(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、
前記スペーサー層が単層構成であって、前記ドナー層および前記アクセプター層と接しており、
前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、
前記スペーサー化合物が、前記ドナー化合物および前記アクセプター化合物と異なる化合物であって、前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記スペーサー層の厚みが１０ｎｍ以下である、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記スペーサー層の厚みが５ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記アクセプター化合物と前記ドナー化合物が下記の式（１）〜（４）で表される条件を満たす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
式（１）      Ｔ1A−Ｓ1 ＞  ０．２ｅＶ
式（２）      Ｔ1D−Ｓ1 ≧  ０．２ｅＶ
式（３）      |ＬＵＭＯA| ＞  ２．０ｅＶ
式（４）      |ＨＯＭＯD| ≦  ５．３ｅＶ
［上式において、Ｔ1Aはアクセプター化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｔ1Dはドナー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｓ1はアクセプター化合物とドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起一重項エネルギーを表し、ＬＵＭＯAはアクセプター化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位を表し、ＨＯＭＯDはドナー化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位を表す。］
【請求項５】
前記アクセプター化合物と前記ドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起三重項エネルギーをＴ1、前記スペーサー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーをＴ1Sとしたとき、これらの励起三重項エネルギーの差（Ｔ1−Ｔ1S）が−０．０１〜−０．５ｅＶである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記エキサイプレックスの励起一重項エネルギーＳ1と励起三重項エネルギーＴ1の差ΔＥstが０．０１〜０．３ｅＶである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記スペーサー化合物が、前記ドナー化合物のＨＯＭＯ準位よりも低いＨＯＭＯ準位を有し、且つ、前記アクセプター化合物のＬＵＭＯ準位よりも高いＬＵＭＯ準位を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記ドナー化合物が下記式（１）で表される化合物、または下記式（１）で表される化合物の誘導体であり、前記アクセプター化合物が下記式（２）で表される化合物、または下記式（２）で表される化合物の誘導体である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
0006714364.tif 000049
【請求項９】
前記スペーサー化合物が下記式（３）で表される化合物、または下記式（３）で表される化合物の誘導体である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
0006714364.tif 000050
【請求項１０】
前記スペーサー層が発光材料を含み、前記発光材料から発光する請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記スペーサー層の厚みを変えることにより、その発光波長が変化する請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記スペーサー層の厚みを変えることにより、その発光波長が少なくとも５〜１００ｎｍの範囲で変化する請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
５０ｃｄ／ｍ2での外部量子効率が、スペーサー層を有しないこと以外は同じ構成の有機エレクトロルミネッセンス素子よりも大きい、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、
前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、
前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子を２種以上含む素子群であって、
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いにスペーサー層の厚みが異なる、素子群。
【請求項１５】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各ドナー化合物が同一である、請求項１４記載の素子群。
【請求項１６】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各アクセプター化合物が同一である、請求項１４または１５に記載の素子群。
【請求項１７】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各スペーサー化合物が同一である、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の素子群。
【請求項１８】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記ドナー層、前記スペーサー層および前記アクセプター層におけるスペーサー層の厚み以外の構成が全て同一である、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の素子群。
【請求項１９】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いに発光波長が異なる、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の素子群。
【請求項２０】
さらに、前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子を支持する基材を有し、前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子が同じ基材の上に配されている、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の素子群。
【請求項２１】
前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子がそれぞれ個別とされている、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の素子群。
【請求項２２】
ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に積層する工程を含み、
前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、
前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高く、
設定した発光波長に応じて前記スペーサー層の厚みを調整する、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【請求項２３】
ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、
前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、
前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長を制御する発光波長制御方法であって、
前記スペーサー層の厚みを調整することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長を制御する、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法。
【請求項２４】
前記スペーサー層の厚みを１０ｎｍ以下の範囲で調整する請求項２３に記載の発光波長制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光波長を容易に制御することができる有機エレクトロルミネッセンス素子、その有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた素子群、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の発光効率を高める研究が盛んに行われている。特に、新しい発光材料を開発することにより効率良く発光させる研究が種々行われている。その中で、アクセプター化合物とドナー化合物を組み合わせたエキサイプレックスを用いた発光材料は、適切なアクセプター化合物とドナー化合物を組み合わせることにより、アクセプターとドナーを同一分子内に有する発光材料に比べて、励起三重項エネルギー準位と励起一重項エネルギー準位とのエネルギー差ΔＥstを小さくできる可能性があり、遅延蛍光材料としての利用が検討されている。
例えば、特許文献１には、アクセプター化合物とドナー化合物の混合物を含み、そのアクセプター化合物の励起三重項エネルギーＴ1Aおよび|ＬＵＭＯA|と、ドナー化合物の励起三重項エネルギーＴ1Dおよび|ＨＯＭＯD|と、エキサイプレックスの励起一重項エネルギーＳ1の大きさや関係を規定した遅延蛍光材料が提案されている。同文献では、その遅延蛍光材料を用いた発光素子において高い発光効率が得られたことが確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１にも記載されるように、従来のエキサイプレックスを形成する発光材料は、ドナー化合物とアクセプター化合物の混合物として構成されており、発光素子に適用する場合には、ドナー化合物とアクセプター化合物を同一の層内に存在させて発光させていた。これは、ドナー化合物とアクセプター化合物の間でエキサイプレックスを形成するには、各化合物同士が物理的に近接している必要があるというのが常識だからである。しかしながら、こうした構成の発光素子で発光波長（色合い）を制御するには、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変更する方法によるしかなく、具体的には、多種類の化合物を入手または合成して、その化合物に合った適切な条件で発光素子を作製し、その発光波長を測定するといった検討を繰り返し行う必要があり、膨大な時間と労力を要していた。また、エキサイプレックスを形成する化合物の組み合わせも限られていることから、こうした検討を行ったとしても、所望の色合いに調整することは難しい。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、高い発光効率が得られるとともに、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変更しなくても、異なる発光波長に調整できる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的として鋭意検討を進めた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明者らは従来にない発想で斬新な素子の層構成について初めて検討してみた。そうした検討の結果、ドナー化合物とアクセプター化合物を別の層に存在させてもエキサイプレックスが形成されるという、従来の常識からは予測がつかない知見を得るとともに、その積層体から遅延蛍光が効率よく放射されることを見出した。さらに、ドナー化合物を含む層とアクセプター化合物を含む層の間にスペーサー層を介在させて厚みを変えたところ、その厚みに依存して発光波長が変化し、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変えなくても、スペーサー層の厚みの調整により発光波長が制御されるという驚くべき発見をした。本発明は、これらの知見に基づいて提案されたものであり、具体的に以下の構成を有する。
［１］  ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子。
［２］  前記スペーサー層の厚みが１０ｎｍ以下である、［１］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［３］  前記アクセプター化合物と前記ドナー化合物が下記の式（１）〜（４）で表される条件を満たす、［１］または［２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
式（１）      Ｔ1A−Ｓ1 ＞  ０．２ｅＶ
式（２）      Ｔ1D−Ｓ1 ≧  ０．２ｅＶ
式（３）      |ＬＵＭＯA|  ＞  ２．０ｅＶ
式（４）      |ＨＯＭＯD|  ≦  ５．３ｅＶ
