WO2012099241A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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西村　和樹
行俊 甚出
俊成 荻原
井上　哲也
細川　地潮
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出光興産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element.
  • an organic electroluminescence element (hereinafter referred to as an organic EL element)
  • holes from the anode and electrons from the cathode are injected into the light emitting layer.
  • the injected holes and electrons are recombined to form excitons.
  • singlet excitons and triplet excitons are generated at a ratio of 25%: 75% according to the statistical rule of electron spin.
  • the fluorescence type uses light emitted from singlet excitons, and therefore the internal quantum efficiency of the organic EL element is said to be limited to 25%.
  • the phosphorescent type since light emission by triplet excitons is used, it is known that the internal quantum efficiency can be increased to 100% when intersystem crossing is efficiently performed from singlet excitons.
  • an organic EL element using such fluorescent and phosphorescent light emission for example, a fluorescent material that emits blue light, a phosphorescent material that emits red light, and a phosphorescent material that emits green light
  • a fluorescent material that emits blue light for example, a fluorescent material that emits blue light
  • a phosphorescent material that emits red light for example, a fluorescent material that emits red light
  • a phosphorescent material that emits green light There has been proposed an organic EL device that obtains white light emission using. However, it has been found that simply laminating the blue fluorescent light-emitting layer and the red and green phosphorescent light-emitting layers has a low light emission efficiency, and thereafter, studies have been made to improve the light emission efficiency.
  • the fluorescent light emitting layer and the phosphorescent light emitting layer are laminated adjacent to each other, holes and electrons are not recombined in each light emitting layer in a balanced manner, and the phosphorescent material of the phosphorescent light emitting layer is tripled.
  • the term energy is transferred to the fluorescent light-emitting material of the fluorescent light-emitting layer, and is called a space layer (barrier layer, bipolar layer, interlayer, etc.) between the fluorescent light-emitting layer and the phosphorescent light-emitting layer.
  • the organic EL element described in Patent Document 1 includes a bipolar layer in which holes and electrons can move between a light emitting layer containing a fluorescent dopant material and a light emitting layer containing a phosphorescent dopant material.
  • the bipolar layer includes a compound having a triplet energy larger than that of the phosphorescent dopant material.
  • such an element configuration suppresses triplet energy Dexter movement while maintaining a carrier balance between a light emitting layer containing a fluorescent dopant material and a light emitting layer containing a phosphorescent dopant material.
  • an organic EL element having excellent luminous efficiency and whiteness is provided.
  • the bipolar layer described in Patent Document 1 includes a compound having a large triplet energy, and since such a compound also has a large singlet energy, injection of electrons and holes through the bipolar layer, In addition, it becomes difficult to transport and the luminous efficiency and whiteness cannot be improved. Therefore, it is necessary to mix the hole transporting material (NPB) and the electron transporting material (BCP) to form a bipolar layer, to inject and transport electrons and holes, and to adjust the carrier balance. It was.
  • NPB hole transporting material
  • BCP electron transporting material
  • An object of the present invention is to provide an organic EL device excellent in luminous efficiency and color rendering.
  • the organic EL element of the present invention is An organic electroluminescence device comprising an organic compound layer between a pair of electrodes,
  • the organic compound layer has a plurality of light emitting layers including a first light-emitting layer, and a second light-emitting layer, At least one of the first light emitting layer and the second light emitting layer includes a phosphorescent dopant material,
  • a space layer is provided between the first light emitting layer and the second light emitting layer,
  • the space layer includes a compound in which the difference ⁇ ST between the singlet energy EgS and the energy gap Eg 77K at 77 [K] satisfies the relationship of the following formula (1).
  • the half width of the photoluminescence spectrum of the compound contained in the space layer is preferably larger than 80 nm.
  • the compound contained in the space layer has a refractive index n Z in a direction perpendicular to the silicon substrate surface and a refractive index n X in a direction parallel to the silicon substrate surface in spectroscopic ellipsometry, expressed by the following formula (2). It is preferable that the compound satisfies the above.
  • the singlet energy EgS of the compound contained in the space layer preferably satisfies the relationship of the following mathematical formula (3).
  • the energy gap Eg 77K of the compound included in the space layer preferably satisfies the relationship of the following mathematical formula (4).
  • the first light emitting layer includes a phosphorescent dopant material;
  • the second light emitting layer preferably includes a fluorescent light emitting dopant material.
  • the first light emitting layer and the second light emitting layer preferably include a phosphorescent dopant material.
  • the third light emitting layer containing the phosphorescent dopant material is adjacent to the first light emitting layer containing the phosphorescent dopant material.
  • the third light emitting layer preferably contains a host material selected from a compound having a hole mobility larger than the electron mobility.
  • the first light emitting layer preferably includes a host material selected from a compound having a hole mobility larger than the electron mobility.
  • the organic EL device of the present invention includes an organic compound layer between a pair of electrodes,
  • the organic compound layer has at least one light emitting layer and at least one charge transport layer,
  • the charge transport layer includes a compound in which a difference ⁇ ST between a singlet energy EgS and an energy gap Eg 77K at 77 [K] satisfies the relationship of the following formula (5).
  • the half width of the photoluminescence spectrum of the compound contained in the charge transport layer is preferably larger than 80 nm.
  • the compound contained in the charge transport layer has a refractive index n Z in the direction perpendicular to the silicon substrate surface and a refractive index n X in the direction parallel to the silicon substrate surface in the spectroscopic ellipsometry as shown in the following formula (6).
  • n Z refractive index
  • n X refractive index
  • a compound satisfying the relationship is preferable.
  • the above-mentioned compound satisfying a specific condition is used for the space layer, an organic EL device having excellent luminous efficiency and color rendering even when the space layer is formed of a single material is provided. it can.
  • the above-described compound satisfying a specific condition is used for the charge transport layer, an organic EL device excellent in luminous efficiency and color rendering can be provided.
  • FIG. 7A It is sectional drawing of the organic thin film on the silicon substrate used as the measuring object in the spectroscopic ellipsometry measurement of FIG. 7A. It is a figure which shows the spectral radiance spectrum at the time of the organic EL element drive in an Example.
  • the organic EL device of the present invention includes an organic compound layer between a pair of electrodes.
  • This organic compound layer has a plurality of layers composed of an organic compound.
  • the organic compound layer may contain an inorganic compound.
  • the organic compound layer has a plurality of light emitting layers including a first light emitting layer and a second light emitting layer. A space layer is provided between the first light emitting layer and the second light emitting layer.
  • the third light emitting layer may be adjacent to the first light emitting layer.
  • (A) Anode / first light emitting layer / space layer / second light emitting layer / cathode (b) anode / hole injection / transport layer / first light emitting layer / space layer / second light emitting layer / cathode (c) anode / First light emitting layer / space layer / second light emitting layer / electron injection / transport layer / cathode (d) anode / hole injection / transport layer / first light emitting layer / space layer / second light emitting layer / electron injection / transport layer / Cathode (e) anode / third light emitting layer / first light emitting layer / space layer / second light emitting layer / cathode (f) anode / hole injection / transport layer / third light emitting layer / first light emitting layer / space layer / Second light emitting layer / cathode (g) anode
  • the “light emitting layer” is an organic layer that generally employs a doping system and includes a host material and a dopant material.
  • the host material generally promotes recombination of electrons and holes, and transmits excitation energy generated by the recombination to the dopant material.
  • the dopant material a compound having a high quantum yield is preferred, and the dopant material that has received excitation energy from the host material exhibits high light emission performance.
  • the “hole injection / transport layer” means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”, and “electron injection / transport layer” means “electron injection layer and electron transport layer”.
  • the term “electron transport layer” refers to an organic layer having the highest electron mobility among the organic layers in the electron transport region existing between the light emitting layer and the cathode. When the electron transport region is composed of one layer, the layer is an electron transport layer.
  • a barrier layer that does not necessarily have high electron mobility is used between the light emitting layer and the electron transport layer in order to prevent diffusion of excitation energy generated in the light emitting layer.
  • the organic layer adjacent to the light emitting layer does not necessarily correspond to the electron transport layer.
  • the organic EL element 1 includes a light-transmitting substrate 2, an anode 3, a cathode 4, and an organic compound layer 10 disposed between the anode 3 and the cathode 4.
  • the organic compound layer 10 includes a hole transport layer 11, a third light emitting layer 12, a first light emitting layer 13, a space layer 14, a second light emitting layer 15, and an electron transport layer 16 in this order from the anode 3 side. These layers are adjacent to each other.
  • the organic EL device of the present invention includes a plurality of light emitting layers including a first light-emitting layer, and a second light-emitting layer. At least one of the first light emitting layer and the second light emitting layer contains a phosphorescent dopant material.
  • One light-emitting layer contains a phosphorescent dopant material, and the other light-emitting layer provided via the space layer may contain a fluorescent light-emitting dopant material, or both provided via the space layer
  • the light emitting layer may contain a phosphorescent dopant material.
  • one light emitting layer contains a phosphorescent dopant material, and the other light emitting layer contains a fluorescent light emitting dopant material.
  • a light emitting layer containing a phosphorescent dopant material (hereinafter sometimes referred to as a phosphorescent light emitting layer) and a light emitting layer containing a fluorescent light emitting dopant material (hereinafter sometimes referred to as a fluorescent light emitting layer) are not adjacent to each other. It is preferable.
  • the first light emitting layer 13 includes a phosphorescent dopant material
  • the second light emitting layer 15 includes a fluorescent light emitting dopant material.
  • the third light emitting layer containing the phosphorescent dopant material is adjacent to the first light emitting layer or the second light emitting layer containing the phosphorescent dopant material.
  • the third light emitting layer 12 is adjacent to the first light emitting layer 13 containing the phosphorescent dopant material on the anode 3 side.
  • fluorescent light-emitting dopant material examples include fluoranthene derivatives, pyrene derivatives, arylacetylene derivatives, fluorene derivatives, boron complexes, perylene derivatives, oxadiazole derivatives, anthracene derivatives, etc., preferably fluoranthene derivatives, pyrene derivatives, boron complexes. Is mentioned.
  • the phosphorescent dopant material a material containing a metal complex is preferable.
  • the metal complex has a metal atom selected from iridium (Ir), platinum (Pt), osmium (Os), gold (Au), rhenium (Re), and ruthenium (Ru) and a ligand. Is preferred. In particular, it is preferable that the ligand and the metal atom form an ortho metal bond.
  • metal complexes such as iridium complexes, osmium complexes, and platinum complexes are more preferable. Among them, iridium complexes and platinum complexes are more preferable, and orthometalated iridium complexes are most preferable. From the viewpoint of luminous efficiency, an organometallic complex composed of a ligand selected from phenylquinoline, phenylisoquinoline, phenylpyridine, phenylpyrimidine, phenylpyrazine and phenylimidazole is preferable. Specific examples of the phosphorescent dopant material are shown below, but are not limited thereto.
  • the light emitting layer includes a host material in addition to the dopant material.
  • a host material in addition to the dopant material.
  • the former is hereinafter referred to as a phosphorescent host material and the latter is referred to as a fluorescent host material.
  • the terms fluorescent host material and phosphorescent host material are referred to as a fluorescent host material when combined with a fluorescent light-emitting dopant material, and a phosphorescent host material when combined with a phosphorescent dopant material. Therefore, it is not limited to a fluorescent host material or a phosphorescent host material uniquely based only on the molecular structure.
  • the fluorescent host material means a material constituting a fluorescent light-emitting layer containing a fluorescent light-emitting dopant material, and means a material that can be used only as a host material of the fluorescent light-emitting material.
  • the phosphorescent host material means a material constituting a phosphorescent light emitting layer containing a phosphorescent dopant material, and does not mean a material that can be used only as a host material of the phosphorescent material.
  • host material known host materials are used, and examples thereof include amine derivatives, azine derivatives, condensed polycyclic aromatic derivatives, and heterocyclic compounds.
  • the amine derivative include a monoamine compound, a diamine compound, a triamine compound, a tetramine compound, and an amine compound substituted with a carbazole group.
  • the azine derivatives e.g., Monoajin derivatives, diazine derivatives, and triazine derivatives.
  • a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon having no heterocyclic skeleton is preferable, for example, a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, chrysene, fluoranthene, or triphenylene, or And derivatives thereof.
  • a condensed polycyclic aromatic hydrocarbon such as naphthalene, anthracene, phenanthrene, chrysene, fluoranthene, or triphenylene, or And derivatives thereof.
  • the heterocyclic compound include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, ladder-type furan compounds, and pyrimidine derivatives.
  • phosphorescent host materials include, for example, carbazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives.
  • Styrylanthracene derivatives fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aromatic tertiary amine compounds, styrylamine compounds, aromatic dimethylidene compounds, porphyrin compounds, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyran dioxide derivatives, carbodiimide derivatives, fluorenylidenemethane derivatives, distyrylpyrazine derivatives, heterocyclic tetra Rubonic anhydrides (such as naphthalene perylene), phthalocyanine derivatives, various metal complexes (metal complexes of 8-quinolinol derivatives, metal phthalocyanines, metal complexes having benzoxazole or benzothiazole as a ligand), polysilane compounds, poly ( N-vinylcarbazole) derivatives, aniline copolymers, conductive poly(ethylene
  • the phosphorescent host material of the first light emitting layer is preferably selected from compounds having a hole mobility higher than the electron mobility. By using such a compound as the phosphorescent host material of the first light emitting layer, it becomes easy to supply holes to the second light emitting layer (fluorescent light emitting layer) through the space layer.
  • the phosphorescent host material of the third light emitting layer is preferably selected from compounds having a hole mobility larger than the electron mobility. By using such a compound for the phosphorescent host material of the third light emitting layer, it becomes easy to supply holes to the second light emitting layer (fluorescent light emitting layer) via the first light emitting layer and the space layer.
  • the thickness dimension of the light emitting layer is preferably 1 nm to 50 nm, more preferably 5 nm to 50 nm, and most preferably 10 nm to 50 nm. If the thickness is less than 1 nm, it is difficult to form a light-emitting layer, and it may be difficult to adjust the chromaticity. If the thickness exceeds 50 nm, the driving voltage may increase.
