(57)【要約】【課題】  発光効率が向上されるとともに駆動電圧が低くかつ発光寿命が向上された有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。【解決手段】  有機ＥＬ素子１００の発光層５は、ホスト材料に三重項発光材料からなる発光ドーパントおよび三重項発光材料からなる補助ドーパントがドープされることにより形成される。補助ドーパントの発光ピーク波長は、発光ドーパントの発光ピーク波長よりも短い。補助ドーパントのエネルギーギャップは、ホスト材料のエネルギーギャップと発光ドーパントのエネルギーギャップとの間にある。【選択図】        図１
2006041395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と、
発光層と、
電子注入電極とを順に備え、
前記発光層は、
三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなる第１のドーパントと、
三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ前記第１のドーパントの発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する第２のドーパントとを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
ホール注入電極と、
発光層と、
電子注入電極とを順に備え、
前記発光層は、
三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ第１のエネルギーギャップを有する第１のドーパントと、
三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ前記第１のエネルギーギャップよりも大きい第２のエネルギーギャップを有する第２のドーパントと、
前記第２のエネルギーギャップよりも大きい第３のエネルギーギャップを有するホスト材料とを含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記発光層中の前記第２のドーパントの濃度が８重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記第１のドーパントの発光ピーク波長と第２のドーパントの発光ピーク波長との差が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項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】
前記第１のドーパントの発光ピーク波長は６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の範囲内にあり、前記第２のドーパントの発光ピーク波長は５５０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４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６】
前記第２のドーパントは、下記式（１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項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。
【化１】
2006041395.tif 000052
【請求項７】
前記第２のドーパントは、下記式（２）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項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。
【化２】
2006041395.tif 000053
【請求項８】
前記第１のドーパントは、下記式（３）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜７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。
【化３】
2006041395.tif 000054
【請求項９】
前記第１のドーパントは、下記式（４）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜７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。
【化４】
2006041395.tif 000055
【請求項１０】
前記第１のドーパントは、下記式（５）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜７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。
【化５】
2006041395.tif 000056
【請求項１１】
前記第１のドーパントは、下記式（６）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜７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。
【化６】
2006041395.tif 000057
【請求項１２】
前記第１のドーパントの発光ピーク波長は５５０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の範囲内にあり、
前記第２のドーパントの発光ピーク波長は５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項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１３】
前記第２のドーパントは、下記式（７）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１２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。
【化７】
2006041395.tif 000058
【請求項１４】
前記第２のドーパントは、下記式（８）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１２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。
【化８】
2006041395.tif 000059
【請求項１５】
前記第１のドーパントは、下記式（１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１２〜１４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。
【化９】
2006041395.tif 000060
【請求項１６】
前記第１のドーパントは、下記式（２）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１２〜１４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。
【化１０】
2006041395.tif 000061
【請求項１７】
前記第２のドーパントの発光ピーク波長は４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の範囲内にあり、
前記第１のドーパントの発光ピーク波長は５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項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１８】
前記第２のドーパントは、下記式（９）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ３は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１７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。
【化１１】
2006041395.tif 000062
【請求項１９】
前記第２のドーパントは、下記式（１０）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１およびＲ２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１７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。
【化１２】
2006041395.tif 000063
【請求項２０】
前記第２のドーパントは、下記式（１１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１およびＲ２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１７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。
【化１３】
2006041395.tif 000064
【請求項２１】
前記第１のドーパントは、下記式（７）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１７〜２０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。
【化１４】
2006041395.tif 000065
【請求項２２】
前記第１のドーパントは、下記式（８）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項１〜３および１７〜２０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。
【化１５】
2006041395.tif 000066
【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】
近年、情報機器の多様化に伴い、一般に使用されているＣＲＴ（陰極線管）に比べて消費電力が少ない平面表示素子に対するニーズが高まってきている。このような平面表示素子の一つとして、高効率・薄型・軽量・低視野角依存性等の特徴を有する有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬと略記する。)素子が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを有機材料からなる発光層内へ注入し、注入された電子およびホールを発光中心で再結合させて有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態へ戻るときに光を発生する自発光型の素子である。
【０００４】
