JP4487587B2

JP4487587B2 - 有機ｅｌ素子およびその製造方法

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Publication number: JP4487587B2
Application number: JP2004041458A
Authority: JP
Inventors: 哲弥加藤; 和重小島; 孝則梶岡; 昌彦石井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: JP2005108804A; US20070293704A1; US7402701B2; US7357992B2; US20050064237A1

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子およびその製造方法に関し、特に、発光層のホストとしてホール輸送性材料と電子輸送性材料とを混合した混合ホストを用いたものに関する。

有機ＥＬ素子は、自己発光のため、視認性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで薄膜型ディスプレイ、照明、バックライトとしての活用が期待できる。また、有機ＥＬ素子は色バリエ−ションが豊富であることも特徴である。

特に、高視野角・高コントラスト・低温作動性といった性能は車載用ディスプレイとして極めて有望である。しかしながら車載用途においては極めて品質基準が厳しく、有機ＥＬ特有の輝度低下や耐熱性といった問題により、実用化が難しかった。

輝度寿命を改善する方法としては、ホストとしてのホール輸送性材料および電子輸送性材料とドーパントとしての発光添加材料とを混合してなる発光層を適用する手法が従来より提案されている（特許文献１参照）。

しかし、この手法においては、本発明者らの検討では、材料によってはホール輸送材料の耐熱性が不足しており、そのため、例えば１００℃のような高温環境下に曝すとダークスポット等の発生が顕著となり、その結果、輝度低下に至ることが確認された。

一方、従来より、発光層のホストとして種々なホール注入輸送性材料が開示されており（特許文献２、３参照）、その中には、高温耐久性を向上させるために高ガラス転移温度を有する材料も開示されている。具体的には、１００℃以上のガラス転移温度を有するようにトリフェニルアミンを分子内に３個以上配したものが提案されている。

しかしながら、本発明者らの検討によれば、このような高ガラス転移温度を有する材料においても、ダークスポットの発生は抑制できるものの、輝度寿命の向上はみられなかった。
特開平８−４８６５６号公報特開２０００−１５６２９０号公報国際公開第９８／８３６０号パンフレット

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、一対の電極間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者らは、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層を有する有機ＥＬ素子に着目した。

ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層すなわち混合ホストを用いた発光層によって、輝度寿命が向上するのは、発光層内でホール輸送と電子輸送の各輸送機能が分担できるためと考えられる。

しかしながら、高温環境下で輝度寿命低下が発生するのは、ホストにおいてホール輸送性材料と電子輸送性材料の組合せによっては、電子輸送性材料が励起されやすくなるためであると考えた。そして、このことは、ホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホールの輸送に起因すると考えた。

図１７は、このホール輸送性材料と電子輸送性材料との間のホールの輸送について模式的に示す図である。ホールの移動に関わるホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料Ｈｂとの間のエネルギーギャップは、両材料Ｈａ、Ｈｂ間のイオン化ポテンシャルの差ΔＧ１である。

通常、発光層の混合ホストでは、ホール輸送性材料同士で分子から分子へホールが移動する。このとき、ホール輸送性分子は中性状態からホールを受け取ると酸化され、相手のホール輸送性分子へホールを移動させると自身は還元されて中性状態に戻る。

しかし、ホール輸送性材料において複数の酸化状態を持つものがある。なお、この酸化状態はサイクリックボルタンメトリー法により複数の酸化電位として容易に測定できるものである。そのような複数の酸化電位では、通常、最も小さい電位から第１酸化電位、第２酸化電位、第３……、とされ、この第１酸化電位をイオン化ポテンシャルとして一般的には定義される。

ここで、ホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料ＨｂとのエネルギーギャップΔＧ１は、元来、ホール輸送性材料のイオン化ポテンシャルすなわち第１酸化電位と電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルすなわち第１酸化電位との差であり、このイオン化ポテンシャル差で求められるギャップΔＧ１が大きければホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへのホールの授受は抑制されると考えられる。

しかし、ホール輸送性材料Ｈａにおける第１酸化電位Ｅ１と第２酸化電位Ｅ２の値が近いものである場合、ホール輸送性材料Ｈａ内で第１酸化電位Ｅ１から第２酸化電位Ｅ２へとホールが移動する。つまり、ホール輸送輸送性材料Ｈａにおける高位の酸化電位もホール輸送に寄与することになる。

このとき、ホール輸送性材料Ｈａと電子輸送性材料Ｈｂとの実効的なエネルギーギャップはΔＧ２と小さくなり、ホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへのホールの授受が発生しやすくなる。

そのため、発光層中では、ホール輸送性材料Ｈａの分子同士のみでホールを輸送させたいにもかかわらず、ホール輸送性材料Ｈａから電子輸送性材料Ｈｂへホールが移動し、電子輸送性材料Ｈｂ内で電子とホールとが再結合する。すると、電子輸送性材料Ｈｂが励起され、劣化する。その結果、輝度寿命が低下すると考えられる。

このような図１７を参照して述べた推定メカニズムから、本発明者らは、発光層の混合ホストにおいて、ホール輸送性材料の第１酸化電位と第２酸化電位との電位差をある程度大きくしてやれば、ホールの移動に関わるホール輸送性材料と電子輸送性材料とのエネルギーギャップを十分確保して、これら両材料間でのホールの授受を抑制できると考えた。

そして、この考えに基づき、発光層の混合ホストとなるホール輸送性材料に３級アミン化合物を用いることに着目し、実験検討を行った。

その結果、当該３級アミン化合物として、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差がある値以上の３級アミン化合物であれば、従来の混合ホストのものに比べて輝度寿命が向上することを見出した。

すなわち、請求項１に記載の発明では、一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２Ｖ以上の値を有し、且つガラス転移温度が１００℃以上のものであり、前記電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴とする。

それによれば、発光層（５０）中のホール輸送性材料および電子輸送性材料のガラス転移温度が１００℃以上であるため、１００℃以上の耐熱性を確保することができる。

また、ホール輸送性材料として上記の第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２ｅＶ以上のものとすることは、本発明者らが実験的に見出したことである（図８、図９参照）。

このような電位差の関係とすれば、ホール輸送性材料内にて第１酸化電位から第２酸化電位へのホールの移動を抑制することができ、ホールの電子輸送性材料への移動を抑制でき、電子輸送性材料の劣化を抑制できると考えられ、実際に、輝度寿命の向上が図れることが確認できた。

このように、本発明によれば、一対の電極（２０、８０）間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の３級アミン化合物は、分子内にトリフェニルアミンを４個有するものであることを特徴とする。

このように、発光層（５０）のホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物を、分子内にトリフェニルアミンを４個有するものにすれば、適切に請求項１に記載の３級アミン化合物を実現することができ、また、材料の分子設計の自由度が広がる。

ちなみに分子内にトリフェニルアミンが２個以下のものの場合、ガラス転移温度を１００℃以上にするために、末端の官能基の制約が大きく材料が限定されてしまう。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の３級アミン化合物は、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有さないものであることを特徴とする。

発光層（５０）の形成はホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料の３元共蒸着で行われ、各材料にて材料加熱温度を設定して行う。ここで、ホール輸送性材料では、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有するものは、一般にその置換基が熱的に分解されやすいため、成膜条件を見出すことが困難である。

しかし、当該オルト位に置換基を有さない３級アミン化合物であれば、一般に熱分解しにくく成膜持の温度管理が容易であるため、安定した成膜を実現することができ、好ましい。

請求項４に記載の発明では、請求項２に記載の３級アミン化合物は、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有し、且つ分子量が１１００未満であることを特徴とする。

本発明者らの検討によれば、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有する３級アミン化合物であっても、分子量が１１００未満ならば、熱分解の影響を受けずに安定した成膜が可能であることを実験的に見出した。請求項４に記載の発明は、この結果に基づくものである。

また、混合ホストを用いた発光層の場合、単一ホストの発光層よりも輝度寿命は向上するものの、材料の組合せによっては発光効率が低くくなる場合が生じる。そこで、さらに検討を進めた結果、混合ホストを用いた発光層において発光効率と３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルとの間に相関があることを実験的に見出した。

請求項５に記載の発明は、この知見に基づいてなされたものであり、請求項１〜請求項４に記載の３級アミン化合物は、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものであることを特徴とする。

それによれば、混合ホストを用いた発光層において、３級アミン化合物としてイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものを用いることにより、発光効率を確保することができ、好ましい。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５の発明において、３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものであることを特徴とする。

上述したように、ホール輸送性材料は中性状態からホールを受け取ると酸化され、相手へホールを渡すと自身は還元されて中性状態に戻る。

このようなホール輸送性材料において、本発明のように、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものであれば、ホール輸送性材料がホールを渡した後、ホール輸送性材料が元のホール輸送機能を復元しやすくなる。

ちなみに、非対称な場合には、ホール輸送性材料がホールを渡した後、ホール輸送機能が復元しにくいのでホール輸送能力が低下してしまう。すると、発光層内のホール輸送性材料の抵抗が大きくなり発光分布がずれる。その結果、発光効率が低下し、輝度寿命が低下する。このようなことを回避し、輝度寿命低下の抑制をより効果的に行うために、本発明は好ましい。

