(57)【要約】【課題】発光効率が高く、色度の変動幅が小さい有機電界発光素子を提供する。【解決手段】発光層１６中に、発光材料及びホスト材料として正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を含み、少なくとも一方が、該発光層の厚さ方向に濃度勾配を有する。さらに、正孔輸送層１４と発光層に隣接し、正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置されており、前記複数の正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（Ｌｈ−ａ）、Ｉｐ（Ｌｈ−ｂ）、Ｉｐ（Ｌｈ−ｃ）、前記発光層に含まれる正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（発光層）、前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）とすると、該複数の正孔輸送中間層が、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｌｈ-ａ）＜Ｉｐ（Ｌｈ-ｂ）＜Ｉｐ（Ｌｈ-ｃ）＜Ｉｐ（Ｏｈ）である有機電界発光素子１０。【選択図】図１
2009071189.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、
前記一対の電極間に配置された発光層と、
前記陽極と前記発光層との間に配置された正孔輸送層と、
前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層を含み、
前記発光層中に、発光材料及びホスト材料として、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を含み、該正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の少なくとも一方が、該発光層の厚さ方向に濃度勾配を有し、且つ、
前記正孔輸送層と前記発光層の間に、正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が陽極に最も近い層から順に、正孔輸送中間層１・・・正孔輸送中間層ｎと配置され、および／又は、前記電子輸送層と前記発光層の間に、電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が陰極に最も近い層から順に、電子輸送中間層１・・・電子輸送中間層ｍと配置されており、前記複数の正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（正孔輸送中間層１）・・・Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）、前記発光層に含まれる正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（発光層）、前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（正孔輸送層）、前記複数の電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力をそれぞれＥａ（電子輸送中間層１）・・・Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）、前記発光層に含まれる電子輸送材料の電子親和力をＥａ（発光層）、前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（電子輸送層）とすると、それぞれ
Ｉｐ（正孔輸送層）＜Ｉｐ（正孔輸送中間層１）＜・・・＜Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）＜Ｉｐ（発光層）  および／又は
Ｅａ（電子輸送層）＞Ｅａ（電子輸送中間層１）＞・・・＞Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）＞Ｅａ（発光層）
となることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光材料が、前記発光層の厚さ方向に濃度勾配を有することを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層中に、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性ホスト材料と、前記電子輸送性材料となる電子輸送性発光材料とを含み、前記電子輸送性発光材料の濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の正孔輸送中間層が配置されており、該複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が、いずれも、該正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルを陽極に最も近い層から順に、Ｉｐ（Ｏｈ-１）・・・Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）、前記発光層に含まれる前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｈ）、及び前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-１）＜・・・＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）＜Ｉｐ（Ｌｈ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記発光層中に、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性ホスト材料と、前記電子輸送性材料となる電子輸送性発光材料とを含み、前記電子輸送性発光材料の濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の電子輸送中間層が配置されており、該複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が、いずれも、該電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力を陰極に最も近い層から順に、Ｅａ（Ｏｅ-１）・・・Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）、前記発光層に含まれる前記発光材料の電子親和力をＥａ（Ｌｌ）、及び前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ-１）＞・・・＞Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）＞Ｅａ（Ｌｌ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記発光層の前記陽極側界面付近の領域における前記電子輸送性発光材料の濃度が、前記発光層の前記陰極側界面付近の領域における濃度に対して０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記発光層中に、前記電子輸送性材料となる電子輸送性ホスト材料と、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性発光材料とを含み、前記正孔輸送性発光材料の濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の電子輸送中間層が配置されており、該複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が、いずれも、該電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力を陰極に最も近い層から順に、Ｅａ（Ｏｅ-１）・・・Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）、前記発光層に含まれる前記ホスト材料の電子親和力をＥａ（Ｌｈ）、及び前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ-１）＞・・・＞Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）＞Ｅａ（Ｌｈ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記発光層中に、前記電子輸送性材料となる電子輸送性ホスト材料と、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性発光材料とを含み、前記正孔輸送性発光材料の濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の正孔輸送中間層が配置されており、該複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が、いずれも、該正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルを陽極に最も近い層から順に、Ｉｐ（Ｏｈ-１）・・・Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）、前記発光層に含まれる前記発光材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｌ）、及び前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-１）＜・・・＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）＜Ｉｐ（Ｌｌ）の関係を満たすことを特徴とする請求項１、請求項２、及び請求項６のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
前記発光層の前記陰極側界面付近の領域における前記正孔輸送性発光材料の濃度が、前記発光層の前記陽極側界面付近の領域における濃度に対して０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
前記正孔輸送中間層、および／又は、前記電子輸送中間層の総数がそれぞれ２層以上５層以下であることを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
前記複数の正孔輸送中間層のそれぞれの厚さ、および／又は、前記複数の電子輸送中間層のそれぞれの厚さが、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記複数の正孔輸送中間層の全体の厚さ、および／又は、前記複数の電子輸送中間層の全体の厚さが、それぞれ０．２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
発光スペクトルのピーク波長が４３０ｎｍから４８０ｎｍの間であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一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、有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を用いた発光装置が開発されている。図７は、有機ＥＬ素子１の構成を概略的に示している。ガラス等の基板２上に、陽極３、有機ＥＬ層８（正孔輸送層４、発光層５、及び電子輸送層６）、陰極７等が積層されている。図中、隔壁、絶縁膜、封止部材等は省略されている。また、図７に示したような構成に限らず、例えば輸送層４，６が無い場合や、電極３，７と輸送層４，６との間に電荷注入層を設ける場合もある。両極３，７の引出配線（端子）を介して外部の配線と接続し、電界を印加することにより、電極３，７間に挟まれた領域の発光層５において正孔と電子が再結合して発光する。
【０００３】
カラー表示が可能な表示装置を製造する場合は、例えば、基板上に陽極をストライプ状に形成した後、陽極上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応した有機ＥＬ層が繰り返し現れるように有機色素材料等でパターニングを行う。次いで、有機ＥＬ層上に陰極を形成し、さらに、各電極の端子（外部接続端子）に制御配線、信号配線等の外部配線を接続する。これにより、ＲＧＢに対応した有機ＥＬ層素子が並んで画素を構成し、カラー表示を行うことができる。
【０００４】
発光層を構成する材料は、発光効率が良いこと、キャリア輸送性が良いこと、成膜性が良いことなどの条件が要求され、発光材料だけで構成される場合があるほか、発光材料のほかに、発光せずに電荷輸送性を有するホスト材料等を混ぜて構成される場合もある。
また、発光層の構成材料に濃度勾配を持たせることにより、発光効率の向上や長寿命化などを図った発光素子が提案されている（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５５８６２号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９１９３号公報
