JPWO2011148909A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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Abstract

陽極と、陰極と、前記陽極及び前記陰極間に少なくとも正孔輸送層、第一の発光層、第二の発光層、及び電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一の発光層は、第一のホスト材料と第一の発光材料とを含有し、前記第二の発光層は、前記第一の発光層の前記陰極側に連続して形成され、第二のホスト材料と第二の発光材料とを含有し、前記第二のホスト材料は、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかであり、前記第一の発光材料及び前記第二の発光材料は、互いに異なる金属錯体である。

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と略記する場合がある。)に関する。
有機EL素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注入された電子との再結合エネルギーによって、発光材料が発光する原理を利用した自発光素子である。
イーストマン・コダック社のC.W.Tangらにより、低電圧で駆動する積層型の有機EL素子の報告がなされて以来、有機物質を構成材料とする研究が盛んに行われている。
また、発光材料として燐光発光材料を利用する、燐光型の有機EL素子も提案されている。燐光型の有機EL素子は、燐光発光材料の励起状態の一重項状態と三重項状態とを利用することにより、高い発光効率を達成できる。これは、発光層内で正孔と電子とが再結合する際にはスピン多重度の違いから一重項励起子と三重項励起子とが1:3の割合で生成すると考えられているので、蛍光発光材料のみを使用した場合と比較して、3〜4倍の発光効率を達成できると考えられるからである。
そして、二層以上の発光層を設けて、発光効率の向上を図った有機EL素子が提案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
特許文献1及び非特許文献1には、連続した第一の発光層及び第二の発光層を備えた有機EL素子が開示されている。
特許文献1の有機EL素子では、第二の発光層のホスト材料として、第一の発光層のホスト材料よりも電子輸送性が高いモノアジン誘導体が採用されている。また、第一の発光層及び第二の発光層の発光材料には、ともに同一のオルトメタル化錯体が採用されている。
一方、非特許文献1の有機EL素子では、第一の発光層及び第二の発光層の発光材料として、異なるオルトメタル化錯体が採用されている(図1、device A参照)。
特開2001−319779号公報
Gregor Schwartz、外3名、「Reduced efficiency roll-off in high-efficiency hybrid white organic light-emitting diodes」、APPLIED PHYSICS LETTERS 2008年 92巻、p.053311-1〜053311-3
しかしながら、特許文献1に記載の有機EL素子では、第一の発光層及び第二の発光層の発光材料が同一のオルトメタル化錯体であるため、実用化を考慮した場合、発光効率、電流効率、耐久性が低いという問題がある。
一方、非特許文献1に記載の有機EL素子では、第一の発光層及び第二の発光層の発光材料として、異なるオルトメタル化錯体を用いているが、非特許文献1の図3に示すように、約600nmの発光ピークのみ強く得られている。すなわち、非特許文献1に記載の有機EL素子では、実質的に赤色の発光しか得られないので、発光バランスが悪い。
本発明の目的は、照明用途やバックライト等の面光源として好適であり、低電圧で発光効率及び電流効率が高く、耐久性に優れた有機EL素子を提供することである。また、本発明の目的は、輝度を上昇させたときに生じる色ずれが極めて小さい有機EL素子を提供することである。さらに、本発明の目的は、複数の発光層からそれぞれバランスの良く発光させることができる有機EL素子を提供することである。
(1)本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、陰極と、前記陽極及び前記陰極間に少なくとも正孔輸送層、第一の発光層、第二の発光層、及び電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記第一の発光層は、第一のホスト材料と第一の発光材料とを含有し、前記第二の発光層は、前記第一の発光層の前記陰極側に連続して形成され、第二のホスト材料と第二の発光材料とを含有し、前記第二のホスト材料は、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかであり、前記第一の発光材料及び前記第二の発光材料は、互いに異なる金属錯体であることを特徴とする。
(2)本発明では、前記第一のホスト材料及び前記第二のホスト材料は、互いに異なることが好ましい。
(3)本発明では、前記第一のホスト材料は、アミン誘導体であることが好ましい。
(4)本発明では、前記アミン誘導体は、下記式(1)〜(7)で示される化合物であることが好ましい。
(式(1)中、Ar〜Arは、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜30のアリール基、又は、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基である。
式(2)〜(7)中、Ar〜Ar16は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜40のアリール基、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基、芳香族アミノ基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基、及び芳香族複素環基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基のうちのいずれかである。
式(1)〜(7)中、Ar〜Ar16は、ラダー型フラン基でも良い。
式(1)〜(7)中、ArとAr、ArとAr、ArとAr、ArとAr、Ar10とAr11、Ar12とAr13、Ar15とAr16は互いに結合し、環を形成しても良い。
式(2),(4),(6),(7)中、L〜Lは、直接結合または炭素数1〜30の連結基である。
式(1)〜(7)中、R〜R23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
式(4)、(6)、(7)中、X〜Xは、それぞれ硫黄原子、酸素原子、及びモノアリール基により置換された窒素原子のうちのいずれかである。)
(5)本発明では、前記第二のホスト材料は、カルバゾール骨格を有することが好ましい。
(6)本発明では、前記第二のホスト材料は、下記式(8)〜(12A)で示される化合物であることが好ましい。
(式(8)〜(11)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。
式(8)〜(11)中、R110及びR111は、上記Rと同様である。
式(8)〜(11)中、nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。
式(12)、(12A)中、Xは、N又はCHであり、Nの数は1〜4である。
式(12)中、R121〜R128は、それぞれ水素原子、アリール基、アルキル基、及び式(12A)の骨格が連結されている構造のいずれかである。
121〜R128に式(12A)の骨格が連結されている構造は、R121とR122、R122とR123、R123とR124、R125とR126、R126とR127、及びR127とR128のうちの少なくともいずれかが式(12A)の骨格に結合した構造である。
式(12A)中、R129は、水素原子、アリール基、及びアルキル基のうちのいずれかである。)
(7)本発明では、前記第二のホスト材料は、下記式(8A)〜(11A)で示される化合物であることが好ましい。
(式(8A)〜(11A)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ水素原子、置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。ただし、式(8A)、(9A)、(11A)では、Ar101〜Ar103の全てが水素原子である場合はなく、式(10A)では、Ar101〜Ar104の全てが水素原子である場合はない。
式(8A)〜(11A)中、R110〜R112は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
式(8A)〜(11A)中、nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。)
(8)本発明では、前記第二のホスト材料は、下記式(13)で示される化合物であることが好ましい。
(式(13)中、Aは、置換基を有しても良い環形成炭素数が1〜30の含窒素複素環基(ただし、置換基を有しても良いカルバゾリル基および置換基を有しても良いインドリル基を除く)である。Aは、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、又は置換基を有しても良い環形成炭素数1〜30の含窒素複素環基である。
,Xは、互いに独立して、単結合、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずかである。
〜Yは、それぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、シアノ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜10のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数が6〜30のアリールシリル基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずれかである。なお、隣接するY〜Y同士が互いに結合を形成し、環構造を形成しても良い。
p,qはそれぞれ1〜4の整数のうちのいずれかであり、r,sはそれぞれ1〜3の整数のうちのいずれかである。
なお、p,qがそれぞれ2〜4の整数のうちのいずれか、r,sが2又は3の整数のいずれかの場合、複数のY〜Yはそれぞれ同一でも異なっても良い。
,A,X,X,及びY〜Yのうちの少なくともいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)
(9)本発明では、前記第二のホスト材料は、下記式(14)又は式(15)で示される化合物であることが好ましい。
