JP2004006066A

JP2004006066A - 有機電界発光素子及び発光装置

Info

Publication number: JP2004006066A
Application number: JP2002138212A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ishibashi; 石橋　義; Shinichiro Tamura; 田村　眞一郎; Naoyuki Ueda; 植田　尚之; Mari Ichimura; 市村　真理; Jiro Yamada; 山田　二郎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2004-01-08
Also published as: CN1452439A; EP1511363A1; WO2003088721A1; KR20040044066A; CN100442568C; US20050064232A1; EP1511363A4; TWI293011B

Abstract

【課題】発光層に含まれる発光材料の濃度や印加電圧等の駆動条件によっても発光色（色相）や発光効率が変動せず、高輝度、高性能でかつ安定した高信頼性の有機電界発光素子を提供すること。
【解決手段】陽極６、正孔輸送層２、発光層３、電子輸送層４、又は陽極６、正孔輸送層２、発光兼電子輸送層４からなる有機電界発光素子であって、陽極６と陰極７の間に単独の薄膜として挟持した状態で直流電圧の印加により電界発光を示す電荷輸送性の発光材料と、この発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を有し、発光材料とは異なる電荷注入促進材料との混合層によって発光領域が形成され、この発光領域が隣接層との界面又はその近傍のみならず、層厚方向への一定の厚み領域に亘って存在している。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光領域を有する有機層が陽極と陰極との間に設けられている有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）、及びこれを用いたディスプレイデバイス等の発光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機、コンピュータモニター、携帯情報端末等、我々の日常生活の中でディスプレイは大きな役割を担っている。インターネットの進展に伴い、ヒューマンインターフェイスとしてのディスプレイの重要性は益々大きくなっている。目に優しく、高精細な画面で見やすく、かつ動画が遅れなしにくっきりと綺麗に見える高解像度、高速応答のディスプレイが要求されている。
【０００３】
有機化合物を発光材料とする有機ＥＬ素子は、視野角が広く、コントラストが高く、視認性に優れている。また、自発光であって液晶のようなバックライトが不要なため、薄型、軽量化を実現でき、消費電力の面でも有利といわれている。また、直流低電圧駆動が可能であり、応答速度も速く、更に振動に強く、使用温度範囲も広いなどの特徴があり、次世代の表示素子として注目され、一部商品化も始まっている。
【０００４】
有機発光材料を用いた有機電界発光素子は、少なくともいずれか一方が光透過性を有する陽極と陰極との間に、有機発光材料を含む有機電界発光層を挟み込んだものであり、直流電圧の印加により発光が生じる。
【０００５】
図１０〜図１２には、従来の有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）の例をそれぞれ示す。
【０００６】
図１０は、透光性のガラス等の基板１０上に、透光性のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の陽極６と、正孔輸送層２及び電子輸送層４からなる有機層１５ａと、陰極７とが順次積層された積層構造を有し、この積層構造が保護層１４によって封止されてなる、シングルヘテロ構造の有機電界発光素子である。この場合、電源２０による直流電圧の印加によって、正孔輸送層２と電子輸送層４の界面から所定波長の発光５を発生する。
【０００７】
また、図１１は、透光性の基板１０上に、透光性の陽極６と、必要とあれば正孔注入層１、正孔輸送層２、発光層３及び電子輸送層４からなる有機層１５ｂと、陰極７とが順次積層された積層構造を有し、この積層構造が保護層１４によって封止されてなる、ダブルヘテロ構造の有機電界発光素子である。この場合、陽極６と陰極７の間に直流電圧２０を印加することにより、陽極６から注入された正孔が正孔輸送層２を経て、また陰極７から注入された電子が電子輸送層４を経て、それぞれ発光層３に到達する。この結果、発光層３においては電子／正孔の再結合が生じて一重項励起子が生成し、この一重項励起子から所定波長の発光５を発生する。
【０００８】
図１２は、上記の有機電界発光素子を用いた平面ディスプレイの構成例である。図示の如く、例えばフルカラーディスプレイの場合は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色を発光可能な有機層１５（１５ａ，１５ｂ）が、陰極７と陽極６との間に配されている。陰極７及び陽極６は、互いに交差するストライプ状に設けることができ、輝度信号回路２４及びシフトレジスタ内蔵の制御回路２５により選択されて、それぞれに信号電圧が印加され、これによって、選択された陰極７及び陽極６が交差する位置（画素）の有機層が発光するように構成されている。
【０００９】
発光層には種々の材料が用いられるが、発光層に２種類以上の材料を含有させる素子構造の例としては、図１０の場合は、電子輸送層に発光材料を含ませ、発光層を兼ねる電子輸送層４と正孔輸送層２との２層構造が、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，　Ｓ．Ａ．ＶａｎＳｌｙｋｅとＣ．Ｈ．Ｃｈｅｎにより、Ｊ．　ｏｆ　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　６５−９，３６１０−３６１６　（１９８９）に報告されており、特許出願（特開昭６３−２６４６９２号）も行われている。
【００１０】
この公知技術の目的は、より低い適用電圧において、かつ可能な波長のより広い範囲において光出力を作り出すことができ、そして高い安定性水準を示すことができる電界発光素子を提供することであった。これを実現する手段として、発光層が、正孔及び電子の両方の注入を持続することのできる有機質ホスト物質と、正孔−電子再結合に応答して光を放射することができる蛍光物質とから構成されている。
【００１１】
このような蛍光物質を少量混合することにより、放射される光の色相を変性する。この効果を達成するのに十分な蛍光物質の最小割合に関しては、ホスト物質及び蛍光物質の特定的選択によって変動するが、上記の公知技術によれば、いかなる場合でも、ホスト物質のモル数を基準にして約１０モル％以上の蛍光物質を用いる必要はなく、蛍光物質を１モル％以上用いることは殆ど必要ない、とその公報明細書に記載されている。
【００１２】
そして、この公報明細書においては、濃度の関数としての色相を示したその実施例７−１３の表ＩＩに、蛍光物質として４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−〔２−（９−ジュロリジル）エテニル〕−４Ｈ−チオピランを用い、蛍光物質を４．４モル％含有させたときの発光効率は、含有させない場合を１．０として比較すると、０．１４にまで減少している。一方、発光波長は、蛍光物質を含有させないときには５３５ｎｍであったが、蛍光物質の濃度の増加とともに長波長化し、４．４モル％の濃度のときには６９０ｎｍにもなることが示されている。
【００１３】
