JP2004220830A

JP2004220830A - エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置

Info

Publication number: JP2004220830A
Application number: JP2003004075A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Sakata; 淳一郎坂田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】キナクリドン誘導体がドープされたエレクトロルミネッセンス素子において、長寿命性を保ちつつ、色純度を向上させることを目的とする。
【解決手段】エレクトロルミネッセンス素子１は発光層１４を含み、この発光層中にはキナクリドン誘導体がドープされていると共に、キナクリドンとは基本骨格の異なる蛍光材料を少なくとも１種類以上ドープさせる。蛍光材料の基本骨格としては、アントラセン、ペリレン、フタロシアニン、クマリン等が選択される。このような構成によれば、キナクリドン誘導体以外の蛍光材料からの発光を利用して、色純度を調節することが可能となり、緑色の色純度の向上したエレクトロルミネッセンス素子が提供される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極間に電界を印加して発光する発光素子及びそれを用いた表示装置に関し、特に、発光色の色純度が優れた発光性の組成物を含むエレクトロルミネッセンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の表示装置の傾向として、フラットで薄型が求められており、この要求を満たすための表示装置として、液晶を用いた表示装置が採用されている。しかし、液晶表示装置は、外部からのバックライトを受けて表示するタイプの表示装置であり、視野角が狭い、自発光型ではないために視認性が悪い、バックライトの消費電力が大きい、応答速度が遅い等の問題点が指摘されている。これら種々の問題点を解決する表示装置として、自発光型であるエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと記す）を利用した表示装置が注目されている。ＥＬは、視認性に優れ、応答速度が速く、自発光特有の視野角の広い表示装置が実現できるという利点を有する。特に、陽極と陰極の間に複数の化合物層を有する構造のＥＬ素子は、必要な画素のみを点灯させればよく、バックライトが不要となり、更なる消費電力の低減を図ることが可能である。
【０００３】
ＥＬ素子の構造は、陽極と陰極の間に複数の化合物層を有し、それらは正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を適宜組み合わせた構造となっている。陽極、陰極間に電圧を印加して電流を流すことで、発光層にて正孔と電子の再結合による励起子を生成し、この励起子が基底状態に戻る際に光を放出する。この放出された光は、透明である陽極又は陰極を通して外部に取り出される。
【０００４】
化合物層に有機化合物を有するＥＬ素子は、その材料の性質から低分子系ＥＬ素子と高分子系ＥＬ素子とに区別されるが、以下に、一例として低分子系ＥＬ素子について述べる。陽極から光を取り出す場合、陽極として、導電性透明材料である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が使われる。正孔注入層には銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、正孔輸送層には芳香族アミン系材料である４，４’−ビス−［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、発光層と電子輸送層にはトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）、電子注入層にはフッ化リチウム（ＬｉＦ）、陰極にはＭｇＡｇが一般的に知られている。
【０００５】
ところで、輝度や安定性を増加させる手法として、発光層に微量の蛍光材料（以下、ドーパントと記す）を添加する方法が知られている。例えば、発光層中のホスト材料として、トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体に、キナクリドンもしくはキナゾリン化合物をドーパントとして添加した有機ＥＬ素子が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この場合のメカニズムは、陽極から注入されたホールと陰極から注入された電子とが、発光層中のホスト材料で再結合し、励起子を形成した後、フェルスター機構のエネルギー移動を起こしてドーパントが発光する。なかでも、上記特許公報で開示されているキナクリドン誘導体を添加したＥＬ素子は長寿命素子として知られている。
【０００６】
このＥＬ素子の特徴としては、１０Ｖ程度の電圧で１００〜１００００ｃｄ／ｍ^２程度の高輝度の面発光が可能であり、また蛍光物質の種類を選択することにより青色から赤色までの幅広い可視光の発光が可能なことが挙げられる。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９７４８３５号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光層にキナクリドン誘導体を添加したＥＬ素子は長寿命ではあるが、色が黄緑と色純度に問題があった。ＲＧＢフルカラー表示装置のような製品を考えた場合、青色、赤色、緑色の各色で色純度の高い色を必要とするが、上記ＥＬ素子を緑色に適用しようとした場合、緑色の色純度が十分ではなかった。キナクリドン誘導体が添加された緑色ＥＬ素子の場合、発光波長ピークは約５２０ｎｍ〜５５０ｎｍにあり、波長としては緑色の領域に属するが、ＥＬ素子の特徴である発光波長の線幅の広がりにより、緑色に見えないことがある。視感的な色彩の基準としては色度座標で表されるが、上記ＥＬ素子の場合の色度座標は黄緑となっていた。
【０００９】
この色純度を高める方法として、ドーパント濃度を高めて、発光波長ピークを低波長側にシフトさせる方法があるが、濃度を高めていくと濃度消光を起こすため、電流効率が悪くなる問題があった。さらに、発光波長ピークより高波長側に、ドーパントの二量体由来のピークが大きくなり、色純度が向上しないといった問題も含んでいた。