［上式において、Ｔ1Aはアクセプター化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｔ1Dはドナー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｓ1はアクセプター化合物とドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起一重項エネルギーを表し、ＬＵＭＯAはアクセプター化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位を表し、ＨＯＭＯDはドナー化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位を表す。］
［４］  前記アクセプター化合物と前記ドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起三重項エネルギーをＴ1、前記スペーサー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーをＴ1Sとしたとき、これらの励起三重項エネルギーの差（Ｔ1−Ｔ1S）が−０．０１〜−０．５ｅＶである、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［５］  前記エキサイプレックスの励起一重項エネルギーＳ1と励起三重項エネルギーＴ1の差ΔＥstが０．０１〜０．３ｅＶである、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［６］  前記スペーサー化合物のＨＯＭＯ準位が前記ドナー化合物のＨＯＭＯ準位よりも低く、前記スペーサー化合物のＬＵＭＯ準位が前記アクセプター化合物のＬＵＭＯ準位よりも高い、［１］〜［５］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［７］  前記ドナー化合物が下記式（１）で表される化合物、または下記式（１）で表される化合物の誘導体であり、前記アクセプター化合物が下記式（２）で表される化合物、または下記式（２）で表される化合物の誘導体である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。なお、上記の誘導体とは、同じ骨格を有していて、さらに水素原子が置換基に置換されている化合物を含む概念であり、好ましくは非反応性置換基で置換されている化合物を含む概念であり、さらに好ましくは分子量がもとの化合物の２倍を超えない化合物のみからなる概念である。
【化１】
0006714364.tif 000002
［８］  前記スペーサー化合物が下記式（３）で表される化合物、または下記式（３）で表される化合物の誘導体である、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
0006714364.tif 000003
［９］  前記スペーサー層が多層構造を有する［１］〜［８］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［１０］  前記スペーサー層が発光材料を含み、前記発光材料から発光する［１］〜［９］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［１１］  前記スペーサー層の厚みを変えることにより、その発光波長が変化する［１］〜［９］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［１２］  前記スペーサー層の厚みを変えることにより、その発光波長が少なくとも５〜１００ｎｍの範囲で変化する、［１］〜［９］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
［１３］  ５０ｃｄ／ｍ2での外部量子効率が、スペーサー層を有しないこと以外は同じ構成の有機エレクトロルミネッセンス素子よりも大きい、［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【０００６】
［１４］  ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子を２種以上含む素子群であって、前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いにスペーサー層の厚みが異なる、素子群。
［１５］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各ドナー化合物が同一である、［１４］に記載の素子群。
［１６］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各アクセプター化合物が同一である、［１４］または［１５］に記載の素子群。
［１７］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる各スペーサー化合物が同一である、［１４］〜［１６］のいずれか１項に記載の素子群。
［１８］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、前記ドナー層、前記スペーサー層および前記アクセプター層におけるスペーサー層の厚み以外の構成が全て同一である、［１４］〜［１７］のいずれか１項に記載の素子群。
［１９］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いに発光波長が異なる、［１４］〜［１８］のいずれか１項に記載の素子群。
［２０］  さらに、前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子を支持する基材を有し、前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子が同じ基材の上に配されている、［１４］〜［１９］いずれか１項に記載の素子群。
［２１］  前記２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子がそれぞれ個別とされている、［１４］〜［１９］のいずれか１項に記載の素子群。
【０００７】
［２２］  ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に積層する工程を含み、前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
［２３］  設定した発光波長に応じて前記スペーサー層の厚みを調整する、［２２］に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
【０００８】
［２４］  ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、前記ドナー化合物と前記アクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、前記エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、前記スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長を制御する発光波長制御方法であって、前記スペーサー層の厚みを調整することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長を制御する、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法。
［２５］  前記スペーサー層の厚みを１０ｎｍ以下の範囲で調整する［２４］に記載の発光波長制御方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、アクセプター化合物、スペーサー化合物、アクセプター化合物が特定の要件を満たすことにより、高い発光効率が得られるとともに、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変更しなくても、スペーサー層の厚みを調整することにより、広い波長範囲に亘って発光波長を制御することができる。本発明の素子群は、こうした有機エレクトロルミネッセンス素子を２種以上有し、それらのスペーサー層の厚みが互いに異なることにより、色合いが異なる２種以上の光を放射することができ、様々な発光色を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、ドナー化合物に注入された正孔とアクセプター化合物に注入された電子がスペーサー層を介して相互作用している様子を示す模式図である。
【図２】有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成例を示す概略断面図である。
【図３】ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰの共蒸着膜、ｍＣＢＰとＴ２Ｔの共蒸着膜の発光スペクトルである。
【図４】ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜の過渡減衰曲線である。
【図５】ｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰの共蒸着膜、ｍＣＢＰとＴ２Ｔの共蒸着膜の過渡減衰曲線である。
【図６】ｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層からなり、スペーサー層の厚さが異なる各種積層体の発光スペクトルである。
【図７】実施例１で製造した有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムである。
【図８】実施例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有し、スペーサー層の厚さが異なる各種有機エレクトロルミネッセンス素子と、スペーサー層を有しない有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図９】スペーサー層を有しない有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１０】実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、スペーサー層の厚さが５ｎｍである有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１１】実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、スペーサー層の厚さが９ｎｍである有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１２】実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、スペーサー層の厚さが１０ｎｍである有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１３】実施例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の、ドナー層とアクセプター層間の距離と励起子エネルギーの関係を示すグラフである。
【図１４】実施例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有し、スペーサー層の厚さが異なる各種有機エレクトロルミネッセンス素子と、スペーサー層を有しない有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡減衰曲線である。
【図１５】実施例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有し、スペーサー層の厚さが異なる各種有機エレクトロルミネッセンス素子と、スペーサー層を有しない有機エレクトロルミネッセンス素子の輝度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図１６】比較例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ＡＤＮ層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルである。
【図１７】比較例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ＡＤＮ層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡減衰曲線である。
【図１８】比較例１のｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ＡＤＮ層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の電流密度−外部量子効率特性を示すグラフである。
【図１９】実施例２のＤＢＰをドープした第２層を含む３層構造のスペーサー層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子とＤＢＰをドープした薄膜の発光スペクトルである。
【図２０】実施例２のＤＢＰをドープした第２層を含む３層構造のスペーサー層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡減衰曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１２】
＜有機エレクトロルミネッセンス素子＞