さらに、請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６に記載の電子輸送性材料は、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上のものであることを特徴とする。

本発明も実験的に見出されたものであり、電子輸送性材料とホール輸送性材料との間でイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であれば、輝度寿命の向上のために好ましい。

また、請求項８に記載の発明では、一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子の製造方法において、前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物として、分子内にトリフェニルアミンを４個有するとともにガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、前記電子輸送性材料として、前記ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって且つガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、前記電子輸送性材料を薄膜とした場合において当該薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置にあるときに、当該立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に前記薄膜の蛍光スペクトルのピークまたはショルダーが発現するように、前記発光層を形成する際に前記電子輸送性材料の成膜条件を制御することを特徴とする。

本発明は、実験的に見出されたものであり、このようにホール輸送性材料および電子輸送性材料を用い且つ電子輸送性材料の成膜条件を制御して発光層を形成することにより、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることのできる有機ＥＬ素子を製造することができる。

ここで、電子輸送性材料の成膜条件を制御することは、請求項９に記載の発明のように、電子輸送性材料の材料加熱温度を制御することにより行うことができる。

また、請求項８、９に記載の発明において用いられる３級アミン化合物としては、請求項１０に記載の発明のようなものにできる。

すなわち、請求項１０に記載の３級アミン化合物は、下記構造式（１）で表されるものである。

ここで、構造式（１）において、Ｒ１は下記構造式（２）で示される基である。

ここで、構造式（２）中、ｎは０を含む０以上の整数であり、Ｌ１は飽和鎖式炭化水素、飽和環状炭化水素、飽和多環状炭化水素、フルオレンのいずれかであり、Ｌ２およびＬ３は不飽和鎖式炭化水素もしくは不飽和環状炭化水素であり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はアルキル基もしくはアリール基もしくは水素である。

さらに、上記製造方法においては、請求項１１に記載の発明のように、３級アミン化合物として、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。

本発明は、上記請求項５に記載の発明と同様、発光効率の確保に効果を発揮するものである。

また、上記製造方法においては、請求項１２に記載の発明のように、３級アミン化合物として、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものを用いることが好ましい。

本発明は、上記請求項６に記載の発明と同様、ホール輸送性材料がホールを渡した後、ホール輸送性材料が元のホール輸送機能を復元しやすくすることによって、輝度寿命低下の抑制をより効果的に行うことができるものである。

また、発光層の混合ホストとなるホール輸送性材料に用いる３級アミン化合物について、さらに検討を進めた結果、ある所定の分子構造のものが、本発明の目的を達成できることを実験的に見出した。

すなわち、請求項１３に記載の発明では、一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであり、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、下記構造式（３）で表される化合物であることを特徴としている。

ここで、構造式（３）において、Ｒ１は下記構造式（４）もしくは下記構造式（５）で示される基である。

これら構造式（４）、（５）中、ｌ、ｍ₁、ｍ₂、ｎ₁およびｎ₂は１以上の整数であり、ｘは１以上の整数であり、ｙは０または１以上の整数であり、Ｌ１およびＬ２はアセン化合物であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はアルキル基もしくはアリール基もしくは水素である。

この構造式（３）に示される３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２Ｖ以上の値を有し、且つガラス転移温度が１００℃以上のものである。また、電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものである。

ここで、構造式（３）に示される３級アミン化合物としては、より具体的には、請求項１４に記載の発明のように、構造式（６）で表される化合物を採用することができる。それにより、請求項１３の発明の作用効果を適切に発揮することができる。

また、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）については、陰極（８０）側よりも陽極（２０）側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層された構造としたところ、輝度寿命の向上が図れることが確認できた。

この場合に、複数の層に添加される発光添加材料（発光添加色素）を、当該複数の層毎に異なるものを選択することによって、白色のような混色発光も可能である。

さらに、このように発光層（５０）において、添加される発光添加色素が異なるものからなるような複数の発光層が積層された構造である場合において、発光添加色素が青色発光であるような青色発光層が含まれる場合には、青色発光層を陰極側に配置し、青色発光よりも長波長発光を有する発光層を陽極側に配置することにより輝度寿命の向上が図れることも確認できた。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子Ｓ１の概略断面構成を示す図である。透明なガラス等からなる基板１０の上に、インジウム−錫の酸化物（以下、ＩＴＯという）等の透明導電膜からなる陽極２０が形成されている。

陽極２０の上には、結晶性を有する有機材料として銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃという）などのホール注入性材料からなる正孔注入層３０が形成され、正孔注入層３０の上には、３級アミン化合物など等のホール輸送性材料からなる正孔輸送層４０が形成されている。

ここで、陽極２０としてＩＴＯ膜を用いた場合、そのＩＴＯ膜の平均表面粗さＲａが２ｎｍ以下であり、１０点平均表面粗さＲｚが２０ｎｍ以下であることが好ましい。これらの表面粗さＲａ、ＲｚはＪＩＳ（日本工業規格）に定義されたものである。

陽極２０の上に位置する結晶性の有機材料としての正孔注入層３０を、結晶性が高く安定した膜に成膜するためには、陽極２０の表面粗度が重要となる。当該ＩＴＯ膜のＲａを２ｎｍ以下、Ｒｚを２０ｎｍ以下とすることは、本発明者らの検討の結果によるものである。

そして、正孔輸送層４０の上には、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料とをホスト材料とし、これにドーパントとして発光添加材料を混合してなる発光層５０が形成されている。

この発光層５０の上には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ３という）等の電子輸送性材料からなる電子輸送層６０が形成されている。さらに、電子輸送層６０の上には、ＬｉＦ（フッ化リチウム）等からなる電子注入層７０が形成され、その上には、Ａｌ等の金属等からなる陰極８０が形成されている。

こうして、一対の電極２０、８０の間には、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および電子注入層７０が積層されて挟まれており、有機ＥＬ素子Ｓ１が形成されている。

この有機ＥＬ素子Ｓ１においては、陽極２０と陰極８０との間に電界を印加し、陽極２０からホールが、一方、陰極８０から電子がそれぞれ発光層５０へ注入、輸送され、発光層５０にて電子とホールとが再結合し、そのときのエネルギーによって発光層５０が発光するものである。そして、その発光は例えば、基板１０側から取り出され視認されるようになっている。

また、この有機ＥＬ素子Ｓ１は、基板１０の上にスパッタ法や蒸着法等により各層２０〜８０を順次成膜することにより製造することができる。ここで、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０といった有機層は蒸着法により成膜される。

ここで、本実施形態の発光層５０は、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなるが、ここに用いられるホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料は、１００℃以上の耐熱性の確保を図る目的でガラス転移温度が１００℃以上のものとしている。

また、輝度寿命の向上を図る目的で、発光層５０におけるホール輸送性材料としての３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２Ｖ以上の値を有するものとしている。なお、以下、この第１酸化電位と第２酸化電位との電位差を「酸化電位差」という。

このようなガラス転移温度および酸化電位差を有するホール輸送性材料としての３級アミン化合物は、分子内にトリフェニルアミンを４個有するものが採用される。

さらに、このようなガラス転移温度および酸化電位差を有する３級アミン化合物のうち、発光層５０の成膜時の材料加熱によって熱的な分解を抑制するのに好ましい３級アミン化合物としては、分子内のトリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有さないものを採用する。

また、同じような３級アミン化合物としては、分子内のトリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有し、且つ分子量が１１００未満であるものを採用する。

また、混合ホストを用いた発光層５０の場合、単一ホストの発光層よりも輝度寿命は向上するものの、材料の組合せによっては発光効率が低くくなる場合が生じるが、このような発光効率の低下を抑制するためには、３級アミン化合物としては、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものであることが好ましい。

また、輝度寿命低下の抑制をより効果的に行うために、３級アミン化合物としては、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものであることが好ましい。

さらに、本実施形態の発光層５０では、輝度寿命の向上のために、電子輸送性材料は、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上のものであることが好ましい。

また、本実施形態においては、上記した発光層５０におけるホール輸送性材料としての３級アミン化合物において、上記した酸化電位差の関係を満たさない場合であっても、次に述べるような独自の製法を採用することにより、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

そのような独自の製法とは、有機ＥＬ素子Ｓ１の製造方法のうち発光層５０の製法に関わるものであり、まず、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物として、分子内にトリフェニルアミンを４個有するとともにガラス転移温度が１００℃以上であるものを用いる。

また、電子輸送性材料として、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって且つガラス転移温度が１００℃以上であるものを用いる。

そして、発光層５０を形成する際に、電子輸送性材料を薄膜とした場合において当該薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置にあるときに、当該立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に当該薄膜の蛍光スペクトルのピークまたはショルダーが発現するように、電子輸送性材料の成膜条件を制御する。このような製法を採用すれば、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

具体的に、発光層５０を形成する際に、電子輸送性材料の成膜条件を制御することは、電子輸送性材料の材料加熱温度を制御することにより行うことができる。

つまり、発光層５０は、ホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料の３元共蒸着で行われ、各材料にて材料加熱温度を設定して行うが、このとき電子輸送性材料の材料加熱温度を変化させる。

