(57)【要約】【課題】発光効率及び色度に優れた有機電界発光素子を提供する。【解決手段】陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有し、発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料とを含み、かつ、発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層から近い順に、Ｉｐ２、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、又は、発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、発光層の電子親和力をＥａ１、三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層から近い順に、Ｅａ２、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすことを特徴とする有機電界発光素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料とを含み、かつ、前記発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、該三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層から近い順に、Ｉｐ２、Ｉｐ３、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞Ｉｐ３＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、または、前記発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層の電子親和力をＥａ１、該三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層から近い順に、Ｅａ２、Ｅａ３、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３＜…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすこと、を特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光性材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料と含み、かつ、前記発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、該三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層から近い順に、Ｉｐ２、Ｉｐ３、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞Ｉｐ３＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、及び、前記発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層の電子親和力をＥａ１、該三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層から近い順に、Ｅａ２、Ｅａ３、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３＜…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすこと、を特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加したときに、前記同一層に含まれる少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも２種が発光することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも１種の発光材料が青色の発光材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記青色の発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
白色発光であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記同一層に含まれる前記少なくとも２種の発光材料の濃度が各々２質量％以下であり、かつ、前記同一層に含まれる前記少なくとも２種の発光材料の濃度の合計が３質量％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる有機電界発光素子（単に、素子、発光素子、またはＥＬ素子ともいう。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、種々の表示素子に関する研究開発が活発であり、中でも有機電界発光（ＥＬ）素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。
一般に有機ＥＬ素子は、発光層もしくは発光層を含む複数の有機層を挟んだ対向電極から構成されており、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が発光層において再結合し、生成した励起子からの発光を利用するもの、又は前記励起子からエネルギー移動によって生成する他の分子の励起子からの発光を利用するものである。
