有機電界発光素子
【課題】駆動電圧が低く、高い発光効率の有機電界発光素子を提供すること。
【解決手段】基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、前記少なくとも２層の発光層は、各々、青色燐光発光材料、緑色燐光発光材料、及び赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有し、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持ち、且つ、前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高いものである有機電界発光素子。
【解決手段】基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、前記少なくとも２層の発光層は、各々、青色燐光発光材料、緑色燐光発光材料、及び赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有し、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持ち、且つ、前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高いものである有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンター等の光源アレイ等に有効に利用できる有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ場合がある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、種々の表示素子に関する研究開発が活発であり、中でも有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、発光層若しくは発光層を含む複数の有機層と、有機層を挟んだ対向電極とから構成されている。有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子からの発光、及び前記励起子からエネルギー移動して生成した他の分子の励起子からの発光の少なくとも一方を利用した発光を得るための素子である。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、複数の発光色を組み合わせる混色によってさまざまな発光色の発光が可能となることも特徴である。
発光色の中で、特に白色発光のニーズは高い。白色発光は、一般照明における省電力、車載ディスプレイ、或いはバックライトとしても活用できる。更に、カラーフィルタを用いて青、緑、赤の画素に分けることが可能であり、フルカラー表示装置も可能である。
【０００５】
例えば、発光層に２種以上の異なる発光材料を含有し、該発光材料の少なくとも１種がオルトメタル化錯体とすることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、発光層中で複数の発光材料がそれぞれ励起子エネルギーレベルに差があり、共に効率良く発光させるのは容易ではない。また、生成した励起子が隣接層に拡散し、消光されたりするため、効率が低下する問題があった。
【０００６】
また、発光ピーク波長が５００ｎｍ以下の青色燐光発光材料とホスト材料を含有する発光層の構成において、ホスト材料の基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が青色燐光発光材料のＴ１より１．０５倍以上１．３８倍以下となる青色燐光発光材料とホスト材料の組合せの発光層が高い発光効率を与えることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。ホスト材料として、特定構造のアゾール化合物が開示されている。
更に、青色燐光発光材料を発光させるためには、大きな励起３重項エネルギーが必要であって、発光層の電荷輸送材料として特定構造のカルバゾール化合物が大きな励起３重項エネルギーを有していることから、青色燐光発光材料と該カルバゾール化合物を含有する発光層は、高効率の青色燐光発光を与えるとされている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、特許文献２，３の構成では、依然として、発光層から隣接層に漏れ出す励起子による非効率化を改良することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１９７８０号公報
【特許文献２】特開２００２−１００４７６号公報
【特許文献３】特開２００４−２７３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、駆動電圧が低く、発光効率が高い有機電界発光素子を提供することを課題とする。特に、白色発光素子として有用な有機電界発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は、下記の手段により解決されるものである。
＜１＞ 基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞ 前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記緑色燐光発光材料と前記赤色燐光発光材料とを含有する層の２層からなることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞ 前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、前記緑色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層をこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記緑色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜４＞ 前記発光層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層のこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記青色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 前記中間層の膜厚が、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか１に記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動電圧が低く、発光効率が高い有機電界発光素子が提供される。特に、白色発光素子として有用な有機電界発光素子が提供される。
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも２層の発光層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層間に高Ｔ１の電荷輸送材料を含有する中間層が配置されている。該中間層は、最低励起三重項エネルギーの高い燐光発光材料を含有する発光層で生成した励起子が、最低励起三重項エネルギーがより低い燐光発光材料を含有する他方の発光層へ励起子の拡散を阻止している。また、該中間層は電荷輸送材料を含有するため電荷移動を妨げることがない。従って、各発光層で生成した励起子は、各層内に閉じ込められ、該層内で有効に発光することができるので、発光効率が向上する。本発明における中間層は、電荷移動を妨げることがなく、また、薄層で機能することができるので、駆動電圧を増加させることなく、かつ、駆動耐久性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の有機電界発光素子について詳細に説明する。
一般的に、発光層中に赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の各色に対応した燐光発光材料を含ませて白色発光する有機電界発光素子を製造する場合、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が高い青色発光材料から、Ｔ１が低い緑色発光材料又は赤色発光材料に励起子のエネルギー移動が生じるため、例えば、各発光材料のドープ濃度を同等にすると、青色がほとんど発光せず、白色発光が得られない。このため、発光層内での三重項励起子のエネルギー移動を抑制し、確実に白色を得る手法として、発光層を２層或いは３層に分割し、ＲＧＢ各色に対応した発光材料を、それぞれ別の発光層に分離して添加し、各層内でそれぞれの色を確実に発光させる構成を有する白色発光素子が知られている。具体的には、例えば、青色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｂ発光層」と称する）と、緑色燐光発光材料及び赤色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「ＧＲ発光層」と称する）と、に発光層を分割した態様、又は、青色燐光発光材料を含んだ発光層（Ｂ発光層）、緑色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｇ発光層」と称する）、及び、赤色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｒ発光層」と称する）に発光層を分割した態様などである。
しかしながら、上記のように発光層を分割した場合であっても、Ｔ１が高い燐光発光材料を含んだ発光層から、隣接するＴ１がより低い燐光発光材料を含有する他方の発光層へ励起子エネルギーが拡散してしまう問題が生じる。その対策として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光層の膜厚を厚く調整して対応することが知られているが、この対応では、駆動電圧、駆動耐久性、外部量子効率等の素子の特性が犠牲となる弊害を生じる。
【００１３】
本発明者らは、検討を行った結果、青色発光材料から緑色及び赤色の各発光材料への励起子のエネルギー移動は、電荷輸送性材料（ホスト材料）を経由すると考えられることから、Ｔ１の高い電荷輸送材料を薄層として各発光層間に挟むことにより、励起子のエネルギー移動の抑制が可能となり、各発光層内で確実に各色を発光させることが可能となり、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性も高い白色発光の有機電界発光素子を提供できることを見出した。
【００１４】
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、少なくとも２層の発光層が、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料のいずれか１つを含有しており、それらが互いに異なる発光ピークを有するものであれば、特に限定されない。そのため、発光層の各々含まれる燐光発光材料は用途等に応じて選択すればよいが、上述の中間層の設置による励起子のエネルギー移動の抑制効果を高め、更には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色の混色によって白色発光させる有機電界発光素子とするためには、以下の態様であることが好ましい。
例えば、発光層が２層の場合には、一方の発光層に、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料の内いずれか１色の燐光発光材料を含有させ、他方の発光層に、残りの２色の燐光発光材料を含有させることが好ましい。青色、緑色、及び赤色の３色の燐光発光材料をどちらの発光層にどのような組み合わせで含有させるのかについては、特に限定されないが、前述のように、青色燐光発光材料から緑色及び赤色の各発光材料への励起子のエネルギー移動が問題となる場合には、一方の発光層に青色燐光発光材料を、他方の発光層に緑色及び赤色の各燐光発光材料を含有させることが好ましい。
また、発光層が３層の場合には、３つの発光層の各々に、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料の内、互いに異なる色の燐光発光材料を含有させることが好ましい。
【００１６】
本発明の有機電界発光素子は、必要に応じて他の機能層を有してもよい。例えば、以下のような層構成を採用することができるが、これらに限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。
以下に示す層構成では、（１）〜（８）において陽極側に第１の発光層、陰極側に第２の発光層が配置され、又は、（９）〜（１６）において陽極側に第１の発光層、陰極側に第３の発光層が配置されているが、（１）〜（８）における第１の発光層と第２の発光層の位置は、又は、（９）〜（１６）における第１の発光層と第３の発光層の位置は、互いに逆であってもよい。
【００１７】
（１）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（３）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（９）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１０）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１１）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
（１２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１３）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１４）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１５）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１６）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００１８】
次に、本発明の有機電界発光素子の構成を図面により、詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
図１に示される有機電界発光素子１０Ａは、基板１上に、対向配置された一対の電極２，８と、これらの電極２，８に挟まれた有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、及び電子輸送層６、電子注入層７）と、を有しており、発光層が２層からなる態様を示している。
以下の説明においては、適宜、陽極２が、基板１に接する下部電極として機能する構成について説明するが、一対の電極２，８と有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、及び電子輸送層６、電子注入層７）との積層順はそのままで、上下を逆にし、陰極８が、基板１に接する下部電極として機能するような構成としてもよい。
【００１９】
第１の発光層５−１及び第２の発光層５−２は、電界印加時に、陽極２、正孔注入層３、又は正孔輸送層４から正孔を受け取り、陰極８、電子注入層７、又は電子輸送層６から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
有機電界発光素子１０Ａでは、第１の発光層５−１は、青色発光（Ｂ発光）層であり、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する。一方、第２の発光層５−２は、緑色と赤色の発光（Ｇ＋Ｒ発光）層であり、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料と、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する。
また、第１の発光層５−１と第２の発光層５−２の間には中間層９が配置されている。この中間層９は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上である電荷輸送材料であって、且つ、第１の発光層５−１及び第２の発光層５−２に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．０８ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。
【００２０】
また、２層の発光層を有する態様としては、図３に示される有機電界発光素子１０Ｂのようなものであってもよい。ここで、図３は、図１に示される、本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
図３に示されるように、有機電界発光素子１０Ｂは、第１の発光層２５−１が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料と、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料と、を含有する、緑色と赤色の発光（Ｇ＋Ｒ発光）層であり、また、第２の発光層２５−２が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する、青色発光（Ｂ発光）層である以外は、図１に示される有機電界発光素子１０Ａと同様の層構成を有する。つまり、有機電界発光素子１０Ｂでは、第１の発光層２５−１と第２の発光層２５−２との間に中間層２９が配置される。
【００２１】
なお、中間層９による励起子のエネルギー移動の抑制効果の観点から、図１に示されるように、第１の発光層５−１が青色発光層で、第２の発光層５−２が緑色と赤色の発光層であること、図３に示されるように、第１の発光層２５−１が緑色と赤色の発光層で、第２の発光層２５−２が青色発光層であることが好ましいが、本発明はこれらの組み合わせに限定されるものではない。
つまり、図１及び図３に例示されるように、発光層が２層からなる場合、一方の発光層に、青色、緑色、及び赤色のいずれか１色の燐光発光材料が含有され、他方の発光層に、残りの２色の燐光発光材料が含有されていれば、本発明の有機電界発光素子となり、本発明の効果を十分に得ることができる。これは、後述する実施例３〜５に記載の本発明の素子においても立証されていることである。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
図２に示される有機電界発光素子１００Ａは、対向配置された一対の電極２，８と、これらの電極２，８に挟まれた有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７）とを有しており、発光層が３層からなる態様を示している。
以下の説明においては、適宜、陽極２が、基板１に接する下部電極として機能する構成について説明するが、一対の電極２，８と有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７）との積層順はそのままで、上下を逆にし、陰極８が、基板１に接する下部電極として機能するような構成としてもよい。
【００２３】
有機電界発光素子１００Ａにおいて、第１の発光層１５−１は青色発光（Ｂ発光）層であり、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する。第２の発光層１５−２は緑色発光（Ｇ発光）層であり、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する。更に、第３の発光層１５−３は赤色発光（Ｒ発光）層であり、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する。
また、第１の発光層１５−１と第２の発光層１５−２との間には第１の中間層１９−１が、また、第２の発光層１５−２と第３の発光層１５−３との間には第２の中間層１９−２が配置されている。
この第１の中間層１９−１及び第１の中間層１９−２は、それぞれ、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上である電荷輸送材料であって、且つ、第１の発光層１５−１及び第２の発光層１５−２に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．０８ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。
【００２４】
また、３層の発光層を有する態様としては、図４に示される有機電界発光素子１００Ｂのようなものであってもよい。ここで、図４は、図２に示される、本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
図４に示されるように、有機電界発光素子１００Ｂは、第１の発光層３５−１が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する緑色発光（Ｇ発光）層であり、第２の発光層３５−２が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する青色発光（Ｂ発光）層であり、第３の発光層３５−３が、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する赤色発光（Ｒ発光）層である以外は、図２に示される有機電界発光素子１００Ａと同様の層構成を有する。つまり、有機電界発光素子１００Ｂでは、第１の発光層３５−１と第２の発光層３５−２との間に第１の中間層３９−１が、また、第２の発光層３５−２と第３の発光層３５−３との間に第１の中間層３９−２が配置される。
また、３層の発光層を有する態様としては、図示していないが、第１の発光層が、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する赤色発光（Ｒ発光）層であり、第２の発光層が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する青色発光（Ｂ発光）層であり、第３の発光層が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する緑色発光（Ｇ発光）層であってもよい。
このように、３層の発光層を有する場合には、青色発光（Ｂ発光）層、赤色発光（Ｒ発光）層、及び緑色発光（Ｇ発光）層について、その配置される順序は特に限定されない。
【００２５】
図１〜図４に示すいずれの構成においても、青色燐光発光材料から緑色及び赤色の各燐光発光材料への励起子のエネルギー移動は、Ｔ１の高い電荷輸送材料を含有する中間層により抑制される結果、各発光層内で確実に各色を発光させることが可能となり、駆動電圧が低下し、外部量子効率が高く、駆動耐久性が向上する。
【００２６】
次に、本発明の有機電界発光素子を構成する各要素について、詳細に説明する。
（発光層）
本発明の有機電界発光素子において、発光層は、前述のように少なくとも２層からなるものである。この発光層には、少なくとも１つの燐光発光材料が含有され、この燐光発光材料の働きにより、発光層となりうる。
発光層に用いられる燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
【００２７】
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、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、ルテチウムが挙げられる。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。
