WO2014013947A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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俊成 荻原
亮 土屋
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    • H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element.
  • an organic electroluminescence element (hereinafter sometimes 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%.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose an organic EL element using a TTF (triplet-triplet fusion) mechanism, which is one of delayed fluorescence mechanisms.
  • the TTF mechanism uses a phenomenon in which singlet excitons are generated by collision of two triplet excitons. If delayed fluorescence due to this TTF mechanism is used, it is considered that the internal quantum efficiency can be theoretically increased to 40% even in fluorescence type light emission. However, it still has a problem of higher efficiency than phosphorescent light emission. Therefore, in order to further improve the internal quantum efficiency, a method using another delayed fluorescence mechanism has been studied.
  • a TADF Thermally Activated Delayed Fluorescence, heat activated delayed fluorescence
  • This TADF mechanism uses the phenomenon that reverse intersystem crossing from triplet excitons to singlet excitons occurs when a material with a small energy difference ( ⁇ ST) between singlet levels and triplet levels is used.
  • ⁇ ST small energy difference
  • An organic EL element using this TADF mechanism is disclosed in Non-Patent Document 1, for example.
  • the organic EL element of Non-Patent Document 1 by adopting a compound having a small ⁇ ST as a dopant material, an inverse intersystem crossing from a triplet level to a singlet level due to thermal energy occurs. It is considered that the internal quantum efficiency can be theoretically increased to 100% even in fluorescent light emission by using delayed fluorescence by this TADF mechanism.
  • Non-Patent Document 2 describes an organic EL element having a doped film using a specific compound having a spiro skeleton as a specific host material as a dopant material. This organic EL element exhibits a high external quantum yield by utilizing the TADF mechanism.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 shows the maximum luminous efficiency at a low current density region of 0.01mA / cm 2, 1mA / cm 2 ⁇ 10mA / cm 2 of about In a practical high current density region, so-called roll-off occurs and the light emission efficiency decreases. For this reason, it is considered that there are still many practical problems remaining regarding the use of delayed fluorescence by the TADF mechanism, and there is a demand for improvement in luminous efficiency particularly in a practical high current density region.
  • An object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device that emits light efficiently in a practical high current density region.
  • the organic electroluminescence device is An organic electroluminescence device comprising an organic compound layer between a pair of electrodes, The organic compound layer has a light emitting layer including a first material, a second material, and a third material,
  • the singlet energy EgS (H1) of the first material, the singlet energy EgS (H2) of the second material, and the singlet energy EgS (D) of the third material are expressed by the following formulas (1), ( Satisfy the relationship of 2)
  • the difference ⁇ ST (H1) between the singlet energy EgS (H1) of the first material and the energy gap Eg 77K (H1) at 77 [K] of the first material is expressed by the following formula (3).
  • the second material is a condensed aromatic hydrocarbon group having 10 to 30 ring carbon atoms or a compound having a condensed aromatic heterocyclic group having 8 to 30 ring atoms
  • the third material is a material exhibiting fluorescence.
  • the organic EL device of the present invention includes an organic compound layer between a pair of electrodes.
  • This organic compound layer has at least one layer composed of an organic compound.
  • the organic compound layer may contain an inorganic compound.
  • at least one of the organic compound layers has a light emitting layer. Therefore, the organic compound layer may be composed of, for example, a single light emitting layer, such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, a hole barrier layer, an electron barrier layer, etc. You may have the layer employ
  • the configuration (d) is preferably used, but it is of course not limited thereto.
  • the “light emitting layer” is an organic compound layer that generally employs a doping system and includes a first material, a second material, and a third material.
  • the first material and the second material generally promote the recombination of electrons and holes, and transfer the excitation energy generated by the recombination to the third material.
  • Such a first material and a second material are often called host materials, and in the following description, the first material is referred to as the first host material, and the second material is referred to as the second host material. That's it.
  • the third material generally receives excitation energy from the host material (first material and second material) and exhibits high light emission performance.
  • Such a third material is often called a dopant material, and the third material is also referred to as a dopant material in the following description.
  • the dopant material a compound having a high quantum yield is preferred.
  • a material exhibiting fluorescence fluorescent light emitting dopant material
  • hole injection / transport layer means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”
  • electron injection / transport layer means “an electron injection layer and an electron transport layer”. "At least one of them”.
  • the positive hole injection layer when it has a positive hole injection layer and a positive hole transport layer, it is preferable that the positive hole injection layer is provided in the anode side. Moreover, when it has an electron injection layer and an electron carrying layer, it is preferable that the electron injection layer is provided in the cathode side.
  • the 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 provided between the light-emitting layer and the electron-transporting layer in order to prevent diffusion of excitation energy generated in the light-emitting layer as shown in the configuration (e). There is. Therefore, 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 has a light emitting layer 5 containing a host material and a dopant material.
  • the organic compound layer 10 has a hole transport layer 6 between the light emitting layer 5 and the anode 3. Further, the organic compound layer 10 has an electron transport layer 7 between the light emitting layer 5 and the cathode 4.
  • the first host material that is the first material that satisfies the specific condition, the second host material that is the second material, and the dopant material that is the third material are used in the light emitting layer. It is done. These materials and specific conditions are described next.
  • the singlet energy EgS (H1) of the first host material, the singlet energy EgS (H2) of the second host material, and the singlet energy EgS (D) of the dopant material are expressed by the following formulas (1) and (2 ),
  • the difference ⁇ ST (H1) between the singlet energy EgS (H1) of the first host material and the energy gap Eg 77K (H1) at 77 [K] of the first host material is expressed by the following formula (3) )
  • ⁇ ST (H1) EgS (H1) ⁇ Eg 77K (H1) ⁇ 0.3 [eV] (3)
  • ⁇ ST (H1) EgS (H1) ⁇ Eg 77K (H1) ⁇ 0.2 [eV] (4)
  • the energy gap Eg 77K (H2) at 77 [K] of the second host material and the energy gap Eg 77K (D) at 77 [K] of the dopant material satisfy the relationship of the following formula (5).
  • the energy gap Eg 77K (H1) at 77 [K] of the first host material and the energy gap Eg 77K (H2) at 77 [K] of the second host material satisfy the relationship of the following mathematical formula (6).
  • the energy gap Eg 77K (H1) and the energy gap Eg 77K (H2) preferably further satisfy the relationship represented by the following formula (6-1), and particularly preferably satisfy the relationship represented by the following formula (6-2).
  • the energy gap Eg 77K (H1) at 77 [K] of the first host material and Eg 77K (D) at 77 [K] of the dopant material satisfy the relationship of the following formula (7).
  • ⁇ T Eg 77K (H1) ⁇ Eg 77K (D)> 0.5 [eV] (7)
  • excitons of the first host material are less likely to move from the triplet level of the first host material to the triplet level of the dopant material. Thus, energy transfer from the first host material can be suppressed.
  • the energy gap Eg 77K (H1) and the energy gap Eg 77K (D) preferably further satisfy the relationship of the following formula (7-1), and preferably satisfy the relationship of the following formula (7-2).
  • ⁇ T Eg 77K (H1) ⁇ Eg 77K (H2) ⁇ 0.9 [eV] (7-1)
  • ⁇ T Eg 77K (H1) ⁇ Eg 77K (H2) ⁇ 1.0 [eV] (7-2)
  • ⁇ T the difference in energy gap Eg 77K (H1) ⁇ Eg 77K (D) between the first host material and the fluorescent light-emitting dopant material.
  • a compound having a small ⁇ ST used for the first host material of the present invention is a compound in which a donor element and an acceptor element are combined in the molecule, and further, electrochemical stability (redox stability) is taken into consideration.
  • ⁇ ST is 0 eV or more and less than 0.3 eV.
  • a more preferable compound is a compound that forms an aggregate in which dipoles formed in an excited state of a molecule interact with each other and exchange interaction energy becomes small. According to the study by the present inventors, such a compound has approximately the same dipole direction, and ⁇ ST can be further reduced by molecular interaction. In such a case, ⁇ ST can be extremely small, from 0 eV to 0.2 eV.
  • the energy difference ( ⁇ ST) between the singlet energy EgS and the triplet energy EgT can be reduced by forming an aggregate.
  • the aggregate here 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 relationship between the half-value width of the photoluminescence spectrum and the ease of formation of the aggregate can be 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 4,4′-bis [9-dicarbazolyl] -2,2′-biphenyl
  • the half-value width of the photoluminescence spectrum is about 50 nm. It is.
  • 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.
  • ⁇ ST (H1) of the organic material when ⁇ ST (H1) of the organic material is small, the reverse energy from the triplet level of the first host material to the singlet level of the first host material due to externally applied thermal energy Intersections are likely to occur.
  • an energy state conversion mechanism in which the excited triplet state of the electrically excited exciton inside the organic EL element is spin-exchanged to the excited singlet state by the inverse intersystem crossing is called a TADF mechanism.
  • a compound having a small ⁇ ST (H1) is used for the first host material, the reverse of the triplet level of the first host material to the singlet level of the first host material by the externally applied thermal energy. Interterm crossing is easy to occur.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the energy levels of the first host material and the dopant material in the light emitting layer.
  • S0 represents the ground state
  • S1 H1 represents the lowest excited singlet state of the first host material
  • T1 H1 represents the lowest excited triplet state of the first host material
  • S1 D is Represents the lowest excited singlet state of the dopant material
  • T1 D represents the lowest excited triplet state of the dopant material.
  • the difference between S1 H1 and T1 H1 corresponds to ⁇ ST (H1)
  • the difference between S1 H1 and S0 corresponds to EgS (H1)
  • the difference between S1 D and S0 is EgS ( D)
  • the difference between T1 H1 and T1 D corresponds to ⁇ T.
  • Broken line arrows in FIG. 3 represent energy transfer between the respective excited states.
  • the compound selected for the first host material of the present invention is a compound having a small ⁇ ST (H1). This is because, in a material having a small ⁇ ST (H1), a triplet exciton generated in the lowest excited triplet state T1 H1 crosses back to the lowest excited singlet state S1 H1 of the first host material due to thermal energy.
  • ⁇ ST (H1) is small, for example, crossing between inverse terms is likely to occur even at about room temperature. If such reverse intersystem crossing is likely to occur, the rate of energy transfer from the first host material to the lowest excited singlet state S1 D of the fluorescent material dopant material by Forster transfer also increases, and as a result, the fluorescence type Luminous efficiency of the organic EL element is improved. That is, by using a compound having a small ⁇ ST (H1) as the first host material, light emission derived from the TADF mechanism increases, and as a result, the delayed fluorescence ratio increases. If the delayed fluorescence ratio is increased, a high internal quantum efficiency can be obtained. Note that it is theoretically possible to increase the internal quantum efficiency to 100% by using delayed fluorescence by this TADF mechanism.
  • FIG. 4 shows the relationship between the energy levels of the first host material of the light emitting layer and the dopant material in the TADF mechanism described in Patent Document 1.
  • S0, S1 H1, T1 H1, S1 D, T1 D has the same meaning as in FIG. 3, dashed arrows represent energy transfer between the excited state.
  • a material having a small ⁇ ST (D) is used as a dopant material.
  • energy transfer is performed from the lowest excited triplet state T1 H1 of the first host material to the lowest excited singlet state S1 D or the lowest excited triplet state T1 D of the dopant material.
  • the present inventors employ a fluorescent compound having a small ⁇ ST (H1) as described in Non-Patent Document 1 as the first host material in the host-dopant system. The reason is as described in detail below.
  • the dopant material when considering the energy state conversion by the TADF mechanism on the dopant material, the dopant material emits fluorescence, and therefore has a relatively high singlet energy and a comparable triplet energy. Become. In order to effectively confine the triplet energy in the light emitting layer, it is necessary to select a first host material having a larger triplet energy.
  • the singlet energy of the first host material that is, the energy difference between the HOMO level and the LUMO level is very large. It will be big. As a result, the energy difference between the first host material and the carrier transport layer adjacent to the light emitting layer is increased, and it is considered that carrier injection into the light emitting layer becomes difficult. Therefore, the inventors of the present invention preferably convert the energy state by the TADF mechanism on the first host material, which makes carrier injection into the light emitting layer advantageous, and balances the carrier in the entire organic EL device. I think it will be easier.
  • triplet-triplet-annihilation means that triplet excitons generated on a molecule having a long exciton lifetime are adjacent to each other at high density, and excitons collide with each other. Is a physical phenomenon that causes heat inactivation.
  • the present inventors believe that in a host-dopant system in which the triplet energy hardly transitions from the first host material to the dopant material, it is possible to suppress a decrease in the light emission efficiency in the high current density region to some extent.
  • a compound having a small ⁇ ST is used as the first host material of the light emitting layer, and the triplet excitation level of the first host material is crossed to the singlet excitation level by the TADF mechanism, Energy is transferred to the singlet excited level. Therefore, the triplet exciton generated is maintained in the triplet excited state on the first host material having a large abundance ratio in the light emitting layer.
