JP3744103B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ）に関する。特に本発明は、ある種の物質を有機発光層にドープすることによって電子注入輸送層も発光させて全体としてブロードな発光スペクトルを実現した有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を陰極と陽極の間に挟んだ構造を有し、前記薄膜に電子および正孔を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示素子である。
【０００３】
前記有機ＥＬ素子の基本構成の一つを図１２に示した。この有機ＥＬ素子は、基板１００上のアノード１０１にＩＴＯ、ホール輸送層１０２としてトリフェニルアミン誘導体、有機発光層１０３としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、カソード１０４としてマグネシウムと銀の合金を使用している。有機の各層の厚みは５０ｎｍ程度である。各層の成膜は真空蒸着で行っている。この有機ＥＬ素子に直流１０Ｖを加えると１０００ｃｄ／ｍ2 程度の緑色の発光が得られる。この発光はＩＴＯ側から取り出す。この有機ＥＬ素子の耐久性は低く、輝度半減は１００時間程度であった。
【０００４】
図１２に示した有機ＥＬ素子よりも以前に開発された有機ＥＬ素子では、数十ボルト程度の駆動電圧で得られる発光輝度が数ｃｄ／ｍ2 程度であった。図１２に示す前記有機ＥＬ素子が高い輝度を達成し得たのは、次の各点に原因があると考えられる。
１）キャリアの移動度が１０-3〜１０-5ｃｍ2 ／Ｖｓ程度の絶縁物に近い有機物を使用するため、有機層の厚みを１００ｎｍと薄くしたこと。
２）ホール輸送層を設け、機能を分離し、発光層内での再結合を高くしたこと。
【０００５】
図１２に示す有機ＥＬ素子の耐久性は前述したように低かった。その原因としては、次の各点が考えられる。
１）有機薄膜の物理的変化
有機薄膜特にホール輸送層１０２に結晶粒界が発生し、素子の短絡が発生する。
２）カソード１０４の酸化・剥離
仕事関数に低いマグネシウムを使用しているので、素子内の水分、酸素、空気中の水分、酸素により反応し酸化物となり電子注入の効率が落ちる。また有機層からの剥離を生じる。
【０００６】
その後、前記有機ＥＬ素子を多色化するために、前記有機発光層にクマリンやＤＣＭ等の色素を数モル％ドーピングし、これらの色素からＥＬ発光を得る手法が開発された。これらの色素は蛍光の量子収率が高いので外部量子収率も向上した。このようなドーピングから色素の発光を得るためには、次のような場合が効率が良いと考えられる。
【０００７】
１）バンドモデル、即ちエネルギーダイアグラムでホスト材料Ａｌｑ3 のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルの間にドーパントのＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルがあること。このモデルは有機の場合にもある程度適応できるので便宜上使用している。
２）ホスト材料の発光のスペクトルとドーバントの励起スペクトルの重なりが大きいこと。
【０００８】
上述したような、有機発光層に色素をドーピングして発光色の多様化を図った有機ＥＬ素子においては、Ａｌｑ3 の蛍光の量子収率があまり高くないため、蛍光の量子収率の高い蛍光色素を数モル％Ａｌｑ3 にドーピングすることで効率の向上が図られている。ここでドーパントとしては有機色素や顔料が用いられており、例えばクマリンやＤＣＭが使用されていた。クマリンからは青緑色の発光が得られ、ＤＣＭからはオレンジ色の発光が得られる。この有機ＥＬ素子によれば、発光効率が向上し、発光色の多色化が可能であり、濃度消光を起こす材料でも使用できるという効果がある。
【０００９】
最近では、表示画面のフルカラー化を目指して、又は液晶表示装置のバックライト等に用いる光源として、白色発光の有機ＥＬ素子の研究も行われている。例えば、現在提案されている白色発光の有機ＥＬ素子としては、図１３に示すように赤青緑の各色に発光する３つの発光層１１０，１１１，１１２を積層させた発光層積層型のものが知られている。これら３つの各発光層が発光すれば、有機ＥＬ素子全体としては混色によって白色の発光が得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した発光層積層型の有機ＥＬ素子によれば、白色の輝度が十分でなく、例えば最高輝度が電圧が１２Ｖの場合に７７０ｃｄ／ｍ2 しか得られなかった。またフィルタで３原色に分解した場合の輝度では、青色の輝度が７．３ｃｄ／ｍ2 しかなかった。
【００１１】
本発明は、フィルタ等を用いることによってマルチカラー化が可能な白色またはそれに近いブロードな発光スペクトルを有する有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記アルミニウム錯体に、トリ（ビフェニル−４−イル）アミン（ＴＢＡ）がドープされている。
【００１３】
請求項２に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記アルミニウム錯体に、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）がドープされている。
【００１５】
請求項３に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入輸送層が、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III) （Ａｌｑ3 ）であることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１又は２又は３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入輸送層に、第２のドープ材料を０．１ｗｔ％から１０ｗｔ％の濃度で含有させたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第２のドープ材料が、ルブレンと４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピランからなる群から選択された物質であることを特徴としている。
【００１８】
【実施例】
（１）実施例１
図１に実施例１の有機ＥＬ素子１の構造を示す。
ガラス基板２の上には、アノード３としてＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜が形成されている。アノード３の上には正孔注入輸送層４としてＴＰＤが設けられている。ＴＰＤの構造式を化学式（化１）に示す。ＴＰＤのイオン化ポテンシャルＩp は５．２８ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．１８ｅＶである。