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、ドナー化合物とアクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高いことを特徴とする。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ドナー化合物とアクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高いことにより、ドナー化合物とアクセプター化合物の間に形成されたエキサイプレックスにおいて、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が高い確率で発生する。このため、この有機エレクトロルミネッセンス素子は、遅延蛍光を効率よく放射し、高い発光効率を得ることができる。また、エキサイプレックスを形成するドナー化合物とアクセプター化合物の間にスペーサー層が介在していることにより、スペーサー層の厚みに依存して発光波長が広い波長範囲に亘って変化する。このため、この有機エレクトロルミネッセンス素子は、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変更しなくても、スペーサー層の厚みを調整することにより発光波長を容易に制御することができる。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子の各層について説明する。
【００１３】
［ドナー層およびアクセプター層］
ドナー層はドナー化合物を含む層であり、アクセプター層はアクセプター化合物を含む層である。ドナー化合物とアクセプター化合物は、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物である。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子では、図１に示すように、ドナー化合物のＨＯＭＯに正孔が注入され、アクセプター化合物のＬＵＭＯに電子が注入されると、その正孔と電子がスペーサー層側に移動する。そして、スペーサー層によるエネルギー障壁により、ドナー層とスペーサー層の界面に正孔（ラジカルカチオン）が蓄積するとともに、アクセプター層とスペーサー層の界面に電子（ラジカルアニオン）が蓄積して、各界面に蓄積した正孔と電子がスペーサー層を介して相互作用することにより、エキサイプレックスが形成されると考えられる。そのエキサイプレックスにおいて、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が生じた後、励起一重項状態から基底状態に戻る際に遅延蛍光が放射される。
ドナー化合物とアクセプター化合物は、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、下記の式（１）〜（４）で表される条件を満たすものであることが好ましい。
式（１）      Ｔ1A−Ｓ1 ＞  ０．２ｅＶ
式（２）      Ｔ1D−Ｓ1 ≧  ０．２ｅＶ
式（３）      |ＬＵＭＯA|  ＞  ２．０ｅＶ
式（４）      |ＨＯＭＯD|  ≦  ５．３ｅＶ
［上式において、Ｔ1Aはアクセプター化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｔ1Dはドナー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーを表し、Ｓ1はアクセプター化合物とドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起一重項エネルギーを表し、ＬＵＭＯAはアクセプター化合物のＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）のエネルギー準位を表し、ＨＯＭＯDはドナー化合物のＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）のエネルギー準位を表す。］
【００１４】
（アクセプター化合物）
上記のように、本発明のエキサイプレックスを構成するアクセプター化合物は、式（１）と式（３）の条件を満たす化合物であることが好ましい。すなわち、アクセプター化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギー（Ｔ1A）が、エキサイプレックス発光のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起一重項エネルギー（Ｓ1）よりも大きくて、その差が０．２ｅＶ超であることが好ましい。アクセプター化合物の励起三重項エネルギー（Ｔ1A）とエキサイプレックスの励起一重項エネルギー（Ｓ1）の差は、０．３ｅＶ超であることが好ましく、０．４ｅＶ超であることがより好ましい。また、アクセプター化合物のＬＵＭＯのエネルギー準位（|ＬＵＭＯA|）は２．０ｅＶ超であることが必要であり、２．５ｅＶ超であることが好ましく、３．０ｅＶ超であることがより好ましい。
式（１）      Ｔ1A−Ｓ1 ＞  ０．２ｅＶ
式（３）      |ＬＵＭＯA|  ＞  １．９ｅＶ
【００１５】
好ましいアクセプター化合物として以下の一般式［１］〜［４］で表される化合物を例示することができる。
【化３】
0006714364.tif 000004
【００１６】
一般式［１］におけるＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は、各々独立に芳香族炭化水素環を表す。Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3は同一であっても異なっていてもよいが、好ましいのは同一である場合である。Ａｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がとりうる芳香族炭化水素環は、炭素数１〜２２であることが好ましく、炭素数１〜１４であることがより好ましく、炭素数１〜１０であることがさらに好ましい。例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環などを挙げることができ、ベンゼン環、ナフタレン環が好ましく、ベンゼン環がさらに好ましい。
一般式［１］におけるＲ1、Ｒ2およびＲ3は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基を表す。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は同一であっても異なっていてもよいが、好ましいのは同一である場合である。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は、それぞれＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3の芳香族炭化水素環の置換基として環に結合するものである。
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3がとりうるアルキル基は、直鎖状であっても、分枝状であっても、環状であってもよい。好ましいのは直鎖状または分枝状のアルキル基である。アルキル基の炭素数は、１〜２０であることが好ましく、１〜１２であることがより好ましく、１〜６であることがさらに好ましく、１〜３であること（すなわちメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基）がさらにより好ましい。環状のアルキル基としては、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基を挙げることができる。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3がとりうるアルキル基は置換されていてもよく、その場合の置換基としてはアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基を挙げることができる。ここでいうアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、下記のＲ1、Ｒ2およびＲ3がとりうるアルコキシ基の記載を参照することができる。ここでいうアリール基は、１つの芳香環からなるものであってもよいし、２以上の芳香環が融合した構造を有するものであってもよい。アリール基の炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であること（すなわちフェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基）がさらにより好ましい。また、ここでいうアリールオキシ基は、１つの芳香環からなるものであってもよいし、２以上の芳香環が融合した構造を有するものであってもよい。アリールオキシ基の炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であること（すなわちフェニルオキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基）がさらにより好ましい。
【００１７】
Ｒ1、Ｒ2およびＲ3がとりうるアルコキシ基は、直鎖状であっても、分枝状であっても、環状であってもよい。好ましいのは直鎖状または分枝状のアルコキシ基である。アルコキシ基の炭素数は、１〜２０であることが好ましく、１〜１２であることがより好ましく、１〜６であることがさらに好ましく、１〜３であること（すなわちメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基）がさらにより好ましい。環状のアルコキシ基としては、例えばシクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロヘプチルオキシ基を挙げることができる。Ｒ1、Ｒ2およびＲ3がとりうるアルコキシ基は置換されていてもよく、その場合の置換基としてはアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基を挙げることができる。ここでいうアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基の説明と好ましい範囲については、上記の記載を参照することができる。
【００１８】
一般式［１］におけるｍ１、ｍ２およびｍ３は、各々独立に、０〜４のいずれかの整数を表す。好ましくは、０〜３のいずれかの整数である。例えばＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がベンゼン環であるとき、２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、２位の１置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｍ１、ｍ２およびｍ３は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ｍ１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＲ1は互いに同一であっても異なっていてもよい。ｍ２およびｍ３についても同じである。
【００１９】
一般式［１］におけるＰｙ1、Ｐｙ2およびＰｙ3は、各々独立に、置換もしくは無置換ピリジル基を表す。Ｐｙ1、Ｐｙ2およびＰｙ3は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。Ｐｙ1、Ｐｙ2およびＰｙ3は、それぞれＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3の芳香族炭化水素環の置換基として環に結合するものである。Ｐｙ1、Ｐｙ2およびＰｙ3がとりうるピリジル基としては、２−ピリジル基、３−ピリジル基、４−ピリジル基を挙げることができ、いずれも好ましいが、中でも３−ピリジル基がより好ましい。ピリジル基はさらに置換されていてもよいし、置換されていなくてもよい。ピリジル基が置換されている場合の置換基としては、例えばアルキル基、アルコキシ基を挙げることができ、その説明と好ましい範囲についてはＲ1、Ｒ2およびＲ3の対応する記載を参照することができる。
【００２０】
一般式［１］におけるｎ１、ｎ２およびｎ３は、各々独立に、１〜３のいずれかの整数を表す。好ましくは、１または２である、例えばＡｒ1、Ａｒ2およびＡｒ3がベンゼン環であるとき、３位の１置換体や３，５位の２置換体を挙げることができる。ｎ１、ｎ２およびｎ３は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ｎ１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＰｙ1は互いに同一であっても異なっていてもよい。ｎ２およびｎ３についても同じである。
【００２１】
【化４】
0006714364.tif 000005
【００２２】
一般式［２］におけるＹは
【化５】
0006714364.tif 000006
Ｓ（硫黄原子）またはＳＯ2（スルホニル基）を表す。＊印は結合位置を表す。すなわち、一般式［２］は以下の一般式［２−１］と一般式［２−２］と一般式［２−３］の３つの構造を包含するものである。好ましいのは一般式［２−２］で表される構造である。
【化６】
0006714364.tif 000007
【００２３】
Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13およびＲ14は、各々独立に、
【化７】
0006714364.tif 000008