【００１０】
その他の方法として、低波長側に発光波長ピークをもつドーパント材料に変更する方法があるが、キナクリドン誘導体を添加したＥＬ素子ほど寿命が良くないことが知られている。
【００１１】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、発光層にキナクリドン誘導体を添加したＥＬ素子において、長寿命性を保ちつつ、かつ色純度の向上した、特に緑色の色純度の高いＥＬ素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明書で開示する発明の構成は、一対の電極間に、キナクリドンを基本骨格に有するキナクリドン誘導体と、前記キナクリドン誘導体とは基本骨格の異なる蛍光材料を少なくとも１種類以上含む発光層が介在していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００１３】
上記構成によれば、長寿命素子であるキナクリドン誘導体を添加したエレクトロルミネッセンス素子に、キナクリドン誘導体と基本骨格の異なる蛍光材料との組み合わせとすることで、ドーパントの二量体形成を防ぎ、さらには濃度消光を起こしにくくしている。したがって、ホスト材料に占める総ドーパント量を増やしても、二量体からの発光を抑制すると共に、キナクリドン誘導体以外からのドーパントによる発光を利用することができるため、緑色の色度を調整し、色純度を高めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子において、前記蛍光材料は、発光スペクトルのピーク値が、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下にある蛍光材料であること
を特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。である。
【００１５】
上記構成によれば、キナクリドン誘導体と同じか、それより低波長の発光波長ピークを有する蛍光材料を利用することで、色純度の高い緑色に調整することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子において、前記蛍光材料は、クマリンを基本骨格とするクマリン誘導体であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００１７】
上記構成によれば、キナクリドン誘導体より色純度の高い緑色の蛍光を示すクマリン誘導体の発光を利用することにより、色純度の高い緑色に調整することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子において、前記蛍光材料の濃度が０．０１重量％以上２重量％以下であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００１９】
上記構成によれば、前記蛍光材料の濃度をそれぞれ０．０１重量％以上２重量％以下にすることで、キナクリドン誘導体を含めた２種類以上の蛍光材料からの発光が可能となる。
【００２０】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層のホスト材料が、キノリノナト金属錯体であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００２１】
上記構成によれば、キノリノナト金属錯体は緑色発光領域のエネルギーギャップを有しているため、ホスト材料からドーパント材料である蛍光材料へのエネルギー移動が容易になり、効率の高いエレクトロルミネッセンス素子となる。
【００２２】
また、本発明の構成は、一対の電極間に、有機金属錯体をホスト材料として、キナクリドンを基本骨格に有するキナクリドン誘導体と、前記キナクリドン誘導体とは基本骨格の異なる少なくとも１種類以上の蛍光材料をドーパントとして含む組成物が介在していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００２３】
上記構成によれば、発光層として、有機金属錯体及びドーパントを含有しているだけでなく、他の有機化合物あるいは無機化合物が含まれていても良く、発光層と接する隣接層とは混合層とし、界面を無くして注入障壁を減らし、発光開始電圧の低下を図ることができる。
【００２４】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子は緑色に発光することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子である。
【００２５】
上記構成によれば、キナクリドン誘導体からの発光と、キナクリドン誘導体とは基本骨格の異なる蛍光材料からの発光の複数の発光を利用するため、特に緑色の色度を調節し、色純度の優れた緑色エレクトロルミネッセンス素子を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の構成は、前記エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に配列させた画素部を有することを特徴とする表示装置である。
【００２７】
上記構成によれば、色純度の優れたエレクトロルミネッセンス素子が表示装置の画素部に配置されているため、ＲＧＢフルカラー表示において、色階調の幅が広がり、視認性の高い表示装置が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
本発明のＥＬ素子の構成例を図１に示す。同図に示されるＥＬ素子１は基板１０上に、陽極１１、正孔注入層１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５、電子注入層１６、陰極１７を順次有し、基板１０側、あるいは陰極１７側から発光を取り出す構造となっている。この構造の中で、正孔注入層と正孔輸送層、あるいは電子注入層と電子輸送層は、分離せずに、正孔注入輸送層あるいは電子注入輸送層のように一つの層としてもよい。また、正孔輸送層あるいは電子輸送層が発光層を兼ねていてもよい。
【００３０】
これらの層を形成する材料は、有機化合物、または無機化合物、または有機及び無機の混合物であっても良い。
【００３１】
発光層６には、輝度や寿命を安定させるために式（化１）で示されるキナクリドンを基本骨格に有するキナクリドン誘導体をドーパントとして含有する。
【００３２】
【化１】