【特許文献３】特開２００４−６１０２号公報
【特許文献４】特開２００２−３１３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、発光効率が高く、色度の変動幅が小さい有機電界発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明では以下の有機電界発光素子が提供される。
＜１＞  陽極及び陰極からなる一対の電極と、
前記一対の電極間に配置された発光層と、
前記陽極と前記発光層との間に配置された正孔輸送層と、
前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層を含み、
前記発光層中に、発光材料及びホスト材料として、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を含み、該正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の少なくとも一方が、該発光層の厚さ方向に濃度勾配を有し、且つ、
前記正孔輸送層と前記発光層の間に、正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が陽極に最も近い層から順に、正孔輸送中間層１・・・正孔輸送中間層ｎと配置され、および／又は、前記電子輸送層と前記発光層の間に、電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が陰極に最も近い層から順に、電子輸送中間層１・・・電子輸送中間層ｍと配置されており、前記複数の正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（正孔輸送中間層１）・・・Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）、前記発光層に含まれる正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（発光層）、前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（正孔輸送層）、前記複数の電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力をそれぞれＥａ（電子輸送中間層１）・・・Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）、前記発光層に含まれる電子輸送材料の電子親和力をＥａ（発光層）、前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（電子輸送層）とすると、それぞれ
Ｉｐ（正孔輸送層）＜Ｉｐ（正孔輸送中間層１）＜・・・＜Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）＜Ｉｐ（発光層）  および／又は
Ｅａ（電子輸送層）＞Ｅａ（電子輸送中間層１）＞・・・＞Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）＞Ｅａ（発光層）
となることを特徴とする有機電界発光素子。
【０００８】
＜２＞  前記発光材料が、前記発光層の厚さ方向に濃度勾配を有することを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
【０００９】
＜３＞  前記発光層中に、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性ホスト材料と、前記電子輸送性材料となる電子輸送性発光材料とを含み、前記電子輸送性発光材料の濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の正孔輸送中間層が配置されており、該複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が、いずれも、該正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルを陽極に最も近い層から順に、Ｉｐ（Ｏｈ-１）・・・Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）、前記発光層に含まれる前記ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｈ）、及び前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-１）＜・・・＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）＜Ｉｐ（Ｌｈ）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
【００１０】
＜４＞  前記発光層中に、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性ホスト材料と、前記電子輸送性材料となる電子輸送性発光材料とを含み、前記電子輸送性発光材料の濃度が前記陰極側から前記陽極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の電子輸送中間層が配置されており、該複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が、いずれも、該電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力を陰極に最も近い層から順に、Ｅａ（Ｏｅ-１）・・・Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）、前記発光層に含まれる前記発光材料の電子親和力をＥａ（Ｌｌ）、及び前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ-１）＞・・・＞Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）＞Ｅａ（Ｌｌ）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
＜５＞  前記発光層の前記陽極側界面付近の領域における前記電子輸送性発光材料の濃度が、前記発光層の前記陰極側界面付近の領域における濃度に対して０％以上５０％以下であることを特徴とする＜３＞又は＜４＞に記載の有機電界発光素子。
【００１１】
＜６＞  前記発光層中に、前記電子輸送性材料となる電子輸送性ホスト材料と、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性発光材料とを含み、前記正孔輸送性発光材料の濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の電子輸送中間層が配置されており、該複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が、いずれも、該電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力を陰極に最も近い層から順に、Ｅａ（Ｏｅ-１）・・・Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）、前記発光層に含まれる前記ホスト材料の電子親和力をＥａ（Ｌｈ）、及び前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ-１）＞・・・＞Ｅａ（Ｏｅ-ｍ）＞Ｅａ（Ｌｈ）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の有機電界発光素子。
【００１２】
＜７＞  前記発光層中に、前記電子輸送性材料となる電子輸送性ホスト材料と、前記正孔輸送性材料となる正孔輸送性発光材料とを含み、前記正孔輸送性発光材料の濃度が前記陽極側から前記陰極側に向けて漸減しており、且つ、
前記複数の正孔輸送中間層が配置されており、該複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が、いずれも、該正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルを陽極から最も近い順に、Ｉｐ（Ｏｈ-１）・・・Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）、前記発光層に含まれる前記発光材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｌ）、及び前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-１）＜・・・＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｎ）＜Ｉｐ（Ｌｌ）の関係を満たすことを特徴とする＜１＞、＜２＞、及び＜６＞いずれかに記載の有機電界発光素子。
【００１３】
＜８＞  前記発光層の前記陰極側界面付近の領域における前記正孔輸送性発光材料の濃度が、前記発光層の前記陽極側界面付近の領域における濃度に対して０％以上５０％以下であることを特徴とする＜６＞又は＜７＞に記載の有機電界発光素子。
【００１４】
＜９＞  前記複数の正孔輸送中間層、および／又は、前記複数の電子輸送中間層の総数がそれぞれ、２層以上５層以下であることを特徴とする＜３＞〜＜８＞に記載の有機電界発光素子。
【００１５】
＜１０＞  前記複数の正孔輸送中間層のそれぞれの厚さ、又は、前記複数の電子輸送中間層のそれぞれの厚さが、０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の有機発光素子。
【００１６】
＜１１＞  前記複数の正孔輸送中間層の全体の厚さ、又は、前記複数の電子輸送中間層の全体の厚さが、それぞれ０．２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の有機発光素子。
【００１７】
＜１２＞  発光スペクトルのピーク波長が４３０ｎｍから４８０ｎｍの間であることを特徴とする＜１＞〜＜１１＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光効率が高く、色度の変動幅が小さい有機電界発光素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明に係る有機電界発光素子について説明する。
図８は、３つのタイプの有機ＥＬ素子について、それぞれ正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層のエネルギー準位をモデル化して示した図である。
発光層と隣接層とのエネルギー障壁が大きな場合、駆動電圧の変動で電荷の注入量が大きく変化する。つまり発光層内での再結合位置が駆動電圧によって移動するため、駆動電圧、すなわち輝度によって色度が変化してしまう問題がある。しかし発光層に発光材料の濃度差が無ければ（図８（Ａ））、色度の変化は小さく、それほど問題にはならない。
【００２０】
一方、本発明者らの実験によると、例えば、発光スペクトルのピーク波長が４３０ｎｍから４８０ｎｍの間にある有機ＥＬ素子における発光層内の発光分布は、電子輸送層（ＥＴＬ）側に寄った分布であることが実験的に示された。これは、発光層内のキャリアバランスが正孔過多、電子不足の状態にあるためであり、このような局所発光は発光効率の低下、発光負荷集中による耐久性の悪化を引き起こすと考えられる。
【００２１】
このようなＥＴＬ側局所発光に対し、例えば正孔輸送性を示すホスト材料と、電子輸送性を示す発光材料を用い、発光材料の濃度を高めることで発光層により多くの電子を注入できるとも考えられる。ところが、電子輸送性を示す発光材料を高濃度とした発光層では、正孔輸送層（ＨＴＬ）側と電子輸送層（ＥＴＬ）側の両方に寄った発光分布が観測されてしまう。すなわち、発光層中の電子輸送性の発光材料の濃度を高めると、電子が発光層に注入されるものの、注入された電子は再結合に寄与することなくＨＴＬ側界面付近まで移動してしまい、結果として界面付近での局所発光の問題を解決することができないと考えられる。
【００２２】
そこで、発光効率及び耐久性の向上のために、電子輸送性発光材料の濃度をＥＴＬ側からＨＴＬ側に向けて減少させたところ（図８（Ｂ））、発光分布は全体発光に近づき、効率及び耐久性の向上が観測された。発光層に注入された電子がＨＴＬ側に進むにつれて移動が抑制され、発光層の中央部でも再結合するようになったと考えられる。これにより、陰極側に寄った発光分布が大きく改善され、発光効率及び耐久性の向上を図ることができる。
【００２３】
しかし、発光層に上記のような濃度勾配を持たせると、駆動電圧が下がり、発光層と正孔輸送層間のイオン化ポテンシャルの差が大きい場合、正孔の発光層への注入が困難となるため、駆動電圧によって正孔の注入量の変化が大きくなり、発光位置が駆動電圧依存で変化するようになる。そして、発光位置で発光材料の濃度が異なるため、駆動電圧、すなわち輝度により発光位置が変化することで色度が大きく変化してしまう。