しかし、省エネルギ−や耐久性向上の点で、さらに発光効率向上および輝度向上が強く求められている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は自発光の面光源であることから、例えば、白色光源としての利用が考えられる。Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ'Ｅｃｌａｉｒａｇｅ（ＣＩＥ）により定義されているように、理想的な白色光源は（０．３３，０．３３）のＣＩＥ色度図上の座標を有する。白色発光は、青色，緑色，赤色の３色の発光材料、あるいは補色関係にある２色の発光材料の発光により得ることができる。
白色発光素子としては、低電圧，高輝度、かつ色度の高い白色発光が望まれている。低電圧化，高輝度化のため、蛍光発光材より発光効率の高い燐光発光材の使用が望まれている（例えば、特許文献１，２，３参照。）が、特に、発光素子としての発光効率向上のために、青色発光の燐光材料の開発および青色燐光材を有効に発光させる素子の開発が望まれている。その理由として、青色の発光強度が低い場合、所望の色度を得るために、高効率発光することが知られている緑色や，赤色の燐光発光強度を下げて調整する必要が生じ、結果的に発光素子としての発光効率が低下してしまうことが挙げられる。
また、白色発光素子においては、発光材間のエネルギー移動（青色→緑色→赤色）が生じると、色度が悪化してしまうという問題もあり、改良が望まれていた。特許文献３には、青色、緑色、赤色の発光層にそれぞれ燐光発光材を使用した白色発光素子が開示されている。しかしながら、発光効率や色度の点でいまだ不十分であり、更なる改良が望まれていた
【特許文献１】特開２００１−３１９７８０号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１０８７号公報
【特許文献３】特表２００４−５２２２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、発光効率および色度に優れた有機電界発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記実情に鑑み本発明者らは、鋭意研究を行ったところ、上記課題を解決しうることを見出し本発明を完成した。
即ち、本発明は下記の手段により達成される。
【０００６】
＜１＞  陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料とを含み、かつ、前記発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、該三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層から近い順に、Ｉｐ２、Ｉｐ３、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞Ｉｐ３＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、または、前記発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層の電子親和力をＥａ１、該三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層から近い順に、Ｅａ２、Ｅａ３、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３＜…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすこと、を特徴とする有機電界発光素子。
【０００７】
＜２＞  陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料と含み、かつ、前記発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、該三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層から近い順に、Ｉｐ２、Ｉｐ３、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞Ｉｐ３＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、及び、前記発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層の電子親和力をＥａ１、該三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層から近い順に、Ｅａ２、Ｅａ３、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３＜…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすこと、を特徴とする有機電界発光素子。
【０００８】
＜３＞  前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加したときに、前記同一層に含まれる少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも２種が発光することを特徴とする上記＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
【０００９】