キャリアの再結合により生成される励起状態には一重項励起状態および三重項励起状態がある。従来より開発されてきた有機ＥＬ素子の多くは、一重項励起状態から基底状態へ戻るときのエネルギー差（一重項励起エネルギー）により発光するものである。このような従来の有機ＥＬ素子によれば、蛍光のみが観測され、三重項励起状態を経由して基底状態へ戻るときのエネルギー差（三重項励起エネルギー）による発光（燐光）は観測されない。
【０００５】
ここで、一重項励起状態から発光が生じる材料を一重項発光材料と呼び、三重項励起状態から発光が生じる材料を三重項発光材料と呼ぶ。なお、一重項励起状態からの発光を蛍光と呼ぶため、一重項発光材料を蛍光発光材料と呼ぶ場合もあり、三重項励起状態からの発光を燐光と呼ぶため、三重項発光材料を燐光発光材料と呼ぶ場合もある。
【０００６】
量子力学的考察によれば、一重項励起状態の一重項励起子と三重項励起状態の三重項励起子との形成確率は統計的に１：３であることが知られている。したがって、三重項発光材料を用いた場合、一重項発光材料を用いた場合よりも高い発光効率が得られると考えられる。
【０００７】
近年、発光効率の向上の観点から三重項発光材料を用いた有機ＥＬ素子の開発が進められている（非特許文献１および２参照）。
【非特許文献１】M.A.Baldo et al., Applied Physics Letters, Vol.75, No.1, p.4, (1999)
【非特許文献２】S.Lamansky et al., J. Am. Chem. Soc., 123, 4304-4312 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、三重項発光材料を用いた有機ＥＬ素子は、高い発光効率の観点から有望であるが、駆動電圧（発光開始電圧）が高く、発光寿命が短いという課題がある。
【０００９】
また、有機ＥＬ素子の発光層中に１０重量％以上の濃度で三重項発光材料をドープした場合、発光効率が低下することが報告されている（非特許文献１参照）。これは、濃度消光によるものであると考えられる。濃度消光とは、発光分子の濃度が高くなることにより発光が弱くなる現象である。
【００１０】
そのため、従来は、発光層中に三重項発光材料が６重量％以下、多くとも８％程度以下しかドープされていない。
【００１１】
上記の理由から発光層中の三重項発光材料の濃度を最適化することにより高い発光効率、低い駆動電圧および長い発光寿命のすべてを満足させることはできない。その結果、三重項発光材料を用いた有機ＥＬ素子において、現実には、発光効率、駆動電圧および発光寿命が最適化されていない。
【００１２】
本発明の目的は、発光効率が向上されるとともに駆動電圧が低く発光寿命が向上された有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、三重項発光材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を向上させるべく種々の実験および検討を重ねた結果、特定の関係を有する異なる三重項発光材料を発光層にドープすることにより濃度消光を抑制することができ、発光効率および発光寿命を向上させることが可能になるとともに、駆動電圧を低下させかつ発光寿命を向上させることができることを見出し、以下の発明を案出した。
【００１４】
第１の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と、発光層と、電子注入電極とを順に備え、発光層は、三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなる第１のドーパントと、三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ第１のドーパントの発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する第２のドーパントとを含むものである。
【００１５】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層中に第１のドーパントおよび第２のドーパントが含まれる。第２のドーパントの発光ピーク波長は第１のドーパントの発光ピーク波長よりも短い。
【００１６】
ホール注入電極からホールが注入され、電子注入電極から電子が注入されると、発光層中のホスト材料でホールと電子とが再結合し、ホスト材料が励起状態になる。ホスト材料の励起エネルギーが第１のドーパントに移動し、三重項励起エネルギーが発光に変換される。また、第２のドーパントでホールと電子とが再結合し、第２のドーパントが励起状態となる。第２のドーパントの三重項励起エネルギーは第１のドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。
【００１７】
第２のドーパントはホスト材料に比べてホールおよび電子の伝導帯すなわちＨＯＭＯ（最高被占有分子軌道）およびＬＵＭＯ（最低空分子軌道）がエネルギー的に安定であるため、発光層中に第２のドーパントがドープされることにより発光層へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【００１８】
この場合、第２のドーパントの三重項励起エネルギーは第１のドーパントへ移動するため、発光層中に第１のドーパントに加えて第２のドーパントがドープされても濃度消光が発生しにくい。したがって、第１および第２のドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【００１９】
第２の発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入電極と、発光層と、電子注入電極とを順に備え、発光層は、三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ第１のエネルギーギャップを有する第１のドーパントと、三重項励起エネルギーを発光に変換しうる材料からなりかつ第１のエネルギーギャップよりも大きい第２のエネルギーギャップを有する第２のドーパントと、第２のエネルギーギャップよりも大きい第３のエネルギーギャップを有するホスト材料とを含むものである。
【００２０】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層がホスト材料、第１のドーパントおよび第２のドーパントにより形成される。発光層中の第２のドーパントの第２のエネルギーギャップは、第１のドーパントの第１のエネルギーギャップとホスト材料の第３のエネルギーギャップとの間にある。
【００２１】
ホール注入電極からホールが注入され、電子注入電極から電子が注入されると、発光層中のホスト材料でホールと電子とが再結合し、ホスト材料が励起状態になる。ホスト材料の励起エネルギーが第１のドーパントに移動し、三重項励起エネルギーが発光に変換される。また、第２のドーパントでホールと電子とが再結合し、第２のドーパントが励起状態となる。第２のドーパントの三重項励起エネルギーは第１のドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。
【００２２】
第２のドーパントはホスト材料に比べてホールおよび電子の伝導帯すなわちＨＯＭＯ（最高被占有分子軌道）およびＬＵＭＯ（最低空分子軌道）がエネルギー的に安定であるため、発光層中に第２のドーパントがドープされることにより発光層へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【００２３】
この場合、第２のドーパントの三重項励起エネルギーは第１のドーパントへ移動するため、発光層中に第１のドーパントに加えて第２のドーパントがドープされても濃度消光が発生しにくい。したがって、第１および第２のドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【００２４】
発光層中の第２のドーパントの濃度が８重量％以上３０重量％以下であってもよい。
【００２５】
この場合、第２のドーパントから第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動量が多くなるとともに、発光層へのキャリアの輸送量が増加する。それにより、発光効率がより向上するとともに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【００２６】
第１のドーパントの発光ピーク波長と第２のドーパントの発光ピーク波長との差が３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
この場合、第２のドーパントから第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動が円滑に行われるとともに、発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、発光効率がより向上するとともに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【００２８】
また、第２のドーパントが発光したとしても、第２のドーパントの発光ピーク波長が第１のドーパントの発光ピーク波長に近いため、第１のドーパントの発光の色度が第２のドーパントの発光による影響を受けることを最小限に抑制することができる。
【００２９】
第１のドーパントの発光ピーク波長は６００ｎｍ以上６６０ｎｍ以下の範囲内にあり、第２のドーパントの発光ピーク波長は５５０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の範囲内にあってもよい。この場合、発光層から赤色発光が得られる。
【００３０】
第２のドーパントは、下記式（１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００３１】
【化１】
2006041395.tif 000003
【００３２】
この場合、赤色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、赤色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００３３】
第２のドーパントは、下記式（２）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００３４】
【化２】
2006041395.tif 000004
【００３５】
この場合、赤色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、赤色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００３６】
第１のドーパントは、下記式（３）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００３７】
【化３】
2006041395.tif 000005
【００３８】
この場合、高い発光効率で赤色発光を得ることができる。
【００３９】
第１のドーパントは、下記式（４）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００４０】
【化４】
2006041395.tif 000006
