(57)【要約】【課題】発光効率及び連続駆動耐久性が良好であり青色発光をする有機電界発光素子を提供する。【解決手段】陽極２と陰極６と、陽極２と陰極６との間に挟持される有機化合物からなる層と、を有し、該有機化合物からなる層が少なくとも発光層４を含み青色発光する有機電界発光素子において、発光層４が、正孔移動度及び電子移動度が１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であるバイポーラーホストと、発光性ドーパントと、キャリアトラップ性ドーパントと、を含み、該発光性ドーパントのエネルギーギャップＥgBと、該バイポーラーホストのエネルギーギャップＥghと、該キャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdとの間に以下の関係が成り立つことを特徴とする、有機電界発光素子１０。      Ｅgd＞Ｅgh＞ＥgB【選択図】図１
2008294404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、を有し、
該有機化合物からなる層が少なくとも発光層を含み青色発光する有機電界発光素子において、
該発光層が、正孔移動度及び電子移動度が１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であるバイポーラーホストと、発光性ドーパントと、キャリアトラップ性ドーパントと、を含み、
該発光性ドーパントのエネルギーギャップＥgBと、該バイポーラーホストのエネルギーギャップＥghと、該キャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdとの間に以下の関係が成り立つことを特徴とする、有機電界発光素子。
Ｅgd＞Ｅgh＞ＥgB
【請求項２】
前記キャリアトラップ性ドーパントが電子トラップ性ドーパントであり、前記発光性ドーパントが正孔トラップ性ドーパントであることを特徴とする、請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層の正孔移動度又は電子移動度が、１０-5ｃｍ2／Ｖｓ以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
前記正孔トラップ性ドーパントのＨＯＭＯと前記バイポーラーホストのＨＯＭＯとのエネルギー差ΔＥHが０．１５ｅＶ以上であり、かつ、前記発光層中の前記正孔トラップ性ドーパントの含有率が０．１モル％乃至３０モル％であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
前記電子トラップ性ドーパントのＬＵＭＯと前記バイポーラーホストのＬＵＭＯとのエネルギー差ΔＥLが０．１５ｅＶ以上であり、かつ、前記発光層中の前記電子トラップ性ドーパントの含有率が０．１モル％乃至３０モル％であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
前記バイポーラーホストが、ピレン骨格を含有する非ヘテロ縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
前記非ヘテロ縮合多環芳香族化合物が、下記一般式［Ｉ］で示される化合物であることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の有機電界発光素子。
【化１】
2008294404.tif 000022
（式［Ｉ］において、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。Ａは、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。ｘは、１乃至６の整数を表す。ｍは、０乃至１０の整数を表す。ａは、０乃至８の整数を表す。ｂは、０乃至４の整数を表す。ｃは、０乃至４の整数を表す。ａが２以上のとき、複数のＲ1はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、隣り合う置換基が互いに結合し環を形成していてもよい。ｂ及びｃのいずれかが２以上のとき、複数のＲ2はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、隣り合う置換基が互いに結合し環を形成していてもよい。）
【請求項８】
前記電子トラップ性ドーパントが、フルオランテン骨格を含有する化合物であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機電界発光素子は、陽極と陰極間に発光性有機化合物を含む薄膜が配置されている素子である。また各電極から正孔及び電子を注入することにより、発光性有機化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態にもどる際に、有機電界発光素子は光を放射する。
【０００３】
有機電界発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、発光デバイスの薄型・軽量化が可能であることが挙げられる。このことから有機電界発光素子は、広汎な用途への可能性が示唆されている。
【０００４】
しかしながら、特にフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合、現状の素子の発光効率と安定性では実用上十分ではなく、特に青色発光素子においては、更なる性能改良が必要であった。
【０００５】
有機電界発光素子の安定性向上に関しては、例えば、特許文献１には、青色発光層として、電子移動性ホスト、アシストトーパントであるホール移動性材料、さらに発光性ドーパントが含まれることを特徴とする素子が開示されている。また、特許文献２には、発光層として、アントラセン系ホスト材料に、ホスト材料よりもエネルギーギャップの小さい電子トラップ性ドーパントと、正孔トラップ性ドーパントとを混合した例が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１０８７２６号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし従来の青色発光素子においては、発光層における正孔と電子との再結合確率、電荷の閉じ込め、及び発光層における発光領域の拡大が十分ではなく、十分な発光効率と駆動耐久性を得ることが出来なかった。また、従来の青色発光素子においては発光ドーパントへのエネルギー移動効率が十分でなく、発光色や発光効率に問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、発光効率及び連続駆動耐久性が良好であり青色発光をする有機電界発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、を有し、該有機化合物からなる層が少なくとも発光層を含み青色発光する有機電界発光素子において、該発光層が、正孔移動度及び電子移動度が１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であるバイポーラーホストと、発光性ドーパントと、キャリアトラップ性ドーパントと、を含み、該発光性ドーパントのエネルギーギャップＥgBと、該バイポーラーホストのエネルギーギャップＥghと、該キャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdとの間に以下の関係が成り立つことを特徴とする。
