JP2002280183A

JP2002280183A - 有機ｅｌ素子および表示装置

Info

Publication number: JP2002280183A
Application number: JP2001398390A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Naito; 勝之内藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP4153694B2

Abstract

(57)【要約】【課題】励起一重項状態および励起三重項状態にある
ホスト分子の両方のエネルギーを効率よく利用し、高効
率、長寿命の有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】アノード（２）と、カソード（６）と、
アノード（２）とカソード（６）との間に配置された、
炭素−フッ素結合を有するπ電子共役ポリマーからなる
ホスト分子と、遷移金属錯体および直鎖状のπ電子共役
分子からなる群より選択される発光性色素分子とを含有
するポリマー発光層（４）とを有する有機ＥＬ素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機電界発光素子
（有機ＥＬ素子）および表示装置に関し、特にホスト分
子の励起三重項状態を利用する有機ＥＬ素子およびそれ
を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、自発光、薄型軽量、低
消費電力、フルカラー化可能といった特徴を有する。こ
のため、有機ＥＬ素子は液晶ディスプレイを凌駕する可
能性を有する次世代のディスプレイの候補と見なされて
いる。しかしながら、有機ＥＬ素子は発光効率が十分で
はなく、特に赤色発光や青色発光の有機ＥＬ素子は発光
効率の改善が求められている。

【０００３】高輝度、長寿命の有機ＥＬ素子を実現する
ために、ホスト分子の励起三重項状態を利用する方法が
知られている。電極から注入された電子と正孔は発光層
の中で再結合してホスト分子を電子励起する。その際、
励起一重項状態が生成する確率と、励起三重項状態が生
成する確率は約１：３の割合である。励起一重項状態は
発光性色素分子を発光させるのに寄与するが、一般に励
起三重項状態は発光性分子の発光には寄与しない。しか
しながら、希土類金属錯体や直鎖状のπ電子共役分子の
ように、エネルギー準位が高度に縮退している発光性色
素分子を使用した場合には、励起一重項状態のホスト分
子から色素分子へのエネルギー移動だけでなく、励起三
重項状態のホスト分子から色素分子へのエネルギー移動
を利用して、色素分子を発光させることができる。この
ような観点から、希土類金属錯体をホスト分子中にドー
ピングし、励起三重項状態のホスト分子のエネルギーを
希土類金属錯体に移動させて、希土類金属イオンを発光
させることが提案されている（特開平８−３１９４８２
号公報）。

【０００４】しかしながら、従来知られているホスト分
子は、励起三重項状態のエネルギー準位が励起一重項状
態のエネルギー準位と比べると著しく低い。このため、
励起三重項状態のホスト分子からのエネルギー移動が容
易になるように発光性色素分子の材料を選択すると、励
起一重項状態にあるホスト分子のエネルギーの利用効率
が低下する。この結果、従来の有機ＥＬ素子は発光効率
をそれほど向上することができなかった。

【０００５】上述したように、従来の有機ＥＬ素子で
は、ホスト分子の励起一重項状態のエネルギーと励起三
重項状態のエネルギーとの両方を効率よく利用して発光
性色素分子を効率よく発光させることができなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、励起
一重項状態および励起三重項状態にあるホスト分子の両
方のエネルギーを効率よく利用し、高効率、長寿命の有
機ＥＬ素子およびこれを用いた表示装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る有
機ＥＬ素子は、アノードと、カソードと、炭素−フッ素
結合を有するπ電子共役ポリマーからなるホスト分子と
励起一重項状態および励起三重項状態の前記ホスト分子
のエネルギーが移動可能な発光性色素分子とを含有し、
前記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマ
ー発光層とを有する。

【０００８】本発明の他の態様に係る有機ＥＬ素子は、
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソード
との間に配置された、炭素−フッ素結合を有するπ電子
共役ポリマーからなるホスト分子と、遷移金属錯体およ
び直鎖状のπ電子共役分子からなる群より選択される少
なくとも１種の発光性色素分子とを含有するポリマー発
光層とを有する。

