JP2012064453A

JP2012064453A - 有機発光素子

Info

Publication number: JP2012064453A
Application number: JP2010208035A
Authority: JP
Inventors: Yohei Iwasaki; 洋平岩▲崎▼; Keiji Okinaka; 啓二沖中; Tetsuo Takahashi; 哲生高橋; Maki Okajima; 麻紀岡島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】寿命が長い有機発光素子を提供する。
【解決手段】第一電極（陽極２０）と、第一発光層４１と第二発光層４２とからなる発光層４０と、第二電極（陰極６０）と、から構成され、第一発光層４１と第二発光層４２とが隣接しており、第一発光層４１が、第一ホストと第一ゲストとを有し、第二発光層４２が、第二ホストと第二ゲストとを有し、前記第一ゲストの発光色と前記第二のゲストの発光色が同一であり、前記第一ゲスト及び前記第二ゲストが、同一種の電荷をトラップし、前記同一種の電荷が電子又は正孔であり、前記同一種の電荷が注入される側の発光層のゲストの発光収率よりも、他方の発光層のゲストの発光収率の方が大きいことを特徴とする、有機発光素子。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光素子に関する。

有機発光素子は、自発光型の電子素子であり、低電圧駆動、薄型、軽量等の特長を有している。このことから有機発光素子は、近年、フルカラーディスプレイへの応用が精力的に検討されている。しかし、寿命の面でまだ課題が残っている。

特に、フルカラーディスプレイの場合、焼き付き等を考案すると、有機発光素子を駆動し始めてから輝度が半減する（初期輝度に対して５０％に減少する）までの時間に相当する半減寿命だけではなく、初期輝度に対して５〜１０％程度減少する寿命も重要である。

一方、有機発光素子の長寿命化を目的として、劣化に強い材料の開発だけではなく、新規な素子構成の開発も行われている。

例えば、特許文献１にて開示される有機発光素子は、少なくとも２つの発光層を有する有機発光素子に関して、寿命が長く、かつエネルギーギャップの小さい発光性ゲストを適宜組み合わせることにより素子の長寿命化を達成している。また特許文献１にて開示される有機発光素子では、色純度を保つために、電荷再結合確率が大きい方の発光層にエネルギーギャップの大きい発光性ゲストを含有させ、電荷再結合が小さい方の発光層にエネルギーギャップの小さい発光性ゲストを含有させている。これにより、電荷の再結合確率が小さい方の発光層に含有しているエネルギーギャップが小さい発光性ゲストの発光を抑制している。

特許第４２８７１９８号公報

しかしながら、少なくとも２つの発光層を有する有機発光素子において、２つの発光性ゲストの発光収率の差を利用して素子の長寿命化を図る方法は未だ知られていない。本発明は上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、寿命が長い有機発光素子を提供することである。

本発明の有機発光素子は、第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる発光層と、第二電極と、から構成され、
前記第一発光層と前記第二発光層とが隣接しており、
前記第一発光層が、第一ホストと第一ゲストとを有し、
前記第二発光層が、第二ホストと第二ゲストとを有し、
前記第一ゲストの発光色と前記第二のゲストの発光色が同一であり、
前記第一ゲスト及び前記第二ゲストが、同一種の電荷をトラップし、
前記同一種の電荷が電子又は正孔であり、
前記同一種の電荷が注入される側の発光層のゲストの発光収率よりも、他方の発光層のゲストの発光収率の方が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、寿命が長い有機発光素子を提供することができる。

本発明の有機発光素子における実施形態の例を示す断面模式図であり、（ａ）は、第１の実施形態を示し、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。電子トラップ型発光性ゲストが発光層に含まれている有機発光素子における各層のエネルギー準位及び電荷移動の様子を示す図であり、（ａ）は、有機発光素子を駆動する直後（駆動時間：０時間）の様子を示す図であり、（ｂ）は、有機発光素子を一定時間駆動した後（駆動時間：ｔ時間（ｔ＞０））の様子を示す図である。サンプル素子におけるα＝１の時点（未劣化時）及びα＝０．９の時のＥＬスペクトルを示す図である。発光領域を陽極側から１０ｎｍと仮定した場合及び陰極側から１０ｎｍと仮定した場合のそれぞれの発光スペクトルのシミュレーションを示す図である。

本発明の有機発光素子は、第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる発光層と、第二電極と、から構成される。また本発明において、上記第一発光層と上記第二発光層とは隣接している。

本発明において、第一発光層は、第一ホストと第一ゲストとを有し、第二発光層は、第二ホストと第二ゲストとを有している。また第一ゲストの発光色と第二ゲストの発光色とが同一である。

ここで本発明においては、第一ゲスト及び第二ゲストが、同一種の電荷（電子又は正孔）をトラップし、この同一種の電荷が注入される側の発光層のゲストの発光収率よりも、他方の発光層のゲストの発光収率の方が大きいことを特徴とするものである。以下、「トラップされる電荷が注入される側の発光層」を第一発光層とし、「他方の発光層」を第二発光層として説明する。従って、第二発光層に含まれる第二ゲストの発光収率の方が第一発光層に含まれる第一ゲストの発光収率より大きい。

例えば、第一ゲスト及び第二ゲストが電子をトラップする電子トラップ型のゲストである場合、トラップされる電荷である電子が注入される側の発光層、即ち、陰極側の発光層が第一発光層となる。一方、他方の発光層、即ち、陽極側の発光層が第二発光層となる。そして、トラップされる電荷である電子が注入される側の発光層、即ち、陰極側の発光層である第一発光層に含まれる第一ゲストの発光収率よりも、他方の発光層、即ち、陽極側の発光層である第二発光層に含まれる第二ゲストの発光収率の方が大きい。一方、第一ゲスト及び第二ゲストが正孔をトラップする正孔トラップ型のゲストである場合、トラップされる電荷である正孔が注入される側の発光層、即ち、陽極側の発光層が第一発光層となる。一方、他方の発光層、即ち、陰極側の発光層が第二発光層となる。そして、トラップされる電荷である正孔が注入される側の発光層、即ち、陽極側の発光層である第一発光層に含まれる第一ゲストの発光収率よりも、他方の発光層、即ち、陰極側の発光層である第二発光層に含まれる第二ゲストの発光収率の方が大きい。

以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子について説明する。図１は、本発明の有機発光素子における実施形態の例を示す断面模式図である。尚、図１において、（ａ）は、第１の実施形態を示し、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。

