JP5300255B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

Description

本発明は、有機電界発光素子（以下、有機ＥＬ素子と略記する。）に関する。特に発光効率が高く、かつ駆動耐久性に優れた有機ＥＬ素子に関する。

電流を通じることによって励起され発光する薄膜材料を用いた有機電界発光素子が知られている。有機電界発光素子は、低電圧で高輝度の発光が得られるために、携帯電話ディスプレイ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータディスプレイ、自動車の情報ディスプレイ、ＴＶモニター、あるいは一般照明を含む広い分野で幅広い潜在用途を有し、それらの分野でデバイスの薄型化、軽量化、小型化、および省電力のなどの利点を有する。このため、将来の電子ディスプレイ市場の主役としての期待が大きい。しかしながら、実用的にこれらの分野で従来ディスプレイに代わって用いられるためには、発光輝度と色調、広い使用環境条件下での耐久性、安価で大量の生産性など多くの技術改良が課題となっている。

特に課題とされる一つは、発光効率の向上と駆動耐久性の改良である。上記の多くのデバイスは、薄型化、軽量化、小型化に当たって、まず高い輝度を実現することが課題であった。薄型化および軽量化に当たっては、デバイスのみでなく駆動電源のコンパクト化、軽量化も要求される。特に、電力が１次電池あるいは２次電池より供給される場合、省電力は大きな課題であり、低駆動電圧で高輝度を得ることが強く要望されている。従来、高輝度とするためには、高電圧を必要とし、電力消費を早める結果となっていた。また、高輝度および高電圧は、デバイスの耐久性を損なう結果となっていた。

発光層として、燐光ドーパントと２種以上の燐光ホスト材料を用いる試みが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。２種の燐光ホスト材料は、三重項エネルギー差が２．３ｅＶ以上３．５ｅＶ以下あって、混合比率が質量比で３：１〜１：３が好ましく用いられている。しかしながら、このような２種のホスト材料の併用では、発光効率および駆動耐久性にいずれの点においても十分な改良効果を得ることはできない。
発光層として、多芳香環炭化水素化合物と蛍光色素を含む発光材料とホスト材料を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。多芳香環炭化水素化合物は、ホール移動度がホスト材料より速く、発光層中にホールの蓄積を抑制することを目的として用いられた。しかしながら、このような組成では、発光効率および駆動耐久性にいずれの点に置いても十分な改良効果を得ることはできない。

一方、青色発光の有機ＥＬ素子に関し、不活性ホスト物質中にドープしたリン光発光ドーパント材料および電荷運搬ドーパント材料を含んでいる発光層が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。開示によれば、３．５ｅＶ以上のエネルギーギャップのある複数のホストを併用して青色発光の有機ＥＬ素子が作製される。しかしながら、この手段では発光層の抵抗が増大し駆動電圧が大きく増加し、また、駆動電圧を下げるために発光層の厚みを薄くすると駆動耐久性が悪化する。
また、発光層が発光材料及び最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料を含有する有機電界発光素子が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。しかしながら、この手段によっても発光層の抵抗が増大し駆動電圧が大きく増加し、また、駆動電圧を下げるために発光層の厚みを薄くすると駆動耐久性が悪化する問題があった。
特開２００６−１３５２９５号公報 特開２０００−１０６２７７号公報 特表２００４−５２６２８４号公報 特開２００５−２９４２５０号公報

本発明の課題は、特に高い発光効率で且つ高耐久性である有機ＥＬ素子を提供するものである。

本発明の上記課題は、下記の手段によって解決された。
＜１＞ 対向する一対の電極間に少なくとも１層の発光層を含む有機化合物層を有し、該発光層が少なくとも発光材料及び最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料を含有する有機電界発光素子であって、該発光材料が少なくとも第１発光材料及び第２発光材料を含み、該第１発光材料が電子輸送性発光材料であり、該第２発光材料が正孔輸送性発光材料であり、かつ該発光層の厚みが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする有機電界発光素子。

