JP2011243979A

JP2011243979A - 有機発光素子

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Publication number: JP2011243979A
Application number: JP2011103046A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hamada; 祐次浜田
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2011-12-01
Also published as: KR101657222B1; KR20110125861A; US20110278558A1; US9136495B2

Abstract

【課題】発光効率および駆動電圧が改善された有機発光素子を提供する。
【解決手段】第１電極、複数の正孔輸送層、複数の中間層、発光層、複数の電子輸送層および第２電極を備え、発光層は、ホスト、発光ドーパントおよび補助ドーパントを含み、ホストおよび補助ドーパントは相異なるキャリア輸送特性を持っており、発光層は、赤色発光層、青色発光層および緑色発光層から選択される一つ以上である有機発光素子。
【選択図】図１

Description

本発明は有機発光素子に関し、さらに具体的には、発光効率および駆動電圧が改善された有機発光素子に関する。

有機発光素子は、電荷注入型の発光素子であり、アノードから注入された電子とカソードから注入された正孔とが、発光層とキャリア輸送層との界面や発光層内で再結合する際に発光するという現象を用いた自発光型ディスプレイ装置である。

有機発光素子の発光効率を改善するためには、発光層に注入される電子と正孔との電荷のバランスを調節しなければならない。

発光層に注入される電子と正孔との数の大小によって発光サイトは移動する。例えば、正孔の数が電子の数より多すぎる場合には、発光層から電子輸送層に近い領域に発光サイトは移動し、電子の数が正孔の数より多すぎる場合には、発光層から正孔輸送層に近い領域に発光サイトは移動する。このように発光サイトが移動すれば、有機発光素子の発光効率、寿命などの特性が変わる。

発光層に注入される電子と正孔との電荷のバランスを調節する方法としては、正孔輸送層、電子輸送層の物質を変える方法が主に用いられる。

しかし、上記方法では、キャリアバランスの調節は満足すべきレベルに到達してなく、改善の余地が多い。

したがって、本発明は、キャリアバランスの調節の満足すべきレベルを効率的に達成し、発光効率および寿命特性を向上する有機発光素子を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によれば、第１電極、複数の正孔輸送層、複数の中間層、発光層、複数の電子輸送層および第２電極を備え、
前記発光層は、ホスト、発光ドーパントおよび補助ドーパントを含み、
前記ホストおよび補助ドーパントは相異するキャリア輸送特性を持っており、
前記発光層は、赤色発光層、青色発光層および緑色発光層からなる群から選択される一つ以上である有機発光素子が提供される。

本発明の一実施形態における有機発光素子は、発光効率および寿命を向上することができる。

本発明の一実施形態における有機発光素子の断面を示した図面である。本発明の一実施形態における有機発光素子の断面を示した図面である。

第１電極、複数の正孔輸送層、複数の中間層、発光層、複数の電子輸送層および第２電
極を含む有機発光素子が提供される。

前記複数の正孔輸送層と複数の中間層は、例えば、第１正孔輸送層、中間層、第２正孔輸送層、中間層および第３正孔輸送層が順に積層された積層構造をとることができる。

前記発光層は、ホスト、発光ドーパントおよび補助ドーパントを含み、前記ホストおよび補助ドーパントは相異するキャリア輸送特性を持っていてもよい。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、発光層を構成するホストが電子輸送特性を持つ物質である場合には、補助ドーパントは正孔輸送特性を持つものを使用することができ、ホストが正孔輸送特性を持つ物質である場合には、補助ドーパントは電子輸送特性を持つものを使用することができる。このような、相違するキャリア輸送特性を有する物質を含む組成の発光層を備えれば、キャリアバランスの調節が非常に容易になる。

前記発光層の補助ドーパントは、芳香族アミン、縮合多環芳香族化合物、金属錯体からなる群から選択されるものを使用することができる。

前記発光層を構成する発光ドーパントは燐光物質であり、黒化現象の観点から、１ｎｉｔである時の発光効率と１０００ｎｉｔである時の発光効率との差（ｃｄ／Ａ＠１ｎｉｔ／ｃｄ／Ａ＠１０００ｎｉｔ）が１．０以上の物質であり１．２以上であるのが特に望ましい。