(式(14)、(15)中、Xは、CH又はNを示し、Xのうち少なくとも一つは、Nである。Ar21〜Ar23は、それぞれ互いに独立して縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である。Ar22又はAr23はXを含む環と縮合環を形成してもよい。)
(10)本発明では、前記第二のホスト材料は、下記式(16)又は式(17)で示される化合物であることが好ましい。
(式(16)中、Ar23は縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基からなる2価の連結基であり、R217、R220は水素原子、縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R222、R223は、それぞれ縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R216、R218、R219、R221は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジアラルキルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルキルスルホニル基、ハロアルキル基、水酸基、アミド基、置換基を有しても良い芳香族炭化水素基、及び置換基を有しても良い芳香族複素環基のうちのいずれかである。式(16)中、Ar23、及びR216〜R223のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)
(式(17),(17A)中、環F、環F’は隣接環と縮合する式(17A)で表される複素環であり、Ar24は上記Ar23と同義である。R230〜R232は、それぞれ独立して、上記R222と同義である。R224〜R229は、それぞれ独立して、上記R216と同義である。式(17)中、Ar24、R224〜R231、及び式(17A)のR232のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)
(11)本発明では、前記第二のホスト材料は、前記第一のホスト材料よりもアフィニティー準位が大きいことが好ましい。
(12)本発明では、前記第二のホスト材料は、前記第一のホスト材料よりもイオン化ポテンシャルが大きいことが好ましい。
(13)本発明における、前記第一の発光材料及び前記第二の発光材料は、金属錯体である。当該金属錯体は、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、及び白金(Pt)のうちの少なくともいずれかの金属を含むことが好ましい。
(14)本発明では、前記金属錯体は、下記式(20)で示されるオルトメタル化錯体であることが好ましい。
(式(20)中、A31は、A32及びQと結合する環であり、置換基を有しても良い芳香族炭化水素環基又は置換基を有しても良い芳香族複素環基である。A32は、A31に結合する芳香族複素環基であり、芳香族複素環を形成する原子として窒素を含み置換基を有しても良い。A31を含む環とA32を含む環は、さらに環の他の部位同士で結合して環構造を結合して、一つの縮合環や不飽和構造を有する環を形成してもよい。
Qは、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)のうちのいずれかである。
Lは、2座型の配位子である。
m及びnは整数を表し、Qが2価金属の場合は、n=2かつm=0であり、Qが3価金属の場合は、n=3かつm=0、又はn=2かつm=1である。)
(15)本発明では、前記第一の発光材料は、570nm以上の発光ピークを示し、前記第二の発光材料は、565nm以下の発光ピークを示すことが好ましい。
本発明の有機EL素子によれば、第二のホスト材料として特定のアジン誘導体を用い、かつ、第一の発光材料及び第二の発光材料として互いに異なるオルトメタル化錯体を用いるため、発光効率、電流効率、耐久性の全てに優れる。
従って、本発明の有機EL素子は、照明用途やバックライト等の面光源として好適である。また、本発明の有機EL素子は、輝度を上昇させたときに生じる色ずれが極めて小さくなる。
さらに、本発明の有機EL素子では、第一の発光層及び第二の発光層からそれぞれバランスよく発光させることができる。
本発明に係る第一実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す図。 第二実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す図。 第三実施形態における有機EL素子の一例の概略構成を示す図。
〔第一実施形態〕
(有機EL素子の構成)
以下、本発明に係る有機EL素子の素子構成について説明する。
本発明の有機EL素子は、陽極と、陰極と、陽極及び陰極間に配置された発光ユニットとを備える。
発光ユニットは、少なくとも1つの発光層を有しており、単層又は積層体である。発光ユニットは、陽極側には、陽極側から陰極側に向けて正孔を注入し当該正孔を輸送するとともに、陰極側には、陰極側から陽極側に向けて電子を注入し当該電子を輸送する機能を有する。そして、前記少なくとも1つの発光層内で正孔と電子が再結合することにより、発光するものである。
発光ユニットの代表的な構成としては、
(1)発光層
(2)正孔注入層/発光層
(3)電子注入・輸送層/発光層
(4)正孔注入層/発光層/電子注入・輸送層
(5)有機半導体層/発光層
(6)有機半導体層/電子障壁層/発光層
(7)有機半導体層/発光層/付着改善層
(8)正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層
(9)絶縁層/発光層/絶縁層
(10)無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層
(11)有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層
(12)絶縁層/正孔注入・輸送層/発光層/絶縁層
(13)絶縁層/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層
などの構成を挙げることができる。
なお、上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層の少なくともいずれか1つ」を意味し、「電子注入・輸送層」は「電子注入層および電子輸送層の少なくともいずれか1つ」を意味する。
上記の中で(8)の素子構成が好ましく用いられるが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態における上記「発光層」とは、本発明における第一の発光層と第一の発光層の陰極側に連続して形成された第二の発光層から構成される。
図1に示すように、有機EL素子1は、透明な基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3及び陰極4間に形成された発光ユニット5を備え、発光ユニット5は、陽極3側から順に正孔輸送層6、第一の発光層51、第二の発光層52、及び電子輸送層7を備える。
(陽極及び陰極)
有機EL素子1の陽極3は、正孔を正孔輸送層6に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極3の材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫(NESA)、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極3はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
本実施形態のように、発光ユニット5からの発光を陽極3から取り出す場合、陽極3の可視領域の光の透過率を10%より大きくすることが好ましい。また、陽極3のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極3の膜厚は、材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選択される。
陰極4としては、電子輸送層7に電子を注入する役割を担うものであり、仕事関数の小さい材料が好ましい。
陰極4の材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が使用できる。
陰極4も、陽極3と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極4側から、発光を取り出す態様を採用することもできる。
(発光層)
第一の発光層51は、第一のホスト材料および第一の発光材料を含有し、第二の発光層52は、第二のホスト材料および第二の発光材料を含有する。
(ホスト材料)
第一のホスト材料としては、モノアミン化合物、ジアミン化合物、トリアミン化合物、テトラミン化合物、カルバゾール基で置換されたアミン化合物などのアミン誘導体が好ましい。なお、第一のホスト材料としては、下記の第二のホスト材料と同じ材料を用いても良い。
アミン誘導体としては、下記式(1)〜(7)で示される化合物が好ましい。
式(1)中、Ar〜Arは、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜30のアリール基、又は、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基である。
このアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、9,9’−ジメチルフルオレン基、フェナントレン基などが挙げられる。
芳香族複素環基としては、チオフェンの一価残基、ベンゾチオフェンの一価残基、ジベンゾチオフェンの一価残基、フランの一価残基、ベンゾフランの一価残基、ジベンゾフランの一価残基などが挙げられる。
式(2)〜(7)中、Ar〜Ar16は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜40のアリール基、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基、芳香族アミノ基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基、及び芳香族複素環基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基のうちのいずれかである。
そして、式(1)〜(7)中、Ar〜Ar16は、ラダー型フラン基でも良い。
また、式(1)〜(7)中、ArとAr、ArとAr、ArとAr、ArとAr、Ar10とAr11、Ar12とAr13、Ar15とAr16は互いに結合し、環を形成しても良い。
式(2)、(4)、(6)、(7)中、L〜Lは、直接結合または炭素数1〜30の連結基である。
