JP2006270091A - 有機電界発光素子及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機電界発光素子の発光効率の高効率化と耐久性の向上を図る。
【解決手段】一対の電極３，８間に少なくとも正孔輸送層５と発光層６と電子輸送層７とが積層された有機電界発光素子において、正孔輸送層５の正孔移動度及び電子輸送層７の電子移動度よりも低い正孔移動度及び電子移動度持つ材料で発光層６が形成される。好適には、正孔移動度と電子移動度とが均衡する材料で発光層６が形成される。発光層６内でのキャリア滞留時間が長くなるため電子と正孔の再結合確率が高まり、発光効率が高くなる。また、再結合しなかったキャリアが対向の輸送層に入る数も少なくなるため、耐久性も向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は有機電界発光素子及び表示装置に係り、特に、発光効率や耐久性を高めることができる有機電界発光素子及びこの有機電界発光素子を用いた表示装置に関する。

有機物質を使用した有機電界発光素子は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示装置や書き込み光源アレイとしての用途が有望視され、多くの開発が行われている。一般に有機電界発光素子は、発光層及びこの発光層を挟んだ一対の対向電極から構成されている。両電極間に電界が印加されると、陰極から発光層に電子が注入され、陽極から正孔（ホール）が発光層に注入される。発光層に注入された電子及び正孔が発光層内において再結合すると、電子が伝導帯から価電子帯に戻り、この際にエネルギーが光として放出され、発光現象として観測される。

従来の有機電界発光素子は、発光効率や耐久性等が低かったが、近年これらの問題点を解決する技術が種々報告されている。

例えば下記の特許文献１に記載された発光素子は、基板上に形成された陽極及び陰極と、この陽極及び陰極間に配置された発光層とを有し、発光層がホスト材料及びこれに混入されるドーパントで構成され、このドーパントを発光材料と非発光性化合物とから構成することで、発光効率の高効率化，高耐久化を図っている。

しかし、特許文献１に記載のＢＣＰ（Ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ）を用いている系は、ＢＣＰのイオン化ポテンシャルが大きいため（６．１ｅＶ）、耐久性が満足できるものではなく、改善が望まれている。

また、特許文献２に記載された発光素子は、発光層に、（１）電子輸送性及び／又は正孔輸送性を有するホスト材料と、（２）室温で燐光発光を示す第１化合物と、（３）室温で燐光発光又は蛍光発光を示し且つその最大発光波長が上記第１化合物の最大発光波長より長波長である第２化合物とを含有させることにより、第２化合物を高効率で発光させている。

すなわち、単独では高効率で発光しない燐光化合物であるか、又は、様々な発光色を示すが何れも燐光化合物ほどの高い発光効率を示さない蛍光化合物である第２化合物に対し、室温で燐光発光を示す第１化合物を併用することにより、第１化合物が増感剤の役割を果たし、第２化合物の発光が強められるとしている。

しかしながら、特許文献２に記載された発光素子は、耐久性が満足できるものではなく、改善が望まれている。

特開２００３−６８４６６号公報 特開２００３−７７６７４号公報

有機電界発光素子を大面積のフルカラー表示装置等として実用化するには、従来技術の有機電界発光素子よりも更に発光効率を高めると共に、耐久性を高め長寿命化を図る必要がある。

