JP5479009B2

JP5479009B2 - 有機発光素子

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Publication number: JP5479009B2
Application number: JP2009219063A
Authority: JP
Inventors: 寛之友野; 賢悟岸野; 雅司橋本; 有子千品
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2014-04-23
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Description

本発明は、有機発光素子に関する。

有機発光素子は、陽極と陰極との間に発光性有機化合物を含む薄膜を挟持させてなる発光素子である。また各電極から電子及びホール（正孔）を注入することにより、発光性化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態に戻る際に有機発光素子は光を放出する。

有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることが挙げられる。このことから、有機発光素子は広汎な用途への可能性を示唆している。

しかしながら、現状ではまだ改善の余地がある。具体的には、実用化を考える上で更なる高輝度の光出力あるいは高い光変換効率が必要となるからである。また、長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気等による劣化等の耐久性の面において改善が必要である。

ところで、主にホストからなる有機発光層に発光分子（ドーパント）を微量添加する技術が知られている。この技術は、有機発光素子の発光効率や発光寿命を改善するのに極めて重要であり、様々な改良が行われている。

また関連する技術として、発光層内に発光分子の役割を果たすドーパント以外にキャリア輸送あるいは励起エネルギー移動の役割を果たすドーパントをさらに含ませる技術も知られている。

これらの技術の中で、発光層に注入されたキャリアをドーパントに捕捉させることで電荷を発光層内に閉じ込める技術が提案されている。例えば、正孔トラップ材料及び電子トラップ材料を含む発光層を有する有機発光素子が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１５６８８８号公報

ここで特許文献１に開示されている有機発光素子は、発光層内に含有される正孔トラップ材料及びに正孔が蓄積され、電子トラップ材料に電子が蓄積する。これにより正孔トラップ材料又は電子トラップ材料が発光する。しかし電荷が蓄積する材料について、その材料が発光する際に、蓄積した電荷が励起子と反応して消光が起こることで発光に寄与しない電荷が生じる可能性がある。また特許文献１に開示されている正孔トラップ材料は、窒素原子を含有しているため、発光層内における電子の電荷輸送担体となりにくく、キャリアバランスが悪くなりやすい。さらに特許文献１に開示されている正孔トラップ材料は、電荷移動錯体を形成しやすく発光効率の低下や発光寿命の低下等につながる可能性がある。ここで、電荷移動錯体の形成を抑制するために特許文献１に開示されている正孔トラップ材料を低濃度で使用したとしても、十分な正孔トラップ性や正孔注入性を得られない可能性がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低電圧で駆動することができ、発光効率が良好で、連続駆動寿命の長い有機発光素子を提供することにある。

本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、から構成され、
該発光層が、主成分であるホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントと、を有し、
下記（１）及び（２）の関係
（１）ＬＵＭＯ（Ｈ）＞ＬＵＭＯ（Ｄ２）
（２）ＨＯＭＯ（Ｈ）≧ＨＯＭＯ（Ｄ２）
を満たす有機発光素子において、
該ホストと、該第１ドーパントと、該第２ドーパントとの間に下記（ａ）乃至（ｃ）の関係が成り立ち、第２ドーパントのみが発光することを特徴とする、有機発光素子。
（ａ）第１極大発光波長（Ｈ）＜第１極大発光波長（Ｄ１）＜第１極大発光波長（Ｄ２）
（ｂ）ＬＵＭＯ（Ｄ２）＜ＬＵＭＯ（Ｄ１）＜ＬＵＭＯ（Ｈ）
（ｃ）ＨＯＭＯ（Ｄ２）≦ＨＯＭＯ（Ｈ）＜ＨＯＭＯ（Ｄ１）
（（ａ）において、第１極大発光波長（Ｈ）、第１極大発光波長（Ｄ１）及び第１極大発光波長（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントの第１極大発光波長を表す。（ｂ）において、ＬＵＭＯ（Ｈ）、ＬＵＭＯ（Ｄ１）及びＬＵＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＬＵＭＯを表す。（ｃ）において、ＨＯＭＯ（Ｈ）、ＨＯＭＯ（Ｄ１）及びＨＯＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＨＯＭＯを表す。）

本発明によれば、低電圧、高効率かつ連続駆動寿命の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の実施形態を示す断面模式図である。本発明の有機発光素子のエネルギーダイアグラムの具体例を示す図である。本発明の有機発光素子を備えている表示装置を示す断面模式図である。

本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、から構成される。

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の実施形態を示す断面模式図である。尚、図１の（ａ）乃至（ｆ）は、それぞれ本発明の有機発光素子における第一乃至第六の実施形態である。

図１（ａ）の有機発光素子１１は、基板１上に、陽極２、発光層３及び陰極４がこの順に設けられている。図１（ａ）の有機発光素子１１は、発光層３が正孔輸送性能、電子輸送性能及び発光性の性能を全て有している場合に有用である。また図１（ａ）の有機発光素子１１は、発光層３に、正孔輸送性材料、電子輸送性材料及び発光材料が混合されている場合にも有用である。

図１（ｂ）の有機発光素子１２は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層５、発光層３、電子輸送層６及び陰極４がこの順に設けられている。図１（ｂ）の有機発光素子１２は、キャリア輸送の機能を有する層と発光の機能を有する層を分離したものであり、正孔輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて使用することができる。このため極めて材料選択の自由度が増すと共に、中央の発光層３に各電荷あるい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になる。

図１（ｃ）の有機発光素子１３は、図１（ｂ）の有機発光素子１２において、陽極２と正孔輸送層５との間に正孔注入層７が挿入されている。正孔注入層７を設けることにより、陽極２と正孔輸送層５との密着性や正孔注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。

図１（ｄ）の有機発光素子１４は、図１（ｂ）の有機発光素子１２において、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層９が挿入されている。電子注入層９を設けることにより、陰極４と電子輸送層６との密着性や電子注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。

図１（ｅ）の有機発光素子１５は、図１（ｂ）の有機発光素子１２において、発光層３と電子輸送層６との間に、励起子が陰極４側に抜けることを阻害する層（ホール／エキシトンブロッキング層８）が挿入されている。特に、ＨＯＭＯが非常に低い化合物をホール／エキシトンブロッキング層８に含ませることは、発光効率の向上に効果的である。

図１（ｆ）の有機発光素子１６は、図１（ｅ）の有機発光素子１４において、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層９が挿入されている。電子注入層９を設けることにより、陰極４と電子輸送層６との密着性や電子注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。

図１（ｇ）の有機発光素子１７は、図１（ｃ）の有機発光素子１３において、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層９が挿入されている。電子注入層９を設けることにより、陰極４と電子輸送層６との密着性や電子注入性が改善されるので、低電圧化に効果的である。

ただし、図１に示される有機発光素子はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層あるいは干渉層を設ける、正孔輸送層がＨＯＭＯが異なる２層から構成される等の多様な層構成をとることができる。

本発明において、素子を構成する発光層は、ホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントと、を有しており、これらのうち第２ドーパントのみが発光する。また、ホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントとの間には下記（１）及び（２）の関係を満たしている。
（１）ＬＵＭＯ（Ｈ）＞ＬＵＭＯ（Ｄ２）
（２）ＨＯＭＯ（Ｈ）≧ＨＯＭＯ（Ｄ２）

本発明において、発光層とは、電極間に配置される有機化合物層のうち発光機能を有する層をいう。そして発光層に含まれるホストは、発光層に含まれる材料のうち主成分である材料である。ここで主成分とは、具体的には、発光層内の含有率が５０重量％以上である材料をいう。このため２種類のドーパント（第１ドーパント、第２ドーパント）の発光層内の総含有率は５０重量％未満である。ただし、発光材料の濃度が高すぎると濃度消光による効率低下を引き起こす可能性があるため、発光材料である第２ドーパントの発光層内の含有率は、好ましくは２０重量％以下であり、より好ましくは１０重量％以下である。尚、ホスト、第１ドーパント及び第２ドーパントの具体例については、後述する。

