CN103329621A - 有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

一种有机电致发光元件，是在一对电极间具有有机化合物层的有机电致发光元件，其特征在于，所述有机化合物层具有包含第一发光层及第二发光层的多个发光层，所述第一发光层及所述第二发光层的至少任何一个含有磷光发光性掺杂剂材料，所述第一发光层与所述第二发光层之间具有间隔层，所述间隔层含有单重态能量EgS与77[K]的能隙Eg77K之差ΔST满足下列数学式（1）关系的化合物。[数1]ΔST=EgS-Eg77K≦0.5[eV]…（1）。

Description

有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及一种有机电致发光元件。
背景技术
当给有机电致发光元件（下面称作有机EL元件）施加电压时，空穴从阳极且电子从阴极分别注入发光层。之后，发光层中注入的空穴与电子复合形成激子。此时，根据电子自旋统计规则，以25%：75%的比例生成单重态激子及三重态激子。根据发光原理进行分类时，荧光型中由于使用由单重态激子所导致的发光，有机EL元件的内量子效率的极限值被认为是25%。另一方面，已知磷光型中由于使用由三重态激子所导致的发光，从单重态激子有效进行系间窜越时的内量子效率可提高到100%。
作为利用了这样的荧光型及磷光型发光的有机EL元件，例如提议的有使用显示蓝色发光的荧光发光性材料、显示红色发光的磷光发光性材料、显示绿色发光的磷光发光性材料得到白色发光的有机EL元件。然而，已知仅单纯对蓝色荧光发光层与红色及绿色磷光发光层进行积层，发光效率低。之后，为提高发光效率进行了探讨。
其结果发现，如果荧光型发光层与磷光型发光层相邻接地进行积层，空穴和电子等就不会平衡性良好地在各发光层中进行复合，且磷光型发光层的磷光发光性材料的三重态能量向荧光型发光层的荧光发光性材料进行能量转移。因此提议在荧光型发光层与磷光型发光层之间设置间隔层（有时也称作阻挡层、双极层、隔层等）。
例如专利文献1中记载的有机EL元件在含有荧光掺杂剂材料的发光层与含有磷光掺杂剂材料的发光层之间具有空穴及电子可移动的双极层。该双极层含有三重态能量比磷光掺杂剂材料大的化合物。专利文献1中，通过采用这样的元件结构，在保持含有荧光掺杂剂材料的发光层与含有磷光掺杂剂材料的发光层之间载流子平衡的同时，还可抑制三重态能量的Dexter转移，从而提供发光效率及白色度优异的有机EL元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-172762号公报
发明内容
然而，专利文献1中记载的双极层中含有三重态能量大的化合物，这样的化合物单重态能量也大，因此间隔双极层进行电子和空穴等的注入及传输变得困难，不能提高发光效率及白色度。因此，需要将空穴传输性材料（NPB）与电子传输性材料（BCP）混合构成双极层，以进行电子和空穴等的注入及传输，调整载流子平衡。
本发明的目的在于提供发光效率及显色性优异的有机EL元件。
本发明的发明人为了解决上述课题，进行了深入探讨，其结果发现，通过在间隔层中使用满足特定条件的化合物，就可以提高有机EL元件的发光效率及显色性，从而完成了本发明。
本发明的有机EL元件是在一对电极间具有有机化合物层的有机电致发光元件，其特征在于，
所述有机化合物层具有包含第一发光层及第二发光层的多个发光层，
所述第一发光层及所述第二发光层的至少任何一个含有磷光发光性掺杂剂材料，
所述第一发光层与所述第二发光层之间具有间隔层，
所述间隔层含有单重态能量EgS与77[K]的能隙Eg77K之差ΔST满足下列数学式（1）关系的化合物。
[数1]
ΔST=EgS-Eg77K≦0.5[eV]    …（1）
本发明的有机EL元件中，所述间隔层中含有的化合物的光致发光光谱的半峰宽优选大于80nm。
本发明的有机EL元件中，所述间隔层中含有的化合物优选是在椭圆偏振光谱法中相对于硅基板面垂直方向的折射率nZ与相对于硅基板面平行方向的折射率nX满足下列数学式（2）关系的化合物。
[数2]
Δn=|nX-nZ|>0.04    …（2）
本发明的有机EL元件中，所述间隔层中含有的化合物的所述单重态能量EgS优选满足下列数学式（3）的关系。
[数3]
EgS≧2.80[eV]    …（3）
本发明的有机EL元件中，所述间隔层中含有的化合物的所述能隙Eg77K优选满足下列数学式（4）的关系。
[数4]
Eg77K≧2.70[eV]    …（4）
本发明的有机EL元件中，优选所述第一发光层含有磷光发光性掺杂剂材料，所述第二发光层含有荧光发光性掺杂剂材料。
本发明的有机EL元件中，优选所述第一发光层及所述第二发光层含有磷光发光性掺杂剂材料。
本发明的有机EL元件中，优选含有磷光发光性掺杂剂材料的第三发光层与含有磷光发光性掺杂剂材料的所述第一发光层相邻接。
本发明的有机EL元件中，优选所述第三发光层含有选自如下化合物的基质材料，所述化合物的空穴迁移率比电子迁移率大。
本发明的有机EL元件中，优选所述第一发光层含有选自如下化合物的基质材料，所述化合物的空穴迁移率比电子迁移率大。
此外，本发明的有机EL元件在一对电极间具有有机化合物层，其特征在于，
所述有机化合物层具有至少一个发光层及至少一个电荷传输层，
所述电荷传输层含有单重态能量EgS与77[K]的能隙Eg77K之差ΔST满足下列数学式（5）关系的化合物。
[数5]
ΔST=EgS-Eg77K≦0.5[eV]    …（5）
本发明的有机EL元件中，所述电荷传输层中含有的化合物的光致发光光谱的半峰宽优选大于80nm。
本发明的有机EL元件中，所述电荷传输层中含有的化合物优选是在椭圆偏振光谱法中相对于硅基板面垂直方向的折射率nZ与相对于硅基板面平行方向的折射率nX满足下列数学式（6）关系的化合物。
[数6]
Δn=|nX-nZ|>0.04    …（6）
由于本发明在间隔层中使用满足特定条件的上述化合物，因此即使在用单一材料形成间隔层的情形下，也可提供发光效率及显色性优异的有机EL元件。
此外，由于本发明在电荷传输层中使用满足特定条件的上述化合物，因此可以提供发光效率及显色性优异的有机EL元件。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式中有机EL元件一个例子概略组成的图。
图2是表示形成聚集体的物理模型一个例子的图。
图3是表示发光层中基质材料及掺杂剂材料能级关系的图。
图4是表示本发明第二实施方式中有机EL元件一个例子概略组成的图。
图5是表示本发明第三实施方式中有机EL元件一个例子概略组成的图。
图6是表示本发明第四实施方式中有机EL元件一个例子概略组成的图。
图7A是表示椭圆偏振光谱法测定一个例子的图。
图7B是图7A椭圆偏振光谱法测定中作为测定对象的硅基板上的有机薄膜的截面图。
图8是表示实施例中有机EL元件驱动时分光辐射亮度光谱的图。
符号说明
1，20，30，40…有机EL元件、2…基板、3…阳极、4…阴极、10，21，31，41…有机化合物层、11…空穴传输层、12…第三发光层、13，22…第一发光层、14…间隔层、15，32，42…第二发光层、16…电子传输层。
具体实施方式
<第一实施方式>
下面，对本发明中有机EL元件的元件结构进行说明。
本发明的有机EL元件在一对电极间具有有机化合物层。该有机化合物层具有由有机化合物构成的多个层。有机化合物层也可含有无机化合物。有机化合物层具有包含第一发光层及第二发光层的多个发光层。第一发光层与第二发光层之间具有间隔层。可将第三发光层邻接于第一发光层。
除此之外，还可具有空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层等公知的有机EL元件中所采用的层。
作为本发明有机EL元件的元件结构，可以列举如下等结构：
（a）阳极/第一发光层/间隔层/第二发光层/阴极
（b）阳极/空穴注入·传输层/第一发光层/间隔层/第二发光层/阴极
（c）阳极/第一发光层/间隔层/第二发光层/电子注入·传输层/阴极
（d）阳极/空穴注入·传输层/第一发光层/间隔层/第二发光层/电子注入·传输层/阴极