以上に引用した公知技術は、発光層が単一の発光材料で構成される場合と比較すると幾つかの利点をもっている。一つは、容易に発光波長を変えられることである。発光層が単一の発光材料で構成される場合には、発光色を変えるには、発光材料の化学構造に変更を加える必要があり、従って例えば波長変動のための置換基を導入するために、その度毎に新たな材料を合成する必要が生じるが、この公知技術による方法を用いると、少量の蛍光物質をホスト物質中に含有させることによって、発光波長を変えることができる。また、自ら膜形成能や電荷輸送性を有しない蛍光物質も使用することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公知技術は、実用上重大な問題点を抱えている。即ち、上記の公報明細書に示されているように、蛍光物質の濃度の変動によって、色相や発光効率が大きく変動するために、これらの特性を保持する上で製造工程での品質管理が難しいことである。更に、印加する電圧や電流密度によっても、色相は変動するため、ディスプレイ素子に適用した場合に、安定した色相に制御するのが難しいことである。
【００１５】
また、図１０及び図１１に示した構造の素子はいずれも、有機層６−７間、１１−１２間又は１０−１１間の界面又はその近傍に電子及び正孔が集中するため、その界面又はその近傍でしか発光が生じないため、素子の寿命の点でも劣化が生じ易く、信頼性に乏しいものとなる。例えば、図１１の構造について、図１３及び図１４に各構成層のエネルギーレベルを示すように、発光層３が単一の材料で構成された層であって、その材料が電子輸送性能を持つ場合（図１３）、正孔と電子が再結合を効率良く起こす領域（発光領域）が発光層内の正孔輸送層と隣接した界面近傍に集中し、また、単一の材料で構成された層の材料が正孔輸送性能を持つ場合（図１４）、発光領域が発光層内の電子輸送層と隣接した界面近傍に集中する。
【００１６】
本発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光層に含まれる発光材料の濃度や印加電圧等の駆動条件によっても発光色（色相）や発光効率が変動せず、高輝度、高性能でかつ安定した高信頼性の有機電界発光素子を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、上述した課題を達成するための新規かつ有効な発光層の構成を提供すべくなされたものであって、発光領域を有する有機層が陽極と陰極との間に設けられている有機電界発光素子において、前記有機層の構成層のうちの少なくとも１層が、
前記陽極と前記陰極との間に単独の薄膜として挟持した状態で電圧の印加により電界発光を示しかつ電荷輸送能を有する発光材料と、前記発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を有する電荷注入促進材料との混合層から
なり、
隣接層との界面又はその近傍のみならず、前記界面又はその近傍から層厚方
向への一定の厚み領域に亘って発光領域を有する
ことを特徴とする有機電界発光素子と、この有機電界発光素子を用いた発光装置に係るものである。
【００１８】
本発明によれば、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、又は陽極、正孔輸送層、発光兼電子輸送層からなる有機電界発光素子であって、陽極と陰極の間に単独の薄膜として挟持した状態で直流電圧の印加により電界発光を示す電荷輸送性の発光材料と、この発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を有し、発光材料とは異なる電荷注入促進材料との混合層によって発光領域が形成され、この発光領域が隣接層との界面又はその近傍のみならず、層厚方向への一定の厚み領域に亘って存在しているので、発光が上記界面又はその近傍に限定されることなく、発光層の広域で発光を行うことができる（仮に層厚方向で或る箇所が性能劣化しても、その上又は下部の箇所での発光が生じ、これが発光層の一定の厚み領域に亘って生じることになる）。この結果、素子駆動寿命を大幅に改善することが可能となる。
【００１９】
また、本発明で使用する発光材料は、既述した公知技術（特開昭６３−２６４６９２号）と比較して、その発光が蛍光に由来するものがあるが、陽極と陰極の間に単独の薄膜として挟持した状態で直流電圧印加によりそれ自体が電界発光を示す点で異なっている。即ち、発光材料自体が電界発光性と電荷輸送能を有するので、発光層内での正孔−電子の注入を維持するためのホスト材料に該当する材料は必要なく、また、発光材料は正孔−電子の再結合に応答して光を放射するのではなく、自ら正孔−電子の再結合を行って光を放射する性能を有している。従って、発光材料の濃度によっては、色相や発光効率があまり変動せず、安定した色相を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明においては、上記した厚み領域について、前記混合層と、これに隣接した電子輸送層及び正孔輸送層との各界面又は両界面からの発光強度に対して、前記両界面からそれぞれ等距離の位置での発光強度が２５％以上であるのが望ましい。このような発光領域は、前記混合層の全厚に亘って存在しているのがよい。
【００２１】
また、発光層内の発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を持つ前記電荷注入促進材料に対する前記発光材料の濃度範囲が、５〜９０モル％（おおよそ５〜９０重量％）、更には１０〜９０モル％（おおよそ１０〜９０重量％）であることが望ましい。
【００２２】
これに対し、既述した公知技術（特開昭６３−２６４６９２号）では、蛍光物質の最小割合に関しては、ホスト物質及び蛍光物質の特定的選択によって変動するが、いかなる場合でも、ホスト物質のモル数を基準にして約１０モル％以上の蛍光物質を用いる必要はなく、蛍光物質の１モル％以上を用いることは殆ど必要ないと記載されており、本発明で使用する発光材料の好ましい濃度範囲と実質的に重複していない。また、本発明では、発光材料の使用濃度の変動によって色相が変化しないが、これは、蛍光物質の濃度を変化させることによって色相を積極的に変化させようとする既述した公知技術とは、根本的に異なっている。
【００２３】
また、発光材料の正孔−電子再結合による光放射を促進するために、発光層中に含ませる電荷注入を促進するための電荷輸送性能をもつ電荷注入促進材料は、（１）最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が発光材料のそれと比べて、同じかそれよりも小さい（浅い）か、または最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が発光材料のそれと比べて、同じかそれよりも大きい（深い）ことが望ましい。或いは、（２）最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が発光材料のそれと比べて、同じかそれよりも小さく、かつ最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が発光材料のそれと比べて、同じかそれよりも大きいことが望ましい。
【００２４】
これらのエネルギー条件を満足できれば、上記（１）の場合、発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送性能をもつ材料として、電子輸送層に用いられている材料と同一の材料を使用することが可能であり、また、発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送性能をもつ材料として、正孔輸送層に用いられている材料と同一の材料を使用することができる。さらに、上記（２）の場合、発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送性能をもつ材料として、電子輸送層に用いられている材料と同一の材料、及び正孔輸送層に用いられている材料と同一の材料の両方を使用することができる。また、前記混合層と隣接する正孔輸送層の最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が、前記発光材料及び前記電荷注入促進材料のそれらよりも浅いことがよい。
【００２５】
本発明の有機電界発光素子では、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔のいずれか一方又は両方が、有機層／有機層の界面に集中して電子と正孔が再結合を起こし、発光を得るという機構を利用するものではなく、発光層内の電荷輸送能を持った材料中で発光材料が効率良く電子及び正孔のトラップとして働き、発光材料中で再結合が起こり、発光を得るというものである。このため、発光領域は有機層／有機層の界面近傍に集中することなく、発光層内に広域に広がりをもって存在するという特徴を持つので、発光材料が発光層中で単独に存在する場合と比べ、大幅に素子の信頼性が改善される。これは、発光層中での電荷密度の集中が素子劣化を促進することを意味している。