図１（ａ）の有機発光素子１は、基板１０上に、陽極２０（第一電極）、正孔輸送層３０、発光層４０、電子輸送層５０及び陰極６０（第二電極）がこの順に設けられている。発光層４０は第一発光層４１と第二発光層４２とから構成され、第一発光層４１及び第二発光層４２が設けられる順番はトラップされる電荷に依存する。発光層４０が電子トラップ型のゲストを有する場合、トラップされる電荷である電子が注入される側の発光層、即ち、陰極６０側の発光層が第一発光層４１であり、他方の発光層、即ち、陽極２０側の発光層が第二発光層４２である。発光層４０が正孔トラップ型のゲストを有する場合、トラップされる電荷である正孔が注入される側の発光層、即ち、陽極２０側の発光層が第一発光層４１であり、他方の発光層、即ち、陰極６０側の発光層が第二発光層４２である。図１（ａ）は、上記２つの場合の内の正孔トラップ型の場合（発光層４０が正孔トラップ型のゲストを有する場合）を表しているが、本発明は正孔トラップ型の場合に限定されるものではない。図１（ａ）の有機発光素子１は、キャリア輸送と発光の機能を分離した構成であり、正孔と電子とが再結合する領域は発光層内にある。正孔輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した材料を適宜組み合わせて使用することができるので、極めて材料選択の自由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の材料が使用できる。このため、発光色相の多様化が可能になる。さらに、第一発光層４１及び第二発光層４２に各キャリア又は励起子を有効に閉じこめて、発光効率の向上を図ることも可能となる。

図１（ｂ）の有機発光素子２は、図１（ａ）の有機発光素子１において、陽極２０と正孔輸送層３０との間に、正孔注入層３１がさらに設けられている。正孔注入層３１を設けることにより、陽極２０と正孔輸送層３０との間の密着性、正孔注入性の改善や低電圧化に効果的である。また、発光層４０は第一発光層４１と第二発光層４２とから構成され、第一発光層４１及び第二発光層４２が設けられる順番はトラップされる電荷に依存する。発光層４０が電子トラップ型のゲストを有する場合、トラップされる電荷である電子が注入される側の発光層、即ち、陰極６０側の発光層が第一発光層４１であり、他方の発光層、即ち、陽極２０側の発光層が第二発光層４２である。発光層４０が正孔トラップ型のゲストを有する場合、トラップされる電荷である正孔が注入される側の発光層、即ち、陽極２０側の発光層が第一発光層４１であり、他方の発光層、即ち、陰極６０側の発光層が第二発光層４２である。図１（ｂ）は、上記２つの場合の内の電子トラップ型の場合（発光層４０が電子トラップ型のゲストを有する場合）を表しているが、本発明は電子トラップ型の場合に限定されるものではない。

ただし、本発明の有機発光素子は、少なくとも一対の電極（陽極２０、陰極６０）と、この一対の電極に挟持され、第一発光層４１と第二発光層４２からなる発光層４０とを有していれば、発光層４０を含めた有機化合物層の層構成については、特に限定されるものではない。

例えば、電子輸送層の一種である正孔ブロック層を、発光層４０と電子輸送層５０との間に挿入しても良い。特に、ＨＯＭＯエネルギーの低い材料を正孔ブロック層の構成材料として使用することで、発光層４０から陰極６０側への正孔漏れを改善し、発光効率の向上に効果的な構成である。

本発明の有機発光素子は、上述したように、互いに隣接する２種類の発光層（第一発光層４１、第二発光層４２）を有している。そして、この２種類の発光層は、それぞれ発光層を構成する主たる有機化合物であるホストと発光性ゲストとを有している。即ち、第一発光層４１は、第一ホストと第一ゲストとを有する一方で、第二発光層４２は、第二ホストと第二ゲストとを有している。尚、本発明において、第一ゲスト及び第二ゲストの発光色は同じである。

本発明において、発光性ゲスト（第一ゲスト、第二ゲスト）は、電子又は正孔（ホール）のいずれかをトラップするが、第一ゲスト及び第二ゲストは同一種の電荷をトラップする。ここで発光性ゲストが電子をトラップする場合、発光性ゲストの最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーの絶対値（｜ＬＵＭＯ（Ｇ）｜）とホストのＬＵＭＯエネルギーの絶対値（｜ＬＵＭＯ（Ｈ）｜）との間に以下の関係が成り立っている。
｜ＬＵＭＯ（Ｇ）｜−｜ＬＵＭＯ（Ｈ）｜≧０．１５ｅＶ

一方、発光性ゲストが正孔をトラップする場合、発光性ゲストの最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）エネルギーの絶対値（｜ＨＯＭＯ（Ｇ）｜）とホストのＬＵＭＯエネルギーの絶対値（｜ＨＯＭＯ（Ｈ）｜）との間に以下の関係が成り立っている。
｜ＨＯＭＯ（Ｈ）｜−｜ＨＯＭＯ（Ｇ）｜≧０．１５ｅＶ

また本発明において、トラップされる電荷が注入される側の発光層である第一発光層に含まれる第一ゲストの発光収率よりも、他方の発光層である第二発光層に含まれる第二ゲストの発光収率の方が大きい。つまり、発光性ゲストが正孔をトラップする場合では、トラップされる電荷が注入される側の発光層に相当する陽極側の発光層が第一発光層となり、この陽極側の発光層に含まれる第一ゲストの発光収率よりも、他方の発光層に相当する陰極側の発光層（第二発光層）に含まれる第二ゲストの発光収率の方が大きいことを意味する。一方、発光性ゲストが電子をトラップする場合では、トラップされる電荷が注入される側の発光層に相当する陰極側の発光層が第一発光層となり、この陰極側の発光層に含まれる第一ゲストの発光収率よりも、他方の発光層に相当する陽極側の発光層（第二発光層）に含まれる第二ゲストの発光収率の方が大きいことを意味する。

以下、電子をトラップする発光性ゲスト（電子トラップ型発光性ゲスト）が発光層４０に含まれている有機発光素子について、図面を参照しながら定性的に説明する。

図２は、電子トラップ型発光性ゲストが発光層に含まれている有機発光素子における各層のエネルギー準位及び電荷移動の様子を示す図である。尚、図２において、（ａ）は、有機発光素子を駆動する直後（駆動時間：０時間）の様子を示す図であり、（ｂ）は、有機発光素子を一定時間駆動した後（駆動時間：ｔ時間（ｔ＞０））の様子を示す図である。また図２では、説明の都合上、陽極、発光層、陰極以外の部材は図示を省略している。

発光層内に注入された正孔は、ホストのＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ（Ｈ））を利用して陽極側界面から陰極側界面に向かって移動する。ここで発光層内での正孔の濃度分布は、陽極側界面から陰極側界面に向かって指数関数的に減少する。

一方、発光層内に注入された電子は、ゲストのＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ（Ｇ））にトラップされるため大幅に移動度が低下する。ここで発光層内での電子の濃度分布は、陰極側界面から陽極側界面に向かって指数関数的に減少し、その減衰の程度は正孔よりも大きい。

他方、電子と正孔とが再結合する確率は、電子の濃度と正孔の濃度との積に比例するため、電子トラップ型の有機発光素子では発光層の陰極側界面付近及び陽極側界面付近が極大になる。但し、電子トラップ型素子の場合、電子と正孔とが再結合する確率は、陰極界面付近の方が陽極側界面付近に比べて極端に大きい。