＜２＞ 前記第１発光材料の電子親和力（Ｅａ１）が前記第２発光材料の電子親和力（Ｅａ２）より大きく、且つ、前記第１発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）が前記第２発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）より大きいことを特徴とする＜１＞に記載の有機電界発光素子。
＜３＞ 前記第１発光材料が白金錯体であることを特徴とする＜１＞または＜２＞に記載の有機電界発光素子。
＜４＞ 前記第２発光材料がイリジウム錯体であることを特徴とする＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜５＞ 前記第１発光材料が白金錯体であり、前記第２発光材料がイリジウム錯体であることを特徴とする＜４＞に記載の有機電界発光素子。
＜６＞ 該発光層の厚みが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜７＞ 前記発光層における前記発光材料及び電気的に不活性な材料の合計量に対する前記発光材料の比率が質量比で５％以上４０％以下であることを特徴とする＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜８＞ 前記電気的に不活性な材料が有機化合物であって、そのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が前記発光材料より大きい事を特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜９＞ 前記電気的に不活性な材料が有機化合物であって、その電子親和力（Ｅａ）が前記発光材料より小さい事を特徴とする＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１０＞ 前記電気的に不活性な材料が、芳香族炭化水素化合物であることを特徴とする＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１１＞ 前記芳香族炭化水素化合物が、下記一般式（１）で示される化合物であることを特徴とする＜１０＞に記載の有機電界発光素子：
一般式（１） Ｌ−（Ａｒ）_ｍ
（一般式（１）中、Ａｒは下記一般式（２）で表される基、Ｌは３価以上のベンゼン骨格を表し、ｍは３以上の整数を表す。）；

（一般式（２）中、Ｒ^１は置換基を表し、Ｒ^１が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ１は０〜９の整数を表す。）。
＜１２＞ 前記芳香族炭化水素化合物が、下記一般式（３）で示される化合物であることを特徴とする＜１０＞に記載の有機電界発光素子：

（一般式（３）中、Ｒ^２は置換基を表し、Ｒ^２が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ２は０〜２０の整数を表す。）。
＜１３＞ 前記電気的に不活性な材料が絶縁性無機化合物であることを特徴とする＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１４＞ 前記有機化合物層が、陽極側から少なくとも正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方の層、前記発光層、及び電子輸送層または電子注入層を有し、該正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方の層が電子受容性材料を含有することを特徴とする＜１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。
＜１５＞ 前記有機化合物層が、陽極側から少なくとも正孔輸送層、前記発光層、及び電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一方の層を有し、該電子輸送層または電子注入層が電子供与性材料を含有することを特徴とする＜１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の有機電界発光素子。

本発明によれば、高い発光効率で駆動耐久性に優れた有機ＥＬ素子が提供される。特に、本発明によれば、駆動電圧が低く、且つ駆動耐久性が高い改良された有機ＥＬ素子が提供される。

以下、本発明の有機ＥＬ素子について詳細に説明する。

（構成）
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に少なくとも発光層を含む有機化合物層を有し、更に、好ましくは、陽極と該発光層との間に正孔輸送層を、また陰極と該発光層との間に電子輸送層を有する。
発光素子の性質上、前記一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。

本発明における有機化合物層の積層の形態としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。更に、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層、及び／又は発光層と電子輸送層との間に、電子輸送性中間層を有する。また、発光層と正孔輸送層との間に正孔輸送性中間層を、同様に陰極と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。

本発明の有機電界発光素子における有機化合物層の好適な態様は、陽極側から順に、少なくとも、（１）正孔注入層、正孔輸送層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、正孔輸送性中間層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様、（２）正孔注入層、正孔輸送層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、発光層、電子輸送性中間層、電子輸送層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様、（３）正孔注入層、正孔輸送層（正孔注入層と正孔輸送層は兼ねても良い）、正孔輸送性中間層、発光層、電子輸送性中間層、電子輸送層、及び電子注入層（電子輸送層と電子注入層は兼ねても良い）、を有する態様である。

上記正孔輸送性中間層は、発光層への正孔注入を促進する機能及び電子をブロックする機能の少なくとも一方を有することが好ましい。
また、上記電子輸送性中間層は、発光層への電子注入を促進する機能及び正孔をブロックする機能の少なくとも一方を有することが好ましい。
更に、上記正孔輸送性中間層及び上記電子輸送性中間層の少なくとも一方は、発光層で生成する励起子をブロックする機能を有することが好ましい。
上記の正孔注入促進、電子注入促進、正孔ブロック、電子ブロック、励起子ブロックといった機能を有効に発現させるためには、該正孔輸送性中間層および該電子輸送性中間層は、発光層に隣接していることが好ましい。
尚、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。

次に、本発明の発光素子を構成する要素について、詳細に説明する。
本発明の有機電界発光素子は、少なくとも一層の発光層を含む有機化合物層を有しており、発光層以外の他の有機化合物層としては、前述したごとく、正孔注入層、正孔輸送層、正孔輸送性中間層、発光層、電子輸送性中間層、電子輸送層、電子注入層等の各層が挙げられる。

有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、およびスプレー法等いずれによっても好適に形成することができる。

