JP2015204357A

JP2015204357A - 電界発光素子

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Publication number: JP2015204357A
Application number: JP2014082630A
Authority: JP
Inventors: 美紀大沢; miki Osawa; 海老沢　晃; Akira Ebisawa; 晃海老沢; 直子矢内; Naoko Yanai; 純一星野; Junichi Hoshino
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2015-11-16
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Abstract

【課題】本発明では、正孔注入層から電子注入層に至るまでの正孔および電子の注入障壁を改善することで、低電圧駆動で長寿命の電界発光素子を提供することを課題とする。【解決手段】陽極および陰極からなる一対の電極間に、少なくとも1層の発光層を含む積層された複数の有機層を有する電界発光素子において、各有機層におけるキャリア輸送上の主材料を、全てアントラセン誘導体とすることで、各有機層間のキャリア注入障壁を改善し、低電圧駆動で長寿命の電界発光素子を提供が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、電界発光素子に関するものである。

電界発光素子は、例えば、数Ｖ〜数十Ｖ程度の低電圧で発光が可能であり、また、蛍光性有機化合物の種類を選択することにより種々の色の発光が可能なことから、様々な発光素子、表示素子などへの応用が期待されている。

電界発光素子は、陽極から正孔を、陰極から電子を注入し、それぞれを発光層まで輸送した後に、両キャリアを再結合させて発光を得るデバイスである。陽極から発光層へ正孔を注入、輸送するためには、通常０．３から１ｅＶ程度のエネルギー障壁を越えねばならず、デバイス構成に相応した電圧を必要とする。このため、青色発光素子や燐光発光素子のような障壁の大きな素子では、駆動電圧に起因する消費電力の大きさが問題であった。

このようなエネルギー障壁に起因する駆動電圧を低減する目的で、電子アクセプター、あるいは電子ドナーを有機材料中にドーピングする手法が試みられている。これらのデバイスでは、有機材料を強制的に酸化、あるいは還元することで、それぞれ正孔、あるいは電子を有機層中に発生させ、注入障壁を大幅に低下することが可能となった。

電子アクセプターを使用する場合、通常は典型的な正孔注入材料、あるいは正孔輸送材料であるトリアリールアミンにドーピングする場合がほとんどであるが、特許文献１にはアントラセン誘導体にドーピングした事例が示されている。電子アクセプターを、イオン化ポテンシャルの大きなアントラセン誘導体にドーピングして正孔注入層とし、かつ正孔輸送層にもアントラセン誘導体を用いることで、陽極から発光層までの正孔注入障壁の改善に成功している。

しかしながら、正孔注入層と正孔輸送層にアントラセン誘導体を用いただけでは、陰極から発光層への電子注入障壁は残っており、更なる低電圧化の余地を残している。また、発光層と電子輸送層の障壁が残っていると、層間の障壁部にキャリアが集中して局所的な発熱が生ずることで、素子寿命が低下する問題が生じてしまう。

特開２０１２−９９８３０号公報

そこで本発明は、正孔注入層から電子注入層に至るまでの正孔および電子の注入障壁を改善することで、低電圧駆動で長寿命の電界発光素子を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電界発光素子は、陽極および陰極からなる一対の電極間に、少なくとも1層の発光層を含む積層された複数の有機層が挟持された電界発光素子において、前記複数の有機層の全ての層にアントラセン誘導体が含まれていることを特徴とする。

アントラセン誘導体は、高い熱安定性や優れたキャリア輸送性から発光層のホスト材料として広く用いられている。本発明では発光層を含む全ての有機層にアントラセン誘導体を用いることで、陽極から発光層までの正孔注入障壁および陰極から発光層までの電子注入障壁を全て解消することができる。その結果、極めて低電圧で駆動が可能な電界発光素子の作成が可能となる。また、発光層と電子輸送層の障壁が解消されることで、層間へのキャリア集中による素子の寿命低下も解消することができる。

また、本発明の電界発光素子は、陽極と発光層との間にアントラセン誘導体を含む正孔注入層を有し、かつ前記正孔注入層に電子アクセプターがドーピングされていることを特徴とする。