＜４＞  前記少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも１種の発光材料が青色の発光材料であることを特徴とする上記＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜５＞  前記青色の発光材料が燐光発光材料であることを特徴とする上記＜４＞に記載の有機電界発光素子。
＜６＞  白色発光であることを特徴とする上記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【００１０】
＜７＞  前記同一層に含まれる前記少なくとも２種の発光材料の濃度が各々２質量％以下であり、かつ、前記同一層に含まれる前記少なくとも２種の発光材料の濃度の合計が３質量％以下であることを特徴とする上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い発光効率および色度に優れた有機ＥＬ素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に少なくとも一層の発光層を含む複数の有機化合物層を有し、前記発光層のうち少なくとも同一層に、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料とを含み、かつ、前記発光層と陽極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層のイオン化ポテンシャルをＩｐ１、該三層以上の有機化合物層のイオン化ポテンシャルを発光層に隣接した層から順に、Ｉｐ２、Ｉｐ３、…、Ｉｐｎとしたときに、式（１）：Ｉｐ１＞Ｉｐ２＞Ｉｐ３＞…＞Ｉｐｎ（ｎは４以上の整数）の関係を満たすこと、または、前記発光層と陰極との間に三層以上の有機化合物層を有し、前記発光層の電子親和力をＥａ１、該三層以上の有機化合物層の電子親和力を発光層に隣接した層から順に、Ｅａ２、Ｅａ３、…、Ｅａｍとしたときに、式（２）：Ｅａ１＜Ｅａ２＜Ｅａ３＜…＜Ｅａｍ（ｍは４以上の整数）の関係を満たすこと、を特徴とする。
上記構成とすることにより、高い発光効率および色度に優れた有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００１３】
本発明の有機電界発光素子は、発光層と陽極との間（陽極側）に、及び／又は、発光層と陰極との間（陰極側）に、有機化合物層を３層以上有することが必要である。
このような構成とすることによって、隣り合う層の間のポテンシャル障壁を減らすことができ、発光効率、発光輝度が高くすることができる。
本発明の有機電界発光素子は、発光層と両極間のそれぞれに前記有機化合物層を有することが好ましく、さらに、該有機化合物層は、前記発光層及び両極に隣接して設けられることが好ましい。
前記隣り合う層の間の障壁は、電荷の移動のし易さから、０．５ｅＶ以下が好ましく、０．４ｅＶが更に好ましく、０．３ｅＶ以下が特に好ましい。
【００１４】
ここで、本発明の発光素子における「各層のイオン化ポテンシャル」とは、その層に１０質量％以上含まれる材料の中で最もイオン化ポテンシャルが小さい材料のイオン化ポテンシャルを意味する。本明細書におけるイオン化ポテンシャルは、ＡＣ−１（理研計器（株）製）を用いて室温・大気下で測定した値を採用する。ＡＣ−１の測定原理については、安達千波矢等著「有機薄膜仕事関数データ集」シーエムシー出版社２００４年発行に記載されている。
【００１５】
また、本発明の発光素子における「各層の電子親和力」とは、その層に１０質量％以上含まれる材料の中で最も電子親和力が大きい材料の電子親和力を意味する。本発明における電子親和力は、イオン化ポテンシャル測定に用いた膜の紫外可視吸収スペクトルを測定し、吸収スペクトルの長波長端のエネルギーから励起エネルギーを求め、励起エネルギーと前記イオン化ポテンシャルの値から算出する。本明細書においては、島津製作所製のＵＶ３１００型分光光度計で測定した紫外可視吸収スペクトルを用いる。
【００１６】
本発明の発光素子における前記陽極側の有機化合物層の層数（ｎ−１）は、層間のポテンシャル障壁を減少させること、及び製造コスト低減の観点から、３層〜５層有することが好ましく、３層〜４層有することがより好ましい。
また、陰極側の有機化合物層（ｍ−１）についても、層間のポテンシャル障壁を減少させること、及び製造コスト低減の観点から、３層〜５層有することが好ましく、３層〜４層有することがより好ましい。
前記両極の有機化合物層の層数は、同数であっても、異なってもよい。
【００１７】
本発明の発光素子における発光層が１層である場合は、発光層のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）は６．４ｅＶ以下が好ましく、６．３ｅＶ以下がより好ましく、６．２ｅＶ以下が特に好ましい。また、発光層の電子親和力（Ｅａ１）は、２．１ｅＶ以上が好ましく、２．２ｅＶ以上がより好ましく、２．３ｅＶ以上が特に好ましい。
【００１８】
前記発光層の陽極側に隣接する有機化合物層のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）は、６．２〜５．３ｅＶが好ましく、６．１〜５．４ｅＶがより好ましく、６．０〜５．５ｅＶが特に好ましい。
前記発光層と陽極の間に設けられた他の有機化合物層のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ３、４、…、ｎ）は、５．８ｅＶ以下が好ましく、５．７ｅＶ以下がより好ましく、５．６ｅＶ以下が特に好ましい。
【００１９】
前記発光層の陰極側に隣接する有機化合物層の電子親和力（Ｅａ２）は、２．２〜３．１ｅＶが好ましく、２．３〜３．０ｅＶがより好ましく、２．４〜２．９ｅＶが特に好ましい。
