JP2003017268A

JP2003017268A - 有機ｅｌ素子

Info

Publication number: JP2003017268A
Application number: JP2001199509A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Enomoto; 和弘榎本; Kazuhito Nishimura; 和仁西村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧で発光可能な、高感度、安定度の高い
有機ＥＬ素子を得ることを課題とする。【解決手段】基板上に、陽極、発光層、陰極をこの順
で構成してなる有機ＥＬ素子において、発光層と陰極と
の間に、特定のアルカリ金属含有ピリジン誘導体からな
る電子障壁層を構成されてなることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子により、上記の課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光効率の良好な
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関する。
さらに詳しくは、アルカリ金属含有ピリジン誘導体を発
光層のドーピング剤若しくは陰極と発光層との間の電子
障壁層として用いることにより、低電圧において発光可
能な、高感度、安定度の高い有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】有機化
合物の高い蛍光効率に注目し、有機化合物を用いたＥＬ
素子（有機ＥＬ素子）の研究が近年盛んに行われてきて
いる。有機ＥＬ素子は有機発光層を２つの電極で挟んだ
構造を有するものであり、陽極から注入された正孔（ホ
ール）と陰極から注入された電子が発光層中で再結合し
て光を発するものである。

【０００３】このような有機ＥＬ素子は基本的には２つ
のタイプがあるとされている。１つはＣ．Ｗ．Ｔａｎｇ
らによって発表された蛍光色素を電荷輸送層中に添加し
たもの［Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６５、３６１０（１
９８９）］、もう一つは蛍光色素を単独に用いたもので
ある［Ｊａｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７、Ｌ２６
９（１９８８）］。後者の素子では、蛍光色素が、電荷
の一つであるホールのみを輸送するホール輸送層及び／
又は電子のみを輸送する電子輸送層と積層している場合
に発光効率が向上することが示されている。これまで有
機ＥＬ素子に使用されているホール輸送材料としてはト
リフェニルアミン誘導体を中心に多種多様の材料が知ら
れているにもかかわらず、電子輸送材料については僅か
な材料しか知られていなかった。

【０００４】しかしながら、電子輸送材料として発光性
を有するオキシネイト誘導体が１９８７年に報告されて
以来、電子輸送層を構成する有機ＥＬ素子を、ディスプ
レイ等に応用する研究が盛んに行われてきている。そし
て、さらに高効率の発光を得るための材料開発が盛んに
行われてきている。また同時に、陰極からの電子の輸送
効率を高めるための研究も行われてきている。

【０００５】例えば、Science, 269, 1086(1995)では、
ポリマー電界発光層中にアルカリ金属塩（リチウム塩）
をドープして駆動電圧を下げることことが報告されてい
る。具体的には、電圧を印加することにより発光層に分
散したリチウム塩を解離させ、電極近傍のポリマー分子
を同時にドープする。そして、陰極近傍のポリマーは電
子供与性ドーパントであるリチウムによって還元された
ラジカルイオン状態になるため、陰極からの電子障壁は
大幅に低くなるとされている。

【０００６】このような発想に基づいて、同様の発明
が、特許文献（特開平１０−２７０１７１号公報、特開
平１０−２７０１７２号公報、特開平１０−２７０１７
３号公報、特開２０００−１８２７７４号公報）に提案
されている。しかしながら、これら特許文献で提案され
ている電子供与性ドーパントは、いずれも不規則な分散
状態で存在しており、個々のドーパント分子の整合性ま
では考慮されていない。このためドーパント効果が半減
するおそれがある。

【０００７】例えば、特開２０００−１８２７７４号公
報では、有機層に、アルカリ金属イオン、アルカリ土類
金属イオン、希土類金属イオンの少なくとも１種を含有
する有機金属錯体化合物を構成材料として用いることが
記載されている。しかしながら、このような２座配位子
を有する錯体化合物では、金属イオンのイオン化傾向が
著しく弱くなるため、満足できる電子輸送性の向上が得
られない。

【０００８】特に、有機ＥＬ素子の中心構成物である発
光層中の電界発光材料としては、アルミニウム金属を中
核とした、いわゆるキレート錯体［例えばトリス（８−
キノリノラート）アルミニウムＡｌｑ₃］等がほとんど
の素子に用いられている。したがって、これらの有機Ｅ
Ｌ素子は、ある程度以上の電圧をかけないと発光せず、
不安定なものであった。