（e）阳极/第三发光层/第一发光层/间隔层/第二发光层/阴极
（f）阳极/空穴注入·传输层/第三发光层/第一发光层/间隔层/第二发光层/阴极
（g）阳极/第三发光层/第一发光层/间隔层/第二发光层/电子注入·传输层/阴极
（h）阳极/空穴注入·传输层/第三发光层/第一发光层/间隔层/第二发光层/电子注入·传输层/阴极
（I）阳极/空穴注入·传输层/第一发光层/间隔层/第二发光层/阻挡层/电子注入·传输层/阴极
优选使用上述中的（d）和（h）结构，但并不限定于此。
此外，上述“发光层”是指，一般采用掺杂体系，是含有基质材料与掺杂剂材料的有机层。基质材料一般促进电子与空穴的复合，将由复合生成的激发能量传递给掺杂剂材料。作为掺杂剂材料，优选量子产率高的化合物，从基质材料接受激发能量的掺杂剂材料显示高的发光性能。
此外，上述“空穴注入·传输层”是指“空穴注入层及空穴传输层中的至少任何一个”，“电子注入·传输层”是指“电子注入层及电子传输层中的至少任何一个”。此处，在具有空穴注入层及空穴传输层的情形下，优选在阳极侧设置空穴注入层。此外，在具有电子注入层及电子传输层的情形下，优选在阴极侧设置电子注入层。
此外，本发明中称作电子传输层的情形下，是指发光层与阴极之间存在的电子传输区域的有机层中电子迁移率最高的有机层。电子传输区域由一层构成的情形下，该层为电子传输层。此外，磷光元件中，如结构（I）所示的那样，为了防止在发光层生成的激发能量的扩散，有时必须在发光层与电子传输层之间采用电子迁移率不高的阻挡层，因此邻接于发光层的有机层不一定就是电子传输层。
图1表示第一实施方式中有机EL元件1一个例子的概略结构。
有机EL元件1具有透光性基板2、阳极3、阴极4、配置在阳极3与阴极4之间的有机化合物层10。
有机化合物层10从阳极3侧开始依次具有空穴传输层11、第三发光层12、第一发光层13、间隔层14、第二发光层15、电子传输层16。这些层相互邻接。
（发光层）
本发明的有机EL元件具有包含第一发光层及第二发光层的多个发光层。
第一发光层及第二发光层的至少任何一个含有磷光发光性掺杂剂材料。可以一个发光层含有磷光发光性掺杂剂材料而介由间隔层设置的另外一个发光层含有荧光发光性掺杂剂材料，也可以是介由间隔层设置的两个发光层都含有磷光发光性掺杂剂材料。
本实施方式中，一个发光层中含有磷光发光性掺杂剂材料，另外一个发光层中含有荧光发光性掺杂剂材料。这样，优选含有磷光发光性掺杂剂材料的发光层（下面有时称作磷光发光层）与含有荧光发光性掺杂剂材料的发光层（下面有时称作荧光发光层）不相邻接。
有机EL元件1中，第一发光层13含有磷光发光性掺杂剂材料，第二发光层15含有荧光发光性掺杂剂材料。
此外，本发明的有机EL元件优选含有磷光发光性掺杂剂材料的第三发光层与含有磷光发光性掺杂剂材料的第一发光层或第二发光层相邻接。
有机EL元件1中，第三发光层12在阳极3侧邻接于含有磷光发光性掺杂剂材料的第一发光层13。
作为荧光发光性掺杂剂材料，可以列举荧蒽衍生物、芘衍生物、芳基乙炔衍生物、芴衍生物、硼络合物、苝衍生物、恶二唑衍生物、蒽衍生物等，优选荧蒽衍生物、芘衍生物、硼络合物。
作为磷光发光性掺杂剂材料，优选含有金属络合物的材料。作为该金属络合物，优选具有选自铱（Ir）、铂（Pt）、锇（Os）、金（Au）、铼（Re）及钌（Ru）的金属原子与配体的材料。特别地，优选配体与金属原子形成邻位金属键。
作为磷光发光性掺杂剂材料，从磷光量子产率高、可进一步提高发光元件的外量子效率这一点上，优选含有选自铱（Ir）、锇（Os）及铂（Pt）的金属的化合物，更优选铱络合物、锇络合物、铂络合物等金属络合物，其中更加优选铱络合物及铂络合物，最优选邻位金属化铱络合物。此外，从发光效率等观点来看，优选由选自苯基喹啉、苯基异喹啉、苯基吡啶、苯基嘧啶、苯基吡嗪及苯基咪唑的配体构成的有机金属络合物。
下面给出磷光发光性掺杂剂材料的具体例子，但并不限定于此。
[化1]
Figure BDA00003518947900071
[化2]
Figure BDA00003518947900072
[化3]
Figure BDA00003518947900081
[化4]
发光层除了掺杂剂材料外，还含有基质材料。
此处，为了区别磷光发光层中含有的基质材料与荧光发光层中含有的基质材料，下面将前者称为磷光基质材料，后者称为荧光基质材料。
此外，本说明书中，荧光基质材料及磷光基质材料的用语在与荧光发光性掺杂剂材料相组合时称为荧光基质材料，在与磷光发光性掺杂剂材料相组合时称为磷光基质材料，而不是仅从分子结构上唯一限定地区分为荧光基质材料和磷光基质材料。
换言之，本说明书中，荧光基质材料是指构成含有荧光发光性掺杂剂材料的荧光发光层的材料，并不是仅指只能用于荧光发光材料基质材料的材料。
同样，磷光基质材料是指构成含有磷光发光性掺杂剂材料的磷光发光层的材料，并不是仅指只能用于磷光材料基质材料的材料。
作为基质材料，可以使用公知的基质用材料，例如可以列举：胺衍生物、吖嗪衍生物、稠环芳香族衍生物、含杂环化合物。
作为胺衍生物，例如可以列举：单胺化合物、双胺化合物、三胺化合物、四胺化合物、咔唑基取代的胺化合物。
作为吖嗪衍生物，例如可以列举：单吖嗪衍生物、双吖嗪衍生物及三吖嗪衍生物。
作为稠环芳香族衍生物，优选不具有杂环骨架的稠环芳香烃，例如可以列举：萘、蒽、菲、1,2-苯并菲、荧蒽、三亚苯等稠环芳香烃或其衍生物。
作为含杂环化合物，例如可以列举：咔唑衍生物、二苯并呋喃衍生物、梯型呋喃化合物、嘧啶衍生物。
作为磷光基质材料的具体例子，例如可以列举：咔唑衍生物、三唑衍生物、恶唑衍生物、恶二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳胺衍生物、氨基取代查尔酮衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、芪衍生物、硅氮烷衍生物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二甲川系化合物、卟啉系化合物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基醌衍生物、二氧化噻喃衍生物、碳二酰亚胺衍生物、亚芴基甲烷衍生物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、杂环四羧酸酐（萘苝等）、酞菁衍生物、各种金属络合物（8-羟基喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、以苯并恶唑或苯并噻唑等为配体的金属络合物等）、聚硅烷系化合物、聚(N-乙烯咔唑)衍生物、苯胺系共重物、导电性高分子寡聚物（噻吩寡聚物、聚噻吩等）、高分子化合物（聚噻吩衍生物、聚苯衍生物、聚苯乙烯衍生物、聚芴衍生物等）。
第一发光层的磷光基质材料优选选自空穴迁移率比电子迁移率大的化合物。通过将这样的化合物用于第一发光层的磷光基质材料，容易经由间隔层向第二发光层（荧光发光层）供给空穴。
第三发光层的磷光基质材料优选选自空穴迁移率比电子迁移率大的化合物。通过将这样的化合物用于第三发光层的磷光基质材料，容易经由第一发光层及间隔层向第二发光层（荧光发光层）供给空穴。此时，更优选将空穴迁移率比电子迁移率大的化合物用于邻接于第三发光层的第一发光层的磷光基质材料中，这样更容易向第二发光层（荧光发光层）供给空穴。
发光层的厚度尺寸优选1nm以上50nm以下，更优选5nm以上50nm以下，最优选10nm以上50nm以下。如果不足1nm，有可能发光层形成困难，色度调整困难，如果超过50nm，有可能驱动电压上升。
发光层中，基质材料与掺杂剂材料的比率，以质量比计优选99：1以上50：50以下。（间隔层）
本发明中，如上所述，在间隔层中使用满足特定条件的化合物。关于该条件，用下面的[1]～[3]进行说明。
[1]ΔST
本发明的发明人发现，如果在间隔层含有的材料（下面称作间隔层材料）中使用单重态能量EgS与三重态能量EgT之间的能量差（ΔST）小的化合物，有机EL元件的发光效率及显色性就会提高。
