(57)【要約】      （修正有）【課題】発光効率が高く、かつ、駆動耐久性の良好な有機ＥＬ発光素子を提供する。【解決手段】陽極２及び陰極８からなる一対の電極と、該電極間に発光層５を含む少なくとも一層の有機層とを備え、該発光層５が少なくともホスト化合物、りん光材料、および電気的に不活性な材料を含み、発光層５内における平均Ｔ１エネルギーが陽極２側の界面、および陰極３側の界面からの距離が大きくなるに従って減少することを特徴とする有機電界発光素子１０。【選択図】図１
2011100943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極からなる一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを備え、該発光層が少なくともホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物を含み、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少する有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光層内における平均Ｔ１エネルギーが、発光層の膜厚方向にエネルギー分布を有し、且つ陽極側の界面および陰極側の界面から離れた位置で最小となる請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層内における前記電気的に不活性な化合物の濃度が、陽極側の界面および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少する請求項１または請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記発光層に隣接する陽極側の隣接層および陰極側の隣接層の少なくとも一方が、発光層に含まれる前記りん光発光材料のＴ１エネルギーよりも小さいＴ１エネルギーを有する材料を含有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記発光層に含まれる前記りん光発光材料が、発光層の膜厚方向に濃度分布を有し、該濃度分布が、陽極側の界面および陰極側の界面から離れた位置で最大となる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記発光層に含まれる前記りん光発光材料が、４００ｎｍから４９０ｎｍに発光ピークを有する青色りん光発光材料である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記電気的に不活性な化合物を用いて形成した単独膜が示すＴ１エネルギーが、前記発光層に含有されるりん光発光材料およびホスト化合物のそれぞれを用いて形成した単独膜が示すＴ１エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記電気的に不活性な化合物が、アダマンタン構造を含む化合物である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記電気的に不活性な化合物が、Ｓｉ連結系化合物である請求項１から請求項７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、有機電界発光素子（以下、適宜「有機ＥＬ発光素子」と略記する。）に関する。特に発光効率が高く、かつ駆動耐久性に優れた有機ＥＬ発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流を通じることによって励起され発光する薄膜材料を用いた有機ＥＬ発光素子が知られている。有機ＥＬ発光素子は、低電圧で高輝度の発光が得られるために、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、ＴＶモニター、あるいは一般照明を含む広い分野で幅広い潜在用途を有し、それらの分野でデバイスの薄型化、軽量化、小型化、および省電力のなどの利点を有する。このため、将来の電子ディスプレイ市場の主役としての期待が大きい。しかしながら、実用的にこれらの分野で従来ディスプレイに代わって用いられるためには、発光輝度と色調、広い使用環境条件下での耐久性、安価で大量の生産性など多くの技術改良が課題となっている。
【０００３】
特に課題とされる一つは、発光効率の向上と駆動耐久性の改良である。上記の多くのデバイスは、薄型化、軽量化、小型化に当たって、まず高い輝度を実現することが課題であった。薄型化および軽量化に当たっては、デバイスのみでなく駆動電源のコンパクト化、軽量化も要求される。特に、電力が１次電池あるいは２次電池より供給される場合、省電力は大きな課題であり、低駆動電圧で高輝度を得ることが強く要望されている。従来、高輝度とするためには、高電圧を必要とし、電力消費を早める結果となっていた。また、高輝度および高電圧は、デバイスの耐久性を損なう結果となっていた。
【０００４】
有機ＥＬ発光素子では、発光層と隣接層の界面付近に励起子が集中して生成し、界面付近で生成した励起子は励起子拡散により移動した後に発光して基底状態に戻る。りん光材料を用いた有機ＥＬ発光素子では三重項励起子の寿命が長いために、発光するまでの励起子移動が蛍光材料を用いる場合よりも顕著である。移動して発光する位置が発光層内であれば問題は無いが、隣接層に励起子移動した場合には隣接層で無輻射的に失活することになるため、りん光材料を用いた有機ＥＬ発光素子の発光効率が低下してしまうという問題が発生する。特に励起子の生成位置は隣接層との界面近傍に偏ることが多いため、隣接層へのエネルギー移動は大きな効率低下を招くのである。このため、りん光材料を用いた有機ＥＬ発光素子では、励起子のブロック層としてエネルギーギャップの大きい材料の層を発光層の両側に設けることによって、移動してくる励起子をブロックして発光効率の低下を防止する方法が取られている（特許文献１参照）。しかし、励起子ブロック層を用いると、ブロック層と発光層との界面に励起子や電荷が集中することになるため、有機ＥＬ発光素子の耐久性が大きく悪化する場合が多く問題であった。
【０００５】
このため正孔注入層、発光層、および電子注入層などの陽極及び陰極に挟持される各層間に正孔、および電子の移動を妨げる障壁を設けない有機ＥＬ発光素子が提案されている（特許文献２、３および非特許文献１参照）。しかしながら、この有機ＥＬ発光素子は燐光発光材料を用いる場合に必要となる発光効率の向上は不十分であった。
【０００６】
有機ＥＬ発光素子の耐久性および発光効率の向上のため、電子輸送性の発光材料の発光層における濃度を陰極側から陽極側に向けて漸減し、また電気的に不活性な材料が陰極側から陽極側に向かって漸減する提案（特許文献４参照）されている。また、発光層の内部領域のドーパント濃度が、陽極側領域および陰極側領域のドーパント濃度より高いことが提案されている（特許文献５参照）が、いずれも有機ＥＬ発光素子の耐久性向上および発光効率の向上には不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−８５１６６号公報
【特許文献２】国際公開２００８／１０２６４４号明細書
【特許文献３】特開２００２−３２４６８０号公報
【特許文献４】特開２００９−３２９７７号公報
【特許文献５】国際公開２００７／００４５６３号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００９，２１，１−４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、発光効率が高く、かつ、駆動耐久性の良好な有機ＥＬ発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、陽極及び陰極からなる一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを備え、該発光層が少なくともホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物を含み、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少することを特徴とする有機電界発光素子により、高い発光効率と高い駆動耐久性を実現できることがわかった。
【００１１】
即ち、本発明における前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
＜１＞  陽極及び陰極からなる一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを備え、該発光層が少なくともホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物を含み、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少することを特徴とする有機電界発光素子。
【００１２】
＜２＞  前記発光層内における平均Ｔ１エネルギーが、発光層の膜厚方向にエネルギー分布を有し、且つ陽極側の界面および陰極側の界面から離れた位置で最小となる＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞  前記発光層内における前記電気的に不活性な化合物の濃度が、陽極側の界面および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少する＜１＞または＜２＞に記載の有機電界発光素子。
【００１３】
＜４＞  前記発光層に隣接する陽極側の隣接層および陰極側の隣接層の少なくとも一方が、発光層に含まれる前記りん光発光材料のＴ１エネルギーよりも小さいＴ１エネルギーを有する材料を含有する＜１＞から＜３＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜５＞  前記発光層に含まれる前記りん光発光材料が、発光層の膜厚方向に濃度分布を有し、該濃度分布が、陽極側の界面および陰極側の界面から離れた位置で最大となる＜１＞から＜４＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【００１４】
＜６＞  前記発光層に含まれる前記りん光発光材料が、４００ｎｍから４９０ｎｍに発光ピークを有する青色りん光発光材料である＜１＞から＜５＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【００１５】
＜７＞  前記電気的に不活性な化合物を用いて形成した単独膜が示すＴ１エネルギーが、前記発光層に含有されるりん光発光材料およびホスト化合物のそれぞれを用いて形成した単独膜が示すＴ１エネルギーよりも大きいことを特徴とする＜１＞から＜６＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜８＞  前記電気的に不活性な化合物が、アダマンタン構造を含む化合物である＜１＞から＜７＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
＜９＞  前記電気的に不活性な化合物が、Ｓｉ連結系化合物である＜１＞から＜７＞のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低い駆動電圧で駆動することができ、発光効率が高く、駆動耐久性の良好な有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の有機ＥＬ発光素子の層構成の一例を示す概略図である。
【図２】比較例１、２、５、および８における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図３】比較例３、および６における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図４】比較例４、および７における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図５】実施例１、３、および５における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図６】実施例２における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図７】実施例４における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図８】実施例６における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図９】実施例７における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１０】比較例９、１０、１３、および１６における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１１】比較例１１、および１４における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１２】比較例１２、および１５における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１３】実施例８、１０、および１２における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１４】実施例９における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１５】実施例１１における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１６】実施例１３における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１７】実施例１４における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１８】比較例１７、１８、２１、および２４における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図１９】比較例１９、および２２における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２０】比較例２０