本発明において、発光層に含まれるホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントとの間には、下記（ａ）乃至（ｃ）の関係が成り立つ。
（ａ）第１極大発光波長（Ｈ）＜第１極大発光波長（Ｄ１）＜第１極大発光波長（Ｄ２）
（ｂ）ＬＵＭＯ（Ｄ２）＜ＬＵＭＯ（Ｄ１）＜ＬＵＭＯ（Ｈ）
（ｃ）ＨＯＭＯ（Ｄ２）≦ＨＯＭＯ（Ｈ）＜ＨＯＭＯ（Ｄ１）

以上のような構成にすることで、発光層中の電荷を伝導する役割をホストに持たせつつ酸化還元に安定な第２ドーパントを発光させることができる。また上記（ａ）〜（ｃ）を満たすような第１ドーパントを含ませることにより、発光層への正孔の注入が促進されると共に、第２ドーパントに蓄積される電子の一部を非局在化させることができる。さらに上記（ａ）〜（ｃ）を満たすような第１ドーパントを含ませることにより、励起エネルギーを第２ドーパントへ効率よく移動させることができる。詳細については以下に説明する。

まず（ａ）の関係について説明する。（ａ）において、第１極大発光波長（Ｈ）、第１極大発光波長（Ｄ１）及び第１極大発光波長（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントの第１極大発光波長を表す。

ここで、第１極大発光波長とは、発光スペクトルのピークのうち一番短波長側にあるピークの波長をいう。そして上記（ａ）が成り立つことにより、ホストが励起状態になるときに有するエネルギーを第２ドーパントへ移動させることが可能となる。また第１ドーパントが有する励起エネルギー等のエネルギーを第２ドーパントへ移動させることが可能となる。従って、所望の発光波長以外での発光が抑制され、第２ドーパントから発せられる色純度の高い発光を効率よく得ることができる。また、発光材料の量子収率の温度依存性が異なることによる高温駆動時の発光色の変化も抑制できる。ここで、第２ドーパントのみが発光するためには、第２ドーパントの吸収波長域とホスト及び第１ドーパントの発光波長域とが重なるようにそれぞれ材料を選択することが望ましい。これによって、ホストからの第２ドーパントへのエネルギー移動及び第１ドーパントから第２ドーパントへのエネルギー移動をいずれも促進することができるので素子の発光効率を向上させることが可能となる。また、ホスト、第２ドーパントの他に第１ドーパントを併せて使用することで、第２ドーパントの会合による濃度消光の抑制、第１ドーパントの混合による成膜性の向上という利点を有することになる。

次に（ｂ）の関係において説明する。（ｂ）において、ＬＵＭＯ（Ｈ）、ＬＵＭＯ（Ｄ１）及びＬＵＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＬＵＭＯを表す。

ここで、図面を参照しながら（ｂ）及び（ｃ）の具体的な態様について説明する。図２は、本発明の有機発光素子のエネルギーダイアグラムの具体例を示す図である。図２のエネルギーダイアグラムには、真空準位を基準として、ホスト材料のＬＵＭＯ（最低非占有軌道）準位とＨＯＭＯ（最高占有軌道）準位、第１ドーパントのＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位、第２ドーパントのＬＵＭＯ準位とＨＯＭＯ準位が示されている。ここで図２においては、ＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位は負の値である。

本発明において、（ｂ）を満たすことにより、第２ドーパントのＬＵＭＯが発光層内で一番低いエネルギー準位となる。これは、発光材料である第２ドーパントの還元電位が一番低くなることを意味する。ここで還元電位が低くなるとは、電子によって還元されるのにより大きなエネルギーが必要になるということである。即ち、本発明において、発光材料である第２ドーパントが電子による還元に対して最も安定である。有機発光素子の通電による発光劣化は今のところ原因は明らかではないが、少なくとも発光材料の変化に関連するものと想定される。よって、発光材料が電子による還元に対して安定であることにより、有機発光素子の通電時に発生する発光材料の電子による還元による材料変化が抑制される。このため、有機発光素子の発光劣化を抑制することができる。また、発光層に注入された電子は第２ドーパントに捕捉され、電子移動度が低下するので、電子輸送層近傍でホールと電子とを再結合させることができる。また（ｂ）を満たすことにより、発光層に注入された電子が正孔輸送層へ移動し正孔輸送層の構成材料（正孔輸送性材料）が不安定なアニオン状態になることを抑制するという利点を有することになる。従って、有機発光素子の通電による正孔輸送層及び正孔輸送層と発光層との界面の劣化を抑制することができる。一方、発光の機能を担う第２ドーパントに電子が蓄積すると、蓄積される電子によって励起子の失活やこの失活に伴う消光が起こりやすくなる。ここで本発明においては（ｂ）の関係を満たすため、発光層に注入される電子の一部が第１ドーパントに捕捉されるので、第２ドーパントが発光する際に発光層に注入される電子による消光を抑制することができる。

ここで発光層内の電子移動度をより小さくするには、ホストと第２ドーパントとの間で下記（ｂ１）の関係が成り立つのが好ましい。
（ｂ１）｜ＬＵＭＯ（Ｄ２）−ＬＵＭＯ（Ｈ）｜≧０．１ｅＶ
より好ましくは、ホストと第２ドーパントとの間で下記（ｂ２）の関係が成り立つ場合である。
（ｂ２）｜ＬＵＭＯ（Ｄ２）−ＬＵＭＯ（Ｈ）｜≧０．４ｅＶ

この時のメカニズムについて考察する。ホストに注入された電子はエネルギー準位の低い第１ドーパント又は第２ドーパントに捕捉される。しかし発光層内の主成分はホストであり、ホストが発光層内の主な伝導準位を形成するため、捕捉された電子の一部がホストへ戻り、発光層内を伝導する。そのため、｜ＬＵＭＯ（Ｄ２）−ＬＵＭＯ（Ｈ）｜の値を大きくすれば、電子移動度は小さくなる。そこで、上記（ｂ）及び図２に示されるように、第１ドーパントのＬＵＭＯをホストのＬＵＭＯと第２ドーパントのＬＵＭＯとの間に設定する。これにより発光材料である第２ドーパントに電子が蓄積するのを抑制し、第２ドーパントに過剰に電子が蓄積することによって生じる励起子の消光を防ぐことができる。

本発明では、ホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントとの間で下記（ｂ３）及び（ｂ４）の関係が成り立つのが好ましい。
（ｂ３）｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜≧０．１ｅＶ
（ｂ４）｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｈ）｜≧０．１ｅＶ

なぜなら、上記（ｂ３）を満たしていない場合、第１ドーパントのＬＵＭＯと第２ドーパントのＬＵＭＯとが過度に近接することになり、第１ドーパントと第２ドーパントとの間で電子の移動が行われやすくなる。そうすると、第１ドーパントに電子が蓄積されやすくなり、第２ドーパントへ電子が蓄積されにくくなるからである。また、上記（ｂ４）を満たしていない場合、ホストのＬＵＭＯと第１ドーパントのＬＵＭＯとが過度に近接することになり、ホストと第１ドーパントとの間で電子の移動が行われやすくなる。そうすると、第１ドーパント及び第２ドーパントに電子を蓄積させるという目的が達せられなくなるからである。

以下に、好ましい構成例を示す。ただし、本発明はこの構成例に限定されるものではない。

例えば、｜ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜＝０．６ｅＶの場合、上記（ｂ３）の関係が成り立つように、ＬＵＭＯ（Ｄ１）とＬＵＭＯ（Ｄ２）との間には、下記（ｂ５）の関係が成り立つのが好ましい。
（ｂ５）０．１ｅＶ≦｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜≦０．５ｅＶ