【００４１】
この場合、高い発光効率で赤色発光を得ることができる。
【００４２】
第１のドーパントは、下記式（５）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００４３】
【化５】
2006041395.tif 000007
【００４４】
この場合、高い発光効率で赤色発光を得ることができる。
【００４５】
第１のドーパントは、下記式（６）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００４６】
【化６】
2006041395.tif 000008
【００４７】
この場合、高い発光効率で赤色発光を得ることができる。
【００４８】
第１のドーパントの発光ピーク波長は５５０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の範囲内にあり、第２のドーパントの発光ピーク波長は５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の範囲内にあってもよい。この場合、発光層から橙色の発光が得られる。
【００４９】
第２のドーパントは、下記式（７）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００５０】
【化７】
2006041395.tif 000009
【００５１】
この場合、橙色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、橙色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００５２】
第２のドーパントは、下記式（８）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００５３】
【化８】
2006041395.tif 000010
【００５４】
この場合、橙色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、橙色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００５５】
第１のドーパントは、下記式（１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００５６】
【化９】
2006041395.tif 000011
【００５７】
この場合、高い発光効率で橙色発光を得ることができる。
【００５８】
第１のドーパントは下記式（２）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００５９】
【化１０】
2006041395.tif 000012
【００６０】
この場合、高い発光効率で橙色発光を得ることができる。
【００６１】
第２のドーパントの発光ピーク波長は４４０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下の範囲内にあり、第１のドーパント発光ピーク波長は５００ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあってもよい。この場合、発光層から緑色の発光が得られる。
【００６２】
第２のドーパントは、下記式（９）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ３は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００６３】
【化１１】
2006041395.tif 000013
【００６４】
この場合、緑色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、緑色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００６５】
第２のドーパントは、下記式（１０）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１およびＲ２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００６６】
【化１２】
2006041395.tif 000014
【００６７】
この場合、緑色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、緑色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００６８】
第２のドーパントは、下記式（１１）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１およびＲ２は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００６９】
【化１３】
2006041395.tif 000015
【００７０】
この場合、緑色に発光する第１のドーパントへの三重項励起エネルギーの移動がより円滑に行われるとともに発光層へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、緑色発光を高い発光効率で得ることができるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることができる。
【００７１】
第１のドーパントは、下記式（７）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ６は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００７２】
【化１４】
2006041395.tif 000016
【００７３】
この場合、高い発光効率で緑色発光を得ることができる。
【００７４】
第１のドーパントは、下記式（８）に示される分子構造を有する有機化合物を含み、Ｒ１〜Ｒ４は同一または異なり、水素原子、ハロゲン原子またはアルキル基であってもよい。
【００７５】
【化１５】
2006041395.tif 000017
【００７６】
この場合、高い発光効率で緑色発光を得ることができる。
【発明の効果】
【００７７】
本発明によれば、発光効率が向上されるとともに駆動電圧が低くかつ発光寿命が向上された有機エレクトロルミネッセンス素子が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬと呼ぶ。）素子の一例を示す模式的断面図である。
【００７９】
第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、基板１上にホール注入電極２（陽極）、有機化合物層１０および電子注入電極８（陰極）が順に積層された積層構造を有する。有機化合物層１０は、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５、ホール阻止層６および電子注入層７からなる。
【００８０】
基板１は、ガラスまたはプラスチック等からなる透明基板である。ホール注入電極２は、インジウム−スズ酸化物（以下、ＩＴＯと略記する）等の金属化合物、銀等の金属または合金からなる透明電極または半透明電極である。電子注入電極８は、マグネシウム−インジウム合金またはＩＴＯ等の金属化合物、金属または合金からなる透明電極、半透明電極または不透明電極である。
【００８１】
有機化合物層１０のホール注入層３は、例えば、プラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）により形成されたフッ化炭素（ＣＦｘ）からなる。
【００８２】
ホール輸送層４は、例えば、下記式（１２）に示されるN,N'-ジ(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル-ベンジジン（N,N'-Di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-benzidine）（以下、ＮＰＢと略記する）等の有機材料からなる。
【００８３】
【化１６】
2006041395.tif 000018
【００８４】
発光層５は、後述のホスト材料、発光ドーパントおよび補助ドーパント（アシストドーパント）からなる。発光層５に用いられる各種有機材料の詳細については後述する。
【００８５】
ホール阻止層６は、例えば、下記式（１３）に示される（（1,1'-ビスフェニル）-4-オラト）（2-メチル-8-キノリナト-N1,08）アルミニウム（((1,1'-Bisphenyl)-4-olato)(2-methyl-8-quinolinato-N1,08)Aluminum）（以下、ＢＡｌｑと略記する）等の有機材料からなる。
【００８６】
【化１７】
2006041395.tif 000019
【００８７】
電子注入層７は、例えば、下記式（１４）に示されるトリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム（Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）（以下、Ａｌｑ３と略記する）等の有機材料からなる。
【００８８】
【化１８】
2006041395.tif 000020
【００８９】
有機ＥＬ素子１００のホール注入電極２と電子注入電極８との間に駆動電圧が印加されると、発光層５が発光する。発光層５において発生された光は、ホール輸送層４、ホール注入層３、ホール注入電極２および基板１を介して外部に取り出される。このように発光層５において発生された光が、基板１を介して外部に取り出される素子の構造をバックエミッション構造と呼ぶ。
【００９０】
以下、発光層５の発光のメカニズムおよびホスト材料、発光ドーパントおよび補助ドーパントに用いられる有機材料について図２に基づき説明する。
【００９１】
図２は第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００のホール輸送層、発光層およびホール阻止層の最低空分子軌道（Lowest Unoccupied Molecular Orbital；以下、ＬＵＭＯと呼ぶ。）および最高被占有分子軌道（Highest Occupied Molecular Orbital；以下、ＨＯＭＯと呼ぶ。）のエネルギー準位ならびに電子およびホールの移動過程の一例を示す模式図である。
【００９２】
本実施の形態において、発光層５を構成するホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯにおけるエネルギー準位の関係は以下の通りである。
【００９３】
発光ドーパントＤ１のＨＯＭＯ（エネルギー準位Ｈ１）は補助ドーパントＤ２のＨＯＭＯ（エネルギー準位Ｈ２）より高く、補助ドーパントＤ２のＨＯＭＯ（エネルギー準位Ｈ２）はホスト材料５ＨのＨＯＭＯ（エネルギー準位Ｈ３）より高い。
【００９４】
また、補助ドーパントＤ２のＬＵＭＯ（エネルギー準位Ｌ２）は発光ドーパントＤ１のＬＵＭＯ（エネルギー準位Ｌ１）より高く、ホスト材料５ＨのＬＵＭＯ（エネルギー準位Ｌ３）は補助ドーパントＤ２のＬＵＭＯ（エネルギー準位Ｌ２）より高い。