本発明の目的は、高い発光効率と耐久性を有する有機電界発光素子及び実用的な表示装置を提供することにある。

本発明は以下の通りである。
１）一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、電場が１０^６Ｖ／ｃｍでの正孔輸送層の正孔移動度をμ（ｈ１）、電子輸送層の電子移動度をμ（ｅ１）、発光層の正孔移動度、電子移動度をそれぞれμ（ｈ２）、μ（ｅ２）とした時に、以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
１ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^４
１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^４
２）一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
０．１ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ １０
（μ（ｅ２）及びμ（ｈ２）は上記１）に記載のものと同義である。）
３）一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
０．１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ １０
（μ（ｅ１）及びμ（ｈ１）は上記１）に記載のものと同義である。）
４）前記正孔移動度と前記電子移動度とが均衡する材料で前記発光層が形成されていることを特徴とする上記１）〜３の何れかに記載の有機電界発光素子。
５）前記発光層への電子及び正孔の供給バランスを均衡させることを特徴とする上記１）〜４）の何れかに記載の有機電界発光素子。
６）前記発光層が、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とを含むことを特徴とする上記１）〜５）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
７）前記発光層内に含む電子輸送性材料が、分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物であることを特徴とする上記６）に記載の有機電界発光素子。
８）前記電子輸送層と前記発光層および／または前記正孔輸送層と前記発光層に同一の電子輸送性材料および／または正孔輸送性材料を含むことを特徴とする上記７）に記載の有機電界発光素子。
９）前記発光層内に燐光発光性材料を含むことを特徴とする上記１）〜８）のいずれかに記載の有機電界発光素子。
１０）上記１）〜９）のいずれかに記載の有機電界発光素子で表示画面が構成されることを特徴とする表示装置。

本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、電場が１０^６Ｖ／ｃｍでの正孔輸送層の正孔移動度をμ（ｈ１）、電子輸送層の電子移動度をμ（ｅ１）、発光層の正孔移動度、電子移動度をそれぞれμ（ｈ２）、μ（ｅ２）とした時に、以下の式を満足することを特徴とする。
式（１） １ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^４
式（２） １ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^４
好ましくは
１ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^３
１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^３
更に好ましくは
１ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^２．５
１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^２．５
また、本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足する。
式（３） ０．１ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ １０
好ましくは
０．１５ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ ６
更に好ましくは
０．３３ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ ３
更に、本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足する。
式（４） ０．１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ １０
好ましくは
０．１５ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ ６
更に好ましくは
０．３３ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ ３

この構成により、発光層におけるキャリア滞留時間が引き延ばされ、電子と正孔の再結合の確率が向上する。これにより、発光効率が高まると共に、再結合に関与せず対向する輸送層に抜けてしまう電子や正孔が減るため、耐久性も向上する。
本発明において、正孔輸送層、発光層、電子輸送層各層の正孔移動度、電子移動度はそれぞれ電極のついた単層膜（膜厚は約２μｍ）を作成し、タイムオブフライト法で測定される値である。
式（１）及び式（２）は同時に満足する必要がある。
式（３）は、式（１）、式（２）及び式（４）とは独立であり、それらと同時に満足する必要はないが、それらの少なくとも一つと同時に満足することが好ましく、それら全てと同時に満足することが更に好ましい。
式（４）は、式（１）、式（２）及び式（３）とは独立であり、それらと同時に満足する必要はないが、それらの少なくとも一つと同時に満足することが好ましく、それら全てと同時に満足することが更に好ましい。

本発明の有機電界発光素子は、前記正孔移動度と前記電子移動度とが均衡する材料で前記発光層が形成されていることが好ましい。

この構成により、電子と正孔の再結合の確率が更に向上し、発光効率が高まる共に耐久性も向上する。

本発明の有機電界発光素子は、前記発光層への電子及び正孔の供給バランスを均衡させることが好ましい。

この構成により、発光層内における再結合の確率が更に向上し、発光効率と耐久性が更に向上する。

本発明の表示装置は、上記のいずれかに記載の有機電界発光素子で表示画面を構成することを特徴とする。

この構成により、実用化に耐える高い発光と耐久性のある表示装置が提供できる。

本発明によれば、高い外部量子効率を有し、耐久性に優れた有機電界発光素子及び表示装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の有機電界発光素子（以下、適宜「有機ＥＬ素子」と称する場合がある。）について詳細に説明する。
［有機電界発光素子］
本発明の発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された構成を含む複数の有機化合物層を有する。発光層に隣接している有機化合物層と電極の間には、更に有機化合物層を有していてもよい。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。通常の場合、陽極が透明である。

本発明における有機化合物層の積層の態様としては、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。

本発明の有機電界発光素子における有機化合物層の好適な態様は、陽極側から順に、少なくとも、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層、を有する態様である。

尚、発光層と電子輸送層との間に正孔ブロック層を有した場合には、発光層と隣接する有機化合物層は、陽極側が正孔輸送層になり、陰極側が正孔ブロック層となる。また、陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有してもよい。尚、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。

