JP2008112976A - 有機電界発光素子、表示装置、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、高効率化と長寿命化の両方を実現可能な有機電界発光素子および表示装置を提供する。
【解決手段】陽極１３と陰極１５との間に、陽極１３側から順に、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄが積層された有機層１４を挟持してなる有機電界発光素子１１において、上記発光層１４ｃに、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることを特徴とする有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置である。
【選択図】図１
【解決手段】陽極１３と陰極１５との間に、陽極１３側から順に、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃおよび電子輸送層１４ｄが積層された有機層１４を挟持してなる有機電界発光素子１１において、上記発光層１４ｃに、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることを特徴とする有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置である。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）、さらにはこの素子を備えた表示装置および電子機器に関し、特に発光層に発光性のドーパントを含有させた有機電界発光素子、さらにはこの有機電界発光素子を備えた表示装置および電子機器に関する。
有機材料のエレクトロルミネッセンス(electroluminescence：以下ＥＬと記す）を利用した有機電界発光素子（いわゆる有機ＥＬ素子）は、陽極と陰極との間に有機正孔輸送層や有機発光層を積層させた有機層を設けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発光素子として注目されている。
図９は、このような有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子２０１は、例えばガラス等からなる透明な基板２０２上に設けられており、基板２０２上に設けられた陽極２０３、陽極２０３上に設けられた有機層２０４、および有機層２０４上に設けられた陰極２０５により構成されている。有機層２０４は、陽極２０３側から、正孔注入層２０４ａ、正孔輸送層２０４ｂ、発光層２０４ｃおよび電子輸送層２０４ｄを順次積層させた構成を有している。この有機電界発光素子２０１では、陰極２０５から注入された電子と陽極２０３から注入された正孔とが発光層２０４ｃにて再結合し、この再結合の際に生じる光が陽極２０３または陰極２０５を介して取り出される。尚、有機電界発光素子としては、基板側から順に、陰極、有機層、陽極を順次積層した構成のものもある。
上述したような有機電界発光素子は、近年、更なる高効率化、長寿命化が求められている。従来、電子輸送層２０４ｄとしては例えばアルミキノリノール錯体（８-hydroxyquinoline aluminum(Ａｌｑ３)）が用いられてきたが、Ａｌｑ３は電子移動度が低いため、Ａｌｑ３よりも高い電子移動度を有する材料として、フェナントロリン誘導体（例えば、非特許文献１参照）やシロール誘導体（例えば、非特許文献２参照）が報告されている。これらの電子輸送材料を用いることで電子注入が強化され、電子と正孔（ホール）の再結合領域がホール注入電極（陽極２０３）側に集中するため再結合確率が向上し、発光効率が高くなるとともに、低電圧駆動することができるという利点がある。しかし、その一方で、電子と正孔の再結合領域が陽極２０３側に移動するため、正孔輸送層２０４ｄに到達する電子の量が多くなる。正孔輸送層２０４ｄとして一般的に用いられているトリフェニルアミン誘導体は、電子を受け入れると非常に不安定になり劣化する。その結果、発光素子の発光寿命が短くなってしまう。
そこで、発光層やキャリア注入バランスの調整で長寿命化する取り組みがなされている。例えば素子全体のキャリアバランスを整える試みとして、発光層と電子輸送層の間に電子注入制限層が配置された有機電界発光素子の例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、発光層のキャリアバランスを整え、キャリア再結合領域をひろげる試みとして、正孔輸送材・電子輸送材・エミッタの混合層が配置された有機電界発光素子が開示されている（例えば、特許文献２、３参照）。さらに、発光層のキャリア蓄積を整える試みとして、キャリア移動度の異なるホストが混合された有機電界発光素子が開示されている（例えば、特許文献４、５参照）。また、発光層からのエネルギー移動を補助するアシストドーパントを用いた有機電界発光素子が開示されている（例えば、特許文献６、７参照）。
しかし、特許文献１に記載された有機電界発光素子は、電子注入制限層が配置されることで、発光層への電子注入に制限が加えられるため、素子の長寿命化は図れるものの、電子と正孔の再結合領域における発光効率が低下する。また、特許文献２〜６に記載された有機電界発光素子においても、電子と正孔の再結合領域が広がるため、発光効率が低下する、という問題がある。さらに、特許文献７に記載された発明は、エネルギー移動が生じにくいホストドーパントに、エネルギー移動を促進するためのルブレンの混合が記載されている。これは、エネルギー移動しにくい励起エネルギーの大きなホストから赤発光を取り出すことに限られた技術であり、またドーパントの濃度消光による効率低下の問題は依然残っている。