Ｅgd＞Ｅgh＞ＥgB
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光効率及び連続駆動耐久性が良好であり青色発光をする有機電界発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本発明の有機電界発光素子について説明する。本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、を有する。この有機化合物からなる層は少なくとも発光層を含むものである。また、本発明の有機電界発光素子は青色発光する。以下、図面を参照しながら本発明の有機電界発光素子について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の有機電界発光素子における一実施形態を示す断面図である。図１の有機電界発光素子１０は、基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、発光層４，電子輸送層５及び陰極６が順次設けられている。
【００１４】
本発明の有機電界発光素子は、この実施形態に限定されない。例えば、陽極２からの正孔注入性を高めるために、陽極２と正孔輸送層３の間に、必要に応じて正孔注入層を挿入することもできる。同様に、陰極６と電子輸送層５との間に、電子注入層を挿入することもできる。また、発光層４内に正孔を効果的に閉じ込めるために、発光層４と電子輸送層５との間に正孔ブロック層を設けることができる。同様に、発光層４内に電子を効果的に閉じ込めるために、発光層４と正孔輸送層３の間に電子ブロック層を必要に応じて設けることもできる。
【００１５】
本発明の有機電界発光素子において、発光層４は、バイポーラーホストと、発光性ドーパントと、キャリアトラップ性ドーパントと、を含んで構成される。発光層４にホスト材料であるバイポーラーホストと発光性ドーパント材料とを混合することによって、発光色の調整や、発光効率の向上を行うことができる。本発明の有機電界発光素子において、発光層４に含まれるバイポーラーホストとは、正孔移動度及び電子移動度が共に１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であるホスト材料をいう。正孔移動度及び電子移動度が共に１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であると、発光層４中で正孔と電子が再結合する確率が高くなる。
【００１６】
また本発明の有機電界発光素子において、発光層４に含まれる発光性ドーパント及びキャリアトラップ性ドーパントとは、バイポーラーホストの正孔移動度及び電子移動度を、共に１／１０以下にすることができるドーパントである。これらのドーパントを発光層４に含めることにより、発光層４内での電荷の閉じ込め効果が高くなる。
【００１７】
また発光性ドーパントは、そのエネルギーギャップＥgBが、バイポーラーホストのエネルギーギャップＥgh及びキャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdよりも小さいことが必要である。これは、発光層４内において、発光性ドーパントが発光するために必要な条件である。
【００１８】
しかし、青色発光の有機電界発光素子の場合、発光層４に隣接する電荷輸送層のエネルギーギャップが広すぎると電荷輸送層となる薄膜の特性（成膜性、耐熱性等）との両立が難しくなる。このため、電荷輸送層のエネルギーギャップはこの薄膜特性と両立できる範囲に制限されるので、ＥghとＥgBとの差を大きくとることができない。Ｅghは電荷輸送層のエネルギーギャップよりも小さいことが好ましいが、ＥgBよりも大きいことが必要だからである。
【００１９】
そこで本発明においては、キャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdは、Ｅghよりも大きいことが必要である。つまり、Ｅgdと、Ｅghと、ＥgBとの間で以下の関係が成立する。
Ｅgd＞Ｅgh＞ＥgB
【００２０】
もしＥgdと、Ｅghと、ＥgBとの間で、Ｅgh＞Ｅgd＞ＥgBという関係が成立すると、発光効率の低下や、発光色の色純度低下といった問題を起こす。これは以下のような理由によるものである。
【００２１】
即ち、Ｅgh＞Ｅgdという関係が成り立つので、バイポーラーホストからのエネルギー移動もしくは直接再結合によって、キャリアトラップ性ドーパントの励起子（励起状態）が生成される。この励起子の多くは発光性ドーパントへのエネルギー移動ができずにこのまま発光したりもしくは無発光状態で失活したりしてしまう。これは、青色発光素子の場合には発光層に隣接する電荷輸送層のエネルギーギャップが一定の範囲に制限されるという理由から、ＥgdとＥgBとが近い値を採らざるを得ず、濃度の薄いドーパント間では十分なエネルギー移動速度が得られないためである。このため、発光効率が低下したり、発光性ドーパントと同時にキャリアトラップ性ドーパントも一部光ることにより、発光スペクトルの線幅が広がったりしてしまう。
【００２２】
ここで、バイポーラーホストとして、具体的には、縮合多環化合物が挙げられる。好ましくは、ピレン骨格を含有する非ヘテロ縮合多環芳香族化合物である。一方、ヘテロ化合物はバイポーラー性になりにくいため、バイポーラーホストとして不向きである。
【００２３】
また、従来、青色発光の有機電界発光素子のホストとして用いられているアントラセン誘導体は、正孔移動度が遅く、本発明において定義されるバイポーラーホストには含まれない。例えば、特許文献１に開示されているアントラセン誘導体ホスト材料ＤＮＡは１０-7ｃｍ2／Ｖｓの正孔移動度を持っているが、この正孔移動度では本発明において定義されるバイポーラーホストに対して遅いといえる。
【００２４】
本発明の有機電界発光素子において、バイポーラーホストとして使用される非ヘテロ縮合多環芳香族化合物は、好ましくは、下記一般式［Ｉ］で示される化合物である。
【００２５】
【化１】
2008294404.tif 000003
【００２６】
式［Ｉ］において、Ｒ1及びＲ2は、それぞれ置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。
【００２７】
Ｒ1及びＲ2で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｉｓｏ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２−フルオロエチル基、２、２、２−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、３−フルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、４−フルオロブチル基、パーフルオロブチル基、５−フルオロペンチル基、６−フルオロヘキシル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、２−クロロエチル基、２、２、２−トリクロロエチル基、４−クロロブチル基、５−クロロペンチル基、６−クロロヘキシル基、ブロモメチル基、２−ブロモエチル基、ヨードメチル基、２−ヨードエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、４−フルオロシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等を挙げることができる。