前記発光層と陰極の間に設けられた他の有機化合物層（電子輸送層）の電子親和力（Ｅａ３、４、…、ｍ）は、２．６ｅＶ以上が好ましく、２．７ｅＶ以上がより好ましく、２．８ｅＶ以上が特に好ましい。
【００２０】
本発明におけるイオン化ポテンシャル又は電子親和力の関係は、各層を構成する材料の中から、上記したイオン化ポテンシャル又は電子親和力を示す材料を選択して組み合わせることにより制御される。
【００２１】
また、本発明の素子は電圧を印加したとき、前記同一層に含まれる少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも２種が発光することが好ましい。
前記少なくとも２種の発光材料のうち少なくとも２種が発光することにより、様々な色相の発光素子とすることができる。
ここで、発光しているかの判断は以下のようにして行う。まず、各々の発光材料を単独でガラス基板上に成膜したものに対し、紫外線を照射した時に得られる発光スペクトルを観測し、各々の材料の発光スペクトルの最大値における波長を調べる。続いて、本発明の素子に電圧を印加したときのスペクトルを観測し、先ほど調べた各々の材料の発光スペクトルの最大値における波長での強度が、本発明素子の発光スペクトルの最大値の１／１０以上であれば、その発光材料は発光していると判断する。
【００２２】
更にまた、本発明の素子の構成は、前記少なくとも２種の発光材料のうち、少なくとも１種の発光材料が青色発光材料であることが好ましく、さらに青色燐光発光材料であることが好ましい。
前記構成とすることにより、本発明の発光素子を白色発光させることができ、照明、液晶のバックライトなど応用範囲を広げることができる。
【００２３】
本発明に使用できる基板、陽極および陰極は、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができるが、発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
【００２４】
本発明における有機化合物層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。更に、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。
【００２５】
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層におけるホスト材料は１種であっても２種以上であっても良く、２種以上の場合は、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。電荷輸送性のホスト材料の他に、さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しないホスト材料を含んでいても良い。
ホスト材料に用いられる材料は、特に限定はなく、公知の物から適宜選択して用いることができる。例えば、電子輸送性ホスト材料およびホール輸送性ホスト材料は、それぞれ、電子輸送層，電子注入層に用いられる材料、正孔輸送層、正孔注入層に用いられる材料を好適に使用することができる。
【００２６】
本発明の発光素子は、少なくとも１種の燐光発光材料を含む少なくとも２種の発光材料とホスト材料とを同一発光層に含む。
燐光発光材料としては、特に限定されることはなく、公知の材料から適宜選択して使用することができる。例えば、特開２００４−２２１０６８号の（００５１）から（００５７）等に記載のものを挙げることができるが、中でも、オルトメタル化金属錯体、又はポルフィリン金属錯体が好ましい。
【００２７】
上記オルトメタル化金属錯体とは、例えば山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」１５０頁、２３２頁、裳華房社（１９８２年発行）やＨ．Ｙｅｒｓｉｎ著「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｉｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」７１〜７７頁、１３５〜１４６頁、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社（１９８７年発行）等に記載されている化合物群の総称である。該オルトメタル化金属錯体を発光材料として発光層に用いることは、高輝度で発光効率に優れる点で有利である。
【００２８】
上記オルトメタル化金属錯体を形成する配位子としては、種々のものがあり、上記文献にも記載されているが、その中でも好ましい配位子としては、２−フェニルピリジン誘導体、７，８−ベンゾキノリン誘導体、２−（２−チエニル）ピリジン誘導体、２−（１−ナフチル）ピリジン誘導体、２−フェニルキノリン誘導体等が挙げられる。これらの誘導体は必要に応じて置換基を有してもよい。また、上記オルトメタル化金属錯体は、上記配位子のほかに、他の配位子を有していてもよい。
【００２９】
本発明で用いるオルトメタル化金属錯体は、Ｉｎｏｒｇ．  Ｃｈｅｍ．，  １９９１年，  ３０号，  １６８５頁、同  １９８８年，  ２７号，  ３４６４頁．、同  １９９４年，  ３３号，  ５４５頁、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，  １９９１年，  １８１号，  ２４５頁、Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，  １９８７年，  ３３５号，  ２９３頁、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．    １９８５年，  １０７号，  １４３１頁  等、種々の公知の手法で合成することができる。