それによって、電子輸送性材料を薄膜とした場合において当該薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置にあるものであっても、当該材料加熱温度の変更によって当該立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に当該薄膜の蛍光スペクトルのピークまたはショルダーが発現する。

また、この独自の製法において用いられる発光層５０のホール輸送性材料である３級アミン化合物としては、下記構造式（１）で表されるものを採用することができる。

この構造式（１）に示される３級アミン化合物としては、具体的には、後述する化合物１、２（後述の図２参照）等が挙げられる。

さらに、この独自の製法においても、発光層５０の３級アミン化合物としては、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものを用いることが好ましい。また、同３級アミン化合物として、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものを用いることが好ましい。

［検討例］
ここで、本実施形態における発光層５０の構成等について、具体的な化合物を用いて検証した検討例を参照して、より詳細に述べる。なお、本実施形態は、これら検討例によって限定されるものではない。

［検討例に用いた発光層の構成材料］
図２〜図５に、検討例に用いた発光層５０の構成材料としての化合物１〜１０を挙げておく。ここで、化合物１、２、３（以上、図２参照）、化合物４、５、６（以上、図３参照）、および化合物７（図４参照）はホール輸送性材料であり、化合物８（図４参照）および化合物１０（図５参照）は電子輸送性材料であり、化合物９（図５参照）は青色系の発色を行うスチリルアミン誘導体であり発光添加材料である。

このうち公知の化合物である化合物８、９、１０以外の化合物１〜７について合成法を示しておく。

［化合物１］（図２参照）
化合物１：９，９−ビス｛４−［４’−（４−ジフェニルアミノフェニル）トリフェニルアミノ］｝フルオレンの合成について。

アセトアニリド２０．３ｇ（０．１５モル）と４，４’−ジヨードビフェニル７３．１ｇ（０．１８モル）、無水炭酸カリウム２２．１ｇ（０．１６モル）、銅粉２．１６ｇ（０．０３４モル）、ニトロベンゼン３５ｍｌを混合し、１９０〜２０５℃で１０時間反応させた。

反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−（４’−ヨード−４−ビフェニル）アセトアニリド４０．２ｇ（収率６４．８％）を得た。

続いて、Ｎ−（４’−ヨード−４−ビフェニル）アセトアニリド１３．２ｇ（０．０３２モル）、ジフェニルアミン６．６０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。

反応生成物をトルエン１００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去した後、濃縮してオイル状物とした。オイル状物はイソアミルアルコール６０ｍｌに溶解し、水１ｍｌ、８５％水酸化カリウム２．６４ｇ（０．０４０モル）を加え、１３０℃で加水分解した。水蒸気蒸留でイソアミルアルコールを留去後、トルエン２５０ｍｌで抽出し、水洗、乾燥して濃縮した。

濃縮物はカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニルベンジジン１０．５ｇ（収率７２．２％）を得た。

更に、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニルベンジジン８．６６ｇ（０．０２１モル）、９，９−ビス−（４−ヨードフェニル）フルオレン５．７ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、９，９−ビス｛４−［４’−（４−ジフェニルアミノフェニル）トリフェニルアミノ］｝フルオレン５．７ｇ（収率；５０．０％）を得た。

［化合物２］（図２参照）
化合物２：Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビス（４−アミノフェニル）−メチレンの合成について。

反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−［４−（４’−ヨードビフェニル）］アセトアニリド４０．２ｇ（収率６４．８％）を得た。

続いて、Ｎ−［４−（４’−ヨードビフェニル）］アセトアニリド１３．２ｇ（０．０３２モル）、ジフェニルアミン６．６０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。

更に、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニルベンジジン８．６６ｇ（０．０２１モル）、（４，４’−ジヨード）メチレンビフェニル４．２０ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，１’−ビス（４−アミノフェニル）−メチレン４．９５ｇ（収率；５０．０％）を得た。

［化合物３］（図２参照）
化合物３：Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−（３，３’−ジメチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン］の合成について。

反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去した後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−［４−（４’−ヨードビフェニル）］アセトアニリド４０．２ｇ（収率６４．８％）を得た。

更に、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニルベンジジン８．６６ｇ（０．０２１モル）、３，３’−ジメチル−４，４’−ジヨードビフェニル４．３４ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮した後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−（３，３’−ジメチル）−ビフェニル−４，４’−ジアミン］４．３１ｇ（収率；４３．０％）を得た。

［化合物４］（図３参照）
化合物４：Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［（１−ナフチル）フェニルアミノ］フェニル）｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンの合成について。

アセトアニリド２０．３ｇ（０．１５モル）と１、４−ジヨードベンゼン５９．４ｇ（０．１８モル）、無水炭酸カリウム２２．１ｇ（０．１６モル）、銅粉２．１６ｇ（０．０３４モル）、ニトロベンゼン３５ｍｌを混合し、１９０〜２０５℃で１０時間反応させた。

反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去した後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−（４−ヨードフェニル）アセトアニリド３０．３ｇ（収率６０％）を得た。

続いて、Ｎ−（４−ヨードフェニル）アセトアニリド１０．８ｇ（０．０３２モル）、（１−ナフチル）フェニルアミン８．０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。

反応生成物をトルエン１００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮してオイル状物とした。オイル状物はイソアミルアルコール６０ｍｌに溶解し、水１ｍｌ、８５％水酸化カリウム２．６４ｇ（０．０４０モル）を加え、１３０℃で加水分解した。

水蒸気蒸留でイソアミルアルコールを留去後、トルエン２５０ｍｌで抽出し、水洗、乾燥して濃縮した。濃縮物はカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−（１−ナフチル）−１，４−フェニレンジアミン８．６ｇ（収率７０．０％）を得た。

さらに、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ−（１−ナフチル）−１，４−フェニレンジアミン８．１１ｇ（０．０２１モル）、４，４’−ジヨードビフェニル４．０６ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス｛４−［（１−ナフチル）フェニルアミノ］フェニル）｝−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン４．２ｇ（収率；４５．０％）を得た。

［化合物５］（図３参照）
化合物５：４，４’，４”−トリス［（１−ナフチル）フェニルアミノ］トリフェニルアミンの合成について。

２００ｍｌの反応容器に４，４’，４”−トリヨードトリフェニルアミン２８．７ｇ（０．０４６モル）とＮ−（１−ナフチル）−アニリン５０．４ｇ（０．２３モル）と無水炭酸カリウム４４．２ｇ（０．３２モル）、銅粉４．３２ｇ（０．０６８モル）とデカリン５０ｍｌを加え、Ａｒ雰囲気中、オイルバスの温度２２０℃で２４時間加熱した。

反応終了後、トルエンを２００ｍｌ加え、濾過して不溶物を取り除き、濾液を水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、この濾液より溶媒を留去し、残査を４回シリカゲルカラム精製（展開溶媒：ｎ−ヘキサン／トルエン混合溶媒）し、ヘキサン／トルエン混合溶媒、酢酸エチルより再結晶を繰り返し、真空乾燥した後、４，４’，４”−トリス［（１−ナフチル）フェニルアミノ］トリフェニルアミン２４．７ｇ（収率６０．０％）を得た。

昇華精製により、高純度な４，４’，４”−トリス［（１−ナフチル）フェニルアミノ］トリフェニルアミンを得た（昇華精製収率：７０．０％）。

［化合物６］（図３参照）
化合物６：Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンの合成について。

（１−ナフチル）フェニルアミン４．６ｇ（０．０２１モル）、４，４’−ジヨードビフェニル４．０６ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン２．６ｇ（収率；４５．０％）を得た。

［化合物７］（図４参照）
化合物７：Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジンの合成について。

続いてＮ−［４−（４’−ヨードビフェニル）］アセトアニリド１３．２ｇ（０．０３２モル）、ジフェニルアミン６．６０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。

更に、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリフェニルベンジジン８．６６ｇ（０．０２１モル）、４，４’−ジヨードビフェニル４．０６ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（４’−ジフェニルアミノビフェニル）］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン４．７３ｇ（収率；４８．５％）を得た。

［検討例に用いた化合物の物性等］
以上のような化合物１〜１０のうち発光添加材料である化合物９を除く、化合物１〜８、１０の物性値について述べておく。

まず、ホール輸送性材料である化合物１〜７について述べる。ガラス転移温度（Ｔｇ）については、化合物１は１６２℃、化合物２は１３３℃、化合物３は１３９℃、化合物４は１３２℃、化合物５は１１２℃、化合物６は９６℃、化合物７は１４４℃である。化合物６を除く化合物１〜５、７がガラス転移温度が１００℃以上である。

化合物１〜７のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）については、化合物１は５．５０ｅＶ、化合物２は５．５０ｅＶ、化合物３は５．５０ｅＶ、化合物４は５．３０ｅＶ、化合物５は５．２０ｅＶ、化合物６は５．４７ｅＶ、化合物７は５．４０ｅＶである。化合物４、５、７を除く化合物１〜３、６がイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上である。なお、イオン化ポテンシャルの測定は、ここでは、理研計器製の光電子測定装置（ＡＣ−２）を用いた。