【００２８】
Ｒ1及びＲ2で表されるアリール基として、フェニル基、４−メチルフェニル基、４−メトキシフェニル基、４−エチルフェニル基、４−フルオロフェニル基、４−トリフルオロフェニル基、３、５−ジメチルフェニル基、２、６−ジエチルフェニル基、メシチル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、ピレニル基、フルオレニル基等を挙げることができる。
【００２９】
上記アルキル基及びアリール基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、フルオランテニル基等のアリール基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等を挙げることができる。
【００３０】
式［Ｉ］において、Ａは、水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。Ａで表されるアルキル基、アリール基並びにアルキル基及びアリール基が有してもよい置換基の具体例は、上記のＲ1及びＲ2における具体例と同様である。
【００３１】
式［Ｉ］において、ｘは１乃至６の整数を表す。
【００３２】
式［Ｉ］において、ｍは０乃至１０の整数を表す。
【００３３】
式［Ｉ］において、ａは０乃至８の整数を表す。ａが２以上のとき複数のＲ1はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、隣り合う置換基が互いに結合し環を形成していてもよい。
【００３４】
式［Ｉ］において、ｂは０乃至４の整数を表す。またｃは０乃至４の整数を表す。ｂ及びｃのいずれかが２以上のとき、複数のＲ2はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、隣り合う置換基が互いに結合し環を形成していてもよい。さらに、ｂ及びｃが１以上のとき、それぞれ異なるベンゼン環に置換されているＲ2が互いに結合して環を形成してもよい。
【００３５】
バイポーラーホストとして使用される非ヘテロ縮合多環芳香族化合物として、例えば、以下の構造式で示される化合物が挙げられるが、これに限定するものではない。
【００３６】
【化２】
2008294404.tif 000004
【００３７】
キャリアトラップ性ドーパントは、バイポーラーホストにドープすることによって発光層の電荷移動度を制御できるドーパントをいう。以下、正孔の移動度を制御し、発光層の正孔移動度をバイポーラーホスト単体の１／１０以下にするドーパントを正孔トラップ性ドーパントと定義する。また、電子の移動度を制御し、発光層の電子移動度をバイポーラーホスト単体の１／１０以下にするドーパントを電子トラップ性ドーパントと定義する。
【００３８】
本発明の有機電界発光素子において、好ましくは、正孔トラップ性ドーパントと電子トラップ性ドーパントとの両者が発光層４に含まれる。また正孔トラップ性ドーパントと電子トラップ性ドーパントとのいずれかが、発光性ドーパントを兼ねる。
【００３９】
正孔トラップ性ドーパントは、バイポーラーホストの正孔移動度を１／１０以下に低下させる材料であればよく、特に限定されるものではない。また正孔トラップ性ドーパントは、エネルギー準位から考えると、好ましくは、正孔トラップ性ドーパントのＨＯＭＯとバイポーラーホストのＨＯＭＯとのエネルギー差ΔＥHが０．１５ｅＶ以上である。より好ましくは、０．２ｅＶ以上である。このようなエネルギー差を設けることによって、発光層４の正孔移動度をバイポーラーホストの１／１０以下にすることができる。
【００４０】
電子トラップ性ドーパントは、バイポーラーホストの電子移動度を１／１０以下に低下させる材料であればよく、特に限定されるものではない。電子トラップ性ドーパントは、エネルギー準位から考えると、好ましくは、電子トラップ性ドーパントのＬＵＭＯとバイポーラーホストのＬＵＭＯとのエネルギー差ΔＥLが０．１５ｅＶ以上である。より好ましくは、０．２ｅＶ以上である。このようなエネルギー差を設けることによって、発光層４の電子移動度をバイポーラーホストの１／１０以下にすることができる。
【００４１】
本発明の有機電界発光素子は、発光層４中に正孔トラップ性ドーパントと電子トラップ性ドーパントとが共に存在することにより、発光層４の正孔移動度又は電子移動度が１０-5ｃｍ2／Ｖｓ以下となるのが好ましい。発光層４の正孔移動度又は電子移動度が１０-5ｃｍ2／Ｖｓ以下にすることにより、より電荷の再結合領域を広げ有機電界発光素子の駆動耐久性を高くすることができる。
【００４２】
また、発光層４中に含まれる、バイポーラーホスト、発光性ドーパント及びキャリアトラップ性ドーパントは、互いに相互作用が小さいことが望ましい。相互作用が大きく、例えば電荷移動錯体を形成するような場合は、電荷移動錯体の形成による発光層４の特性変化から、青色発光が得られない場合があるからである。
【００４３】
次に、本発明の有機電界発光素子が、効率よく青色発光することができ、かつ連続耐久性に優れる原理について詳細に説明する。
【００４４】
一般に、有機電界発光素子は、陽極及び陰極からそれぞれ注入された正孔及び電子が、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層を経由して、発光層内で再結合して発光するものである。この発光のプロセスを効率よくかつ持続的に行わせるには、（１）電荷輸送過程、（２）再結合過程及び（３）再結合領域の３点を考慮する必要がある。以下、この３点についてそれぞれ詳細に説明する。
【００４５】
（１）電荷輸送過程
正孔の輸送は、カチオン分子のホッピング伝導によって行われる。一方、電子の輸送は、アニオン分子のホッピング伝導によって行われる。
【００４６】
ここでカチオン分子（正孔）のエネルギー準位は、イオン化ポテンシャルを測定することによって求めることができる。このイオン化ポテンシャルの測定値は最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）と近似することができる。一方、アニオン分子（電子）のエネルギー準位は、ＨＯＭＯと光学的バンドギャップが分かれば双方の和として計算することができる。このエネルギー準位は、最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）と近似することができる。尚、ここで示すＨＯＭＯやＬＵＭＯは、真空準位を基準とした負の値となっている。
【００４７】
ところで、発光層がホスト（バイポーラーホスト）とドーパントからなる場合、ホストとドーパントの組み合わせによって電荷移動度を制御することができる。この電荷移動度の制御の原理について図面を参照しながら以下に説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、バイポーラーホストに各種ドーパントを１０モル％添加したときの正孔移動度を示す図である。図２（ｂ）は、バイポーラーホストに各種ドーパントを１０モル％添加したときの電子移動度を示す図である。
【００４９】
図２（ａ）において、横軸はバイポーラーホストとドーパントとのＨＯＭＯの差（以下、正孔のトラップ深さという）を表し、縦軸は、室温（２５℃）、電界強度３６ｋＶ／ｃｍの条件における正孔移動度を示す。比較対象としてバイポーラーホスト単体の正孔移動度も併せて示している（正孔のトラップ深さが０ｅＶのときの丸い形の点）。