【００９５】
すなわち、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯにおけるエネルギー準位の関係は次式（５０）および（５１）で表される。
【００９６】
Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３  ・・・（５０）
Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１  ・・・（５１）
すなわち、注入されるホールの安定性はホスト材料５Ｈ＜補助ドーパントＤ２＜発光ドーパントＤ１の関係を有し、注入される電子の安定性もホスト材料５Ｈ＜補助ドーパントＤ２＜発光ドーパントＤ１の関係を有する。
【００９７】
ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２の各々のエネルギーギャップを順に"Ｅ３"，"Ｅ１"，"Ｅ２"とした場合、エネルギーギャップの関係は次式（５２）で表される。
【００９８】
Ｅ３＞Ｅ２＞Ｅ１  ・・・（５２）
図１の有機ＥＬ素子１００のホール注入電極２と電子注入電極８との間に駆動電圧が印加されると、ホール注入電極２より供給されたホールがホール注入層３に注入され、電子注入電極８より供給された電子が電子注入層７に注入される。
【００９９】
ホール注入層３に注入されたホールはホール輸送層４を介して発光層５に輸送され、電子注入層７に注入された電子はホール阻止層６を介して発光層５に輸送される。
【０１００】
ホール輸送層４から発光層５へ輸送されるホールは、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２のＬＵＭＯに移動する。
【０１０１】
補助ドーパントのキャリア輸送能が高い場合、ホール輸送層４およびホール阻止層６と発光層５との間のキャリア輸送性が向上する。
【０１０２】
発光層５において、エネルギー準位Ｈ３にあるホールは、矢印ｅ１，ｅ２で示されるように、エネルギー準位Ｈ１またはＨ２に移動する。また、エネルギー準位Ｈ２にあるホールは、矢印ｅ３で示されるように、エネルギー準位Ｈ１に移動する。
【０１０３】
ホール阻止層６から発光層５へ輸送される電子は、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２のＨＯＭＯに移動する。
【０１０４】
発光層５において、エネルギー準位Ｌ３にある電子は、矢印ｅ４，ｅ５で示されるように、エネルギー準位Ｌ１またはＬ２に移動する。また、エネルギー準位Ｌ２にある電子は、矢印ｅ６で示されるように、エネルギー準位Ｌ１に移動する。
【０１０５】
エネルギー準位Ｈ３のホールとエネルギー準位Ｌ３の電子とが再結合し、形成された励起エネルギーが発光ドーパントＤ１または補助ドーパントＤ２へ移動し、発光層５が発光する。
【０１０６】
また、エネルギー準位Ｈ２のホールとエネルギー準位Ｌ２の電子とが再結合し、形成された励起エネルギーが発光ドーパントＤ１へ移動し、発光層５が発光する。
【０１０７】
さらに、エネルギー準位Ｈ２のホールとエネルギー準位Ｌ２の電子とが再結合し、発光層５が発光する。
【０１０８】
このように、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２の各々のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位およびエネルギーギャップが式（５０）〜（５２）の関係を満たす場合、補助ドーパントＤ２により発光ドーパントＤ１への励起エネルギーの移動が補助されるため、発光ドーパントＤ１への励起エネルギーの移動が円滑に行われる。それにより、発光効率が向上する。
【０１０９】
また、補助ドーパントＤ２はホスト材料５Ｈに比べてエネルギー的に安定であるため、発光層５中に補助ドーパントＤ２がドープされることにより発光層５へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧（発光開始電圧）が低下しかつ発光寿命が向上する。
【０１１０】
なお、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２の各々のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位およびエネルギーギャップが式（５０）〜（５２）の関係を満たすことが好ましいが、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２の各々のエネルギーギャップが式（５２）の関係を満たしていれば、ホスト材料５Ｈ、発光ドーパントＤ１および補助ドーパントＤ２の各々のＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たさなくてもよい。この場合にも、発光ドーパントＤ１への励起エネルギーの移動が円滑に行われる。
【０１１１】
以下、第１の実施の形態においては、赤色発光の有機ＥＬ素子１００について説明する。
【０１１２】
ホスト材料は、例えば、下記式（１５）に示される4,4'-ビス(カルバゾール-9-イル)-ビフェニル（4,4'-Bis(carbazol-9-yl)-biphenyl）（以下、ＣＢＰと略記する）等の有機材料からなる。
【０１１３】
【化１９】
2006041395.tif 000021
【０１１４】
発光ドーパントおよび補助ドーパントには、三重項励起エネルギーを発光に寄与させる（発光に変換する）有機材料（以下、三重項発光材料と呼ぶ）が用いられる。本実施の形態では、発光ドーパントとして６００〜６６０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられ、補助ドーパントとして５５０〜６１０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられる。それにより、赤色の発光が得られる。
【０１１５】
補助ドーパントとしては、発光ドーパントの発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する三重項発光材料が選択される。
【０１１６】
発光ドーパントとしては、下記式（３）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができる。
【０１１７】
【化２０】
2006041395.tif 000022
【０１１８】
式（３）中のＲ１〜Ｒ６は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはイソキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１１９】
例えば、下記式（３ａ）に示される分子構造を有するトリス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム（tris(2-phenylisoquinoline)iridium）（以下、Ｉｒ（ｐｉｑ）３と略記する。）を用いることができる。
【０１２０】
【化２１】
2006041395.tif 000023
【０１２１】
発光ドーパントとしては、下記式（４）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１２２】
【化２２】
2006041395.tif 000024
【０１２３】
式（４）中のＲ１〜Ｒ４は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはイソキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１２４】
例えば、下記式（４ａ）に示される分子構造を有するビス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム（アセチルアセテート）（bis(2-phenylisoquionoline)iridium(acetylacetate)）（以下、Ｉｒ（ｐｉｑ）２（ａｃａｃ）と略記する。）を用いることができる。
【０１２５】
【化２３】
2006041395.tif 000025
【０１２６】
発光ドーパントとしては、下記式（５）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１２７】
【化２４】
2006041395.tif 000026
【０１２８】
式（５）中のＲ１〜Ｒ６は、同一または異なっていてもよく、ナフタレン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１２９】
例えば、下記式（５ａ）に示される分子構造を有するトリス｛２−（１−ナフチル）キノリン｝イリジウム（tris[2-(1-naphthyl)quinoline]iridium）（以下、Ｉｒ（Ｎａｐｈｑ）３と略記する。）を用いることができる。
【０１３０】
【化２５】
2006041395.tif 000027
【０１３１】
発光ドーパントとしては、下記式（６）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１３２】
【化２６】
2006041395.tif 000028
【０１３３】
式（６）中のＲ１〜Ｒ４は、同一または異なっていてもよく、ナフタレン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１３４】
例えば、下記式（６ａ）に示される分子構造を有するビス｛２−（１−ナフチル）キノリン｝イリジウム（アチセルアセテート）（bis[2-(1-naphthyl)quinoline]iridium(acetylacetate)）（以下、Ｉｒ（Ｎａｐｈｑ）２（ａｃａｃ）と略記する。）を用いることができる。
【０１３５】
【化２７】
2006041395.tif 000029
【０１３６】
上記式（３）〜（６）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、三重項励起状態を経由して赤色の燐光（発光ピーク波長が６００〜６６０ｎｍ）を発することが可能である。
【０１３７】
発光ドーパントに用いられる三重項発光材料としては、ホスト材料および補助ドーパントに対し、エネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、発光ドーパントに用いられる三重項発光材料としては、ホスト材料および補助ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０１３８】
補助ドーパントとしては、下記式（１）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができる。
【０１３９】
【化２８】
2006041395.tif 000030
【０１４０】
式（１）中のＲ１〜Ｒ６は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１４１】