また発光領域は、電子と正孔とが再結合する領域と、励起子拡散距離とを考慮すると、主として発光層の陰極側界面から数十ｎｍ程度の範囲になると考えられる。

ところで本発明の有機発光素子は、駆動時間の経過と共に極僅かずつホストが変化（劣化）を起こし、いわゆる劣化物を生成する。この劣化物は、発光状態である励起子（励起状態）のクエンチャーとして働くため、有機発光素子の輝度低下（輝度劣化）を引き起こす。またこの劣化物は、図２（ｂ）に示されるように、発光層を構成する有機化合物に比べてＨＯＭＯエネルギー（ＨＯＭＯ（Ｄ））の絶対値が小さくかつＬＵＭＯエネルギー（ＬＵＭＯ（Ｄ））の絶対値が大きい。この劣化物の濃度はゲストに比べて充分に低いため、ゲストがトラップしている電荷の移動度には影響を及ぼさないが、ゲストがトラップしていないあるいはトラップできない電荷をトラップして、その電荷の移動度を低下させることがある。

電子トラップ型ゲストの場合、上記劣化物は新たな正孔トラップ材として働く。このため、この劣化物により発光層内での正孔移動度が低下するので、発光層内の正孔濃度は、陽極側の界面付近では増加する一方で、陰極側の界面付近では減少することになる。従って、駆動前あるいは駆動直後（劣化前）と比べて、陰極側界面付近の電子と正孔との再結合確率は時間を追うごとに減少する一方で、陽極側界面付近での電子と正孔の再結合確率は時間を追うごとに増加する。以上より、駆動前あるいは駆動直後（劣化前）と比べて、トラップされる電荷である電子が注入される陰極側界面付近の発光量は減少し、他方の陽極側界面付近の発光量が増加するという発光領域の変化を引き起こす。

尚、上述した電子・正孔の再結合確率や発光領域の経時的な変化は、正孔をトラップする発光性ゲスト（正孔トラップ型発光性ゲスト）を発光層に含有する有機発光素子についても同様に説明ができる。

発光層内に注入された電子は、ホストのＬＵＭＯ準位（ＬＵＭＯ（Ｈ））を利用して陰極側界面から陽極側界面に向かって移動する。ここで発光層内での電子の濃度分布は、陰極側界面から陽極側界面に向かって指数関数的に減少する。

一方、発光層内に注入された正孔は、ゲストのＨＯＭＯ準位（ＨＯＭＯ（Ｇ））にトラップされるため大幅に移動度が低下する。ここで発光層内での正孔の濃度分布は、陽極側界面から陰極側界面に向かって指数関数的に減少し、その減衰の程度は電子よりも大きい。

他方、電子と正孔とが再結合する確率は、電子の濃度と正孔の濃度との積に比例するため、正孔トラップ型の有機発光素子では発光層の陽極側界面付近及び陰極側界面付近が極大になる。但し、正孔トラップ型素子の場合、陽極界面付近の方が陰極側界面付近に比べて極端に大きい。

また発光領域は、電子と正孔とが再結合する領域と、励起子拡散距離とを考慮すると、主として発光層の陽極側界面から数十ｎｍ程度の範囲になると考えられる。

上述したように本発明の有機発光素子は、駆動時間の経過と共に極僅かずつホストが変化（劣化）を起こし、いわゆる劣化物を生成する。この劣化物は、発光状態である励起子（励起状態）のクエンチャーとして働くため、有機発光素子の輝度低下（輝度劣化）を引き起こす。またこの劣化物は、図２（ｂ）に示されるように、発光層を構成する有機化合物に比べてＨＯＭＯエネルギー（ＨＯＭＯ（Ｄ））の絶対値が小さくかつＬＵＭＯエネルギー（ＬＵＭＯ（Ｄ））の絶対値が大きい。この劣化物の濃度はゲストに比べて充分に低いため、ゲストがトラップしている電荷の移動度には影響を及ぼさないが、ゲストがトラップしていないあるいはトラップできない電荷トラップして、その電荷の移動度を低下させることがある。

正孔トラップ型ゲストの場合、上記劣化物は新たな電子トラップ材として働く。このため、この劣化物により発光層内での電子移動度が低下するので、発光層内の電子濃度は、陰極側の界面付近では増加する一方で、陽極側の界面付近では減少することになる。従って、駆動前あるいは駆動直後（劣化前）と比べて、トラップされる電荷である正孔が注入される側、即ち、陽極側の界面付近の電子と正孔との再結合確率は時間を追うごとに減少する。一方で、他方の側、即ち、陰極側の界面付近での電子と正孔の再結合確率は時間を追うごとに増加する。以上より、駆動前あるいは駆動直後（劣化前）と比べて、トラップされる電荷である正孔が注入される側、即ち、陽極側界面付近の発光量は減少し、他方の側、即ち、陰極側界面付近の発光量が増加するという発光領域の変化を引き起こす。

本発明の有機発光素子は、駆動時間とともに発光量が増加する発光層に含まれる発光性ゲストを、その発光収率が駆動時間とともに発光量が減少する発光層に含まれる発光性ゲストよりも大きいものとする。こうすることで駆動による輝度低下を補償し、有機発光素子の長寿命化を図ることができる。

次に、モデルを用いて本発明の原理を定量的に説明する。

本発明の有機発光素子を構成する第一発光層及び第二発光層のそれぞれのＥＬ強度（ＥＬ₁、ＥＬ₂）の時間変化は以下の式（１）及び式（２）で示される。尚、式（１）及び式２を示すにあたり、第一発光層を、発光性ゲストによってトラップされる電荷の種類に関わらず「トラップされる電荷が注入される側の発光層」と仮定し、第二発光層を「他方の発光層」と仮定する。例えば、電子トラップ型のゲストの場合においては、トラップされる電荷が注入される側の発光層、即ち、陰極側の発光層（第一発光層）のＥＬ強度がＥＬ₁であり、他方の発光層、即ち、陽極側の発光層（第二発光層）のＥＬ強度がＥＬ₂である。また、正孔トラップ型のゲストの場合においては、トラップされる電荷が注入される側の発光層、即ち、陽極側の発光層（第一発光層）のＥＬ強度がＥＬ₁であり、他方の発光層、即ち、陰極側の発光層（第二発光層）のＥＬ強度がＥＬ₂である。

式（１）において、Ａは、発光層内で生成した発光に関わる励起子（励起状態）密度を表す。χ（ｔ）は、所定時間ｔにおける第一発光層にある励起子の割合を表す。Φ₁は、第一発光層に含有される第一ゲストの発光収率を表す。Ｎ₁（Ａχ（ｔ），ｔ）は、規格化された第一発光層の輝度の駆動時間変化を表す。

式（２）において、Ａ及びχ（ｔ）は、式（１）と同様である。尚、所定時間ｔにおける第二発光層にある励起子の割合は、式（２）に示されるように、１−χ（ｔ）と表すことができる。また式（２）において、Φ₂は、第二発光層に含有される第二ゲストの発光収率を表す。Ｎ₂（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ）は、規格化された第二発光層の輝度の駆動時間変化を示す。