化合物１〜７の酸化電位については、一般に知られているサイクリックボルタンメトリー法、すなわち、発光層５０のホール輸送性材料である３級アミン化合物を含む溶液に電位変化を与えるという方法により測定した。

その結果、酸化電位差（第１酸化電位と第２酸化電位との電位差）については、化合物１は０．１８Ｖ、化合物２は０．２Ｖ、化合物３は０．２３Ｖ、化合物４は０．５１Ｖ、化合物５は０．２３Ｖ、化合物６は０．２５Ｖ、化合物７は０．１９Ｖである。化合物１、２、７を除く化合物３〜６が酸化電位差が０．２２Ｖ以上である。

また、３級アミン化合物である化合物１〜７のうち、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものは、化合物４、５を除く化合物１〜３、６、７であった。

サイクリックボルタンメトリー法による酸化電位の測定の一例として、化合物３の測定結果を図６に示し、化合物４の測定結果を図７に示す。ここで、サイクリックボルタンメトリー法の測定条件は次に示すとおりである。

参照電極：飽和カロメル電極、作用電極：白金電極、対電極：白金電極、支持電解質：塩素酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、測定試料：測定試料が１ｍｍｏｌ／ｌで支持電解質が０．１ｍｍｏｌ／ｌの塩化メチレン溶液、測定条件：室温でスイープ速度１００ｍＶ／ｓｅｃ（三角波）。

図６、図７において、最も小さい第１酸化電位Ｅ１と２番目に小さい第２酸化電位Ｅ２との差が酸化電位差となる。また、図６に示す化合物３では、測定された酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称であるのに対し、図７に示す化合物４では、測定された酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが非対称である。

以上の３級アミン化合物である化合物１〜７のうち、ガラス転移温度が１００℃以上であり且つサイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値を有するものは、化合物３、４、５である。そして、これら化合物３、４、５は、いずれも分子内にトリフェニルアミンを４個有するものである。

そして、これら化合物３、４、５のうち、分子内のトリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有さないものは化合物４、５であり、分子内のトリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有し且つ分子量が１１００未満であるものは化合物３である。

次に、電子輸送性材料である化合物８、１０について述べる。ガラス転移温度（Ｔｇ）については、化合物８は１７５℃、化合物１０は１６４℃であり、両者ともガラス転移温度が１００℃以上である。

化合物８、１０のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）については、化合物８は５．８５ｅＶ、化合物１０は５．７５ｅＶである。イオン化ポテンシャルの測定は、ここでは、上記同様、理研計器製の光電子測定装置（ＡＣ−２）を用いた。

［輝度寿命および耐熱性等の検討結果］
次に、これら図２〜図５に示す化合物１〜１０を用いて、有機ＥＬ素子Ｓ１を作製し、輝度寿命や高温保存性（耐熱性）、発光効率等について検証した。その結果は図８、図９の表に示してある。

具体的に、図８、図９では各例について、次のような項目を示してある。各例における発光層５０を構成するホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料、発光層５０を蒸着成膜する際における電子輸送性材料の材料加熱温度、輝度寿命、高温保存、発光効率、酸化電位差（単位：Ｖ）、酸化還元曲線対称性、Ｔｇ（単位：℃）、Ｉｐ（単位：ｅＶ）。

ここで、輝度寿命は、各例にて作製された素子を８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行い、駆動時間が４００時間後のときの輝度を初期輝度を１と規格化した規格化輝度で示している。

高温保存は、１００℃以上の耐熱性を調べたもので、１００℃での保存試験によりダークスポットが発生したものについては「×」、発生しなかったものについては「○」としている。発光効率は、初期の発光効率、すなわち上記初期輝度４００ｃｄ／ｍ²のときの値（単位：ｃｄ／Ａ）である。

また、酸化電位差、酸化還元曲線対称性、Ｔｇ、Ｉｐは、それぞれ各例のホール輸送性材料の酸化電位差、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状との対称性、ガラス転移温度、イオン化ポテンシャルである。ここで、酸化還元曲線対称性について対称なものは「○」、非対称なものは「×」としている。

次に、図８、図９に示される個々の検討例について、具体的な実施態様を示しおく。

（検討例１−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１（図２参照）を２０ｎｍを形成した。

その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物９（図５参照）とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により２０ｎｍ形成した。ここでは、電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度は２６０℃に設定した。

電子輸送層６０としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウムを２０ｎｍ、電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図８に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。

（検討例１−２）
上記検討例１−１と同様の素子構造において、発光層５０を成膜する際に電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度を２８０℃と高く設定し、素子を形成した。

（検討例２−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物２（図２参照）に替えたこと以外は上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。

（検討例２−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物２（図２参照）に替えたこと以外は上記検討例１−２と同様にして素子を作製した。

（検討例３−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物３（図２参照）に替えたこと以外は上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。

（検討例３−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物３（図２参照）に替えたこと以外は上記検討例１−２と同様にして素子を作製した。

（検討例４−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物４（図３参照）に替えたこと以外は上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。

（検討例４−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を化合物４（図３参照）に替えたこと以外は上記検討例１−２と同様にして素子を作製した。

（検討例５−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、スターバスト系トリフェニルアミン誘導体である化合物５（図３参照）に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして、素子を作製した。

（検討例５−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、スターバスト系トリフェニルアミン誘導体である化合物５（図３参照）に替えたこと以外は、上記検討例１−２と同様にして、素子を作製した。

（検討例６−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、トリフェニルアミン誘導体である化合物６（図３参照）に替えたこと以外は、上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図８に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、ダークスポットが発生した。

（検討例６−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、トリフェニルアミン誘導体である化合物６（図３参照）に替えたこと以外は、上記検討例１−２と同様にして素子を作製した。

（検討例７−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、トリフェニルアミン誘導体である化合物７（図４参照）に替えたこと以外は上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。

（検討例７−２）
上記検討例１−２の素子構造および素子形成条件において、正孔輸送層４０および発光層５０に用いる３級アミン化合物を、トリフェニルアミン誘導体である化合物７（図４参照）に替えたこと以外は上記検討例１−２と同様にして素子を作製した。

（検討例８−１）
上記検討例１−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０に用いる電子輸送性材料を化合物１０（図５参照）に替えたこと以外は上記検討例１−１と同様にして素子を作製した。ここでは、電子輸送性材料の材料加熱温度は３５０℃に設定した。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図９に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。

（検討例８−２）
上記検討例２−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０に用いる電子輸送性材料を化合物１０（図５参照）に替えたこと以外は上記検討例２−１と同様にして素子を作製した。ここでは、電子輸送性材料の材料加熱温度は３５０℃に設定した。

（検討例８−３）
上記検討例３−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０に用いる電子輸送性材料を化合物１０（図５参照）に替えたこと以外は上記検討例３−１と同様にして素子を作製した。ここでは、電子輸送性材料の材料加熱温度は３５０℃に設定した。

（検討例８−４）
上記検討例４−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０に用いる電子輸送性材料を化合物１０（図５参照）に替えたこと以外は上記検討例４−１と同様にして素子を作製した。ここでは、電子輸送性材料の材料加熱温度は３５０℃に設定した。

（検討例８−５）
上記検討例５−１の素子構造および素子形成条件において、発光層５０に用いる電子輸送性材料を化合物１０（図５参照）に替えたこと以外は上記検討例５−１と同様にして素子を作製した。ここでは、電子輸送性材料の材料加熱温度は３５０℃に設定した。

（検討例８−６）
上記検討例８−３と同様の素子構造において、発光層５０を成膜する際に電子輸送性材料である化合物１０の材料加熱温度を３８０℃と高く設定し、素子を形成した。

次に、図８、図９に示される結果に基づいて、各検討例における特徴点等について述べる。

図８に示されるように、検討例３−１、４−１、５−１、８−４、８−５では、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料が、ガラス転移温度が１００℃以上のものであり、且つホール輸送性材料としての３級アミン化合物の酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値である。それにより、これらの例では、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができている。

これは、発光層５０中のホール輸送性材料および電子輸送性材料のガラス転移温度が１００℃以上であること、および、このような０．２２Ｖ以上の酸化電位差の関係とすることにより、ホール輸送性材料内にて第１酸化電位から第２酸化電位へのホールの移動を抑制し、ホールの電子輸送性材料への移動を抑制し、電子輸送性材料の劣化を抑制できることによると考えられる。

ちなみに、酸化電位差が０．２２Ｖ未満であるホール輸送性材料を用いた検討例１−１、８−１等では、混合ホストとした発光層５０としても、輝度寿命が低いものとなっている。

通常、混合ホストを用いた発光層によって、輝度寿命が向上するのは、発光層内でホール輸送と電子輸送の各輸送機能が分担できるためと考えられる。混合ホストを用いた発光層による輝度寿命向上の効果を調べてみた。

図８に示す検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１、６−１、７−１において、混合ホストとしないものを作製し、比較した。その結果を図１０に示す。