前記発光層は、赤色発光層、青色発光層および緑色発光層からなる群から選択される一つ以上である。

前記赤色発光層のホストとしては、ビス｛２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート｝亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）、ビス−（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノレート）アルミニウム、ビス｛２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート｝ベリリウム（Ｂｅ（ＢＴＺ）_２）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナトベリリウム（Ｂｅｂｑ_２）などからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記赤色発光層の発光ドーパントとしては、イリジウム錯体および白金錯体からなる群から選択される一つ以上を使用することができる。前記イリジウム錯体としては、トリス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウムなどを使用することができる。前記白金錯体としては、（ビスアルキルフェニル）イミノ（ビスピリジニル−フェニレン）白金などを使用することができる。

前記赤色発光層の補助ドーパントとしては、フェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体アントラセン誘導体、フェナンスレン誘導体、ピレン誘導体などを使用することができる。前記フェニルアミン誘導体としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンなどからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記青色発光層のホストとしては、アントラセン誘導体、カルバゾール系化合物、ピレン誘導体などから選択される一つ以上を使用することができる。

前記青色発光層の発光ドーパントとしては、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン、ピレン誘導体およびスチリル誘導体などからなる群から選択される一つ
以上を使用することができる。

前記青色発光層の補助ドーパントとしては、フェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、フェナンスレン誘導体、ピレン誘導体などを使用することができる。前記フェニルアミン誘導体としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンなどからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記緑色発光層のホストとしては、アントラセン誘導体およびカルバゾール系化合物、ピレン誘導体から選択される一つ以上を使用することができる。

前記緑色発光層の発光ドーパントとしては、イリジウム錯体およびアントラセン誘導体、白金錯体などから選択される一つ以上を使用することができる。前記イリジウム錯体としては、トリス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム、トリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム、などを使用することができる。

前記緑色発光層で補助ドーパントとしては、フェニルアミン誘導体、カルバゾール誘導体、アントラセン誘導体、フェナンスレン誘導体、ピレン誘導体などを使用することができる。

前記青色発光層および緑色発光層でホストとして利用可能なアントラセン誘導体としては、９，１０−（２−ジナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）、１−ｔｅｒｔブチル−９，１０−（２−ジナフチル）アントラセンなどを使用することができ、前記カルバゾール系化合物としては、４，４’−（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、などを使用することができる。

前記青色発光層および緑色発光層の発光ドーパントの含有量は、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部が望ましく、１〜２５質量部がさらに望ましい。補助ドーパントの含有量は、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部が望ましく、０．３〜４０質量部がさらに望ましい。

前記赤色発光層の発光ドーパントの含有量は、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部が望ましく、０．３〜２５質量部がさらに望ましい。前記補助ドーパントの含有量は、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部が望ましく、０．５〜４０質量部がさらに望ましい。

前記青色発光層、緑色発光層および赤色発光層の発光ドーパントおよび補助ドーパントの含有量が前記範囲である時、発光効率は優れている。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、第１正孔輸送層、第２正孔輸送層および第３正孔輸送層を備える複数の正孔輸送層を備えることで、優れた正孔輸送特性を持つことができる。

前記第１正孔輸送層、第２正孔輸送層および第３正孔輸送層を構成する物質としては、それぞれ独立して、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンなどからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記中間層を構成する物質としては、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサニトリル、フッ化７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）、トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）、ジニトロフルオレノン（ＤＮＦ）などからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。前記中間層は、複数の正孔輸送層の間に形成されて電荷発生の機能を伴う。

前記第３正孔輸送層と発光層との間には、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンなどからなる群から選択される一つ以上の物質を含む第４正孔輸送層がさらに形成されてもいい。このように第４正孔輸送層を形成すれば、発光層に対する正孔注入能がさらに改善される。

本発明の一実施形態における有機発光素子の電子輸送層は、第１電子輸送物質を含む第１電子輸送層と、第２電子輸送物質と下記化学式１の金属化合物とを含む第２電子輸送層とから選択される一つ以上を備えることができる。電子輸送層を構成する物質としては、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）、オキサジアゾール誘導体などからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。ここで第２電子輸送層は、前述した構成において非常に優れた電子輸送特性を持つことができる。

Ｘは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり、Ｙは、１７族元素またはＣ１−Ｃ２０有機基であり、ａは、１〜３の整数であり、ｂは、１〜３の整数である。