式（１）及び（２）に示されるように、χは、駆動時間とともに変化する量であるため時間（ｔ）の関数である。また式（１）及び（２）に示されるように、Ｎは、駆動時間とともに変化する量であるため時間（ｔ）の関数である。またＮは、輝度を示すＡχ（ｔ）やＡ（１−χ（ｔ））の関数でもある。

上述の通り、駆動直後はトラップされる電荷が注入される側の発光層である第一発光層の方が他方の第二発光層に比べて電子と正孔の再結合確率が大きいので、第一発光層にある励起子の割合χ（ｔ）は第二発光層にある励起子の割合（１−χ（ｔ））より大きい。

一方、駆動劣化寿命と輝度の関数として、一般に以下の下記式（３）がよく用いられている。

式（３）において、τ₁、τ₂は、それぞれ初期輝度ＥＬ₁、ＥＬ₂で駆動したときの寿命を表し、ｎは、加速係数を表す。

ところで有機発光素子を構成する発光層が一層である場合は、第一発光層と第二発光層とが同一である場合として取り扱うことができる。

従って、発光層として第一発光層のみを含む有機発光素子を比較対象とする場合、本発明の有機発光素子の輝度（ＥＬ（ＤｏｕｂｌｅＥＭＬ）、以下、ＥＬ_Dという。）と、比較対象の有機発光素子の輝度（ＥＬ（ＳｉｎｇｌｅＥＭＬ１）、以下、ＥＬ_S1という。）との比は、式（１）及び式（２）から下記式（４−１）で表される。

ここで、Ｅ_LD及びＥＬ_S1の駆動時間変化が指数関数で近似できると仮定すると、式（４−１）は、式（４−２）で表される。

式（４−２）において、ＥＬ（０）は、駆動開始直後の発光輝度を表し、ｋ_D、ｋ_S1は、それぞれ本発明の有機発光素子の駆動劣化速度、比較対象の有機発光素子の駆動劣化速度を表す。また、α₁（＝ｅｘｐ（−ｋ_S1ｔ）≒χ（ｔ）Ｎ₁（Ａχ（ｔ），ｔ）＋（１−χ（ｔ））Ｎ₁（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ））は、第一発光層のみを含む有機発光素子における初期輝度に対する駆動時間ｔでの輝度比（劣化率）を表す。例えば、α₁＝０．９とすると、駆動時間ｔでの輝度が初期輝度の０．９倍であることを示している。本発明の素子及び比較対象の素子の駆動寿命は、それぞれｋ_Dの逆数、ｋ_S1の逆数に比例するので、β（＝ｋ_S1／ｋ_D）は、長寿命化率を表す。例えば、β＝１．１とすると、本発明の有機発光素子は、比較対象となる有機発光素子に対して寿命が１．１倍であることを示している。

また、０＜Ｎ₁（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ）≦１、０＜Ｎ₂（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ）≦１であるから、式（４−２）から下記式（５）を導き出すことができる。

式（５）において、０≦α₁＜１かつβ＞１かつ０≦χ（ｔ）＜１なので、Φ₂／Φ₁は１よりも大きくなる。Φ₂／Φ₁は、好ましくは、１．２以上である。

一方、発光層として第二発光層のみを含む有機発光素子を比較対象とする場合、本発明の有機発光素子の輝度（ＥＬ_D）と、比較対象の有機発光素子の輝度（ＥＬ（ＳｉｎｇｌｅＥＭＬ２）、以下、ＥＬ_S2という。）との比は、式（４−２）と同様にして下記式（６）で表される。尚、係る場合においては、各有機発光素子における主発光領域での発光ゲストの発光収率が異なる。このため、各有機発光素子の初期輝度をそろえるために、本発明の有機発光素子における励起子（励起状態）密度をΦ₂／Φ₁倍する必要がある。

式（６）において、ＥＬ（０）は、駆動開始直後の発光輝度を表し、ｋ_D、ｋ_S2は、それぞれ本発明の有機発光素子の駆動劣化速度、比較対象の有機発光素子の駆動劣化速度を表す。また、α₂（＝ｅｘｐ（−ｋ_S2ｔ）≒χ（ｔ）Ｎ₂（Ａχ（ｔ），ｔ）＋（１−χ（ｔ））Ｎ₂（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ））は第二発光層のみを含む有機発光素子における初期輝度に対する駆動時間ｔでの輝度比（劣化率）を表す。例えば、α₂＝０．９とすると、駆動時間ｔでの輝度が初期輝度の０．９倍であることを示している。β（＝ｋ_S2／ｋ_D）は、長寿命化率を表す。例えば、β＝１．１とすると、本発明の有機発光素子は、比較対象となる有機発光素子に対して寿命が１．１倍であることを示している。

また０＜Ｎ₁（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ）≦１、０＜Ｎ₂（Ａ（１−χ（ｔ）），ｔ）≦１であるから、式（６）から下記式（７）を導き出すことができる。

式（７）において、０≦α₂＜１かつβ＞１かつ０≦χ（ｔ）＜１なので、Φ₂／Φ₁は１よりも大きくなる。Φ₂／Φ₁は、好ましくは、１．２以上である。

以上より、本発明の有機発光素子において、第一ゲストの発光収率Φ₁と、第二ゲストの発光収率Φ₂との比であるΦ₂／Φ₁が１よりも大きければ長寿命を示すことになる。

＜χ（ｔ）の測定＞
上述した式（１）等で示されるパラメータχ（ｔ）は、例えば、以下に示す方法で評価することができる。

下記式で示される化合物１（ホスト）と、下記式で示される化合物２（発光性ゲスト）とからなる発光層と、下記式で示される化合物３からなる電子輸送層をこの順で形成した有機発光素子（以下、サンプル素子という場合がある。）を作製した。尚、このサンプル素子において発光層の膜厚は３５ｎｍであり、電子輸送層の膜厚は９０ｎｍである。また、この素子は、電子トラップ型でかつボトムエミッション型の有機発光素子であり、光学干渉により発光領域の変化が敏感にＥＬスペクトルに現れる素子構成を有する有機発光素子である。このサンプル素子を使用して、駆動による発光寄与率の変化を観測した。

図３は、サンプル素子におけるα＝１の時点（未劣化時）及びα＝０．９の時のＥＬスペクトルを示す図である。図３に示されるように、サンプル素子において、そのＥＬスペクトルは駆動時間と共に変化していることが観測された。このことは、駆動時間と共にサンプル素子の発光領域が変化している（発光領域が移動している）ことを示している。

図４は、発光領域を陽極側から１０ｎｍと仮定した場合及び陰極側から１０ｎｍと仮定した場合のそれぞれの発光スペクトルのシミュレーションを示す図である。図４のシミュレーション結果から、「陽極側１０ｎｍ」側に現れる４５０ｎｍ付近の強い鋭いピークは陽極側界面発光の特徴を示すものであり、「陰極側１０ｎｍ」側に現れる５００ｎｍ付近の幅広なピークは陰極側界面発光に特徴を示すものであると言える。図４のシミュレーション結果から、サンプル素子の発光特性は、定性的には、陰極側界面発光が主であるが、駆動時間が経過する（ホストの劣化）と共に、陽極側発光界面発光の寄与が高くなっていると言える。

