JP3133429B2 - 電界発光素子 - Google Patents

電界発光素子

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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、ホール注入電極と電子
注入電極と、これら両電極間に設けられた有機発光層と
有機キャリア輸送層とを有する電界発光素子に関し、特
に鮮明な発光を呈するように改良された有機電界発光素
子の提供に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報機器の多様化に伴って、CR
Tより低消費電力で空間占有容積が少ない平面表示素子
のニーズが高まっている。このような平面表示素子とし
ては、液晶、プラズマディスプレイなどがあるが、特
に、最近は自己発光型で、表示が鮮明な電界発光素子
〔エレクトロルミネッセンス(EL)素子〕が注目され
ている。
【0003】ここで、上記EL素子は構成する材料によ
り無機EL素子と有機EL素子とに大別することがで
き、無機EL素子は既に実用化されている。しかしなが
ら、上記無機EL素子の駆動方式は、高電界の印加によ
って、加速された電子が発光中心を衝突励起して発光さ
せるという、所謂「衝突励起型発光」であるため、高電
圧で駆動させる必要がある。このため、周辺機器の高コ
スト化を招来するという課題を有していた。これに対
し、上記有機EL素子は電極から注入された電荷(ホー
ル、および電子)が発光体中で再結合して発光するとい
う、所謂「注入発光型」であるため、低電圧で駆動する
ことができる。しかも、有機化合物の分子構造を変更す
ることによって任意の発光色を容易に得ることができる
といった利点もある。従って、有機EL素子はこれから
の表示素子として非常に有望である。
【0004】ここで、有機EL素子は、一般に2層構造
〔ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホール輸送
層と発光層とが形成された構造(SH−A構造)、また
はホール注入電極と電子注入電極との間に発光層と電子
輸送層とが形成された構造(SH−B構造)〕、或いは
3層構造〔ホール注入電極と電子注入電極との間に、ホ
ール輸送層と発光層と電子輸送層とが形成された構造
(DH構造)〕のような素子構造をしている。上記ホー
ル注入電極としては、金やITO(インジウム−スズ酸
化物)のような仕事関数の大きな電極材料を用い、上記
電子注入電極としては、Mgのような仕事関数の小さな
電極材料を用いる。また上記ホール輸送層、発光層、電
子輸送層には有機材料が用いられ、ホール輸送層はp型
半導体の性質、電子輸送層はn型半導体の性質を有する
材料が用いられる。上記発光層は、上記SH−A構造で
はn型半導体の性質、上記SH−B構造ではp型半導体
の性質、DH構造では中性に近い性質を有する材料が用
いられる。いずれにしてもホール注入電極から注入され
たホールと電子注入電極から注入された電子が、発光層
とホール(または電子)輸送層の界面、および発光層内
で再結合して発光するという原理である。
【0005】ところで、上記有機EL素子は、発光材料
に有機化合物を用いており、この有機化合物が、室温付
近で分子の振動、回転、およびその他の原因により、多
種多様なエネルギー状態を持つために、発光スペクトル
はこの多様なエネルギー状態を反映してブロードにな
る。このため色の純度が低下し、発光色が肉眼で見て白
っぽい色になる場合があるという問題があった。この問
題を解決するため、例えば従来ではカラーフィルタを設
けることにより不必要な発光波長を吸収するといった方
法が取られていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、カラーフィルタ等の他の部材を設けなければ
成らず、部品点数が増えてしまうといった問題があっ
た。本発明は、上記問題を解決するために、他の部材を
設けることなくしかも鮮明な発光色を呈する有機電界発
光素子を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、ホール注入電極と電子注入電極
と、これら両電極間に設けられた有機発光層と有機キャ
リア輸送層とを有する電界発光素子において、光放射側
の有機キャリア輸送層に、発光スペクトルの一部を吸収
する添加剤が添加されていることを特徴とする。
【0008】
【作用】光放射側のキャリア輸送層に発光スペクトルの
