(57)【要約】【課題】青色発光が可能であり、高効率かつ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供すること。【解決手段】対向する陽極３と陰極４との間に、前記陽極３側から、第一発光層５１と第二発光層５２とをこの順に備え、第一発光層５１及び第二発光層５２は、それぞれホスト及び燐光発光性ドーパントを含み、第一発光層５１に含まれるホスト及び第二発光層５２に含まれるホストの三重項エネルギーは、それぞれ２．８ｅＶ以上であり、第一発光層５１に含まれるホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下であり、第一発光層５１に含まれるホストのアフィニティＡｆ１は、第二発光層５２に含まれるホストのアフィニティＡｆ２よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１
2013200939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、第一発光層と第二発光層とをこの順に備え、
前記第一発光層及び前記第二発光層は、それぞれホスト及び燐光発光性ドーパントを含み、
前記第一発光層に含まれるホスト及び前記第二発光層に含まれるホストの三重項エネルギーは、それぞれ２．８ｅＶ以上であり、
前記第一発光層に含まれるホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下であり、
前記第一発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ１は、前記第二発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ２よりも小さい
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】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ１及び前記第二発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ２は、
Ａｆ２−Ａｆ１≧０．４［ｅＶ］
の関係を満たす
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２いずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記第一発光層に含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差が前記第二発光層に含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差よりも小さい
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４】
請求項１から請求項３まで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において、
前記第一発光層と前記第二発光層とが積層されてなる
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４まで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において、
前記燐光発光性ドーパントの発光ピークが４８０ｎｍ以下である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５まで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において、
前記第一発光層に含まれる燐光発光性ドーパントと前記第二発光層に含まれる燐光発光性ドーパントとが異なる材料である
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下エレクトロルミネッセンスをＥＬと略記することがある）は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子の再結合エネルギーにより蛍光性物質が発光する原理を利用した自発光素子である。イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによる積層型素子による低電圧駆動有機ＥＬ素子の報告がなされて以来、有機材料を構成材料とする有機ＥＬ素子に関する研究が盛んに行われている。
また、有機ＥＬ素子の発光層に有機燐光材料を利用する、燐光型有機ＥＬ素子が提案されている。この燐光型有機ＥＬ素子は、有機燐光材料の励起状態の一重項状態と三重項状態とを利用することにより、高い発光効率が達成される。有機ＥＬ素子内で電子と正孔とが再結合する際には、スピン多重度の違いから一重項励起子と三重項励起子とが１：３の割合で生成すると考えられているので、燐光性の発光材料を用いれば蛍光のみを使った素子の３〜４倍の発光効率の達成が考えられる。
そして、燐光性の発光材料を用いた有機ＥＬ素子の発光効率を向上させるために様々な検討がなされている。
そのような検討の内の一つとして、陽極と陰極との間で、複数の発光層を積層させた構成の有機ＥＬ素子が挙げられる（例えば、特許文献１〜４、及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１９７７９号公報
【特許文献２】特開２００８−８４９１３号公報
【特許文献３】特開２０１０−３４４８４号公報
【特許文献４】国際公開第２００５／０７９１１８号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｘ．Ｚｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．８１，ｐ．４０７０−４０７２（２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載された有機ＥＬ素子では、２つの発光層のうち、一方の発光層は、ホストとしてのＴＣＴＡと燐光発光性ドーパントとで構成されるが、ＴＣＴＡは電子耐久性の低い正孔輸送性材料であるため、素子寿命が短い。
特許文献１に記載された有機ＥＬ素子では、積層される２つの発光層に用いられるホストの３重項エネルギーが小さいため、発光色がオレンジ色となる。
特許文献２〜４に記載された有機ＥＬ素子では、非特許文献１に記載されたホストに比べて電子耐久性に優れるとともに、青色発光を実現するための３重項エネルギーの大きいカルバゾール系のホストが用いられている。
しかしながら、特許文献２〜４に記載された当該カルバゾール系のホストでは、青色発光が可能となったものの、素子寿命が短い。
【０００６】
本発明の目的は、青色発光が可能であり、高効率かつ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、
対向する陽極と陰極との間に、前記陽極側から、第一発光層と第二発光層とをこの順に備え、
前記第一発光層及び前記第二発光層は、それぞれホスト及び燐光発光性ドーパントを含み、
前記第一発光層に含まれるホスト及び前記第二発光層に含まれるホストの三重項エネルギーは、それぞれ２．８ｅＶ以上であり、
前記第一発光層に含まれるホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下であり、
前記第一発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ１は、第二発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ２よりも小さい
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明において、
前記第一発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ１及び前記第二発光層に含まれるホストのアフィニティＡｆ２は、
Ａｆ２−Ａｆ１≧０．４［ｅＶ］
の関係を満たすことが好ましい。
【０００９】
本発明において、
前記第一発光層に含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差が前記第二発光層に含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーとの差よりも小さい
ことが好ましい。
【００１０】
本発明において、
前記第一発光層と前記第二発光層とが積層されてなる
ことが好ましい。
【００１１】
本発明において、
前記燐光発光性ドーパントの発光ピークが４８０ｎｍ以下である
ことが好ましい。
【００１２】
本発明において、
前記第一発光層に含まれる燐光発光性ドーパントと前記第二発光層に含まれる燐光発光性ドーパントとが異なる材料である
ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、青色発光が可能であり、高効率かつ長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態における有機エレクトロルミネッセンス素子の一例の概略構成を示す図。
【図２】前記実施形態における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示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
＜有機エレクトロルミネッセンス素子の構成＞
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と称する）の素子構成について説明する。
有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（１）陽極／発光層／陰極
（２）陽極／正孔注入層／発光層／陰極
（３）陽極／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（５）陽極／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
などの構造を挙げることができる。
本発明の有機ＥＬ素子においては、上記素子構成の発光層は、２以上の発光層で構成される。そして、陽極側に設けられる発光層を第一発光層とし、陰極側に設けられる発光層を第二発光層とする。ここで、第一発光層と第二発光層とが隣接して積層されていてもよい。また、第一発光層と第二発光層との間に、別の発光層を設けてもよいし、発光層以外の中間層を設けてもよいし、さらにはこれらを積層させて設けてもよい。
なお、上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層の少なくともいずれか１つ」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層および電子輸送層の少なくともいずれか１つ」を意味する。
上記の中で（５）の素子構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
次に、本実施形態における有機ＥＬ素子１を図１に示す。
有機ＥＬ素子１は、透明な基板２と、陽極３と、陰極４と、正孔輸送層６と、第一発光層５１及び第二発光層５２からなる発光層５と、電子輸送層７とを備える。
そして、陽極３側から順に、正孔輸送層６、第一発光層５１、第二発光層５２、電子輸送層７、及び陰極４が積層される。
【００１７】
〔第一発光層〕
第一発光層５１は、正孔輸送層６と第二発光層５２との間に、それぞれに対して隣接して積層される。
第一発光層５１は、第一ホスト及び燐光発光性ドーパントを含有する。
ここで、燐光発光性ドーパントの添加濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは０．１質量％以上（ｍａｓｓ％）３０質量％以下、より好ましくは１質量％以上２０質量％以下である。
【００１８】
（第一ホスト）
本発明において、第一ホストの三重項エネルギーは、２．８ｅＶ以上であるとともに、第一ホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下である。
そして、このような第一ホストとしては、非アミン系の化合物であることが好ましく、さらに、下記式（１）で示される化合物が好ましい。
【００１９】
【化１】
2013200939.tif 000003
【００２０】
式（１）において、Ｒは、カルバゾール骨格、Ａｒ、及びＬのいずれかに対して置換し得る置換基である。ｎは、Ｒの数を表す。ｎは、０〜６であり、好ましくは、０〜４である。ｎが２以上の場合には、Ｒはそれぞれ異なっていてもよい。
Ｒとしては、
炭素数１〜２０のアルキル基、
炭素数３〜２０のシクロアルキル基、
炭素数１〜２０のアルコキシ基、
炭素数３〜２０のシクロアルコキシ基、
炭素数６〜１８のアリール基、
炭素数６〜１８のアリールオキシ基、
炭素数５〜１８のヘテロアリール基（カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンを含む）、
アミノ基（但し、置換基を有しても良い。有してもよい置換基は、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基と同義。）、
シリル基（但し、置換基を有しても良い。有してもよい置換基は、前記のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基と同義。）、
フルオロ基、
シアノ基、
が挙げられる。
また、これらの置換基が、さらにこれらの置換基によって置換されていても良い。
【００２１】
式（１）において、Ｒ１〜Ｒ６は、前記式（１）のＲで述べた置換基と同義である。
【００２２】
式（１）において、Ｌは、２つのカルバゾール骨格を連結するものであって、単結合、もしくは炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、ケイ素（Ｓｉ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）等の原子を含む二価の連結基である。
例えば、
酸素（Ｏ）原子、
硫黄（Ｓ）原子、
スルホキシド基、
二価のホスホキシド基、
二価の炭素数１〜２０のアルキレン基、
二価の炭素数３〜２０のシクロアルキレン基、
二価の炭素数６〜１８のアリーレン基、
二価の炭素数５〜１８のヘテロアリーレン基（カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェンを含む）、
二価のアミノ基（但し、置換基を有しても良い。有してもよい置換基は、前記式（１）のＲで述べた、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基と同義。）、
二価のシリル基（但し、置換基を有しても良い。有してもよい置換基は、前記式（１）のＲで述べた、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基と同義。）、
が挙げられる。
また、これらの連結基が、さらに置換基を有してもよい。有してもよい置換基は前記式（１）のＲで述べた置換基と同義である。
【００２３】
さらに、本発明において、第一ホストとしては、下記式（２）で示される化合物がより好ましい。
【００２４】
【化２】
2013200939.tif 000004
【００２５】
式（２）におけるＲ、Ｒ１〜Ｒ６は、前記式（１）のＲで述べたものと同義であり、
ｎは、前記式（１）のｎで述べたものと同義であり、
Ｌは、前記式（１）のＬで述べたものと同義である。（但し、Ｌは２つのカルバゾール骨格の位置番号が３の炭素原子同士を連結する。）
【００２６】
（燐光発光性ドーパント）
本発明において、燐光発光性ドーパントは、金属錯体を含有し、この金属錯体は、Ｉｒ（イリジウム），Ｐｔ（白金），Ｏｓ（オスミウム），Ａｕ（金），Ｃｕ（銅），Ｒｅ（レニウム）及びＲｕ（ルテニウム）から選択される金属原子と、配位子と、を有することが好ましい。特に、前記配位子は、オルトメタル結合を有することが好ましい。
燐光量子収率が高く、有機ＥＬ素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、Ｉｒ，Ｏｓ及びＰｔから選ばれる金属原子を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体及び白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。
好ましい金属錯体の具体例を、以下に示す。
【００２７】
【化３】
2013200939.tif 000005
【００２８】
【化４】
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【００２９】
【化５】
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【００３０】
【化６】
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【００３１】
本発明では、発光層に含まれる前記燐光発光性ドーパントのうち少なくとも１種は、発光波長のピークが４２０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下であることが好ましい。
このような発光波長の燐光発光性ドーパントを、本発明で用いる特定のホストにドープして発光層を構成することにより、高効率な有機ＥＬ素子とすることができる。