、および２３における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２１】実施例１５、１７、および１９における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２２】実施例１６における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２３】実施例１８における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２４】実施例２０における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２５】実施例２１における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２６】比較例２５、２６、２９、および３０における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２７】比較例２７、および３０における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２８】比較例２８、および３１における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図２９】実施例２２、２４、および２６における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図３０】実施例２３における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図３１】実施例２５における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図３２】実施例２７における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【図３３】実施例２８における発光層の各構成成分の厚み方向の濃度分布、および発光層厚み方向の平均Ｔ１エネルギー変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の有機ＥＬ発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に発光層を含む少なくとも一層の有機層を有し、該発光層が少なくともホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物を含み、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少することを特徴とする。
有機ＥＬ発光素子の性質上、前記一対の電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。
【００１９】
本発明において発光層内における平均Ｔ１エネルギーとは、発光層を構成する各構成成分のＴ１エネルギーに各構成成分の含有率（質量含有率）を掛け、それらの和をとって算出した値である。
各構成成分のＴ１エネルギーは各構成成分を用いて形成した単独膜で評価する。
その測定方法は、各構成成分の単独膜を石英基板上に作製し、液体窒素の温度まで冷却して、りん光発光スペクトルを観測する。りん光発光スペクトルの短波長端のエネルギーを、その構成成分のＴ１エネルギーと定義する。
平均Ｔ１エネルギーが高い方向へは励起子が拡散しにくく、平均Ｔ１エネルギーが低い方向へは励起子が拡散しやすくなる。
【００２０】
本発明においては、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが、発光層の膜厚方向にエネルギー分布を有し、陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少することを特徴とし、陽極側の界面、および陰極側の界面から離れた位置で発光層内における平均Ｔ１エネルギーが最小となることが好ましいが、最小となる位置は、発光層の陽極側の界面および陰極側の界面でなければ、発光層内の厚み方向のいかなる位置でもよい。好ましくは、発光層の厚み方向において界面から５ｎｍ以上離れた位置で最小となるように設定するのが好ましい。
【００２１】
発光層内の厚み方向の平均Ｔ１エネルギーは、素子に用いられている有機材料の分析、発光層に用いられている有機材料の同定、発光層に用いられている有機材料の膜厚方向の濃度分布の測定、各有機材料の単独膜のＴ１エネルギー測定を行うことで、算出可能である。
有機ＥＬ発光素子に用いられている有機材料の分析はどのような方法で行っても良いが、一般的には製品の有機ＥＬ素子部分を有機溶剤で溶かし、HPLCにて成分を分離し、各成分に対して質量分析、NMR分析、元素分析を行うことで分子構造を同定する。有機材料が同定できれば各材料の単独膜を真空蒸着により作成し、液体窒素温度で燐光発光スペクトルを測定する。燐光発光スペクトルの短波長端のエネルギーをその材料のＴ１エネルギーと定義する。
【００２２】
発光層に用いられている有機材料の決定と膜厚方向の濃度分布の測定は、どのような方法で行なっても良いが、一般的には素子をスパッタリングにより削りながら逐次SIMS分析を行うことで測定が可能である。素子に用いられている有機材料の分子式とSIMSで得られた組成情報から、素子の膜厚方向の有機材料の組成分布、および、濃度分布を検出することができる。得られた素子の層構成から実質的な発光層を判断し、発光層の組成、および、濃度分布、各有機材料のＴ１エネルギーを元に、発光層内の平均Ｔ１エネルギーを算出する。平均Ｔ１エネルギーは各有機材料の単独膜のＴ１エネルギーに、発光層のある厚み位置での成分比（質量％）を掛け、和をとった値と定義する。
SIMS分析においては、層の界面が混ざったように見える場合があるが、意図的に混ぜた場合と、積層した場合の両方の測定を行うことで、混合されているのか、積層されているのかを判断することができる。
【００２３】
発光層の膜厚方向に平均Ｔ１エネルギーの分布を生じさせるには、発光層が有するホスト化合物、りん光発光材料、電気的に不活性な化合物、および必要によって加えるその他の成分の組成比を厚み方向で変化させればよい。
【００２４】
本発明における発光層の厚み方向の組成の濃度分布としては、平均Ｔ１エネルギーが発光層内部で低くなるように設計することで、三重項励起子が隣接層へ散逸することを防止で切ればどんな濃度分布をつけても問題ないが、たとえば発光層構成成分の中で最もＴ１エネルギーが高い材料濃度を隣接層界面で高く、中央で低くすることで目的が達成される。また発光層構成成分の中で最もＴ１エネルギーが低い材料濃度を隣接層界面で低く、中央で高くすることでも目的の設計となる。より具体的には、光学的に不活性な高Ｔ１エネルギーを有する材料を陽極側の界面、および陰極側の界面から離れるに従って漸減させたり、りん光発光材料を陽極側の界面、および陰極側の界面から離れるに従って漸増させたりすることができ、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
これらのうちで好ましいのは、平均Ｔ１エネルギーの膜厚分布に大きな変化をつけられるという観点で、電気的に不活性な化合物を陽極側の界面、および陰極側の界面から離れるに従って漸減させる、りん光発光材料を陽極側の界面、および陰極側の界面から離れるに従って漸増させる、などである。平均Ｔ１エネルギーの膜厚分布が大きいほど励起子の拡散は膜厚方向に大きな異方性を示すことが予想され好ましい。
【００２５】
発光層の厚み方向の組成の濃度分布は、素子をスパッタリングにより削りながら逐次SIMS分析を行うことで測定することができる。
【００２６】
厚み方向に平均Ｔ１エネルギーの分布を有する本発明の発光層を得るためには、発光層の膜厚方向に上記のような組成分布を生じさせることが好ましい。
発光層は、特に制限はなく、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
厚み方向に平均Ｔ１エネルギーの分布を有する発光層は、例えば、発光層を蒸着等の方法で形成する場合は、蒸着させる組成物の組成比を変更したり、蒸着条件を変更したりすることで所望の構成の発光層を得ることができる。
発光層を構成するホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物などの厚み方向の組成比等の好ましい範囲は後述する。
【００２７】
（有機ＥＬ素子の構成）
本発明の有機ＥＬ発光素子における好適な態様は、陽極側から順に、少なくとも、（１）正孔注入層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、発光層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様、（２）正孔注入層、正孔輸送層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、発光層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様、（３）正孔注入層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様、（４）正孔注入層、正孔輸送層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、発光層、電子輸送層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様などである。
本発明の有機ＥＬ発光素子は、上記した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層はそれぞれ複数の層から構成されていてもよい。
また、これらの層以外の層を用いてもよく、上記した態様に正孔ブロック層、電子ブロック層などを用いてもよい。
【００２８】
また、発光層に隣接する陽極側の隣接層および陰極側の隣接層の少なくとも一方が、発光層に含まれるりん光発光材料のＴ１エネルギーよりも小さいＴ１エネルギーを有する材料を含有することも好ましい態様である。Ｔ１エネルギーが低い材料の方が一般的に電荷を流しやすく安定な材料が多く、駆動電圧が低く、耐久性が良好な場合が多い。Ｔ１エネルギーが低い隣接層とした場合、発光層からのエネルギー散逸量は増えてしまうが、本発明の発光層の構成では励起子は隣接層方向よりも発光層の中央方向に拡散しやすい構成になっているため、従来の素子に比較すると効率が維持されやすい。したがって、本発明の発光層の構成では、無理に不安定な隣接層を用いずに安定な低Ｔ１隣接層を用いて、高効率、高耐久性を両立することができる。
【００２９】
上述のような態様の有機ＥＬ発光素子とすることによって、高い発光効率を維持しながら、駆動耐久性の良好な有機ＥＬ発光素子を提供することができる。
次に、本発明の有機ＥＬ発光素子を構成する各要素について、詳細に説明する。
【００３０】
＜発光層＞
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、または正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、また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。
発光層は、特に制限はなく、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
【００３１】
発光層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、２ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、外部量子効率の観点から、３ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍが更に好ましい。また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、発光層内における平均Ｔ１エネルギーが陽極側の界面、および陰極側の界面からの距離が大きくなるに従って減少する態様であればよい。
また発光層のそれぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
【００３２】
本発明における発光層は、少なくともホスト化合物、りん光発光材料、および電気的に不活性な化合物をそれぞれ１種以上含む。本発明における発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために２種類以上のりん光発光材料を含有することができる。
【００３３】
（りん光発光材料）
本発明におけるりん光発光材料を以下に述べるが、蛍光発光材料等を含んでもよい。
前記りん光発光材料としては、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
例えば、該遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金であり、更に好ましくはイリジウム、白金である。
ランタノイド原子としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
【００３４】
錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｐｅｒｇａｍｏｎ  Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ
Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、芳香族炭素環配位子（例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、またはナフチルアニオンなど）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、またはフェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、アルコラト配位子（例えば、フェノラト配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
【００３５】