ここで、例えば、Lが直接結合の場合とは、Nとフェニレン環が直接結合した構造である。
式(1)〜(7)中、R〜R23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
式(4)、(6)、(7)中、X〜Xは、それぞれ硫黄原子、酸素原子、及びモノアリール基により置換された窒素原子のうちのいずれかである。
式(1)において、Ar及びArに直接結合するN原子に直接結合されるフェニレン基は、ArまたはArと直接結合されていてもよい。また、式(1)において、Ar及びArに直接結合するN原子に直接結合されるフェニレン基は、ArまたはArと直接結合されていてもよい。
そして、式(1)において、Ar及びArは炭素数6〜30の縮合芳香族炭化水素であることが好ましい。Ar及びArはさらに、ナフチル基であることが好ましい。
式(2)において、Ar及びArに直接結合するN原子にLを介して結合されるフェニレン基は、ArまたはArと直接結合されていてもよい。
式(1)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(2)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(3)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(4)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(5)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(6)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(7)のアミン誘導体としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
また、第一のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))は、2.4eV以上であることが好ましく、2.5eV以上であることがさらに好ましい。第一のホスト材料の三重項エネルギーギャップを2.4eV以上とすることにより、第一のホスト材料の三重項エネルギーを第一の発光材料の三重項エネルギーよりも大きな値とすることができる。これにより、第一の発光材料の三重項エネルギーが第一のホスト材料などに拡散することを抑制でき、発光効率等を向上させることができる。
一方、第一のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))は、第一発光層51に隣接する正孔輸送層6の正孔輸送材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))より小さいことが好ましい。これにより、第一発光層51に隣接する正孔輸送層6に三重項エネルギーが拡散することを避けることができ、発光効率等を向上させることができる。
第二のホスト材料は、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかのアジン誘導体である。なお、アジン誘導体とは、環を形成する原子として1個以上の窒素原子を含む六員環化合物である。
第二のホスト材料がモノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかであるため、電子輸送層7から第一の発光層51への電子輸送性が優れる。ここで、第二のホスト材料は、第一のホスト材料よりも電子輸送性が高いことが好ましい。この場合、励起子の生成領域が第一の発光層51と第二の発光層52との界面から第二の発光層52側にずれることを抑制でき、色ずれを抑制できる。
また、第二のホスト材料は、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかであるため、非特許文献1に記載のような有機EL素子と異なり、第二の発光層からも良好な発光を得ることができ、第一の発光層および第二の発光層をそれぞれバランスの良く発光させることができる。
さらに、第一のホスト材料のIp(イオン化ポテンシャル)と、第一の発光層51に隣接する正孔輸送層6の材料のIpとの差を、0.2eV以下とすることが好ましく、0.15eV以下とすることがさらに好ましく、0.10eV以下とすることがさらにより好ましい。第一のホスト材料と正孔輸送層6の材料とのIpの差を0.2eV以下とすることにより、正孔輸送層6からの第一の発光層51に流れる正孔の輸送性が良好となるため、第一の発光層51及び第二の発光層52に流入する正孔が多くなる。よって、第一の発光層51及び第二の発光層52をさらにバランスよく発光させることができる。
また、第二のホスト材料は、第一のホスト材料と互いに異なることが好ましい。輝度を上昇させたとき、正孔よりも電子の移動速度が速くなるが、第二のホスト材料と第一のホスト材料とを互いに異なるように組み合わせることにより、励起子の生成領域が第一の発光層51側にずれることを抑制することができ、色ずれを抑制できる。
また、本発明の有機EL素子では、第一のホスト材料の正孔移動度が第二のホスト材料よりも大きいことが好ましい。例えば、10〜10V/cmの電界印加時において、第一のホスト材料の正孔移動度は10−5cm/Vs以上であり、かつ、第二のホスト材料の正孔移動度は、10−7cm/Vs以上であることが好ましい。
このように、第一のホスト材料の正孔移動度を第二のホスト材料よりも大きくすることにより、第一の発光層51と第二の発光層52との界面に正孔を集中させることができる。
また、本発明の有機EL素子では、第一のホスト材料の電子移動度が第二のホスト材料よりも小さいことが好ましい。例えば、10〜10V/cmの電界印加時において、第一のホスト材料の電子移動度は、10−8cm/Vs以上であり、かつ、第二のホスト材料の電子移動度は10−5cm/Vs以上であることが好ましい。
このように、第一のホスト材料の電子移動度を第二のホスト材料よりも小さくすることにより、第一の発光層51と第二の発光層52との界面に電子を集中させることができる。
従って、第一の発光層51と第二の発光層52との界面付近で励起子を良好に生成させることができる。
また、第一のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))と第二発光層52を構成する第二のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))の差は、0.1eVより小さいことが好ましい。これにより、第一発光層51から第一発光層51に隣接する正孔輸送層6に三重項エネルギーが拡散することを避けることができ、発光効率等を向上させることができる。
また、第一発光層51に隣接する正孔輸送層6及び第二発光層52のうちの少なくともいずれか一方に三重項エネルギーが拡散することを避ける場合には、第一のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))は、2.5eV以下であることが好ましい。これにより、発光効率等を向上させることができる。
また、第二のホスト材料は、第一のホスト材料よりもアフィニティー準位とイオン化ポテンシャルとが大きいことが好ましい。第二のホスト材料が、第一のホスト材料よりもアフィニティー準位が大きい場合、そのアフィニティー準位の差分により、第二の発光層52を電子障壁層として機能させることができる。第二のホスト材料が、第一のホスト材料よりもイオン化ポテンシャルが大きい場合、そのイオン化ポテンシャルの差分により、第二の発光層52を正孔障壁層としても機能させることができる。
その結果、第一の発光層51と第二の発光層52との界面付近で励起子を良好に生成させることができ、輝度を上昇させたとしても色ずれを抑制することができる。
なお、アフィニティー準位(Af、電子親和力)とは、ホスト材料の分子に電子を一つ与えた時に放出または吸収されるエネルギーをいい、放出の場合は正、吸収の場合は負と定義する。
アフィニティー準位は、イオン化ポテンシャル(Ip)と光学エネルギーギャップ(Eg(S))とにより次のように規定する。
Af=Ip−Eg(S)
ここで、イオン化ポテンシャル(Ip)は、ホスト材料の化合物から電子を取り去ってイオン化するために要するエネルギーを意味し、例えば、紫外線光電子分光分析装置(AC−3、理研(株)計器)で測定した値である。
光学エネルギーギャップ(Eg(S))は、伝導レベルと価電子レベルとの差をいい、例えば、各ホスト材料のトルエン希薄溶液の吸収スペクトルの長波長側接線とベースライン(吸収ゼロ)との交点の波長値をエネルギーに換算して求める。
第二のホスト材料としては、例えば、式(21)〜(26)で示される化合物であることが好ましい。
式(21)〜(26)中、R101〜R105は、置換基を有しても良いアリール基、置換基を有しても良い複素環基、及びアルキル基のうちのいずれかである。
アリール基に置換される置換基としては、炭素数6〜30のアリール基、炭素数5〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基が好ましい。
複素環基に置換される置換基としては、炭素数6〜30のアリール基、炭素数5〜30の複素環基、炭素数1〜20のアルキル基が好ましい
また、第二のホスト材料は、それぞれカルバゾール骨格を有する化合物であることが好ましい。カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料により、さらに、色ずれが生じることがなく、また耐久性にも優れた有機EL素子1とすることができる。
一方、第二のホスト材料に、例えば、式(40)で示すカルバゾール基を有しないTPBIPを用いた場合では、有機EL素子の耐久性が低下する。
なお、第二のホスト材料がCBP(4,4'-bis[9-dicarbazolyl]-2,2'-biphenyl)の場合、第二の発光層52への電子注入性が不足するため、第二の発光層52と電子輸送層7との間に電子注入層を設けなければ発光効率を確保できないおそれがある。
カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料として、例えば、下記一般式(BL−9)又は(BL−10)で表される化合物(カルバゾールアジン系化合物)が挙げられる。
式(BL−9)中、Czは、置換基を有してもよいカルバゾリル基、又は置換基を有してもよいアザカルバゾリル基である。Aは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかの基である。mは1〜3の整数である。
式(BL−10)中、Czは、置換基を有してもよいカルバゾリル基、又は置換基を有してもよいアザカルバゾリル基である。Aは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかの基である。nは1〜3の整数である。
カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料として、例えば、下記式(27)で示される化合物であることが好ましい。
式(27)中、HAr31は、置換基を有しても良い含窒素6員環複素環基である。mは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、好ましくは、1〜3の整数のうちのいずれかであり、さらに好ましくは、1又は2である。R31は、置換基を有しても良いアルキル基又はアリール基などであり、R31同士が結合してベンゼン環が縮合した環構造でも良い。
カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料としては、具体的には、下記式(8)〜(12A)で示される化合物であることが好ましい。
式(8)〜(11)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。R110及びR111は、上記Rと同様である。
nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。mは、好ましくは、1〜3の整数のうちのいずれかであり、さらに、好ましくは、1又は2である。なお、nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。
式(12)、(12A)中、Xは、N又はCHであり、Nの数は1〜4である。
式(12)中、R121〜R128は、それぞれ水素原子、アリール基、アルキル基、及び式(12A)の骨格が連結されている構造のいずれかである。
121〜R128に式(12A)の骨格が連結されている構造は、R121とR122、R122とR123、R123とR124、R125とR126、R126とR127、及びR127とR128のうちの少なくともいずれかが式(12A)の骨格に結合した構造である。
式(12A)中、R129は、水素原子、アリール基、及びアルキル基のうちのいずれかである。
上記式(8)〜(12A)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が好ましい。
また、カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料としては、下記式(28)で示される化合物でもよい。
式(28)中、HAr32は、置換基を有しても良い含窒素6員環複素環基である。mは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、好ましくは、1〜3の整数のうちのいずれかであり、さらに好ましくは、1又は2である。R32は、置換基を有しても良いアルキル基又はアリール基などであり、R32同士が結合してベンゼン環が縮合した環構造でも良い。
カルバゾール骨格を有する第二のホスト材料としては、例えば、式(29)〜(32)で示される化合物でもよい。
式(29)〜(32)中、Ar101〜Ar103,R110,R111は、式(8)〜(11)中のものと同様である。
式(29)〜(32)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が好ましい。
第二のホスト材料の具体例としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
また、第二のホスト材料は、下記式(8A)〜(11A)で示される化合物でもよい。
式(8A)〜(11A)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ水素原子、置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。ただし、式(8A)、(9A)、(11A)では、Ar101〜Ar103の全てが水素原子である場合はなく、式(10A)では、Ar101〜Ar104の全てが水素原子である場合はない。
式(8A)〜(11A)中、R110〜R112は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
式(8A)〜(11A)中、nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。
また、第二のホスト材料は、下記式(13)で示される化合物でもよい。
式(13)中、Aは、置換基を有しても良い環形成炭素数が1〜30の含窒素複素環基(ただし、置換基を有しても良いカルバゾリル基および置換基を有しても良いインドリル基を除く)である。
は、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、又は置換基を有しても良い環形成炭素数1〜30の含窒素複素環基である。
,Xは、互いに独立して、単結合、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずかである。
なお、Xが単結合の場合とは、Xに隣接する「A」と「N」とが直接結合している場合であり、Xが単結合の場合とは、Xに隣接する「A」と「N」とが直接結合している場合である。
〜Yは、それぞれ互いに独立して、水素原子、重水素原子、フッ素原子、シアノ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜10のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数が6〜30のアリールシリル基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずれかである。なお、隣接するY〜Y同士が互いに結合を形成し、環構造を形成しても良い。
p,qはそれぞれ1〜4の整数のうちのいずれかであり、r,sはそれぞれ1〜3の整数のうちのいずれかである。
なお、p,qがそれぞれ2〜4の整数のうちのいずれか、r,sが2又は3の整数のいずれかの場合、複数のY〜Yはそれぞれ同一でも異なっても良い。
,A,X,X,及びY〜Yのうちの少なくともいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。
ここで、上記式(13)は、下記式(13A)であることが好ましい。
式(13A)において、A,A、X,X,Y〜Y,p,q,r,sは前記式(13)と同義である。
さらに式(13A)で示される化合物は、下記式(13B)であることが好ましい。
式(13B)において、A、X,Y〜Y,p,q,r,sは前記式(13)と同義である。Yは前記式(13)のY〜Yと同義であり、tは1〜3のいずれかの整数である。なお、tが2又は3の場合、複数のYはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
また、上記式(13)は、下記式(13C)であることが好ましい。
式(13C)において、A,A、X,X,Y〜Y,p,q,r,sは前記式(13)と同義である。
また、上記式(13)は、下記式(13D)であることが好ましい。
式(13D)において、A,A、X,X,Y〜Y,p,q,r,sは前記式(13)と同義である。
式(13A)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。なお、式(13A)の第二のホスト材料の化合物には、下記式(13B)の第二のホスト材料の例示化合物も含まれる。
式(13B)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(13C)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
式(13D)の第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
また、第二のホスト材料は、下記式(14)又は式(15)で示される化合物でもよい。
式(14)、(15)中、Xは、CH又はNを示し、Xのうち少なくとも一つは、Nである。Ar21〜Ar23は、互いに独立して縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である。
Ar22又はAr23はXを含む環と縮合環を形成してもよい。
上記式(14)又は式(15)で示される第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
そして、第二のホスト材料は、下記式(16)又は式(17)で示される化合物でもよい。
式(16)中、Ar23は縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基からなる2価の連結基である。
217、R220は水素原子、縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である。
222、R223は、それぞれ縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R216、R218、R219、R221は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジアラルキルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルキルスルホニル基、ハロアルキル基、水酸基、アミド基、置換基を有しても良い芳香族炭化水素基、及び置換基を有しても良い芳香族複素環基のうちのいずれかである。
ただし、式(16)中、Ar23、及びR216〜R223のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。
式(17),(17A)中、環F、環F’は隣接環と縮合する式(17A)で表される複素環であり、Ar24は上記Ar23と同義である。
230〜R232は、それぞれ独立して、上記R222と同義である。
224〜R229は、それぞれ独立して、上記R216と同義である。
式(17)中、Ar24、R224〜R231、及び式(17A)のR232のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。
上記式(16)、(17)で示される第二のホスト材料としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
(発光材料)
第一の発光材料及び第二の発光材料は、互いに異なる金属錯体であり、当該金属錯体は、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、及び白金(Pt)のうちの少なくともいずれかの金属を含むことが好ましい。当該金属錯体は、さらに好ましくは、式(20)で示すオルトメタル化錯体である。
式(20)中、A31は、A32及びQと結合する環であり、置換基を有しても良い芳香族炭化水素環基又は置換基を有しても良い芳香族複素環基である。
ここで、芳香族炭化水素環基としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基等が好ましい。