【００２４】
そこで、本発明者らは、発光層の構成材料が厚さ方向に濃度勾配を有しても、色度の変動を抑制することができる有機ＥＬ素子について鋭意検討を重ねた。その結果、発光層とその隣接層（電子輸送層又は正孔輸送層）との間に、電子又は正孔に係る発光層−隣接層間の障壁差を小さくするため、複数の電子輸送中間層および／又は正孔輸送中間層を設けて障壁を段階的に低減させることにより（図８（Ｃ））、濃度勾配を持つ発光層での発光位置の輝度（駆動電圧）依存性が小さくなり、輝度によらず色度の変化を小さくすることができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００２５】
図１〜図４は、それぞれ本発明に係る有機電界発光素子の典型例を示している。本発明に係る有機電界発光素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、前記一対の電極間に配置された発光層と、前記陽極と前記発光層との間に配置された正孔輸送層と、前記陰極と前記発光層との間に配置された電子輸送層を含み、前記発光層中に、発光材料及びホスト材料として、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を含み、該正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の少なくとも一方が、該発光層の厚さ方向に濃度勾配を有している。さらに、前記正孔輸送層と前記発光層に隣接し、正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する複数（ｎ層：ｎ≧２）の正孔輸送中間層が陽極に最も近い層から順に、正孔輸送中間層１・・・正孔輸送中間層ｎと配置され、および／又は、前記電子輸送層と前記発光層に隣接し、電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する複数（ｍ層：ｍ≧２）の電子輸送中間層が陰極に最も近い層から順に、電子輸送中間層１・・・電子輸送中間層ｍと配置されており前記複数の正孔輸送中間層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれＩｐ（正孔輸送中間層１）・・・Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）、前記発光層に含まれる正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（発光層）、前記正孔輸送層に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（正孔輸送層）、前記複数の電子輸送中間層に含まれる材料の電子親和力をそれぞれＥａ（電子輸送中間層１）・・・Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）、前記発光層に含まれる電子輸送材料の電子親和力をＥａ（発光層）、前記電子輸送層に含まれる材料の電子親和力をＥａ（電子輸送層）とすると、それぞれ
Ｉｐ（正孔輸送層）＜Ｉｐ（正孔輸送中間層１）＜・・・＜Ｉｐ（正孔輸送中間層ｎ）＜Ｉｐ（発光層）  および／又は
Ｅａ（電子輸送層）＞Ｅａ（電子輸送中間層１）＞・・・＞Ｅａ（電子輸送中間層ｍ）＞Ｅａ（発光層）
となることを特徴とする。
【００２６】
図１は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例（第１実施形態）を示している。
本実施形態では、支持基板１２上に有機ＥＬ素子１０が形成されており、発光層１６中に、正孔輸送性材料となる正孔輸送性ホスト材料と、電子輸送性材料となる電子輸送性発光材料とを含み、電子輸送性発光材料の濃度が陰極１９側から陽極１３側に向けて漸減している。そして、発光層１６と正孔輸送層１４の間に、正孔輸送層１４から発光層１６へ正孔の輸送を仲介する複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置されている。さらに、該複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、いずれも、各正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃに含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれ、Ｉｐ（Ｏｈ-ａ）、Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）、Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）、発光層１６に含まれるホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｈ）、及び正孔輸送層１４に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、それぞれＩｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ａ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）＜Ｉｐ（Ｌｈ）の関係を満たすように構成されている（図１（Ｃ））。
【００２７】
図１（Ｂ）では、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃは３層形成されているが、これに限定されず２層以上であればよい。ただし、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ全体の厚さが大き過ぎると、発光層１６への正孔の注入の妨げとなったり、生産性の低下を招くおそれもあるため、２層以上５層以下とすることが好ましい。
【００２８】
図２は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の、他の例（第２実施形態）を示している。この有機ＥＬ素子２０の発光層１６は、第１実施形態と同様、正孔輸送性ホスト材料と、電子輸送性発光材料とを含み、電子輸送性発光材料の濃度が陰極１９側から陽極１３側に向けて漸減している。一方、発光層１６と前記電子輸送層１８の間に、電子輸送層１８から発光層１６へ電子の輸送を仲介する複数の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃが配置されており、該複数の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、各電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃに含まれる材料の電子親和力をそれぞれ、Ｅａ（Ｏｅ−ａ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）、前記発光層１６に含まれる前記電子輸送性発光材料の電子親和力をＥａ（Ｌｌ）、及び前記電子輸送層１８に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、いずれも、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ａ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）＞Ｅａ（Ｌｌ）の関係を満たすように構成されている（図２（Ｃ））。
【００２９】
図２（Ｂ）では、発光層１６と電子輸送層１８の間に、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは３層形成されているが、これに限定されず２層以上であればよい。ただし、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ全体の厚さが大き過ぎると、発光層１６への電子の注入を妨げたり、生産性の低下を招くおそれもあるため、２層以上５層以下とすることが好ましい。
【００３０】
図３は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の他の例（第３実施形態）を示している。この有機ＥＬ素子３０では、発光層１６中に、電子輸送性ホスト材料と、正孔輸送性発光材料とを含み、正孔輸送性発光材料の濃度が陽極１３側から陰極１９側に向けて漸減している。そして、発光層１６と電子輸送層１８の間に、電子輸送層１８から発光層１６へ電子の輸送を仲介する複数の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃが配置されている。さらに、各電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃに含まれる材料の電子親和力をそれぞれ、Ｅａ（Ｏｅ−ａ）、Ｅａ（Ｏｅ-ｂ）、Ｅａ（Ｏｅ-ｃ）、発光層１６に含まれるホスト材料の電子親和力をＥａ（Ｌｈ）、及び電子輸送層１８に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、いずれも、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ａ）＞Ｅａ（Ｏｅ-ｂ）＞Ｅａ（Ｏｅ-ｃ）＞Ｅａ（Ｌｈ）の関係を満たすように構成されている（図３（Ｃ））。
【００３１】
この実施形態でも、前記第２の実施形態と同様の理由により、発光層１６と電子輸送層１８との間の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、２層以上５層以下とすることが好ましい。
【００３２】
図４は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の他の例（第４実施形態）を示している。この有機ＥＬ素子４０の発光層１６は、第３実施形態と同様、電子輸送性ホスト材料と、正孔輸送性発光材料とを含み、正孔輸送性発光材料の濃度が陽極１３側から陰極１９側に向けて漸減している。一方、発光層１６と正孔輸送層１４の間に、正孔輸送層１４から発光層１６へ正孔の輸送を仲介する複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置されている。そして、各正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃに含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれ、Ｉｐ（Ｏｈ−ａ）、Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）、Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）、発光層１６に含まれる前記発光材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｌ）、及び正孔輸送層１４に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、いずれも、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ−ａ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）＜Ｉｐ（Ｌｌ）の関係を満たすように構成されている（図４（Ｃ））。
【００３３】
この実施形態でも、前記第１の実施形態と同様の理由により、発光層１６と正孔輸送層１４との間の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、２層以上５層以下とすることが好ましい。
【００３４】
なお、本発明において、電子輸送性発光材料とは、正孔輸送性よりも電子輸送性が強く、かつ、発光する材料であり、正孔輸送性ホスト材料とは、電子輸送性よりも正孔輸送性が強く、かつ、発光しない材料である。また、正孔輸送性発光材料とは、電子輸送性よりも正孔輸送性が強く、かつ、発光する材料であり、電子輸送性ホスト材料とは、正孔輸送性よりも電子輸送性が強く、かつ、発光しない材料である。
【００３５】
以上のような第１実施形態〜第４実施形態のいずれかの形態を有する有機ＥＬ素子１０，２０，３０，４０であれば、発光層１６と正孔輸送層１４および／又は電子輸送層１８との間で複数の正孔輸送中間層１５ａ〜１５ｃ及び／又は電子輸送中間層１７ａ〜１７ｃが設けられており、このような正孔輸送中間層を１層設ける場合に比べ、正孔および／又は電子の発光層への注入障壁を大幅に小さくすることができる。従って、発光層１６が濃度勾配を持っていても、発光位置の輝度（駆動電圧）依存性が小さくなり、輝度によらず色度の変化を極めて小さくすることができる。
【００３６】