【００３３】
式（化１）について説明すると、置換基Ｒ１〜Ｒ１０は、直鎖上であっても分岐を有するものであってもよく、場合によっては環状であってもよく、置換基にハロゲン原子を有していてもよい。例えば、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基（たとえばメチル基、エチル基、ブチル基等）、アルコキシ基（例えばメトキシ基等）、アリール基（例えばフェニル基、（ｏ−，ｍ−，ｐ−）トリル基等）、アリールオキシ基（例えばフェノキシ基等）、置換アミノ基（例えばジフェニルアミノ基等）、複素環基（例えばピリジル基、チエニル基等）を表し、これらは同一であってもよい。選択可能なキナクリドン誘導体は、特許公報２９７４８３５に開示されているが、具体例としては、キナクリドン、２−メチルキナクリドン、２，９−ジメチルキナクリドン、２−クロロキナクリドン、２−フルオロキナクリドン、１，２−ベンゾキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−メチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２，９−ジメチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−クロロキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２−フルオロキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジプロピルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジ−イソプロピルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｎ−ブチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｔ−ブチルキナクリドン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン等があるが、これらに限定されるものではない。また、ドーパントしてのキナクリドン誘導体は、ホスト材料に対して０．０１重量％〜２重量％の範囲で添加されていることが望ましく、輝度や寿命の安定性の効果が高い。
【００３４】
さらに、本発明のＥＬ素子は、発光層に式（化１）で示されるキナクリドン誘導体以外の基本骨格を持つドーパントを含有するが、基本骨格の異なるドーパントとしては式（化２）に示すアントラセンを基本骨格に有するアントラセン誘導体（例えば、ジベンゾ［ａ，ｈ］アントラセン等）、式（化３）に示すペリレンを基本骨格に有するペリレン誘導体（例えば、４，４−ジフェニルペリレン等）、式（化４）に示すフタロシアニンを基本骨格に有するフタロシアニン誘導体（例えば、銅フタロシアニン等）等があり、好ましくは式（化５）に示すクマリンを基本骨格に有するクマリン誘導体である。
【００３５】
【化２】