これらの中でも、りん光発光材料の具体例としては、例えば、ＵＳ６３０３２３８Ｂ１、ＵＳ６０９７１４７、ＷＯ００／５７６７６、ＷＯ００／７０６５５、ＷＯ０１／０８２３０、ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、ＷＯ０２／０２７１４Ａ２、ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、ＷＯ０２／４４１８９Ａ１、特開２００１−２４７８５９、特願２０００−３３５６１、特開２００２−１１７９７８、特開２００２−２２５３５２、特開２００２−２３５０７６、特願２００１−２３９２８１、特開２００２−１７０６８４、ＥＰ  １２１１２５７、特開２００２−２２６４９５、特開２００２−２３４８９４、特開２００１−２４７８５９、特開２００１−２９８４７０、特開２００２−１７３６７４、特開２００２−２０３６７８、特開２００２−２０３６７９、特開２００４−３５７７９１、特開２００６−２５６９９９、特願２００５−７５３４１等の特許文献に記載のりん光発光化合物などが挙げられ、中でも、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｃｕ錯体、Ｒｅ錯体、Ｗ錯体、Ｒｈ錯体、Ｒｕ錯体、Ｐｄ錯体、Ｏｓ錯体、Ｅｕ錯体、Ｔｂ錯体、Ｇｄ錯体、Ｄｙ錯体、Ｃｅ錯体が挙げられる。特に好ましくは、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体であり、中でも金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むＩｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体が好ましい。
【００３６】
りん光発光材料の中でも、４００ｎｍから４９０ｎｍに発光ピークを有する青色りん光発光材料を用いた場合には、発光層のＴ１エネルギーが大きいことに起因して隣接層へのエネルギー散逸がおきやすく、本発明の効果が大きくなる場合が多い。
【００３７】
（蛍光発光材料）
前記蛍光発光材料としては、一般には、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物（アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、ペンタセンなど）、８−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、およびこれらの誘導体などを挙げることができる。
【００３８】
これらの中でも、りん光発光材料の具体例としては例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
【化１】
2011100943.tif 000003
【００４０】
【化２】
2011100943.tif 000004
【００４１】
【化３】
2011100943.tif 000005
【００４２】
【化４】
2011100943.tif 000006
【００４３】
発光層中のりん光発光材料は、発光層を構成する全構成成分の総質量に対して、平均で０．１質量％〜５０質量％含有されることが好ましい、耐久性、発光効率の観点から１質量％〜４０質量％含有されることがより好ましく、２質量％〜３０質量％含有されることがさらに好ましい。
【００４４】
次に、本発明において、りん光発光材料の濃度変化によって発光層のＴ１エネルギーの変化を実現する場合のりん光発光材料の発光層における濃度の好ましい範囲を述べる。この場合には、りん光発光材料の発光層を構成する全構成成分の総質量に対する濃度は、陽極側の界面および陰極側の界面では２質量％以上９０質量％以下含有されることが好ましく、５質量％以上７０質量％以下含有されることがより好ましい。また、発光層の厚み方向におけるりん光発光材料の最小濃度は０質量以上５０質量％以下含有されることが好ましく、２質量％以上３０質量％以下含有されることがより好ましい。
【００４５】
（ホスト化合物）
本発明の発光層はホスト化合物を含み、正孔輸送性ホスト化合物または電子輸送性ホスト化合物を少なくとも１種以上含む。
【００４６】
（正孔輸送性ホスト化合物）
本発明の発光層に用いられる正孔輸送性ホスト化合物としては、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、イオン化ポテンシャルＩｐが５．１ｅＶ以上６．３ｅＶ以下であることが好ましく、５．４ｅＶ以上６．１ｅＶ以下であることがより好ましく、５．６ｅＶ以上6.0ｅＶ以下であることが更に好ましい。また、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、電子親和力Ｅａが１．２ｅＶ以上３．１ｅＶ以下であることが好ましく、１．４ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であることがより好ましく、１．８ｅＶ以上２．９ｅＶ以下であることが更に好ましい。
【００４７】
このような正孔輸送性ホスト化合物としては、具体的には、例えば、以下の化合物を挙げることができる。
ピロール、カルバゾール、アゼピン、カルベン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、及びそれらの誘導体等が挙げられる。
【００４８】
これらの中でも、正孔輸送性ホスト化合物としては、カルバゾール化合物、アゼピン化合物、もしくはカルベン錯体化合物、好ましく、特にカルバゾール化合物が好ましい。
【００４９】
正孔輸送性ホスト化合物としての具体的化合物としては、例えば下記のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５０】
【化５】
2011100943.tif 000007
【００５１】
【化６】
2011100943.tif 000008
【００５２】
【化７】
2011100943.tif 000009
【００５３】
【化８】
2011100943.tif 000010
【００５４】
【化９】
2011100943.tif 000011
【００５５】
（電子輸送性ホスト化合物）
本発明に用いられるホスト化合物として、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト化合物と同様に電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト化合物を用いても良い。
本発明に用いられる発光層内の電子輸送性ホスト化合物としては、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、電子親和力Ｅａが２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下であることが好ましく、２．６ｅＶ以上３．２ｅＶ以下であることがより好ましく、２．８ｅＶ以上３．１ｅＶ以下であることが更に好ましい。また、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、イオン化ポテンシャルＩｐが５．７ｅＶ以上７．５ｅＶ以下であることが好ましく、５．８ｅＶ以上７．０ｅＶ以下であることがより好ましく、５．９ｅＶ以上６．５ｅＶ以下であることが更に好ましい。
【００５６】
このような電子輸送性ホスト化合物としては、具体的には、例えば、以下の化合物を挙げることができる。
ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレン、ペリレン等のテトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、およびそれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。
【００５７】
電子輸送性ホスト化合物として好ましくは、金属錯体、アゾール誘導体（ベンズイミダゾール誘導体、イミダゾピリジン誘導体等）、アジン誘導体（ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体等）であり、中でも、本発明においては耐久性の点から金属錯体化合物が好ましい。金属錯体化合物は金属に配位する少なくとも１つの窒素原子または酸素原子または硫黄原子を有する配位子をもつ金属錯体がより好ましい。
金属錯体中の金属イオンは特に限定されないが、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、錫イオン、白金イオン、またはパラジウムイオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、白金イオン、またはパラジウムイオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、亜鉛イオン、またはパラジウムイオンである。
【００５８】
前記金属錯体中に含まれる配位子としては種々の公知の配位子が有るが、例えば、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著、１９８７年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」、裳華房社、山本明夫著、１９８２年発行等に記載の配位子が挙げられる。
【００５９】
前記配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数３〜１５であり、単座配位子であっても２座以上の配位子であっても良い。好ましくは２座以上６座以下の配位子である。また、２座以上６座以下の配位子と単座の混合配位子も好ましい。
配位子としては、例えばアジン配位子（例えば、ピリジン配位子、ビピリジル配位子、ターピリジン配位子などが挙げられる。）、ヒドロキシフェニルアゾール配位子（例えば、ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾピリジン配位子などが挙げられる。）、アルコキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、２，４，６−トリメチルフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシなどが挙げられる。）、
【００６０】
ヘテロアリールオキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、およびキノリルオキシなどが挙げられる。）、アルキルチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロアリールチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミダゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、および２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、シロキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数３〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、およびトリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる。）、芳香族炭化水素アニオン配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えばフェニルアニオン、ナフチルアニオン、およびアントラニルアニオンなどが挙げられる。）、芳香族ヘテロ環アニオン配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２５、特に好ましくは炭素数２〜２０であり、例えばピロールアニオン、ピラゾールアニオン、トリアゾールアニオン、オキサゾールアニオン、ベンゾオキサゾールアニオン、チアゾールアニオン、ベンゾチアゾールアニオン、チオフェンアニオン、およびベンゾチオフェンアニオンなどが挙げられる。）、インドレニンアニオン配位子などが挙げられ、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、シロキシ配位子、芳香族炭化水素アニオン配位子、または芳香族ヘテロ環アニオン配位子であり、更に好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、シロキシ配位子、芳香族炭化水素アニオン配位子、または芳香族ヘテロ環アニオン配位子である。
【００６１】
金属錯体電子輸送性ホスト化合物の例としては、例えば特開２００２−２３５０７６、特開２００４−２１４１７９、特開２００４−２２１０６２、特開２００４−２２１０６５、特開２００４−２２１０６８、特開２００４−３２７３１３等に記載の化合物が挙げられる。
【００６２】
このような電子輸送性ホスト化合物としては、具体的には、例えば、以下の化合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００６３】
【化１０】
2011100943.tif 000012
【００６４】
【化１１】
2011100943.tif 000013
【００６５】
【化１２】
2011100943.tif 000014
【００６６】
また、本発明におけるホスト化合物の含有量は、発光効率、駆動電圧の観点から、正孔輸送性ホスト化合物と電子輸送性ホスト化合物の合計の含有量で、発光層を形成する全化合物質量に対して３０質量％以上９９質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上９８質量％以下であることがより好ましい。
【００６７】
＜電気的に不活性な化合物＞
電気的に不活性な化合物とは、ある発光層において電荷輸送性を有さず、かつ、発光には直接寄与しないが、励起子のエネルギー移動を抑制する化合物である。このような電気的に不活性な化合物は、発光層に含まれるホスト材料と発光材料よりもバンドギャップが大きい材料である必要がある。バインダー材料とも呼ばれ、好ましくは、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が３．５ｅＶ以上である有機化合物である。本発明で用いる電気的に不活性な化合物（以下、適宜、バインダー材料ともいう。）のＥｇは３．０ｅＶ以上がより好ましく、３．５ｅＶ以上が特に好ましい。