【００２６】
図１３、図１４に示したように、発光層が単一の材料で構成された層３であり、（１）その材料が電子輸送性能を持つ場合（図１３）、正孔と電子が再結合８を効率良く起こす領域（発光領域）が発光層３内の正孔輸送層２と接した界面近傍に集中し、また、（２）単一の材料で構成された発光層３の材料が正孔輸送性能を持つ場合（図１４）、発光領域が発光層３内の電子輸送層４と接した界面近傍に集中する。
【００２７】
これに対して、本発明に基づいて、発光層として、（３）電子輸送性能を持った電荷注入促進材料１８に、電子輸送性能を持った発光材料３を混合させた層を用いた場合（図１）や、（４）正孔輸送性能を持った電荷注入促進材料１８に、正孔輸送性能を持った発光材料３を混合させた層を用いた場合（図２）には、ある程度、正孔と電子が再結合１９を効率良く起こす領域（発光領域）が界面よりある程度発光層内（層厚方向への一定の厚み領域内）に広がった状態になる。更に、発光層として、（５）電子輸送性能を持った電荷注入促進材料１８に、正孔輸送性能を持った発光材料３を混合させた層を用いた場合（図３）や、（６）正孔輸送性能を持った電荷注入促進材料１８に、電子輸送性能を持った発光材料３を混合させた層を用いた場合（図４）には、電子及び正孔の密度が有機層／有機層の界面付近にのみ集中することなく、発光層内（更に拡大された厚み領域内）に分散された状態となり、正孔と電子の再結合１９も発光層内に分散された広範囲で起きる。そのため、素子の劣化が集中的に発光層内の一箇所で起きるのではなく、広域で起きるため、結果的に素子の長寿命化が行われ、高信頼性が得られる。
【００２８】
発光層内での発光領域の分布は、素子に印加される電圧値、電流値、及び発光輝度によっても変化するが、ディスプレイ等、目的に応じた実効利用輝度において、発光層の正孔輸送層と接した界面、及び発光層の電子輸送層と接した界面の両方、あるいはそれらの一方からの発光強度に対して、発光層両端の各界面から等距離の位置、つまりは発光層中心部分での発光強度が２５％以上であることが望ましい。このように、発光層の全厚み領域を発光領域として有効に利用することによって、素子の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
このように、発光領域を界面付近にのみ集中させずに分散させて、素子の信頼性を向上させるためには、上記の（５）において、電荷注入促進材料は電子輸送性能のみならず、正孔輸送性能も持っていても構わない。また、上記の（５）において、発光材料は正孔輸送性能のみならず、電子輸送性能も持っていても構わない。さらに、上記の（６）において、電荷注入促進材料は正孔輸送性能のみならず、電子輸送性能も持っていても構わない。さらに、上記の（６）において、発光材料は電子輸送性能のみならず、正孔輸送性能も持っていても構わない。
【００３０】
なお、本発明の有機電界発光素子は、画素の少なくとも一部に用いたディスプレイデバイスを構成してよい。
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面の参照下に更に詳しく説明する。
【００３２】
はじめに、本発明の有機電界発光素子を適用した素子構造例を説明する。図１０は、陽極６、正孔輸送層２、発光兼電子輸送層４、陰極７からなる素子構造であり、また図１１は、陽極６、必要に応じて正孔注入層１、正孔輸送層２、発光層３、電子輸送層４、陰極７からなる素子構造であって、いずれも本発明に適用可能であるが、図１〜図４に示したように、発光層には電荷（電子又は正孔）注入促進材料が混合されている。陽極６と陰極７の間に電圧を印加して、電流が流れることによって、素子が発光する。
【００３３】
有機電界発光素子を支持するための基板１０は、陽極６または陰極７に接している。使用する基板としては、ガラス、石英、プラスチック等の光透過性の基板や、シリコン等の可視光領域で光透過性の無い基板や、薄膜トランジスタ回路を表面に形成した基板等を、素子の目的に合わせて使用することができる。
【００３４】
発光兼電子輸送層４または発光層３で放射された光は、陽極６または陰極７の少なくとも一方に光透過性を賦与することにより、外部に取り出すことができる。陽極６に使用する材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ_２やＣｒ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｗ、Ｎｉ等の金属やそれらを含む合金を適宜使用できる。また、陰極７に使用する材料としては、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ等の活性な金属、もしくはこれらの金属を含むＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ等の金属との合金を使用でき、更にこれらの金属層が積層した構造であってもよい。ここに挙げた材料は使用可能な材料の数例であって、目的に応じてこれ以外の材料を使用することを妨げるものではない。尚、電界発光素子の駆動寿命を改善する目的で、外部からの水や酸素等の侵入を遮断する措置を素子に施しても構わない。
【００３５】
陽極６と正孔輸送層２との間に、正孔注入を促進するための正孔注入層１を設けることができる。その材料として例えば、米国特許第４７２０４３２号に記載のポルフィリン化合物等を使用できる。また、発光兼電子輸送層や発光層への正孔の注入を容易にするために、正孔輸送層を単層ではなく、積層構造とすることができる。電子輸送層や正孔輸送層の構成材料も公知のものから適宜選択可能である。また、陰極７から発光兼電子輸送層や電子輸送層への電子注入を容易にするために、ＬｉＦやＬｉＯ_２等の薄層を挿入してもよい。更に、発光層から電子輸送層へ正孔が注入される場合には、これを防ぐ目的でホールブロック層を設けることもできる。
【００３６】
発光層に含ませる発光材料の有用な例としては、例えば、特開平１１−３２９７３０号、特開平１１−３２９７３１号、特開２０００−９１０７６号、特開２０００−１７３７７３号、特開２０００−１２２２４号、特開２０００−１２２２５号、特開２０００−１２２２６号、特開２０００−１２２２７号、特開２０００−１２２２８号、特開２０００−９１０７３号、特開２０００−９１０７４号、特開２０００−９１０７５号、特開２０００−１７３７７４号、特開２００１−１１０５７０号、特開２００１−１１０５７１号に記載のスチリルまたはジスチリル構造を分子骨格内に有するものがある。これらの材料は、本発明の前提条件である、それ自身が非晶質の薄膜形成能を有し、陽極と陰極の間に単独の薄膜として挟持した状態で直流電圧印加により電界発光を示す。
【００３７】
発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を持つ材料（電荷注入促進材料）としては、一般に用いられている電子輸送材料や正孔輸送材料の中から選択して適宜使用することができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明を実施例について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
実施例１　化合物１の濃度と発光効率
本実施例は、下記の化合物１のスチリル化合物と、下記のＡｌｑ_３（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）との混合層を電子輸送性発光層として用いた有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光効率の関係を調べた例である。
【００４０】
即ち、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。なお、基板はガラス基板を用い、陽極はＩＴＯ、正孔輸送層は下記のα−ＮＰＤ、陰極はＭｇ−Ａｇとし、それぞれ常法に従って形成した。下記の素子構造において、（　）内は膜厚を表わす（以下、同様）。
【００４１】
【化１】
化合物１：