【００３６】
【化３】

【００３７】
【化４】

【００３８】
【化５】

【００３９】
式（化５）について説明すると、置換基Ｒ１〜Ｒ１０は、直鎖上であっても分岐を有するものであってもよく、場合によっては環状であってもよく、置換基にハロゲン原子、Ｎ原子、Ｓ原子を有していてもよい。選択可能なクマリン誘導体としては、特開平０３−０００７９２号公報に開示されている。具体例としては、３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２−ベンズイミドアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフルオロメチルキノリジノ−（９，９ａ，１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−オン（クマリン５４５Ｔ）等があるが、これらに限定されるものではない。また、ドーパントとしてのクマリン誘導体は、ホスト材料に対して０．０１重量％〜２重量％の範囲で添加されていることが望ましく、緑色の色純度を高める効果が高い。
【００４０】
発光層のホスト材料にはキノリノナト金属錯体が好ましく、具体例としては、トリス−８−キノリノナトアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）、トリス−８−キノリノナトガリウム錯体、ビス−８−キノリノナトマグネシウム錯体、ビス−８−キノリノナト亜鉛錯体、トリス−（５−メチル）−８−キノリノナトアルミニウム錯体、トリス−（７−プロピル）−８−キノリノナトアルミニウム錯体、ビス［ベンゾ｛ｆ｝−８−キノリノナト］アルミニウム錯体等があるが、これらに限定されるものではない。
【００４１】
ＥＬ素子の面発光を効率よく利用するためには、陽極側または陰極側の、少なくとも一方、あるいは両方から発光を取り出すことが必要となる。そのため、陽極または陰極を透明あるいは半透明である必要があるが、以下では、陽極側から発光を取り出す場合について述べる。
【００４２】
基板１０は、陽極側から発光を取り出すため、ガラスや樹脂等の透明あるいは半透明材料を用いる。
【００４３】
陽極１１は、好ましくは約４ｅＶ以上、例えば約４〜７ｅＶの仕事関数を有する金属、合金、導電性化合物又はその混合物を含むことができる。陽極の具体例としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、金、プラチナあるいはドーパントを添加したポリピロール等の正孔注入に適した材料である。陽極の厚みは約１０ｎｍ〜１μｍの範囲が可能であるが、好適な範囲は陽極材料の光学定数によって決定する。ある好適な厚みの範囲は、約１０ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４４】
正孔注入層１２は、正孔輸送層が兼ねる場合もあるが、正孔注入効率を高める材料として、フタロシアニン誘導体や芳香族アミン誘導体等の材料が用いられる。
【００４５】
正孔輸送層１３としては、正孔の輸送特性に優れる材料として、芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾ−ル誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、ポリチオフェン等を用いることができる。
【００４６】
電子輸送層１５には、電子の輸送特性に優れるトリス−８−キノリノラトアルミニウム等の８−キノリノールあるいはその誘導体を配位子とする有機金属錯体などのキノリン誘導体、オキサジアゾ−ル誘導体、ペリレン誘導体、ピリジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体等を用いることができる。また、電子輸送層は発光層を兼ねたものであってもよく、この場合はトリス−８−キノリノラトアルミニウム等を使用することが好ましい。
【００４７】
電子注入層１６は、電子輸送層が兼ねる場合もあるが、電子注入効率を高める材料として、ハロゲン化アルカリ金属、又はハロゲン化アルカリ土類金属等が用いられる。具体例としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）等が用いられる。
【００４８】
陰極１７は、仕事関数の小さい材料、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎあるいはこれらの１種類以上を含む合金を用いることが好ましい。なお、陰極側から発光を取り出す場合には、導電性の透明あるいは半透明材料を用いるが、仕事関数を低下させるために、Ｌｉ、Ｃｓ等が添加されていてもよい。具体例としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛等である。
【００４９】
次に、本発明のＥＬ素子の製造方法を説明する。
【００５０】
陰極及び陽極は、蒸着法やスパッタ法等の気相成長法により形成することが好ましい。
【００５１】
正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、均質な薄膜が形成できることから真空蒸着法を用いることが好ましい。その際の成膜レートは０．０１ｎｍ／ｓｅｃ〜１ｎｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。成膜レートが早すぎると、均質な膜厚が得られず、素子の開始電圧の高電圧化や、電荷の注入効率が低下する等の不具合を生じる。
【００５２】
これら各層の形成に真空蒸着法を用いる場合において、一層に複数の有機化合物を含有させる場合、有機化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して共蒸着することが好ましいが、蒸気圧（蒸発速度）が同程度あるいは非常に近い場合には、予め同じボート内で混合させておき、蒸着することもできる。また、真空蒸着法以外に溶液塗布法（スピンコート、ディップ、キャスト等）、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）法などを用いることもできる。溶液塗布法では、ポリマー等のマトリクス物質中にドーパントを分散させる構成としてもよい。
【００５３】
本発明のＥＬ素子は、色純度の高い緑色を有しており、このＥＬ素子を組み込んだ表示装置は視認性の優れたものとなる。また、赤色、青色ＥＬ素子と組み合わせることで白色表示を含むフルカラーの表示が可能であり、色純度が高いため、色階調の幅が広がり、表示がより鮮明になる等の特徴を備えている。
【００５４】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。また、本実施例ではキナクリドン誘導体以外のドーパントは１種類であるが、本発明はこれに限るものではない。
【００５５】
【実施例】
［実施例１］
陽極として、厚さ１１０ｎｍのＩＴＯを有するガラス基板を、中性洗剤で洗浄し、オーブンで６０分間乾燥させた。使用前に、ＵＶオゾン洗浄した後、蒸着装置内の真空チャンバーにて、１７０℃で３０分間のアニールを行った。
【００５６】
次に、１×１０^−４Ｐａ以上の真空チャンパーに移動し、正孔注入層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を成膜レート０．２ｎｍ／ｓｅｃの速度で２０ｎｍ蒸着した。
【００５７】
次に、減圧状態を保ったまま、正孔輸送層として、α―ＮＰＤを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で４０ｎｍ蒸着した。
【００５８】
次に、減圧状態を保ったまま、発光層として、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）と式（化６）に示すＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンと式（化７）に示す３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリンを重量比で１００：０．３：０．３の比率で、成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着した後、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）だけを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着して電子輸送層とした。
【００５９】
【化６】