减小单重态能量EgS与三重态能量EgT之差ΔST，在量子化学上通过单重态能量EgS与三重态能量EgT的交换相互作用小而实现。关于ΔST与交换相互作用关系性的物理学上的详细内容，例如记载在下述文献中。
文献1：安达千波矢等，有机EL讨论会第10次例会预稿集，S2-5，P11～12
文献2：德丸克己，有机光化学反应论，东京化学同人出版（1973）
这样的材料可通过量子计算进行分子设计而合成，具体而言，是对LUMO及HOMO的电子轨道进行定域使之不相重叠的化合物。
ΔST如果变小，间隔层材料的亲和势（Af）的值变大。其结果，间隔层材料与邻接的第一发光层及第二发光层之间的能量差变小，电子就容易从位于阴极侧的发光层经由间隔层注入位于阳极侧的发光层中，从而降低有机EL元件的驱动电压。
此外，降低单重态能量EgS与三重态能量EgT之间的能量差（ΔST）也可通过形成聚集体来实现。此处的聚集体并不是仅反映单纯1分子电子状态的物质，而是数个分子在物理上相接近的物质。认为多个分子相接近的结果是，多个分子间的电子状态相混，通过电子状态的变化，能级发生变化，主要通过单重态能量值的减少，ΔST的值变小。因这样形成聚集体所导致的ΔST值减少也可通过2分子相接近电子状态发生变化的达维多夫分裂模型（Davydov splIttIng model）进行说明（参考图2）。正如该达维多夫分裂模型所示的那样，可以认为2分子通过在物理上相接近，发生了与1分子不同的电子状态变化。激发单重态状态以S1-m+及S1-m-两个状态存在，激发三重态状态以T1-m+及T1-m-两个状态存在。其结果，因存在能级低的S1-m-及T1-m-，S1-m-与T1-m-之差ΔST的大小与1分子的电子状态相比，就变小了。
关于上述达维多夫分裂模型，例如记载在下列文献中。
文献3：J.Kang,etal,InternatIonal Journal of Polymer ScIence,Volume2010,ArtIcleID264781
文献4：M.Kasha,etal,Pure and ApplIed ChemIstry,Vol.11,pp371,1965
文献5：S.Das,etal,J.Phys.Chem.B.vol.103,pp209,1999
此外，本发明中的聚集体是指单分子之间形成任意的聚集体，即不是表示特定聚合状态的物质。有机分子的聚合状态在薄膜中以一定概率容许各种状态存在，这一点与无机分子有很大不同。
本发明中使用ΔST小、容易形成聚集体的化合物，上述三重态能量EgT与通常定义的三重态能量有不同之处。关于该不同之处，下面进行说明。
一般地，三重态能量按如下方法进行计算：将作为测定对象的化合物溶解到溶剂中形成试料，在低温（77[K]）下测定该试料的磷光光谱（纵坐标：磷光发光强度，横坐标：波长），向该磷光光谱短波长侧的上升处（立ち上がり）引切线，基于该切线与横坐标交点的波长值，由所定的换算式进行计算。
如上所述，用于本发明间隔层材料的化合物的ΔST小。如果ΔST小，即使在低温（77[K]）状态，也容易发生系间窜越及逆系间窜越，激发单重态状态与激发三重态状态混合存在。其结果，与上述同样测定得到的光谱就含有来自激发单重态状态及激发三重态状态二者的发光，虽然难以明确区分是自哪个状态发的光，但认为三重态能量的值基本上是支配性的。
因此，本发明虽然与通常的三重态能量EgT的测定方法相同，但为了区分其严密意义上的不同之处，定义如下：将作为测定对象的化合物溶解到溶剂中形成试料，在低温（77[K]）下测定该试料的磷光光谱（纵坐标：磷光发光强度，横坐标：波长），向该磷光光谱短波长侧的上升处引切线，基于该切线与横坐标交点的波长值，由所定的换算式计算能量，将该能量作为能隙Eg77K，将ΔST作为单重态能量EgS与能隙Eg77K之差。
此外，在溶液状态中测定三重态能量时，因对象分子与溶剂之间的相互作用，有时在三重态能量中存在误差。因此，为了消除对象分子与溶剂之间的相互作用，作为理想的条件，希望在薄膜状态中进行测定。然而，由于本发明中用于间隔层材料的化合物分子在溶液状态中呈现出具有较宽的半峰宽的光致发光光谱，强烈表明其在溶液状态中也形成聚合状态，因此本发明中三重态能量使用了在溶液条件下测定的值。
关于单重态能量EgS，本发明也用与通常的方法同样计算得到的值进行定义。即，将作为测定对象的化合物蒸镀在石英基板上制备试料，常温（300K）下测定该试料的吸収光谱（纵坐标：吸光度，横坐标：波长）。向该吸収光谱的长波长侧的上升处引切线，基于该切线与横坐标交点的波长值，由所定的换算式进行计算。
此外，单重态能量EgS及能隙Eg77K的具体计算在后面进行论述。
[2]半峰宽
本发明的发明人发现，除了上述ΔST的条件以外，如果在间隔层材料中使用光致发光光谱的半峰宽为所定大小的化合物，有机EL元件的发光效率及显色性提高。
在发明本发明的过程中，本发明的发明人发现，如果将光致发光光谱半峰宽大的化合物用于间隔层材料，光致发光光谱半峰宽大的化合物在溶液状态容易形成聚集体，有机EL元件发光效率的提高起因于此。光致发光光谱半峰宽的大小与聚集体形成难易的关联性，推测如下。
对于具有不形成聚集体而主要以1分子状态存在的性质的化合物，激发单重态状态中存在的振动能级少，其结果，观测到的光致发光光谱的半峰宽窄。例如，CBP具有主要以1分子状态存在的性质，其光致发光光谱的半峰宽为50nm左右，比较窄。
另一方面，对于容易形成聚集体的化合物，因多个分子在电子级别上相互影响，激发单重态状态中存在多个振动能级。其结果，由于从各振动能级跃迁到基态的状态变多，因此光致发光光谱的半峰宽变大。
如上所述，用于间隔层材料的化合物如果是光致发光光谱的半峰宽在80nm以上300nm以下的化合物，在间隔层的膜内也容易形成聚集体，因形成聚集体ΔST变小。如果ΔST变小，如在上述[1]中描述的那样，容易向邻接于间隔层的第一发光层及第二发光层中发生载流子注入，有机EL元件的发光效率及显色性提高。
[3]Δn
本发明的发明人发现，除了上述ΔST的条件以外，如果在间隔层材料上使用在椭圆偏振光谱法中相对于硅基板面垂直方向的折射率nZ与相对于硅基板面平行方向的折射率nX之差Δn为所定大小的化合物，有机EL元件的发光效率及显色性提高。
此处的Δn是指，椭圆偏振光谱法测定（测定范围：200nm～1000nm）中，消光系数在0.001以下的区域中，取相对于硅基板面垂直方向的折射率nZ与相对于硅基板面平行方向的折射率nX之差得到的值。作为椭圆偏振光谱法的测定范围，具体而言，优选波长600nm～800nm的范围。进一步，本发明中，Δn取波长700nm处的值。
本发明的发明人发现了使用形成聚集体的化合物作为减小ΔST的一个方法，并发现了Δn大的化合物在该化合物的膜内容易形成聚集体。Δn的大小与聚集体形成难易的关联性推测如下。
在相对于硅基板面垂直方向Z与平行方向X的折射率n产生较大不同时，认为意味着薄膜状态中分子以具有某种程度规则性的状态存在。即，推测用于本发明间隔层材料的化合物是具有所定大小Δn的化合物，在薄膜状态中形成聚集体，以具有某种程度规则性的状态存在。
另一方面，该Δn非常小的化合物，例如CBP和Alq3等，在薄膜状态中分子以完全没有规则性的不定型存在。
关于Δn的大小与聚集体形成难易之间的关联性，例如记载在下述文献中。
文献6：D.Yokoyamaetal.,Org.Electron.10,127-137(2009)
文献7：D.Yokoyamaetal.,Appl.Phys.Lett.93,173302(2008)
文献8：D.Yokoyamaetal.,Appl.Phys.Lett.95,243303(2009)
如在上述数学式（2）中所规定的那样，Δn大于0.04且Δn小于1.0的化合物容易在膜内形成聚集体，因聚集体形成ΔST变小。Δn大于0.07的化合物更容易形成聚集体，Δn大于0.2的化合物更加容易形成聚集体。因此，ΔST如果变小，容易向邻接于间隔层的第一发光层及第二发光层进行载流子注入，有机EL元件的发光效率及显色性提高。
用于间隔层的化合物除了上述ΔST的条件，还优选单重态能量EgS及三重态能量Eg77K的至少任何一个为所定大小以上的化合物。
关于该EgS及EgT这一点，说明如下。