前記化学式１の金属化合物としては、リチウムキノリノラト、ナトリウムキノリノラト、リチウムアセトアセテート、マグネシウムアセトアセテート、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化ナトリウムなどからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記有機発光素子は別途の電子注入層を必要とせず、電子注入がさらに容易になる。

前記第１電子輸送物質としては、下記化学式２で表示されるビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナトベリリウム（Ｂｅｂｑ_２）、その誘導体、８−ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ_２）または（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ_３）、ビス｛２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート｝ベリリウム（Ｂｅ（ＢＴＺ）_２）などからなる群から選択される一つ以上を使用することができる。

前記第２電子輸送物質は、第１電子輸送物質と同様、１０^−８ｃｍ／Ｖ以上の電子移動度を有する電子輸送物質からなり、第１電子輸送物質と同じ物質を使用してもよく、または異なる物質から選択される一つ以上を使用してもいい。第１電子輸送物質と第２電子輸送物質とが同じ物質である場合は、電荷移動度の側面でさらに望ましい。

前記第２電子輸送層における、前記化学式１で表示される金属化合物の含有量は、第２電子輸送物質１００質量部を基準として４０〜１１０質量部が望ましく、６０〜１００質量部であることが望ましい。化学式１の金属化合物の含有量が前記範囲を外れれば、電子輸送特性を向上させる効果が微小で望ましくない。

前記第１電子輸送層と第２電子輸送層との厚さ比は、電子注入の観点から、１：１０〜１０：１が望ましく、１：６〜６：１がさらに望ましい。

また前記有機発光素子は、金属反射膜をさらに備えることができる。前記金属反射膜は、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）から選択される一つ以上の金属を含む。

このように金属反射膜をさらに備える場合には、前面発光型有機発光素子を製作することができる。

有機発光素子のうち、アクティブ型の有機発光素子は、携帯電話などの携帯用機器に搭載されて用いられるためには消費電力を削減しなければならず、イメージスティッキング現象と黒化現象の問題も解決されなければならない。

消費電力は発光特性面から見れば、発光効率と駆動電圧とによって決定される。すなわち、消費電力を削減するためには高い発光効率と低い駆動電圧とが求められる。

イメージスティッキング現象とは、一部の画像が画面に貼り付けられる現象であって、これは、有機発光素子の寿命と関連する。イメージスティッキング現象を抑制するためには、初期の輝度劣化を防止する必要がある。

黒化現象とは、画面をブラックにした場合、暗室で見れば特定色のみ発光することをいい、このような現象が生じれば、画像品質は低下する。

本発明の一実施形態による有機発光素子は、前述した問題を解決して消費電力を削減し、イメージスティッキング現象および黒化現象を解決することができるので、その適用範囲は非常に広範囲に及ぶ。

本発明の一実施形態による有機発光素子は図１および図２のような積層構造で示されて
もいい。

図１においては、基板（図示せず）上に金属反射膜が形成され、その上部に第１電極、第１正孔輸送層、中間層、第２正孔輸送層、中間層、第３正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、第２電極が順に形成されている。

図２においては、第３正孔輸送層と発光層との間に第４正孔輸送層がさらに形成されたことを除いては、図１の有機発光素子と同一である。

前記電子輸送層は、第１電子輸送物質からなる第１電子輸送層、第２電子輸送物質と化学式１の金属化合物とを含む第２電子輸送層と同じ１層構造、または第１電子輸送物質からなる第１電子輸送層と第２電子輸送物質と化学式１の金属化合物とを含む第２電子輸送層とを備える２層構造をとることができる。

以下、本発明の一実施形態における有機発光素子の製造方法を説明する。代表的な一例として、図１および図２の有機発光素子の製造方法を説明する。

図１の場合には、基板（図示せず）の上部に反射膜を形成する。この時、金属反射膜の形成物質としては、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）から選択される一つ以上を使用することができ、反射膜の厚さは１００〜５０００Åであることが望ましい。もし、反射膜の厚さが前記範囲を外れる場合には、公正性などが低下して望ましくない。

次いで、前記金属反射膜の上部にパターニングされた第１電極を形成する。ここで、前記基板としては、通常の有機電界発光素子に用いられる基板を使用することができ、透明性、表面平坦性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板を使用するのが望ましい。前記基板の厚さは０．３〜１．１ｍｍが望ましい。

前記第１電極は、透明で伝導性の優秀な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用することができる。