  • the triplet excitons generated are maintained in a triplet excited state on the dopant material having a very small abundance ratio in the light emitting layer. That is, when driving an organic EL element in a high current region, it is preferable to design a system in which triplet excited states are not concentrated on the dopant material.
  • a compound having a small ⁇ ST (H1) is first selected. Adopt as host material.
  • the first host material has a carrier transport function and an exciton generation function
  • the dopant material has a light emission function.
  • This function separates the carrier transport function and the light emitting function in the light emitting layer, and promotes effective organic EL light emission by doping the light emitting layer with a small amount of a dopant material having a high light emission quantum yield. is there.
  • a function that causes reverse intersystem crossing by the TADF mechanism is required in the light emitting layer of the present invention.
  • the present inventors demanded the selectivity of a dopant material having a high emission quantum yield, which greatly contributes to the light emission efficiency of the organic EL element, by requiring the first host material to have a function that causes reverse intersystem crossing by the TADF mechanism. Increased. Thereby, it is possible to select a fluorescent light-emitting dopant material that is conventionally known as high efficiency.
  • 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 first host 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. Therefore, ⁇ ST (H1) is expressed as the above equation (3).
  • 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 compound molecules used for the first host material in the present invention show a photoluminescence spectrum having a wide half-value width in the solution state, which strongly suggests that an association state is formed even in the solution state. . Therefore, since it is considered that the conditions are equivalent to those in the thin film state, in the present invention, the triplet energy measured under the solution conditions 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. Further, EgS in the case of forming an aggregate corresponds to the energy gap between S1-m ⁇ and the ground state S0 in the Davydov splitting model. The specific calculation of the singlet energy EgS and the energy gap Eg 77K will be described later.
  • the delayed fluorescence ratio exceeds the upper limit of the theoretical value of the delayed fluorescence ratio (TTF ratio) when it is assumed that delayed fluorescence occurs only by the TTF mechanism. That is, according to the present invention, an organic EL element with higher internal quantum efficiency can be realized.
  • the delayed fluorescence ratio can be measured by a transient EL method.
  • the transient EL method is a method of measuring the decay behavior (transient characteristic) of EL light emission after removing the pulse voltage applied to the element.
  • the EL emission intensity is classified into a light emission component from a singlet exciton generated by the first recombination and a light emission component from a singlet exciton generated via a triplet exciton. Since the lifetime of singlet excitons generated by the first recombination is on the order of nanoseconds and is very short, the emission from the singlet excitons generated by the first recombination decays rapidly after removing the pulse voltage. .
  • delayed fluorescence is slowly attenuated due to light emission from singlet excitons generated via long-lived triplet excitons.
  • the emission from the singlet exciton generated by the first recombination and the emission from the singlet exciton generated via the triplet exciton are greatly different in terms of time. Can be obtained. Specifically, it can be determined by the following method.
  • the transient EL waveform is measured as follows (see Fig. 5).
  • a pulse voltage waveform output from the voltage pulse generator (PG) 11 is applied to the organic EL element (EL) 12.
  • the applied voltage waveform is taken into the oscilloscope (OSC) 13.
  • OSC oscilloscope
  • PMT photomultiplier tube
  • the voltage waveform and pulse emission are synchronized and taken into the personal computer (PC) 15.
  • the emission intensity ratio derived from delayed fluorescence is defined as follows.
  • the TTF ratio calculation formula described in International Publication No. 2010/134352 can be used.
  • the delayed fluorescence component defined in the present invention is considered to include the delayed fluorescence due to thermal activation (TADF mechanism) disclosed in the present invention in addition to the TTF-derived luminescent component. Therefore, in the present invention, the ratio of the delayed fluorescence component obtained from the following formula (14) is not called the TTF ratio but is called the delayed fluorescence ratio.
  • the delayed fluorescence ratio is obtained using Equation (14).
  • the graph of FIG. 6A is a measurement example of a transient EL waveform when a predetermined pulse voltage is applied to the organic EL element and then the voltage is removed, and shows a change over time in the emission intensity of the organic EL element.
  • the pulse voltage was removed at about 3 ⁇ 10 ⁇ 8 seconds.
  • the graph of FIG. 6A represents the luminance when the voltage is removed as 1.
  • the graph of FIG. 6B is a graph in which the reciprocal of the square root of the light intensity up to 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 seconds after the voltage removal is plotted with the voltage removal time point as the origin.
  • the emission intensity derived from delayed fluorescence obtained from the transient EL waveform varies depending on the temperature to be measured. Such a phenomenon is considered to be peculiar to fluorescence emission mainly by the TADF mechanism.
  • the fitting to a straight line is preferably performed by the least square method. In this case, the fitting is preferably performed using a value up to 10 ⁇ 5 seconds.
  • FIG. 7 shows the relationship between the energy levels of the host material and the dopant material in the organic EL element using the TTF mechanism.
  • S0, S1 H, T1 H, S1 D, T1 D has the same meaning as in FIG.
  • the arrows represent energy transfer between each excited state.
  • the TTF mechanism uses a phenomenon in which singlet excitons are generated by collision of two triplet excitons. As shown in FIG. 7, the lowest excited triplet state T1 H of the host material, it is preferable smaller than the lowest excited triplet state T1 D of the dopant material.
  • triplet excitons are concentrated on the host material molecule.
  • triplet excitons efficiently cause pair collisions, and some triplet excitons change to singlet excitons.
  • the lowest excited singlet state S1 H of the host material generated by the TTF mechanism quickly causes Forster transfer to the lowest excited singlet state S1 D of the dopant material, and the dopant material emits fluorescence.
  • the upper limit of the theoretical value of the TTF ratio can be obtained as follows. According to SMBachilo et al. (J. Phys. Cem. A, 104, 7711 (2000)), assuming that higher-order excitons such as quintets immediately return to triplets, triplet excitons (hereinafter , 3 A * ) increases, and triplet excitons collide with each other to cause a reaction such as the following formula (15).
  • 1 A represents the ground state
  • 1 A * represents the lowest excited singlet exciton.
  • TTF ratio TTF-derived emission ratio
  • the residual intensity at 1 ⁇ s can be measured.
  • the residual intensity ratio at 1 ⁇ s is defined as the ratio of the emission intensity after elapse of 1 ⁇ s after removing the pulse voltage to the emission intensity at the time when the pulse voltage measured by the transient EL method is removed.
  • the amount of relative delayed fluorescence can be estimated from the decay behavior of the EL emission after removing the pulse voltage measured by the transient EL method.
  • the residual intensity ratio at 1 ⁇ s can be obtained by reading the emission intensity at 1.0 ⁇ s in the graph of FIG. 6A.
  • the residual strength ratio at 1 ⁇ s is preferably greater than 36.0%, and more preferably 38.0% or more.
  • ⁇ T the difference between the triplet energy Eg 77K (H1) of the first host material and the triplet energy Eg 77K (D) of the dopant material satisfies the relationship of the above formula (7).
  • ⁇ T is preferably greater than 0.5 eV, more preferably 0.8 eV or more, and even more preferably 1.0 eV or more.
  • Compound used as first host material As the first host material satisfying the above formulas (1), (2) to (4), (6) to (7), in combination with the second host material and the dopant material And carbazole derivatives, biscarbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, acridine derivatives, oxazine derivatives, pyrazine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, and the like. These derivatives may appropriately have a substituent.
  • substituents examples include aryl groups having 6 to 40 carbon atoms, heterocyclic groups having 2 to 40 carbon atoms, trialkylsilyl groups, dialkylarylsilyl groups, alkyldiarylsilyl groups, triarylsilyl groups, fluorine atoms, cyano groups, and the like. Is given.
  • the trialkylsilyl group, dialkylarylsilyl group, alkyldiarylsilyl group, and triarylsilyl group in this substituent include at least one of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. .
  • the aryl group in this substituent includes a condensed aromatic hydrocarbon group, and the heterocyclic group also includes a condensed aromatic heterocyclic group.
  • the host material is preferably at least one selected from a carbazole structure, a biscarbazole structure, an indolocarbazole structure, and an acridine structure, and at least one selected from an oxazine structure, a pyrazine structure, a pyrimidine structure, a triazine structure, and a dibenzofuran structure. And a compound having a structure in which and are bonded.
  • the bonding of these structures means bonding with various linking groups.
  • Preferred linking groups are a single bond, a phenylene structure, and a metabiphenylene structure.
  • the carbazole structure, indolocarbazole structure, acridine structure, oxazine structure, pyrazine structure, pyrimidine structure, triazine structure, and dibenzofuran structure are partial structures of indolocarbazole, acridine, oxazine, pyrazine, pyrimidine, triazine, and dibenzofuran, respectively. It also refers to a ring structure that includes things.
  • the carbazole structure, biscarbazole structure, indolocarbazole structure, acridine structure, oxazine structure, pyrazine structure, pyrimidine structure, triazine structure, and dibenzofuran structure may have a substituent as appropriate.
  • the substituent examples include aryl groups having 6 to 40 carbon atoms, heterocyclic groups having 2 to 40 carbon atoms, trialkylsilyl groups, dialkylarylsilyl groups, alkyldiarylsilyl groups, triarylsilyl groups, fluorine atoms, cyano groups, and the like. Is given.
  • the trialkylsilyl group, dialkylarylsilyl group, alkyldiarylsilyl group, and triarylsilyl group in this substituent include at least one of an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and an aryl group having 6 to 30 carbon atoms.
  • the hydrogen atom includes isotopes having different numbers of neutrons, that is, light hydrogen (protium), deuterium (triuterium), and tritium.
  • the first host material is preferably a biscarbazole derivative represented by the following general formula (101) from the viewpoint of becoming a compound in which a donor element and an acceptor element are bonded in the molecule.
  • a 1 and A 2 are independently of each other, Hydrogen atom, A halogen atom, A cyano group, A substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring atoms, A substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 2 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 30 ring carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms, It represents a substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 ring carbon atoms or a substituted or unsubstituted silyl group.
  • a 1 and A 2 is a cyano group.
  • the aromatic hydrocarbon group in A 1 and A 2 includes a condensed aromatic hydrocarbon group, and the aromatic heterocyclic group also includes a condensed aromatic heterocyclic group.
  • Y 1 to Y 4 and Y 13 to Y 16 each independently represent C (R) or a nitrogen atom
  • Y 5 to Y 8 each independently represent C ( R)
  • Y 9 ⁇ Y 12 are independently of each other, combined with either C (R)
  • a nitrogen atom or Y 5 ⁇ Y 8 R represents a hydrogen atom or a substituent each independently.
  • the substituent in R has the same meaning as the substituent described in the first host material.
  • L 1 and L 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted group. It represents a divalent aromatic heterocyclic group having 2 to 30 ring carbon atoms, or a group in which the divalent aromatic hydrocarbon group and the divalent aromatic heterocyclic group are linked.
  • the aromatic hydrocarbon group in L 1 and L 2 includes a condensed aromatic hydrocarbon group, and the aromatic heterocyclic group includes a condensed aromatic heterocyclic group.
  • At least one of the L 1 and the L 2 is preferably represented by the following general formula (a).
  • Y 21 to Y 25 each independently represent a carbon atom bonded to C (R a ), a nitrogen atom or L 3, and each R a independently represents a hydrogen atom or Represents a substituent.
  • the substituent in R a has the same meaning as the substituent described in the first host material.
  • L 3 and L 4 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring. It represents a divalent aromatic heterocyclic group having 2 to 30 carbon atoms, or a group in which the divalent aromatic hydrocarbon group and the divalent aromatic heterocyclic group are linked.
  • the aromatic hydrocarbon group in L 3 and L 4 also includes a condensed aromatic hydrocarbon group, and the aromatic heterocyclic group also includes a condensed aromatic heterocyclic group.
  • the second host material in the present invention is a compound having a condensed aromatic hydrocarbon group having 10 to 30 ring carbon atoms or a condensed aromatic heterocyclic group having 8 to 30 ring atoms.
  • Examples of such a second host material include anthracene derivatives represented by the following general formula (20A), (20B), (20C), (20D), or (20E).
  • the present invention is not limited to the anthracene derivatives having these structures.
  • R 101 and R 105 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted group.
  • a condensed ring group having 8 to 30 ring atoms a group composed of a combination of a monocyclic group and a condensed ring group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring forming carbon
  • An aryloxy group or a substituted or unsubstituted silyl group is represented.
  • Ar 51 and Ar 54 are each independently a substituted or unsubstituted monovalent divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom number of 8 It is a fused ring divalent residue of ⁇ 30.
  • Ar 52 and Ar 55 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring. A condensed ring divalent residue having 8 to 30 atoms.
  • Ar 53 and Ar 56 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom having 8 atoms. 30 to 30 condensed ring groups.
  • Ar 51 represents a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted condensed ring divalent having 8 to 30 ring atoms.
  • Ar 52 and Ar 55 each independently represent a single bond, a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring.
  • Ar 53 and Ar 56 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom having 8 atoms. 30 to 30 condensed ring groups.
