JP2002299062A - 有機電界発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】色純度を保ったまま発光効率を向上させるとと
もに、耐久性を改善された有機電界発光装置を供給する
ことを目的とする。 【解決手段】基板上に形成された第一電極上に、正孔輸
送層および少なくとも有機化合物からなる発光層を含む
薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機
電界発光装置において、発光層に用いられる発光材料の
希薄溶液中における蛍光スペクトルの半値幅が５０ｎｍ
以下であって、かつ前記薄膜層の正孔輸送層／発光層界
面から発光層側にある電極までの光路長ｄが、λ／８≦
ｄ≦３λ／８（λ：発光ピーク波長）にあることを特徴
とする有機電界発光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを
光に変換できる装置であって、表示素子、フラットパネ
ルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標
識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用
可能な有機電界発光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板上に形成された第一電極（陽極）か
ら注入された正孔と第二電極（陰極）から注入された電
子が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光
する有機積層薄膜発光装置の研究が近年活発に行われて
いる。この装置は、薄型、低駆動電圧下での高輝度発
光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴である。

【０００３】有機電界発光装置が高輝度に発光すること
は、コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって初めて示
された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１（１２）
２１、ｐ．９１３、１９８７）。コダック社の提示した
有機電界発光装置の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板
上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であり、電子
輸送性も併せ持ったトリス（８−キノリノラト）アルミ
ニウム、そして陰極としてＭｇ：Ａｇを順次設けたもの
であり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１０００カンデラ／平
方メートルの緑色発光が可能であった。現在の有機電界
発光装置は、基本的にはコダック社の構成を踏襲してお
り、基板上に第一電極、発光層を含む薄膜層および第二
電極が順次積層された構造をしている。薄膜層の構成
は、発光層のみの単層構造である場合もあるが、多くは
正孔輸送層や電子輸送層を設けた複数の積層構造であ
る。

【０００４】有機電界発光装置における問題点の一つと
して、発光効率や耐久性、色純度の問題が挙げられる。
発光効率が低いと、高輝度を要する画像の出力ができな
くなり、また所望の輝度を出力するための消費電力量が
多くなる。消費電力量は耐久性とも関わりが大きく、発
光効率を高めて消費電力量を抑えることは、連続駆動時
の輝度の低下を抑えることにつながる。従来は主に発光
材料やその他の材料の改良によって発光効率を向上させ
てきたが、色純度が高くなおかつ発光効率の高い発光材
料は少なく、特に赤色や青色では課題の解決が困難であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題を解決し、色純度を保ったまま、簡便な方法
によって発光装置の発光効率を向上させることを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
された第一電極上に、正孔輸送層および少なくとも有機
化合物からなる発光層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成
された第二電極とを含む有機電界発光装置において、発
光層に用いられる発光材料の希薄溶液中における蛍光ス
ペクトルの半値幅が５０ｎｍ以下であって、かつ前記薄
膜層の正孔輸送層／発光層界面から発光層側にある電極
までの光路長ｄが、λ／８≦ｄ≦３λ／８（λ：発光ピ
ーク波長）にあることを特徴とする有機電界発光装置で
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による有機電界発光
装置について説明する。

【０００８】有機化合物を発光層に用いた有機電界発光
装置では、光の取り出し効率（発光効率）が膜厚に応じ
て変化する現象が知られている。これは第一電極が透明
な陽極であり、第二電極が陰極である場合には、薄膜層
の発光部分から直接第一電極側へ放出された光と、第二
電極界面で反射された光とが干渉することによって起こ
る。発光部分とは、発光を司る化合物を含む発光層中
で、電子と正孔が再結合する領域を指し、実際には発光
層中にある拡がりをもっており、その拡がりは薄膜層を
形成する材料や、駆動電圧・電流値によって変化する。
本発明では薄膜層の発光部分を正孔輸送層／発光層界面
と定義し、発光効率に関与する膜厚として正孔輸送層／
発光層界面から第二電極までの膜厚を規定するものであ
る。

【０００９】干渉による光の取り出し強度と膜厚の関係
を以下に示す。直接第一電極側に放出される光の強度を
Ｅｄ、第二電極によって反射される光の強度をＥｒ、元
の発光強度をＥ、正孔輸送層／発光層界面から第二電極
までの膜厚をＬ、第二電極の振幅反射率をγ（０＜γ≦
１）、薄膜層中の屈折率をｎ、発光波長をλとおくと、
干渉光の強度Ｉは下式のようになる。この時第二電極界
面は固定端であり、反射光の位相はπずれるとして近似
している。