前記第１電極の上部に複数の正孔輸送層と複数の中間層とを形成することができる。

前述した複数の正孔輸送層と複数の中間層とを形成する時、例えば、基板の全体領域を移動する形態を持つムービングソースを用いることができる。

一実施形態において、前記第１電極の上部に第１正孔輸送物質を利用して第１正孔輸送層を形成し、その上部に中間層形成物質を利用して中間層を形成する。

前記中間層の上部に、第２正孔輸送層物質を利用して第２正孔輸送層を形成し、その上部に、中間層形成物質を利用して中間層を積層する。

前記中間層の上部に、第３正孔輸送物質を利用して第３正孔輸送層を形成する。

前記正孔輸送層の厚さは、５〜１００ｎｍ範囲であることが望ましく、３０〜７０ｎｍがさらに望ましい。

前記中間層の厚さは、電荷移動の観点から、０．１〜１００ｎｍが望ましく、１〜２０ｎｍがさらに望ましい。

次いで、前記第３正孔輸送層の上部に発光層形成物質であるホスト、発光ドーパントおよび補助ドーパントを蒸着して発光層を形成する。

前記発光層の厚さは１０〜５００ｎｍであるのが望ましく、４０〜１２０ｎｍがさらに望ましい。このうちでも、特に青色発光層の厚さは１０〜５０ｎｍであってもいい。もし、発光層の厚さが１０ｎｍ未満の場合には、漏れ電流が増大し、効率が低下し、寿命が減少し、５００ｎｍを超過する場合には、駆動電圧の上昇幅が高くなって望ましくない。

前記発光層の上部に、電子輸送物質を利用して電子輸送層を形成する。この電子輸送層は第１電子輸送物質を含む単層構造を持っていてもよく、第１電子輸送物質と前記化学式１の金属化合物とを用いた第２電子輸送層と、第１電子輸送物質を含む第１電子輸送層とで形成された２層構造を持ってもよい。図１における、本発明の一実施形態による電子輸送層は、第１電子輸送層と第２電子輸送層とを備える２層構造を持つ。

前記電子輸送層の厚さは、全体で１５０〜６００Åが望ましく、２５０〜５００Åがさらに望ましい。もし、電子輸送層の厚さが１５０Å未満の場合には電子輸送能が低下し、６００Åを超過する場合には駆動電圧が上昇して望ましくない。

前記電子輸送層の上部に、電子注入物質を利用して電子注入層を形成する。また電子注入層を形成しなくても電子注入能は優れているが、電子輸送層の上部にカソードからの電子の注入を容易にする機能を持つ物質を含む電子注入層を積層した場合、電子注入能はさらに優れる。前記電子注入物質は、ＭｇＡｇ、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯ、ＬｉＱ（リチウムキノリノラト）などから選択される１つ以上の物質をできる。前記電子輸送層、電子注入層の蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。

前記電子注入層の厚さ範囲は、０．１〜８ｎｍが望ましく、０．３〜５ｎｍがさらに望ましい。

前記正孔輸送層、中間層、発光層、電子輸送層および電子注入層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法などの方法により形成することができる。均一な膜質を得やすく、またピンホールを発生しにくいという点で、真空蒸着法により形成することが望ましい。真空蒸着法により正孔輸送層および中間層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的な正孔輸送層の形成条件とほぼ同じ条件が選択されてもいい。

前記電子注入層の上部に、第２電極であるカソード形成用金属を用いて真空蒸着法やスパッタリング法などの方法でカソードを形成することができる。ここでカソード形成用金属としては、低い仕事関数を持つ金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を使用することができる。具体的には、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを使用することができる。また前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透過型カソードを使用してもよい。

他の一実施形態において、基板上部に第１電極用物質と正孔注入物質とを蒸着またはスピンコーティングして順に形成する。

ここで前記正孔注入物質としては、米国特許第４，３５６，４２９号に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物またはＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌ，
６，ｐ．６７７（１９９４）に記載されているスターバスト型アミン誘導体類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢなどを使用することができる。

前記正孔注入層の厚さは２〜１，０００ｎｍが望ましく、１０〜１００ｎｍの厚さがさらに望ましい。前記正孔注入層の厚さが２ｎｍ未満である場合、あまりにも薄くて正孔注入が正常になされないという問題点があり、前記正孔注入層の厚さが１，０００ｎｍを超過する場合、伝導度が低下するという問題がある。