【００１９】
【化１】
【００２０】
正孔注入輸送層４の上には、有機発光層５が設けられている。本例の有機発光層５は青色に発光する青色発光層である。有機発光層５は、ホスト材料に発光中心となる物質をドープしたものである。まず、ホスト材料は、ベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 、即ちμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム(III) ］か、その誘導体である。Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 の構造式を化学式（化２）に示す。Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 のイオン化ポテンシャルＩp は６．００ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８７ｅＶである。
【００２１】
【化２】
【００２２】
ドープ物質は、そのイオン化ポテンシャルの値が、有機発光層５のホスト材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 のイオン化ポテンシャルの値以上であって、かつ後述する電子注入輸送層６のホスト材料であるＡｌｑ3 のイオン化ポテンシャルの値以下であることが必要である。本例における有機発光層５のドープ物質は、ＴＢＡ、即ちトリ（ビフェニール−４−イル）アミンである。ＴＢＡはＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 に１０ｍｏｌ％ドープされる。ＴＢＡの構造式を化学式（化３）に示す。ＴＢＡのイオン化ポテンシャルＩp は５．４３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．３７ｅＶである。
【００２３】
【化３】
【００２４】
有機発光層５の上には、電子注入輸送層６としてのＡｌｑ3 、即ちトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）が設けられている。Ａｌｑ3 の構造式を化学式（化４）に示す。Ａｌｑ3 のイオン化ポテンシャルＩp は５．６４ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８５ｅＶである。
【００２５】
【化４】
【００２６】
電子注入輸送層６の上にはカソード７が設けられている。カソード７は、Ａｌ：Ｌｉ合金である。
【００２７】
前述した構造の有機ＥＬ素子１の作成方法を説明する。
アノード３であるＩＴＯ膜付きのガラス基板２を洗浄、乾燥後、真空蒸着装置にセットし、１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、ＴＰＤを４０ｎｍ蒸着する。次に、Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープして２０ｎｍの膜厚に共蒸着する。更に電子注入輸送層６としてＡｌｑ3 を４０ｎｍ蒸着する。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着する。
【００２８】
このように構成された有機ＥＬ素子１のアノード３であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、青色発光に比べればスペクトルがブロードな水色の発光を示した。図２に、本実施例の有機ＥＬ素子１の発光スペクトルを示す。また、図３は、本例の有機ＥＬ素子１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、例えば前述した従来の白色発光の有機ＥＬ素子の１２Ｖで７７０ｃｄ／ｍ2 の輝度に比べてもはるかに高い輝度を達成していることが分かる。
【００２９】
本例によれば、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層６と有機発光層５と正孔注入輸送層４を有する有機エレクトロルミネッセンス素子１において、有機発光層５にＴＢＡをドープすることにより電子注入輸送層６にホールを注入して電子注入輸送層６をも発光させることができるので、青色に発光する有機発光層５とともに全体としてよりブロードなスペクトルの発光を得ることができた。
【００３０】
次に、実施例１の変形例について説明する。この変形例は、実施例１の有機発光層５のホスト材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 に、ドープ物質としてＴＢＡの代わりにＴＰＢ、即ちテトラフェニルブタジエンを３ｍｏｌ％ドープしたものである。ＴＰＢの構造式を化学式（化５）に示す。ＴＰＢのイオン化ポテンシャルＩp は５．５３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．４３ｅＶである。
【００３１】
【化５】
【００３２】
図４に、本変形例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す。印加電圧は７Ｖである。波長４７７ｎｍにピークを有するが、全体としてブロードなスペクトルの発光を示した。
【００３３】
また、図５は、本変形例の有機ＥＬ素子においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、例えば前述した従来の白色発光の有機ＥＬ素子の１２Ｖで７７０ｃｄ／ｍ2 の輝度に比べてもはるかに高い輝度を達成していることが分かる。
【００３４】
（２）実施例２
図６に示す実施例２の有機ＥＬ素子１１は、実施例１の有機ＥＬ素子１とは電子注入輸送層の構成が異なる。図６において、実施例１と同一の部分については図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本例の電子注入輸送層１６は、Ａｌｑ3 に、赤色発光材料の４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン、即ちＤＣＭ１を、１ｍｏｌ％ドープしたものであり、赤色発光層としても機能する。ＤＣＭ１の構造式を化学式（化６）に示す。ＤＣＭ１のイオン化ポテンシャルＩp は５．１３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは３．０７ｅＶである。
【００３６】
【化６】
【００３７】