Ａｌｑ_３：

α−ＮＰＤ：

【００４２】
素子構造：
素子（１−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：Ａｌｑ_３＝１：９
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：Ａｌｑ_３＝３：７
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：Ａｌｑ_３＝５：５
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：Ａｌｑ_３＝８：２
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１−５）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：Ａｌｑ_３＝９：１
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【００４３】
このように作製した有機電界発光素子（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）及び（１−５）の発光輝度と発光効率の関係を下記の表１に示す。発光効率は電流値に対する輝度の割合として求めた。
【００４４】
【表１】
表１　発光層中の化合物１の濃度と発光効率の関係

【００４５】
この結果は、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、本発明に基づく素子（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）及び（１−５）の発光効率はいずれも高くて安定した発光効率となり、これらの素子において、発光材料が高濃度時に引き起こす濃度消光などの問題がないことを示している。
【００４６】
実施例２　化合物１の濃度と発光効率
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光効率の関係を調べた例である。
【００４７】
即ち、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【００４８】
素子構造：
素子（２−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ＝１：９
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（２−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ＝３：７
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（２−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ＝５：５
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（２−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ＝８：２
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（２−５）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ＝９：１
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【００４９】
このように作製した有機電界発光素子（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）の発光輝度と発光効率の関係を下記の表２に示す。発光効率は電流値に対する輝度の割合として求めた。
【００５０】
【表２】
表２　発光層中の化合物１の濃度と発光効率の関係

【００５１】
この結果は、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、本発明に基づく素子（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）の発光効率はいずれも高くて安定した発光効率となり、これらの素子において、発光材料が高濃度時に引き起こす濃度消光などの問題がないことを示している。
【００５２】
実施例３　化合物２の濃度と発光効率
本実施例は、下記の化合物２のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３（トリス（８−キノリノール）アルミニウム）との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光効率の関係を調べた例である。
【００５３】
即ち、真空蒸着法にて化合物２のスチリル化合物と電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【００５４】
【化２】
化合物２：

【００５５】
素子構造：
素子（３−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：Ａｌｑ_３＝１：９
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（３−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：Ａｌｑ_３＝３：７
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（３−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：Ａｌｑ_３＝５：５
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（３−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：Ａｌｑ_３＝８：２
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（３−５）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：Ａｌｑ_３＝９：１
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【００５６】
このように作製した有機電界発光素子（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）及び（３−５）の発光輝度と発光効率の関係を下記の表３に示す。発光効率は電流値に対する輝度の割合として求めた。
【００５７】
【表３】
表３　発光層中の化合物２の濃度と発光効率の関係

【００５８】
この結果は、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、本発明に基づく素子（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）及び（３−５）の発光効率はいずれも高くて安定した発光効率となり、これらの素子において、発光材料が高濃度時に引き起こす濃度消光などの問題がないことを示している。
【００５９】
実施例４　化合物２の濃度と発光効率
本実施例は、上記の化合物２のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光効率の関係を調べた例である。
【００６０】
即ち、真空蒸着法にて、化合物２のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【００６１】
素子構造：
素子（４−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：α−ＮＰＤ＝１：９
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（４−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：α−ＮＰＤ＝３：７
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（４−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：α−ＮＰＤ＝５：５
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（４−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：α−ＮＰＤ＝８：２
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（４−５）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２：α−ＮＰＤ＝９：１
（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【００６２】
このように作製した有機電界発光素子（４−１）、（４−２）、（４−３）、（４−４）及び（４−５）の発光輝度と発光効率の関係を下記の表４に示す。発光効率は電流値に対する輝度の割合として求めた。
【００６３】
【表４】
表４　発光層中の化合物２の濃度と発光効率の関係

【００６４】
この結果は、発光材料の輝度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、本発明に基づく素子（４−１）、（４−２）、（４−３）、（４−４）及び（４−５）の発光効率はいずれも高く安定した発光効率となり、これらの素子において、発光材料が高濃度時に引き起こす濃度消光などの問題がないことを示している。
【００６５】
実施例５　化合物１の濃度と発光色度
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光色度の関係を調べた例である。
【００６６】
即ち、実施例１と同様に、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）及び（１−５）を作製した。これらの素子の発光輝度と色度の関係を下記の表５に示す。
【００６７】
【表５】
表５　発光層中の化合物１の濃度と色素の関係