さらにこのシミュレーションの発光幅等を最適化し、実験結果とフィッティングさせることにより、発光領域の変化について検討したところ、α＝１のときには陰極側で全て光る。一方で、α＝０．９のときには陰極側と陽極側との発光の比率が陰極側：陽極側＝０．８：０．２となる。

この手法は、２種類の発光層を有する本発明の有機発光素子においても適用可能である。

ところで本発明において、２つの発光層のホスト及び発光性ゲストのＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーがほぼ同じであることが好ましい。こうすると、２つの発光層界面にＨＯＭＯエネルギー又はＬＵＭＯエネルギーの差による障壁ができず、それに伴う電荷溜まり等も発生しないからである。このため、発光領域及び発光領域の駆動時間変化はいずれか１つの発光層と同一と考えることができるので、素子設計が容易になる。ここでＨＯＭＯエネルギー及びＬＵＭＯエネルギーがほぼ同じ場合とは、ＨＯＭＯエネルギー又はＬＵＭＯエネルギーの差が０．１ｅＶ以下を指す。

本発明の有機発光素子において、駆動直後の最も強く発光している領域を含む発光層に含まれるゲストと、駆動直後には発光していないか僅かに発光している領域を含む発光層に含まれるゲストとは同一色であることが好ましい。本発明の有機発光素子は駆動時間と共に駆動直後の最も強く発光している領域を含む発光層の発光量は減少し、駆動直後には発光していないか僅かに発光している領域を含む発光層の発光量は増加する。このため、両発光層に含まれる発光性ゲストは同一色であることにより、駆動（劣化）による色度変化を抑制することができるからである。尚、ここでいう「同一色」とは２種類の発光性ゲストの発光ピーク波長の差が２０ｎｍ以内であることを意味する。

尚、上述したサンプル素子の実験では、α＝０．９かつχ（ｔ）＝０．８という結果を示したが、α＝０．９となる時間（寿命、τ_α=0.9）を１．５倍にする場合では、式（５）及び式（７）からΦ₂／Φ₁を１．２にすればよいことになる。

次に、本発明の有機発光素子の構成部材について説明する。本発明で用いられる基板１０は、特に限定するものではないが、具体的には、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が挙げられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。

陽極２０の構成材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれら金属単体を複数組み合わせてなる合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ），酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極２０は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。

正孔輸送層３０を構成する正孔輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にし、また注入された正孔を発光層に輸送する優れたモビリティ（正孔注入輸送性能）を有する材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、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、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。尚、有機発光素子に、正孔輸送層３０と共に正孔注入層３１が含まれる場合、正孔注入層３１の構成材料として、上述した正孔輸送性材料と使用してもよい。

電子輸送層５０を構成する電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、正孔輸送材料のキャリア移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。また、イオン化ポテンシャルの大きい材料については、正孔ブロック材料としても使用できる。

陰極６０の構成材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体あるいはリチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等の、複数の金属単体を組み合わせた合金を使用することができる。また酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極６０は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。

尚、陽極２０及び陰極６０は、少なくともいずれか一方が透明又は半透明であることが望ましい。

本発明の有機発光素子の有機材料からなる層は、発光層やその他有機層において種々の方法により得られる。一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤにより薄膜を形成する。あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。

上記結着樹脂としては、広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独又は共重合体ポリマーとして１種又は２種以上混合してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。

また、素子の光取り出し方向に関しては、ボトムエミッション構成（基板側から光を取り出す構成）及び、トップエミッション（基板の反対側から光を取り出す構成）のいずれも可能である。

尚、作成した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。

［実施例１］
（使用した化合物）
本実施例で使用した化合物を以下に示す。

（化合物の合成例）
本実施例（実施例１）で使用した化合物の合成例を以下に説明する。

（１）化合物１の合成例
化合物１は、下記に示される合成スキームに従い合成した。以下に、合成方法の詳細を説明する。

（１−１）中間体１の合成
反応容器内に以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
２−（７−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−１−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボラン：２．７０ｇ（７．０２ｍｍｏｌ）
２−ブロモ−６−ヨードナフタレン：２．５７ｇ（７．７２ｍｍｏｌ）
トルエン：７０ｍｌ
エタノール：３５ｍｌ

次に、反応混合物を攪拌し、固形分を溶解した後、さらに以下の試薬、溶媒を反応容器内に投入した。
テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム：０．４１ｇ（０．３５ｍｍｏｌ）
１０％炭酸ナトリウム水溶液：３５ｍｌ

次に、反応溶液を加熱還流しながら３時間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却した。次に、この反応溶液について分液操作を行い、有機層を分離した。次に、この有機層を水で洗浄した後、硫酸ナトリウムにより乾燥し、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝１／３０）にて精製することにより、中間体１を２．２３ｇ（収率：８９．２％）得た。

ＮＭＲ測定により構造を確認した。ピークの帰属を以下に示す。
¹Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ₃）：δ（ｐｐｍ）＝８．２５−８．２０（ｍ，３Ｈ），８．１４−８．１２（ｍ，２Ｈ），８．０９（ｍ，２Ｈ），８．０５（ｓ，１Ｈ），８．０２−８．００（ｍ，２Ｈ），７．９３（ｄ，１Ｈ），７．８２−７．７９（ｍ，２Ｈ），７．６３（ｄｄ，１Ｈ），１．５８（ｓ，９Ｈ）

（１−２）化合物１の合成
反応容器内に以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
中間体１：６００ｍｇ（１．２９ｍｍｏｌ）
２−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボラン：４５６ｍｇ（１．４２ｍｍｏｌ）
トルエン：３０ｍｌ
エタノール：１５ｍｌ

次に、反応混合物を攪拌し、固形分を溶解した後、さらに以下の試薬、溶媒等を反応容器に投入した。
テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム：７４．５ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）
１０％炭酸ナトリウム水溶液：１５ｍｌ

次に、反応溶液を加熱還流しながら２時間半攪拌した。次に、室温まで反応溶液を冷却した。次に、この反応溶液について分液操作を行い、有機層を分離した。次に、この有機層を水で２回洗浄した後、硫酸ナトリウムにより乾燥し、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝１／１０）にて精製することにより、化合物１を５８５ｍｇ（収率：７８．４％）得た。

ＮＭＲ測定により構造を確認した。ピークの帰属を以下に示す。
¹Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ₃）：δ（ｐｐｍ）＝８．２５−８．２１（ｍ，５Ｈ），８．１２−８．１０（ｍ，４Ｈ），８．０７−８．０１（ｍ，３Ｈ），７．９１（ｄｄ，１Ｈ），７．８７（ｄ，１Ｈ），７．８４−７．７６（ｍ，４Ｈ），７．４８（ｄ，１Ｈ），７．４０−７．３３（ｍ，２Ｈ），１．６０（ｓ，６Ｈ）１．５９（ｓ，９Ｈ）

（２）化合物２の合成例

（２−１）中間体２−１の合成
反応容器内に以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
５−ブロモアセナフチレン：１４．５ｇ（６２．８ｍｍｏｌ）
ジフェニルイソベンゾフラン：１７．１ｇ（６３．３ｍｍｏｌ）
キシレン：２００ｍｌ