图3是表示间隔层及磷光发光层中能级关系的图。此处的磷光发光层是指，邻接于间隔层的第一发光层及第二发光层中含有磷光发光性掺杂剂材料中的任何一个。
图3中，S0表示基态，S1H表示用于间隔层材料的化合物（图3的说明中，将该化合物方便地称作化合物SL）的最低激发单重态状态，T1H表示化合物SL的最低激发三重态状态，T1D表示邻接于间隔层的磷光发光层中含有的磷光发光性掺杂剂材料的最低激发三重态状态。
如图3所示的那样，S1H与T1H之差相当于ΔST，T1H与T1D之差相当于ΔT。图3中的虚线箭头表示各激发状态间的能量迁移。
如上所述，本发明的间隔层材料中选择ΔST小的化合物。此处，如果用作为上述一个例子表示的达维多夫分裂模型进行考虑，由于因聚集体的形成，激发能级分裂，因此也存在能级低的T1-m-激发状态。为此，化合物SL的最低激发三重态状态T1H与磷光发光性掺杂剂材料的最低激发三重态状态T1D的能量差变小，三重态激子从磷光发光性掺杂剂材料经由间隔层向位于相反侧的另外一个发光层（荧光发光层）迁移，磷光发光层有可能不发光。即，有时认为，容易在有机薄膜层中形成聚集体的化合物，在计算上，如果是单分子的话，就会高概率地封闭掺杂剂材料的三重态激子。即使在这样的情形下，如果将容易形成该聚集体的化合物用于间隔层材料，实际上，因形成聚集体，间隔层的最低激发三重态状态的能级变低，有时并不能充分封闭掺杂剂材料的三重态激子。
因此，用于本发明的间隔层材料的化合物除了上述ΔST、Δn或者半峰宽的条件以外，还优选从单重态能量EgS或三重态能量Eg77K在所定大小以上的化合物中进行选择。通过使用这样的化合物，可以防止三重态激子封闭效率的下降。
磷光发光性掺杂剂材料的三重态能量EgTD与间隔层材料的能隙Eg77K之差ΔT优选满足下列数学式（5）的关系。
[数5]
ΔT=Eg77K-EgTD>0.1[eV]    …（5）
如数学式（5）所示的那样，ΔT如果大于0.1eV，三重态激子的封闭效率提高。更优选的是ΔT大于0.2eV的情形。
在磷光发光层内含有2个以上磷光发光性掺杂剂材料的情形下，各掺杂剂材料的EgTD优选满足数学式（5）的关系。
用于本发明间隔层的化合物并不限定于在间隔层的膜内所有的分子均形成聚集体的化合物。例如也可以是如下的化合物：一部分分子不形成聚集体而单独存在，以聚集体与非聚集体混合存在的状态在间隔层的膜内存在的化合物。
此外，即使在间隔层中不形成聚集体，如果是ΔST小的化合物，就可用作本发明的间隔层材料。
用于间隔层材料的化合物优选具有下列化学式（1）到（8）所示骨架中的至少一个骨架。
[化5]
Figure BDA00003518947900161
下面列出用于本发明间隔层的化合物的具体例子，但并不限定于此。
[化6]
Figure BDA00003518947900171
本发明的间隔层可使用上述化合物以单一的材料形成。即，也可不用混合有电子传输性化合物与空穴传输性化合物的材料来形成。也可将多个用于上述本发明间隔层材料的化合物进行混合来形成间隔层。在不损害本发明间隔层功能的范围内，也可添加其他化合物。
本发明间隔层的厚度尺寸优选1nm以上20nm以下。
为了让有机EL元件发白色的光，优选将发光层及间隔层例如设计成以下结构（E1）～（E7）。
（E1）红色磷光发光层/绿色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层
（E2）绿色磷光发光层/红色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层
（E3）绿色·红色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层
（E4）红色磷光发光层/间隔层/绿色荧光发光层/蓝色荧光发光层
（E5）红色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层/绿色荧光发光层
（E6）绿色磷光发光层/间隔层/红色荧光发光层/蓝色荧光发光层
（E7）绿色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层/红色荧光发光层
此外，有机EL元件所具有的间隔层并不限定为1个。邻接的发光层之间还可进一步形成间隔层。例如，上述（E1）时，也可以采用如下这样的结构：
（E8）红色磷光发光层/间隔层/绿色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层。
有机EL元件1为上述E1的结构。因此，第一发光层13为绿色磷光发光层，第二发光层15为蓝色荧光发光层，第三发光层12为红色磷光发光层。第一发光层13及第三发光层12相对于间隔层位于阳极3侧，第二发光层15相对于间隔层14位于阴极4侧。
在使用间隔层的白色发光有机EL元件中，需要间隔层比第二发光层15的蓝色荧光发光层具有更高的三重态能量。这是由于，一般来讲，荧光蓝色发光层中含有的化合物的三重态能量小，荧光蓝色发光层与第一发光层13的绿色磷光发光层相接触时，三重态能量从磷光发光层向荧光发光层迁移，发光效率变低。
此处，三重态能量大的化合物，其单重态能量EgS也大。因此，当将这样的三重态能量大的化合物用于间隔层时，间隔层与第二发光层（荧光发光层）的亲和势差变大，不易发生从阴极4侧的第二发光层15向第一发光层13的电子注入，有机EL元件的发光效率不提高。
然而，如上所述，在有机EL元件1中，由于将满足特定条件的化合物用于间隔层，因此单重态能量EgS变小，容易发生从第二发光层15向第一发光层13的电子注入，有机EL元件的发光效率提高。
（基板）
本发明的有机EL元件在透光性的基板上进行制作。该透光性基板是支撑构成有机EL元件的阳极、有机化合物层、阴极等的基板，优选400nm以上700nm以下可见区域光的透过率在50%以上平滑的基板。
作为透光性基板，可以列举玻璃板和聚合物板等。
作为玻璃板，可以特别列举以钠钙玻璃、含钡·锶的玻璃、铅玻璃、硅酸铝玻璃、硼硅玻璃、钡硼硅玻璃、石英等为原料而成的玻璃。
此外，作为聚合物板，可以列举以聚碳酸酯、丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫化物、聚砜等为原料而成的物质。
（阳极及阴极）
有机EL元件的阳极具有将空穴注入发光层的作用，具有4.5eV以上的功函数是有效的。
作为阳极材料的具体例子，可以列举：氧化铟锡合金（ITO）、氧化锡（NESA）、氧化铟锌氧化物、金、银、铂、铜等。
在将发自发光层的光从阳极侧取出的情形下，优选将阳极的可见区域光的透过率设定为大于10%。此外，阳极的片状电阻优选几百Ω/□（Ω/Sq，欧姆每平方）以下。阳极的厚度尺寸虽然依材料而不同，但通常在10nm以上1μm以下，优选10nm以上200nm以下的范围进行选择。
作为阴极，为了在发光层中注入电子，优选功函数小的材料。
虽然对阴极材料没有特别限定，但具体可以使用：铟、铝、镁、镁-铟合金、镁-铝合金、铝-锂合金、铝-钪-锂合金、镁-银合金等。
阴极也同阳极同样，可用蒸镀法等方法，例如在电子传输层和电子注入层等上形成薄膜。此外，也可采用从阴极侧取出发自发光层的光的方式。在从阴极侧取出发自发光层的光的情形下，优选将阴极的可见区域光的透过率设为大于10%。
阴极的片状电阻优选几百Ω/□以下。
阴极的厚度尺寸虽然依材料而不同，但通常在10nm以上1μm以下，优选在50nm以上200nm以下的范围进行选择。
（空穴注入·传输层）
空穴注入·传输层是帮助向发光层进行空穴注入并传输到发光区域的层，使用空穴迁移率大、离子化能量小的化合物。
作为形成空穴注入·传输层的材料，优选以更低的电场强度将空穴传输到发光层的材料，例如优选使用芳香胺化合物。
（电子注入·传输层）
电子注入·传输层是帮助向发光层进行电子注入并传输到发光区域的层，使用电子迁移率大的化合物。
作为用于电子注入·传输层的化合物，例如优选使用分子内含有1个以上杂原子的芳香杂环化合物，特别优选含氮环衍生物。作为含氮环衍生物，优选具有含氮6元环或5元环骨架的杂环化合物。
