(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極の間に少なくとも発光層が存在する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層は、主成分としての第一ホスト材料と、第二ホスト材料と、燐光発光性ドーパント材料を含み、
前記第一ホスト材料は、下記一般式（１）で表される化合物であり、
前記第二ホスト材料は、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有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
0005898194.tif 000063
［一般式（１）において、Ｚ１は、aにおいて縮合している下記一般式（１−１）または
（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合している下記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは下記一般式（１−１）で表される。
Ｍは、環形成炭素数２〜４０の置換もしくは無置換の窒素含有ヘテロ芳香族環であり、
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
ｍは、１または２である。］
【化２】
0005898194.tif 000064
［上記一般式（１−１）および（１−２）においてｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（１）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。
Ｒ１１およびＲ３１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ただし、複数のＲ１１は互いに同じでも異なっていてもよく、
複数のＲ３１は、互いに同じでも異なっていてもよい。
Ｘ３は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ３２であり、
Ｒ３２は、上記Ｒ１１およびＲ３１と同義である。］
【化３】
0005898194.tif 000065
［一般式（２）において、Ｘ２は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ５であり、
Ｌ２は、単結合又は連結基であり、前記一般式（１）におけるＬ１と同義である。
Ｒ２〜Ｒ３は、それぞれ独立して、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基又は
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基である。
Ｒ４〜Ｒ５は、それぞれ前記一般式（１−１）および（１−２）におけるＲ１１およびＲ３１と同義である。
ｐ，ｑは、それぞれ０〜２、ｒは１〜３の整数を表し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝３である。
ｓは、１〜４の整数を表す。ｓが２〜４の整数の場合、複数のＲ４はそれぞれ同一でも異なっても良い。］
【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、
前記第一ホスト材料は、下記一般式（３）で表され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。
【化４】
0005898194.tif 000066
［一般式（３）において、Ｚ１は、aにおいて縮合している前記一般式（１−１）または
（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合している前記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは前記一般式（１−１）で表される。
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１およびＲ１０は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。
前記一般式（１−１）および（１−２）においてｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（３）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。］
【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、
前記第一ホスト材料は、下記一般式（４）で表され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。
【化５】
0005898194.tif 000067
［一般式（４）において、Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１，Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。］
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１）、前記第二ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）および前記燐光発光性ドーパント材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｄ）は、下記の関係を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
Ｉｐ（ｈ１）＞Ｉｐ（ｈ２）＞Ｉｐ（ｄ）
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記燐光発光性ドーパント材料の発光ピーク波長が５１０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【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】
陽極と陰極との間に発光層を含む発光ユニットを備え、発光層に注入された正孔と電子との再結合によって生じる励起子(エキシトン)エネルギーから発光を得る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。)が知られている。
有機ＥＬ素子としては、発光材料として燐光発光性ドーパント材料を利用する、燐光型の有機ＥＬ素子が知られている。燐光型の有機ＥＬ素子は、燐光発光性ドーパント材料の励起状態の一重項状態と三重項状態とを利用することにより、高い発光効率を達成できる。これは、発光層内で正孔と電子とが再結合する際にはスピン多重度の違いから一重項励起子と三重項励起子とが１：３の割合で生成すると考えられているので、蛍光発光材料のみを使用した場合と比較して、３〜４倍の発光効率を達成できると考えられるからである。【０００３】
特許文献１には、燐光発光性ドーパント材料と組み合わせて用いることができる燐光ホスト材料として好適なアリールカルバゾイル基またはカルバゾイルアルキレン基に窒素含有へテロ環基が結合した化合物が記載されている。そして、燐光発光性ドーパント材料とこの化合物を発光層に用いることで、低電圧で駆動し、色純度が高い有機ＥＬ素子が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００３／０８０７６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の燐光ホスト材料では、ＨＯＭＯが大きく、発光層への正孔注入が難しかった。そのため、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子では、燐光発光性ドーパント材料のＨＯＭＯを用いて発光層への正孔注入を行い、燐光発光性ドーパント材料の濃度が有機ＥＬ素子の性能を左右していた。そして、燐光発光性ドーパント材料の濃度が低い場合には、発光層への正孔注入が困難となり、正孔と電子との再結合が不足して初期特性が低下するとともに、正孔輸送層界面での発光となるため、寿命も低下するという問題があった。しかしながら、燐光発光性ドーパント材料の濃度を高くすると、濃度消光による発光効率の低下を引き起こすという問題があった。【０００６】
本発明の目的は、燐光発光性ドーパント材料が低濃度であっても、発光効率が高く、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、発光層において、主成分としての特定の第一ホスト材料に特定の第二ホスト材料を組合せて含有させることにより、発光層と隣接層とのエネルギー障壁を小さくでき、燐光発光性ドーパント材料の含有量を抑えながらも発光層への正孔の注入効率を向上することができることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。【０００８】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極の間に少なくとも発光層が存在する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層は、主成分としての第一ホスト材料と、第二ホスト材料と、燐光発光性ドーパント材料を含み、前記第一ホスト材料は、下記一般式（１）で表される化合物であり、前記第二ホスト材料は、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。【０００９】
【化１】
0005898194.tif 000002
【００１０】
［一般式（１）において、Ｚ１は、aにおいて縮合している下記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合している下記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは下記一般式（１−１）で表される。
Ｍは、環形成炭素数２〜４０の置換もしくは無置換の窒素含有ヘテロ芳香族環であり、
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
ｍは、１または２である。］【００１１】
【化２】
0005898194.tif 000003
【００１２】
［一般式（１−１）および（１−２）においてｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（１）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。
Ｒ１１およびＲ３１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ただし、複数のＲ１１は互いに同じでも異なっていてもよく、
複数のＲ３１は、互いに同じでも異なっていてもよい。
Ｘ３は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ３２であり、
Ｒ３２は、上記Ｒ１１およびＲ３１と同義である。］【００１３】