  • the mass ratio of the host material to the dopant material is preferably 99: 1 or more and 50:50 or less.
  • Space layer In the present invention, as described above, a compound satisfying a specific condition is used for the space layer. This condition will be described in the following [1] to [3].
  • ⁇ ST a compound having a small energy difference ( ⁇ ST) between singlet energy EgS and triplet energy EgT as a material contained in the space layer (hereinafter referred to as space layer material). It has been found that luminous efficiency and color rendering are improved.
  • space layer material a material contained in the space layer
  • quantum exchange is realized by a small exchange interaction between the singlet energy EgS and the triplet energy EgT.
  • the energy difference between the first light emitting layer adjacent to the space layer material and the second light emitting layer is reduced, and electrons are transferred from the light emitting layer located on the cathode side to the light emitting layer located on the anode side via the space layer. It becomes easy to inject, and the drive voltage of the organic EL element can be lowered.
  • ⁇ ST energy difference
  • the aggregate does not reflect a simple electronic state of only one molecule, but a few molecules are physically close to each other.
  • the electronic state between the plurality of molecules is mixed, the energy level changes due to the change of the electronic state, and the value of singlet energy mainly decreases, thereby reducing the value of ⁇ ST. It is considered to be.
  • Such a decrease in the value of ⁇ ST due to the formation of aggregates can also be explained by a Davydov splitting model in which the electronic state changes as two molecules approach (see FIG. 2).
  • the aggregate in the present invention means that single molecules form an arbitrary aggregate. That is, it does not indicate a specific meeting state.
  • the association state of organic molecules allows a variety of states in the thin film to be stochastically different from that of inorganic molecules.
  • triplet energy is obtained by measuring a phosphorescence spectrum (vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength) of a sample in which a compound to be measured is dissolved in a solvent at a low temperature (77 [K]). A tangent line is drawn with respect to the rise of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side, and is calculated from a predetermined conversion formula based on the wavelength value at the intersection of the tangent line and the horizontal axis.
  • the compound used for the space layer material of the present invention has a small ⁇ ST as described above.
  • ⁇ ST is small, intersystem crossing and reverse intersystem crossing easily occur even in a low temperature (77 [K]) state, and an excited singlet state and an excited triplet state are mixed.
  • the spectrum measured in the same manner as described above includes light emission from both the excited singlet state and the excited triplet state, and it is difficult to distinguish from which state the light is emitted.
  • the normal triplet energy EgT and the measurement method are the same, but in order to distinguish the difference in the strict meaning, a low temperature (77 [77 [ K]), the phosphorescence spectrum (vertical axis: phosphorescence emission intensity, horizontal axis: wavelength) is measured, a tangent line is drawn with respect to the short wavelength side rise of this phosphorescence spectrum, and the intersection of the tangent line and the horizontal axis based on the wavelength values, and the energy gap Eg 77K energy amount calculated from a predetermined conversion equation, defines the ⁇ ST as the difference between the singlet energy EgS and energy gap Eg 77K.
  • the measurement of triplet energy in a solution state may include an error in triplet energy due to the interaction between the target molecule and the solvent. Therefore, as an ideal condition, measurement in a thin film state is desired in order to eliminate the interaction between the target molecule and the solvent.
  • the molecule of the compound used for the space layer material in the present invention shows a photoluminescence spectrum having a wide half-value width in the solution state, it is strongly suggested that an associated state is formed even in the solution state.
  • the value measured for the triplet energy under the solution condition is used.
  • the singlet energy EgS is also defined in the present invention as calculated in the same manner as a normal method. That is, a sample to be measured is deposited on a quartz substrate to prepare a sample, and the absorption spectrum (vertical axis: absorbance, horizontal axis: wavelength) of this sample is measured at room temperature (300 K). A tangent line is drawn with respect to the rising edge of the absorption spectrum on the long wavelength side, and is calculated from a predetermined conversion formula based on the wavelength value at the intersection of the tangent line and the horizontal axis. The specific calculation of the singlet energy EgS and the energy gap Eg 77K will be described later.
  • the present inventors use a compound having a predetermined half width of the photoluminescence spectrum as the space layer material, and the luminous efficiency of the organic EL element, and It has been found that color rendering is improved.
  • the present inventors use a compound having a large half-value width of the photoluminescence spectrum as a space layer material, which improves the light emission efficiency of the organic EL device because the half-width of the photoluminescence spectrum is large. It has been found that this is due to the fact that the compound easily forms an aggregate in the solution state.
  • the relationship between the magnitude of the half-value width of the photoluminescence spectrum and the ease of formation of the aggregate is estimated as follows.
  • the vibration level in the excited singlet state is small, and as a result, the half width of the photoluminescence spectrum is observed to be narrow.
  • CBP has a property that exists mainly in a single molecule state, and the half-value width of the photoluminescence spectrum is relatively narrow at about 50 nm.
  • a plurality of vibration levels exist in the excited singlet state due to the electronic influence of a plurality of molecules. As a result, since the number of states that relax from each vibration level to the ground state increases, the half-value width of the photoluminescence spectrum increases.
  • the compound used for the space layer material is a compound having a half width of the photoluminescence spectrum of 80 nm or more and 300 nm or less, it is easy to form an aggregate even in the film of the space layer. Get smaller. If ⁇ ST is reduced, carrier injection to the first light-emitting layer and the second light-emitting layer adjacent to the space layer is likely to occur as described in [1] above, and the light emission efficiency and color rendering of the organic EL element are improved. To do.
  • ⁇ n is the refractive index n Z in the direction perpendicular to the silicon substrate surface in the region where the extinction coefficient is 0.001 or less in the spectroscopic ellipsometry measurement (measurement range: 200 nm to 1000 nm), and the silicon substrate The difference from the refractive index n X in the direction parallel to the surface is taken.
  • the spectroscopic ellipsometry measurement range is preferably a wavelength range of 600 nm to 800 nm. Further, in the present application, ⁇ n is a value at a wavelength of 700 nm.
  • the present inventors have found that a compound that forms an aggregate is used as one means for reducing ⁇ ST, and that a compound having a large ⁇ n easily forms an aggregate in the film of the compound.
  • the relationship between the magnitude of ⁇ n and the ease of forming aggregates is presumed as follows.
  • a large difference in the refractive index n between the vertical direction z and the parallel direction x with respect to the silicon substrate surface means that the molecules are present in a state having a certain degree of regularity in the thin film state. it is conceivable that.
  • the compound used for the space layer material of the present invention is a compound having ⁇ n of a predetermined size, and forms an aggregate in a thin film state and is presumed to exist with a certain degree of regularity. .
  • a compound having a very small ⁇ n exists in an amorphous state where the molecules have no regularity in the thin film state.
  • Reference 6 D. Yokoyama et al., Org. Electron. 10, 127-137 (2009)
  • Reference 7 D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 93, 173302 (2008)
  • Reference 8 D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 95, 243303 (2009), In the literature.
  • a compound in which ⁇ n is larger than 0.04 and ⁇ n is smaller than 1.0 easily forms an association in the film, and ⁇ ST is reduced by the formation of the association.
  • a compound in which ⁇ n is greater than 0.07 is more likely to form an association, and a compound in which ⁇ n is greater than 0.2 is more likely to form an association.
  • the compound used for the space layer is preferably a compound in which at least one of the singlet energy EgS and the triplet energy Eg 77K is not less than a predetermined magnitude in addition to the above-described conditions regarding ⁇ ST.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship of energy levels in the space layer and the phosphorescent light emitting layer.
  • the phosphorescent light emitting layer is any of a first light emitting layer adjacent to the space layer and a second light emitting layer containing a phosphorescent dopant material.
  • S0 represents a ground state
  • S1 H represents a lowest excited singlet state of a compound used for the space layer material (in the description of FIG. 3, the compound is referred to as a compound SL for convenience)
  • T1 H represents a lowest excited triplet state of the compounds SL
  • T1 D represents a lowest excited triplet state of the phosphorescent dopant material contained in the phosphorescent-emitting layer adjacent to the spacing layer.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship of energy levels in the space layer and the phosphorescent light emitting layer.
  • the phosphorescent light emitting layer is any of a first light emitting layer adjacent to the space layer and a second light emitting layer
  • the difference between S1 H and T1 H corresponds to ⁇ ST
  • the difference between T1 H and T1 D corresponds to ⁇ T.
  • Broken line arrows in FIG. 3 represent energy transfer between the respective excited states.
  • a compound having a small ⁇ ST is selected as the space layer material of the present invention.
  • the excited level is split due to the formation of the aggregate, and therefore there is a T1-m ⁇ excited state with a low energy level.
  • the energy difference between the lowest excited triplet state T1 D of the lowest excited triplet state T1 H and phosphorescent dopant material compounds SL is reduced, the triplet excitons through the space layer from phosphorescent dopant material
  • the phosphorescent light emitting layer may not emit light by moving to the other light emitting layer (fluorescent light emitting layer) on the opposite side. That is, a compound that easily forms an aggregate in the organic thin film layer may be considered to be able to confine triplet excitons of the dopant material with a high probability if it is a single molecule.
  • the compound used for the space layer material of the present invention is a compound whose singlet energy EgS or triplet energy Eg 77K is a predetermined magnitude or more in addition to the above-described conditions regarding ⁇ ST, ⁇ n, or half width. It is preferable to select. By using such compounds, to prevent a reduction in the confinement efficiency of triplet excitons.
  • a triplet energy EgT D of the phosphorescent dopant material preferably satisfies the following equation (5).
  • ⁇ T Eg 77K ⁇ EgT D > 0.1 [eV] (5)
  • ⁇ T is greater than 0.2 eV.
  • EgT D of the dopant material satisfies the relationship of Equation (5).
  • the compound used for the space layer of the present invention is not limited to a compound in which all molecules form an aggregate in the film of the space layer.
  • some molecules may exist alone without forming an aggregate, or may exist in the space layer film in a state where aggregates and non-aggregates are mixed.
  • a compound having a small ⁇ ST can be used as the space layer material of the present invention without forming an aggregate in the space layer.
  • the compound used for the space layer material preferably has at least one of the skeletons represented by the following chemical formulas (1) to (8).
  • the space layer of the present invention can be formed of a single material using the above compound. That is, it is not necessary to form with the material which mixed the electron transport compound and the hole transport compound.
  • the space layer may be formed by mixing a plurality of compounds used for the space layer material of the present invention. You may add another compound in the range which does not impair the function of the space layer of this invention.
  • the thickness dimension of the space layer of the present invention is preferably 1 nm or more and 20 nm or less.
  • the light emitting layer and the space layer have, for example, the following configurations (E1) to (E7).
  • a space layer may be further formed between adjacent light emitting layers.
  • a configuration such as a red phosphorescent light emitting layer / space layer / green phosphorescent light emitting layer / space layer / blue fluorescent light emitting layer may be employed.
  • the organic EL element 1 has the configuration E1. Therefore, the first light emitting layer 13 is a green phosphorescent light emitting layer, the second light emitting layer 15 is a blue fluorescent light emitting layer, and the third light emitting layer 12 is a red phosphorescent light emitting layer.
  • the first light emitting layer 13 and the third light emitting layer 12 are closer to the anode 3 than the space layer, and the second light emitting layer 15 is closer to the cathode 4 than the space layer 14.
  • the space layer needs to have higher triplet energy than the blue fluorescent light emitting layer of the second light emitting layer 15.
  • the triplet energy of the compound contained in the fluorescent blue light emitting layer is small, and when the fluorescent blue light emitting layer and the green phosphorescent light emitting layer of the first light emitting layer 13 are in contact, the phosphorescent light emitting layer to the fluorescent light emitting layer This is because the triplet energy is transferred to and the light emission efficiency is lowered.
  • a compound having a large triplet energy also has a large singlet energy EgS.
  • the affinity difference between the space layer and the second light-emitting layer becomes large, and the first light-emitting layer 15 on the cathode 4 side changes from the first light-emitting layer 15 to the first. Electron injection into the light emitting layer 13 is difficult to occur, and the light emission efficiency of the organic EL element is not improved.
  • the organic EL element 1 since a compound satisfying a specific condition is used for the space layer as described above, the singlet energy EgS is reduced, and electron injection from the second light emitting layer 15 to the first light emitting layer 13 occurs. It is easy to improve the light emission efficiency of the organic EL element.
  • the organic EL element of the present invention is produced on a light-transmitting substrate.
  • This translucent substrate is a substrate that supports an anode, an organic compound layer, a cathode, and the like constituting the organic EL element, and is preferably a smooth substrate having a light transmittance in the visible region of 400 nm to 700 nm of 50% or more.
  • Examples of the translucent substrate include a glass plate and a polymer plate.
  • the glass plate include those using soda lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz and the like as raw materials.
  • the polymer plate include those using polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone and the like as raw materials.
  • the anode of the organic EL element plays a role of injecting holes into the light emitting layer, and it is effective to have a work function of 4.5 eV or more.
  • Specific examples of the anode material include indium tin oxide alloy (ITO), tin oxide (NESA), indium zinc oxide, gold, silver, platinum, and copper.
  • ITO indium tin oxide alloy
  • NESA tin oxide
  • the light transmittance in the visible region of the anode be greater than 10%.
  • the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ ( ⁇ / sq. Ohm per square) or less.
  • the thickness dimension of the anode is selected in the range of usually 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 nm to 200 nm, although it depends on the material.
  • the cathode a material having a small work function is preferable for the purpose of injecting electrons into the light emitting layer.
  • the cathode material is not particularly limited, and specifically, indium, aluminum, magnesium, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, aluminum-lithium alloy, aluminum-scandium-lithium alloy, magnesium-silver alloy and the like can be used.
  • the cathode can be formed, for example, on the electron transport layer or the electron injection layer by a method such as vapor deposition.
  • the aspect which takes out light emission from a light emitting layer from a cathode side is also employable.
  • the light transmittance in the visible region of the cathode be greater than 10%.