（発光層）
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層または正孔輸送性中間層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、電子輸送層または電子輸送性中間層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における有機電界発光素子は、少なくとも発光材料及び最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料を含有する発光層を有し、該発光材料が少なくとも第１発光材料及び第２発光材料を含み、該第１発光材料が電子輸送性発光材料であり、該第２発光材料が正孔輸送性発光材料であり、かつ該発光層の厚みが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする。

発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。発光層が複数の場合であっても、発光層の少なくとも一層に上記電気的に不活性な材料と第１発光材料、第２発光材料を含む。
好ましくは、前記第１発光材料の電子親和力（Ｅａ１）が前記第２発光材料の電子親和力（Ｅａ２）より大きく、かつ前記第１発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）が前記第２発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）より大きい。より好ましくは、該Ｅａ１が該Ｅａ２より０．０１ｅＶ以上大きく、さらに好ましくは０．０２ｅＶ以上大きい。また、より好ましくは該Ｉｐ１が該Ｉｐ２より０．０１ｅＶ以上大きく、さらに好ましくは０．０２ｅＶ以上大きい。

本発明における発光層の不活性な材料、第１発光材料及び第２発光材料の含有比率は、それぞれの材料の具体的構造によって異なるが、発光層のキャリア移動度を適性に保ち、また、ホール移動度と電子移動度のバランスを保つ範囲内で選ばれるが、概ね、該不活性材料量に対する第１発光材料及び第２発光材料を含む総発光材料量の比率が、質量比で５％以上４０％以下が好ましい。より好ましくは、該質量比が５％以上３５％以下である。
第１発光材料と第２発光材料の含有比率は、それぞれの材料の具体的構造によって異なるがホール移動度と電子移動度のバランスを保つ範囲内で選ばれるが、概ね、第１発光材料に対する第２発光材料の比率が、質量比で３０％以上７０％以下が好ましい。より好ましくは、該質量比が４０％以上６０％以下である。
発光層の厚みは、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、好ましくは１ｎｍ以上１５ｎｍ以下、より好ましくは、１ｎｍ以上１０ｎｍである。発光層の厚みが、０．５ｎｍを下まわると発光効率、耐久性の悪化の点で好ましくなく、２０ｎｍを超えると駆動電圧の上昇の点で好ましくない。

１）不活性な材料
本発明における発光層は、最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料を含有する。
好ましくは該Ｅｇが４．１ｅＶ以上（ａ）５．０ｅＶ以下、より好ましくは４．２ｅＶ以上５．０ｅＶ以下である。該Ｅｇが４．０ｅＶを下まわると、正孔、電子が不活性材料に入り、キャリア移動度を適正に保つ事ができなくなる。その結果、発光効率の悪化、耐久性の悪化の点で好ましくない。

＜材料＞
本発明における最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料は、有機化合物もしくは無機化合物より選ばれる。
有機化合物より選ばれる電気的不活性化合物としては、そのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が前記第１発光材料より大きいものが好ましい。より好ましくは、前記電気的不活性化合物のＩｐが前記第１発光材料より０．１ｅＶ以上大きく、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上大きい。
また、前記電気的不活性化合物は、その電子親和力（Ｅａ）が前記第２発光材料より小さいものが好ましい。より好ましくは、該電気的不活性化合物のＥａが前記第２発光材料より０．１ｅＶ以上小さく、さらに好ましくは０．２ｅＶ以上小さい。
好ましい具体的化合物は、芳香族炭化水素化合物より選ばれ、その一つの化合物群が下記一般式（１）で表される化合物である。
一般式（１） Ｌ−（Ａｒ）_ｍ
一般式（１）中、Ａｒは下記一般式（２）で表される基、Ｌは３価以上のベンゼン骨格を表し、ｍは３以上の整数を表す。

一般式（２）中、Ｒ^１は置換基を表し、Ｒ^１が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ１は０〜９の整数を表す。
別の好ましい化合物群は、下記一般式（３）で示される化合物である。

一般式（３）中、Ｒ^２は置換基を表し、Ｒ^２が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ２は０〜２０の整数を表す。

まず、一般式（１）について詳細に説明する。
一般式（１）に含まれるＬは３価以上のベンゼン骨格を表す。Ａｒは一般式（２）で表される基を表し、ｍは３以上の整数を表す。ｍは好ましくは３以上６以下であり、さらに好ましくは３または４である。