【化３】
0005898194.tif 000004
【００１４】
［一般式（２）において、Ｘ２は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ５であり、
Ｌ２は、単結合又は連結基であり、前記一般式（１）におけるＬ１と同義である。
Ｒ２〜Ｒ３は、それぞれ独立して、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基又は
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基である。
Ｒ４〜Ｒ５は、それぞれ前記一般式（１−１）および（１−２）におけるＲ１１およびＲ３１と同義である。
ｐ，ｑは、それぞれ０〜２、ｒは１〜３の整数を表し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝３である。
ｓは、１〜４の整数を表す。ｓが２〜４の整数の場合、複数のＲ４はそれぞれ同一でも異なっても良い。］【００１５】
ここで、「主成分として」とは、発光層において、第一ホスト材料が５０質量％以上含有されていることを意味する。
さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、前記第一ホスト材料は、下記一般式（３）で表されることが好ましい。【００１６】
【化４】
0005898194.tif 000005
【００１７】
［一般式（３）において、Ｚ１は、aにおいて縮合している前記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合している前記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは前記一般式（１−１）で表される。
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１およびＲ１０は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。
前記一般式（１−１）および（１−２）において、ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（３）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。］【００１８】
ここで、上記一般式（３）におけるａ，ｂにおいて、上記一般式（１−１）および（１−２）が縮合している化合物としては、下記一般式で表されるものが挙げられる。【００１９】
【化５】
0005898194.tif 000006
0005898194.tif 000007
【００２０】
そして、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、前記第一ホスト材料は、下記一般式（４）で表されることがより好ましい。【００２１】
【化６】
0005898194.tif 000008
【００２２】
［一般式（４）において、Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１，Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。］【００２３】
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、前記第一ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１）、前記第二ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）および前記燐光発光性ドーパント材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｄ）は、下記の関係を満たすことが好ましい。
Ｉｐ（ｈ１）＞Ｉｐ（ｈ２）＞Ｉｐ（ｄ）【００２４】
さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、前記燐光発光性ドーパント材料の発光ピーク波長が５１０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下であることが好ましい。【００２５】
本発明によれば、燐光発光性ドーパント材料が低濃度であっても、発光効率が高く、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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図。
【図２】第二実施形態における有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図。
【図３】第三実施形態における有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第一実施形態］
（有機ＥＬ素子の構成）
以下、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）の素子構成について説明する。
有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（５）陽極／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
などの構造を挙げることができる。
上記の中で（５）の素子構成が好ましく用いられるが、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。
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。
【００２８】
次に、第一実施形態における有機ＥＬ素子１を図１に示す。
有機ＥＬ素子１は、透明な基板２と、陽極３と、陰極４と、正孔輸送層６と、発光層５と、電子輸送層７とを備える。
そして、陽極３側から順に、正孔輸送層６、発光層５、電子輸送層７及び陰極４が積層される。
【００２９】
〔発光層〕
発光層５は、主成分としての第一ホスト材料、第二ホスト材料および燐光発光性ドーパント材料を含有する。
ここで、発光層において、第一ホスト材料は、５０質量％以上９０質量％以下、第二ホスト材料は、５質量％以上５０質量％未満、燐光発光性ドーパント材料は、０．１質量％以上３０質量％以下とするのが好ましい。ここで、発光層は、第一ホスト材料、第二ホスト材料、及び燐光発光性ドーパントの総量が１００質量％であることが好ましい。
このような発光層５は、電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能を有する。
【００３０】
（第一ホスト材料）
本発明の有機ＥＬ素子に用いられる第一ホスト材料としては、下記一般式（１）で表される化合物を用いることができる。
【００３１】
【化７】
0005898194.tif 000009
【００３２】
［一般式（１）において、Ｚ１は、aにおいて縮合する下記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合する下記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは下記一般式（１−１）で表される。
Ｍは、環形成炭素数２〜４０の置換もしくは無置換の窒素含有ヘテロ芳香族環であり、
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
ｍは、１または２である。］
【００３３】
【化８】
0005898194.tif 000010
【００３４】
［前記一般式（１−１）および（１−２）においてｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（１）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。
Ｒ１１およびＲ３１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ただし、複数のＲ１１は互いに同じでも異なっていてもよく、
複数のＲ３１は、互いに同じでも異なっていてもよい。
Ｘ３は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ３２であり、
Ｒ３２は、上記Ｒ１１およびＲ３１と同義である。］
前記一般式（１−１）においてｃは、前記一般式（１）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。
前記一般式（１−２）においてｄ，ｅ，ｆのいずれかは、前記一般式（１）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。
【００３５】
ここで、「主成分として」とは、発光層において、第一ホスト材料が５０質量％以上含有されていることを意味する。
さらに、「窒素含有ヘテロ芳香族環」には、アジン環が含まれる。
本発明において、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。
【００３６】
上記一般式（１）においてＭで表される窒素含有ヘテロ芳香族環としては、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、アジリジン、アザインドリジン、インドリジン、イミダゾール、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられる。
【００３７】
特に、ピリジン、ピリミジン、トリアジンが好ましく、第一ホスト材料は、下記一般式（３）で表されることが好ましい。
【００３８】
【化９】
0005898194.tif 000011
【００３９】
［一般式（３）において、Ｚ１は、aにおいて縮合する前記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。Ｚ２は、ｂにおいて縮合する前記一般式（１−１）または（１−２）で表される環構造を表す。ただし、Ｚ１またはＺ２の少なくともいずれか１つは上記一般式（１−１）で表される。
Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１およびＲ１０は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。
前記一般式（１−１）および（１−２）において、ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ、前記一般式（３）のａまたはｂにおいて縮合していることを表す。］
前記一般式（３）のａ、ｂは、前記一般式（１−１）がｃにおいて縮合している、または、前記一般式（１−２）がｄ，ｅ，ｆのいずれかにおいて縮合していることを表す。
ただし、複数のＸ１は互いに同じでも異なっていてもよい。
ｎが２の場合、複数のＲ１は互いに同じでも異なっていてもよい。
【００４０】
ここで、上記一般式（３）におけるａ，ｂにおいて、上記一般式（１−１）および（１−２）が縮合している化合物としては、下記一般式で表されるものが挙げられる。
【００４１】
【化１０】