【００６８】
また、電気的に不活性な化合物の最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）は、該化合物と同じ発光層に含まれるりん光発光材料のＴ１より高いことが好ましい。例えば、青色りん光発光材料のＴ１は２．６ｅＶ前後であり、これからの三重項励起子の拡散抑制のためには、電気的に不活性な化合物のＴ１はそれ以上、すなわち、好ましくは２．７ｅＶ以上であり、より好ましくは２．９ｅＶ以上である。
【００６９】
また、電気的に不活性な化合物のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は６．１ｅＶ以上であることが好ましい。さらにＩｐは６．２ｅＶ以上がより好ましく、６．３ｅＶ以上が特に好ましい。これにより、発光層３０が青色燐光発光材料を含む場合でも、青色の発光効率を一層向上させることができる。特に、発光層にホスト化合物として広く用いられるＮ，Ｎ’−ジカルバゾリル−１，３−ベンゼン（ｍＣＰと略記する）のイオン化ポテンシャルは５．９ｅＶであり、ｍＣＰから発光層の陰極側隣接層への正孔の筒抜けを抑制するためには、電気的に不活性な化合物のＩｐは、ｍＣＰのＩｐよりも大きいことが好ましく、６．１ｅＶ以上とすることにより、上記のような正孔の筒抜けを抑制することができ、発光効率を一層向上することができる。
【００７０】
また、電気的に不活性な化合物の電子親和力（Ｅａ）は２．３ｅＶ以下であることが好ましい。このようなＥａを有する電気的に不活性な化合物であれば、発光層からの電子の筒抜け（主に発光層のホスト化合物からの電子の筒抜け）が抑制され、発光効率を一層向上させることができる点で好ましい。発光層にホスト化合物として広く用いられるｍＣＰの電子親和力は２．４ｅＶであり、ｍＣＰから発光層の陽極側隣接層への電子の筒抜けを抑制するためには、電気的に不活性な化合物のＥａは、ｍＣＰのＥａよりも小さいことが好ましく、２．３ｅＶ以下とすることにより、電子筒抜けを抑制することができ発光効率を一層向上することができる。
【００７１】
本発明における発光層を構成する電気的に不活性な化合物としては、１種類の材料を用いてもよいし、複数種の材料を用いても良い。複数種の電気的に不活性な化合物を混合して用いる場合、その混合比率は好ましくは質量比で１：９９〜５０：５０の範囲であり、より好ましくは、２０：８０〜５０：５０の範囲である。電気的に不活性な化合物を複数種混合して用いることにより、励起子の移動の抑制のほか、発光効率の向上と駆動耐久性の向上も図ることができる。
【００７２】
本発明に係る電気的に不活性な化合物の具体例は、特開２００９−３２９７６号公報に記載の化合物を挙げることができる。
特に、電気的に不活性な化合物としては、アダマンタン構造を有する化合物、およびＳｉ連結系化合物が、構造安定性、アモルファス膜の安定性の観点で好ましい。
アダマンタン化合物としては、下記一般式（１)で表される化合物が好ましい。
【００７３】
【化１３】
2011100943.tif 000015
【００７４】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基、炭素数２〜６のアルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、炭素数１〜６のアルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基、シリル基を表し、該Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つは、二重結合又は三重結合を有する基である。Ｘ１〜Ｘ１２は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜６のアルケニル基、炭素数２〜６のアルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、炭素数１〜６のアルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基、シリル基を表す。
【００７５】
＜置換基等の詳細な説明＞
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数１〜６のアルキル基としては、例えばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル（すなわち、２−ブチル）、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
【００７６】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数２〜６のアルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル（すなわち、１−（２−プロペニル））、１−（１−プロペニル）、２−プロペニル、１−（１−ブテニル）、１−（２−ブテニル）、１−（３−ブテニル）、１−（１，３−ブタジエニル）、２−（２−ブテニル）、１−（１−ペンテニル）、５−（シクロペンタジエニル）、１−（１−シクロヘキセニル）などが挙げられる。
【００７７】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数２〜６のアルキニル基としては、例えば、エチニル、プロパルギル（すなわち、１−（２−プロピニル））、１−（１−プロピニル）、１−ブタジイニル、１−（１，３−ペンタジイニル）などが挙げられる。
【００７８】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアリール基としては、例えば、フェニル、ｏ−トリル（すなわち、１−（２−メチルフェニル））、ｍ−トリル、ｐ−トリル、１−（２，３−ジメチルフェニル）、１−（３，４−ジメチルフェニル）、２−（１，３−ジメチルフェニル）、１−（３，５−ジメチルフェニル）、１−（２，５−ジメチルフェニル）、ｐ−クメニル、メシチル、１−ナフチル、２−ナフチル、１−アントラニル、２−アントラニル、９−アントラニル、および、４−ビフェニリル（すなわち、１−（４−フェニル）フェニル）、３−ビフェニリル、２−ビフェニリルなどのビフェニリル類、４−ｐ−テルフェニリル（すなわち、１−４−（４−ビフェニリル）フェニル）、４−ｍ−テルフェニリル（すなわち、１−４−（３−ビフェニリル）フェニル）などのテルフェニリル類などが挙げられる。
【００７９】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるヘテロアリール基としては、含まれるヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられ、具体的には、例えば、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、トリアジニル、キノリル、イソキノリニル、ピロリル、インドリル、フリル、チエニル、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどが挙げられる。
【００８０】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数１〜６のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、シクロプロポキシ、ｎ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、シクロヘキシロキシ、フェノキシなどが挙げられる。
【００８１】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアシル基としては、例えば、アセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。
【００８２】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアシロキシ基としては、例えば、アセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。
【００８３】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアミノ基としては、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ、ピロリジノ、ピペリジノ、モルフォリノなどが挙げられる。
【００８４】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるエステル基としては、例えば、メチルエステル（すなわち、メトキシカルボニル）、エチルエステル、イソプロピルエステル、フェニルエステル、ベンジルエステルなどが挙げられる。
【００８５】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアミド基としては、例えば、アミドの炭素原子で連結した、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミド（すなわち、ジメチルアミノカルボニル）、Ｎ−フェニルアミド、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミドや、アミドの窒素原子で連結した、Ｎ−メチルアセトアミド（すなわち、アセチルメチルアミノ）、Ｎ−フェニルアセトアミド、Ｎ−フェニルベンズアミドなどが挙げられる。
【００８６】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
【００８７】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数１〜６のパーフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、１−パーフルオロプロピル、２−パーフルオロプロピル、パーフルオロペンチルなどが挙げられる。
【００８８】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数１〜１８のシリル基としては、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリイソプロピルシリル、トリフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、ジメチルフェニルシリル、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル、ｔｅｒｔ−ブチルジフェニルシリルなどが挙げられる。  
【００８９】
上記のＲ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２は、更に他の置換基で置換されていてもよい。例えば、アルキル基にアリール基が置換したものとしては、ベンジル、９−フルオレニル、１−（２−フェニルエチル）、１−（４−フェニル）シクロヘキシルなどが挙げられ、アリール基にヘテロアリール基が置換されたものとしては、１−（４−Ｎーカルバゾリル）フェニル、１−（３，５−ジ（Ｎーカルバゾリル））フェニル、１−（４−（２−ピリジル）フェニル）などが挙げられる。
【００９０】
上記のＲ１〜Ｒ４として好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、シリル基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、シリル基であり、特に好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基である。
【００９１】
上記のＸ１〜Ｘ１２として好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、シリル基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基であり、特に好ましくは、水素原子である。
【００９２】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される炭素数１〜６のアルキル基としては好ましくは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシルであり、より好ましくは、メチル、エチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ヘキシル、シクロヘキシルであり、特に好ましくは、メチル、エチルである。
【００９３】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表されるアリール基として好ましくは、フェニル、ｏ−トリル、１−（３，４−ジメチルフェニル）、１−（３，５−ジメチルフェニル）、１−ナフチル、２−ナフチル、９−アントラニル、および、ビフェニリル類、テルフェニリル類であり、より好ましくは、フェニル、ビフェニリル類、テルフェニリル類であり、より好ましくは、フェニルである。
【００９４】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２で表される水素原子は、重水素原子であってもよく、重水素原子である方が好ましい。
【００９５】
一般式（１）で表される化合物に含まれる水素原子は、その一部、もしくは、すべてが重水素原子で置換されていても良い。
【００９６】
Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基であるが、二重結合としては、例えば、Ｃ＝Ｃ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｓ，Ｃ＝Ｎ、Ｎ＝Ｎ、Ｓ＝Ｏ、Ｐ＝Ｏなどが挙げられ、好ましくはＣ＝Ｃ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｎ、Ｓ＝Ｏ、Ｐ＝Ｏであり、より好ましくはＣ＝Ｃ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ＝Ｎであり、特に好ましくはＣ＝Ｃである。三重結合としては、Ｃ≡Ｃ、Ｃ≡Ｎが挙げられ、好ましくはＣ≡Ｃである。
【００９７】