上記（ｂ５）が成り立つ場合であって、｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜が０．１ｅＶ付近であれば、発光層内の第１ドーパントの含有率は小さい方が好ましい。なぜなら、｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜の値が小さければ、第１ドーパントと第２ドーパントとの間で電子が移動する際に障壁となるエネルギー差が小さくなる。このため第１ドーパントの含有率が小さくても第１ドーパントと第２ドーパントとの間で電子の授受が起こりやすくなるからである。一方、上記（ｂ５）が成り立つ場合であって、｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜が０．５ｅＶ付近であれば、発光層内の第１ドーパントの含有率を大きくする方が好ましい。なぜなら、｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜の値が大きければ、第１ドーパントと第２ドーパントとの間で電子が移動する際に障壁となるエネルギーが大きくなる。このため第１ドーパントの含有率を大きくして、第１ドーパントと第２ドーパントとの間の距離を小さくする必要があるからである。このように第１ドーパントと第２ドーパントとの間の距離を小さくすることで第１ドーパントと第２ドーパントとの間で電子の授受が起きやすくなる。

本発明において、発光層内に含まれるホストの含有率は５０重量％以上であるので、第１ドーパント及び第２ドーパントの含有率はいずれも５０重量％未満である。ここで発光層内における第２ドーパントの含有率をｘ重量％とすると、ホストのＬＵＭＯ、第１ドーパントのＬＵＭＯ及び第２ドーパントのＬＵＭＯと、第１ドーパントの含有率との関係が下記数式に示すように簡単に見積もることができる。

（上記数式において、ＬＵＭＯ（Ｄ１）＝ＬＵＭＯ（Ｈ）のときが第１ドーパントの含有率の上限（５０−ｘ（重量％））であり、ＬＵＭＯ（Ｄ１）＝ＬＵＭＯ（Ｄ２）のときが第１ドーパントの含有率の下限（０（重量％））である。）

ここで、｜ＬＵＭＯ（Ｈ）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜＝０．６ｅＶ、発光層内の第２ドーパントの含有率が５重量％の場合、（ｂ５）を考慮すると、好適な発光層内の第１ドーパントの含有率は、７．５重量％以上３７．５重量％以下である。また後述するように、第１ドーパントは、良好な正孔注入性を持つことが好ましい。このため、第１ドーパントの含有率は１０重量％以上であることが特に好ましい。よって、下記（ｂ６）の関係が成り立つことが特に好ましい。
（ｂ６）｜ＬＵＭＯ（Ｄ１）−ＬＵＭＯ（Ｄ２）｜＞０．２ｅＶ

次に（ｃ）の関係について説明する。（ｃ）において、ＨＯＭＯ（Ｈ）、ＨＯＭＯ（Ｄ１）及びＨＯＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＨＯＭＯを表す。

本発明では、（ｃ）の関係を満たすことで、陽極から注入された正孔を、正孔輸送層を伝導させたのち速やかに発光層に注入させることができる。これにより、発光層内の正孔密度が高くなり発光層内で過剰に蓄積された電子が注入された正孔と再結合して消費されると共に駆動電圧が低くなる。

また発光層内において、第１ドーパントのＨＯＭＯが一番高いので、正孔は第１ドーパントに蓄積されやすくなる。このため、発光材料である第２ドーパントが不安定なカチオン状態になることを抑制できるため、このカチオン状態の形成によって生じる材料の劣化や輝度の低下を抑制することができる。

発光層に注入された正孔は、陰極から注入された電子と再結合し励起子を生成したのち、発光材料である第２ドーパントから発光する。ここで正孔と電子とが再結合する場所は第２ドーパント分子上でも構わないが、ホスト分子上や第１ドーパント分子上で再結合してもよい。つまり正孔と電子との再結合によりホスト分子や第１ドーパント分子の励起子を生成してから、この励起子が有するエネルギーを発光材料である第２ドーパントにエネルギー移動させることで、最終的に第２ドーパントが発光すればよい。こうすることで、電子の蓄積しやすい第２ドーパントにおいて励起子を失活させてしまう消光等の現象を抑制することができるので、発光効率の低下を抑制することができる。よって、発光層内の第１ドーパントに正孔を蓄積させた上で、この第１ドーパント上で正孔と電子とを再結合させるのが好ましい。また、発光層内で消費される励起子を多くすることができるので低電圧かつ高い発光効率が得られる。さらに、第２ドーパントを効率よく発光させることができるためので発光材料の劣化も抑制できるので、連続駆動時の輝度劣化を抑制することができる。

本発明においては、ＨＯＭＯ（Ｈ）≧ＨＯＭＯ（Ｄ２）の関係が成立している。つまり、ホスト及び第２ドーパントのＨＯＭＯが同程度であっても、発光層内に含まれる材料のうち主成分となるのがホストであるため、第２ドーパントには正孔が蓄積しにくいと考えられる。ここで下記（ｃ１）の関係が成り立つのが好ましい。
（ｃ１）ＨＯＭＯ（Ｈ）＞ＨＯＭＯ（Ｄ２）

本発明の構成においては、第２ドーパントに正孔を捕捉させるにはエネルギー障壁を越えなければならない。そこで正孔を捕捉しやすい第１ドーパントを介在させることで、発光材料である第２ドーパントは不安定なカチオン状態になりにくく、材料劣化による輝度低下も抑制することができるからである。

次に、ホスト、第１ドーパント及び第２ドーパントの具体例について説明する。

本発明において、ホストは、第１ドーパント及び第２ドーパントよりも化合物自体の発光波長が短い化合物である。好ましくは、アントラセン骨格、ピレン骨格、フルオレン骨格、フルオランテン骨格、ベンゾフルオランテン骨格、テトラセン骨格、トリフェニレン骨格、クリセン骨格等から構成される化合物である。好ましくは、ピレン骨格を有する化合物である。この理由については後述する。また上述した骨格に、炭化水素式芳香環基及びアルキル基を有していてもよい。

炭化水素式芳香環基として、具体的には、フェニル基、ナフチル基、アズレニル基、アセナフチレニル基、インダセニル基、ビフェニレル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、クリセニル基、ベンゾフルオレニル基、テトラフェニル基、ナフタセニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基、ピセニル基、ペンタセニル基、ペリレニル基、ベンゾフルオランテニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。尚、この炭化水素芳香環基には、さらに上述した炭化水素式芳香環基、アルキル基等の置換基をさらに有してもよい。

アルキル基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。

本発明者らの検討によれば、ピレン骨格を有する化合物は、電子及び正孔のいずれもが注入されたとしても化合物自体が劣化しにくい傾向にあることが判明した。一方で、本発明の有機発光素子を構成する発光層に含まれるホストは、電子及び正孔をドーパント（第１ドーパント、第２ドーパント）へ輸送する役割を果たす。このためピレン骨格を有する化合物をホストとして用いるのが好ましい。また、ピレン骨格を有する化合物は、特に、電子輸送性に優れている。即ち、ピレン骨格を有する化合物は、電子移動度が大きく、ホール移動度はそれに比べて小さい。従って、発光層にピレン骨格を有する化合物を含めると、素子を低い電圧で駆動することが可能となり、また電力効率を高めることが可能となる。

以下に、ホストの具体例を挙げる。ただし、本発明は、もちろんこれらに限定されるものではない。

本発明において、第１ドーパントは、好ましくは、良好な正孔注入性を有する化合物である。

後述するが、第２ドーパントが、電子トラップ性を持つ５員環構造を有する化合物が好ましいこと、及び第２ドーパントとの相溶性の観点から、第１ドーパントも５員環構造を有する化合物が好ましい。特に、下記に示す縮合環Ｄ１−ａ及びＤ１−ｂのいずれかを基本骨格に持つ化合物が好ましい。

上記に示す縮合環Ｄ１−ａ及びＤ１−ｂのうち、分子量の観点及び分子内に広がるπ共役の広さという観点から、縮合環Ｄ１−ｂを基本骨格に持つ化合物がより好ましい。

また、分子間相互作用を抑制するために上記Ｄ１−ａ、Ｄ１−ｂの基本骨格に立体障害の大きい置換基、例えば、ターシャリーブチル基、フェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基、３，５−ジメチルフェニル基、２，６−ジエチルフェニル基、メシチル基、３−ｉｓｏ―プロピルフェニル基、３−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ｉｓｏ―プロピルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の置換基を有していることがより好ましい。