図１０では、検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１、６−１、７−１における輝度寿命と発光効率を「混合層有」の欄に示してある。また、これら各検討例について、「混合層なし」のものすなわち混合ホストとしない単一ホストの発光層とした素子も作製し、その輝度寿命と発光効率を調べた。

この「混合層なし」のものは、各検討例１−１、２−１、３−１、４−１、５−１、６−１、７−１において、発光層を、電子輸送性材料である化合物８と発光添加材料である化合物９とを１００：５の重量比により２００ｎｍ形成した以外はすべて同じとしたものである。

図１０からわかるように、いずれの場合も、発光層を混合ホストとすることにより輝度寿命が向上している。ここで、発光層を混合ホスト層すなわち３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる層とした有機ＥＬ素子において、輝度低下が抑制されるメカニズムは、次のように推定される。

発光層が単一ホスト材料の場合には下記式によって発光すると考えられる。

（化１５）
Ｈ⁺＋Ｈ^-＋Ｄ →（Ｈ＊＋Ｄ）→ Ｈ＋Ｄ＊ → Ｈ＋Ｄ
ここで、Ｈはホスト材料分子である電荷（ホールまたは電子）輸送材料分子、Ｄはゲスト材料分子である発光添加材料分子、＊は一重項励起状態を示す。

ホスト材料が単一のため、ホスト材料分子の各極性イオンＨ＋、Ｈ−からゲスト材料分子Ｄに電荷移動し発光するか、もしくはホスト材料分子の励起状態Ｈ＊からゲスト材料分子Ｄに電荷移動する結果、ゲスト分子が励起状態Ｄ＊になり発光する。

一方、発光層が混合ホスト層の場合には下記式によって発光すると考えられる。

（化１６）
Ｈａ⁺＋Ｈｂ^-＋Ｄ → Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｄ＊ → Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｄ
ここで、Ｈａ、Ｈｂはホスト材料分子であって、Ｈａはホール輸送性材料分子、Ｈｂは電子輸送性材料分子である。また、Ｄはゲスト材料分子である発光添加材料分子、＊は一重項励起状態を示す。

ホスト材料であるＨａとＨｂはエネルギーバンドのずれが非常に大きいため、相互の電荷移動は発生しない。このためホスト材料は励起状態になることなく、ゲスト材料分子Ｄに電荷移動する結果、ゲスト分子が励起状態Ｄ＊になり発光する。

このように、混合ホスト層では、ホスト分子Ｈａ、Ｈｂは励起状態にならないので、ホスト材料の劣化が起こりにくい。このことが、混合ホスト層としたことによる輝度寿命向上の一つの原因と推定される。

しかしながら、発光層を混合ホスト層とした場合でも、ホストにおいてホール輸送性材料と電子輸送性材料の組合せによっては、電子輸送性材料が励起されやすくなる場合がある。本実施形態では、このような組合せを極力排除し、電子輸送性材料の励起を抑え、輝度寿命の向上を図ることができる。

つまり、上述した例３−１、４−１、５−１、８−４、８−５のように、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物の酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値であれば、電子輸送性材料の劣化を抑制し、輝度寿命が向上できるのである。

また、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料が、ガラス転移温度が１００℃以上であれば、高温保存が良好であり、１００℃以上にさらされてもダークスポットが発生しない。実際に、ガラス転移温度が１００℃未満である化合物６（図３参照）では、高温保存にてダークスポットが発生している。

このダークスポットの原因を調べた結果を図１１に示しておく。図１１は、上記化合物６を使用した検討例６−１の素子について、１２０℃で５００時間保存した後の断面形状を走査電子顕微鏡を用いて観察した写真に基づいて模式的に表した図である。

この観察結果から、ホール輸送性材料が存在する層（正孔輸送層４０、発光層５０）が部分的に空洞化していることが判明した。空洞化部分Ｋ１では、電流が流れないため非発光領域となり、ダークスポットとして認識されると考えられる。これは、環境温度が材料のガラス転移温度よりも高いため、体積変化を伴う結晶化が進行したためであると推定される。

また、上記図８、図９に示される検討例３−１、４−１、５−１、８−４、８−５にてホール輸送性材料として用いられている化合物３〜５は、いずれも分子内にトリフェニルアミンを４個有するものとされており、ガラス転移温度が１００℃以上であること、および、上記酸化電位差の関係を有することを適切に実現できている。

このように分子内にトリフェニルアミンを４個有する３級アミン化合物は、ガラス転移温度が１００℃以上であること、および、上記酸化電位差の関係を実現しやすいものであるとともに、材料の分子設計の幅が広く、多様な化合物を実現可能である。

また、ガラス転移温度が１００℃以上である３級アミン化合物としては、化合物７（図４参照）のようにトリフェニルアミンを単純に多量体化したものが考えられる。化合物７は、ガラス転移温度は１００℃以上であるものの、酸化電位差が０．１９Ｖと小さい。そのため、検討例７−１に示すように輝度寿命が低い。

これは、トリフェニルアミンを単純に多量体化すると、共役（共鳴）が伸びる結果、第１酸化電位と第２酸化電位とが近接すると考えられるためである。それに比べて、化合物１〜５のように、立体障害を大きくしたり、共役を切断したりできるような構造を有する材料であれば、より高い酸化電位差が得られている。

ここで、共役を切断する手法の一つとして、化合物３（図２参照）のように、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を導入し、立体障害を設けることが挙げられる。しかしながら、この部分は熱的に弱く、特に分子量が大きい場合には、蒸着時の加熱により材料が熱分解してしまう。

したがって、例えば、化合物４、５（図３参照）のように、発光層５０の３級アミン化合物としては、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有さないものが好ましい。当該オルト位に置換基を有さない３級アミン化合物であれば、一般に熱分解しにくく成膜持の温度管理が容易であるため、安定した成膜を実現しやすい。

しかし、本発明者らの検討によれば、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有する３級アミン化合物であっても、分子量が１１００未満ならば、熱分解の影響を受けずに安定した成膜が可能であることを実験的に見出した。例えば、化合物３（図２参照）がそうである。

ちなみに、本発明者らは、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有する３級アミン化合物として、図１２に示すような化合物１１について調べた。この化合物１１は分子量が１１０２である。

この化合物１１の場合には、蒸着中に真空度が大きくふらつき、材料加熱温度もふらついた。これは、化合物１１の材料分解に伴うガスの発生と材料の発熱によるものと推定される。このときの蒸着速度は０．１ｎｍ／ｓｅｃであり、通常の製造時の蒸着速度と比較しても低い数値である。

そのため、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有する３級アミン化合物の場合、少なくとも分子量が１１００未満でなければ、成膜することはできないと考えられる。

また、検討例１−１、２−１、３−１等のように、発光層５０の３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものでは、発光効率が高く、検討例４−１や５−１等のように、発光層５０の３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ未満のものでは、発光効率が低い。

このように、混合ホストとした発光層５０において３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルと発光効率との間に相関があることがわかった。このことは、上記図１０の表においても確認することができるとともに、混合ホスト特有の現象であることもわかる。

つまり、発光層５０を混合ホストとすれば輝度寿命は向上するものの、３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが小さいと発光効率が低下してしまう。

これは、ホール輸送性材料である３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが小さいと、ホール輸送性材料からドーパント（ゲスト分子）である発光添加材料へのホールの移動がスムーズでなくなるためと考えられる。

したがって、混合ホストとした発光層５０においては、３級アミン化合物としてイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものを用いることにより、従来よりも発光効率を確実に確保することができ、好ましい。

また、検討例３−１と検討例４−１、５−１とを比べると、前者の方が後者よりも輝度寿命が若干長い。この原因の一つとしては、前者の３級アミン化合物が酸化還元曲線対称性が良いのに対し、後者の３級アミン化合物は非対称であることが挙げられる。

上述したように、ホール輸送性材料は中性状態からホールを受け取ると酸化され、相手へホールを渡すと自身は還元されて中性状態に戻る。このようなホール輸送性材料において、酸化還元曲線対称性が良好なものであれば、ホール輸送性材料がホールを渡した後、ホール輸送性材料が元のホール輸送機能を復元しやすくなる。

ちなみに、酸化還元曲線対称性が非対称な場合には、ホール輸送性材料がホールを渡した後、ホール輸送機能が復元しにくいのでホール輸送能力が低下してしまう。すると、発光層５０内のホール輸送性材料の抵抗が大きくなり発光分布がずれる。その結果、発光効率が低下し、輝度寿命が低下する。

このように、輝度寿命低下の抑制をより効果的に行うためには、発光層５０の３級アミン化合物の酸化還元曲線の対称性が良好であることも、必要なこととなってくる。

また、電子輸送性材料のイオン化ポテンシャルについては、上述したように化合物８（図４参照）が５．８５ｅＶ、化合物１０（図５参照）が５．７５ｅＶである。

ここで、検討例３−１、４−１、８−４等では、電子輸送性材料とホール輸送性材料との間でイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上となっており、当該イオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ未満のである検討例８−３に比べて輝度寿命が向上している。

本検討例について、ここまでホール輸送性材料の酸化電位差が０．２２Ｖ以上の場合の効果について、主として述べてきたが、検討例１−２、２−２、７−２に示すように、当該酸化電位差が０．２２Ｖ未満の場合でも、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保が両立されている。