例えば、下記式（１ａ）に示される分子構造を有するトリス（２−フェニルキノリン）イリジウム（tris(2-phenylquinoline)iridium）（以下、Ｉｒ（ｐｈｑ）３と略記する。）を用いることができる。
【０１４２】
【化２９】
2006041395.tif 000031
【０１４３】
補助ドーパントとしては、下記式（２）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１４４】
【化３０】
2006041395.tif 000032
【０１４５】
式（２）中のＲ１〜Ｒ４は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１４６】
例えば、下記式（２ａ）に示される分子構造を有するビス（２−フェニルキノリン）イリジウム（アセチルアセテート）（bis(2-phenylquinoline)iridium(acetylacetate)）（以下、Ｉｒ（ｐｈｑ）２（ａｃａｃ）と略記する。）を用いることができる。
【０１４７】
【化３１】
2006041395.tif 000033
【０１４８】
上記式（１），（２）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、５５０〜６１０ｎｍに発光ピーク波長を有する。
【０１４９】
補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０１５０】
上記のように、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においては、発光層５中のホスト材料でホールと電子とが再結合し、ホスト材料が励起状態になる。ホスト材料の励起エネルギーが発光ドーパントに移動し、三重項励起エネルギーが発光に変換される。また、補助ドーパントでホールと電子とが再結合し、補助ドーパントが励起状態となる。補助ドーパントの三重項励起エネルギーは発光ドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。
【０１５１】
補助ドーパントはホスト材料に比べてエネルギー的に安定であるため、発光層５中に補助ドーパントがドープされることにより発光層５へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【０１５２】
この場合、補助ドーパントの三重項励起エネルギーは発光ドーパントへ移動するため、発光層５中に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされても濃度消光が発生しない。したがって、発光ドーパントおよび補助ドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【０１５３】
発光層５中の補助ドーパントは８重量％以上３０重量％以下の濃度を有することが好ましい。この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動量が多くなるとともに、発光層５へのキャリアの輸送量が増加する。それにより、発光効率がより向上するとともに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０１５４】
なお、補助ドーパントは発光してもよい。この場合、補助ドーパントが発光することにより、さらに発光効率が向上する。
【０１５５】
補助ドーパントの発光ピーク波長と発光ドーパントの発光ピーク波長との差は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１５６】
この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動が円滑に行われるとともに、発光層５へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、発光効率がより向上するとももに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０１５７】
また、補助ドーパントが発光したとしても、補助ドーパントの発光ピーク波長が発光ドーパントの発光ピーク波長に近いため、発光ドーパントの発光の色度が補助ドーパントの発光による影響を受けることを最小限に抑制することができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、電子注入電極８を透明電極または半透明電極とすることにより、発光層５において発生された光をホール阻止層６、電子注入層７および電子注入電極８を介して取り出すトップエミッション構造を有してもよい。
【０１５９】
本実施の形態において、有機化合物層１０の構造は上記に限らず、種々の構造を用いることができる。例えば、ホール注入層３およびホール輸送層４の性質を有する有機材料を用いた場合にはホール注入層３およびホール輸送層４を一層としてもよく、ホール阻止層６および電子注入層７の性質を有する有機材料を用いた場合にはホール阻止層６および電子注入層７を一層としてもよい。さらに、ホール注入層３、ホール輸送層４、ホール阻止層６または電子注入層７のいずれかとともに発光層５の性質を有する有機材料を用いた場合には複数の層を一層としてもよい。
【０１６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態においては、橙色発光の有機ＥＬ素子１００について説明する。
【０１６１】
第２の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、発光層５の発光ドーパントおよび補助ドーパントの材料を除いて第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００と同様の構成を有する。
【０１６２】
本実施の形態では、発光ドーパントとして５５０〜６１０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられ、補助ドーパントとして５００〜５６０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられる。それにより、橙色の発光が得られる。
【０１６３】
補助ドーパントとしては、発光ドーパントの発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する三重項発光材料が選択される。
【０１６４】
発光ドーパントには、上記式（１）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができ、例えば、上記式（１ａ）に示される分子構造を有するＩｒ（ｐｈｑ）３を用いることができる。
【０１６５】
発光ドーパントとして、上記式（２）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよく、例えば、上記式（２ａ）に示される分子構造を有するＩｒ（ｐｈｑ）２（ａｃａｃ）を用いることができる。
【０１６６】
上記式（１），（２）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、三重項励起状態を経由して橙色の燐光（発光ピーク波長が５５０〜６１０ｎｍ）を発することが可能である。
【０１６７】
発光ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および補助ドーパントに対し、エネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、発光ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および補助ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０１６８】
補助ドーパントとしては、下記式（７）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができる。
【０１６９】
【化３２】
2006041395.tif 000034
【０１７０】
式（７）中のＲ１〜Ｒ６は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１７１】
例えば、下記式（７ａ）に示される分子構造を有するトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（tris(2-phenylpyridine)iridium）（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と略記する。）を用いることができる。
【０１７２】
【化３３】
2006041395.tif 000035
【０１７３】
補助ドーパントとしては、下記式（８）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０１７４】
【化３４】
2006041395.tif 000036
【０１７５】
式（８）中のＲ１〜Ｒ４は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環またはキノリン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１７６】
例えば、下記式（８ａ）に示される分子構造を有するビス（２−フェニルピリジン）イリジウム（アセチルアセテート）（bis(2-phenylpridine)iridium(acetylacetate)）（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）と略記する。）を用いることができる。
【０１７７】
【化３５】
2006041395.tif 000037
【０１７８】
上記式（７），（８）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、５００〜５６０ｎｍに発光ピーク波長を有する。
【０１７９】
補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、エネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０１８０】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においても、補助ドーパントの三重項励起エネルギーが発光ドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。また、補助ドーパントはホスト材料に比べてエネルギー的に安定であるため、発光層５中に補助ドーパントがドープされることにより発光層５へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【０１８１】
この場合、補助ドーパントの三重項励起エネルギーは発光ドーパントへ移動するため、発光層５中に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされても濃度消光が発生しない。したがって、発光ドーパントおよび補助ドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【０１８２】