本发明的有机EL元件中，在发光层以外的有机化合物层中，除了上述举例列出的化合物以外，还可以使用从现有的有机EL元件中使用的公知化合物中选择的任意化合物。
作为本发明的有机EL元件各层的形成方法，除了上述特别提及的以外，没有特别限制，可以采用真空蒸镀法、溅射法、等离子法、离子电镀法等干式成膜法和旋涂法、浸渍法、流涂法、喷墨法等湿式成膜法等公知方法。
本发明的有机EL元件各有机层的厚度尺寸除了上述特别提及的以外，没有特别限制，一般如果膜厚过薄，容易生成小孔等缺陷，反之如果过厚，需要高的施加电压，效率变差，因此通常优选几nm到1μm的范围。
<第二实施方式>
下面，对本发明第二实施方式中的有机EL元件20进行说明。在第二实施方式的说明中，与第一实施方式相同的结构要素附有相同的符号和名称等，以便省略或简略说明。此外，第二实施方式中，可以使用与第一实施方式中说明的同样的材料和化合物等。
图4是表示有机EL元件20概略结构的图。
有机EL元件20的有机化合物层21的结构与第一实施方式的有机EL元件1的有机化合物层10不同。具体而言，有机EL元件20不具有第三发光层，第一发光层22含有绿色磷光发光性掺杂剂材料、红色磷光发光性掺杂剂材料及磷光基质材料。即，有机EL元件20的发光层及间隔层具有上述结构“（E3）绿色·红色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层”。除此之外的地方，有机EL元件20与有机EL元件1是通用的，第二实施方式也可以含有第一实施方式中说明的化合物和层结构等。
有机EL元件20的第一发光层22优选通过共蒸镀形成。
有机EL元件20也与有机EL元件1发挥同样的效果。
<第三实施方式>
下面，对本发明第三实施方式中的有机EL元件30进行说明。在第三实施方式的说明中，与第一实施方式相同的结构要素附有相同的符号和名称等，以便省略或简略说明。此外，第三实施方式中，可以使用与第一实施方式中说明的同样的材料和化合物等。
图5是表示有机EL元件30概略结构的图。
有机EL元件30的有机化合物层31的结构与第一实施方式的有机EL元件1的有机化合物层10不同。具体而言，有机EL元件1的第二发光层15为荧光发光层，而有机EL元件30的第二发光层32为磷光发光层，这一点是不同的。即，有机EL元件30经由间隔层14积层有作为磷光发光层的第一发光层13及第二发光层32。
此外，如本实施方式这样，为了使经由间隔层积层磷光发光层时的有机EL元件发白色光，优选将发光层及间隔层例如设置成下面这样的结构（P1）～（P7）。
（P1）红色磷光发光层/绿色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层
（P2）绿色磷光发光层/红色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层
（P3）绿色·红色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层
（P4）红色磷光发光层/间隔层/绿色磷光发光层/蓝色磷光发光层
（P5）红色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层/绿色磷光发光层
（P6）绿色磷光发光层/间隔层/红色磷光发光层/蓝色磷光发光层
（P7）绿色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层/红色磷光发光层
此外，有机EL元件所具有的间隔层并不限定为一个。邻接的发光层之间还可进一步形成间隔层。例如，上述（P1）时，也可采用如下这样的结构：
（P8）红色磷光发光层/间隔层/绿色磷光发光层/间隔层/蓝色磷光发光层
（P9）红色磷光发光层/间隔层/绿色磷光发光层/间隔层/蓝色荧光发光层。
有机EL元件30的发光层及间隔层具有上述结构（P1）。除此之外的地方，有机EL元件30与有机EL元件1是通用的，第三实施方式也可以含有第一实施方式中说明的化合物和层结构等。
有机EL元件30也与有机EL元件1发挥同样的效果。
<第四实施方式>
下面，对本发明第四实施方式中的有机EL元件40进行说明。在第四实施方式的说明中，与第一实施方式到第三实施方式相同的结构要素附有相同的符号和名称等，以便省略或简略说明。此外，第四实施方式中，可以使用与第一实施方式中说明的同样的材料和化合物等。
图6是表示有机EL元件40概略结构的图。
有机EL元件40的有机化合物层41的结构与第二实施方式的有机EL元件20的有机化合物层21不同。具体而言，有机EL元件20的第二发光层15为荧光发光层，而有机EL元件40的第二发光层42为磷光发光层，这一点是不同的。即，有机EL元件40经由间隔层14积层有作为磷光发光层的第一发光层22及第二发光层42。
有机EL元件40的发光层及间隔层具有上述结构（P3）。除此之外的地方，有机EL元件40与有机EL元件1、20是通用的，第四实施方式也可以含有第一实施方式中说明的化合物和层结构等。
有机EL元件40的第一发光层22及第二发光层42优选通过共蒸镀形成。
有机EL元件40也与有机EL元件1、20发挥同样的效果。
[变形例]
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在能够实现本发明目的的范围内的变化、改良等均包含在本发明中。
例如，也可以分别邻接于发光层的阳极侧设置电子阻挡层，邻接于发光层的阴极侧设置空穴阻挡层。由此，就可以将电子和空穴等封闭在发光层中，从而提高发光层中激子的生成概率。
此外，还可以邻接于荧光发光层的阳极侧及阴极侧中的至少任何一个设置三重态能量大的材料作为阻挡层。由此，就可以将三重态激子封闭在发光层内，从而有效地引发TTF（TrIplet-TrIpletFusIon）现象，以实现荧光发光层的高效率化。
此外，本发明实施中的具体构造及形状等在能够实现本发明目的的范围内也可使用其他构造等。
实施例
下面对本发明的实施例进行说明，但本发明不受这些实施例的限定。
使用的化合物如下所示。
[化7]
[化8]
Figure BDA00003518947900231
[化9]
Figure BDA00003518947900241
[化10]
[化11]
Figure BDA00003518947900252
<化合物的合成>
〔合成例1〕化合物SL-1的合成
·中间体1-1的合成
将4-溴苯甲醛（25g，135mmol）、苯乙酮（16.2g，135mmol）加到乙醇（200mL）中，再加入3M氢氧化钠水溶液（60mL），室温下搅拌7小时。过滤析出的固体，用甲醇洗涤该固体。得到白色固体的中间体1-1（28.3g，产率73%）。
·中间体1-2的合成
将中间体1-1（20g，69.7mmol）、苄脒盐酸盐（10.8g，69.7mmol）加到乙醇（300mL）中，再加入氢氧化钠（5.6g，140mmol）加热回流8小时。过滤析出的固体，用己烷洗涤该固体。得到白色固体的中间体1-2（10.3g，产率38%）。
·中间体1-3的合成
在乙醇（70mL）中加入咔唑（15g，89.7mmol），室温下加入硫酸（6mL）、水（3mL）、HIO4·2H2O（8.2g，35.9mmol）、I2（9.1g、35.9mmol），搅拌4小时。在反应液加入水，过滤析出物，用甲醇洗涤析出物。得到的固体溶在热甲苯中进行重结晶，得到中间体1-3（5.1g，产率19%）。
·中间体1-4的合成
在氩气氛围下，加入N-苯基咔唑基-3-硼酸（2.0g，7.0mmol）、中间体1-3（2.05g，7.0mmol），Pd(PPh3)4（0.15g，0.14mmol）、甲苯（20mL）、2M碳酸钠水溶液（10.5mL），80℃下搅拌7小时。在反应液中加入水使固体析出，用甲醇洗涤固体。得到的固体用热甲苯洗涤，得到中间体1-4（2.43g、产率84%）。
·化合物SL-1的合成
氩气氛围下，在三口烧瓶中，依次加入中间体1-2（2.28g，5.88mmol）、中间体1-4（2.4g，5.88mmol）、CuI（0.56g，2.9mmol）、磷酸三钾（2.5g，11.8mmol）、无水二氧六环（30mL）、环己二胺（0.33g，2.9mmol），100℃搅拌8小时。