なお、青色発光を示す上で好ましくは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。
【００３２】
〔第二発光層〕
第二発光層５２は、第一発光層５１と電子輸送層７との間に、それぞれに対して隣接して積層される。
第二発光層５２は、第二ホスト及び燐光発光性ドーパントを含有する。
ここで、燐光発光性ドーパントの添加濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは０．１質量％（ｍａｓｓ％）以上３０質量％以下、より好ましくは１質量％以上２０質量％以下である。
【００３３】
（第二ホスト）
本発明において、第二ホストの三重項エネルギーは、２．８ｅＶ以上である。
そして、このような第二ホストとしては、アジン系の化合物であることが好ましい。
そして、本発明において、第二ホストは、下記式（３）で示される化合物であることが好ましい。
【００３４】
【化７】
2013200939.tif 000009
【００３５】
式（３）において、ＨＡＲ３１は、置換基を有しても良いヘテロアリールである。
式（３）において、ｍは、０〜５の整数のうちのいずれかであり、好ましくは、１〜３の整数のうちのいずれかであり、さらに好ましくは、１又は２である。
式（３）において、ｎは、０〜３の整数のうちのいずれかである。ｎ＝０のとき、ＨＡＲ３１は、カルバゾール骨格の窒素原子に結合する。
式（３）において、Ｒ３１及びＲ３２は、置換基を有しても良いアルキル基又はアリール基などであり、Ｒ３１及びＲ３２が結合してベンゼン環が縮合した環構造でも良い。
【００３６】
さらに、本発明において、第二ホストは、下記式（４）〜（８）、（８Ａ）で示される化合物であることが好ましい。
【００３７】
【化８】
2013200939.tif 000010
【００３８】
式（４）〜（７）において、Ａｒ１０１〜Ａｒ１０４は、
炭素数６〜６０のアリール基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数３〜６０の複素環基（但し、置換基を有しても良い。）、
のうちのいずれかである。有してもよい置換基は前記式（１）のＲで述べた置換基と同義である。
【００３９】
式（４）〜（７）において、Ｒ１１０及びＲ１１１は、前記式（１）のＲで述べた置換基と同義である。
【００４０】
式（４）〜（７）において、ｎは、０〜４の整数のうちのいずれかであり、ｍは、０〜５の整数のうちのいずれかである。ｎとｍの和（ｎ＋ｍ）は、１≦（ｎ＋ｍ）≦５の関係である。
【００４１】
式（８）及び（８Ａ）において、Ｘは、Ｎ又はＣＨであり、Ｎの数は１〜４である。
式（８）において、Ｒ１２１〜Ｒ１２８は、それぞれ、
水素原子、
アリール基、
ヘテロアリール基
アルキル基、
式（８Ａ）の骨格が連結されている構造、
のうちのいずれかである。アリール基、ヘテロアリール基、及びアルキル基は前記式（１）のＲで述べたものと同義である。
【００４２】
Ｒ１２１〜Ｒ１２８に式（８Ａ）の骨格が連結されている構造は、Ｒ１２１とＲ１２２、Ｒ１２２とＲ１２３、Ｒ１２３とＲ１２４、Ｒ１２５とＲ１２６、Ｒ１２６とＲ１２７、及びＲ１２７とＲ１２８のうちの少なくともいずれかが式（８Ａ）の骨格に結合した構造である。
【００４３】
式（８Ａ）において、Ｒ１２９は、
水素原子、
アリール基、
ヘテロアリール基
アルキル基、
のうちのいずれかである。アリール基、ヘテロアリール基、及びアルキル基は前記式（１）のＲで述べたものと同義である。
【００４４】
式（８）及び（８Ａ）において、Ｒ１０は、前記式（１）のＲで述べたものと同義である。
式（８）及び（８Ａ）において、ｎは、Ｒ１０の数を表す。ｎは、０〜４である。
【００４５】
その他、第二ホストとしては、国際公開第２００９／０５０２８１号、同２００９／００３８９８号、同２００８／０３４７５８号、同２００６／００２９８号、同２００６／０５６４１８号、同２００６／１３０５９８号、同２００９／０８５３４４号に記載された化合物を用いることもできる。
【００４６】
（燐光発光性ドーパント）
第二発光層５２に含まれる燐光発光性ドーパントは、第一発光層５１で述べた燐光発光性ドーパントと同様のものを用いることができる。そして、第一発光層５１と第二発光層５２とで同じ燐光発光性ドーパントを用いても良いし、異なる燐光発光性ドーパントを用いても良い。
【００４７】
（第一発光層及び第二発光層の関係  
「三重項エネルギー、イオン化ポテンシャル、及びアフィニティ」）
本発明において、第一ホスト及び第二ホストの三重項エネルギーは、２．８ｅＶ以上であるとともに、第一ホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下である。
そして、本発明において、第一ホストのアフィニティＡｆ１は、第二ホストのアフィニティＡｆ２よりも小さい。
なお、第一ホスト及び第二ホストとしての化合物を上記したが、本発明においては、このような第一ホスト及び第二ホストのエネルギー関係を満たしている限り、上記化合物に特に制限されない。
【００４８】
図２には、有機ＥＬ素子１のエネルギーダイアグラムが示されている。
第一ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）は、５．５ｅＶ以下であるので、陽極３の仕事関数、及び正孔輸送層６のイオン化ポテンシャルとの差が小さくなる。そのため、正孔は、正孔輸送層６から第一発光層５１に注入され易くなる。そして、正孔輸送層６と第一発光層５１との界面やその近傍に蓄積する正孔が少なくなり、正孔及び電子の再結合領域を、正孔輸送層６側ではなく、第一発光層５１と第二発光層５２との界面やその近傍とすることができる。
従来、青色燐光発光させるために三重項エネルギーの大きいホストを用いた有機ＥＬ素子では、ホストのバンドギャップが大きくなることに伴って、ホストのイオン化ポテンシャルも大きくなり、正孔が発光層へ注入され難かった。この構成の欠点は、正孔及び電子の再結合領域が正孔輸送層６側に偏り、アフィニティが小さくバンドギャップの大きい第一ホストから、アフィニティがホストよりも大きい正孔輸送層６に電子が流れ込むため、電子耐性のない正孔輸送層６が劣化しやすくなる。これに対して、本発明では、第一ホストの三重項エネルギーが２．８ｅＶ以上と大きいにもかかわらず、第一ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）が５．５ｅＶ以下である構成をとることにより、正孔が注入され易く、正孔及び電子の再結合領域を正孔輸送層６側ではなく、第一発光層５１と第二発光層５２との界面やその近傍とすることができるため、正孔輸送層６に流れ込む電子が減ることで、正孔輸送層６が劣化しにくい構造となる。
【００４９】
また、第二ホストのアフィニティＡｆ２は、第一ホストのアフィニティＡｆ１よりも大きく、第二ホストの三重項エネルギーは、２．８ｅＶ以上なので、第二ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）も大きくなる。この際、第二ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）が第一ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）よりも大きくなっていれば、正孔輸送層６から第一発光層５１に注入された正孔は、第二発光層５２へ移動し難くなり、第一発光層５１と第二発光層５２との界面やその近傍に蓄積し易くなる。
【００５０】
また、本発明では、第一ホストの三重項エネルギーを２．８ｅＶ以上とし、第一ホストのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）を５．５ｅＶ以下としたことに伴い、第一ホストのアフィニティＡｆ１が小さくなる。そのため、発光層に含まれるホストがそのような第一ホストだけの場合、電子輸送層と第一ホストとのエネルギー障壁（アフィニティの差）が大きくなり、電子注入性が不十分となり駆動電圧の上昇を招く。
しかしながら、本発明では、第二発光層５２中に、第一ホストのアフィニティＡｆ１よりも小さいアフィニティＡｆ２を有する第二ホストが含まれているため、電子輸送層７と第二発光層５２との関係でエネルギー障壁が小さくなり、第二発光層５２への電子注入性が高まる。
さらに、第一ホストのアフィニティＡｆ１は、第二ホストのアフィニティＡｆ２よりも小さいので、第二発光層５１と第二発光層５２との間にエネルギー障壁が形成され、陰極４側から第二発光層５２に注入された電子は、正孔輸送層６側及び陽極３側へ移動し難くなり、第一発光層５１と第二発光層５２との界面やその近傍に蓄積され易くなる。
ここで、第一ホストのアフィニティＡｆ１及び第二ホストのアフィニティＡｆ２は、
Ａｆ２−Ａｆ１≧０．４［ｅＶ］