【００１０】 Ｉ＝｜Ｅｄ＋Ｅｒ｜² ＝｜Ｅ−γＥｃｏｓ（４πｎＬ／λ）｜² ＝Ｅ²｛１−γｃｏｓ（４πｎＬ／λ）｝² （１） この式から干渉光が少なくとも元の発光強度を弱めない
ためには、 （４ｍ＋１）π／２≦４πｄ／λ≦（４ｍ＋３）π／２ （２） （ｍ＝０，１，２，…） である必要がある。

【００１１】ここでｎＬを光路長ｄで表した。正確には
ｄ＝Σｄ_i＝Σｎ_iＬ_iである。すなわち正孔輸送層／発
光層界面から第二電極までの薄膜層に複数の層が含まれ
ている場合、各層の光路長を算出し、足し合わせること
により全体の光路長とする。

【００１２】反射光の強度は余弦曲線で振幅するとした
が、実際には膜厚が厚くなるにつれて振幅の値は減衰す
ることが知られている。また膜厚が厚いほど所望の電流
を流すために必要な駆動電圧が高くなり、実用に供しに
くくなる。従って、駆動電圧を低く保ち、発光強度を弱
めない膜厚条件は、式（２）の１次極大付近となるか
ら、ｍ＝０の場合であり、このときλ／８≦ｄ≦３λ／
８が得られる。さらに好ましくは３λ／１６≦ｄ≦５λ
／１６であり、最も好ましいのはｄ＝λ／４である。

【００１３】この光路長ｄは、正孔輸送層／発光層界面
に発光部分を有している場合であるが、前述のように、
発光部分は拡がりをもっており、その拡がりは薄膜層を
形成する材料や、駆動電圧・電流値によって変化する。
キャリアバランスによっては発光部分は正孔輸送層／発
光層界面だけでなく、発光層／電子輸送層もしくは第二
電極界面まで拡がっている場合もあり、この場合、定義
した光路長ｄと発光部分から反射面までの光路長が一致
しない。

【００１４】そこで発光部分が正孔輸送層／発光層界面
から光路長にしてｘｎｍ発光層の内側であった場合、発
光部分から反射面（第二電極界面）までの光路長ｄ_real
はｄ _real＝ｄ−ｘである。なお、実際の発光部分は発光
層内部でおこっているものであるため、ｘは０≦ｘ≦ｙ
（ｙ：発光層で生じる光路長）である。

【００１５】よってｄ_realが発光強度を強める条件にな
る、すなわちｄ_real＝λ／４であるためには、ｄ−ｘ＝
λ／４である必要がある。ゆえにｄはｘの値に応じてλ
／４≦ｄ≦ｙ＋（λ／４）の範囲内の値をとる必要があ
る。

【００１６】また発光波長λは、発光ピーク波長で代表
して膜厚条件を決定しているが、実際には発光材料の種
類などによって発光スペクトルの形状が変化する。色相
に大きな影響を及ぼすのは発光ピーク波長および半値幅
である。半値幅が小さいほど単一光に近く、色純度が高
い。

【００１７】上記の干渉条件は、ある一定の膜厚条件に
よって発光強度を最適にするものであり、その膜厚は対
応する一つの発光波長に対して得られる条件であること
から、発光成分はできるだけ単一光に近いことが望まし
い。すなわち発光スペクトルが幅広い場合、ある膜厚条
件では発光強度を部分的に強めたり弱めたりすることに
なり、発光強度をロスする部分が生じて、干渉の効果が
最大限に生かされない。またスペクトル自身が膜厚によ
って変化してしまい、色純度を保つことができない。

【００１８】よって干渉効果を有効にするためには、ス
ペクトルの半値幅が小さいことが求められる。具体的に
は、発光層に用いられる材料の内、発光に直接起因する
材料の希薄溶液中における蛍光スペクトルが、半値幅５
０ｎｍ以下であることが好ましい。さらにこのスペクト
ルが有するピークが単一であるのが好ましい。単一ピー
クに対して複数ピークを有するスペクトルとは、複数の
ピークが明確に観測される場合だけでなく、複数ピーク
に分解可能な成分が観測される場合も含む。