Ｒ１〜Ｒ４の、二重結合、あるいは三重結合を有する基としては、アリール基が好ましく、なかでも、下記で表されるフェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。
【００９８】
【化１４】
2011100943.tif 000016
【００９９】
Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基であるが、Ｒ１〜Ｒ４で二重結合、あるいは三重結合を有するものの数は２〜４が好ましく、３〜４がより好ましく、４が特に好ましい。
【０１００】
Ｒ１〜Ｒ４で二重結合、あるいは三重結合を有するものの数が１−３の場合、残りの単結合のみからなるＲ１〜Ｒ４は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シリル基が好ましく、水素原子、アルキル基、シリル基が好ましく、水素原子、アルキル基が特に好ましい。
【０１０１】
Ｒ１〜Ｒ４、および、Ｘ１〜Ｘ１２は互いに連結して環構造を形成していても良い。たとえば、下記のように、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ９が互いに連結して、ジアマンタン構造を形成していてもよく、さらに、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ１２が互いに連結して、トリアマンタン構造を形成していてもよい。これらのジアマンタン構造、トリアマンタン構造は、更に置換基で置換されていてもよい。
【０１０２】
【化１５】
2011100943.tif 000017
【０１０３】
本発明に於いては好ましくは、一般式（１）で表される化合物の最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇと表記する）が４．０ｅＶ以上である。より好ましくは、４．２ｅＶ以上５ｅＶ以下である。
本発明に於いては好ましくは、一般式（１）で表される化合物の三重項最低励起準位（Ｔ１と表記する）が２．７ｅＶ以上である。より好ましくは、２．８ｅＶ以上３．５ｅＶ以下である。
また、本発明に於いては好ましくは、一般式（１）で表される化合物の電気親和力（Ｅａと表記する）が２．３ｅＶ以下である。より好ましくは、２．０ｅＶ以下である。
【０１０４】
以下に本発明に用いられる一般式（１）で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明の化合物がこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
【化１６】
2011100943.tif 000018
【０１０６】
【化１７】
2011100943.tif 000019
【０１０７】
【化１８】
2011100943.tif 000020
【０１０８】
【化１９】
2011100943.tif 000021
【０１０９】
また、Ｓｉ連結化合物も電気的に不活性な化合物の好ましい化合物である。以下にＳｉ連結化合物の例を述べるが本発明はこれに限定されるものではない。
Ｓｉ連結化合物として、特開２００５−３１０６７２号公報に記載の化合物が好適に用いられる。特に下記一般式（２）に示すＳｉ連結化合物が好ましい。
【０１１０】
【化２０】
2011100943.tif 000022
【０１１１】
一般式（２）中、Ａｒ１１は互いに同じでも異なっていても良いアリール基あるいはヘテロアリール基を表す。Ａｒ１２はフェニレン基、ビフェニレン基、ベンゼン環が３環以上６環以下連結した基、２環以上６環以下の芳香環が縮環した縮合環のアリーレン基、あるいはヘテロアリーレン基を表す。Ａｒ１２はアリーレン基とヘテロアリーレン基が互いに連結したものであっても良い。Ｒ１１、Ｒ１２、およびＲ１３は互いに同じでも異なっていても良いアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。
【０１１２】
また、一般式（３）で示されるＳｉ連結化合物も好ましい。
【０１１３】
【化２１】
2011100943.tif 000023
【０１１４】
一般式（３）中、Ａｒ２１は互いに同じでも異なっていても良いアリール基あるいはヘテロアリール基を表し、Ａｒ２１上にさらにシリル基が置換することはない。Ａｒ２２は互いに同じでも異なっていても良いアリーレン基あるいはへテロアリーレン基を表す。Ａｒ２２は前記アリーレン基とヘテロアリーレン基が互いに連結したものであっても良い。Ｒ２１、Ｒ２２、およびＲ２３は互いに同じでも異なっていても良いアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表し、ｍは１もしくは２を表す。
【０１１５】
また、一般式（４）で示されるＳｉ連結化合物も好ましい。
【０１１６】
【化２２】
2011100943.tif 000024
【０１１７】
一般式（４）中、Ａｒ３２は互いに同じでも異なっていても良いアリーレン基、アゾール構造を含む基、ヘテロ原子が２個以上のアジン構造を含む基、フラン構造を含む基、あるいはチオフェン構造を含む基を表す。Ａｒ３２は前記アリーレン基、アゾール構造を含む基、ヘテロ原子が２個以上のアジン構造を含む基、フラン構造を含む基、チオフェン構造を含む基が互いに連結したものであっても良い。Ｒ３１、Ｒ３２、およびＲ３３は互いに同じでも異なっていても良いアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。
【０１１８】
本発明においては好ましくは、一般式（２）〜（４）で表される化合物の最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇと表記する）が３．５ｅＶ以上である。より好ましくは、４．０ｅＶ以上である。
本発明においては好ましくは、一般式（２）〜（４）で表される化合物の三重項最低励起準位（Ｔ１と表記する）が２．７ｅＶ以上である。より好ましくは、２．８ｅＶ以上である。
また、本発明においては好ましくは、一般式（２）〜（４）で表される化合物の電気親和力（Ｅａと表記する）が２．３ｅＶ以下である。より好ましくは、２．０ｅＶ以下である。
【０１１９】
以下に本発明に用いられる一般式（２）〜（４）で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明の化合物がこれらに限定されるものではない。
【０１２０】
【化２３】
2011100943.tif 000025
【０１２１】
【化２４】
2011100943.tif 000026
【０１２２】
【化２５】
2011100943.tif 000027
【０１２３】
【化２６】
2011100943.tif 000028
【０１２４】
【化２７】
2011100943.tif 000029
【０１２５】
発光層に含まれる電気的に不活性な化合物の含有量は、発光層を構成する全構成成分の総質量に対して平均値として５質量％以上９０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上７０質量％以下であることがより好ましい。
【０１２６】
次に、本発明において、電気的に不活性な化合物の濃度変化によって発光層のＴ１エネルギーの濃度変化を実現する場合の電気的に不活性な化合物の濃度の好ましい範囲を述べる。この場合には、電気的に不活性な化合物の発光層を構成する全構成成分の総質量に対する濃度は、陽極側の界面および陰極側の界面では５質量％以上９０質量％以下含有されることが好ましく、１０質量％以上７０質量％以下含有されることがより好ましい。また、発光層の厚み方向における電気的に不活性な化合物の最小濃度は０質量％以上５０質量％以下含有されることが好ましく、０質量％以上３０質量％以下含有されることがより好ましい。
【０１２７】
＜正孔注入層、正孔輸送層＞
正孔注入層、および正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層及び正孔輸送層は、単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
これらの層に用いられる正孔注入材料、又は正孔輸送材料としては、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
【０１２８】
特に陽極に接する層は、ｐドープされていることが好ましい。正孔注入層あるいは正孔輸送層に導入するドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用でき、具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、および五塩化アンチモンなどのルイス酸化合物を好適に用いることができる。
【０１２９】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フレーレンなどを好適に用いることができる。
具体的にはヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、レラーレン化合物などが挙げられる。
【０１３０】
このうちヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、またはＣ６０が好ましく、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、または２，３，５，６−テトラシアノピリジンが特に好ましい。
【０１３１】
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料に対して０．０１質量％以上60質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以上５０質量％以下であることが更に好ましく、０．１質量％以上４０質量％以下であることが特に好ましい。該使用量が、正孔注入材料に対して０．０１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、６０質量％を超えると正孔注入能力が損なわれる可能性が高いため好ましくない。
【０１３２】
正孔注入層がアクセプタを含有する場合、正孔輸送層は、実質的にアクセプタを含有しないことが好ましい。
【０１３３】
正孔注入材料、および正孔輸送材料としては、例えば、ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、又はそれらの誘導体等が挙げられる。
これらの中でも、インドール化合物、カルバゾール化合物、アザインドール化合物、アザカルバゾール化合物、芳香族第三級アミン化合物、チオフェン化合物が好ましく、特に分子内にインドール骨格、カルバゾール骨格、アザインドール骨格、アザカルバゾール骨格、又は芳香族第三級アミン骨格を複数個有するものが好ましい。
【０１３４】
このような正孔注入材料、および正孔輸送材料としての具体的化合物としては、前記した正孔輸送ホスト化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１３５】
前記正孔注入層、及び正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。
前記電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
前記無機化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のハロゲン化金属；五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物、などが挙げられる。
前記有機化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基等を有する化合物；キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレン、などが挙げられる。
これらの電子受容性ドーパントは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
前記電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料又は正孔注入材料に対して０．０１質量％〜５０質量％が好ましく、０．０５質量％〜２０質量％がより好ましく、０．１質量％〜１０質量％が更に好ましい。
【０１３６】
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍが更に好ましい。
【０１３７】
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１３８】
また、正孔輸送層におけるキャリア移動度は、一般的に、１０−７ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下であり、中でも、発光効率の点から１０−５ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が好ましく、１０−４ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が更に好ましく、１０−３ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が特に好ましい。
【０１３９】
＜電子注入層、電子輸送層＞
電子注入層、及び電子輸送層は、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、湿式製膜法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法、などにより好適に形成することができる。
前記電子輸送層の厚みは、１ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍであることがより好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが更に好ましい。
前記電子注入層の厚みは、１ｎｍ〜２００ｎｍが好ましく、１ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが更に好ましい。
【０１４０】
電子注入層、電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入され得た正孔を障壁する機能のいずれかを有している層である。