前記過程によって形成された正孔注入層の上部に、図１と同じ物質および方法を使用して中間層を形成し、その上部に補助正孔注入物質を蒸着またはスピンコーティングして補助正孔注入層を形成する。

前記補助正孔注入物質は、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンなどを用いることができる。前記補助正孔注入層の厚さは、電荷移動の観点から、２〜１００ｎｍが望ましく、１０〜８０ｎｍがさらに望ましい。

次いで、前記補助正孔注入層の上部に図１と同様に正孔輸送層、発光層を形成する。

次いで、前記発光層の上部に第１電子輸送物質を真空蒸着して第１電子輸送層を形成し、その上部に第２電子輸送物質と化学式１の金属化合物とを真空蒸着して第２電子輸送層を形成する。

前記第１電子輸送層の厚さは、電荷移動の観点から、１〜２０ｎｍであるのが望ましく、３〜１５ｎｍであるのがさらに望ましい。前記第２電子輸送層の厚さは、電荷移動の観点から、１０〜５０ｎｍであるのが望ましく、２０〜４０ｎｍであるのがさらに望ましい。

前記第２電子輸送層の上部に図１と同様に第２電極を形成することで、有機発光素子が完成される。

図２の有機発光素子および第４の実施形態は、図１の場合および第３の実施形態と同じ方法によって製作されうる。

以下、下記実施形態を挙げて詳細に説明するが、本発明は下記の実施形態のみに限定されるものではない。

実施例１
ガラス基板に金属反射膜として厚さ１００ｎｍの銀（Ａｇ）膜と、第１電極（アノード）として厚さ７ｎｍのＩＴＯ膜とを順に形成し、このガラス基板を蒸溜水で洗浄した。その後、イソプロピルアルコールと純水中でそれぞれ５分間ずつ超音波洗浄した後、真空オーブンで１時間乾燥した。

前記ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）を蒸着して、厚さ３４ｎｍの第１正孔輸送層を形成した。その上部に中間層形成物質である１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサニトリル（略称：ＨＡＴ−ＣＮ６）を蒸着して、厚さ５ｎｍの中間層（１）を形成した。

前記中間層（１）の上部にＮＰＢを蒸着して厚さ６８ｎｍの第２正孔輸送層を形成し、その上部にＨＡＴ−ＣＮ６を蒸着して厚さ５ｎｍの中間層（２）を形成した。この中間層（２）の上部にＮＰＢを蒸着して厚さ３４ｎｍの第３正孔輸送層を形成した。

次いで、前記第３正孔輸送層の上部に、ホストであるビス｛２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート｝亜鉛（Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）６２質量部と、発光ドーパントであるトリス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム８質量部と、補助ドーパントであるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン３０質量部を含む、厚さ４０ｎｍの赤色発光層を形成した。

前記赤色発光層の上部に２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を利用して、厚さ１０ｎｍの第１電子輸送層を形成した。第１電子輸送層の上部にＢＣＰ５０質量部と金属化合物としてリチウムキノリノラト（ＬｉＱ）５０質量部とを含む、厚さ３０ｎｍの第２電子輸送層を形成した。

前記第２電子輸送層の上部にＬｉＦを真空蒸着して、厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成した。

前記電子注入層の上部にＭｇＡｇを蒸着して厚さ１５ｎｍの第２電極（カソード）を形成し、有機発光素子を完成した。

実施例２
赤色発光層の代わりに下記方法によって緑色発光層を形成したことを除いては、実施例１と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

ホストである４，４’−（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）８８質量部と、発光ドーパントであるトリス（２−フェニルピリジナト）イリジウム１０質量部と、補助ドーパントであるＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）２質量部を含む、厚さ２０ｎｍの緑色発光層を形成した。

実施例３
ガラス基板に金属反射膜として厚さ１００ｎｍの銀（Ａｇ）膜と、第１電極（アノード）として厚さ７ｎｍのＩＴＯ膜とを順に形成し、このガラス基板を蒸溜水で洗浄した。その後、イソプロピルアルコールと純水中でそれぞれ５分間ずつ。超音波洗浄した後、真空オーブンで１時間乾燥した。

前記ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）を蒸着して、厚さ３４ｎｍの第１正孔輸送層を形成した。その上部に中間層形成物質であるＨＡＴ−ＣＮ６を蒸着して、厚さ５ｎｍの中間層（１）を形成した。