＜有機化合物層＞
−有機化合物層の形成−
本発明の有機電界発光素子において、有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。

−発光層−
発光層は、電界印加時に、正孔輸送層から正孔を受け取り、電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明では、発光層は、正孔輸送層の正孔移動度及び電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で形成される必要がある。
また、発光層は、前正孔移動度と電子移動度とが均衡する材料で形成されていることが好ましい。
本発明における発光層は、上記条件を満たすために少なくともホスト材料を含み、燐光発光材料からなるドーパント含むことができる。ホスト材料としては電荷輸送材料（電子輸送性材料及び正孔輸送性材料を総称する）であることが好ましく、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とを含むことことが更に好ましい。また、該正孔輸送性材料と該電子輸送性材料の少なくとも一方は、各々正孔輸送層、電子輸送層に用いられているものと同じものであることが好ましい。

また、本発明における発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、ピレン骨格を有するもの、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するもの等が挙げられる。
ホスト材料のＴ１（最低多重項励起状態のエネルギーレベル）は、ドーパント材料のＴ１レベルより大きいことが好ましい。なお、ホスト材料とドーパント材料とを共蒸着することによって、ドーパント材料がホスト材料にドープされた発光層を好適に形成することができる。

発光層に含有される燐光発光材料は、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体であることが好ましい。燐光発光材料は、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。

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

燐光発光材料は、発光層中に、０．１〜２０質量％含有されることが好ましく、０．５〜１０質量％含有されることがより好ましい。

また、発光層は１層であっても２層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
発光層は、上記材料のほか、所望により電気的に不活性なポリマーバインダー等を含有してもよい。

発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、１ｎｍ〜５００ｎｍであるのが好ましく、５ｎｍ〜２００ｎｍであるのがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍであるのが更に好ましい。

−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、正孔輸送性材料として、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、等を含有する層であることが好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５０ｎｍ以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜４０ｍであることが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、０．５〜５０ｎｍであることが好ましく、１〜４０ｎｍであることが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。

−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、電子輸送性材料として、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。中でも分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物を電子輸送性材料として含有する電子輸送層であることが好ましい。芳香族ヘテロ環化合物とは、芳香族性を有するヘテロ化合物であり、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、イソチアゾール、ベンズイソチアゾール、チアジアゾールあるいはこれらの縮合環が挙げられる。

電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々５０ｎｍ以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、５〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、０．１〜５０ｎｍであることが好ましく、０．５〜２０ｎｍであることが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の１種又は２種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子輸送層は発光層に隣接する層であるので、耐久性向上の観点から、当該層を構成する材料としては、イオン化ポテンシャルが６．０ｅＶ以下のものを用いることが好ましい。

−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。
正孔ブロック層は、具体的には、ＢＡｌｑ等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、ピラザボール誘導体等を含有する層であることが好ましい。
正孔ブロック層が、発光層に隣接する有機化合物層として設けられる場合、耐久性向上の観点から、当該層を構成する材料としては、通常、イオン化ポテンシャルが６．０ｅＶ以下のものが用いられる。
また、正孔ブロック層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、５０ｎｍ以下であることが好ましく、１〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜４０ｎｍであることが更に好ましい。

＜保護層＞
本発明において、有機ＥＬ素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ等の金属、ＭｇＯ、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の金属酸化物、ＳｉＮ_x、ＳｉＮ_xＯ_y等の金属窒化物、ＭｇＦ₂、ＬｉＦ、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも１種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率１％以上の吸水性物質、吸水率０．１％以下の防湿性物質等が挙げられる。

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

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

本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流電流［必要に応じて交流成分を含んでもよい。電圧（通常、２ボルト〜１５ボルト）、電流密度（通常、１〜１００ｍＡ／ｃｍ^２）］を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平２−１４８６８７号、同６−３０１３５５号、同５−２９０８０号、同７−１３４５５８号、同８−２３４６８５号、同８−２４１０４７号の各公報、特許第２７８４６１５号、米国特許５８２８４２９号、同６０２３３０８号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の表示画面を構成する有機電界発光素子の積層構成例を示す図である。この有機電界発光素子１は、基板２と、基板２の上に積層された陽極３と、陽極３の上に積層された正孔注入層４と、正孔注入層４の上に積層された正孔輸送層５と、正孔輸送層５の上に積層された発光層６と、発光層６の上に積層された電子輸送層７と、電子輸送層７の上に積層された電子注入層及び陰極８とを備える。