0005898194.tif 000012
0005898194.tif 000013
【００４２】
そして、第一ホスト材料は、下記一般式（４）で表されることがより好ましい。
【００４３】
【化１１】
0005898194.tif 000014
【００４４】
［一般式（４）において、Ｌ１は、
単結合又は連結基であり、連結基としては、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基、
環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基、又は、
これらが互いに結合した基を表す。
Ｘ１は、窒素原子またはＣ−Ｒ１０であり、複数のＸ１のうち少なくとも１つは窒素原子である。
Ｒ１，Ｒ１０およびＲ１１は、それぞれ独立して、
水素原子、フッ素原子、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の置換もしくは無置換のアルコキシ基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルキル基、
炭素数１〜２０の置換もしくは無置換のハロアルコキシ基、
炭素数１〜１０の置換もしくは無置換のアルキルシリル基、
炭素数６〜３０の置換もしくは無置換のアリールシリル基、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、又は、
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基を表す。
ｍおよびｎはそれぞれ、１〜２の整数を表す。］
ただし、複数のＲ１１は互いに同じでも異なっていてもよく、複数のＸ１は互いに同じでも異なっていてもよく、複数のＲ１は互いに同じでも異なっていてもよい。
また、ｎが２の場合、複数のＲ１は互いに同じでも異なっていてもよい。  
【００４５】
前記一般式（１），（３）〜（４），（１−１）および（１−２）において、Ｒ１，Ｒ１０〜Ｒ１１およびＲ３１〜Ｒ３２で表されるアルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基、アルキルシリル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれのものでもよい。
【００４６】
前記一般式（１），（３）〜（４），（１−１）および（１−２）において、前記炭素数１〜２０のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ネオペンチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、１−ペンチルヘキシル基、１−ブチルペンチル基、１−ヘプチルオクチル基、３−メチルペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、３，５−テトラメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
【００４７】
前記炭素数１〜２０のアルコキシ基としては、炭素数１〜６のアルコキシ基が好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等が挙げられる。
【００４８】
前記炭素数１〜２０のハロアルキル基としては、例えば、前記炭素数１〜２０のアルキル基が１以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。
前記炭素数１〜２０のハロアルコキシ基としては、例えば、前記炭素数１〜２０のアルコキシ基が１以上のハロゲン基で置換されたものが挙げられる。
【００４９】
前記炭素数１〜１０のアルキルシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、ジメチルエチルシリル基、ジメチルイソプロピルシリル基、ジメチルプロピルシリル基、ジメチルブチルシリル基、ジメチルターシャリーブチルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基等が挙げられる。
【００５０】
前記炭素数６〜３０のアリールシリル基としては、例えば、フェニルジメチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、ジフェニルターシャリーブチルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられる。
【００５１】
前記環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基（縮合芳香族複素環基を含む。）としては、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジニル基、インドリル基、イソインドリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、カルバゾリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、チエニル基、およびピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環、インドール環、キノリン環、アクリジン環、ピロリジン環、ジオキサン環、ピペリジン環、モルフォリン環、ピペラジン環、カルバゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾチアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピラン環、ジベンゾフラン環から形成される基が挙げられる。
【００５２】
前記環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基（縮合芳香族炭化水素基を含む。）としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナントレニル基、フルオレニル基が挙げられる。
【００５３】
前記一般式（１），（３）〜（４）におけるＬ１で表される環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基および環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基としては、上記した基の２価に相当する基が挙げられる。
また、環形成炭素数５〜３０の環状炭化水素基としては、例えば、例えばシクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロヘプチレン基などが挙げられる。
【００５４】
前記一般式（１），（３）〜（４），（１−１）および（１−２）におけるＬ１，Ｘ１〜Ｘ２，Ｒ１，Ｒ１０〜Ｒ１１およびＲ３１〜Ｒ３２が、１つ又は複数の置換基を有する場合、前記置換基は、直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のアルキル基、直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のアルコキシ基、直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のハロアルキル基、直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜１０のアルキルシリル基、環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、シアノ基、ハロゲン原子、環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、または環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基であることが好ましい。
【００５５】
前記直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のアルキル基、前記直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のアルコキシ基、前記直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜２０のハロアルキル基、前記直鎖状、分岐鎖状または環状の炭素数１〜１０のアルキルシリル基、前記環形成炭素数６〜３０のアリールシリル基、前記環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、前記環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基としては、例えば、前述した基を挙げることができ、ハロゲン原子としては、フッ素原子が挙げられる。
【００５６】
上記一般式（１）〜（４）で表される化合物の例としては、以下が挙げられる。
【００５７】
【化１２】
0005898194.tif 000015
【００５８】
【化１３】
0005898194.tif 000016
【００５９】
【化１４】
0005898194.tif 000017
【００６０】
【化１５】
0005898194.tif 000018
【００６１】
【化１６】
0005898194.tif 000019
【００６２】
【化１７】
0005898194.tif 000020
【００６３】
【化１８】
0005898194.tif 000021
【００６４】
【化１９】
0005898194.tif 000022
【００６５】
また、正孔輸送材料、後述する第二ホスト材料および燐光発光性ドーパント材料との組合せにもよるが、第一ホスト材料としては、イオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１）が５．５ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であることが好ましく、５．７ｅＶ以上６．１ｅＶ以下であることがより好ましい。
【００６６】
（第二ホスト材料）
本発明の有機ＥＬ素子に用いられる第二ホスト材料としては、下記一般式（２）で表される化合物を用いることが好ましい。
【００６７】
【化２０】
0005898194.tif 000023
【００６８】
［一般式（２）において、Ｘ２は、硫黄原子、酸素原子、またはＮ−Ｒ５であり、
Ｌ２は、単結合又は連結基であり、前記一般式（１）におけるＬ１と同義である。
Ｒ２〜Ｒ３は、それぞれ独立して、
環形成炭素数６〜３０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基又は
環形成炭素数２〜３０の置換もしくは無置換の芳香族複素環基である。
Ｒ４〜Ｒ５は、それぞれ前記一般式（１−１）および（１−２）におけるＲ１１およびＲ３１と同義である。
ｐ，ｑは、それぞれ０〜２、ｒは１〜３の整数を表し、ｐ＋ｑ＋ｒ＝３である。
ｓは、１〜４の整数を表す。ｓが２〜４の整数の場合、複数のＲ４はそれぞれ同一でも異なっても良い。］
ｒが２〜３の整数の場合、複数のＸ２はそれぞれ同一でも異なってもよく、複数のＬ２はそれぞれ同一でも異なってもよい。