【００５０】
また、図２（ｂ）において、横軸はバイポーラーホストとドーパントとのＬＵＭＯの差（以下、電子のトラップ深さという）を表し、縦軸は、室温（２５℃）、電界強度３６ｋＶ／ｃｍの条件における電子移動度を示す。比較対象としてバイポーラーホスト単体の電子移動度も併せて示している（正孔のトラップ深さが０ｅＶのときの丸い形の点）。
【００５１】
図２（ａ）において、正孔のトラップ深さが０ｅＶの近傍であるときは、正孔移動度はほとんど変化していないが、正孔のトラップ深さが大きくなるにつれて正孔移動度が低下していく。具体的には、トラップ深さが０．１５ｅＶ以上であるとき、正孔移動度の低下が見られる。
【００５２】
同様に、図２（ｂ）において、電子のトラップ深さが０ｅＶの近傍であるときは、電子移動度はほとんど変化していないが、電子のトラップ深さが大きくなるにつれて電子移動度が低下していく。具体的には、トラップ深さが０．１５ｅＶ以上であるとき、電子移動度の低下が見られる。
【００５３】
従って、トラップの深さを制御することで、発光層の電荷移動度を制御することが可能となるといえる。
【００５４】
また、電荷をトラップするドーパントの濃度によっても、発光層の電荷移動度が変化する。図３は、発光層中のドーパント濃度と発光層の電荷移動度の関係を示す図である。図３より、ドーパント濃度を０．１モル％乃至３０モル％の範囲にすると、発光層の電荷移動度をホストのみの場合と比較して、電荷移動度を１／１０程度まで制御することが可能となることが分かる。
【００５５】
（２）再結合過程
有機電界発光素子の発光効率を向上させるためには、正孔と電子を発光層内で効率よく再結合させ、発光性励起子に変換することも必要である。ここで、発光層が単一分子からなる場合（本発明でいえばバイポーラーホストのみからなる場合）は、正孔と電子が再結合する確率Ｒは、下記式［１］で示されるランジュバンの関係式で表すことができる。
【００５６】
【数１】
2008294404.tif 000005
上記式において、μhは正孔移動度を表す。μeは電子移動度を表す。εは比誘電率を表す。ε0は真空の誘電率を表す。式［１］によれば、発光層を構成する分子（バイポーラーホスト）の電荷移動度が大きければ正孔と電子が再結合する確率が高くなることがわかる。
【００５７】
次に、発光層がホスト（バイポーラーホスト）とゲスト（発光性ドーパント）からなる場合について考察する。
【００５８】
図４は、発光層がバイポーラーホストと発光性ドーパントからなる場合における発光性励起子（ドーパント励起子）が生じる過程を示す概念図である。ここで図４（Ａ）は、発光性ドーパントのＨＯＭＯがバイポーラーホストのＨＯＭＯよりも高く、発光性ドーパントのＬＵＭＯがバイポーラーホストのＬＵＭＯより低い場合を示す。図４（Ｂ）は、発光性ドーパントのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯがいずれもバイポーラーホストのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯよりも高い場合を示す。図４（Ｃ）は、発光性ドーパントのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯがいずれもバイポーラーホストのＨＯＭＯ及びＬＵＭＯよりも低い場合を示す。
【００５９】
図４より、ドーパント励起子が生じる過程として、以下の２種類が考えられる。
（ａ）バイポーラーホスト分子内での電荷の再結合によって生じるホスト励起子からのエネルギー移動過程（フェルスター機構）
（ｂ）発光性ドーパント分子内での直接的な電荷の再結合過程
ここで図４（Ａ）のように発光性ドーパント分子のエネルギー準位（ＨＯＭＯとＬＵＭＯ）がバイポーラーホスト分子の内側に入っている場合を考える。このときは、（ｂ）直接的な電荷の再結合過程が支配的になる。
【００６０】
しかし、青色発光性ドーパントの多くは、そのエネルギーギャップが広いため、図４（Ａ）に示すようなエネルギー準位の関係になることは非常に難しく、例えば図４（Ｂ）に示すようなエネルギー準位の関係となりやすい。このような場合、（ｂ）直接的な電荷の再結合過程を支配的にするためには、バイポーラーホストのＬＵＭＯにある電子がエネルギー障壁ΔＥを乗り越えて発光性ドーパントのＬＵＭＯへと移動しなければならない。同様に図４（Ｃ）の場合には、バイポーラーホストのＨＯＭＯにある正孔がエネルギー障壁ΔＥを乗り越えて発光性ドーパントのＨＯＭＯへと移動しなければならない。
【００６１】
このとき、バイポーラーホストから発光性ドーパントへ電荷が移動する確率ｒは、以下の関係式［２］で表すことができる。
【００６２】
【数２】
2008294404.tif 000006
上記式において、Ｆは電界強度を表す。ΔＥは、エネルギー障壁の大きさを表す。ｋbは、ボルツマン係数を表す。Ｔは、温度を表す。
【００６３】
式［２］より、電界強度が等しい場合は、バイポーラーホストの電荷移動度が高いほうが、再結合確率が高くなり、発光効率を高めることが可能となる。本発明においては、バイポーラーホストの正孔移動度及び電子移動度はいずれも１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上とすればよい。
【００６４】
（３）再結合領域
一方、有機電界発光素子の駆動耐久性を向上させるためには、発光領域を広げることが有効である。発光領域が広ければ、発光性ドーパントを繰り返し励起・発光させる過程で生じ得るストレスを一箇所に集中させることなく緩和させることができるためである。
【００６５】
ここで、発光領域を広げるためには、正孔移動度と電子移動度を共に遅くすることが効果的である。正孔移動度及び電子移動度を低くすることにより、同じ電流を流すために必要な電荷密度を高くすることができ、発光層全域にわたって正孔と電子の再結合が起こりやすくなる。さらに発光領域を広くするには、正孔又は電子の輸送性を、空間電荷の制限を受ける領域にする。こうすることで、再結合領域をより広げることができるので、発光領域をさらに広げることが可能である。
【００６６】
発光領域を広げることができる電流密度の条件は、下記式［３］で示される簡単な空間電荷制限の式を用いて求めることができる。
【００６７】
【数３】
2008294404.tif 000007
上記式において、Ｊは、発光層を流れる電流の最大電流密度を表す。εは、比誘電率を表す。ε0は、真空の誘電率を表す。μは、電荷移動度を表す。Ｖは、電位差を表す。ｄは、膜厚を表す。
【００６８】
ここで、膜厚ｄ＝１００ｎｍ、電位差Ｖ＝１Ｖ、比誘電率ε＝３．０、電荷移動度１０-4ｃｍ2／Ｖｓとしたときに、空間電荷の影響を生じる最大電流密度の値を概算する。計算の結果、発光層を流れる電流の最大電流密度は、約３０ｍＡ／ｃｍ2となる。実際に空間電荷の影響を受け始めるのは、最大電流密度の１／１０のあたりからと考えると、電荷移動度が１０-5ｃｍ2／Ｖｓとしたときに、空間電荷の影響を受ける電荷移動度は、０．３ｍＡ／ｃｍ2である。この値は、有機電界発光素子が光り始める電流領域に相当する。従って、電荷移動度が１０-5ｃｍ2／Ｖｓ以下であるときは、有機電界発光素子が光り始める状態であれば、空間電荷の影響による効果が期待できることとなる。
【００６９】
以上の（１）電荷輸送過程、（２）再結合過程及び（３）再結合領域の３つの観点から考慮すると、効率よく青色を発光し、かつ駆動耐久性の良好な有機電界発光素子を得るためには、以下の要件を満たす必要がある。
【００７０】