よって、上述したような長寿命化する試みは、いずれも発光効率の高効率化とは相反する結果となっていた。また、発光層に含有されるドーパントを増加させることで、発光効率の高効率化と長寿命化を図る試みもあるが、発光層に含まれるドーパントが１種である場合に所定量を超えると、スタッキングにより、濃度消光が生じてしまい、発光寿命が顕著に短くなるという問題がある。
そこで、本発明は、高効率化と長寿命化の両方を実現可能な有機電界発光素子を提供することを目的とする。
このような目的を達成するための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる有機電界発光素子において、発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることを特徴としている。
また、本発明の表示装置は、陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる有機電界発光素子を基板上に配列形成してなる表示装置において、有機電界発光素子の発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることを特徴としている。さらに本発明の電子機器は、このような表示装置を表示部として備えていることを特徴とする。
このような有機電界発光素子、表示装置、および電子機器によれば、発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることから、発光層に１種類のドーパントが含有される場合と比較して、発光効率が高くなる。また、発光層中に異種のドーパントが含有されることで、スタッキングが抑制されるため、濃度消光を生じさせずに、ドーパントのトータルの含有量を増加させることが可能となる。これにより、発光寿命を長くすることができる。
以上説明したように本発明によれば、高効率化と長寿命化を図ることができるため、低消費電力で、かつ長期信頼性に優れたディスプレイを実現することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子１１は、基板１２上に設けられた陽極１３、この陽極１３上に重ねて設けられた有機層１４、この有機層１４上に設けられた陰極１５を備えている。
以下の説明においては、陽極１３から注入された正孔と陰極１５において発生した電子が発光層１４ｃ内で結合する際に生じた発光光を、基板１２と反対側の陰極１５側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子１１の構成を説明する。
先ず、有機電界発光素子１１が設けられる基板１２は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板１２として、画素毎にＴＦＴを設けてなるＴＦＴ基板が用いられる。この場合、この表示装置は、上面発光方式の有機電界発光素子１１をＴＦＴを用いて駆動する構造となる。
そして、この基板１２上に下部電極として設けられる陽極１３は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）とアンチモン（Ｓｂ）との合金、酸化亜鉛（ＺｎＯ）とアルミニウム（Ａｌ）との合金、銀（Ａｇ）合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
有機電界発光素子１１が上面発光方式の場合は、陽極１３を高反射率材料で構成することで、干渉効果及び高反射率効果で外部への光取り出し効率を改善することが可能であり、この様な電極材料には、例えばＡｌ、Ａｇ等を主成分とする電極を用いることが好ましい。これらの高反射率材料層上に、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料層を設けることでキャリア注入効率を高めることも可能である。
尚、この有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陽極１３は、ＴＦＴが設けられている画素毎にパターニングされていることとする。そして、陽極１３の上層には、ここでの図示を省略した絶縁膜が設けられ、この絶縁膜の開口部から、各画素の陽極１３表面を露出させていることとする。
また、有機層１４は、陽極１３側から順に、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、発光層１４ｃ、電子輸送層１４ｄを積層してなる。これらの各層は、例えば真空蒸着法や、例えばスピンコート法などの他の方法によって形成された有機層からなる。これらの各層のうち、正孔注入層１４ａ、正孔輸送層１４ｂ、電子輸送層１４ｄには一般的な材料が用いられる。
そして、本発明の特徴的な構成として、発光層１４ｃには、同系色に発光する２種類以上のドーパントが含有されている。
発光ドーパントとしては、例えば、スチリルベンゼン系色素、オキサゾール系色素、ぺリレン系色素、クマリン系色素、アクリジン系色素などのレーザー用色素、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ペンタセン誘導体、クリセン誘導体などの多芳香族炭化水素系材料、ピロメテン骨格化合物もしくは金属錯体、キナクリドン誘導体、シアノメチレンピラン系誘導体（ＤＣＭ，ＤＣＪＴＢ）、ベンゾチアゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、金属キレート化オキシノイド化合物、ホウ素化合物などの蛍光材料が挙げられ、これらの材料の中から同系色に発光する２種以上を適宜選択して用いることとする。これにより、発光層１４ｃに含有されるドーパントが１種のみである場合と比較して、ドーパントの含有量を増加させた場合のスタッキングによる濃度消光が抑制される。