次に、溶媒であるキシレン還流させながら反応溶液を５時間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却させた後、溶媒を減圧留去した。次に、無水トリフルオロ酢酸２６ｍｌとクロロホルム２６０ｍｌとを加え、還流下で反応溶液を１時間攪拌した。次に、反応溶液室温まで冷却させた後、溶媒を減圧留去することで残渣（粗生成物）を得た。次に、この残渣を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝１／３）で精製することにより、中間体２−１である４−ブロモ−７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンを黄色固体として１６ｇ得た。

（２−２）化合物２の合成
反応容器内を窒素雰囲気にさせた後、以下に示す試薬、溶媒を反応容器に仕込んだ。
４−ブロモ−７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテン：０．７ｇ（１．４５ｍｍｏｌ）
２−（フルオランテン−３−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン：０．４８ｇ（１．４５ｍｍｏｌ）
トルエン：１００ｍｌ
エタノール：５０ｍｌ）

次に、炭酸セシウム０．９５ｇ（２．９０ｍｍｏｌ）と蒸留水１５ｍｌとを混合して調製した炭酸セシウム水溶液を加えた後、反応溶液を５０℃に加熱して、この温度（５０℃）で３０分攪拌した。

次に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム０．１７ｇ（０．１４５ｍｍｏｌ）を加えた後、９０℃に加熱したシリコーンオイルバス上で反応溶液を加熱しながら５時間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却させた後、水、トルエン、酢酸エチルを順次加え、分液操作を行って有機層と水層とを分離した。次に、水層について、さらにトルエン、酢酸エチルの混合溶媒で２回溶媒抽出操作を行い、得られた有機層を、はじめに分離した有機層に加えた。次に、有機層を飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、溶媒を減圧留去して得られた残渣（粗生成物）について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝１／３）で精製して精製物を得た。次に、この精製物を、１２０℃で真空乾燥した後、昇華精製を行うことにより、化合物２を、淡黄色固体として０．６ｇ得た。

ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの材料のＭ⁺である６０４．２を確認した。

また、¹Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの材料の構造を確認した。同定結果は以下のとおりである。
¹Ｈ−ＮＭＲ（４００Ｈｚ、ＣＤＣｌ₃）：δ ８．０１（ｄ，１Ｈ），７．９１−７．９５（ｍ，３Ｈ），７．５８−７．７１（ｍ，１３Ｈ），７．３９−７．５４（ｍ，８Ｈ），７．２２（ｑ，１Ｈ），６．７４（ｄ，１Ｈ），６．６３（ｄ，１Ｈ）

さらに得られた化合物２の純度を、日本分光株式会社製高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用い、下記に示した測定条件により測定した。その結果、ＵＶ及び蛍光検出器のいずれにおいても、化合物２の純度が共に９９．９％以上であることが確認できた。
［サンプル］化合物２：１ｍｇと、ＴＨＦ：１０ｇとを混合した溶液
［分析カラム］ＹＭＣＭ８０
［カラム温度設定］４０℃
［注入量］５．０μｌ
［展開溶媒］ＭｅＯＨ：ＣＨＣｌ₃＝９０：１０
［流速］１．０ｍｌ／ｍｉｎ
［測定時間］２０ｍｉｎ
［ＨＰＬＣ検出条件］
ＵＶ吸収波長：２５４ｎｍ
蛍光励起波長：３５０ｎｍ、蛍光検出波長：４５０ｎｍ

（３）化合物３の合成例

３００ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
２−ヨード−９，９−ジメチルフルオレン［３Ａ］：５．８ｇ（１８．１ｍｍｏｌ）
ジエチルエーテル：８０ｍｌ

次に、反応容器内を窒素雰囲気にした後、反応溶液を−７８℃に冷却した。次に、反応溶液をこの温度（−７８℃）で撹拌しながら、ｎ−ブチルリチウム（１５％ヘキサン溶液）１１．７ｍｌ（１８．１ｍｍｏｌ）を滴下した。次に、反応溶液を室温まで昇温し、この温度（室温）で１時間撹拌した後、−２０℃に冷却した。次に、反応溶液をこの温度（−２０℃）で攪拌しながら、フェナントロリン［３Ｂ］０．８１ｇ（４．５１ｍｍｏｌ）とトルエン１００ｍｌとを混合して得られた混合液を滴下した。次に、反応溶液を室温に昇温してこの温度（室温）で１２時間撹拌した。次に、反の溶液に水を加え、有機層をクロロホルムで抽出して無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去して曽生成物を得た。次に、この粗生成物を、アルミナを充填剤とするカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン−クロロホルム混合溶媒）で精製することにより、化合物３を白色結晶として２．０４ｇ（収率８０％）を得た。

（４）化合物４の合成例

冷却管を取り付けた１００ｍｌのナスフラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン：４．８８ｇ（１４．５ｍｍｏｌ）
２−ヨード−９，９−ジメチルフルオレン：６．４０ｇ（２０ｍｍｏｌ）
炭酸カリウム：４．００ｇ
銅粉：３．０ｇ
オルトジクロロベンゼン：３０ｍｌ

次に、反応溶液を還流させながら２０時間撹拌を行った。次に、反応溶液を冷却した後、濾過して得られたろ液を減圧濃縮した。次に、濃縮した濾液にメタノールを加えることで析出される粗製結晶を濾取した。次に、この粗製結晶を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン−ヘキサン混合溶媒）で精製することにより、化合物４を白色結晶として７．３２ｇ（収率７０％）得た。

（５）化合物５の合成例

（５−１）中間体５−１の合成
非特許文献３を参考にして、２，７−ジターシャリブチルフルオレン（シグマアルドリッチ社）を原料として、４−ブロモ−２，７−ジターシャリブチルフルオレンを合成した後、ジメチル化することで中間体５−１を得た。

（５−２）化合物５の合成
２００ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
中間体５−１：４．５６ｇ（１２．０ｍｍｏｌ）
化合物５−２：０．８２８ｇ（４．００ｍｍｏｌ）
ナトリウムターシャリーブトキシド：０．９６ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）
キシレン：１００ｍｌ

次に、フラスコ内を窒素雰囲気にした後、反応溶液を室温で攪拌しながら、トリターシャリーブチルフォスフィン３４．４ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）を添加した。次に、パラジウムジベンジリデンアセトン４８．９ｍｇ（０．０８５ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を１２５℃に昇温して、この温度（１２５℃）で３時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン−トルエン混合溶媒）で精製することにより、化合物５を白色結晶として２．５３ｇ（収率７８．０％）得た。

質量分析法により、この材料のＭ⁺である８１７．５を確認した。また、ＤＳＣ示差走査熱量分析法により、融点２６７℃及びガラス転移点１４３℃を確認した。

（６）化合物６の合成

（６−１）化合物Ｅ３の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｅ１：９．１ｇ（５０ｍｍｏｌ）
化合物Ｅ２：１０．５ｇ（５０ｍｍｏｌ）
エタノール：２００ｍｌ