  • Ar 52 represents a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted condensed ring divalent having 8 to 30 ring atoms.
  • Ar 55 is a single bond, a substituted or unsubstituted monovalent divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a condensed having 8 to 30 ring atoms having a substituted or unsubstituted ring. It is a ring divalent residue.
  • Ar 53 and Ar 56 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom having 8 atoms. 30 to 30 condensed ring groups.
  • Ar 52 represents a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted condensed ring divalent having 8 to 30 ring atoms.
  • Ar 55 is a single bond, a substituted or unsubstituted monovalent divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a condensed condensed or unsubstituted ring atom having 8 to 30 ring atoms. It is a ring divalent residue.
  • Ar 53 and Ar 56 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom number of 8 30 to 30 condensed ring groups.
  • Ar 52 and Ar 55 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted monocyclic divalent residue having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring. A condensed ring divalent residue having 8 to 30 atoms.
  • Ar 53 and Ar 56 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted monocyclic group having 5 to 30 ring atoms, or a substituted or unsubstituted ring atom having 8 atoms. 30 to 30 condensed ring groups.
  • the monocyclic group is a group composed only of a ring structure having no condensed structure.
  • the number of ring-forming atoms of the monocyclic group is 5 to 30, preferably 5 to 20.
  • the monocyclic group include aromatic groups such as phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, and quarterphenyl group, and heterocyclic groups such as pyridyl group, pyrazyl group, pyrimidyl group, triazinyl group, furyl group, and thienyl group. Is mentioned. Among these, a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group are preferable.
  • the condensed ring group is a group in which two or more ring structures are condensed.
  • the number of ring-forming atoms of the fused ring group is 8-30, preferably 8-20.
  • Examples of the condensed ring group include naphthyl group, phenanthryl group, anthryl group, chrysenyl group, benzoanthryl group, benzophenanthryl group, triphenylenyl group, benzochrysenyl group, indenyl group, fluorenyl group, 9,9-dimethylfluorene group.
  • Nyl group benzofluorenyl group, dibenzofluorenyl group, fluoranthenyl group, benzofluoranthenyl group and other condensed aromatic ring groups, benzofuranyl group, benzothiophenyl group, indolyl group, dibenzofuranyl group, Examples thereof include condensed heterocyclic groups such as a dibenzothiophenyl group, a carbazolyl group, a quinolyl group, and a phenanthrolinyl group.
  • naphthyl group phenanthryl group, anthryl group, 9,9-dimethylfluorenyl group, fluoranthenyl group, benzoanthryl group, dibenzothiophenyl group, dibenzofuranyl group, and carbazolyl group are preferable.
  • Preferred dopant materials in the present invention are those that are fluorescent and have a high rate constant of radiation transition.
  • singlet excitons electrically excited by the host material, singlet excitons generated by the TADF mechanism, etc. transfer Forster energy to the singlet excitons of the dopant material, and the dopant material emits light quickly. To do. That is, before triplet excitons on the host material cause TTA, fluorescence can be emitted through the energy transition, and the efficiency reduction in the high current density region may be greatly improved.
  • a dopant material having a fluorescence lifetime of 5 ns or less is preferably selected, and a dopant material having a fluorescence lifetime of 2 ns or less is preferably selected.
  • the fluorescence quantum yield of dopant material is 80% or more in a solution state.
  • the fluorescence quantum yield should be measured, for example, using an absolute PL quantum yield measuring device C9920-02 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. in a toluene solution with a concentration of 10 ⁇ 5 to 10 ⁇ 6 mol / l. Can be obtained.
  • a dopant material that is not a heavy metal complex that is, a fluorescent material
  • a dopant material that is not a heavy metal complex, that is, a fluorescent material
  • naphthalene derivatives include bisarylaminonaphthalene derivatives and aryl-substituted naphthalene derivatives
  • anthracene derivatives include bisarylaminoanthracene derivatives and aryl group-substituted anthracene derivatives
  • pyrene derivative examples include bisarylaminopyrene derivatives and aryl group-substituted pyrene derivatives.
  • chrysene derivatives include bisarylaminochrysene derivatives and aryl-substituted chrysene derivatives.
  • fluoranthene derivative examples include compounds represented by the following formulas [2] to [18].
  • X 1 to X 20 are each independently Hydrogen atom, A linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylamino group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylalkylamino group having 7 to 30 carbon atoms, or A substituted or unsubstituted alkenyl group having 8 to 30 carbon atoms.
  • Adjacent substituents and X 1 to X 20 may be bonded to form a cyclic structure. Further, when adjacent
  • the compounds of the general formulas [2] to [16] preferably contain an amino group or an alkenyl group, and are preferably represented by the following general formulas [17] to [18].
  • X 21 to X 24 are each independently An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms.
  • X 21 and X 22 may be bonded via a carbon-carbon bond, or —O— or —S—.
  • X 23 and X 24 may be bonded via a carbon-carbon bond, or —O— or —S—.
  • X 25 to X 36 are Hydrogen atom, A linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, Linear, branched or cyclic alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylamino group having 6 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted alkylamino group having 1 to 30 carbon atoms, A substituted or unsubstituted arylalkylamino group having 7 to 30 carbon atoms, or A substituted or unsubstituted alkenyl group having 8 to 30 carbon atoms, Adjacent substituents and X 25 to X 36 may combine to form a cyclic structure. It is preferable that at least one of the substituents X 25 to X 36
  • the fluorescent compound having a fluoranthene skeleton preferably contains an electron donating group in order to obtain high efficiency and a long lifetime, and a preferable electron donating group is a substituted or unsubstituted arylamino group. Furthermore, in the fluorescent compound having a fluoranthene skeleton, the number of condensed rings is preferably 5 or more, and the number of condensed rings is particularly preferably 6 or more.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the energy levels of the first host material, the second host material, and the dopant material in the light emitting layer of the present invention.
  • S0 represents the ground state
  • S1 H1 represents the lowest excited singlet state of the first host material
  • T1 H1 represents the lowest excited triplet state of the first host material
  • S1 H2 represents the lowest excited singlet state of the second host material
  • T1 H2 represents the lowest excited triplet state of the second host material
  • S1 D represents the lowest excited singlet state of the dopant material
  • T1 D represents the lowest excited triplet state of the dopant material.
  • the difference between S1 H1 and T1 H1 corresponds to ⁇ ST (H1)
  • the difference between S1 H1 and S0 corresponds to EgS (H1)
  • the difference between S1 D and S0 is EgS ( D)
  • the difference between T1 H1 and T1 D1 corresponds to ⁇ T.
  • the solid arrow in FIG. 8 represents energy transfer between each excited state, the wavy arrow represents energy accompanied by light emission, and the dotted arrow represents energy deactivated without light emission.
  • both the TTF mechanism and the TADF mechanism exist in the light emission mechanism of the present invention.
  • ⁇ ST (H1) is sufficiently small, so that energy transfer occurs by the TADF mechanism. That is, the triplet exciton crosses back from the lowest excited triplet state T1 H1 to the lowest excited singlet state S1 H1 , and transfers energy by Forster transfer to the lowest excited singlet state S1 D of the dopant material.
  • the internal quantum efficiency by this mechanism is theoretically 100%.
  • energy transfer using the TTF mechanism occurs. That is, the Forster transfer from the lowest excited singlet state S1 H2 to the lowest excited singlet state S1 D of the dopant occurs, and fluorescence emission can be obtained.
  • the internal quantum efficiency by this mechanism is theoretically 40%.
  • the internal quantum efficiency is theoretically 70%.
  • the lowest excited triplet state T1 H2 of the second host material is lower than the lowest excited triplet state T1 D of the dopant material (satisfying the formula (5)), the lowest excited triplet. Energy transfer from the state T1 D to the lowest excited triplet state T1 H2 can occur, and the TTF mechanism can be more efficiently generated in the second host material.
  • IP HT ⁇ 5.7 eV. This makes it possible to further balance the electron and hole.
  • the ionization potential can be obtained, for example, by measuring the material in a thin film state using a photoelectron spectrometer (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd .: AC-3).
  • the half width indicates the width of the emission spectrum when the emission intensity is halved with respect to the maximum emission intensity of the emission spectrum.
  • the inventor of the present invention is a material in which the host material easily forms an association state when the half width of the photoluminescence spectrum of the host material is 50 nm or more, and is a material in which reverse intersystem crossing easily occurs in a thin film. I found out. Therefore, the TADF mechanism is likely to occur in the host material having a half width of the photoluminescence spectrum of 50 nm or more. Particularly preferably, the half width of the photoluminescence spectrum of the host material is 65 nm or more.
  • the film thickness of the light emitting layer is preferably 5 nm to 50 nm, more preferably 7 nm to 50 nm, and most preferably 10 nm to 50 nm. If the thickness is less than 5 nm, it is difficult to form a light emitting layer and the adjustment of chromaticity may be difficult, and if it exceeds 50 nm, the driving voltage may increase.
  • the ratio of the first host material to the second host material is preferably 80:20 to 20:80 by mass ratio. Further, the ratio of the first host material and the second host material (that is, the total of the host materials) to the fluorescent light-emitting dopant material is preferably 99: 1 to 50:50 by mass ratio.
  • 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 film thickness of the anode depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 nm to 200 nm.
  • 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.
  • any compound in the organic EL device of the present invention, in the organic compound layer other than the light emitting layer, any compound can be selected from materials used in the conventional organic EL device, in addition to the compounds exemplified above. .
  • 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, etc.
  • a known method such as a wet film forming method such as a method, a dipping method, a flow coating method, or an ink jet method can be employed.
  • the light emitting layer is not limited to one layer, and a plurality of light emitting layers may be stacked.
  • the organic EL element has a plurality of light-emitting layers, it is sufficient that at least one light-emitting layer contains the first host material, the second host material, and the fluorescent light-emitting dopant material defined in the present invention.
  • the light emitting layer may be a fluorescent light emitting layer or a phosphorescent light emitting layer.
  • these light emitting layers may be provided adjacent to each other.
  • the tangent with respect to the fall of the long wavelength side of an absorption spectrum was drawn as follows.
  • the tangent at each point on the curve is considered. This tangent repeats as the curve falls (ie, as the value on the vertical axis decreases), the slope decreases and then increases.
  • the tangent drawn at the point where the slope value takes the minimum value on the long wavelength side is taken as the tangent to the fall on the long wavelength side of the absorption spectrum.
  • the maximum point whose absorbance value is 0.2 or less was not included in the maximum value on the longest wavelength side.
  • 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 tangent to the short wavelength rising edge of the phosphorescence spectrum was drawn as follows. When moving on the spectrum curve from the short wavelength side of the phosphorescence spectrum to the maximum value on the shortest wavelength side among the maximum values of the spectrum, tangents at each point on the curve are considered toward the long wavelength side. The slope of this tangent line increases as the curve rises (that is, as the vertical axis increases). The tangent drawn at the point where the value of the slope takes the maximum value was taken as the tangent to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
  • the maximum point having a peak intensity of 10% or less of the maximum peak intensity of the spectrum is not included in the above-mentioned maximum value on the shortest wavelength side, and has the maximum slope value closest to the maximum value on the shortest wavelength side.
  • the tangent drawn at the point where the value is taken is taken as the tangent to the rising edge of the phosphorescence spectrum on the short wavelength side.
  • an F-4500 spectrofluorometer main body manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd. and optional equipment for low temperature measurement were used. Note that the measurement device is not limited to this, and the measurement may be performed by combining a cooling device and a cryogenic container, an excitation light source, and a light receiving device.
  • the half width was obtained as follows. Each compound was formed as a film having a thickness of 100 nm on a glass substrate by a vapor deposition apparatus, and used as a sample for fluorescence measurement. A sample for fluorescence measurement was arranged so that light was irradiated in a direction perpendicular to the glass substrate. The fluorescence measurement sample 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 compounds whose half widths are measured are H1-1 and H1-2. The results 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. The film thickness of ITO was 77 nm.
  • a glass substrate with a transparent electrode line after washing is mounted on a substrate holder of a vacuum deposition apparatus, and compound HA-1 is first deposited on the surface on which the transparent electrode line is formed so as to cover the transparent electrode.
  • a compound HA-1 film having a thickness of 5 nm was formed. This HA-1 film functions as a hole injection layer.
  • the compound HT-1 was vapor-deposited to form a 65 nm thick HT-1 film on the HA-1 film.
  • This HT-1 film functions as a first hole transport layer.
  • Compound HT-2 was vapor-deposited on this HT-1 film to form a 10 nm thick HT-2 film.
  • This HT-2 film functions as a second hole transport layer.
  • compound H1-1 (first host material), H2-1 (second host material) and compound YD-1 (dopant material) are co-evaporated on the HT-2 film to form a light-emitting layer having a thickness of 25 nm. Filmed.
  • the first host material concentration was 40% by mass
  • the second host material concentration was 40% by mass
  • the dopant material concentration was 20% by mass.
  • ET-1 which is an electron transporting compound was vapor-deposited to form a hole blocking layer having a thickness of 5 nm.