【０００９】本発明の一態様に係る表示装置は、二次元
的に配列された画素を有し、前記画素は発光色の異なる
複数種の有機ＥＬ素子を含み、各有機ＥＬ素子は、アノ
ードと、カソードと、アノードとカソードとの間に配置
されたポリマー発光層とを有し、少なくとも１種の有機
ＥＬ素子のポリマー発光層は、炭素−フッ素結合を有す
るπ電子共役ポリマーからなるホスト分子と、遷移金属
錯体および直鎖状のπ電子共役分子からなる群より選択
される発光性色素分子とを含有する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態に係る
有機ＥＬ素子を示す。図１に示す有機ＥＬ素子７は基板
１表面に形成されている。この有機ＥＬ素子７は、基板
１上に、アノード２、正孔輸送層３、ホスト分子中に発
光性色素分子をドーピングしたポリマー発光層４、電子
輸送層またはバッファ層５およびカソード６を順次積層
した構造を有する。

【００１１】図２を参照して、発光性色素分子の発光メ
カニズムを模式的に示す。アノード２から供給された正
孔は正孔輸送層３を通してポリマー発光層４へ、カソー
ド６から供給された電子は電子輸送層またはバッファ層
５を通してポリマー発光層４へ達する。その結果、ポリ
マー発光層４中で正孔と電子が再結合してポリマー発光
層４中のホスト分子が励起される。励起されたホスト分
子は一重項状態と三重項状態との２つのエネルギー状態
を持つ。

【００１２】図２においては、ホスト分子について、基
底状態のエネルギー準位をＳ０、励起一重項状態のエネ
ルギー準位をＳ１、励起三重項状態のエネルギー準位を
Ｔ１と表示している。発光性色素分子としては、エネル
ギー準位が縮退しており、励起状態において狭い領域に
複数のエネルギー準位Ｅ１を持ち、基底状態においても
狭い領域に複数のエネルギー準位Ｅ０を持つものが用い
られる。このような発光性色素分子は、様々なエネルギ
ー準位にある他の分子からエネルギーを効率よく受ける
ことができる。

【００１３】前述したように、従来知られているホスト
分子は、励起三重項状態のエネルギー準位が励起一重項
状態のエネルギー準位と比べると著しく低いため、励起
一重項状態のエネルギーと励起三重項状態のエネルギー
との両方を効率よく利用することができなかった。これ
に対して、図２に示されるように、励起一重項状態のエ
ネルギー準位Ｓ１と励起三重項状態のエネルギー準位Ｔ
１の差Δが小さいホスト分子を用いれば、ホスト分子か
ら発光性色素分子へのエネルギー移動が全体として効率
的に起こることが予想される。

【００１４】本実施形態において用いられるホスト分子
は、炭素−フッ素結合を有するπ電子共役ポリマーであ
る。本発明者は、π電子共役ポリマーを構成する炭素原
子に結合した水素の一部をフッ素原子で置換すると、そ
のポリマーの励起一重項状態のエネルギーと励起三重項
状態のエネルギーとの差Δを小さくできることを見出し
た。すなわち、パイ電子共役系を形成しているポリマー
に炭素−フッ素結合を導入すると、励起一重項状態のエ
ネルギーが励起三重項状態のエネルギーよりも相対的に
安定化するため、Δは小さくなる。フッ素原子が置換さ
れる炭素原子が、π電子共役系の炭素原子またはπ電子
共役系の炭素原子に隣接する炭素原子であると、Δがよ
り小さくなる。π電子共役系の炭素原子とは、共役二重
結合を有するか、または芳香族炭素原子である。フェニ
レン骨格またはフルオレン骨格を有するパイ電子共役ポ
リマーでは、Δがより小さくなる。したがって、このよ
うなホスト分子とエネルギー準位が高度に縮退した発光
性色素分子とを組み合わせることにより、ホスト分子か
ら発光性色素分子へのエネルギー移動の効率が向上す
る。

【００１５】また、炭素−フッ素結合の赤外吸収は約１
０００ｃｍ^-1にあり、炭素−水素結合の約３０００ｃｍ
^-1と比べると小さく、大きな電子励起エネルギーと共鳴
しにくく、無輻射熱失活（励起状態から熱振動としてエ
ネルギーを放出して基底状態に戻ること）が起こりにく
くなる。このため、励起状態にあるホスト分子は発光性
色素分子に効率よくエネルギーを移動させ、発光性色素
分子が基底状態に戻るときに蛍光や燐光の発光効率が向
上する。