アントラセン誘導体に電子アクセプターをドーピングし、正のキャリアであるホールを強制的に発生させることで、陽極とオーミックコンタクトが可能となる。このため、陽極からの注入障壁を大幅に下げることが可能になり、陽極からアントラセン誘導体への正孔注入が可能となる。

また、本発明の電界発光素子は、陰極と発光層との間にアントラセン誘導体を含む電子注入層を有し、かつ前記電子注入層に電子ドナーがドーピングされていることを特徴とする。

アントラセン誘導体に電子ドナーをドーピングし、負のキャリアである電子を強制的に発生させることで、陰極とオーミックコンタクトが可能となる。このため、陰極からの注入障壁を大幅に下げることが可能になり、陰極からアントラセン誘導体への電子注入が可能となる。

また、本発明の電界発光素子は、前記複数の有機層の全てに、同一のアントラセン誘導体が含まれていることを特徴とする。

アントラセン誘導体は、極端な電子受容性置換基にて置換された場合、または極端な電子供与性置換基にて置換された場合を除けば、似通ったエネルギー準位を示すが、このような場合でも０．１ｅＶ程度の障壁が生ずることがあり、電圧上昇の原因となる。しかしながら有機層の全てに、同一のアントラセン誘導体を用いることで、正孔および電子障壁はゼロとなり、最小の駆動電圧での駆動が可能となる。

また、本発明の電界発光素子は、前記発光層が下記一般式（Ｉ）の化合物を含むことを特徴とする。

（一般式（Ｉ）におけるＡは多環芳香族化合物である。Ｌは多環芳香族化合物とシアノ基を結ぶ連結基であり、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基を示す。ｍ、ｎ、ｘは価数を表し、１〜１０の何れかの整数である。）

発光層を含む全ての有機層にアントラセン誘導体を用い、正孔および電子の注入障壁を解消することで低電圧駆動の電界発光素子の作成が可能となるが、その一方で素子内でのキャリアトラップ性が低下し、再結合が起こりにくくなる。この問題は、十分なキャリアトラップ性を持つ一般式（Ｉ）の化合物を発光層にドーピングすることで解消することが出来る。この結果、低電圧、長寿命で、かつ高効率な電界発光素子を作成することが可能となる。

本発明によれば、正孔注入層から電子注入層に至るまでの正孔および電子の注入障壁を改善することで、低電圧駆動で長寿命の電界発光素子を提供することができる。

本実施形態の素子の概略である。

本発明の実施の形態について図１を参照しながら説明する。図１に示すように、電界発光素子１は、基板２上に、陽極３、正孔注入層４、正孔輸送層５、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９を順次有する。

基板２は、透明または半透明の材料から形成されていることが好ましく、例えば、ガラス板、透明プラスチックシート、半透明プラスチックシート、石英、透明セラミックスあるいはこれらを組み合わせた複合シートがある。なお、基板２は、不透明な材料から形成されていてもよい。この場合は、基板２の反対側から光を取り出す素子構造とすればよい。さらに、基板２に、例えば、カラーフィルター膜、色変換膜、誘電体反射膜などを組み合わせることにより、発光色をコントロールしてもよい。基板２の膜厚は、特に限定されないが、０．１〜５０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜１０ｍｍであるのがより好ましい。

陽極３は、比較的仕事関数の大きい金属、合金または電気電導性化合物を電極物質として使用することが好ましい。陽極３に使用する電極物質としては、例えば、金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）、ポリチオフェン、ポリピロールなどがある。これらの電極物質は、単独で使用してもよく、複数併用してもよい。陽極３は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法などの気相成長法により、基板２の上に形成することができる。また、陽極３は、一層構造であっても、多層構造であってもよい。このような陽極３の膜厚は、特に限定されないが、１０〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、３０〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。