ここで、発光層１４ｃ中に含まれる２種以上のドーパントは、同一条件で測定した場合に、蛍光ピーク波長の差が４０ｎｍ以内であることが好ましく、１０ｎｍ以内であることがさらに好ましい。この範囲内の２種以上のドーパントを用いることで、同様な発光波長を示すことから、エネルギーレベルの差が小さく、エキシプレックス（exciplex)の生成が押さえられる。また、２種以上のドーパントが同様な発光波長を示すことで、視認性に優れた有機電界発光素子を得ることができる。この発光層１４ｃ中の各ドーパントの濃度は、膜厚比で０．５％以上１５％以下であることとする。
ここで、青色の発光波長域は４３５ｎｍ〜４７５ｎｍであり、青色の発光ドーパントとしては、例えば、下記構造式（１）−１〜５に示すホウ素化合物、下記構造式（２）−１〜３に示すスチリルベンゼン系色素、下記構造式（３）に示すクリセン誘導体、下記構造式（４）に示すナフタセン誘導体が挙げられる。
また、赤色の発光波長域は５９５ｎｍ〜６３５ｎｍであり、赤色の発光ドーパントとして、下記構造式（５）−１〜６に示すホウ素化合物、下記構造式（６）−１〜５に示すジシアノメチレンピラン系誘導体が挙げられる。
さらに、緑色の発光波長域は４９５ｎｍ〜５３５ｎｍであり、緑色の発光ドーパントとして、下記構造式（７）−１〜４に示すホウ素化合物、下記構造式（８）−１〜３に示すクマリン系色素、下記構造式（９）−１〜３に示すアントラセン誘導体が挙げられる。
また、電子輸送層１４ｄとしては、例えば、アントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、またはアザアリール骨格を有し、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、またはランタノイド（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）の金属及び酸化物、複合酸化物、フッ化物材料を含む構成を用いることが可能である。
ここで、電子輸送層１４ｄとして、上述した材料の中でも、特に電子注入性の強いアントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体を用いることで、必要充分な電子を効率良く発光層１４ｃに注入することができるため、好ましい。これにより、上述した構成の発光層１４ｃと組み合わせることで、再結合領域の局在化が可能となり注入因子（発光層１４ｃに対する電子と正孔との注入バランス）γを１に近づけ高効率化することができるとともに、さらなる長寿命化が図れる。
また、有機層１４を構成する各層１４ａ〜１４ｄは、他の要件を備えても良い。このような例として、例えば発光層１４ｃが、電子輸送層１４ｄを兼ねた電子輸送性発光層であったり、また逆に正孔輸送性層１４ｂを兼ねた正孔輸送性発光層であっても良い。さらに、各層１４ａ〜１４ｄがそれぞれ積層構造であっても良い。例えば、発光層１４ｃが、青色発光層と緑色発光層と赤色発光層との積層構造で構成され、白色に発光する有機電界発光素子を構成しても良い。
次に、陰極１５は、仕事関数が小さい材料を用いて有機層１４と接する層が構成されており、かつ光透過性が良好な構成で有れば良い。このような構成として、例えば、陰極１５は、陽極１３側から順に第１層１５ａ、第２層１５ｂ、場合によってはさらに第３層（図示省略）を積層した構造となっている。
第１層１５ａは、仕事関数が小さく、かつ光透過性の良好な材料を用いて構成される。このような材料としては、例えばＬｉ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＬｉＦやＣａＦ2等のアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類弗化物が挙げられる。また、第２層１５ｂは、薄膜のＭｇＡｇ電極やＣａ電極などの、光透過性を有しかつ導電性が良好な材料で構成される。また、この有機電界発光素子１１が、特に陽極１３と陰極１５との間で発光光を共振させて取り出すキャビティ構造で構成される上面発光素子の場合には、例えばＭｇ−Ａｇのような半透過性反射材料を用いて第２層１５ｂを構成する。そして、必要に応じてさらに積層される第３層は、例えば透明なランタノイド系酸化物からなり、電極の劣化抑制のための封止電極として形成される。
尚、以上の第１層１５ａ、第２層１５ｂ、および第３層は、真空蒸着法、スパッタリング法、さらにはプラズマＣＶＤ法などの手法によって形成される。また、この有機電界発光素子を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陰極１５は、ここでの図示を省略した陽極１３の周縁を覆う絶縁膜および有機層１４によって、陽極１３に対して絶縁された状態で基板１２上にベタ膜状で形成され、各画素に共通電極として用いても良い。
図２は、上記有機電界発光素子１１を用いて構成される表示装置２０のパネル構成の一例を示す概略の回路構成図である。
この図に示すように、表示装置２０において有機電界発光素子１１が配置される基板１２上には、表示領域１２ａとその周辺領域１２ｂとが設定されている。表示領域１２ａには、複数の走査線２１と複数の信号線２３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素が設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域１２ｂには、走査線２１を走査駆動する走査線駆動回路２５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線２３に供給する信号線駆動回路２７とが配置されている。