【００１６】また、一般的にパイ電子共役ポリマーは正
孔注入性には優れるが、電子注入性には劣る。一方、炭
素−フッ素結合を有するパイ電子共役ポリマーは、最低
空軌道 lowest unoccupied molecular orbital （ＬＵ
ＭＯ）が低下して、両キャリアー注入性または電子注入
性になるため、正孔と電子との再結合も起こりやすくな
る。

【００１７】これらの作用により、本実施形態の有機Ｅ
Ｌ素子は発光効率が向上し、そのため駆動電圧を低くで
き、長寿命化も可能となる。

【００１８】以下、本実施形態の有機ＥＬ素子に用いら
れる材料について、より詳細に説明する。

【００１９】本実施形態において用いられる発光性色素
分子は、前述したようにエネルギー準位が高度に縮退し
ており、励起一重項状態および励起三重項状態にあるホ
スト分子からのエネルギー移動が効率的に行われる材料
からなる。このような発光性色素分子は、遷移金属錯体
および直鎖状のπ電子共役分子からなる群より選択され
る。

【００２０】例えば、発光中心がイリジウムイオンなど
のようにｄ電子を持つ遷移金属である錯体は、ｄ電子の
軌道が縮退している。また、直鎖状のπ電子共役分子
は、パイ電子の軌道が縮退しており、かつ分子構造が直
線状でありスピンとスピンとの間の距離が長いため相互
作用を弱くすることができる。なお、π電子共役分子は
オリゴマーでもポリマーでもよい。遷移金属錯体として
は、例えば発光中心がユーロピウムイオンのようなｆ電
子を有する希土類金属である錯体がさらに好ましい。

【００２１】具体的な発光性色素分子としては、例えば
下記化学式（Ｄ１）〜（Ｄ８）で表される化合物が挙げ
られる。

【００２２】

【化１】

【００２３】

【化２】

【００２４】発光性色素分子は、実質的に有機ＥＬ素子
の発光色を決定する。例えば遷移金属錯体を使用すると
きには、遷移金属イオンやリガンドを選択することによ
り発光波長を調整することができる。直鎖状のπ電子共
役分子を使用するときには、その骨格などを選択するこ
とにより発光波長を調整することができる。

【００２５】本実施形態において用いられるホスト分子
は、炭素−フッ素結合を有するπ電子共役ポリマーであ
る。π電子共役ポリマーは二重結合と一重結合が交互に
配列した主鎖を有する。二重結合部分は、芳香環、ヘテ
ロ芳香環でもよい。前述したように、ホスト分子は、π
電子共役系の炭素原子またはπ電子共役系の炭素原子に
隣接する炭素原子にフッ素原子が結合したπ電子共役ポ
リマーであることが好ましい。また、ホスト分子は、フ
ェニレン骨格またはフルオレン骨格を有するπ電子共役
ポリマーであることが好ましい。フェニレン骨格やフル
オレン骨格は安定性に優れているうえに、バンドギャッ
プを広くすることが可能であり、ホスト分子として好ま
しい。フルオレン骨格中のベンゼン骨格を連結する炭素
原子はフルオレン骨格に平面性を付与するとともに、π
電子共役系の炭素原子と考えることができる。

【００２６】具体的なホスト分子としては下記化学式
（Ｈ１）〜（Ｈ１１）で表される化合物が挙げられる。
ただし、前述した条件を満たしていれば、これらの化合
物に限られるわけではない。

【００２７】

【化３】

【００２８】なお、励起三重項状態のホスト分子から発
光性色素分子へのエネルギー移動が生じるかどうかは、
以下のように測定によって確認できる。例えば、ホスト
分子単体の燐光スペクトルが発光性色素分子の吸収スペ
クトルと重なっていれば、エネルギー移動が起こること
がわかる。また、電子スピン共鳴スペクトルや時間分解
燐光スペクトルにより測定される励起三重項状態のホス
ト分子の寿命が、ホスト分子に発光性色素分子の添加し
たときの方が添加していないときよりも短くなった場合
には、エネルギー移動が起こっていることが直接的にわ
かる。