  • the sheet resistance of the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the thickness of the cathode depends on the material, but is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm.
  • the hole injection / transport layer is a layer that assists hole injection into the light emitting layer and transports it to the light emitting region, and a compound having a high hole mobility and a low ionization energy is used.
  • a material for forming the hole injecting / transporting layer a material that transports holes to the light emitting layer with lower electric field strength is preferable.
  • an aromatic amine compound is preferably used.
  • the electron injection / transport layer is a layer that assists injection of electrons into the light emitting layer and transports it to the light emitting region, and a compound having a high electron mobility is used.
  • a compound used in the electron injecting / transporting layer for example, an aromatic heterocyclic compound containing one or more hetero atoms in the molecule is preferably used, and a nitrogen-containing ring derivative is particularly preferable.
  • a nitrogen-containing ring derivative a heterocyclic compound having a nitrogen-containing 6-membered ring or 5-membered ring skeleton is preferable.
  • an organic compound layer other than the light-emitting layer may be used by selecting any compound from known compounds used in conventional organic EL devices, in addition to the compounds exemplified above. it can.
  • each layer of the organic EL element of the present invention is not limited except as specifically mentioned above, but is a dry film forming method such as vacuum deposition, sputtering, plasma, ion plating, spin coating, dipping, flow.
  • a known method such as a wet film forming method such as coating or ink jetting can be employed.
  • each organic layer of the organic EL element of the present invention is not limited except as specifically mentioned above, but generally, if the film thickness is too thin, defects such as pinholes are likely to occur, and conversely, if it is too thick, it is high. Since an applied voltage is required and the efficiency is deteriorated, the range of several nm to 1 ⁇ m is usually preferable.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the organic EL element 20.
  • the organic EL element 20 is different in the configuration of the organic compound layer 21 from the organic compound layer 10 of the organic EL element 1 of the first embodiment.
  • the organic EL element 20 does not have a third light-emitting layer, and the first light-emitting layer 22 includes a green phosphorescent dopant material, a red phosphorescent dopant material, and phosphorescence on the first light-emitting layer 22.
  • Host material that is, the light emitting layer and the space layer of the organic EL element 20 include the above-mentioned configuration “(E3) green / red phosphorescent light emitting layer / space layer / blue fluorescent light emitting layer”.
  • the other points are common to the organic EL element 20 and the organic EL element 1, and the second embodiment may include the compound and the layer configuration described in the first embodiment.
  • the first light emitting layer 22 of the organic EL element 20 is preferably formed by co-evaporation.
  • the organic EL element 20 has the same effect as the organic EL element 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the organic EL element 30.
  • the organic EL element 30 is different in the configuration of the organic compound layer 31 from the organic compound layer 10 of the organic EL element 1 of the first embodiment.
  • the second light emitting layer 15 of the organic EL element 1 is a fluorescent light emitting layer
  • the second light emitting layer 32 of the organic EL element 30 is a phosphorescent light emitting layer. That is, in the organic EL element 30, the first light emitting layer 13 and the second light emitting layer 32 that are phosphorescent light emitting layers are laminated via the space layer 14.
  • the light emitting layer and the space layer have, for example, the following configuration ( P1) to (P7) are preferable.
  • a space layer may be further formed between adjacent light emitting layers.
  • the following configurations (P8) and (P9) can also be adopted.
  • P8 Red phosphorescent light emitting layer / space layer / green phosphorescent light emitting layer / space layer / blue phosphorescent light emitting layer
  • P9 red phosphorescent light emitting layer / space layer / green phosphorescent light emitting layer / space layer / blue fluorescent light emitting layer
  • the light emitting layer and the space layer of the organic EL element 30 have the above configuration (P1). About the point other than that, it is common in the organic EL element 30 and the organic EL element 1, and 3rd embodiment can also contain the compound and layer structure which were demonstrated in 1st embodiment.
  • the organic EL element 30 has the same effect as the organic EL element 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the organic EL element 40.
  • the configuration of the organic compound layer 41 is different from the organic compound layer 21 of the organic EL element 20 of the second embodiment.
  • the second light emitting layer 15 of the organic EL element 20 is a fluorescent light emitting layer
  • the second light emitting layer 42 of the organic EL element 40 is a phosphorescent light emitting layer. That is, in the organic EL element 40, the first light emitting layer 22 and the second light emitting layer 42 which are phosphorescent light emitting layers are laminated via the space layer 14.
  • the light emitting layer and the space layer of the organic EL element 40 have the above configuration (P3).
  • the other points are common to the organic EL element 40 and the organic EL elements 1 and 20, and the fourth embodiment may include the compound and the layer configuration described in the first embodiment.
  • the first light emitting layer 22 and the second light emitting layer 42 of the organic EL element 40 are preferably formed by co-evaporation.
  • the organic EL element 40 has the same effect as the organic EL elements 1 and 20.
  • an electron barrier layer may be provided on the anode side of the light emitting layer, and a hole barrier layer may be provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer.
  • a material having a large triplet energy may be provided as a barrier layer adjacent to at least one of the anode side and the cathode side of the fluorescent light emitting layer.
  • triplet excitons are confined in the light-emitting layer, and a TTF (Triplet-Triplet Fusion) phenomenon can be efficiently caused to increase the efficiency of the fluorescent light-emitting layer.
  • the compounds used are as follows.
  • the synthesis scheme of compound SL-4 is shown below.
  • EgS Singlet energy
  • the sample to be measured was deposited on a quartz substrate to prepare a sample, and the absorption spectrum of this sample was measured at room temperature (300K).
  • the vertical axis represents absorbance and the horizontal axis represents wavelength.
  • a tangent line was drawn with respect to the rise of the absorption spectrum on the long wavelength side, and a wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis was obtained.
  • the value converted to the energy value conversion equation shown below this wavelength value was EGS.
  • Conversion formula: EgS [eV] 1239.85 / ⁇ edge
  • a spectrophotometer (Hitachi, U3310) was used for the measurement of the absorption spectrum.
  • the measurement results of EgS of each compound are shown in Table 1.
  • Eg 77K and EgT were determined by the following methods.
  • the phosphorescence measurement sample placed in the quartz cell was cooled to 77 [K], the excitation light was irradiated onto the phosphorescence measurement sample, and the phosphorescence intensity was measured while changing the wavelength. Is the phosphorescence intensity, and the horizontal axis is the wavelength. A tangent line was drawn with respect to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side, and a wavelength value ⁇ edge [nm] at the intersection of the tangent line and the horizontal axis was obtained. The value converted to the energy value conversion equation shown below this wavelength value was Eg 77K or EgT D.
  • EgT [eV] 1239.85 / ⁇ edge
  • Table 1 shows the measurement results of Eg 77K or EgT of each compound.
  • Other measurements of EgT D of a phosphorescent dopant material Ir (ppy) 3, and Ir (pq) 2 (acac) is as follows. Ir (ppy) 3 : 2.62 [eV] Ir (pq) 2 (acac): 2.21 [eV]
  • ⁇ n ⁇ n was calculated based on the refractive index of each compound measured by spectroscopic ellipsometry.
  • Spectroscopic ellipsometry is a method for measuring the optical constant (refractive index n and extinction coefficient k) and film thickness of a thin film.
  • a multi-angle high-speed spectroscopic ellipsometer manufactured by JA Woollam, M-2000U was used.
  • FIG. 7A shows an example of spectroscopic ellipsometry measurement.
  • FIG. 7A shows an incident angle of incident light from a light source
  • FIG. 7B shows a cross-sectional view of an organic thin film on a silicon substrate to be measured.
  • Each compound was deposited on a silicon substrate (Si (100)) to form an organic thin film having a thickness of 100 nm.
  • Ellipso parameters are applied to the organic thin film on the silicon substrate by changing the incident angle of incident light from the light source from 45 degrees to 80 degrees at intervals of 5 degrees and further changing the wavelength from 245 nm to 1000 nm at intervals of 1.6 nm. ⁇ and ⁇ were measured.
  • the optical anisotropy of the film was examined by performing batch analysis on the obtained parameters using analysis software WVASE32 (manufactured by JA Woollam).
  • the anisotropy of the optical constant (refractive index n and extinction coefficient k) of the film reflects the anisotropy of molecular orientation in the film.
  • ⁇ n was determined as the difference between the refractive index n in the vertical direction z and the parallel direction x with respect to the silicon substrate surface (see the above formula (2)).
  • the vertical direction z and the parallel direction x with respect to the silicon substrate surface are shown in FIG. 7A.
  • Table 1 shows the measurement results of ⁇ n of each compound at a wavelength of 700 nm.
  • the full width at half maximum of the photoluminescence spectrum was determined as follows. Each compound was dissolved in a solvent (dichloromethane) (sample 10 [ ⁇ mol / liter]) to prepare a sample for fluorescence measurement. The fluorescence measurement sample placed in the quartz cell was irradiated with excitation light at room temperature (300 [K]), and the fluorescence intensity was measured while changing the wavelength. In the photoluminescence spectrum, the vertical axis represents fluorescence intensity and the horizontal axis represents wavelength. The apparatus used for the fluorescence measurement is an F-4500 type spectrofluorometer manufactured by Hitachi High-Technology Corporation. The full width at half maximum (unit: nm) was measured from this photoluminescence spectrum. The measurement results of the half width of each compound are shown in Table 1.
  • Example 1 A 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm thick glass substrate with ITO transparent electrode (anode) (manufactured by Geomatic) was ultrasonically cleaned in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
  • a glass substrate with a transparent electrode line after washing is mounted on a substrate holder of a vacuum vapor deposition apparatus, and first, compound HI-1 is vapor-deposited so as to cover the transparent electrode on the surface where the transparent electrode line is formed.
  • a compound HI-1 film having a thickness of 10 nm was formed. This HI-1 film functions as a hole injection layer.
  • compound HT-1 is vapor-deposited, an HT-1 film having a thickness of 30 nm is formed on the HI-1 film, and further compound HT-2 is vapor-deposited.
  • These HT-1 film and HT-2 film function as a hole transport layer.
  • a compound PH-01 (host material), Ir (ppy) 3 (green phosphorescent dopant material), and Ir (pq) 2 (acac) (red phosphorescent dopant material) are co-evaporated on the HT-2 film.
  • a green / red phosphorescent light emitting layer (first light emitting layer) having a thickness of 5 nm was formed.
  • the dopant material concentration was 10% by mass for Ir (ppy) 3 and 0.6% by mass for Ir (pq) 2 (acac).
  • Compound SL-1 was vapor-deposited on the green / red phosphorescent light emitting layers to form a space layer having a thickness of 4 nm. On this space layer, compound BH-1 (host material) and compound BD-1 (blue fluorescent light emitting dopant material) were co-evaporated to form a blue fluorescent light emitting layer (second light emitting layer) having a thickness of 20 nm.
  • the dopant material concentration was 10% by mass.
  • Compound EEL-1 was vapor-deposited on this blue fluorescent light emitting layer to form a barrier layer having a thickness of 5 nm.
  • ET-1 which is an electron transporting compound was vapor-deposited on this barrier layer to form an electron transporting layer having a thickness of 25 nm.
  • LiF By depositing LiF to the electron transport layer was formed of LiF film having a film thickness of 1 nm.
  • Metal Al was deposited on the LiF film to form a metal cathode having a thickness of 80 nm.
  • the organic EL element of Example 1 was produced.
  • a device arrangement of the organic EL device of Example 1 is schematically shown as follows. ITO (130) / HI-1 (10) / HT-1 (30) / HT-2 (10) / PH-01: Ir (ppy) 3 : Ir (pq) 2 (acac) (5, 10%: 0.6%) / SL-1 (4) / BH-1: BD-1 (20, 10%) / EEL-1 (5) / ET-1 (25) / LiF (1) / Al (80)
  • the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm). Similarly, in the parentheses, the number expressed as a percentage indicates a ratio (mass%) of a component to be added, such as a phosphorescent dopant material in the light emitting layer. The same applies to the case where the element configuration is schematically shown below.
  • V voltage (unit: V) when electricity was supplied between ITO (anode) and Al (cathode) so that a current density might be 10 mA / cm ⁇ 2 > was measured.
  • External quantum efficiency A voltage was applied to the device so that the current value was 10 mA / cm 2, and the spectral radiance emission spectrum at that time was measured with the spectral radiance meter. From the obtained spectral radiance spectrum, external quantum efficiency EQE (unit:%) was calculated. A spectral radiance spectrum is shown in FIG.
  • -Color rendering index This is an index of how faithfully humans feel the color of an object when a light source is applied to the object, and the black body radiation at the same color temperature is used as a reference (100).
  • the spectral radiance spectrum when a voltage is applied to the device so that the current density is 10 mA / cm 2 is measured with the above-described spectral radiance meter, and conforms to “Method for evaluating color rendering properties of light source” described in JIS standard Z8726.
  • the average color rendering evaluation Ra was calculated using this spectral radiance spectrum as the light source. It can be said that the color rendering properties are more excellent as this value approaches the standard value of 100.
  • the organic EL device of Example 1 was excellent in luminous efficiency (current efficiency and external quantum efficiency) and color rendering.
  • the organic EL elements of Comparative Examples 1 and 2 emitted almost blue light as shown in the spectral radiance spectrum shown in FIG. 8, and the external quantum efficiency was low, so that the color rendering index could not be measured. That is, since the space layer contains NPD having a hole transporting property, it is considered that electrons are not carried to the phosphorescent light emitting layer.
  • the organic EL element of Comparative Example 3 did not emit blue light, but emitted red and green as in the spectral radiance spectrum shown in FIG.
  • the organic EL elements of Comparative Examples 4 to 6 have the same chromaticity by carrying electrons and holes in a balanced manner in order to compare with the organic EL element of Example 1 in terms of current efficiency and external quantum efficiency.
  • the configuration of the space layer was adjusted. Specifically, the emission ratio of blue, red, and green was adjusted by changing the mixing ratio of BCP: NPD.
  • the spectral radiance spectrum of the organic EL device of Comparative Example 4 in which the space layer is BCP: NPD (90%: 10%, mass ratio) is substantially the same as the radiance spectrum of Example 1 shown in FIG.