【０１４１】
陰極と接する層は、ｎドープされていることが好ましい。
電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属などが好適に用いられる。
特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。
【０１４２】
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、電子輸送層材料に対して０．１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、９９質量％を超えると電子輸送能力が損なわれる可能性が高いため好ましくない。
【０１４３】
電子注入層、電子輸送層の材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、およびそれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。
【０１４４】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１４５】
また、電子輸送層におけるキャリア移動度は、一般的に、１０−７ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下であり、中でも、発光効率の点から１０−５ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が好ましく、１０−４ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が更に好ましく、１０−３ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以上１０−１ｃｍ２・Ｖ−１・ｓ−１以下が特に好ましい。
【０１４６】
＜電極＞
本発明の有機ＥＬ発光素子は、一対の電極、即ち陽極と陰極とを含む。前記有機ＥＬ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。通常、陽極は有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、陰極は有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよい。
前記電極としては、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機ＥＬ発光素子の用途、目的に応じて公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
前記電極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物等が好適に挙げられる。
【０１４７】
−陽極−
前記陽極を構成する材料としては、例えば、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物；金、銀、クロム、ニッケル等の金属；これらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物；ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、又はこれらとＩＴＯとの積層物、などが挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物が好ましく、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが特に好ましい。
【０１４８】
−陰極−
前記陰極を構成する材料としては、例えば、アルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。
これらの中でも、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
前記アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。
【０１４９】
前記電極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができ、例えば印刷方式、コーティング方式等の湿式方式；真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式；ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などが挙げられる。これらの中でも、前記電極を構成する材料との適性を考慮し、適宜選択した方法に従って前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料としてＩＴＯを選択する場合には、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って形成することができる。陰極の材料として金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って形成することができる。
【０１５０】
なお、前記電極を形成する際にパターニングを行う場合は、フォトリソグラフィー等による化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザー等による物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【０１５１】
＜基板＞
本発明の有機ＥＬ発光素子は、基板上に設けられていることが好ましく、電極と基板とが直接接する形で設けられていてもよいし、中間層を介在する形で設けられていてもよい。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス（無アルカリガラス、ソーダライムガラス等）等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル；ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料、などが挙げられる。
【０１５２】
前記基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。基板は透明でも不透明でもよく、透明な場合は無色透明でも有色透明でもよい。
【０１５３】
前記基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
前記透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、例えば窒化珪素、酸化珪素等の無機物などが挙げられる。
前記透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
【０１５４】
−保護層−
有機ＥＬ発光素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
前記保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばＩｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属；ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の金属酸化物；ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物；ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、ＣａＦ２等の金属フッ化物；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質、などが挙げられる。
【０１５５】
前記保護層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、転写法などが挙げられる。
【０１５６】
−封止容器−
本発明の有機ＥＬ発光素子は、封止容器を用いて素子全体が封止されていてもよい。更に、前記封止容器と有機ＥＬ発光素子の間の空間には、水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
前記水分吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
前記不活性液体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばパラフィン類、流動パラフィン類；パーフルオロアルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤；塩素系溶剤、シリコーンオイル類、などが挙げられる。
【０１５７】
−樹脂封止層−
本発明の有機ＥＬ発光素子は、大気からの酸素や水分による素子性能劣化を樹脂封止層により封止することで抑制することが好ましい。
前記樹脂封止層の樹脂素材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ゴム系樹脂、エステル系樹脂、などが挙げられる。これらの中でも、水分防止機能の点からエポキシ樹脂が特に好ましい。前記エポキシ樹脂の中でも熱硬化型エポキシ樹脂、又は光硬化型エポキシ樹脂が好ましい。
【０１５８】
前記樹脂封止層の作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着又は熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法、などが挙げられる。
【０１５９】
−封止接着剤−
封止接着剤は、端部よりの水分や酸素の侵入を防止する機能を有するものである。前記封止接着剤の材料としては、前記樹脂封止層で用いる材料と同じものを用いることができる。これらの中でも、水分防止の点からエポキシ系の接着剤が好ましく、光硬化型接着剤あるいは熱硬化型接着剤が特に好ましい。
前記封止接着剤にフィラーを添加することも好ましい。前記フィラーとしては、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯ（酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（酸窒化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の無機材料が好ましい。該フィラーの添加により、封止接着剤の粘度が上昇し、加工適正が向上し、及び耐湿性が向上する。
前記封止接着剤は、乾燥剤を含有してもよい。前記乾燥剤としては、例えば酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、などが挙げられる。前記乾燥剤の添加量は、前記封止接着剤に対し０．０１質量％以上２０質量％以下が好ましく、０．０５質量％以上１５質量％以下がより好ましい。前記添加量が、０．０１質量％未満であると、乾燥剤の添加効果が薄れることになり、２０質量％を超えると、封止接着剤中に乾燥剤を均一分散させることが困難になることがある。
本発明においては、前記乾燥剤の入った封止接着剤をディスペンサー等により任意量塗布し、塗布後第２基板を重ねて、硬化させることにより封止することができる。
【０１６０】
図１は、本発明の有機ＥＬ発光素子の層構成の一例を示す概略図である。有機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１上に形成された陽極２（例えばＩＴＯ電極）と、正孔注入層３と、正孔輸送層４と、発光層５と、電子輸送層６と、電子注入層７と、陰極８（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とをこの順に積層してなる層構成を有する。なお、陽極２（例えばＩＴＯ電極）と陰極８（例えばＡｌ−Ｌｉ電極）とは電源を介して互いに接続されている。
【０１６１】
−駆動−
本発明の有機ＥＬ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。
本発明の有機ＥＬ発光素子は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によりアクティブマトリックスへ適用することができる。薄膜トランジスタの活性層としてアモルファスシリコン、高温ポリシリコン、低温ポリシリコン、微結晶シリコン、酸化物半導体、有機半導体、カーボンナノチューブ等を適用することができる。
本発明の有機ＥＬ発光素子は、例えばＷＯ２００５／０８８７２６号パンフレット、特開２００６−１６５５２９号公報、米国特許出願公開２００８／０２３７５９８Ａ１明細書などに記載の薄膜トランジスタを適用することができる。
【０１６２】
本発明の有機ＥＬ発光素子は、特に制限はなく、種々の公知の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板、ＩＴＯ層、有機層の屈折率を制御する、基板、ＩＴＯ層、有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
本発明の有機ＥＬ発光素子からの光取り出し方式は、トップエミッション方式であってもボトムエミッション方式であってもよい。
【０１６３】
本発明の有機ＥＬ発光素子は、共振器構造を有してもよい。共振器構造としては、例えば、透明基板上に、屈折率の異なる複数の積層膜よりなる多層膜ミラー、透明又は半透明電極、発光層、及び金属電極を重ね合わせて有する。発光層で生じた光は多層膜ミラーと金属電極を反射板としてその間で反射を繰り返し共振する。
共振器構造の別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、２つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は、特開平９−１８０８８３号公報に記載されている。第２の態様の場合の計算式は、特開２００４−１２７７９５号公報に記載されている。
【０１６４】
−用途−
本発明の有機ＥＬ発光素子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