を表す。Ａｒ11およびＡｒ12は、各々独立に、置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ａｒ11とＡｒ12は同一であっても異なっていてもよいが、好ましいのは同一である場合である。ここでいう置換もしくは無置換のアリール基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］における対応する記載を参照することができる。Ａｒ11およびＡｒ12として、例えばフェニル基を好ましい例として挙げることができる。Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13およびＲ14は同一であっても異なっていてもよいが、好ましいのは同一である場合である。
【００２４】
一般式［２］におけるｎ１１、ｎ１２、ｎ１３およびｎ１４は、各々独立に、０〜２のいずれかの整数を表す。好ましいのは、０または１である。ただし、ｎ１１、ｎ１２、ｎ１３およびｎ１４の総和は１以上であり、好ましくは１〜４であり、より好ましくは１または２である。総和が２以上であるとき、分子内に存在する複数の
【化８】
0006714364.tif 000009
は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。
【００２５】
【化９】
0006714364.tif 000010
【００２６】
一般式［３］におけるＺ21は下記のいずれかの構造：
【化１０】
0006714364.tif 000011
を表す。Ｘ1およびＸ2は、ともに−ＣＨ＝であるか、Ｘ1が単結合でＸ2が−ＣＨ＝ＣＨ−であるか、Ｘ1が−ＣＨ＝ＣＨ−でＸ2が単結合である。Ｘ1およびＸ2を含む環骨格はベンゼン環を構成する。ｐは０〜３のいずれかの整数を表し、例えば０または１とすることができる。ｑは０〜３のいずれかの整数を表し、例えば０または１とすることができる。
【００２７】
一般式［３］におけるＬ21は置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。ここでいうアリーレン基は、１つの芳香環からなるものであってもよいし、２以上の芳香環が融合した構造を有するものであってもよい。アリーレン基の炭素数は、６〜２２であることが好ましく、６〜１８であることがより好ましく、６〜１４であることがさらに好ましく、６〜１０であることがさらにより好ましく、１，３−フェニレン基、１，４−フェニレン基、１，５−ナフチレン基、２，６−ナフチレン基がさらにより好ましく、１，３−フェニレン基、１，４−フェニレン基が特に好ましい。アリ−レン基が置換されている場合の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基を挙げることができ、これらの説明と好ましい範囲については一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
【００２８】
一般式［３］におけるＰｙ21は置換もしくは無置換ピリジル基を表す。ここでいう置換もしくは無置換ピリジル基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
【００２９】
一般式［３］におけるｎ２１は２〜６のいずれかの整数を表す。好ましくは２〜４のいずれかの整数であり、より好ましくは３または４である。分子内に存在する複数の（Ｌ21−Ｐｙ21）は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。
【００３０】
【化１１】
0006714364.tif 000012
【００３１】
一般式［４］におけるＬ31、Ｌ32およびＬ33は、各々独立に、単結合または置換もしくは無置換のアリーレン基を表す。Ｌ31、Ｌ32およびＬ33は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ここでいう置換もしくは無置換のアリーレン基の説明と好ましい範囲については、一般式［３］の対応する記載を参照することができる。例えば、１，３−フェニレン基を採用することができる。
一般式［４］におけるＰｙ31、Ｐｙ32およびＰｙ33は、各々独立に、置換もしくは無置換ピリジル基を表す。Ｐｙ31、Ｐｙ32およびＰｙ33は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ここでいう置換もしくは無置換ピリジル基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
一般式［４］におけるｎ３１、ｎ３２およびｎ３３は、各々独立に、１〜３のいずれかの整数を表し、１または２であることが好ましい。例えば２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｎ３１、ｎ３２およびｎ３３は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ｎ３１が２以上であるとき、分子内に存在する複数の（Ｌ31−Ｐｙ31）は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。ｎ３２およびｎ３３についても同じである。
【００３２】
本発明で用いるアクセプター化合物は、商業的に入手可能であるか、または既知の合成法を必要に応じて組み合わせることにより合成することができる。
【００３３】
以下に、本発明でアクセプター化合物として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。以下の例示化合物の中では、化合物１、化合物２、化合物３、化合物３’化合物４、化合物７および化合物８がより好ましく、化合物１、化合物２、化合物３および化合物３’がさらに好ましく、化合物１、化合物３および化合物３’がさらにより好ましく、化合物３’が最も好ましい。なお、本発明で用いることができるアクセプター化合物の範囲は、以下の具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。
【００３４】
【化１２】
0006714364.tif 000013
【００３５】
【化１３】
0006714364.tif 000014
【００３６】
また、アクセプター化合物としては、一般式［１］〜［４］で表される化合物の他、下記の化合物も好適に用いることができる。
【００３７】
【化１４】
0006714364.tif 000015
【００３８】
（ドナー化合物）
本発明のエキサイプレックスを構成するドナー化合物は、式（２）と式（４）の条件を満たす化合物であることが好ましい。すなわち、ドナー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギー（Ｔ1D）が、エキサイプレックス発光のピーク波長で規定されるエキサイプレックスの励起一重項エネルギー（Ｓ1）よりも大きくて、その差が０．２ｅＶ以上であることが好ましい。ドナー化合物の励起三重項エネルギー（Ｔ1D）とエキサイプレックスの励起一重項エネルギー（Ｓ1）の差は、０．３ｅＶ超であることが好ましく、０．４ｅＶ超であることがより好ましい。また、ドナー化合物のＨＯＭＯのエネルギー準位（|ＨＯＭＯD|）は５．３ｅＶ以下であることが必要であり、５．２ｅＶ未満であることが好ましく、５．１ｅＶ未満であることがより好ましい。
式（２）      Ｔ1D−Ｓ1 ≧  ０．２ｅＶ
式（４）      |ＨＯＭＯD|  ≦  ５．３ｅＶ
【００３９】
好ましいドナー化合物として以下の一般式［１１］〜［１５］で表される化合物を例示することができる。
【化１５】
0006714364.tif 000016
【００４０】
一般式［１１］におけるＲ51、Ｒ52、Ｒ53、Ｒ54、Ｒ55、Ｒ56は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基を表す。Ｒ51、Ｒ52、Ｒ53、Ｒ54、Ｒ55、Ｒ56は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
【００４１】
一般式［１１］におけるｎ５１、ｎ５２、ｎ５３、ｎ５４、ｎ５５およびｎ５６は、各々独立に、０〜５のいずれかの整数を表す。好ましくは０〜３のいずれかの整数であり、より好ましくは０〜２のいずれかの整数である。ｎ５１、ｎ５２、ｎ５３、ｎ５４、ｎ５５およびｎ５６は同一であっても異なっていてもよいが、ｎ５１、ｎ５３およびｎ５５は同一であって、ｎ５２、ｎ５４およびｎ５６は同一であることが好ましい。例えばｎ５１、ｎ５３およびｎ５５が１または２であって、ｎ５２、ｎ５４およびｎ５６が０である例を好ましく挙げることができる。置換形式については、例えば２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、２位の１置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｎ５１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＲ51は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。また、分子内に存在する複数のＲ51のうちの２つのＲ51がベンゼン環の隣り合う炭素原子に結合しているとき、当該２つのＲ51は互いに結合して連結基を形成していてもよい。当該２つのＲ51が互いに結合して連結基を形成することにより、ベンゼン環に融合した環が形成される。２つのＲ51が互いに結合して形成する連結基の連結鎖原子数は３〜５であることが好ましく、３または４であることがより好ましい。連結基としては、例えばアルキレン基、アルケニレン基を例示することができる。好ましい具体例として−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−や、その４つの水素原子の少なくとも１つが置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基で置換された連結基を挙げることができる。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と、置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。ｎ５１に関する上記説明は、ｎ５２、ｎ５３、ｎ５４、ｎ５５およびｎ５６についても同じである。
【００４２】
【化１６】
0006714364.tif 000017
【００４３】
一般式［１２］におけるＲ61、Ｒ62、Ｒ63、Ｒ64、Ｒ65およびＲ66は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基を表す。Ｒ61、Ｒ62、Ｒ63、Ｒ64、Ｒ65およびＲ66は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
一般式［１２］におけるｍ６１、ｍ６２およびｍ６３は、各々独立に、１または２のいずれかを表す。例えば、３，５位の２置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｍ６１が２以上であるとき、分子内に存在する複数の
【化１７】
0006714364.tif 000018
は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。ｍ６２およびｍ６３についても同じである。ｍ６１、ｍ６２およびｍ６３は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
一般式［１２］におけるｎ６１、ｎ６２、ｎ６３、ｎ６４、ｎ６５およびｎ６６は、各々独立に、０〜５のいずれかの整数を表す。好ましいのは０〜３のいずれかの整数であり、より好ましいのは０〜２のいずれかの整数である。例えば、２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、２位の１置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｎ６１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＲ61は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。また、分子内に存在する複数のＲ61のうちの２つのＲ61がベンゼン環の隣り合う炭素原子に結合しているとき、当該２つのＲ61は互いに結合して連結基を形成していてもよい。当該２つのＲ61が互いに結合して連結基を形成することにより、ベンゼン環に融合した環が形成される。２つのＲ61が互いに結合して形成する連結基の連結鎖原子数は３〜５であることが好ましく、３または４であることがより好ましい。連結基としては、例えばアルキレン基、アルケニレン基を例示することができる。好ましい具体例として−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−や、その４つの水素原子の少なくとも１つが置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基で置換された連結基を挙げることができる。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と、置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。ｎ６１に関する上記説明は、ｎ６２、ｎ６３、ｎ６４、ｎ６５およびｎ６６についても同じである。ｎ６１、ｎ６２、ｎ６３、ｎ６４、ｎ６５およびｎ６６は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【００４４】
【化１８】
0006714364.tif 000019
【００４５】
一般式［１３］におけるＲ71、Ｒ72、Ｒ73およびＲ74は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、または