本実施形態で使用する基板２としては、発光層６から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。

例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。

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

基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、発光層６から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。

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

本実施形態で用いる陽極３は、通常、正孔注入層４に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常、透明な陽極として設けられる。

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

陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、基板２上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ＩＴＯを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。

本実施形態において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができる。しかし、図１に示す様に、基板２上に形成されるのが好ましい。この場合、陽極は、基板２における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。

なお、陽極３を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。

陽極３の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、１０ｎｍ〜５０μｍ程度であり、５０ｎｍ〜２０μｍが好ましい。

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

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

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

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

これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。

アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと０．０１〜１０質量％のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物（例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など）をいう。

なお、陰極の材料については、特開平２−１５５９５号公報、特開平５−１２１１７２号公報に詳述されており、これらに記載されている材料を、本実施形態の有機電界発光素子に適用することができる。

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

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

本実施形態において、陰極形成位置は特に制限はなく、電子注入層上の全面に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。また、陰極と電子注入層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を０．１〜５ｎｍの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。図１では、陰極膜と電子注入層とを一体として記載しており、符号８で示している。

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

本実施形態では、発光層６を含む複数層の有機化合物層を用いており、発光層６以外の他の有機化合物層としては、正孔輸送層５、電子輸送層７、正孔注入層４、電子注入層８等の各層が挙げられる。

本実施形態の有機電界発光素子１では、陽極３としてＩＴＯを使用し、正孔注入層４として、厚さ１０ｎｍ程度のＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を積層し、正孔輸送層５として、厚さ５０ｎｍ程度の化合物Ａ

を積層し、発光層６として、化合物ＡとＡｌｑとを５０：５０の割合で厚さ４０ｎｍ程度共蒸着して積層し、電子輸送層７として、Ａｌｑを２０ｎｍ程度積層し、電子注入層としてはＬｉＦを使用し、陰極材料としてはアルミニウムＡｌを使用している。

本実施形態の有機電界発光素子では、有機化合物層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。

本実施形態の有機電界発光素子１では、正孔輸送層５に化合物Ａを用い、電子輸送層７にＡｌｑを用い、発光層６に化合物ＡとＡｌｑを５０：５０の割合で共蒸着した層を用いている。

図２は、化合物Ａにおける正孔移動度と、化合物Ａ及びＡｌｑの混合物の正孔移動度を例示するグラフである。化合物Ａの正孔移動度に対し、混合物の正孔移動度が小さくなっていることが分かる。また、混合物であっても、化合物Ａ：Ａｌｑ＝７５：２５の混合物より、化合物Ａ：Ａｌｑ＝５０：５０の混合物の方が、移動度が低くなっていることが分かる。

有機電界発光素子では、一般に、正孔輸送層５から発光層６内に注入された正孔と、電子輸送層７から発光層６内に注入された電子とが発光層６内で再結合して、光エネルギーが発生する。従来は、発光層６内に注入された正孔と電子が発光層６内で効率よく再結合するように、注入された正孔や電子が発光層６から外部に出ないように、正孔輸送層５や電子輸送層７と発光層６との間に電位障壁が形成されるように、各層５，６，７の材料を選択していた。

これに対し、本実施形態の有機電界発光素子１では、電位障壁を積極的に高く形成するのではなく、発光層６内に注入された電子や正孔が長く発光層６内に滞留して再結合確率が上がるように、発光層６内における正孔移動度や電子移動度が正孔輸送層５の正孔移動度や電子輸送層７の電位移動度より小さくなる材料で発光層６や電子輸送層７、正孔輸送層５を形成したことを特徴とし、発光効率の高効率化を図っている。

また、本実施形態の有機電界発光素子１では、発光層６内で再結合しなかった正孔が電子輸送層７に入り、あるいは発光層６内で再結合しなかった電子が正孔輸送層５内に入ることで電子輸送層７や正孔輸送層５が損傷を受ける確率を、発光層６内での再結合確率を上げることで低くし、有機電界発光素子１の耐久性を高めている。