【０００９】本発明の目的は、上記のような問題に鑑み
てなされたものである。すなわち、種々の色度で高輝度
に発光する有機ＥＬ素子等の光学的素子を製造するため
に、より低電圧で種々の色度での高い蛍光性、高い電子
輸送性を有する有機ＥＬ素子を提供することにある。さ
らには、発光に伴う電流通過による劣化の起こり難い、
より安定な有機ＥＬ素子を提供することにある。

【００１０】上記課題を解決するために、本発明者ら
は、種々研究を重ねた結果、特定のアルカリ金属含有ピ
リジン誘導体を発光材料中にドープすることにより、又
は陰極と発光層との間に電子障壁層として用いることに
より、低電圧においても発光可能な、高感度、安定度の
高い有機ＥＬ素子が得られることを見出した。さらに、
発光層中に、中核金属に対しての配位作用と電子障壁を
下げるいわゆる仕事関数の小さな金属（４．２ｅＶ程度
以下）を安定に存在させることについて研究した結果、
本発明を完成するに至った。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、基板上に、陽極、発光層、陰極をこの順で構成して
なる有機ＥＬ素子において、発光層と陰極との間に、構
造式（１）及び／又は（２）

【００１２】

【化５】［式（１）及び（２）中、Ｒ¹、Ｒ²は水素、低級アルキ
ル基又はハロゲンであり、Ｒ¹、Ｒ²は互いに結合して環
を構成してもよく、Ｍはアルカリ金属であり、ｎ＋ｍは
１又は２である］

【００１３】で示されるアルカリ金属含有ピリジン誘導
体からなる電子障壁層を構成されてなることを特徴とす
る有機ＥＬ素子が提供される。

【００１４】また、本発明によれば、基板上に、陽極、
発光層、陰極をこの順で構成してなる有機ＥＬ素子にお
いて、発光層が、上記のアルカリ金属含有ピリジン誘導
体をドープしてなるものであることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ素子が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、基板上
に、陽極、発光層、陰極がこの順で構成されてなるもの
である。

【００１６】図１は、本発明の有機ＥＬ素子の一例を示
したものであり、基板７上に、陽極６、ホール輸送層
５、発光層４、電子障壁層２、陰極１を順次積層したも
のである。陽極６と陰極１との間に、直流電圧を選択的
に印加することによって、陽極６から注入されたホール
が、ホール輸送層５を経て、また陰極１から注入された
電子が電子障壁層２を経て、それぞれ発光層４に到達し
て電子−ホールの再結合が生じ、これに伴う発光が基板
７の側から観察できる。

【００１７】図２は、本発明の有機ＥＬ素子の他の例を
示したものであり、基板７上に、陽極６、ホール輸送層
５、発光層４、陰極１を順次積層したものである。陽極
６と陰極１との間に直流電圧を選択的に印加することに
よって、陽極６から注入されたホールが、ホール輸送層
５を経て発光層４に到達し、また陰極１から注入された
電子が発光層４に到達して電子−ホールの再結合が生
じ、これに伴う発光が基板７の側から観察できる。

【００１８】図３は、本発明の有機ＥＬ素子の他の例を
示したものであり、基板７上に、陽極６、ホール輸送層
５、発光層４、電子輸送層３、電子障壁層２、陰極１を
順次積層したものである。図４は、本発明の有機ＥＬ素
子の他の例を示したものであり、基板７上に、陽極６、
ホール輸送層５、発光層４、電子輸送層３、陰極１を順
次積層したものである。

【００１９】本発明の有機ＥＬ素子には、素子の安定性
を高めるために、素子の一部又は全体を保護層で被覆し
たものであってもよい。また、発光色を調整するため
に、カラーフィルターを組み込んだものであってもよ
い。その他、蛍光塗料、光起電力装置用光電材料、映像
装置用材料等を応用したものであってもよい。本発明の
有機ＥＬ素子は、基板上に、陽極、発光層、陰極をこの
順で積層してなるものであれば、いかなる素子構成であ
ってもよい。

【００２０】本発明におけるアルカリ金属含有ピリジン
誘導体（以下、「ピリジン誘導体」と略称する）は、発
光層にドープすることができ、電子障壁層を形成するこ
とができる。このピリジン誘導体は、以下の構造式
（１）又は（２）で示されるものである。