上記オルトメタル化錯体の中でも、三重項励起子から発光する化合物が本発明においては発光効率向上の観点から好適に使用することができる。また、ポルフィリン金属錯体の中ではポルフィリン白金錯体が好ましい。
【００３０】
ホスト材料の発光層中における含有量としては、特に限定されるものではないが、中でも、９０〜９９．９質量％が好ましく、９５〜９９．９質量％がより好ましく、９７〜９９．９質量％が特に好ましい。
【００３１】
本発明においては、上記燐光発光材料を少なくとも１種含む相異なる少なくとも２種の発光材料を用いることにより、任意の色の発光素子を得ることができる。白色発光素子は、上記燐光発光材料を少なくとも１種含む相異なる少なくとも２種の発光材料、中でも、３種以上の発光材料を選択することが、より高発光効率で、より高発光輝度な白色発光素子を得る観点から好ましい。これらの発光材料は上記例より適切に選ぶことができる。
例えば、２種の発光材料として補色関係にある青色発光材料と橙色発光材料との組み合わせにより白色発光素子を得ることができ、さらに、青色発光材料、緑色発光材料、赤色発光材料の相異なる３種以上の発光材料を適切に選択することにより、白色発光素子を得ることができる。
中でも、前記青色発光材料としては、極大発光波長（発光強度が極大となる時の波長）が４００〜５００ｎｍである材料が好ましく、４２０〜４９０ｎｍがより好ましく、４３０〜４７０ｎｍが特に好ましい。
また、緑色発光材料としては、５００〜５７０ｎｍが好ましく、５００〜５６０ｎｍがより好ましく、５００〜５５０ｎｍが特に好ましい。
また、赤色発光材料としては、５８０〜６７０ｎｍが好ましく、５９０〜６６０ｎｍがより好ましく、６００〜６５０ｎｍが特に好ましい。
【００３２】
本発明の発光素子の発光層は、一層であっても、複数層であってもよい。
本発明の白色発光素子を作成する場合、２種の発光材料を用いるとき、前記発光層のうち同一の層に、前記２種の発光材料を前記ホスト材料とともに含有する必要があり、３種の発光材料を用いた場合においては、３種の発光材料が前記同一の層に含まれていても、また、２種の発光材料を含んだ層と他の１種の発光材料を含んだ層とがそれぞれ別々に積層されていてもよい。
いずれの場合にしても、含有される少なくとも２種の発光材料が全て別々の層に含まれる場合と比較して、層数を減らすことができ、簡便に発光素子を作成できる。
【００３３】
また、本発明における発光層は、少なくとも２種の発光材料を含有し、該発光材料のうち少なくとも１種は燐光発光材料であることが必要であるが、該燐光発光材料に加え、蛍光発光材料を併用して使用することもできる。本発明で使用できる蛍光発光材料の例としては、特に制限はなく、公知のものから適宜選択することができる。例えば、特開２００４−１４６０６７号の［００２７］、特開２００４−１０３５７７号の［００５７］等に記載のものを挙げることができるが、本発明はこれに限定されない。
【００３４】
更に本発明においては、発光材料の濃度を各々５質量％以下とし、全ての発光材料の濃度の合計を１０質量％以下とすることが好ましい。更に、各々の発光材料を０．０３％以上３％以下とし、全ての発光材料の濃度の合計を５質量％以下とすることがより好ましく、さらに、各々０．１％以上２％以下とし、全ての発光材料の濃度の合計を３質量％以下とすることが好ましい。
【００３５】
また、発光材料に青色材料を含む場合、ホストとして用いられる材料の最低励起三重項エネルギー（以下、Ｔ1と称する）は、
６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２５１．４ｋＪ／ｍｏｌ）以上９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下が好ましく、６３ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２６４ｋＪ／ｍｏｌ）以上８５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３５６．２ｋＪ／ｍｏｌ）以下がより好ましく、６５ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２７２ｋＪ／ｍｏｌ）以上８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ）以下が更に好ましく、６６ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２７６．５ｋＪ／ｍｏｌ）以上８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３３５．２ｋＪ／ｍｏｌ）以下が特に好ましい。
発光材料のＴ1と比較して、ホスト材料のＴ1が小さいと、発光材料にできた励起子がホストに移動してしまい好ましくない。ここで、発光材料が短波長に発光ピークを持つ青色材料の場合を考えると、青色材料のＴ1は大きいため、励起子をホスト材料に移動させないという観点から、上記のようなＴ1をもつホスト材料が好ましい。
【００３６】