前記第３正孔輸送層の上部に下記方法によって青色発光層を形成した。

発光層の形成時、ホストである９，１０−（２−ジナフチル）アントラセン（ＡＤＮ）
９５．５質量部と、発光ドーパントである２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン３質量部と、補助ドーパントであるＮＰＢ１．５質量部とを含む、厚さ２０ｎｍの青色発光層を形成した。

前記発光層の上部に２，９−ジメチル−４、７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（略称ＢＣＰ）を蒸着して厚さ５ｎｍの第１電子輸送層を形成し、その上部にＢＣＰ５０質量部と金属化合物としてリチウムキノリノラト（ＬｉＱ）５０質量部とを蒸着して、厚さ２５ｎｍの第２電子輸送層を形成した。

実施例４
第３正孔輸送層の上部に下記の方法によって青色発光層を形成したことを除いては、実施例３と同じ方法を用いて有機発光素子を形成した。

ホストであるＡＤＮ９６質量部と、発光ドーパントである２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン３質量部と、補助ドーパントであるＮＰＢ１質量部を含む、厚さ２０ｎｍの青色発光層を形成した。

前記発光層の上部にＢＣＰを蒸着して厚さ５ｎｍの第１電子輸送層を形成し、その上部にＢＣＰ５０質量部と金属化合物としてリチウムキノリノラト（ＬｉＱ）５０質量部とを蒸着して、厚さ３０ｎｍの第２電子輸送層を形成した。

実施例５
ＢＣＰ６０質量部と金属化合物としてリチウムキノリノラト（ＬｉＱ）４０質量部とを蒸着して厚さ３０ｎｍの第２電子輸送層を形成したことを除いては、実施例４と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

実施例６
第２正孔輸送層および第３正孔輸送層の形成時に、ＮＰＢの代わりにＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン）を用いたことを除いては、実施例４と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

実施例７
発光層の形成時にホストであるＡＤＮ８７質量部と、発光ドーパントである２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン３質量部と、補助ドーパントであるＮＰＢ１０質量部とを含む厚さ２０ｎｍの青色発光層を形成したことを除いては、実施例４と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

実施例８
発光層の形成時にホストであるＡＤＮ９６．５質量部と、発光ドーパントである２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレン３質量部と、補助ドーパントであるＮＰＢ０．５質量部とを利用して厚さ２０ｎｍの青色発光層を形成したことを除いては、実施例４と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

比較例１
実施例１の第１電極（アノード）のＩＴＯ膜の上部にＮＰＢを蒸着して、厚さ１４６ｎｍの正孔輸送層を形成した。

次いで、前記正孔輸送層の上部に、ホストであるＺｎ（ＢＴＺ）_２６２質量部と、発光ドーパントであるトリス（２−フェニルイソキノリン）イリジウム８質量部と、補助ドーパントであるＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン３０質量部とを含む、厚さ４０ｎｍの赤色発光層を形成した。

前記赤色発光層の上部にＢＣＰ５０質量部とリチウムキノリノラト５０質量部とを含む、厚さ３０ｎｍの電子輸送層を形成した。

前記電子輸送層の上部にＬｉＦを真空蒸着して、厚さ０．５ｎｍの電子注入層を形成した。

比較例２
ＩＴＯ膜の上部に第１正孔輸送層と中間層、第２正孔輸送層と中間層および第３正孔輸送層を順に積層する代わり、ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（厚さ１４６ｎｍ）からなる単層の正孔輸送層を形成したことを除いては、実施例２と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

比較例３
ＩＴＯ膜の上部に第１正孔輸送層と中間層、第２正孔輸送層と中間層および第３正孔輸送層を順に積層する代わり、ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（厚さ１４６ｎｍ）からなる単層の正孔輸送層を形成したことを除いては、実施例３と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

比較例４
ＩＴＯ膜の上部に第１正孔輸送層と中間層、第２正孔輸送層と中間層および第３正孔輸送層を順に積層する代わり、ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（厚さ１４６ｎｍ）からなる単層の正孔輸送層を形成したことを除いては、実施例４と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

比較例５
ＩＴＯ膜の上部に第１正孔輸送層と中間層、第２正孔輸送層と中間層および第３正孔輸送層を順に積層する代わり、ＩＴＯ膜の上部にＮＰＢ（厚さ１４６ｎｍ）からなる単層の正孔輸送層を形成したことを除いては、実施例５と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