【００２９】本実施形態の有機ＥＬ素子のポリマー発光
層は、上記のようなホスト分子と発光性色素分子とを含
有する。ホスト分子中にドーピングされる発光性色素分
子の量は、ホスト分子に対して０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ
％程度とすることが好ましい。発光性色素分子が５ｗｔ
％を超えると、濃度消光やポリマー発光層の不均一化と
いう問題が生じるおそれがある。発光性色素分子が０．
０１ｗｔ％より少ないと、ポリマー発光層の輝度が低減
する。

【００３０】ポリマー発光層の厚さは、５ｎｍ〜２００
ｎｍ程度とすることが望ましい。ポリマー発光層の厚さ
が２００ｎｍよりも厚いと、駆動電圧を高くしなければ
ならず、また注入された電子または正孔が失活して再結
合する確率が低下し、ポリマー発光層の発光効率が低下
するおそれがある。ポリマー発光層の厚さが５ｎｍより
も薄いと、均一な成膜が困難となり、素子毎の発光特性
にばらつきが生じるおそれがある。ただし、ポリマー発
光層に含まれる材料が、電荷輸送能または電子輸送能も
兼ね備える場合には、ポリマー発光層中での電子または
正孔の失活が低減されるため、その厚さを比較的大きく
することができる。この場合、ポリマー発光層の厚さは
３０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とすることが好ましい。

【００３１】本実施形態の有機ＥＬ素子においては、電
子輸送層または正孔輸送層は必ずしも設ける必要はな
い。例えば、前述したようにポリマー発光層に含まれる
材料が電子輸送能または正孔輸送能も兼ね備える場合に
は、電子輸送層または正孔輸送層を形成する必要はな
い。

【００３２】電子輸送層はカソードから供給された電子
を失活させることなくポリマー発光層に輸送する機能を
有し、いわゆるｎ型半導体材料が用いられる。正孔輸送
層はアノードから供給された正孔を失活させることなく
ポリマー発光層へ輸送する機能を有し、いわゆるｐ型半
導体材料が用いられる。

【００３３】正孔輸送層に使用される具体的な材料を下
記化学式（Ａ１）〜（Ａ２１）に示す。電子輸送層に使
用される具体的な材料を下記化学式（Ｂ１）〜（Ｂ１
０）に示す。

【００３４】

【化４】

【００３５】

【化５】

【００３６】

【化６】

【００３７】電子輸送層または正孔輸送層の厚さは、３
０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とすることが望ましい。３０ｎ
ｍに満たないと、前述した機能が十分に働かなくなるお
それがあり、２００ｎｍよりも厚いと電子輸送層中での
電子の失活または正孔輸送層中での正孔の失活が多くな
り、発光層の発光効率が低減するおそれがある。

【００３８】また、図１には記載していないが、必要に
応じ、アノードに隣接して正孔注入層を、カソードに隣
接して電子注入層を形成してもよい。

【００３９】正孔注入層は、アノード−正孔輸送層間ま
たはアノード−ポリマー発光層間のバッファ層として機
能する。正孔注入層に中間的なエネルギー準位を有する
材料を使用することで、アノードからポリマー発光層へ
の正孔注入を促進することが可能になる。また、正孔注
入層は、カソードからポリマー発光層へ供給された正孔
が、ポリマー発光層を通過してアノードに到達するのを
防ぐことができる。そのため、正孔注入層を形成するこ
とによって、ポリマー発光層中での再結合確率が向上
し、ポリマー発光層の発光効率が向上する。

【００４０】電子注入層は、カソード−電子輸送層間ま
たはカソード−ポリマー発光層間のバッファ層として機
能する。電子注入層に中間的なエネルギー準位を有する
材料を使用することで、カソードからポリマー発光層へ
の電子注入を促進することが可能になる。また、電子注
入層は、アノードからポリマー発光層へ供給された電子
が、ポリマー発光層を通過してカソードに到達するのを
防ぐことができる。そのため、電子注入層を形成するこ
とによって、ポリマー発光層中での再結合確率が向上
し、ポリマー発光層の発光効率が向上する。