本発明の有機電界発光素子における、基板、電極、各有機層、その他の層、等の構成要素については、例えば、特開２００４−２２１０６８号の［００１３］から［００８２］、特開２００４−２１４１７８号の［００１７］から［００９１］、特開２００４−１４６０６７号の［００２４］から［００３５］、特開２００４−１０３５７７号の［００１７］から［００６８］、特開２００３−３２３９８７号の［００１４］から［００６２］、特開２００２−３０５０８３号の［００１５］から［００７７］、特開２００１−１７２２８４号の［０００８］から［００２８］、特開２０００−１８６０９４号の［００１３］から［００７５］、特表２００３−５１５８９７号の［００１６］から［０１１８］等に記載のものが本発明においても同様に適用することができる。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【００３８】
有機電界発光素子の重要な特性値として、外部量子効率（発光効率）がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝素子から放出されたフォトン数／素子に注入された電子数」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子と言える。
【００３９】
また、発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出することができる。すなわち、電流密度値を用い、入力した電子数を算出することができる。そして、発光スペクトルと比視感度曲線（スペクトル）を用いた積分計算により、発光輝度を発光したフォトン数に換算することができる。これらから外部量子効率（％）は、「（発光したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算することができる。
【００４０】
本発明においては、ケースレー社製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、トプコン社製分光放射輝度計ＳＲ−３を用いて発光スペクトルを測定し、１０００ｃｄ／ｍ 2における外部量子効率とＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）を求める。
【００４１】
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
【００４２】
本発明の発光素子は、表示素子、ディスプレイ（例えば、フルカラ−ディスプレイ）、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源（例えば、光源アレイ）、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等の分野に好適に使用できる。
【実施例】
【００４３】
以下に、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００４４】
［比較例１］
ガラス基板上に１５０ｎｍの厚みで形成されたインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）透明導電膜（ジオマテック社製）に対し、フォトリソグラフィーと塩酸エッチングを用いてパターニングし、陽極を形成した。パターン形成したＩＴＯ基板を、アセトンによる超音波洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコールによる超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行って、真空蒸着装置内に設置した。その後、蒸着装置内を排気した。
【００４５】
続いて、上記蒸着装置内にて下記に示す４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）を加熱して、蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
【００４６】
【化１】
2006310815.tif 000002
【００４７】
引続き、上記により形成された正孔輸送層の上に、発光層に含有されるホスト材料としての４，４'−Ｎ，Ｎ'−ジカルバゾール−ビフェニル（ＣＢＰ）と、青色発光材料のイリジウム（ＩＩＩ）ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナート−Ｎ，Ｃ２］ピコリネート（Ｆｉｒｐｉｃ）と、緑色発光材料のトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と、赤色発光材料のドーパントＡとを加熱し、同時蒸着することで発光層の成膜を行った。ＣＢＰの蒸着速度は０．２ｎｍ／秒に制御し、Ｆｉｒｐｉｃが１．５質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）3が０．５質量％、ドーパントＡが０．５質量％含有された膜厚３０ｎｍの発光層を正孔輸送層の上に積層した。
【００４８】
【化２】
2006310815.tif 000003
【００４９】
更に、下の式で表されるアルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナト）４−フェニルフェノレート（ＢＡｌｑ）を、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚３０ｎｍの電子輸送層を発光層の上に積層した。
【００５０】
【化３】
2006310815.tif 000004
【００５１】
その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒、１ｎｍの膜厚で電子輸送層の上に成膜して電子注入層を形成し、更に、アルミニウムを蒸着速度０．５ｎｍ／秒、膜厚１５０ｎｍの陰極を形成した。
また、陽極及び陰極より、それぞれアルミニウムのリード線を結線した。
尚、蒸着時は、所望の膜厚が得られるよう、水晶発振式成膜コントローラを用いてモニターした。