【化１９】
0006714364.tif 000020
を表す。Ｒ75およびＲ76は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基を表す。Ｒ71、Ｒ72、Ｒ73、Ｒ74、Ｒ75およびＲ76がとりうる置換もしくは無置換のアルキル基と置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。Ｒ71、Ｒ72、Ｒ73およびＲ74は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【００４６】
一般式［１３］におけるｍ７１は、０または１を表し、いずれも好ましい。
一般式［１３］におけるｎ７１、ｎ７２、ｎ７３、ｎ７４、ｎ７５およびｎ７６は、各々独立に、０〜５のいずれかの整数を表す。好ましくは０〜３のいずれかの整数であり、より好ましくは０〜２のいずれかの整数である。例えば、２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、２位の１置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｎ７１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＲ71は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。また、分子内に存在する複数のＲ71のうちの２つのＲ71がベンゼン環の隣り合う炭素原子に結合しているとき、当該２つのＲ71は互いに結合して連結基を形成していてもよい。当該２つのＲ71が互いに結合して連結基を形成することにより、ベンゼン環に融合した環が形成される。２つのＲ71が互いに結合して形成する連結基の連結鎖原子数は３〜５であることが好ましく、３または４であることがより好ましい。連結基としては、例えばアルキレン基、アルケニレン基を例示することができる。好ましい具体例として−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−や、その４つの水素原子の少なくとも１つが置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基で置換された連結基を挙げることができる。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と、置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。ｎ７１に関する上記説明は、ｎ７２、ｎ７３、ｎ７４、ｎ７５およびｎ７６についても同じである。ｎ７１、ｎ７２、ｎ７３およびｎ７４は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。また、ｎ７５およびｎ７６は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【００４７】
【化２０】
0006714364.tif 000021
【００４８】
一般式［１４］におけるＱは、環状構造を形成するために必要な原子団を表す。Ｑは、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルケニレン基、置換もしくは無置換のアルキニレン基であることが好ましく、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアルケニレン基であることがより好ましく、置換もしくは無置換のアルキレン基であることがさらに好ましい。Ｑの炭素数は４〜１０であることが好ましく、５〜８であることがより好ましく、５〜７であることがさらに好ましい。Ｑの具体例として、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ブタジエニレン基を例示することができる。Ｑがとりうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基を挙げることができる。これらの置換基の説明と好ましい範囲については、上記のＲ1、Ｒ2およびＲ3における対応する記載を参照することができる。Ｑがとりうるアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基は無置換であることも好ましい。
【００４９】
一般式［１４］におけるＲ81、Ｒ82、Ｒ83およびＲ84は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基を表す。Ｒ81、Ｒ82、Ｒ83およびＲ84がとりうる置換もしくは無置換のアルキル基と置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
【００５０】
一般式［１４］におけるｎ８１、ｎ８２、ｎ８３およびｎ８４は、各々独立に、０〜５のいずれかの整数を表す。好ましくは０〜３のいずれかの整数であり、より好ましくは０〜２のいずれかの整数である。例えば、２，４，６位の３置換体、３，５位の２置換体、２位の１置換体、３位の１置換体、４位の１置換体を挙げることができる。ｎ８１が２以上であるとき、分子内に存在する複数のＲ81は互いに同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは同一である場合である。また、分子内に存在する複数のＲ81のうちの２つのＲ81がベンゼン環の隣り合う炭素原子に結合しているとき、当該２つのＲ81は互いに結合して連結基を形成していてもよい。当該２つのＲ81が互いに結合して連結基を形成することにより、ベンゼン環に融合した環が形成される。２つのＲ71が互いに結合して形成する連結基の連結鎖原子数は３〜５であることが好ましく、３または４であることがより好ましい。連結基としては、例えばアルキレン基、アルケニレン基を例示することができる。好ましい具体例として−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−や、その４つの水素原子の少なくとも１つが置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアルコキシ基で置換された連結基を挙げることができる。ここでいう置換もしくは無置換のアルキル基と、置換もしくは無置換のアルコキシ基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。ｎ８１に関する上記説明は、ｎ８２、ｎ８３およびｎ８４についても同じである。ｎ８１、ｎ８２、ｎ８３およびｎ８４は同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
【００５１】
【化２１】
0006714364.tif 000022
【００５２】
一般式［１５］におけるＲ91およびＲ92は、各々独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基を表す。Ｒ91およびＲ92がとりうるアルキル基およびアリール基の説明と好ましい範囲については、一般式［１］の対応する記載を参照することができる。
【００５３】
本発明で用いるドナー化合物は、商業的に入手可能であるか、または既知の合成法を必要に応じて組み合わせることにより合成することができる。
【００５４】
以下に、本発明でドナー化合物として用いることができる化合物の具体例を挙げる（Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基を表す）。以下の例示化合物の中では、化合物１１、化合物１２および化合物１３がより好ましく、化合物１１および化合物１２がより好ましく、化合物１２がさらにより好ましい。なお、本発明で用いることができるドナー化合物の範囲は、以下の具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。
【００５５】
【化２２】
0006714364.tif 000023
【００５６】
【化２３】
0006714364.tif 000024
また、ドナー化合物としては、一般式［１１］〜［１５］で表される化合物の他、下記の化合物も好適に用いることができる。
【化２４】
0006714364.tif 000025
【００５７】
（アクセプター化合物とドナー化合物の組み合わせ）
本発明で用いるアクセプター化合物とドナー化合物の組み合わせは、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射するものであれば特に制限されない。以下の表にアクセプター化合物とドナー化合物の好ましい組み合わせを例示する。特に好ましい組み合わせ例として、下記の１、３、８、１１、１８、３７、３８を挙げることができ、より好ましくは３７（ドナー化合物：ＴＴＰ、アクセプター化合物：ＰＰＴ）、３８（ドナー化合物：ｄＰＴＢｄＡ、アクセプター化合物：ＰＰＴ）である。さらに、ドナー化合物：１１ｃ（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）とアクセプター化合物：Ｔ２Ｔとの組み合わせ、ドナー化合物：ＣｚＴＴＰ１とアクセプター化合物：ＰＰＴとの組み合わせも好適に用いることができる。３１の組み合わせは、一重項励起子生成効率が６５〜１００％と高く、３２、およびＣｚＴＴＰ１とＰＰＴとの組み合せは、励起三重項エネルギーのデクスター移動が生じ難いため、高い発光効率を得ることができる。
また、ドナー化合物とアクセプター化合物は、その励起一重項エネルギー（Ｓ1）と励起三重項エネルギー（Ｔ1）の差ΔＥst（すなわちＳ1−Ｔ1）が０．０１〜０．５ｅＶであることが好ましく、０．０１〜０．３ｅＶであることがより好ましく、０．０１〜０．２ｅＶであることがさらに好ましい。エキサイプレックスのΔＥstが上記の範囲であることにより、高い発光効率を得ることができる。
【００５８】
【表１】
0006714364.tif 000026
【００５９】
（ドナー層およびアクセプター層の厚み）
ドナー層およびアクセプター層の厚みは特に制限されないが、ドナー層の厚みは、１ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、ドナー層の厚みは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、７５ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
アクセプター層の厚みは、１ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、アクセプター層の厚みは、
１００ｎｍ以下であることが好ましく、７５ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
ドナー層およびアクセプター層の厚みはエリプソメトリー装置や触針膜厚計装置により測定することができる。
【００６０】
［スペーサー層］
スペーサー層はスペーサー化合物を含む層である。
スペーサー化合物は、ドナー化合物とアクセプター化合物が形成するエキサイプレックスの励起三重項エネルギー（Ｔ1）よりも高い励起三重項エネルギーを有する化合物である。
本発明において、「エキサイプレックスの励起三重項エネルギー」とは、アクセプター化合物とドナー化合物を１：１のモル比で含む層で観測されるエキサイプレックス発光のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーのことを意味し、「Ｔ1」で表すことがある。
本発明において、「スペーサー化合物の励起三重項エネルギー」とは、スペーサー化合物のリン光スペクトルにおける短波長側のピーク波長で規定される励起三重項エネルギーであることを意味し、「Ｔ1S」で表すことがある。
スペーサー化合物の励起三重項エネルギー（Ｔ1S）がエキサイプレックスの励起三重項エネルギー（Ｔ1）よりも高いことにより、エキサイプレックスの三重項励起子がスペーサー層に移動し難く、その励起三重項エネルギーを遅延蛍光の放射に効率よく利用することができる。
スペーサー化合物の励起三重項エネルギー（Ｔ1S）とエキサイプレックスの励起三重項エネルギー（Ｔ1）の差（Ｔ1S−Ｔ1）は、高い発光効率を得る観点から、０．０１ｅＶ以上であることが好ましく、０．１ｅＶ以上であることがより好ましく、０．２ｅＶ以上であることがさらに好ましい。また、励起三重項エネルギーの差（Ｔ1S−Ｔ1）は、例えば２．０ｅＶ以下の範囲内で設定したり、１．０ｅＶ以下の範囲内で設定したり、０．５ｅＶ以下の範囲内で設定したりしてもよい。
また、スペーサー化合物は、そのＨＯＭＯ準位がドナー化合物のＨＯＭＯ準位よりも低く、ＬＵＭＯ準位がアクセプター化合物のＬＵＭＯ準位よりも高いことが好ましい。
【００６１】
以下に、本発明のスペーサー化合物として用いることができる好ましい化合物の具体例を挙げる。なお、本発明で用いることができるスペーサー化合物の範囲は、以下の具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。
【化２５】
0006714364.tif 000027
【００６２】
【化２６】
0006714364.tif 000028
【００６３】
【化２７】
0006714364.tif 000029
【００６４】
【化２８】
0006714364.tif 000030
【００６５】
【化２９】
0006714364.tif 000031
【００６６】