なお、本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層１６は、例えば図５に示すように、発光材料、電子輸送性ホスト材料、及び正孔輸送性ホスト材料を含み、発光材料は濃度勾配を持たず、電子輸送性ホスト材料と正孔輸送性ホスト材料とが所定の方向に濃度勾配を持つようにすることもできる。このように発光層１６の濃度が厚さ方向で均一であっても、駆動電圧によって発光位置が変化し、それにより色度の変動幅が大きくなる場合がある。そのような場合でも、前記したイオン化ポテンシャルおよび／又は電子親和力の関係を満たすように、複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、および／又は、複数の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けることで色度の変動幅を小さくすることができる。
【００３７】
ただし、図１〜図４に示したように発光材料が発光層１６の厚さ方向に濃度勾配を有する場合に発光効率が向上する一方、色度の変動幅が大きくなり易い。従って、本発明は、発光効率がより向上するとともに、色度の変動幅をより効果的に抑制することができ、好ましい。
以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の構成要素についてより具体的に説明する。
【００３８】
＜支持基板＞
支持基板１２は、有機ＥＬ素子１０，２０，３０，４０を支持することができる強度、光透過性等を有するものであれば特に限定されず、公知のものを使用することができる。例えば、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、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）等の有機材料が挙げられる。
【００３９】
支持基板１２としてガラスを用いる場合、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。
【００４０】
有機材料からなる支持基板１２を用いる場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。特にプラスチック製の支持基板１２を用いる場合には、水分や酸素の透過を抑制するため、支持基板１２の片面又は両面に透湿防止層又はガスバリア層を設けることが好ましい。透湿防止層又はガスバリア層の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物を好適に用いることができる。透湿防止層又はガスバリア層は、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。
また、熱可塑性の支持基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
【００４１】
支持基板１２の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機ＥＬ表示素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、支持基板１２の形状としては、取り扱い性、有機ＥＬ素子の形成容易性等の観点から、板状であることが好ましい。支持基板１２の構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、支持基板１２は、単一部材で構成されていてもよいし、２つ以上の部材で構成されていてもよい。
【００４２】
なお、有機ＥＬ素子による発光装置には、一般的に、発光層から発せられた光を支持基板１２側から取り出すボトムエミッション方式と、支持基板１２の反対側から取り出すトップエミッション方式があり、本発明はいずれの方式も採用することができる。トップエミッション方式の有機ＥＬ発光装置を製造する場合には、支持基板１２側から光を取り出す必要がないため、例えば、ステンレス、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕやこれらの合金等の金属基板やシリコン基板を用いることができる。このような金属等の支持基板であれば、厚みが薄くても、強度が高く、大気中の水分や酸素に対して高いガスバリア性を有するものとなる。なお、金属製の支持基板を用いる場合には、支持基板１２と下部電極１３との間に電気絶縁性を確保するための絶縁膜を設ければよい。
【００４３】
＜有機ＥＬ素子＞
本発明に係る有機ＥＬ素子１０，２０，３０，４０は、複数の正孔輸送中間層１５ａ〜１５ｃ、及び、複数の電子輸送中間層１７ａ〜１７ｃを除き、例えば以下のような層構成を採用することができる。ただし、層構成はこれらに限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。
【００４４】
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／ブロック層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／ブロック層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００４５】
通常は、支持基板１２側の電極（下部電極）１３を陽極とし、封止基板（不図示）側の電極（上部電極）１９を陰極とするが、下部電極を陰極、上部電極を陽極とすることもできる。以下の説明においては支持基板１２上に陽極１３から順次形成していく構成について説明するが、支持基板１２上に陰極から逆に形成することも可能である。
【００４６】
−陽極−
陽極１３は、有機ＥＬ層に正孔を供給する電極としての機能を有するものであれば、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素子の用途、目的等に応じて公知の電極材料から適宜選択することができる。
陽極１３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が好適に挙げられる。具体例として、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、さらに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、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。
【００４７】
陽極１３を形成する方法としては、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法等の化学的方式が挙げられ、陽極１３を構成する材料との適性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、陽極材料としてＩＴＯを用いる場合には、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陽極１３を形成することができる。
陽極１３を形成する位置は、有機ＥＬ素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができ、支持基板１２の全体に形成してもよいし、一部に形成してもよい。
【００４８】
陽極１３を形成する際のパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等を行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
【００４９】
陽極１３の厚みは、陽極１３を構成する材料等に応じて適宜選択すればよいが、通常は１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。
また、陽極１３の抵抗値は、有機ＥＬ層に確実に正孔を供給するために、１０３Ω／□以下が好ましく、１０２Ω／□以下がより好ましい。
【００５０】
陽極側から光を取り出す場合は、その光透過率は６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載されている事項を本発明でも適用することができる。例えば、耐熱性の低いプラスチック製の支持基板を用いる場合は、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
【００５１】
−有機ＥＬ層−
本発明に係る有機ＥＬ素子は、いずれも陽極１３と陰極１９の間に有機ＥＬ層が挟まれた構造を有する。有機ＥＬ層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
【００５２】
−発光層−
発光層１６は、電界印加時に、陽極側から正孔を、陰極側から電子をそれぞれ受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明では、発光材料及びホスト材料として、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料を含み、該正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の少なくとも一方が、該発光層１６の厚さ方向に濃度勾配を有する発光層１６とする。例えば、図１（Ａ）に示したように、第１実施形態に係る有機ＥＬ素子１０は、発光層１６中に、正孔輸送性のホスト材料と、電子輸送性の発光材料とを含み、電子輸送性発光材料の濃度が陰極１９側から陽極１３側に向けて漸減している。
【００５３】
なお、特に、発光スペクトルのピーク波長が４３０ｎｍから４８０ｎｍの間にある有機ＥＬ素子における発光層内の発光分布は、通常、発光層内のキャリアバランスが正孔過多、電子不足の状態となり易い。しかし、本発明に係る有機ＥＬ素子は、上記のように濃度勾配を持たせることで、発光層内における正孔と電子のキャリアバランスが均等に近い状態となり、発光層全体において電子と正孔とが再結合して発光することができる。従って、本発明に係る有機ＥＬ素子は、特に、発光スペクトルのピーク波長が４３０ｎｍから４８０ｎｍの間にある有機ＥＬ素子に適用した場合に顕著な効果を奏することができる。
【００５４】
（Ａ）電子輸送性の発光材料
電子輸送性の発光材料は、公知の電子輸送性発光材料を用いることができ、蛍光発光材料でも、燐光発光材料であっても良い。
好ましくは、その電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下であり、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．０ｅＶ以下の電子輸送性発光材料である。
【００５５】
燐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。  
遷移金属原子としては、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。
【００５６】
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）、カルベン配位子、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。
【００５７】
これらの中でも、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、ＥＰ１２１１２５７、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、特願２００５−７５３４０、特願２００５−７５３４１等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。  
具体的白金錯体の例を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されものではない。
【００５８】
【化１】
2009071189.tif 000003
【００５９】
【化２】
2009071189.tif 000004
【００６０】
【化３】
2009071189.tif 000005
【００６１】
【化４】
2009071189.tif 000006
【００６２】
【化５】
2009071189.tif 000007
【００６３】
【化６】
2009071189.tif 000008
【００６４】
【化７】
2009071189.tif 000009
【００６５】
【化８】
2009071189.tif 000010
【００６６】
【化９】
2009071189.tif 000011
【００６７】
【化１０】
2009071189.tif 000012
【００６８】
【化１１】
2009071189.tif 000013
【００６９】
【化１２】
2009071189.tif 000014
【００７０】
（Ｂ）正孔輸送性のホスト材料
本発明に係る発光層１６に用いられる正孔輸送性ホスト材料としては、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６．４ｅＶ以下であることが好ましく、５．４ｅＶ以上６．２ｅＶ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２．８ｅＶ以下であることが更に好ましい。
【００７１】
このような正孔輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができる。
ピロール、カルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、アザカルバゾール、インドール、アザインドール、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。