次に、一般式（２）で表される基について説明する。
一般式（２）に含まれるＲ^１は置換基を表す。ここで置換基としては、例えば、アルキル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−オクチル、ｎ−デシル、ｎ−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルなどが挙げられる）、アルケニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばビニル、アリル、２−ブテニル、及び３−ペンテニルなどが挙げられる）、アルキニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばプロパルギル、３−ペンチニルなどが挙げられる）、アリール基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニル、ｐ−メチルフェニル、ナフチル、及びアントラニルなどが挙げられる）、

アミノ基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１０であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、及びジトリルアミノなどが挙げられる）、アルコキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１０であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、及び２−エチルヘキシロキシなどが挙げられる）、アリールオキシ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルオキシ、１−ナフチルオキシ、及び２−ナフチルオキシなどが挙げられる）、ヘテロアリールオキシ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、及びキノリルオキシなどが挙げられる）、アシル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、及びピバロイルなどが挙げられる）、アルコキシカルボニル基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる）、アリールオキシカルボニル基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる）、

アシルオキシ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる）、アシルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１０であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる）、アルコキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数２〜３０、より好ましくは炭素数２〜２０、特に好ましくは炭素数２〜１２であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる）、アリールオキシカルボニルアミノ基（好ましくは炭素数７〜３０、より好ましくは炭素数７〜２０、特に好ましくは炭素数７〜１２であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる）、

スルホニルアミノ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる）、スルファモイル基（好ましくは炭素数０〜３０、より好ましくは炭素数０〜２０、特に好ましくは炭素数０〜１２であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、及びフェニルスルファモイルなどが挙げられる）、カルバモイル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、及びフェニルカルバモイルなどが挙げられる）、アルキルチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる）、アリールチオ基（好ましくは炭素数６〜３０、より好ましくは炭素数６〜２０、特に好ましくは炭素数６〜１２であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる）、ヘテロアリールチオ基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばピリジルチオ、２−ベンズイミゾリルチオ、２−ベンズオキサゾリルチオ、及び２−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる）、

スルホニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる）、スルフィニル基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる）、ウレイド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる）、リン酸アミド基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜２０、特に好ましくは炭素数１〜１２であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる）、

ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子（例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子）、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基（好ましくは炭素数１〜３０、より好ましくは炭素数１〜１２であり、ヘテロ原子として、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子などを有し、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、及びアゼピニル基などが挙げられる）、シリル基（好ましくは炭素数３〜４０、より好ましくは炭素数３〜３０、特に好ましくは炭素数３〜２４であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる）などが挙げられる。

Ｒ^１は、複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよく、これらは互いに結合して環を形成してもよい。また、Ｒ^１は更に置換されてもよい。

ｎ１は０から９の整数を表す。ｎ１として好ましくは０から６の整数であり、さらに好ましくは０から３である。

続いて、一般式（３）について説明する。
一般式（３）におけるＲ^２は置換基を表す。置換基Ｒ^２は、前記置換基Ｒ^１と好ましい態様を含んで同義である。
ｎ２は０から２０の整数を表す。ｎ２の好ましい範囲は０から１０であり、さらに好ましくは０から５である。

以下に、一般式（１）または一般式（３）の化合物例を示すが、本発明はこれらに限定されない。

本発明に用いられる前記電気的に不活性な材料の別の一群は、絶縁性無機化合物である。
本発明に用いられる絶縁性無機化合物としては、実質上導電性が無い無機化合物であれば特に限定される事はない。例えば金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ハロゲン化物、金属硫酸塩、金属硝酸塩、金属リン酸塩、金属硫化物、金属炭酸塩、金属ホウハロゲン化物、又は金属リンハロゲン化物等が使用可能である。なかでも発光材料との相溶性や、製膜適性の観点から、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、炭化珪素、酸化ゲルマニウム、二酸化ゲルマニウム、酸化スズ、二酸化スズ、酸化バリウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、フッ化セシウム、又は塩化セシウム等が好ましい。さらに好ましくは、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化珪素、および炭化珪素である。

２）第１の発光材料
本発明に用いることのできる発光材料としては、燐光発光材料、蛍光発光材料のいずれでもよい。好ましくは、燐光発光材料である。
《燐光発光材料》
前記燐光性の発光材料としては、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体を挙げることができる。
例えば、該遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金であり、更に好ましくはイリジウム、白金である。
ランタノイド原子としては、例えばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。