本例の有機ＥＬ素子１１の作成方法を説明する。ＩＴＯ付きガラス基板２を洗浄、乾燥し、これを真空蒸着装置にセットして１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、正孔注入輸送層としてＴＰＤを４０ｎｍ蒸着し、次に青色発光層としてＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープし２０ｎｍの膜厚に共蒸着した。更に赤色発光層となる電子注入輸送層１６のホスト材料Ａｌｑ3 にＤＣＭ１を１ｍｏｌ％ドープして４０ｎｍの膜厚で共蒸着した。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着し素子とした。このように構成された有機ＥＬ素子１１のアノード２であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、青色発光に比べればスペクトルがブロードな白みがかったオレンジ色の発光を示した。
【００３８】
図７に、本実施例の有機ＥＬ素子１１の発光スペクトルを示す。波長４６１ｎｍ付近の青色の領域と、波長６００ｎｍ付近の赤乃至橙色の領域にそれぞれピークを有し、全体としてブロードなスペクトルの発光を示した。
【００３９】
また、図８は、本例の有機ＥＬ素子１１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、１７Ｖを印加して最高輝度１４９１ｃｄ／ｍ2 が得られ、その時の効率は０．３２１ｍ／Ｗを得た。
【００４０】
（３）実施例３
図９に示す実施例３の有機ＥＬ素子２１は、実施例１の有機ＥＬ素子１とは電子注入輸送層の構成が異なる。図９において、実施例１と同一の部分については図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本例の電子注入輸送層２６は、Ａｌｑ3 に青色発光材料のルブレンを０．５ｍｏｌ％ドープしたものであり、黄色発光層としても機能する。ルブレンの構造式を化学式（化７）に示す。ルブレンのイオン化ポテンシャルＩp は５．２５ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８５ｅＶである。
【００４２】
【化７】
【００４３】
本例の有機ＥＬ素子２１の作成方法を説明する。ＩＴＯ付きガラス基板２を洗浄、乾燥し、これを真空蒸着装置にセットして１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、正孔注入輸送層としてＴＰＤを４０ｎｍ蒸着する。次にＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープして２０ｎｍの膜厚で共蒸着し、青色発光層として機能する有機発光層５を形成する。更に、Ａｌｑ3 をホスト材料とし、ルブレンを０．５ｍｏｌ％ドープして４０ｎｍ共蒸着し、黄色発光層として機能する電子注入輸送層２６を形成する。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着し素子とした。このように構成された有機ＥＬ素子２１のアノード３であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、白色の発光を示した。
【００４４】
図１０に、本実施例の有機ＥＬ素子２１の発光スペクトルを示す。波長４６３ｎｍ付近の青色の領域と、波長５３４ｎｍ付近の黄色の領域にそれぞれピークを有しているが、全体としては白色の発光を示した。
【００４５】
また、図１１は、本例の有機ＥＬ素子２１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、１７Ｖを印加して最高輝度５９７４ｃｄ／ｍ2 が得られ、その時の効率は０．５６１ｍ／Ｗを得た。
【００４６】
以上説明した各実施例において、代替して使用可能な他の材料について説明する。
【００４７】
正孔注入輸送層４には、例えば芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体を用いることができる。
【００４８】
正孔注入輸送層４を正孔注入層と正孔輸送層に分けて設置する場合には、正孔注入輸送層用の化合物のなかから好ましい組み合わせを選択して用いることができる。この時、アノード（ＩＴＯ等）側からイオン化ポテンシャルの小さい化合物の層の順に積層することが好ましい。
【００４９】
具体的には、正孔注入輸送層４にはスターバーストアミンと呼ばれるトリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等）や銅フタロシアニン等が用いられる。正孔輸送材料にはトリフェニルアミンの２量体であるＴＰＤ等を用いることができる。
【００５０】
電子注入輸送層６，１６，２６には、アルミキノリノールなどの有機金属錯体誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ベリレン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体を使用できる。
【００５１】
青色発光層ともなる有機発光層５のドープ材料としては、ＴＢＡ以外のドープ材料を使用することもできる。他のドープ材料としては、青色発光材料のテトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）やＴＰＤやＤｉａｍｉｎｅなどのジフェニルアミン誘導体等を用いることができる。この場合の組合わせとしては、次の条件▲１▼又は▲２▼の少なくとも一つに適合することが必要である。
【００５２】
▲１▼ 有機発光層（青色発光層）のホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ≦有機発光層（青色発光層）のドープ材料のイオン化ポテンシャルＩｐ≦赤や黄色の発光層となる電子注入輸送層のホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ
【００５３】
▲２▼ 有機発光層（青色発光層）のホスト材料のＬＵＭＯレベル≦有機発光層（青色発光層）のドープ材料のＬＵＭＯレベル≦赤や黄色の発光層となる電子注入輸送層のホスト材料のＬＵＭＯレベル
【００５４】
また、有機発光層５のホスト材料に対するドーパント濃度は０．０１ｗｔ％から５０ｗｔ％以下が望ましい。
【００５５】