の関係を満たすことが好ましい。この関係を満たすことで、第二発光層への電子注入性がさらに高まるとともに、第一発光層への電子注入性が低くなるため、正孔輸送層６側及び陽極３側への電子の移動をより効率的に妨げることができる。結果として、素子の長寿命化に繋がる。
【００５１】
このように、正孔が第一発光層５１へ注入され易くなり、電子が第二発光層５２に注入され易くなるので、電子が第一発光層５１と第二発光層５２との界面やその近傍に蓄積され易くなり、第一発光層５１と第二発光層５２との間の領域で電子と正孔とが効率よく再結合し、発光効率が向上する。
そして、再結合領域が正孔輸送層６側、及び電子輸送層７側から遠ざかるとともに、電子耐久性の低い正孔輸送層６へ移動する電子、及び正孔耐久性の低い電子輸送層７へ移動する正孔が少なくなるので、正孔輸送層６、及び電子輸送層７が劣化し難くなる。その結果、有機ＥＬ素子の寿命が長くなる。
【００５２】
・イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）
材料にモノクロメーターで分光した重水素ランプの光（励起光）を照射し、放出された光電子放出をエレクトロメータで測定し、得られた光電子放出の照射光子エネルギー曲線からの光電子放出の閾値を外挿法により求めて測定した。測定機器としては、大気中紫外線光電子分析装置ＡＣ−３（理研計器株式会社製）を用いた。
【００５３】
・一重項エネルギー（Ｅｇ）
各材料のトルエン希薄溶液に波長分解した光を照射し、その吸収スペクトルの最長波長から換算して求めた。測定機器としては、分光光度計（Ｕ−３４００（商品名）、日立製）を用いた。
【００５４】
・三重項エネルギー（ＥｇＴ）
三重項エネルギー（ＥｇＴ）は、以下の方法により求めた。有機材料を、公知の燐光測定法（例えば、「光化学の世界」（日本化学会編・１９９３）５０頁付近の記載の方法）により測定した。具体的には、有機材料を溶媒に溶解（試料１０μｍｏｌ／リットル、ＥＰＡ（ジエチルエーテル：イソハペンタン：エタノール＝５：５：２容積比、各溶媒は分光用グレード）し、燐光測定用試料とした。石英セルへ入れた試料を７７Ｋに冷却、励起光を照射し、燐光を波長に対し、測定した。燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、該波長値をエネルギー値に換算した値をＥｇＴとした。日立製Ｆ−４５００形分光蛍光光度計本体と低温測定用オプション備品を用いて測定した。尚、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と励起光源、受光装置を組み合わせることにより、測定してもよい。
尚、本発明では、以下の式を用いて、該波長を換算した。
換算式 ＥｇＴ（ｅＶ）＝１２３９．８５／λｅｄｇｅ
「λｅｄｇｅ」とは、縦軸に燐光強度、横軸に波長をとって、燐光スペクトルを表したときに、燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位：ｎｍ。
また、本発明で三重項エネルギーは、最低励起三重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいい、一重項エネルギーは（エネルギーギャップという場合もある）、最低励起一重項状態におけるエネルギーと基底状態におけるエネルギーの差をいう。
【００５５】
・アフィニティ（Ａｆ）
該測定値Ｉｐ、Ｅｇを用いて、Ａｆ＝Ｉｐ−Ｅｇより算出した。
【００５６】
（第一ホスト及び第二ホストの関係    「正孔移動度、及び電子移動度」）
本発明の有機ＥＬ素子において、第一ホストの正孔移動度は第二ホストへホール移動を促進するため、高い方が望ましく、第二ホストの電子移動度は第一ホストへの電子移動を促進するため、高い方が望ましい。
本発明の有機ＥＬ素子において、第一ホストの正孔移動度は、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、１０−４ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
そして、第二ホストの電子移動度は、１０４〜１０６Ｖ／ｃｍの電界印加時に、１０−５ｃｍ２／Ｖｓ以上であることが好ましい。
また、第一ホストの電子移動度に対する第一ホストの正孔移動度の比は、１以上１００以下であることが好ましい。
１以下である場合には、正孔輸送性能が低いために正孔輸送層の劣化につながる。１００以上である場合には、電子耐久性が低く第一発光層の劣化につながる。
さらに、第二ホストの正孔移動度に対する第二ホストの電子移動度の比は、１０以上１００以下であることが好ましい。
加えて、第二ホストの正孔移動度に対する第一ホストの正孔移動度の比は、１以上１０００以下であることが好ましい。
さらに、前記第一ホストに含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーの差が前記第二ホストに含まれるホストの一重項エネルギーと三重項エネルギーの差よりも小さいことが好ましい。
【００５７】
正孔又は電子移動度の測定法は特に限定されるものではない。具体的な方法としては、例えば、Ｔｉｍｅｏｆ ｆｌｉｇｈｔ法（有機膜内の電荷の走行時間の測定から算出する方法）や空間制限電流の電圧特性から算出する方法等が挙げられる。Ｔｉｍｅｏｆ ｆｌｉｇｈｔ法では、電極／有機層（電子輸送層又は正孔輸送層を形成する有機材料からなる層）／電極構成から、該有機層の吸収波長域の波長の光照射により、その過渡電流の時間特性（過渡特性時間）を測定し、下記式から正孔又は電子移動度を算出する。
移動度＝（有機膜厚）２／（過渡特性時間・印可電圧）
電界強度＝（素子への印可電圧）／（有機層膜厚）
また、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ（Ｍ．Ｐｏｐｅ，Ｃ．Ｅ．Ｓｗｅｎｂｅｒｇ）やＯｒｇａｎｉｃＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｏｌｉｄｓ（Ｗ．Ｊｏｎｅｓ）等に記載された方法も用いることができる。
【００５８】
〔透光性基板〕
有機ＥＬ素子１は、透光性の基板２上に陽極３、第一発光層５１、第二発光層５２、陰極４等が積層されて構成される。基板２は、これら陽極３等を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を原料として用いてなるものを挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を原料として用いてなるものを挙げることができる。
【００５９】
〔陽極及び陰極〕
有機ＥＬ素子１の陽極３は、正孔を正孔注入層、正孔輸送層６又は発光層５に注入する役割を担うものであり、４．５ｅＶ以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極３は、これらの陽極材料を蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば基板２上に薄膜を形成させることにより作製することができる。
本実施形態のように、発光層５からの発光を陽極３側から取り出す場合、陽極３の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。また、陽極３のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。陽極３の膜厚は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００６０】
陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が使用できる。
陰極４も、陽極３と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で、例えば電子輸送層７上に薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極４側から、発光層５からの発光を取り出す態様を採用することもできる。発光層５からの発光を陰極４側から取り出す場合、陰極４の可視領域の光の透過率を１０％より大きくすることが好ましい。
陰極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。
陰極の膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選択される。
【００６１】
〔その他の層〕
本発明の有機ＥＬ素子は、さらに電流（又は発光）効率を上げるために、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層等を設けてもよい。有機ＥＬ素子１では、正孔輸送層６及び電子輸送層７を設けている。