中でも、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、またはチオフェン誘導体が好ましく、特に分子内にインドール骨格、カルバゾール骨格、アザインドール誘導体、アザカルバゾール誘導体および／また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。
このような正孔輸送性ホスト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。
【００７２】
【化１３】
2009071189.tif 000015
【００７３】
【化１４】
2009071189.tif 000016
【００７４】
【化１５】
2009071189.tif 000017
【００７５】
【化１６】
2009071189.tif 000018
【００７６】
（Ｃ）正孔輸送性の発光材料
正孔輸送性の発光材料は、蛍光発光材料でも、燐光発光材料であっても良い。その電子親和力（Ｅａ）は、好ましくは１．２ｅＶ以上３．１ｅＶ以下であり、より好ましくは１．４ｅＶ以上３．０ｅＶ以下であり、さらに好ましくは１．８ｅＶ以上２．８ｅＶ以下である。またイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）は、好ましくは５．１ｅＶ以上６．４ｅＶ以下であり、より好ましくは５．４ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であり、さらに好ましくは５．６ｅＶ以上６．０ｅＶ以下である。
【００７７】
このようなホール輸送性発光材料としては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができる。
ピロール系化合物、インドール系化合物、カルバゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアリールアルカン系化合物、アリールアミン系化合物、スチリル系化合物、スチリルアミン系化合物、チオフェン系化合物、芳香族多環縮合系化合物などのほか、金属錯体などが挙げられる。
前記金属錯体中の金属イオンは、特に限定されないが、発光効率向上、耐久性向上、駆動電圧低下の観点から、遷移金属イオン、希土類金属イオンであることが好ましく、より好ましくは、イリジウムイオン、白金イオン、金イオン、レニウムイオン、タングステンイオン、ロジウムイオン、ルテニウムイオン、オスミウムイオン、パラジウムイオン、銀イオン、銅イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、鉛イオン、希土類金属イオン（例えば、ユーロピウムイオン、ガドリニウムイオン、テルビウムイオンなど）が好ましく、更に好ましくは、イリジウムイオン、白金イオン、金イオン、レニウムイオン、タングステンイオン、ユーロピウムイオン、カドリニウムイオン、テルビウムイオンであり、特に好ましくは、イリジウムイオン、白金イオン、レニウムイオン、ユーロピウムイオン、ガドリニウムイオン、テルビウムイオンであり、最も好ましくは、イリジウムイオンである。イリジウムイオンを有する金属錯体の中でも特に好ましくは、炭素−Ｉｒ結合、窒素−Ｉｒ結合（この場合の結合は、配位結合、イオン結合、共有結合のいずれであってもよい）を有する金属錯体である。
イリジウム錯体の具体的を以下に示すが、本発明はこれらに限定されものではない。
【００７８】
【化１７】
2009071189.tif 000019
【００７９】
【化１８】
2009071189.tif 000020
【００８０】
（Ｄ）電子輸送性のホスト材料
電子輸送性のホスト材料としては、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。
【００８１】
このような電子輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料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。
【００８２】
電子輸送性ホストとして好ましくは、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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、及びターピリジン配位子など）、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）、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、及び２−エチルヘキシロキシなど）、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、及び４−ビフェニルオキシなど）などが挙げられる。
【００８５】
また、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）、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）、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）、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）、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）、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）、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）、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。
【００８６】
金属錯体電子輸送性ホストの例としては、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等の各公報に記載の化合物が挙げられる。
【００８７】
このような電子輸送性ホストとしては、具体的には、例えば、以下の材料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。
【００８８】
【化１９】
2009071189.tif 000021
【００８９】
【化２０】
2009071189.tif 000022
【００９０】
【化２１】
2009071189.tif 000023
【００９１】
発光層１６を構成する各材料の濃度分布については、例えば、図１及び図２に示したように電子輸送性の発光材料の濃度が陰極１９側から陽極１３側に向けて漸減しているか、図３及び図４に示したように正孔輸送性の発光材料の濃度が陽極１３側から陰極１９側に向けて漸減させるが、例えば発光層１６の陰極１９側において電子輸送性材料の濃度が低過ぎると発光層１６中に電子が十分注入されず、また、発光層１６の陽極１３側界面で電子輸送材料の濃度が高過ぎると隣接層へ電子が漏れ、発光効率低下を招くおそれがある。
【００９２】
電子輸送性の発光材料の濃度が陰極側から陽極側に向けて漸減している場合、陽極側界面付近の領域における電子輸送性の発光材料の濃度が、陰極側界面付近の領域における電子輸送性の発光材料の濃度に対して０％以上５０％以下であることが好ましく、より好ましくは、０％以上２０％以下である。
正孔輸送性の発光材料の濃度が陽極側から陰極側に向けて漸減している場合、陰極側界面付近の領域における正孔輸送性の発光材料の濃度が、陽極側界面付近の領域における正孔輸送性の発光材料の濃度に対して０％以上５０％以下であることが好ましく、より好ましくは、０％以上２０％以下である。
なお、本願明細書において、「発光層の陰極側界面付近の領域」とは、発光層の陰極側界面から発光層全体の厚みの１０％の厚みの領域を指すものと定義され、「発光層の陽極側界面付近の領域」とは、発光層の陽極側界面から発光層全体の厚みの１０％の厚みの領域を指すものと定義される。また、その領域における濃度とは、その領域における平均濃度を指すものとして定義される。さらに、「発光層の陰極側（陽極側）界面付近の領域」における各材料の濃度は、飛行時間型二次イオン質量分析（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、エッチングＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ／ＥＳＣＡ）などの方法によって測定することができる。
【００９３】
−電気的に不活性な材料−
本発明に係る有機ＥＬ素子は、発光層１６中に上記のような発光材料及びホスト材料（電子輸送性材料及び正孔輸送性材料）を含むが、発光層１６中に電気的に不活性な材料を含ませることもできる。電気的に不活性な材料とは、電荷輸送性（電子輸送性及び正孔輸送性）を有さず、かつ、発光しない材料であり、バインダとも呼ばれる。発光層に含まれる電気的に不活性な材料は、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差Ｅｇが４．０ｅＶ以上の有機材料が好ましく、より好ましくは該Ｅｇが４．１ｅＶ以上(ａ)５．０ｅＶ以下、さらに好ましくは４．２ｅＶ以上５．０ｅＶ以下である。該Ｅｇが４．０ｅＶ以上であれば、正孔及び／又は電子が不活性材料に入ることを防ぎ、キャリア移動度をより適正に保つことができ、発光効率及び耐久性をより高めることができる。発光層１６に含み得る電気的に不活性な材料としては、有機材料及び無機材料のいずれも用いることができる。
【００９４】
このような電気的に不活性な材料（バインダ）を発光層１６中に含ませることで、例えば発光層１６内での正孔の移動を抑制する効果を発揮する。このようなバインダによる効果を十分得る場合には、発光層１６中に１０〜６０質量％含有されることが好ましく、２０〜６０質量％含有されることがより好ましい。
なお、バインダを含む場合、例えば図６に示すように、バインダは濃度勾配を持たず、正孔輸送性材料と電子輸送性材料がそれぞれ濃度勾配を持つようにしてもよいし、バインダも発光層１６の厚さ方向に濃度勾配を有するように含ませてもよい。
【００９５】
発光層１６中の発光材料の濃度の漸減又は漸増の仕方は特に限定されず、例えば、陰極１９側から陽極１３側に向けて直線状又は曲線状に連続的に漸増してもよいし、段階的に漸増してもよい。また、発光層中のホスト材料又は電気的に不活性な材料が濃度勾配を有する場合も、発光層の厚さ方向に直線状又は曲線状に連続的に低減又は増加してもよいし、段階的に漸減又は漸増してもよい。
【００９６】
上記のような発光材料及びホスト材料（電子輸送性材料及び正孔輸送性材料）、さらに必要に応じ、バインダ（電気的に不活性な材料）を用い、好ましくは発光材料が所定の方向に向けて漸減するように発光層１６を形成する。このような発光層１６を形成する方法は、発光材料の濃度が前記したような濃度勾配を有するように形成することができれば特に限定されず、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれを用いても良いが、共蒸着が好適である。共蒸着であれば、各材料の蒸着速度を制御することにより、発光層１６の厚さ方向において所望の濃度分布をつけることができる。
【００９７】
また、発光層１６の厚さは特に限定されるものではないが、発光層１６におけるピンホールの発生を防ぐこと、十分な発光強度を得ることなどの観点から、通常、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
【００９８】
−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層及び正孔輸送層１４は、陽極１３又は陽極側から正孔を受け取り、発光層側（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１４は、具体的には、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、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、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、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、有機シラン誘導体、カーボン、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するＩｒ錯体に代表される各種金属錯体等を含有する層であることが好ましい。
【００９９】
本発明の有機ＥＬ素子の正孔注入層および／または正孔輸送層は低電圧化、駆動耐久性の観点から、電子受容性ドーパントを好ましく含有することができる。
正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する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、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、五塩化アンチモンなどのハロゲン化物、五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物を好適に用いることができる。