【００２８】
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）、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、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、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。
【００２９】
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、特開２００２−３０２６７１、特開２００２−１１７９７８、特開２００２−２２５３５２、特開２００２−２３５０７６、特開２００３−１２３９８２、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、特開２００６−２５６９９９、特開２００７−１９４６２等の特許文献に記載の燐光発光材料などが挙げられる。
【００３０】
また、本発明における燐光発光材料として、電子輸送性燐光発光材料又は正孔輸送性燐光発光材料を用いることができる。
【００３１】
＜電子輸送性燐光発光材料＞
電子輸送性燐光発光材料としては、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。
好ましく用いることのできる材料は、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、白金、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、及びルテシウム錯体を挙げることができる。より好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、又は白金錯体であり、最も好ましくは白金錯体である。白金錯体の具体例を以下に示すが、これらに限定されものではない。
【００３２】
【化１】
【００３３】
【化２】
【００３４】
【化３】
【００３５】
【化４】
【００３６】
【化５】
【００３７】
【化６】
【００３８】
【化７】
【００３９】
【化８】
【００４０】
【化９】
【００４１】
【化１０】
【００４２】
【化１１】
【００４３】
＜正孔輸送性燐光発光材料＞
本発明における燐光発光材料として、正孔輸送性燐光発光材料を用いることができる。
正孔輸送性燐光発光材料としては、好ましくは、その電子親和力（Ｅａ）が２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下であり、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．０ｅＶ以上６．３ｅＶ以下の正孔輸送性燐光発光材料である。
好ましく用いることのできる材料は、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、白金、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、及びルテシウム錯体を挙げることができ、より好ましくは、イリジウム錯体である。
具体的なイリジウム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。
【００４４】
【化１２】
【００４５】
【化１３】
【００４６】
【化１４】
【００４７】
【化１５】
【００４８】
これらの中で、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
【化１６】
【００５０】
【化１７】
【００５１】
また、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
【化１８】
【００５３】
【化１９】
【００５４】
更に、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
【化２０】
【００５６】
【化２１】
【００５７】
（ホスト材料）
本発明における発光層は、ホスト材料を含有するのが好ましい。
ホスト材料とは、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。本明細書において「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の５％以下であり、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは１％以下であることをいう。
本発明における燐光発光材料が、電子輸送性である場合は、ホスト材料は、好ましくは、正孔輸送性材料であり、逆に、本発明における燐光発光材料が、正孔輸送性である場合は、ホスト材料は、好ましくは、電子輸送性材料である。
【００５８】
＜正孔輸送性ホスト材料＞
本発明における発光層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。
好ましい最低三重項励起準位（以下Ｔ１とする）は好ましくは２．２ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、更に好ましくは２．４ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、最も好ましくは２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下である。
【００５９】
このような正孔輸送性ホスト材料としては、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、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、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、チオフェン誘導体が好ましく、分子内にインドール骨格、カルバゾール骨格、アザインドール骨格、アザカルバゾール骨格、又は芳香族第三級アミン骨格を複数個有するものがより好ましい。
本発明における特に好ましい正孔輸送性ホスト材料は、カルバゾール誘導体である。
また、本発明においてはホスト材料の水素を一部又はすべて重水素に置換したホスト材料を用いることができる（例えば、特願２００８−１２６１３０号出願明細書、特表２００４−５１５５０６号公報参照）。
このような正孔輸送性ホスト材料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。
【００６０】
【化２２】
【００６１】
【化２３】
【００６２】
【化２４】
【００６３】
【化２５】
【００６４】
【化２６】
【００６５】
＜電子輸送性ホスト材料＞
本発明に用いられる電子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、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３．４ｅＶ以下であることがより好ましく、２．８ｅＶ以上３．３ｅＶ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。
好ましい最低三重項励起準位（Ｔ１）は好ましくは２．２ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、更に好ましくは２．４ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、最も好ましくは２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下である。
【００６６】
このような電子輸送性ホスト材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、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、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、及びそれらの誘導体（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。
【００６７】
電子輸送性ホスト材料として好ましくは、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つの窒素原子又は酸素原子又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、又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、又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、白金イオン、又はパラジウムイオンである。
【００６８】
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。
【００６９】
前記配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数３〜１５であり、単座配位子であっても２座以上の配位子であっても良い。好ましくは２座以上６座以下の配位子である。また、２座以上６座以下の配位子と単座の混合配位子も好ましい。
配位子としては、例えば、アジン配位子（例えば、ピリジン配位子、ビピリジル配位子、ターピリジン配位子などが挙げられる。）、ヒドロキシフェニルアゾール配位子（例えば、ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾピリジン配位子などが挙げられる。）、アルコキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えば、フェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、２，４，６−トリメチルフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシなどが挙げられる。）、
【００７０】
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、及びキノリルオキシなどが挙げられる。）、アルキルチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば、メチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えば、フェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロアリールチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば、ピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、及び２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、シロキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数３〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、及びトリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる。）、芳香族炭化水素アニオン配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、フェニルアニオン、ナフチルアニオン、及びアントラニルアニオンなどが挙げられる。）、芳香族ヘテロ環アニオン配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２５、特に好ましくは炭素数２〜２０であり、例えば、ピロールアニオン、ピラゾールアニオン、トリアゾールアニオン、オキサゾールアニオン、ベンゾオキサゾールアニオン、チアゾールアニオン、ベンゾチアゾールアニオン、チオフェンアニオン、及びベンゾチオフェンアニオンなどが挙げられる。）、インドレニンアニオン配位子などが挙げられ、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、又はシロキシ配位子であり、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、又は芳香族ヘテロ環アニオン配位子である。
【００７１】
金属錯体電子輸送性ホスト材料の例としては、例えば、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００４−２１４１７９号公報、特開２００４−２２１０６２号公報、特開２００４−２２１０６５号公報、特開２００４−２２１０６８号公報、特開２００４−３２７３１３号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００７２】
このような電子輸送性ホスト材料としては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００７３】
【化２７】
【００７４】
【化２８】
【００７５】
【化２９】
【００７６】
本発明においては、より発光効率の向上、耐久性の向上の目的で、特開２００５−２３３０３７号公報、特開２００６−１６５５２６号公報、特願２００７−３２５８７、特開２００８−１９８８０１号公報に開示されている方法で２種類上の以上のホール輸送性ホストや電子輸送性ホストを混合しても良い。また、本発明において、より発光効率の向上、耐久性の向上の目的で特開２００５−２９４２５０号公報に開示されている方法でアダマンタン化合物等の炭化水素化合物を有効に添加することができる。
【００７７】
発光層に含まれるホスト材料は１種であっても２種以上であってもよく、２種以上の場合は、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。
【００７８】
本発明における発光層において、前述した、燐光発光材料とホスト材料との比率は質量比で５０：５０〜０．１：９９．９であるが、好ましくは４０：６０〜１：９９、更に好ましくは３０：７０〜３：９７である。
また、発光層においては発光効率の向上、耐久性向上の目的で、特開２００９−３２９７６号公報、特開２００９−３２９７７号公報、特開２００９−３２９８８号公報、特開２００９−３２９８９号公報、特開２００９−３２９９０号公報に開示されている方法で発光材料の濃度は順次若しくは段階的に変化させることができる。
【００７９】
前述した青色燐光発光材料は、発光層に５質量％〜３０質量％含有されることが好ましく、１０質量％〜２５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における青色燐光発光材料の濃度が５質量％以上であれば、青色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整も容易である。一方、発光層中における青色燐光発光材料の濃度が３０質量％以下であれば、他の色（緑及び赤）に比べて青色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８０】
また、青色燐光発光材料を含有する青色発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００８１】
更に、青色発光層に含まれる上記ホスト材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、７０質量％以上であることが好ましく、７５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更に好ましい。ホスト材料は単独でも２種以上含まれていてもよい。
【００８２】
青色発光層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。
【００８３】
前述したように、緑色燐光発光材料及び赤色燐光発光材料は、それぞれ、緑色発光層や赤色発光層に含有されてもよいし、緑色燐光発光材料と赤色燐光発光材料とが混合されて同一の発光層に含有されてもよいし、青色燐光発光材料と混合されて同一の発光層に含有されてもよい。
【００８４】
緑色燐光発光材料は、発光層に５質量％〜３０質量％含有されることが好ましく、１０質量％〜２５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における緑色燐光発光材料の濃度が５質量％以上であれば、緑色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整も容易である。一方、発光層中における緑色燐光発光材料の濃度が３０質量％以下であれば、他の色（青及び赤）に比べて緑色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８５】
赤色燐光発光材料は、発光層に０．２質量％〜１０質量％であることが好ましく、０．２質量％〜５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における赤色燐光発光材料の濃度が０．２質量％以上であれば、赤色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整が容易である。一方、発光層中における赤色燐光発光材料の濃度が１０質量％以下であれば、他の色（青及び緑）に比べて赤色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８６】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００８７】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層に含まれる上記ホスト材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、７０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。ホスト材料は単独でも２種以上含まれていてもよい。
【００８８】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。
【００８９】
（中間層）
本発明においては、１つの発光層で生じた励起子のエネルギーが他の発光層へと移動することを抑制するために、発光層間には中間層を設ける。特に、青色発光層で生じた励起子が他の発光層にエネルギー移動するのを抑制するため設けられることが好ましい。
本発明における中間層には、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であるとともに、発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料（例えば、青色燐光発光材料）のＴ１よりも０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。該電荷輸送材料のＴ１は、２．８ｅＶ以上であることがより好ましく、２．９ｅＶ以上であることが更に好ましく、また、発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１との差（ΔＴ１）は、０．２０ｅＶ以上であることが好ましく、０．２８ｅＶ以上であることがより好ましい。
【００９０】
中間層に含有される電荷輸送材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、前述した正孔輸送性ホスト材料、電子輸送性ホスト材料、後述する正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００９１】
中間層に含有される電荷輸送材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましい。なお、中間層には上記電荷輸送材料が２種以上含まれていてもよい。
【００９２】
中間層に含有される電荷輸送材料として具体的には、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００９３】
【化３０】
【００９４】
【化３１】
【００９５】
中間層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、０．１ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましく、０．１ｎｍ〜５ｎｍであることがより好ましく、０．１ｎｍ〜３ｎｍであることが更に好ましい。
【００９６】
また、複数の発光層と中間層を合わせた総厚みは、好ましくは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、更に好ましくは、２５ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。総厚みが１０ｎｍ以上であれば、発光効率及び耐久性の向上を図ることができ、６０ｎｍ以下であれば駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００９７】
また、白色発光させるため、青色、緑色、赤色の燐光発光材料の発光ピーク波長における最小値と最大値の発光強度比が５：９５〜５０：５０の範囲にあることが好ましく、２０：８０〜４０：６０がより好ましい。本発明の有機電界発光素子では、各燐光発光材料間での励起子のエネルギー移動が抑制されるため、ＲＧＢの各発光領域で発光ピークが明瞭に現れ、特に、最小値と最大値の発光強度比が上記範囲にあれば、各発光材料による発光が混ざって、色むらの少ない白色光を発する有機電界発光素子がより確実に得られる。
【００９８】
（層構成）
本発明の有機電界発光素子は、電極対間に少なくとも第１の発光層と第２の発光層を含む構成とするが、電極対と発光層との間に他の有機層を設けることができる。本発明において、発光層及び中間層以外の有機層としては、前述したとおり、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層等が挙げられる。
具体的には、本発明の有機電界発光素子は、例えば、図１に示されるように、基板１上に、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、電子輸送層６、電子注入層７の順に積層されている態様が挙げられ、更に、例えば、正孔輸送層４と第１の発光層５−１との間には電荷ブロック層を、また、第２の発光層５−２と電子輸送層６との間には正孔ブロック層等を有していてもよい。
【００９９】
本発明の有機電界発光素子の別の態様としては、図２に示されるように、基板１上に、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７の順に積層されている態様が挙げられ、更に、例えば、正孔輸送層４と第１の発光層１５−１との間には電荷ブロック層を、また、第２の発光層１５−２と電子輸送層６との間には正孔ブロック層等を有していてもよい。
なお、図１及び図２に示される構成において、陽極２と正孔輸送層４との間の正孔注入層３は有せずともよく、陰極８と電子輸送層６との間の電子注入層７は有せずともよい。また、各有機層は複数の二次層に分かれていてもよい。
【０１００】