これらの層に用いる材料には特に制限はなく、従来の有機ＥＬ用材料として公知の有機材料を用いることができる。具体的には、アミン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン、アニリン共重合体等が挙げられる。
なお、本発明では、発光層への正孔注入性を高める観点から、発光層の陽極側に隣接して設けられる隣接層（正孔注入層や正孔輸送層等）のイオン化ポテンシャルＩｐＨが、第一発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ１と次式の関係を満たすことが好ましい。
０ｅＶ≦ＩｐＨ−Ｉｐ１≦０．３ｅＶ
また、本発明では、発光層への電子注入性を高める観点から、発光層の陰極側に隣接して設けられる隣接層（電子注入層や電子輸送層等）のアフィニティＡｆＥが、第二発光層のアフィニティＡｆ２と次式の関係を満たすことが好ましい。
０ｅＶ≦ＡｆＥ−Ａｆ２≦０．４ｅＶ
【００６２】
（正孔注入層および正孔輸送層）
正孔注入層又は正孔輸送層（正孔注入輸送層も含む）には、芳香族アミン化合物、例えば、下記一般式（Ｉ）で表わされる芳香族アミン誘導体が好適に用いられる。
【００６３】
【化９】
2013200939.tif 000011
【００６４】
前記一般式（Ｉ）において、Ａｒ１〜Ａｒ４は、
環形成炭素数６〜５０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）、又は、
それら芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基と芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基とを結合させた基、
を表す。
【００６５】
また、下記一般式（ＩＩ）の芳香族アミンも正孔注入層又は正孔輸送層の形成に好適に用いられる。
【００６６】
【化１０】
2013200939.tif 000012
【００６７】
前記一般式（ＩＩ）において、Ａｒ１〜Ａｒ３の定義は前記一般式（Ｉ）のＡｒ１〜Ａｒ４の定義と同様である。
【００６８】
（電子注入層および電子輸送層）
電子注入層又は電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層と陰極との間に電子注入層を有し、前記電子注入層は、含窒素環誘導体を主成分として含有することが好ましい。ここで、電子注入層は電子輸送層として機能する層であってもよい。
なお、「主成分として」とは、電子注入層が５０質量％以上の含窒素環誘導体を含有していることを意味する。
【００６９】
電子注入層に用いる電子輸送性材料としては、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましく用いられ、特に含窒素環誘導体が好ましい。また、含窒素環誘導体としては、含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する芳香族環、又は含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する縮合芳香族環化合物が好ましい。
この含窒素環誘導体としては、例えば、下記式（Ａ）で表される含窒素環金属キレート錯体が好ましい。
【００７０】
【化１１】
2013200939.tif 000013
【００７１】
一般式（Ａ）におけるＲ２〜Ｒ７は、独立に、
水素原子、
ハロゲン原子、
オキシ基、
アミノ基、
炭素数１〜４０の炭化水素基、
アルコキシ基、
アリールオキシ基、
アルコキシカルボニル基、又は、
芳香族複素環基であり、
これらは置換されていてもよい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。また、置換されていてもよいアミノ基の例としては、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基が挙げられる。
【００７２】
アルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＹ’と表され、Ｙ’の例としては前記アルキル基と同様のものが挙げられる。アルキルアミノ基及びアラルキルアミノ基は−ＮＱ１Ｑ２と表される。Ｑ１及びＱ２の具体例としては、独立に、前記アルキル基、前記アラルキル基（ルキル基の水素原子がアリール基で置換された基）で説明したものと同様のものが挙げられ、好ましい例も同様である。Ｑ１及びＱ２の一方は水素原子であってもよい。なお、アラルキル基は、前記アルキル基の水素原子が前記アリール基で置換された基である。
アリールアミノ基は−ＮＡｒ１Ａｒ２と表され、Ａｒ１及びＡｒ２の具体例としては、それぞれ独立に前記非縮合芳香族炭化水素基及び縮合芳香族炭化水素基で説明した基と同様である。Ａｒ１及びＡｒ２の一方は水素原子であってもよい。
【００７３】
Ｍは、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）又はインジウム（Ｉｎ）であり、Ｉｎであると好ましい。
上記式（Ａ）のＬは、下記式（Ａ’）又は（Ａ”）で表される基である。
【００７４】
【化１２】
2013200939.tif 000014
【００７５】
前記式（Ａ’）中、Ｒ８〜Ｒ１２は、独立に、
水素原子、又は炭素数１〜４０の炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）であり、互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。
また、前記式（Ａ”）中、Ｒ１３〜Ｒ２７は、独立に、
水素原子、又は
炭素数１〜４０の炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、であり、
互いに隣接する基が環状構造を形成していてもよい。
前記式（Ａ’）及び式（Ａ”）のＲ８〜Ｒ１２及びＲ１３〜Ｒ２７が示す炭素数１〜４０の炭化水素基としては、前記式（Ａ）中のＲ２〜Ｒ７の具体例と同様のものが挙げられる。
また、Ｒ８〜Ｒ１２及びＲ１３〜Ｒ２７の互いに隣接する基が環状構造を形成した場合の２価の基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン−２，２’−ジイル基、ジフェニルエタン−３，３’−ジイル基、ジフェニルプロパン−４，４’−ジイル基等が挙げられる。
【００７６】
また、電子輸送層は、下記式（２０１）〜（２０３）で表される含窒素複素環誘導体の少なくともいずれか１つを含有することが好ましい。
【００７７】
【化１３】
2013200939.tif 000015
【００７８】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ｒは、
水素原子、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジル基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルキル基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
炭素数１〜２０のアルコキシ基（但し、置換基を有しても良い。）である。
ｎは０〜４の整数である。
【００７９】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ｒ１は、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジル基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルキル基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
炭素数１〜２０のアルコキシ基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００８０】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ｒ２及びＲ３は、独立に、
水素原子、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジル基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルキル基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
炭素数１〜２０のアルコキシ基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００８１】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ｌは、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジニレン基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリニレン基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