以下に、第１ドーパントの具体例を挙げる。ただし、本発明は、もちろんこれらに限定されるものではない。

本発明において、第２ドーパントは、（ｂ）の関係を満たすことを前提として、ホストのＬＵＭＯを考慮した上で適宜選択される。ホストのＬＵＭＯは、一般的には、−２．７ｅＶ程度であるので、ＬＵＭＯ（Ｄ２）は、好ましくは、−３．１ｅＶ以下である。

第２ドーパントは、好ましくは、基本骨格中に５員環構造を有する化合物である。５員環構造は電子吸引性を有し電子をトラップする性質を有するからである。また本発明においては、｜ＬＵＭＯ（Ｄ２）−ＬＵＭＯ（Ｈ）｜の値は大きい方が好ましいので、第２ドーパントは、より好ましくは、基本骨格中に２個以上の５員環構造を有する化合物である。基本骨格中に２個以上の５員環構造を有することで、ＬＵＭＯが下がりやすく、発光層内の電子をより捕捉しやすくなるため、結果として電子移動度を小さくすることができるからである。

本発明者等の検討により、第２ドーパントを含んだ発光層の電子移動度は、好ましくは、１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以下であり、より好ましくは、１０^-8ｃｍ²／Ｖｓ以下である。このように、発光層内に電子移動度を小さくさせる第２ドーパントを含ませることで、発光領域を発光層の陰極側界面に局在させることができる。よって、電子が発光層内を伝導し正孔輸送層に到達することによって起こる正孔輸送層に含まれる化合物の不安定なアニオン化を防止することがきる。

ここで、発光層内の電子移動度はＴＯＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）法による過渡電流測定によって測定することが可能である。具体的な測定方法として、以下のプロセス（ｉ）乃至（ｉｉｉ）による測定がある。
（ｉ）真空蒸着法により、ＩＴＯ付ガラス基板上に約２μｍの薄膜を作製する。
（ｉｉ）対向電極としてアルミニウムを蒸着する。
（ｉｉｉ）このサンプルをＴＯＦ測定装置（ＴＯＦ−３０１、（株）オプテル社製）を用いて、４×１０⁵Ｖ／ｃｍの電界強度での値を測定する。

第２ドーパントは、好ましくは、以下の縮合環を基本骨格に持つ化合物である。

なぜなら、上記縮合環は、ＬＵＭＯが分子内に広く非局在化しており、中性状態から電子をトラップした状態の構造変化が少ないと考えられるからである。また、５員環構造を同一骨格内に２つ持つためＬＵＭＯが小さくなりやすいからである。さらに、上記の縮合環を基本骨格に持つ発光材料は、半値幅を狭くしやすく色純度の高い緑発光を得ることができるため好ましい。尚、濃度消光を抑制するために、基本骨格である上記の縮合環に立体障害の大きい置換基をさらに有していることがより好ましい。

以下に、第２ドーパントの具体例を挙げる。ただし、本発明は、もちろんこれらに限定されるものではない。

ところで発光層に含まれるホストは、キャリアを輸送する役割を有しているが、その際、ホストは供給されるキャリアによって酸化還元を繰り返している。一方、炭化水素のみからなる化合物は、酸化還元反応を繰り返しても化合物自体が劣化しにくい傾向にある。このためホストは、炭化水素のみからなる化合物にするのが好ましい。こうすることで連続駆動寿命が改善できる。

また、第１ドーパント及び第２ドーパントにおいても、ホストとの相溶性の観点から炭化水素のみからなる化合物である縮合環芳香族化合物にするのが好ましい。本発明においては、第１ドーパント又は第２ドーパントに電子が蓄積し、第１ドーパントに正孔が蓄積する。ここで第１ドーパントのアニオン状態と第２ドーパントのカチオン状態が近接していると電荷移動錯体を形成しやすく、発光効率の低下や発光色の変化が起こりやすい。特に、孤立電子対を持つような窒素原子や酸素原子等を含有している化合物では、孤立電子対を持つ原子の電荷密度が高くなるためので電荷移動錯体をより形成しやすくなる。そこで、第１ドーパント及び第２ドーパントを炭化水素のみからなる化合物にする。こうすることで、電荷移動錯体の形成が抑制できると共に、発光効率の低下や発光色の変化を抑制することができる。

また、第１ドーパントを炭化水素のみから構成することで、ヘテロ化合物と比較して化合物自体のバイポーラー性を高くすることができる。本発明においては、発光層内において第１ドーパントは正孔及び電子を蓄積する可能性があるので、第１ドーパントをバイポーラー性とすることが好ましい。また、第１ドーパントは正孔を蓄積するため、耐酸化性に優れた化合物であることが好ましい。さらに、基底状態から正孔を蓄積した状態（ＳＯＭＯ、ＳｉｎｇｌｙＯｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＯｒｂｉｔａｌ）の構造変化が少ないことが好ましい。これを実現するためには、ＬＵＭＯが分子内の比較的広い領域に非局在化することが好ましいと考えられる。

本発明において、発光層内の第１ドーパントの含有率は、好ましくは、１０重量％乃至３５重量％である。第１ドーパントの含有率が１０重量％未満であると、第１ドーパントの優れた正孔注入特性が得られなくなり駆動電圧が高くなる。またこれに付随して発光効率が低下するため好ましくない。一方、第１ドーパントの含有率が３５重量％を超えると、発光層内の電子が第１ドーパントを介して発光層内を伝導するため発光層内の電子トラップ性が低下していまい、寿命が低下してしまうため好ましくない。

一方、本発明において、上記（ａ）乃至（ｃ）の関係に加えて下記（ｄ）及び（ｅ）の関係が成り立つことが好ましい。
（ｄ）｜第２極大発光波長（Ｈ）−第１極大発光波長（Ｄ１）｜≦７ｎｍ
（ｅ）｜第２極大発光波長（Ｄ１）−第１極大発光波長（Ｄ２）｜≦７ｎｍ

（ｄ）において、第２極大発光波長（Ｈ）は、ホストの第２極大発光波長を表す。ここで第１極大発光波長とは、発光スペクトルのピークのうち一番短波長側にあるピークの波長をいう。一方、第２極大発光波長とは、発光スペクトルのピークのうち２番目に長波長側にあるピークの波長をいう。尚、第２極大発光波長を求める際にピーク波長が不明瞭な場合はピーク分離を行った上で第２極大発光波長を求める。また（ｅ）において、第２極大発光波長（Ｄ１）は、第１ドーパントの第２極大発光波長を表す。

エネルギー移動は、ドナー分子の発光スペクトルとアクセプター分子の吸収スペクトルが重なる領域において等しいエネルギーにある準位の間で起こる。そして本発明の有機発光素子を構成する発光層に含まれる第１ドーパントや第２ドーパントは、いずれかがバイポーラー性を持つと共に、基底状態から励起状態への構造変化が少ない化合物である。従って、第１ドーパントや第２ドーパントの発光スペクトルの第１極大発光波長は、吸収スペクトルの第１極大吸収波長に対応しており波長はほぼ同等だと考えられる。よって、第１ドーパントよりエネルギー移動を受ける第２ドーパントの第１極大発光波長付近に第１ドーパントの発光ピークが存在することが好ましい。より好ましくは、（ｅ）の関係が成り立つことが好ましい。これにより、第１ドーパントから第２ドーパントへエネルギー移動が起こりやすくなり、本発明の効果が得られやすくなる。また（ｄ）の関係が成り立つことにより、（ｅ）の関係が成り立つ場合と同様に本発明の効果が得られやすくなる。