なお、本発明の有機電界発光素子において、２層の発光層を有する態様（層構成）の場合、陽極側から順に、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．１ｅＶ以上６．４ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が１．２ｅＶ以上３．１ｅＶ以下である正孔輸送性ホスト材料を含む発光層と、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．５ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下である電子輸送性ホスト材料、及び／又は、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．０ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下である電子輸送性燐光発光材料を含む発光層と、からなる態様であることが好ましい。
このような層構成とすることで、電子の正孔輸送層への漏れ、正孔の電子輸送層への漏れを抑制し、効率、耐久性を向上することができる。
【０１０１】
次に、本発明の有機電界発光素子における発光層及び中間層以外の有機層、電極、基板等について説明する。
【０１０２】
（正孔注入層、正孔輸送層）
本発明における正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
【０１０３】
正孔注入層は、正孔の移動のキャリアとなる電子受容性材料を含有するのが好ましい。正孔注入層に導入する電子受容性材料としては、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、及び五塩化アンチモンなどのルイス酸化合物を好適に用いることができる。
【０１０４】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン原子、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、フラーレン類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、及びＣ７０などが挙げられる。
【０１０５】
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、又は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、又は２，３，５，６−テトラシアノピリジンが特に好ましい。
【０１０６】
これらの電子受容性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性材料の使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることがより好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが更に好ましい。該使用量が、正孔注入層材料に対して０．０１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、５０質量％を超えると正孔注入能力が損なわれるため好ましくない。
【０１０７】
正孔注入層、正孔輸送層を構成する材料としては、具体的には、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、ピラゾール誘導体、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、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、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、又はカーボン等が好ましい。
【０１０８】
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１０９】
（電子注入層、電子輸送層）
電子注入層、電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有している層である。
【０１１０】
電子注入層、或いは電子輸送層に導入される電子供与性材料としては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属などが好適に用いられる。
特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＹｂなどが挙げられる。
【０１１１】
これらの電子供与性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子供与性材料の使用量は、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、０．２質量％〜７０質量％であることが更に好ましく、０．３質量％〜５０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、電子輸送層材料に対して０．１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、９９質量％を超えると電子輸送能力が損なわれるため好ましくない。
【０１１２】
電子注入層、電子輸送層を構成する材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレン及び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、及びそれらの誘導体（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。
【０１１３】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１１４】
（正孔ブロック層）
正孔ブロック層は、陽極側から発光層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。本発明においては、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層は、特に限定されるものではないが、具体的には、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ピラザボール誘導体等を含有することができる。
また、正孔ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるため、一般的に５０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３ｎｍ〜３０ｎｍであることが更に好ましい。
【０１１５】
（電子ブロック層）
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽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。本発明においては、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層は、特に限定されるものではないが、具体的には、ＮＰＤ等のアミン化合物、カルバゾール化合物等を含有することができる。
また、電子ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるため、一般的に５０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３ｎｍ〜３０ｎｍであることが更に好ましい。
【０１１６】
（陽極）
発光層で生じた光が透過するように、一対の電極のうち少なくとも一方は透明の電極である。通常は、基板側の電極（下部電極）を陽極とし、封止基板（不図示）側の電極（上部電極）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。
【０１１７】
陽極は、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、有機電界発光素子の用途、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、更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。
【０１１８】
陽極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を形成することができる。
陽極を形成する位置は、有機電界発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができ、基板の全体に形成してもよいし、一部に形成してもよい。
【０１１９】
陽極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。
【０１２０】
陽極の厚みは、陽極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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（陰極）
陰極は、通常、有機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、有機電界発光素子の用途、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（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（例えば、Ｍｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点から、２種以上を好適に併用することができる。
【０１２３】
これらの中でも、陰極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質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。なお、陰極の材料については、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。
【０１２４】
陰極の形成方法については特に制限はなく、公知の方法に従って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８を形成することができる。
【０１２５】
陰極の厚みは、陰極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。陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。例えば、透明な陰極とする場合は、陰極の材料を１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【０１２６】
陰極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。
陰極の形成位置は特に制限はなく、有機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。
【０１２７】
陰極と有機層との間に、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０．１ｎｍ〜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。
【０１２８】
（基板）
基板は、有機電界発光素子全体を支持することができる耐熱性、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。
【０１２９】
基板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。
【０１３０】
有機材料からなる基板を用いる場合には、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基板を用いる場合には、水分や酸素の透過を抑制するため、基板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。
【０１３１】
基板の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択すればよい。一般的には、基板の形状としては、取り扱い性、有機電界発光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。基板の構造は、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、基板は、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。
【０１３２】
なお、基板とは反対側から光を取り出す、いわゆるトップエミッションタイプとする場合には、基板側から発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もできる。金属製の基板であれば、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。金属基板を用いる場合には、基板と下部電極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。
【０１３３】
（保護層）
本発明の有機電界発光素子は、保護層によって保護されていてもよい。保護層を構成する材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、又はＮｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、又はＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、又はＣａＦ２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
【０１３４】
保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、又は転写法を適用できる。
【０１３５】
（封止）
本発明の有機電界発光素子は、封止容器などの封止部材によって封止されてもよい。また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
【０１３６】
本発明の有機電界発光素子を発光させる場合は、各電極にそれぞれ制御配線、信号配線等の外部配線を接続する。これにより、本発明の有機電界発光素子を備えた発光装置を製造することができる。なお、本発明に係る有機電界発光素子を備えた発光装置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。
【０１３７】
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【０１３８】
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号公報、同６−３０１３５５号公報、同５−２９０８０号公報、同７−１３４５５８号公報、同８−２３４６８５号公報、同８−２４１０４７号公報、特許第２７８４６１５号公報、米国特許５８２８４２９号公報、同６０２３３０８号公報等に記載の駆動方法を適用することができる。
【０１３９】
（本発明の用途）
本発明の有機電界発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
【実施例】
【０１４０】
本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１４１】
＜実施例１＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子１〜４の作製）
下記に従って、図１に示す構成の有機ＥＬ素子を作製した。
・基板１：０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明基板上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
・陽極２：基板１の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
・正孔注入層３：陽極２の上に、４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−（２−ｎａｐｈｔｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（２−ＴＮＡＴＡと略記する）と、２−ＴＮＡＴＡに対して１．０質量％の２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱと略記する）と、を共蒸着した。膜厚は１６０ｎｍに蒸着であった。
・正孔輸送層４：正孔注入層３の上に、α−ＮＰＤ（Ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙ］ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）を膜厚１０ｎｍに蒸着した。
・第１の発光層５−１：正孔輸送層４の上に、下記構造の電荷輸送材料Ｂ（１，３−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ、ｍＣＰ）と下記構造の白金錯体１とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体１の比率が１５質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。ここで、電荷輸送材料Ｂ（ｍＣＰ）のＴ１は２．８９ｅＶ、Ｉｐは５．９ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶであり、白金錯体１のＴ１は２．８２ｅＶ、発光ピークは４５６ｎｍ、Ｉｐは６．３ｅＶ、Ｅａは２．９ｅＶである。
・中間層９：第１の発光層５−１の上に、下記構造の電荷輸送材料１（Ｔ１は３．１０ｅＶ、Ｉｐは６．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）を、本発明の素子１については、０．５ｎｍ、本発明の素子２については、１．０ｎｍ、本発明の素子３については、５．０ｎｍ、本発明の素子４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層５−２：中間層９の上に、電荷輸送材料Ｂ、下記構造の白金錯体２（Ｔ１は２．５２ｅＶ、発光ピークは５０３ｎｍ、Ｉｐは６．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）、及び下記構造のイリジウム錯体１（Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｔ１は２．０７ｅＶ、発光ピークは６２０ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．６ｅＶ）を、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体２が１５質量％、イリジウム錯体１が０．５質量％の比率で３元共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・電子輸送層６：第２の発光層５−２の上に、Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（III）（ＢＡｌｑと略記する）を厚み３９ｎｍに蒸着した。
・電子注入層７：電子輸送層６の上に、バソクプロイン（ＢＣＰと略記する）を厚み１ｎｍに蒸着した。
・陰極８：電子注入層７の上に、ＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した後、パタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し、陰極とした。
【０１４２】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。
【０１４３】
（本発明の素子５〜８の作製）
下記に従って、図２に示す構成の有機ＥＬ素子を作製した。
本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層５−１と５−２及び中間層と９を、下記の３つの発光層１５−１、１５−２、及び１５−３と２つの中間層１９−１及び１９−２に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子５〜８を作製した。
・第１の発光層１５−１：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ｂと白金錯体１とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体１の比率が１５質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
・中間層１９−１：第１の発光層１５−１の上に、電荷輸送材料１を、本発明の素子５については、０．５ｎｍ、本発明の素子６については、１．０ｎｍ、本発明の素子７については、５．０ｎｍ、本発明の素子８については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層１５−２：中間層１９−１の上に、電荷輸送材料Ｂと白金錯体２とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体２が１５質量％の比率で共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
・中間層１９−２：第２の発光層１５−２の上に、電荷輸送材料１を、本発明の素子５については、０．５ｎｍ、本発明の素子６については、１．０ｎｍ、本発明の素子７については、５．０ｎｍ、本発明の素子８については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第３の発光層１５−３：中間層１９−２の上に、電荷輸送材料Ｂとイリジウム錯体１を、電荷輸送材料Ｂに対してイリジウム錯体１が５質量％の比率で共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
【０１４４】
（比較の素子Ａ１の作製）
本発明の素子１の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１の作製と同様にして、比較の素子Ａ１を作製した。
【０１４５】
（比較の素子Ｂ１の作製）
本発明の素子５の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子５の作製と同様にして、比較の素子Ｂ１を作製した。
【０１４６】
（比較の素子Ｃ１〜Ｃ４の作製）
本発明の素子１の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ｂに変更し、比較の素子Ｃ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｃ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｃ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｃ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１の作製と同様にして、比較の素子Ｃ１〜Ｃ４を作製した。
【０１４７】
（比較の素子Ｄ１〜Ｄ４の作製）