【００２１】

【化６】［式（１）及び（２）中、Ｒ¹、Ｒ²は水素、低級アルキ
ル基又はハロゲンであり、Ｒ¹、Ｒ²は互いに結合して環
を構成してもよく、Ｍはアルカリ金属であり、ｎ＋ｍは
１又は２である］

【００２２】ここで、低級アルキル基としては、例えば
メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基
などが挙げられる。また、ハロゲンとしては、Ｆ、Ｃ
ｌ、Ｂｒなどが挙げられる。また、アルカリ金属として
はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシ
ウム、フランシウムが挙げられる。中でも代表的なもの
としては、表１及び２に示すピリジン誘導体が挙げられ
る。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】これらピリジン誘導体のうち、特にアルカ
リ金属がリチウム（Ｍがリチウム金属イオン）であるも
の（Ｎｏ１、Ｎｏ３、Ｎｏ６、Ｎｏ７、Ｎｏ８、Ｎｏ
９、Ｎｏ１０）が好ましい。これは、リチウム金属はイ
オン半径が小さく、かつイオン化傾向の大きな金属でも
あり、カルボキシル基と強いイオン結合で結合している
ため、より電子の移動が起こりやすいと考えられるから
である。また、電子の移動には金属［構造式（１）及び
（２）のＭ、発光材料の中核金属、電極を構成する金
属］間の整合性も重要である。したがって、本発明にお
けるピリジン誘導体は、イオン結合性とピリジン環中の
窒素原子と多価金属による配位結合性による配向性によ
り整合性がもたらされているものと考えられる。

【００２６】例えば、ｐ位にカルボキシル基が置換した
ピリジン誘導体（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、Ｎｏ４、Ｎ
ｏ６、Ｎｏ８、Ｎｏ９、Ｎｏ１０、Ｎｏ１１）が好まし
い。特に、ピリジン環中の窒素原子相互の配位結合性
（分子間距離）からは、２，２’位に窒素原子が配置さ
れているピリジン誘導体（Ｎｏ１、Ｎｏ８、Ｎｏ９）が
より好ましい。

【００２７】イオン電導性の増大により、電極から注入
された電荷（ホール、電子）の輸送性が増大し、さら
に、これらピリジン誘導体の構造に基づく溶融効果の結
果からもたらされるアモルファス性の増大により、電極
と発光層又は電子障壁層との薄膜化、密着化等が向上
し、これにより界面での剥離現象が防止され、安定性が
増大する。特に、有機ＥＬ素子の安定性を図るための一
つの方法として、密着性の向上は重要である。すなわ
ち、密着性が低下すると、剥離現象が増大し、均一な電
荷注入が破壊され、過剰な電流が流れることにもなる。
そのため、剥離部分において材料の分解が起こり、これ
により有機ＥＬ素子の安定化を図ることができなくなる
おそれがある。

【００２８】ピリジン誘導体は、それぞれ単独で、又は
２種以上を組合わせて用いることができる。ピリジン誘
導体は、他のアルカリ金属化合物（例えば、安息香酸の
リチウム塩、ヨウ化リチウム等）との混合物として用い
てもよい。

【００２９】発光層は、陽極上に発光材料を成膜するこ
とにより形成される。発光材料としては特に限定され
ず、例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウ
ム、ビス（８−キノリノラート）マグネシウム、ビス
［ベンゾ（ｆ）−８−キノリノラート］亜鉛、ビス（２
−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス
（８−キノリノラート）インジウム、トリス（５−メチ
ル−８−キノリノラート）アルミニウム、８−キノリノ
ラートリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラ
ート）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラー
ト）カルシウムなどの金属−オキシネイト誘導体が挙げ
られる。中でもアルミニウム金属を中核とした配位化合
物、例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム
（Ａｌｑ₃）、ビス（２−メチル−８−キノリノラー
ト）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノ
ラート）アルミニウムが好ましく。Ａｌｑ₃がさらに好
ましい。これらの発光材料は、それぞれ単独で、又は２
種以上を組合わせて用いることができる。