【００４１】アノードおよびカソードは導電性材料で形
成される。アノードおよびカソードのうち、発光面側に
配置される電極には、例えばＩＴＯなどの透明導電性酸
化物が使用される。基板の材料は特に限定されないが、
基板側を発光面として使用する場合にはガラスなどの透
明基板が使用される。

【００４２】本実施形態の有機ＥＬ素子は、基板上に上
述した各層を図１と逆の順序で積層した構造を有してい
ても構わない。有機ＥＬ素子表面を絶縁材料からなる封
止膜で覆い、素子の強度、耐水性などを向上させてもよ
い。封止膜を素子の発光面に形成する場合には、封止膜
にも透明性材料が使用される。

【００４３】次に、本発明の一実施形態に係る表示装置
について説明する。図３は、本実施形態の表示装置を示
す概略断面図である。ガラスなどの絶縁透明基板３１表
面に絶縁材料からなる隔壁３４が形成されている。隔壁
３４で分離された各セルには、発光色の異なる３種の有
機ＥＬ素子が形成されている。すなわち、基板３１表面
にＩＴＯなどの透明導電酸化物で形成されたアノード３
３、正孔輸送層３５、電子輸送能を持つポリマー発光層
３６、３７または３８、反射性金属で形成されたカソー
ド３９が順次形成された３つの有機ＥＬ素子が隔壁３４
によって分離されて形成されている。ポリマー発光層３
６は赤（Ｒ）の発光を示す発光性色素分子が、ポリマー
発光層３７は緑（Ｇ）の発光を示す発光性色素分子が、
ポリマー発光層３８は青（Ｂ）の発光を示す発光性色素
分子をそれぞれ含んでいる。これらの有機ＥＬ素子は、
それぞれトランジスタ３２に接続されている。さらに、
これらの有機ＥＬ素子の最上層には封止膜４０が形成さ
れている。

【００４４】これらの３つの有機ＥＬ素子によって１画
素が形成されている。トランジスタ３２によって、所望
の有機ＥＬ素子のアノード−カソード間に電圧を印加す
ることにより、ポリマー発光層３６、３７または３８か
ら所望の色の光を発光させる。この発光は、透明基板１
側から観測することができる。図３に示すような画素を
２次元的に配列することにより、表示装置を作製するこ
とができる。

【００４５】なお、本実施形態の表示装置では、１画素
を形成する３つの有機ＥＬ素子の全てが、炭素−フッ素
結合を有するπ電子共役ポリマーからなるホスト分子と
遷移金属錯体および直鎖状のπ電子共役分子からなる群
より選択される発光性色素分子とを含有するポリマー発
光層を有している必要はない。例えば、従来の赤色発光
や青色発光の有機ＥＬ素子は、緑色発光有機ＥＬ素子に
比べて、輝度が低い。そこで、赤色発光および青色発光
の有機ＥＬ素子のみに炭素−フッ素結合を有するπ電子
共役ポリマーからなるホスト分子と遷移金属錯体および
直鎖状のπ電子共役分子からなる群より選択される発光
性色素分子とを含有するポリマー発光層を使用し、緑色
発光有機ＥＬ素子には従来の有機ＥＬ素子を使用するこ
ともできる。

【００４６】また、以上においては、ポリマー発光層中
で電子および正孔を再結合させてホスト分子を励起させ
方法を説明したが、必ずしもこの方法に限らない。例え
ばホスト分子に励起光を照射して励起させることにより
ポリマー発光層を発光させることも可能である。

【００４７】

【実施例】実施例１アノードとしてのＩＴＯ層が形成されたガラス基板に紫
外線およびオゾン洗浄を施した後、アノード表面に前述
した化学式（Ａ２１）に示す化合物からなる膜厚３０ｎ
ｍの正孔輸送層をスピンコートにより形成した。

【００４８】化学式（Ｄ４）に示すユーロピウム錯体か
らなる発光性色素分子を０．５ｗｔ％添加した化学式
（Ｈ９）に示すπ電子共役ポリマーからなるホスト分子
を準備し、これを正孔輸送層表面にスピンコートにより
成膜し、膜厚１００ｎｍのポリマー発光層を形成した。