正孔注入層４は陽極３からの正孔の注入を容易にする機能、注入された正孔を輸送し、正孔輸送層５に注入する機能を含有する層である。本実施形態で用いる正孔注入層４は、アントラセン誘導体を含む層であり、より好ましくは電子アクセプターとアントラセン誘導体を含む混合層である。アントラセン誘導体は高い熱安定性や優れたキャリア輸送性を示す材料であり、通常は５．５ｅＶから６．０ｅＶの仕事関数を有する。このため、５．０ｅＶ前後の仕事関数を有する一般的な陽極３からの正孔注入は困難であるが、アントラセン誘導体に電子アクセプターをドーピングし、正のキャリアであるホールを強制的に発生させることで、陽極３とオーミックコンタクトが可能となり、陽極からの正孔注入が容易になる。混合層は、電子アクセプターとアントラセン誘導体がそれぞれ単独であっても、電子アクセプターもしくはアントラセン誘導体が２種類以上混合されたものでもよい。さらに、その他の物質を用いて、複数の材料の混合層であっても良い。混合層中のアントラセン誘導体の割合は通常は主成分であり、体積換算で５０％以上であるが、ホール注入に関して主体的役割を果たす場合は第２成分以下であってもよく、体積換算で１０％から５０％であってもよい。正孔注入層４の膜厚は、特に限定されないが、５〜１５０ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜８０ｎｍ程度であるのがより好ましい。

正孔注入層４に用いられるアントラセン誘導体としては、特に限定されることは無いが、カルバゾールやジベンゾフラン等の極性基を置換基に有するアントラセン誘導体が陽極への密着性の観点から好ましく用いることができる。カルバゾールやジベンゾフランは、他に、全ての置換基が炭化水素化合物により形成されるアントラセン誘導体も好ましく用いることができる。

以下に、カルバゾールやジベンゾフランを置換基に有するアントラセン誘導体の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。

電子アクセプターとしては、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化ルテニウム、酸化レニウム、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化モリブデンなどの無機化合物の他、ヘキサシアノアザトリフェニレンやその誘導体のような有機物を用いることもできるが、電子アクセプターとしての能力が高く、アントラセン誘導体と共蒸着によって成膜することのできる酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化モリブデンが最良である。

正孔輸送層５は正孔注入層４から注入された正孔を発光層６へ注入する機能を有する層である。また、正孔注入層４に電子アクセプターが含まれる場合は、発光層６と接触することで、励起子を消光してしまうため、正孔注入層４と発光層６を接触させない緩衝層としての機能も果たしている。本実施形態ではアントラセン誘導体を用いる。

正孔輸送層５に用いられるアントラセン誘導体としては、特に限定されることは無いが、キャリアの輸送性に優れた、全ての置換基が炭化水素化合物により形成されるアントラセン誘導体が好ましい。

発光層６は、注入された正孔および電子の輸送機能、正孔と電子の再結合により励起子を生成させる機能を有する化合物を含有する層であり、キャリアの輸送や薄膜構造体としての機能を有するホスト材料と、発光の機能を有する発光ドーパントを含んでいる。本実施形態では、ホスト材料にはアントラセン誘導体を用いる。

発光層６にホスト材料として用いられるアントラセン誘導体としては、特に限定されることは無いが、正孔輸送性、電子輸送性の何れにも優れ、高い蛍光量子効率を示すなどの理由で、全ての置換基が炭化水素化合物により形成されるアントラセン誘導体が好ましい。発光層６中のアントラセン誘導体の割合は、ホスト材料であることから通常は主成分であり、体積換算で５０％以上であるが、キャリアの輸送や励起子の生成に主体的な役割を果たしている場合は第２成分以下であってもよく、体積換算で１０％から５０％であってもよい。

以下に、発光層６に用いることのできるアントラセン誘導体の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。また、これらのアントラセン誘導体は正孔輸送層５、電子輸送層７にも好ましく用いられる他、正孔注入層４、電子注入層８に用いることもできる。

発光ドーパントは、正孔と電子の再結合により生成した励起子エネルギーにより発光する化合物である。高い発光量子収率を有する材料が好ましく、加えて正孔や電子をトラップする機能を有する材料がより好ましい。本実施形態では、通常の電界発光素子で用いられている発光ドーパントを用いることができ、具体的には、芳香族炭化水素、芳香族アミン化合物、スチリルアミン化合物、シアノ基を置換基に有する芳香族炭化水素化合物、キナクリドン、クマリン、ローダミンなどを用いることができる。