【００１９】本発明では色純度としては、ＣＩＥ色度座
標において、赤色発光ではｘ≧０．６０かつｙ≦０．４
０、緑色発光ではｘ≦０．３３かつｙ≧０．５８、青色
発光ではｘ≦０．２０３かつｙ≦０．２５であることが
好ましい。赤・緑・青３色の発光領域を有する有機電界
発光装置では、各色すべてがこの条件を満たすことが最
も好ましい。

【００２０】発光に直接起因する材料とは、発光層を構
成する材料のうち発光能があって、電界印加時に主に発
光するものを言う。複数の材料を含むドーピングを施し
た発光層である場合は、ホストまたはゲスト材料のうち
発光を支配する方の材料であり、一般的にはゲスト材料
である。

【００２１】本発明における希薄溶液とは、蛍光スペク
トルが測定できる範囲内の低濃度になるように調製され
た試料溶液を言い、特に限定されるものではないが、１
ｍｍｏｌ／ｌ以下であることが好ましい。溶媒は必要濃
度の試料が溶解し、蛍光スペクトル測定に支障のない種
類のものであれば特に限定されない。

【００２２】第一電極と第二電極は素子の発光のために
十分な電流を供給するための役割を有するものであり、
光を取り出すために少なくとも一方は透明であることが
望ましい。通常第一電極が透明な陽極であり、第二電極
が陰極であることが多いが、本発明は電極配置を規定す
るものではない。第一電極が陽極となる場合には、それ
に近い側に正孔輸送層が、第二電極が陽極となる場合に
はやはりそれに近い側に正孔輸送層が配置される。

【００２３】透明電極材料として、具体的には、酸化
錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）など
の導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの
金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチ
オフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポ
リマなど特に限定されるものでないが、ＩＴＯガラスや
ネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵
抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限
定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であ
ることが望ましい。例えば３００Ω／□以下のＩＴＯ基
板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω
／□程度の基板の供給も可能になっていることから、２
０Ω／□以下の低抵抗の基板を使用することが特に望ま
しい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事が
できるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられるこ
とが多い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子ビーム蒸着法、ス
パッタリング法、化学反応法など特に制限を受けるもの
ではない。

【００２４】一方透明でない電極は、干渉に影響を及ぼ
す反射光の強度と、その反射率で深い関わりがある。前
記式（１）において取り出し発光強度Ｉ＝Ｅ²｛１−γ
ｃｏｓ（４πｎＬ／λ）｝²と表され、反射率γが大き
いほど干渉の影響は大きくなる。すなわち干渉光が強め
られる条件においては、反射率が大きいほど取り出し発
光強度が強められる。よって第二電極の反射率は２０％
以上であることが好ましく、４０％以上であればなお好
ましい。ここでの反射率とは、素子を形成した状態にお
いて、透明電極側から入射した光の正反射率を指す。入
射光の波長は発光波長付近で測定すればよい。具体的に
は白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウ
ムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリ
ウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕
事関数金属との合金など、一般に金属光沢を有する材料
が好ましい。

【００２５】電極の作製法は、抵抗加熱法蒸着、電子ビ
ーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング
法などのドライプロセスが好ましい。電極表面の反射率
をより高くするためには、成膜速度を早くする、成膜雰
囲気の真空度を高くするといった方法が挙げられる。電
極作製方法にもよるが、成膜速度は０．５ｎｍ／ｓ以上
であること、成膜雰囲気の真空度は５×１０^-4Ｐａ以下
であることが好ましい。

【００２６】ガラス基板はソーダライムガラス、無アル
カリガラスなどが用いられ、また厚みも機械的強度を保
つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あ
れば十分である。ガラスの材質については、ガラスから
の溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの
方が好ましいが、ＳｉＯ₂などのバリアコートを施した
ソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用で
きる。

【００２７】薄膜層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子
ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティン
グ法などが挙げられ、特に限定されるものではないが、
通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ま
しい。

【００２８】発光材料はホスト材料のみでも、ホスト材
料とゲスト材料の組み合わせでも、いずれであってもよ
い。また、ゲスト材料はホスト材料の全体に含まれてい
ても、部分的に含まれていても、いずれであってもよ
い。ゲスト材料は積層されていても、分散されていて
も、いずれであってもよい。