【００４９】さらにポリマー発光層表面にカソードして
Ｂａ（バリウム）層を膜厚２００ｎｍで成膜して有機Ｅ
Ｌ素子を作製した。得られた有機ＥＬ素子を乾燥グロー
ブボックス内で密封パッケージした。

【００５０】この有機ＥＬ素子に１３Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動させ、発
光特性を調べた。その結果、赤色の発光を示し、輝度は
６００ｃｄ／ｍ²であった。この有機ＥＬ素子を同じ条
件で連続して駆動させて輝度半減寿命を測定したところ
１１０００時間であった。また、ホスト分子の励起三重
項状態の寿命を電子スピン共鳴スペクトルの測定から求
めたところ５０μｓであった。

【００５１】一方、発光性色素分子を非共存下でホスト
分子の励起三重項状態の寿命を時間分解燐光スペクトル
の測定から求めたところ１ｍｓであった。

【００５２】すなわち、本実施例の有機ＥＬ素子におい
てはホスト分子の励起三重項状態の寿命が短くなってお
り、励起三重項状態のホスト分子のエネルギーが発光性
色素分子に移動していることが確認できた。

【００５３】比較例１ホスト分子として、化学式（Ｈ９）に示す化合物の代わ
りに以下の化学式（Ｈ１２）に示す炭素−フッ素結合を
持たないπ電子共役ポリマーを用いることを除いては、
実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製し、さらに乾
燥グローブボックス内で密封パッケージした。

【００５４】この有機ＥＬ素子に１５Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動させ、発
光特性を調べた。その結果、赤色の発光を示し、輝度は
４５０ｃｄ／ｍ²であった。このように比較例１では、
実施例１と比較して駆動電圧を高めたにもかかわらず輝
度が低減していた。

【００５５】実施例１および比較例１の結果から、ホス
ト分子の一部にフッ素原子を置換することで発光特性が
向上することが分かる。

【００５６】

【化７】

【００５７】比較例２発光性色素分子として、化学式（Ｄ４）に示す化合物の
代わりに、以下の化学式（Ｄ９）に示す化合物を用いる
ことを除いては、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を
作製し、さらに乾燥グローブボックス内で密封パッケー
ジした。化学式（Ｄ９）に示す化合物は、励起三重項状
態のホスト分子からのエネルギーは受けないが、励起一
重項状態のホスト分子からのエネルギーを受けて赤色の
発光を示す。

【００５８】この有機ＥＬ素子に１６Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動させ、発
光特性を調べた。その結果、赤色発光を示し、輝度は３
００ｃｄ／ｍ²であった。このように、比較例２では、
実施例１と比較して駆動電圧を高めたにもかかわらず輝
度が低減していた。

【００５９】

【化８】

【００６０】実施例２ホスト分子として化学式（Ｈ１０）に示す化合物を使用
したことを除き、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を
作製し、さらに乾燥グローブボックス内で密封パッケー
ジした。

【００６１】得られた有機ＥＬ素子の発光特性を実施例
１と同様にして調べたところ、赤色の発光を示し、輝度
は５５０ｃｄ／ｍ²であり、輝度半減寿命は１１０００
時間であった。

【００６２】また、実施例１と同様に、この有機ＥＬ素
子におけるホスト分子の励起三重項状態の寿命と、発光
性色素分子の非共存下でのホスト分子の励起三重項状態
の寿命を比較したところ、前者の寿命が６０μｓ、後者
の寿命が２ｍｓであった。

【００６３】実施例３発光性色素分子として、化学式（Ｄ４）に示すユーロピ
ウム錯体に代えて化学式（Ｄ５）に示す直鎖状のパイ電
子共役オリゴマーを用いたことを除いては実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子を作製し、さらに乾燥グローブボ
ックス内で密封パッケージした。

【００６４】この有機ＥＬ素子に１４Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動して発光
特性を調べた。その結果、赤色の発光を示し、輝度は５
００ｃｄ／ｍ²であった。輝度半減寿命は１２０００時
間であった。