在反应液中加入水使固体析出，先用己烷再用甲醇洗涤该固体。将得到的固体用硅胶柱色谱进一步精制，得到淡黄色固体的化合物SL-1（2.7g，产率64%）。
FD-MS（场解吸质谱。下面简略计作FD-MS。）分析的结果表明，相对于分子量714，m/e=714。
下面列出化合物SL-1的合成流程。
[化12]
Figure BDA00003518947900271
〔合成例2〕化合物SL-2的合成
根据有机化学杂志（J.ORg.Chem.）7125-7128页（2001年）记载的方法合成中间体2。
接下来，在氩气氛围下，依次加入中间体2（1.04g，3.9mmol）、中间体1-4（1.6g，3.9mmol）、三（二亚苄基丙酮）二钯（0.071g，0.078mmol）、三叔丁基膦四氟硼酸盐（0.091g，0.31mmol）、叔丁醇钠（0.53g，5.5mmol）、无水甲苯（20mL），加热回流8小时。
将反应液冷却至室温后，分离有机层，减压下蒸馏除去有机溶剂。得到的残渣用硅胶柱色谱进行精制，得到化合物SL-2（1.7g，产率68%）。
FD-MS分析的结果表明，相对于分子量638，m/e=638。
下面列出化合物SL-2的合成流程。
[化13]
Figure BDA00003518947900281
〔合成例3〕化合物SL-3的合成
根据国际公开第2008/056746号（WO2008/056746A1）中记载的方法合成中间体3。
在氩气氛围下，依次加入中间体3（1.0g，3.9mmol）、中间体1-4（1.6g，3.9mmol）、三（二亚苄基丙酮）二钯（0.071g，0.078mmol）、三叔丁基膦四氟硼酸盐（0.091g，0.31mmol）、叔丁醇钠（0.53g，5.5mmol）、无水甲苯（20mL），加热回流8小时。
将反应液冷却至室温后，分离有机层，减压下蒸馏除去有机溶剂。得到的残渣用硅胶柱色谱进行精制，得到化合物SL-3（1.8g，产率74%）。
FD-MS分析的结果表明，相对于分子量639，m/e=639。
下面列出化合物SL-3的合成流程。
[化14]
〔合成例4〕化合物SL-4的合成
在氮气氛围下，依次加入中间体3（8.0g，29.9mmol）、对氯苯基硼酸（5.1g，32.9mmol）、四三苯基膦钯（0.63g，0.6mmol）、甲苯（60mL）、2M碳酸钠水溶液（30mL），加热回流8小时。
将反应液冷却至室温后，分离有机层，减压下蒸馏除去有机溶剂。得到的残渣用硅胶柱色谱进行精制，得到中间体4（7.0g，产率68%）。
在氩气氛围下，依次加入中间体4（6.5g，18.9mmol）、中间体1-4（7.7g，18.9mmol）、醋酸钯（0.085g，0.38mmol）、叔丁醇钠（2.72g，28.4mmol）、无水甲苯（60mL）、三叔丁基膦（0.077g、0.38mmol），90℃下加热8小时。
将反应液冷却至室温后，分离有机层，减压下蒸馏除去有机溶剂。得到的残渣用硅胶柱色谱进行精制，得到化合物SL-4（7.8g，产率58%）。
FD-MS分析的结果表明，相对于分子量715，m/e=715。
下面列出化合物SL-4的合成流程。
[化15]
Figure BDA00003518947900291
<化合物的评价>
(1)单重态能量EgS
单重态能量EgS通过下述方法求得。
将测定对象化合物蒸镀在石英基板上制备试料，常温（300K）下测定该试料的吸收光谱。吸收光谱的纵坐标设为吸光度，横坐标设为波长。向该吸收光谱的长波长侧的上升处引切线，求得该切线与横坐标交点的波长值λedge[nm]。将该波长值用下面所示的换算式换算为能量值，将该值作为EgS。
换算式：EgS[eV]=1239.85/λedge
吸收光谱测定中，使用了分光光度计（日立制，U3310）。
各化合物EgS的测定结果如表1所示。
(2)能隙Eg77K及三重态能量EgT
Eg77K及EgT通过下述方法求得。
各化合物均通过公知的磷光测定法(例如《光化学的世界》(日本化学会编·1993)50页附近记载的方法)进行测定。具体而言，将各化合物溶解到溶剂（试料10[μmol/升]，EPA（二乙醚：异戊烷：乙醇=5：5：5（体积比），各溶剂为分光纯）中，作为磷光测定用试料。将石英池中加入的磷光测定用试料冷却到77[K]，向磷光测定用试料照射激发光，在改变波长的同时测定磷光强度。磷光光谱将纵坐标设为磷光强度，横坐标设为波长。
向该磷光光谱的短波长侧的上升处引切线，求得该切线与横坐标交点的波长值λedge[nm]。将该波长值用下面所示的换算式换算为能量值，将该值作为Eg77K或EgTD。
换算式：Eg77K[eV]=1239.85/λedge
EgT[eV]=1239.85/λedge
磷光测定中，使用日立高技术株式会社制的F-4500型分光荧光光度计本体与低温测定用可选性辅助用品。此外，测定装置并不限定于此，也可以通过组合冷却装置及低温用容器、激发光源、光接收装置进行测定。
各化合物的Eg77K或EgT的测定结果如表1所示。
此外，磷光发光性掺杂剂材料Ir(PPy)3以及Ir(Pq)2(acac)的EgTD测定结果如下所示。
Ir(PPy)3      ：2.62[eV]
Ir(Pq)2(acac) ：2.21[eV]
(3)ΔST
ΔST作为上述(1)及(2)中测定的EgS与Eg77K之差而求得（参照上述式（1））。结果如表1所示。
(4)Δn的测定
Δn基于用椭圆偏振光谱法测定的各化合物的折射率进行计算。椭圆偏振光谱法是测定薄膜光学常数（折射率n和消光系数K）和膜厚等的方法。
本发明使用多入角高速分光椭圆偏光仪（J.A.WOOllam公司制，M-2000U）。图7A表示了椭圆偏振光谱法测定的一个例子。图7A表示了从光源发射的入射光的入射角度，图7B表示了测定对象硅基板上的有机薄膜的截面图。
将各化合物蒸镀在硅基板（SI(100)）上，形成厚度100nm的有机薄膜。向硅基板上的有机薄膜照射光，从光源发出的入射光的入射角度以5度间隔从45度变化到80度，波长以1.6nm间隔在245nm～1000nm变化，测定椭圆偏光参数ψ及Δ。用分析软件WVASE32(J.A.WOOllam公司制)对得到的参数一并进行分析，由此考察膜的光学各向异性。膜的光学常数（折射率n和消光系数K等）的各向异性反应膜内分子取向的各向异性。详细的测定方法·分析方法记载在上述文献6～8中。
Δn作为相对于硅基板面垂直方向Z与平行方向X的折射率n的差而求得（参照上述数学式（2））。关于相对于硅基板面垂直方向Z及平行方向X，如图7A所示。
各化合物波长700nm处的Δn测定结果如表1所示。
(5)半峰宽的测定
光致发光光谱的半峰宽如下所示进行求得。
将各化合物溶解到溶剂（二氯甲烷）中(试料10[μmol/升])，作为荧光测定用试料。在室温（300[K]）下向装入石英池的荧光测定用试料照射激发光，在改变波长的同时测定荧光强度。光致发光光谱将纵坐标设为荧光强度，横坐标设为波长。用于荧光测定的装置为日立高技术株式会社制的F-4500型分光荧光光度计。
从该光致发光光谱中测定半峰宽（单位为nm）。
各化合物半峰宽的测定结果如表1所示。
[表1]
Figure BDA00003518947900311
<有机EL元件的制备及评价>
有机EL元件如下所示进行制备、评价。
〔实施例1〕
将25mm×75mm×1.1mm厚的带ITO透明电极（阳极）的玻璃基板（吉奥马科技株式会社制）在异丙醇中进行5分钟的超声波洗涤后，进行30分钟的UV臭氧洗涤。
将洗涤后的带透明电极线的玻璃基板安装在真空蒸镀装置的基板支撑体上，首先在形成有透明电极线一侧的表面上蒸镀化合物HI-1，使之覆盖透明电极，形成膜厚10nm的化合物HI-1膜。该HI-1膜起空穴注入层的作用。
该HI-1膜成膜后，蒸镀化合物HT-1，在HI-1膜上成膜膜厚30nm的HT-1膜，再蒸镀化合物HT-2，在HT-1膜上成膜膜厚10nm的HT-2膜。这些HT-1膜及HT-2膜起空穴传输层的作用。