走査線２１と信号線２３との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃｓ、および有機電界発光素子１１で構成されている。そして、走査線駆動回路２５による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線２３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２から有機電界発光素子１１に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子１１が発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２と保持容量Ｃｓとは、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）２９に接続されている。
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１２ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
そして、このような表示装置においては、有機電界発光素子１１が配列された表示領域を覆う封止缶と基板１２との間に有機電界発光素子１１が封止された状態、または基板１２と対向基板との間に充填された樹脂中に有機電界発光素子１１が封止された状態とすることで、表示装置を構成する有機材料の劣化を防止している。尚、この表示装置が、基板１２と反対側から発光光を取り出すものである場合、光透過性の対向基板と基板１２との間に光透過性の樹脂を充填して有機電界発光素子１１を封止する構成とすることが好ましい。
例えば、本発明にかかる表示装置は、図３に開示したような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域１２ａを囲むようにシーリング部３１が設けられ、このシーリング部３１を接着剤として、透明なガラス等の対向部（封止基板３３）に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板３３には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。尚、表示領域１２ａが形成された表示モジュールとしての基板１２には、外部から表示領域１２ａ（画素アレイ部）への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板３５が設けられていてもよい。
このような有機電界発光素子および表示装置によれば、発光層１４ｃに、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されていることから、発光層１４ｃに１種類のドーパントのみが含有される場合と比較して、発光効率が高くなる。また、発光層１４ｃ中に異種のドーパントが含有されることで、スタッキングが抑制されるため、ドーパントのトータルの含有量を増加させることが可能となる。これにより、発光寿命を長くすることができる。したがって、低消費電力であり、かつ長期信頼性に優れたディスプレイを実現することが可能になる。
尚、本発明の有機電界発光素子は、ＴＦＴ基板を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置に用いる有機電界発光素子に限定されることはなく、パッシブ方式の表示装置に用いる有機電界発光素子としても適用可能であり、同様の効果を得ることができる。パッシブ方式の表示装置である場合には、上記陰極１５または陽極１３の一方が信号線として構成され他方が走査線として構成される。
また、以上の実施形態においては、基板１２と反対側に設けた陰極１５側から発光を取り出す「上面発光型」の場合を説明した。しかし本発明は、基板１２を透明材料で構成することで、発光を基板１２側から取り出す「透過型」の有機電界発光素子にも適用される。この場合、図１を用いて説明した積層構造において、透明材料からなる基板１２上の陽極１３を、例えばＩＴＯのような仕事関数が大きい透明電極材料を用いて構成する。これにより、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。また、このような構成において、陰極１５を反射材料で構成することにより、基板１２側からのみ発光光が取り出される。この場合、陰極１５の最上層にＡｕＧｅやＡｕ、Ｐｔ等の封止電極を付けても良い。
さらに、図１を用いて説明した積層構造を、透明材料からなる基板１２側から逆に積み上げて陽極１３を上部電極とした構成であっても、基板１２側から発光光を取り出す「透過型」の有機電界発光素子を構成することができる。この場合においても、上部電極となる陽極１３を透明電極に変更することで、基板１２側および基板１２と反対側の両方から発光光が取り出される。
また、以上の実施形態で説明した本発明の有機電界発光素子は、発光層を有する有機層のユニットを積層してなるスタック型の有機電界発光素子に適用することも可能である。ここで、スタック型とは、マルチフォトンエミッション素子（ＭＰＥ素子）のことであり、例えば、特開平１１−３２９７４８号公報では、複数の有機発光素子が中間導電層を介して電気的に直列に接合されていることを特徴とする素子に付いて述べられている。
また、特開２００３−４５６７６号公報及び特開２００３−２７２８６０号公報には、マルチフォトンエミッション素子（ＭＰＥ素子）を実現するための素子構成の開示と詳細な実施例が記載されている。これらによれば、有機層のユニットを２ユニット積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを２倍に、３層積層した場合には、理想的にはｌｍ／Ｗは変ること無しにｃｄ／Ａを３倍にすることが可能であると述べられている。
従って、本発明をスタック型に用いた場合には、スタック型とすることで効率が向上することによる長寿命化と、本発明における長寿命化効果が相乗効果となり、極めて長寿命な素子を得ることが可能になる。
＜適用例＞
また以上説明した本発明に係る表示装置は、図４〜図８に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