【００３０】発光材料を成膜する方法としては、特に限
定されず、蒸着法、スパッタ法や、スピンコーティング
法、ディップコーティング法、インクジェット法、ラン
グミュアープロジェット法等の塗布法等が挙げられる。
蒸着法により成膜する場合、同時に同じ又は異なった発
光材料を違った方向から蒸着さす方法、また数回に分け
て蒸着さす方法等が適用される。さらには、夫々の発光
材料の蒸着スピードの違いを利用して、２層構成に近い
発光層を形成することも可能である。また、発光材料を
適当な有機溶剤（例えば、ＤＭＳＯ）に溶解させてスピ
ンコーター等により塗布することによっても製造でき
る。なお、このような場合、溶解性、密着性が良好であ
る点より、発光材料をアモルファス状態にしたほうがよ
く、長鎖のアルキル、分岐のアルキル基を発光材料に付
加さすことが好ましい。

【００３１】発光層にピリジン誘導体をドープする場合
は、ピリジン誘導体と発光材料を同時に蒸着さす方法又
は複数回に分けて蒸着さす方法が適用される。なお、ピ
リジン誘導体と発光材料との間には蒸着スピードに違い
があるため、先ず発光材料を蒸着した後に、ピリジン誘
導体を蒸着さすことが好ましい。また、ピリジン誘導体
と発光材料とを適当な有機溶剤に溶解、分散させてスピ
ンコーター等により塗布する方法も適用される。

【００３２】発光層中におけるピリジン誘導体の占める
割合は、発光材料１当量に対して０．０１〜１当量程度
が好ましい。１当量を上回ると、ガラス転移点が低くな
り、熱的な劣化が起こりやすくなり、さらには発光開始
電圧の上昇傾向が認められるので好ましくない。また、
０．０１当量を下回ると、そのドープ効果が認められな
いので好ましくない。このため、０．１当量前後、具体
的には０．０５〜０．１５当量が大体最適なドープ量で
あり、より好ましい。

【００３３】発光材料には、蛍光色素が混合されていて
もよい。蛍光色素としては、例えば、１，４−ビス（２
−メチルスチリル）ベンゼンや、トランス−４，４’−
ジフェニルスチルベンなどのスチルベン系色素、７−ヒ
ドロキシ−４−メチルクマリンなどのクマリン系色素、
ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６な
どのナフタルイミド系色素、４−ジシアノメチレン−６
−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ
−ピランなどのシアニン系色素、１−エチル−２−［４
−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエ
ニル）−ピリジウム−パークロレートなどのピリジン系
色素、その他ローダミン系色素、オキサジン系色素など
が挙げられる。中でも、下記構造式の４−ジシアノメチ
レン−６−（ｐ−ジエチルアミノスチリル）−２−メチ
ル−４Ｈ−ピランが好ましい。

【００３４】

【化７】

【００３５】蛍光色素のドープ量は１０モル％以下が適
当である。発光材料には、一般的な蛍光物質がドープさ
れていてもよい。蛍光物質としては、例えばアントラセ
ン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、ペリレン、
クマリン、アクリジン、スチルベン及びその誘導体等が
挙げられる。なお、蛍光物質のドープ量は２モル％以下
が適当である。

【００３６】発光材料には、例えばテトラセン、ペンタ
セン、テトラフェニレン等の縮合多環式炭化水素化合物
のような電子性輸送物質がドープされていてもよい。な
お、電子性輸送物質のドープ量は２モル％程度以下であ
る。発光層の膜厚は、特に限定されないが、通常１０〜
１００ｎｍ程度である。

【００３７】図３及び図４に示されるように、発光層の
陽極側にはホール輸送層が形成されていてもよい。ホー
ル輸送層を構成する材料としては、アリールアミン化合
物類、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）、
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル、１，１’−ビフェニル−４，
４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル
−４，４’−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル
−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジ
アミノビフェニル、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリル
アミノフェニル）プロパン等が挙げられる。

【００３８】ホール輸送層の形成方法としては、公知の
方法、例えば真空蒸着法、ラングミュアープロジェット
法、スピンコート法等が適宜採用され、特に限定される
ものではない。ホール輸送層の膜厚は、素子の動作電圧
等によって適宜調節されるものであり、特に限定されな
いが、通常１０〜１００ｎｍ程度である。

【００３９】基本的に発光層は電子輸送性を有するが、
電子輸送機能を有する材料によって発光層の陰極側に電
子輸送層が形成されていてもよい。電子輸送層を構成す
る材料としては、例えばテトラセン、ペンタセン、テト
ラフェニレン、ナフタレン、ピレン、コロネン、クリセ
ン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ナフタセ
ン、フェナントレン等の縮合多環式炭化水素化合物が代
表的な材料として挙げられる。