本発明の素子５の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ｂに変更し、比較の素子Ｄ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｄ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｄ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｄ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子５の作製と同様にして、比較の素子Ｄ１〜Ｄ４を作製した。
【０１４８】
実施例１に用いた材料の構造を下記に示す。
【０１４９】
【化３２】
【０１５０】
【化３３】
【０１５１】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、下記に従って性能を評価した。
１）駆動電圧
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となったときの電圧を駆動電圧として測定した。
２）外部量子効率
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は、浜松ホトニクス（株）製スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１を用いて測定した。これらの数値をもとに、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２における外部量子効率を輝度換算法により算出した。
３）駆動耐久性
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となるように発光させた。該電流電圧条件で発光を継続し、輝度が５００ｃｄ／ｍ２まで減少する時間を測定した。
なお、本発明の素子１〜４、比較の素子Ｃ１〜Ｃ４については、比較の素子Ａ１の輝度半減時間を１とし、また、本発明の素子５〜８、比較の素子Ｄ１〜Ｄ４については、比較の素子Ｂ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
得られた結果を表１に示した。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１の結果より、中間層に電荷輸送材料１を用いた本発明の素子１〜８は、中間層を有しない比較の素子Ａ１〜Ｂ１、及び電荷輸送材料Ｂを用いた比較の素子Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。特に、中間層の厚みが５．０ｎｍで最も優れた性能を示した。
比較の素子に用いられた電荷輸送材料Ｂは、Ｔ１の値が２．８９ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体１のＴ１の値が２．８２ｅＶであり、その差は０．０７ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料１は、Ｔ１の値が３．１０ｅＶであって、白金錯体１のＴ１より０．２８ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１５４】
＜実施例２＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子９〜１２の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、発光層の電荷輸送材料Ｂを下記構造の電荷輸送材料Ａ（Ｔ１は２．８６ｅＶ、Ｉｐは５．８ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶ）に、白金錯体１を下記構造の白金錯体３（Ｔ１は２．７４ｅＶ、発光ピークは４６７ｎｍ、Ｉｐは６．３ｅＶ、Ｅａは２．９ｅＶ）にそれぞれ変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子９〜１２を作製した。
【０１５５】
（本発明の素子１３〜１６の作製）
実施例１の本発明の素子５〜８の作製において、発光層の電荷輸送材料Ｂを下記構造の電荷輸送材料Ａに、白金錯体１を下記構造の白金錯体３にそれぞれ変更し、その他は本発明の素子５〜８の作製と同様にして、本発明の素子１３〜１６を作製した。
【０１５６】
【化３４】
【０１５７】
（比較の素子Ｅ１の作製）
本発明の素子９の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子９の作製と同様にして、比較の素子Ｅ１を作製した。
【０１５８】
（比較の素子Ｆ１の作製）
本発明の素子１３の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１３の作製と同様にして、比較の素子Ｆ１を作製した。
【０１５９】
（比較の素子Ｇ１〜Ｇ４の作製）
本発明の素子９の作製において、中間層の電荷輸送材料１を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｇ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｇ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｇ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｇ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子９の作製と同様にして、比較の素子Ｇ１〜Ｇ４を作製した。
【０１６０】
（比較の素子Ｈ１〜Ｈ４の作製）
本発明の素子１３の作製において、中間層の電荷輸送材料１を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｈ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｈ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｈ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｈ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１３の作製と同様にして、比較の素子Ｈ１〜Ｈ４を作製した。
【０１６１】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子９〜１２、比較の素子Ｇ１〜Ｇ４については、比較の素子Ｅ１の輝度半減時間を１とし、本発明の素子１３〜１６、比較の素子Ｈ１〜Ｈ４については、比較の素子Ｆ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表２に示した。
【０１６２】
【表２】
【０１６３】
表２の結果より、中間層に電荷輸送材料１を用いた本発明の素子９〜１６は、中間層を有しない比較の素子Ｅ１〜Ｆ１、及び中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｇ１〜Ｇ４、Ｈ１〜Ｈ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
実施例１におけると同様に、比較の素子に用いられた電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料１は、Ｔ１の値が３．１０ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．３６ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１６４】
＜実施例３＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子１７〜２０の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子１７〜２０を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａと下記構造のイリジウム錯体２（Ｔ１は２．０７ｅＶ、発光ピークは６２０ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．６ｅＶ）を、電荷輸送材料Ａに対してイリジウム錯体２の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２（１，４−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、Ｔ１は３．２３ｅＶ、Ｉｐは７．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）を、本発明の素子１７については、０．５ｎｍ、本発明の素子１８については、１．０ｎｍ、本発明の素子１９については、２．０ｎｍ、本発明の素子２０については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料２、白金錯体３、及び下記構造のイリジウム錯体３（Ｔ１は２．５２ｅＶ、発光ピークは５１７ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶ）を、電荷輸送材料２に対して白金錯体３が１５質量％、イリジウム錯体３が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１６５】
【化３５】
【０１６６】
（比較の素子Ｉ１の作製）
本発明の素子１７の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１７の作製と同様にして、比較の素子Ｉ１を作製した。
【０１６７】
（比較の素子Ｊ１〜Ｊ４の作製）
本発明の素子１７の作製において、中間層の電荷輸送材料２を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｊ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｊ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｊ３については、２．０ｎｍ、比較の素子Ｊ４については５．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１７の作製と同様にして、比較の素子Ｊ１〜Ｊ４を作製した。
【０１６８】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子１７〜２０、比較の素子Ｊ１〜Ｊ４については、比較の素子Ｉ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表３に示した。
【０１６９】
【表３】
【０１７０】
表３の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子１７〜２０は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｊ１〜Ｊ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｉ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．４９ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１７１】
＜実施例４＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２１〜２４の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子２１〜２４を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａ、イリジウム錯体３、及びイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して、イリジウム錯体３が１０質量％、イリジウム錯体２が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２１については、０．５ｎｍ、本発明の素子２２については、１．０ｎｍ、本発明の素子２３については、２．０ｎｍ、本発明の素子２４については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料２及び下記構造のイリジウム錯体４（Ｔ１は２．７６ｅＶ、発光ピークは４６３ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．３ｅＶ）を、電荷輸送材料２に対してイリジウム錯体４の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１７２】
【化３６】
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２１〜２４、比較の素子Ｌ１〜Ｌ４については、比較の素子Ｋ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表４に示した。
【０１７３】
【表４】
【０１７４】
表４の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子１７〜２０は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｌ１〜Ｌ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料であるイリジウム錯体４のＴ１の値が２．７６ｅＶであり、その差は０．１０ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体４のＴ１より０．４７ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１７５】
＜実施例５＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２５〜２８の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子２５〜２８を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料２とイリジウム錯体３を、電荷輸送材料２に対して、イリジウム錯体３の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２５については、０．５ｎｍ、本発明の素子２６については、１．０ｎｍ、本発明の素子２７については、２．０ｎｍ、本発明の素子２８については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料Ａ、白金錯体３、及びイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して白金錯体３が１５質量％、イリジウム錯体２が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１７６】
（比較の素子Ｍ１の作製）
本発明の素子２５の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子２５の作製と同様にして、比較の素子Ｍ１を作製した。
【０１７７】
（比較の素子Ｎ１〜Ｎ４の作製）
本発明の素子２５の作製において、中間層の電荷輸送材料２を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｎ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｎ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｎ３については、２．０ｎｍ、比較の素子Ｎ４については５．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子２５の作製と同様にして、比較の素子Ｎ１〜Ｎ４を作製した。
【０１７８】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２５〜２８、比較の素子Ｎ１〜Ｎ４については、比較の素子Ｍ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表５に示した。
【０１７９】
【表５】
【０１８０】
表５の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子２５〜２８は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｎ１〜Ｎ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．４９ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１８１】
＜実施例６＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２９〜３２の作製）
本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の３つの発光層及び２つの中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４の作製と同様に行った。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａとイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して、イリジウム錯体２の比率が５質量％となるように共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
・第１の中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２９については、０．５ｎｍ、本発明の素子３０については、１．０ｎｍ、本発明の素子３１については、２．０ｎｍ、本発明の素子３２については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：第１の中間層の上に、電荷輸送材料２及びイリジウム錯体４を、電荷輸送材料２に対してイリジウム錯体４の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
・第２の中間層：第２の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２９〜３２について、３．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第３の発光層：第２の中間層の上に、電荷輸送材料２とイリジウム錯体３を、電荷輸送材料２に対して、イリジウム錯体３の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
【０１８２】
（比較の素子Ｏ１の作製）
本発明の素子２９の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子２９の作製と同様にして、比較の素子Ｏ１を作製した。
【０１８３】
（比較の素子Ｐ１〜Ｐ４の作製）
本発明の素子２９の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４について３．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子２９の作製と同様にして、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４を作製した。
【０１８４】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２９〜３２、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４については、比較の素子Ｏ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表６に示した。
【０１８５】
【表６】
【０１８６】
表６の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子２９〜３２は、第１の中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｐ１〜Ｐ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料であるイリジウム錯体４のＴ１の値が２．７６ｅＶであり、その差は０．１０ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、発光層のイリジウム錯体４より０．４７ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【技術分野】
【０００１】
本発明はフルカラーディスプレイ、バックライト、照明光源等の面光源やプリンター等の光源アレイ等に有効に利用できる有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ場合がある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、種々の表示素子に関する研究開発が活発であり、中でも有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、発光層若しくは発光層を含む複数の有機層と、有機層を挟んだ対向電極とから構成されている。有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子からの発光、及び前記励起子からエネルギー移動して生成した他の分子の励起子からの発光の少なくとも一方を利用した発光を得るための素子である。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、複数の発光色を組み合わせる混色によってさまざまな発光色の発光が可能となることも特徴である。
発光色の中で、特に白色発光のニーズは高い。白色発光は、一般照明における省電力、車載ディスプレイ、或いはバックライトとしても活用できる。更に、カラーフィルタを用いて青、緑、赤の画素に分けることが可能であり、フルカラー表示装置も可能である。
【０００５】
例えば、発光層に２種以上の異なる発光材料を含有し、該発光材料の少なくとも１種がオルトメタル化錯体とすることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、発光層中で複数の発光材料がそれぞれ励起子エネルギーレベルに差があり、共に効率良く発光させるのは容易ではない。また、生成した励起子が隣接層に拡散し、消光されたりするため、効率が低下する問題があった。
【０００６】
また、発光ピーク波長が５００ｎｍ以下の青色燐光発光材料とホスト材料を含有する発光層の構成において、ホスト材料の基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が青色燐光発光材料のＴ１より１．０５倍以上１．３８倍以下となる青色燐光発光材料とホスト材料の組合せの発光層が高い発光効率を与えることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。ホスト材料として、特定構造のアゾール化合物が開示されている。