前記有機ＥＬディスプレイをフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、２０００年９月号、３３〜３７ページに記載されているように、色の３原色（青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ））に対応する光をそれぞれ発光する有機ＥＬ素子を基板上に配置する３色発光法、白色発光用の有機ＥＬ発光素子による白色発光をカラーフィルターを通して３原色に分ける白色法、青色発光用の有機ＥＬ発光素子による青色発光を蛍光色素層を通して赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）に変換する色変換法、などが知られている。また、上記方法により得られる異なる発光色の有機ＥＬ発光素子を複数組み合わせて用いることにより、所望の発光色の平面型光源を得ることができる。例えば、青色及び黄色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、青色、緑色、赤色の発光素子を組み合わせた白色発光光源、などが挙げられる。
【実施例】
【０１６５】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、図２〜図３３では、平均Ｔ１エネルギーを平均Ｔ１値と記載し、本実施例においても平均Ｔ１エネルギーを平均Ｔ１値と称することがある。また、発光層における各成分の濃度は、特に断らない限り、発光層の全体に対する濃度をそれぞれ表す。
【０１６６】
（比較例１）
−有機ＥＬ発光素子の作製−
０．7ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。このガラス基板上に真空蒸着法にて以下の各層を蒸着した。蒸着速度、膜厚は水晶振動子を用いて測定した。また、膜厚方向に濃度依存性を設ける場合は、各蒸着源の電流値を制御することで、各材料の蒸着速度を変化させ、トータルの蒸着速度が一定となるように調節して成膜を行った。
【０１６７】
まず、ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を厚み１００ｎｍにスパッタ蒸着した。
次に、陽極（ＩＴＯ）上に、正孔注入層として２ＴＮＡＴＡ（４，４'，４''−トリス（Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン）および２ＴＮＡＴＡに対して０．３質量％のＦ４ＴＣＮＱ（ｐ−ドープ材、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン）を厚み１２０ｎｍに共蒸着した。
次に、正孔注入層上に、正孔輸送層としてＮＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン)を厚み１０ｎｍに蒸着した。
【０１６８】
次に、正孔輸送層上に、正孔輸送性ホスト材料であるＣＢＰ（Ｎ，Ｎ’−ジ−カルバゾリル−４，４’−ビフェニル）と、１５質量％の緑色燐光発光材料である化合物Ａ（下記構造）と、７．５質量％の電気的に不活性な材料である化合物Ｅ（下記構造）をドープした発光層を３０ｎｍの厚みとなるよう濃度一定で蒸着した。この発光層における濃度と平均Ｔ１値を図２に示す。平均Ｔ１値は発光層全体で均一である。
【０１６９】
次に、発光層上に、電子輸送層として電子輸送性材料であるＢＡｌｑを厚み３０ｎｍに蒸着した。
次に、電子輸送層上に、電子注入層として電子注入材料であるＬｉＦを厚み１ｎｍとなるように蒸着した。
次に、電子注入層上に、シャドウマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、陰極として、金属アルミニウムを厚み１００ｎｍとなるように蒸着した。
【０１７０】
以上により作製した積層体を、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶、及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ株式会社製）を用いて封止した。以上により、比較例１の有機ＥＬ発光素子を作製した。
【０１７１】
（比較例２）
比較例１の正孔輸送層を７ｎｍのＮＰＤ、３ｎｍの化合物Ｈの積層構成に変更する以外は、比較例１と同様にして比較例２の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は比較例１と同じ構成とした（図２）。平均Ｔ１値は発光層全体で均一である。
【０１７２】
（比較例３）
比較例２の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例２と同様にして比較例３の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から陰極側へ向かって０質量％から１５質量％に増加させ、ＣＢＰの濃度を陽極側から陰極側へ向かって８５質量％から７０質量％に減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図３に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、正孔輸送層側の界面で最も低い値となる。
【０１７３】
（比較例４）
比較例２の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例２と同様にして比較例４の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から陰極側へ向かって１５質量％から０質量％に減少させ、ＣＢＰの濃度を陽極側から陰極側へ向かって７０質量％%から８５質量％に増加させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図４に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、電子輸送層側の界面で最も低い値となる。
【０１７４】
（比較例５）
比較例１の電子輸送層をＢＡｌｑから化合物Ｉに変更する以外は、比較例１と同様にして比較例５の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は比較例１と同じ構成とした（図２）。
【０１７５】
（比較例６）
比較例３の電子輸送層をＢＡｌｑから化合物Ｉに変更する以外は、比較例３と同様にして比較例６の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は比較例３と同じ構成とした（図３）。
【０１７６】
（比較例７）
比較例４の電子輸送層をＢＡｌｑから化合物Ｉに変更する以外は、比較例４と同様にして比較例７の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は比較例４と同じ構成とした（図４）。
【０１７７】
（比較例８）
比較例１の正孔輸送層を７ｎｍのＮＰＤ、３ｎｍの化合物Ｈの積層構成に変更し、電子輸送層をＢＡｌｑから化合物Ｉに変更する以外は、比較例１と同様にして比較例８の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は比較例１と同じ構成とした（図２）。平均Ｔ１値は発光層全体で均一である。
【０１７８】
（実施例１）
比較例１の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例１と同様にして実施例１の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から発光層中央へ向かって１５質量％から０質量％に減少させ、さらに発光層中央から陰極側へ０質量％から１５質量％に増加させた。それに伴ってＣＢＰの濃度を陽極側から発光層中央へ７０質量％から８５質量％に増加させ、さらに発光層中央から陰極側へ８５質量％から７０質量％へ減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図５に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となる。
【０１７９】
（実施例２）
比較例１の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例１と同様にして実施例２の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から発光層中央へ向かって３０質量％から０質量％に減少させ、さらに発光層中央から陰極側へ０質量％から３０質量％に増加させた。それに伴ってＣＢＰの濃度を陽極側から発光層中央へ５５質量％から８５質量％に増加させ、さらに発光層中央から陰極側へ８５質量％から５５質量％へ減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図６に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となる。
【０１８０】
（実施例３）
実施例１の正孔輸送層を７ｎｍのＮＰＤ、３ｎｍの化合物Ｈの積層構成に変更し、実施例１と同様にして実施例３の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は実施例１と同じ構成とした（図５）。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となる。
【０１８１】
（実施例４）
比較例２の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例２と同様にして実施例４の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から発光層中央へ向かって１５質量％から０質量％に減少させ、さらに発光層中央から陰極側へ０質量％から３０質量％に増加させた。それに伴ってＣＢＰの濃度を陽極側から発光層中央へ７０質量％から８５質量％に増加させ、さらに発光層中央から陰極側へ８５質量％から５５質量％へ減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図７に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となり、電子輸送層側で最も大きくなる。
【０１８２】
（実施例５）
実施例１の電子輸送層をＢＡｌｑから化合物Ｉに変更する以外は、実施例１と同様にして実施例３の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層は実施例１と同じ構成とした（図５）。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となる。
【０１８３】
（実施例６）
比較例５の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例５と同様にして実施例６の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物ＥとＣＢＰの濃度が変化する構成とした。化合物Ａの濃度は１５質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から発光層中央へ向かって３０質量％から０質量％に減少させ、さらに発光層中央から陰極側へ０質量％から１５質量％に増加させた。それに伴ってＣＢＰの濃度を陽極側から発光層中央へ５５質量％から８５質量％に増加させ、さらに発光層中央から陰極側へ８５質量％から７０質量％へ減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図８に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となり、正孔輸送層側で最も平均Ｔ１値が大きくなる。
【０１８４】
（実施例７）
比較例５の発光層を、以下の構成に変える以外は比較例５と同様にして実施例７の有機ＥＬ発光素子を作成した。発光層において、膜厚の方向に化合物Ｅと化合物Ａの濃度が変化する構成とした。ＣＢＰの濃度は７０質量％とし、発光層全体で一定とした。化合物Ｅの濃度を陽極側から発光層中央へ向かって１５質量％から０質量％に減少させ、さらに発光層中央から陰極側へ０質量％から１５質量％に増加させた。それに伴って化合物Ａの濃度を陽極側から発光層中央へ１５質量％から３０質量％に増加させ、さらに発光層中央から陰極側へ３０質量％から１５質量％へ減少させた。この化合物Ａ、化合物Ｅ、およびＣＢＰの発光層の濃度変化、および発光層の平均Ｔ１値の変化を図９に示す。平均Ｔ１値は発光層の厚み方向に変化しており、発光層中央付近で最も低い値となる。
【０１８５】
下記に比較例、実施例で用いた材料の構造をまとめて示す。
各化合物のＴ１エネルギーおよびりん光発光材料の発光ピーク波長を表１に、また、用いた材料の分子構造を示す。表１で、ｍＣＰはＮ，Ｎ’−ジカルバゾリル−１，３−ベンゼンであり、ＢＡｌｑはアルミニウム（III）ビス（２−メチル−８−キノラト）−４−フェニルフェノラトである。
【０１８６】
【表１】
2011100943.tif 000030
【０１８７】
【化２８】
2011100943.tif 000031
【０１８８】
【化２９】
2011100943.tif 000032
【０１８９】
比較例１〜８、および実施例１〜７で用いた正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成を表２に示す。
【０１９０】
【表２】
2011100943.tif 000033
【０１９１】
このようにして得られた緑色発光の有機ＥＬ発光素子を用いて下記の評価を行った。結果はまとめて表３に示す。
外部量子効率は、作製した発光素子をＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電流を発光素子に印加し発光させた。電流値０．２５ｍＡ／ｃｍ２で発光させ、その発光スペクトルと光量とをトプコン社製輝度計ＳＲ−３を用いて測定し、発光スペクトル、光量と測定時の電流から外部量子効率を計算した。
駆動耐久性は、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、発光輝度が２０００ｃｄ／ｍ２（比較例９〜３２、および実施例８〜２８では３６０ｃｄ／ｍ２）となるように電流値を調節して定電流駆動を行い、トプコン社製輝度計ＳＲ−３を用いて輝度を測定し、輝度が初期の１／２になる時間を測定した。