フルオレニレン基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００８２】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ａｒ１は、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
ピリジニレン基もしくはキノリニレン基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００８３】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ａｒ２は、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジル基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルキル基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
炭素数１〜２０のアルコキシ基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００８４】
前記式（２０１）〜（２０３）中、Ａｒ３は、
環形成炭素数６〜６０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、
ピリジル基（但し、置換基を有しても良い。）、
キノリル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルキル基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素数１〜２０のアルコキシ基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
−Ａｒ１−Ａｒ２で表される基（Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ前記と同じ）である。
【００８５】
電子注入層又は電子輸送層に用いられる電子伝達性化合物としては、８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体、オキサジアゾール誘導体、含窒素複素環誘導体が好適である。上記８−ヒドロキシキノリン又はその誘導体の金属錯体の具体例としては、オキシン（一般に８−キノリノール又は８−ヒドロキシキノリン）のキレートを含む金属キレートオキシノイド化合物、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウムを用いることができる。そして、オキサジアゾール誘導体としては、下記のものを挙げることができる。
【００８６】
【化１４】
2013200939.tif 000016
【００８７】
前記式中、
Ａｒ１７、Ａｒ１８、Ａｒ１９、Ａｒ２１、Ａｒ２２及びＡｒ２５は、それぞれ置換基を有しても良い環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を示し、
Ａｒ１７とＡｒ１８、Ａｒ１９とＡｒ２１、Ａｒ２２とＡｒ２５は、互いに同一でも異なっていてもよい。
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基としては、
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基、ペリレニル基、ピレニル基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。
Ａｒ２０、Ａｒ２３及びＡｒ２４は、それぞれ置換基を有しても良い環形成炭素数６〜４０の２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を示し、Ａｒ２３とＡｒ２４は、互いに同一でも異なっていてもよい。
この２価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。
【００８８】
これらの電子伝達性化合物は、薄膜形成性の良好なものが好ましく用いられる。そして、これら電子伝達性化合物の具体例としては、下記のものを挙げることができる。
【００８９】
【化１５】
2013200939.tif 000017
【００９０】
電子伝達性化合物としての含窒素複素環誘導体は、以下の一般式を有する有機化合物からなる含窒素複素環誘導体であって、金属錯体でない含窒素化合物が挙げられる。例えば、下記式（Ｂ１）に示す骨格を含有する５員環もしくは６員環や、下記式（Ｂ２）に示す構造のものが挙げられる。
【００９１】
【化１６】
2013200939.tif 000018
【００９２】
前記式（Ｂ２）中、Ｘは炭素原子もしくは窒素原子を表す。Ｚ１ならびにＺ２は、それぞれ独立に含窒素ヘテロ環を形成可能な原子群を表す。
【００９３】
含窒素複素環誘導体は、さらに好ましくは、５員環もしくは６員環からなる含窒素芳香多環族を有する有機化合物である。さらには、このような複数窒素原子を有する含窒素芳香多環族の場合は、上記式（Ｂ１）と（Ｂ２）もしくは上記式（Ｂ１）と下記式（Ｃ）を組み合わせた骨格を有する含窒素芳香多環有機化合物が好ましい。
【００９４】
【化１７】
2013200939.tif 000019
【００９５】
前記の含窒素芳香多環有機化合物の含窒素基は、例えば、以下の一般式で表される含窒素複素環基から選択される。
【００９６】
【化１８】
2013200939.tif 000020
【００９７】
前記各式中、Ｒは、
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基、
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基、
炭素数１〜２０のアルキル基、又は
炭素数１〜２０のアルコキシ基
であり、ｎは０〜５の整数であり、ｎが２以上の整数であるとき、複数のＲは互いに同一又は異なっていてもよい。
【００９８】
さらに、好ましい具体的な化合物として、下記式（Ｄ）で表される含窒素複素環誘導体が挙げられる。
ＨＡｒ−Ｌ１−Ａｒ１−Ａｒ２    ・・・（Ｄ）
前記式（Ｄ）中、ＨＡｒは、環形成炭素数１〜４０の含窒素複素環基（但し、置換基を有しても良い。）である。
前記式（Ｄ）中、Ｌ１は、
単結合、
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）である。
【００９９】
前記式（Ｄ）中、Ａｒ１は、
環形成炭素数６〜４０の２価の芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）である。
前記式（Ｄ）中、Ａｒ２は、
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）である。
ＨＡｒは、例えば、下記の群から選択される。
【０１００】
【化１９】
2013200939.tif 000021
【０１０１】
Ｌ１は、例えば、下記の群から選択される。
【０１０２】
【化２０】
2013200939.tif 000022
【０１０３】
Ａｒ１は、例えば、下記のアリールアントラニル基から選択される。
【０１０４】
【化２１】
2013200939.tif 000023
【０１０５】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ１４は、独立して、
水素原子、
ハロゲン原子、
炭素数１〜２０のアルキル基、
炭素数１〜２０のアルコキシ基、
環形成炭素数６〜４０のアリールオキシ基、
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）であり、
Ａｒ３は、
環形成炭素数６〜４０の芳香族炭化水素基もしくは縮合芳香族炭化水素基（但し、置換基を有しても良い。）、又は
環形成炭素数２〜４０の芳香族複素環基もしくは縮合芳香族複素環基（但し、置換基を有しても良い。）である。
また、Ｒ１〜Ｒ８は、いずれも水素原子である含窒素複素環誘導体であってもよい。
【０１０６】
Ａｒ２は、例えば、下記の群から選択される。
【０１０７】
【化２２】
2013200939.tif 000024
【０１０８】
電子伝達性化合物としての含窒素芳香多環有機化合物には、この他、下記の化合物（特開平９−３４４８号公報参照）も好適に用いられる。
【０１０９】
【化２３】
2013200939.tif 000025
【０１１０】
前記式中、Ｒ１〜Ｒ４は、独立に、
水素原子、
脂肪族基（但し、置換基を有しても良い。）、
脂肪族式環基（但し、置換基を有しても良い。）、