【００２９】正孔輸送材料としては、電界を与えられた
電極間において正極からの正孔を効率良く輸送すること
が必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率
良く輸送することが望ましい。そのためには適切なイオ
ン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、
さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時お
よび使用時に発生しにくい物質であることが要求され
る。このような条件を満たす物質として、特に限定され
るものではないが、ＴＰＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、α−Ｎ
ＰＤなどのトリフェニルアミン誘導体、ビスカルバゾリ
ル誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒ
ドラゾン系化合物やフタロシアニン誘導体に代表される
複素環化合物、ポリビニルカルバゾール、ポリシランな
どの既知の正孔輸送材料を使用できる。これらの正孔輸
送材料は単独でも用いられるが、異なる正孔輸送材料と
積層または混合して使用しても構わない。

【００３０】発光材料は、具体的には、以前から発光体
として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環
誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウムを始
めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチ
リルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体な
どのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘
導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロ
ロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエ
ン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリ
ジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン
誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオ
フェン誘導体などが使用できるが特に限定されるもので
はない。

【００３１】発光材料に添加するドーパント材料は特に
限定されるものではないが、既知のドーパント材料を用
いることができる。具体的には従来から知られている、
ペリレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、キナクリドン
誘導体、フェノキサゾン６６０、ＤＣＭ１、ペリノン、
クマリン誘導体、ピロメテン（ジアザインダセン）誘導
体、シアニン色素などがそのまま使用できる。

【００３２】本発明は、発光波長に対応した最適な膜厚
条件を選択でき、より好ましい発光効率を有する発光装
置を得ることができる。選択された正孔輸送層／発光層
界面から第二電極までの膜厚が５０〜１００ｎｍ以上で
ある場合、（１）膜層膜厚の増加による駆動電圧の上
昇、（２）複数の発光色からなる発光装置においては、
発光波長が長波長であるほど膜厚が厚くなり、発光色毎
に駆動電圧の大幅な差が発生する等の現象が生じること
がある。膜厚が厚いことで、上記のような現象が生じた
ときは、駆動電圧の増大しにくいような方法として電極
注入効率が高い電極材料を用いる、発光層・電子輸送層
に用いる材料を導電性の高いものにする、導電性を大き
くするため電子輸送層に低仕事関数金属をドーピングす
るという方法が挙げられるドーピングで用いられる金属
は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セ
シウムといったアルカリ金属や、マグネシウム、カルシ
ウム、ストロンチウム、バリウムといったアルカリ土類
金属が好ましく、仕事関数が小さい点でセシウムがより
好ましい。

【００３３】電子輸送性材料としては、陰極からの電子
を効率良く輸送することが必要で、電子注入効率が高
く、注入された電子を効率良く輸送することが望まし
い。そのためには電子親和力が大きく、しかも電子移動
度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純
物が製造時および使用時に発生しにくい物質であること
が要求される。このような条件を満たす物質として、ト
リス（８−キノリノラト）アルミニウムに代表されるキ
ノリノール誘導体金属錯体、トロポロン金属錯体、フラ
ボノール金属錯体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、
ナフタレン、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導
体、アルダジン誘導体、ビススチリル誘導体、ピラジン
誘導体、フェナントロリン誘導体、ベンゾキノリン誘導
体、シロール誘導体などがあるが特に限定されるもので
はない。これらの電子輸送材料は単独でも用いられる
が、異なる電子輸送材料と積層または混合して使用して
も構わない。

【００３４】以上の正孔輸送層、発光層、電子輸送層に
用いられる材料は単独で各層を形成することができる
が、高分子結着剤としてポリ塩化ビニル、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾー
ル）、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリ
レート、ポリエステル、ポリスルフォン、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリブタジエン、炭化水素樹脂、ケトン
樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド、エチルセルロー
ス、酢酸ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂などの
溶剤可溶性樹脂や、フェノール樹脂、キシレン樹脂、石
油樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂
などの硬化性樹脂などに分散させて用いることも可能で
ある。

【００３５】以上の技術は、複数の発光色からなるフル
カラーまたはマルチカラー表示が可能なディスプレイの
場合にも応用することができ、各色それぞれについて膜
厚の最適条件を適用すれば、全体的に取り出し発光効率
を向上させることができる。また各色の発光材料選択に
際して、発光効率がカラーバランス的に釣り合いがとれ
ていない場合、そのバランスを適正にするために発光効
率の劣る材料について膜厚条件を調整することもでき
る。フルカラーディスプレイの場合には赤・緑・青色の
波長領域に発光ピークをもつ発光領域が形成される。