錯体の配位子としては、例えば、Ｇ．Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ等著，Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ社１９８７年発行、Ｈ．Ｙｅｒｓｉｎ著，「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ」 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ社１９８７年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社１９８２年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子（好ましくは塩素配位子）、芳香族炭素環配位子（例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、またはナフチルアニオンなど）、含窒素ヘテロ環配位子（例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、またはフェナントロリンなど）、ジケトン配位子（例えば、アセチルアセトンなど）、カルボン酸配位子（例えば、酢酸配位子など）、アルコラト配位子（例えば、フェノラト配位子など）、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。
上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、２つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。

これらの中でも、発光材料の具体例としては、例えば、ＵＳ６３０３２３８Ｂ１、ＵＳ６０９７１４７、ＷＯ００／５７６７６、ＷＯ００／７０６５５、ＷＯ０１／０８２３０、ＷＯ０１／３９２３４Ａ２、ＷＯ０１／４１５１２Ａ１、ＷＯ０２／０２７１４Ａ２、ＷＯ０２／１５６４５Ａ１、ＷＯ０２／４４１８９Ａ１、特開２００１−２４７８５９、特願２０００−３３５６１、特開２００２−１１７９７８、特開２００２−２２５３５２、特開２００２−２３５０７６、特願２００１−２３９２８１、特開２００２−１７０６８４、ＥＰ １２１１２５７、特開２００２−２２６４９５、特開２００２−２３４８９４、特開２００１−２４７８５９、特開２００１−２９８４７０、特開２００２−１７３６７４、特開２００２−２０３６７８、特開２００２−２０３６７９、特開２００４−３５７７９１、特開２００６−２５６９９９、特願２００５−７５３４１等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられる。

《蛍光発光材料》
前記蛍光性の発光性ドーパントとしては、一般には、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物（アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、又はペンタセンなど）、８−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン、およびこれらの誘導体などを挙げることができる。
本発明における第１発光材料は、電子輸送性発光材料である。
好ましくは、その電子親和力（Ｅａ）が２．５ｅＶ以上３．５ｅＶ以下であり、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．７ｅＶ以上７．０ｅＶ以下の電子輸送性発光材料である。
本発明における第１発光材料としては、従来知られている電子輸送性発光材料を用いることができる。
好ましく用いることのできる材料は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテシウム錯体を挙げる事ができる。より好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、又は白金錯体であり、最も好ましくは白金錯体である。
具体的白金錯体の例を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されものではない。

３）第２の発光材料
本発明における第２発光材料としては、従来知られている正孔輸送性発光材料を用いることができる。好ましくは、その電子親和力（Ｅａ）が２．４ｅＶ以上３．４ｅＶ以下であり、イオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が５．０ｅＶ以上６．３ｅＶ以下の正孔輸送性発光材料である。
好ましく用いることのできる材料は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテシウム錯体を挙げる事ができ、より好ましくは、イリジウム錯体である。
具体的イリジウム錯体の例を以下に例示するが、本発明はこれらに限定されものではない。

本発明における特に好ましい組合せは、前記第１発光材料が白金錯体であり、前記第２発光材料がイリジウム錯体である。

（正孔注入層、正孔輸送層）
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。

正孔注入層は正孔の移動のキャリアとなる電子受容性材料を含有するのが好ましい。正孔注入層に導入する電子受容性材料としては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用でき、具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、および五塩化アンチモンなどのルイス酸化合物を好適に用いることができる。

有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フレーレンなどを好適に用いることができる。
具体的にはヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、テトラメチルベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、ｏ−ジシアノベンゼン、ｐ−ジシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、ｐ−シアノニトロベンゼン、ｍ−シアノニトロベンゼン、ｏ−シアノニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１−ニトロナフタレン、２−ニトロナフタレン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９−シアノアントラセン、９−ニトロアントラセン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、マレイン酸無水物、フタル酸無水物、フラーレンＣ６０、およびＣ７０などが挙げられる。

このうちヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、１，４−ジシアノテトラフルオロベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、ｐ−ジニトロベンゼン、ｍ−ジニトロベンゼン、ｏ−ジニトロベンゼン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，３−ジニトロナフタレン、１，５−ジニトロナフタレン、９，１０−アントラキノン、１，３，６，８−テトラニトロカルバゾール、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，３，５，６−テトラシアノピリジン、またはＣ６０が好ましく、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、ｐ−フルオラニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ブロマニル、２，６−ジクロロベンゾキノン、２，５−ジクロロベンゾキノン、２，３−ジクロロナフトキノン、１，２，４，５−テトラシアノベンゼン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノベンゾキノン、または２，３，５，６−テトラシアノピリジンが特に好ましい。