ｐが２の場合、複数のＲ２はそれぞれ同一でも異なっても良い。ｑが２の場合、複数のＲ３はそれぞれ同一でも異なっても良い。
【００６９】
前記一般式（２）において、Ｒ２〜Ｒ５で表されるアルキル基、アルコキシ基、ハロアルキル基、ハロアルコキシ基、アルキルシリル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれのものでもよい。
【００７０】
前記一般式（２）において、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のハロアルキル基、炭素数１〜２０のハロアルコキシ基、炭素数１〜１０のアルキルシリル基、炭素数６〜３０のアリールシリル基、環形成炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基、環形成炭素数６〜３０の縮合芳香族炭化水素基、環形成炭素数２〜３０の芳香族複素環基、および環形成炭素数２〜３０の縮合芳香族複素環基としては、前記した一般式（１）におけるものと同じである。
【００７１】
また、前記一般式（２）において、Ｌ２，Ｘ２，Ｒ２〜Ｒ５が、１つ又は複数の置換基を有する場合、前記置換基は、前記した一般式（１）におけるものと同じである。
【００７２】
上記一般式（２）で表される化合物の例としては、以下が挙げられる。
【００７３】
【化２１】
0005898194.tif 000024
【００７４】
【化２２】
0005898194.tif 000025
【００７５】
【化２３】
0005898194.tif 000026
【００７６】
【化２４】
0005898194.tif 000027
【００７７】
また、正孔輸送材料、第一ホスト材料および後述する燐光発光性ドーパント材料との組合せにもよるが、第二ホスト材料としては、イオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）が５．３ｅＶ以上５．７ｅＶ以下であることが好ましく、５．４ｅＶ以上５．６ｅＶ以下であることがより好ましい。
【００７８】
（燐光発光性ドーパント材料）
燐光発光性ドーパント材料は、金属錯体を含有し、この金属錯体は、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、フェニルピラジン及びフェニルイミダゾールから選択される配位子から構成される有機金属錯体が好ましい。
好ましい金属錯体の具体例を、以下に示す。
【００７９】
【化２５】
0005898194.tif 000028
【００８０】
【化２６】
0005898194.tif 000029
【００８１】
【化２７】
0005898194.tif 000030
【００８２】
【化２８】
0005898194.tif 000031
【００８３】
燐光発光性ドーパント材料は、単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。
発光層５に含まれる前記燐光発光性ドーパント材料のうち少なくとも１種は、発光波長のピークが５００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下であることが好ましく、５１０ｎｍ以上６３０ｎｍ以下であることがより好ましい。本実施形態における発光色としては、緑色が好ましい。一般に緑色を示す発光波長のピークは、４９５ｎｍ以上５７０ｎｍであるが、本実施形態においては、特に発光波長が５１０ｎｍ以上５７０ｎｍ以下であることが好ましい。
このような発光波長の燐光発光性ドーパント材料を、前述した特定の第一，第二ホスト材料にドープして発光層５を構成することにより、高効率な有機ＥＬ素子とすることができる。
【００８４】
（発光層内における各材料のイオン化ポテンシャルの関係）
本発明において、第一ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１）、前記第二ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）および前記燐光発光性ドーパント材料のイオン化ポテンシャルＩＰ（ｄ）は、下記の関係を満たすことが好ましい。
Ｉｐ（ｈ１）＞Ｉｐ（ｈ２）＞Ｉｐ（ｄ）      （数式１）
なお、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は、後述する測定方法で測定する。
【００８５】
通常、発光層５において、前記一般式（１）で表される第一ホスト材料のエネルギー障壁（すなわち、イオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１））が大きい場合、第一ホスト材料のＨＯＭＯへの正孔注入は直接起こらず、よりエネルギー障壁の小さい燐光発光性ドーパント材料のＨＯＭＯに正孔が注入される。しかしながら、前記一般式（２）で表されるとともにイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）が上記（数式１）を満たす第二ホスト材料が含まれる場合、燐光発光性ドーパント材料に加えて、第二ホスト材料のＨＯＭＯに対しても正孔が注入される。
【００８６】
ここで、第一ホスト材料への正孔注入効率を高めるためには、燐光発光性ドーパント材料の濃度を高くすることが考えられるが、燐光発光性ドーパント材料の濃度を高くすると、濃度消光による発光効率の低下が生じる上、一般に高価である燐光発光性ドーパント材料をより多く必要とすることで、コストの増大が生じる。また、燐光発光性ドーパント材料の濃度を小さくすると、発光層内の正孔が不足し、正孔と電子との再結合が隣接する正孔輸送層界面に局在化して寿命が短くなる。
しかしながら、本発明によれば、前記一般式（２）で表される第二ホスト材料を添加するため、燐光発光性ドーパント材料の濃度を小さくして、コストを抑えながらも、発光層５への正孔注入効率を維持できる。また、燐光発光性ドーパント材料を低濃度に抑えることができるので、濃度消光の発生を抑制することができる。さらに、発光層内のキャリアバランスを向上させることができるので、正孔と電子との再結合を発光層５全体に広げることができる。これにより、有機ＥＬ素子１において、駆動電圧などの初期特性を維持しながら、発光効率および寿命を向上させることができる。
【００８７】
〔基板〕
有機ＥＬ素子１は、透光性の基板２上に陽極３、発光層５、陰極４等が積層されて構成される。基板２は、これら陽極３等を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
透光性の基板としては、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等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、ポリサルフォン等を原料として用いてなるものを挙げることができる。
【００８８】
〔陽極及び陰極〕
有機ＥＬ素子１の陽極３は、正孔を正孔注入層、正孔輸送層６又は発光層５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、銅等が挙げられる。
陽極３は、これらの陽極材料を蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば基板２上に薄膜を形成させることにより作製することができる。
発光層５からの発光を陽極３側から取り出す場合、陽極３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３のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極３の膜厚は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００８９】
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−銀合金等が使用できる。
陰極４も、陽極３と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば電子輸送層７上に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４側から、発光層５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５からの発光を陰極４側から取り出す場合、陰極４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〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００９０】
〔その他の層〕
さらに電流（又は発光）効率を上げるために、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層等を設けてもよい。有機ＥＬ素子１には、正孔輸送層６及び電子輸送層７を設けている。
【００９１】
また、発光層への正孔注入性を高める観点から、発光層５の陽極側に隣接して設けられる隣接層（正孔注入層や正孔輸送層等）のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＨＴ）と発光層５のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ）との差ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）が次式の関係を満たすことが好ましく、ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）が小さいほどより好ましい。
０．１ｅＶ≦ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）≦０．５ｅＶ
ここで、Ｉｐ（ＨＴ）と、第一ホスト材料と燐光発光性ドーパント材料を含み、第二ホスト材料を含まない発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ２）との差をΔＩｐ（ＥＭＬ２−ＨＴ）とする。このΔＩｐ（ＥＭＬ２−ＨＴ）と、ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）との差分と、ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）との比は下記（数式２）の関係を満たすと、さらに好ましい。
{ΔＩｐ（ＥＭＬ２−ＨＴ）−ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）}×１００／ΔＩｐ（ＥＭＬ−ＨＴ）≧１０      …（数式２）
【００９２】
なお、発光層５のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ）としては、第一ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ１）、第二ホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｈ２）、燐光発光性ドーパント材料のイオン化ポテンシャルＩｐ（ｄ）と各材料の発光層における濃度（質量％）から、以下の（数式３）で求められる。