芳香族複素環基としては、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基等が好ましい。
芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基に置換される置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜30のアルキル基、アルケニル基、炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜30のアルコキシ基、アリールオキシ基、ジアルキルアミノ基、ハロアルキル基、シアノ基等が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子等が好ましい。
炭素数1〜30のアルキル基としては、メチル基、エチル基等が好ましい。
アルケニル基としては、ビニル基等が好ましい。
炭素数1〜30のアルコキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が好ましい。
炭素数1〜30のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が好ましい。
アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ベンジルオキシ基等が好ましい。
ジアルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等が好ましい。
アシル基としては、アセチル基等が好ましい。
ハロアルキル基としては、トリフルオロメチル基等が好ましい。
32は、A31に結合する芳香族複素環基であり、芳香族複素環を形成する原子として窒素を含み置換基を有しても良い。
芳香族複素環基としては、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジン基、トリアジン基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリン基、フェナントリジン基等が好ましい。
32に置換される置換基としては、A31に置換される置換基と同様である。
31を含む環とA32を含む環は、さらに環の他の部位同士で結合して環構造を結合して、一つの縮合環や不飽和構造を有する環を形成してもよい。このような縮合環としては、例えば、7,8−ベンゾキノリン基等が挙げられる。
Qは、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)のうちのいずれかである。
Lは、2座型の配位子である。2座型の配位子としては、アセチルアセトナート等のβ−ジケト型の配位子又はピロメリット酸等が好ましい
式(20)中、m及びnは整数を表し、Qが2価金属の場合は、n=2かつm=0であり、Qが3価金属の場合は、n=3かつm=0、又はn=2かつm=1である。
式(20)で示されるオルトメタル化錯体としては、例えば、以下の化合物が例示できる。
また、第一の発光材料は、570nm以上の発光ピークを示すことが好ましい。そして、第二の発光材料は、569nm以下の発光ピークを示すことが好ましく、565nm以下の発光ピークを示すことがさらに好ましい。
ここで、570nm以上の発光ピークを示す発光色としては、例えば、赤色である。569nm以下の発光ピークを示す発光色としては、例えば、緑色である。
(正孔輸送層)
正孔輸送層6は、第一の発光層51への正孔の輸送を助ける層である。
正孔輸送層6の材料としては、以下のようなものが挙げられる。
すなわち、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、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、オキサゾール誘導体、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、ポリシラン系、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー等を挙げることができる。
正孔輸送層6の材料としては、前記一般式(1)から(7)で表される化合物が好ましい。
(電子輸送層)
電子輸送層7は、第二の発光層52への電子の輸送を助ける層である。
電子輸送層7の材料は、10〜10V/cmの電界印加時において、電子移動度が10−7cm/Vs以上であることが好ましく、さらに好ましくは、10−6cm/Vs以上であり、さらにより好ましくは、10−5cm/Vs以上である。電子移動度を、10−7cm/Vs以上とすることにより、第二の発光層52への電子輸送性を向上させて、発光効率等を向上させることができる。
電子輸送層7の材料としては、具体的には以下の一般式の化合物が挙げられる。
式(50)、(51)中、A21〜A23は、窒素原子又は炭素原子であり、R61、R62は、それぞれ、置換基を有してもよい炭素数6〜60のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、及び炭素数1〜20のアルコキシ基のうちのいずれかである。
nは0から5の整数であり、nが2以上の整数であるとき、複数のR61は互いに同一又は異なっていてもよい。
また、隣接する複数のR61基同士で互いに結合して、置換基を有しても良い炭素環式脂肪族環、又は、置換基を有しても良い炭素環式芳香族環を形成していてもよい。
Ar51は、置換基を有してもよい炭素数6〜60のアリール基、置換基を有してもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基である。
Ar51’は、置換基を有してもよい炭素数6〜60のアリーレン基、又は置換基を有してもよい炭素数3〜60のヘテロアリーレン基である。
Ar52は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のハロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、置換基を有していてもよい炭素数6〜60のアリール基、及び、置換基を有していてもよい炭素数3〜60のヘテロアリール基のうちのいずれかである。
11〜L13は、それぞれ単結合、置換基を有してもよい炭素数6〜60の縮合環、置換基を有してもよい炭素数3〜60のヘテロ縮合環、及び置換基を有してもよいフルオレニレン基のうちのいずれかである。
また、電子輸送層は、複数層から構成されていてもよく、例えば、第一の電子輸送層と第二の電子輸送層との二層から構成されていてもよい
〔第二実施形態〕
次に、第二実施形態における有機EL素子について説明する。
図2に示すように、第二実施形態の有機EL素子1Aは、発光ユニット5Aにおいて、第二の発光層52と電子輸送層7との間に、電荷障壁層8及び第三の発光層53をさらに備えた点が第一実施形態と異なる。
電荷障壁層8は、第二の発光層52の陰極4側に連続して形成されている。第三の発光層53は、電荷障壁層8及び電子輸送層7間に連続して形成されている。
電荷障壁層8とは、隣接する第二の発光層52及び第三の発光層53間でHOMOレベル、LUMOレベルのエネルギー障壁を設けることにより、第二の発光層52及び第三の発光層53への電荷(正孔又は電子)注入を調整し、第二の発光層52及び第三の発光層53に注入される電荷のバランスを調整するための層である。
第三の発光層53は、例えば、青色の蛍光発光を示す層であり、ピーク波長は450〜500nmである。第三の発光層53は、第三のホスト材料と、第三の発光材料とを含有する。
第三のホスト材料としては、例えば、アントラセン中心骨格を有する下記式(41)に示す構造を有する化合物が挙げられる。
式(41)中、A41及びA42は、それぞれ置換基を有しても良い核炭素数6〜20の芳香族環から誘導される基である。
41〜R48は、それぞれ、水素原子、置換基を有しても良い核炭素数6〜50のアリール基、置換基を有しても良い核原子数5〜50のヘテロアリール基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜50のシクロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数6〜50のアラルキル基、置換基を有しても良い核原子数5〜50のアリールオキシ基、置換基を有しても良い核原子数5〜50のアリールチオ基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、及びヒドロキシル基のうちのいずれかである。
41及びA42の芳香族環に置換される置換基としては、置換基を有しても良い核炭素数6〜50のアリール基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜50のシクロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数6〜50のアラルキル基、置換基を有しても良い核原子数5〜50のアリールオキシ基、置換基を有しても良い核原子数5〜50のアリールチオ基、置換基を有しても良い炭素数1〜50のアルコキシカルボニル基、置換基を有しても良いシリル基、カルボキシル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、及びヒドロキシル基のうちのいずれかが挙げられる。
第三の発光材料としては、例えば、アリールアミン化合物、スチリルアミン化合物、アントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾールキレート化オキシノイド化合物、キナクリドン、ルブレン及び蛍光色素等が挙げられる。
有機EL素子1Aでは、赤色に発光する第一の発光層51、緑色に発光する第二の発光層52に加えて、青色に発光する第三の発光層53を備えるため、素子全体として白色発光させることができる。
従って、有機EL素子1Aは、照明やバックライトなどの面光源として好適に利用できる。
〔第三実施形態〕
本発明の有機EL素子は、発光ユニットを少なくとも2つ有するタンデム素子構成とすることができる。このようなタンデム素子構成では、2つの発光ユニットの間に中間層が介在する。
中間層は、発光ユニットに電子又は正孔を注入する供給源となる層であり、中間導電層又は電荷発生層から構成される。一対の電極から注入される電荷に加えて、中間層から供給される電荷が発光ユニット内に注入されることになるので、中間層を設けることによって、注入した電流に対する発光効率(電流効率)が向上する。
本発明では、2以上の発光ユニットのうち少なくとも1つが少なくとも正孔輸送層と、本発明における第一の発光層及び第二の発光層と、電子輸送層とを備える。なお、2以上の発光ユニットのうち本発明における第一の発光層と第二の発光層を含む発光ユニット以外の発光ユニットは、少なくとも1つの発光層を有せば、どのようなものであってもよい。
本発明の有機EL素子の具体例を以下に示す。
(14)陽極/第一の発光ユニット/中間層/第二の発光ユニット/陰極