赤色発光層としての電子注入輸送層１６には、Ａｌｑ3 以外のホスト材料を用いることができる。他のホスト材料としては、例えばビス（８−キノリノラト）マグネシウム（II）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（II）、トリス（８−キノリノラト）インジウム（III ）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（III ）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）マグネシウム（II）、８−キノリノラトリチウム（I ）、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）アルミニウム（III ）、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、等のキノリン系の金属錯体、μ−オキソ−ジ［ビス（８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）、μ−オキソ−ジ［ビス（２−メチル−８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）等の酸素架橋型のキレート錯体、さらにビス［ベンゾキノリノラト］ベリリウム［II］Ｂｅｂｑ２やオキサジアゾール誘導体、その２量体、トリアゾール誘導体および２量体等が用いられる。しかしこれらのみに限定するものではない。
【００５６】
赤色発光層としての電子注入輸送層１６にドープするドープ材料には、ＤＣＭ１以外の物質を使用することもできる。他のドープ材料としては赤色発光材料のＤＣＭ２、ビススチルアントラセン誘導体、９−ジエチルアミノ−５Ｈ−ベンゾ［ａ］フェノキサジン−５−オン、３，３−ジベンゾアントロニル、ピリド［１’，２’：１，２］イミダゾ［４，５−ｂ］キノキサリン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１’，５’−ジターシャリーフェニル）−３，４，９，１０−ベリレンテトラカルボキシリックジイミドやＥｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）等の希土類錯体、亜鉛アクリジン錯体、ボルフィリン系キレート錯体等を用いることができる。
【００５７】
電子注入輸送層１６のホスト材料に対するドーパント濃度は０．０１ｗｔ％から１０ｗｔ％以下が望ましい。
【００５８】
黄色発光層としての電子注入輸送層２６には、Ａｌｑ3 以外のホスト材料を用いることができる。他のホスト材料としては、例えばビス（８−キノリノラト）マグネシウム（II）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（II）、トリス（８−キノリノラト）インジウム（III ）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（III ）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）マグネシウム（II）、８−キノリノラトリチウム（Ｉ）、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）アルミニウム（III ）、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、等のキノリン系の金属錯体、μ−オキソ−ジ［ビス（８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）、μ−オキソ−ジ［ビス（２−メチル−８−キノリノラト）〕アルミニウム（III ）等の酸素架橋型のキレート錯体、さらにビス［ベンゾキノリノラト］ベリリウム［II］Ｂｅｂｑ２やオキサジアゾール誘導体、その２量体、トリアゾール誘導体および２量体等が用いられる。しかしこれらのみに限定されるものではない。
【００５９】
黄色発光層としての電子注入輸送層２６にドープするドープ材料には、ルブレン以外のドープ材料を使用することもできる。他のドープ材料としては黄色発光材料の亜鉛キノリノール錯体等のキノリノール錯体、デカシクレン、キナクリドン、テトラ−ジフェニルアミノ−ピリミドピリジン等の有機顔料や色素等を用いることができる。
【００６０】
電子注入輸送層２６のホスト材料に対するドーパント濃度は、０．０１ｗｔ％から１０ｗｔ％以下が望ましい。
【００６１】
また有機発光層５には一重項酸素クエンチャーを含有することができる。このようなクエンチャーとしてはニッケル錯体、ルブレン、ジフェニルイソベンゾフラン、三級アミン等が使用できる。クエンチャーの含有量は、発光材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 あるいはＡｌｑ3 の１０モル％以下が望ましい。
【００６２】
有機発光層５の厚さ、正孔注入輸送層４の厚さおよび電子注入輸送層６，１６，２６の厚さは特に限定されず、形成方法によっても異なるが、通常５〜１０００ｎｍ程度、特に８〜２００ｎｍとすることが好ましい。
【００６３】
カソード７には仕事関数の小さい材料、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎあるいはこれらの１種以上を含む合金を用いることが好ましい。
【００６４】
有機ＥＬ素子の面発光を取り出すためには、少なくとも一方の電極が透明ないし半透明である必要がある。具体的には前述したＩＴＯの他、ＳｎＯ2 ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，ポリピロール等の導電性ポリマー等を使用できる。また、その抵抗値は１０〜３０Ω／□が好ましい。
【００６５】
基板側から発光を取り出すためには、基板材料にガラスや樹脂等の透明ないし半透明材料を用いる。また基板上に色フィルター膜や誘電体反射膜を用いて発光色をコントロールしても良い。
【００６６】
なお、前述した有機ＥＬ素子の製造工程においては、カソードおよびアノードの作成には蒸着法やスッパタ法等が使用される。また、正孔注入輸送層、有機発光層、電子注入輸送層の作成には、真空蒸着法を用いることが好ましい。
【００６７】
【発明の効果】
▲１▼ 青色に発光する有機ＥＬ素子（有機３層タイプ）の有機発光層にＴＢＡやＩＰＢ等のドープ材料をドーピングすることで電子注入輸送層にホールを注入することができ、有機発光層の青色発光だけでなく、電子注入層間の発光も得られた。
【００６８】
▲２▼ さらに、電子注入輸送層に発光材料をドーピングすることで、有機発光層の青色発光＋ドーパントの発光が得られた。
【００６９】
▲３▼ 例えばルブレン等の黄色の発光材料を電子注入輸送層側にドーピングすることで、６０００ｃｄ／ｍ2 程度の白色発光が得られた。
【００７０】
▲４▼ 有機ＥＬ素子の白色発光にカラーフィルターを組み合わせれば、有機ＥＬ素子の多色化が可能になる。
【００７１】
▲５▼ 電極やカラーフィルターの微細加工により、マルチカラーディスプレイのファイン化が可能になった。
【００７２】
▲６▼ 液晶のバックライトなどの光源にも利用できる。
【００７３】
▲７▼ 有機発光層にドープするドーパントと、電子注入輸送層にドープするドーパントを適当に選ぶことにより、青〜オレンジの色調を再現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の断面図である。