  • Compound ET-2 was vapor-deposited on the ET-1 film to form an electron transport layer having a thickness of 30 nm.
  • LiF was vapor-deposited on this electron transport layer to form a 1-nm thick LiF layer.
  • Metal Al was vapor-deposited on this LiF film to form a metal cathode having a thickness of 80 nm.
  • Table 2 schematically shows the element structure of the organic EL element of Example 1.
  • the numbers in parentheses indicate the film thickness (unit: nm).
  • the number displayed as a percentage after the number indicating the film thickness indicates the material concentration in the light emitting layer.
  • the mass concentration (unit: mass%) of the second host material in the light emitting layer and the mass concentration (unit: mass%) of the dopant material are shown in this order.
  • the mass concentration of the dopant material in the light emitting layer is shown.
  • the mass concentration (unit: mass%) of the component added in addition to the main component is shown.
  • the constituent materials of the light emitting layer are separately shown in Table 3.
  • Comparative Examples 1 and 2 The organic EL elements of Comparative Examples 1 and 2 were produced in the same manner as in Example 1 by changing the materials in the light emitting layer so that the element configurations shown in Table 2 were obtained.
  • V voltage (unit: V) when electricity was supplied between ITO and Al so that a current density might be set to 1.00 mA / cm ⁇ 2 > was measured.
  • Main peak wavelength ⁇ p was determined from the obtained spectral radiance spectrum.
  • a voltage pulse waveform (pulse width: 500 microseconds, frequency: 20 Hz, voltage: voltage corresponding to 0.1 to 100 mA / cm 2 ) output from a pulse generator (Agilent 8114A) is applied to emit EL.
  • a pulse generator (Agilent 8114A)
  • the reciprocal of the square root of the light intensity was plotted and this was fitted to a straight line using values up to 10 ⁇ 5 seconds by the least square method to determine the delayed fluorescence ratio.
  • Example 2 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.
  • the film thickness of ITO was 77 nm.
  • a glass substrate with a transparent electrode line after washing is mounted on a substrate holder of a vacuum deposition apparatus, and compound HA-1 is first deposited on the surface on which the transparent electrode line is formed so as to cover the transparent electrode.
  • a compound HA-1 film having a thickness of 5 nm was formed. This HA-1 film functions as a hole injection layer.
  • the compound HT-1 was vapor-deposited to form an HT-1 film having a thickness of 125 nm on the HA-1 film.
  • This HT-1 film functions as a first hole transport layer.
  • Compound HT-2 was vapor-deposited on this HT-1 film to form a HT-2 film having a thickness of 25 nm.
  • This HT-2 film functions as a second hole transport layer.
  • a compound H1-2 (first host material), H2-2 (second host material), and compound BD-1 (dopant material) are co-evaporated on the HT-2 film to form a light-emitting layer having a thickness of 25 nm. Filmed.
  • the first host material concentration was 48 mass%
  • the second host material concentration was 48 mass%
  • the dopant material concentration was 4 mass%.
  • ET-3 which is an electron transporting compound was vapor-deposited to form a hole blocking layer having a thickness of 5 nm.
  • the compound ET-2 and Liq were co-deposited on the ET-3 film to form an electron transport layer having a thickness of 20 nm.
  • the concentration of Liq was 50% by mass.
  • Liq was vapor-deposited on this electron transport layer to form a Liq layer having a thickness of 1 nm.
  • Metal Al was vapor-deposited on this Liq film to form a metal cathode having a thickness of 80 nm.
  • Table 5 schematically shows the element structures of the organic EL elements of Example 2 and Comparative Example 3. Further, the constituent materials of the light emitting layer are separately shown in Table 6.
  • Example 2 For the organic EL device of Example 2, as in Example 1, driving voltage, luminance, CIE 1931 chromaticity, current efficiency L / J, power efficiency ⁇ , main peak wavelength ⁇ p , external quantum efficiency EQE, and delayed fluorescence ratio was evaluated. For each evaluation items other than the delayed fluorescence ratio, the result when the current density and 1.00mA / cm 2 in Table 7, shows the result when the current density 10.00mA / cm 2 in Table 8. Further, the organic EL element of Example 2 was energized at 1.00 mA / cm 2 at room temperature in the same manner as described in Example 1 above, and the transient EL waveform at that time is shown in FIG. Based on the transient EL waveform of FIG. 10, the delayed fluorescence ratio of the organic EL element of Example 2 calculated in the same manner as described above was 43.0%. Further, when the residual intensity ratio at 1 ⁇ s was read from FIG. 10, it was 47.0%.
  • Comparative Example 3 The organic EL device of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 2 by changing the material in the light emitting layer so that the device configuration shown in Table 5 was obtained. The produced organic EL element of Comparative Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 7 shows the results when the current density is 1.00 mA / cm 2 and Table 8 shows the results when the current density is 10.00 mA / cm 2 for each evaluation item other than the total fluorescence ratio.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG.
  • Example 2 and Comparative Example 3 are shown in FIG. 11 and FIG. 12, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents the value (L / J arbitrary unit (au)) obtained by normalizing the luminous efficiency.
  • the value obtained by standardizing the luminous efficiency is calculated with the maximum luminous efficiency of each example as 1 for the organic EL element of Example 1 in FIG. 11 and the organic EL element of Example 2 in FIG. It is the value.
  • the organic EL elements of Examples 1 and 2 use the first host material and the second host material that satisfy the above-described relationship in the light emitting layer.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 3 see Table 3, FIG. 11 and Table 6 and FIG. 12
  • Comparative Example 2 see Table 6 and FIG. 12
  • Non-Patent Document 1 the organic EL element described in Non-Patent Document 1 is cited as a reference example, and a comparison with the element configuration of the organic EL element of Example 1 is performed.
  • the structure of the organic EL element of this reference example is as follows, following the schematic display of Example 1. ITO (110) / NPD (40) / m-CP (10) / m-CP: PIC-TRZ (20,6%) / BP4mPy (40) / LiF (0.8) / Al (70) The compounds used are shown below.
  • the EQE of this element is only 0.01 mA / cm 2 , which is a current density region considerably lower than the actual use region, and only shows a maximum of 5.1%. Therefore, in a high current density region of about 1 mA / cm 2 and 10 mA / cm 2, there is a problem that roll-off occurs and the light emission efficiency decreases. Therefore, it can be seen that the organic EL elements of Example 1 and Example 2 emitted light with high efficiency even in a high current density region.
  • the present invention can provide an organic EL element that emits light efficiently even in a practical high current density region.

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、第一の材料、第二の材料および第三の材料を含む発光層を有し、前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）、前記第二の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）および前記第三の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、特定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。

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素子という場合がある。）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。
　蛍光型の有機ＥＬ素子は、近年、長寿命化技術が進展し、携帯電話やテレビ等のフルカラーディスプレイへ応用されつつあるものの、高効率化が課題であった。
　このような背景から、遅延蛍光を利用した高効率の蛍光型の有機ＥＬ素子が提案され、開発がなされている。例えば、特許文献１および特許文献２には、遅延蛍光のメカニズムの一つであるＴＴＦ（Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ　Ｆｕｓｉｏｎ）機構を利用した有機ＥＬ素子が開示されている。ＴＴＦ機構は、２つの三重項励起子の衝突によって一重項励起子が生成する現象を利用するものである。
　このＴＴＦ機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を４０％まで高めることができると考えられている。しかしながら、依然として燐光型発光に比べて高効率化の課題を有するものである。そこで、さらなる内部量子効率向上を図るべく、他の遅延蛍光のメカニズムを利用するものが検討されている。
　例えば、ＴＡＤＦ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｄｅｌａｙｅｄ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、熱活性化遅延蛍光）機構が挙げられる。このＴＡＤＦ機構は、一重項準位と三重項準位とのエネルギー差（ΔＳＴ）の小さな材料を用いた場合に、三重項励起子から一重項励起子への逆項間交差が生じる現象を利用するものである。このＴＡＤＦ機構を利用した有機ＥＬ素子は、例えば、非特許文献１に開示されている。非特許文献１の有機ＥＬ素子では、ドーパント材料にΔＳＴの小さい化合物を採用することで、熱エネルギーによる三重項準位から一重項準位への逆項間交差が生じる。このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用すると、蛍光型発光においても理論的に内部量子効率を１００％まで高めることができると考えられている。
　そして、非特許文献２の有機ＥＬ素子には、特定のホスト材料にスピロ骨格を有する特定の化合物をドーパント材料として用いたドープ膜を有する有機ＥＬ素子が記載されている。この有機ＥＬ素子は、ＴＡＤＦ機構を利用することにより、高い外部量子収率を示す。
国際公開第２０１０／１３４３５０号 国際公開第２０１１／０７０９６３号
安達千波矢、外２名、「高効率熱活性化遅延蛍光の発現とＯＬＥＤへの応用」、有機ＥＬ討論会　第１０回例会予稿集、２０１０年６月１７日～１８日、ｐ．１１－１２ 安達千波矢、外２名、「スピロ骨格分子の熱活性化遅延化蛍光を利用した高効率蛍光ＥＬ素子の開発」、日本化学会、第９２春季年回予稿集、２０１２年３月２５日～２８日、３Ｍ３－３７