スペーサー層の厚みは、０．１ｎｍ以上であることが好ましく、０．５ｎｍ以上であることがより好ましく、１ｎｍ以上であることがさらに好ましい。また、スペーサー層の厚みは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。スペーサー層の厚みが上記の範囲であることにより、より高い発光効率を得ることができる。また、スペーサー層の厚さを上記の範囲で調整することにより、スペーサー層の厚さの変化にともなって発光波長が適度な大きさで変化し、発光波長を容易に制御することができる。
スペーサー層の厚みはエリプソメトリー装置や触針膜厚計装置により測定することができる。
【００６７】
［有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成］
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくともドナー層、スペーサー層およびアクセプター層がこの順に積層された積層構造を有する。さらに、本発明では、ドナー層に正孔を供給し、アクセプター層に電子を供給する一対の電極（陽極および陰極）を有し、上記の積層構造がドナー層を陽極側に、アクセプター層を陰極側にして陽極と陰極の間に配されていることが好ましい。また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、これらの他に１層以上の有機層を有するものであってもよい。そのような他の有機層として、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、電子注入層、電子輸送層、励起子阻止層などを挙げることができる。正孔輸送層は正孔注入機能を有した正孔注入輸送層でもよく、電子輸送層は電子注入機能を有した電子注入輸送層でもよい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の具体的な構成例を図２（ａ）、（ｂ）に示す。図２（ａ）、（ｂ）において、１は基板、２は陽極、３はドナー層、４はスペーサー層、５はアクセプター層、６は陰極、７は正孔注入層、８は電子注入層を表わす。
以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子に必要に応じて用いられる各部材および各層について説明する。なお、以下の説明では、有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、ドナー層、スペーサー層、アクセプター層の３層からなる部分を発光部ということがある。
【００６８】
（基板）
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基板に支持されていることが好ましい。この基板については、特に制限はなく、従来から有機エレクトロルミネッセンス素子に慣用されているものであればよく、例えば、ガラス、透明プラスチック、石英、シリコンなどからなるものを用いることができる。
【００６９】
（陽極）
有機エレクトロルミネッセンス素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが好ましく用いられる。このような電極材料の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極材料の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な材料を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００７０】
（陰極）
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極材料とするものが用いられる。このような電極材料の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性および酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極材料を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機エレクトロルミネッセンス素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陽極の説明で挙げた導電性透明材料を陰極に用いることで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００７１】
（注入層）
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、正孔注入層と電子注入層があり、陽極と発光部または正孔輸送層の間、および陰極と発光部または電子輸送層との間に存在させてもよい。注入層は必要に応じて設けることができる。
【００７２】
（阻止層）
阻止層は、発光部中に存在する電荷（電子もしくは正孔）および／または励起子の発光部外への拡散を阻止することができる層である。電子阻止層は、発光部および正孔輸送層の間に配置されることができ、電子が正孔輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。同様に、正孔阻止層は発光部および電子輸送層の間に配置されることができ、正孔が電子輸送層の方に向かって発光部を通過することを阻止する。阻止層はまた、励起子が発光部の外側に拡散することを阻止するために用いることができる。すなわち電子阻止層、正孔阻止層はそれぞれ励起子阻止層としての機能も兼ね備えることができる。本明細書でいう電子阻止層または励起子阻止層は、一つの層で電子阻止層および励起子阻止層の機能を有する層を含む意味で使用される。
【００７３】
（正孔阻止層）
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有する。正孔阻止層は電子を輸送しつつ、正孔が電子輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中で電子と正孔が相互作用する確率を向上させることができる。正孔阻止層の材料としては、後述する電子輸送層の材料を必要に応じて用いることができる。
【００７４】
（電子阻止層）
電子阻止層とは、広い意味では正孔を輸送する機能を有する。電子阻止層は正孔を輸送しつつ、電子が正孔輸送層へ到達することを阻止する役割があり、これにより発光部中で電子と正孔が相互作用する確率を向上させることができる。
【００７５】
（励起子阻止層）
励起子阻止層とは、発光部内で正孔と電子が相互作用することにより生じた励起子が電荷輸送層に拡散することを阻止するための層であり、本層の挿入により励起子を効率的に発光部内に閉じ込めることが可能となり、素子の発光効率を向上させることができる。励起子阻止層は発光部に隣接して陽極側、陰極側のいずれにも挿入することができ、両方同時に挿入することも可能である。すなわち、励起子阻止層を陽極側に有する場合、正孔輸送層と発光部の間に、発光部に隣接して該層を挿入することができ、陰極側に挿入する場合、発光部と陰極との間に、発光部に隣接して該層を挿入することができる。また、陽極と、発光部の陽極側に隣接する励起子阻止層との間には、正孔注入層や電子阻止層などを有することができ、陰極と、発光部の陰極側に隣接する励起子阻止層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層などを有することができる。阻止層を配置する場合、阻止層として用いる材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーの少なくともいずれか一方は、発光材料の励起一重項エネルギーおよび励起三重項エネルギーよりも高いことが好ましい。
【００７６】
（正孔輸送層）
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。使用できる公知の正孔輸送材料としては例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられるが、ポルフィリン化合物、芳香族第３級アミン化合物およびスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、芳香族第３級アミン化合物を用いることがより好ましい。
【００７７】
（電子輸送層）
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる場合もある）としては、陰極より注入された電子を発光部に伝達する機能を有していればよい。使用できる電子輸送層としては例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタンおよびアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００７８】
以下に、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる好ましい材料を具体的に例示する。ただし、本発明において用いることができる材料は、以下の例示化合物によって限定的に解釈されることはない。また、特定の機能を有する材料として例示した化合物であっても、その他の機能を有する材料として転用することも可能である。なお、以下の例示化合物の構造式におけるＲ、Ｒ’、Ｒ1〜Ｒ10は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Ｘは環骨格を形成する炭素原子または複素原子を表し、ｎは３〜５の整数を表し、Ｙは置換基を表し、ｍは０以上の整数を表す。
【００７９】
まず、正孔注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００８０】
【化３０】
0006714364.tif 000032
【００８１】
次に、正孔輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００８２】
【化３１】
0006714364.tif 000033
【００８３】
【化３２】
0006714364.tif 000034
【００８４】
【化３３】
0006714364.tif 000035
【００８５】
【化３４】
0006714364.tif 000036
【００８６】
【化３５】
0006714364.tif 000037
【００８７】
【化３６】
0006714364.tif 000038
【００８８】
次に、電子阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００８９】
【化３７】
0006714364.tif 000039
【００９０】
次に、正孔阻止材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００９１】
【化３８】
0006714364.tif 000040
【００９２】
次に、電子輸送材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００９３】
【化３９】
0006714364.tif 000041
【００９４】
【化４０】
0006714364.tif 000042
【００９５】
【化４１】
0006714364.tif 000043
【００９６】
次に、電子注入材料として用いることができる好ましい化合物例を挙げる。
【００９７】
【化４２】
0006714364.tif 000044
【００９８】
さらに添加可能な材料として好ましい化合物例を挙げる。例えば、安定化材料として添加すること等が考えられる。
【００９９】
【化４３】
0006714364.tif 000045
【０１００】
以上のように構成された有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に電界を印加すると、ドナー層が含むドナー化合物のＨＯＭＯに正孔が注入されるとともにアクセプター層が含むアクセプター化合物のＬＵＭＯに電子が注入される。各化合物に注入された正孔および電子はスペーサー層側に移動し、ドナー層とスペーサー層の界面に正孔が蓄積するとともに、アクセプター層とスペーサー層の界面に電子が蓄積して、各界面に蓄積した正孔と電子がスペーサー層を介して相互作用することにより、エキサイプレックスが形成されると考えられる。そのエキサイプレックスにおいて、励起三重項状態から励起一重項状態への逆項間交差が生じた後、基底状態に戻る際に遅延蛍光が放射される。このため形成確率が高い励起三重項状態のエネルギーが発光に有効利用され、高い発光効率を得ることができる。また、この有機エレクトロルミネッセンス素子は、スペーサー層の厚みに依存して素子の発光波長が広い波長範囲に亘って変化するため、ドナー化合物とアクセプター化合物の組み合わせを変更しなくても、スペーサー層の厚みの調整により、発光波長を容易に制御することができる。このため、様々な発光色を容易に得ることが可能である。なお、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、遅延蛍光とともに通常の蛍光や燐光を放射してもよい。
【０１０１】
以上に説明した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に積層する工程を用いて製造することができる。さらに、ドナー層、スペーサー層、アクセプター層以外の部材、有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するには、その積層順位に合せて、ドナー層またはアクセプター層の下方または上方に各部材、各有機層を積層する。有機層の製膜方法は特に限定されず、ドライプロセス、ウェットプロセスのどちらを用いてもよい。
このとき、スペーサー層の厚みは、設定した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長に応じて調整することが好ましい。その発光波長に応じたスペーサー層の厚みの調整方法についての説明は、後述の＜有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法＞の説明を参照することができる。