【００６８】
この結果によれば、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、素子（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）及び（１−５）の色度はいずれもほぼ同じになった。２〜３重量％以下の低濃度の色素をＡｌｑ_３などにドーピングさせた通常の赤色発光素子に起りえる高輝度時の色度変化の問題は、本実施例の素子には見られなかった。
【００６９】
実施例６　化合物１の濃度と発光色度
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光色度の関係を調べた例である。
【００７０】
即ち、実施例２と同様に、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）を作製した。これらの素子の発光輝度と色度の関係を下記の表６に示す。
【００７１】
【表６】
表６　発光層中の化合物１の濃度と色度の関係

【００７２】
この結果によれば、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、素子（２−１）、（２−２）、（２−３）、（２−４）及び（２−５）の色度はいずれもほぼ同じになった。２〜３重量％以下の低濃度の色素をＡｌｑ_３などにドーピングさせた通常の赤色発光素子に起りえる高輝度時の色度変化の問題は、本実施例の素子には見られなかった。
【００７３】
実施例７　化合物２の濃度と発光色度
本実施例は、上記の化合物２のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光色度の関係を調べた例である。
【００７４】
即ち、実施例３と同様に、真空蒸着法にて、化合物２のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）及び（３−５）を作製した。これらの素子の発光輝度と色度の関係を下記の表７に示す。
【００７５】
【表７】
表７　発光層中の化合物２の濃度と色度の関係

【００７６】
この結果によれば、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、素子（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）及び（３−５）の色度はいずれもほぼ同じになった。２〜３重量％以下の低濃度の色素をＡｌｑ_３などにドーピングさせた通常の赤色発光素子に起りえる高輝度時の色度変化の問題は、本実施例の素子には見られなかった。
【００７７】
実施例８　化合物２の濃度と発光色度
本実施例は、上記の化合物２のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光色度の関係を調べた例である。
【００７８】
即ち、実施例４と同様に、真空蒸着法にて、化合物２のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（４−１）、（４−２）、（４−３）、（４−４）及び（４−５）を作製した。これらの素子の発光輝度と色度の関係を下記の表８に示す。
【００７９】
【表８】
表８　発光層中の化合物２の濃度と色度の関係

【００８０】
この結果によれば、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、素子（４−１）、（４−２）、（４−３）、（４−４）及び（４−５）の色度はいずれもほぼ同じになった。２〜３重量％以下の低濃度の色素をＡｌｑ_３などにドーピングさせた通常の赤色発光素子に起りえる高輝度時の色度変化の問題は、本実施例の素子には見られなかった。
【００８１】
実施例９　素子（１−３）の安定性
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その信頼性を調べた例である。
【００８２】
即ち、実施例１と同様に、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、電子輸送材料である上記のＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（１−３）を作製した。
【００８３】
この有機電界発光素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させた際、輝度が半減するまで１０００時間であった。
【００８４】
実施例１０　素子（３−３）の安定性
本実施例は、上記の化合物２のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その信頼性を調べた例である。
【００８５】
即ち、実施例３と同様に、真空蒸着法にて、化合物２のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（３−３）を作製した。
【００８６】
この有機電界発光素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させた際、輝度が半減するまで４８００時間であった。
【００８７】
実施例１１　化合物３とＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層に用いた素子
本実施例は、下記の化合物３のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【００８８】
【化３】
化合物３：

【００８９】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物３のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物３の混合比が１０重量％（素子（１１−１））、３０重量％（素子（１１−２））、５０重量％（素子（１１−３））、８０重量％（素子（１１−４））、９０重量％（素子（１１−５））の５種類を作製した。
【００９０】
これらの５種類の素子はいずれも赤色の発光を示し、１０〜１０００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【００９１】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１１−３）に対して、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで１２００時間であった。
【００９２】
実施例１２　化合物４とＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層に用いた素子
本実施例は、下記の化合物４のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【００９３】
【化４】
化合物４：

【００９４】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物４のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層に用いて有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物４の混合比が１０重量％（素子（１２−１））、３０重量％（素子（１２−２））、５０重量％（素子（１２−３））、８０重量％（素子（１２−４））、９０重量％（素子（１２−５））の５種類を作製した。
【００９５】
これらの５種類の素子はいずれも緑色の発光を示し、１０〜１０００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【００９６】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１２−３）に対して、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで５００時間であった。
【００９７】
実施例１３　化合物５とα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層に用いた素子本実施例は、下記の化合物５のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【００９８】
【化５】
化合物５：

【００９９】
即ち、実施例２の素子（２−１）〜（２−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物５のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層に用いて有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物５の混合比が１０重量％（素子（１３−１））、３０重量％（素子（１３−２））、５０重量％（素子（１３−３））、８０重量％（素子（１３−４））、９０重量％（素子（１３−５））の５種類を作製した。
【０１００】
これらの５種類の素子はいずれも青緑色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１０１】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１３−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで８００時間であった。
【０１０２】
実施例１４　化合物６とα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層に用いた素子本実施例は、下記に示す化合物６と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【０１０３】
【化６】
化合物６：

【０１０４】
即ち、真空蒸着法にて、ＩＴＯ基板上に下記の層構成の素子を作製した。但し、発光層と電子輸送層との間には、下記のＢＡｌｑ（ビス（８−キノリノール）アルミニウム誘導体）を第２の電子輸送層として形成した。
【０１０５】
【化７】
ＢＡｌｑ：

【０１０６】
素子構造：
素子（１４−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物６：α−ＮＰＤ＝１：９
（３０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１４−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物６：α−ＮＰＤ＝３：７
（３０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１４−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物６：α−ＮＰＤ＝５：５
（３０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１４−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物６：α−ＮＰＤ＝８：２
（３０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
素子（１４−５）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物６：α−ＮＰＤ＝９：１
（３０ｎｍ）／ＢＡｌｑ（１０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【０１０７】
これらの５種類の素子はいずれも青緑色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１０８】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１４−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで７００時間であった。
【０１０９】
実施例１５　化合物７とα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層に用いた素子本実施例は、下記に示す化合物７と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【０１１０】
【化８】
化合物７：

【０１１１】
即ち、実施例１４の素子（１４−１）〜（１４−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物７と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物７の混合比が１０重量％（素子（１５−１））、３０重量％（素子（１５−２））、５０重量％（素子（１５−３））、８０重量％（素子（１５−４））、９０重量％（素子（１５−５））の５種類を作製した。
【０１１２】
これらの５種類の素子はいずれも青色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１１３】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１５−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで６００時間であった。
【０１１４】
実施例１６　化合物８とα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層に用いた素子本実施例は、下記に示す化合物８と、上記のα−ＮＰＤとの混合層を正孔輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【０１１５】
【化９】
化合物８：