　しかしながら、非特許文献１および非特許文献２に記載の有機ＥＬ素子は、０．０１ｍＡ／ｃｍ２という低電流密度領域で最大の発光効率を示すが、１ｍＡ／ｃｍ２～１０ｍＡ／ｃｍ２程度の実用的な高電流密度領域では、いわゆるロールオフが生じ、発光効率が低下している。
　このため、ＴＡＤＦ機構による遅延蛍光の利用については、まだ実用上の課題が多く残されていると考えられ、特に実用的な高電流密度領域における発光効率の向上が要望されている。
　本発明は、実用的な高電流密度領域において効率的に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、
　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、第一の材料、第二の材料および第三の材料を含む発光層を有し、
　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）、前記第二の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）および前記第三の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（１）、（２）の関係を満たし、
　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（３）の関係を満たし、
　前記第二の材料は、環形成炭素数１０～３０の縮合芳香族炭化水素基であるか、又は環形成原子数８～３０の縮合芳香族複素環基を有する化合物であり、
　前記第三の材料は、蛍光発光を示す材料であることを特徴とする。
　　　ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（１）
　　　ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（２）
　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］　　　…（３）
本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス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。 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。 過渡ＥＬ波形の測定系を示す図である。 遅延蛍光由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示すグラフである。 遅延蛍光由来の発光強度比の測定方法を示す図であり、光強度の平方根の逆数の時間変化を示すグラフである。 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。 発光層における第一の材料、第二の材料および第三の材料のエネルギー準位の関係を示す図である。 本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の発光強度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示すグラフである。 本発明の実施例に係る有機ＥＬ素子の電流密度と発光効率の関係を示すグラフである。
　（有機ＥＬ素子の素子構成）
　以下、本発明に係る有機ＥＬ素子の素子構成について説明する。
　本発明の有機ＥＬ素子は、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層を少なくとも一層、有する。有機化合物層は、無機化合物を含んでいてもよい。
　本発明の有機ＥＬ素子において、有機化合物層のうち少なくとも１層は、発光層を有する。そのため、有機化合物層は、例えば、一層の発光層で構成されていてもよいし、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。
　有機ＥＬ素子の代表的な素子構成としては、
（ａ）陽極／発光層／陰極
（ｂ）陽極／正孔注入・輸送層／発光層／陰極
（ｃ）陽極／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｄ）陽極／正孔注入・輸送層／発光層／電子注入・輸送層／陰極
（ｅ）陽極／正孔注入・輸送層／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）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、第一の材料、第二の材料および第三の材料を含む有機化合物層である。第一の材料および第二の材料は、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第三の材料に伝達させる。このような第一の材料および第二の材料は、ホスト材料と呼ばれることが多く、以下の説明でも、第一の材料のことを第一ホスト材料、第二の材料のことを第二ホスト材料という。また、第三の材料は、一般的にホスト材料（第一の材料および第二の材料）から励起エネルギーを受け取り、高い発光性能を示す。このような第三の材料は、ドーパント材料と呼ばれることが多く、以下の説明でも、第三の材料のことをドーパント材料という。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る。本発明では、少なくとも一つの発光層において、ドーパント材料として、蛍光発光を示す材料（蛍光発光性ドーパント材料）が用いられる。
　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。
　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、発光層と電子輸送層との間には、構成（ｅ）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の高くない障壁層が設けられることがある。そのため、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、本発明の実施形態における有機ＥＬ素子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、ホスト材料およびドーパント材料を含む発光層５を有する。また、有機化合物層１０は、発光層５と陽極３との間に、正孔輸送層６を有する。さらに、有機化合物層１０は、発光層５と陰極４との間に、電子輸送層７を有する。
（発光層）
　本発明では、上記のとおり、特定の条件を満たす第一の材料である第一ホスト材料、第二の材料である第二ホスト材料、及び第三の材料であるドーパント材料が、発光層に用いられる。これらの材料および特定の条件について、次に説明する。
　発光層において、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）、第二ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）およびドーパント材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（１）、（２）の関係を満たし、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（３）の関係を満たす。
　　　ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（１）
　　　ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（２）
　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］…（３）
　さらに、第一ホスト材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（４）の関係を満たすことが好ましい。
　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．２［ｅＶ］…（４）
　第二ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ２)とドーパント材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（５）の関係を満たすことが好ましい。
　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)＜Ｅｇ７７Ｋ (Ｄ)　　　　　　　　　　　…（５）
　第二ホスト材料とドーパント材料のエネルギーギャップが上記数式（５）を満たすことにより、ドーパント材料の三重項準位から第二ホスト材料の三重項準位へのエネルギーの移動が可能となる。これにより、第二ホスト材料において、後述するＴＴＦ機構に寄与する第二ホスト材料の三重項励起子が増え、エネルギー移動がより効率よく行われる。
　第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)および第二ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)が、下記数式（６）の関係を満たすことが好ましい。
　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)＞０．５［ｅＶ］　　　…（６）
　第一ホスト材料と第二ホスト材料のエネルギーギャップが上記数式（６）を満たすことにより、第一ホスト材料の三重項励起子が第一ホスト材料の三重項準位から第二ホスト材料の三重項準位へ移動しにくくなり、第一ホスト材料からのエネルギー移動を抑えることができる。
　エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)およびエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ２)は、さらに下記数式（６－１）の関係を満たすことが好ましく、下記数式（６－２）の関係を満たすことが特に好ましい。
　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)≧０．８［ｅＶ］　　　…（６－１）
　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)≧０．９［ｅＶ］　　　…（６－２）
　第一ホスト材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)、およびドーパント材料の７７［Ｋ］におけるＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（７）の関係を満たす。
　　　ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｄ)＞０．５［ｅＶ］　　　　…（７）
　第一ホスト材料とドーパント材料のエネルギーギャップが上記数式（７）を満たすことにより、第一ホスト材料の励起子が第一ホスト材料の三重項準位からドーパント材料の三重項準位へ移動しにくくなり、第一ホスト材料からのエネルギー移動を抑えることができる。
　エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)およびエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｄ)は、さらに下記数式（７－１）の関係を満たすことが好ましく、下記数式（７－２）の関係を満たすことが好ましい。
　　　ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)≧０．９［ｅＶ］　　　…（７－１）
　　　ΔＴ＝Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)≧１．０［ｅＶ］　　　…（７－２）
　なお、第一ホスト材料と蛍光発光性ドーパント材料のエネルギーギャップの差Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｄ)をΔＴと言う。
〔第一ホスト材料〕
・ΔＳＴ
　第一ホスト材料として、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、高電流密度領域で有機ＥＬ素子が高効率で発光する。上記ΔＳＴ(Ｈ１)は、第一ホスト材料のΔＳＴについて示すものである。
　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。
　本発明の第一ホスト材料に用いるΔＳＴの小さな化合物の例としては、分子内でドナー要素とアクセプター要素とを結合した化合物であり、さらに電気化学的な安定性（酸化還元安定性）を考慮し、ΔＳＴが０ｅＶ以上０．３ｅＶ未満の化合物が挙げられる。
　また、より好ましい化合物は、分子の励起状態で形成される双極子（ダイポール）が互いに相互作用し、交換相互作用エネルギーが小さくなるような会合体を形成する化合物である。本発明者らの検討によれば、このような化合物は、双極子（ダイポール）の方向がおおよそ揃い、分子の相互作用により、さらにΔＳＴが小さくなり得る。このような場合、ΔＳＴは、０ｅＶ以上０．２ｅＶ以下と極めて小さくなり得る。
・会合体
　上述のように、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）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。
　また、本発明者は薄膜中に会合体を形成しやすい化合物を用いることによって、励起一重項状態と励起三重項状態の副準位を利用し、結果的に薄膜中の分子や会合体による逆項間交差が促進される可能性を見出した。
　例えば、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は、当該化合物の薄膜内において会合体を形成し易いと考えられる。また、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、次のように推測できる。
　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（４，４’－ｂｉｓ［９－ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｙｌ］－２，２’－ｂｉｐｈｅｎｙｌ）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程度である。
　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。
　このような会合体を形成しやすい化合物は、励起三重項状態においても多くの振動準位が存在すると予想される。その結果、励起一重項状態と励起三重項状態との間に副準位が多く存在することになるため、この副準位を介在して熱的なΔＳＴが小さくなり、逆項間交差が促進されると考えられる。
　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。
・ＴＡＤＦ機構
　前述したとおり、有機材料のΔＳＴ（Ｈ１）が小さいと、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一ホスト材料の三重項準位から第一ホスト材料の一重項準位への逆項間交差が起こり易くなる。ここで、有機ＥＬ素子内部の電気励起された励起子の励起三重項状態が、逆項間交差によって、励起一重項状態へスピン交換がされるエネルギー状態変換機構をＴＡＤＦ機構と呼ぶ。
　本発明では、第一ホスト材料にΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を用いるため、外部から与えられる熱エネルギーによって、第一ホスト材料の三重項準位から第一ホスト材料の一重項準位への逆項間交差が起こり易くする。
　図３は、発光層における第一ホスト材料、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。図３において、Ｓ０は、基底状態を表し、Ｓ１Ｈ１は、第一ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｈ１は、第一ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、Ｓ１Ｄは、ドーパント材料の最低励起一重項状態を表し、Ｔ１Ｄは、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、Ｓ１Ｈ１とＴ１Ｈ１との差がΔＳＴ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１Ｈ１とＳ０との差がＥｇＳ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１ＤとＳ０との差がＥｇＳ（Ｄ）に相当し、Ｔ１Ｈ１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、本発明の第一ホスト材料に用いる化合物として選択されるのは、ΔＳＴ(Ｈ１)の小さい化合物である。何故なら、ΔＳＴ(Ｈ１)の小さな材料では、最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ１に生じた三重項励起子が熱エネルギーにより、第一ホスト材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ１に逆項間交差する現象が起こり易くなると考えられるからである。ΔＳＴ(Ｈ１)が小さいため、例えば、室温程度でも逆項間交差が起こり易くなる。このような逆項間交差が起こり易くなれば、第一ホスト材料から蛍光発光性のドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへとフェルスター移動によりエネルギー移動する割合も増え、結果として蛍光型の有機ＥＬ素子の発光効率が向上する。
　つまり、第一ホスト材料にΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を用いることで、ＴＡＤＦ機構に由来する発光が増え、結果として遅延蛍光比率が大きくなる。遅延蛍光比率が大きくなれば、高い内部量子効率を得ることができる。なお、このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用することにより、理論的に内部量子効率を１００％まで高めることができると考えられる。
　一方、図４は、特許文献１に記載のＴＡＤＦ機構における発光層の第一ホスト材料、及びドーパント材料のエネルギー準位の関係を示すものである。図４において、Ｓ０、Ｓ１Ｈ１、Ｔ１Ｈ１、Ｓ１Ｄ、Ｔ１Ｄは、図３と同義であり、破線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。図４に示すように、非特許文献１に記載のＴＡＤＦ機構では、ドーパント材料としてΔＳＴ(Ｄ)の小さな材料を用いる。これにより、第一ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ１からのデクスター移動によりドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄまたは最低励起三重項状態Ｔ１Ｄにエネルギー移動する。さらにドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄは熱エネルギーにより、最低励起一重項状態Ｓ１Ｄに逆項間交差することが可能であり、この結果、ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄからの蛍光発光を観測することができる。このＴＡＤＦ機構による遅延蛍光を利用することによっても、理論的に内部効率を１００％まで高めることができると考えられている。
　ここで本発明者らは、非特許文献１に記載されるようなΔＳＴ（Ｈ１）が小さい蛍光発光性化合物を第一ホスト材料として、ホスト－ドーパントシステムに採用する。その理由は、以下に詳述する通りである。
　第一に、ドーパント材料上でのＴＡＤＦ機構によるエネルギー状態の変換を考えた場合、ドーパント材料は蛍光発光をするため、比較的高い一重項エネルギーを有するとともに、同程度の三重項エネルギーを有することになる。該三重項エネルギーを発光層内に有効に閉じ込めるためには、より大きい三重項エネルギーを有する第一ホスト材料を選択する必要がある。ここで、該第一ホスト材料に一般的にΔＳＴの大きい通常の有機材料を用いることになれば、該第一ホスト材料の一重項エネルギー、すなわちＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位のエネルギー差は非常に大きいものとなる。この結果、該第一ホスト材料と、発光層に隣接するキャリア輸送層とのエネルギー差が大きくなるため、発光層へのキャリア注入が難しくなると考えられる。従って、本発明者らは、ＴＡＤＦ機構によるエネルギー状態の変換は、第一ホスト材料上で行われるほうが好ましく、これによって発光層へのキャリア注入は有利になり、有機ＥＬ素子全体としてキャリアバランスが取りやすくなると考える。