【００５２】
ここで得られた積層体を、空気に晒すことなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れた。内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバーに、前記グローブボックス内で水分吸収剤（サエスゲッターズ製）を貼り付けた。この封止カバーと、接着剤として紫外線硬化型接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止した。
以上のようにして、比較例１の有機ＥＬ素子を得た。
【００５３】
［比較例２］
比較例１と同様に、ガラス基板上に、ＩＴＯ透明導電膜を堆積したものをパターニング・洗浄し、真空蒸着装置内に設置した。その後、蒸着装置内を排気した。
【００５４】
続いて、上記蒸着装置内にて下記に示す銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの正孔注入層を形成した。
【００５５】
【化４】
2006310815.tif 000005
【００５６】
次いで、上記により形成された正孔注入層の上に、α−ＮＰＤを加熱して、蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚３０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
【００５７】
引続き、上記により形成された正孔輸送層の上に、発光層に含有されるホスト材料として、ＣＢＰと、青色発光材料のＦｉｒｐｉｃと、緑色発光材料のＩｒ（ｐｐｙ）3と、赤色発光材料のドーパントＡとを加熱し、同時蒸着によって発光層の成膜を行った。ＣＢＰの蒸着速度は０．２ｎｍ／秒に制御し、Ｆｉｒｐｉｃが１．５質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）3が０．５質量％、ドーパントＡが０．５質量％含有された膜厚３０ｎｍの発光層を正孔輸送層の上に積層した。
【００５８】
更に続いて、ＢＡｌｑを、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの正孔ブロック層を発光層の上に積層した。
【００５９】
更に続いて、正孔ブロック層の上に、下記に示すトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（ＩＩＩ）（Ａｌｑ）を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着し、３５ｎｍの膜厚の電子輸送層を形成した。
【００６０】
【化５】
2006310815.tif 000006
【００６１】
その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒、１ｎｍの膜厚で電子輸送層の上に成膜して電子注入層を形成し、更に、アルミニウムを蒸着速度０．５ｎｍ／秒、膜厚１５０ｎｍの陰極を形成した。
尚、蒸着時は、所望の膜厚が得られるよう、水晶発振式成膜コントローラを用いてモニターした。
【００６２】
次に、陽極及び陰極に、それぞれアルミニウムのリード線を結線した。
ここで得られた積層体を、空気に晒すことなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れた。内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバーに、前記グローブボックス内で水分吸収剤（サエスゲッターズ製）を貼り付けた。この封止カバーと、接着剤として紫外線硬化型接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止した。
以上のようにして、比較例２の有機ＥＬ素子を得た。
【００６３】
［比較例３］
比較例２において、発光層に含有されるホスト材料を、ＣＢＰから下記に示す４，４'−Ｎ，Ｎ'−ジカルバゾール−ビフェニル（ｍＣＰ）と変更した以外は比較例２と同様にして比較例３の有機ＥＬ素子を作成した。
【００６４】
【化６】
2006310815.tif 000007
【００６５】
［実施例１］
比較例１と同様に、ガラス基板上に、ＩＴＯ透明導電膜を堆積したものをパターニング・洗浄し、真空蒸着装置内に設置した。その後、蒸着装置内を排気した。
【００６６】
続いて、上記蒸着装置内にてＣｕＰｃを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの第１正孔輸送層を形成した。
次いで、上記により形成された第１正孔輸送層の上に、α−ＮＰＤを加熱して、蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚３０ｎｍの第２正孔輸送層を形成した。
引続き、上記により形成された第２正孔輸送層の上に、下記に示す４，４'，４''−トリス（Ｎ−カルバゾリル）−トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）を加熱して、蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの第３正孔輸送層を形成した。
【００６７】
【化７】
2006310815.tif 000008
【００６８】