発光層５中の補助ドーパントは８重量％以上３０重量％以下の濃度を有することが好ましい。この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動量が多くなるとともに、発光層５へのキャリアの輸送量が増加する。それにより、発光効率がより向上するとともに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０１８３】
なお、補助ドーパントは発光してもよい。この場合、補助ドーパントが発光することにより、さらに発光効率が向上する。
【０１８４】
補助ドーパントの発光ピーク波長と発光ドーパントの発光ピーク波長との差は３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１８５】
この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動が円滑に行われるとともに、発光層５へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、発光効率がより向上するとももに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０１８６】
また、補助ドーパントが発光したとしても、補助ドーパントの発光ピーク波長が発光ドーパントの発光ピーク波長に近いため、発光ドーパントの発光の色度が補助ドーパントの発光による影響を受けることを最小限に抑制することができる。
【０１８７】
本実施の形態における橙色発光する発光層５に青色発光する発光層が積層されてもよい。それにより、発光効率が向上されるとともに駆動電圧が低くかつ発光寿命が向上された白色発光の有機ＥＬ素子が実現される。
【０１８８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態においては、緑色発光の有機ＥＬ素子１００について説明する。
【０１８９】
第３の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００は、発光層５の発光ドーパントおよび補助ドーパントの材料を除いて第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００と同様の構成を有する。
【０１９０】
本実施の形態では、発光ドーパントとして５００〜５５０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられ、補助ドーパントとして４４０〜５１０ｎｍに発光ピーク波長を有する三重項発光材料が用いられる。それにより、緑色の発光が得られる。
【０１９１】
補助ドーパントとしては、発光ドーパントの発光ピーク波長よりも短い発光ピーク波長を有する三重項発光材料が選択される。
【０１９２】
発光ドーパントには、上記式（７）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができ、例えば、上記式（７ａ）に示される分子構造を有するＩｒ（ｐｐｙ）３を用いることができる。
【０１９３】
発光ドーパントとして、上記式（８）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよく、例えば、上記式（８ａ）に示される分子構造を有するＩｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）を用いることができる。
【０１９４】
上記式（７），（８）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、三重項励起状態を経由して緑色の燐光（発光ピーク波長が５００〜５５０ｎｍ）を発することが可能である。
【０１９５】
発光ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および補助ドーパントに対し、エネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、発光ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および補助ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０１９６】
補助ドーパントとしては、下記式（９）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いることができる。
【０１９７】
【化３６】
2006041395.tif 000038
【０１９８】
式（９）中のＲ１〜Ｒ３は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０１９９】
例えば、下記式（９ａ）に示される分子構造を有するトリス｛２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジン｝イリジウム（tris[2-(2,4-difluorophenyl)pyridine]iridium）（以下、Ｉｒ（２，４−Ｆｐｐｙ）３と略記する。）を用いることができる。
【０２００】
【化３７】
2006041395.tif 000039
【０２０１】
補助ドーパントとしては、下記式（１０）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０２０２】
【化３８】
2006041395.tif 000040
【０２０３】
式（１０）中のＲ１およびＲ２は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０２０４】
例えば、下記式（１０ａ）に示される分子構造を有するビス｛２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジン｝イリジウム（アセチルアセテート）（bis[2-(2,4-difluorophenyl)pyridine]iridium(acetylacetate)）（以下、Ｉｒ（２，４−Ｆｐｐｙ）２（ａｃａｃ）と略記する。）を用いることができる。
【０２０５】
【化３９】
2006041395.tif 000041
【０２０６】
補助ドーパントとしては、下記式（１１）に示される分子構造を有するイリジウム錯体を用いてもよい。
【０２０７】
【化４０】
2006041395.tif 000042
【０２０８】
式（１１）中のＲ１およびＲ２は、同一または異なっていてもよく、ベンゼン環のいずれの位置に置換してもよく、水素原子、ハロゲン原子または炭素数が４以下のアルキル基を示す。
【０２０９】
例えば、下記式（１１ａ）に示される分子構造を有するビス｛２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジン｝イリジウム（ピコレート）（bis[2-(2,4-difluorophenyl)pyridine]iridium(picholate)）（以下、Ｉｒ（２，４−Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｑ）と略記する。）を用いることができる。
【０２１０】
【化４１】
2006041395.tif 000043
【０２１１】
上記式（９）〜（１１）で示される分子構造を有する三重項発光材料は、４４０〜５１０ｎｍに発光ピーク波長を有する。
【０２１２】
補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、エネルギーギャップが上記式（５２）の関係を満たすものが選択される。なお、補助ドーパントに用いられる三重項発光材料は、ホスト材料および発光ドーパントに対し、ＬＵＭＯおよびＨＯＭＯのエネルギー準位が式（５０），（５１）の関係を満たすものを選択することが好ましい。
【０２１３】
本実施の形態に係る有機ＥＬ素子１００においても、補助ドーパントの三重項励起エネルギーが発光ドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。また、補助ドーパントはホスト材料に比べてエネルギー的に安定であるため、発光層５中に補助ドーパントがドープされることにより発光層５へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【０２１４】
この場合、補助ドーパントの三重項励起エネルギーは発光ドーパントへ移動するため、発光層５中に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされても濃度消光が発生しない。したがって、発光ドーパントおよび補助ドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【０２１５】
発光層５中の補助ドーパントは８重量％以上３０重量％以下の濃度を有することが好ましい。この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動量が多くなるとともに、発光層５へのキャリアの輸送量が増加する。それにより、発光効率がより向上するとともに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０２１６】
なお、補助ドーパントは発光してもよい。この場合、補助ドーパントが発光することにより、さらに発光効率が向上する。
【０２１７】
補助ドーパントの発光ピーク波長と発光ドーパントの発光ピーク波長との差は５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２１８】
この場合、補助ドーパントから発光ドーパントへの三重項励起エネルギーの移動が円滑に行われるとともに、発光層５へのキャリアの輸送がより促進される。それにより、発光効率がより向上するとももに、駆動電圧がより低下しかつ発光寿命がより向上する。
【０２１９】
また、補助ドーパントが発光したとしても、補助ドーパントの発光ピーク波長が発光ドーパントの発光ピーク波長に近いため、発光ドーパントの発光の色度が補助ドーパントの発光による影響を受けることを最小限に抑制することができる。
【０２２０】
（第４の実施の形態）
図３は有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的平面図であり、図４は図３の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ線断面図である。
【０２２１】
図３および図４の有機ＥＬ表示装置においては、赤色発光する有機ＥＬ素子１００Ｒ、緑色発光する有機ＥＬ素子１００Ｇおよび青色発光する有機ＥＬ素子１００Ｂがマトリクス状に配置されている。
【０２２２】
有機ＥＬ素子１００Ｒは、第１の実施の形態の発光層５と同様の赤色発光層５Ｒを有する。有機ＥＬ素子１００Ｇは、第３の実施の形態の発光層５と同様の緑色発光層５Ｇを有する。有機ＥＬ素子１００Ｂは、図１の発光層５の代わりに青色発光層５Ｂを有する。
【０２２３】