【０１１６】
即ち、実施例１４の素子（１４−１）〜（１４−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物８と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物８の混合比が１０重量％（素子（１６−１））、３０重量％（素子（１６−２））、５０重量％（素子（１６−３））、８０重量％（素子（１６−４））、９０重量％（素子（１６−５））の５種類を作製した。
【０１１７】
これらの５種類の素子はいずれも青色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１１８】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１６−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで７５０時間であった。
【０１１９】
実施例１７　化合物９とＣＢＰとの混合層を発光層に用いた素子
本実施例は、下記に示す化合物９と、下記に示すＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル）との混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作成し、その素子特性を調べた例である。
【０１２０】
【化１０】
化合物９：

ＣＢＰ：

【０１２１】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物９とＣＢＰとの混合層を発光層に用いて有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物９の混合比が１０重量％（素子（１７−１））、３０重量％（素子（１７−２））、５０重量％（素子（１７−３））、８０重量％（素子（１７−４））、９０重量％（素子（１７−５））の５種類を作製した。
【０１２２】
これらの５種類の素子はいずれも青色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１２３】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１７−３）に対して初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで７８０時間であった。
【０１２４】
実施例１８　化合物１０とＣＢＰとの混合層を発光層に用いた素子
本実施例は、下記に示す化合物１０と、上記のＣＢＰとの混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作成し、その素子特性を調べた例である。
【０１２５】
【化１１】
化合物１０：

【０１２６】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物１０とＣＢＰとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物１０の混合比が１０重量％（素子（１８−１））、３０重量％（素子（１８−２））、５０重量％（素子（１８−３））、８０重量％（素子（１８−４））、９０重量％（素子（１８−５））の５種類を作製した。
【０１２７】
これらの５種類の素子はいずれも青緑色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１２８】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１８−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで１１００時間であった。
【０１２９】
実施例１９　化合物１１とＣＢＰとの混合層を発光層に用いた素子
本実施例は、下記に示す化合物１１と、上記のＣＢＰとの混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【０１３０】
【化１２】
化合物１１：

【０１３１】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物１１とＣＢＰとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物１１の混合比が１０重量％（素子（１９−１））、３０重量％（素子（１９−２））、５０重量％（素子（１９−３））、８０重量％（素子（１９−４））、９０重量％（素子（１９−５））の５種類を作製した。
【０１３２】
これらの５種類の素子はいずれも青色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１３３】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（１９−３）に対して、初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで６５０時間であった。
【０１３４】
実施例２０　化合物１２とＣＢＰとの混合層を発光層に用いた素子
本実施例は、下記に示す化合物１２と、上記のＣＢＰとの混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その素子特性を調べた例である。
【０１３５】
【化１３】
化合物１２：

【０１３６】
即ち、実施例１の素子（１−１）〜（１−５）と同様に、真空蒸着法にて、化合物１２とＣＢＰとの混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子を作製した。混合層中の化合物１２の混合比が１０重量％（素子（２０−１））、３０重量％（素子（２０−２））、５０重量％（素子（２０−３））、８０重量％（素子（２０−４））、９０重量％（素子（２０−５））の５種類を作製した。
【０１３７】
これらの５種類の素子はいずれも青色の発光を示し、１０〜５００ｃｄ／ｍ^２の実用輝度領域において、高い発光効率を得た。また、輝度上昇とともに色度が変化することはなく、ディスプレイ素子として有用であることが分った。
【０１３８】
また、これらの素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、素子（２０−３）に対して初期輝度５００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させたところ、輝度が半減するまで８８０時間であった。
【０１３９】
比較例１　化合物１の単独層を発光層に用いた発光素子の色度及び信頼性
この比較例は、上記の化合物１のスチリル化合物１００％の単独層を発光層として用い、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製し、その信頼性を調べた例である。
【０１４０】
素子構造：
素子（１−６）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３
（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【０１４１】
このように作製した素子（１−６）の色度を下記の表９に示すが、実施例５に示した素子（１−１）、（１−２）、（１−３）、（１−４）及び（１−５）とほぼ同じになった。
【０１４２】
【表９】
表９　比較例１の発光層中の化合物１の濃度と色度の関係

【０１４３】
この素子（１−６）を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。しかし、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させた際、輝度が半減するまで２００時間であった。実施例９に示した素子（１−３）の半減寿命１０００時間と比較して、約１／５の寿命となった。
【０１４４】
比較例２　化合物２の単独層を発光層に用いた発光素子の色度及び信頼性
この比較例は、上記の化合物２のスチリル化合物１００％の単独層を発光層として用い、他は実施例３と同様にして有機電界発光素子を作製し、その信頼性を調べた例である。
【０１４５】
素子構造：
素子（３−６）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物２（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３
（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００ｎｍ）
【０１４６】
このように作製した素子（３−６）の色度を下記の表１０に示すが、実施例７に示した素子（３−１）、（３−２）、（３−３）、（３−４）及び（３−５）とほぼ同じになった。
【０１４７】
【表１０】
表１０　比較例２の発光層中の化合物２の濃度と色度の関係

【０１４８】
この素子（３−６）を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。しかし、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させた際、輝度が半減するまで８００時間であった。実施例１０に示した素子（３−３）の半減寿命４８００時間と比較して、約１／６の寿命となった。
【０１４９】
実施例２１　発光材料濃度と素子抵抗の関係
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のＡｌｑ_３との混合層を電子輸送性発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、化合物１の濃度と電流密度／電圧の関係を調べた例である。
【０１５０】
即ち、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子（２１−１）、（２１−２）、（２１−３）、（２１−４）を作製した。結果を下記の表１１に示す。比較のために、化合物１のみを発光層に用いた有機電界発光素子（２１−５）についての結果も併記する。
【０１５１】
【表１１】
表１１　発光層中の化合物１の濃度と素子抵抗の関係

