JP2723723B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面光源やディスプレ
イ等に利用される有機エレクトロルミネッセンス素子に
関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス素子(以下、
EL素子という)は、自己発光型のため視認性が高く、
完全固体素子であるため耐衝撃性に優れ、大面積の面発
光体が製造できるという特徴を有しており、現在、無機
蛍光体であるZnS:Mnを用いたEL素子が実用化さ
れている。しかしながら、無機EL素子は発光させるた
めに200V程度の高い印加電圧が必要であり、又、駆
動方法も複雑である。
【0003】一方、有機EL素子は印加電圧を大幅に低
下させることができ、最近、有機薄膜を2層構造にした
新しいタイプの、より低電圧印加(10V以下)で比較
的高輝度(1000cd/m2 以上)の得られる有機E
L素子が報告されている(アプライド・フィジックス・
レターズ 51巻、913頁、1987年)。
【0004】又、特開平2−8287、特開平2−82
88、特開平2−8289号公報等に記載された新しい
有機蛍光体の開発や層構成を変化させること(化学と工
業、第42巻、2023頁、1989年)等により赤色
光〜青色光まで各種の波長域の発光例が報告されてい
る。このように有機EL素子は各色の発光が可能で且
つ、構成が簡単で、容易に作製できることから、例えば
安価な大面積フルカラー表示素子等として注目されてい
る。
【0005】しかしながら、充分な輝度が得られるに到
っておらず、発光輝度はまだ数1000cd/m2 程度
である。駆動電圧を上げることにより輝度を若干上げる
ことができるが限界が有り、又高い電圧の印加は素子の
破壊をもたらし高輝度を得ることは困難である。
【0006】8−ヒドロキシキノリンアルミニウムの発
光層に蛍光色素をドーピングしたり(J.Appl.P
hys.,65(9),3610−3616)、色素を
ドーピングしたり(第50回応用物理学会学術講演会
(1989年)29P−ZP−11)、スチリル系色素
をドーピングしたり(第51回応用物理学会学術講演会
(1990年)28a−PB−6)することによって発
光効率が向上する場合もあるが、これらの場合はドーピ
ング物質からの発光であり、8−ヒドロキシキノリンア
ルミニウムは電子輸送剤としてのみ機能しており発光剤
としては作用していない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】有機EL素子は低電圧
駆動が特徴であり、又、素子の破壊がもたらされるため
高い電圧を印加することができない。あるいは高発光効
率の材料がより効率的な素子構造が見い出されていない
ため有機EL素子においてはいまだ高輝度の発光をする
有機EL素子が得られていない。本発明は高輝度の発光
をする有機EL素子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機EL
素子の輝度を向上させるのに鋭意検討した結果、発光層
である8−ヒドロキシキノリンアルミニウム層に共存さ
せることにより発光効率を向上させ増感効果をもたらす
化合物群があることを見い出し本発明に到った。すなわ
ち、本発明は発光層である8−ヒドロキシキノリンアル
ミニウム層に発光効率を向上させ、増感効果をもたらす
縮合多環芳香族化合物をドーピングすることを特徴とす
る、高輝度発光をする有機薄膜積層型の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子に関する。
【0009】有機EL素子には、二層構造と三層構造の
ものが有り、これらの層構成を基板となる透明電極上に
設け、その上に対電極を設けて有機EL素子を製造す
る。二層構造の場合は、正孔輸送層と電子輸送性発光層
の組み合せあるいは電子輸送層と正孔輸送性発光層の組
み合せから成り、三層構造の場合は正孔輸送層と電子輸
送層で発光層をサンドイッチした構成となる。
【0010】本発明にかかる構成は正孔輸送層と電子輸
送性発光剤である8−ヒドロキシキノリンアルミニウム
層の二層構造あるいはこれに更に電子輸送層を積層した
三層構造である。
【0011】本発明で用いられる縮合多環芳香族化合物
としては、例えは、フェナントレン、9−メチルフェナ
ントレン、アントラセン、1−メチルアントラセン、2
−メチルアントラセン、9−メチルアントラセン、ベン
ズ[a]アントラセン、ピレン、1−メチルピレン、ナ