【００３６】特に比視感度が０．７以下である赤色や青
色などの発光色の場合、１に近い緑色などの発光色に比
べて発光効率の高い材料に乏しく、膜厚を調整して発光
効率を向上させ、緑色と釣り合いをとる必要がある。す
なわち、赤色や青色、特に赤色において｜ｄ−λ／４｜
が最小となるように調整することが好ましい。

【００３７】

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。

【００３８】実施例１〜３、比較例１〜３ スパッタリング法によりＩＴＯ透明導電膜を１２０ｎｍ
堆積させたガラス基板を３８×４６ｍｍに切断した後、
ＩＴＯの不要部分をエッチング除去した。得られた基板
をアルカリ洗浄液で１０分間超音波洗浄してから、超純
水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に１時間
ＵＶ／オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置
内の真空度が５×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。
抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料としてＮ，Ｎ’
−ジ−（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニ
ル−ベンジジン（ＮＰＤ）を６０ｎｍ蒸着し、続いて発
光層としてゲスト材料１，３，５，７，８−ペンタメチ
ル−４，４−ジフルオロ−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジア
ザ−ｓ−インダセン（ＰＭ５４６）とホスト材料トリス
（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ₃）の混合
物を２５ｎｍの厚さに積層した。ゲストはホストに対し
て０．３重量％とした。次に電子輸送層として、下表に
示す各膜厚でＡｌｑ₃を積層した。第二電極用マスクを
装着し、リチウムの蒸気にさらしてドーピングした後、
アルミニウムを１５０ｎｍ蒸着して陰極とした。

【００３９】発光に主に寄与する発光材料はゲスト材料
であるＰＭ５４６であり、この材料の希薄ジメチルホル
ムアミド（ＤＭＦ）溶液中の蛍光スペクトルはピーク波
長５２４ｎｍ、半値幅４０ｎｍであった。

【００４０】陰極として蒸着したアルミニウムの反射率
は発光ピーク波長５１７ｎｍ付近において３３．３％で
あった。反射率の測定には分光光度計Ｕ−３４１０（日
立製作所（株）製）を用い、素子のガラス基板側からＩ
ＴＯ透明電極と有機薄膜層を通じて入射角６°で入射し
た光を出射角６°で検出した値を反射率とした。電子輸
送層であるＡｌｑ₃の屈折率は約１．７であった。屈折
率の算出には、オプティカルフラットなガラス基板上に
形成したＡｌｑ₃の単層膜を用い、原子間力顕微鏡（Ａ
ＦＭ）で膜厚をあらかじめ測定し、分光エリプソメトリ
ー法で測定した結果を用いた。この屈折率と膜厚を元に
して光路長を算出した。

【００４１】このようにして作製した発光素子を４０ｍ
Ａ／ｃｍ²の電流密度で発光させたところ、下表のよう
な効率で発光した。正孔輸送層／発光層界面から第二電
極までの光路長がλ／８（０．１２５λ）から３λ／８
（０．３７５λ）の範囲内で発光効率が高く、λ／４
（０．２５λ）付近が最も高効率を示すが、発光層膜厚
２５ｎｍを越えない範囲で０．２５λより厚くても遜色
ない効率を示した。発光スペクトルは電子輸送層２５〜
７５ｎｍの範囲ではいずれも大幅な変化はなく、色度は
（０．２６，０．６６）を保っていた。

【００４２】

【表１】

【００４３】比較例４ 発光層としてＡｌｑ₃（希薄ＤＭＦ溶液中の発光スペク
トル：ピーク波長５２３ｎｍ、半値幅１００ｎｍ）を単
独で用いた他は実施例１と同様にして素子を作製したと
ころ、発光効率の変化には同様の効果が見られたが、発
光色が電子輸送層２５ｎｍではＣＩＥ色度座標（ｘ，
ｙ）＝（０．３２，０．５５）、５０ｎｍでは（０．３
４，０．５５）、７５ｎｍでは（０．３６，０．５５）
と変化し、発光スペクトルの半値幅は９０から１３０ｎ
ｍまで変化した。

