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

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／
ｍ² 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／
ｍ² 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。