次に、反応溶液を６０℃まで加熱した後、５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液２０ｍｌを滴下した。滴下終了後、反応溶液を８０℃に加熱して、この温度（８０℃）で２時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却したときに析出した析出物の濾過を行い、この析出物を水、エタノールで順次洗浄した。次に、この析出物を、８０℃で減圧加熱乾燥することにより、化合物Ｅ３を濃緑色の固体として１５．６ｇ（収率：８８％）得た。

（６−２）化合物Ｅ５の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｅ３：３．５６ｇ（１０ｍｍｏｌ）
化合物Ｅ４：２．５９ｇ（１２ｍｍｏｌ）
トルエン：５０ｍｌ

次に、反応溶液を８０℃まで加熱した後、亜硝酸イソアミル１．４０ｇ（１２ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した。滴下終了後、反応溶液を１１０℃に加熱して、この温度（１１０℃）で３時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、反応溶液を水１００ｍｌで２回洗浄して有機層を得た。次に、この有機層を飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。次に、この溶液を濾過した後、ろ液を減圧濃縮して茶褐色液体を得た。次に、得られた液体（茶褐色液体）をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝２／３）で精製した。次に、クロロホルム／メタノール混合溶媒で再結晶を行うことにより、異性体の混合物である化合物Ｅ５を、黄色結晶として３．９６ｇ（収率：８８％）得た。

（６−３）化合物Ｅ６の合成
反応容器内に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
Ｅ５：２．４２ｇ（５ｍｍｏｌ）
ＤＭＦ：４０ｍｌ
ビス（トルフェニルフォスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロライド：０．２５ｇ（０．５ｍｍｏｌ）
１，８―ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ−７−エン：２．２８ｇ（１５ｍｍｏｌ）

次に、反応溶液を１５０℃に加熱して、この温度（１５０℃）で４時間攪拌を行った。次ぐに、反応溶液を冷却した後、メタノール３０ｍｌを加えて沈殿物を析出させた。次に、この沈殿物を濾取することで黄色固体を得た。次に、この黄色固体をカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム／ヘプタン＝１：４）にて精製した後、クロロホルム／メタノール金剛溶媒で再結晶を２回行うことにより、化合物Ｅ６を、黄色結晶として１．３５ｇ（収率：６７％）得た。

（６−４）化合物６の合成
３０のｍｌナスフラスコ内に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｅ６：０．８７ｇ（２ｍｍｏｌ）
化合物Ｅ７：０．７２ｇ（２．２ｍｍｏｌ）
酢酸パラジウム：０．４ｍｇ
２−ジシクロヘキシルフォスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル：０．９ｍｇ
トルエン：５ｍｌ
蒸留水：０．１ｍｌ
燐酸カリウム：１．２７ｇ

次に、フラスコ内に窒素をフローしながら、反応溶液を１００℃に加熱して、この温度（１００℃）で４時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を室温まで冷却したときに得られた結晶を濾取し、水、エタノール、ヘプタンで順次分散洗浄を行った。次に、得られた結晶をトルエンにて加熱溶解した後、熱時濾過し、次いで、トルエン／エタノールで再結晶を行うことで結晶を得た。次に、この結晶を１２０℃で真空乾燥させた後、昇華精製を行うことにより、化合物６（化合物Ｅ８）を、淡黄色結晶として０．９６ｍｇ（収率：８０％）得た。

ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。

¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７８（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０５Ｈｚ），８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７５Ｈｚ），８．０５−７．７８（ｍ，１０Ｈ），７．６３−７．４８（ｍ，８Ｈ），７．４１−７．３７（ｍ，４Ｈ）、７．２８−７．２６（ｍ，１Ｈ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．５０Ｈｚ）．

また例示化合物Ｅ８のトルエン溶液（濃度：１×１０^-5ｍｏｌ／ｌ）の発光スペクトルについて、日立製Ｆ−４５００を用いて、励起波長（３５０ｎｍ）におけるフォトルミネッセンスの測定を行った。その結果、４５０ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。

（発光層の構成材料の物性の評価）
本実施例で使用される発光層の構成材料について物性（エネルギー順位、発光ピーク、発光収率）の評価を行った。結果を表１に示す。また以下に、各物性の測定・評価方法を説明する。

（ｉ）ＨＯＭＯ
ＨＯＭＯエネルギーは、大気下光電子分光法（測定器名ＡＣ−２理研機器製）を用いて測定した。尚、ＨＯＭＯは、イオン化ポテンシャルと同値である。

（ｉｉ）ＬＵＭＯ
ＬＵＭＯエネルギーは、後述するエネルギーギャップ測定値と上記イオン化ポテンシャルから算出することができる。即ち、以下の式で算出することができる。尚、ＬＵＭＯは、電子親和力と同じ値である。
［電子親和力］＝［イオン化ポテンシャル］−［エネルギーギャップ］

（ｉｉｉ）エネルギーギャップ
エネルギーギャップの測定は、可視光−紫外吸収スペクトルから求めることができる。本発明においては、ガラス基板上に成膜した薄膜の吸収端から求めた。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。

（ｉｖ）発光スペクトル
発光性ゲストの発光スペクトルは、日立製蛍光光度計Ｆ４５００にてフォトルミネッセンスを測定することで得た。本発明においてサンプルは、ガラス基板上に発光層と同様の構成の薄膜を成膜したものを用いた。

（ｖ）発光収率
発光性ゲストの発光収率は、浜松ホトニクス社製の絶対ＰＬ量子収率測定装置を用いて測定した。試料として発光性ゲストのトルエン溶液を用いた。これは、石英基板に蒸着したドープ膜の場合、ドープ膜と石英基板界面及びドープ膜と大気界面の反射による光学干渉で正確な測定が不可能なためである。

また本実施例では、２種類のドーパントがいずれも電子トラップ型発光性ドーパントである。このため、上記表１より、電子が注入される側の発光層である第一発光層に含まれる第一ゲストよりも第二発光層に含まれる第二ゲストの方が発光収率が高いことが示された。

一方、本実施例における２種類のゲストの発光収率の比は、下記式の様に示された。
Φ₂／Φ₁＝１．２５

（有機発光素子の製造方法）
以下に、本実施例における有機発光素子の具体的な製造方法を説明する。ただし本発明はこれらに限定されるものではない。

図１（ｂ）に示される有機発光素子を、以下に示す方法により作製した。まずガラス基板（基板１０）上に、スパッタ法により酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を成膜して陽極２０を形成した。このとき陽極２０の膜厚を１３０ｎｍとした。次に、陽極２０が形成されている基板１０を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。このようにして処理した基板１０を透明導電性支持基板として次の工程に使用した。

次に、化合物４（正孔注入材料）とクロロホルムとを混合して、濃度０．１重量％のクロロホルム溶液を調製した。次に、このクロロホルム溶液を陽極２０上に滴下し、最初に回転数５００ＲＰＭで１０秒、次に、回転数１０００ＲＰＭで１分間スピンコートを行い膜を形成した。この後１０分間、８０℃の真空オーブンで乾燥して薄膜中の溶剤を完全に除去して正孔注入層３１を形成した。このとき正孔注入層３１の膜厚は１１ｎｍであった。