青色発光層５Ｂは、例えば、下記式（１６）に示されるターシャリー-ブチル置換ジナフチルアントラセン（tert-butyl substituted dinaphthylanthracene）（以下、ＴＢＡＤＮと略記する）をホスト材料とし、下記式（１７）に示す1,4,7,10-テトラ-ターシャリー-ブチルペリレン（1,4,7,10-Tetra-tert-butylPerylene）（以下、ＴＢＰと略記する）をドーパントとして形成される。
【０２２４】
【化４２】
2006041395.tif 000044
【０２２５】
【化４３】
2006041395.tif 000045
【０２２６】
以下、本実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置をより詳細に説明する。
【０２２７】
図３においては、左から順に有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇおよび有機ＥＬ素子１００Ｂが設けられている。
【０２２８】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの構成は平面図では同一である。各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは行方向に延びる２つのゲート信号線５１と列方向に延びる２つのドレイン信号線（データ線）５２とに囲まれた領域に形成される。各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの領域内において、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１３０が形成され、中央付近には各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを駆動する第２のＴＦＴ１４０が形成される。また、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの領域内に補助容量７０、およびＩＴＯからなるホール注入電極２が形成される。ホール注入電極２の領域に各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが島状に形成される。
【０２２９】
第１のＴＦＴ１３０のドレインはドレイン電極１３ｄを介してドレイン信号線５２に接続され、第１のＴＦＴ１３０のソースはソ−ス電極１３ｓを介して電極５５に接続される。第１のＴＦＴ１３０のゲート電極１１１は、ゲート信号線５１から延びる。
【０２３０】
補助容量７０は、電源電圧Ｖｓｃを受けるＳＣ線５４と、能動層１１（図４参照）と一体の電極５５とから構成される。
【０２３１】
第２のＴＦＴ１４０のドレインはドレイン電極４３ｄを介して各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのホール注入電極２に接続され、第２のＴＦＴ１４０のソースはソ−ス電極４３ｓを介して列方向に延びる電源線５３に接続される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は電極５５に接続される。
【０２３２】
図４に示されるように、ガラス基板１０上に多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成され、その能動層１１の一部が有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを駆動するための第２のＴＦＴ１４０となる。能動層１１上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１上に層間絶縁膜１３および第１の平坦化層１５が形成される。第１の平坦化層１５の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。第１の平坦化層１５上に透明なホール注入電極２が各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに形成され、ホール注入電極２を覆うように第１の平坦化層１５上に絶縁性の第２の平坦化層１８が形成される。
【０２３３】
第２のＴＦＴ１４０は第２の平坦化層１８の下に形成されている。ホール注入電極２および第２の平坦化層１８を覆うようにホール輸送層４が全体の領域上に形成される。
【０２３４】
有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂのホール輸送層４上には、それぞれ列方向に延びるストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂが形成される。
【０２３５】
ストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂの間の境界は第２の平坦化層１８上の表面でガラス基板１０と平行となっている領域に設けられる。
【０２３６】
有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂの赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇおよび青色発光層５Ｂ上には、列方向に延びるストライプ状のホール阻止層６および列方向に延びるストライプ状の電子輸送層７がそれぞれ形成される。各電子輸送層７上には電子注入電極８が形成される。電子注入電極８の上には樹脂等からなる保護層３４が形成されている。
【０２３７】
上記有機ＥＬ表示装置において、ゲート信号線５１に選択信号が出力されると第１のＴＦＴ１３０がオンし、そのときにドレイン信号線５２に与えられる電圧値（データ信号）に応じて補助容量７０が充電される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は補助容量７０に充電された電荷に応じた電圧を受ける。それにより、電源線５３から各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに供給される電流が制御され、各有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは供給された電流に応じた輝度で発光する。
【０２３８】
本実施の形態の有機ＥＬ表示装置の有機ＥＬ素子１００Ｒ，１００Ｇにおいては、補助ドーパントの三重項励起エネルギーが発光ドーパントに移動する。それにより、発光効率が向上する。また、補助ドーパントはホスト材料に比べてエネルギー的に安定であるため、発光層５Ｒ，５Ｇ中に補助ドーパントがドープされることにより発光層５へのキャリアの輸送が促進される。それにより、駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上する。
【０２３９】
この場合、補助ドーパントの三重項励起エネルギーは発光ドーパントへ移動するため、発光層５Ｒ，５Ｇ中に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされても濃度消光が発生しない。したがって、発光ドーパントおよび補助ドーパントの濃度を最適化することにより、発光効率をより向上させるとともに、駆動電圧をより低下させかつ発光寿命をより向上させることが可能となる。
【０２４０】
その結果、高い発光効率を有するとともに駆動電圧が低くかつ発光寿命が向上されたフルカラー表示の有機ＥＬ装置が得られる。
【実施例】
【０２４１】
以下、実施例および比較例の有機ＥＬ素子を作製し、作製した有機ＥＬ素子の発光特性を測定した。
【０２４２】
（実施例１）
実施例１においては、図１の構造を有する赤色発光の有機ＥＬ素子を次のように作製した。
【０２４３】
ガラスからなる基板１上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）からなるホール注入電極２を形成した。次に、ホール注入電極２上にプラズマＣＶＤ法によりＣＦX （フッ化炭素）からなるホール注入層３を形成した。プラズマＣＶＤにおけるプラズマ放電時間は１０秒とした。
【０２４４】
さらに、ホール注入層３上に、ホール輸送層４、発光層５、ホール阻止層６および電子輸送層７を真空蒸着により順に形成した。
【０２４５】
ホール輸送層４は、膜厚１５０ｎｍのＮＰＢからなる。発光層５は、膜厚２５ｎｍを有し、ＣＢＰからなるホスト材料にＩｒ（ｐｉｑ）３からなる発光ドーパントおよびＩｒ（ｐｈｑ）３からなる補助ドーパントを添加することにより形成した。
【０２４６】
発光層５中の発光ドーパントの濃度を１重量％とし、補助ドーパントの濃度を１５重量％とした。
【０２４７】
ホール阻止層６は、膜厚１０ｎｍのＢＡｌｑからなる。電子輸送層７は、膜厚４０ｎｍのＡｌｑ３からなる。
【０２４８】
その後、電子輸送層７上に、膜厚１ｎｍのフッ化リチウム膜および膜厚２００ｎｍのアルミニウム膜の積層構造からなる電子注入電極８を形成した。
【０２４９】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。なお、発光寿命は測定開始時の輝度１５００ｃｄ／ｍ2 が半減するまでの時間を測定したものである。
【０２５０】
その結果、実施例１の有機ＥＬ素子の駆動電圧は７.０Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０.６４，０.３６）であり、発光効率は１２．２ｃｄ／Ａであり、発光寿命は２２００時間であった。
【０２５１】
（実施例２）
実施例２の赤色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２５２】
発光層５中の発光ドーパントの濃度を１重量％とし、補助ドーパントの濃度を９重量％とした。
【０２５３】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２５４】
その結果、実施例２の有機ＥＬ素子の駆動電圧は８．５Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０.６２，０.３８）であり、発光効率は１２．３ｃｄ／Ａであり、発光寿命は９００時間であった。
【０２５５】
（実施例３）
実施例３の赤色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２５６】
発光層５中の発光ドーパントの濃度を５重量％とし、補助ドーパントの濃度を５重量％とした。
【０２５７】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２５８】
その結果、実施例３の有機ＥＬ素子の駆動電圧は８．６Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０.６１，０．３９）であり、発光効率は９．４ｃｄ／Ａであり、発光寿命は６００時間であった。
【０２５９】
（比較例１）
比較例１の赤色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２６０】
発光層５に補助ドーパントをドープせず、発光層５中の発光ドーパントの濃度を６重量％とした。