【００６０】
【化７】

【００６１】
さらに、減圧状態を保ったまま、電子注入層として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を成膜レート０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で１ｎｍ蒸着し、陰極としてＡｌを２００ｎｍ蒸着した後、Ｎ_２ガス雰囲気下で、空気に触れることなくガラスを貼り合わせて封止を行い、ＥＬ素子を得た。
【００６２】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、８．９Ｖの時に９．０ｍＡ／ｃｍ^２で１０００ｃｄ／ｍ^２の緑色の発光が確認された。
【００６３】
図２にこの素子の発光スペクトルを示す。図中のλ＝５３９ｎｍとλ＝５０５のピークはそれぞれＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンと３−（２−ベンゾチアゾリル）−７−ジエチルアミノクマリンの蛍光に由来するものであり、２種類のドーパントがともに発光していることがわかる。色度座標は（ｘ＝０．３６，ｙ＝０．６０）と緑色であり、本発明によるキナクリドン誘導体以外のドーパントが緑色の色純度を高めたことを示している。また、λ＝５７５のピークはドーパントの二量体からの発光であり、ピーク強度は０．５４であった。この値はＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンのみが添加されたＥＬ素子の値と同じであり、発光層に占めるドーパントの濃度が増加しても、基本骨格の異なるドーパント同士は二量体を形成しにくいことを示している。
【００６４】
［比較例１］
陽極として、厚さ１１０ｎｍのＩＴＯを有するガラス基板を、中性洗剤で洗浄し、オーブンで６０分間乾燥させた。使用前に、ＵＶオゾン洗浄した後、蒸着装置内の真空チャンバーにて、１７０℃で３０分間のアニールを行った。
【００６５】
次に、１×１０^−４Ｐａ以上の真空チャンパーに移動し、正孔注入層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を成膜レート０．２ｎｍ／ｓｅｃの速度で２０ｎｍ蒸着した。
【００６６】
次に、減圧状態を保ったまま、正孔輸送層として、α―ＮＰＤを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で４０ｎｍ蒸着した。
【００６７】
次に、減圧状態を保ったまま、発光層として、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）と式（化６）に示すＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンを重量比で１００：０．３の比率で、成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着した後、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）だけを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着して電子輸送層とした。
【００６８】
さらに、減圧状態を保ったまま、電子注入層として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を成膜レート０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で１ｎｍ蒸着し、陰極としてＡｌを２００ｎｍ蒸着した後、空気に触れることなくガラスを貼り合わせて封止を行い、ＥＬ素子を得た。
【００６９】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、９．９Ｖの時に８．０ｍＡ／ｃｍ^２で１０００ｃｄ／ｍ^２の黄緑色の発光が確認された。
【００７０】
図３にこの素子の発光スペクトルを示す。図中のλ＝５４２ｎｍのピークはＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンの蛍光に由来するものである。また、λ＝５８０のピークはドーパントの二量体からの発光であり、ピーク強度は０．５４であった。この素子の色座標は（ｘ＝０．４０，ｙ＝０．５９）と黄緑であり、緑色の色純度の不十分な素子であることがわかった。
【００７１】
［比較例２］
陽極として、厚さ１１０ｎｍのＩＴＯを有するガラス基板を、中性洗剤で洗浄し、オーブンで６０分間乾燥させた。使用前に、ＵＶオゾン洗浄した後、蒸着装置内の真空チャンバーにて、１７０℃で３０分間のアニールを行った。
【００７２】
次に、１×１０^−４Ｐａ以上の真空チャンパーに移動し、正孔注入層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を成膜レート０．２ｎｍ／ｓｅｃの速度で２０ｎｍ蒸着した。
【００７３】
次に、減圧状態を保ったまま、正孔輸送層として、α―ＮＰＤを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で４０ｎｍ蒸着した。
次に、減圧状態を保ったまま、発光層として、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）と式（化６）に示すＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンと式（化８）に示す９，１８−ジヒドロ−９，１８ジメチルベンゾ［ｈ］ベンゾ［７，８］キノ［２，３−ｂ］アクリダイン−７，１６−ジオンを重量比で１００：０．３：０．３の比率で、成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着した後、トリス−８−キノリノラトアルミニウム（Ａｌｑ_３）だけを成膜レート０．４ｎｍ／ｓｅｃの速度で３７．５ｎｍ蒸着して電子輸送層とした。
【００７４】
【化８】