次に、真空蒸着法により、正孔注入層３１上に、化合物５を成膜して正孔輸送層３０を形成した。このとき正孔輸送層３０の膜厚を１５ｎｍとし、蒸着時の真空度を７．０×１０^-5Ｐａ以下とし、成膜速度を０．０８ｎｍ／ｓｅｃ以上０．１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の条件とした。

次に、化合物１（共通ホスト）と化合物２（第二ゲスト）とを、それぞれ別のボートから同時蒸着して、正孔輸送層３０上に第二発光層４２を形成した。このとき化合物２が層全体の２重量％になるように蒸着レートを調節し、膜厚を３０ｎｍとした。また第二発光層４２を形成するに際し、蒸着時の真空度を７．０×１０^-5Ｐａ以下とし、成膜速度を０．０８ｎｍ／ｓｅｃ以上０．１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の条件とした。ただし、成膜速度は、ホスト及びドーパントの両者を合わせた蒸着速度である。尚、正孔輸送層３０の蒸着を完了してから第二発光層４２の成膜を開始するまでは真空状態を維持しており、この真空状態維持の時間を１０分以内とした。

次に、化合物１（共通ホスト）と化合物６（第一ゲスト）とを、それぞれ別のボートから同時蒸着して、第二発光層４２上に第一発光層４１を形成した。このとき化合物６が層全体の５重量％になるように蒸着レートを調節し、膜厚を３０ｎｍとした。また第一発光層４１を形成するに際し、蒸着時の真空度を７．０×１０^-5Ｐａ以下とし、成膜速度を０．０８ｎｍ／ｓｅｃ以上０．１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の条件とした。ただし、成膜速度は、ホスト及びドーパントの両者を合わせた蒸着速度である。尚、第二発光層４２の蒸着を完了してから第一発光層４１の成膜を開始するまでは真空状態を維持しており、この真空状態維持の時間を１０分以内とした。

次に、真空蒸着法により、第一発光層４１上に、化合物３を成膜して電子輸送層５０を形成した。このとき電子輸送層５０の膜厚を３０ｎｍとし、蒸着時の真空度を７．０×１０^-5Ｐａ以下とし、成膜速度を０．０８ｎｍ／ｓｅｃ以上０．１０ｎｍ／ｓｅｃ以下の条件とした。尚、第一発光層４１の蒸着を完了してから電子輸送層５０の成膜を開始するまでは真空状態を維持しており、この真空状態維持の時間を１０分以内とした。

次に、真空蒸着法により、電子輸送層５０上にフッ化リチウム（ＬｉＦ）を成膜してＬｉＦ膜を形成した。このとき、ＬｉＦ膜の膜厚を０．５ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．０５ｎｍ／ｓｅｃとした。次に、真空蒸着法により、ＬｉＦ膜上にアルミニウムを成膜してＡｌ膜を形成した。このときＡｌ膜の膜厚を１５０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ以上１．２ｎｍ／ｓｅｃ以下の条件とした。尚、上記ＬｉＦ膜及びＡｌ膜は、電子注入電極（陰極６０）として機能する。

最後に、有機発光素子に水分の吸着が起こらないように、露点−７０℃以下の窒素雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせ、エポキシ系接着材で封止した。尚、保護ガラスの接着面側には掘り込みを入れ、水分吸着用のシート（有機ＥＬ用水分ゲッターシート、ダイニック株式会社製）を封入した。以上により有機発光素子を得た。

得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極（陽極）を正極、アルミニウム電極（陰極）を負極にして、５．８Ｖの電圧を印加した。その結果、発光輝度２１２３ｃｄ／ｍ²、発光効率６．７ｃｄ／Ａ、ＣＩＥｘｙ色度（０．１５、０．２６）の、最大発光波長４６０ｎｍの材料に由来する青色の発光が観測された。

また、この素子を輝度５０００ｃｄ／ｍ²になるよう電圧を印加したところ、初期の９０％の発光輝度になるのは１５２時間であった。

（比較例１）
実施例１において、第一発光層４１の形成を省略し、第二発光層４２の膜厚を６０ｎｍとしたことを除いては、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた素子について、ＩＴＯ電極（陽極）を正極、アルミニウム電極（陰極）を負極にして、５．２Ｖの電圧を印加した。その結果発光輝度２５２５ｃｄ／ｍ²、発光効率１０ｃｄ／Ａ、ＣＩＥｘｙ色度（０．１５、０．２４）、最大発光波長４６０ｎｍの材料７に由来する青色の発光が観測された。

一方、この素子を輝度５０００ｃｄ／ｍ²になるよう電圧を印加したところ、初期の９０％の発光輝度になるのは９９時間であった。

以上より、実施例１の有機発光素子は、Φ₂／Φ₁＝１．２５となる発光性ゲストの組み合わせを用いたことにより、理論的に予想される通り、単層素子と比較して、α＝０．９となる時間（寿命：τ_α=0.9）が１．５倍となった。

１（２）：有機発光素子、１０：基板、２０：陽極、３０：正孔輸送層、４１：第一発光層、４２：第二発光層、５０：電子輸送層、６０：陰極

Claims

第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる発光層と、第二電極と、から構成され、
前記第一発光層と前記第二発光層とが隣接しており、
前記第一発光層が、第一ホストと第一ゲストとを有し、
前記第二発光層が、第二ホストと第二ゲストとを有し、
前記第一ゲストの発光色と前記第二ゲストの発光色が同一であり、
前記第一ゲスト及び前記第二ゲストが、同一種の電荷をトラップし、
前記同一種の電荷が電子又は正孔であり、
前記同一種の電荷が注入される側の発光層のゲストの発光収率よりも、他方の発光層のゲストの発光収率の方が大きいことを特徴とする、有機発光素子。
前記トラップされる電荷が注入される側の発光層のゲストの発光収率Φ₁と、他方の発光層のゲストの発光収率Φ₂との比（Φ₂／Φ₁）が１．２以上であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
陽極と陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に挟持され、前記陰極側にある第一発光層と前記陽極側にある第二発光層とからなる発光層と、から構成され、
前記第一発光層と前記第二発光層とが隣接しており、
前記第一発光層が、第一ホストと第一ゲストとを有し、
前記第二発光層が、第二ホストと第二ゲストとを有し、
前記第一ゲストの発光色と前記第二ゲストの発光色が同一であり、
前記第一ゲスト及び前記第二ゲストが、電子をトラップし、
前記第一ゲストの発光収率よりも、前記第二ゲストの発光収率の方が大きいことを特徴とする、有機発光素子。
前記第一ゲストの発光収率Φ₁と、前記第二ゲストの発光収率Φ₂との比（Φ₂／Φ₁）が１．２以上であることを特徴とする、請求項３に記載の有機発光素子。
前記第一ホストと前記第二ホストとが同一の化合物であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機発光素子。