これらの電子受容性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔注入層材料に対して０．０１質量％〜５０質量％であることが好ましく、０．０５質量％〜２０質量％であることが更に好ましく、０．１質量％〜１０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、正孔注入材料に対して０．０１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、５０質量％を超えると正孔注入能力が損なわれるため好ましくない。

正孔注入層、正孔輸送層の材料としては、具体的には、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、またはカーボン等を含有する層であることが好ましい。

正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

（電子注入層、電子輸送層）
電子注入層、電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入され得た正孔を障壁する機能のいずれかを有している層である。

電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性材料としては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Ｌｉなどのアルカリ金属、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属などが好適に用いられる。
特に仕事関数が４．２ｅＶ以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｃｓ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｇｄ、およびＹｂなどが挙げられる。

これらの電子供与性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して０．１質量％〜９９質量％であることが好ましく、１．０質量％〜８０質量％であることが更に好ましく、２．０質量％〜７０質量％であることが特に好ましい。該使用量が、電子輸送層材料に対して０．１質量％未満のときには、本発明の効果が不十分であるため好ましくなく、９９質量％を超えると電子輸送能力が損なわれるため好ましくない。

電子注入層、電子輸送層の材料としては、具体的には、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、およびそれらの誘導体（他の環と縮合環を形成してもよい）、８−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。

電子注入層、電子輸送層の厚さは、特に限定されるものではないが、駆動電圧低下、発光効率向上、耐久性向上の観点から、厚さが１ｎｍ〜５μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜１μｍであることが更に好ましく、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることが特に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

（正孔ブロック層）
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明においては、発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層は、特に限定されるものではないが、具体的には、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ピラザボール誘導体等を含有することができる。
また、正孔ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるため、一般的に５０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜４０ｎｍであることが更に好ましい。

（陽極）
陽極は、通常、有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。

陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられ、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が好ましい。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはＩＴＯが好ましい。

陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。

本発明の有機電界発光素子において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができる。陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。

なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。

陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。

陽極の抵抗値としては、１０^３Ω／□以下が好ましく、１０^２Ω／□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。

なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明電極膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９）に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ＩＴＯ又はＩＺＯを使用し、１５０℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。

（陰極）
陰極は、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。

陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられ、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。具体例としてはアルカリ金属（たとえば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、およびイッテルビウム等の希土類金属などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を好適に併用することができる。

これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１質量％〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。

なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。

陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。
例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その１種又は２種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。

陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。

本発明において、陰極形成位置は特に制限はなく、有機化合物層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と前記有機化合物層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１ｎｍ〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、およびイオンプレーティング法等により形成することができる。

陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常１０ｎｍ〜５μｍ程度であり、５０ｎｍ〜１μｍが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を１ｎｍ〜１０ｎｍの厚さに薄く成膜し、更にＩＴＯやＩＺＯ等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。

（基板）
本発明においては基板を用いることができる。用いられる基板としては、有機化合物層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、およびポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。

基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、２以上の部材で形成されていてもよい。

基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、有機発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。

基板には、その表面又は裏面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けることができる。
透湿防止層（ガスバリア層）の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層（ガスバリア層）は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。

（保護層）
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、またはＮｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、またはＴｉＯ_２等の金属酸化物、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＯ_ｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＡｌＦ_３、またはＣａＦ_２等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。

保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、プラズマＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ガスソースＣＶＤ法、コーティング法、印刷法、または転写法を適用できる。

（封止）
さらに、本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。
水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、および酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。

本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流（必要に応じて交流成分を含んでもよい）電圧（通常２ボルト〜１５ボルト）、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明における有機電界発光素子の駆動耐久性は、特定の輝度における、ある輝度まで減少する時間により測定することができる。例えば、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させ、初期輝度２０００ｃｄ／ｍ^２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２になった時間を輝度半減時間として、該輝度半減時間を従来発光素子と比較することにより求めることができる。本発明においてはこの数値を用いた。
この有機電界発光素子の重要な特性値として、外部量子効率がある。外部量子効率は、「外部量子効率φ＝素子から放出されたフォトン数／素子に注入された電子数」で算出され、この値が大きいほど消費電力の点で有利な素子と言える。

また、有機電界発光素子の外部量子効率は、「外部量子効率φ＝内部量子効率×光取り出し効率」で決まる。有機化合物からの蛍光発光を利用する有機ＥＬ素子においては、内部量子効率の限界値が２５％であり、光取り出し効率が約２０％であることから、外部量子効率の限界値は約５％とされている。