更に、青色燐光発光材料を発光させるためには、大きな励起３重項エネルギーが必要であって、発光層の電荷輸送材料として特定構造のカルバゾール化合物が大きな励起３重項エネルギーを有していることから、青色燐光発光材料と該カルバゾール化合物を含有する発光層は、高効率の青色燐光発光を与えるとされている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、特許文献２，３の構成では、依然として、発光層から隣接層に漏れ出す励起子による非効率化を改良することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３１９７８０号公報
【特許文献２】特開２００２−１００４７６号公報
【特許文献３】特開２００４−２７３１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、駆動電圧が低く、発光効率が高い有機電界発光素子を提供することを課題とする。特に、白色発光素子として有用な有機電界発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記課題は、下記の手段により解決されるものである。
＜１＞ 基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
＜２＞ 前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記緑色燐光発光材料と前記赤色燐光発光材料とを含有する層の２層からなることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞ 前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、前記緑色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層をこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記緑色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜４＞ 前記発光層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層のこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記青色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であることを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 前記中間層の膜厚が、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜４＞のいずれか１に記載の有機電界発光素子。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動電圧が低く、発光効率が高い有機電界発光素子が提供される。特に、白色発光素子として有用な有機電界発光素子が提供される。
本発明の有機ＥＬ素子は、少なくとも２層の発光層を有する有機電界発光素子であって、前記発光層間に高Ｔ１の電荷輸送材料を含有する中間層が配置されている。該中間層は、最低励起三重項エネルギーの高い燐光発光材料を含有する発光層で生成した励起子が、最低励起三重項エネルギーがより低い燐光発光材料を含有する他方の発光層へ励起子の拡散を阻止している。また、該中間層は電荷輸送材料を含有するため電荷移動を妨げることがない。従って、各発光層で生成した励起子は、各層内に閉じ込められ、該層内で有効に発光することができるので、発光効率が向上する。本発明における中間層は、電荷移動を妨げることがなく、また、薄層で機能することができるので、駆動電圧を増加させることなく、かつ、駆動耐久性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の有機電界発光素子について詳細に説明する。
一般的に、発光層中に赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の各色に対応した燐光発光材料を含ませて白色発光する有機電界発光素子を製造する場合、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が高い青色発光材料から、Ｔ１が低い緑色発光材料又は赤色発光材料に励起子のエネルギー移動が生じるため、例えば、各発光材料のドープ濃度を同等にすると、青色がほとんど発光せず、白色発光が得られない。このため、発光層内での三重項励起子のエネルギー移動を抑制し、確実に白色を得る手法として、発光層を２層或いは３層に分割し、ＲＧＢ各色に対応した発光材料を、それぞれ別の発光層に分離して添加し、各層内でそれぞれの色を確実に発光させる構成を有する白色発光素子が知られている。具体的には、例えば、青色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｂ発光層」と称する）と、緑色燐光発光材料及び赤色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「ＧＲ発光層」と称する）と、に発光層を分割した態様、又は、青色燐光発光材料を含んだ発光層（Ｂ発光層）、緑色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｇ発光層」と称する）、及び、赤色燐光発光材料を含んだ発光層（以下、適宜「Ｒ発光層」と称する）に発光層を分割した態様などである。
しかしながら、上記のように発光層を分割した場合であっても、Ｔ１が高い燐光発光材料を含んだ発光層から、隣接するＴ１がより低い燐光発光材料を含有する他方の発光層へ励起子エネルギーが拡散してしまう問題が生じる。その対策として、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光層の膜厚を厚く調整して対応することが知られているが、この対応では、駆動電圧、駆動耐久性、外部量子効率等の素子の特性が犠牲となる弊害を生じる。
【００１３】
本発明者らは、検討を行った結果、青色発光材料から緑色及び赤色の各発光材料への励起子のエネルギー移動は、電荷輸送性材料（ホスト材料）を経由すると考えられることから、Ｔ１の高い電荷輸送材料を薄層として各発光層間に挟むことにより、励起子のエネルギー移動の抑制が可能となり、各発光層内で確実に各色を発光させることが可能となり、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性も高い白色発光の有機電界発光素子を提供できることを見出した。
【００１４】
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、少なくとも２層の発光層が、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料のいずれか１つを含有しており、それらが互いに異なる発光ピークを有するものであれば、特に限定されない。そのため、発光層の各々含まれる燐光発光材料は用途等に応じて選択すればよいが、上述の中間層の設置による励起子のエネルギー移動の抑制効果を高め、更には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色の混色によって白色発光させる有機電界発光素子とするためには、以下の態様であることが好ましい。
例えば、発光層が２層の場合には、一方の発光層に、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料の内いずれか１色の燐光発光材料を含有させ、他方の発光層に、残りの２色の燐光発光材料を含有させることが好ましい。青色、緑色、及び赤色の３色の燐光発光材料をどちらの発光層にどのような組み合わせで含有させるのかについては、特に限定されないが、前述のように、青色燐光発光材料から緑色及び赤色の各発光材料への励起子のエネルギー移動が問題となる場合には、一方の発光層に青色燐光発光材料を、他方の発光層に緑色及び赤色の各燐光発光材料を含有させることが好ましい。
また、発光層が３層の場合には、３つの発光層の各々に、上述の青色、緑色、及び赤色の燐光発光材料の内、互いに異なる色の燐光発光材料を含有させることが好ましい。
【００１６】
本発明の有機電界発光素子は、必要に応じて他の機能層を有してもよい。例えば、以下のような層構成を採用することができるが、これらに限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。
以下に示す層構成では、（１）〜（８）において陽極側に第１の発光層、陰極側に第２の発光層が配置され、又は、（９）〜（１６）において陽極側に第１の発光層、陰極側に第３の発光層が配置されているが、（１）〜（８）における第１の発光層と第２の発光層の位置は、又は、（９）〜（１６）における第１の発光層と第３の発光層の位置は、互いに逆であってもよい。
【００１７】
（１）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（２）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（３）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
（４）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（５）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（６）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（７）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／陰極
（８）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（９）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１０）陽極／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１１）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／陰極
（１２）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１３）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１４）陽極／正孔輸送層／電子ブロック層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（１５）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／陰極
（１６）陽極／正孔注入層／電子ブロック層／正孔輸送層／第１の発光層／中間層／第２の発光層／中間層／第３の発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００１８】
次に、本発明の有機電界発光素子の構成を図面により、詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
図１に示される有機電界発光素子１０Ａは、基板１上に、対向配置された一対の電極２，８と、これらの電極２，８に挟まれた有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、及び電子輸送層６、電子注入層７）と、を有しており、発光層が２層からなる態様を示している。
以下の説明においては、適宜、陽極２が、基板１に接する下部電極として機能する構成について説明するが、一対の電極２，８と有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、及び電子輸送層６、電子注入層７）との積層順はそのままで、上下を逆にし、陰極８が、基板１に接する下部電極として機能するような構成としてもよい。
【００１９】
第１の発光層５−１及び第２の発光層５−２は、電界印加時に、陽極２、正孔注入層３、又は正孔輸送層４から正孔を受け取り、陰極８、電子注入層７、又は電子輸送層６から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
有機電界発光素子１０Ａでは、第１の発光層５−１は、青色発光（Ｂ発光）層であり、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する。一方、第２の発光層５−２は、緑色と赤色の発光（Ｇ＋Ｒ発光）層であり、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料と、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する。
また、第１の発光層５−１と第２の発光層５−２の間には中間層９が配置されている。この中間層９は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上である電荷輸送材料であって、且つ、第１の発光層５−１及び第２の発光層５−２に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．０８ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。
【００２０】
また、２層の発光層を有する態様としては、図３に示される有機電界発光素子１０Ｂのようなものであってもよい。ここで、図３は、図１に示される、本発明の第１の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
図３に示されるように、有機電界発光素子１０Ｂは、第１の発光層２５−１が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料と、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料と、を含有する、緑色と赤色の発光（Ｇ＋Ｒ発光）層であり、また、第２の発光層２５−２が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する、青色発光（Ｂ発光）層である以外は、図１に示される有機電界発光素子１０Ａと同様の層構成を有する。つまり、有機電界発光素子１０Ｂでは、第１の発光層２５−１と第２の発光層２５−２との間に中間層２９が配置される。
【００２１】
なお、中間層９による励起子のエネルギー移動の抑制効果の観点から、図１に示されるように、第１の発光層５−１が青色発光層で、第２の発光層５−２が緑色と赤色の発光層であること、図３に示されるように、第１の発光層２５−１が緑色と赤色の発光層で、第２の発光層２５−２が青色発光層であることが好ましいが、本発明はこれらの組み合わせに限定されるものではない。
つまり、図１及び図３に例示されるように、発光層が２層からなる場合、一方の発光層に、青色、緑色、及び赤色のいずれか１色の燐光発光材料が含有され、他方の発光層に、残りの２色の燐光発光材料が含有されていれば、本発明の有機電界発光素子となり、本発明の効果を十分に得ることができる。これは、後述する実施例３〜５に記載の本発明の素子においても立証されていることである。
【００２２】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の断面構成を示す概念図である。
図２に示される有機電界発光素子１００Ａは、対向配置された一対の電極２，８と、これらの電極２，８に挟まれた有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７）とを有しており、発光層が３層からなる態様を示している。
以下の説明においては、適宜、陽極２が、基板１に接する下部電極として機能する構成について説明するが、一対の電極２，８と有機層（正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７）との積層順はそのままで、上下を逆にし、陰極８が、基板１に接する下部電極として機能するような構成としてもよい。
【００２３】
有機電界発光素子１００Ａにおいて、第１の発光層１５−１は青色発光（Ｂ発光）層であり、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する。第２の発光層１５−２は緑色発光（Ｇ発光）層であり、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する。更に、第３の発光層１５−３は赤色発光（Ｒ発光）層であり、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する。
また、第１の発光層１５−１と第２の発光層１５−２との間には第１の中間層１９−１が、また、第２の発光層１５−２と第３の発光層１５−３との間には第２の中間層１９−２が配置されている。
この第１の中間層１９−１及び第１の中間層１９−２は、それぞれ、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上である電荷輸送材料であって、且つ、第１の発光層１５−１及び第２の発光層１５−２に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．０８ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。
【００２４】
また、３層の発光層を有する態様としては、図４に示される有機電界発光素子１００Ｂのようなものであってもよい。ここで、図４は、図２に示される、本発明の第２の実施形態に係る有機電界発光素子の変更例の断面構成を示す概念図である。
図４に示されるように、有機電界発光素子１００Ｂは、第１の発光層３５−１が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する緑色発光（Ｇ発光）層であり、第２の発光層３５−２が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する青色発光（Ｂ発光）層であり、第３の発光層３５−３が、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する赤色発光（Ｒ発光）層である以外は、図２に示される有機電界発光素子１００Ａと同様の層構成を有する。つまり、有機電界発光素子１００Ｂでは、第１の発光層３５−１と第２の発光層３５−２との間に第１の中間層３９−１が、また、第２の発光層３５−２と第３の発光層３５−３との間に第１の中間層３９−２が配置される。
また、３層の発光層を有する態様としては、図示していないが、第１の発光層が、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料を含有する赤色発光（Ｒ発光）層であり、第２の発光層が、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料を含有する青色発光（Ｂ発光）層であり、第３の発光層が、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料を含有する緑色発光（Ｇ発光）層であってもよい。
このように、３層の発光層を有する場合には、青色発光（Ｂ発光）層、赤色発光（Ｒ発光）層、及び緑色発光（Ｇ発光）層について、その配置される順序は特に限定されない。
【００２５】
図１〜図４に示すいずれの構成においても、青色燐光発光材料から緑色及び赤色の各燐光発光材料への励起子のエネルギー移動は、Ｔ１の高い電荷輸送材料を含有する中間層により抑制される結果、各発光層内で確実に各色を発光させることが可能となり、駆動電圧が低下し、外部量子効率が高く、駆動耐久性が向上する。
【００２６】
次に、本発明の有機電界発光素子を構成する各要素について、詳細に説明する。
（発光層）
本発明の有機電界発光素子において、発光層は、前述のように少なくとも２層からなるものである。この発光層には、少なくとも１つの燐光発光材料が含有され、この燐光発光材料の働きにより、発光層となりうる。
発光層に用いられる燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
【００２７】
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、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、ルテチウムが挙げられる。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。
【００２８】
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）、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、フェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、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。
【００２９】
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、特開２００２−３０２６７１、特開２００２−１１７９７８、特開２００２−２２５３５２、特開２００２−２３５０７６、特開２００３−１２３９８２、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、特開２００６−２５６９９９、特開２００７−１９４６２等の特許文献に記載の燐光発光材料などが挙げられる。
【００３０】
また、本発明における燐光発光材料として、電子輸送性燐光発光材料又は正孔輸送性燐光発光材料を用いることができる。
【００３１】
＜電子輸送性燐光発光材料＞
電子輸送性燐光発光材料としては、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。
好ましく用いることのできる材料は、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、白金、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、及びルテシウム錯体を挙げることができる。より好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、又は白金錯体であり、最も好ましくは白金錯体である。白金錯体の具体例を以下に示すが、これらに限定されものではない。
【００３２】
【化１】
【００３３】
【化２】
【００３４】
【化３】
【００３５】
【化４】
【００３６】
【化５】
【００３７】
【化６】
【００３８】
【化７】
【００３９】
【化８】
【００４０】
【化９】
【００４１】
【化１０】
【００４２】
【化１１】
【００４３】
＜正孔輸送性燐光発光材料＞
本発明における燐光発光材料として、正孔輸送性燐光発光材料を用いることができる。
正孔輸送性燐光発光材料としては、好ましくは、その電子親和力（Ｅａ）が２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下であり、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．０ｅＶ以上６．３ｅＶ以下の正孔輸送性燐光発光材料である。
好ましく用いることのできる材料は、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、白金、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、及びルテシウム錯体を挙げることができ、より好ましくは、イリジウム錯体である。