フタセン、ペリレン、クリセン、トリフェニレン、ベン
ゾフェナントレン、フルオレン、as−インダセン、s
−インダセン、アセナフチレン、アセフェナントリレ
ン、アセアントリレン、アズレン、ヘプタレン、プレイ
アデン、ピセン等である。これらの化合物が8−ヒドロ
キシキノリンアルミニウムの発光層に好ましくは0.5
〜10mol%ドーピングして使用される。又、ドーピ
ングは一般的に8−ヒドロキシキノリンアルミニウムと
これらの化合物を同時蒸着することにより行なうことが
できる。
【0012】電荷輸送剤としては、電子写真用有機感光
体に使用されている化合物や電荷輸送能を有する化合物
が利用できる。正孔輸送剤としては、例えば、ポルフィ
ン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅
フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド
等のポルフィリン化合物、1,1−ビス{4−(ジ−p
−トリルアミノ)フェニル}シクロヘキサン、4,
4′,4″−トリメチルトリフェニルアミン、N,N,
N′,N′−テトラキス(p−トリル)−p−フェニレ
ンジアミン、1−(N,N−ジ−p−トリルアミノ)ナ
フタリン、4,4′−ビス(ジメチルアミノ)−2,
2′−ジメチルトリフェニルメタン、N,N,N′,
N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノビフェニ
ル、N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ−m−トリル
−4,4′−ジアミノビフェニル、N−フェニルカルバ
ゾール等の芳香族三級アミン、4−ジ−p−トリルアミ
ノスチルベン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′
〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン
等のスチルベン化合物等である。
【0013】電子輸送剤としては、例えば2−(p−t
ert−ブチルフェニル)−5−(p−ビフェニリル)
−1,3,5−オキサジアゾール、テトラシアノキノジ
メタン、3,5−ジメチル−3′,5′−ジ−tert
−ブチル−4,4′−ジフェノキノン等である。
【0014】電子輸送剤としては、例えば、2−(4−
tert−ブチルフェニル)−5−(4−フェニルフェ
ニル)−1,3,5−オキサジアゾール、2,4,7−
トリニトロ−9−フルオレノン、4−ブトキシカルボニ
ル−9−ジシアノメチリデンフルオレン、3,3′−ビ
ス(tert−ブチル)−5,5′−ジメチル−ジフェ
ノキノン−4,4′,3,5′−ビス(tert−ブチ
ル)−5,3′−ジメチル−ジフェノキノン−4,
4′、3,5′−ビス(tert−ブチル)3′,5′
−ジメチル−ジフェノキノン−4,4′等である。
【0015】有機EL素子の支持体にはガラス、プラス
チック、石英などが用いられ、この基板上に、金、アル
ミニウム、インジウム、銀、マグネシウム等の金属やイ
ンジウム−チン−オキサイド(ITO)、酸化スズ、酸
化亜鉛などから成る極薄膜の電極を蒸着法等で形成し、
半透明あるいは透明電極とする。この上に電荷輸送層や
発光層を積層し、更にその上に前述したのと同様な電極
を形成して有機EL素子を製造する。これに直流電圧を
印加し発光を行なう。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
【0017】実施例1 市販のITOガラス電極(松崎真空(株)製 透明導電
膜(標準タイプ))を蒸着装置(真空器械工業(株)製
LC−6F型)の基板ホルダーに固定し、加熱ボート
にN,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−トリ
ル)−4,4′−ジアミノ−1,1′−ビフェニルを入
れて、1×10-5Torrまで減圧した。加熱ボートを
加熱して120Å/分の蒸着速度で蒸着を行ない、膜厚
1000ÅのN,N′−ジフェニル−N,N′−ビス
(3−トリル)−4,4′−ジアミノ−1,1′−ビフ
ェニルの正孔注入層をITOガラス電極上に形成した。
次に8−ヒドロキシキノリンアルミニウムを加熱ボート
に入れ、又、アントラセンをもう1つの加熱ボートに入
れ、アントラセンのドーピング濃度が7mol%となる
ように調整しながら加熱して400Å/分の蒸着速度で
蒸着を行ない、膜厚1000Åの発光層を正孔注入層の