【００４０】電子輸送層の形成方法としては、公知の方
法、例えば真空蒸着法、ラングミュアープロジェット
法、スピンコート法等が適宜採用され、特に限定される
ものではない。電子性輸送層の膜厚は、素子の動作電圧
等によって適宜調節されるものであり、特に限定されな
いが、発光層とほぼ同じ程度、通常１０〜１００ｎｍ程
度である。電子輸送層には、より駆動開始電圧が小さく
できることから、上記のピリジン誘導体をドープするの
が好ましい。電子輸送層中におけるピリジン誘導体のド
ープ割合は、通常３０モル％程度以上が効果的である。

【００４１】電子障壁層は、発光層と陰極との間に設け
ることにより、電子注入効果を高めることができる。本
発明においては電子障壁層は、上記のピリジン誘導体か
らなる。電子障壁層の形成方法としては、公知の方法、
例えば真空蒸着法、ラングミュアープロジェット法、ス
ピンコート法等が適宜採用され、特に限定されるもので
はない。電子障壁層の膜厚は、基本的には単分子配列を
構成するに必要な厚さであれば特に限定されないが、通
常１０〜１００ｎｍ程度である。

【００４２】本発明における基板としては、有機ＥＬ素
子を保持することができ、光透過性を有するものであれ
ば特に限定されず、例えばガラスや、ポリイミド、ＰＥ
Ｔ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等耐熱性の高分子フィルム等を用い
ることができる。基板の膜厚は特に限定されず、適当な
強度や重量を有するように、通常１〜１０ｍｍ程度であ
る。

【００４３】本発明における陽極としては、光透過性を
有するものであれば特に限定されず、例えばＩＴＯ、Ｚ
ｎＯ、ＳｎＯ₂、ＩｎＯ₂等の透明導電材を用いることが
できる。陽極は、公知の方法、例えばスパッタリング
法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法等により形成すること
ができる。陽極の膜厚は、素子の動作電圧等によって適
宜調節されるものであり、特に限定されないが、通常１
０〜１００ｎｍ程度である。

【００４４】本発明における陰極としては、例えば、通
常電極として使用できる導電膜、例えば金、白金、銀、
銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、タングステン、
鉄、モリブデン等の金属等を使用することができる。中
でもアルミニウムが好ましく、リチウム金属、リチウム
金属イオン化物をドープしたアルミニウムを主体とする
ものが特に好ましい。

【００４５】陰極は、公知の方法、例えばスパッタ法、
蒸着法、ラングミュアープロジェット法、スピンコート
法等により形成できる。陰極の膜厚は、素子の動作電圧
等によって適宜調節され、特に限定されないが、通常１
０〜１００ｎｍ程度である。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。

【００４７】［合成例］アルカリ金属含有ピリジン誘導
体（Ｎｏ１）の合成２，２’−ビシンチヨオニックアシッド１当量と水酸化
リチウム２．２当量とをジオキサン中、内温５０℃で加
熱攪拌した。この混合液は、反応進行に伴い、全体が白
色の泥状になった。この泥状物を取り出し、アルコール
で洗浄し、次いでアセトンで洗浄した。これらの洗浄を
連続で数回行うことにより、アルカリ金属含有ピリジン
誘導体（Ｎｏ１）を黄白色の粉末として得た。この粉末
は、融点が２７０℃付近であり、炎色反応テストにより
紅色の炎色を示した。なお、この合成例において、水酸
化リチウムの代わりにリチウムを用いてもよい。また、
他のアルカリ金属含有ピリジン誘導体もこの合成例に準
じて得ることができる。

【００４８】［実施例１〜３及び比較例１］図２に示し
たように、ガラス基板（基板７）上に、ＩＴＯ（陽極
６）／Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）、Ｎ，Ｎ’
−ジフェニル、１，１’−ビフェニル−４，４’−ジア
ミン（ホール輸送層５）／アルミニウムオキシン錯体：
Ａｌｑ ₃＋表３に記載のピリジン誘導体（発光層４）／
Ｍｇ−Ａｇ（陰極１）を真空蒸着法により順次形成し、
有機ＥＬ素子を製造した。発光層４は、先ずホール輸送
層５上にＡｌｑ₃を蒸着させた後、直ちにピリジン誘導
体を蒸着させて形成された。このとき、ピリジン誘導体
は、Ａｌｑ₃ １モルに対して０．２モル使用された。
各層の形成における真空蒸着の条件は次の通りであっ
た。