【００７５】
さらに、減圧状態を保ったまま、電子注入層として、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を成膜レート０．１ｎｍ／ｓｅｃの速度で１ｎｍ蒸着し、陰極としてＡｌを２００ｎｍ蒸着した後、空気に触れることなくガラスを貼り合わせて封止を行い、ＥＬ素子を得た。
【００７６】
このＥＬ素子に電圧を印加して電流を流したところ、１１．１Ｖの時に９．５ｍＡ／ｃｍ^２で１０００ｃｄ／ｍ^２の黄緑色の発光が確認された。
【００７７】
図４にこのＥＬ素子の発光スペクトルを示す。図中のλ＝５４２ｎｍのピークはＮ，Ｎ’−ジメチルキナクリドンの蛍光に由来するものであり、２種類のドーパントのうち、１種類からの発光しか確認できなかった。また、λ＝５８０ｎｍのピークはドーパントの二量体からの発光であり、ピーク強度は０．５８であった。これは、基本骨格が同じキナクリドン誘導体同士では二量体を形成し易いことを示している。色度座標は（ｘ＝０．４２，ｙ＝０．５７）と黄緑色であり、色純度が向上しないことがわかった。
【００７８】
実施例１、比較例１、比較例２における色度座標のデータを図５に示す。比較例１及び比較例２のＥＬ素子に比べて、実施例１のＥＬ素子の方がＮＴＳＣ規格の緑色に近づいており、本発明により緑色の色純度が向上したことがわかった。
【００７９】
実施例１、比較例１における初期輝度１０００ｃｄ／ｍ^２で点灯させた時の信頼性試験の結果を図６に示す。実施例１のＥＬ素子は２００時間で８５％であり、比較例１の８７％と同程度の信頼性が得られることがわかった。
【００８０】
［実施例２］
本実施例では、本発明で開示したＥＬ素子を含む表示装置について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、表示装置を示す上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された７０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、７０２は画素部、７０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、７０４は封止基板、７０５はシール剤であり、シール剤７０５で囲まれた内側７０７は、空間になっている。
【００８１】
なお、７０８はソース側駆動回路７０１及びゲート側駆動回路７０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）７０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における表示装置には、表示装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００８２】
基板７１０は、ここでは基板７１０側から発光を取り出すことを考慮し、透明基板を用い、例えば、ガラス基板又は有機樹脂基板等が採用される。有機樹脂材料はガラス材料と比較して軽量であり、表示装置自体の軽量化に有効に作用する。表示装置を作製する上で適用できるものとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミド等の有機樹脂材料を用いることができる。ガラス基板は無アルカリガラスと呼ばれる、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスを用いることが望ましい。ガラス基板の厚さは０．５〜１．１ｍｍのものが採用されるが、軽量化を目的とする場合には、さらに厚さを薄く最適化してもよい。また、さらに軽量化を図るには比重が２．３７ｇ／ｃｍと小さいものを採用することが望ましい。
【００８３】
次に、断面構造について図７（ｂ）を用いて説明する。基板７１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路部７０１と、画素部７０２が示されている。
【００８４】
ソース側駆動回路部７０１は画素部７０２に伝送される信号のタイミングを制御する領域であり、ｎチャネル型ＴＦＴ７２３とｐチャネル型ＴＦＴ７２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路等が形成することが可能である。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【００８５】
画素部７０２は画像表示を行う領域であり、スイッチング用ＴＦＴ７１１と、電流制御用ＴＦＴ７１２とＥＬ素子７１８で構成され、電流制御用ＴＦＴ７１２のドレインとＥＬ素子７１８の第１の電極が接続されている。なお、第１の電極７１３の端部を覆って絶縁物７１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【００８６】
ここで、第１の電極７１３を陽極とする場合は、電流制御用ＴＦＴ７１２はｐチャネル型ＴＦＴを用いることが好ましく、陰極とする場合はｎチャネル型ＴＦＴとすることが好ましい。ただし、スイッチングＴＦＴ７５４はｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでもよい。
【００８７】
また、絶縁物７１４の上端部または下端部は、ＥＬ素子製造工程における薄膜のカバレッジを良好なものとし、電極間のショートを防ぐために、曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物７１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物７１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物７１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００８８】