該外部量子効率の数値は、２０℃で素子を駆動したときの外部量子効率の最大値、もしくは、２０℃で素子を駆動した時の１００ｃｄ／ｍ^２〜３００ｃｄ／ｍ^２付近（好ましくは２００ｃｄ／ｍ^２）での外部量子効率の値を用いることができる。
本発明においては、東陽テクニカ製ソースメジャーユニット２４００型を用いて、直流定電圧をＥＬ素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社製輝度計ＢＭ−８を用いて測定し、２００ｃｄ／ｍ^２における外部量子効率を算出した値を用いる。

また、発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出することができる。すなわち、電流密度値を用い、入力した電子数を算出することができる。そして、発光スペクトルと比視感度曲線（スペクトル）を用いた積分計算により、発光輝度を発光したフォトン数に換算することができる。
これらから外部量子効率（％）は、「（発光したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算することができる。

本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。

（本発明の有機電界発光素子の用途）
本発明の有機電界発光素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、または光通信等に好適に利用できる。

以下に、本発明の有機電界発光素子の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

実施例１
１．有機ＥＬ素子の作製
１）本発明の素子Ｎｏ．１の作製
酸化インジウム錫（ＩＴＯと略記する）蒸着層を有するガラス基板（ジオマテック（株）製、表面抵抗１０Ω／□、サイズ：０．５ｍｍ厚み、２．５ｃｍ角）を洗浄容器に入れ、２−プロパノール中で超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン処理を行った。この透明陽極上に真空蒸着法にて以下の層を、順次、蒸着した。本発明の実施例における蒸着速度は特に断りのない場合は０．２ｎｍ／秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。

−正孔注入層−
４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（２−ＴＮＡＴＡと略記する）に対して２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱと略記する）を１．０質量％ドープして、ＩＴＯ膜の上に膜厚１６０ｎｍに蒸着した。
−正孔輸送層−
正孔注入層の上に、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（α−ＮＰＤと略記する）を蒸着した。膜厚は１ｎｍであった。

−発光層−
電気的不活性材料として、下記の不活性化合物１、第１の発光材料として下記の発光材Ａ、及び第２の発光材料としてＩｒ（ｐｐｙ）_３を含む層を厚み５ｎｍに共蒸着した。不活性化合物１、第１の発光材料、及び第２の発光材料の組成比は質量比で７０：１５：１５であった。

−電子輸送層−
アルミニウム（ＩＩＩ）ビス（２−メチル−８−キノリナート）−４−フェニルフェノラート（Ｂａｌｑと略記する）を膜厚１ｎｍに蒸着した。
−電子注入層−
トリス（８−ヒドロキシキノニナート）アルミニウム（Ａｌｑと略記する）、およびＡｌｑに対しリチウム（Ｌｉ）１質量％となるように、共蒸着した。蒸着厚みは３０ｎｍであった。
−陰極−
この上にパタ−ニングしたマスク（発光領域が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を０．５ｎｍ蒸着し、更に金属アルミニウムを１００ｎｍ蒸着し、陰極とした。

作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤（ＸＮＲ５５１６ＨＶ、長瀬チバ（株）製）を用いて封止した。

２）本発明の素子Ｎｏ．２〜９の作製
上記素子Ｎｏ．１の作製において、発光層の厚み、及び電気的不活性材料の種類を表１に示すように変更して本発明の素子Ｎｏ．２〜９を作製した。

３）比較の素子の作製
比較素子ａ：上記素子１において、発光層の膜厚を３０ｎｍにした。
比較素子ｂ：上記素子１において、発光層として下記の組成の層を用いた以外は素子１と同様にして作製した。
比較の発光層：ＣＢＰ、およびＣＢＰに対してＩｒ（ｐｐｙ）_３を１５質量％の比率で共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。ＣＢＰは正孔輸送性ホスト材料であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３は正孔輸送性発光材である。
比較素子ｃ：上記素子１において、発光層として下記の組成の層を用いた以外は素子１と同様にして作製した。
比較の発光層：不活性化合物１、不活性化合物１に対して４０質量％の比率でＣＢＰ、および不活性化合物１に対して１５％質量の比率でＩｒ（ｐｐｙ）_３を共蒸着した。厚みは１０ｎｍであった。ＣＢＰは正孔輸送性ホスト材料であり、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３は正孔輸送性発光材である。従って、比較素子ｃにおける発光層の構成は、不活性材料に対して、２種の正孔輸送材を含有するものであり、本発明の構成と異なる。