これは、上記した本実施形態の独自の製法を採用したことによるものである。つまり、これら検討例１−２、２−２、７−２では、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物として、分子内にトリフェニルアミンを４個有するとともにガラス転移温度が１００℃以上である化合物１、２、７を用いている。

また、組み合わされる電子輸送性材料として、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって且つガラス転移温度が１００℃以上である化合物８、１０を用いている。

そして、これら検討例１−２、２−２、７−２では、同じ材料構成とした検討例１−１、２−１、７−１に比べて、電子輸送性材料の材料加熱温度を２６０℃から２８０℃へと高くしている。

このように電子輸送性材料の材料加熱温度を高くすることにより、次の図１３に示すような現象が生じる。図１３は、電子輸送性材料である化合物８（図４参照）をガラス基板上に薄膜（厚さ１００ｎｍ程度）として形成したときの、材料加熱温度毎の蛍光スペクトルを示す図である。

材料加熱温度は２６０℃の場合と２８０℃の場合とを示している。図１３に示すように、材料加熱温度が２６０℃の場合には、化合物８からなる薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置に発現している。

一方、材料加熱温度が２８０℃と高くした場合には、化合物８からなる薄膜の蛍光スペクトルのショルダーＳＨがスペクトルの立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に発現している。

なお、この図１３に示す傾向は、電子輸送性材料を発光層５０の形態すなわち素子の形態とした場合にも、同様に見られることを確認している。また、図１３のようにショルダーではなくピークが立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に発現しても良い。

このように発光層５０を形成する際に、材料加熱温度などの電子輸送性材料の成膜条件を制御し、電子輸送性材料を薄膜とした場合の蛍光スペクトルにおいて、蛍光スペクトルのピークまたはショルダーがスペクトルの立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に発現するようにすれば良い。

それにより、本実施形態の独自の製法が実現され、検討例１−２、２−２、７−２に示されるように、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

このように、電子輸送性材料における蛍光スペクトルを変化させることは、次のような効果をもたらすと考えられる。

本検討例に用いた発光層５０の電子輸送性材料は、化合物８、１０（図４、図５参照）であるが、これらの電子輸送性材料は、多環芳香族基を含む構造を有する。多環芳香族基は平面的であり、固体状態ではこの平面部が分子間で相互作用えお及ぼす結果、蛍光スペクトルが長波長側にシフトしやすい。

これは、電子輸送性材料分子内に電子が存在する状態において、高位の振動準位が寄与していることを示す。この振動準位の寄与によって、ホール輸送性材料との間の実効的なエネルギーギャップが小さくなり、発光層内にてホール輸送性材料から電子輸送性材料へホールが授受されやすくなる。

その結果、電子輸送性材料が励起状態となり輝度低下にいたると考えられる。そこで、電子輸送性材料における蛍光スペクトルを上記のように短波長側にシフトさせることにより、上記の高位の振動準位の寄与が抑制され、その結果、発光層内におけるホール輸送性材料から電子輸送性材料へのホールの授受が抑制されると考えられる。そして、輝度寿命の向上が図れると考えられる。

ちなみに、検討例８−６では、電子輸送性材料である化合物１０（図５参照）を用いて、材料加熱温度を３５０℃から３８０℃へと高くし、当該化合物１０からなる薄膜の蛍光スペクトルにおいて、蛍光スペクトルのピークまたはショルダーがスペクトルの立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に発現するようにしている。

しかし、この検討例８−６では、ホール輸送性材料である化合物３と電子輸送性材料である化合物１０とのイオン化ポテンシャルの差が０．２５ｅＶと小さい。つまり、上記独自の製法において電子輸送性材料の要件を満足していない。そのため、同じ材料の組合せである検討例８−３と比べて材料加熱温度を高くしても、輝度寿命はほとんど向上していない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、主として上記第１実施形態と相違する点について述べる。

本実施形態の有機ＥＬ素子も上記図１に示される有機ＥＬ素子と同様の構成、すなわち、図１に示すように、一対の電極２０、８０の間に、正孔注入層３０、正孔輸送層４０、発光層５０、電子輸送層６０および電子注入層７０が積層されて挟まれてなる有機ＥＬ素子とすることができる。

ここで、本実施形態では、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層５０における３級アミン化合物として、本実施形態独自の分子構造を有するものを採用している。

すなわち、本実施形態の発光層５０においては、電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであり、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、下記構造式（３）で表される化合物である。

なお、アセン化合物とは、例えば下記化学式２０に示されるような分子骨格を有するものであり、ベンゼン環が直線状に結合しているものである。

この構造式（３）に示される３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２Ｖ以上の値を有し、且つガラス転移温度が１００℃以上のものである。

この構造式（３）で示される３級アミン化合物は、本発明者らの実験検討の結果、見出されたものである。その検討結果の経緯は次の通りである。

上記第１実施形態では、具体的な３級アミン化合物として、構造式（１）で示される化合物（上記化学式１３参照）を用いていた。この構造式（１）で示される３級アミン化合物は、両側にベンゼン環が結合されているＲ１は、飽和炭化水素である。

それに対して、本実施形態に用いられる構造式（３）で示される３級アミン化合物では、両側にベンゼン環が結合されているＲ１は、飽和炭化水素を含まないものである。

上述したが、上記化合物７（図４参照）のように、トリフェニルアミンを単純に多量体化すると、共役が伸びる結果、第１酸化電位と第２酸化電位とが近接すると考えられる。具体的に、化合物７では、構造式（１）や構造式（３）におけるＲ１が無い構造となっている。

このとき、化合物７における中央のベンゼン環２つの間で共鳴が起こりやすくなり、その結果、酸化電位差が小さくなると考えられている。

ここで、上記第１実施形態における構造式（１）の３級アミン化合物のように、中央のベンゼン環の間に飽和炭化水素を導入することにより、これら中央の２つのベンゼン環の間の共鳴が切断できる。その結果、飽和炭化水素が無い場合に比べて比較的高い酸化電位差が得られると考えられる。

そこで、本発明者らは、上記共鳴を切断するために中央のベンゼン環の間に導入する基として、飽和炭化水素の代わりに、ベンゼン環からなる化合物を導入しても同様の結果が得られると考えた。

そして、中央のベンゼン環の間にベンゼン環からなる化合物を導入した３級アミン化合物、すなわち構造式（３）に示される３級アミン化合物を合成し、実験検討した結果、上記構造式（１）に示されるものと同等かむしろ大きな酸化電位差が実現できることがわかった。これが、本実施形態において、構造式（３）で示される３級アミン化合物を採用するに至った経緯である。

ここで、構造式（３）に示される３級アミン化合物としては、より具体的には、次の構造式（６）で表される化合物を採用することができる。

この構造式（６）で示される化合物は、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ジフェニルアミノビフェニル−４’−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニルであり、以下、上記化合物１〜１１からの連番として、化合物１２ということとする。

この化合物１２では、上記構造式（３）中のＲ１が１個のベンゼン環であり、分子中央部において３個のベンゼン環が直列に結合した形となっている。この化合物１２の場合も含めて、構造式（３）では分子の中央部において３個以上のベンゼン環が直列に結合した形となる。

このように３個以上のベンゼン環が直列に結合した構造では、互いのベンゼン環の間のねじれが、２個の場合に比べてより大きくなり、その結果、上記した共鳴が起こりにくくなるとも考えられる。

このように、本実施形態では、上記構造式（３）で示される３級アミン化合物と、上記第１実施形態にて用いたようなガラス転移温度が１００℃以上である電子輸送性材料（図４に示す化合物８、図５に示す化合物１０等）を、発光層５０の混合ホストとして用いている。

それによれば、発光層５０中のホール輸送性材料および電子輸送性材料のガラス転移温度が１００℃以上であるため、１００℃以上の耐熱性を確保することができる。

また、本実施形態においても、３級アミン化合物における酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値を有するものにできるため、ホール輸送性材料内にて第１酸化電位から第２酸化電位へのホールの移動を抑制することができ、ホールの電子輸送性材料への移動を抑制することができ、電子輸送性材料の劣化を抑制できると考えられ、実際に、輝度寿命の向上が図れる。

このように、本実施形態によれば、一対の電極２０、８０間に、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層５０を挟んでなる有機ＥＬ素子において、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

また、本実施形態における構造式（３）で示される３級アミン化合物は、酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値を有するため、上記第１実施形態において当該酸化電位差が０．２２Ｖ未満である上記検討例１−２、２−２、７−２（上記図８参照）の場合のように、有機ＥＬ素子の製造において独自の製法を採用しなくてもよい。

つまり、本実施形態では、通常の有機ＥＬ素子における製法を採用することによって、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

つまり、「ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物として、分子内にトリフェニルアミンを４個有するとともにガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、電子輸送性材料として、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって且つガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、電子輸送性材料を薄膜とした場合において当該薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置にあるときに、当該立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に薄膜の蛍光スペクトルのピークまたはショルダーが発現するように、発光層を形成する際に電子輸送性材料の成膜条件を制御する」という製法を採用しなくても、本発明の目的を達成できる。