【図２】実施例１の発光スペクトルを示す図である。
【図３】実施例１における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図４】実施例１の変形例の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例１の変形例における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図６】実施例２の断面図である。
【図７】実施例２の発光スペクトルを示す図である。
【図８】実施例２における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図９】実施例３の断面図である。
【図１０】実施例３の発光スペクトルを示す図である。
【図１１】実施例３における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図１２】従来の有機ＥＬ素子の模式的構造図である。
【図１３】従来の有機ＥＬ素子の模式的構造図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
３ 電極としてのアノード
４ 正孔注入輸送層
５ 有機発光層
６，１６，２６ 電子注入輸送層
７ 電極としてのカソード
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と呼ぶ）に関する。特に本発明は、ある種の物質を有機発光層にドープすることによって電子注入輸送層も発光させて全体としてブロードな発光スペクトルを実現した有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、蛍光性有機化合物を含む薄膜を陰極と陽極の間に挟んだ構造を有し、前記薄膜に電子および正孔を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して表示を行う表示素子である。
【０００３】
前記有機ＥＬ素子の基本構成の一つを図１２に示した。この有機ＥＬ素子は、基板１００上のアノード１０１にＩＴＯ、ホール輸送層１０２としてトリフェニルアミン誘導体、有機発光層１０３としてトリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III) 、カソード１０４としてマグネシウムと銀の合金を使用している。有機の各層の厚みは５０ｎｍ程度である。各層の成膜は真空蒸着で行っている。この有機ＥＬ素子に直流１０Ｖを加えると１０００ｃｄ／ｍ2 程度の緑色の発光が得られる。この発光はＩＴＯ側から取り出す。この有機ＥＬ素子の耐久性は低く、輝度半減は１００時間程度であった。
【０００４】
図１２に示した有機ＥＬ素子よりも以前に開発された有機ＥＬ素子では、数十ボルト程度の駆動電圧で得られる発光輝度が数ｃｄ／ｍ2 程度であった。図１２に示す前記有機ＥＬ素子が高い輝度を達成し得たのは、次の各点に原因があると考えられる。
１）キャリアの移動度が１０-3〜１０-5ｃｍ2 ／Ｖｓ程度の絶縁物に近い有機物を使用するため、有機層の厚みを１００ｎｍと薄くしたこと。
２）ホール輸送層を設け、機能を分離し、発光層内での再結合を高くしたこと。
【０００５】
図１２に示す有機ＥＬ素子の耐久性は前述したように低かった。その原因としては、次の各点が考えられる。
１）有機薄膜の物理的変化
有機薄膜特にホール輸送層１０２に結晶粒界が発生し、素子の短絡が発生する。
２）カソード１０４の酸化・剥離
仕事関数に低いマグネシウムを使用しているので、素子内の水分、酸素、空気中の水分、酸素により反応し酸化物となり電子注入の効率が落ちる。また有機層からの剥離を生じる。
【０００６】
その後、前記有機ＥＬ素子を多色化するために、前記有機発光層にクマリンやＤＣＭ等の色素を数モル％ドーピングし、これらの色素からＥＬ発光を得る手法が開発された。これらの色素は蛍光の量子収率が高いので外部量子収率も向上した。このようなドーピングから色素の発光を得るためには、次のような場合が効率が良いと考えられる。
【０００７】
１）バンドモデル、即ちエネルギーダイアグラムでホスト材料Ａｌｑ3 のＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルの間にドーパントのＨＯＭＯレベルとＬＵＭＯレベルがあること。このモデルは有機の場合にもある程度適応できるので便宜上使用している。
２）ホスト材料の発光のスペクトルとドーバントの励起スペクトルの重なりが大きいこと。
【０００８】
上述したような、有機発光層に色素をドーピングして発光色の多様化を図った有機ＥＬ素子においては、Ａｌｑ3 の蛍光の量子収率があまり高くないため、蛍光の量子収率の高い蛍光色素を数モル％Ａｌｑ3 にドーピングすることで効率の向上が図られている。ここでドーパントとしては有機色素や顔料が用いられており、例えばクマリンやＤＣＭが使用されていた。クマリンからは青緑色の発光が得られ、ＤＣＭからはオレンジ色の発光が得られる。この有機ＥＬ素子によれば、発光効率が向上し、発光色の多色化が可能であり、濃度消光を起こす材料でも使用できるという効果がある。
【０００９】
最近では、表示画面のフルカラー化を目指して、又は液晶表示装置のバックライト等に用いる光源として、白色発光の有機ＥＬ素子の研究も行われている。例えば、現在提案されている白色発光の有機ＥＬ素子としては、図１３に示すように赤青緑の各色に発光する３つの発光層１１０，１１１，１１２を積層させた発光層積層型のものが知られている。これら３つの各発光層が発光すれば、有機ＥＬ素子全体としては混色によって白色の発光が得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述した発光層積層型の有機ＥＬ素子によれば、白色の輝度が十分でなく、例えば最高輝度が電圧が１２Ｖの場合に７７０ｃｄ／ｍ2 しか得られなかった。またフィルタで３原色に分解した場合の輝度では、青色の輝度が７．３ｃｄ／ｍ2 しかなかった。
【００１１】
本発明は、フィルタ等を用いることによってマルチカラー化が可能な白色またはそれに近いブロードな発光スペクトルを有する有機ＥＬ素子を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記アルミニウム錯体に、トリ（ビフェニル−４−イル）アミン（ＴＢＡ）がドープされている。
【００１３】
請求項２に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記アルミニウム錯体に、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）がドープされている。
【００１５】