(15)陽極/第一の発光ユニット/中間層/第二の発光ユニット/中間層/第三の発光ユニット/陰極
図3に第三実施形態に係る有機EL素子の一例を示す。
有機EL素子1Bは、陽極3と、第一の発光ユニット5B1と、中間層9と、第二の発光ユニット5B2と、陰極4とを順に備える。
第一の発光ユニット5B1は、陽極3から順に、正孔輸送帯域6と、第三の発光層53と、電子輸送帯域7とを備える。
正孔輸送帯域6は、第一の正孔注入層61と、第一の正孔輸送層62とを備える。
第三の発光層53は、ホスト材料と、主ピーク波長が550nm以下の蛍光発光を示す発光材料とを含む。
電子輸送帯域7は、第三の発光層53に隣接した障壁層71と、第一の電子輸送層72を有する。
第二の発光ユニット5B2は、第一実施形態の発光ユニットと同様であり、陽極2側から順に第二の正孔輸送層63と、第一の発光層51と、第二の発光層52と、第二の電子輸送層73とを備える。
第三の発光層53の発光材料の3重項エネルギー(ETd)は、ホスト材料の3重項エネルギー(ETh)より大きく、障壁層71の3重項エネルギー(ETb)は、EThよりも大きいことが好ましい。3重項励起子が第三の発光層53内に閉じ込められ、TTF現象(二つの3重項励起子の衝突融合により1重項励起子が生成する現象)を効率的に起こして蛍光素子の高効率を奏することが可能となる。
ここで、障壁層71は、三重項エネルギーに対する障壁機能を有する層をいう。従って、正孔障壁層や電荷障壁層とはその機能が異なるものである。
なお、3重項エネルギーは市販の装置F−4500(日立社製)を用いて測定できる。三重項エネルギーEの換算式は以下の通りである。
換算式 E(eV)=1239.85/λedge
「λedge」とは、縦軸に燐光強度、横軸に波長をとって、燐光スペクトルを表したときに、燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する(単位:nm)。
中間層9としては、金属、金属酸化物、金属酸化物の混合物、複合酸化物、電子受容性有機化合物が挙げられる。金属としては、Mg、Al、MgやAgの共蒸着膜等が好ましい。金属酸化物としては、ZnO、WO、MoO、MoOが挙げられる。金属酸化物の混合物としては、ITOやIZO、ZnO:Al等が挙げられる。電子受容性有機化合物としては、CN基を置換基に持つ有機化合物が挙げられる。CN基を含む有機化合物としては、トリフェニレン誘導体やテトラシアノキノジメタン誘導体、インデノフルオレン誘導体等が好ましい。トリフェニレン誘導体としては、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン(HAT)が好ましい。テトラシアノキノジメタン誘導体としてはテトラフルオロキノジメタン、ジシアノキノジメタンが好ましい。インデノフルオレン誘導体としては国際公開第2009/011327号、国際公開第2009/069717号又は国際公開第2010/064655号に示されるような化合物が好ましい。なお、電子受容性物質は単独物質でも、他の有機化合物と混合されたものでもよい。
本発明のタンデム素子構成における、電子輸送帯域、ホスト材料、発光材料、障壁層に使用できる化合物の具体例として、特許出願番号PCT/JP2010/003431の公報に記載の化合物が挙げられる。正孔輸送帯域に使用できる化合物としては、第一実施形態の正孔輸送層の材料と同様のものが挙げられる。
また、中間層9が電荷発生層の場合、第三の発光層53が電荷発生層から電子を容易に受け取れるようにするため、電子輸送帯域7における電荷発生層界面近傍にアルカリ金属で代表されるドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、ドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体のうち少なくとも一種を選ぶことができる。このようなドナー性金属、ドナー性金属化合物及びドナー性金属錯体に使用できる化合物の具体例として、特許出願番号PCT/JP2010/003434の公報に記載の化合物が挙げられる。
(変形例)
第一実施形態、第二実施形態では、陽極に連続して正孔輸送層を形成する構成を示したが、陽極及び正孔輸送層間に正孔注入層をさらに形成してもよい。
このような正孔注入層の材料としては、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物またはスチリルアミン化合物を用いることが好ましく、特に、ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン(HAT)などの芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレンを用いる場合、陽極と正孔輸送層との密着性を向上させて、耐久性を向上させることができる。
さらに、陽極と第一の発光層との間に、正孔注入層と正孔輸送層とを設けることで、陽極から第一の発光層に直接正孔を輸送する場合と比較し、正孔輸送性を向上させることができる。
すなわち、正孔注入層と正孔輸送層とを設けることにより、陽極と正孔注入層とのイオン化ポテンシャルのエネルギー差、正孔注入層と正孔輸送層とのイオン化ポテンシャルのエネルギー差、正孔輸送層と第一の発光層とのイオン化ポテンシャルのエネルギー差をそれぞれ小さくすることができる。これにより、正孔が各層に移動する際のエネルギー障壁を小さくできるので、正孔輸送性が向上し、さらに発光効率等を向上させることができる。
また、第一実施形態〜第三実施形態では、陰極に連続して電子輸送層を形成する構成を示したが、陰極及び電子輸送層間に電子注入層をさらに形成してもよい。
そして、第三実施形態では、2つの発光ユニットを形成する構成を示したが、発光ユニットを3つ以上形成してもよい。その場合、各発光ユニット間に電荷発生層を設けてもよい。
また、第一実施形態〜第三実施形態の有機EL素子は、照明やバックライトなどの面光源の他、ディスプレイとして利用してもよい。
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
(実施例1)
実施例1に係る有機EL素子は、以下のようにして作製した。
25mm×75mm×1.1mm厚のITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック(株)社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして、化合物HI001を積層した。これにより、厚さ40nmの正孔輸送層を形成した。
この正孔輸送層上に、第一のホスト材料としてPR001と、第一の発光材料としてIr(tpiq)(acac)とを共蒸着した。これにより、赤色発光を示す厚さ20nmの第一の発光層を形成した。なお、第一の発光材料の濃度は、10質量%とした。
次に、第一の発光層上に、第二のホスト材料としてPGH001と、第二の発光材料としてIr(Ph−ppy)とを共蒸着した。これにより、緑色発光を示す厚さ40nmの第二の発光層を形成した。なお、第二の発光材料の濃度は、20質量%とした。
そして、第二の発光層上に化合物ET001を積層して、厚さ30nmの電子輸送層を形成した。
さらに、電子輸送層上に、LiFをレート1Å/minで蒸着し、厚さ1nmの電子注入性陰極を形成した。さらに、電子注入性陰極上に、金属Alを蒸着し、厚さ80nmの陰極を形成した。
(実施例2〜9,11〜13及び比較例1〜3)
実施例1の各材料、各層の厚み、及び各発光材料の濃度を、表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
なお、実施例8では、化合物HI001にて正孔注入層を形成し、化合物PR003にて正孔輸送層を形成した以外は、実施例2等と同様にして有機EL素子を作製した。
なお、表1中のカッコ( )内の数字は、各層の厚さ(単位:nm)を示す。
(実施例14,15)
実施例14に係る有機EL素子は、以下のようにして作製した。
実施例1と同様のITO透明電極(陽極)付きガラス基板に、化合物HI001により厚さ50nmの第一の正孔注入層を積層した。
この第一の正孔注入層上に、化合物HT001により厚さ45nmの第一の正孔輸送層を積層した。
この第一の正孔輸送層上に、ホスト材料としてのBH001と発光材料としてのBD001を共蒸着して、厚さ25nmの青色発光を示す第三の発光層を形成した。なお、発光材料の濃度は5質量%とした。
この第三の発光層上に、化合物TB001により厚さ20nmの障壁層を積層した。
この障壁層上に、化合物ET003及びLiFを共蒸着して厚さ10nmの第一の電子輸送層を積層した。
この第一の電子輸送層上に、HAT(ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン)により厚さ20nmの中間層を積層した。
この中間層上に、化合物HI001により、厚さ30nmの第二の正孔輸送層を形成した。
この第二の正孔輸送層上に、第一のホスト材料としてのPR004と、第一の発光材料としてのIr(piq)(acac)を共蒸着して、赤色発光を示す厚さ10nmの第一の発光層を形成した。なお、第一の発光材料の濃度は、2質量%とした。
この第一の発光層上に、第二のホスト材料としてのPGH002と、第二の発光材料としてのIr(ppy)とを共蒸着して、緑色発光を示す厚さ30nmの第二の発光層を形成した。なお、第二の発光材料の濃度は、10質量%とした。
この第二の発光層上に化合物ET001を積層して、厚さ35nmの第二の電子輸送層を形成した。
この第二の電子輸送層上に、LiFをレート1Å/minで蒸着し、厚さ1nmの電子注入性陰極を形成した。さらに、電子注入性陰極上に、金属Alを蒸着し、厚さ80nmの陰極を形成した。
実施例15では、実施例14の第二発光層の材料を表1に示すように変更した以外は、実施例14と同様にして有機EL素子を作製した。
(実施例16〜20)
実施例16に係る有機EL素子は、以下のようにして作製した。
実施例1と同様の大きさで厚さが130nmのITO透明電極(陽極)付きガラス基板(ジオマティック(株)社製)をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄を5分間行なった後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。洗浄後の透明電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まず透明電極ラインが形成されている側の面上に前記透明電極を覆うようにして、化合物HAT(ヘキサシアノヘキサアザトリフェニレン)を積層した。これにより、厚さ5nmの正孔注入層を形成した。この正孔注入層上に、化合物HI001を積層した。これにより、厚さ35nmの正孔輸送層を形成した。
この正孔輸送層上に、第一のホスト材料としてPR004と、第一の発光材料としてIr(pq)(acac)とを共蒸着した。これにより、赤色発光を示す厚さ10nmの第一の発光層を形成した。なお、第一の発光材料の濃度は、6質量%とした。