  • the chromaticity became the same, but the emission intensity was weaker than in Example 1.
  • This is related to the fact that the light emission efficiency and the external quantum efficiency of the organic EL element of Comparative Example 4 are lower than those of the organic EL element of Example 1, as shown in Table 2.
  • the BCP: NPD mixing ratio was changed in Comparative Examples 5 to 6, the light emission efficiency and the external quantum efficiency were not as good as those in Example 1. Possible reasons are as follows.
  • the organic EL elements of Comparative Examples 4 to 6 are co-deposited layers of electron transporting BCP and hole transporting NPD, as shown by the decrease in driving voltage, electrons and holes are transported in a balanced manner. ing. However, since both BCP and NPD have a small value of Eg 77K , triplet exciton diffusion occurs, and it is considered that the emission efficiency and the external quantum efficiency are reduced. On the other hand, the organic EL element of Example 1 has a high color rendering index, and it can be seen that blue, green and red emit light in a well-balanced manner.
  • Example 2 to 4 The organic EL elements of Examples 2 to 4 were prepared in the same manner as the organic EL element of Example 1 except that the compounds of the space layer and the fluorescent light emitting layer were changed as shown in Table 3. About the produced organic EL element, it evaluated similarly to Example 1, and Table 3 shows the result. When showing the element structure of the organic EL devices of Examples 2-4 to informal manner, as follows.
  • Example 5 to 7 The organic EL elements of Examples 5 to 7 were configured as follows. ITO (130) / HI-1 (10) / HT-1 (30) / HT-2: Ir (pq) 2 (acac) (10, 5%) / PH-01: Ir (ppy) 3 (3, 10%) / SL-X (3) / BH-1: BD-1 (20, 10%) / EEL-2 (5) / ET-1 (25) / LiF (1) / Al (80) Compound SL-X was modified according to the examples as shown in Table 4.
  • the phosphorescent light emitting layer is changed to a configuration in which the first light emitting layer and the third light emitting layer are laminated, the compound of the space layer and the film thickness are changed, and the barrier layer
  • Table 4 Compounds of the space layer, the host material of the fluorescent layer, and the dopant material are shown in Table 4.
  • the first light-emitting layer has a host material PH-01 and the phosphorescent dopant material Ir (ppy) 3
  • the third light-emitting layer has a host material HT-2 and the phosphorescent dopant material Ir (pq). ) 2 (acac).
  • the produced organic EL element was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 4.
  • Example 8 to 10 The organic EL elements of Examples 8 to 10 were configured as follows. ITO (130) / HI-1 (10) / HT-1 (30) / HT-2 (10) / PGH: Ir (ppy) 3 : Ir (pq) 2 (acac) (5, 10%: 0.6% ) / SL-1 (4) / BH-1: BD-1 (20, 10%) / EEL-1 (5) / ET-1 (25) / LiF (1) / Al (80) Compound PGH was changed according to the examples as shown in Table 5. Thus, it produced similarly to the organic EL element of Example 1 except having changed the phosphorescent host material of the phosphorescence layer. Further, the organic EL devices fabricated, and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • Example 11 The organic EL element of Example 11 was configured as follows. ITO (130) / HI-1 (10) / HT-1 (70) / HT-2 (10) / PH-01: Ir (ppy) 3 : Ir (pq) 2 (acac) (5, 10%: 0.4%) / SL-1 (5) / BH-1: BD-1 (20, 10%) / EEL-2 (5) / ET-1 (25) / LiF (1) / Al (80 ) In this way, the thickness of the HT-1 film and the space layer was changed, and Ir (ppy) 3 (green phosphorescent dopant material) and Ir (pq) 2 (acac) (red phosphorescent light emission) of the first light emitting layer.
  • the organic EL device was fabricated in the same manner as in the organic EL device of Example 1 except that the mass ratio of the dopant material was changed and the compound of the barrier layer was changed.
  • the produced organic EL device was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 6.
  • Example 11 As shown in Table 6, it was found that the organic EL device of Example 11 also had excellent luminous efficiency and color rendering properties in a well-balanced manner. In particular, the color rendering index was the best among all examples and comparative examples.
  • the organic EL element of Example 12 was produced as follows. A 25 mm ⁇ 75 mm ⁇ 1.1 mm thick glass substrate with ITO transparent electrode (anode) (manufactured by Geomatic) was ultrasonically cleaned in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes. A glass substrate with a transparent electrode line after washing is mounted on a substrate holder of a vacuum vapor deposition apparatus, and first, compound HI-1 is vapor-deposited so as to cover the transparent electrode on the surface where the transparent electrode line is formed. A compound HI-1 film having a thickness of 5 nm was formed. This HI-1 film functions as a hole injection layer.
  • the compound HT-2 was vapor-deposited to form a 30 nm-thick HT-2 film on the HI-1 film.
  • This HT-2 film functions as a hole transport layer.
  • Compound PH-01 (host material), Ir (ppy) 3 (green phosphorescent dopant material), and Ir (pq) 2 (acac) (red phosphorescent dopant material) are co-evaporated on the HT-2 film.
  • a green / red phosphorescent light emitting layer having a thickness of 5 nm was formed.
  • the dopant material concentration was 10% by mass for Ir (ppy) 3 and 0.6% by mass for Ir (pq) 2 (acac).
  • Compound SL-1 was vapor-deposited on the green / red phosphorescent light emitting layer to form a space layer having a thickness of 5 nm.
  • compound PBH-1 (host material) and compound PBD-1 (blue phosphorescent dopant material) were co-evaporated to form a blue phosphorescent light-emitting layer (second light-emitting layer) having a thickness of 30 nm.
  • the dopant material concentration was 20% by mass.
  • a compound PBH-1 was vapor-deposited on the blue phosphorescent light emitting layer to form a 5 nm thick barrier layer .
  • ET-2 which is an electron transporting compound, was vapor-deposited on the barrier layer to form an electron transport layer having a thickness of 20 nm.
  • LiF was vapor-deposited on this electron transport layer to form a 1-nm thick LiF film.
  • Metal Al was vapor-deposited on this LiF film to form a metal cathode having a thickness of 80 nm.
  • Table 8 also shows the element configuration.
  • Example 13 The organic EL devices of Examples 14 and 14 were produced in the same manner as in Example 12 except that the material, film thickness, and dopant material concentration were changed as shown in Table 7.
  • the voltage, CIE1931 chromaticity, current efficiency L / J, and external quantum efficiency EQE were evaluated about the produced organic EL element similarly to Example 1. However, for each organic EL device was evaluated under the conditions that the current density is applied a voltage such that the 1 mA / cm 2 and 10 mA / cm 2. Further, from the obtained spectral radiance spectrum, luminance, power efficiency ⁇ , and peak wavelength ⁇ p (nm) of the EL emission spectrum were also measured. Table 8 shows the results.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a light emitting element in a display device or a lighting device.

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Abstract

　一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含むことを特徴とする。　［数１］　ΔＳＴ＝ＥｇＳ－Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子
　本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
　有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という。）に電圧を印加すると、陽極から正孔が、また陰極から電子が、それぞれ発光層に注入される。そして、発光層において、注入された正孔と電子とが再結合し、励起子が形成される。このとき、電子スピンの統計則により、一重項励起子、及び三重項励起子が２５％：７５％の割合で生成する。発光原理に従って分類した場合、蛍光型では、一重項励起子による発光を用いるため、有機ＥＬ素子の内部量子効率は２５％が限界といわれている。一方、燐光型では、三重項励起子による発光を用いるため、一重項励起子から項間交差が効率的に行われた場合には内部量子効率が１００％まで高められることが知られている。
　このような蛍光型、及び燐光型の発光を利用した有機ＥＬ素子として、例えば、青色発光を示す蛍光発光性材料と、赤色発光を示す燐光発光性材料と、緑色発光を示す燐光発光性材料とを用いて白色発光を得る有機ＥＬ素子が提案された。しかしながら、青色蛍光発光層と赤色および緑色の燐光発光層とを単純に積層しただけでは、発光効率が低いことが分かり、その後、発光効率を向上させるための検討がなされた。
　その結果、蛍光型発光層と燐光型発光層とが隣接して積層されると、正孔や電子がバランスよく各発光層で再結合しないこと、さらに燐光型発光層の燐光発光性材料の三重項エネルギーが蛍光型発光層の蛍光発光性材料にエネルギー移動してしまうことが分かり、蛍光型発光層と燐光型発光層との間にスペース層（障壁層、バイポーラ層、インターレイヤーなどと称される場合もある。）を設けることが提案された。
　例えば、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子は、蛍光ドーパント材料を含む発光層と燐光ドーパント材料を含む発光層との間に、正孔、及び電子が移動可能なバイポーラ層を備える。そして、このバイポーラ層は、燐光ドーパント材料の三重項エネルギーよりも大きい三重項エネルギーを有する化合物を含む。特許文献１では、このような素子構成とすることで、蛍光ドーパント材料を含む発光層と燐光ドーパント材料を含む発光層との間のキャリアバランスを保持しつつ、三重項エネルギーのデクスター移動を抑制し、発光効率、及び白色度の優れた有機ＥＬ素子の提供を図っている。
特開２００６－１７２７６２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のバイポーラ層には、三重項エネルギーの大きい化合物が含まれており、このような化合物は、一重項エネルギーも大きいため、バイポーラ層を介した電子や正孔の注入、及び輸送が困難になり、発光効率、及び白色度の向上を図れない。そのため、正孔輸送性材料（ＮＰＢ）と電子輸送性材料（ＢＣＰ）とを混合してバイポーラ層を構成して、電子や正孔の注入、及び輸送を図り、キャリアバランスを調整する必要があった。
　本発明の目的は、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
　本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、スペース層に特定の条件を満たす化合物を用いることで、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明の有機ＥＬ素子は、
　一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
　前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、
　前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、
　前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、
　前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含む
　ことを特徴とする。
　　［数１］
　　　ΔＳＴ＝ＥｇＳ－Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記スペース層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記スペース層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（２）の関係を満たす化合物である