請求項３に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入輸送層が、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III) （Ａｌｑ3 ）であることを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項１又は２又は３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記電子注入輸送層に、第２のドープ材料を０．１ｗｔ％から１０ｗｔ％の濃度で含有させたことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載された有機エレクトロルミネッセンス素子は、請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記第２のドープ材料が、ルブレンと４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピランからなる群から選択された物質であることを特徴としている。
【００１８】
【実施例】
（１）実施例１
図１に実施例１の有機ＥＬ素子１の構造を示す。
ガラス基板２の上には、アノード３としてＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜が形成されている。アノード３の上には正孔注入輸送層４としてＴＰＤが設けられている。ＴＰＤの構造式を化学式（化１）に示す。ＴＰＤのイオン化ポテンシャルＩp は５．２８ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．１８ｅＶである。
【００１９】
【化１】
正孔注入輸送層４の上には、有機発光層５が設けられている。本例の有機発光層５は青色に発光する青色発光層である。有機発光層５は、ホスト材料に発光中心となる物質をドープしたものである。まず、ホスト材料は、ベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 、即ちμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム(III) ］か、その誘導体である。Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 の構造式を化学式（化２）に示す。Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 のイオン化ポテンシャルＩp は６．００ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８７ｅＶである。
【００２１】
【化２】
ドープ物質は、そのイオン化ポテンシャルの値が、有機発光層５のホスト材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 のイオン化ポテンシャルの値以上であって、かつ後述する電子注入輸送層６のホスト材料であるＡｌｑ3 のイオン化ポテンシャルの値以下であることが必要である。本例における有機発光層５のドープ物質は、ＴＢＡ、即ちトリ（ビフェニール−４−イル）アミンである。ＴＢＡはＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 に１０ｍｏｌ％ドープされる。ＴＢＡの構造式を化学式（化３）に示す。ＴＢＡのイオン化ポテンシャルＩp は５．４３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．３７ｅＶである。
【００２３】
【化３】
有機発光層５の上には、電子注入輸送層６としてのＡｌｑ3 、即ちトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）が設けられている。Ａｌｑ3 の構造式を化学式（化４）に示す。Ａｌｑ3 のイオン化ポテンシャルＩp は５．６４ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８５ｅＶである。
【００２５】
【化４】
電子注入輸送層６の上にはカソード７が設けられている。カソード７は、Ａｌ：Ｌｉ合金である。
【００２７】
前述した構造の有機ＥＬ素子１の作成方法を説明する。
アノード３であるＩＴＯ膜付きのガラス基板２を洗浄、乾燥後、真空蒸着装置にセットし、１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、ＴＰＤを４０ｎｍ蒸着する。次に、Ａｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープして２０ｎｍの膜厚に共蒸着する。更に電子注入輸送層６としてＡｌｑ3 を４０ｎｍ蒸着する。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着する。
【００２８】
このように構成された有機ＥＬ素子１のアノード３であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、青色発光に比べればスペクトルがブロードな水色の発光を示した。図２に、本実施例の有機ＥＬ素子１の発光スペクトルを示す。また、図３は、本例の有機ＥＬ素子１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、例えば前述した従来の白色発光の有機ＥＬ素子の１２Ｖで７７０ｃｄ／ｍ2 の輝度に比べてもはるかに高い輝度を達成していることが分かる。
【００２９】
本例によれば、少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層６と有機発光層５と正孔注入輸送層４を有する有機エレクトロルミネッセンス素子１において、有機発光層５にＴＢＡをドープすることにより電子注入輸送層６にホールを注入して電子注入輸送層６をも発光させることができるので、青色に発光する有機発光層５とともに全体としてよりブロードなスペクトルの発光を得ることができた。
【００３０】
次に、実施例１の変形例について説明する。この変形例は、実施例１の有機発光層５のホスト材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 に、ドープ物質としてＴＢＡの代わりにＴＰＢ、即ちテトラフェニルブタジエンを３ｍｏｌ％ドープしたものである。ＴＰＢの構造式を化学式（化５）に示す。ＴＰＢのイオン化ポテンシャルＩp は５．５３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．４３ｅＶである。
【００３１】
【化５】
図４に、本変形例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルを示す。印加電圧は７Ｖである。波長４７７ｎｍにピークを有するが、全体としてブロードなスペクトルの発光を示した。