Ｉｐ（ＥＭＬ）＝Ｉｐ（ｈ１）×Ｑ（ｈ１）／１００＋Ｉｐ（Ｈ２）×Ｑ（ｈ２）／１００＋Ｉｐ（ｄ）×Ｑ（ｄ）／１００    …（数式３）
上記式において、Ｑ（ｈ１）は第一ホスト材料の濃度（質量％）、Ｑ（ｈ２）は第二ホスト材料の濃度（質量％）、Ｑ（ｄ）は燐光発光性ドーパント材料の濃度（質量％）を表す。
【００９３】
（正孔輸送層）
正孔輸送層６は、発光層への正孔注入を助け、正孔を発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化ポテンシャルが小さい。
正孔輸送層６を形成する正孔輸送材料としては、より低い電界強度で正孔を発光層５に輸送する材料が好ましく、本発明の前記一般式（２）で表される第二ホスト材料を用いることができる。その他、例えば、下記一般式（Ａ１）で表わされる芳香族アミン誘導体が好適に用いられる。
【００９４】
【化２９】
0005898194.tif 000032
【００９５】
前記一般式（Ａ１）において、Ａｒ１からＡｒ４までは、
環形成炭素数６以上５０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上５０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基、
それら芳香族炭化水素基とそれら芳香族複素環基とを結合させた基、
それら芳香族炭化水素基とそれら縮合芳香族複素環基とを結合させた基
それら縮合芳香族炭化水素基とそれら芳香族複素環基とを結合させた基、または
それら縮合芳香族炭化水素基とそれら縮合芳香族複素環基とを結合させた基、
を表す。但し、ここで挙げた芳香族炭化水素基、縮合芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、および縮合芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。
【００９６】
前記一般式（Ａ１）において、Ｌは、連結基であり、
環形成炭素数６以上５０以下の２価の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上５０以下の２価の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数５以上５０以下の２価の芳香族複素環基、
環形成炭素数５以上５０以下の２価の縮合芳香族複素環基、
２個以上の芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を
単結合、
エーテル結合、
チオエーテル結合、
炭素数１以上２０以下のアルキレン基、
炭素数２以上２０以下のアルケニレン基、もしくは
アミノ基
で結合して得られる２価の基、
を表す。但し、ここで挙げた２価の芳香族炭化水素基、２価の縮合芳香族炭化水素基、２価の芳香族複素環基、および２価の縮合芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。
【００９７】
前記一般式（Ａ１）の化合物の具体例を以下に記すが、これらに限定されるものではない。
【００９８】
【化３０】
0005898194.tif 000033
【００９９】
また、下記一般式（Ａ２）の芳香族アミンも、正孔輸送層の形成に好適に用いられる。
【０１００】
【化３１】
0005898194.tif 000034
【０１０１】
前記一般式（Ａ２）において、Ａｒ１からＡｒ３までの定義は前記一般式（Ａ１）のＡｒ１からＡｒ４までの定義と同様である。以下に一般式（Ａ２）の化合物の具体例を記すがこれらに限定されるものではない。
【０１０２】
【化３２】
0005898194.tif 000035
【０１０３】
発光層５における第一ホスト材料、第二ホスト材料および燐光発光性ドーパント材料との組合せにもよるが、正孔輸送材料としては、イオン化ポテンシャルＩｐ（ＨＴ）が５．３ｅＶ以上５．７ｅＶ以下であることが好ましい。
【０１０４】
（電子輸送層）
電子輸送層７は、発光層５への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。
本実施形態は、発光層５と陰極との間に電子輸送層７を有し、電子輸送層７は、含窒素環誘導体を主成分として含有しても好ましい。ここで、電子注入層は電子輸送層として機能する層であってもよい。
なお、「主成分として」とは、電子輸送層７が５０質量％以上の含窒素環誘導体を含有していることを意味する。
【０１０５】
電子輸送層７に用いる電子輸送性材料としては、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。また、含窒素環誘導体としては、含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する芳香族環、または含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する縮合芳香族環化合物が好ましい。
この含窒素環誘導体としては、例えば、下記一般式（Ｂ１）で表される含窒素環金属キレート錯体が好ましい。
【０１０６】
【化３３】
0005898194.tif 000036
【０１０７】
一般式（Ｂ１）におけるＲ２からＲ７までは、独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
オキシ基、
アミノ基、
炭素数１以上４０以下の炭化水素基、
アルコキシ基、
アリールオキシ基、
アルコキシカルボニル基、または、
芳香族複素環基であり、
これらは置換基を有してもよい。
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。また、置換されていてもよいアミノ基の例としては、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基が挙げられる。
【０１０８】
アルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＹ’と表され、Ｙ’の例としては前記アルキル基と同様のものが挙げられる。アルキルアミノ基およびアラルキルアミノ基は−ＮＱ１Ｑ２と表される。Ｑ１およびＱ２の具体例としては、独立に、前記アルキル基、前記アラルキル基（アルキル基の水素原子がアリール基で置換された基）で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。Ｑ１およびＱ２の一方は水素原子であってもよい。なお、アラルキル基は、前記アルキル基の水素原子が前記アリール基で置換された基である。
アリールアミノ基は−ＮＡｒ１Ａｒ２と表され、Ａｒ１およびＡｒ２の具体例としては、それぞれ独立に前記非縮合芳香族炭化水素基および縮合芳香族炭化水素基で説明した基と同様である。Ａｒ１およびＡｒ２の一方は水素原子であってもよい。
【０１０９】
Ｍは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）またはインジウム（Ｉｎ）であり、Ｉｎであると好ましい。
上記一般式（Ｂ１）のＬは、下記一般式（Ｂ２）または（Ｂ３）で表される基である。
【０１１０】
【化３４】
0005898194.tif 000037
【０１１１】
前記一般式（Ｂ２）中、Ｒ８からＲ１２までは、独立に、
水素原子、または炭素数１以上４０以下の炭化水素基であり、互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。この炭化水素基は、置換基を有してもよい。
また、前記一般式（Ｂ３）中、Ｒ１３からＲ２７までは、独立に、
水素原子、または炭素数１以上４０以下の炭化水素基であり、
互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。この炭化水素基は、置換基を有してもよい。
前記一般式（Ｂ２）および一般式（Ｂ３）のＲ８からＲ１２まで、およびＲ１３からＲ２７までが示す炭素数１以上４０以下の炭化水素基としては、前記一般式（Ｂ１）中のＲ２からＲ７までの具体例と同様のものが挙げられる。
また、Ｒ８からＲ１２まで、およびＲ１３からＲ２７までの互いに隣接する基が環状構造を形成した場合の２価の基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン−２，２’−ジイル基、ジフェニルエタン−３，３’−ジイル基、ジフェニルプロパン−４，４’−ジイル基などが挙げられる。
【０１１２】
また、電子輸送層は、下記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までで表される含窒素複素環誘導体の少なくともいずれか１つを含有することが好ましい。
【０１１３】
【化３５】
0005898194.tif 000038
【０１１４】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ｒは、
水素原子、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジル基、
キノリル基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、または
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基である。
ｎは０以上４以下の整数である。
【０１１５】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ｒ１は、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジル基、
キノリル基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、または
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基である。
【０１１６】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ｒ２およびＲ３は、独立に、
水素原子、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジル基、
キノリル基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、または
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基である。
【０１１７】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ｌは、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジニレン基、
キノリニレン基、または
フルオレニレン基である。
【０１１８】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ａｒ１は、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジニレン基、
キノリニレン基である。