上に形成した。
【0018】更にその上に膜厚1500Åのマグネシウ
ム蒸着膜を3mm×8mmの大きさで形成して対電極と
し、有機EL素子を作成した。ITO電極を正極、マグ
ネシウム電極を負極として直流26Voltを印加した
ところ明るい緑色に発光し、輝度計(ミノルタカメラ
(株)製 LS−110型)を用いて輝度を測定したと
ころ11000cd/m2 を示した。
【0019】更に、アントラセンのドーピング濃度を
3.6mol%になるよう調整した以外は同様にして作
成した有機EL素子とアントラセンのドーピング濃度を
1.3mol%になるよう調整した以外は同様にして作
成した有機EL素子について発光輝度を測定したとこ
ろ、直流26Voltの印加で夫々11000cd/m
2と6000cd/m2 を示した。アントラセンのドー
ピングにより発光輝度が増大していく。これらの有機E
L素子の輝度−駆動電圧特性を図1にまとめて示す。
【図1】又、これらの有機EL素子の輝度−電流密度特
性を図2にまとめて示す。
【図2】図2により、アントラセンをドーピングするこ
とにより電流密度が一定でも輝度が増加しており発光効
率が増大していることがわかる。
【0020】更に、アントラセンをドーピングした有機
EL素子の発光スペクトル(図3)
【図3】はドーピングをしていない有機EL素子の発光
スペクトル(図4)
【図4】と同じであり、ドーピングによる発光スペクト
ルの変化はなく、ドーピングされた有機EL素子も8−
ヒドロキシキノリンアルミニウムからの発光であること
がわかる。
【0021】比較例1 実施例1でアントラセンをドーピングする以外は実施例
1と同様に行なって有機EL素子を作成した。直流24
Voltの印加により2800cd/m2 の輝度しか示
さず、アントラセンのドーピングの効果が顕著であるこ
とが明らかである。アントラセンをドーピングしていな
い有機EL素子の輝度−駆動電圧特性及び輝度−電流密
度特性を上記図1、図2にまとめて示した。
【0022】実施例2 実施例1でアントラセンをドーピング濃度が7mol%
になるよう同時蒸着する代りにクリセンをドーピング濃
度が8mol%になるように同時蒸着する以外は実施例
1と同様にして、有機EL素子を作製した。直流24V
oltを印加したところ10000cd/m2 の輝度で
明るい緑色に発光した。
【0023】実施例3 実施例1でアントラセンをドーピング濃度が7mol%
になるよう同時蒸着する代りに2−メチルアントラセン
をドーピング濃度が5mol%になるように同時蒸着す
る以外は実施例1と同様にして、有機EL素子を作製し
た。直流25Voltを印加したところ7000cd/
2 の輝度で明るい緑色に発光した。
【0024】実施例4 実施例1でアントラセンをドーピング濃度が7mol%
になるよう同時蒸着する代りにベンゾフェナントレンを
ドーピング濃度が5mol%になるように同時蒸着する
以外は実施例1と同様にして、有機EL素子を作製し
た。直流26Voltを印加したところ6500cd/
2 の輝度で明るい緑色に発光した。
【図面の簡単な説明】
【図1】アントラセンを用いた場合の輝度−駆動電圧特
性を示す。
【図2】アントラセンを用いた場合の輝度−電流密度特
性を示す。
【図3】アントラセンをドーピングしたEL素子の発光
スペクトルを示す。
【図4】アントラセンをドーピングしていないEL素子
の発光スペクトルを示す。
【符号の説明】
1 ドーピング濃度0mol% 2 ドーピング濃度1.3mol% 3 ドーピング濃度3.6mol% 4 ドーピング濃度7mol%

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機薄膜を積層してなる有機エレクトロ
    ルミネッセンス素子において、発光層の8−ヒドロキシ
    キノリンアルミニウムに縮合多環芳香族化合物をドーピ
    ングすることを特徴とする有機エレクトロルミネッセン
    ス素子。
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JP3690926B2 (ja) * 1997-12-12 2005-08-31 三井化学株式会社 有機電界発光素子
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JPN.J.APPL.PHYS.,10巻,527頁,1971年

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