　ことが好ましい。
　　［数２］
　　　Δｎ＝|ｎＸ－ｎＺ|＞０．０４　　　　　　…（２）
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記スペース層に含まれる化合物の前記一重項エネルギーＥｇＳは、下記数式（３）の関係を満たす
　ことが好ましい。
　　［数３］
　　　ＥｇＳ≧２．８０［ｅＶ］　　　　　　　…（３）
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記スペース層に含まれる化合物の前記エネルギーギャップＥｇ７７Ｋは、下記数式（４）の関係を満たす
　ことが好ましい。
　　［数４］
　　　Ｅｇ７７Ｋ≧２．７０［ｅＶ］　　　　　　…（４）
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記第一発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含み、
　前記第二発光層は、蛍光発光性ドーパント材料を含む
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記第一発光層および前記第二発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含む
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む前記第一発光層に隣接している
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記第三発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記第一発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
　ことが好ましい。
　また、本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極間に有機化合物層を備え、
　前記有機化合物層は、少なくとも１つの発光層、及び少なくとも１つの電荷輸送層を有し、
　前記電荷輸送層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（５）の関係を満たす化合物を含む
　ことを特徴とする。
　　［数５］
　　　ΔＳＴ＝ＥｇＳ－Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（５）
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記電荷輸送層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
　ことが好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、
　前記電荷輸送層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（６）の関係を満たす化合物である
　ことが好ましい。
　　［数６］
　　　Δｎ＝|ｎＸ－ｎＺ|＞０．０４　　　　　　…（６）
　本発明によれば、特定の条件を満たす上記化合物をスペース層に用いるため、単一の材料でスペース層を形成した場合であっても、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
　また、本発明によれば、特定の条件を満たす上記化合物を電荷輸送層に用いるため、発光効率、及び演色性に優れた有機ＥＬ素子を提供できる。
本発明の第一実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。 会合体形成による物理モデルの一例を示す図である。 発光層におけるホスト材料、及びドーパント材料のエネルギー準位の関係を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。 本発明の第四実施形態に係る有機ＥＬ素子の一例の概略構成を示す図である。 分光エリプソメトリー測定の一例を示す図である。 図７Ａの分光エリプソメトリー測定における測定対象となるシリコン基板上の有機薄膜の断面図である。 実施例における有機ＥＬ素子駆動時の分光放射輝度スペクトルを示す図である。
＜第一実施形態＞
　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、一対の電極間に有機化合物層を備える。この有機化合物層は、有機化合物で構成される複数の層を有する。有機化合物層は、無機化合物を含んでいてもよい。有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有する。第一発光層と第二発光層との間には、スペース層を有する。第一発光層に対して第三発光層が隣接してもよい。
　その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔障壁層、電子障壁層等の公知の有機ＥＬ素子で採用される層を有していてもよい。
　本発明の有機ＥＬ素子の素子構成としては、
（ａ）陽極／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｂ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｃ）陽極／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｄ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｅ）陽極／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｆ）陽極／正孔注入・輸送層／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／陰極
（ｇ）陽極／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｈ）陽極／正孔注入・輸送層／第三発光層／第一発光層／スペース層／第二発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｉ）陽極／正孔注入・輸送層／第一発光層／スペース層／第二発光層／障壁層／電子注入・輸送層／陰極
などの構造を挙げることができる。
　上記の中で（ｄ）や（ｈ）の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
　なお、上記「発光層」とは、一般的にドーピングシステムが採用されており、ホスト材料とドーパント材料を含む有機層である。ホスト材料は、一般的に電子と正孔の再結合を促し、再結合により生じた励起エネルギーをドーパント材料に伝達させる。ドーパント材料としては、量子収率の高い化合物が好まれ、ホスト材料から励起エネルギーを受け取ったドーパント材料は、高い発光性能を示す。
　また、上記「正孔注入・輸送層」は「正孔注入層および正孔輸送層のうち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うちの少なくともいずれか１つ」を意味する。ここで、正孔注入層および正孔輸送層を有する場合には、陽極側に正孔注入層が設けられていることが好ましい。また、電子注入層および電子輸送層を有する場合には、陰極側に電子注入層が設けられていることが好ましい。
　また、本発明において電子輸送層といった場合には、発光層と陰極との間に存在する電子輸送領域の有機層のうち、最も電子移動度の高い有機層をいう。電子輸送領域が一層で構成されている場合には、当該層が電子輸送層である。また、燐光素子においては、構成（ｉ）に示すように発光層で生成された励起エネルギーの拡散を防ぐ目的で必ずしも電子移動度が高くない障壁層を発光層と電子輸送層との間に採用することがあり、発光層に隣接する有機層が電子輸送層に必ずしも該当しない。
　図１に、第一実施形態における有機ＥＬ素子１の一例の概略構成を示す。
　有機ＥＬ素子１は、透光性の基板２と、陽極３と、陰極４と、陽極３と陰極４との間に配置された有機化合物層１０と、を有する。
　有機化合物層１０は、陽極３側から順に、正孔輸送層１１、第三発光層１２、第一発光層１３、スペース層１４、第二発光層１５、電子輸送層１６を有する。これらの層は互いに隣接する。
（発光層）
　本発明の有機ＥＬ素子は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有する。
　第一発光層、及び第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含む。一方の発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含み、スペース層を介して設けられた他方の発光層が、蛍光発光性ドーパント材料を含んでいてもよいし、スペース層を介して設けられた両方の発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含んでいてもよい。
　本実施形態では、一方の発光層に燐光発光性ドーパント材料を含み、他方の発光層に蛍光発光性ドーパント材料を含んでいる。このように、燐光発光性ドーパント材料を含む発光層（以下、燐光発光層という場合がある。）と蛍光発光性ドーパント材料を含む発光層（以下、蛍光発光層という場合がある）とが隣接しないことが好ましい。
　有機ＥＬ素子１においては、第一発光層１３が燐光発光性ドーパント材料を含み、第二発光層１５が蛍光発光性ドーパント材料を含む。
　また、本発明の有機ＥＬ素子は、燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む第一発光層又は第二発光層に隣接していることが好ましい。
　有機ＥＬ素子１においては、燐光発光性ドーパント材料を含む第一発光層１３に対して陽極３側で第三発光層１２が隣接している。
　蛍光発光性ドーパント材料としては、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、硼素錯体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体等が挙げられ、好ましくは、フルオランテン誘導体、ピレン誘導体、硼素錯体が挙げられる。
　燐光発光性ドーパント材料としては、金属錯体を含有するものが好ましい。該金属錯体としては、イリジウム（Ｉｒ），白金（Ｐｔ），オスミウム（Ｏｓ），金（Ａｕ），レニウム（Ｒｅ）、およびルテニウム（Ｒｕ）から選択される金属原子と配位子とを有するものが好ましい。特に、配位子と金属原子とが、オルトメタル結合を形成していることが好ましい。
　燐光発光性ドーパント材料としては、燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、イリジウム（Ｉｒ），オスミウム（Ｏｓ）および白金（Ｐｔ）から選ばれる金属を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体などの金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体および白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。また、発光効率などの観点からフェニルキノリン、フェニルイソキノリン、フェニルピリジン、フェニルピリミジン、フェニルピラジンおよびフェニルイミダゾールから選択される配位子から構成される有機金属錯体が好ましい。
　燐光発光性ドーパント材料の具体例を次に示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　発光層は、ドーパント材料の他に、ホスト材料を含む。
　ここで、燐光発光層に含まれるホスト材料と蛍光発光層に含まれるホスト材料とを区別するために、以下、前者を燐光ホスト材料といい、後者を蛍光ホスト材料という。
　なお、本明細書において、蛍光ホスト材料および燐光ホスト材料の用語は、蛍光発光性ドーパント材料と組み合わされたときには蛍光ホスト材料と称し、燐光発光性ドーパント材料と組み合わされたときには燐光ホスト材料と称するものであり、分子構造のみから一義的に蛍光ホスト材料や燐光ホスト材料に限定的に区分されるものではない。
　言い換えると、本明細書において、蛍光ホスト材料とは、蛍光発光性ドーパント材料を含有する蛍光発光層を構成する材料を意味し、蛍光発光材料のホスト材料にしか利用できないものを意味しているわけではない。
　同様に燐光ホスト材料とは、燐光発光性ドーパント材料を含有する燐光発光層を構成する材料を意味し、燐光材料のホスト材料にしか利用できないものを意味しているわけではない。
　ホスト材料としては、公知のホスト用の材料が用いられ、例えば、アミン誘導体、アジン誘導体、縮合多環芳香族誘導体、含ヘテロ環化合物が挙げられる。
　アミン誘導体としては、例えば、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が挙げられる。
　アジン誘導体としては、例えば、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が挙げられる。
　縮合多環芳香族誘導体としては、へテロ環骨格を有しない縮合多環芳香族炭化水素が好ましく、例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、クリセン、フルオランテン、トリフェニレン等の縮合多環芳香族炭化水素、もしくは、これらの誘導体が挙げられる。
　含ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体が挙げられる。
　燐光ホスト材料の具体例として、例えば、カルバゾール誘導体、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、芳香族第三アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリデン系化合物、ポルフィリン系化合物、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、複素環テトラカルボン酸無水物（ナフタレンペリレン等）、フタロシアニン誘導体、各種金属錯体（８-キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体等）、ポリシラン系化合物、ポリ(Ｎ-ビニルカルバゾール)誘導体、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー（チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等）、高分子化合物（ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等）が挙げられる。
　第一発光層の燐光ホスト材料は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されることが好ましい。このような化合物を第一発光層の燐光ホスト材料に用いることで、スペース層を介して第二発光層（蛍光発光層）へと正孔を供給し易くなる。
　第三発光層の燐光ホスト材料は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されることが好ましい。このような化合物を第三発光層の燐光ホスト材料に用いることで、第一発光層、及びスペース層を介して第二発光層（蛍光発光層）へと正孔を供給し易くなる。この場合、第三発光層に隣接する第一発光層の燐光ホスト材料に、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物を用いることがより好ましく、さらに第二発光層（蛍光発光層）へ正孔を供給し易くなる。
　発光層の厚さ寸法は、好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。１ｎｍ未満では発光層形成が困難となり、色度の調整が困難となるおそれがあり、５０ｎｍを超えると駆動電圧が上昇するおそれがある。
　発光層において、ホスト材料とドーパント材料との比率は、質量比で９９：１以上５０：５０以下であることが好ましい。
（スペース層）
　本発明では、上記のとおり、スペース層に特定の条件を満たす化合物を用いる。この条件について、次の[１]～[３]で説明する。
[１]ΔＳＴ
　本発明者らは、スペース層に含まれる材料（以下、スペース層材料という。）に、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴとのエネルギー差（ΔＳＴ）が小さい化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
　一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴの差に値するΔＳＴを小さくするには、量子化学的には、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴにおける交換相互作用が小さいことで実現する。ΔＳＴと交換相互作用の関係性における物理的な詳細に関しては、例えば、
　文献１：安達千波矢ら、有機ＥＬ討論会　第１０回例会予稿集、Ｓ２－５，ｐ１１～１２
　文献２：徳丸克己、有機光化学反応論、東京化学同人出版、（１９７３）
に記載されている。このような材料は、量子計算により分子設計を行い合成することが可能であり、具体的には、ＬＵＭＯ、及びＨＯＭＯの電子軌道を重ねないように局在化させた化合物である。
　ΔＳＴが小さくなると、スペース層材料のアフィニティ（Ａｆ）の値が大きくなる。その結果、スペース層材料と隣接する第一発光層、及び第二発光層とのエネルギー差が小さくなり、陰極側に位置する発光層からスペース層を介して陽極側に位置する発光層に電子が注入し易くなり、有機ＥＬ素子の駆動電圧を下げることができる。
　また、一重項エネルギーＥｇＳと三重項エネルギーＥｇＴとのエネルギー差（ΔＳＴ）を小さくするには、会合体を形成することによっても可能である。ここでの会合体とは、単純な１分子だけの電子状態を反映したものではなく、数分子が物理的に接近したものである。複数の分子が接近した結果、複数の分子間における電子状態が混ざり、電子状態が変化することによりエネルギー準位が変化し、主に一重項エネルギーの値が減少することで、ΔＳＴの値が小さくなると考えられる。このような会合体形成によるΔＳＴの値の減少は、２分子が接近した事により電子状態が変化するDavydov　splitting　modelによっても説明することができる（図２参照）。このDavydov　splitting　modelで示されるように、２分子が物理的に接近する事で、１分子と異なる電子状態の変化が考えられる。励起一重項状態がＳ１‐ｍ＋、及びＳ１‐ｍ－の２つの状態で存在し、励起三重項状態がＴ１‐ｍ＋、及びＴ１‐ｍ－の２つの状態で存在する。この結果、エネルギー準位が低いＳ１‐ｍ－、及びＴ１‐ｍ－が存在する事により、Ｓ１‐ｍ－とＴ１‐ｍ－との差であるΔＳＴの大きさは、１分子での電子状態と比べて、小さくなる。
　上記Davydov splitting modelについては、例えば、
　文献３：J. Kang, et al, International Journal of Polymer
Science, Volume 2010,Article ID 264781,
　文献４：M. Kasha, et al, Pure and Applied Chemistry,
Vol.11, pp371, 1965
　文献５：S. Das, et al, J. Phys. Chem. B. . vol.103, pp209,
1999
に記載されている。
　なお、本発明における会合体とは、単分子同士が任意の会合体を形成することを意味している。すなわち、特定の会合状態を示すものではない。有機分子の会合状態は、薄膜中では確率的に様々な状態を許容するものであり、無機分子とは大きくこの点を異にする。
　ここで、本発明ではΔＳＴが小さく、会合体を形成し易い化合物を用いており、上記した三重項エネルギーＥｇＴは、通常定義される三重項エネルギーとは異なる点がある。この点について、以下に説明する。
　一般に、三重項エネルギーは、測定対象となる化合物を溶媒に溶解させた試料を低温（７７［Ｋ］）で燐光スペクトル（縦軸：燐光発光強度、横軸：波長とする。）を測定し、この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、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。
　ここで、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、上記のとおりΔＳＴが小さい。ΔＳＴが小さいと、低温（７７［Ｋ］）状態でも、項間交差、及び逆項間交差が起こりやすく、励起一重項状態と励起三重項状態とが混在する。その結果、上記と同様にして測定されるスペクトルは、励起一重項状態、及び励起三重項状態の両者からの発光を含んだものとなり、いずれの状態から発光したものかについて峻別することは困難であるが、基本的には３重項エネルギーの値が支配的と考えられる。