炭素環式芳香族環基（但し、置換基を有しても良い。）、
複素環基（但し、置換基を有しても良い。）
を表し、
Ｘ１、Ｘ２は、独立に、酸素原子、硫黄原子、又はジシアノメチレン基を表す。
【０１１１】
また、電子伝達性化合物として、下記の化合物（特開２０００−１７３７７４号公報参照）も好適に用いられる。
【０１１２】
【化２４】
2013200939.tif 000026
【０１１３】
前記式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は互いに同一の又は異なる基であって、下記式で表わされる芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基である。
【０１１４】
【化２５】
2013200939.tif 000027
【０１１５】
前記式中、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８及びＲ９は互いに同一の又は異なる基であって、水素原子、或いはそれらの少なくとも１つが飽和もしくは不飽和アルコキシル基、アルキル基、アミノ基、又はアルキルアミノ基である。
【０１１６】
さらに、電子伝達性化合物は、該含窒素複素環基又は含窒素複素環誘導体を含む高分子化合物であってもよい。
【０１１７】
なお、電子注入層又は電子輸送層の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは、１ｎｍ〜１００ｎｍである。
また、電子注入層の構成成分として、含窒素環誘導体の他に無機化合物として、絶縁体又は半導体を使用することが好ましい。電子注入層が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。
【０１１８】
このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲニド等で構成されていれば、電子注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金属カルコゲニドとしては、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｓ、Ｎａ２Ｓｅ及びＮａ２Ｏが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲニドとしては、例えば、ＣａＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＢｅＯ、ＢａＳ及びＣａＳｅが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ及びＮａＣｌ等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＳｒＦ２、ＭｇＦ２及びＢｅＦ２等のフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
【０１１９】
また、半導体としては、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｓｂ及びＺｎの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又は酸化窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子注入層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好ましい。電子注入層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。なお、このような無機化合物としては、アルカリ金属カルコゲニド、アルカリ土類金属カルコゲニド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
このような絶縁体又は半導体を使用する場合、その層の好ましい厚みは、０．１ｎｍ〜１５ｎｍ程度である。また、本発明における電子注入層は、前述の還元性ドーパントを含有していても好ましい。
【０１２０】
（還元性ドーパント）
本発明の有機ＥＬ素子は、陰極と有機薄膜層との界面領域に還元性ドーパントを有することも好ましい。
このような構成によれば、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属錯体、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属錯体、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属錯体、及び希土類金属化合物等から選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
【０１２１】
アルカリ金属としては、Ｎａ（仕事関数：２．３６ｅＶ）、Ｋ（仕事関数：２．２８ｅＶ）、Ｒｂ（仕事関数：２．１６ｅＶ）、Ｃｓ（仕事関数：１．９５ｅＶ）等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。これらのうち好ましくはＫ、Ｒｂ、Ｃｓ、さらに好ましくはＲｂ又はＣｓであり、最も好ましくはＣｓである。
アルカリ土類金属としては、Ｃａ（仕事関数：２．９ｅＶ）、Ｓｒ（仕事関数：２．０ｅＶ〜２．５ｅＶ）、Ｂａ（仕事関数：２．５２ｅＶ）等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。
希土類金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｙｂ等が挙げられ、仕事関数が２．９ｅＶ以下のものが特に好ましい。
以上の金属のうち好ましい金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機ＥＬ素子における発光輝度の向上や長寿命化が可能である。
【０１２２】
アルカリ金属化合物としては、Ｌｉ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ｋ2Ｏ等のアルカリ酸化物、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＫＦ等のアルカリハロゲン化物等が挙げられ、ＬｉＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＮａＦが好ましい。
アルカリ土類金属化合物としては、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯ及びこれらを混合したＢａxＳｒ1-xＯ（０＜ｘ＜１）、ＢａxＣａ1-xＯ（０＜ｘ＜１）等が挙げられ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＯが好ましい。
希土類金属化合物としては、ＹｂＦ３、ＳｃＦ３、ＳｃＯ３、Ｙ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３、ＧｄＦ３、ＴｂＦ３等が挙げられ、ＹｂＦ３、ＳｃＦ３、ＴｂＦ３が好ましい。
【０１２３】
アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体としては、それぞれ金属イオンとしてアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、希土類金属イオンの少なくとも一つ含有するものであれば特に限定はない。また、配位子にはキノリノール、ベンゾキノリノール、アクリジノール、フェナントリジノール、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジアリールオキサジアゾール、ヒドロキシジアリールチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシフルボラン、ビピリジル、フェナントロリン、フタロシアニン、ポルフィリン、シクロペンタジエン、βージケトン類、アゾメチン類、及びそれらの誘導体などが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【０１２４】
還元性ドーパントの添加形態としては、界面領域に層状又は島状に形成すると好ましい。形成方法としては、抵抗加熱蒸着法により還元性ドーパントを蒸着しながら、界面領域を形成する発光材料や電子注入材料である有機物を同時に蒸着させ、有機物中に還元ドーパントを分散する方法が好ましい。分散濃度はモル比で有機物：還元性ドーパント＝１００：１〜１：１００、好ましくは５：１〜１：５である。
還元性ドーパントを層状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を層状に形成した後に、還元ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは層の厚み０．１ｎｍ〜１５ｎｍで形成する。