即ち、本実施形態の有機電界発光素子１では、一対の電極３，８間に、正孔輸送層５と発光層６、電子輸送層７を設け、例えば、電場が１０^６Ｖ／ｃｍでの正孔輸送層５の正孔移動度をμ（ｈ１）、電子輸送層７の電子移動度をμ（ｅ１）、発光層６の正孔移動度、電子移動度をそれぞれμ（ｈ２）、μ（ｅ２）としたときに、
１ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^４
１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^４
の式を満足する材料を選択して正孔輸送層５と発光層６と電子輸送層７とを製造する。

あるいは、発光層６内における電子と正孔の再結合確率を上げるために、発光層６内の正孔移動度μ（ｈ２）と電子移動度μ（ｅ２）とを均衡させて、
０．１ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ １０
となるような材料を選択している。

あるいは、発光層６内に電子を注入する電子輸送層７の電子移動度μ（ｅ１）と正孔を注入する正孔輸送層５の正孔移動度μ（ｈ１）も均衡させることで、発光層６内に供給される電子と正孔の供給量をバランスさせ、発光効率の高効率化と耐久性の向上を図っている。即ち、
０．１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ １０
の式を満足する材料を選択している。

このため、本実施形態では、正孔輸送層５に化合物Ａを用い、電子輸送層７にＡｌｑを用い、発光層６を、化合物ＡとＡｌｑの５０：５０の混合物を用いている。しかし、上記の各式を満たす材料であれば、これに限るものではないことはいうまでもない。

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

（例１）
基板として厚みが０．５ｍｍで２．５ｃｍ角のガラス板を用い、この基板を真空チャンバ−内に導入し、ＳｎＯ_２含有率が１０重量％であるＩＴＯタ−ゲット（インジウム：錫＝９５：５（モル比））を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（条件：基材温度２５０℃、酸素圧１×１０^−３Ｐａ）により、透明電極としてのＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）を形成した。ＩＴＯ薄膜の表面抵抗は１０Ω／□であった。

次に、前記透明電極を形成した基板を洗浄容器に入れ、ＩＰＡ洗浄した後、これにＵＶ−オゾン処理を３０分おこなった。

この透明電極上に正孔注入層として銅フタロシアニンを真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で０．０１μｍ設けた。その上に正孔輸送層として、化合物Ａを真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で０．０３μｍ設けた。

この上に発光層として、上記化合物（Ａ）とＡｌｑを蒸着比５０：５０で共蒸着し０．０３μｍの発光層を設けた。前記蒸着比は質量基準であり、以降の蒸着比の記載も同様に質量基準である。

さらにその上に、電子輸送材としてＡｌｑを用い、真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．０５μｍの電子輸送層を設けた。

さらにこの上にパタ−ニングしたマスク（発光面積が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．００２μｍの電子注入層を設けた。

さらにこの電子注入層上に上記パタ−ニングしたマスクを設置したまま蒸着装置内でアルミニウムを０．２５μｍ蒸着し、背面電極を形成した。

前記透明電極（陽極として機能する）及び前記背面電極より、それぞれアルミニウムのリ−ド線を結線し、発光積層体を形成した。

上述の様にして得られた発光積層体を、窒素ガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバ−に、前記グロ−ブボックス中で水分吸着剤として働く酸化カルシウム粉末を１０ｍｇ入れ、粘着テ−プで固着した。この封止カバ−と、接着剤としての紫外線硬化型接着剤（長瀬チバ製、ＸＮＲ５５１６ＨＶ）とを用いて封止した。以上により、例１の有機電界発光素子を作成した。

例１の有機ＥＬ素子を、以下の方法で評価した。
東洋テクニカ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させて、初期の発光性能を測定した。２０００ｃｄ／ｍ^２時の発光効率を外部量子効率（η_２０００）、および電圧（Ｖ_２０００）で表１に示した。
また初期輝度２０００ｃｄ／ｍ^２時の定電流耐久性試験での輝度が半分になった時間（輝度半減時間）をＴ_１／２とし、その結果を表１に示した。