　そのため、本発明では、通常の三重項エネルギーＥｇＴと測定手法は同じであるが、その厳密な意味において異なることを区別するため、測定対象となる化合物を溶媒に溶解させた試料について低温（７７［Ｋ］）で燐光スペクトル（縦軸：燐光発光強度、横軸：波長とする。）を測定し、この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、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出されるエネルギー量をエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとし、ΔＳＴを一重項エネルギーＥｇＳとエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差として定義する。
　また、溶液状態における三重項エネルギーの測定には、対象分子と溶媒との間における相互作用により三重項エネルギーに誤差を含む場合がある。そのため理想的な条件としては、対象分子と溶媒との相互作用を除くため、薄膜状態における測定が望まれる。しかしながら、本発明でスペース層材料に用いられる化合物の分子は、溶液状態において幅広い半値幅を有するフォトルミネッセンススペクトルを示すことから、溶液状態においても会合状態を形成していることが強く示唆されるため、本発明では、三重項エネルギーについて溶液条件で測定した値を用いることにした。
　一重項エネルギーＥｇＳについては、本発明においても通常の手法と同様にして算出されるもので定義される。すなわち、測定対象となる化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の吸収スペクトル（縦軸：吸光度、横軸：波長とする。）を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。
　なお、一重項エネルギーＥｇＳ、及びエネルギーギャップＥｇ７７Ｋの具体的な算出については、後述する。
［２］半値幅
　本発明者らは、上記ΔＳＴに関する条件に加えて、スペース層材料に、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が所定の大きさである化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
　本発明を発明する過程で、本発明者らは、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が大きい化合物をスペース層材料に用いると有機ＥＬ素子の発光効率が向上するのは、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きい化合物が溶液状態で会合体を形成し易いことに起因していることを見出した。フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きさと会合体の形成し易さとの関連性は、次のように推測される。
　会合体を形成せずに主として１分子状態で存在する性質の化合物については、励起一重項状態における振動準位の存在が少なく、その結果、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が狭く観測される。例えば、ＣＢＰは、主として１分子状態で存在する性質を有し、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅の大きさは、５０ｎｍ程度と比較的狭い。
　一方、会合体を形成し易い化合物については、複数の分子が電子的に影響しあう事により、励起一重項状態に多くの振動準位が存在する。この結果、各振動準位から基底状態に緩和する状態が多くなるので、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が大きくなる。
　以上のように、スペース層材料に用いる化合物が、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が８０ｎｍ以上の３００ｎｍ以下の化合物であれば、スペース層の膜内でも会合体を形成し易く、会合体形成によりΔＳＴが小さくなる。ΔＳＴが小さくなれば、上記［１］でも述べたようにスペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層に対するキャリア注入が起こり易くなり、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上する。
［３］Δｎ
　本発明者らは、上記ΔＳＴに関する条件に加えて、スペース層材料に、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸとの差Δｎが、所定の大きさである化合物を用いると、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上することを見出した。
　ここでのΔｎとは、分光エリプソメトリー測定（測定範囲：２００ｎｍ～１０００ｎｍ）において、消衰係数が０．００１以下の領域において、シリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸとの差を取ったものである。分光エリプソメトリーの測定範囲として、具体的には、波長６００ｎｍ～８００ｎｍの範囲であることが好ましい。さらに本願では、Δｎは、波長７００ｎｍでの値とした。
　本発明者らは、ΔＳＴを小さくする手段の一つとして会合体を形成する化合物を用いることを見出し、Δｎが大きい化合物は、当該化合物の膜内において会合体を形成し易いことを見出した。Δｎの大きさと会合体の形成し易さとの関連性は、次のように推測される。
　シリコン基板面に対して垂直方向ｚと平行方向ｘの屈折率ｎに大きな違いが生じる場合は、薄膜状態において、分子が、ある程度の規則性を有する状態で存在していることを意味していると考えられる。すなわち、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、所定の大きさのΔｎを有する化合物であり、薄膜状態において会合体を形成し、ある程度の規則性を有して存在していると推測される。
　一方で、このΔｎが非常に小さい化合物、例えば、ＣＢＰやＡｌｑ３などは、薄膜状態において分子が全く規則性を有していないアモルファス状態で存在している。
　Δｎの大きさと会合体の形成し易さとの関連性については、例えば、
　文献６：D. Yokoyama et al., Org. Electron. 10, 127-137
(2009)、
　文献７：D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 93, 173302 (2008)、
　文献８：D. Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 95, 243303 (2009)、
の文献に記載されている。
　上記数式（２）で規定するように、Δｎが０．０４よりも大きくΔｎが１．０よりも小さい化合物は、膜内で会合体を形成し易く、会合体形成によりΔＳＴが小さくなる。Δｎが０．０７よりも大きい化合物は、より会合体を形成し易く、Δｎが０．２よりも大きい化合物は、さらに会合体を形成し易い。そして、ΔＳＴが小さくなると、スペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層に対するキャリア注入が起こり易くなり、有機ＥＬ素子の発光効率、及び演色性が向上する。
　スペース層に用いる化合物は、上記のΔＳＴに関する条件に加えて、一重項エネルギーＥｇＳ、及び三重項エネルギーＥｇ７７Ｋの少なくともいずれかが所定の大きさ以上の化合物であることが好ましい。
　このＥｇＳ、及びＥｇＴに関する点について、次に説明する。
　図３は、スペース層、及び燐光発光層におけるエネルギー準位の関係を示す図である。ここでの燐光発光層は、スペース層に隣接する第一発光層、及び第二発光層のうち燐光発光性ドーパント材料を含むいずれかである。
　図３において、Ｓ０は、基底状態を表し、Ｓ１Ｈは、スペース層材料に用いる化合物（図３の説明において、当該化合物を便宜的に化合物ＳＬと称する。）の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｈは、化合物ＳＬの最低励起三重項状態を表し、Ｔ１Ｄは、スペース層に隣接する燐光発光層に含まれる燐光発光性ドーパント材料の最低励起三重項状態を表す。
　図３に示すように、Ｓ１ＨとＴ１Ｈとの差が、ΔＳＴに相当し、Ｔ１ＨとＴ１Ｄとの差が、ΔＴに相当する。図３中の破線矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。
　上記のとおり、本発明のスペース層材料には、ΔＳＴの小さい化合物が選択される。ここで、上記の一例として示したDavydov　splitting　modelで考えると、会合体の形成により励起準位が分裂するため、エネルギー準位が低いＴ１‐ｍ－の励起状態も存在する。そのため、化合物ＳＬの最低励起三重項状態Ｔ１Ｈと燐光発光性ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄとのエネルギー差が小さくなり、三重項励起子が燐光発光性ドーパント材料からスペース層を介して反対側にある他方の発光層（蛍光発光層）へ移動して、燐光発光層が発光しないおそれがある。すなわち、有機薄膜層中における会合体を形成し易い化合物は、計算上、単分子であればドーパント材料の三重項励起子を高い確率で閉じ込めることができると考えられる場合がある。このような場合であっても、当該会合体を形成し易い化合物をスペース層材料に用いると、実際上、会合体の形成によってスペース層の最低励起三重項状態のエネルギー準位が低くなり、十分にドーパント材料の三重項励起子を閉じ込めることが出来なくなる場合がある。
　そこで、本発明のスペース層材料に用いる化合物は、上記のΔＳＴ、Δｎ、又は半値幅に関する条件に加えて、一重項エネルギーＥｇＳ、又は、三重項エネルギーＥｇ７７Ｋが所定の大きさ以上である化合物から選択するのが好ましい。このような化合物を用いることで、三重項励起子の閉じ込め効率の低下を防止する。
　燐光発光性ドーパント材料の三重項エネルギーＥｇＴＤと、スペース層材料のエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＴが、下記数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
　　［数５］
　　ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ－ＥｇＴＤ＞　０．１［ｅＶ］　　　…（５）
　数式（５）のように、ΔＴが０．１ｅＶより大きいと三重項励起子の閉じ込め効率が向上する。さらに好ましくは、ΔＴが０．２ｅＶより大きい場合である。
　燐光発光層内に２以上の燐光発光性ドーパント材料が含まれている場合には、各ドーパント材料のＥｇＴＤが数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
　本発明のスペース層に用いる化合物は、スペース層の膜内においてすべての分子が会合体を形成するものに限られない。例えば、一部の分子は、会合体を形成せずに、単独でも存在し、会合体と非会合体とが混在した状態でスペース層の膜内に存在するものでもよい。
　また、スペース層において会合体を形成せずとも、ΔＳＴが小さい化合物であれば本発明のスペース層材料として使用できる。
　スペース層材料に用いる化合物は、下記化学式（１）から（８）までに示す骨格のうち少なくともいずれかを有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　本発明のスペース層に用いる化合物の具体例を次に示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　本発明のスペース層は、上記化合物を用いて単一の材料で形成できる。すなわち、電子輸送性化合物と正孔輸送性化合物とを混合した材料で形成しなくてもよい。但し、スペース層を、上記本発明のスペース層材料に用いられる化合物を複数混合して形成してもよい。本発明のスペース層の機能を損なわない範囲で、他の化合物を添加しても良い。
　本発明のスペース層の厚さ寸法は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
　有機ＥＬ素子を白色で発光させるには、発光層、及びスペース層を、例えば、以下のような構成（Ｅ１）～（Ｅ７）とするのが好ましい。
　（Ｅ１）赤色燐光発光層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
　（Ｅ２）緑色燐光発光層／赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
　（Ｅ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
　（Ｅ４）赤色燐光発光層／スペース層／緑色蛍光発光層／青色蛍光発光層
　（Ｅ５）赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層／緑色蛍光発光層
　（Ｅ６）緑色燐光発光層／スペース層／赤色蛍光発光層／青色蛍光発光層
　（Ｅ７）緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層／赤色蛍光発光層
　また、有機ＥＬ素子が有するスペース層は、１つに限られない。隣接する発光層同士の間にさらにスペース層を形成してもよい。例えば、上記（Ｅ１）の場合だと、
　（Ｅ８）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層のような構成も採りうる。
　有機ＥＬ素子１は、上記Ｅ１の構成である。そのため、第一発光層１３は、緑色燐光発光層であり、第二発光層１５は、青色蛍光発光層であり、第三発光層１２は、赤色燐光発光層である。第一発光層１３、及び第三発光層１２は、スペース層よりも陽極３側にあり、第二発光層１５は、スペース層１４よりも陰極４側にある。
　スペース層を用いた白色発光の有機ＥＬ素子において、第二発光層１５の青色蛍光発光層よりも、スペース層の方が高い三重項エネルギーを有する必要がある。これは、一般的に、蛍光青色発光層に含まれる化合物の三重項エネルギーは小さく、蛍光青色発光層と第一発光層１３の緑色燐光発光層とが接触した場合、燐光発光層から蛍光発光層へと三重項エネルギーが移動してしまい、発光効率が低下してしまうからである。
　ここで、三重項エネルギーが大きい化合物は、一重項エネルギーＥｇＳも大きい。そのため、このような三重項エネルギーが大きい化合物をスペース層に用いると、スペース層と第二発光層（蛍光発光層）とのアフィニティ差が大きくなって陰極４側の第二発光層１５から第一発光層１３への電子注入が起こり難くなり、有機ＥＬ素子の発光効率が向上しない。
　しかしながら、有機ＥＬ素子１では、上記のように特定の条件を満たす化合物をスペース層に用いるので、一重項エネルギーＥｇＳが小さくなり、第二発光層１５から第一発光層１３への電子注入が起こり易く、有機ＥＬ素子の発光効率が向上する。
（基板）
　本発明の有機ＥＬ素子は、透光性の基板上に作製する。この透光性基板は、有機ＥＬ素子を構成する陽極、有機化合物層、陰極等を支持する基板であり、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の可視領域の光の透過率が５０％以上で平滑な基板が好ましい。
　透光性基板としては、ガラス板やポリマー板などが挙げられる。
　ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英などを原料として用いてなるものを挙げられる。
　またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォンなどを原料として用いてなるものを挙げることができる。
（陽極および陰極）
　有機ＥＬ素子の陽極は、正孔を発光層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、銅などが挙げられる。
　発光層からの発光を陽極側から取り出す場合、陽極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、陽極のシート抵抗は、数百Ω／□（Ω／ｓｑ。オーム・パー・スクウェア。）以下が好ましい。陽極の厚さ寸法は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲で選択される。
　陰極としては、発光層に電子を注入する目的で、仕事関数の小さい材料が好ましい。
　陰極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－銀合金などが使用できる。
　陰極も、陽極と同様に、蒸着法などの方法で、例えば、電子輸送層や電子注入層上に薄膜を形成できる。また、陰極側から、発光層からの発光を取り出す態様を採用することもできる。発光層からの発光を陰極側から取り出す場合、陰極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。
　陰極のシート抵抗は、数百Ω／□以下が好ましい。
　陰極の厚さ寸法は、材料にもよるが、通常１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲で選択される。
（正孔注入・輸送層）
　正孔注入・輸送層は、発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正孔移動度が大きく、イオン化エネルギーが小さい化合物が用いられる。
　正孔注入・輸送層を形成する材料としては、より低い電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましく、例えば、芳香族アミン化合物が好適に用いられる。
（電子注入・輸送層）
　電子注入・輸送層は、発光層への電子の注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、電子移動度が大きい化合物が用いられる。
　電子注入・輸送層に用いられる化合物としては、例えば、分子内にヘテロ原子を１個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物が好ましく用いられ、特に含窒素環誘導体が好ましい。含窒素環誘導体としては、含窒素６員環もしくは５員環骨格を有する複素環化合物が好ましい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、発光層以外の有機化合物層には、上述の例示した化合物以外に、従来の有機ＥＬ素子において使用される公知のものの中から任意の化合物を選択して用いることができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の各層の形成方法としては、上記で特に言及した以外には制限されないが、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ、イオンプレーティングなどの乾式成膜法や、スピンコーティング、ディッピング、フローコーティング、インクジェットなどの湿式成膜法などの公知の方法を採用することができる。
　本発明の有機ＥＬ素子の各有機層の厚さ寸法は、上記で特に言及した以外には制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなるため、通常は数ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
＜第二実施形態＞
　次に、本発明の第二実施形態に係る有機ＥＬ素子２０について説明する。第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第二実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
　図４は、有機ＥＬ素子２０の概略構成を示す図である
　有機ＥＬ素子２０は、有機化合物層２１の構成が、第一実施形態の有機ＥＬ素子１の有機化合物層１０と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子２０は、第三発光層を有しておらず、第一発光層２２は、第一発光層２２に緑色燐光発光性ドーパント材料と赤色燐光発光性ドーパント材料と燐光ホスト材料とを含んでいる。つまり、有機ＥＬ素子２０の発光層、及びスペース層は、上記構成「（Ｅ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層」を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子２０と有機ＥＬ素子１とでは共通であり、第二実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
　有機ＥＬ素子２０の第一発光層２２は、共蒸着によって形成されるのが好ましい。
　有機ＥＬ素子２０についても、有機ＥＬ素子１と同様の効果を奏する。
＜第三実施形態＞
　次に、本発明の第三実施形態に係る有機ＥＬ素子３０について説明する。第三実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第三実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