（１）電荷輸送過程の観点から見れば、バイポーラーホストとドーパントにおけるエネルギー準位の関係において、トラップの深さΔＥtrapは、好ましくは、０．１５ｅＶ以上、より好ましくは、０．２ｅＶ以上になるように、ドーパントを選択する。ここで、トラップの深さΔＥtrapとは、正孔に関していえば、
【００７１】
【数４】
2008294404.tif 000008
であり、電子に関しては、
【００７２】
【数５】
2008294404.tif 000009
である。
【００７３】
また、発光層の電荷移動度を効果的に制御するために、ドーパント濃度（ドーパントの含有率）は、好ましくは、０．１モル％乃至３０モル％であり、より好ましくは、０．５モル％乃至２０モル％である。ドーパント濃度が低すぎても、高すぎても、発光層の電荷移動度を制御するには不適であり、またドーパント濃度が高いと、濃度消光等の効率低下の要因、素子劣化の要因を生じるからである。
【００７４】
（２）再結合過程の観点から見れば、バイポーラーホストの正孔移動度及び電子移動度が共に１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上であることを要する。
【００７５】
（３）再結合領域の観点から見れば、発光層の正孔移動度及び電子移動度が、共にバイポーラーホスト単体の正孔移動度及び電子移動度の１／１０以下であることを要する。
【００７６】
また、発光層の正孔移動度又は電子移動度は、好ましくは、１０-5ｃｍ2／Ｖｓ以下である。
【００７７】
本発明の有機電界発光素子において、好ましくは、キャリアトラップ性ドーパントが電子トラップ性ドーパントであり、発光性ドーパントが正孔トラップ性ドーパントである。この組み合わせにすることにより、特に、駆動寿命の向上に効果がある。この場合、発光層に注入された正孔の一部が発光性ドーパントに、電子の一部がキャリアトラップ性ドーパントにトラップされる。その後、発光性ドーパントは、図４（Ｂ）のｂ）直接再結合過程を経て速やかに発光する。しかし、キャリアトラップ性ドーパントにおける再結合速度は発光性ドーパントよりも遅いと考えられる。これはキャリアトラップ性ドーパントのエネルギーギャップＥgdが広く、式［２］のΔＥが大きくなるためである。この結果、発光層内は電子密度が多い状態が維持することができ、発光層材料の酸化劣化を押さえることができる。
【００７８】
本発明の有機電界発光素子において、電子トラップ性ドーパントとして使用される化合物は、好ましくは、フルオランテン骨格を含有する化合物である。フルオランテン骨格は五員環構造をもつことにより、大きな電子親和力を持つ化合物（即ち、ＬＵＭＯの絶対値の大きい化合物）を得ることができる。また、フルオランテン骨格のエネルギーギャップは十分に広く、置換基を導入しても、本発明にとって好ましい材料であるエネルギーギャップの広い化合物を得ることが比較的容易である。フルオランテン骨格を有する化合物としては、例えば以下のような化合物があげられるが、これらに限定されるものではない。
【００７９】
【化３】
2008294404.tif 000010
【００８０】
次に、本発明の有機電界発光素子における発光層以外の層を構成する材料について説明する。
【００８１】
正孔輸送層３や電子輸送層５あるいは正孔ブロック層や電子ブロック層といった電荷輸送層は、キャリアの漏れを防止するため、発光層４の構成材料よりもエネルギーギャップの広い材料を用いることが好ましい。特に、青色発光の有機電界発光素子の場合は、電荷輸送層は非常に広いエネルギーギャップ（例えば３．４ｅＶ以上）を有する材料で構成されるのが理想的であり好ましい。しかし非常に広いエネルギーギャップを有する材料は、一般に成膜性と耐熱性とを両立させるのは難しい。従って、電荷輸送層を構成する材料は、発光層４の構成材料よりもエネルギーギャップが若干広い程度のものを用いるのが通常である。このように電荷輸送層の構成材料を適宜選択することによって発光層４内において正孔と電子とが効率よく再結合されるようになる。
【００８２】
正孔輸送層を構成する正孔輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にし、また注入された正孔を発光層に輸送するのに優れた正孔移動度を有することが好ましい。このような正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、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、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００８３】
電子輸送層を構成する電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、正孔輸送材料の正孔移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。また、この中でイオン化ポテンシャルの大きい材料は、ホールブロック材料としても使用できる。
【００８４】
本発明の有機電界発光素子で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、基板に接続して有機電界発光素子を作製することも可能である。
【００８５】
さらに、ＴＦＴを２次元的に配列し画素とすることにより、ディスプレイとして使用できる。例えば、赤、緑、青の３色の発光画素を配列することにより、フルカラーディスプレイとしても使用できる。
【００８６】
また、素子の光取り出し方向に関しては、ボトムエミッション構成（基板側から光を取り出す構成）及び、トップエミッション（基板の反対側から光を取り出す構成）のいずれも可能である。
【００８７】
陽極の材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの金属単体を組み合わせた合金、又は酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、あるいは複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成であってもよく、多層構成であってもよい。  一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体が挙げられる。また、これらの金属単体を組み合わせた合金も使用できる。例えば、リチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等が挙げられる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数を組み合わせて併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成であってもよく、多層構成であってもよい。また、陰極と電子輸送層との間に、有機電子輸送材料とアルカリ金属とを共蒸着して形成される電子注入層を設けてもよい。この電子注入層は、駆動電圧の低電圧化に効果的である。
【００８８】
また、陽極及び陰極は、光を取り出すために、少なくともいずれか一方が透明又は半透明であることが望ましい。
【００８９】
尚、作製した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。
【００９０】