【００６５】また、実施例１と同様に、この有機ＥＬ素
子におけるホスト分子の励起三重項状態の寿命と、発光
性色素分子の非共存下でのホスト分子の励起三重項状態
の寿命を比較したところ、前者の寿命が１００μｓ、後
者の寿命が１ｍｓであった。

【００６６】実施例４発光性色素分子として、化学式（Ｄ４）に示すユーロピ
ウム錯体に代えて化学式（Ｄ６）に示す直鎖状のパイ電
子共役系オリゴマーを用い、かつホスト分子として、化
学式（Ｈ９）に示す化合物の代わりに以下の化学式（Ｈ
１１）に示す化合物を用いたことを除き、実施例１と同
様にして有機ＥＬ素子を作製し、さらに乾燥グローブボ
ックス内で密封パッケージした。

【００６７】この有機ＥＬ素子に１２Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動して発光
特性を調べた。その結果、青色発光を示し、輝度は５０
０ｃｄ／ｍ²であった。輝度半減寿命は１２０００時間
であった。

【００６８】また、実施例１と同様に、この有機ＥＬ素
子におけるホスト分子の励起三重項状態の寿命と、発光
性色素分子の非共存下でのホスト分子の励起三重項状態
の寿命を比較したところ、前者の寿命が２０μｓ、後者
の寿命が５００μｓであった。

【００６９】実施例５発光性色素分子として、化学式（Ｄ４）に示すユーロピ
ウム錯体に代えて化学式（Ｄ８）に示す白金錯体を用い
た点を除き、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製
し、さらに乾燥グローブボックス内で密封パッケージし
た。

【００７０】この有機ＥＬ素子に１２Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動して発光
特性を調べた。その結果、赤色発光を示し、輝度は７０
０ｃｄ／ｍ²であった。輝度半減寿命は１１０００時間
であった。

【００７１】また、実施例１と同様に、この有機ＥＬ素
子におけるホスト分子の励起三重項状態の寿命と、発光
性色素分子の非共存下でのホスト分子の励起三重項状態
の寿命を比較したところ、前者の寿命が２０μｓ、後者
の寿命が１００μｓであった。

【００７２】実施例６発光性色素分子として、化学式（Ｄ４）に示すユーロピ
ウム錯体に代えて化学式（Ｄ７）に示すイリジウム錯体
を用いた点を除き、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子
を作製し、さらに乾燥グローブボックス内で密封パッケ
ージした。

【００７３】この有機ＥＬ素子に１２Ｖのバイアス電圧
を印加して２０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動して発光
特性を調べた。その結果、青緑色発光を示し、輝度は７
００ｃｄ／ｍ²であった。輝度半減寿命は１２０００時
間であった。

【００７４】また、実施例１と同様に、この有機ＥＬ素
子におけるホスト分子の励起三重項状態の寿命と、発光
性色素分子の非共存下でのホスト分子の励起三重項状態
の寿命を比較したところ、前者の寿命が１μｓ、後者の
寿命が５μｓであった。

【００７５】実施例７２．５インチ四方の表示装置を以下の材料を使用して作
製した。なお、各画素は３つの有機ＥＬ素子を含む図３
に示す構成とし、１画素のサイズを１００μｍ四方とな
るように作製した。

【００７６】基板１にガラス基板を用い、フォトレジス
トプロセスにより隔壁３４を格子状に形成した。アノー
ド３３は透明性導電材料であるＩＴＯ（インジウム−チ
ン−オキサイド）を膜厚５０ｎｍで製膜した。正孔輸送
層３５は以下の化学式（Ａ２２）に示すＰＥＤＯＴ・Ｐ
ＳＳ化合物をディッピング法により膜厚２０ｎｍで製膜
した。

【００７７】ポリマー発光層は画素を構成する３つの素
子にそれぞれ異なる材料を用いた。赤色発光のポリマー
発光層３６は、化学式（Ｈ１０）に示すホスト分子に化
学式（Ｄ４）に示す発光性色素分子を０．５ｗｔ％をド
ーピングした材料を用いた。緑色発光のポリマー発光層
３７は、化学式（Ｈ１０）に示すホスト分子に以下の化
学式（Ｄ１０）に示す発光性色素分子を０．５ｗｔ％の
ドーピングした材料を用いた。青色発光のポリマー発光
層３８は、化学式（Ｈ９）に示すホスト分子に化学式
（Ｄ６）に示す発光性色素分子を１ｗｔ％のドーピング
した材料を用いた。それぞれの材料を有機溶媒中に溶か
し、インクジェットプリンタによる印刷によって製膜し
て、いずれも膜厚８０ｎｍの各ポリマー発光層を形成し
た。