本実施形態の電界発光素子では、正孔輸送層５と発光層６との界面、あるいは発光層６と電子輸送層７との界面に注入障壁が無いため、発光ドーパントには通常よりも強力なキャリアトラップ性が必要となる。このような発光ドーパントとしては、正孔トラップ性ドーパントであれば、１分子に２個以上のトリアリールアミン構造を有する芳香族アミン化合物、あるいは電子トラップ性ドーパントであれば、シアノ基を置換基に有する芳香族炭化水素化合物などがより好ましい。

シアノ基を置換基に有する芳香族炭化水素化合物としては下記構造の一般式（I）で示される化合物が特に好ましい。

Ａで表される多環芳香族化合物は、特に限定されることは無いがフルオランテン誘導体が好ましく、特にベンゾフルオランテンが好ましい。この場合、価数ｍは１または２であることが好ましい。Ｌは連結基であり、通常はフェニレン基、ナフチレン基等の低分子量の炭化水素化合物である。価数Ｘは連結基の数を表し、通常は１から３である。価数ｎは連結基Ｌ上のシアノ基の数を表し、通常は１から５である。

以下に一般式（I）の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。

発光ドーパントのホスト化合物に対する含有量は通常０．０１〜２０ｗｔ％であり、さらには０．１〜１５ｗｔ％であることが好ましい。

発光層６には、さらにその他の化合物を含有させても良い。キャリア輸送材料を混ぜることで発光層のキャリア輸送性を調節できる他、蛍光色素を混ぜることで発光色を変換して使用することができる。このような化合物としては、例えば、キナクリドン、ルブレン、スチリル系色素などの色素化合物、トリアリールアミン誘導体などのキャリア輸送性化合物が挙げられる。

発光層６の膜厚は、特に限定されないが、０．１〜１００ｎｍ程度が好ましく、１〜５０ｎｍ程度がより好ましい。

電子輸送層７は、電子注入層８から注入された電子を発光層６に輸送する機能を有する層である。本実施形態では、アントラセン誘導体を用いる。アントラセン誘導体の具体例は、Ｂ−１〜Ｂ−１１に示したものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。

電子輸送層７の膜厚は、特に限定されないが、０．１〜２００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜１００ｎｍ程度がより好ましい。

電子注入層８は、陰極９からの電子の注入を容易にする機能の他、陰極９との密着性を高める機能を有するものである。本実施形態では、アントラセン誘導体を用いる。

電子注入層８に用いられるアントラセン誘導体としては、特に限定されることは無いが、ピリジンやピリミジン、キノキサリン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン、オキサジアゾール、フェナントロリン等の含窒素複素環を置換基に有するアントラセン誘導体が好ましい。これらのアントラセン誘導体は、陰極への密着性が良好である他、陰極からの電子注入性が優れている材料である。他に、全ての置換基が炭化水素化合物により形成されるアントラセン誘導体も好ましく用いることができる。

以下に、含窒素複素環を置換基に有するアントラセン誘導体の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。

電子注入層８に用いられるアントラセン誘導体には、電子ドナーとして機能する化合物をドーピングして用いても良い。アントラセン誘導体に電子ドナーをドーピングし、負のキャリアを強制的に発生させることで、陰極とオーミックコンタクトが可能となり、陰極からの電子注入をより容易にすることができる。このような電子ドナーしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属およびその酸化物やハロゲン化物、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属およびその酸化物やハロゲン化物などを用いることができる。

電子注入層８の膜厚は、特に限定されないが、０．０１〜１００ｎｍ程度であるのが好ましく、０．０１〜１０ｎｍ程度がより好ましい。

陰極９は、比較的仕事関数の小さい金属およびその塩、合金、または電気電導性化合物を電極構成物質として使用することができる。例えば、金属として、リチウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、アルミニウム、酸化物として酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、弗化物として、弗化リチウム、弗化ナトリウム、弗化カルシウム、弗化マグネシウム、合金として、リチウム−インジウム合金、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、電気電導性化合物としてグラファイト薄膜などを挙げることができる。