【０１００】
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、フラ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、フラーレンＣ６０、およびフラーレンＣ７０などが挙げられる。この他にも、特開平６−２１２１５３、同１１−１１１４６３、同１１−２５１０６７、特開２０００−１９６１４０、同２０００−２８６０５４、同２０００−３１５５８０、２００１−１０２１７５、同２００１−１６０４９３、同２００２−２５２０８５、同２００２−５６９８５、同２００３−１５７９８１、同２００３−２１７８６２、同２００３−２２９２７８、同２００４−３４２６１４、同２００５−７２０１２、同２００５−１６６６３７、同２００５−２０９６４３号公報等に記載の化合物を好適に用いることができる。
【０１０１】
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より好ましく、テトラフルオロテトラシアノキノジメタンが特に好ましい。
【０１０２】
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、正孔輸送層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、正孔輸送材料に対して０．０１質量％以上のときには、本発明の効果を十分に発揮することができ、５０質量％以下であれば正孔輸送能力を損なうことがなく、好ましい。
【０１０３】
正孔注入層及び正孔輸送層１４の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層１４の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍであるのが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが更に好ましい。
【０１０４】
−正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する正孔輸送中間層−
前記第１実施形態及び第４実施形態では、複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置される。
【０１０５】
このような正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃを構成する材料としては、前記、正孔輸送性ホスト、正孔注入層、正孔輸送層に使用する材料と同じものが例として挙げられる。
また、例えば、前記正孔輸送層に使用する材料にＦ４−ＴＣＮＱ（2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8tetracyanoquinodimethane）のような電子受容性ドーパントをドーピングして各正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃをそれぞれ形成することもできる。
【０１０６】
そして、第１実施形態の有機ＥＬ素子１０とする場合は、上記正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃに含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれ、Ｉｐ（Ｏｈ−ａ）、Ｉｐ（Ｏｈ−ｂ）、Ｉｐ（Ｏｈ−ｃ）、発光層１６に含まれる正孔輸送性ホスト材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｈ）、及び正孔輸送層１４に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、いずれの正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃも、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ａ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）＜Ｉｐ（Ｌｈ）の関係を満たすように、正孔輸送層１４、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、及び発光層１６の各構成材料を選択して順次形成すればよい。
【０１０７】
一方、第４実施形態の有機ＥＬ素子４０とする場合は、上記正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃに含まれる材料のイオン化ポテンシャルをそれぞれ、Ｉｐ（Ｏｈ-ａ）、Ｉｐ（Ｏｈ−ｂ）、Ｉｐ（Ｏｈ−ｃ）、発光層１６に含まれる正孔輸送性発光材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｌｌ）、及び正孔輸送層１４に含まれる材料のイオン化ポテンシャルをＩｐ（Ｈ）としたときに、いずれの正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃも、Ｉｐ（Ｈ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ａ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｂ）＜Ｉｐ（Ｏｈ-ｃ）＜Ｉｐ（Ｌｌ）の関係を満たすように、正孔輸送層１４、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、及び発光層１６の各構成材料を選択して順次形成すればよい。
【０１０８】
このような発光層１６と正孔輸送層１４に隣接する正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの厚さは、隣接する正孔輸送層１４や発光層１６よりも薄くすることが好ましい。具体的には、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃのそれぞれの厚さが０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの全体の厚さが、０．２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。このような範囲の厚みであれば、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃ全体でも極めて薄く、他の層の材料の移動度や耐久性の影響をほとんど受けずに注入性を効果的に向上させることができ、正孔輸送層−発光層間の障壁差をより効果的に小さくすることができる。なお、正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの全体の厚さは、より好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下、特に好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【０１０９】
−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層及び電子輸送層１８は、陰極１９又は陰極側から電子を受け取り、発光層側（陽極側）に輸送する機能を有する層である。電子注入層及び電子輸送層１８は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
【０１１０】
本発明の有機ＥＬ素子の電子注入層および／または電子輸送層は、低電圧化、駆動耐久性向上の観点から電子供与性ドーパントを含有することが好ましい。
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や還元性有機化合物などが好適に用いられる。
金属としては、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。
また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物等が挙げられる。この他にも、特開平６−２１２１５３、特開２０００−１９６１４０、同２００３−６８４６８、同２００３−２２９２７８、同２００４−３４２６１４号公報等に記載の材料を用いることができる。
【０１１１】
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％以上であれば、本発明の効果を十分発揮することができ、９９質量％以下であれば電子輸送能力が損なわれず、好ましい。
【０１１２】
電子注入層及び電子輸送層１８の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５００ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層１８の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１ｎｍ〜２００ｎｍであるのが好ましく、０．２ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましく、０．５ｎｍ〜５０ｎｍであるのが更に好ましい。
【０１１３】
−電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する電子輸送中間層−
前記第２実施形態及び第３実施形態では、発光層１６と電子輸送層１８に隣接し、電子輸送層１８から発光層１６へ電子の輸送を仲介する複数の電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃが配置される。
【０１１４】
このような電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃを構成する材料としては、前記、電子輸送性ホスト、電子注入層、電子輸送層に使用する材料と同じものが例として挙げられる。
また、例えば、前記電子輸送層に使用する材料にＬｉのような電子供与性ドーパントをドーピングして電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃをそれぞれ形成することもできる。
【０１１５】
そして、第２実施形態の有機ＥＬ素子２０とする場合は、上記電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃに含まれる材料の電子親和力をそれぞれ、Ｅａ（Ｏｅ−ａ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）、発光層１６に含まれる発光材料の電子親和力をＥａ（Ｌｌ）、及び電子輸送層１８に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、いずれの電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃも、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ-ａ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）＞Ｅａ（Ｌｌ）の関係を満たすように、発光層１６、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、及び電子輸送層１８の各構成材料を選択して順次形成すればよい。
【０１１６】
一方、第３実施形態の有機ＥＬ素子３０とする場合は、上記電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃに含まれる材料の電子親和力をそれぞれ、Ｅａ（Ｏｅ−ａ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）、Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）、発光層１６に含まれるホスト材料の電子親和力をＥａ（Ｌｈ）、及び電子輸送層１８に含まれる材料の電子親和力をＥａ（Ｅ）としたときに、いずれの電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃも、Ｅａ（Ｅ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ａ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｂ）＞Ｅａ（Ｏｅ−ｃ）＞Ｅａ（Ｌｈ）の関係を満たすように、発光層１６、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、及び電子輸送層１８の各構成材料を選択して順次形成すればよい。
【０１１７】