【００４４】実施例４ 電子輸送層を２５ｎｍとし、第二電極としてクロム４０
ｎｍ、アルミニウム６０ｎｍをこの順に積層した他は実
施例１と同様にして素子を作製した。この時第二電極の
反射率は１５．３％であった。また正孔輸送層／発光層
界面から第二電極までの光路長(λ＝５１７ｎｍ）は
０．１６λであった。このようにして作製した発光素子
を４０ｍＡ／ｃｍ²の電流密度で発光させたところ、発
光効率２．９ｃｄ／Ａで発光した。

【００４５】実施例５ 発光層として、ホスト材料Ａｌｑ₃とゲスト材料ジメチ
ルキナクリドンを共蒸着して積層した他は実施例１と同
様にして素子を作製した。ゲストはホストに対して０．
５重量％とした。

【００４６】発光に主に寄与する発光材料はゲスト材料
であるジメチルキナクリドンであり、この材料の希薄Ｄ
ＭＦ溶液中の発光スペクトルは発光ピーク波長５４０お
よび５７０ｎｍの２成分であり、半値幅はそれぞれの成
分に対して３０，４０ｎｍであった。

【００４７】このようにして作製した発光素子を４０ｍ
Ａ／ｃｍ²の電流密度で発光させたところ、発光効率の
変化には同様の効果が見られたが、発光スペクトルの２
成分の強度比および色度が電子輸送層膜厚によって変化
し、２５ｎｍでは（０．３６，０．６２）、５０ｎｍで
は（０．３８，０．６１）、７５ｎｍでは（０．４０，
０．６０）であった。

【００４８】実施例６、比較例５ 発光層として下記に示すホスト材料（Ｈ−１）とゲスト
材料（Ｇ−１）を共蒸着することにより積層した他は実
施例１と同様にして素子を作製した。ゲストはホストに
対して０．５重量％とした。電子輸送層の膜厚は下表の
２通りとした。

【００４９】

【化１】

【００５０】発光に主に寄与する発光材料はゲスト材料
である（Ｇ−１）であり、この材料の希薄ＤＭＦ溶液中
の蛍光スペクトルはピーク波長６１３ｎｍであり、半値
幅は４２ｎｍであった。

【００５１】このようにして作製した発光素子を４０ｍ
Ａ／ｃｍ²の電流密度で発光させたところ、下表のよう
な効率で発光した。発光スペクトルはいずれも大幅な変
化はなく、発光ピーク波長は６１８ｎｍ、色度は（０．
６２，０．３７）を保っていた。

【００５２】

【表２】

【００５３】実施例７ 厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス表面にスパッタリン
グ蒸着法によって厚さ１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極膜が
形成されたＩＴＯガラス基板を１２０×１００ｍｍの大
きさに切断した。基板上にフォトレジストを塗布して、
通常のフォトリソグラフィ法によってＩＴＯを長さ９０
ｍｍ、幅７０μｍのストライプ状にパターニングした。
このストライプ状第一電極は１００μｍピッチで８１６
本配置されている。

【００５４】この基板をアルカリ洗浄液および超純水で
洗浄した後、素子を作製する直前に１時間ＵＶ／オゾン
処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が
５×１０^-4Ｐａ以下になるまで排気した。本蒸着機で
は、真空中でそれぞれ１０μｍ程度の精度で基板とシャ
ドーマスクの位置合わせができ、シャドーマスクを交換
することができる。

【００５５】抵抗加熱法によって、まず基板全面に銅フ
タロシアニンを１５ｎｍ、続いてＮＰＤを６０ｎｍ蒸着
し、正孔輸送層を形成した。次に、発光層用シャドーマ
スクを基板前方に配置して両者を密着させ、基板後方に
はフェライト系板磁石を配置した。この時ストライプ状
第一電極がシャドーマスクのストライプ状開口部の中心
に位置するように配置した。この状態で０．３重量％の
ＰＭ５４６を混合したＡｌｑ₃を２５ｎｍ蒸着し、緑色
発光層をパターニングした。

【００５６】次に、シャドーマスクを１ピッチ分ずらし
た位置の第一電極パターンに位置合わせして、実施例６
で用いたホストおよびゲスト材料を２５ｎｍに共蒸着し
て、赤色発光層をパターニングした。さらにシャドーマ
スクを１ピッチ分ずらした位置の第一電極パターンに位
置合わせして、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニル
ビニル）ジフェニル（ＤＰＶＢｉ）を２５ｎｍ蒸着し
て、青色発光層をパターニングした。緑色、赤色、青色
それぞれの発光層は、ストライプ状第一電極の３本毎に
配置され、第一電極の露出部分を完全に覆っている。