また、本実施形態の発光層５０において、上記構造式（３）に示される３級アミン化合物をホール輸送性材料とした混合ホストを用いた場合、単一ホストの発光層よりも輝度寿命が向上するとともに、発光効率が低くくなることはない。これは、構造式（３）に示される３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上であるためである。

また、本実施形態の構造式（３）に示される３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものである。

さらに、本実施形態の発光層５０においても、上記第１実施形態と同様に、輝度寿命の向上のために、電子輸送性材料は、ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上のものであることが好ましい。

［検討例に用いた発光層の構成材料］
この検討例に用いた発光層５０におけるホール輸送性材料は、上記構造式（３）に示されるもの、すなわち化合物１２の３級アミン化合物である。また、発光層５０における電子輸送性材料は、化合物８（図４参照）であり、発光添加材料は、青色系の発色を行うスチリルアミン誘導体である化合物９（図５参照）である。

ここで、化合物１２の３級アミン化合物について合成法を示しておく。

［化合物１２］
化合物１２：Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ジフェニルアミノビフェニル−４’−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニルの合成について。

反応生成物をトルエン２００ｍｌで抽出し、不溶分をろ別除去後、濃縮乾固した。これをカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／酢酸エチル＝６／１）、Ｎ−（４’−ヨードジフェニル−４−イル）アセトアニリド３７．２ｇ（収率６０％）を得た。

続いて、Ｎ−（４’−ヨードジフェニル−４−イル）アセトアニリド１３．２ｇ（０．０３２モル）、ジフェニルアミン６．６０ｇ（０．０３９モル）、無水炭酸カリウム５．５３ｇ（０．０４０モル）及び銅粉０．４５ｇ（０．００７モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、２００〜２１２℃で１５時間反応させた。

濃縮物はカラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、４−ジフェニルアミノ−４’−フェニルアミノビフェニル９．２ｇ（収率７０．０％）を得た。

更に、４−ジフェニルアミノ−４’−フェニルアミノビフェニル８．７ｇ（０．０２１モル）、４，４’−ジヨード−ｐ−ターフェニル４．８ｇ（０．０１モル）、無水炭酸カリウム２．９０ｇ（０．０２１モル）、銅粉０．３２ｇ（０．００５モル）、ニトロベンゼン１０ｍｌを混合し、１９５〜２１０℃で２０時間反応させた。

反応生成物をトルエン１４０ｍｌで抽出し、不溶分をろ別、濃縮後、ｎ−ヘキサン１２０ｍｌを加えて粗結晶を取りだした。粗結晶は、カラムクロマトにより精製して（担体；シリカゲル、溶離液；トルエン／ｎ−ヘキサン＝１／２）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ジフェニルアミノビフェニル−４’−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアミノ−ｐ−ターフェニル４．７ｇ（収率；４５．０％）を得た。

［検討例に用いた化合物の物性等］
以上のような化合物８、９、１２のうち発光添加材料である化合物９を除く、化合物８、１２の物性値について述べておく。

まず、ガラス転移温度（Ｔｇ）については、化合物１２は１５１℃、化合物８は上記同様、１７５℃であり、発光層５０のホストとなるこれら化合物８、１２のガラス転移温度は１００℃以上を満足している。

イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）については、化合物１２は５．４６ｅＶと５．４５ｅＶ以上を満足しており、化合物８は上記同様、５．８５ｅＶである。イオン化ポテンシャルの測定は、上記同様、理研計器製の光電子測定装置（ＡＣ−２）を用いた。

化合物１２の酸化電位については、上記同様、一般に知られているサイクリックボルタンメトリー法、すなわち、発光層５０のホール輸送性材料である３級アミン化合物を含む溶液に電位変化を与えるという方法により測定した。その結果、化合物１２の酸化電位差（第１酸化電位と第２酸化電位との電位差）は、０．２２であり、酸化電位差０．２２Ｖ以上を満足している。

また、３級アミン化合物である化合物１２について、上記同様に、サイクリックボルタンメトリー法により酸化還元曲線を測定したところ、当該酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称であった。

［輝度寿命および耐熱性等の検討結果］
次に、これら化合物８、９、１２を用いて、有機ＥＬ素子Ｓ１を作製し、輝度寿命や高温保存性（耐熱性）、発光効率等について検証した。その結果は、図１４の表に示してある。

上記第１実施形態と同様に、具体的に、図１４では各例について次のような項目を示してある。各例における発光層５０を構成するホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料、発光層５０を蒸着成膜する際における電子輸送性材料の材料加熱温度、輝度寿命、高温保存、発光効率、酸化電位差（単位：Ｖ）、酸化還元曲線対称性、Ｔｇ（単位：℃）、Ｉｐ（単位：ｅＶ）。

ここで、上記第１実施形態と同様に、輝度寿命は、各例にて作製された素子を８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行い、駆動時間が４００時間後のときの輝度を、初期輝度を１と規格化した規格化輝度で示している。

高温保存は、上記第１実施形態と同様、１００℃以上の耐熱性を調べたもので、１００℃での保存試験によりダークスポットが発生したものについては「×」、発生しなかったものについては「○」としている。発光効率は、初期の発光効率、すなわち上記初期輝度４００ｃｄ／ｍ²のときの値（単位：ｃｄ／Ａ）である。

また、酸化電位差、酸化還元曲線対称性、Ｔｇ、Ｉｐも、上記第１実施形態と同様、それぞれ各例のホール輸送性材料の酸化電位差、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状との対称性、ガラス転移温度、イオン化ポテンシャルである。ここで、酸化還元曲線対称性について対称なものは「○」、非対称なものは「×」としている。

次に、図１４に示される本実施形態の個々の検討例について、具体的な実施態様を示しおく。

（検討例９−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

陽極２０の上に、結晶性を有する有機材料としてのＣｕＰｃからなる正孔注入層３０を１０ｎｍ形成した。正孔注入層３０の上に、正孔輸送層４０として３級アミン化合物である化合物１２を２０ｎｍを形成した。

その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物９（図５参照）とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により２０ｎｍ形成した。ここでは、電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度は２６０℃に設定した。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図１４に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。

（検討例９−２）
上記検討例９−１と同様の素子構造において、発光層５０を成膜する際に電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度を２８０℃と高く設定し、素子を形成した。

次に、図１４に示される結果に基づいて、本実施形態の各検討例における特徴点等についてまとめておく。

図１４に示されるように、検討例９−１、９−２では、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料が、ガラス転移温度がそれぞれ１５１℃、１７５℃であり、且つホール輸送性材料としての３級アミン化合物の酸化電位差が０．２２Ｖとなっている。

つまり、これら検討例９−１、９−２では、ホール輸送性材料としての３級アミン化合物および電子輸送性材料のガラス転移温度が１００℃以上であり、且つホール輸送性材料としての３級アミン化合物の酸化電位差が０．２２Ｖ以上の値であることが満足されている。それにより、これらの例では、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができている。

本実施形態の検討例９−１、９−２における輝度寿命の向上については、上記第１実施形態において、酸化電位差が０．２２Ｖ未満であるホール輸送性材料を用いた検討例１−１、８−１等との比較から明らかである。

また、検討例９−１、９−２では、混合ホストとした発光層５０において、３級アミン化合物としてイオン化ポテンシャルが５．４６ｅＶであり、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものが用いられている。それにより、従来よりも発光効率を確実に確保することができている。

このことについては、上記第１実施形態において発光層５０の３級アミン化合物のイオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ未満である検討例４−１や５−１等との比較から明らかである。

また、検討例９−１、９−２では、３級アミン化合物の酸化還元曲線対称性が良いため、長い輝度寿命を確保できている。このことについては、上記第１実施形態において３級アミン化合物の酸化還元曲線対称性が非対称である検討例４−１、５−１との比較から明らかである。

また、本実施形態の両検討例９−１、９−２を比べて、物性や特性は同等であり、これらの例では、化合物１２を用いることにより、製造方法に関係なく、上記した効果が実現されている。

以上述べてきたように、本実施形態によれば、混合ホストからなる発光層５０において、電子輸送性材料を、ガラス転移温度が１００℃以上のものとし、ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物を、構造式（３）で表される化合物とすることにより、輝度寿命の向上と１００℃以上の耐熱性の確保との両立を図ることができる。

（第３実施形態）
また、ホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層５０について、陰極８０側よりも陽極２０側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層された構造としたところ、輝度寿命の向上が図れることが確認できた。

さらに、このように発光層５０において、添加される発光添加色素が異なるものからなるような複数の発光層が積層された構造である場合において、発光添加色素が青色発光であるような青色発光層が含まれる場合には、青色発光層を陰極側に配置し、青色発光よりも長波長発光を有する発光層を陽極側に配置することにより輝度寿命の向上が図れることも確認できた。

［検討例］
以下に、本実施形態における発光層５０の構成等について、具体的な化合物を用いて検証した検討例を参照して、より詳細に述べる。なお、本実施形態は、これら検討例によって限定されるものではない。