次に、第一の発光層上に、第二のホスト材料としてPGH007と、第二の発光材料としてIr(ppy)とを共蒸着した。これにより、緑色発光を示す厚さ30nmの第二の発光層を形成した。なお、第二の発光材料の濃度は、15質量%とした。
そして、第二の発光層上に化合物ET004を積層して、厚さ20nmの第一の電子輸送層を形成した。そして第一の電子輸送層上に化合物ET002を積層して、厚さ10nmの第二の電子輸送層を形成した。
さらに、第二の電子輸送層上に、LiFをレート1Å/minで蒸着し、厚さ1nmの電子注入性陰極を形成した。さらに、電子注入性陰極上に、金属Alを蒸着し、厚さ80nmの陰極を形成した。
実施例17〜20では、実施例16の第二の発光層の材料を表1に示すように変更した以外は、実施例16と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例1〜9,11〜20及び比較例1〜3で用いた第一のホスト材料、第二のホスト材料、正孔輸送層の材料、及び電子輸送層の材料の化学式については以下に示す。
(第一のホスト材料)
(第二のホスト材料)
(第三の発光層のホスト材料及び発光材料、障壁層の材料)
(正孔輸送層及び電子輸送層の材料)
実施例1〜9,11〜20及び比較例1〜3で用いた第一のホスト材料、第二のホスト材料、第三の発光層のホスト材料、発光材料、障壁層の材料について、アフィニティー準位及びイオン化ポテンシャルを測定した。その結果を表2に示す。なお、第三の発光層の第二のホスト材料の3重項エネルギー(ETh)は、1.83eVであり、第三の発光層の発光材料の3重項エネルギー(ETd)は、2.13eVであり、障壁層の材料の3重項エネルギー(ET)は、2.27eVである。これらの測定方法は、上記明細書中に記載の通りである。
次に、実施例1〜9,11〜20、比較例1〜3の有機EL素子について、表3に記載の電流密度値における、電圧、色度、色ずれ、電流効率、発光効率、発光波長、耐久性(寿命)を測定し、評価した。その結果を表3,4に示す。
色ずれは、電流密度が1mA/cmと10mA/cmの各駆動時における色度(CIE(x),(y))をそれぞれ測定し、その差で評価した。
次に、第一のホスト材料および第二のホスト材料の三重項エネルギーギャップ(Eg(T))を測定した。市販の装置F−4500(日立社製)を用いて測定した。(Eg(T))の換算式は以下の通りである。
換算式:(Eg(T))(eV)=1239.85/λedge
「λedge」とは、縦軸に燐光強度、横軸に波長をとって、燐光スペクトルを表したときに、燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸の交点の波長値を意味する。単位は、「nm」である。
次に、電子輸送層の材料の電子移動度を測定した。すなわち、インピーダンス分光法を用いて電子移動度評価を行った。基板上に陽極としてAl、その上に電子輸送層の材料、その上にLiF、続けて陰極としてAlを積層することにより電子オンリーデバイスを作製し、100mVの交流電圧を乗せたDC電圧を印加し複素モジュラスを測定した。モジュラスの虚部が最大となる周波数をfmax(Hz)としたとき、応答時間T(秒)をT=1/2/π/fmaxとして算出し、この値を用いて電子移動度の電界強度依存性を決定した。
実施例1〜9,11〜20では、第一の発光材料及び第二の発光材料に互いに異なるオルトメタル化錯体を用い、かつ、第二のホスト材料としてモノアジン誘導体、ジアジン誘導体、トリアジン誘導体を用いたため、電流効率、発光効率、耐久性(寿命)が優れ、電流密度の相違による色変化が少ないことが分かった。
また、実施例1〜9,11〜20では、第一の発光材料として、アミン誘導体を用いたことから、第一発光層の電子移動度が低いために第一発光層及び第二発光層の両方で正孔及び電子の再結合を起こすことができ、両発光層からバランスよく発光を得ることができることがわかった。
また、実施例14,15では、第三の発光層と、第一の発光層と、第二の発光層とを組み合わせることにより、白色に発光する有機EL素子が得られた。そして、このような有機EL素子は、特に、電流効率が優れることが分かった。また、実施例14,15では、第三の発光層の発光材料の3重項エネルギー(ETd)は、ホスト材料の3重項エネルギー(ETh)より大きく、障壁層の材料の3重項エネルギー(ETb)は、EThよりも大きい関係になっているため、第三発光層53において効率的に発光させることができる。
さらに、実施例1〜9,11〜20では、第二のホスト材料として特定のアジン誘導体を用いたため、輝度を上昇させたときに生じる色ずれが小さいことが分かった。
一方、比較例1では、第一の発光材料と第二の発光材料とが同じオルトメタル化錯体であるため、電流効率、発光効率、耐久性(寿命)が低いことが分かった。
比較例2でも、第二のホスト材料として、カルバゾール骨格を有しない材料を用いたため、電流効率、発光効率、耐久性が低くなることが分かった。
比較例3では、第二のホスト材料としてアジン誘導体を用いず、第一のホスト材料及び第二のホスト材料として、同じCBPを用いた。また、共通してCBPを用い、第一のホスト材料と第二のホスト材料とでアフィニティー準位及びイオン化ポテンシャルが同等となるようにした。
その結果、電流密度により色ずれが大きく、特に高い電流密度における電流効率、発光効率、耐久性が低くなることが分かった。
比較例1〜3では、第二のホスト材料がアジン誘導体でないため、第二の発光層から良好な発光を得にくいことが分かった。
本発明の有機EL素子は、有機EL素子を用いたディスプレイ、照明やバックライトなどの面光源として有効に利用できる。
1,1A,1B 有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)
2 基板
3 陽極
4 陰極
51 第一の発光層
52 第二の発光層
6 正孔輸送層(正孔輸送帯域)
61 第一の正孔注入層
62 第一の正孔輸送層
63 第二の正孔輸送層
7 電子輸送層(電子輸送帯域)
72 第一の電子輸送層
73 第二の電子輸送層

Claims (15)

  1. 陽極と、陰極と、前記陽極及び前記陰極間に少なくとも正孔輸送層、第一の発光層、第二の発光層、及び電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    前記第一の発光層は、第一のホスト材料と第一の発光材料とを含有し、
    前記第二の発光層は、前記第一の発光層の前記陰極側に連続して形成され、第二のホスト材料と第二の発光材料とを含有し、
    前記第二のホスト材料は、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかであり、
    前記第一の発光材料及び前記第二の発光材料は、互いに異なる金属錯体である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2. 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第一のホスト材料及び前記第二のホスト材料は、互いに異なる
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第一のホスト材料は、アミン誘導体である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記アミン誘導体は、下記式(1)〜(7)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(1)中、Ar〜Arは、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜30のアリール基、又は、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基である。
    式(2)〜(7)中、Ar〜Ar16は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜40のアリール基、置換基を有しても良い炭素数5〜40の芳香族複素環基、芳香族アミノ基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基、及び芳香族複素環基が結合したアリール基であって置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリール基のうちのいずれかである。
    式(1)〜(7)中、Ar〜Ar16は、ラダー型フラン基でも良い。
    式(1)〜(7)中、ArとAr、ArとAr、ArとAr、ArとAr、Ar10とAr11、Ar12とAr13、Ar15とAr16は互いに結合し、環を形成しても良い。
    式(2)、(4)、(6)、(7)中、L〜Lは、直接結合または炭素数1〜30の連結基である。
    式(1)〜(7)中、R〜R23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
    式(4)、(6)、(7)中、X〜Xは、それぞれ硫黄原子、酸素原子、及びモノアリール基により置換された窒素原子のうちのいずれかである。)
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、カルバゾール骨格を有する
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6. 請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、下記式(8)〜(12A)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(8)〜(11)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。
    式(8)〜(11)中、R110及びR111は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
    式(8)〜(11)中、nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。
    式(12)、(12A)中、Xは、N又はCHであり、Nの数は1〜4である。
    式(12)中、R121〜R128は、それぞれ水素原子、アリール基、アルキル基、及び式(12A)の骨格が連結されている構造のいずれかである。
    121〜R128に式(12A)の骨格が連結されている構造は、R121とR122、R122とR123、R123とR124、R125とR126、R126とR127、及びR127とR128のうちの少なくともいずれかが式(12A)の骨格に結合した構造である。
    式(12A)中、R129は、水素原子、アリール基、及びアルキル基のうちのいずれかである。)