　第二に、ΔＳＴ（Ｈ１）が小さい蛍光発光性化合物を第一ホスト材料に用いることにより、高電流密度領域におけるＴｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎに起因する発光効率の低下を抑制することができると考える。ここでＴｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ（以下、ＴＴＡと呼ぶ）とは、分子上で生成した励起子寿命の長い三重項励起子が高密度で隣接することにより、励起子同士の衝突が起こって励起子が熱失活してしまう物理現象である。
　本発明者らは、第一ホスト材料からドーパント材料へ三重項エネルギーが遷移しにくいホスト－ドーパントシステムにおいては、高電流密度領域における発光効率の低下をある程度抑制することができると考える。本発明では、ΔＳＴが小さい化合物を発光層の第一ホスト材料に用いており、第一ホスト材料の三重項励起準位はＴＡＤＦ機構によって一重項励起準位へ逆項間交差後、ドーパント材料の一重項励起準位にエネルギー移動する。従って、生成された三重項励起子は、発光層中において存在比が大きい第一ホスト材料上で三重項励状態が保たれることになる。一方、ΔＳＴが小さい化合物を発光層のドーパント材料に用いる場合、生成された三重項励起子は、発光層中において存在比が極めて小さいドーパント材料上で三重項励状態が保たれることになる。即ち、高電流領域の有機ＥＬ素子の駆動においては、三重項励起状態がドーパント材料上に集中しないようなシステムを設計することが好ましいと考え、本発明ではΔＳＴ(Ｈ１)が小さい化合物を第一ホスト材料として採用する。
　第三に、三重項準位から一重項準位への逆項間交差を起こす材料を第一ホスト材料に採用することで、ドーパント材料に発光量子収率の高い材料を簡便に選択することができる。この結果、ドーパント材料にエネルギー移動した一重項励起子は速やかに発光緩和するので、高電流密度領域におけるエネルギークエンチの抑制が可能である。一般に、蛍光素子におけるホスト－ドーパントシステムでは、第一ホスト材料は、キャリア輸送機能と励起子生成機能とを有し、ドーパント材料は、発光機能を有する。これは、発光層におけるキャリア輸送機能と発光機能とを機能分離するものであって、発光量子収率の高いドーパント材料を発光層に少量ドーピングすることによって、効果的な有機ＥＬ発光を促すものである。本発明の発光層では、一般的な発光層の機能に加え、ＴＡＤＦ機構による逆項間交差を引き起こす機能が求められる。本発明者らは、ＴＡＤＦ機構による逆項間交差を引き起こす機能を第一ホスト材料に求めることによって、有機ＥＬ素子の発光効率に大きく寄与する、高い発光量子収率を有するドーパント材料の選択性を増やした。これにより、従来から高効率として知られる蛍光発光性のドーパント材料を選択することができる。
・ＥｇＴとＥｇ７７Ｋとの関係
　ここで、本発明ではΔＳＴが所定値以下である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、本発明の第一ホスト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。それゆえ、ΔＳＴ(Ｈ１)については、上記式（３）のように表される。
　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、本発明で第一ホスト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。そのため、薄膜状態と同等の条件と考えられることから、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
　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。また、会合体を形成する場合の、ＥｇＳは、上記Davydov　splitting　modelにおけるＳ１‐ｍ－と基底状態Ｓ０とのエネルギーギャップに対応する。
　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。
・遅延蛍光比率
　本発明の有機ＥＬ素子によれば、遅延蛍光の比率が、ＴＴＦ機構のみで遅延蛍光が起こっていると仮定した場合の遅延蛍光の比率（ＴＴＦ比率）の理論値上限を上回る。つまり、本発明によれば、より高い内部量子効率の有機ＥＬ素子を実現することができる。
　遅延蛍光比率は、過渡ＥＬ法により測定することができる。過渡ＥＬ法とは、素子に印加しているパルス電圧を除去した後のＥＬ発光の減衰挙動（過渡特性）を測定する手法である。ＥＬ発光強度は、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光成分と、三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光成分に分類される。最初の再結合で生成する一重項励起子の寿命は、ナノ秒オーダーであり非常に短いため、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光は、パルス電圧除去後、速やかに減衰する。
　一方、遅延蛍光は、寿命の長い三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光のため、ゆるやかに減衰する。このように、最初の再結合で生成する一重項励起子からの発光と三重項励起子を経由して生成する一重項励起子からの発光とは時間的に大きな差があるため、遅延蛍光由来の発光強度を求めることができる。具体的には以下の方法により決定することができる。
　過渡ＥＬ波形は以下のようにして測定する（図５参照）。電圧パルスジェネレータ（ＰＧ）１１から出力されるパルス電圧波形を有機ＥＬ素子（ＥＬ）１２に印加する。印加電圧波形をオシロスコープ（ＯＳＣ）１３に取り込む。パルス電圧を有機ＥＬ素子１２に印加すると、有機ＥＬ素子１２はパルス発光を生じる。この発光を、光電子増倍管（ＰＭＴ）１４を経由してオシロスコープ（ＯＳＣ）１３に取り込む。電圧波形とパルス発光を同期させてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１５に取り込む。
　過渡ＥＬ波形の解析により、遅延蛍光由来の発光強度比を以下のようにして定義する。
　なお、遅延蛍光由来の発光強度比を算出するのに、国際公開第２０１０／１３４３５２号に記載されるＴＴＦ比率の算出式を用いることができる。
　ただし、本発明で定義される遅延蛍光成分とは、ＴＴＦ由来の発光成分に加え、本発明が開示する熱活性化による遅延蛍光（ＴＡＤＦ機構）が含まれると考えられる。従って、本発明では、以下の数式（１４）から求められる遅延蛍光成分の比率をＴＴＦ比率とは呼ばず、遅延蛍光比率と呼ぶことにする。
　遅延蛍光比率は、数式（１４）を用いて求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　数式（１４）中、Ｉは、遅延蛍光由来の発光強度であり、Ａは、定数である。そこで、測定した過渡ＥＬ波形データを数式（１４）でフィッティングし、定数Ａを求める。このときパルス電圧を除去した時刻ｔ＝０における発光強度１／Ａ２が遅延蛍光由来の発光強度比と定義する。
　図６Ａのグラフは、有機ＥＬ素子に所定のパルス電圧を印加し、その後電圧を除去した時の過渡ＥＬ波形の測定例であり、有機ＥＬ素子の発光強度の時間変化を表したものである。
　図６Ａのグラフにて、時刻約３×１０－８秒のところでパルス電圧を除去した。なお、図６Ａのグラフは電圧を除去した時の輝度を１として表したものである。
　電圧除去後、約２×１０－７秒までの急速な減衰の後、緩やかな減衰成分が現れる。
　図６Ｂのグラフは、電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０－５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットしたグラフである。フィッティングは以下のように行う。
　直線部分を時間原点へ延長したときの縦軸との交点Ａの値は１．５５である。すると、この過渡ＥＬ波形から得られる遅延蛍光由来の発光強度比は、１／（１．５５）２＝０．４１となる。つまり、４１％が遅延蛍光由来であることになる。すなわち、ＴＴＦ比率の理論限界と考えられる３７．５％を超えるものである。
　過渡ＥＬ波形から得られる遅延蛍光由来の発光強度は、測定する温度により変化している。このような現象は、主にＴＡＤＦ機構による蛍光発光特有のものと考えられる。
　直線へのフィッティングは、最小二乗法により行うことが好ましい。
　この場合、１０－５秒までの値を用いてフィッティングすることが好ましい。
　ここで、遅延蛍光による発光メカニズムを持つＴＴＦ機構について、図７を用いて説明する。図７は、ＴＴＦ機構を利用した有機ＥＬ素子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したものである。図７において、Ｓ０、Ｓ１Ｈ、Ｔ１Ｈ、Ｓ１Ｄ、Ｔ１Ｄは、図３と同義である。図７において、矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表す。
　上記したように、ＴＴＦ機構は、２つの三重項励起子の衝突によって、一重項励起子が生成する現象を利用するものである。図７に示すように、ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈは、ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄよりも小さいことが好ましいとされる。この結果、三重項励起子は、ホスト材料分子上に集中する。これらの三重項励起子の密度が高まることで、三重項励起子同士が、効率的に対衝突を起していき、一部の三重項励起子は、一重項励起子に変化することになる。ＴＴＦ機構によって生成されたホスト材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｈは、速やかにドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへのフェルスター移動を起こし、ドーパント材料が蛍光発光をする。
　なお、ＴＴＦ比率の理論値上限は、次のようにして求めることができる。
　S.M.Bachiloらによれば(J.Phys.Cem.A,104,7711(2000))、五重項等の高次の励起子が、すぐに三重項に戻ると仮定すると、三重項励起子(以下、３Ａ＊と記載する)の密度が上がってきたとき、三重項励起子同士が衝突し、下記数式（１５）のような反応が起きる。ここで、１Ａは、基底状態を表し、１Ａ＊は、最低励起一重項励起子を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　すなわち、
　　５３Ａ＊→４１Ａ＋１Ａ＊
となり、当初生成した７５％の三重項励起子のうち、１／５、つまり２０％が一重項励起子に変化することが予測されている。
　従って、光として寄与する一重項励起子は、当初生成する２５％分に７５％×（１／５）＝１５％を加えた４０％ということになる。
　このとき、全発光強度中に占めるＴＴＦ由来の発光比率（ＴＴＦ比率）は、１５／４０、すなわち３７．５％となる。よって、本発明の有機ＥＬ素子の遅延蛍光比率は、ＴＴＦ比率のみの理論値上限を上回ることが分かる。
・１μｓにおける残存強度比
　遅延蛍光の大きさを相対的に知る方法としては、1μｓにおける残存強度を測定することが挙げられる。１μｓにおける残存強度比は、過渡ＥＬ法により測定したパルス電圧を除去した時点における発光強度に対する、パルス電圧を除去したのち１μｓ経過後の発光強度の比と定義する。過渡ＥＬ法により測定したパルス電圧を除去した後のＥＬ発光の減衰挙動から、相対的な遅延蛍光の量を見積もることができる。1μｓにおける残存強度比は、図６Ａのグラフにおける１．０μｓ時の発光強度を読み取ることにより取得できる。
　なお、１μｓにおける残存強度比は、３６．０％より大きいことが好ましく、３８．０％以上であることがさらに好ましい。
・ΔＴ
　本発明において、第一ホスト材料の三重項エネルギーＥｇ７７Ｋ（Ｈ１）と、ドーパント材料の三重項エネルギーＥｇ７７Ｋ（Ｄ）との差ΔＴが、上記数式（７）の関係を満たすことが好ましい。また、ΔＴが、０．５ｅＶより大きいことが好ましく、０．８ｅＶ以上であることがより好ましく、１．０ｅＶ以上であることがさらに好ましい。
　ΔＴが数式（７）の関係を満たすことで、再結合により生成した第一ホスト材料上の三重項励起子が、ドーパント材料の三重項準位にエネルギー移動し難くなり、三重項励起子が熱失活し難くなると考えられるからである。その結果、ドーパント材料が効率良く蛍光発光する。
・第一ホスト材料として用いられる化合物
　上記数式（１）,（２）～（４）,（６）～（７）を満たす第一ホスト材料としては、第二ホスト材料およびドーパント材料との組み合わせにおいて、カルバゾール誘導体、ビスカルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アクリジン誘導体、オキサジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体などから選ばれることが好ましい。これらの誘導体は、適宜、置換基を保有してもよい。
　置換基としては、炭素数６～４０のアリール基、炭素数２～４０の複素環基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基、フッ素原子、シアノ基等があげられる。この置換基におけるトリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基は、炭素数１～３０のアルキル基、及び炭素数６～３０のアリール基の少なくともいずれかを含む。なお、この置換基におけるアリール基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
　また、ホスト材料として好ましくは、カルバゾール構造、ビスカルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造から選ばれる少なくとも１種と、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造から選ばれる少なくとも１種とが結合した構造の化合物が挙げられる。
　これらの構造が結合するとは各種、連結基で結合することを意味する。好ましい連結基は、単結合、フェニレン構造、メタビフェニレン構造である。
　カルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造とは、それぞれ、インドロカルバゾール、アクリジン、オキサジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ジベンゾフランを部分構造とするものも含む環構造をいう。
　また、カルバゾール構造、ビスカルバゾール構造、インドロカルバゾール構造、アクリジン構造、オキサジン構造、ピラジン構造、ピリミジン構造、トリアジン構造、ジベンゾフラン構造は適宜、置換基を保有してもよい。
　置換基としては、炭素数６～４０のアリール基、炭素数２～４０の複素環基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基、フッ素原子、シアノ基等があげられる。この置換基におけるトリアルキルシリル基、ジアルキルアリールシリル基、アルキルジアリールシリル基、及びトリアリールシリル基は、炭素数１～３０のアルキル基、及び炭素数６～３０のアリール基の少なくともいずれかを含む。
　なお、本発明において、水素原子とは、中性子数が異なる同位体、すなわち、軽水素（protium）、重水素（deuterium）、三重水素（tritium）、を包含する。
　上記第一ホスト材料は、分子内でドナー要素とアクセプター要素とを結合した化合物となる観点から下記一般式（１０１）で表されるビスカルバゾール誘導体が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　上記一般式（１０１）において、Ａ１及びＡ２は、互いに独立して、
　　水素原子、
　　ハロゲン原子、
　　シアノ基、
　　置換もしくは無置換の環形成原子数６～３０の芳香族炭化水素基、
　　置換もしくは無置換の環形成炭素数２～３０の芳香族複素環基、
　　置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、
　　置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、
　　置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、
　　置換もしくは無置換の炭素数７～３０のアラルキル基、
　　置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールオキシ基、または
　　置換もしくは無置換のシリル基を表す。
　但し、Ａ１及びＡ２の少なくとも１つは、シアノ基であることが好ましい。
　なお、Ａ１及びＡ２における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
　上記一般式（１０１）において、Ｙ１～Ｙ４およびＹ１３～Ｙ１６は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）または窒素原子を表し、Ｙ５～Ｙ８は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）、窒素原子またはＹ９～Ｙ１２のいずれかと結合する炭素原子を表し、Ｙ９～Ｙ１２は、互いに独立して、Ｃ（Ｒ）、窒素原子またはＹ５～Ｙ８のいずれかと結合する炭素原子を表し、Ｒは、それぞれ独立に、水素原子または置換基を表す。Ｒにおける置換基は、上述の第一ホスト材料で説明した置換基と同義である。
　上記一般式（１０１）において、Ｌ１及びＬ２は、互いに独立して、単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０の２価の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成炭素数２～３０の２価の芳香族複素環基、または当該２価の芳香族炭化水素基および当該２価の芳香族複素環基が連結した基を表す。
　なお、Ｌ１及びＬ２における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
　また、前記Ｌ１及び前記Ｌ２の少なくとも一方が、下記一般式（ａ）で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　上記一般式（ａ）において、Ｙ２１～Ｙ２５は、互いに独立して、Ｃ（Ｒａ）、窒素原子またはＬ３と結合する炭素原子を表し、Ｒａは、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Ｒａにおける置換基は、上述の第一ホスト材料で説明した置換基と同義である。
　上記一般式（ａ）において、Ｌ３及びＬ４は、互いに独立して単結合、置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０の２価の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の環形成炭素数２～３０の２価の芳香族複素環基、または当該２価の芳香族炭化水素基および当該２価の芳香族複素環基が連結した基を表す。
　なお、Ｌ３及びＬ４における芳香族炭化水素基には、縮合芳香族炭化水素基も含まれ、芳香族複素環基には、縮合芳香族複素環基も含まれる。
〔第二ホスト材料〕
　本発明における第二ホスト材料は、環形成炭素数１０～３０の縮合芳香族炭化水素基であるか、又は環形成原子数８～３０の縮合芳香族複素環基を有する化合物である。