具体的なイリジウム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。
【００４４】
【化１２】
【００４５】
【化１３】
【００４６】
【化１４】
【００４７】
【化１５】
【００４８】
これらの中で、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
【化１６】
【００５０】
【化１７】
【００５１】
また、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
【化１８】
【００５３】
【化１９】
【００５４】
更に、５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料としては、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５５】
【化２０】
【００５６】
【化２１】
【００５７】
（ホスト材料）
本発明における発光層は、ホスト材料を含有するのが好ましい。
ホスト材料とは、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。本明細書において「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の５％以下であり、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは１％以下であることをいう。
本発明における燐光発光材料が、電子輸送性である場合は、ホスト材料は、好ましくは、正孔輸送性材料であり、逆に、本発明における燐光発光材料が、正孔輸送性である場合は、ホスト材料は、好ましくは、電子輸送性材料である。
【００５８】
＜正孔輸送性ホスト材料＞
本発明における発光層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。
好ましい最低三重項励起準位（以下Ｔ１とする）は好ましくは２．２ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、更に好ましくは２．４ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、最も好ましくは２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下である。
【００５９】
このような正孔輸送性ホスト材料としては、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、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、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、チオフェン誘導体が好ましく、分子内にインドール骨格、カルバゾール骨格、アザインドール骨格、アザカルバゾール骨格、又は芳香族第三級アミン骨格を複数個有するものがより好ましい。
本発明における特に好ましい正孔輸送性ホスト材料は、カルバゾール誘導体である。
また、本発明においてはホスト材料の水素を一部又はすべて重水素に置換したホスト材料を用いることができる（例えば、特願２００８−１２６１３０号出願明細書、特表２００４−５１５５０６号公報参照）。
このような正孔輸送性ホスト材料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。
【００６０】
【化２２】
【００６１】
【化２３】
【００６２】
【化２４】
【００６３】
【化２５】
【００６４】
【化２６】
【００６５】
＜電子輸送性ホスト材料＞
本発明に用いられる電子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、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３．４ｅＶ以下であることがより好ましく、２．８ｅＶ以上３．３ｅＶ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。
好ましい最低三重項励起準位（Ｔ１）は好ましくは２．２ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、更に好ましくは２．４ｅＶ以上３．７ｅＶ以下であり、最も好ましくは２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下である。
【００６６】
このような電子輸送性ホスト材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、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、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、及びそれらの誘導体（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。
【００６７】
電子輸送性ホスト材料として好ましくは、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つの窒素原子又は酸素原子又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、又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、又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、白金イオン、又はパラジウムイオンである。
【００６８】
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。
【００６９】
前記配位子として、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数３〜１５であり、単座配位子であっても２座以上の配位子であっても良い。好ましくは２座以上６座以下の配位子である。また、２座以上６座以下の配位子と単座の混合配位子も好ましい。
配位子としては、例えば、アジン配位子（例えば、ピリジン配位子、ビピリジル配位子、ターピリジン配位子などが挙げられる。）、ヒドロキシフェニルアゾール配位子（例えば、ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾピリジン配位子などが挙げられる。）、アルコキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシ、２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。）、アリールオキシ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えば、フェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、２−ナフチルオキシ、２，４，６−トリメチルフェニルオキシ、４−ビフェニルオキシなどが挙げられる。）、
【００７０】
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、及びキノリルオキシなどが挙げられる。）、アルキルチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば、メチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。）、アリールチオ配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えば、フェニルチオなどが挙げられる。）、ヘテロアリールチオ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えば、ピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、及び２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。）、シロキシ配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数３〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、及びトリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる。）、芳香族炭化水素アニオン配位子（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２５、特に好ましくは炭素数６〜２０であり、例えば、フェニルアニオン、ナフチルアニオン、及びアントラニルアニオンなどが挙げられる。）、芳香族ヘテロ環アニオン配位子（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数２〜２５、特に好ましくは炭素数２〜２０であり、例えば、ピロールアニオン、ピラゾールアニオン、トリアゾールアニオン、オキサゾールアニオン、ベンゾオキサゾールアニオン、チアゾールアニオン、ベンゾチアゾールアニオン、チオフェンアニオン、及びベンゾチオフェンアニオンなどが挙げられる。）、インドレニンアニオン配位子などが挙げられ、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、又はシロキシ配位子であり、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、又は芳香族ヘテロ環アニオン配位子である。
【００７１】
金属錯体電子輸送性ホスト材料の例としては、例えば、特開２００２−２３５０７６号公報、特開２００４−２１４１７９号公報、特開２００４−２２１０６２号公報、特開２００４−２２１０６５号公報、特開２００４−２２１０６８号公報、特開２００４−３２７３１３号公報等に記載の化合物が挙げられる。
【００７２】
このような電子輸送性ホスト材料としては、具体的には、例えば、以下の材料を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００７３】
【化２７】
【００７４】
【化２８】
【００７５】
【化２９】
【００７６】
本発明においては、より発光効率の向上、耐久性の向上の目的で、特開２００５−２３３０３７号公報、特開２００６−１６５５２６号公報、特願２００７−３２５８７、特開２００８−１９８８０１号公報に開示されている方法で２種類上の以上のホール輸送性ホストや電子輸送性ホストを混合しても良い。また、本発明において、より発光効率の向上、耐久性の向上の目的で特開２００５−２９４２５０号公報に開示されている方法でアダマンタン化合物等の炭化水素化合物を有効に添加することができる。
【００７７】
発光層に含まれるホスト材料は１種であっても２種以上であってもよく、２種以上の場合は、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。
【００７８】
本発明における発光層において、前述した、燐光発光材料とホスト材料との比率は質量比で５０：５０〜０．１：９９．９であるが、好ましくは４０：６０〜１：９９、更に好ましくは３０：７０〜３：９７である。
また、発光層においては発光効率の向上、耐久性向上の目的で、特開２００９−３２９７６号公報、特開２００９−３２９７７号公報、特開２００９−３２９８８号公報、特開２００９−３２９８９号公報、特開２００９−３２９９０号公報に開示されている方法で発光材料の濃度は順次若しくは段階的に変化させることができる。
【００７９】
前述した青色燐光発光材料は、発光層に５質量％〜３０質量％含有されることが好ましく、１０質量％〜２５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における青色燐光発光材料の濃度が５質量％以上であれば、青色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整も容易である。一方、発光層中における青色燐光発光材料の濃度が３０質量％以下であれば、他の色（緑及び赤）に比べて青色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８０】
また、青色燐光発光材料を含有する青色発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００８１】
更に、青色発光層に含まれる上記ホスト材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、７０質量％以上であることが好ましく、７５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更に好ましい。ホスト材料は単独でも２種以上含まれていてもよい。
【００８２】
青色発光層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。
【００８３】
前述したように、緑色燐光発光材料及び赤色燐光発光材料は、それぞれ、緑色発光層や赤色発光層に含有されてもよいし、緑色燐光発光材料と赤色燐光発光材料とが混合されて同一の発光層に含有されてもよいし、青色燐光発光材料と混合されて同一の発光層に含有されてもよい。
【００８４】
緑色燐光発光材料は、発光層に５質量％〜３０質量％含有されることが好ましく、１０質量％〜２５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における緑色燐光発光材料の濃度が５質量％以上であれば、緑色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整も容易である。一方、発光層中における緑色燐光発光材料の濃度が３０質量％以下であれば、他の色（青及び赤）に比べて緑色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８５】
赤色燐光発光材料は、発光層に０．２質量％〜１０質量％であることが好ましく、０．２質量％〜５質量％含有されることがより好ましい。発光層中における赤色燐光発光材料の濃度が０．２質量％以上であれば、赤色光を確実に発することができるとともに、成膜の際にドープ量の調整が容易である。一方、発光層中における赤色燐光発光材料の濃度が１０質量％以下であれば、他の色（青及び緑）に比べて赤色が強くなり過ぎることが抑制され、白色光を発する有機電界発光素子をより確実に製造することができる。
【００８６】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００８７】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層に含まれる上記ホスト材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、７０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。ホスト材料は単独でも２種以上含まれていてもよい。
【００８８】
緑色燐光発光材料及び／又は赤色燐光発光材料を含有する発光層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであることが更に好ましい。
【００８９】
（中間層）
本発明においては、１つの発光層で生じた励起子のエネルギーが他の発光層へと移動することを抑制するために、発光層間には中間層を設ける。特に、青色発光層で生じた励起子が他の発光層にエネルギー移動するのを抑制するため設けられることが好ましい。
本発明における中間層には、最低励起三重項エネルギー準位（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であるとともに、発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料（例えば、青色燐光発光材料）のＴ１よりも０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料を含有する。該電荷輸送材料のＴ１は、２．８ｅＶ以上であることがより好ましく、２．９ｅＶ以上であることが更に好ましく、また、発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１との差（ΔＴ１）は、０．２０ｅＶ以上であることが好ましく、０．２８ｅＶ以上であることがより好ましい。
【００９０】
中間層に含有される電荷輸送材料としては、例えば、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、前述した正孔輸送性ホスト材料、電子輸送性ホスト材料、後述する正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。
【００９１】
中間層に含有される電荷輸送材料の濃度は、効率的に電荷を輸送し、また、再結合させるため、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが更に好ましい。なお、中間層には上記電荷輸送材料が２種以上含まれていてもよい。
【００９２】
中間層に含有される電荷輸送材料として具体的には、例えば、以下に示すものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００９３】
【化３０】
【００９４】
【化３１】
【００９５】
中間層の厚みは特に限定されるものではないが、発光効率の向上、駆動電圧の低下などの観点から、０．１ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましく、０．１ｎｍ〜５ｎｍであることがより好ましく、０．１ｎｍ〜３ｎｍであることが更に好ましい。
【００９６】
また、複数の発光層と中間層を合わせた総厚みは、好ましくは１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、より好ましくは２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、更に好ましくは、２５ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。総厚みが１０ｎｍ以上であれば、発光効率及び耐久性の向上を図ることができ、６０ｎｍ以下であれば駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【００９７】
また、白色発光させるため、青色、緑色、赤色の燐光発光材料の発光ピーク波長における最小値と最大値の発光強度比が５：９５〜５０：５０の範囲にあることが好ましく、２０：８０〜４０：６０がより好ましい。本発明の有機電界発光素子では、各燐光発光材料間での励起子のエネルギー移動が抑制されるため、ＲＧＢの各発光領域で発光ピークが明瞭に現れ、特に、最小値と最大値の発光強度比が上記範囲にあれば、各発光材料による発光が混ざって、色むらの少ない白色光を発する有機電界発光素子がより確実に得られる。
【００９８】
（層構成）
本発明の有機電界発光素子は、電極対間に少なくとも第１の発光層と第２の発光層を含む構成とするが、電極対と発光層との間に他の有機層を設けることができる。本発明において、発光層及び中間層以外の有機層としては、前述したとおり、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層等が挙げられる。
具体的には、本発明の有機電界発光素子は、例えば、図１に示されるように、基板１上に、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層５−１、中間層９、第２の発光層５−２、電子輸送層６、電子注入層７の順に積層されている態様が挙げられ、更に、例えば、正孔輸送層４と第１の発光層５−１との間には電荷ブロック層を、また、第２の発光層５−２と電子輸送層６との間には正孔ブロック層等を有していてもよい。
【００９９】
本発明の有機電界発光素子の別の態様としては、図２に示されるように、基板１上に、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、第１の発光層１５−１、第１の中間層１９−１、第２の発光層１５−２、第２の中間層１９−２、第３の発光層１５−３、及び電子輸送層６、電子注入層７の順に積層されている態様が挙げられ、更に、例えば、正孔輸送層４と第１の発光層１５−１との間には電荷ブロック層を、また、第２の発光層１５−２と電子輸送層６との間には正孔ブロック層等を有していてもよい。
なお、図１及び図２に示される構成において、陽極２と正孔輸送層４との間の正孔注入層３は有せずともよく、陰極８と電子輸送層６との間の電子注入層７は有せずともよい。また、各有機層は複数の二次層に分かれていてもよい。
【０１００】
なお、本発明の有機電界発光素子において、２層の発光層を有する態様（層構成）の場合、陽極側から順に、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．１ｅＶ以上６．４ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が１．２ｅＶ以上３．１ｅＶ以下である正孔輸送性ホスト材料を含む発光層と、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．５ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下である電子輸送性ホスト材料、及び／又は、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．０ｅＶ以下であり、且つ、電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下である電子輸送性燐光発光材料を含む発光層と、からなる態様であることが好ましい。
このような層構成とすることで、電子の正孔輸送層への漏れ、正孔の電子輸送層への漏れを抑制し、効率、耐久性を向上することができる。
【０１０１】
次に、本発明の有機電界発光素子における発光層及び中間層以外の有機層、電極、基板等について説明する。
【０１０２】
（正孔注入層、正孔輸送層）
本発明における正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
【０１０３】
正孔注入層は、正孔の移動のキャリアとなる電子受容性材料を含有するのが好ましい。正孔注入層に導入する電子受容性材料としては、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、及び五塩化アンチモンなどのルイス酸化合物を好適に用いることができる。
【０１０４】
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン原子、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、フラーレン類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、及びＣ７０などが挙げられる。
【０１０５】
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、又は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、又は２，３，５，６−テトラシアノピリジンが特に好ましい。