また、正孔輸送層、発光層、電子輸送層各層の正孔移動度、電子移動度はそれぞれ電極のついた単層膜（膜厚は約２μｍ）を作成し、タイムオブフライト法で測定した。

電場１０^６Ｖ／ｃｍの時、それ移動度は以下のようになった。
正孔輸送層（化合物（Ａ））μ（ｈ１）＝６．５×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝５．１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝３．４×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
このように、例１は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足し、またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．６７、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．６５となり、０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足するものであった。

（例２）
例１と比較し、正孔輸送層として化合物ＡのかわりにＮ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジジン（ＮＰＤ）を用い、発光層として化合物（Ａ）とＡｌｑの共蒸着膜のかわりにＡｌｑ単独膜を用いる以外は例１と同じ方法で発光素子を作成し、例１と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表１に示した。

各層の移動度は以下のようになった。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝３．２×１０^−７ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例２は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足するが、μ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝１３１、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．０１６となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足しないものであった。

（例３）
例２と比較し、発光層としてＡｌｑ単独膜のかわりにＡｌｑとＮＰＤの５０／５０共蒸着膜を用いる以外は例２と同じ方法で発光素子を作成し、例１と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表１に示した。

各層の移動度は以下のようになった。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝７．１×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝２．１×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例３は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足するが、μ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．００３、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．０１６となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足しないものであった。

（例４）
基板として厚みが０．５ｍｍで２．５ｃｍ角のガラス板を用い、この基板を真空チャンバ−内に導入し、ＳｎＯ_２含有率が１０重量％であるＩＴＯタ−ゲット（インジウム：錫＝９５：５（モル比））を用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ（条件：基材温度２５０℃、酸素圧１×１０^−３Ｐａ）により、透明電極としてのＩＴＯ薄膜（厚み０．２μｍ）を形成した。ＩＴＯ薄膜の表面抵抗は１０Ω／□であった。

次に、前記透明電極を形成した基板を洗浄容器に入れ、ＩＰＡ洗浄した後、これにＵＶ−オゾン処理を３０分おこなった。

この透明電極上に正孔注入層として銅フタロシアニンを真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で０．０１μｍ設けた。その上に正孔輸送層として、ＮＰＤを真空蒸着法にて１ｎｍ／秒の速度で０．０３μｍ設けた。
この上に燐光発光性化合物であるＦｉｒｐｉｃ（下に示す）と、正孔輸送材料としてｍＣＰ（下に示す）と、電子輸送材料として化合物Ｂ（下に示す）とを蒸着比５／７５／２５で共蒸着し、０．０３μｍの発光層を設けた。

その上にブロック層を設けた。ブロック材料としてはＢａｌｑ２（下に示す）を用い１ｎｍ／秒の速度で０．０１μｍのブロック層を設けた。

さらにその上に、電子輸送材としてＡｌｑを用い、真空蒸着法にて０．２ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．０４μｍの電子輸送層を設けた。
さらにこの上にパタ−ニングしたマスク（発光面積が２ｍｍ×２ｍｍとなるマスク）を設置し電子注入層としてＬｉＦを１ｎｍ／秒の速度で蒸着して０．００２μｍの電子注入層を設けた。

さらにこの電子注入層上に上記パタ−ニングしたマスクを設置したまま蒸着装置内でアルミニウムを０．２５μｍ蒸着し、背面電極を形成した。
前記透明電極（陽極として機能する）及び前記背面電極より、それぞれアルミニウムのリ−ド線を結線し、発光積層体を形成した。

上述の様にして得られた発光積層体を、窒素ガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、内側に凹部を設けたステンレス製の封止カバ−に、前記グロ−ブボックス中で水分吸着剤として働く酸化カルシウム粉末を１０ｍｇ入れ、粘着テ−プで固着した。この封止カバ−と、接着剤としての紫外線硬化型接着剤（長瀬チバ製、ＸＮＲ５５１６ＨＶ）とを用いて封止した。以上により、例４の有機ＥＬ素子を作成した。