比較例６
ＩＴＯ膜の上部に第１正孔輸送層と中間層、第２正孔輸送層と中間層および第３正孔輸送層を順に積層する代わりに、ＩＴＯ膜の上部にＴＰＤ（厚さ１４６ｎｍ）からなる単層の正孔輸送層を形成したことを除いては、実施例６と同じ方法を用いて有機発光素子を完成した。

前記実施例１〜８および比較例１〜６による前面発光型有機発光素子において、駆動電圧、電流密度、発光効率および色座標特性を調べ、その結果を、下記表１に示す。

前記表１に示されたように、実施例１〜６の有機発光素子は、それぞれ比較例１〜６の場合に対比され、実施例１〜６の有機発光素子は、それぞれ比較例１〜６の場合と比べて駆動電圧、電流密度、発光効率および色座標特性が改善されるということが分かった。

また前記表１から分かるように、実施例７および８の有機発光素子は、実施例１〜６の場合と同等なレベルの駆動電圧、電流密度、発光効率および色座標特性を表した。

また、イメージスティッキング現象と黒化現象とが抑制され、画像品質が改善された。

本発明を図面に図示された実施形態を参考として説明したが、これらは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これらの多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められなければならない。

本発明は、有機発光素子関連の技術分野に好適に用いられる。

Claims

第１電極、複数の正孔輸送層、複数の中間層、発光層、複数の電子輸送層および第２電極を備え、
前記発光層が、ホスト、発光ドーパントおよび補助ドーパントを含み、
前記ホストおよび補助ドーパントが相異するキャリア輸送特性を持っており、
前記発光層が、赤色発光層、青色発光層および緑色発光層からなる群から選択される一つ以上である有機発光素子。
前記赤色発光層のホストが、
ビス｛２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾレート｝亜鉛およびビス−（２−メチル−８−キノリノラト）−４−（フェニルフェノレート）アルミニウムからなる群から選択される一つ以上を含む請求項１に記載の有機発光素子。
前記赤色発光層の発光ドーパントが、イリジウム錯体および白金錯体からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１または２に記載の有機発光素子。
前記赤色発光層、青色発光層および緑色発光層の補助ドーパントが、フェニルアミン誘導体を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記青色発光層および緑色発光層のホストが、アントラセン誘導体およびカルバゾール系化合物からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記青色発光層の発光ドーパントが、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニレンおよびスチリル誘導体からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記緑色発光層の発光ドーパントが、イリジウム錯体およびアントラセン誘導体からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記発光層の発光ドーパントの含有量が、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部であり、
前記補助ドーパントの含有量が、ホスト１００質量部を基準として０．１〜４９質量部である請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記電子輸送層は、
第１電子輸送物質を含む第１電子輸送層と、
第２電子輸送物質と下記化学式１の金属化合物とを含む第２電子輸送層と、からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子：
Ｘは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり；
Ｙは、１７族元素またはＣ１〜２０の有機基であり；
ａは、１〜３の整数であり；
ｂは、１〜３の整数である。
前記化学式１の金属化合物が、リチウムキノレート、ナトリウムキノレート、リチウム
アセトアセテート、マグネシウムアセトアセテート、フッ化リチウム、フッ化セシウムおよびフッ化ナトリウムからなる群から選択される一つ以上である請求項９に記載の有機発光素子。
前記化学式１の金属化合物の含有量が、電子輸送層１００質量部を基準として４０〜１１０質量部である請求項９または１０に記載の有機発光素子。
前記第１電子輸送物質および第２電子輸送物質が、それぞれ独立して下記の化学式２で表示されるビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナトベリリウム（Ｂｅｂｑ２）、その誘導体、８−ヒドロキシキノリン亜鉛（Ｚｎｑ２）および（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）からなる群から選択される一つ以上の物質を含む請求項９〜１１のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記正孔輸送層が、
Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンおよびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミンからなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記中間層が、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレンヘキサニトリルおよびテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）からなる群から選択される一つ以上である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
金属反射膜をさらに含む請求項１〜１４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
前記金属反射膜が、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）から選択される一つ以上の金属を含む請求項１５に記載の有機発光素子。
第２電極をさらに含む請求項１〜１６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
第２電極が、ＭｇＡｇ、Ａｌ（ａｌｕｍｉｎｕｍ）からなる群から選択される一つ以上を含む請求項１〜１７のいずれか１項に記載の有機発光素子。