在该HT-2膜上共蒸镀化合物PH-01（基质材料）、Ir(PPy)3（绿色磷光发光性掺杂剂材料）及Ir(Pq)2(acac)（红色磷光发光性掺杂剂材料），成膜膜厚5nm的绿色·红色磷光发光层（第一发光层）。掺杂剂材料浓度为Ir(PPy)310质量%、Ir(Pq)2(acac)0.6质量%。
在该绿色·红色磷光发光层上蒸镀化合物SL-1，形成膜厚4nm的间隔层。
在该间隔层上共蒸镀化合物BH-1（基质材料）、化合物BD-1（蓝色荧光发光性掺杂剂材料），成膜膜厚20nm的蓝色荧光发光层（第二发光层）。掺杂剂材料浓度为10质量%。
在该蓝色荧光发光层上蒸镀化合物EEL-1，形成膜厚5nm的阻挡层。
在该阻挡层上蒸镀电子传输性化合物ET-1，形成膜厚25nm的电子传输层。
在该电子传输层上蒸镀LiF，形成膜厚1nm的LiF膜。
在该LiF膜上蒸镀金属Al，形成膜厚80nm的金属阴极。
这样就制备了实施例1的有机EL元件。
如果将实施例1的有机EL元件的元件结构用简式进行表示，如下所示。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20，10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
此外，括号内的数字表示膜厚（单位：nm）。同样，括号内表示为百分数的数字如发光层中磷光发光性掺杂剂材料等那样，表示添加的成分比例(质量%)。以下简略表示元件构成时也同样。
〔比较例1～6〕
关于比较例1～6的有机EL元件，如表2所示的那样，除了将间隔层材料的化合物变换为专利文献1中记载的双极层（对应于本发明的间隔层）中所用的化合物以外，与实施例1的有机EL元件同样地进行制备。关于比较例1、比较例4～6的间隔层，BCP与NPD的质量比如表2所示。
此外，为了进行比较，表2中再次列出了表1所示的一部分测定结果。
[表2]
Figure BDA00003518947900331
〔有机EL元件的评价〕
关于制备的有机EL元件，对驱动电压、CIE1931色度、电流效率、外量子效率EQE、色温度CCT及显色性指数CRI进行了评价。结果如表2所示。各评价如下所示。
·驱动电压
在ITO（阳极）与Al（阴极）之间通电，使电流密度为10mA/cm2，测量此时的电压（单位：V）。
·电流效率
在元件上施加电压，使电流密度为10mA/cm2，用分光辐射亮度计CS1000A（柯尼卡美能达株式会社制）测量此时的分光辐射亮度光谱，计算电流效率（单位：cd/A）。
·CIE1931色度
在元件上施加电压，使电流密度为10mA/cm2，用上述分光辐射亮度計测量此时的CIE1931色度坐标（X、y）。
·外量子效率
在元件上施加电压，使电流值为10mA/cm2，用上述分光辐射亮度计测量此时的分光辐射亮度发光光谱。从得到的分光辐射亮度光谱计算外量子效率EQE（单位：%）。分光辐射亮度光谱如图8所示。
·色温度
在元件上施加电压，使电流密度为10mA/cm2，用上述分光辐射亮度计测量此时的分光辐射亮度光谱，根据JIS规格Z8725记载的“色温度·相关色温度的测定方法”，计算色温度。
·显色性指数
是当向物体照射光源时人在多大程度上能够真实感受到物体颜色的指标，以相同色温度的黑体辐射为基准（100）。在元件上施加电压，使电流密度为10mA/cm2，用上述分光辐射亮度计测量此时的分光辐射亮度光谱，根据JIS规格Z8726记载的“光源的显色性评价方法”，计算以该分光辐射亮度光谱为光源时的平均显色评价Ra。可以说该值越接近基准的100，显色性越优异。
如表2所示的那样，可知实施例1的有机EL元件的发光效率（电流效率及外量子效率）及显色性均优异。
如图8所示的分光辐射亮度光谱那样，比较例1及2的有机EL元件基本发蓝色光，外量子效率低，不能测定显色性指数。即，由于间隔层含有空穴传输性的NPD，因此认为电子没有被传输到磷光发光层。
如图8所示的分光辐射亮度光谱那样，比较例3的有机EL元件不发蓝色光，而是发红色及绿色光。即，虽然由于磷光发光层发光，外量子效率显示出高值，但由于蓝色的荧光发光层不发光，因此显色性指数变低。即，由于间隔层含有电子传输性的BCP，因此认为空穴没有被传输到荧光发光层。
为了与实施例1的有机EL元件比较电流效率及外量子效率，比较例4～6的有机EL元件对间隔层的结构进行了调整，以便通过平衡性良好地传输电子及空穴而使色度相同。具体而言，改变BCP：NPD的混合比率以调整蓝色、红色及绿色的发光比率。
虽然间隔层设置为BCP：NPD(90%：10%，质量比)的比较例4的有机EL元件其分光辐射亮度光谱与图8所示的实施例1的辐射亮度光谱基本为相同的光谱形状，即色度相同，但发光强度比实施例1弱。如表2所示的那样，这与比较例4的有机EL元件的发光效率及外量子效率比实施例1的有机EL元件低有关。
此外，即使在比较例5～6中改变BCP：NPD的混合比率，也得不到实施例1那样的发光效率及外量子效率的值。
认为其理由如下：正如驱动电压下降所显示的那样，由于比较例4～6的有机EL元件是电子传输性的BCP与空穴传输性的NPD的共蒸镀层，因此可平衡性良好地传输电子与空穴。但由于BCP及NPD的Eg77K的值均小，因此发生三重态激子的扩散，导致发光效率及外量子效率下降。
另一方面，可知实施例1的有机EL元件的显色性指数高，平衡性良好地发蓝色、绿色及红色的光。此外，在将驱动电压保持在4V以下的同时，实现了高效率的白色，可以说发挥了将ΔST小的化合物用于间隔层材料时的效果。
这样，可知在间隔层材料上使用本发明特定化合物的实施例1的有机EL元件平衡性良好地具有优异的发光效率及显色性。
〔实施例2～4〕
如表3所示的那样，对实施例2～4的有机EL元件，除了改变间隔层及荧光发光层的化合物以外，与实施例1的有机EL元件同样地进行制备。对制备的有机EL元件，与实施例1同样地进行评价，其结果如表3所示。
如果简略表示实施例2～4的有机EL元件的元件结构，则如下所示。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-X(4)/BH-X:BD-X(20:10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
如表3所示的那样，化合物SL-X、BH-X及BD-X依实施例而改变。
[表3]
Figure BDA00003518947900361
如表3所示的那样，可知实施例2～4的有机EL元件也平衡性良好地具有优异的发光效率及显色性。
〔实施例5～7〕
实施例5～7的有机EL元件设置为如下所示的结构。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2:Ir(pq)2(acac)(10,5%)/PH-01:Ir(ppy)3(3,10%)/SL-X(3)/BH-1:BD-1(20,10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
如表4所示的那样，化合物SL-X依实施例而改变。
这样，除了不形成HT-2膜、将磷光发光层改变为积层第一发光层与第三发光层的结构、改变间隔层的化合物及膜厚、改变阻挡层的化合物以外，与实施例2的有机EL元件同样地进行制备。间隔层的化合物、荧光发光层的基质材料及掺杂剂材料如表4所示。第一发光层以PH-01为基质材料，以Ir(PPy)3为磷光发光性掺杂剂材料。第三发光层以HT-2为基质材料，以Ir(Pq)2(acac)为磷光发光性掺杂剂材料。
此外，对制备的有机EL元件，与实施例1同样地进行评价，其结果如表4所示。
[表4]
Figure BDA00003518947900381
如表4所示的那样，可知实施例5～7的有机EL元件也平衡性良好地具有优异的发光效率及显色性。
〔实施例8～10〕
实施例8～10的有机EL元件采用如下所示的结构。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PGH:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5,10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20,10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