【０１５２】
表１１に示すように、化合物１の濃度が減少するにつれて素子の抵抗値が上昇することが分った。消費電力を考慮した低電圧駆動を考えると、発光層中での化合物１の濃度は２０重量％以上であることが望ましい。
【０１５３】
実施例２２　化合物１の濃度と発光効率、色度
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤ及びＡｌｑ_３との混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その発光輝度と発光効率及び色度の関係を調べた例である。
【０１５４】
即ち、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα−ＮＰＤ及び電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、他は実施例１と同様にして有機電界発光素子を作製した。
【０１５５】
素子構造：
素子（２２−１）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ：Ａｌｑ_３
＝１：２：２（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００
ｎｍ）
素子（２２−２）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ：Ａｌｑ_３
＝１：１：１（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００
ｎｍ）
素子（２２−３）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ：Ａｌｑ_３
＝４：２：２（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００
ｎｍ）
素子（２２−４）：
ＩＴＯ／α−ＮＰＤ（３０ｎｍ）／化合物１：α−ＮＰＤ：Ａｌｑ_３
＝８：１：１（３０ｎｍ）／Ａｌｑ_３（３０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（２００
ｎｍ）
【０１５６】
このように作製した有機電界発光素子（２２−１）、（２２−２）、（２２−３）及び（２２−４）の発光輝度と発光効率の関係を下記の表１２に示す。発光効率は電流値に対する輝度の割合として求めた。
【０１５７】
【表１２】
表１２　発光層中の化合物１の濃度と発光効率の関係

【０１５８】
この結果は、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、本発明に基づく素子（２２−１）、（２２−２）、（２２−３）及び（２２−４）の発光効率はいずれも高くて安定した発光効率となり、これらの素子において、発光材料が高濃度時に引き起こす濃度消光などの問題がないことを示している。同様に、これらの素子の発光輝度と色度の関係を下記の表１３に示す。
【０１５９】
【表１３】
表１３　発光層中の化合物１の濃度と色度の関係

【０１６０】
この結果によれば、発光材料の濃度に拘らず、実用輝度領域（１〜１０００ｃｄ／ｍ^２）で、素子（２２−１）、（２２−２）、（２２−３）及び（２２−４）の色度はいずれもほぼ同じになった。２〜３重量％以下の低濃度の色素をＡｌｑ_３などにドーピングさせた通常の赤色発光素子に起りえる高輝度時の色度変化の問題は、本実施例の素子には見られなかった。
【０１６１】
実施例２３　素子（２２−３）の安定性
本実施例は、上記の化合物１のスチリル化合物と、上記のα−ＮＰＤ及びＡｌｑ_３との混合層を発光層として用いて有機電界発光素子を作製し、その信頼性を調べた例である。
【０１６２】
即ち、実施例２２と同様に、真空蒸着法にて、化合物１のスチリル化合物と、正孔輸送材料であるα―ＮＰＤ及び電子輸送材料であるＡｌｑ_３との混合層を発光層として形成し、有機電界発光素子（２２−３）を作製した。
【０１６３】
この有機電界発光素子を作製後、窒素雰囲気下に１カ月間放置したが、素子劣化は観察されなかった。また、初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で電流値を一定に通電して連続発光し、強制劣化させた際、輝度が半減するまで９５０時間であった。
【０１６４】
実施例２４　発光領域の検証１
本実施例は、発光領域が発光層内の界面付近に集中しているのか、あるいは発光層全域に分散しているのかを、輝度劣化前後での発光材料の光励起発光スペクトル（ＰＬスペクトル）の強度の変化を測定することにより調べた例である。
【０１６５】
上記の化合物２とＡｌｑ_３とを重量比１：１で混合した層を発光層に用いた実施例３の素子（３−３）と、化合物２のみを発光層に用いた比較例２の素子（３−６）とについて、ＥＬ発光強度が初期状態より半減した素子でのＰＬスペクトル強度を調べた。その結果、素子（３−３）では、ＥＬ発光強度半減の時にＰＬスペクトル強度も初期輝度の５０％に半減していた。これに対して、化合物２の単独層を発光層に用いた素子（３−６）では、ＰＬスペクトル強度は初期状態の７０％にとどまった。
【０１６６】
ＰＬスペクトル強度を測定する際、発光層全域を光で励起していることから、発光層全域がＥＬ発光とともに劣化していれば、ＰＬスペクトル強度の減少もこれと同じ割合で減少すると考えられる。しかし、発光層内の一部が発光とともに劣化している場合は、ＰＬスペクトル強度の減少は、ＥＬ発光強度の減少よりも少ない割合で起きると考えられる。
【０１６７】
以上のことから、素子（３−３）では、発光層内のほぼ全域が発光領域として関与しているのに対して、素子（３−６）では、発光層内の一部のみ（有機層／有機層の界面）が発光領域となっていることが分った。
【０１６８】
素子（３−６）のＥＬ発光スペクトルを図５に示す。化合物２のＥＬ発光スペクトルは、６５０ｎｍ付近に発光極大を持つ。これと同時に、５２０ｎｍ付近に発光極大をもつＡｌｑ_３の発光もわずかながら同時に観測された。このことから、素子（３−６）では、化合物２単独の発光層と、電子輸送層であるＡｌｑ_３との界面で発光が起きており、この界面付近に発光領域が集中していることが分った。これに対して、素子（３−３）のＥＬ発光スペクトルは、図６に示すように、Ａｌｑ_３の発光がなく、発光層内のほぼ全域で発光していることが分った。
【０１６９】
実施例２５　発光領域の検証２
本発明に基づく有機電界発光素子の効果を検証するために、図７に示すように、発光界面からの光とアルミニウム反射膜７からの反射光との間の光干渉効果が素子からの出力光を弱めあう膜厚条件の素子を作製した。ＩＴＯ電極６は１１９ｎｍ、ＴＮＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（２−ナフチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）層２ａは４０ｎｍ、ＥＬ０２２（トリフェニルアミンテトラマー）層２ｂは５０ｎｍ、上記の化合物１のスチリル化合物を４０％混合のＡｌｑ_３層３は５０ｎｍ、Ａｌｑ_３層４は１６５ｎｍを順次積層した上に、アルミニウム電極７を形成し、実測された発光スペクトルと、発光層内での発光分布から予測される発光スペクトルとの対応を調べた。
【０１７０】
この結果、図８に示されるように、層内の発光分布１９が電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ^２駆動時の発光スペクトルと一致し、発光分布１６が電流密度１ｍＡ／ｃｍ^２駆動時の発光スペクトルと一致することがわかった。図９には、計算に使用した発光層内の発光分布を示す。
【０１７１】
ここで、図７に示すように、発光して直接下方に出てくる光と、いったんＡｌで反射してから出てくる光との重ね合わせを平面波近似によって行う。具体的には、その際の位相差δが、
δ　＝　２π・２Ｌ／λ　＋　Φ
（ただし、Ｌは発光面とＡｌまでの光学的距離、ΦはＡｌ反射による位相シフト量）
で与えられるので、直接出てくる光の複素振幅をＡ、Ａｌの複素反射係数をｒとすると、重ね合わされた光の複素振幅は
（１＋　ｅｘｐ（ｉδ）ｒ）Ａ
で与えられる。これを実数表示にすれば、強度が得られる。さらに、この強度を各深さ方向発光強度分布により積分して、各波長に対して計算すれば、外部に取り出されるスペクトルが得られる。
【０１７２】
上記の結果によれば、本発明に基づいて、電荷輸送性能をもつ発光材料を電荷注入促進材料とを混合した発光層内では、発光スペクトルは、正孔輸送層と発光層との界面、及び電子輸送層と発光層との界面の両方で発光が大きい発光領域の分布が起きていることが検証された。本実施例の場合は、電流密度の増加に従って、正孔輸送層側の発光分布の増加が起きていることが判明した。
【０１７３】
以上に述べた本発明の実施の形態及び実施例は、本発明の技術的思想に基づいて種々に変形可能である。
【０１７４】
【発明の作用効果】
本発明によれば、電圧の印加により電界発光を示す電荷輸送性の発光材料と、この発光材料への電荷注入を促進するための電荷注入促進材料との混合層によって発光領域が形成され、この発光領域が隣接層との界面又はその近傍のみならず、層厚方向への一定の厚み領域に亘って存在しているので、発光が上記界面又はその近傍に限定されることなく、発光層の広域で発光を行うことができ、素子駆動寿命を大幅に改善することが可能になり、また発光層に含有される発光材料の濃度及び印加電圧等の駆動条件によっても、発光色が変動せず、性能が安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく有機電界発光素子の各層のエネルギーレベルと発光のメカニズムを示す図である。
【図２】同、他の有機電界発光素子の同様の概略図である。
【図３】同、他の有機電界発光素子の同様の概略図である。
【図４】同、更に他の有機電界発光素子の同様の概略図である。
【図５】比較例による有機電界発光素子の発光スペクトル図である。
【図６】本発明に基づく有機電界発光素子の発光スペクトル図である。
【図７】同、発光領域の測定に用いる有機電界発光素子の概略断面図である。
【図８】同、実測された発光スペクトルと、発光層内での発光分布から予測される発光スペクトルとの対応関係を示すスペクトル図である。
【図９】同、発光層内の発光分布を示すスペクトル図である。
【図１０】従来の有機電界発光素子の要部概略断面図である。
【図１１】同、他の有機電界発光素子の要部概略断面図である。
【図１２】同、有機電界発光素子を用いたフルカラーの平面ディスプレイの構成図である。
【図１３】同、有機電界発光素子の各層のエネルギーレベルと発光のメカニズムを示す概略図である。
【図１４】同、他の有機電界発光素子の同様の概略図である。
【符号の説明】
１…正孔注入層、２…正孔輸送層、３…発光層（発光材料）、４…電子輸送層、５…発光光、６…透明電極（陽極）、７…陰極、８、１９…再結合、
１０…基板、１４…保護膜、１５ａ、１５ｂ…有機層、
１８…電荷輸送材料（電荷注入促進材料）、２０…電源