これらの電極構成物質は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。陰極９は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法などの方法により、電子注入層８の上に形成することができる。また、陰極９は一層構造であっても、多層構造であってもよい。なお、電界発光素子の発光を効率よく取り出すために、陽極３または陰極９の少なくとも一方の電極が、透明ないし半透明であることが好ましく、一般に、４００ｎｍから８００ｎｍまでの可視光波長領域での光の透過率が８０％以上となるように陽極３または陰極９の材料、厚みを設定することがより好ましい。

陰極９の厚さは、電極としての機能を十分に果たせる程度に低抵抗となる厚みが必要である。特に限定されないが、１０〜３０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜１０００ｎｍ程度がより好ましい。

以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに示し、本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ_３洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した

次に、真空蒸着装置のホルダーに基板を固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した。減圧状態を保ったまま、例示化合物Ａ−３と、電子アクセプターとしての酸化モリブデンとを、体積比９５：５で、全体の蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃとして６０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。

次に、減圧状態を保ったまま、例示化合物Ｂ−７のみを蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで１０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層とした。

さらに、減圧状態を保ったまま、ホスト材料として例示化合物Ｂ−７と、発光ドーパントとして例示化合物Ｃ−８を、発光ドーパントの含有量を３ｗｔ％で、全体の蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃとして４０ｎｍの厚さに共蒸着し、発光層とした。

次に、減圧状態を保ったまま、電子輸送層として例示化合物Ｂ−７のみを２５ｎｍ、続けて電子注入層として例示化合物Ｄ−４を５ｎｍ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで蒸着した。

次いで、ＬｉＦを蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで１．２ｎｍの厚さに蒸着して電子注入電極とし、保護電極としてＡｌを１００ｎｍ蒸着し、最後にガラス封止して電界発光素子を得た。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２５００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は５．２６Ｖ、寿命時間は１２３０ｈであった。

（実施例２）
発光ドーパントを例示化合物Ｃ−８から下記構造の例示化合物Ｅ−１に変えた以外は、実施例１と同様にして電解発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２１００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は５．１３Ｖ、寿命時間は９００ｈであった。

（実施例３）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ_３洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した

次に、真空蒸着装置のホルダーに基板を固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した。減圧状態を保ったまま、例示化合物Ｂ−７と、電子アクセプターとしての酸化モリブデンとを、体積比９５：５で、全体の蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃとして６０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２６００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は４．９７Ｖ、寿命時間１２７０ｈであった。

（実施例４）
全ての例示化合物Ｂ−７を例示化合物Ｂ−４に変えた以外は実施例３と同様に電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２７００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は５．０３Ｖ、寿命時間１３３０ｈであった。

（実施例５）
発光ドーパントを例示化合物Ｃ−８から例示化合物Ｃ−９に変えた以外は、実施例３と同様にして電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは３２００ｃｄ／ｍ^２の青緑色の発光が得られ、駆動電圧は４．８８Ｖ、寿命時間は１３７０ｈであった。

（実施例６）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ_３洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した

次に、減圧状態を保ったまま、電子輸送層として例示化合物Ｂ−７のみを２５ｎｍ、続けて電子注入層として例示化合物Ｂ−７とＬｉ金属とを体積比９５：５で５ｎｍ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで蒸着した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２５００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は４．８２Ｖ、寿命時間１１８０ｈであった。

（実施例７）
電子注入層に、Ｌｉ金属に変えてＬｉＦを用いた以外は実施例６と同様に電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２７００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は４．９５Ｖ、寿命時間１３２０ｈであった。

（実施例８）
電子注入層におけるＢ−７をＤ−４に変えた以外は実施例６と同様に電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２８００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は４．９９Ｖ、寿命時間１４１０ｈであった。

（実施例９）
電子注入層におけるＢ−７をＤ−８に変えた以外は実施例６と同様に電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２６００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は５．０８Ｖ、寿命時間１３５０ｈであった。

（実施例１０）
全ての例示化合物Ｂ−７を例示化合物Ｂ−１１に変えた以外は実施例６と同様に電界発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２１００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は４．７２Ｖ、寿命時間１５７０ｈであった。