例４の有機ＥＬ素子を、以下の方法で評価した。
東洋テクニカ製ソ−スメジャ−ユニット２４００型を用いて、直流電圧を有機ＥＬ素子に印加し発光させて、初期の発光性能を測定した。３６０ｃｄ／ｍ^２時の発光効率を外部量子効率（η_３６０）、および電圧（Ｖ_３６０）で表２に示した。
また初期輝度３６０ｃｄ／ｍ^２時の定電流耐久性試験での輝度が半分になった時間（輝度半減時間）をＴ_１／２とし、その結果を表２に示した。

各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝７．３×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝６．１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例４は、このように、μ（ｈ２）≦μ（ｈ１）を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．８４であり、０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０を満足するものであった。この例は式（３）を満足し、耐久性がすぐれている。

（例５）
この例５では、例４の電子輸送材Ａｌｑの替わりに化合物（Ｂ）を用いる以外は例４と同じ方法で有機ＥＬ素子を作成し、例４と同じ方法で有機ＥＬ素子を評価した。その結果を表２に示した。
各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝７．３×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝６．１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（化合物（Ｂ））μ（ｅ１）＝２．５×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例５は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．８４、であり、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．９３となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足するものであった。この例は、式（１）〜（４）を満足し、発光効率と耐久性を同時に達成できる。

（例６）
この例６では、例４の発光層（Ｆｉｒｐｉｃ，ｍＣＰ，化合物（Ｂ）の共蒸着膜）の替わりに、ＦｉｒｐｉｃとｍＣＰだけの蒸着比５：１００の共蒸着膜で発光層を製造する以外は例４と同じ方法で発光素子を作成し、例４と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表２に示した。

各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝９．５×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝２．８×１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例６は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。しかし、μ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．０２９、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．０１６となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足しないものであった。

（例７）
例７では、例４の発光層（Ｆｉｒｐｉｃ，ｍＣＰ、化合物Ｂの共蒸着膜）の替わりに、燐光発光性化合物として下に示すＩｒ（ｐｐｙ）３と、正孔輸送材料としてＣＢＰ（下に示す）と、電子輸送材料として化合物Ｃ（下に示す）の共蒸着膜を発光層として用い、その共蒸着比を５：６０：４０にする以外は例４と同じ方法で有機ＥＬ素子を作成し、例５と同じ方法で有機ＥＬ素子を評価した。その結果を表３に示した。
ただし、２０００ｃｄ／ｍ^２時の発光効率を外部量子効率（η_２０００）、および電圧（Ｖ_２０００）で表３に示した。
また初期輝度２０００ｃｄ／ｍ^２時の定電流耐久性試験での輝度が半分になった時間（輝度半減時間）をＴ_１／２とし、その結果を表３に示した。

各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝１．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝３．１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ

例７は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝２．６であり、０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０を満足するものであった。

（例８）
この例８では、例４の電子輸送材Ａｌｑの替わりに化合物Ｃを用い、それ以外は例４と同じ方法で有機ＥＬ素子を作成し、例７と同じ方法で有機ＥＬ素子を評価した。その結果を表３に示した。
各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝７．３×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝６．１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（化合物（Ｃ））μ（ｅ１）＝９．０×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
例８は、１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．８４、であり、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．３３となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足するものであった。

（例９）
この例９では、例８の正孔輸送材ＮＰＤの替わりに化合物Ａを用い、それ以外は例８と同じ方法で発光素子を作成し、例８と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表３に示した。
各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（化合物（Ａ））μ（ｈ１）＝６．５×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝７．３×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝６．１×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（化合物（Ｃ））μ（ｅ１）＝９．０×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
例９は、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．８４であり、０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０を満足するが、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝１３．８５となり、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０は満足しないものであった。

（例１０）
この例１０では、例８の発光層（Ｉｒ（ｐｐｙ）３、ＣＢＰ、化合物Ｃの共蒸着膜）の替わりに、Ｉｒ（ｐｐｙ）３とＣＢＰのみの蒸着比５：１００の共蒸着膜を発光層として用い、それ以外は例８と同じ方法で発光素子を作成し、例８と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表３に示した。
各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝９．８×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝１．３×１０^−７ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（化合物（Ｃ））μ（ｅ１）＝９．０×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
例１０は、（ｈ２）≦μ（ｈ１）、μ（ｅ２）≦μ（ｅ１）を満足する。またμ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．０００１３、であり、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．３３となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０を満足しないものであった。