【０１０２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子群、陽極と陰極がＸ−Ｙマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。本発明によれば、ドナー層、スペーサー層、アクセプター層をこの順に有し、これら各層に含まれる化合物が特定の要件を満たすことにより、高い発光効率が得られるとともに、スペーサー層の厚みを変えることにより様々な色合いの放射光が得られる有機エレクトロルミネッセンス素子を実現することができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ＥＬディスプレイ」（オーム社）を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明やバックライトに応用することもできる。
【０１０３】
＜素子群＞
次に、本発明の素子群について説明する。
本発明の素子群は、ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、ドナー化合物とアクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子を２種以上含む素子群であって、２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子は、互いにスペーサー層の厚みが異なるものである。
有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成、各層および各化合物の説明と好ましい範囲、具体例については、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子の欄を参照することができる。
本発明の素子群は、こうした有機エレクトロルミネッセンス素子を２種以上含み、それらのスペーサー層の厚みが互いに異なる点に特徴がある。上記のように、ドナー層、スペーサー層、アクセプター層をこの順に有し、これら各層に含まれる化合物が特定の要件を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子は、スペーサー層の厚みに依存して発光波長が広い波長範囲に亘って変化する。このため、本発明の素子群は、その２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子のスペーサー層の厚みが互いに異なることにより、色合いが異なる２種以上の光を放射することができ、様々な発光色を得ることができる。
２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子において、スペーサー層の厚み以外の構成は、それぞれ互いに同じであっても異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。特に、各有機エレクトロルミネッセンス素子同士で、ドナー化合物が同じであるか、アクセプター化合物が同じであるか、ドナー化合物およびアクセプター化合物が同じであれば、製造に供する化合物の種類が少なくなり、素子の最適条件の検討や製造工程が簡易になる。これにより、素子群を構成する２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子を低いコストで効率よく製造することができる。また、各有機エレクトロルミネッセンス素子同士で、ドナー層、スペーサー層およびアクセプター層におけるスペーサー層の厚み以外の構成を全て同じにした場合には、発光波長を変化させるファクターがスペーサー層の厚みだけになるため、発光波長の制御を単純化できるという効果がある。
本発明の素子群は、２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子が同じ基材上に配される等により一体的に取り扱われる態様であってもよいし、２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子が互いに分離しており、個別に取り扱われる態様であってもよい。また、２種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子の一部が一体的に取り扱われ、他の一部が個別に取り扱われる態様であってもよい。
本発明の素子群が備える有機エレクトロルミネッセンス素子の種類の数は特に制限されないが、例えば、発光色が赤色、緑色または青色である素子を組み合わせた２種類または３種類、これらの素子と他の発光色の素子を組み合わせた２種類以上、あるいは他の発光色の素子同士を組み合わせた２種類以上であってもよい。
【０１０４】
＜有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法＞
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法について説明する。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法は、ドナー化合物を含むドナー層、スペーサー化合物を含むスペーサー層、アクセプター化合物を含むアクセプター層をこの順に有しており、ドナー化合物とアクセプター化合物が、エキサイプレックスを形成して遅延蛍光を放射する化合物であり、エキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも、スペーサー化合物の励起三重項エネルギーが高い、有機エレクトロルミネッセンス素子において、スペーサー層の厚みを調整することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長を制御する発光波長制御方法である。
有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成、各層および各化合物の説明と好ましい範囲、具体例については、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子の欄を参照することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長制御方法は、こうした有機エレクトロルミネッセンス素子のスペーサー層の厚みを調整することにより、その発光波長を制御する。上記のように、ドナー層、スペーサー層、アクセプター層をこの順に有し、これら各層に含まれる化合物が特定の要件を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子は、スペーサー層の厚みに依存して発光波長が広い波長範囲に亘って変化する。このため、そのスペーサー層の厚みを調整することにより、有機エレクトロルミネッセンス素の発光波長を容易に制御することができる。ここで、仮に、ドナー化合物やアクセプター化合物を変更して発光波長を制御しようとした場合、多種類の化合物を入手または合成し、その化合物に合った適切な条件で発光素子を作製し、その発光波長を測定するといった検討を繰り返し行う必要があり、また、エキサイプレックスを形成する化合物の組み合わせも限られていることから、所望の色合いに調整することが難しい。これに対して、スペーサー層の厚みの調整による発光波長制御方法では、スペーサー層の厚みを単に変更すればよく、ドナー化合物やアクセプター化合物を変更する方法に比べて遥かに容易である。また、本発明で用いる有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長は、上記のようにスペーサー層の厚みに依存して広い波長範囲に亘って変化するため、スペーサー層の厚みの調整により、所望の発光波長（色合い）の光を容易に得ることができる。
この発光波長制御方法の具体的手法は、特に限定されないが、例えばスペーサー層の厚みが異なる複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製して発光スペクトルを測定し、厚みを横軸に、発光スペクトルのピーク波長を縦軸にして検量線を引き、その検量線に基づいて、目的の発光波長に対応するスペーサー層の厚みを選択する方法等を挙げることができる。
【０１０５】
＜エキサイプレックスから発光材料へのエネルギー移動＞
本発明は、エキサイプレックスのエネルギーを発光材料へ移動させて、発光材料から発光させる構成へと応用することが可能である。
例えば、スペーサー層内に発光材料をドープしておき、その発光材料から発光させることができる。このとき、スペーサー層内に存在させる発光材料は、スペーサー層内で均一となるように全体にわたってドープしてもよいし、スペーサー層を多層構造にして層によってドープ濃度を変えてもよい。多層構造にする場合は、各層のドープ濃度をそれぞれ変えてもよいし、一部の層にのみドープして、他の層にはドープしないことにしてもよい。好ましい態様として、発光材料をドープした層を発光材料でドープしていない層で挟み込む多層構造を挙げることができる。発光材料をドープする層のドープ濃度は、０．０１〜５０重量％とすることが好ましく、０．１〜１５重量％とすることがより好ましく、０．１〜５重量％とすることがさらに好ましい。スペーサー層を多層構造とする場合の各層の厚みは、０．１ｎｍ以上とすることが好ましく、０．３ｎｍ以上とすることが好ましく、０．５ｎｍ以上とすることがさらに好ましく、また、５ｎｍ以下とすることが好ましい。
発光材料をドープして発光材料から外部へ発光させる場合は、エキサイプレックスから外部への発光は観測されなくてもよい。そのような態様も本発明の一部として包含される。例えば、エキサイプレックスの励起三重項のエネルギーを逆項間交差を経てドープした蛍光発光材料の励起一重項へと移動させることにより、蛍光発光材料からの発光効率を向上させることが可能である。すなわち、エキサイプレックスが生じない系に蛍光発光材料をドープした場合に比べて、本発明のスペーサー層に蛍光発光材料をドープした場合は蛍光発光材料からの発光効率を向上させることが可能である。
本発明にてドープすることができる発光材料の種類は特に制限されない。本発明にて生じるエキサイプレックスからのエネルギー移動効率が高い発光材料を選択して用いることが好ましい。このため、エキサイプレックスの励起一重項エネルギーよりも低い励起一重項エネルギーを有する発光材料を選択することが好ましい。また、ドープする発光材料があらかじめ決まっている場合は、発光材料へのエネルギー移動が効率良く進むように本発明のスペーサー層の厚みを調整することが好ましい。
【実施例】
【０１０６】
以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、発光特性の評価は、分光光度計（日本分光社製：ＦＰ−６５００−Ａ−５１）、絶対ＰＬ量子収率測定装置（浜松ホトニクス社製：Ｃ１１３４７−０１）、蛍光寿命測定装置（浜松ホトニクス社製：Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ−Ｔａｕ）、ストリークカメラ（浜松ホトニクス社製：Ｃ４３３４型）を用いて行った。ＨＯＭＯ準位の測定は光電子分光装置（理研計器社製：ＡＣ−３）を用いて行った。各有機層の形成は、真空度５×１０-5Ｐａ以下で真空蒸着法を用いて行った。
【０１０７】
［励起三重項エネルギーの測定］
各化合物の励起三重項エネルギーは、シリコン基板上に各化合物を１００ｎｍ真空蒸着して形成した蒸着膜について行い、エキサイプレックスの励起三重項エネルギーは、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔを１：１のモル比で１００ｎｍ真空蒸着して形成した共蒸着膜について行った。具体的には、各蒸着膜を、クライオスタットを用いて温度１０Ｋまで冷却し、励起光源として波長３３７ｎｍの窒素ガスレーザーを用い、ストリークカメラを用いてリン光スペクトルを測定した。測定したリン光スペクトルにおいて、最も短波長に観測されたピーク波長のエネルギーをその試料の三重項エネルギーとした。
【０１０８】
［エキサイプレックスの励起一重項エネルギーの測定と結果］
上記の励起三重項エネルギーの測定で説明した条件と同じ条件で形成した共蒸着膜について、蛍光スペクトルメータ−を用いて発光スペクトルを測定し、そのピーク波長からエキサイプレックスの励起一重項エネルギーを見積もった。
【０１０９】
［ＨＯＭＯとＬＵＭＯのエネルギー準位の測定］
上記の励起三重項エネルギーの測定で説明した条件と同じ条件で形成した蒸着膜について、光電子分光装置を用いてＨＯＭＯのエネルギー準位を測定した。また、分光光度計を用いて各蒸着膜の吸収端エネルギーを測定し、これをエネルギーギャップと規定した。測定されたエネルギーギャップだけＨＯＭＯのエネルギー準位より高い位置をＬＵＭＯのエネルギー準位とした。
【０１１０】
（実施例で用いた化合物）
本実施例では、ｍ−ＭＴＤＡＴＡをドナー化合物、ｍＣＢＰをスペーサー化合物、Ｔ２Ｔをアクセプター化合物として使用した。これら化合物の構造式を下記に示す。上記の方法で測定されたｍ−ＭＴＤＡＴＡの励起三重項エネルギーは２．６７ｅＶであり、Ｔ２Ｔの励起三重項エネルギーは
２．８０ｅＶであり、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔが形成するエキサイプレックスの励起三重項エネルギーは２．３６ｅＶであった。
【０１１１】
【化４４】
0006714364.tif 000046
また、本実施例で用いたドナー化合物、スペーサー化合物、アクセプター化合物以外の化合物を下記に示す。
【化４５】
0006714364.tif 000047
【０１１２】
（実験例１）共蒸着膜のフォトルミネッセンス特性の検討