如表5所示的那样，化合物PGH依实施例而改变。
这样，除了改变磷光发光层的磷光基质材料以外，与实施例1的有机EL元件同样地进行制备。
此外，制备的有机EL元件与实施例1同样地进行评价，其结果如表5所示。
[表5]
Figure BDA00003518947900401
如表5所示的那样，可知实施例8～10的有机EL元件也平衡性良好地具备优异的发光效率及显色性。
〔实施例11〕
实施例11的有机EL元件采用如下所示的结构。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(70)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5,10%:0.4%)/SL-1(5)/BH-1:BD-1(20,10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
这样，除了改变HT-1膜及间隔层的厚度、改变第一发光层的Ir(PPy)3（绿色磷光发光性掺杂剂材料）与Ir(Pq)2(acac)（红色磷光发光性掺杂剂材料）的质量比、改变阻挡层的化合物以外，与实施例1的有机EL元件同样地进行制备。
此外，制备的有机EL元件与实施例1同样地进行评价，其结果如表6所示。
[表6]
Figure BDA00003518947900421
表6所示的那样，可知实施例11的有机EL元件也平衡性良好地具有优异的发光效率及显色性。特别是显色性指数在所有的实施例及比较例中最为优异。
〔实施例12～14〕
实施例12～14中使用的化合物除了上述化合物以外，还使用下列化合物。
[化16]
Figure BDA00003518947900431
实施例12的有机EL元件按如下方法进行制备。
将25mm×75mm×1.1mm厚的带ITO透明电极（阳极）的玻璃基板（吉奥马科技株式会社制）在异丙醇中进行5分钟的超声波洗涤后，再进行30分钟的UV臭氧洗涤。
将洗涤后的带透明电极线的玻璃基板安装在真空蒸镀装置的基板支撑体上，首先在形成有透明电极线一侧的表面上蒸镀化合物HI-1，使之覆盖透明电极，形成膜厚5nm的化合物HI-1膜。该HI-1膜起空穴注入层的作用。
该HI-1膜成膜后，蒸镀化合物HT-2，在HT-1膜上成膜膜厚30nm的HT-2膜。该HT-2膜起空穴传输层的作用。
在该HT-2膜上共蒸镀化合物PH-01（基质材料）、Ir(PPy)3（绿色磷光发光性掺杂剂材料）及Ir(Pq)2(acac)（红色磷光发光性掺杂剂材料），成膜膜厚5nm的绿色·红色磷光发光层（第一发光层）。掺杂剂材料浓度为Ir(PPy)310质量%、Ir(Pq)2(acac)0.6质量%。
在该绿色·红色磷光发光层上蒸镀化合物SL-1，形成膜厚5nm的间隔层。
在该间隔层上共蒸镀化合物PBH-1（基质材料）、化合物PBD-1（蓝色磷光发光性掺杂剂材料），成膜膜厚30nm的蓝色磷光发光层（第二发光层）。掺杂剂材料浓度为20质量%。
在该蓝色磷光发光层上蒸镀化合物PBH-1，形成膜厚5nm的阻挡层。
在该阻挡层上蒸镀电子传输性化合物ET-2，形成膜厚20nm的电子传输层。
在该电子传输层上蒸镀LiF，形成膜厚1nm的LiF膜。
在该LiF膜上蒸镀金属Al，形成膜厚80nm的金属阴极。
这样就制备了实施例12的有机EL元件。
表8中也列出了元件结构。
如表7所示的元件结构那样，实施例13及实施例14的有机EL元件除了改变材料、膜厚及掺杂剂材料浓度以外，与实施例12同样地进行制备。
[表7]
Figure BDA00003518947900451
此外，制备的有机EL元件与实施例1同样地评价了电压、CIE1931色度、电流效率L/J、外量子效率EQE。所不同的是，对各有机EL元件施加电压使电流密度为1mA/cm2及10mA/cm2，以该条件进行评价。此外，还从得到的分光辐射亮度光谱测定了辉度、电力效率η及EL发光光谱的峰波长λP（nm）。结果如表8所示。
[表8]
工业上的可利用性
本发明的有机EL元件可用于显示装置和照明装置等中的发光元件。

Claims (13)

1.一种有机电致发光元件，是在一对电极间具有有机化合物层的有机电致发光元件，其特征在于，
所述有机化合物层具有包含第一发光层及第二发光层的多个发光层，
所述第一发光层及所述第二发光层的至少任何一个含有磷光发光性掺杂剂材料，
所述第一发光层与所述第二发光层之间具有间隔层，
所述间隔层含有单重态能量EgS与77[K]的能隙Eg77K之差ΔST满足下列数学式（1）关系的化合物。
[数1]
ΔST=EgS-Eg77K≦0.5[eV]  …（1）
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述间隔层中含有的化合物的光致发光光谱的半峰宽大于80nm。
3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述间隔层中含有的化合物是在椭圆偏振光谱法中垂直于硅基板面的方向的折射率nZ与平行于硅基板面的方向的折射率nX满足下列数学式（2）关系的化合物。
[数2]
Δn=|nX-nZ|>0.04    …（2）
4.如权利要求1到3中任意一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述间隔层中含有的化合物的所述单重态能量EgS满足下列数学式（3）的关系。
[数3]
EgS≧2.80[eV]    …（3）
5.如权利要求1到4中任意一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述间隔层中含有的化合物的所述能隙Eg77K满足下列数学式（4）的关系。
[数4]
Eg77K≧2.70[eV]    …（4）
6.如权利要求1到5中任意一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，
所述第一发光层含有磷光发光性掺杂剂材料，
所述第二发光层含有荧光发光性掺杂剂材料。
7.如权利要求1到5中任意一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一发光层及所述第二发光层含有磷光发光性掺杂剂材料。
8.如权利要求6或7所述的有机电致发光元件，其特征在于，含有磷光发光性掺杂剂材料的第三发光层与含有磷光发光性掺杂剂材料的所述第一发光层相邻接。
9.如权利要求8所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第三发光层含有选自如下化合物的基质材料，所述化合物的空穴迁移率比电子迁移率大。
10.如权利要求1到9中任意一项所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述第一发光层含有选自如下化合物的基质材料，所述化合物的空穴迁移率比电子迁移率大。
11.一种有机电致发光元件，是在一对电极间具有有机化合物层的有机电致发光元件，其特征在于，
所述有机化合物层具有至少一个发光层及至少一个电荷传输层，
所述电荷传输层含有单重态能量EgS与77[K]的能隙Eg77K之差ΔST满足下列数学式（5）关系的化合物。
[数5]
ΔST=EgS-Eg77K≦0.5[eV]   …（5）
12.如权利要求11所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷传输层中含有的化合物的光致发光光谱的半峰宽大于80nm。
13.如权利要求11或12所述的有机电致发光元件，其特征在于，所述电荷传输层中含有的化合物是在椭圆偏振光谱法中垂直于硅基板面的方向的折射率nZ与平行于硅基板面的方向的折射率nX满足下列数学式（6）关系的化合物。[数6]
Δn=|nX-nZ|>0.04    …（6）
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