（例１１）
この例１１では、例７の発光層（Ｉｒ（ｐｐｙ）３、ＣＢＰ、化合物Ｃの共蒸着膜）の替わりに、Ｉｒ（ｐｐｙ）３とＣＢＰのみの蒸着比５：１００の共蒸着膜を発光層として用い、それ以外は例７と同じ方法で発光素子を作成し、例８と同じ方法で発光素子を評価した。その結果を表３に示した。
各層の正孔移動度、電子移動度は例１と同じ方法で求めた。
正孔輸送層（ＮＰＤ） μ（ｈ１）＝２．７×１０^−３ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
発光層 μ（ｈ２）＝９．８×１０^−４ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
μ（ｅ２）＝１．３×１０^−７ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
電子輸送層（Ａｌｑ） μ（ｅ１）＝４．２×１０^−５ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ
例１１は、（１≦μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦１０^４、１≦μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦１０^４を満足する。しかし、μ（ｅ２）／μ（ｈ２）＝０．０００１３、μ（ｅ１）／μ（ｈ１）＝０．０１６となり０．１≦μ（ｅ２）／μ（ｈ２）≦１０、０．１≦μ（ｅ１）／μ（ｈ１）≦１０ともに満足しないものであった。

本発明に係る有機電界発光素子は、発光効率が高く、耐久性も高いため、実用的な発光素子として有用であり、また、実用性のある大面積のフルカラー表示装置等として使用することができる。

本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子の積層構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における有機電界発光素子の正孔輸送層の正孔移動度と発光層の正孔移動度を示すグラフである。なお、紙面右側の縦軸に記載の数値は、電場１０^６Ｖ／ｃｍにおける正孔移動度（単位：ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ）である。なお、例えば、横軸の「５．０Ｅ＋０２」は、「５．０×１０^２」の意味である。

符号の説明

１ 有機電界発光素子
２ 基板
３ 陽極
４ 正孔注入層
５ 正孔輸送層
６ 発光層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層＋陰極

Claims (10)

1. 一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、電場が１０^６Ｖ／ｃｍでの正孔輸送層の正孔移動度をμ（ｈ１）、電子輸送層の電子移動度をμ（ｅ１）、発光層の正孔移動度、電子移動度をそれぞれμ（ｈ２）、μ（ｅ２）とした時に、以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
   １ ≦ μ（ｈ１）／μ（ｈ２）≦ １０^４
   １ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｅ２）≦ １０^４
2. 一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
   ０．１ ≦ μ（ｅ２）／μ（ｈ２） ≦ １０
   （μ（ｅ２）及びμ（ｈ２）は請求項１に記載のものと同義である。）
3. 一対の電極間に少なくとも正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが積層された有機電界発光素子において、前記正孔輸送層の正孔移動度及び前記電子輸送層の電子移動度と等しいか、それらよりも低い正孔移動度及び電子移動度を持つ材料で前記発光層が形成され、かつ以下の式を満足することを特徴とする有機電界発光素子。
   ０．１ ≦ μ（ｅ１）／μ（ｈ１） ≦ １０
   （μ（ｅ１）及びμ（ｈ１）は請求項１に記載のものと同義である。）
4. 前記正孔移動度と前記電子移動度とが均衡する材料で前記発光層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の有機電界発光素子。
5. 前記発光層への電子及び正孔の供給バランスを均衡させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の有機電界発光素子。
6. 前記発光層が、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機電界発光素子。
7. 前記発光層内に含む電子輸送性材料が、分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物であることを特徴とする請求項６に記載の有機電界発光素子。
8. 前記電子輸送層と前記発光層および／または前記正孔輸送層と前記発光層に同一の電子輸送性材料および／または正孔輸送性材料を含むことを特徴とする請求項７に記載の有機電界発光素子。
9. 前記発光層内に燐光発光性材料を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の有機電界発光素子。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の有機電界発光素子で表示画面が構成されることを特徴とする表示装置。

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