ＥＬ素子７１８は、第１の電極７１３及び発光層７１６及び第２に電極７１７で構成される。また、ＥＬ素子７１８は任意なものとするが、図１で示す構造を採用することができる。
【００８９】
第１の電極７１３を陽極とする場合の材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
【００９０】
また、発光層７１６には、キナクリドン誘導体が含有されており、さらにキナクリドン基本骨格とは異なるドーパント、好ましくは、クマリン誘導体が添加されている。この場合、緑色の色純度の高く、視認性に優れた表示装置となる。
【００９１】
第２の電極７１７を陰極とする場合の材料としては、仕事関数の小さい材料を用いることが望ましい。Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ_２、またはＣａＮを用いることが好ましい。なお、電界発光層７１６で生じた光が第２の電極７１７を透過させる場合には、第２の電極７１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜との積層を用いることが良い。透明導電膜としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ_２Ｏ_３―ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が用いられる。
【００９２】
さらにシール剤７０５で封止基板７０４を素子基板７１０と貼り合わせることにより、素子基板７０１、封止基板７０４、およびシール剤７０５で囲まれた空間７０７にＥＬ素子７１８が備えられた構造になっている。なお、空間７０７には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤７０５で充填される構成も含むものとする。
【００９３】
なお、シール剤７０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板７０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００９４】
図７に示す表示装置は緑色ＥＬ素子単色のものであるが、赤色、青色ＥＬ素子の３色を組み合わせても良く、白色を含めたフルカラー表示が可能となる。このフルカラー表示装置は色純度の高い緑色発光を含んでいるため、色階調の幅が広がり、視認性に極めて優れたものとなる。
【００９５】
本実施例では、駆動回路をアクティブマトリックスとしたが、パッシブマトリックスとしても良い。また、発光層から得られた光は、第１の電極７１３側と第２の電極７１７側のいずれか片側、あるいは両側から取り出しても良い。
【００９６】
また、本実施例に示した表示装置の表示面（画像を観測する面）に偏光板を設けてもよい。この偏光板は、外部から入射した光の反射を抑え、観測者が表示面に映り込むことを防ぐ効果がある。一般的には、円偏光板が用いられている。ただし、発光層からの光が偏光板により反射されて内部に戻ることを防ぐため、屈折率を調節して内部反射の少ない構造とすることが好ましい。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いたＥＬ素子は、キナクリドン誘導体の他に、基本骨格の異なるドーパントを添加することで、長寿命性を保ちながら、緑色の色純度の高いＥＬ素子を得ることができる。また、そのＥＬ素子を用いた表示装置は視認性が良く、極めて優れた表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ素子の一例を示す断面構造図。
【図２】実施例１の発光スペクトル。
【図３】比較例１の発光スペクトル。
【図４】比較例２の発光スペクトル。
【図５】ＣＩＥ色度座標。
【図６】信頼性試験。
【図７】画素部および駆動回路部を備えた表示装置の上面図と部分断面図

Claims

一対の電極間に、キナクリドンを基本骨格に有するキナクリドン誘導体と、前記キナクリドン誘導体とは基本骨格の異なる蛍光材料を少なくとも１種類以上含む発光層が介在していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１において、前記蛍光材料は、発光スペクトルのピーク値が、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下にある蛍光材料であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１において、前記蛍光材料は、クマリンを基本骨格とするクマリン誘導体であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１乃至３のいずれか一項において、前記蛍光材料の濃度が０．０１重量％以上２重量％以下であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１において、前記発光層のホスト材料が、キノリノナト金属錯体であることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
一対の電極間に、有機金属錯体をホスト材料として、キナクリドンを基本骨格に有するキナクリドン誘導体と、前記キナクリドン誘導体とは基本骨格の異なる少なくとも１種類以上の蛍光材料をドーパントとして含む組成物が介在していることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項６において、前記エレクトロルミネッセンス素子は緑色に発光することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
請求項１乃至７のいずれか一項において、前記エレクトロルミネッセンス素子をマトリクス状に配列させた画素部を有することを特徴とする表示装置。