一部を吸収する添加剤を添加することにより、上記のよ
うな理由で生じる発光スペクトルのブロードな部分が消
去され、スペクトルの半値幅が小さくなり、色の純度が
向上し、発光色が鮮やかな色になる。
【0009】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の一実施例として緑色の鮮明
な発光を行う電界発光素子を示し、、透明なガラス基板
1上には、ホール注入電極(陽極)2と、有機ホール輸
送層3(厚み:500Å)と、有機発光層4(厚み:5
00Å)と、電子注入電極(陰極)5(厚み:2000
Å)とが、順に形成されている。そして、上記ホール注
入電極(陽極)2と電子注入電極(陰極)5はリード線
7を介して外部から電圧が印加できるようになってい
る。
【0010】上記ホール注入電極2にはインジウム−ス
ズ酸化物(ITO)が、上記有機発光層4には緑色発光
を示す8−キノリノールアルミ錯体(下記化1に示す)
が、電子注入電極(陰極)5にはMgとAgとが10:
1の比率で混合されたものが用いられている。また有機
ホール輸送層3には、添加剤6であるローダミンB(東
京化成製 下記化2に示す)を3%含んだジアミン誘導
体(下記化3に示す)が用いられている。このローダミ
ンBは図2cに示す吸収ピークが545nmである吸収
スペクトルをもつ化合物である。ローダミンBの添加量
は、あまり少量では発光を鮮明にすることができず、あ
る量以上になると発光の輝度が低下してしまう。適正な
添加量については、後述の実験2で吟味する。
【0011】
【化1】
【0012】
【化2】
【0013】
【化3】
【0014】上記構成の電界発光素子のホール注入電極
をプラスに、電子注入電極をマイナスにバイアスして直
流電流を供給すると、発光層4で発光した光は矢印R1
のように直接放射されるものと、矢印R2 のように電子
注入電極で反射して放射されるものとがある。上述した
ように本実施例の電界発光素子のホール輸送層には図2
の曲線cに示すような吸収スペクトルをもつローダミン
Bが添加されているため、発光層4で例えば曲線bに示
すスペクトルの光が発されたとしても、ホール輸送層を
通るときにローダミンBの吸収ピーク波長545nm付
近の光が吸収され、曲線aに示す半値幅の狭いスペクト
ルの光がガラス基板1から発される。
【0015】ここで、上記構造の電界発光素子は、以下
のようにして作製した。先ず、ガラス基板1上にインジ
ウム−スズ酸化物(ITO)が形成された基板を中性洗
剤により洗浄した後、アセトン中で20分間、エタノー
ル中で約20分間超音波洗浄をした。次いで、上記基板
を沸騰したエタノール中に約1分間入れ、取り出した
後、すぐに送風乾燥を行った。この後、上記ITOから
成るホール注入電極2上に、ジアミン誘導体を真空蒸着
してホール輸送層3を形成した。このホール輸送層を形
成する際に、添加剤6として、発光スペクトルの一部を
吸収するローダミンBをドーピング法によって3%の濃
度でホール輸送層3内に添加した。この後、有機ホール
輸送層3上に、8−キノリノールアルミ錯体を真空蒸着
して、有機発光層4を形成した。更に、有機発光層4上
に、MgとAgとを10:1の比率で共蒸着して、電子
注入電極5を形成した。尚、これらの蒸着はいずれも、
真空度1×10-6Torr、基板温度は室温、有機層の
蒸着速度2Å/secという条件下で行った。 (実施例2)オレンジ色の鮮明な発光を行わせるために
以下のような電界発光素子を作製した。
【0016】電界発光素子の作製は実施例1と同様に行
い、発光材料には下記化4に示すペリノン誘導体を用
い、有機ホール輸送層への添加剤には、吸収スペクトル
は図示はしないが吸収ピーク波長を557nmにもつシ
アニン色素(下記化5に示す)を用いた。
【0017】
【化4】
【0018】
【化5】
【0019】(実験1)本発明の実施例1、実施例2の
素子、およびそれぞれの素子に対する比較例として、添
加剤ローダミンB、シアニン色素を添加することなく作
製した素子について、ホール注入電極をプラスに、電子
注入電極をマイナスにバイアスして直流電流を供給し、
EL発光のピーク波長を測定し、半値幅を求めた。
【0020】尚、説明の簡単の為に、実施例1の素子を
(A1 )素子、その比較例であるローダミンBを含まな
い素子を(X1 )素子、実施例2の素子を(A2 )素
子、その比較例であるシアニン色素を含まない素子を
(X2 )素子と以下称する。また、図2には(A1 )素
子、および比較例(X1 )素子の発光スペクトスと、ロ
ーダミンBの吸収スペクトルを示した。
