）
青発光層    ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）
障壁層      ＴＢ２（５）
電子輸送層  ＥＴ２（２５）
電子注入層  ＬｉＦ（１）
電極        Ａｌ（８０）【０２１０】
比較例５
ＴＢ２を成膜しなかったこと以外は実施例２９と同様にして順次成膜し、下記の構成からなる素子を得た。
陽極        ＩＴＯ（１３０）
正孔注入層  ＨＩ２（７０）
正孔輸送層  ＨＴ４（１０）／ＨＴ１１（１０）
赤緑発光層  ＰＢＨ：ＰＧＤ：ＰＲＤ（５０；１０％，０．３％）
正孔障壁層  ＰＧＨ（１０）
電子輸送層  ＥＴ１（１０）／ＥＴ３（５）
中間層      Ｌｉ２Ｏ（０．１）／ＨＡＴ（２０）
正孔注入層  ＨＩ２（５０）
正孔輸送層  ＨＴ３（４５）
青発光層    ＢＨ２：ＢＤ３（２５；５％）
電子輸送層  ＥＴ２（２５）
電子注入層  ＬｉＦ（１）
電極        Ａｌ（８０）【０２１１】
評価例７
実施例２９、比較例５の素子について、実施例１と同様に電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２における性能評価を行った結果を表７に示す。
【表７】
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実施例２９では障壁層ＴＢ２を青発光層に隣接させた青色蛍光部分と赤・緑りん光部分とを中間層を介して積層することで、白色発光を示した。一方比較例６では障壁層ＴＢ２を用いていない。障壁層ＴＢ２を入れた実施例２９では、比較例６に比べ、電流効率および外部量子効率が向上し色度ＣＩＥｘが小さくなっている。ＣＩＥｘが小さくなっているということは青色成分が多くなっていることを意味しており、ＴＢ２を挿入することにより青色発光強度が増大したことを示している。
【産業上の利用可能性】
【０２１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、低消費電力化が望まれる大型テレビ向け表示パネルや照明パネル等に用いることができる。【０２１３】
上記に本発明の実施形態及び／又は実施例を幾つか詳細に説明したが、当業者は、本発明の新規な教示及び効果から実質的に離れることなく、これら例示である実施形態及び／又は実施例に多くの変更を加えることが容易である。従って、これらの多くの変更は本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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