本発明の有機電界発光素子において、有機化合物からなる層は、種々の方法により得られる。一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤにより薄膜を形成する。あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００９１】
上記結着樹脂としては、広範囲な結着性樹脂より選択でき、例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独又は共重合体ポリマーとして１種又は２種以上混合してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９３】
（１）発光層を構成する材料
各実施例及び比較例において、図１に示される有機電界発光素子を作製した。このとき発光層を構成する材料として、以下に示す化合物を使用した。
【００９４】
【化４】
2008294404.tif 000011
【００９５】
以下に化合物Ａ１の合成方法を示す。
【００９６】
【化５】
2008294404.tif 000012
【００９７】
５００ｍｌの三ツ口フラスコに以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
２，７−ジブロモ−９，９−ジメチルフルオレン[１]：２．０ｇ(５．６８ｍｍｏｌ)
ピレン−１−ボロン酸［２］：４．２ｇ（１７．０ｍｍｏｌ）
トルエン：１２０ｍｌ
エタノール：６０ｍｌ
【００９８】
次に、反応溶液を、窒素雰囲気下室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム２４ｇと水１２０ｍｌとからなる水溶液を滴下した。次に、反応溶液中にテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．３３ｇ（０．２８ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を室温で３０分攪拌した後、７７℃に加熱しながら５時間攪拌した。反応終了後、有機層をクロロホルムで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、この有機層をろ過し、溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、化合物［３］を白色結晶として３．０ｇ（収率８９％）得た。
【００９９】
【化６】
2008294404.tif 000013
【０１００】
５００ｍｌの三ツ口フラスコに以下の試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［３］：３．５１ｇ（５．８９ｍｍｏｌ）
ｔｅｒｔ−ブチルクロライド：１．６４ｇ（１７．６７ｍｍｏｌ）
ジクロロメタン：２００ｍｌ
【０１０１】
次に、反応溶液を０℃で攪拌しながら、塩化アルミニウム１．７１ｇ（１３．０ｍｍｏｌ）を少量ずつ添加した。次に、反応溶媒を０℃で３０分攪拌した後、室温に昇温してから５時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を水２００ｍｌ中に開けた後、有機層をクロロホルムで抽出した。次に、この有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、この有機層をろ過し溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、化合物Ａ１を白色結晶として３．５３ｇ（収率８４％）得た。
【０１０２】
以下に化合物Ｂ１の合成方法を示す。
【０１０３】
【化７】
2008294404.tif 000014
【０１０４】
２００ｍｌの三ツ口フラスコに以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［１１］：０．９２４ｇ（１．７０ｍｍｏｌ）
化合物［１２］：０．９５７ｇ（３．４０ｍｍｏｌ）
ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド：０．６５ｇ（６．８０ｍｍｏｌ）
キシレン：１００ｍｌ
【０１０５】
次に、反応溶液を窒素雰囲気下室温で攪拌しながら、以下に示す試薬を順次添加した。
トリ−ｔｅｒｔ−ブチルフォスフィン：３４．４ｍｇ（０．１７ｍｍｏｌ）
パラジウムジベンジリデンアセトン：４８．９ｍｇ（０．０８５ｍｍｏｌ）
【０１０６】
次に、反応溶液を１２５℃に加熱し３時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、この有機層をろ過し溶媒を減圧留去することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、化合物Ｂ１を黄白色結晶として０．９２０ｇ（収率７２．７％）得た。
【０１０７】
質量分析法により、この化合物のＭ+である７４３．５を確認した。また、ＤＳＣ示差走査熱量分析法により、融点が３２３℃であることを確認した。
【０１０８】
以下に化合物Ｃ１の合成方法を示す。
【０１０９】
【化８】
2008294404.tif 000015
【０１１０】
ａ）中間体化合物［２１］の合成
中間体化合物［２１］は、２，７−ジターシャリブチルフルオレン（シグマアルドリッチ社）を原料にして、モノブロモ化、ジメチル化を行うことで得られる。
【０１１１】
ｂ）化合物Ｃ１の合成
２００ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［２１］：０．６６ｇ（１．７０ｍｍｏｌ）
化合物［２２］：０．６５６ｇ（２．００ｍｍｏｌ）
トルエン：１２０ｍｌ
エタノ−ル：２０ｍｌ
【０１１２】
次に、反応溶液を窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム１０ｇと水１００ｍｌとからなる水溶液を滴下し、次いでテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．２０ｇ（０．１７０ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を７７℃に加熱し５時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、この有機層をろ過し溶媒を減圧留去することで組成生物を得た。次に、この組成生物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、化合物Ｃ１を黄白色結晶として０．５１８ｇ（収率：６０．１％）得た。
【０１１３】
質量分析法により、この化合物のＭ+である５０６．３を確認した。
【０１１４】
（２）発光層を構成する材料の物性評価
上記に示した発光層を構成する材料について、物性の評価を行った。
【０１１５】
（ａ）最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー
大気下光電子分光法（理研機器製、測定器名：ＡＣ−１）を用いて測定した。
【０１１６】
（ｂ）エネルギーギャップ
可視光−紫外吸収スペクトルから求めた。具体的には、ガラス基板上に発光層を構成する材料を成膜して、その薄膜について可視光−紫外吸収スペクトルを測定し、その吸収スペクトルの吸収端から求めた。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。
【０１１７】
（ｃ）最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー
上記したエネルギーギャップ及びＨＯＭＯエネルギーのそれぞれの測定値から算出した。具体的には、下記の式から算出した。
【０１１８】
【数６】
2008294404.tif 000016
【０１１９】
（ｄ）正孔移動度、電子移動度
電荷移動度測定用素子を作製して、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）法による過渡電流測定によって測定した。ここで電荷移動度測定用素子とは、ＩＴＯ付きガラス基板上に、バイポーラーホストからなる薄膜を、真空蒸着法により、膜厚２μｍ乃至４μｍで形成し、この薄膜上に対向電極としてアルミニウムを蒸着した素子をいう。この電荷移動度測定用素子の正孔移動度及び電子移動度について、ＴＯＦ測定装置（（株）オプテル社製、ＴＯＦ−３０１）を用いて、２０〜１００ｋＶ／ｃｍの電界強度で測定した。
【０１２０】
（３）発光層を構成する材料の物性評価の結果について
上記化合物Ａ１乃至Ａ３、Ｂ１及びＢ２、Ｃ１乃至Ｃ４について、ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ、エネルギーギャップについて評価を行った。結果を表１に示す。
【０１２１】
【表１】
2008294404.tif 000017
【０１２２】
（実施例１）
ガラス基板（基板１）上に、陽極２として酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて１３０ｎｍの膜厚で成膜した。これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。次に、ＵＶ／オゾン洗浄した。このように処理した基板を、透明導電性支持基板として用いた。
【０１２３】
次に、正孔輸送層３として、下記式の化合物１の濃度が０．１重量％であるクロロホルム溶液を調製した。
【０１２４】
【化９】
2008294404.tif 000018
【０１２５】
この溶液を上記のＩＴＯ電極上に滴下し、最初に回転数５００ＲＰＭで１０秒、次いで回転数１０００ＲＰＭで１分間スピンコートを行い、薄膜を形成した。次に、８０℃の真空オーブンで１０分間乾燥することで薄膜中の溶剤を完全に除去した。形成された正孔輸送層３の膜厚は１５ｎｍであった。
【０１２６】
次に発光層４を成膜した。バイポーラーホスト材料として化合物Ａ１を、発光性ドーパントとして化合物Ｂ１を、電子トラップ性ドーパントとして化合物Ｃ１を、それぞれ別のボートから同時に蒸着することにより発光層４を形成した。このとき、化合物Ａ１、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ１の濃度は、それぞれ８０モル％、１０モル％、１０モル％とした。また、発光層４の膜厚は２５ｎｍとした。
【０１２７】
次に、電子輸送層５として、下記式のＢＰｈｅｎを真空蒸着した。このとき、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上０．３ｎｍ／ｓｅｃ以下程度とした。また、電子輸送層５の膜厚は２５ｎｍとした。
【０１２８】
【化１０】
2008294404.tif 000019
【０１２９】
次に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を、真空蒸着法により電子輸送層５の上に膜厚０．５ｎｍで形成した。このとき、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａとし、成膜速度を、０．０５ｎｍ／ｓｅｃとした。次に、真空蒸着法により膜厚１５０ｎｍのアルミニウム膜を形成した。このとき、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａとし、成膜速度を、１．０ｎｍ／ｓｅｃ以上１．２ｎｍ／ｓｅｃ以下とした。ここで、フッ化リチウム膜及びアルミニウム膜は、いずれも電子注入電極（陰極６）として機能する。
【０１３０】
次に、水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせ、アクリル樹脂系接着材で封止した。以上のようにして有機電界発光素子を作製した。
【０１３１】
得られた有機電界発光素子について、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、アルミニウム電極（陰極６）を負極にして、４．５Ｖの電圧を印加した。この結果、発光輝度４２００ｃｄ／ｍ2、発光効率４．０ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６０ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間が約１０００時間と長かった。
【０１３２】
次に、発光層４自体の電荷移動度を評価するために以下の実験を行った。
【０１３３】
まず電荷移動度測定用素子を作製した。具体的には、ＩＴＯ付ガラス基板上に、化合物Ａ１、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ１を共蒸着して、化合物Ａ１、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ１の濃度が、それぞれ８０モル％、１０モル％、１０モル％となるような薄膜を形成した。このとき膜厚を３．２μｍとした。この薄膜上に、アルミニウム膜を真空蒸着法により膜厚１５０ｎｍで形成した。次に、素子の成膜面に水分が吸着して素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせ、ＵＶ系接着材を充填硬化させた。このようにして、電荷移動度測定用素子を得た。
【０１３４】
尚、ＩＴＯ付ガラス基板上に、化合物Ａ１のみからなる薄膜を、真空蒸着により、膜厚２．５μｍで形成させた以外は、上記の電荷移動度測定用素子と同じ方法で作製したものを比較サンプルとして用意した。
【０１３５】
この電荷移動度測定用素子について、タイムオブフライト測定装置（（株）オプテル社製、ＴＯＦ−３０１）を用いて、電荷移動度を測定した。
【０１３６】
比較サンプルの測定から、バイポーラーホスト材料Ａ１の正孔移動度は１．７×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ、電子移動度は１．３×１０-3ｃｍ2／Ｖｓであった。（印加電場は３６ｋＶ／ｃｍ）作製した電荷移動度測定用素子の電荷移動度は、正孔、電子のいずれも、比較サンプルに対して１／１０以下であることがわかった。また、正孔移動度は、１．２×１０-7ｃｍ2／Ｖｓであり、１０-5ｃｍ2／Ｖｓよりも充分に小さかった。
【０１３７】
（比較例１）
実施例１において、化合物Ａ１及び化合物Ｂ１の濃度を、それぞれ９０モル％、１０モル％となるように共蒸着して、発光層４を形成した以外は、実施例１と同様にして電界発光素子を作製した。
【０１３８】
得られた素子に、４．５Ｖの電圧を印加したところ、発光輝度４３００ｃｄ／ｍ2、発光効率４．２ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６０ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間は約２００時間と、実施例１に比較して短かった。
【０１３９】