ところで第２ドーパントは、蛍光性（一重項励起状態からの発光）であっても、りん光性（三重項励起状態からの発光）であってもよい。第２ドーパントとしてりん光性発光材料を用いる場合、発光層に含まれる他の材料は、りん光性発光材料よりも高い三重項エネルギーを持つことが、発光材料から効率よく発光を得るために必要である。

次に、本発明の有機発光素子を構成する他の部材について説明する。

正孔注入層や正孔輸送層の構成材料である正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔注入を容易にし、また注入された正孔を発光層に輸送する優れた移動度を有することが好ましい。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、フェニルジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、カルバゾール誘導体、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、ポリフィリン誘導体、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。

電子注入層や電子輸送層の構成材料であ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、正孔輸送材料の正孔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、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、アントラセン誘導体、クリセン誘導体、フルオレン誘導体、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、フルオランテン誘導体、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はホールブロック層としても使用できる。

陽極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を２種類以上混合してなる合金、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、複数種類を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよいし、多層で構成されていてもよい。

一方、陰極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これらを２種類以上混合してなる合金（例えば、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）が使用できる。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、複数種類を併用して使用してもよい。また、陰極は一層で構成されていてもよいし、多層で構成されていてもよい。また陰極と電子輸送層との間に、電子輸送材料とアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはその酸化物の共蒸着層を電子注入層として形成することもできる。電子注入層は駆動電圧の低電圧化に効果的である。

本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、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用いられる。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事も可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作成し、それに接続して素子を作成することも可能である。

尚、作製した素子に対して、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。

本発明の有機発光素子を構成する有機化合物層は、種々の方法により形成される。一般的には、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、これらの樹脂は、ホモポリマーであってもよいし共重合体ポリマーであってもよい。さらに、これらの樹脂は、一種類を単独で使用してもよいし、複数種類を併用して使用してもよい。一方で、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物を併用してもよい。

本発明の有機発光素子は、単一のデバイスとして使用してもよいし、あるいは複数組み合わせて装置やアレイの態様で使用してもよい。有機発光素子が複数組み合わせてなる有機発光装置の場合、構成部材である有機発光素子を、例えば、パッシブ駆動あるいはアクティブマトリクス駆動で発光させる。また有機発光素子が複数組み合わせてなる有機発光装置の場合、各素子の発光色は、単一色であってもよいし、二種類以上であってでもよい。各素子の発光色が二種類以上である場合、フルカラー発光が可能となる。また本発明の有機発光素子は、基板側から光を取り出すことができるいわゆるボトムエミッション構造であってもよく、基板側とは反対の側から光を取り出すいわゆるトップエミッション構造であってもよい。また素子に相当する構造が少なくとも一つ積層されている、いわゆるタンデム構造を形成してもよい。

本発明の有機発光素子は、照明やディスプレイや電子写真方式の画像形成装置の露光光源としても利用できる。照明に用いる場合、有機発光素子は１つでもよい。ディスプレイや電子写真方式の画像形成装置の露光光源には複数の有機発光素子を利用することが好ましい。ディスプレイとはテレビジョンやパソコンの表示部や電子機器に搭載される表示部といった画像表示装置のことである。電子機器に搭載される表示部として好ましくは車内の表示部であったり、デジタルカメラの画像表示部であったり、あるいは複写機やレーザービームプリンターといった事務機器の操作パネルをあげることができる。

ところでモバイル機器における表示装置には、電源の制限から、特に低消費電力であることが望まれている。ここで本発明の有機発光素子を備えているデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のモバイル機器に搭載するＲＧＢフルカラー表示装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図３は、本発明の有機発光素子を備えている表示装置を示す断面模式図である。図３の表示装置２０は、本発明の有機発光素子を表示部の画素、特に、緑（Ｇ）画素に有しているのが好ましい。尚、図３の表示装置の製造方法については、後述する実施例で詳細に述べる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［合成例１］例示化合物Ｄ１−２０の合成
下記に示される合成スキームにより、第１ドーパントである例示化合物Ｄ１−２０を合成した。

（１）ＸＸ−２の合成
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，９１，９１８（１９６９）に記載されている方法に従い、ＸＸ−１からＸＸ−２を合成した。

（２）ＸＸ−４の合成
２０ｍＬの反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−２：１．８ｇ（７．７ｍｍｏｌ）
ＸＸ−３：１．６ｇ（７．７ｍｍｏｌ）
トルエン：１０ｍＬ
エタノール：１００ｍＬ

次に、反応溶液を攪拌しながら、０．５Ｎ−水酸化カリウムエタノール溶液（２０ｍＬ）をゆっくり滴下した。次に、反応溶液を７５℃に加熱し、この温度（７５℃）で３時間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、析出した結晶を濾過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することにより、ＸＸ−４を１．８ｇ（収率５８％）を得た。

（３）例示化合物Ｄ１−２０の合成
５０ｍｌの反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−４：０．９ｇ（２．２ｍｍｏｌ）
ＸＸ−５：０．８ｇ（４．４ｍｍｏｌ）
キシレン：６０ｍＬ

次に、反応溶液を還流させながら１時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム／ヘキサン＝１／５）で分離精製を行った。次に、トルエン−エタノールから再結晶することにより、例示化合物Ｄ１−２０を黄色粉末として０．２ｇ（０．３８ｍｍｏｌ、収率１８％）を得た。

マススペクトル（ＭＳ）測定と核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）測定の測定により、化合物の構造確認を行った。即ち、マトリックス支援レーザ脱離イオン化法マススペクトル（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）測定によりこの化合物のＭ⁺である５０４を確認した。またＮＭＲの測定結果を以下に示す。

¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ₃，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．５７（ｄ，１Ｈ），８．３７（ｄ，１Ｈ），８．１９（ｓ，１Ｈ），８．１６（ｓ，１Ｈ），７．８５（ｍ，２Ｈ），７．８１−７．６４（ｍ，１０Ｈ），７．６０（ｍ，２Ｈ），７．５１−７．４５（ｍ，２Ｈ），７．４０（ｍ，２Ｈ），６．８２（ｓ，１Ｈ），６．６９（ｓ，１Ｈ）．

［合成例２］例示化合物Ｄ１−２５の合成
（１）ｘｘ−８の合成

反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−６：４０ｇ（１７０ｍｍｏｌ）
ＸＸ−７：６．２ｇ（４２ｍｍｏｌ）
ＡｌＣｌ₃：１０ｇ

次に、反応容器内にアルゴンを導入することで反応系内をアルゴン雰囲気にした。次に、反応溶液を８０℃に加熱し、この温度（８０℃）で２時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、ＨＣｌ水溶液（１．０Ｍ）を加えた。次に、クロロホルムを加えて分液操作を行い、有機層を回収した。次に、この有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をトルエンで再結晶することによりｘｘ−８を９．２ｇ（収率５６％）得た。

（２）ｘｘ−９の合成

反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−８：６ｇ（１５．６ｍｍｏｌ）
濃硫酸：３０ｍｌ

次に、反応容器内にアルゴンを導入することで反応系内をアルゴン雰囲気にした。次に、反応溶液を１３０℃に加熱し、この温度（１３０℃）で２時間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、析出した結晶をろ過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することによりｘｘ−９を３．６ｇ（収率６３％）得た。

（３）ｘｘ−１１の合成

反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−９：３ｇ（８．２ｍｍｏｌ）
ＸＸ−１０：２．５ｇ（８．２ｍｍｏｌ）
トルエン：４０ｍｌ
エタノール：１０ｍｌ
２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液：１０ｍｌ

次に、反応容器内にアルゴンを導入することで反応系内をアルゴン雰囲気にした。次に、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム１５０ｍｇを加えた。次に、反応溶液を７５℃に加熱し、この温度（７５℃）で１２時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、析出した結晶をろ過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することによりｘｘ−１１を２．４ｇ（収率６４％）得た。