この検討例に用いた発光層５０におけるホール輸送性材料は、上記構造式（３）に示されるもの、すなわち化合物１２の３級アミン化合物である。また、発光層５０における電子輸送性材料は、化合物８（図４参照）であり、発光添加材料は、青色系の発色を行うスチリルアミン誘導体である化合物９（図５参照）および次の化学構造式２２で表される化合物１３すなわちルブレンである。

次に、これら化合物８、９、１２、１３を用いて、有機ＥＬ素子Ｓ１を作製し、輝度寿命や高温保存性（耐熱性）、発光効率等について検証した。その結果は、図１５、図１６の表に示してある。

具体的に、図１５、図１６では各例について次のような項目を示してある。各例における発光層５０を構成するホール輸送性材料、電子輸送性材料、発光添加材料、発光層５０を蒸着成膜する際における電子輸送性材料の材料加熱温度、輝度寿命、高温保存、発光効率。

さらに、図１５、図１６では、各例について、発光層５０における陽極２０側の部位の電子輸送性材料とホール輸送性材料との混合比率、陰極８０側の部位の電子輸送性材料とホール輸送性材料との混合比率を示してある。

次に、図１５、図１６に示される本実施形態の個々の検討例について、具体的な実施態様を示しおく。

（検討例１０−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図１５に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。

（検討例１０−２）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物９（図５参照）とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した後、６０：１５：３の重量比によりさらに１０ｎｍ形成した。ここでは、電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度は２６０℃に設定した。

さらに、この検討例１０−２では、上記検討例１０−１に比べて、発光層において、陰極８０側よりも陽極２０側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層された構造としており、それによって、輝度寿命の向上が図れている。

ちなみに、本願に述べられているような分子内にトリフェニルアミンを４個有するホール輸送性材料は、一般的にはキャリアー密度が高く、移動度も比較的早い。このため、ホール輸送層４０から発光層５０においてのホール移動度の変化は極めて大きく、この部分でホールは急減速される。その際、発光層内の電子輸送性材料にもホールが移動してしまうと考えられる。

このため、ホール輸送性材料の混合比率を段階的にし、急激なホール移動度の変化を抑制することによって、発光層内の電子輸送性材料にホールが移動する確率が低減し、輝度寿命が向上したと考えられる。

（検討例１１−１）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物１３（上記化学式２２参照）とを、それぞれ６０：２０：３の重量比により１０ｎｍ形成した後、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物９（図５参照）とを、６０：２０：３の重量比によりさらに１０ｎｍ形成した。ここでは、電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度は２６０℃に設定した。

電子輸送層６０としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウムを２０ｎｍ、電子注入層７０にＬｉＦ、陰極８０にＡｌを順次成膜し、乾燥窒素雰囲気内で封止缶で密封し有機ＥＬ素子を得た。この有機ＥＬ素子は、青色発光と黄色発光の混色による白色発光を示した。

この素子を、８５℃環境下において初期輝度４００ｃｄ／ｍ²、１／６４デューティー駆動で耐久試験を行った。その結果は図１６に示すとおりであった。さらに、１００℃環境下での保存試験においては、５００ｈｒを超えても顕著なダークスポットの発生はなかった。

（検討例１１−２）
ガラス基板１０上に陽極２０としてＩＴＯ膜（透明電極）を形成し、その表面を研磨して、Ｒａを約１ｎｍ、Ｒｚを約１０ｎｍとした。

その上に、発光層５０として、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物１３（上記化学式２２参照）とを、それぞれ６０：３０：３の重量比により１０ｎｍ形成した後、３級アミン化合物である化合物１２と電子輸送性材料である化合物８（図４参照）と発光添加材料である化合物９（図５参照）とを、６０：１５：３の重量比によりさらに１０ｎｍ形成した。ここでは、電子輸送性材料である化合物８の材料加熱温度は２６０℃に設定した。

これら検討例１１−１、１１−２より、異なる発光色を有する発光層が積層された構造においても、同様に、本実施形態の効果が発現することを確認できた。

本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断面図である。上記第１実施形態の検討例に用いた化合物１〜３の化学構造を示す図である。上記第１実施形態の検討例に用いた化合物４〜６の化学構造を示す図である。上記第１実施形態の検討例に用いた化合物７、８の化学構造を示す図である。上記第１実施形態の検討例に用いた化合物９、１０の化学構造を示す図である。図２に示す化合物３についてサイクリックボルタンメトリー法による測定結果を示す図である。図３に示す化合物４についてサイクリックボルタンメトリー法による測定結果を示す図である。上記第１実施形態の検討例の結果を示す図表である。図８に続く上記第１実施形態の検討例の結果を示す図表である。発光層を混合ホストとした場合の輝度寿命の向上効果を単一ホストの場合と比べて調べた結果を示す図表である。ダークスポットの原因を調べた結果を示す図である。化合物１１の化学構造を示す図である。電子輸送性材料である化合物８をガラス基板上に薄膜として形成したときの、材料加熱温度毎の蛍光スペクトルを示す図である。本発明の第２実施形態の検討例の結果を示す図表である。本発明の第３実施形態の検討例の結果を示す図表である。図１５に続く本発明の第３実施形態の検討例の結果を示す図表である。混合ホストにおけるホール輸送性材料と電子輸送性材料との間のホールの輸送について模式的に示す図である。

符号の説明

２０…陽極、５０…発光層、８０…陰極。

Claims

一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、
前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により求められる酸化電位が複数存在するとともにこれら複数の酸化電位における第１酸化電位と第２酸化電位との電位差が０．２２Ｖ以上の値を有し、且つガラス転移温度が１００℃以上のものであり、
前記電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴とする有機ＥＬ素子。
前記３級アミン化合物は、分子内にトリフェニルアミンを４個有するものであることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
前記３級アミン化合物は、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有さないものであることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
前記３級アミン化合物は、トリフェニルアミンのフェニル基におけるオルト位に置換基を有し、且つ分子量が１１００未満であることを特徴とする請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
前記３級アミン化合物は、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
前記３級アミン化合物は、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
前記電子輸送性材料は、前記ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上のものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子の製造方法において、
前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物として、分子内にトリフェニルアミンを４個有するとともにガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、
前記電子輸送性材料として、前記ホール輸送性材料とのイオン化ポテンシャルの差が０．３５ｅＶ以上であって且つガラス転移温度が１００℃以上であるものを用い、
前記電子輸送性材料を薄膜とした場合において当該薄膜の蛍光スペクトルのピークがスペクトルの立ち上がりの値よりも２０ｎｍ以上の位置にあるときに、当該立ち上がりの値から２０ｎｍ未満の位置に前記薄膜の蛍光スペクトルのピークまたはショルダーが発現するように、前記発光層を形成する際に前記電子輸送性材料の成膜条件を制御することを特徴とする有機ＥＬ素子の製造方法。
前記電子輸送性材料の成膜条件を制御することは、前記電子輸送性材料の材料加熱温度を制御することにより行うことを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記３級アミン化合物として、下記構造式（１）で表される化合物を用いることを特徴とする請求項８または９に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。

（構造式（１）において、Ｒ１は下記構造式（２）で示される基であり、

構造式（２）中、ｎは０を含む０以上の整数であり、Ｌ１は飽和鎖式炭化水素、飽和環状炭化水素、飽和多環状炭化水素、フルオレンのいずれかであり、Ｌ２およびＬ３は不飽和鎖式炭化水素もしくは不飽和環状炭化水素であり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はアルキル基もしくはアリール基もしくは水素である。）
前記３級アミン化合物として、イオン化ポテンシャルが５．４５ｅＶ以上のものを用いることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
前記３級アミン化合物として、サイクリックボルタンメトリー法により測定される酸化還元曲線の酸化側の曲線の形状と還元側の曲線の形状とが対称なものを用いることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
一対の電極（２０、８０）間に、３級アミン化合物からなるホール輸送性材料と電子輸送性材料と発光添加材料とを混合してなる発光層（５０）を挟んでなる有機ＥＬ素子において、
前記電子輸送性材料は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであり、
前記ホール輸送性材料を構成する３級アミン化合物は、下記構造式（３）で表される化合物であることを特徴とする有機ＥＬ素子。

（構造式（３）において、Ｒ１は下記構造式（４）もしくは下記構造式（５）で示される基であり、

構造式（４）、（５）中、ｌ、ｍ₁、ｍ₂、ｎ₁およびｎ₂は１以上の整数であり、ｘは１以上の整数であり、ｙは０または１以上の整数であり、Ｌ１およびＬ２はアセン化合物であり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５はアルキル基もしくはアリール基もしくは水素である。）
前記３級アミン化合物は、下記構造式（６）で表される化合物であることを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ素子。
前記発光層（５０）は、前記一対の電極（２０、８０）における陰極側よりも陽極側においてホール輸送性材料の混合比率が大きくなるように、混合比率が異なる複数の層が積層されてなる構造であることを特徴とする請求項１ないし７および請求項１３および１４のいずれか一つに記載の有機ＥＬ素子。
前記発光層（５０）において、前記複数の層にそれぞれ添加される発光添加材料が互いに異なるものであることを特徴とする請求項１５に記載の有機ＥＬ素子。