本発明の素子および比較の素子の発光層に用いた材料の電子親和力（Ｅａ）およびイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）を表２に示した。
不活性化合物１〜５はいずれもＥｇが４．０ｅＶ以上であるのに対して、比較素子に用いた材料はいずれも４．０ｅＶを下廻る。
また、本発明の素子における第１の発光材料の発光材Ａ、及び第２の発光材料のＩｒ（ｐｐｙ）_３のＥａおよびＩｐは、いずれも発光材Ａの方がＩｒ（ｐｐｙ）_３よりそれぞれ０．１ｅＶ、０．４ｅＶ大きい。一方比較素子ｃにおける２種の発光材（ホストとドーパント）においては、ＥａについてはＩｒ（ｐｐｙ）_３がＣＢＰより大きく、Ｉｐに関しては逆にＣＢＰがＩｒ（ｐｐｙ）_３より大きい関係にあった。

２．性能評価
（評価項目）
（１）発光効率
発光素子の外部量子効率は、発光輝度、発光スペクトル、電流密度を測定し、その結果と比視感度曲線から算出した。外部量子効率（％）は、「（発光したフォトン数／素子に入力した電子数）×１００」で計算を行った。
（２）駆動電圧
照度２０００ｃｄ／ｍ^２における駆動電圧を測定した。
（３）駆動耐久性
初期輝度２０００ｃｄ／ｍ^２の条件で連続駆動試験をおこない、輝度が半減した時間を耐久時間として求めた。

（評価結果）
得られた結果を表３に示した。
本発明の素子は、比較例の素子に比べて、予想外に極めて発光子効率が高く、特に駆動耐久性を長寿命化することができた。これらの特性の飛躍的向上にも拘わらず、予想外に駆動電圧は同等もしくは素子によっては減少した。
発光層の厚みが３０ｎｍの比較素子ａは、駆動電圧が著しく上昇、発光効率も低かった。
比較素子ｂ、ｃとも発光効率が低く、また、比較素子ｃは駆動耐久性が著しく劣った。

Claims (12)

1. 対向する一対の電極間に少なくとも１層の発光層を含む有機化合物層を有し、前記発光層が少なくとも発光材料及び最高占有軌道と最低非占有軌道とのエネルギー差（Ｅｇ）が４．０ｅＶ以上である電気的に不活性な材料を含有する有機電界発光素子であって、前記発光材料が少なくとも第１発光材料及び第２発光材料を含み、前記第１発光材料が電子輸送性発光材料であり、前記第２発光材料が正孔輸送性発光材料であり、かつ前記発光層の厚みが０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、前記第１発光材料が白金錯体であり、前記第２発光材料がイリジウム錯体であり、前記第１発光材料に対する前記第２発光材料の比率が質量比で４０％以上６０％以下であることを特徴とする有機電界発光素子。
2. 前記第１発光材料の電子親和力（Ｅａ１）が前記第２発光材料の電子親和力（Ｅａ２）より大きく、且つ、前記第１発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ１）が前記第２発光材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ２）より大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
3. 前記発光層の厚みが１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機電界発光素子。
4. 前記発光層における前記発光材料及び電気的に不活性な材料の合計量に対する前記発光材料の比率が質量比で５％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
5. 前記電気的に不活性な材料が有機化合物であって、そのイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）が前記発光材料より大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
6. 前記電気的に不活性な材料が有機化合物であって、その電子親和力（Ｅａ）が前記発光材料より小さいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
7. 前記電気的に不活性な材料が、芳香族炭化水素化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
8. 前記芳香族炭化水素化合物が、下記一般式（１）で示される化合物であることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子：
   一般式（１） Ｌ−（Ａｒ）_ｍ
   （一般式（１）中、Ａｒは下記一般式（２）で表される基、Ｌは３価以上のベンゼン骨格を表し、ｍは３以上の整数を表す。）；
   
   
   （一般式（２）中、Ｒ^１は置換基を表し、Ｒ^１が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ１は０〜９の整数を表す。）。
9. 前記芳香族炭化水素化合物が、下記一般式（３）で示される化合物であることを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子：
   
   
   （一般式（３）中、Ｒ^２は置換基を表し、Ｒ^２が複数存在する場合、互いに同じでも異なっていてもよい。ｎ２は０〜２０の整数を表す。）。
10. 前記電気的に不活性な材料が絶縁性無機化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
11. 前記有機化合物層が、陽極側から少なくとも正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方の層、前記発光層、及び電子輸送層又は電子注入層を有し、前記正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも一方の層が電子受容性材料を含有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
12. 前記有機化合物層が、陽極側から少なくとも正孔輸送層、前記発光層、及び電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一方の層を有し、前記電子輸送層及び電子注入層の少なくとも一方の層が電子供与性材料を含有することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。