（実施例１１）
正孔注入層における酸化モリブデンを酸化バナジウムに変えた以外は実施例３と同様に電界発光素子を作成した。

（比較例１）
ガラス基板上にＲＦスパッタ法で、ＩＴＯ透明電極薄膜を１００ｎｍの厚さに成膜し、パターニングした。このＩＴＯ透明電極付きガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄し、煮沸エタノール中から引き上げて乾燥した。透明電極表面をＵＶ／Ｏ_３洗浄した後、真空蒸着装置の基板ホルダーに固定して、槽内を１×１０^−４Ｐａ以下まで減圧した。

次に、減圧状態を保ったまま、下記の例示化合物Ｆ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで３０ｎｍの膜厚に蒸着し、正孔注入層とした。

次いで、下記構造の例示化合物Ｇ−１を蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで１０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層とした。

さらに、減圧状態を保ったまま、ホスト材料としての例示化合物Ｂ−７と、発光ドーパントとしての例示化合物Ｃ−８とを、体積比９７：３で、全体の蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃとして４０ｎｍの厚さに蒸着し、発光層とした。

次に、減圧状態を保ったまま、電子輸送層として例示化合物Ｂ−７を２５ｎｍ、続けて電子注入層としてトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を５ｎｍ、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで蒸着した。

次いで、ＬｉＦを蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで０．５ｎｍの厚さに蒸着して電子注入電極とし、保護電極としてＡｌを１００ｎｍ蒸着し、最後にガラス封止して電界発光素子を得た。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは１１００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は８．８７Ｖ、寿命時間４８０ｈであった。

（比較例２）
発光ドーパントを例示化合物Ｃ−８から例示化合物Ｅ−１に変えた以外は、比較例１と同様にして電解発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２５００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は９．２４Ｖ、寿命時間は８８０ｈであった。

（比較例３）
電子注入層として例示化合物Ｄ−４をトリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）に変えた以外は実施例３と同様にして電解発光素子を作成した。

この電界発光素子に直流電流を印加し、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ^２の駆動条件で、輝度、電圧を測定した。さらに、同じ条件で駆動寿命の測定も行い、初期の輝度から半分の輝度になるまでの時間を寿命時間とした。この電界発光素子からは２３００ｃｄ／ｍ^２の青色発光が得られ、駆動電圧は６．１９Ｖ、寿命時間１０５０ｈであった。

以下に実施例および比較例の一覧を示す。

以上のように、本発明に係る電界発光素子は、正孔注入層から電子注入層に至るまでの全ての層にアントラセン誘導体を用いることで、正孔および電子の注入障壁を大幅に改善できる。その結果として、低電圧駆動で長寿命の電界発光素子を提供することができ、自動車のインパネなどの表示部、テレビや携帯電話などのディスプレイ、照明などに好適に使用できる。

１電界発光素子
２基板
３陽極
４正孔注入層
５正孔輸送層
６発光層
７電子輸送層
８電子注入層
９陰極

Claims

陽極および陰極からなる一対の電極間に、少なくとも1層の発光層を含む積層された複数の有機層が挟持された電界発光素子において、前記複数の有機層の全ての層にアントラセン誘導体が含まれていることを特徴とする電界発光素子。
陽極と発光層との間にアントラセン誘導体を含む正孔注入層を有し、かつ前記正孔注入層に電子アクセプターがドーピングされていることを特徴とする請求項１に記載の電界発光素子。
陰極と発光層との間にアントラセン誘導体を含む電子注入層を有し、かつ前記電子注入層に電子ドナーがドーピングされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電界発光素子。
前記複数の有機層の全てに、同一のアントラセン誘導体が含まれていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電界発光素子。
前記発光層が下記一般式（Ｉ）の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電界発光素子。

（一般式（Ｉ）におけるＡは多環芳香族化合物である。Ｌは多環芳香族化合物とシアノ基を結ぶ連結基であり、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の複素環基を示す。ｍ、ｎ、ｘは価数を表し、１〜１０の何れかの整数である。