また以上説明した本発明に係る表示装置は、図４〜図８に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
図４は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
図５は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図６は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図７は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図８は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
次に、本発明の具体的な実施例およびこれらの実施例に対する比較例の有機電界発光素子の製造手順と、これらの評価結果を説明する。
＜実施例１＞
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
上述した実施の形態において、図１を用いて説明した構成の有機電界発光素子１１を形成した。以下に有機電界発光素子１１の製造手順を説明する。
先ず、３０ｍｍ×３０ｍｍのガラス板からなる基板１２上に、陽極１３として、ネオジウム（Ｎｄ）を１０wt％含むアルミニウム合金層を１２０ｎｍの膜厚で形成した。さらに、ＳｉＯ2蒸着により２ｍｍ×２ｍｍの発光領域以外を絶縁膜（図示省略）でマスクした有機電界発光素子用のセルを作製した。
次に、陽極１３上に、正孔注入層１４ａとして、出光興産社製ＨＩ−４０６を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。尚、ＨＩ−４０６は、正孔注入性の材料である。
そしてその上部に、正孔輸送層１４ｂとして、出光興産社製ＨＴ−３２０を真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０．２〜０．４ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。尚、ＨＴ−３２０は、正孔輸送性の材料である。
さらに、正孔輸送層１４ｂ上に、発光層１４ｃとして、下記構造式（１０）に示すＡＤＮ[9,10-di-(2-naphthyl)-anthracene]をホストにし、ドーパントとして青色の発光ドーパントである下記構造式（１１）に示すスチリル誘導体(発光ピーク波長４５１ｎｍ)と下記構造式（１２）に示すホウ素化合物(発光ピーク波長４４８ｎｍ)を含有させて形成した。上記スチリル誘導体とホウ素化合物のドーパント濃度は、膜厚比でそれぞれ５％になるようにし、真空蒸着法により、これらの材料を次に示す電子注入層との合計膜厚が３６ｎｍになるように、発光層１４ｃの膜厚を調整して成膜した。これらの青色の発光ドーパントの発光ピーク波長の差は１０ｎｍ以内である。
次いで、発光層１４ｃ上に、電子輸送層１４ｄとして、バソクプロイン（Bathocupuroine）からなるフェナントロリン誘導体を用い、真空蒸着法により１０ｎｍ（蒸着速度０.１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成した。
以上のようにして正孔注入層１４ａ〜電子輸送層１４ｄまでの有機層１４を形成した後、陰極１５の第１層１５ａとして、ＬｉＦを真空蒸着法により約０．３ｎｍ（蒸着速度〜０．０１ｎｍ／ｓｅｃ）の膜厚で形成し、次いで、第２層１５ｂとしてＭｇＡｇを真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で形成し、２層構造の陰極１５を設けた。
＜実施例２＞
この実施例においては、電子輸送層１４ｄとして、バソクプロインの代わりにＡｌｑ３を用いた以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。
この実施例においては、電子輸送層１４ｄとして、バソクプロインの代わりにＡｌｑ３を用いた以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。
＜比較例１＞
上述した実施例１、２に対する比較例１として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色発光ドーパントとして、上述した構造式（１１）に示すスチリル誘導体のみを５％の膜厚比となるように含有させた。
上述した実施例１、２に対する比較例１として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色発光ドーパントとして、上述した構造式（１１）に示すスチリル誘導体のみを５％の膜厚比となるように含有させた。
＜比較例２＞
上述した実施例１、２に対する比較例２として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色発光ドーパントとして、上記構造式（１１）に示すスチリル誘導体を膜厚比で５％になるように含有させるとともに、上記構造式（１２）に示すホウ素化合物の代わりに、正孔輸送材料のα−ＮＰＤ（N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'diphenyl-benzidine）を濃度が膜厚比で５％になるように含有させた。
上述した実施例１、２に対する比較例２として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色発光ドーパントとして、上記構造式（１１）に示すスチリル誘導体を膜厚比で５％になるように含有させるとともに、上記構造式（１２）に示すホウ素化合物の代わりに、正孔輸送材料のα−ＮＰＤ（N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'diphenyl-benzidine）を濃度が膜厚比で５％になるように含有させた。