　このような第二ホスト材料としては、例えば、下記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）または（２０Ｅ）で表されるアントラセン誘導体が挙げられる。但し、本発明においては、これらの構造のアントラセン誘導体に限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　上記一般式（２０Ａ）において、Ｒ１０１およびＲ１０５は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基、単環基と縮合環基との組合せから構成される基、置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数３～３０のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数１～３０のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数７～３０のアラルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数６～３０のアリールオキシ基、または置換もしくは無置換のシリル基を表す。
　上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５１およびＡｒ５４は、それぞれ独立に、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ａ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５１は、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｂ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５２は、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５５は、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｃ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５２は、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５５は、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｄ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　上記一般式（２０Ｅ）において、Ａｒ５２およびＡｒ５５は、それぞれ独立に、単結合、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環二価残基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環二価残基である。
　上記一般式（２０Ｅ）において、Ａｒ５３およびＡｒ５６は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換の環形成原子数５～３０の単環基、または置換もしくは無置換の環形成原子数８～３０の縮合環基である。
　前記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）および（２０Ｅ）における、単環基とは、縮合構造を持たない環構造のみで構成される基である。
　前記単環基の環形成原子数は、５～３０であり、好ましくは５～２０である。前記単環基として、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、クォーターフェニル基等の芳香族基と、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、フリル基、チエニル基等の複素環基が挙げられる。これらの中でも、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基が好ましい。
　前記一般式（２０Ａ），（２０Ｂ），（２０Ｃ），（２０Ｄ）および（２０Ｅ）における、縮合環基とは、２つ以上の環構造が縮合した基である。
　前記縮合環基の環形成原子数は、８～３０であり、好ましくは８～２０である。前記縮合環基として、例えば、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、クリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾフェナントリル基、トリフェニレニル基、ベンゾクリセニル基、インデニル基、フルオレニル基、９，９－ジメチルフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基等の縮合芳香族環基や、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、キノリル基、フェナントロリニル基等の縮合複素環基が挙げられる。これらの中でも、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、９，９－ジメチルフルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾアントリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が好ましい。
　上記第二ホスト材料の中でも、第一ホスト材料およびドーパント材料との組み合わせにおいて、上記数式（２）,（５），（６）の関係を満たす化合物が好ましい。
〔ドーパント材料〕
　本発明における好ましいドーパント材料の特性としては、蛍光発光性で、かつ輻射遷移の速度定数が大きいものである。このような場合、ホスト材料で電気励起された一重項励起子およびＴＡＤＦ機構によって生成された一重項励起子等は、ドーパント材料の一重項励起子にフェルスターエネルギー移動し、ドーパント材料は速やかに発光する。即ち、ホスト材料上の三重項励起子がＴＴＡを起こす前に、上記エネルギー遷移を経て蛍光発光することが可能となり、高電流密度領域の効率低下が大きく改善される可能性がある。
　本発明における輻射遷移の速度定数が大きいドーパント材料は、ドーパント材料の蛍光寿命が、５ｎｓ以下となるものを選択することが好ましく、さらに、２ｎｓ以下となるものを選択することが好ましい。また、ドーパント材料の蛍光量子収率は、溶液状態で８０％以上であることが好ましい。蛍光量子収率は、例えば、浜松ホトニクス(株)製、絶対ＰＬ量子収率測定装置 Ｃ９９２０－０２を用い、トルエン溶液中の濃度が１０－５～１０－６ｍｏｌ／ｌの範囲で測定することによって求めることができる。
　また、輻射遷移の速度定数の大きいドーパント材料であることは、素子のＥＬスペクトルを測定し、ドーパント材料の発光成分に対し、それ以外の発光成分が１／１０以下であることを確認することからも推定される。
　ドーパント材料として用いられる化合物
　ドーパント材料としては、重金属錯体ではないドーパント材料、すなわち蛍光発光性材料を用いることができる。具体的には、例えば、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ピロメテンホウ素錯体化合物、ピロメテン骨格を有する化合物もしくはその金属錯体、ジケトピロロピロール誘導体、ペリレン誘導体が挙げられる。
　ナフタレン誘導体としては、ビスアリールアミノナフタレン誘導体、アリール置換ナフタレン誘導体が挙げられ、アントラセン誘導体としては、ビスアリールアミノアントラセン誘導体、アリール基置換アントラセン誘導体が挙げられる。ピレン誘導体としては、ビスアリールアミノピレン誘導体、アリール基置換ピレン誘導体が挙げられ、クリセン誘導体としては、ビスアリールアミノクリセン誘導体、アリール置換クリセン誘導体が挙げられる。
　フルオランテン誘導体としては、例えば下記式〔２〕～〔１８〕で示される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
（前記一般式〔２〕～〔１６〕中、　Ｘ１～Ｘ２０は、それぞれ独立に、
　水素原子、
　直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１～２０のアルキル基、
　直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリール基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリールアミノ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数１～３０のアルキルアミノ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数７～３０のアリールアルキルアミノ基、又は、
　置換もしくは無置換の炭素原子数８～３０のアルケニル基である。
　隣接する置換基及びＸ１～Ｘ２０は結合して環状構造を形成していてもよい。
　さらに、隣接する置換基がアリール基の時は、置換基は同一であってもよい。）
　前記一般式〔２〕～〔１６〕の化合物は、アミノ基又はアルケニル基を含有すると好ましく、下記一般式〔１７〕～〔１８〕で表されることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
　一般式〔１７〕、〔１８〕中、
　Ｘ２１～Ｘ２４は、それぞれ独立に、
　炭素原子数１～２０のアルキル基、又は、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリール基である。
　Ｘ２１およびＸ２２は、炭素－炭素結合、または－Ｏ－、－Ｓ－を介して結合していてもよい。
　Ｘ２３およびＸ２４は、炭素－炭素結合、または－Ｏ－、－Ｓ－を介して結合していてもよい。
　Ｘ２５～Ｘ３６は、
　水素原子、
　直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１～２０のアルキル基、
　直鎖、分岐もしくは環状の炭素原子数１～２０のアルコキシ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリール基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリールオキシ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数６～３０のアリールアミノ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数１～３０のアルキルアミノ基、
　置換もしくは無置換の炭素原子数７～３０のアリールアルキルアミノ基、又は、
　置換もしくは無置換の炭素原子数８～３０のアルケニル基であり、
　隣接する置換基及びＸ２５～Ｘ３６は結合して環状構造を形成していてもよい。
　各式中の置換基Ｘ２５～Ｘ３６の少なくとも一つがアミン又はアルケニル基を含有すると好ましい。
　フルオランテン骨格を有する蛍光発光性化合物は、高効率及び長寿命を得るために電子供与性基を含有することが好ましく、好ましい電子供与性基は、置換もしくは無置換のアリールアミノ基である。さらに、フルオランテン骨格を有する蛍光発光性化合物において、縮合環数が５以上であることが好ましく、縮合環数が６以上であることが特に好ましい。
〔第一ホスト材料、第二ホスト材料およびドーパント材料のエネルギー準位の関係〕
　図８は、本発明の発光層における第一ホスト材料、第二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。
　図８において、
　　Ｓ０は、基底状態を表し、
　　Ｓ１Ｈ1は、第一ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、
　　Ｔ１Ｈ1は、第一ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、
　　Ｓ１Ｈ２は、第二ホスト材料の最低励起一重項状態を表し、
　　Ｔ１Ｈ２は、第二ホスト材料の最低励起三重項状態を表し、
　　Ｓ１Ｄは、ドーパント材料の最低励起一重項状態を表し、
　　Ｔ１Ｄは、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、Ｓ１Ｈ１とＴ１Ｈ１との差がΔＳＴ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１Ｈ１とＳ０との差がＥｇＳ（Ｈ１）に相当し、Ｓ１ＤとＳ０との差がＥｇＳ（Ｄ）に相当し、Ｔ１Ｈ１とＴ１Ｄ１との差がΔＴに相当する。図８中の実線の矢印は、各励起状態間のエネルギー移動を表し、波線の矢印は、発光を伴うエネルギーを表し、点線の矢印は非発光で失活するエネルギーを示す。
　図８に示すように、本発明の発光メカニズムでは、ＴＴＦ機構およびＴＡＤＦ機構の両方が存在すると考えられる。第一ホスト材料においては、ΔＳＴ（Ｈ１）が十分に小さいことにより、ＴＡＤＦ機構によるエネルギー移動が起こる。すなわち、三重項励起子が最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ1から最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ1に逆項間交差して、ドーパント材料の最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへとフェルスター移動によりエネルギー移動する。この機構による内部量子効率は理論的に１００％である。また、第二ホスト材料においては、ＴＴＦ機構を利用したエネルギー移動が起こる。すなわち、最低励起一重項状態Ｓ１Ｈ２からドーパントの最低励起一重項状態Ｓ１Ｄへのフェルスター移動を生じ、蛍光発光を得ることができる。この機構による内部量子効率は、理論的に４０％である。
　したがって、例えば、第一ホスト材料と第二ホスト材料とを質量比５０：５０で含む発光層においては、第一ホスト材料に由来する発光を５０％、第二ホスト材料に由来する発光を２０％得ることができ、これらを合わせると、理論上、内部量子効率は７０％となる。
　また、図８に示すように、ドーパント材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｄよりも第二ホスト材料の最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ２が低い（前記数式（５）を満たす）と、最低励起三重項状態Ｔ１Ｄから最低励起三重項状態Ｔ１Ｈ２へのエネルギー移動を起こすことができ、第二ホスト材料において、ＴＴＦ機構をより効率よく起こすことができる。
・発光層と電子輸送層との関係
　第一ホスト材料のΔＳＴ(Ｈ１)が小さいと、第一ホスト材料と、発光層に隣接する電子輸送層とのエネルギー差が小さくなり、発光層に電子が注入しやすくなる。その結果、キャリアバランスが取りやすくなり、ロールオフが小さくなる
・発光層と正孔輸送層との関係
　また、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルをＩＰＨＴとしたとき、ＩＰＨＴ≦５．７ｅＶであることが好ましい。これにより、電子と正孔とのバランスをより整えることが可能となる。イオン化ポテンシャルは、例えば、光電子分光装置（理研計器（株）製：ＡＣ－３）を用いて当該材料の薄膜状態で測定することによって求めることができる。
・半値幅
　半値幅は、発光スペクトルの最大発光強度に対して発光強度が半分になった時の発光スペクトルの幅を示す。本発明者は、ホスト材料のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上であることによって、ホスト材料が会合状態を形成しやすい材料であって、薄膜中での逆項間交差の起こしやすい材料であることを見出した。したがって、フォトルミネッセンススペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上であるホスト材料では、ＴＡＤＦ機構が起こりやすい。特に好ましくは、ホスト材料のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が６５ｎｍ以上である。
　発光層の膜厚は、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、より好ましくは７ｎｍ以上５０ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。５ｎｍ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、上記第一ホスト材料と第二ホスト材料との比率は、質量比で８０：２０～２０：８０であることが好ましい。また、第一ホスト材料および第二ホスト材料（すなわち、ホスト材料の合計）と蛍光発光性ドーパント材料との比率は、質量比で９９：１～５０：５０であることが好ましい。
（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。陽極の膜厚は、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。
　陰極の膜厚は、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材料の中から任意の化合物を選択して用いることができる。
（層形成方法）
　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、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンプレーティング法などの乾式成膜法や、スピンコーティング法、ディッピング法、フローコーティング法、インクジェット法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。
［実施形態の変形］
　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。
　発光層は、１層に限られず、複数の発光層が積層されていてもよい。有機ＥＬ素子が複数の発光層を有する場合、少なくとも１つの発光層が本発明で規定する上記第一のホスト材料、第二のホスト材料と蛍光発光性ドーパント材料とを含んでいればよく、その他の発光層が蛍光発光型の発光層であっても、燐光発光型の発光層であってもよい。
　また、有機ＥＬ素子が複数の発光層を有する場合、これらの発光層が互いに隣接して設けられていてもよい。
　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、以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
＜化合物の評価＞
　まず、本実施例で使用した化合物の物性を測定した。測定方法および算出方法を以下に示すとともに、測定結果および算出結果を表１に示す。
(測定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。試料の膜厚は１００ｎｍとした。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下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。
　なお、吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線は以下のように引いた。吸収スペクトルの極大値のうち、最も長波長側の極大値から長波長方向にスペクトル曲線上を移動する際に、曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち下がるにつれ（つまり縦軸の値が減少するにつれ）、傾きが減少しその後増加することを繰り返す。傾きの値が最も長波長側（ただし、吸光度が０．１以下となる場合は除く）で極小値をとる点において引いた接線を当該吸収スペクトルの長波長側の立ち下がりに対する接線とする。
　なお、吸光度の値が０．２以下の極大点は、上記最も長波長側の極大値には含めなかった。
(測定２)エネルギーギャップＥｇ７７Ｋ、及び三重項エネルギーＥｇＴＤ
　Ｅｇ７７Ｋ、及びＥｇＴＤ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 (Ｈ)又はＥｇＴＤ（Ｅｇ７７Ｋ(Ｄ)）とした。
　　換算式：Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ)［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
　　　　　：ＥｇＴＤ［ｅＶ］＝１２３９．８５／λedge
　燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線は以下のように引いた。燐光スペクトルの短波長側から、スペクトルの極大値のうち、最も短波長側の極大値までスペクトル曲線上を移動する際に、長波長側に向けて曲線上の各点における接線を考える。この接線は、曲線が立ち上がるにつれ（つまり縦軸が増加するにつれ）、傾きが増加する。この傾きの値が極大値をとる点において引いた接線が、当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とした。
　なお、スペクトルの最大ピーク強度の１０％以下のピーク強度をもつ極大点は、上述の最も短波長側の極大値には含めず、最も短波長側の極大値に最も近い、傾きの値が極大値をとる点において引いた接線を当該燐光スペクトルの短波長側の立ち上がりに対する接線とする。
　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。
(測定３)ΔＳＴ
　ΔＳＴは、上記(測定１)、及び(測定２)で測定したＥｇＳとＥｇ７７Ｋとの差として求めた（上記数式（３）参照）。結果を表１に示す。
　また半値幅は、次のようにして求めた。
　各化合物をガラス基板上に厚さ１００ｎｍの膜として、蒸着装置にて成膜し、蛍光測定用試料とした。
　ガラス基板に対し垂直方向に光が照射されるように蛍光測定用試料を配置した。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。
　半値幅を測定した化合物は、Ｈ１－１、Ｈ１－２である。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
＜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。ＩＴＯの膜厚は、７７ｎｍとした。
　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ＨＡ－１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＡ－１膜を形成した。このＨＡ－１膜は、正孔注入層として機能する。
　このＨＡ－１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ－１を蒸着し、ＨＡ－１膜上に膜厚６５ｎｍのＨＴ－１膜を成膜した。このＨＴ－１膜は、第一の正孔輸送層として機能する。
　このＨＴ－１膜上に化合物ＨＴ－２を蒸着し膜厚１０ｎｍのＨＴ－２膜を成膜した。このＨＴ－２膜は第二の正孔輸送層として機能する。
　さらにＨＴ－２膜上に、化合物Ｈ１－１（第一ホスト材料）、Ｈ２－１（第二ホスト材料）および化合物ＹＤ－１（ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２５ｎｍの発光層を成膜した。この発光層において、第一ホスト材料濃度は、４０質量％とし、第二ホスト材料濃度は、４０質量％とし、ドーパント材料濃度は、２０質量％とした。
　この発光層上に電子輸送性化合物であるＥＴ－１を蒸着し、膜厚５ｎｍの正孔阻止層を形成した。
　さらにＥＴ－１膜上に化合物ＥＴ－２を蒸着し、膜厚３０ｎｍ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層を形成した。
　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。
　実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に表２に示す。
　表２において、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、膜厚を示す数字の後にパーセント表示された数字は、発光層中における材料濃度を示すものである。第一ホスト材料と第二ホスト材料を含む発光層の場合には、当該発光層中の第二ホスト材料の質量濃度(単位：質量％)と、ドーパント材料の質量濃度(単位：質量％)とを、この順に示す。また、発光層に１種類のホスト材料だけ含まれる場合には、当該発光層中のドーパント材料の質量濃度を示す。さらに、発光層以外の層については、主成分の他に添加される成分の質量濃度(単位：質量％)を示す。
　また、発光層の構成材料について、別途、表３に示す。
（比較例１～２）
　比較例１～２の有機ＥＬ素子は、それぞれ表２に示す素子構成となるように、発光層における材料を変更し、実施例１と同様にして作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
〔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、輝度、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率Ｌ／Ｊ、電力効率η、主ピーク波長λｐ、外部量子効率ＥＱＥ、及び遅延蛍光比率の評価を行った。遅延蛍光比率以外の各評価項目について、電流密度を１．００ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表４に示す。
・駆動電圧
　電流密度が１．００ｍＡ／ｃｍ２となるようにＩＴＯとＡｌとの間に通電したときの電圧（単位：Ｖ）を計測した。
・ＣＩＥ１９３１色度
　電流密度が１．００ｍＡ／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）を分光放射輝度計ＣＳ－１０００（コニカミノルタ社製）で計測した。
・電流効率Ｌ／Ｊ、及び電力効率η
　電流密度が１．００ｍＡ／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、得られた分光放射輝度スペクトルから、電流効率（単位：ｃｄ／Ａ）、及び電力効率η（単位：ｌｍ／Ｗ）を算出した。
・主ピーク波長λｐ
　得られた上記分光放射輝度スペクトルから主ピーク波長λｐを求めた。
・外部量子効率ＥＱＥ
　得られた上記分光放射輝度スペクトルから、ランバシアン放射を行なったと仮定し外部量子効率ＥＱＥ（単位：％）を算出した。
・遅延蛍光比率
　パルスジェネレータ（アジレント社製８１１４Ａ）から出力した電圧パルス波形（パルス幅：５００マイクロ秒、周波数：２０Ｈｚ、電圧：０．１～１００ｍＡ／ｃｍ２相当の電圧）を印加し、ＥＬ発光を光電子増倍管（浜松ホトニクス社製Ｒ９２８）に入力し、パルス電圧波形とＥＬ発光とを同期させてオシロスコープ（テクトロニクス社製２４４０）に取り込んで過渡ＥＬ波形を得た。光強度の平方根の逆数をプロットし、これを最小二乗法により１０－５秒までの値を用いて直線へフィッティングし、遅延蛍光比率を決定した。
　実施例１の有機ＥＬ素子に対して、室温下、１．００ｍＡ／ｃｍ２で通電した時の過渡ＥＬ波形を、図９に示した。時刻約３×１０－８秒のところでパルス電圧を除去した。
　電圧除去時点を原点にとり、電圧除去後、１．５×１０－５秒までの光強度の平方根の逆数をプロットし、このグラフから求めた実施例１の有機ＥＬ素子における遅延蛍光比率は４９．０％であった。この遅延蛍光比率の値は、ＴＴＦ比率の理論値限界３７．５％を超えるものであった。
　また、図９から、１μｓにおける残存強度比を読み取ったところ、５０．０％であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
（実施例２）
　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。ＩＴＯの膜厚は、７７ｎｍとした。
　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ＨＡ－１を蒸着し、膜厚５ｎｍの化合物ＨＡ－１膜を形成した。このＨＡ－１膜は、正孔注入層として機能する。
　このＨＡ－１膜の成膜に続けて、化合物ＨＴ－１を蒸着し、ＨＡ－１膜上に膜厚１２５ｎｍのＨＴ－１膜を成膜した。このＨＴ－１膜は、第一の正孔輸送層として機能する。
　このＨＴ－１膜上に化合物ＨＴ－２を蒸着し膜厚２５ｎｍのＨＴ－２膜を成膜した。このＨＴ－２膜は第二の正孔輸送層として機能する。
　さらにＨＴ－２膜上に、化合物Ｈ１－２（第一ホスト材料）、Ｈ２－２（第二ホスト材料）および化合物ＢＤ－１（ドーパント材料）を共蒸着し、膜厚２５ｎｍの発光層を成膜した。この発光層において、第一ホスト材料濃度は、４８質量％とし、第二ホスト材料濃度は、４８質量％とし、ドーパント材料濃度は、４質量％とした。
　この発光層上に電子輸送性化合物であるＥＴ－３を蒸着し、膜厚５ｎｍの正孔阻止層を形成した。
　さらにＥＴ－３膜上に化合物ＥＴ－２とＬｉｑとを共蒸着し、膜厚２０ｎｍの電子輸送層を形成した。Ｌｉｑの濃度は、５０質量％とした。
　この電子輸送層上にＬｉｑを蒸着して、膜厚１ｎｍのＬｉｑ層を形成した。
　このＬｉｑ膜上に金属Ａｌを蒸着して、膜厚８０ｎｍの金属陰極を形成した。
　実施例２および比較例３の有機ＥＬ素子の素子構成を略式的に表５に示す。
　また、発光層の構成材料について、別途、表６に示す。
　実施例２の有機ＥＬ素子について、実施例１と同様に、駆動電圧、輝度、ＣＩＥ１９３１色度、電流効率Ｌ／Ｊ、電力効率η、主ピーク波長λｐ、外部量子効率ＥＱＥ、及び遅延蛍光比率の評価を行った。遅延蛍光比率以外の各評価項目について、電流密度を１．００ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表７に、電流密度を１０．００ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表８に示す。
　また、実施例２の有機ＥＬ素子に対して、上述の実施例１の説明と同様、室温下、１．００ｍＡ／ｃｍ２で通電し、その時の過渡ＥＬ波形を図１０に示す。図１０の過渡ＥＬ波形に基づいて、上述と同様に算出した実施例２の有機ＥＬ素子の遅延蛍光比率は、４３．０％であった。
　また、図１０から、１μｓにおける残存強度比を読み取ったところ、４７．０％であった。
（比較例３）
　比較例３の有機ＥＬ素子は、表５に示す素子構成となるように、発光層における材料を変更し、実施例２と同様にして作製した。
　作製した比較例３の有機ＥＬ素子を実施例１と同様に評価した。延蛍光比率以外の各評価項目について、電流密度を１．００ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表７に示し、電流密度を１０．００ｍＡ／ｃｍ２とした場合の結果を表８に示す。
　また、実施例１から２および比較例１から３の有機ＥＬ素子について、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）と発光効率（Ｌ／Ｊ）の関係を示すため、発光効率を規格化してプロットした。実施例１および比較例１から２について、図１１に示す。また実施例２および比較例３について、図１２に示す。なお、図１１および図１２の横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を示し、縦軸は発光効率を規格化した値（Ｌ／Ｊ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ（a.u.））を示す。ここで、発光効率を規格化した値とは、図１１においては実施例１の有機ＥＬ素子、図１２においては実施例２の有機ＥＬ素子について、各実施例の最大の発光効率を１として算出した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
　上記表４，７，８および図１１，１２から明らかな通り、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子は、発光層に上述の関係を満たす第一ホスト材料と第二ホスト材料とを用いることにより、第一ホスト材料単独の比較例１および比較例３（表３，図１１および表６，図１２参照）、並びに第二ホスト材料単独の比較例２（表６，図１２参照）に比べて、実用的な高電流密度領域において、高効率で発光したことがわかる。
（参考例）
　ここで、非特許文献１に記載された有機ＥＬ素子を参考例として挙げ、実施例１の有機ＥＬ素子の素子構成との比較を行う。
　この参考例の有機ＥＬ素子の構成は、実施例１の略式的表示に倣って示すと、次のとおりである。
　ITO(110)/NPD(40)/m-CP(10)/m-CP:PIC-TRZ(20,6%)/BP4mPy(40)/LiF(0.8)/Al(70)　参考例の素子に使用された化合物を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
　この素子の、ＥＱＥは、実使用領域よりも相当低い電流密度領域である０．０１ｍＡ／ｃｍ２で、最大の５．１％を示すにとどまる。そのため、１ｍＡ／ｃｍ２および１０ｍＡ／ｃｍ２程度の高電流密度領域では、ロールオフが生じ、発光効率が低下してしまうという問題がある。
　したがって、実施例１および実施例２の有機ＥＬ素子は、高電流密度領域でも高効率で発光したことが分かる。
　本発明は、実用的な高電流密度領域でも効率的に発光する有機ＥＬ素子を提供できる。
　　　１…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陽極、４…陰極、５…発光層、
　　　６…正孔輸送層、７…電子輸送層

Claims (10)

  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、第一の材料、第二の材料および第三の材料を含む発光層を有し、
    　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）、前記第二の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）および前記第三の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（１）、（２）の関係を満たし、
    　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（３）の関係を満たし、
    　前記第二の材料は、環形成炭素数１０～３０の縮合芳香族炭化水素基であるか、又は環形成原子数８～３０の縮合芳香族複素環基を有する化合物であり、
    　前記第三の材料は、蛍光発光を示す材料である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　　ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
    　　　ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
    　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］…（３）
  2. 　請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、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。
    　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．２［ｅＶ］…（４）
  3. 　請求項１または請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記第二の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ２)と前記第三の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（５）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。
    　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)＜Ｅｇ７７Ｋ (Ｄ)　　　　　　　　　　　…（５）
  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、
    　前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)および前記第二の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)が、下記数式（６）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。
    　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)＞０．５［ｅＶ］　　　…（６）
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)および前記第三の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｄ)が、下記数式（７）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。
    　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｄ)＞０．５［ｅＶ］　　　　…（７）
  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、
    　遅延蛍光比率が３７．５％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。
  7. 　請求項１から請求項６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、
    　過渡ＥＬ測定における電圧除去後１μＳ経過後の残存強度比が３６．０％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。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
    　前記第一の材料のフォトルミネッセンススペクトルの半値幅が５０ｎｍ以上である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9. 　請求項１から請求項８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、
    　前記第三の材料の発光ピーク波長が、５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10. 　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、第一の材料、第二の材料および第三の材料を含む発光層を有し、
    　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）、前記第二の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ２）および前記第三の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｄ）が、下記数式（１）、（２）の関係を満たし、
    　前記第一の材料の一重項エネルギーＥｇＳ（Ｈ１）と、前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ１)との差ΔＳＴ(Ｈ１)が、下記数式（３）の関係を満たし、
    　前記第一の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ (Ｈ１)、および前記第二の材料の７７［Ｋ］におけるエネルギーギャップＥｇ７７Ｋ(Ｈ２)が、下記数式（６）の関係を満たし、前記第三の材料は、蛍光発光を示す材料である
    　ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    　　　ＥｇＳ(Ｈ１)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（１）
    　　　ＥｇＳ(Ｈ２)＞ＥｇＳ（Ｄ）　　　　　　　　　　　　　　…（２）
    　　　ΔＳＴ(Ｈ１)＝ＥｇＳ(Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)＜０．３［ｅＶ］…（３）
    　　　Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ１)－Ｅｇ７７Ｋ (Ｈ２)＞０．５［ｅＶ］　　　　…（６）
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