このような発光層１６と電子輸送層１８に隣接する電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの厚さは、隣接する電子輸送層１８や発光層１６よりも薄くすることが好ましく、具体的には、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃのそれぞれの厚さが０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下であり、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの全体の厚さが、０．２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。このような範囲の厚みであれば、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ全体でも極めて薄く、他の層の材料の移動度や耐久性の影響をほとんど受けずに注入性を効果的に向上させることができ、電子輸送層−発光層間の障壁差をより効果的に小さくすることができる。なお、電子輸送中間層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの全体の厚さは、より好ましくは１ｎｍ以上３０ｎｍ以下、特に好ましくは３ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。
【０１１８】
−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層１６に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。例えば、正孔輸送層１４と発光層１６との間に正孔の輸送を仲介する複数の正孔輸送中間層１５ａ，１５ｂ，１５ｃを設ける場合に、発光層１６と陰極側で隣接する正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、ＢＡｌｑ（Aluminum(III)bis(２-methyl-8-quinolinato)-4-phenylphenolate）等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ＢＣＰ（2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthrolin）等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、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。
【０１１９】
−陰極−
陰極１９は、通常、有機ＥＬ層に電子を注入する電極としての機能を有し、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素子の用途、目的等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。陰極１９を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえば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、２種以上を好適に併用することができる。
【０１２０】
これらの中でも、陰極１９を構成する材料としては、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。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０．０１〜１０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。なお、陰極１９の材料については、例えば、特開平２−１５５９５号公報及び特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの公報に記載の材料は本発明においても適用することができる。
【０１２１】
陰極１９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形成することができる。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法、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陰極１９を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極１９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種以上を同時に又は順次、スパッタ法等に従って陰極１９を形成することができる。
【０１２２】
陰極１９の厚みは、陰極１９を構成する材料や光の取り出し方向に応じて適宜選択すればよく、通常は１ｎｍ〜５μｍ程度である。
【０１２３】
陰極１９を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等によって行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陰極１９の形成位置は特に制限はなく、有機ＥＬ層上の全体に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
【０１２４】
陰極１９と有機ＥＬ層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで形成してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と解することもできる。誘電体層は、例えば、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により形成することができる。
【０１２５】
支持基板１２上に、下部電極１３、有機ＥＬ層１４〜１８、及び上部電極１９を順次形成することで、図１〜図４に示したように一対の電極１３，１９間に、発光層１６等を含む有機ＥＬ層１４〜１８が配置された有機ＥＬ素子１０，２０，３０，４０を作製することができる。これにより電極１３，１９間に挟まれた発光層１６が発光することになる。例えば、ＲＧＢが基板１２上に繰り返し並列するように各色に対応した発光層１６を形成すれば、両極１３，１９間に挟まれた発光層１６を含む有機ＥＬ素子が画素を構成する。
【０１２６】
−封止等−
陰極１９を形成した後、水分や酸素による有機ＥＬ素子の劣化を抑制するため、封止部材（保護層）により被覆して封止することが好ましい。封止部材としては、ガラス、金属、プラスチック等を用いることができる。
さらに、各電極１３，１９に対して、それぞれ制御配線、信号配線等の外部配線を接続する。これにより、有機ＥＬ素子による発光装置あるいは表示装置を製造することができる。
そして、上記のような方法により製造された有機ＥＬ素子は、発光層１６における発光分布が全体発光に近づき、発光効率及び耐久性を向上するとともに、駆動電圧による色度の変動幅が小さいものとなる。
【実施例】
【０１２７】
以下、本発明の実施例及び比較例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、下記の実施例及び比較例において、「ｘ％→ｙ％」とは、陽極側の濃度（質量％）がｘ％、陰極側の濃度（質量％）がｙ％であり、陽極側から陰極側に向けて連続的に濃度が変化していることを示す。
【０１２８】
＜実施例１＞
陽極：
支持基板（材質：ガラス）上にＩＴＯ膜（厚さ１００ｎｍ）を形成した。
【０１２９】
正孔注入層：
ＩＴＯ膜（陽極）を形成した後、真空蒸着装置（１×１０−６ｔｏｒｒ）を用いて、２−ＴＮＡＴＡ（４，４’，４’’−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）にＦ４−ＴＣＮＱを１．０％ドープして１６０ｎｍの厚さで形成した。
２−ＴＮＡＴＡ及びＦ４−ＴＣＮＱの構造式は下記の通りである。
【０１３０】
【化２２】
2009071189.tif 000024
【０１３１】
【化２３】
2009071189.tif 000025
【０１３２】
正孔輸送層：
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）により１０ｎｍの厚さで形成した。
ＮＰＤの構造式は下記の通りである。
【０１３３】
【化２４】
2009071189.tif 000026
【０１３４】
複数の正孔輸送中間層：
正孔輸送層を形成した後、化合物Ｂを用い、厚さ３ｎｍの正孔輸送中間層を成膜した。次いで、化合物Ａを用い、厚さ３ｎｍの正孔輸送中間層を成膜した。
化合物Ａ及び化合物Ｂの構造式は下記の通りである。
【０１３５】
【化２５】
2009071189.tif 000027
【０１３６】
発光層：
発光層は、正孔輸送性のホスト材料としてｍＣＰ（Ｎ，Ｎ′−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン）を、電子輸送性の発光材料として化合物Ｅをそれぞれ用いて共蒸着により混合層（厚さ９０ｎｍ）とした。共蒸着の際、各構成材料の蒸着速度を変化させることで、電子輸送性発光材料の濃度を、陽極側界面から陰極側界面に向けて０質量％から６０質量％に連続的に増加させた。陽極側界面付近の領域における各材料の濃度は、化合物Ｅが１．３質量％、ｍＣＰが９８．７質量％であり、陰極側界面付近の領域では、化合物Ｅが５９．７質量％、ｍＣＰが４０．３質量％であった。ｍＣＰ及び化合物Ｅの構造式は下記の通りである。
【０１３７】
【化２６】
2009071189.tif 000028
【０１３８】
【化２７】
2009071189.tif 000029
【０１３９】
電子輸送層（正孔ブロック層）：
発光層を形成した後、ＢＡｌｑを４０ｎｍの厚さで成膜した。ＢＡｌｑの構造式は下記の通りである。
【０１４０】
【化２８】
2009071189.tif 000030
【０１４１】
陰極等：
ＬｉＦ膜を１ｎｍの厚さで積層し、さらにＡｌ（厚さ１００ｎｍ）を積層させた。
【０１４２】
上記のようにして有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ｂ（３ｎｍ）／化合物Ａ（３ｎｍ）／ｍＣＰ＋０→６０質量％化合物Ｅ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層のイオン化ポテンシャルは以下の通りである。
Ｉｐ（Ｏｈ−１）：５．７（化合物Ｂ） 
Ｉｐ（Ｏｈ−２）：５．８（化合物Ａ）
Ｉｐ（Ｌｈ）：６．０  
Ｉｐ（Ｈ）：５．４ 
【０１４３】
得られた有機ＥＬ素子（発光素子）の外部量子効率、駆動電圧、及び色度変動幅を測定した。
【０１４４】
＜外部量子効率の測定＞
作製した発光素子をＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流電圧を発光素子に印加し、発光させた。その発光スペクトルと光量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、及び測定時の電流から外部量子効率を計算した。
【０１４５】
上記測定の結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．４％であった。
また、駆動電圧は１１．７Ｖであった。
【０１４６】
＜色度の測定＞
色度は、ＣＩＥ表色系を用い、Ｘ，Ｙ座標に表示した。
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０１以下／ΔＹ＝０．０１以下
と、上記評価の結果、色度の変動幅は小さかった。
【０１４７】
＜比較例１＞
実施例１における正孔輸送中間層を全く形成しなかった以外は、実施例１と同様の層構成及び厚さで有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
【０１４８】
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／ｍＣＰ＋０→６０質量％化合物Ｅ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
【０１４９】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．１％であり、駆動電圧は１２．５Ｖであった。また、色度の変動幅は
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０３／ΔＹ＝０．０４
と、実施例１の結果に比較し、大きな値を示した。
【０１５０】
＜比較例２＞
実施例１の２層の正孔輸送中間層に代えて、化合物Ａだけを用いて１層の正孔輸送中間層（厚さ３ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様の層構成及び厚さで有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ａ（３ｎｍ）／ｍＣＰ＋０→６０質量％化合物Ｅ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層のイオン化ポテンシャルは以下の通りである。ここで、化合物Ａ層のＩｐ値をＩｐ（Ｏｈ）とする。
Ｉｐ（Ｏｈ）：５．８（化合物Ａ）
Ｉｐ（Ｌｈ）：６．０
Ｉｐ（Ｈ）：５．４
【０１５１】