【０２６１】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２６２】
その結果、比較例１の有機ＥＬ素子の駆動電圧は９．２Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３２）であり、発光効率は８．１ｃｄ／Ａであり、発光寿命は４００時間であった。
【０２６３】
［評価］
表１に実施例１〜３および比較例１の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表２に実施例１〜３および比較例１における駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命の測定結果を示す。
【０２６４】
【表１】
2006041395.tif 000046
【０２６５】
【表２】
2006041395.tif 000047
【０２６６】
表２に示すように、実施例１〜３の有機ＥＬ素子の発光効率は、比較例１の有機ＥＬ素子の発光効率に比べて高くなっている。
【０２６７】
表１に示すように、実施例１〜３の有機ＥＬ素子においては、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光ドーパントへの励起エネルギーの移動が円滑に行われるためであると考えられる。
【０２６８】
また、実施例１〜３の有機ＥＬ素子の駆動電圧は、比較例１の有機ＥＬ素子の駆動電圧に比べて低くなっている。さらに、実施例１〜３の有機ＥＬ素子の発光寿命は、比較例１の有機ＥＬ素子の発光寿命に比べて長くなっている。
【０２６９】
これは、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光層５へのキャリアの輸送が促進されるためであると考えられる。
【０２７０】
実施例１〜３から、発光層５中の補助ドーパントの濃度が高くなるにつれて発光効率が増加するとともに駆動電圧が低下しかつ発光寿命が向上することがわかる。特に、発光層５中の補助ドーパントの濃度が８重量％以上である９重量％および１５重量％の場合には、補助ドーパントの濃度が５重量％の場合に比べて発光効率が大幅に向上している。
【０２７１】
このことから、発光層５中の補助ドーパントの濃度が高くなっても、濃度消光が発生しないことがわかる。
【０２７２】
（実施例４）
実施例４の橙色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２７３】
発光層５の発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３を用い、補助ドーパントとしてＩｒ（２，４−Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｑ）を用いた。
【０２７４】
発光層５中の発光ドーパントの濃度は６重量％であり、補助ドーパントの濃度は１０重量％である。
【０２７５】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２７６】
その結果、実施例４の有機ＥＬ素子の駆動電圧は７．６Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２８，０．６４）であり、発光効率は４６．７ｃｄ／Ａであり、発光寿命は４９０時間であった。
【０２７７】
（比較例２）
比較例２の橙色発光の有機ＥＬ素子は、実施例４の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２７８】
発光層５に補助ドーパントをドープせず、発光層５中の発光ドーパントの濃度を６重量％とした。
【０２７９】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２８０】
その結果、比較例２の有機ＥＬ素子の駆動電圧は７．７Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６４）であり、発光効率は３４．４ｃｄ／Ａであり、発光寿命は４５０時間であった。
【０２８１】
［評価］
表３に実施例４および比較例２の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表４に実施例４および比較例２における駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命の測定結果を示す。
【０２８２】
【表３】
2006041395.tif 000048
【０２８３】
【表４】
2006041395.tif 000049
【０２８４】
表４に示すように、実施例４の有機ＥＬ素子の発光効率は、比較例２の有機ＥＬ素子の発光効率に比べて高くなっている。
【０２８５】
表３に示すように、実施例４の有機ＥＬ素子においては、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光ドーパントへの励起エネルギーの移動が円滑に行われるためであると考えられる。
【０２８６】
また、実施例４の有機ＥＬ素子の駆動電圧は、比較例２の有機ＥＬ素子の駆動電圧に比べて僅かに低くなっている。さらに、実施例４の有機ＥＬ素子の発光寿命は、比較例２の有機ＥＬ素子の発光寿命に比べて長くなっている。
【０２８７】
これは、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光層５へのキャリアの輸送が促進されるためであると考えられる。
【０２８８】
実施例４から、発光層５中の補助ドーパントの濃度が１０重量％と高くなっても、濃度消光が発生しないことがわかる。
【０２８９】
（実施例５）
実施例５の緑色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２９０】
発光層５の発光ドーパントとしてＩｒ（ｐｈｑ）３を用い、補助ドーパントとしてＩｒ（ｐｐｙ）３を用いた。
【０２９１】
発光層５中の発光ドーパントの濃度は３重量％であり、補助ドーパントの濃度は１０重量％である。
【０２９２】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。なお、発光寿命は測定開始時の輝度３０００ｃｄ／ｍ2 が半減するまでの時間を測定したものである。
【０２９３】
その結果、実施例５の有機ＥＬ素子の駆動電圧は８．７Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５５，０．４５）であり、発光効率は２６．５ｃｄ／Ａであり、発光寿命は３０００時間であった。
【０２９４】
（比較例３）
比較例３の緑色発光の有機ＥＬ素子は、実施例１の有機ＥＬ素子と以下の点を除き同様の構成を有する。
【０２９５】
発光層５に補助ドーパントをドープせず、発光層５中の発光ドーパントの濃度を６重量％とした。
【０２９６】
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子の１０ｍＡ／ｃｍ2 での駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命を測定した。
【０２９７】
その結果、比較例３の有機ＥＬ素子の駆動電圧は９．９Ｖであり、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．５５，０．４４）であり、発光効率は２０．８ｃｄ／Ａであり、発光寿命は２１００時間であった。
【０２９８】
［評価］
表５に、実施例５および比較例３の有機ＥＬ素子の各層の条件を示す。表６に、実施例５および比較例３における駆動電圧、ＣＩＥ色度座標、発光効率および発光寿命の測定結果を示す。
【０２９９】
【表５】
2006041395.tif 000050
【０３００】
【表６】
2006041395.tif 000051
【０３０１】
表６に示すように、実施例５の有機ＥＬ素子の発光効率は、比較例３の有機ＥＬ素子の発光効率に比べて高くなっている。
【０３０２】
表５に示すように、実施例５の有機ＥＬ素子においては、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光ドーパントへの励起エネルギーの移動が円滑に行われるためであると考えられる。
【０３０３】
また、実施例５の有機ＥＬ素子の駆動電圧は、比較例３の有機ＥＬ素子の駆動電圧に比べて低くなっている。さらに、実施例５の有機ＥＬ素子の発光寿命は、比較例３の有機ＥＬ素子の発光寿命に比べて長くなっている。
【０３０４】
これは、発光層５に発光ドーパントに加えて補助ドーパントがドープされることにより、発光層５へのキャリアの輸送が促進されるためであると考えられる。
【０３０５】
実施例５から、発光層５中の補助ドーパントの濃度が１０重量％と高くなっても、濃度消光が発生しないことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０３０６】
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、各種光源または表示装置等に有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０３０７】
【図１】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子の一例を示す模式的断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る有機ＥＬ素子のホール輸送層、発光層およびホール阻止層の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）および最高被占有分子分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位ならびに電子およびホールの移動過程の一例を示す模式図である。
【図３】有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の一例を示す模式的平面図である。
【図４】図３の有機ＥＬ表示装置のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【０３０８】
１  基板
２  ホール注入電極
３  ホール注入層
４  ホール輸送層
５  発光層
５Ｒ  赤色発光層
５Ｇ  緑色発光層
５Ｂ  青色発光層
６  ホール阻止層
７  電子注入層
８  電子注入電極
１００，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ  有機エレクトロルミネッセンス素子
５Ｈ  ホスト材料
Ｄ１  発光ドーパント
Ｄ２  補助ドーパント
【図１】
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【図２】
2006041395.tif 000068
【図３】
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【図４】
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