【０１１９】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ａｒ２は、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジル基、
キノリル基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、または
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基である。
【０１２０】
前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中、Ａｒ３は、
環形成炭素数６以上６０以下の芳香族炭化水素基
環形成炭素数６以上６０以下の縮合芳香族炭化水素基、
ピリジル基、
キノリル基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基、または
「−Ａｒ１−Ａｒ２」で表される基（Ａｒ１およびＡｒ２は、それぞれ前記と同じ）である。
【０１２１】
また、前記一般式（Ｂ４）から（Ｂ６）までの式中のＲ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｌ、Ａｒ１、Ａｒ２、およびＡｒ３の説明で挙げた縮合芳香族炭化水素基、縮合芳香族炭化水素基、ピリジル基、キノリル基、アルキル基、アルコキシ基、ピリジニレン基、キノリニレン基、フルオレニレン基は、置換基を有してもよい。
【０１２２】
電子注入層または電子輸送層に用いられる電子伝達性化合物としては、８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、含窒素複素環誘導体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリンまたはその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノールまたは８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。そして、オキサジアゾール誘導体としては、下記のものを挙げることができる。
【０１２３】
【化３６】
0005898194.tif 000039
【０１２４】
これらオキサジアゾール誘導体の各一般式中、Ａｒ１７、Ａｒ１８、Ａｒ１９、Ａｒ２１、Ａｒ２２およびＡｒ２５は、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、または
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基である。
但し、ここで挙げた芳香族炭化水素基および縮合芳香族炭化水素基は置換基を有してもよい。また、Ａｒ１７とＡｒ１８、Ａｒ１９とＡｒ２１、Ａｒ２２とＡｒ２５は、互いに同一でも異なっていてもよい。
ここで挙げた芳香族炭化水素基または縮合芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数１以上１０以下のアルキル基、炭素数１以上１０以下のアルコキシ基またはシアノ基などが挙げられる。
【０１２５】
これらオキサジアゾール誘導体の各一般式中、Ａｒ２０、Ａｒ２３およびＡｒ２４は、
環形成炭素数６以上４０以下の２価の芳香族炭化水素基、または
環形成炭素数６以上４０以下の２価の縮合芳香族炭化水素基である。
但し、ここで挙げた芳香族炭化水素基および縮合芳香族炭化水素基は置換基を有してもよい。
また、Ａｒ２３とＡｒ２４は、互いに同一でも異なっていてもよい。
ここで挙げた２価の芳香族炭化水素基または２価の縮合芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数１以上１０以下のアルキル基、炭素数１以上１０以下のアルコキシ基またはシアノ基などが挙げられる。
【０１２６】
これらの電子伝達性化合物は、薄膜形成性の良好なものが好ましく用いられる。そして、これら電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【０１２７】
【化３７】
0005898194.tif 000040
【０１２８】
電子伝達性化合物としての含窒素複素環誘導体は、以下の一般式を有する有機化合物からなる含窒素複素環誘導体であって、金属錯体でない含窒素化合物が挙げられる。例えば、下記一般式（Ｂ７）に示す骨格を含有する５員環もしくは６員環や、下記一般式（Ｂ８）に示す構造のものが挙げられる。
【０１２９】
【化３８】
0005898194.tif 000041
【０１３０】
前記一般式（Ｂ８）中、Ｘは炭素原子もしくは窒素原子を表す。Ｚ１ならびにＺ２は、それぞれ独立に含窒素ヘテロ環を形成可能な原子群を表す。
【０１３１】
含窒素複素環誘導体は、さらに好ましくは、５員環もしくは６員環からなる含窒素芳香多環族を有する有機化合物である。さらには、このような複数窒素原子を有する含窒素芳香多環族の場合は、上記一般式（Ｂ７）と（Ｂ８）もしくは上記一般式（Ｂ７）と下記一般式（Ｂ９）を組み合わせた骨格を有する含窒素芳香多環有機化合物が好ましい。
【０１３２】
【化３９】
0005898194.tif 000042
【０１３３】
前記の含窒素芳香多環有機化合物の含窒素基は、例えば、以下の一般式で表される含窒素複素環基から選択される。
【０１３４】
【化４０】
0005898194.tif 000043
【０１３５】
これら含窒素複素環基の各一般式中、Ｒは、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、または
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基
である。
これら含窒素複素環基の各一般式中、ｎは０以上５以下の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一または異なっていてもよい。
【０１３６】
さらに、好ましい具体的な化合物として、下記一般式（Ｂ１０）で表される含窒素複素環誘導体が挙げられる。
ＨＡｒ−Ｌ１−Ａｒ１−Ａｒ２    ・・・（Ｂ１０）
前記一般式（Ｂ１０）中、ＨＡｒは、
環形成炭素数１以上４０以下の含窒素複素環基である。
前記一般式（Ｂ１０）中、Ｌ１は、
単結合、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、または
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基である。
【０１３７】
前記一般式（Ｂ１０）中、Ａｒ１は、
環形成炭素数６以上４０以下の２価の芳香族炭化水素基である。
前記一般式（Ｂ１０）中、Ａｒ２は、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、または
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基である。
【０１３８】
また、前記一般式（Ｂ１０）の式中のＨＡｒ、Ｌ１、Ａｒ１、およびＡｒ２の説明で挙げた含窒素複素環基、芳香族炭化水素基、縮合芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、および縮合芳香族複素環基は置換基を有してもよい。
【０１３９】
前記一般式（Ｂ１０）の式中のＨＡｒは、例えば、下記の群から選択される。
【０１４０】
【化４１】
0005898194.tif 000044
【０１４１】
前記一般式（Ｂ１０）の式中のＬ１は、例えば、下記の群から選択される。
【０１４２】
【化４２】
0005898194.tif 000045
【０１４３】
前記一般式（Ｂ１０）の式中のＡｒ１は、例えば、下記のアリールアントラニル基から選択される。
【０１４４】
【化４３】
0005898194.tif 000046
【０１４５】
前記アリールアントラニル基の一般式中、Ｒ１からＲ１４までは、独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
炭素数１以上２０以下のアルキル基、
炭素数１以上２０以下のアルコキシ基、
環形成炭素数６以上４０以下のアリールオキシ基、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、または
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基である。
【０１４６】
前記アリールアントラニル基の一般式中、Ａｒ３は、
環形成炭素数６以上４０以下の芳香族炭化水素基、
環形成炭素数６以上４０以下の縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２以上４０以下の芳香族複素環基、または
環形成炭素数２以上４０以下の縮合芳香族複素環基である。
【０１４７】
但し、前記アリールアントラニル基の一般式中のＲ１からＲ１４まで、およびＡｒ３の説明で挙げた芳香族炭化水素基、縮合芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、および縮合芳香族複素環基は、置換基を有してもよい。
また、Ｒ１からＲ８までは、いずれも水素原子である含窒素複素環誘導体であってもよい。
【０１４８】
前記アリールアントラニル基の一般式中、Ａｒ２は、例えば、下記の群から選択される。
【０１４９】
【化４４】
0005898194.tif 000047
【０１５０】
電子伝達性化合物としての含窒素芳香多環有機化合物には、この他、下記の化合物（特開平９−３４４８号公報参照）も好適に用いられる。
【０１５１】
【化４５】
0005898194.tif 000048
【０１５２】
この含窒素芳香多環有機化合物の一般式中、Ｒ１からＲ４までは、独立に、
水素原子、
脂肪族基、
脂肪族式環基、
炭素環式芳香族環基、または
複素環基
を表す。但し、ここで挙げた脂肪族基、脂肪族式環基、炭素環式芳香族環基、および複素環基は、置換基を有してもよい。
この含窒素芳香多環有機化合物の一般式中、Ｘ１、Ｘ２は、独立に、酸素原子、硫黄原子、またはジシアノメチレン基を表す。
【０１５３】
また、電子伝達性化合物として、下記の化合物（特開２０００−１７３７７４号公報参照）も好適に用いられる。
【０１５４】
【化４６】
0005898194.tif 000049
【０１５５】
前記一般式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４は互いに同一のまたは異なる基であって、下記一般式で表わされる芳香族炭化水素基または縮合芳香族炭化水素基である。
【０１５６】
【化４７】
0005898194.tif 000050
【０１５７】
前記一般式中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ９は互いに同一のまたは異なる基であって、水素原子、或いはそれらの少なくとも１つが飽和もしくは不飽和アルコキシル基、アルキル基、アミノ基、またはアルキルアミノ基である。
【０１５８】
さらに、電子伝達性化合物は、該含窒素複素環基または含窒素複素環誘導体を含む高分子化合物であってもよい。
【０１５９】