【００３３】
また、図５は、本変形例の有機ＥＬ素子においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、例えば前述した従来の白色発光の有機ＥＬ素子の１２Ｖで７７０ｃｄ／ｍ2 の輝度に比べてもはるかに高い輝度を達成していることが分かる。
【００３４】
（２）実施例２
図６に示す実施例２の有機ＥＬ素子１１は、実施例１の有機ＥＬ素子１とは電子注入輸送層の構成が異なる。図６において、実施例１と同一の部分については図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本例の電子注入輸送層１６は、Ａｌｑ3 に、赤色発光材料の４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピラン、即ちＤＣＭ１を、１ｍｏｌ％ドープしたものであり、赤色発光層としても機能する。ＤＣＭ１の構造式を化学式（化６）に示す。ＤＣＭ１のイオン化ポテンシャルＩp は５．１３ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは３．０７ｅＶである。
【００３６】
【化６】
本例の有機ＥＬ素子１１の作成方法を説明する。ＩＴＯ付きガラス基板２を洗浄、乾燥し、これを真空蒸着装置にセットして１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、正孔注入輸送層としてＴＰＤを４０ｎｍ蒸着し、次に青色発光層としてＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープし２０ｎｍの膜厚に共蒸着した。更に赤色発光層となる電子注入輸送層１６のホスト材料Ａｌｑ3 にＤＣＭ１を１ｍｏｌ％ドープして４０ｎｍの膜厚で共蒸着した。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着し素子とした。このように構成された有機ＥＬ素子１１のアノード２であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、青色発光に比べればスペクトルがブロードな白みがかったオレンジ色の発光を示した。
【００３８】
図７に、本実施例の有機ＥＬ素子１１の発光スペクトルを示す。波長４６１ｎｍ付近の青色の領域と、波長６００ｎｍ付近の赤乃至橙色の領域にそれぞれピークを有し、全体としてブロードなスペクトルの発光を示した。
【００３９】
また、図８は、本例の有機ＥＬ素子１１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、１７Ｖを印加して最高輝度１４９１ｃｄ／ｍ2 が得られ、その時の効率は０．３２１ｍ／Ｗを得た。
【００４０】
（３）実施例３
図９に示す実施例３の有機ＥＬ素子２１は、実施例１の有機ＥＬ素子１とは電子注入輸送層の構成が異なる。図９において、実施例１と同一の部分については図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本例の電子注入輸送層２６は、Ａｌｑ3 に青色発光材料のルブレンを０．５ｍｏｌ％ドープしたものであり、黄色発光層としても機能する。ルブレンの構造式を化学式（化７）に示す。ルブレンのイオン化ポテンシャルＩp は５．２５ｅＶ、ＬＵＭＯレベルは２．８５ｅＶである。
【００４２】
【化７】
本例の有機ＥＬ素子２１の作成方法を説明する。ＩＴＯ付きガラス基板２を洗浄、乾燥し、これを真空蒸着装置にセットして１０-5ｔｏｒｒの真空にした後、正孔注入輸送層としてＴＰＤを４０ｎｍ蒸着する。次にＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 をホスト材料としてＴＢＡを１０ｍｏｌ％ドープして２０ｎｍの膜厚で共蒸着し、青色発光層として機能する有機発光層５を形成する。更に、Ａｌｑ3 をホスト材料とし、ルブレンを０．５ｍｏｌ％ドープして４０ｎｍ共蒸着し、黄色発光層として機能する電子注入輸送層２６を形成する。一旦、真空を解除し、カソード７としてＡｌ：Ｌｉ合金を２００ｎｍ蒸着し素子とした。このように構成された有機ＥＬ素子２１のアノード３であるＩＴＯ側にプラス、カソード７であるＡｌ：Ｌｉ合金側にマイナスの直流電圧をかけたところ、白色の発光を示した。
【００４４】
図１０に、本実施例の有機ＥＬ素子２１の発光スペクトルを示す。波長４６３ｎｍ付近の青色の領域と、波長５３４ｎｍ付近の黄色の領域にそれぞれピークを有しているが、全体としては白色の発光を示した。
【００４５】
また、図１１は、本例の有機ＥＬ素子２１においてアノード３とカソード７の間に印加する電圧Ｖと、得られる輝度Ｌとの関係を示すグラフであり、１７Ｖを印加して最高輝度５９７４ｃｄ／ｍ2 が得られ、その時の効率は０．５６１ｍ／Ｗを得た。
【００４６】
以上説明した各実施例において、代替して使用可能な他の材料について説明する。
【００４７】
正孔注入輸送層４には、例えば芳香族三級アミン、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体を用いることができる。
【００４８】
正孔注入輸送層４を正孔注入層と正孔輸送層に分けて設置する場合には、正孔注入輸送層用の化合物のなかから好ましい組み合わせを選択して用いることができる。この時、アノード（ＩＴＯ等）側からイオン化ポテンシャルの小さい化合物の層の順に積層することが好ましい。
【００４９】
具体的には、正孔注入輸送層４にはスターバーストアミンと呼ばれるトリフェニルアミン誘導体（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ等）や銅フタロシアニン等が用いられる。正孔輸送材料にはトリフェニルアミンの２量体であるＴＰＤ等を用いることができる。
【００５０】
電子注入輸送層６，１６，２６には、アルミキノリノールなどの有機金属錯体誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ベリレン誘導体、ニトロ置換フルオレン誘導体を使用できる。
【００５１】
青色発光層ともなる有機発光層５のドープ材料としては、ＴＢＡ以外のドープ材料を使用することもできる。他のドープ材料としては、青色発光材料のテトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）やＴＰＤやＤｉａｍｉｎｅなどのジフェニルアミン誘導体等を用いることができる。この場合の組合わせとしては、次の条件▲１▼又は▲２▼の少なくとも一つに適合することが必要である。
【００５２】
▲１▼ 有機発光層（青色発光層）のホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ≦有機発光層（青色発光層）のドープ材料のイオン化ポテンシャルＩｐ≦赤や黄色の発光層となる電子注入輸送層のホスト材料のイオン化ポテンシャルＩｐ