　図５は、有機ＥＬ素子３０の概略構成を示す図である
　有機ＥＬ素子３０は、有機化合物層３１の構成が、第一実施形態の有機ＥＬ素子１の有機化合物層１０と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子１の第二発光層１５が、蛍光発光層であるのに対し、有機ＥＬ素子３０の第二発光層３２は、燐光発光層である点で相違する。つまり、有機ＥＬ素子３０は、スペース層１４を介して、燐光発光層である第一発光層１３および第二発光層３２が積層されている。
　また、本実施形態のように、スペース層を介して、燐光発光層を積層させる場合の有機ＥＬ素子を白色で発光させるには、発光層、及びスペース層を、例えば、以下のような構成（Ｐ１）～（Ｐ７）とするのが好ましい。
　（Ｐ１）赤色燐光発光層／緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
　（Ｐ２）緑色燐光発光層／赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
　（Ｐ３）緑色・赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
　（Ｐ４）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／青色燐光発光層
　（Ｐ５）赤色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層／緑色燐光発光層
　（Ｐ６）緑色燐光発光層／スペース層／赤色燐光発光層／青色燐光発光層
　（Ｐ７）緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層／赤色燐光発光層
　また、有機ＥＬ素子が有するスペース層は、１つに限られない。隣接する発光層同士の間にさらにスペース層を形成してもよい。例えば、上記（Ｐ１）の場合だと、次のような（Ｐ８）や（Ｐ９）のような構成も採りうる。
　（Ｐ８）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色燐光発光層
　（Ｐ９）赤色燐光発光層／スペース層／緑色燐光発光層／スペース層／青色蛍光発光層
　有機ＥＬ素子３０の発光層、及びスペース層は、上記構成（Ｐ１）を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子３０と有機ＥＬ素子１とでは共通であり、第三実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
　有機ＥＬ素子３０についても、有機ＥＬ素子１と同様の効果を奏する。
＜第四実施形態＞
　次に、本発明の第四実施形態に係る有機ＥＬ素子４０について説明する。第四実施形態の説明において第一実施形態から第三実施形態までと同一の構成要素は、同一符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第四実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
　図６は、有機ＥＬ素子４０の概略構成を示す図である
　有機ＥＬ素子４０は、有機化合物層４１の構成が、第二実施形態の有機ＥＬ素子２０の有機化合物層２１と異なる。具体的には、有機ＥＬ素子２０の第二発光層１５が、蛍光発光層であるのに対し、有機ＥＬ素子４０の第二発光層４２は、燐光発光層である点で相違する。つまり、有機ＥＬ素子４０は、スペース層１４を介して、燐光発光層である第一発光層２２および第二発光層４２が積層されている。
　有機ＥＬ素子４０の発光層、及びスペース層は、上記構成（Ｐ３）を備える。それ以外の点について、有機ＥＬ素子４０と有機ＥＬ素子１，２０とでは共通であり、第四実施形態は、第一実施形態にて説明した化合物や層構成も含み得る。
　有機ＥＬ素子４０の第一発光層２２および第二発光層４２は、共蒸着によって形成されるのが好ましい。
　有機ＥＬ素子４０についても、有機ＥＬ素子１，２０と同様の効果を奏する。
［変形例］
　なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変更、改良などは、本発明に含まれるものである。
　例えば、発光層の陽極側に電子障壁層を、発光層の陰極側に正孔障壁層を、隣接させて、それぞれ設けてもよい。これにより、電子や正孔を発光層に閉じ込めて、発光層における励起子の生成確率を高めることができる。
　また、蛍光発光層の陽極側、及び陰極側の少なくともいずれかに隣接して、三重項エネルギーの大きい材料を障壁層として設けてもよい。これにより、三重項励起子が発光層内に閉じ込められ、TTF（Triplet-Triplet Fusion）現象を効率的に起こして蛍光発光層の高効率化を図ることができる。
　その他、本発明の実施における具体的な構造および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
　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。
　使用した化合物は、以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
＜化合物の合成＞
〔合成例１〕　化合物ＳＬ－１の合成
・中間体１－１の合成
　４－ブロモベンズアルデヒド（２５ｇ，１３５ｍｍｏｌ）、アセトフェノン（１６．２ｇ，１３５ｍｍｏｌ）をエタノール（２００ｍＬ）に加え、さらに３Ｍ水酸化ナトリウム水溶液（６０ｍＬ）を加えて室温で７時間攪拌した。析出した固体をろ過し、この固体をメタノールで洗浄した。白色固体の中間体１－１（２８．３ｇ、収率７３％）を得た。
・中間体１－２の合成
　中間体１－１（２０ｇ，６９．７ｍｍｏｌ）、ベンズアミジン塩酸塩（１０．８ｇ，６９．７ｍｍｏｌ）をエタノール（３００ｍＬ）に加え、さらに水酸化ナトリウム（５．６ｇ，１４０ｍｍｏｌ）を加えて８時間加熱還流した。析出した固体をろ過し、この固体をヘキサンで洗浄した。白色固体の中間体１－２（１０．３ｇ、収率３８％）を得た。
・中間体１－３の合成
　エタノール（７０ｍＬ）にカルバゾール（１５ｇ，８９．７ｍｍｏｌ）を加え、室温で硫酸（６ｍＬ）、水（３ｍＬ）、ＨＩＯ４・２Ｈ２Ｏ（８．２ｇ、３５．９ｍｍｏｌ）、Ｉ２（９．１ｇ、３５．９ｍｍｏｌ）を加えて４時間攪拌した。反応液に水を加えて析出物をろ過し、析出物をメタノールで洗浄した。得られた固体を熱トルエンに溶かして再結晶を行い、中間体１－３（５．１ｇ、収率１９％）を得た。
・中間体１－４の合成
　アルゴン雰囲気下、Ｎ－フェニルカルバゾリル－３－ボロン酸（２．０ｇ、７．０ｍｍｏｌ），中間体１－３（２．０５ｇ、７．０ｍｍｏｌ），Ｐｄ（ＰＰｈ３）４（０．１５ｇ，０．１４ｍｍｏｌ）、トルエン（２０ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（１０．５ｍＬ）を加えて８０℃で７時間攪拌した。反応液に水を加えて固体を析出させ、固体をメタノールで洗浄した。得られた固体を熱トルエンで洗浄し、中間体１－４（２．４３ｇ、収率８４％）を得た。
・化合物ＳＬ－１の合成
　アルゴン雰囲気下、３つ口フラスコに中間体１－２（２．２８ｇ，５．８８ｍｍｏｌ）、中間体１－４（２．４ｇ，５．８８ｍｍｏｌ）、ＣｕＩ（０．５６ｇ，２．９ｍｍｏｌ）、りん酸三カリウム（２．５ｇ，１１．８ｍｍｏｌ）、無水ジオキサン（３０ｍＬ）、シクロヘキサンジアミン（０．３３ｇ，２．９ｍｍｏｌ）の順で加えて１００℃で８時間攪拌した。
　反応液に水を加えて固体を析出させ、この固体をヘキサン、次いでメタノールで洗浄した。さらに、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、淡黄色固体の化合物ＳＬ－１（２．７ｇ，収率６４％）を得た。
　ＦＤ－ＭＳ（フィールドディソープションマススペクトル。以下、ＦＤ－ＭＳと略記する。）分析の結果、分子量７１４に対してｍ／ｅ＝７１４であった。
　以下に化合物ＳＬ－１の合成スキームを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
〔合成例２〕　化合物ＳＬ－２の合成
　中間体２を、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．７１２５－７１２８ページ（２００１年）に記載の方法に従って合成した。
　次に、アルゴン雰囲気下、中間体２（１．０４ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、中間体１－４（１．６ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．０７１ｇ、０．０７８ｍｍｏｌ）、トリ－ｔ－ブチルホスホニウムテトラフルオロほう酸塩（０．０９１ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（０．５３ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、無水トルエン（２０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
　室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ－２（１．７ｇ，収率６８％）を得た。
　ＦＤ－ＭＳ分析の結果、分子量６３８に対してｍ／ｅ＝６３８であった。
　以下に化合物ＳＬ－２の合成スキームを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
〔合成例３〕　化合物ＳＬ－３の合成
　中間体３を、国際公開第２００８／０５６７４６号（ＷＯ２００８／０５６７４６　Ａ１）に記載の方法に従って合成した。
　アルゴン雰囲気下、中間体３（１．０ｇ、３．９ｍｍｏｌ）、中間体１－４（１．６g、３．９ｍｍｏｌ）、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウム（０．０７１ｇ、０．０７８ｍｍｏｌ）、トリ－ｔ－ブチルホスホニウムテトラフルオロほう酸塩（０．０９１ｇ、０．３１ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（０．５３ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、無水トルエン（２０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
　室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ－３（１．８ｇ，収率７４％）を得た。
　ＦＤ－ＭＳ分析の結果、分子量６３９に対してｍ／ｅ＝６３９であった。
　以下に化合物ＳＬ－３の合成スキームを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
〔合成例４〕　化合物ＳＬ－４の合成
　窒素雰囲気下、中間体３（８．０ｇ、２９．９ｍｍｏｌ）、ｐ－クロロフェニルボロン酸（５．１ｇ、３２．９ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．６３ｇ、０．６ｍｍｏｌ）、トルエン（６０ｍＬ）、２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（３０ｍＬ）を順次加えて８時間加熱還流した。
　室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、中間体４（７．０ｇ，収率６８％）を得た。
　アルゴン雰囲気下、中間体４（６．５ｇ、１８．９ｍｍｏｌ）、中間体１－４（７．７g、１８．９ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（０．０８５ｇ、０．３８ｍｍｏｌ）、ｔ-ブトキシナトリウム（２．７２ｇ、２８．４ｍｍｏｌ）、無水トルエン（６０ｍＬ）、トリ-ｔ-ブチルホスフィン（０．０７７ｇ、０．３８ｍｍｏｌ）を順次加えて８時間９０℃で加熱した。
　室温まで反応液を冷却した後、有機層を分離し、有機溶媒を減圧下留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物ＳＬ－４（７．８ｇ，収率５８％）を得た。
　ＦＤ－ＭＳ分析の結果、分子量７１５に対してｍ／ｅ＝７１５であった。
　以下に化合物ＳＬ－４の合成スキームを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
＜化合物の評価＞
(1)一重項エネルギーＥｇＳ
　一重項エネルギーＥｇＳは、以下の方法により求めた。
　測定対象化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温（３００Ｋ）でこの試料の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルは、縦軸を吸光度、横軸を波長とした。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値λedge［ｎｍ］を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をＥｇＳとした。
　　換算式：ＥｇＳ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
　吸収スペクトルの測定には、分光光度計（日立製、Ｕ３３１０）を用いた。
　各化合物のＥｇＳの測定結果を表１に示す。
(2)エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ、及び三重項エネルギーＥｇＴ
　Ｅｇ７７Ｋ、及びＥｇＴは、以下の方法により求めた。
　各化合物を、公知の燐光測定法(例えば、「光化学の世界」(日本化学会編・1993)50頁付近の記載の方法)により測定した。具体的には、各化合物を溶媒に溶解(試料１０［μmol/リットル］、ＥＰＡ(ジエチルエーテル:イソペンタン:エタノール=５：５：５（容積比）、各溶媒は分光用グレード)し、燐光測定用試料とした。石英セルへ入れた燐光測定用試料を７７［Ｋ］に冷却し、励起光を燐光測定用試料に照射し、波長を変えながら燐光強度を測定した。燐光スペクトルは、縦軸を燐光強度、横軸を波長とした。
　この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、その接線と横軸との交点の波長値λedge［ｎｍ］を求めた。この波長値を次に示す換算式でエネルギー値に換算した値をＥｇ７７Ｋ又はＥｇＴＤとした。
　　換算式：Ｅｇ７７Ｋ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
　　　　　：ＥｇＴ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
　燐光の測定には、（株）日立ハイテクノロジー製のＦ－４５００形分光蛍光光度計本体と低温測定用オプション備品を用いた。なお、測定装置はこの限りではなく、冷却装置及び低温用容器と、励起光源と、受光装置とを組み合わせることにより、測定してもよい。
　各化合物のＥｇ７７Ｋ又はＥｇＴの測定結果を表１に示す。
　その他、燐光発光性ドーパント材料であるＩｒ(ｐｐｙ)３、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）のＥｇＴＤの測定結果は、次のとおりである。
　　Ｉｒ（ｐｐｙ）３　　　　　　：２．６２［ｅＶ］
　　Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）　：２．２１［ｅＶ］
(3)ΔＳＴ
　ΔＳＴは、上記(1)、及び(2)で測定したＥｇＳとＥｇ７７Ｋとの差として求めた（上記式（１）参照）。結果を表１に示す。
(4)Δｎの測定
　Δｎは、分光エリプソメトリーにて測定した各化合物の屈折率に基づいて算出した。分光エリプソメトリーは、薄膜の光学定数（屈折率ｎや消衰係数ｋ）や膜厚を測定する方法である。
　本発明では、多入角高速分光エリプソメータ（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製、Ｍ－２０００Ｕ）を用いた。図７Ａに分光エリプソメトリー測定の一例を示す。図７Ａは、光源からの入射光の入射角度を示し、図７Ｂは、測定対象となるシリコン基板上の有機薄膜を断面図で示す。
　各化合物をシリコン基板（Si(100)）上に蒸着し、厚さ１００ｎｍの有機薄膜を形成した。シリコン基板上の有機薄膜に対し、光源からの入射光の入射角度を４５度から８０度まで５度間隔で、さらに波長を２４５ｎｍ～１０００ｎｍまで１．６ｎｍ間隔で変えながら光を照射し、エリプソパラメーターψおよびΔを測定した。得られたパラメータに対し、解析ソフトＷＶＡＳＥ３２(Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ社製)を用いて一括解析を行う事で、膜の光学異方性を調べた。膜の光学定数（屈折率ｎや消衰係数ｋ）の異方性が、膜内における分子配向の異方性を反映する。詳細な測定方法・解析方法は、上記文献６～８に記載されている。
　Δｎは、シリコン基板面に対して垂直方向ｚと平行方向ｘの屈折率ｎの差として求めた（上記数式（２）参照）。シリコン基板面に対する垂直方向ｚ、及び平行方向ｘについては、図７Ａに示す。
　各化合物の波長７００ｎｍでのΔｎの測定結果を表１に示す。
(5)半値幅の測定
　フォトルミネッセンススペクトルの半値幅は、次のようにして求めた。
　各化合物を溶媒（ジクロロメタン）に溶解(試料１０［μmol/リットル］)し、蛍光測定用試料とした。石英セルへ入れた蛍光測定用試料に室温（３００［Ｋ］）で励起光を照射し、波長を変えながら蛍光強度を測定した。フォトルミネッセンススペクトルは、縦軸を蛍光強度、横軸を波長とした。蛍光の測定に用いた装置は、（株）日立ハイテクノロジー製のＦ－４５００形分光蛍光光度計である。
　このフォトルミネッセンススペクトルから半値幅（単位は、ｎｍ。）を測定した。
　各化合物の半値幅の測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
＜有機ＥＬ素子の作製、及び評価＞
　有機ＥＬ素子を以下のように作製し、評価した。
〔実施例１〕
　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透明電極を覆うようにして化合物ＨＩ－１を蒸着し、膜厚１０ｎｍの化合物ＨＩ－１膜を形成した。このＨＩ－１膜は、正孔注入層として機能する。
　このＨＩ－１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ－１を蒸着し、ＨＩ－１膜上に膜厚３０ｎｍのＨＴ－１膜を成膜し、さらに化合物ＨＴ－２を蒸着し、ＨＴ－１膜上に膜厚１０ｎｍのＨＴ－２膜を成膜した。これらのＨＴ－１膜、及びＨＴ－２膜は、正孔輸送層として機能する。
　このＨＴ－２膜上に化合物ＰＨ－０１（ホスト材料）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚５ｎｍの緑色・赤色燐光発光層（第一発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３について１０質量％、Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）について０．６質量％とした。
　この緑色・赤色燐光発光層上に化合物ＳＬ－１を蒸着して、膜厚４ｎｍのスペース層を形成した。
　このスペース層上に化合物ＢＨ－１（ホスト材料）、化合物ＢＤ－１（青色蛍光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２０ｎｍの青色蛍光発光層（第二発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、１０質量％とした。
　この青色蛍光発光層上に、化合物ＥＥＬ－１を蒸着して、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
　この障壁層上に電子輸送性化合物であるＥＴ－１を蒸着して、膜厚２５ｎｍの電子輸送層を形成した。
　この電子輸送層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
　このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
　このようにして、実施例１の有機ＥＬ素子を作製した。
　実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20，10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
　なお、括弧内の数字は、膜厚（単位：ｎｍ）を示す。また、同じく括弧内において、パーセント表示された数字は、発光層における燐光発光性ドーパント材料等のように、添加される成分の割合(質量％)を示す。以下において素子構成を略式的に示す場合も同様である。
〔比較例１～６〕