【００７８】

【化９】

【００７９】カソード３９には膜厚１００ｎｍのカルシ
ウムおよび膜厚３００ｎｍの銀を積層したものを用い
た。さらに、最表面に封止膜３０を形成して各画素をパ
ッケージした。

【００８０】このようにして作製された表示装置を２０
ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で駆動したときの輝度半減寿命
は１５０００時間であった。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、励
起一重項状態および励起三重項状態にあるホスト分子の
両方のエネルギーを効率よく利用し、高効率、長寿命の
有機ＥＬ素子およびこれを用いた表示装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子を示す
概略断面図。

【図２】発光性色素分子の発光メカニズムを説明するた
めの図。

【図３】本発明の一実施形態に係る表示装置を示す断面
図。

【符号の説明】

１…基板２…アノード３…正孔輸送層４…ポリマー発光層５…電子輸送層６…カソード７…有機ＥＬ素子３１…基板３２…トランジスタ３３…アノード３４…隔壁３５…正孔輸送層３６、３７、３８…ポリマー発光層３９…カソード４０…封止膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノードと、カソードと、炭素−フッ素結
合を有するπ電子共役ポリマーからなるホスト分子と励
起一重項状態および励起三重項状態の前記ホスト分子の
エネルギーが移動可能な発光性色素分子とを含有し、前
記アノードと前記カソードとの間に配置されたポリマー
発光層とを有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】アノードと、カソードと、前記アノードと
前記カソードとの間に配置された、炭素−フッ素結合を
有するπ電子共役ポリマーからなるホスト分子と、遷移
金属錯体および直鎖状のπ電子共役分子からなる群より
選択される少なくとも１種の発光性色素分子とを含有す
るポリマー発光層とを有することを特徴とする有機ＥＬ
素子。
【請求項３】前記ホスト分子は、π電子共役系の炭素原
子またはπ電子共役系の炭素原子に隣接する炭素原子に
結合したフッ素原子を有するπ電子共役ポリマーからな
ることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】前記π電子共役系の炭素原子は、共役二重
結合を有するか、または芳香族炭化水素であることを特
徴とする請求項３記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】前記ホスト分子は、ポリマー主鎖にフェニ
レン骨格またはフルオレン骨格を有するπ電子共役ポリ
マーからなることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ
素子。
【請求項６】前記発光性色素分子は、燐光を発光するこ
とを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】前記発光性色素分子は、希土類金属錯体で
あることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】前記ポリマー発光層は、前記ホスト分子
と、前記ホスト分子に対して約０．０１〜５ｗｔ％の割
合でドーピングされた発光性色素分子とを含有すること
を特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】前記アノードと前記ポリマー発光層との間
に正孔輸送層が設けられていることを特徴とする請求項
２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】前記カソードと前記ポリマー発光層との
間に電子輸送層またはバッファ層が設けられていること
を特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】二次元的に配列された画素を有し、前記
画素は発光色の異なる複数種の有機ＥＬ素子を含み、各
有機ＥＬ素子は、アノードと、カソードと、前記アノー
ドと前記カソードとの間に配置されたポリマー発光層と
を有し、少なくとも１種の有機ＥＬ素子のポリマー発光層は、炭
素−フッ素結合を有するπ電子共役ポリマーからなるホ
スト分子と、遷移金属錯体および直鎖状のπ電子共役分
子からなる群より選択される少なくとも１種の発光性色
素分子とを含有することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】炭素−フッ素結合を有するπ電子共役ポ
リマーからなるホスト分子と、遷移金属錯体および直鎖
状のπ電子共役分子からなる群より選択される発光性色
素分子とを含有するポリマー発光層を有する有機ＥＬ素
子は、少なくとも青色発光の有機ＥＬ素子であることを
特徴とする請求項１１記載の表示装置。