【０１９２】
なお、表３に記載の各層のＴ１エネルギーは、前記したように、有機層の濃度分布と各材料のＴ１エネルギーの値から平均Ｔ１エネルギーとして算出した。平均Ｔ１エネルギーは直接測定することはできないので、各有機材料の単独膜のＴ１エネルギーに、発光層のある厚み位置での各材料の成分比（質量％）を掛け、それらの和をとった値で表した。
【０１９３】
実施例１〜７の発光層のＴ１エネルギーの左欄の数字は、陽極側の界面の発光層の平均Ｔ１エネルギーを表し、中央の欄の数字は発光層の中央のＴ１エネルギーを表し、右欄の数字は陰極側の界面の発光層のＴ１エネルギーである。
比較例１、２、５、および８は濃度一定なので、発光層の値を記載した。比較例３、４、６、および７においては発光層のＴ１エネルギーの欄で左欄の数字は、陽極側の界面の発光層のＴ１エネルギーを表し、また、右欄の数字は陰極側の界面の発光層のＴ１エネルギーを表す。
【０１９４】
【表３】
2011100943.tif 000034
【０１９５】
表３の結果から以下のことがわかる。
比較例１と実施例１、２とを比較すると、発光層が均一な平均Ｔ１エネルギーを持つ比較例１に比較して実施例１、２はいずれも高い発光効率と耐久性を両立できた。このとき発光層に隣接する材料はいずれの素子も同じ材料を用いていることから、発光層で生成した励起子が拡散する際に比較例１では隣接層に拡散して効率の低下を招いたのに対し、実施例では発光層中央に向かって異方的に拡散することで効率の低下を防止できたものと考えられる。
比較例２〜４と実施例３、４とを比較すると、比較例２〜４では比較例１に対して高Ｔ１値の正孔輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい正孔輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。それに対して実施例３、４では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率が向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央に向かって異方的に拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が抑制されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０１９６】
比較例５〜８と実施例５〜７とを比較すると、比較例５〜７では比較例１に対して高Ｔ１値の電子輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい電子輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。比較例８では両側に高Ｔ１値の隣接層を用いたことで非常に高い効率が得られたが、隣接層の不安定性と界面への電荷と励起子の集中により耐久性が大幅に低下したものと考えられる。それに対して実施例５〜７では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率が向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が抑制されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０１９７】
（比較例９〜１６、実施例８〜１４）
比較例１〜８、および実施例１〜７におけるＣＢＰをｍＣＰに、化合物Ａを化合物Ｂに、化合物Ｉを化合物Ｊにそれぞれ変更する以外は全て同様にして比較例９〜１６、および実施例８〜１４の有機ＥＬ発光素子をそれぞれ作成した。用いた正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成を表４に示す。また、各有機ＥＬ発光素子の発光層における、各有機材料の濃度分布および発光層の平均Ｔ１値を図１０〜図１７に示す。得られた比較例９〜１６、および実施例８〜１４の有機ＥＬ発光素子の量子効率と耐久性を評価した結果を表５に示す。
【０１９８】
【表４】
2011100943.tif 000035
【０１９９】
【表５】
2011100943.tif 000036
【０２００】
表５の結果から以下のことがわかる。
比較例９と実施例８、および９とを比較すると、発光層が均一な平均Ｔ１エネルギーを持つ比較例９に比較して実施例８、および９はいずれも高い発光効率と耐久性を両立できた。このとき発光層に隣接する材料はいずれの素子も同じ材料を用いていることを考慮すると、発光層で生成した励起子が拡散する際に比較例９では隣接層にも拡散して効率の低下を招いたのに対し、実施例では発光層中央に拡散することで効率の低下を防止できたものと考えられる。
比較例１０〜１２と実施例１０、１１とを比較すると、比較例１０〜１２では比較例９に対して高Ｔ１値の正孔輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい正孔輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。それに対して実施例１０、１１では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率がさらに向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２０１】
比較例１３〜１６と実施例１２〜１４とを比較すると、比較例１３〜１５では比較例１に対して高Ｔ１値の電子輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい電子輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。比較例１６では両側に高Ｔ１値の隣接層を用いたことで非常に高い効率が得られるが、隣接層の不安定性と界面への電荷と励起子の集中により耐久性が大幅に低下したものと考えられる。それに対して実施例１２〜１４では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率が向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２０２】
（比較例１７〜２４、実施例１５〜２１）
比較例９〜１６、および実施例８〜１４におけるｍＣＰを化合物Ｋに、化合物Ｂを化合物Ｃにそれぞれ変更する以外は全て同様にして比較例１７〜２４、および実施例１５〜２１の有機ＥＬ発光素子を作成した。用いた正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成を表６に示す。また、各有機ＥＬ発光素子の発光層における、各有機材料の濃度分布および発光層の平均Ｔ１値を図１８〜図２５に示す。得られた比較例１７〜２４、実施例１５〜２１の有機ＥＬ発光素子の量子効率と耐久性を評価した結果を表７に示す。
【０２０３】
【表６】
2011100943.tif 000037
【０２０４】
【表７】
2011100943.tif 000038
【０２０５】
表７の結果から以下のことがわかる。
比較例１７と実施例１５、１６とを比較すると、発光層が均一な平均Ｔ１エネルギーを持つ比較例１７に比較して実施例１５、１６はいずれも高い発光効率と耐久性を両立できた。このとき発光層に隣接する材料はいずれの有機ＥＬ発光素子も同じ材料を用いていることを考慮すると、発光層で生成した励起子が拡散する際に比較例１７では隣接層にも拡散して効率の低下を招いたのに対し、実施例では発光層中央に拡散することで効率の低下を防止できると考えられる。
比較例１８〜２０と実施例１７、１８とを比較すると、比較例１８〜２０では比較例１７に対して高Ｔ１値の正孔輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい正孔輸送材料の不安定性のためか耐久性が全体的に低下したものと考えられる。それに対して、実施例１７、１８では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率がさらに向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２０６】
比較例２１〜２４と実施例１９〜２１とを比較すると、比較例２１〜２３では比較例１７に対して高Ｔ１値の電子輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい電子輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。比較例２４では両側に高Ｔ１値の隣接層を用いたことで非常に高い効率が得られるが、隣接層の不安定性と界面への電荷と励起子の集中により耐久性が大幅に低下したものと考えられる。それに対して実施例１９〜２１では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率が向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２０７】
（比較例２５〜３２、実施例２２〜２８）
比較例１７〜２４、実施例１５〜２１の化合物Ｋを化合物Ｌに、化合物Ｃを化合物Ｄに変更する以外は全て同様にして比較例２５〜３２、実施例２２〜２８の有機ＥＬ発光素子を作成した。用いた正孔輸送層、発光層、電子輸送層の構成を表８に示す。また、各有機ＥＬ発光素子の発光層における、各有機材料の濃度分布および発光層の平均Ｔ１値を図２６〜図３２に示す。得られた比較例２５〜３２、実施例２２〜２８の有機ＥＬ発光素子の量子効率と耐久性を評価した結果を表９に示す。
【０２０８】
【表８】
2011100943.tif 000039
【０２０９】
【表９】
2011100943.tif 000040
【０２１０】
表９の結果から以下のことがわかる。
比較例２５と実施例２２、２３とを比較すると、発光層が均一な平均Ｔ１エネルギーを持つ比較例２５に比較して実施例２２、２３はいずれも高い発光効率と耐久性を両立できた。このとき発光層に隣接する材料はいずれの素子も同じ材料を用いていることを考慮すると、発光層で生成した励起子が拡散する際に比較例２５では隣接層にも拡散して効率の低下を招いたのに対し、実施例では発光層中央に拡散することで効率の低下を防止できると考えられる。
比較例２６〜２８と実施例２４、２５とを比較すると、比較例２６〜２８では比較例２５に対して高Ｔ１値の正孔輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい正孔輸送材料の不安定性のためか、耐久性が全体的に低下した。それに対して実施例２４、２５では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率がさらに向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２１１】
比較例２１〜２４と実施例１９〜２１とを比較すると、比較例２１〜２３では比較例１７に対して高Ｔ１値の電子輸送層を用いたことで効率が改善したものの、エネルギーギャップの大きい電子輸送材料の不安定性のためか耐久性が全体的に低下したものと考えられる。比較例２４では両側に高Ｔ１値の隣接層を用いたことで非常に高い効率が得られるが、隣接層の不安定性と界面への電荷と励起子の集中により耐久性が大幅に低下したものと考えられる。それに対して実施例１９〜２１では、比較例と同じ隣接層を用いても発光層中央に励起子を拡散させることで、励起子の散逸量が抑制されて効率が向上し、かつ、電荷がたまる正孔輸送層と発光層の界面で発生した励起子が発光層中央へ拡散するため電荷と励起子の集中による劣化が緩和されて耐久性が向上したものと考えられる。
【０２１２】
表３、５、７、および９の結果をあわせて考えると、本発明を用いた実施例はいずれも量子効率が高く、かつ、駆動耐久性が良好であることがわかる。
【符号の説明】
【０２１３】
１      基板
２      陽極
３      正孔注入層
４      正孔輸送層
５      発光層
６      電子輸送層
７      電子注入層
８      陰極
１０      有機ＥＬ発光素子
【図１】
2011100943.tif 000041
【図２】
2011100943.tif 000042
【図３】
2011100943.tif 000043
【図４】
2011100943.tif 000044
【図５】
2011100943.tif 000045
【図６】
2011100943.tif 000046
【図７】
2011100943.tif 000047
【図８】
2011100943.tif 000048
【図９】
2011100943.tif 000049
【図１０】
2011100943.tif 000050
【図１１】
2011100943.tif 000051
【図１２】
2011100943.tif 000052
【図１３】
2011100943.tif 000053
【図１４】
2011100943.tif 000054
【図１５】
2011100943.tif 000055
【図１６】
2011100943.tif 000056
【図１７】
2011100943.tif 000057
【図１８】
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【図１９】
2011100943.tif 000059
【図２０】
2011100943.tif 000060
【図２１】
2011100943.tif 000061
【図２２】
2011100943.tif 000062
【図２３】
2011100943.tif 000063
【図２４】
2011100943.tif 000064
【図２５】
2011100943.tif 000065
【図２６】
2011100943.tif 000066
【図２７】
2011100943.tif 000067
【図２８】
2011100943.tif 000068
【図２９】
2011100943.tif 000069
【図３０】
2011100943.tif 000070
【図３１】
2011100943.tif 000071
【図３２】
2011100943.tif 000072
【図３３】
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