  7. 請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、下記式(8A)〜(11A)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(8A)〜(11A)中、Ar101〜Ar104は、それぞれ水素原子、置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、及び置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基のうちのいずれかである。ただし、式(8A)、(9A)、(11A)では、Ar101〜Ar103の全てが水素原子である場合はなく、式(10A)では、Ar101〜Ar104の全てが水素原子である場合はない。
    式(8A)〜(11A)中、R110〜R112は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、置換基を有しても良い炭素数1〜40のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数3〜20の複素環基、置換基を有しても良い炭素数6〜40の非縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数6〜12の縮合アリール基、置換基を有しても良い炭素数12〜40の縮合非縮合混合アリール基、置換基を有しても良い炭素数7〜20のアラルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜40のアルケニル基、置換基を有しても良い1〜40のアルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数7〜60のアラルキルアミノ基、置換基を有しても良い炭素数3〜20のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアリールシリル基、置換基を有しても良い炭素数8〜40のアラルキルシリル基、及び置換基を有しても良い炭素数1〜40のハロゲン化アルキル基のうちのいずれかである。
    式(8A)〜(11A)中、nは、1〜4の整数のうちのいずれかであり、mは、1〜4の整数のうちのいずれかである。nとmの和(n+m)は、2≦(n+m)≦5の関係である。)
  8. 請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、下記式(13)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(13)中、Aは、置換基を有しても良い環形成炭素数が1〜30の含窒素複素環基(ただし、置換基を有しても良いカルバゾリル基および置換基を有しても良いインドリル基を除く)である。
    は、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、又は置換基を有しても良い環形成炭素数1〜30の含窒素複素環基である。
    ,Xは、互いに独立して、単結合、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数が2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずかである。
    〜Yは、それぞれ互いに独立して、水素原子、フッ素原子、シアノ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルキル基、置換基を有しても良い炭素数が1〜20のハロアルコキシ基、置換基を有しても良い炭素数が1〜10のアルキルシリル基、置換基を有しても良い炭素数が6〜30のアリールシリル基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数6〜30の縮合芳香族炭化水素基、置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の芳香族複素環基、及び置換基を有しても良い環形成炭素数2〜30の縮合芳香族複素環基のうちのいずれかである。なお、隣接するY〜Y同士が互いに結合を形成し、環構造を形成しても良い。
    p,qはそれぞれ1〜4の整数のうちのいずれかであり、r,sはそれぞれ1〜3の整数のうちのいずれかである。
    なお、p,qがそれぞれ2〜4の整数のうちのいずれか、r,sが2又は3の整数のいずれかの場合、複数のY〜Yはそれぞれ同一でも異なっても良い。
    ,A,X,X,及びY〜Yのうちの少なくともいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)
  9. 請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、下記式(14)又は式(15)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(14)、(15)中、Xは、CH又はNを示し、Xのうち少なくとも一つは、Nである。Ar21〜Ar23は、それぞれ互いに独立して縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基である。
    Ar22又はAr23はXを含む環と縮合環を形成してもよい。)
  10. 請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、下記式(16)又は式(17)で示される化合物である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(16)中、Ar23は縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基からなる2価の連結基であり、R217、R220は水素原子、縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R222、R223は、それぞれ縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R216、R218、R219、R221は、それぞれ水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジアラルキルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルキルスルホニル基、ハロアルキル基、水酸基、アミド基、置換基を有しても良い芳香族炭化水素基、及び置換基を有しても良い芳香族複素環基のうちのいずれかである。
    式(16)中、Ar23、及びR216〜R223のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)

    (式(17),(17A)中、環F、環F’は隣接環と縮合する式(17A)で表される複素環であり、Ar24は縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基からなる2価の連結基であり、R230〜R232は、それぞれ独立して、縮合環構造でない置換基を有しても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基であり、R224〜R229は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シアノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ジアラルキルアミノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシル基、アルキルスルホニル基、ハロアルキル基、水酸基、アミド基、置換基を有しても良い芳香族炭化水素基、及び置換基を有しても良い芳香族複素環基のうちのいずれかである。
    式(17)中、Ar24、R224〜R231、及び式(17A)のR232のうちのいずれかは、モノアジン誘導体、ジアジン誘導体、及びトリアジン誘導体のうちのいずれかから誘導される基である。)
  11. 請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、前記第一のホスト材料よりもアフィニティー準位が大きい
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12. 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第二のホスト材料は、前記第一のホスト材料よりもイオン化ポテンシャルが大きい
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13. 請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記金属錯体は、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、及び白金(Pt)のうちの少なくともいずれかの金属を含む
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14. 請求項13に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記金属錯体は、下記式(20)で示されるオルトメタル化錯体である
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

    (式(20)中、A31は、A32及びQと結合する環であり、置換基を有しても良い芳香族炭化水素環基又は置換基を有しても良い芳香族複素環基である。A32は、A31に結合する芳香族複素環基であり、芳香族複素環を形成する原子として窒素を含み置換基を有しても良い。A31を含む環とA32を含む環は、さらに環の他の部位同士で結合して環構造を結合して、一つの縮合環や不飽和構造を有する環を形成してもよい。
    Qは、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、及び白金(Pt)のうちのいずれかである。
    Lは、2座型の配位子である。
    m及びnは整数を表し、Qが2価金属の場合は、n=2かつm=0であり、Qが3価金属の場合は、n=3かつm=0、又はn=2かつm=1である。)
  15. 請求項1から請求項14までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    前記第一の発光材料は、570nm以上の発光ピークを示し、
    前記第二の発光材料は、565nm以下の発光ピークを示す
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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