Claims

発光領域を有する有機層が陽極と陰極との間に設けられている有機電界発光素子において、前記有機層の構成層のうちの少なくとも１層が、
前記陽極と前記陰極との間に単独の薄膜として挟持した状態で電圧の印加により電界発光を示しかつ電荷輸送能を有する発光材料と、前記発光材料への電荷注入を促進するための電荷輸送能を有する電荷注入促進材料との混合層からなり、
隣接層との界面又はその近傍のみならず、前記界面又はその近傍から層厚方向への一定の厚み領域に亘って発光領域を有する
ことを特徴とする有機電界発光素子。
前記発光領域が、前記混合層の全厚に亘って存在している、請求項１に記載した有機電界発光素子。
前記混合層と、これに隣接した電子輸送層及び正孔輸送層との各界面又は両界面からの発光強度に対して、前記両界面から等距離の位置での発光強度が２５％以上である、請求項２に記載した有機電界発光素子。
前記混合層において前記電荷注入促進材料に対する前記発光材料の濃度範囲が、５〜９０モル％である、請求項１に記載した有機電界発光素子。
少なくとも電子輸送能を有する前記発光材料に対して、前記電荷注入促進材料が電子及び／又は正孔輸送性を有する、請求項１に記載した有機電界発光素子。
少なくとも正孔輸送能を有する前記発光材料に対して、電荷注入促進材料が正孔及び／又は電子輸送性を有する、請求項１に記載した有機電界発光素子。
前記電荷注入促進材料の最高占有分子軌道のエネルギー準位が、前記発光材料のそれと比べて同じかそれよりも深く、或いは／並びに、前記電荷注入促進材料の最低非占有分子軌道のエネルギー準位が、前記発光材料のそれと比べて同じかそれよりも浅い、請求項１に記載した有機電界発光素子。
前記混合層と隣接する正孔輸送層の最低非占有分子軌道のエネルギー準位が、前記発光材料及び前記電荷注入促進材料のそれらよりも浅い、請求項７に記載した有機電界発光素子。
前記電荷注入促進材料として、前記混合層と隣接した電子輸送層を構成する電子輸送材料と同一の材料が用いられている、請求項７に記載した有機電界発光素子。
前記電荷注入促進材料として、前記混合層と隣接した正孔輸送層を構成する正孔輸送材料と同一の材料が用いられている、請求項７に記載した有機電界発光素子。
前記電荷注入促進材料として、前記混合層と隣接した電子輸送層を構成する電子輸送材料と同一の材料と、前記混合層と隣接した正孔輸送層を構成する正孔輸送材料と同一の材料との双方が用いられている、請求項７に記載した有機電界発光素子。
請求項１〜１１のいずれか１項に記載した有機電界発光素子を用いた発光装置。
前記有機電界発光素子を画素の少なくとも一部に用いたディスプレイデバイスとして構成された、請求項１２に記載した発光装置。