得られた有機ＥＬ素子（発光素子）の外部量子効率、駆動電圧、及び色度変動幅を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．２％であり、駆動電圧は１２．０Ｖであった。また、色度の変動幅は、実施例１と比較例２の中間程度であった。
【０１５２】
＜比較例３＞
実施例１における２層の正孔輸送中間層（化合物Ａ、化合物Ｂ）に代えて、ＮＰＤ及びｍＣＰの混合層を形成した以外は、実施例２と同様の層構成及び厚さで有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／ＮＰＤ＋０→１００質量％ｍＣＰ（１０ｎｍ）／ｍＣＰ＋０→６０質量％化合物Ｅ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層のイオン化ポテンシャルは以下の通りである。ここで、ＮＰＤ＋０→１００質量％ｍＣＰ層のＩｐ値をＩｐ（Ｇｈ）とする。
Ｉｐ（Ｇｈ）：５．４（ＮＰＤ）／６．０（ｍＣＰ）
Ｉｐ（Ｌｈ）：６．０
Ｉｐ（Ｈ）：５．４
【０１５３】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．４％であり、駆動電圧は１２．３Ｖであった。また、色度の変動幅は
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０３／ΔＹ＝０．０３
と実施例１の結果に比較し、大きな値を示した。
【０１５４】
＜比較例４＞
実施例１における正孔輸送層と発光層に隣接する２層の正孔輸送中間層（化合物Ａ、化合物Ｂ）に代えて、化合物Ａ及び化合物Ｂの共蒸着により１層の正孔輸送中間層（厚さ３ｎｍ）を形成した以外は、実施例２と同様の層構成及び厚さで有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／５０質量％化合物Ａ＋５０質量％化合物Ｂ（３ｎｍ）／ｍＣＰ＋０→６０質量％化合物Ｅ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層のイオン化ポテンシャルは以下の通りである。ここで、５０質量％化合物Ａ＋５０質量％化合物Ｂ層部分のＩｐ値をＩｐ（Ｍｈ）とする。
Ｉｐ（Ｍｈ）：５．８（化合物Ａ）／５．７（化合物Ｂ）
Ｉｐ（Ｌｈ）：６．０
Ｉｐ（Ｈ）：５．４
【０１５５】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．３％であり、駆動電圧は１１．８Ｖであった。また、色度の変動幅は、
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０１／ΔＹ＝０．０２
と、実施例１と比較例３の中間程度であった。
【０１５６】
＜実施例２＞
陽極、正孔注入層、正孔輸送層：
陽極、正孔注入層、及び正孔輸送層は、実施例１と同様に積層した。
【０１５７】
発光層：
発光層は、電子輸送性ホスト材料として化合物Ｆを、正孔輸送性発光材料としてＩｒ（ｐｐｙ）３  （tris(２-phenylpyridine)iridium(III)）をそれぞれ用いて共蒸着により混合層（厚さ９０ｎｍ）とした。共蒸着の際、各構成材料の蒸着速度を変化させることで、Ｉｒ（ｐｐｙ）３の濃度を、陽極側界面から陰極側界面に向けて６０質量％から０質量％に連続的に減少させた。陽極側界面付近の領域における各材料の濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３  が５８．５質量％、化合物Ｆが４１．５質量％であり、陰極側界面付近の領域では、Ｉｒ（ｐｐｙ）３  が１．５質量％、化合物Ｆが９８．５質量％であった。化合物Ｆの構造式は下記の通りである。
【０１５８】
【化２９】
2009071189.tif 000031
【０１５９】
電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する電子輸送中間層：
発光層を形成した後、下記構造式で示される化合物Ｄの電子輸送中間層（厚さ３ｎｍ）及び化合物Ｃの電子輸送中間層（厚さ３ｎｍ）を順次成膜した。
【０１６０】
【化３０】
2009071189.tif 000032
【０１６１】
電子輸送層（正孔ブロック層）：
ＢＡｌｑを３０ｎｍの厚さで成膜した。
【０１６２】
陰極等：
実施例１と同様、ＬｉＦ膜を１ｎｍの厚さで積層し、さらにＡｌ（厚さ１００ｎｍ）を積層させた。
【０１６３】
上記のような構成により有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ｆ＋６０→０質量％Ｉｒ（ｐｐｙ）３（９０ｎｍ）／化合物Ｄ（３ｎｍ）／化合物Ｃ（３ｎｍ）／ＢＡｌｑ（３０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層の電子親和力は以下の通りである。
Ｅａ（Ｌｈ）：２．５（化合物Ｆ）
Ｅａ（Ｏｅ−１）：２．８（化合物Ｃ）
Ｅａ（Ｏｅ−２）：２．７（化合物Ｄ）
Ｅａ（Ｅ）：２．９（ＢＡｌｑ）
【０１６４】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は８．２％であり、駆動電圧は１１．４Ｖであった。
また、１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０１以下／ΔＹ＝０．０１以下と色度の変動幅は小さかった。
【０１６５】
＜比較例５＞
以下のような層構成及び各層の厚みを有する有機ＥＬ素子を作製した。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ｆ＋６０→０質量％Ｉｒ（ｐｐｙ）３（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ＋１００→０質量％化合物Ｆ（２０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層の電子親和力は以下の通りである。ここで、ＢＡｌｑ＋１００→０質量％化合物Ｆ層のＥａ値をＥａ（Ｇｅ）とする。
Ｅａ（Ｌｈ）：２．５（化合物Ｆ）
Ｅａ（Ｇｅ）：２．９（ＢＡｌｑ）／２．５（化合物Ｆ）
Ｅａ（Ｅ）：２．９（ＢＡｌｑ）
【０１６６】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は８．０％であり、駆動電圧は１２．７Ｖであった。
また、色度の変動幅は
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０２／ΔＹ＝０．０３
と実施例２の結果に比較し、大きな値を示した。
【０１６７】
＜実施例３＞
陽極、正孔注入層、正孔輸送層：
陽極、正孔注入層、及び正孔輸送層は、実施例１と同様に積層した。
【０１６８】
複数の正孔輸送中間層：
実施例１と同様に、正孔輸送層を形成した後、化合物Ｂを用い、厚さ３ｎｍの正孔輸送中間層を成膜した。次いで、化合物Ａを用い、厚さ３ｎｍの正孔輸送中間層を成膜した。
【０１６９】
発光層：
発光層は、電子輸送性ホスト材料として、化合物Ｇを、正孔輸送性発光材料として、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル））イリジウム（ＩＩＩ）（Ｆｉｒｐｉｑ）をそれぞれ用いて共蒸着により混合層（厚さ９０ｎｍ）とした。共蒸着の際、各構成材料の蒸着速度を変化させることで、Ｆｉｒｐｉｑの濃度を、陽極側界面から陰極側界面に向けて６０質量％から０質量％に連続的に減少させた。陽極側界面付近の領域における各材料の濃度は、Ｆｉｒｐｉｑが５８．３質量％、化合物Ｇが４１．７質量％であり、陰極側界面付近の領域では、Ｆｉｒｐｉｑが１．０質量％、化合物Ｇが９９．０質量％であった。化合物Ｇ及びＦｉｒｐｉｑの構造式は下記の通りである。      
【０１７０】
【化３１】
2009071189.tif 000033
【０１７１】
電子輸送層（正孔ブロック層）：
実施例１と同様、発光層を形成した後、ＢＡｌｑを４０ｎｍの厚さで成膜した。
【０１７２】
陰極等：
ＬｉＦ膜を１ｎｍの厚さで積層し、さらにＡｌ（厚さ１００ｎｍ）を積層させた。
【０１７３】
上記のようにして有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ｂ（３ｎｍ）／化合物Ａ（３ｎｍ）／化合物Ｇ＋６０→０質量％Ｆｉｒｐｉｑ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
また、各層のイオン化ポテンシャルは以下の通りである。
Ｉｐ（Ｏｈ−１）：５．７（化合物Ｂ）    
Ｉｐ（Ｏｈ−２）：５．８（化合物Ａ）    
Ｉｐ（Ｌｌ）：５．９
Ｉｐ（Ｈ）  ：５．４
【０１７４】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．２％であり、駆動電圧は１１．５Ｖであった。
また、色度の変動幅は、
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０１／ΔＹ＝０．０２
と、色度の変動幅は小さかった。
【０１７５】
＜比較例６＞
正孔輸送中間層を形成しなかった以外は、実施例３と同様の層構成及び厚さで有機ＥＬ素子を作製した。この素子の層構成、各層の厚み等は以下の通りである。
【０１７６】
ＩＴＯ（１００ｎｍ）／２−ＴＮＡＴＡ＋１．０質量％Ｆ４−ＴＣＮＱ（１６０ｎｍ）／ＮＰＤ（１０ｎｍ）／化合物Ｇ＋６０→０質量％Ｆｉｒｐｉｑ（９０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（４０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
【０１７７】
得られた有機ＥＬ素子について、外部量子効率、駆動電圧、色度を測定した。その結果、３６０ｃｄ／ｍ２時の外部量子効率は９．１％であり、駆動電圧は１２．０Ｖであった。
また、色度の変動幅は
１００〜２００００ｃｄ／ｍ２の変動幅：ΔＸ＝０．０２／ΔＹ＝０．０４
と、実施例３の結果に比較し、大きな値を示した。
【０１７８】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。
例えば、本発明に係る有機ＥＬ素子を備えた発光装置や表示装置を製造する場合、その駆動方式は限定されず、パッシブマトリクス方式及びアクティブマトリクス方式のいずれも採用することができる。発光色も限定されず、単色表示、エリアカラー表示、フルカラー表示のいずれにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明に係る有機ＥＬ素子の一例（第１実施形態）を示す概略図である。（Ａ）発光層における濃度分布  （Ｂ）層構成  （Ｃ）イオン化ポテンシャル準位
【図２】本発明に係る有機ＥＬ素子の一例（第２実施形態）を示す概略図である。（Ａ）発光層における濃度分布  （Ｂ）層構成  （Ｃ）電子親和力準位
【図３】本発明に係る有機ＥＬ素子の一例（第３実施形態）を示す概略図である。（Ａ）発光層における濃度分布  （Ｂ）層構成  （Ｃ）電子親和力準位
【図４】本発明に係る有機ＥＬ素子の一例（第１実施形態）を示す概略図である。（Ａ）発光層における濃度分布  （Ｂ）層構成  （Ｃ）イオン化ポテンシャル準位
【図５】本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層における濃度分布の他の例を示す図である。
【図６】本発明に係る有機ＥＬ素子の発光層における濃度分布のさらに他の例を示す図である。
【図７】有機ＥＬ素子の構成の一例を示す概略図である。
【図８】３タイプの有機ＥＬ素子における正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層のエネルギー準位をモデル化して示した図である。（Ａ）発光層中に濃度勾配がない場合  （Ｂ）発光層中に濃度勾配がある場合  （Ｃ）発光層中に濃度勾配があり、かつ、発光層及び正孔輸送層に隣接する複数の正孔輸送中間層がある場合
【符号の説明】
【０１８０】
１０・・・有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）
１２・・・支持基板
１３・・・陽極
１４・・・正孔輸送層
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ・・・正孔輸送層から発光層へ正孔の輸送を仲介する正孔輸送中間層
１６・・・発光層
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ・・・電子輸送層から発光層へ電子の輸送を仲介する電子輸送中間層
１８・・・電子輸送層
１９・・・陰極
２０，３０，４０・・・有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）
【図１】
2009071189.tif 000034
【図２】
2009071189.tif 000035
【図３】
2009071189.tif 000036
【図４】
2009071189.tif 000037
【図５】
2009071189.tif 000038
【図６】
2009071189.tif 000039
【図７】
2009071189.tif 000040
【図８】
2009071189.tif 000041