【０１０６】
これらの電子受容性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性材料の使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることがより好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが更に好ましい。該使用量が、正孔注入層材料に対して０．０１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、５０質量％を超えると正孔注入能力が損なわれるため好ましくない。
【０１０７】
正孔注入層、正孔輸送層を構成する材料としては、具体的には、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、ピラゾール誘導体、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、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、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、又はカーボン等が好ましい。
【０１０８】
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１０９】
（電子注入層、電子輸送層）
電子注入層、電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入された正孔を障壁する機能のいずれかを有している層である。
【０１１０】
電子注入層、或いは電子輸送層に導入される電子供与性材料としては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属などが好適に用いられる。
特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、及びＹｂなどが挙げられる。
【０１１１】
これらの電子供与性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子供与性材料の使用量は、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、０．２質量％〜７０質量％であることが更に好ましく、０．３質量％〜５０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、電子輸送層材料に対して０．１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、９９質量％を超えると電子輸送能力が損なわれるため好ましくない。
【０１１２】
電子注入層、電子輸送層を構成する材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレン及び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、及びそれらの誘導体（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。
【０１１３】
電子注入層、電子輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
【０１１４】
（正孔ブロック層）
正孔ブロック層は、陽極側から発光層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。本発明においては、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層は、特に限定されるものではないが、具体的には、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ピラザボール誘導体等を含有することができる。
また、正孔ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるため、一般的に５０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３ｎｍ〜３０ｎｍであることが更に好ましい。
【０１１５】
（電子ブロック層）
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽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。本発明においては、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層は、特に限定されるものではないが、具体的には、ＮＰＤ等のアミン化合物、カルバゾール化合物等を含有することができる。
また、電子ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるため、一般的に５０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３ｎｍ〜３０ｎｍであることが更に好ましい。
【０１１６】
（陽極）
発光層で生じた光が透過するように、一対の電極のうち少なくとも一方は透明の電極である。通常は、基板側の電極（下部電極）を陽極とし、封止基板（不図示）側の電極（上部電極）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。
【０１１７】
陽極は、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、有機電界発光素子の用途、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、更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。
【０１１８】
陽極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を形成することができる。
陽極を形成する位置は、有機電界発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができ、基板の全体に形成してもよいし、一部に形成してもよい。
【０１１９】
陽極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。
【０１２０】
陽極の厚みは、陽極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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（陰極）
陰極は、通常、有機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、有機電界発光素子の用途、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（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（例えば、Ｍｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点から、２種以上を好適に併用することができる。
【０１２３】
これらの中でも、陰極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質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。なお、陰極の材料については、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。
【０１２４】
陰極の形成方法については特に制限はなく、公知の方法に従って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８を形成することができる。
【０１２５】
陰極の厚みは、陰極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。陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。例えば、透明な陰極とする場合は、陰極の材料を１ｎｍ〜１０ｎｍ程度の厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
【０１２６】
陰極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。
陰極の形成位置は特に制限はなく、有機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。
【０１２７】
陰極と有機層との間に、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０．１ｎｍ〜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。
【０１２８】
（基板）
基板は、有機電界発光素子全体を支持することができる耐熱性、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。
【０１２９】
基板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。
【０１３０】
有機材料からなる基板を用いる場合には、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基板を用いる場合には、水分や酸素の透過を抑制するため、基板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。
【０１３１】
基板の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択すればよい。一般的には、基板の形状としては、取り扱い性、有機電界発光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。基板の構造は、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、基板は、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。
【０１３２】
なお、基板とは反対側から光を取り出す、いわゆるトップエミッションタイプとする場合には、基板側から発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もできる。金属製の基板であれば、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。金属基板を用いる場合には、基板と下部電極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。
【０１３３】
（保護層）
本発明の有機電界発光素子は、保護層によって保護されていてもよい。保護層を構成する材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、又はＮｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、又はＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、又はＣａＦ２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。
【０１３４】
保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、又は転写法を適用できる。
【０１３５】
（封止）
本発明の有機電界発光素子は、封止容器などの封止部材によって封止されてもよい。また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
【０１３６】
本発明の有機電界発光素子を発光させる場合は、各電極にそれぞれ制御配線、信号配線等の外部配線を接続する。これにより、本発明の有機電界発光素子を備えた発光装置を製造することができる。なお、本発明に係る有機電界発光素子を備えた発光装置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。
【０１３７】
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
【０１３８】
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号公報、同６−３０１３５５号公報、同５−２９０８０号公報、同７−１３４５５８号公報、同８−２３４６８５号公報、同８−２４１０４７号公報、特許第２７８４６１５号公報、米国特許５８２８４２９号公報、同６０２３３０８号公報等に記載の駆動方法を適用することができる。
【０１３９】
（本発明の用途）
本発明の有機電界発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
【実施例】
【０１４０】
本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１４１】
＜実施例１＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子１〜４の作製）
下記に従って、図１に示す構成の有機ＥＬ素子を作製した。
・基板１：０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角のガラス基板を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明基板上に真空蒸着法にて以下の層を蒸着した。本実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
・陽極２：基板１の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を膜厚１００ｎｍに蒸着した。
・正孔注入層３：陽極２の上に、４，４’，４”−Ｔｒｉｓ（Ｎ−（２−ｎａｐｈｔｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ（２−ＴＮＡＴＡと略記する）と、２−ＴＮＡＴＡに対して１．０質量％の２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱと略記する）と、を共蒸着した。膜厚は１６０ｎｍに蒸着であった。
・正孔輸送層４：正孔注入層３の上に、α−ＮＰＤ（Ｂｉｓ［Ｎ−（１−ｎａｐｈｔｈｙｌ）−Ｎ−ｐｈｅｎｙ］ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）を膜厚１０ｎｍに蒸着した。
・第１の発光層５−１：正孔輸送層４の上に、下記構造の電荷輸送材料Ｂ（１，３−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ、ｍＣＰ）と下記構造の白金錯体１とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体１の比率が１５質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。ここで、電荷輸送材料Ｂ（ｍＣＰ）のＴ１は２．８９ｅＶ、Ｉｐは５．９ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶであり、白金錯体１のＴ１は２．８２ｅＶ、発光ピークは４５６ｎｍ、Ｉｐは６．３ｅＶ、Ｅａは２．９ｅＶである。
・中間層９：第１の発光層５−１の上に、下記構造の電荷輸送材料１（Ｔ１は３．１０ｅＶ、Ｉｐは６．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）を、本発明の素子１については、０．５ｎｍ、本発明の素子２については、１．０ｎｍ、本発明の素子３については、５．０ｎｍ、本発明の素子４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層５−２：中間層９の上に、電荷輸送材料Ｂ、下記構造の白金錯体２（Ｔ１は２．５２ｅＶ、発光ピークは５０３ｎｍ、Ｉｐは６．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）、及び下記構造のイリジウム錯体１（Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｔ１は２．０７ｅＶ、発光ピークは６２０ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．６ｅＶ）を、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体２が１５質量％、イリジウム錯体１が０．５質量％の比率で３元共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・電子輸送層６：第２の発光層５−２の上に、Ｂｉｓ−（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｏ）−４−（ｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｅｎｏｌａｔｅ）−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ（III）（ＢＡｌｑと略記する）を厚み３９ｎｍに蒸着した。
・電子注入層７：電子輸送層６の上に、バソクプロイン（ＢＣＰと略記する）を厚み１ｎｍに蒸着した。
・陰極８：電子注入層７の上に、ＬｉＦを厚み１ｎｍに蒸着した後、パタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し、陰極とした。
【０１４２】
作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。
【０１４３】
（本発明の素子５〜８の作製）
下記に従って、図２に示す構成の有機ＥＬ素子を作製した。
本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層５−１と５−２及び中間層と９を、下記の３つの発光層１５−１、１５−２、及び１５−３と２つの中間層１９−１及び１９−２に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子５〜８を作製した。
・第１の発光層１５−１：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ｂと白金錯体１とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体１の比率が１５質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
・中間層１９−１：第１の発光層１５−１の上に、電荷輸送材料１を、本発明の素子５については、０．５ｎｍ、本発明の素子６については、１．０ｎｍ、本発明の素子７については、５．０ｎｍ、本発明の素子８については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層１５−２：中間層１９−１の上に、電荷輸送材料Ｂと白金錯体２とを、電荷輸送材料Ｂに対して白金錯体２が１５質量％の比率で共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
・中間層１９−２：第２の発光層１５−２の上に、電荷輸送材料１を、本発明の素子５については、０．５ｎｍ、本発明の素子６については、１．０ｎｍ、本発明の素子７については、５．０ｎｍ、本発明の素子８については１０．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第３の発光層１５−３：中間層１９−２の上に、電荷輸送材料Ｂとイリジウム錯体１を、電荷輸送材料Ｂに対してイリジウム錯体１が５質量％の比率で共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
【０１４４】
（比較の素子Ａ１の作製）
本発明の素子１の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１の作製と同様にして、比較の素子Ａ１を作製した。
【０１４５】
（比較の素子Ｂ１の作製）
本発明の素子５の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子５の作製と同様にして、比較の素子Ｂ１を作製した。
【０１４６】
（比較の素子Ｃ１〜Ｃ４の作製）
本発明の素子１の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ｂに変更し、比較の素子Ｃ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｃ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｃ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｃ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１の作製と同様にして、比較の素子Ｃ１〜Ｃ４を作製した。
【０１４７】
（比較の素子Ｄ１〜Ｄ４の作製）
本発明の素子５の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ｂに変更し、比較の素子Ｄ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｄ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｄ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｄ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子５の作製と同様にして、比較の素子Ｄ１〜Ｄ４を作製した。
【０１４８】
実施例１に用いた材料の構造を下記に示す。
【０１４９】
【化３２】
【０１５０】
【化３３】
【０１５１】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、下記に従って性能を評価した。
１）駆動電圧
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となったときの電圧を駆動電圧として測定した。
２）外部量子効率
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、発光させた。その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は、浜松ホトニクス（株）製スペクトルアナライザーＰＭＡ−１１を用いて測定した。これらの数値をもとに、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２における外部量子効率を輝度換算法により算出した。
３）駆動耐久性
東陽テクニカ（株）製ソースメジャーユニット２４００を用いて、直流電圧を各素子に印加し、輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となるように発光させた。該電流電圧条件で発光を継続し、輝度が５００ｃｄ／ｍ２まで減少する時間を測定した。