【0021】(A1 )素子については駆動電圧12V、
電流密度100mA/cm2 で、輝度が1800cd/
2 、発光ピーク波長が538nmの鮮やかな緑色の発
光を得ることができ、このときの発光スペクトルの半値
幅は、70nmであった。一方、比較例(X1 )素子に
ついては、駆動電圧12V、電流密度100mA/cm
2 で、輝度が4000cd/m2 、発光ピーク波長を5
43nmにもつブロードな発光スペクトルが得られた。
このときの発光スペクトルの半値幅は、100nmであ
り実際の発光色も鮮明ではなくやや白っぽい緑色であっ
た。
【0022】また、(A2 )素子については、駆動電圧
15V、電流密度150mA/cm 2 で、輝度が800
cd/m2 、発光ピーク波長が595nmの鮮やかなオ
レンジ色の発光を得ることができ、このときの発光スペ
クトルの半値幅は、85nmであった。これに対して比
較例(X2 )素子については、駆動電圧15V、電流密
度140mA/cm2 で、輝度が700cd/m2 、発
光ピーク波長を590nmにもつブロードな発光スペク
トルが得られ、発光スペクトルの半値幅は、100nm
であった。
【0023】上記結果および、図2からも明らかなよう
に、発光スペクトルの一部を吸収する添加剤をホール輸
送層に加えることによって半値幅は減少し、それぞれ鮮
やかな緑色発光、オレンジ色発光を得ることができた。 (実験2)更に、添加剤であるローダミンBの適正添加
濃度を得るために以下のような実験を行った。
【0024】ホール輸送層形成の際にジアミン誘導体に
対するローダミンBの添加濃度を表1のように変化させ
上記実施例1と同様に電界発光素子を作成した。
【0025】
【表1】
【0026】これらの素子のホール注入電極をプラス
に、電子注入電極をマイナスにバイアスして直流電流を
供給し、輝度と発光スペクトルの半値幅を求めた。尚、
このときの駆動電圧は12V、電流密度は100mA/
cm2 であった。結果を図3に示す。
【0027】図3から分かるように、ローダミンBの添
加濃度が2%を越える時点から半値幅が小さくなり始め
るが、添加濃度が3%以上になると発光の輝度が低下し
始めてしまう。従って、適正添加濃度は2〜3%とな
る。なお、他の添加剤についても同様にして適正添加濃
度を求めることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
放射側の有機キャリア輸送層に、発光スペクトルの一部
を吸収する添加剤を添加することにより、ブロードな発
光スペクトルを有する有機電界発光素子において、他の
部材を設けることなく、発光スペクトルの半値幅が小さ
くすることができ、発光色の鮮やかな電界発光素子を提
供することができた。
【0029】加えて、本発明では添加剤を有機キャリア
輸送層に添加しているので、ガラス基板やホール注入電
極に添加する場合に比べてより簡単に添加を行うことが
できるといった製造上の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る有機電界発光素子の断
面図である。
【図2】(A1 )素子、および比較例(X1 )素子の発
光スペクトスと、ローダミンBの吸収スペクトルを示す
図である。
【図3】ローダミンBの添加濃度と輝度、および半値幅
の関係を示した図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ホール注入電極 3 有機ホール輸送層 4 有機発光層 5 電子注入電極 6 添加剤 7 リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒木 和彦 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−216790(JP,A) 特開 平3−152897(JP,A) 特公 昭64−7635(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 33/00 - 33/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極と、これ
    ら両電極間に設けられた有機発光層と有機キャリア輸送
    層とを有する電界発光素子において、光放射側の有機キ
    ャリア輸送層に、発光スペクトルの一部を吸収する添加
    剤が添加されていることを特徴とする有機電界発光素
    子。
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