（４）ｘｘ−１２の合成

反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−１１：２ｇ（４．４ｍｍｏｌ）
ジアザビシクロウンデセン：２ｇ
ジメチルホルムアミド：１００ｍｌ

次に、反応容器内にアルゴンを導入することで反応系内をアルゴン雰囲気にした。次に、ビス（トリフェニルホスフィン）パラジウムジクロライド１５０ｍｇを加えた。次に、反応溶液を１２０℃に加熱し、この温度（１２０℃）で２時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、析出した結晶をろ過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することによりｘｘ−１２を１ｇ（収率６０％）得た。

（５）ｘｘ−１３の合成

反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ｘｘ−１２：１ｇ（２．６ｍｍｏｌ）
ＴＨＦ：５０ｍＬ

次に、反応容器内にアルゴンを導入して反応系内をアルゴン置換した後、ドライアイス浴で−７８℃に冷却した。次に、フェニルリチウム溶液（１．９Ｍ）４ｍＬを滴下した後、反応溶液を室温で２時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を氷水内に注いだ後、酢酸エチルを加えて分液操作を行い、有機層を回収した。次に、この有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させた後、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クロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／酢酸エチル＝３／１）で分離精製を行った。次に、トルエン−エタノールから再結晶することにより、ｘｘ−１３を６３０ｍｇ（収率４５％）得た。

（６）例示化合物Ｄ１−２５の合成

５０ｍＬの反応容器に、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ｘｘ−１３：０．５ｇ（０．９ｍｍｏｌ）
ＮａＨ₂ＰＯ₂・Ｈ₂Ｏ：１．６ｇ（１９ｍｍｏｌ）
ヨウ化カリウム：１．２ｇ（７．５ｍｍｏｌ）
酢酸：５０ｍＬ

次に、反応容器内にアルゴンを導入することで反応系内をアルゴン雰囲気にした。次に、反応溶液を８０℃に加熱し、この温度（８０℃）で１２時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を氷水に注ぎ、析出した結晶をろ過し、粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタン／トルエン＝６／１）で分離精製を行った。次に、トルエン−エタノールから再結晶することにより、例示化合物Ｄ１−２５を黄色粉末として６１ｍｇ（収率１４％）を得た。

マススペクトル（ＭＳ）測定と核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）測定の測定により、化合物の構造確認を行った。即ち、マトリックス支援レーザー脱離イオン化マススペクトル（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）測定によりこの化合物のＭ＋である５０４を確認した。また、ＮＭＲの測定結果を以下に示す。
¹Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．６４（ｄ，１Ｈ），８．４５（ｄ，１Ｈ），８．２８（ｓ，１Ｈ），８．１６（ｓ，１Ｈ），８．１１（ｓ，１Ｈ）７．９５（ｍ，２Ｈ），７．７５−７．５５（ｍ，１４Ｈ），７．３６−７．３３（ｍ，３Ｈ）

［実施例等で使用した化合物について］
後述する実施例及び比較例において使用した材料のうち、ホスト、第１ドーパント又は第２ドーパントとして使用した材料を以下に列挙する。

上記に列挙したホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、第１極大発光波長、第２極大発光波長を表１に示す。

尚、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯは、以下に示す方法により評価した。

（ｉ）ＨＯＭＯ
真空蒸着法により薄膜（膜厚２０ｎｍ）を作製し、光電子分光装置（理研計器（株）社製、ＡＣ−２）を用いて、大気下における光電子分光測定により評価した。

（ｉｉ）ＬＵＭＯ
真空蒸着法により薄膜（膜厚２０ｎｍ）を作製し、紫外−可視光吸収スペクトルが立ち上がり始める波長から算出したエネルギーギャップより求めた。尚、紫外−可視光吸収スペクトルは、日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いて測定した。

［実施例１］
図１（ｄ）に示されるトップエミッション構造の有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。

スパッタリング法により、支持体であるガラス基板（基板１）上に、アルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を成膜し、下部反射電極を形成した。このとき下部反射電極の膜厚を１００ｎｍとした。次に、スパッタリング法により、下部反射電極上にＩＴＯを成膜し下部透明電極を形成した。このとき透明電極の膜厚を８０ｎｍとした。尚、下部反射電極及び下部透明電極は陽極２として機能する。

次に、スピンコーターで塗布することにより、陽極２を含めた基板上に、アクリル製の樹脂膜を成膜した。このとき樹脂膜の膜厚は１．５μｍであった。次に、フォトリソグラフィにより、陽極の周辺部に素子分離膜形成されるように、樹脂膜について所望のパターニングを行った。この際に半径３ｍｍの開口部を設けた。次に、素子分離膜まで形成された基板を、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た。次に、当該基板をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、この基板の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。

次に、真空蒸着法により、陽極２上に、下記に示される化合物１を成膜し正孔輸送層６を形成した。このとき正孔輸送層６の膜厚を１１０ｎｍとした。

次に、真空蒸着法により、正孔輸送層６上に、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１］：［Ｄ２−７］＝６８：３０：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を２０ｎｍとした。

次に、真空蒸着法により、発光層３上に、下記に示される化合物２を成膜し電子輸送層７を形成した。このとき電子輸送層７の膜厚を２０ｎｍとした。

次に、真空蒸着法により、電子輸送層７上に、上記化合物２と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が２０重量％となるように共蒸着して電子注入層９を形成した。このとき電子注入層９の膜厚を６０ｎｍとした。

次に、スパッタリング法により、電子注入層９上に、ＩＴＯを成膜して上部透明電極（陰極４）を形成した。このとき上部透明電極の膜厚を３０ｎｍとした。次に、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、陰極４まで形成した基板１を、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。以上により、有機発光素子１４を得た。

得られた有機発光素子について、電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ²の電流を印加した時の発光効率及び電圧を評価した。また電流密度が１００ｍＡ／ｃｍ²になるように電圧を印加した時において、輝度が９０％に減少するまでの時間（耐久時間）を評価した。結果を表２に示す。

［実施例２］
実施例１において、第１ドーパントとしてＤ１−１の代わりにＤ１−１０を使用した。そしてホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１０］：［Ｄ２−７］＝８２：１５：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これらを除いては実施例１と同様の方法により有機発光素子を得た。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表２に示す。

［実施例３］
実施例２において、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１０］：［Ｄ２−７］＝６８：３０：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例２と同様の方法により有機発光素子を得た。

［実施例４］
実施例２において、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１０］：［Ｄ２−７］＝５８：４０：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例２と同様の方法により有機発光素子を得た。

［比較例１］
実施例１において、第１ドーパント（Ｄ１−１）を使用せず、ホスト（Ｈ−１）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ２−７］＝９８：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例１と同様の方法により有機発光素子を得た。

［比較例２］
実施例２において、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１０］：［Ｄ２−７］＝４８：５０：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例２と同様の方法により有機発光素子を得た。

［比較例３］
実施例２において、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−２）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−１０］：［Ｄ２−７］＝２８：７０：２なるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例２と同様の方法により有機発光素子を得た。

［比較例４］
実施例１において、発光層の構成材料として、第１ドーパント（Ｄ１−１）の代わりに、上記化合物１を使用した。また発光層を形成する際に、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（化合物１）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［化合物１］：［Ｄ２−７］＝８８：１０：２なるように共蒸着して発光層３を形成した。これらを除いては実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。

［比較例５］
比較例４において、ホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（化合物１）及び第２ドーパント（Ｄ２−７）を、重量比にして［Ｈ−１］：［化合物１］：［Ｄ２−７］＝６８：３０：２なるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては、比較例４と同様に有機発光素子を作製した。