なお、本発明の素子１〜４、比較の素子Ｃ１〜Ｃ４については、比較の素子Ａ１の輝度半減時間を１とし、また、本発明の素子５〜８、比較の素子Ｄ１〜Ｄ４については、比較の素子Ｂ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
得られた結果を表１に示した。
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
表１の結果より、中間層に電荷輸送材料１を用いた本発明の素子１〜８は、中間層を有しない比較の素子Ａ１〜Ｂ１、及び電荷輸送材料Ｂを用いた比較の素子Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。特に、中間層の厚みが５．０ｎｍで最も優れた性能を示した。
比較の素子に用いられた電荷輸送材料Ｂは、Ｔ１の値が２．８９ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体１のＴ１の値が２．８２ｅＶであり、その差は０．０７ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料１は、Ｔ１の値が３．１０ｅＶであって、白金錯体１のＴ１より０．２８ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１５４】
＜実施例２＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子９〜１２の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、発光層の電荷輸送材料Ｂを下記構造の電荷輸送材料Ａ（Ｔ１は２．８６ｅＶ、Ｉｐは５．８ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶ）に、白金錯体１を下記構造の白金錯体３（Ｔ１は２．７４ｅＶ、発光ピークは４６７ｎｍ、Ｉｐは６．３ｅＶ、Ｅａは２．９ｅＶ）にそれぞれ変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子９〜１２を作製した。
【０１５５】
（本発明の素子１３〜１６の作製）
実施例１の本発明の素子５〜８の作製において、発光層の電荷輸送材料Ｂを下記構造の電荷輸送材料Ａに、白金錯体１を下記構造の白金錯体３にそれぞれ変更し、その他は本発明の素子５〜８の作製と同様にして、本発明の素子１３〜１６を作製した。
【０１５６】
【化３４】
【０１５７】
（比較の素子Ｅ１の作製）
本発明の素子９の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子９の作製と同様にして、比較の素子Ｅ１を作製した。
【０１５８】
（比較の素子Ｆ１の作製）
本発明の素子１３の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１３の作製と同様にして、比較の素子Ｆ１を作製した。
【０１５９】
（比較の素子Ｇ１〜Ｇ４の作製）
本発明の素子９の作製において、中間層の電荷輸送材料１を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｇ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｇ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｇ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｇ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子９の作製と同様にして、比較の素子Ｇ１〜Ｇ４を作製した。
【０１６０】
（比較の素子Ｈ１〜Ｈ４の作製）
本発明の素子１３の作製において、中間層の電荷輸送材料１を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｈ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｈ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｈ３については、５．０ｎｍ、比較の素子Ｈ４については１０．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１３の作製と同様にして、比較の素子Ｈ１〜Ｈ４を作製した。
【０１６１】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子９〜１２、比較の素子Ｇ１〜Ｇ４については、比較の素子Ｅ１の輝度半減時間を１とし、本発明の素子１３〜１６、比較の素子Ｈ１〜Ｈ４については、比較の素子Ｆ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表２に示した。
【０１６２】
【表２】
【０１６３】
表２の結果より、中間層に電荷輸送材料１を用いた本発明の素子９〜１６は、中間層を有しない比較の素子Ｅ１〜Ｆ１、及び中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｇ１〜Ｇ４、Ｈ１〜Ｈ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
実施例１におけると同様に、比較の素子に用いられた電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料１は、Ｔ１の値が３．１０ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．３６ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１６４】
＜実施例３＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子１７〜２０の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子１７〜２０を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａと下記構造のイリジウム錯体２（Ｔ１は２．０７ｅＶ、発光ピークは６２０ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．６ｅＶ）を、電荷輸送材料Ａに対してイリジウム錯体２の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２（１，４−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン、Ｔ１は３．２３ｅＶ、Ｉｐは７．２ｅＶ、Ｅａは２．８ｅＶ）を、本発明の素子１７については、０．５ｎｍ、本発明の素子１８については、１．０ｎｍ、本発明の素子１９については、２．０ｎｍ、本発明の素子２０については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料２、白金錯体３、及び下記構造のイリジウム錯体３（Ｔ１は２．５２ｅＶ、発光ピークは５１７ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．４ｅＶ）を、電荷輸送材料２に対して白金錯体３が１５質量％、イリジウム錯体３が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１６５】
【化３５】
【０１６６】
（比較の素子Ｉ１の作製）
本発明の素子１７の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子１７の作製と同様にして、比較の素子Ｉ１を作製した。
【０１６７】
（比較の素子Ｊ１〜Ｊ４の作製）
本発明の素子１７の作製において、中間層の電荷輸送材料２を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｊ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｊ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｊ３については、２．０ｎｍ、比較の素子Ｊ４については５．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子１７の作製と同様にして、比較の素子Ｊ１〜Ｊ４を作製した。
【０１６８】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子１７〜２０、比較の素子Ｊ１〜Ｊ４については、比較の素子Ｉ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表３に示した。
【０１６９】
【表３】
【０１７０】
表３の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子１７〜２０は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｊ１〜Ｊ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｉ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．４９ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１７１】
＜実施例４＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２１〜２４の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子２１〜２４を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａ、イリジウム錯体３、及びイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して、イリジウム錯体３が１０質量％、イリジウム錯体２が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２１については、０．５ｎｍ、本発明の素子２２については、１．０ｎｍ、本発明の素子２３については、２．０ｎｍ、本発明の素子２４については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料２及び下記構造のイリジウム錯体４（Ｔ１は２．７６ｅＶ、発光ピークは４６３ｎｍ、Ｉｐは５．４ｅＶ、Ｅａは２．３ｅＶ）を、電荷輸送材料２に対してイリジウム錯体４の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１７２】
【化３６】
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２１〜２４、比較の素子Ｌ１〜Ｌ４については、比較の素子Ｋ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表４に示した。
【０１７３】
【表４】
【０１７４】
表４の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子１７〜２０は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｌ１〜Ｌ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料であるイリジウム錯体４のＴ１の値が２．７６ｅＶであり、その差は０．１０ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体４のＴ１より０．４７ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１７５】
＜実施例５＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２５〜２８の作製）
実施例１の本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の２つの発光層及び中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４と同様にして本発明の素子２５〜２８を作製した。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料２とイリジウム錯体３を、電荷輸送材料２に対して、イリジウム錯体３の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。
・中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２５については、０．５ｎｍ、本発明の素子２６については、１．０ｎｍ、本発明の素子２７については、２．０ｎｍ、本発明の素子２８については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：中間層の上に、電荷輸送材料Ａ、白金錯体３、及びイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して白金錯体３が１５質量％、イリジウム錯体２が０．５質量％の比率で、３元共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
【０１７６】
（比較の素子Ｍ１の作製）
本発明の素子２５の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子２５の作製と同様にして、比較の素子Ｍ１を作製した。
【０１７７】
（比較の素子Ｎ１〜Ｎ４の作製）
本発明の素子２５の作製において、中間層の電荷輸送材料２を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｎ１については、０．５ｎｍ、比較の素子Ｎ２については、１．０ｎｍ、比較の素子Ｎ３については、２．０ｎｍ、比較の素子Ｎ４については５．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子２５の作製と同様にして、比較の素子Ｎ１〜Ｎ４を作製した。
【０１７８】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２５〜２８、比較の素子Ｎ１〜Ｎ４については、比較の素子Ｍ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表５に示した。
【０１７９】
【表５】
【０１８０】
表５の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子２５〜２８は、中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｎ１〜Ｎ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料である白金錯体３のＴ１の値が２．７４ｅＶであり、その差は０．１２ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、白金錯体３のＴ１より０．４９ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【０１８１】
＜実施例６＞
１．有機ＥＬ素子の作製
（本発明の素子２９〜３２の作製）
本発明の素子１〜４の作製において、２つの発光層及び中間層を、下記の３つの発光層及び２つの中間層に変更し、その他は本発明の素子１〜４の作製と同様に行った。
・第１の発光層：正孔輸送層４の上に、電荷輸送材料Ａとイリジウム錯体２を、電荷輸送材料Ａに対して、イリジウム錯体２の比率が５質量％となるように共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
・第１の中間層：第１の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２９については、０．５ｎｍ、本発明の素子３０については、１．０ｎｍ、本発明の素子３１については、２．０ｎｍ、本発明の素子３２については、５．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第２の発光層：第１の中間層の上に、電荷輸送材料２及びイリジウム錯体４を、電荷輸送材料２に対してイリジウム錯体４の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは２０ｎｍであった。
・第２の中間層：第２の発光層の上に、電荷輸送材料２を、本発明の素子２９〜３２について、３．０ｎｍの厚みに蒸着した。
・第３の発光層：第２の中間層の上に、電荷輸送材料２とイリジウム錯体３を、電荷輸送材料２に対して、イリジウム錯体３の比率が１０質量％となるように共蒸着した。厚みは５ｎｍであった。
【０１８２】
（比較の素子Ｏ１の作製）
本発明の素子２９の作製において、中間層を除き、その他は本発明の素子２９の作製と同様にして、比較の素子Ｏ１を作製した。
【０１８３】
（比較の素子Ｐ１〜Ｐ４の作製）
本発明の素子２９の作製において、中間層の材料を電荷輸送材料Ａに変更し、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４について３．０ｎｍの厚みに蒸着し、その他は本発明の素子２９の作製と同様にして、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４を作製した。
【０１８４】
２．性能評価
得られた本発明の素子及び比較の素子について、実施例１と同様に性能を評価した。
なお、駆動耐久性の評価においては、本発明の素子２９〜３２、比較の素子Ｐ１〜Ｐ４については、比較の素子Ｏ１の輝度半減時間を１とした場合の相対値を求め、これを駆動耐久性の指標とした。
結果を表６に示した。
【０１８５】
【表６】
【０１８６】
表６の結果より、中間層に電荷輸送材料２を用いた本発明の素子２９〜３２は、第１の中間層に電荷輸送材料Ａを用いた比較の素子Ｐ１〜Ｐ４に比べて、駆動電圧が低く、外部量子効率が高く、駆動耐久性に優れていた。更に、中間層を有しない比較の素子Ｋ１を比較することで、電荷輸送材料２を含有する中間層を設けると駆動電圧、外部量子効率、駆動耐久性とも一段と優れた性能を示した。
電荷輸送材料Ａは、Ｔ１の値が２．８６ｅＶであって、発光層中に含まれる最も短波長発光の燐光発光材料であるイリジウム錯体４のＴ１の値が２．７６ｅＶであり、その差は０．１０ｅＶと小さいため、本発明の効果が得られないものと推測される。
一方、電荷輸送材料２は、Ｔ１の値が３．２３ｅＶであって、発光層のイリジウム錯体４より０．４７ｅＶ大きいことが、本発明の効果に寄与しているものと推測される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記緑色燐光発光材料と前記赤色燐光発光材料とを含有する層の２層からな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】
前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、前記緑色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層をこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記緑色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であ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４】
前記発光層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層のこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記青色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であ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５】
前記中間層の膜厚が、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１】
基板上に、一対の電極と、該一対の電極間に配置された少なくとも２層の発光層と、該少なくとも２層の発光層間に配置された電荷輸送材料を含有する中間層と、を有し、
１）前記少なくとも２層の発光層は、各々、４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満に発光ピークを持つ青色燐光発光材料、５００ｎｍ以上５７０ｎｍ未満に発光ピークを持つ緑色燐光発光材料、及び５７０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下に発光ピークを持つ赤色燐光発光材料より選ばれる少なくとも１つの燐光発光材料を含有すると共に、当該少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料は互いに異なる発光ピークを持つものであり、且つ、
２）前記中間層が含有する電荷輸送材料は、基底状態と励起三重項状態とのエネルギー差（Ｔ１）が２．７ｅＶ以上であり、且つ、前記少なくとも２層の発光層に含有される燐光発光材料の内の最も短波長発光の燐光発光材料のＴ１より０．１５ｅＶ以上高い電荷輸送材料であることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記緑色燐光発光材料と前記赤色燐光発光材料とを含有する層の２層からな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】
前記発光層が、前記青色燐光発光材料を含有する層、前記緑色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層をこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記緑色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であ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４】
前記発光層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層、前記青色燐光発光材料を含有する層、及び、前記赤色燐光発光材料を含有する層のこの順に配置された３層からなり、且つ、
前記中間層が、前記緑色燐光発光材料を含有する層と前記青色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第１の中間層、及び、前記青色燐光発光材料を含有する層と前記赤色燐光発光材料を含有する層との間に配置された第２の中間層であ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５】
前記中間層の膜厚が、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６１０７１（Ｐ２０１０−１６１０７１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０９０２（Ｐ２００９−２８０９０２）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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