JP2007035580A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】有機ＥＬ素子の発光形態を変えて、表示の多様化を行う。
【解決手段】陽極２と陰極４との間に、ホール輸送層６、発光色の異なる第１の発光層７、第２の発光層８、電子輸送層９が順次積層されている有機発光体３を設け、この有機発光体３に電流を印加する駆動部１１を備えた有機ＥＬ素子であって、駆動部１１は、強さの異なる電流を有機発光体３に印加し、有機発光体３は、異なる電流の強さに応じて、第１の発光層７と第２の発光層８の合成色または第１の発光層７の単色を呈する。
【選択図】図１

Description

この発明は、有機ＥＬ（電界発光）素子に関し、特にこの有機ＥＬ素子の主要構成部分である有機発光体から発光される光の色調を変化させるようにしたものである。

有機ＥＬ素子の基本的な構成は、ガラス基板上にＩＴＯなどからなる陽極を形成し、この陽極上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を順次積層してなる有機発光体を形成し、この有機発光体上にアルミニウム、リチウムなどからなる陰極を形成し、この基板を封止基板で封止した構造となっている。

この有機発光体における発光層には、白色光を効率よく発光させるため、２層構造となっているものがあり（特許文献１）、第１発光層では黄色を、第２発光層では青緑色を発光し、この２色の光が混合して白色光が得られるようになっているものである。

ところで、有機ＥＬ素子の用途によっては、発光色の色調が変化する素子が求められることがある。
しかしながら、従来の有機ＥＬ素子では、このような要求を１個の有機ＥＬ素子で満たすことはできなかった。
ＷＯ９８／８３６０号パンフレット

よって、本発明における課題は、１個の有機ＥＬ素子の発光色を必要に応じて変化させることができるようにすることにある。

かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、陽極と陰極との間に、ホール輸送層、発光色の異なる複数の発光層、電子輸送層が順次積層されている有機発光体が設けられ、この有機発光体に電流を印加する駆動部を有する有機ＥＬ素子であって、前記駆動部は、強さの異なる電流を前記有機発光体に印加し、前記有機発光体は、前記強さの異なる電流に応じて、複数の発光層の合成色または複数の発光層のいずれか一つの発光層の単色を呈することを特徴とする有機ＥＬ素子である。

請求項２にかかる発明は、前記単色は、前記複数の発光層のうちホール輸送層に接している発光層の発光色である請求項１記載の有機ＥＬ素子である。

本発明では、強さの異なる電流を印加して複数の発光層の合成色またはいずれかの発光層の単色を呈することができる有機ＥＬ素子を提供することができる。
このように複数の色を発生させるメカニズムは不明であるが、電子移動度に関係があると推定される。特に、電子輸送層の電子移動度が速い方が好ましいと思われる。この速い電子移動度により電子が陽極側により移動する傾向が高くなる。
そして、印加電流値が低い場合には、ホールが複数の発光層のうち、陽極側に位置する発光層に到達した時点で、陰極からの電子と会合して励起子が形成され、この発光層が発光する。すなわち、単色を呈することになる。

また、印加電流値が高い場合には、ホールの移動が強くなり、より陰極側に移動する傾向が生じ、励起子の形成が陽極側の発光層とこれよりも陰極側に位置する発光層とで同時に行われ、この二つの発光層が同時発光し、合成色を呈する。
このため、印加電流値が低い場合と高い場合とで異なる色調の光が発光することになって、印加電流値を変化させることで、複数の色調の発光が１個の有機ＥＬ素子によって可能となる。

図１は、本発明の有機ＥＬ素子の要部の一例を示すものである。
図中符号１は、ガラス基板を示す。このガラス基板１上には、ＩＴＯなどからなる陽極２が設けられている。この陽極２上には、有機発光体３が設けられ、この有機発光体３上には、アルミニウム、リチウムなどからなる陰極４が設けられている。

上記有機発光体３は、陽極２側から順にホール注入層５、ホール輸送層６、第１発光層７、第２発光層８、電子輸送層９、電子注入層１０を積層したものである。
ホール注入層５は、例えばＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）などからなる厚さ１０〜６０ｎｍのものである。

ホール輸送層６は、例えばＮＰＢ、ＴＰＴＥなどからなる厚さ１０〜６０ｎｍのものである。
第１発光層７は、例えばホスト材料としてＰＰＤを厚さ１０〜５０ｎｍとし、黄色を呈するドーパント材料を所定量混入した層であって、本来黄色の光を発光する層である。
第２発光層８は、例えばホスト材料としてＰＰＤを厚さ１０〜５０ｎｍとし、青緑色を呈するドーパント材料を所定量混入した層であって、本来青緑色の光を発光する層である。