引続き、上記により形成された第３正孔輸送層の上に、発光層に含有されるホスト材料のｍＣＰと、青色発光材料のＦｉｒｐｉｃと、緑色発光材料のＩｒ（ｐｐｙ）3と、赤色発光材料のドーパントＡとを加熱し、同時蒸着によって発光層の成膜を行った。ｍＣＰの蒸着速度は０．２ｎｍ／秒に制御し、Ｆｉｒｐｉｃが１．５質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）3が０．５質量％、ドーパントＡが０．５％含有された膜厚３０ｎｍの発光層を正孔輸送層の上に積層した。
【００６９】
更に、下記に示すＥＴＭ−１を、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの第１電子輸送層を発光層の上に積層した。
【００７０】
【化８】
2006310815.tif 000009
【００７１】
更に続いて、ＢＡｌｑを、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で蒸着を行い、膜厚１０ｎｍの第２電子輸送層を第１電子輸送層の上に積層した。
【００７２】
更に続いて、第２電子輸送層の上に、Ａｌｑを蒸着速度０．２ｎｍ／秒で蒸着し、２５ｎｍの膜厚の第３電子輸送層を形成した。
【００７３】
その後、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を蒸着速度０．１ｎｍ／秒、１ｎｍの膜厚で電子輸送層の上に成膜して電子注入層を形成し、更に、アルミニウムを蒸着速度０．５ｎｍ／秒、膜厚１５０ｎｍの陰極を形成した。
尚、蒸着時は、所望の膜厚が得られるよう、水晶発振式成膜コントローラを用いてモニターした。
【００７４】
次に、陽極及び陰極より、それぞれアルミニウムのリード線を結線した。
ここで得られた積層体を、空気に晒すことなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れた。内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバーに、前記グローブボックス内で水分吸収剤（サエスゲッターズ製）を貼り付けた。この封止カバーと、接着剤として紫外線硬化型接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ製）を用いて封止した。
以上のようにして、実施例１の有機ＥＬ素子を得た。
【００７５】
［素材物性の評価］
（１）イオン化ポテンシャル
ガラス基板上に、有機化合物層に用いた各化合物を、５０ｎｍの厚みになるように蒸着した。この膜を常温常圧下、理研計器（株）製の紫外線光電子分析装置ＡＣ−１によりイオン化ポテンシャルを測定した。なお、ＥＴＭ−１のイオン化ポテンシャルについては、金基板上に５０ｎｍ厚みに蒸着した膜を用いて、ＰＨＩ社製のＭＵＬ−０１０ＨＩにより測定した。
【００７６】
（２）電子親和力
イオン化ポテンシャル測定に用いた膜の紫外可視吸収スペクトルを、島津製作所製のＵＶ３１００型分光光度計で測定し、吸収スペクトルの長波長端のエネルギーから励起エネルギーを求めた。励起エネルギーと前記イオン化ポテンシャルの値から電子親和力を算出した。
これらの結果を下記表１に示す。
【００７７】
【表１】
2006310815.tif 000010
【００７８】
これらの測定値を用いて、比較例１〜３、実施例１における各層のイオン化ポテンシャルをまとめると、以下の表のようになる。
【００７９】
【表２】
2006310815.tif 000011
【００８０】
【表３】
2006310815.tif 000012
【００８１】
【表４】
2006310815.tif 000013
【００８２】
【表５】
2006310815.tif 000014
【００８３】
［有機電界発光素子の評価］
得られた比較例１〜３、実施例１の各々の素子に対して、ソ−スメジャ−ユニット２４００型（ケースレー製）を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し、発光させた。１０００ｃｄ／ｍ2時の外部量子効率（η1000）（％）を求め、また、ＳＲ−３（トプコン製）を用いて発光スペクトルを測定し、ＣＩＥ１９６４色度座標（ｘ，ｙ）を求めた。ＣＩＥ色度座標の値は、理想的な白色光源（０．３３，０．３３）に近いほど、良好であることを示す。これらの値を表６に示す。
【００８４】
【表６】
2006310815.tif 000015
【００８５】
比較例１と２との比較において、層の数を増やすことで効率は向上することが分かる。また、比較例２と３との比較において、青色材料からホスト材料に励起子が移動するのを防ぐために高いＴ1のホスト材料（ＣＢＰ：６０ｋｃａｌ／ｍｏｌ；ｍＣＰ：６７ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を用いた比較例３において、発光層陰極間、発光層陽極間の層の数が２層では、発光効率及び色度共に不十分であることが分かる。
一方、電子輸送層及び正孔輸送層をそれぞれ三層有する実施例１は、表６から明らかな通り、発光効率及び色度共によい素子が得られることが分かる。
また、実施例１において、ＴＣＴＡの代わりに下記に示すＨＴＭ−１、ＥＴＭ−１の代わりにＥＴＭ−２又はＥＴＭ−３を用いて素子を作成しても、同様の効果が得られる。これらの材料のイオン化ポテンシャル・電子親和力は下記表７のとおりである。
これは、最も陽極に近い有機層から発光層までの範囲において、隣り合う層のイオン化ポテンシャルの差を小さくすることができ、また、最も陰極に近い有機層から発光層までの範囲において、隣り合う層の電子親和力の差を小さくすることができた為と推定できる。
以上のように、本発明の構成の発光素子を作成することによって、効率が高く、色度の良い素子が得られる。
【００８６】
【化９】
2006310815.tif 000016
【００８７】
【表７】
2006310815.tif 000017