＜比較例３＞
上述した実施例１、２に対する比較例３として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色の発光ドーパントとして、上記構造式（１１）に示すスチリル誘導体を膜厚比で５％になるように含有させるとともに、赤色の発光ドーパントとして下記構造式（１３）に示す(2-(1,1-ジメチルエチル)-6-(2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1,1,7,7-テトラメチル-lII,5II-ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル)エテニル)-4H-ピラン−４-イリデン)プロパンジニトリル（(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyllII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile（ＤＣＪＴＢ））（発光ピーク波長６１５ｎｍ）を濃度が膜厚比で５％になるように含有させた。
上述した実施例１、２に対する比較例３として、実施例１の発光層１４ｃを変更した以外は、実施例１と同様の方法により有機電界発光素子を作製した。発光層１４ｃは、上記構造式（１０）に示すＡＤＮをホストにし、青色の発光ドーパントとして、上記構造式（１１）に示すスチリル誘導体を膜厚比で５％になるように含有させるとともに、赤色の発光ドーパントとして下記構造式（１３）に示す(2-(1,1-ジメチルエチル)-6-(2-(2,3,6,7-テトラヒドロ-1,1,7,7-テトラメチル-lII,5II-ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル)エテニル)-4H-ピラン−４-イリデン)プロパンジニトリル（(2-(1,1-Dimethylethyl)-6-(2-(2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyllII,5II-benzo〔ij〕quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propanedinitrile（ＤＣＪＴＢ））（発光ピーク波長６１５ｎｍ）を濃度が膜厚比で５％になるように含有させた。
＜評価結果＞
上述のように作製した実施例１、２および比較例１〜３の有機電界発光素子について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電圧（Ｖ）および電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、１２５ｍＡ／ｃｍ2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．９に低下する時間を発光寿命として測定し、この際の駆動電圧上昇幅（ΔＶ）を測定した。この結果を表１に示す。
上述のように作製した実施例１、２および比較例１〜３の有機電界発光素子について、１０ｍＡｃｍ-2の電流密度における電圧（Ｖ）および電流効率（ｃｄ／Ａ）を測定した。また、１２５ｍＡ／ｃｍ2の定電流駆動時の初期輝度を１とした相対輝度が０．９に低下する時間を発光寿命として測定し、この際の駆動電圧上昇幅（ΔＶ）を測定した。この結果を表１に示す。
表１に示すように、発光層１４ｃに青色の発光ドーパントが２種類以上含有されている実施例１、２の有機電界発光素子は、比較例１〜３の有機電界発光素子と比較して、発光寿命が４００ｈ以上と長く、電圧上昇幅も０．１Ｖ以下に抑制されることが確認された。特に、電子輸送層１４ｄにバスクロインからなるフェナントロリン誘導体を用いた実施例１の有機電界発光素子は、電子輸送層１４ｄにＡｌｑ３を用いた実施例２の有機電界発光素子と比較して、電子注入効率が増加することから、電圧が低く、電流効率が高くなることが確認された。以上のことから、発光層１４ｃに２種の青色の発光ドーパントが含有されることで、高効率化と長寿命化が実現可能であることが確認された。
１１…有機電界発光素子、１３…陽極、１４…有機層、１４ｃ…発光層、１４ｄ…電子輸送層、１５…陰極、２０…表示装置
Claims (5)
- 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる有機電界発光素子において、
前記発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されている
ことを特徴とする有機電界発光素子。 - 請求項１記載の有機電界発光素子において、
２種以上の前記ドーパントの発光ピーク波長の差が４０ｎｍ以内である
ことを特徴とする有機電界発光素子。 - 請求項１記載の有機電界発光素子において、
前記陰極と前記発光層の間には、アントラセン誘導体、フェナントロリン誘導体またはシロール誘導体を含む層が配置されている
ことを特徴とする有機電界発光素子。 - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる有機電界発光素子を基板上に配列形成してなる表示装置において、
前記有機電界発光素子の前記発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されている
ことを特徴とする表示装置。 - 陽極と陰極との間に少なくとも発光層を有する有機層を挟持してなる有機電界発光素子を基板上に配列形成してなる表示部を備えた電子機器において、
前記有機電界発光素子の前記発光層に、同系色に発光する２種以上のドーパントが含有されている
ことを特徴とする電子機器。
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