表２より、実施例（実施例１乃至４）と比較例１とを比較すると、効率、電圧、耐久時間が改善していることがわかる。また実施例（実施例１乃至４）で作製した有機発光素子の発光スペクトルは、比較例１で作製した有機発光素子の発光スペクトルとほぼ同じである。しかし第１極大発光波長が第２ドーパントよりも短波長側にあるホストや第１ドーパントの発光は観測されなかった。比較例１と比較例２及び３とを比較すると、効率、電圧においては比較例２及び３の方がよいものの耐久時間が悪化した。これは発光層内の主成分が第１ドーパントであるため、第１ドーパントを介する電子の伝導が生じてしまい、本発明の効果が得られていないと考えられる。他方、比較例１と比較例４及び５とを比較すると、駆動電圧が低減されるものの、効率及び耐久時間が共に改善されなかった。これは、化合物１を第１ドーパントとして使用すると、（ａ）及び（ｂ）の要件を満たさなくなるので、発光層内に注入された電子が第２ドーパントにのみ蓄積することが原因と考えられる。また、化合物１は窒素原子を含んでいるので、電荷移動錯体の形成及び第２ドーパントに蓄積した電子による消光が発生し、発光効率の低下及び寿命の悪化が起こったと考えられる。

よって、第１ドーパントから第２ドーパントへのエネルギー移動が起こりやすくなるので、本発明の効果がより顕著に表れると考えられる。一方、比較例１と比較例２及び３とを比較すると、効率、電圧においては比較例２及び３の方がよいものの耐久時間が悪化した。これは発光層内の主成分が第１ドーパントであるため、第１ドーパントを介する電子の伝導が生じてしまい、本発明の効果が得られていないと考えられる。他方、比較例１と比較例４及び５とを比較すると、駆動電圧が低減されるものの、効率及び耐久時間が共に改善されなかった。これは、化合物１を第１ドーパントとして使用すると、（ａ）及び（ｂ）の要件を満たさなくなるので、発光層内に注入された電子が第２ドーパントにのみ蓄積することが原因と考えられる。また、化合物１は窒素原子を含んでいるので、電荷移動錯体の形成及び第２ドーパントに蓄積した電子による消光が発生し、発光効率の低下及び寿命の悪化が起こったと考えられる。

［実施例５］
実施例３において、ホストとしてＨ−１の代わりにＨ−１０を使用したことを除いては、実施例３と同様の方法により有機発光素子を作製した。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表３に示す。

［比較例６］
実施例５において、発光層を形成する際に第１ドーパント（Ｄ１−１０）を使用せず、ホスト（Ｈ−１０）及び第２ドーパント（Ｄ２−２）を、重量比にして［Ｈ−１０］：［Ｄ２−７］＝９８：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これを除いては実施例５と同様の方法により有機発光素子を作製した。

表３より、実施例５と比較例６とを比較すると、効率、電圧、耐久時間において改善がなされていることがわかる。また、ホストや第１ドーパントに由来する発光は観測されなかった。

［実施例６］
実施例１において、第１ドーパントとして、Ｄ１−１の代わりにＤ１−２０を使用し、第２ドーパントとして、Ｄ２−７の代わりにＤ２−１５を使用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。

得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表４に示す。

［実施例７］
実施例６において、ホストとして、Ｈ−１の代わりにＨ−５を使用したことを除いては、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。

［比較例７］
実施例６において、ホストとして、Ｈ−１の代わりに化合物３を使用したことを除いては、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。

実施例６では比較例１と比較して、効率、電圧、耐久時間が改善している。比較例７においては、第１ドーパント材料を用いなかった場合よりも効率、電圧、耐久時間は改善されず、実施例７乃至８と比較しても、効率、電圧、耐久時間は悪化していた。一方、実施例７乃至８及び比較例７において、ホストや第１ドーパントの発光は観測されず、第２ドーパント由来の発光スペクトルのみが観測された。

［実施例８］
図１（ｆ）に示されるトップエミッション構造の有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。まず実施例１と同様の方法で、基板１上に陽極２及び素子分離膜を形成した。次に、実施例１と同様の方法で陽極２上に正孔輸送層を形成した。次に、真空蒸着法により、正孔輸送層６上にホスト（Ｈ−１）、第１ドーパント（Ｄ１−２５）及び第２ドーパント（Ｄ２−１５）を、重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−２５］：［Ｄ２−１５］＝６８：３０：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を２０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、発光層３上に、下記に示される化合物４を成膜し、ホール／エキシトンブロッキング層８を形成した。このときホール／エキシトンブロッキング層８の膜厚を１０ｎｍとした。

次に、真空蒸着法により、ホール／エキシトンブロッキング層８上に、化合物２を成膜し電子輸送層７を形成した。このとき電子輸送層７の膜厚を１０ｎｍとした。以下、実施例１と同様の方法により、電子注入層９及び陰極を形成すること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、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表５に示す。

［実施例９］
実施例８において、第１ドーパントとして、Ｄ１−２５の代わりにＤ１−４１を使用したことを除いては、実施例８と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表５に示す。

［実施例１０］
図１（ｇ）に示されるトップエミッション構造の有機発光素子を、以下に示す方法で作製した。まず実施例１と同様の方法で、基板１上に陽極２及び素子分離膜を形成した。次に、真空蒸着法により、陽極２上に、化合物１を成膜し正孔注入層７を形成した。このとき正孔輸送層７の膜厚を１００ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、正孔注入層７上に、下記に示される化合物５を成膜し正孔輸送層６を形成した。このとき正孔輸送層６の膜厚を１０ｎｍとした。

以下、実施例１と同様の方法により、発光層３、電子輸送層６、電子注入層９及び陰極４を形成すること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、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表５に示す。

［比較例８］
実施例８において、第１ドーパントを使用せず、ホスト（Ｈ−１）及び第２ドーパント（Ｄ２−１５）を、重量比において［Ｈ−１］：［Ｄ２−１５］＝９８：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これらを除いてはこれらを除いては実施例８と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表５に示す。

［比較例９］
実施例１０において、第１ドーパントを使用せず、ホスト（Ｈ−１）及び第２ドーパント（Ｄ２−１５）を、重量比において［Ｈ−１］：［Ｄ２−１５］＝９８：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。これらを除いてはこれらを除いては実施例１０と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について、実施例１と同様の方法により評価した。結果を表５に示す。

上記表５より、実施例（実施例８、９）と比較例８とを比較すると、実施例の方が効率、電圧、耐久時間の点で改善されていることがわかる。またホストや第１ドーパントに由来する発光は観測されなかった。一方、上記表５より実施例１０と比較例９とを比較すると、実施例の方が効率、電圧、耐久時間の点で改善されていることがわかる。またホストや第１ドーパントに由来する発光は観測されなかった。

また実施例１、３、５乃至９、並びに比較例５及び７について、本発明の構成要件である（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の関係を満たしているか否か、並びに本発明の効果が表れているか否かについて評価した。結果を表６に示す。具体的には、第１極大発光波長において、（ａ）の関係を満たしていれば○とし、満たしていなければ×とした。一方、ＬＵＭＯにおいて、（ｂ）の関係を満たしていれば○とし、満たしていなければ×とした。他方、ＨＯＭＯにおいて、（ｃ）の関係を満たしていれば○とし、満たしていなければ×とした。尚、効果に関しては第１ドーパントを含まない有機発光素子よりも効率、電圧、耐久時間がすべて改善したものを○とし、改善しなかったものを×とした。

次に、実施例１、３、５乃至９について、（ｄ）及び（ｅ）の関係を満たしているか否かについて評価した。結果を表７に示す。ここで表７には、｜第２極大発光波長（Ｈ）−第１極大発光波長（Ｄ１）｜の値及び｜第２極大発光波長（Ｄ１）−第１極大発光波長（Ｄ２）｜の値、並びに耐久時間が示されている。