次に、発光層４自体の電荷移動度を評価するために、この発光層と同じ混合比の薄膜を膜厚２．１μｍで作製した電荷移動度測定用素子について、電荷移動度を測定した。作製した電荷移動度測定用素子の電子移動度は、６．５×１０-4ｃｍ2／Ｖｓであった。これは、バイポーラーホスト（化合物Ａ１）の１／２程度であった。
【０１４０】
（比較例２）
実施例１において、化合物Ａ１、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ２の濃度が、それぞれ８５モル％、１０モル％、５モル％となるように共蒸着することで、発光層４を形成した以外は、実施例１と同様に素子を作製した。
【０１４１】
得られた素子に、４．５Ｖの電圧を印加したところ、発光輝度３８００ｃｄ／ｍ2、発光効率３．６ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６０ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間は約８２０時間であった。実施例１と比較し、発光効率が低く、また、駆動寿命が短いのは、バイポーラーホストＡ１よりも電子トラップ性ドーパントＣ２のエネルギーギャップが小さいためと考えられる。
【０１４２】
次に、発光層４自体の電荷移動度を評価するために、この発光層と同じ混合比の薄膜を膜厚２．６μｍで形成した電荷移動度測定用素子について、電荷移動度を測定した。作製した電荷移動度測定用素子の正孔移動度及び電子移動度は、それぞれ１．４×１０-7ｃｍ2／Ｖｓ、９．０×１０-6ｃｍ2／Ｖｓであった。この結果より、電荷移動度をホスト化合物の１／１０以下にすることができた。また、正孔移動度は、１．４×１０-7ｃｍ2／Ｖｓであり、１０-5ｃｍ2／Ｖｓよりも充分に小さかった。
【０１４３】
（比較例３）
実施例１において、化合物Ａ１、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ３の濃度が、それぞれ８０モル％、１０モル％、１０モル％となるように共蒸着することで、発光層４を形成した以外は、実施例１と同様に素子を作製した。
【０１４４】
得られた素子に、４．５Ｖの電圧を印加したところ、発光輝度３８００ｃｄ／ｍ2、発光効率３．９ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６０ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間は約６０時間と短かった。
【０１４５】
次に、発光層４自体の電荷移動度を評価するために、この発光層と同じ混合比の薄膜を膜厚２．３μｍで形成した電荷移動度測定用素子について、電荷移動度を測定した。作製した電荷移動度測定用素子の電子移動度は、１．１×１０-3ｃｍ2／Ｖｓであり、バイポーラーホストである化合物Ａ１と同程度であった。電子移動度が化合物Ａ１と同程度である理由としては、化合物Ａ１のＬＵＭＯエネルギーと、化合物Ｃ３のＬＵＭＯエネルギーの差が、０．０２ｅＶであるため、化合物Ｃ３が電子トラップ性ドーパントとして機能しなかったからであると考えられる。
【０１４６】
（比較例４）
実施例１において、化合物Ａ３、化合物Ｂ１及び化合物Ｃ１の濃度が、それぞれ８５モル％、１０モル％、５モル％となるように共蒸着することで、発光層４を形成した以外は、実施例１と同様に素子を作製した。
【０１４７】
得られた素子に、４．５Ｖの電圧を印加したところ、発光輝度１２００ｃｄ／ｍ2、発光効率２．３ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６０ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間は約３０時間と短かった。
【０１４８】
発光効率及び駆動寿命が短いのは、化合物Ａ３の正孔移動度が１０-7ｃｍ2／Ｖｓと遅いためと推察される。
【０１４９】
（実施例２）
実施例１と同じ方法により、ガラス基板（基板１）上に、陽極２を形成した。次に、下記式の化合物２を用いて、実施例１と同様の方法で正孔輸送層３を形成した。
【０１５０】
【化１１】
2008294404.tif 000020
【０１５１】
次に、化合物Ａ２、化合物Ｂ２及び化合物Ｃ４の濃度が、それぞれ８５モル％、５モル％、１０モル％となるように共蒸着することで、発光層４を形成した。このとき、発光層４の膜厚を２５ｎｍとした。
【０１５２】
次に、電子輸送層５として、２，９−ビス［２−（９，９−ジメチルフルオレニル）］フェナントロリンを、実施例１と同様に形成し、電子注入電極を実施例１と同様に形成した。
【０１５３】
この後、実施例１と同様の方法で封止処理を行うことにより有機電界発光素子を得た。
【０１５４】
得られた有機電界発光素子について、ＩＴＯ電極（陽極）を正極、アルミニウム電極（陰極）を負極にして、４．５Ｖの電圧を印加した。この結果、発光輝度１５００ｃｄ／ｍ2、発光効率４．５ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６５ｎｍの、化合物Ｂ２に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間が約４００時間と長かった。
【０１５５】
次に化合物Ａ２の電荷移動度を測定したところ、正孔移動度は１．２×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ、電子移動度は７．０×１０-4ｃｍ2／Ｖｓであった。（印加電場は３６ｋＶ／ｃｍ）
【０１５６】
発光層４自体の正孔移動度及び電子移動度は、バイポーラーホスト（化合物Ａ２）の１／１０以下であった。
【０１５７】
（比較例５）
実施例２において、化合物Ａ２及び化合物Ｂ２の濃度が、それぞれ９５モル％、５モル％となるように共蒸着することで、発光層４を形成した以外は、実施例２と同様に素子を作製した。
【０１５８】
得られた素子に、４．５Ｖの電圧を印加したところ、発光輝度１６００ｃｄ／ｍ2、発光効率４．６ｌｍ／Ｗ、最大発光波長４６５ｎｍの、化合物Ｂ１に由来する青色の発光が観測された。さらに、この素子に窒素雰囲気下で電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ2に保ち電圧を印加したところ、輝度半減時間は約１５０時間と実施例２と比較して短かった。
【０１５９】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の有機電界発光素子における一実施形態を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は、バイポーラーホストに各種ドーパントを１０モル％添加したときのトラップの深さと正孔移動度との関係を示す図である。（Ｂ）は、バイポーラーホストに各種ドーパントを１０モル％添加したときのトラップの深さと電子移動度との関係を示す図である。
【図３】ドーパント濃度と電荷移動度との関係を示す図である。
【図４】発光層がホストとゲスト（発光性ドーパント）からなる場合における発光性励起子（ドーパント励起子）が生じる過程を示す概念図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１  基板
２  陽極
３  正孔輸送層
４  発光層
５  電子輸送層
６  陰極
１０  有機電界発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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