還元性ドーパントを島状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を島状に形成した後に、還元ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは島の厚み０．０５ｎｍ〜１ｎｍで形成する。
また、本発明の有機ＥＬ素子における、主成分と還元性ドーパントの割合としては、モル比で主成分：還元性ドーパント＝５：１〜１：５であると好ましく、２：１〜１：２であるとさらに好ましい。
【０１２５】
〔膜厚〕
本発明の有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に設けられた各層の膜厚は、前述した中で特に規定したものを除いて、特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
【０１２６】
〔有機ＥＬ素子の製造法〕
本発明の有機ＥＬ素子の製造法については、特に制限はなく、従来の有機ＥＬ素子に使用される製造方法を用いて製造することができる。具体的には、各層を真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法等により形成することができる。また、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリエステル等の透明ポリマーに、各層の有機材料を分散させた溶液を用いたキャスト法、塗布法、スピンコート法の他、有機材料と透明ポリマーとの同時蒸着等によっても形成することができる。
【０１２７】
なお、本発明は、上記の説明に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更は本発明に含まれる。
前記実施形態では、陽極と第一発光層との間に正孔輸送層を備えた有機ＥＬ素子を例に挙げて説明したがこれに限られない。すなわち、正孔輸送層に限らず、陽極と第一発光層との間に設けられるとともに、第一発光層と隣接する隣接層を備えた構成であってもよい。本発明によれば、このような隣接層に電子が注入されることによる当該隣接層の劣化を防止し、有機ＥＬ素子の寿命を長くすることができる。また、発光層と陰極との間に電子注入層等の隣接層を備えた構成であってもよい。
【実施例】
【０１２８】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
（実施例１）
実施例１に係る有機ＥＬ素子は、以下のようにして作製した。
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍ厚のＩＴＯ透明電極（陽極）付きガラス基板（ジオマティック（株）社製）をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を５分間行なった後、ＵＶオゾン洗浄を３０分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして、化合物ＨＴを積層した。これにより、厚さ５０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
この正孔輸送層上に、第一ホストとして化合物ＰＢＨ−０１と、燐光発光性ドーパントとして化合物ＢＤ１とを共蒸着した。これにより、青色発光を示す厚さ１０ｎｍの第一発光層を形成した。なお、化合物ＢＤ１の濃度は、１０質量％とした。
次に、第一発光層上に、第二ホストとして化合物ＰＢＨ−０４と、燐光発光性ドーパントとして化合物ＢＤ１とを共蒸着した。これにより、青色発光を示す厚さ４０ｎｍの第二発光層を形成した。なお、化合物ＢＤ１の濃度は、１０質量％とした。
そして、第二発光層上に化合物ＰＢＨ−０４を積層して、厚さ５ｎｍの励起子阻止層を形成した。第二発光層からの三重項エネルギーの拡散を防ぐための層である。
さらに、励起子阻止層上に、化合物ＥＴを積層して、厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成した。
そしてさらに、フッ化リチウム（ＬｉＦ）をレート１Å／ｍｉｎで蒸着し、厚さ１ｎｍの電子注入性陰極を形成した。さらに、電子注入性陰極上に、金属アルミニウム（Ａｌ）を蒸着し、厚さ８０ｎｍの陰極を形成した。
【０１２９】
（実施例２〜４及び比較例１〜５）
実施例１の各材料、各層の厚み、及び各発光材料の濃度を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。
なお、表１中のカッコ（  ）内の数字は、各層の厚さ（単位：ｎｍ）を示す。また、同じくカッコ（  ）内において、パーセント表示された数字は、各発光層中における燐光発光性材料の割合（質量百分率）を示す。
【０１３０】
【表１】
2013200939.tif 000028
【０１３１】
実施例１〜４及び比較例１〜５で用いた第一ホスト、第二ホスト、燐光発光性ドーパント、正孔輸送層の材料、及び電子輸送層の材料の化学式については以下に示す。
【０１３２】
（第一ホスト）
【０１３３】
【化２６】
2013200939.tif 000029
【０１３４】
（第二ホスト）
【０１３５】
【化２７】
2013200939.tif 000030
【０１３６】
（燐光発光性ドーパント）
【０１３７】
【化２８】
2013200939.tif 000031
【０１３８】
（正孔輸送層の材料）
【０１３９】
【化２９】
2013200939.tif 000032
【０１４０】
（電子輸送層の材料）
【０１４１】
【化３０】
2013200939.tif 000033
【０１４２】
実施例１〜４及び比較例１〜５で用いた第一ホスト、第二ホスト、正孔輸送層の材料、及び電子輸送層の材料について、イオン化ポテンシャル、アフィニティ及び三重項エネルギーを測定した。その結果をそれぞれ表２〜４に示す。なお、測定方法は、上記明細書中に記載の通りである。
【０１４３】
【表２】
2013200939.tif 000034
【０１４４】
【表３】
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【０１４５】
【表４】
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【０１４６】
次に、実施例１〜４、比較例１〜５の有機ＥＬ素子を電流密度１０ｍＡ／ｃｍ２で駆動させたきの、電圧、発光効率、耐久性（寿命）を測定し、評価した。その結果を表５に示す。寿命は、初期輝度が半減するまでの時間とした。
【０１４７】
【表５】
2013200939.tif 000037
【０１４８】
表５が示すように、実施例１〜４の有機ＥＬ素子は、第一発光層の第一ホスト及び第二発光層の第二ホストの三重項エネルギーは、それぞれ２．８ｅＶ以上であり、当該第一ホストのイオン化ポテンシャルは、５．５ｅＶ以下であり、当該第一ホストのアフィニティＡｆ１は、当該第二ホストのアフィニティＡｆ２よりも小さいので、駆動電圧が低く、発光効率に優れ、寿命の長い有機ＥＬ素子となった。
一方で、比較例１，２，４，及び５の有機ＥＬ素子は、第一発光層の第一ホストのイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶを超えるため、正孔輸送層から第一発光層に正孔が効率良く注入されず、実施例１〜４の有機ＥＬ素子に比べると、駆動電圧が高く、発光効率が低く、寿命が特に短い有機ＥＬ素子となった。比較例３の有機ＥＬ素子は、発光効率が低く、寿命が特に短い有機ＥＬ素子となった。これは、比較例３の有機ＥＬ素子は、第一発光層の第一ホストのイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶなので、正孔が第一発光層へ効率良く注入されるものの、第一発光層及び第二発光層のアフィニティが同じ値となっているので、正孔と電子との再結合領域が電子輸送層と第二発光層との界面領域となり、正孔耐性の低い電子輸送層の化合物が劣化したためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明の有機ＥＬ素子は、青色発光が可能であり、高効率かつ長寿命の有機ＥＬ素子として利用できる。
【符号の説明】
【０１５０】
１     有機ＥＬ素子
２     基板
３     陽極
４     陰極
５     発光層
６     正孔輸送層
７     電子輸送層
５１   第一発光層
５２   第二発光層
【図１】
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【図２】
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