【００４９】＜蒸着条件＞ホール輸送層：２〜４Å／秒発光層（注）：２〜４Å／秒陰極：１２〜１４Å／秒（注）１）ピリジン誘導体及びＡｌｑ₃とも同一蒸着条
件で行った。２）ＳＥＭ断面写真を観察することにより、Ａｌｑ₃層
とピリジン層とは完全な２層というより、一層に近い形
態を示していた。したがって、Ａｌｑ₃層の中にピリジ
ンが一部組み込まれたものと推定される。

【００５０】陽極６の膜厚は７０ｎｍ、ホール輸送層５
の膜厚は１００ｎｍ、発光層４の膜厚は４０ｎｍであっ
た。また、比較例１として、発光層４にピリジン誘導体
を用いない以外は、上記と同様の方法で有機ＥＬ素子を
製造した。このようにして、異なるピリジン誘導体（Ｎ
ｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ９）を用いた３種類の有機ＥＬ素子
（実施例１〜３）及びピリジン誘導体を用いない有機Ｅ
Ｌ素子（比較例１）を製造した。

【００５１】これら各有機ＥＬ素子の発光スペクトルの
最大発光波長について、印加電圧を１８（Ｖ）にして、
光電子増倍管により測定した。さらに、発光開始電圧及
び印加電圧１８（Ｖ）での発光輝度（ｃｄ／ｍ²）を測
定した。これらの測定値を表３に示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】表３より、本発明のピリジン誘導体を発光
層にドープした有機ＥＬ素子（実施例１〜３）は、青色
から青緑色にかけての発光を示すことが分かった。ま
た、発光開始電圧が、ピリジン誘導体を発光層にドープ
しなかった有機ＥＬ素子（比較例１）のものより著しく
低く、低電圧において発色可能であることが分かった。
また、発光輝度は、比較例１のものより少し向上してい
ることが分かった。

【００５４】［実施例４］１×１０^-3モルのＡｌｑ₃に
対して０．３×１０^-3モルのピリジン誘導体（Ｎｏ１）
をドープした発光層を６０ｎｍに形成した以外は、実施
例１と同様にして有機ＥＬ素子（実施例４）を製造し
た。

【００５５】この有機ＥＬ素子と比較例１の有機ＥＬ素
子について、印加電圧を１２（Ｖ）にして、初期発光強
度及びその半減時間について測定した。実施例４の素子
の初期発光強度は５７００（ｃｄ／ｍ²）で、半減時間
は２００時間以上であったのに対して、比較例１の素子
の初期発光強度は５４００（ｃｄ／ｍ²）で、半減時間
は１６０時間程度であった。この結果により、実施例４
の素子は、比較例１の素子に比べて初期発光強度につい
てさほどの有意差が認められなかったものの、半減時間
が大幅に長くなり、劣化作用に対して著しい効果を有
し、安定していることが分かった。

【００５６】この理由としては、ピリジン誘導体を発光
層にドープすることにより、発光層４と陰極１との密着
性がより強化され、密着不良による層間の間隙部発生に
伴う過電流が防止されたためと考えられる。また、導電
率のアップによる電流値の向上（電子輸送性のアップ）
もこの一因と考えられる。

【００５７】［実施例５〜１３及び比較例２］図１に示
したように、ガラス基板（基板７）上に、ＩＴＯ（陽極
６）／Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）、Ｎ，Ｎ’
−ジフェニル、１，１’−ビフェニル−４，４’−ジア
ミン（ホール輸送層５）／アルミニウムオキシン錯体：
Ａｌｑ ₃＋５％ペンタセン（発光層４）／６０％ペンタ
セン＋４０％表４に記載のピリジン誘導体（電子障壁層
２）／Ｌｉ−Ａｇ（陰極１）を真空蒸着法により順次形
成して、有機ＥＬ素子を製造した。電子障壁層２は、先
ずＡｌｑ₃を蒸着させた後、ピリジン誘導体とペンタセ
ンを蒸着させて形成された。各層の形成における真空蒸
着の条件は次の通りであった。