電子輸送層９は、従来材料のＡｌｑ３よりも電子移動度が高いチッソ社製「ＥＴ４」からなる厚さ１０〜４０ｎｍの層である。
電子注入層１０は、例えばＬｉＦ、ＭｇＦ_２などからなる厚さ０．２〜２ｎｍのものである。
これら有機発光体３を構成する各層は、蒸着法などの周知の成膜方法で成膜される。

また、図１中符号１１は、駆動部を示す。この駆動部１１は、上記有機ＥＬ素子の陽極２と陰極４とに接続されており、両電極２、４間に印加する直流電流値、詳しくは直流電流密度値を連続的または段階的に変化させる機能を有する可変直流電源を備えたものである。

次に、この有機ＥＬ素子の動作について、説明する。
駆動部１１により有機ＥＬ素子の陽極２と陰極４との間に直流電流を印加すると、陽極２からホールが陰極４に向けて移動し、陰極４から電子が陽極２に向けて移動する。そして、第１発光層７または第２発光層８において、ホールと電子が会合して励起子が形成され、発光が生じる。

この例では、電子輸送層９をなす材料の電子移動度が従来のものに比較して大きくなっているので、電子の移動距離が長くなり、陽極極２側に近い層、例えばホール輸送層６まで延びている。
印加電流値が低い場合には、陽極２から注入されるホールの移動距離が短くなる。このため、ホールと電子との会合が第１発光層７において生じ、ホール輸送層７に接している第１発光層７の黄色が発光する。

印加電流値を高くすると、陽極２から注入されるホールの移動距離が長くなる。このため、ホールと電子との会合が第１発光層７と第２発光層８において同時に生じて、第１発光層７と第２発光層８が同時発光し、白色に発光することになる。
このようにして、印加電流値が低い場合と高い場合とで、発光色の色調が異なり、２色の発光が１個の素子で可能になる。
発光層を３層構造とすれば、３色の発光を可能にすることもできる。

以下、具体例を示す。
有機ＥＬ素子を作製した。その有機発光体の各層の構成は以下の通りとした。
材料名 厚さ
ホール注入層：ＣｕＰＣ、 ４０ｎｍ
ホール輸送層：ＴＰＴＥ、 ４０ｎｍ
第１発光層 ：ＰＰＤに黄色ドーパント混入、 ３０ｎｍ
第２発光層 ：ＰＰＤに青緑色ドーパント混入、 ２５ｎｍ
電子輸送層 ：チッソ社製「ＥＴ４］、 ３０ｎｍ
電子注入層 ：ＬｉＦ、 ２ｎｍ
陽極には、厚さ１５０ｎｍのＩＴＯを、陰極には、厚さ１５０ｎｍのアルミニウムを用いた。

この有機ＥＬ素子に直流電流を印加して発光させた。
電流密度１０ｍＡ／ｄｍ^２を印加したときの発光色は、ＣＩＥ色度座標表示で、Ｘ：０．３１０１、Ｙ：０．４５２８ の第１発光層の黄色であった。
また、電流密度４００ｍＡ／ｄｍ^２を印加した時の発光色は、同じくＸ：０．２４８２、Ｙ：０．４１８４ の第１発光層と第２発光層の合成色の白色であった。
この結果から、１個の素子で２色の発光がなされることが確認された。

本発明の有機ＥＬ素子の要部の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

２・・陽極、３・・有機発光体、４・・陰極、５・・ホール注入層、６・・ホール輸送層、７・・第１発光層、８・・第２発光層、９・・電子輸送層、１０・・電子注入層、１１・・駆動部

Claims (2)

1. 陽極と陰極との間に、ホール輸送層、発光色の異なる複数の発光層、電子輸送層が順次積層されている有機発光体が設けられ、この有機発光体に電流を印加する駆動部を有する有機ＥＬ素子であって、
   前記駆動部は、強さの異なる電流を前記有機発光体に印加し、
   前記有機発光体は、前記強さの異なる電流に応じて、複数の発光層の合成色または複数の発光層のいずれか一つの発光層の単色を呈することを特徴とする有機ＥＬ素子。
2. 前記単色は、前記複数の発光層のうちホール輸送層に接している発光層の発光色である請求項１記載の有機ＥＬ素子。
   

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