上記表７の結果から、実施例１、３、５乃至９における有機発光素子を表示装置のアレイとして使用した場合、以下に述べる事項が判明する。仮に、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２と設定した場合において、耐久時間は、それぞれ７．７万時間、１２万時間、８．９万時間、１１万時間、８．９万時間、１３万時間、４．５万時間と概算される。ここで表示装置として使用する場合、発光部分の輝度が１０％以上低下すると色ずれ等に問題が生じるため、実用化に向けて、輝度１０％劣化時間は８万時間以上がより好ましい。ところで表７より、実施例３及び５乃至９で使用した第１ドーパントは共に使用したホスト及び第２ドーパントとの間で下記（ｄ）及び（ｅ）の関係を満たしている。
（ｄ）｜第２極大発光波長（Ｈ）−第１極大発光波長（Ｄ１）｜≦７ｎｍ
（ｅ）｜第２極大発光波長（Ｄ１）−第１極大発光波長（Ｄ２）｜≦７ｎｍ

よって、ホストから第１ドーパントへのエネルギー移動及び第１ドーパントから第２ドーパントへのエネルギー移動が起こりやすくなるので実施例１と比較して本発明の効果が顕著に表れていると考えられる。よって、上記（ｄ）及び（ｅ）を満たす有機発光素子は、より実用的であるといえる。

［実施例１１］
図３に示される表示装置を、以下に示す方法により作製した。まず基板１上に、低温ポリシリコンからなり有機発光素子を駆動するのに必要なＴＦＴ駆動回路２１、及び平坦化膜２２を順次形成した。次に、平坦化膜２２上に、陽極２及び画素分離膜２５を所望の位置に設けた。ここでＴＦＴ駆動回路は、例えば、（６４０×３色）×４８０の画素が対角３．５インチのサイズで二次元的に配列されたものである。一方、図３の表示装置２０は、陽極２が、例えば、膜厚５０ｎｍのＡｇ合金薄膜から反射膜２３と、膜厚６０ｎｍのＩＴＯ薄膜からなる透明電極２４とがこの順で積層される積層電極膜である。また各画素に設けられる陽極２は、平坦化膜２２に形成されたコンタクトホール（不図示）を通じ、ＴＦＴ駆動回路２１に接続されている。また各画素間には、ポリイミド樹脂からなる画素分離膜２５が形成されている。

次に、上記基板１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た。次に、基板１をＩＰＡで煮沸洗浄した後乾燥させた。次に、基板１の表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施した。次に、処理した基板１を真空装置に導入した後、後述する有機化合物層及び陰極を形成することで発光色が三色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のいずれかである有機発光素子を複数備える表示装置を作製した。

まず始めに、真空蒸着法により、化合物１を成膜し全画素に共通する正孔注入層７を形成した。このとき正孔注入層７の膜厚を６０ｎｍとした。次に、シャドーマスクを用いて、青色画素に相当する領域に選択的に化合物５を成膜し、正孔輸送層５を形成した。このとき正孔注入層の膜厚を１０ｎｍとした。次に、下記に示される化合物６及び化合物７を重量比にして［化合物６］：［化合物７］＝９５：５となるように共蒸着して青色発光層３１を形成した。このとき青色発光層３１の膜厚を３５ｎｍとした。

次に、シャドーマスクを用いて、緑色画素に相当する領域に選択的に化合物１を成膜し正孔注入層７の膜厚を調整した。このとき緑色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は５０ｎｍであった。次に、ホスト（Ｈ１−１）、第１ドーパント（Ｄ１−２５）、及び第２ドーパント（Ｄ２−１５）を重量比にして［Ｈ−１］：［Ｄ１−２５］：［Ｄ２−１５］＝６８：３０：２となるように共蒸着して緑色発光層３２を形成した。このとき、緑色発光層３２の膜厚を２０ｎｍとした。

次に、シャドーマスクを用いて、赤色画素に相当する領域に選択的に化合物１を成膜し正孔注入層７の膜厚を調整した。このとき赤色画素に相当する領域に選択的に成膜された薄膜の膜厚は１２０ｎｍであった。次に、下記に示される化合物８及び化合物９を、重量比にして［化合物８］：［化合物９］＝９０：１０となるように共蒸着して赤色発光層３３を形成した。このとき赤色発光層３３の膜厚を３０ｎｍとした。

次に、真空蒸着法により、化合物２を成膜し全画素に共通する電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を２０ｎｍとした。次に、真空蒸着法により、電子輸送層６上に、化合物３と炭酸セシウムとを、層中のセシウム濃度が２０重量％となるように共蒸着して電子注入層７を形成した。このとき電子注入層７の膜厚を６０ｎｍとした。次に、スパッタリング法により、電子注入層７上に、ＩＴＯを成膜して上部透明電極（陰極４）を形成した。このとき上部透明電極の膜厚を３０ｎｍとした。

次に、有機発光素子が形成されている基板を、窒素雰囲気下のグローブボックス内において、乾燥材を入れたガラスキャップにより封止した。最後に、ガラスキャップ上には、外光反射防止の目的で、円偏向板２８を設けた。以上により表示装置を得た。

得られた表示装置を駆動すると、輝度が高く耐久性の良好な鮮明なフルカラー動画表示が得られた。また、電源容量に限りのあるモバイル機器等の表示装置として、消費電力の観点からも有効であった。

以上のことから本発明の有機発光素子は長寿命であるといえる。

１：基板、２：陽極、３：発光層、４：陰極、５：正孔輸送層、６：電子輸送層、７：正孔注入層、８：ホール／エキシトンブロッキング層、９：電子注入層、１１（１２，１３，１４，１５，１６，１７）：有機発光素子、２０：表示装置、２１：ＴＦＴ駆動回路、２２：平坦化膜、２３：反射膜、２４：透明電極、２５：画素分離膜、２６：キャップガラス、２７：乾燥材、２８：円偏向板、３１：青色発光層、３２：緑色発光層、３３：赤色発光層

Claims

陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持され少なくとも発光層を含む有機化合物層と、から構成され、
該発光層が、主成分であるホストと、第１ドーパントと、第２ドーパントと、を有し、
下記（１）及び（２）の関係
（１）ＬＵＭＯ（Ｈ）＞ＬＵＭＯ（Ｄ２）
（２）ＨＯＭＯ（Ｈ）≧ＨＯＭＯ（Ｄ２）
を満たす有機発光素子において、
該ホストと、該第１ドーパントと、該第２ドーパントとの間に下記（ａ）乃至（ｃ）の関係が成り立ち、第２ドーパントのみが発光することを特徴とする、有機発光素子。
（ａ）第１極大発光波長（Ｈ）＜第１極大発光波長（Ｄ１）＜第１極大発光波長（Ｄ２）
（ｂ）ＬＵＭＯ（Ｄ２）＜ＬＵＭＯ（Ｄ１）＜ＬＵＭＯ（Ｈ）
（ｃ）ＨＯＭＯ（Ｄ２）≦ＨＯＭＯ（Ｈ）＜ＨＯＭＯ（Ｄ１）
（（ａ）において、第１極大発光波長（Ｈ）、第１極大発光波長（Ｄ１）及び第１極大発光波長（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントの第１極大発光波長を表す。（ｂ）において、ＬＵＭＯ（Ｈ）、ＬＵＭＯ（Ｄ１）及びＬＵＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＬＵＭＯを表す。（ｃ）において、ＨＯＭＯ（Ｈ）、ＨＯＭＯ（Ｄ１）及びＨＯＭＯ（Ｄ２）は、それぞれホスト、第１ドーパント、第２ドーパントのＨＯＭＯを表す。）
前記ホスト、前記第１ドーパント及び前記第２ドーパントが炭化水素のみからなる化合物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。
前記発光層内の前記第１ドーパントの含有率が１０重量％乃至３５重量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機発光素子。
さらに下記（ｄ）及び（ｅ）の関係が成り立つことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
（ｄ）｜第２極大発光波長（Ｈ）−第１極大発光波長（Ｄ１）｜≦７ｎｍ
（ｅ）｜第２極大発光波長（Ｄ１）−第１極大発光波長（Ｄ２）｜≦７ｎｍ
（（ｄ）において、第２極大発光波長（Ｈ）は、ホストの第２極大発光波長を表す。（ｅ）において、第２極大発光波長（Ｄ１）は、第１ドーパントの第２極大発光波長を表す。）