　比較例１～６の有機ＥＬ素子については、表２に示すようにスペース層材料の化合物を、特許文献１に記載のバイポーラ層（本発明のスペース層に対応する。）に用いられた化合物に変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。比較例１、比較例４～６のスペース層については、ＢＣＰとＮＰＤとの質量比を表２に示した。
　なお、表２には、表１に示した測定結果の一部を比較のために再び示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
〔有機ＥＬ素子の評価〕
　作製した有機ＥＬ素子について、駆動電圧、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率、外部量子効率ＥＱＥ、色温度ＣＣＴ、及び演色性指数ＣＲＩの評価を行った。結果を表２に示す。各評価は、次のようにして行った。
・駆動電圧
　電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるようにＩＴＯ（陽極）とＡｌ（陰極）との間に通電したときの電圧（単位：Ｖ）を計測した。
・電流効率
　電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを分光放射輝度計ＣＳ１０００Ａ（コニカミノルタ社製）で計測し、電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）を算出した。
・ＣＩＥ１９３１色度
　電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時のＣＩＥ１９３１色度座標（ｘ、ｙ）を上記分光放射輝度計で計測した。
・外部量子効率
　電流値が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加し、そのときの分光放射輝度発光スペクトルを上記分光放射輝度計にて計測した。得られた分光放射輝度スペクトルから、外部量子効率ＥＱＥ（単位：％）を算出した。分光放射輝度スペクトルを図８に示す。
・色温度
　電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを上記分光放射輝度計で計測し、ＪＩＳ規格　Ｚ８７２５に記載の「色温度・相関色温度の測定方法」に準じて、色温度を算出した。
・演色性指数
　物体に光源を当てたとき、人間が物体の色をどれだけ忠実に感じられるかの指標であり、同じ色温度の黒体輻射を基準（１００）としている。電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となるように素子に電圧を印加した時の分光放射輝度スペクトルを上記分光放射輝度計で計測し、ＪＩＳ規格　Ｚ８７２６に記載の「光源の演色性評価方法」に準じて、この分光放射輝度スペクトルを光源とした場合の平均演色評価Ｒａを算出した。この値が基準の１００に近づくほど、演色性に優れていると言える。
　表２に示すように、実施例１の有機ＥＬ素子は、発光効率（電流効率、及び外部量子効率）、及び演色性に優れていることが分かった。
　比較例１、及び２の有機ＥＬ素子は、図８に示す分光放射輝度スペクトルのように、殆ど青色に発光しており、外部量子効率が低く、演色性指数を測定できなかった。即ち、スペース層が正孔輸送性であるＮＰＤを含んでいるため、電子が燐光発光層まで運ばれていないと考えられる。
　比較例３の有機ＥＬ素子は、図８に示す分光放射輝度スペクトルのように、青色に発光せず、赤色、及び緑色に発光した。つまり、燐光発光層が発光しているため、外部量子効率については高い値を示したが、青色の蛍光発光層が発光していないため、演色性指数が低くなった。即ち、スペース層が電子輸送性であるＢＣＰを含んでいるため、正孔が蛍光発光層まで運ばれていないと考えられる。
　比較例４～６の有機ＥＬ素子は、電流効率、及び外部量子効率に関して実施例１の有機ＥＬ素子と比較するために、電子、及び正孔をバランスよく運ぶことにより色度が同じになるようにスペース層の構成を調整した。具体的には、ＢＣＰ：ＮＰＤの混合比率を変化させて青色、赤色、及び緑色の発光比率を調整した。
　スペース層をＢＣＰ：ＮＰＤ(９０％：１０％、質量比)とした比較例４の有機ＥＬ素子の分光放射輝度スペクトルは、図８に示す実施例１の放射輝度スペクトルとほぼ同じスペクトル形状、つまり色度が同じになったが、発光強度は、実施例１よりも弱くなった。このことは、表２に示すように、比較例４の有機ＥＬ素子の発光効率、及び外部量子効率が、実施例１の有機ＥＬ素子よりも低くなることと関連している。
　また、比較例５～６でＢＣＰ：ＮＰＤの混合比率を変化させても、実施例１ほどの発光効率、及び外部量子効率の値はでなかった。
　考えられる理由としては、次のとおりである。比較例４～６の有機ＥＬ素子は、駆動電圧の低下に示されるとおり、電子輸送性のＢＣＰと正孔輸送性のＮＰＤとの共蒸着層であるため、電子と正孔がバランスよく運ばれている。しかしながら、ＢＣＰ、及びＮＰＤは、共にＥｇ７７Ｋの値が小さいため、三重項励起子の拡散が起こり、発光効率、及び外部量子効率の低下を招いていると考えられる。
　一方、実施例１の有機ＥＬ素子は、演色性指数が高く、青色と緑色と赤色とがバランスよく発光していることがわかる。また、駆動電圧を４Ｖ以下に保ちながら、高効率な白色素子を実現しており、ΔＳＴの小さい化合物をスペース層材料に用いたことによる効果が発揮されているといえる。
　このように、スペース層材料に本発明で特定する化合物を用いた実施例１の有機ＥＬ素子は、優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。
〔実施例２～４〕
　実施例２～４の有機ＥＬ素子については、表３に示すようにスペース層、及び蛍光発光層の化合物を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表３にその結果を示す。
　実施例２～４の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に示すと、次のとおりである。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5，10%:0.6%)/SL-X(4)/BH-X:BD-X(20:10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
　化合物ＳＬ－Ｘ、ＢＨ－ＸおよびＢＤ－Ｘは、表３に示すように、実施例に応じて変更した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
　表３に示すように、実施例２～４の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。
〔実施例５～７〕
　実施例５～７の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2:Ir(pq)2(acac)(10, 5%)/PH-01:Ir(ppy)3(3,
10%)/SL-X(3)/BH-1:BD-1(20, 10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
　化合物ＳＬ－Ｘは、表４に示すように、実施例に応じて変更した。
　このように、ＨＴ－２膜を形成せず、燐光発光層を第一発光層と第三発光層とを積層させた構成に変更し、スペース層の化合物、及び膜厚を変更し、障壁層の化合物を変更した以外は、実施例２の有機ＥＬ素子と同様に作製した。スペース層の化合物、蛍光発光層のホスト材料、及びドーパント材料については、表４に示す。第一発光層は、ホスト材料をＰＨ－０１とし、燐光発光性ドーパント材料をＩｒ（ｐｐｙ）３とし、第三発光層は、ホスト材料をＨＴ－２とし、燐光発光性ドーパント材料をＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）とした。
　また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表４にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
　表４に示すように、実施例５～７の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。
〔実施例８～１０〕
　実施例８～１０の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(30)/HT-2(10)/PGH:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5, 10%:0.6%)/SL-1(4)/BH-1:BD-1(20,
10%)/EEL-1(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
　化合物ＰＧＨは、表５に示すように、実施例に応じて変更した。
　このように、燐光発光層の燐光ホスト材料を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。
　また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表５にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　表５に示すように、実施例８～１０の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。
〔実施例１１〕
　実施例１１の有機ＥＬ素子については、次に示す構成とした。
ITO(130)/HI-1(10)/HT-1(70)/HT-2(10)/PH-01:Ir(ppy)3:Ir(pq)2(acac)(5,
10%:0.4%)/SL-1(5)/BH-1:BD-1(20, 10%)/EEL-2(5)/ET-1(25)/LiF(1)/Al(80)
　このように、ＨＴ－１膜、及びスペース層の厚さを変更し、第一発光層のＩｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）とＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）との質量比を変更し、障壁層の化合物を変更した以外は、実施例１の有機ＥＬ素子と同様に作製した。
　また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に評価し、表６にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
　表６に示すように、実施例１１の有機ＥＬ素子も優れた発光効率、及び演色性をバランス良く備えていることが分かった。特に、演色性指数が、すべての実施例、及び比較例の中で最も優れていた。
〔実施例１２～１４〕
　実施例１２～１４で用いた化合物は、上記化合物の他に、さらに下記化合物を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
　実施例１２の有機ＥＬ素子は、次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透明電極を覆うようにして化合物ＨＩ－１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＩ－１膜を形成した。このＨＩ－１膜は、正孔注入層として機能する。
　このＨＩ－１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ－２を蒸着し、ＨＩ－１膜上に膜厚３０ｎｍのＨＴ－２膜を成膜した。このＨＴ－２膜は、正孔輸送層として機能する。
　このＨＴ－２膜上に化合物ＰＨ－０１（ホスト材料）、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（緑色燐光発光性ドーパント材料）、及びＩｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）（赤色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚５ｎｍの緑色・赤色燐光発光層（第一発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、Ｉｒ（ｐｐｙ）３について１０質量％、Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ）について０．６質量％とした。
　この緑色・赤色燐光発光層上に化合物ＳＬ－１を蒸着して、膜厚５ｎｍのスペース層を形成した。
　このスペース層上に化合物ＰＢＨ－１（ホスト材料）、化合物ＰＢＤ－１（青色燐光発光性ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚３０ｎｍの青色燐光発光層（第二発光層）を成膜した。ドーパント材料濃度は、２０質量％とした。
　この青色燐光発光層上に、化合物ＰＢＨ－１を蒸着して、膜厚５ｎｍの障壁層を形成した。
　この障壁層上に電子輸送性化合物であるＥＴ－２を蒸着して、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を形成した。
　この電子輸送層上にＬｉＦを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉＦ膜を形成した。
　このＬｉＦ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
　このようにして、実施例１２の有機ＥＬ素子を作製した。
　表８にも素子構成を示す。
　実施例１３および実施例１４の有機ＥＬ素子は、表７に示す素子構成のように材料、膜厚、並びにドーパント材料濃度を変更し、実施例１２と同様にして作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
　また、作製した有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に、電圧、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率Ｌ／Ｊ、外部量子効率ＥＱＥを評価した。ただし、各有機ＥＬ素子について、電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２並びに１０ｍＡ／ｃｍ２となるように電圧を印加した条件で評価を行った。また、得られた分光放射輝度スペクトルから、輝度、電力効率ηおよびＥＬ発光スペクトルのピーク波長λｐ（ｎｍ）も測定した。表８に結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　本発明の有機ＥＬ素子は、表示装置や照明装置における発光素子として利用できる。
　　１，２０，３０，４０…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陽極、４…陰極、１０，２１，３１，４１…有機化合物層、１１…正孔輸送層、１２…第三発光層、１３，２２…第一発光層、１４…スペース層、１５，３２，４２…第二発光層、１６…電子輸送層。

Claims (13)

  1. 　一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    　前記有機化合物層は、第一発光層、及び第二発光層を含む複数の発光層を有し、
    　前記第一発光層、及び前記第二発光層の少なくともいずれかは、燐光発光性ドーパント材料を含み、
    　前記第一発光層と前記第二発光層との間にはスペース層を備え、
    　前記スペース層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（１）の関係を満たす化合物を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数１］
    　　　ΔＳＴ＝ＥｇＳ－Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（１）
  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、
    　前記スペース層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  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、
    　前記スペース層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（２）の関係を満たす化合物である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数２］
    　　　Δｎ＝|ｎＸ－ｎＺ|＞０．０４　　　　　　…（２）
  4. 　請求項１から請求項３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、
    　前記スペース層に含まれる化合物の前記一重項エネルギーＥｇＳは、下記数式（３）の関係を満たす
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数３］
    　　　ＥｇＳ≧２．８０［ｅＶ］　　　　　　　…（３）
  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、
    　前記スペース層に含まれる化合物の前記エネルギーギャップＥｇ７７Ｋは、下記数式（４）の関係を満たす
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数４］
    　　　Ｅｇ７７Ｋ≧２．７０［ｅＶ］　　　　　　…（４）
  6. 　請求項１から請求項５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、
    　前記第一発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含み、
    　前記第二発光層は、蛍光発光性ドーパント材料を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7. 　請求項１から請求項５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、
    　前記第一発光層および前記第二発光層は、燐光発光性ドーパント材料を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8. 　請求項６または請求項７に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　燐光発光性ドーパント材料を含む第三発光層が、燐光発光性ドーパント材料を含む前記第一発光層に隣接している
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 　請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記第三発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 　請求項１から請求項９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、
    　前記第一発光層は、電子移動度よりも大きい正孔移動度を有する化合物から選択されるホスト材料を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11. 　一対の電極間に有機化合物層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    　前記有機化合物層は、少なくとも１つの発光層、及び少なくとも１つの電荷輸送層を有し、
    　前記電荷輸送層は、一重項エネルギーＥｇＳと、７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋとの差ΔＳＴが、下記数式（５）の関係を満たす化合物を含む
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数５］
    　　　ΔＳＴ＝ＥｇＳ－Ｅｇ７７Ｋ≦０．５［ｅＶ］…（５）
  12. 　請求項１１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記電荷輸送層に含まれる化合物のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が、８０ｎｍより大きい
    　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１１又は請求項１２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記電荷輸送層に含まれる化合物は、分光エリプソメトリーにおいてシリコン基板面に対して垂直方向の屈折率ｎＺと、シリコン基板面に対して平行方向の屈折率ｎＸが、下記数式（６）の関係を満たす化合物である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　［数６］
    　　　Δｎ＝|ｎＸ－ｎＺ|＞０．０４　　　　　　…（６）
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