また、電子注入層の構成成分としては、含窒素環誘導体の他に、無機化合物として絶縁体または半導体を使用することが好ましい。電子注入層が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。
さらに、本発明における電子注入層は、還元性ドーパントを含有していても好ましい。
【０１６０】
〔膜厚〕
本発明の有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に設けられた各層の膜厚は、前述した中で特に規定したものを除いて、特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【０１６１】
〔有機ＥＬ素子の製造法〕
本発明の有機ＥＬ素子の製造法については、特に制限はなく、従来の有機ＥＬ素子に使用される製造方法を用いて製造することができる。具体的には、各層を真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法等により形成することができる。また、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリエステル等の透明ポリマーに、各層の有機材料を分散させた溶液を用いたキャスト法、塗布法、スピンコート法の他、有機材料と透明ポリマーとの同時蒸着等によっても形成することができる。
【０１６２】
〔物性の測定方法〕
有機ＥＬ素子に使用する材料の物性については、以下に示す方法で測定される。
【０１６３】
・イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）
材料にモノクロメーターで分光した重水素ランプの光（励起光）を照射し、放出された光電子放出をエレクトロメータで測定し、得られた光電子放出の照射光子エネルギー曲線からの光電子放出の閾値を外挿法により求めて測定する。測定機器として、大気中紫外線光電子分析装置ＡＣ−３（理研計器株式会社製）を用いる。
【０１６４】
［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、発光ユニット５Ａ、第三の発光層５３が設けられ、発光ユニット５Ａと第三の発光層５３との間にスペーシングレイヤー８が設けられている点で第一実施形態と異なる。そして、図２に示すように、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層６、発光ユニット５Ａ、スペーシングレイヤー８、第三の発光層５３、電子輸送層７、および陰極４がこの順に積層されている。
発光ユニット５Ａは、正孔輸送層６に連続して形成された第一の発光層５１と、第一の発光層５１およびスペーシングレイヤー８の間に連続して形成された第二の発光層５２とを備える。
【０１６５】
第一の発光層５１は、第一のホスト材料及び第一の発光材料を含有する。第一のホスト材料としては、モノアミン化合物、ジアミン化合物、トリアミン化合物、テトラミン化合物、カルバゾール基で置換されたアミン化合物などのアミン誘導体が好ましい。なお、第一のホスト材料としては、前記した一般式（１）で表される第一ホスト材料および一般式（２）で表される第二ホスト材料と同じ材料を用いてもよい。第一の発光材料としては、５７０ｎｍ以上の発光ピークを示すことが好ましい。ここで、５７０ｎｍ以上の発光ピークを示す発光色としては、例えば、赤色である。
第二の発光層５２は、本発明の発光層であり、すなわち第一実施形態の発光層５と同様である。
【０１６６】
スペーシングレイヤー８とは、隣接する第二の発光層５２及び第三の発光層５３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、第二の発光層５２及び第三の発光層５３への電荷（正孔又は電子）注入を調整し、第二の発光層５２及び第三の発光層５３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、第二の発光層５２で生じた三重項エネルギーを第三の発光層５３へ拡散するのを防止し、第二の発光層５２内で効率的に発光させるための層である。
第三の発光層５３は、例えば、青色の蛍光発光を示す層であり、ピーク波長は４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。第三の発光層５３Ａは、第三のホスト材料と、第三の発光材料とを含有する。
第三のホスト材料としては、例えば、アントラセン中心骨格を有する下記式（４１）に示す構造を有する化合物が挙げられる。
【０１６７】
【化４８】
0005898194.tif 000051
【０１６８】
式（４１）中、Ａ４１及びＡ４２は、それぞれ置換基を有しても良い核炭素数６〜２０の芳香族環から誘導される基である。
Ｒ４１〜Ｒ４８は、それぞれ、水素原子、置換基を有しても良い核炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有しても良い核原子数５〜５０のヘテロアリール基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数６〜５０のアラルキル基、置換基を有しても良い核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換基を有しても良い核原子数５〜５０のアリールチオ基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いシリル基、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のうちのいずれかである。
【０１６９】
Ａ４１及びＡ４２の芳香族環に置換される置換基としては、置換基を有しても良い核炭素数６〜５０のアリール基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数３〜５０のシクロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数６〜５０のアラルキル基、置換基を有しても良い核原子数５〜５０のアリールオキシ基、置換基を有しても良い核原子数５〜５０のアリールチオ基、置換基を有しても良い炭素数１〜５０のアルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いシリル基、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のうちのいずれかが挙げられる。
【０１７０】
第三の発光材料としては、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。
第三の発光層５３は、例えば、青色の蛍光発光を示す層であり、ピーク波長は４５０〜５００ｎｍである。
【０１７１】
有機ＥＬ素子１Ａでは、赤色に発光する第一の発光層５１、緑色に発光する第二の発光層５２、および青色に発光する第三の発光層５３を備えるため、素子全体として白色発光させることができる。
従って、有機ＥＬ素子１Ａは、照明やバックライトなどの面光源として好適に利用できる。
【０１７２】
［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素子は、電荷発生層と２つ以上の発光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、電荷発生層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、電荷発生層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。
【０１７３】
図３に示すように、第三実施形態の有機ＥＬ素子１Ｂは、基板２の上に、陽極３、正孔輸送層６、第一の発光ユニット５Ａ、電子輸送層７、電荷発生層９、第二の正孔輸送層６Ｂ、第二の発光ユニット５Ｂ、第二の電子輸送層７Ｂ、及び陰極４をこの順に積層されている。
第一の発光ユニット５Ａは、第二実施形態における第一の発光ユニットと同様であり、この第一の発光ユニット５Ａを構成する第二の発光層５２は、本発明の発光層であり、すなわち第一実施形態の発光層５および第二実施形態の第二の発光層と同様である。
第二の発光ユニット５Ｂは、第二の正孔輸送層６Ｂに連続して形成された第三の発光層５３と、第三の発光層５３と第二の電子輸送層７Ｂの間に連続して形成された第四の発光層５４とを備える。
第三の発光層５３は、第二実施形態の第三の発光層と同様である。
第四の発光層５４Ｂは、緑色に発光する蛍光発光層であり、ピーク波長はおよそ５００ｎｍ以上５７０ｎｍ以下である。第四の発光層５４は、第四のホスト材料と、第四の発光材料とを含有する。
【０１７４】
電荷発生層９は、有機ＥＬ素子１Ｂ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７に電子を注入し、第二の正孔輸送層６Ｂに正孔を注入する。
電荷発生層９の材料としては、公知の材料や、例えば、ＵＳ７，３５８，６６１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、窒化物、ヨウ化物、ホウ化物などが挙げられる。また、第三の発光層５３が電荷発生層９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７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の公報に記載の化合物が挙げられる。
【０１７５】
なお、第二の正孔輸送層６Ｂ及び第二の電子輸送層７Ｂは、第一実施形態の正孔輸送層及び電子輸送層と同様である。
有機ＥＬ素子１Ｂ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。
【０１７６】
［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。
第一実施形態、第二実施形態では、陽極に連続して正孔輸送層を形成する構成を示したが、陽極及び正孔輸送層間に正孔注入層をさらに形成してもよい。
このような正孔注入層の材料としては、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物またはスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、特に、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ）などの芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
また、第一実施形態〜第三実施形態では、陰極に連続して電子輸送層を形成する構成を示したが、陰極及び電子輸送層間に電子注入層をさらに形成してもよい。
そして、第三実施形態では、２つの発光ユニットを形成する構成を示したが、発光ユニットを３つ以上形成してもよい。
【実施例】
【０１７７】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例などの内容に何ら限定されるものではない。【０１７８】
［実施例１］
実施例１に係る有機ＥＬ素子は、以下のようにして作製した。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック（株）製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。
洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記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ＨＡ−１膜を成膜した。このＨＡ−１膜は、正孔注入層として機能する。
このＨＡ−１膜上に、化合物ＨＴ−１を蒸着し、膜厚５５ｎｍのＨＴ−１膜を成膜した。このＨＴ−１膜は、第１の正孔輸送層として機能する。
次いで、ＨＴ−１膜上に、化合物ＧＨ１−１を蒸着し、膜厚１０ｎｍのＧＨ１−１膜を成膜した。このＧＨ１−１膜は、第２の正孔輸送層として機能する。
この第２の正孔輸送層上に、第一ホスト材料として化合物ＧＨ２−１と、第二ホスト材料として化合物ＧＨ１−１と、燐光発光性ドーパント材料としてＩｒ（Ｐｈｐｐｙ）３とを共蒸着した。これにより、緑色発光を示す厚さ３５ｎｍの発光層を形成した。なお、第二ホスト材料の濃度および燐光発光性ドーパント材料の濃度を１０質量％とし、残りを第一ホスト材料とした。
そして、この発光層上に化合物ＧＨ２−１を蒸着して、膜厚５ｎｍの正孔阻止層を形成した。
そして、この正孔阻止層上に化合物ＥＴ−１を蒸着して、膜厚３０ｎｍの電子輸送層を形成した。
さらに、電子輸送層上に、ＬｉＦをレート１Å／ｍｉｎで蒸着し、厚さ１ｎｍの電子注入層を形成した。さらに、電子注入性陰極上に、金属Ａｌを蒸着し、厚さ８０ｎｍの陰極を形成した。【０１７９】
（比較例１）
実施例１において、第二ホスト材料の化合物ＧＨ１−１を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
表１に実施例１および比較例１の素子構成を示す。なお、表１中のカッコ（  ）内の数字のうち単位のないものは、各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、％の表示のあるものは、当該化合物の質量％濃度を示す。発光層については、第二ホスト材料および燐光発光性ドーパント材料の質量％濃度を示し、第一ホスト材料の濃度の記載は省略した。【０１８０】
（有機ＥＬ素子の評価）
作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、電流効率Ｌ／Ｊ、電力効率η、外部量子効率ＥＱＥ、及び寿命について評価を行った。各評価項目について、電流密度は１０．００ｍＡ／ｃｍ２とした。結果を表２に示す。
・駆動電圧
電流密度が１０．００ｍＡ／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。
・電流効率Ｌ／Ｊ、及び電力効率η
電流密度が１０．００ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計（ＣＳ−１０００：コニカミノルタ社製）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。
・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。
・寿命
初期輝度２５，０００nit（ｃｄ／ｍ２）から、輝度が８０％に減少する時間（ＬＴ８０）を求めた。【０１８１】
（実施例２〜９および比較例２〜６）
実施例２〜９および比較例２〜６は、実施例１の各材料、各層の厚み、および各材料の濃度を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
以下に実施例１〜９および比較例１〜６で用いた化合物を示す。なお、実施例１〜９において、発光層に含まれるＧＨ２−１，ＧＨ２−２，ＧＨ２−４は本発明における第一ホスト材料であり、ＧＨ１−１，ＧＨ１−２，ＧＨ１−３は本発明における第二ホスト材料である。
また、表２にこれらの有機ＥＬ素子を実施例１と同様に評価した結果を示す。
なお、表１および表２において、Ａ〜Ｃで示される素子系統は、第一ホスト材料の化合物、第二ホスト材料の化合物およびそれらの添加濃度以外の素子構成の違いを示している。例えば、素子系統Ａでは、ドーパント材料としてＩｒ（Ｐｈｐｐｙ）３を用いているのに対し、素子系統ＢではＩｒ（ｐｐｙ）３を用いている。また、素子系統Ｃでは、第一，第二正孔輸送層の膜厚、正孔阻止層を設けていない点、および電子輸送層に用いられる化合物がＥＴ−２である点で、素子系統Ｂとは異なっている。【０１８２】
【化４９】
0005898194.tif 000052
【０１８３】
【化５０】
0005898194.tif 000053
【０１８４】
【化５１】
0005898194.tif 000054
【０１８５】
【表１】
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【０１８６】
【表２】
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【０１８７】
また、各第一ホスト材料、第二ホスト材料、正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルを測定した結果を表３に示す。測定は、前述したように大気下で光電子分光装置（理研計器（株）製：ＡＣ−３）を用いて行った。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。【０１８８】
【表３】
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【０１８９】
表３に示すように、上記実施例１〜９で用いられる第一ホスト材料のイオン化ポテンシャルIp（ｈ１）、第二ホスト材料Ip（ｈ２）、および燐光発光性ドーパント材料のイオン化ポテンシャルIp（ｄ）は、
Ｉｐ（ｈ１）＞Ｉｐ（ｈ２）＞Ｉｐ（ｄ）
の関係を満たしている。【０１９０】
また、上記した各化合物のイオン化ポテンシャルから、各実施例の発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ）を上記した（数式３）に基づいて算出したところ、各実施例において、上記した（数式２）の関係が成立することが確認された。算出結果を表４に示す。【０１９１】
【表４】
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【０１９２】
そして、表１において、素子系統別に実施例および比較例の有機ＥＬ素子を比較すると、ホスト材料として実施例の第一ホスト材料と同様の化合物を含み、燐光発光性ドーパント濃度が実施例と同じである場合において、実施例の有機ＥＬ素子は、いずれも比較例の有機ＥＬ素子よりも、高効率かつ長寿命であることがわかる。
例えば、実施例１の有機ＥＬ素子では、第二ホスト材料として、ＧＨ１−１を１０質量％添加することにより、第二ホスト材料の添加されていない比較例１に比べて駆動電圧、電流効率、電圧効率、外部量子効率ＥＱＥ、寿命のすべてにおいて、向上が見られた。
また、比較例６の有機ＥＬ素子は燐光発光性ドーパント材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３を１０質量％含むのに対し、比較例５の有機ＥＬ素子は５質量％である。表２を参照すると、燐光発光性ドーパント材料が少ない比較例５は、比較例６に比べて、上記すべての評価項目において性能が劣ることがわかる。しかしながら、第二ホスト材料としてＧＨ１−１を含む実施例６の有機ＥＬ素子では燐光発光性ドーパント材料の含有量が比較例５と同じ５質量％であっても、比較例５はもちろん、比較例６と比べても、性能が向上していることがわかる。すなわち、実施例６においては、第二ホスト材料を加えることで、燐光発光性ドーパント材料の含有量を抑えながらも、有機ＥＬ素子の性能、特に効率および寿命を向上することができる。【０１９３】
（実施例１０）
実施例１０の有機ＥＬ素子は、実施例１の各材料、各層の厚み、および各材料の濃度を表５に示すように変更し、発光層上に電子輸送層を設けたこと以外は、実施例１と同様にして作製した。つまり、実施例１０の有機ＥＬ素子は、正孔阻止層を設けなかった。なお、実施例１０と比較のため、上記比較例６の素子構成等を以下において併記する。【０１９４】
【表５】
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【０１９５】
実施例１０で用いた化合物ＧＨ２−５を示す。その他の材料は、上記と同様である。
なお、実施例１０において、発光層に含まれるＧＨ２−５は本発明における第一ホスト材料であり、ＧＨ１−１は本発明における第二ホスト材料である。化合物ＧＨ２−５のイオン化ポテンシャルは、５．９ｅＶであった。イオン化ポテンシャルの測定は、上述と同様に行った。【０１９６】
【化５２】
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【０１９７】
（有機ＥＬ素子の評価）
作製した有機ＥＬ素子の駆動電圧、電流効率Ｌ／Ｊ、電力効率η、外部量子効率ＥＱＥ、及び寿命（ＬＴ８０）について、上述と同様にして評価を行った。各評価項目について、電流密度は１０．００ｍＡ／ｃｍ２とした。結果を表６に示す。【０１９８】
【表６】
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【０１９９】
表６に示されているように、実施例１０の有機ＥＬ素子は、発光効率が高く、比較例６の有機ＥＬ素子と比べて素子寿命が約１．５倍であった。【０２００】
また、上記した各化合物のイオン化ポテンシャルから、実施例１０の発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ）を上記した（数式３）に基づいて算出したところ、実施例１０において、上記した（数式２）の関係が成立することが確認された。算出結果を表７に示す。なお、Ｉｐ（ＥＭＬ２）の値は、第一ホスト材料（化合物ＧＨ２−５）と燐光発光性ドーパント材料（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）を含み、第二ホスト材料（化合物ＧＨ１−１）を含まない発光層として算出した。このとき、発光層における各材料の濃度は、実施例１０では、第一ホスト材料が９０質量％、燐光発光性ドーパント材料が１０質量％とした。つまり、含まない第二ホスト材料の質量の分を第一ホスト材料として増量した。【０２０１】
【表７】
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【産業上の利用可能性】
【０２０２】
本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイや照明装置に利用できる。
【符号の説明】
【０２０３】
１，１Ａ，１Ｂ  有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）
２  基板
３  陽極
４  陰極
５  発光層
６  正孔輸送層
７  電子輸送層
【図１】
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【図２】
0005898194.tif 000069
【図３】
0005898194.tif 000070