石英基板上に真空蒸着法にて、真空度５×１０-5Ｐａ以下の条件にてｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔとを異なる蒸着源から蒸着し、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔのモル比が１：１である共蒸着膜を
５０ｎｍの厚さで形成した。
また、これとは別に、シリコン基板上に真空蒸着法にて、真空度５×１０-5Ｐａ以下の条件にてｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰのモル比が１：１である共蒸着膜またはｍＣＢＰとＴ２Ｔのモル比が１：１である共蒸着膜をそれぞれ５０ｎｍの厚さで形成した。
作製した共蒸着膜について、３３７ｎｍ励起光による発光スペクトルを測定した結果を図３に示す。各図中、「ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：Ｔ２Ｔ」はｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜を表し、「ｍ−ＭＴＤＡＴＡ：ｍＣＢＰ」はｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰの共蒸着膜を表し、「ｍＣＢＰ：Ｔ２Ｔ」はｍＣＢＰとＴ２Ｔの共蒸着膜を表す。また、フォトルミネッセンス量子効率は、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜で５％であった。
図３から、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜の発光ピークは５８５ｎｍであり、他の共蒸着膜の発光ピークに比べて赤色領域側にあることがわかる。また、ｍ−ＭＴＤＡＴＡの単独蒸着膜およびＴ２Ｔの単独蒸着膜についても発光スペクトルを測定したところ、それぞれ、発光ピークが約４３０ｎｍ、約５００ｎｍであり、これらと比べて、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜の発光ピークは赤色領域側にシフトしている。このことから、光励起により、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜にエキサイプレックスが形成されたことが確認された。
また、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜について、３３７ｎｍの励起光による過渡減衰曲線を３００ｋで測定した結果を図４に示し、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰの共蒸着膜およびｍＣＢＰとＴ２Ｔの共蒸着膜について、同じ条件で過渡減衰曲線を測定した結果を図５に示す。
図４のｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔの共蒸着膜の過渡減衰曲線において、減衰が速い蛍光成分と減衰が遅い遅延蛍光成分が観測され、それぞれの発光寿命は、減衰が速い蛍光成分で３３ｎｓ、遅延蛍光成分で０．７μｓであった。また、各蛍光成分について発光スペクトルを測定したところ、遅延蛍光成分の発光スペクトルは、減衰が速い蛍光成分の発光スペクトルとほぼ一致していた。このことから、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔは、エキサイプレックスを形成する熱活性型の遅延蛍光材料であることが確認された。なお、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとｍＣＢＰの共蒸着膜およびｍＣＢＰとｍ−ＭＴＤＡＴＡの共蒸着膜で測定された発光寿命は、いずれも１００ｎｓ未満のみであり、遅延蛍光成分は観測されなかった。
【０１１３】
（実験例２）ｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する積層体のフォトルミネッセンス特性の検討
石英基板上に真空蒸着法にて、真空度５×１０-5Ｐａ以下の条件にてｍ−ＭＴＤＡＴＡを１０ｎｍの厚みで蒸着してドナー層を形成し、その上に、ｍＣＢＰを蒸着してスペーサー層を形成した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍの厚みで蒸着してアクセプター層を形成し、積層体を得た。この時、スペーサー層の厚みは１〜１５ｎｍの範囲で変化させ、スペーサー層の厚みが異なる７種類の積層体を作製した。
また、これとは別に、スペーサー層を形成しないことは上記と同様の工程を行い、ドナー層とアクセプター層を有する積層体を作製した。
作製した積層体について、３３７ｎｍの励起光をドナー層側から照射して発光スペクトルを測定した結果を図６に示す。
図６を見ると、積層体の発光スペクトルはスペーサー層の厚さに依存して変化し、その発光ピークは、スペーサー層の厚さが０ｎｍから１２ｎｍに変化する間に約５６０ｎｍから約４２５ｎｍへと広い波長範囲に亘ってシフトすることがわかった。
【０１１４】
（実施例１）ｍ−ＭＴＤＡＴＡからなるドナー層、ｍＣＢＰからなるスペーサー層、Ｔ２Ｔからなるアクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
膜厚１００ｎｍのインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）からなる陽極が形成されたガラス基板上に、各薄膜を真空蒸着法にて、真空度５×１０-5Ｐａ以下で積層した。まず、ＩＴＯ上にＨＡＴ−ＣＮを１０ｎｍの厚みに形成した。次に、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを１０ｎｍの厚みに蒸着してドナー層を形成し、その上に、ｍＣＢＰを蒸着してスペーサー層を形成した後、ｍ−ＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍの厚みで蒸着してアクセプター層を形成した。次に、Ａｌｑ３を３０ｎｍの厚みに形成し、さらにフッ化リチウム（ＬｉＦ）を５ｎｍの厚みに蒸着し、次いでアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍの厚みに蒸着することにより陰極を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）とした。この時、スペーサー層の厚さは１〜１５ｎｍの範囲で変化させ、スペーサー層の厚さが異なる７種類の有機ＥＬ素子を作製した。
また、スペーサー層を形成しないこと以外は上記と同様の工程を行い、スペーサー層を有しない有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した(有機ＥＬ素子)。
作製した有機エレクトロルミネッセンス素子のエネルギーダイアグラムを図７に示す。
また、作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを図８〜１２に示し、ドナー層とアクセプター層間の距離と励起子エネルギーの関係を図１３に示し、過渡減衰曲線を図１４に示し、輝度−外部量子効率特性を図１５に示す。図８〜１２のうち、図８は電流密度を１０００ｃｄ／ｍ2にして測定した発光スペクトルであり、図９〜図１２は、スペーサー層の厚さが０ｎｍ、５ｎｍ、９ｎｍまたは１０ｎｍである有機ＥＬ素子について、各種電流密度で測定した発光スペクトルである。図１３中、「ΔＥ」は各有機ＥＬ素子の励起子エネルギーと励起スペーサーの厚さが５ｎｍである有機ＥＬ素子の励起子エネルギーとのエネルギー差を表す。各有機ＥＬ素子の励起子エネルギーは発光スペクトルのピーク波長から求めた。
図８を見ると、有機ＥＬ素子の発光スペクトルはスペーサー層の厚さに依存して変化し、その発光ピークは、スペーサー層の厚さが０から１０ｎｍに変化する間に、約６００ｎｍから約４３０ｎｍへと広い波長範囲に亘ってシフトすることがわかる。このことから、この有機ＥＬ素子は、スペーサー層の厚さを調整することにより、発光色を広い範囲で制御できることがわかった。
また、図１４の各過渡減衰曲線において、減衰が速い蛍光成分と減衰が遅い遅延蛍光成分が観測され、それぞれの遅延蛍光成分の寿命は、スペーサー層の厚さが０ｎｍで４．３μｓ、３μｍで８．１μｓ、５ｎｍで１３．２μｓであった。
また、図１５から、スペーサー層を設けることにより、有機ＥＬ素子の外部量子効率が高くなることが示され、特にスペーサー層の厚みが１０ｎｍ以下の範囲において顕著な外部量子効率の増大が認められた。また、スペーサー層の厚みが０〜５ｎｍの範囲では、その厚みが大きくなるのにともなって外部量子効率が高くなっており、スペーサーの厚みが５ｎｍでの外部量子効率（２．８％）は、スペーサー層の厚みが０ｎｍである場合の外部量子効率の８倍であった。このスペーサー層の厚みに依存した外部量子効率の増大は、図１５で示された遅延蛍光成分の増大と連動しており、ドナー化合物（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）とアクセプター化合物（Ｔ２Ｔ）が遅延蛍光を放射する化合物であることが有機ＥＬ素子の外部量子効率の向上に大きく貢献することを確認することができた。
【０１１５】
（比較例１）ドナー層、ＡＤＮ層、アクセプター層をこの順に有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
ｍＣＢＰを蒸着してスペーサー層を形成する代わりに、ＡＤＮを５ｎｍの厚みに蒸着してＡＤＮ層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を作製した。ここれ、上記の測定方法で測定されたＡＤＮの励起三重項エネルギーは１．６９ｅＶであり、ｍ−ＭＴＤＡＴＡとＴ２Ｔが形成するエキサイプレックスの励起三重項エネルギー（２．３６ｅＶ）よりも低い値であった。
【０１１６】
【化４６】
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【０１１７】
作製した有機ＥＬ素子の発光スペクトルを図１６に示し、過渡減衰曲線を図１７に示し、電流密度−外部量子効率特性を図１８に示す。
図１７の過渡減衰曲線からは遅延蛍光成分は認められず、図１８から、この有機ＥＬ素子の外部量子効率は０．５％未満であった。このように、この有機ＥＬ素子で遅延蛍光成分が観測されず、外部量子効率が低いのは、ドナー層とアクセプター層の間に介在するＡＤＮの励起三重項エネルギーがエキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも小さいことにより、エキサイプレックスの三重項励起子がＡＤＮに移動して消滅したからであると推測される。このことから、高い発光効率を得るには、ドナー層とアクセプター層の間に介在するスペーサー層の化合物は、ドナー化合物とアクセプター化合物が形成するエキサイプレックスの励起三重項エネルギーよりも高い励起三重項エネルギーを有することが必要であることがわかった。
【０１１８】
（実施例２）発光材料をドープしたスペーサー層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の作製と評価
実施例１のｍＣＢＰからなるスペーサー層を、ｍＣＢＰからなる第１層（１．５ｎｍ厚）、ｍＣＢＰと蛍光発光材料であるＤＢＰからなる第２層（２ｎｍ厚）、ｍＣＢＰからなる第３層（１．５ｎｍ厚）の３層構造を有するスペーサー層に変えたこと以外は実施例１と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。第２層のｍＣＢＰ濃度は２重量％とした。
作製した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを、図１９中にて「ＥＬ」として示す。図１９では、２重量％のＤＢＰをｍＣＢＰとともに共蒸着した薄膜のフォトルミネッセンス発光スペクトルも「ＰＬ」として示す。ＥＬとＰＬの発光ピーク波長が一致していることから、実施例２の有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光は、発光材料であるＤＢＰからの発光であることがわかる。実施例２の有機エレクトロルミネッセンス素子の外部量子効率は２．４％であった。
図２０には、実施例２の有機エレクトロルミネッセンス素子の過渡減衰曲線を示す。遅延蛍光成分の寿命は５μｓであった。実施例２の有機エレクトロルミネッセンス素子からは減衰が速い蛍光成分と減衰が遅い遅延蛍光成分が観測され、両者の発光スペクトルは一致していた。このことは、エキサイプレックスの励起三重項のエネルギーが逆項間交差を経てＤＢＰの励起一重項へ移動したことを示している。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は発光波長を容易に制御することができる。このため、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、様々な色合いの光を放射することができ、画像表示装置や照明装置等の様々な機器に有用に用いることができる。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【０１２０】
１  基板
２  陽極
３  ドナー層
４  スペーサー層
５  アクセプター層
６  陰極
７  正孔注入層
８  電子注入層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0006714364.tif 000062
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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