【００５８】＜蒸着条件＞ホール輸送層：２〜４Å／秒発光層：２〜４Å／秒電子障壁層：１〜２Å／秒陰極：１２〜１４Å／秒

【００５９】陽極６の膜厚は５０ｎｍ、ホール輸送層５
の膜厚は８０ｎｍ、発光層４の膜厚は４０ｎｍ、電子障
壁層２の膜厚は５０ｎｍであった。また、比較例２とし
て、ピリジン誘導体を用いなかった以外は、上記と同様
の方法で有機ＥＬ素子を製造した。このようにして、異
なるピリジン誘導体（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、Ｎｏ
５、Ｎｏ６、Ｎｏ７、Ｎｏ９、Ｎｏ１０又はＮｏ１１）
からなる電子障壁層を構成する９種類の有機ＥＬ素子
（実施例５〜１３）及びピリジン誘導体を用いなかった
有機ＥＬ素子（比較例２）について、発光開始電圧
（Ｖ）を測定した。その結果を表４に示す。

【００６０】

【表４】

【００６１】上記の結果から、ピリジン誘導体からなる
電子障壁層２を構成する有機ＥＬ素子（実施例５〜１
３）は、比較例２の有機ＥＬ素子に比べて、発光開始電
圧が低いことが分かる。さらに、アルカリ金属がリチウ
ム金属である素子（実施例５、７、１０、１１、１２）
は、発光開始電圧がより低いことが分かる。これは、陰
極から発光層への電子注入におけるエネルギー障壁がよ
り低下していることが考えられる。また、オルソ位（２
位）に窒素原子が置換したピリジン誘導体からなるアル
カリ金属塩を用いた有機ＥＬ素子（実施例５、１１）
は、発光開始電圧が特に低いことが分かる。これは立体
的な構造から、より強い配位結合作用がアルミニウム
（特に、発光材料のアルミニウム）に与えていることが
要因と考えられる。

【００６２】

【発明の効果】アルカリ金属含有ピリジン誘導体を発光
層中にドープすることにより、また電子障壁層として、
発光層と陰極との間に設けた有機ＥＬ素子は、有機発光
層の電子注入におけるエネルギー障壁低下の効果が大き
くなり、低電圧での発光が可能となる。このことは低電
圧での発光効率の向上をもたらし、さらには、発光素子
の経時安定性にも効果を有する。これらの効果は、電極
と発光層との密着性の向上、発光材料の電子輸送効率の
向上によりもたらされたものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図２】本発明に基づく有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図３】本発明に基づく有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【図４】本発明に基づく有機ＥＬ素子の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１陰極２電子障壁層３電子輸送層４発光層５ホール輸送層６陽極７基板８直流電源９発光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、陽極、発光層、陰極をこの順
で構成してなる有機ＥＬ素子において、発光層と陰極との間に、構造式（１）及び／又は（２）【化１】［式（１）及び（２）中、Ｒ¹、Ｒ²は水素、低級アルキ
ル基又はハロゲンであり、Ｒ¹、Ｒ²は互いに結合して環
を構成してもよく、Ｍはアルカリ金属であり、ｎ＋ｍは
１又は２である］で示されるアルカリ金属含有ピリジン
誘導体からなる電子障壁層を構成されてなることを特徴
とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】基板上に、陽極、発光層、陰極をこの順
で構成してなる有機ＥＬ素子において、発光層が、構造式（１）及び／又は（２）【化２】［式（１）及び（２）中、Ｒ¹、Ｒ²は水素、低級アルキ
ル基又はハロゲンであり、Ｒ¹、Ｒ²は互いに結合して環
を構成してもよく、Ｍはアルカリ金属であり、ｎ＋ｍは
１又は２である］で示されるアルカリ金属含有ピリジン
誘導体をドープしてなるものであることを特徴とする有
機ＥＬ素子。
【請求項３】構造式（１）で示されるアルカリ金属含
有ピリジン誘導体が、構造式【化３】（式中、Ｒ¹、Ｒ²は水素、低級アルキル基又はハロゲン
であり、Ｒ¹、Ｒ²は互いに結合して環を構成してもよ
く、Ｍはアルカリ金属である）で示されるものである請
求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項４】構造式（２）で示されるアルカリ金属含
有ピリジン誘導体が、構造式【化４】（式中、Ｍはアルカリ金属である）で示されるものであ
る請求項１〜３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項５】アルカリ金属がリチウムである請求項１
〜４のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
【請求項６】発光層が、アルミニウム金属を中核とし
た配位化合物からなる請求項１〜５のいずれかに記載の
有機ＥＬ素子。