【００５７】次に電子輸送層としてＡｌｑ₃を基板全面
に７０ｎｍ蒸着した後、リチウムの蒸気にさらしてドー
ピングした。この場合、正孔輸送層／発光層界面から第
二電極までの光路長は、赤色発光に対して最適であり、
緑色発光に対しては０．３１λ、青色発光（発光ピーク
波長４７８ｎｍ）に対しては０．３４λとなる。

【００５８】第二電極は、抵抗線加熱方式による真空蒸
着法によって形成した。なお、蒸着時の真空度は５×１
０^-4Ｐａ以下であった。発光層のパターニングと同様
に、第二電極用シャドーマスクを基板前方に配置して両
者を密着させ、基板後方には磁石を配置した。この際、
マスク部分が第一電極と直交するように両者を配置す
る。この状態でアルミニウムを２００ｎｍの厚さに蒸着
して、第二電極をパターニングした。第二電極は、第一
電極と直交する配置で、間隔をあけて配置されたストラ
イプ状にパターニングされている。

【００５９】このようにして作製した単純マトリクス型
カラー有機電界発光装置は、所望の輝度で発光させる際
に要する電流値が、赤色、緑色、青色で大差なく、駆動
回路にかかる負担が少なく、良好な表示特性が得られ
た。またその結果、各色ごとの耐久性にも差が少ないた
め、連続駆動試験における保存安定性も良好であった。

【００６０】実施例８ 電子輸送層としてＡｌｑ₃を基板全面に５０ｎｍ蒸着し
た他は実施例７と同様にして有機電界発光装置を作製し
た。この場合、正孔輸送層／発光層界面から第二電極ま
での光路長は、緑色発光に対して最適であり、赤色発光
に対しては０．２１λ、青色発光に対しては０．２７λ
となった。このようにして作製した電界発光装置は、所
望の輝度で発光させる際に要する電流値が赤色で大きく
なったため、駆動回路に負担がかかり、表示特性が低下
した。またその結果赤色の耐久性が低下し、連続駆動試
験で表示色度の変化が著しかった。

【００６１】

【発明の効果】本発明により、色純度を保ったまま、簡
便な方法によって有機電界発光装置の発光効率を向上さ
せることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB03 AB04 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に、発光取り出し可能な透明の第一
   電極と、第二電極との間に挟持された、正孔輸送層およ
   び少なくとも有機化合物からなる発光層を含む薄膜層が
   形成された有機電界発光装置において、発光層に用いら
   れる発光材料の希薄溶液中における蛍光スペクトルの半
   値幅が５０ｎｍ以下であって、かつ前記薄膜層の正孔輸
   送層／発光層界面から第二電極までの光路長ｄが、λ／
   ８≦ｄ≦３λ／８（λ：発光ピーク波長）にあることを
   特徴とする有機電界発光装置。
2. 【請求項２】基板上に、発光取り出し可能な透明の第一
   電極と、第二電極との間に挟持された、正孔輸送層、電
   子輸送層および少なくとも有機化合物からなる発光層を
   含む薄膜層が形成された有機電界発光装置において、発
   光層に用いられる発光材料の希薄溶液中における蛍光ス
   ペクトルの半値幅が５０ｎｍ以下であり、電子輸送層が
   発光層と第二電極の間にあって、正孔輸送層／発光層界
   面から第二電極までの光路長ｄが、λ／４≦ｄ≦ｙ＋λ
   ／４（ｙ：発光層で生じる光路長）であることを特徴と
   する有機電界発光装置。
3. 【請求項３】発光層に用いられる発光材料の希薄溶液中
   における蛍光スペクトルが単一ピークを有することを特
   徴とする請求項１または２記載の有機電界発光装置。
4. 【請求項４】前記第一電極は発光取り出し可能な透明電
   極であり、かつ前記第二電極は２０％以上の反射率を有
   することを特徴とする請求項１または２記載の有機電界
   発光装置。
5. 【請求項５】異なる色で発光する発光領域を有する有機
   電界発光装置の、発光ピーク波長における比視感度が
   ０．７以下である発光色において、｜ｄ−λ／４｜が最
   小となることを特徴とする請求項１または２記載の有機
   電界発光装置。