【００５３】
▲２▼ 有機発光層（青色発光層）のホスト材料のＬＵＭＯレベル≦有機発光層（青色発光層）のドープ材料のＬＵＭＯレベル≦赤や黄色の発光層となる電子注入輸送層のホスト材料のＬＵＭＯレベル
【００５４】
また、有機発光層５のホスト材料に対するドーパント濃度は０．０１ｗｔ％から５０ｗｔ％以下が望ましい。
【００５５】
赤色発光層としての電子注入輸送層１６には、Ａｌｑ3 以外のホスト材料を用いることができる。他のホスト材料としては、例えばビス（８−キノリノラト）マグネシウム（II）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（II）、トリス（８−キノリノラト）インジウム（III ）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（III ）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）マグネシウム（II）、８−キノリノラトリチウム（I ）、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）アルミニウム（III ）、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、等のキノリン系の金属錯体、μ−オキソ−ジ［ビス（８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）、μ−オキソ−ジ［ビス（２−メチル−８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）等の酸素架橋型のキレート錯体、さらにビス［ベンゾキノリノラト］ベリリウム［II］Ｂｅｂｑ２やオキサジアゾール誘導体、その２量体、トリアゾール誘導体および２量体等が用いられる。しかしこれらのみに限定するものではない。
【００５６】
赤色発光層としての電子注入輸送層１６にドープするドープ材料には、ＤＣＭ１以外の物質を使用することもできる。他のドープ材料としては赤色発光材料のＤＣＭ２、ビススチルアントラセン誘導体、９−ジエチルアミノ−５Ｈ−ベンゾ［ａ］フェノキサジン−５−オン、３，３−ジベンゾアントロニル、ピリド［１’，２’：１，２］イミダゾ［４，５−ｂ］キノキサリン、Ｎ，Ｎ’−ジ（１’，５’−ジターシャリーフェニル）−３，４，９，１０−ベリレンテトラカルボキシリックジイミドやＥｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ）等の希土類錯体、亜鉛アクリジン錯体、ボルフィリン系キレート錯体等を用いることができる。
【００５７】
電子注入輸送層１６のホスト材料に対するドーパント濃度は０．０１ｗｔ％から１０ｗｔ％以下が望ましい。
【００５８】
黄色発光層としての電子注入輸送層２６には、Ａｌｑ3 以外のホスト材料を用いることができる。他のホスト材料としては、例えばビス（８−キノリノラト）マグネシウム（II）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（II）、トリス（８−キノリノラト）インジウム（III ）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（III ）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）マグネシウム（II）、８−キノリノラトリチウム（Ｉ）、トリス（５−クロロ−８−キノリノラト）アルミニウム（III ）、ビス（５−クロロ−８−キノリノラト）カルシウム、等のキノリン系の金属錯体、μ−オキソ−ジ［ビス（８−キノリノラト）］アルミニウム（III ）、μ−オキソ−ジ［ビス（２−メチル−８−キノリノラト）〕アルミニウム（III ）等の酸素架橋型のキレート錯体、さらにビス［ベンゾキノリノラト］ベリリウム［II］Ｂｅｂｑ２やオキサジアゾール誘導体、その２量体、トリアゾール誘導体および２量体等が用いられる。しかしこれらのみに限定されるものではない。
【００５９】
黄色発光層としての電子注入輸送層２６にドープするドープ材料には、ルブレン以外のドープ材料を使用することもできる。他のドープ材料としては黄色発光材料の亜鉛キノリノール錯体等のキノリノール錯体、デカシクレン、キナクリドン、テトラ−ジフェニルアミノ−ピリミドピリジン等の有機顔料や色素等を用いることができる。
【００６０】
電子注入輸送層２６のホスト材料に対するドーパント濃度は、０．０１ｗｔ％から１０ｗｔ％以下が望ましい。
【００６１】
また有機発光層５には一重項酸素クエンチャーを含有することができる。このようなクエンチャーとしてはニッケル錯体、ルブレン、ジフェニルイソベンゾフラン、三級アミン等が使用できる。クエンチャーの含有量は、発光材料であるＡｌ2 Ｏ（ＯＸＺ）4 あるいはＡｌｑ3 の１０モル％以下が望ましい。
【００６２】
有機発光層５の厚さ、正孔注入輸送層４の厚さおよび電子注入輸送層６，１６，２６の厚さは特に限定されず、形成方法によっても異なるが、通常５〜１０００ｎｍ程度、特に８〜２００ｎｍとすることが好ましい。
【００６３】
カソード７には仕事関数の小さい材料、例えばＬｉ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ａｇ，Ｉｎあるいはこれらの１種以上を含む合金を用いることが好ましい。
【００６４】
有機ＥＬ素子の面発光を取り出すためには、少なくとも一方の電極が透明ないし半透明である必要がある。具体的には前述したＩＴＯの他、ＳｎＯ2 ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，ポリピロール等の導電性ポリマー等を使用できる。また、その抵抗値は１０〜３０Ω／□が好ましい。
【００６５】
基板側から発光を取り出すためには、基板材料にガラスや樹脂等の透明ないし半透明材料を用いる。また基板上に色フィルター膜や誘電体反射膜を用いて発光色をコントロールしても良い。
【００６６】
なお、前述した有機ＥＬ素子の製造工程においては、カソードおよびアノードの作成には蒸着法やスッパタ法等が使用される。また、正孔注入輸送層、有機発光層、電子注入輸送層の作成には、真空蒸着法を用いることが好ましい。
【００６７】
【発明の効果】
▲１▼ 青色に発光する有機ＥＬ素子（有機３層タイプ）の有機発光層にＴＢＡやＩＰＢ等のドープ材料をドーピングすることで電子注入輸送層にホールを注入することができ、有機発光層の青色発光だけでなく、電子注入層間の発光も得られた。
【００６８】
▲２▼ さらに、電子注入輸送層に発光材料をドーピングすることで、有機発光層の青色発光＋ドーパントの発光が得られた。
【００６９】
▲３▼ 例えばルブレン等の黄色の発光材料を電子注入輸送層側にドーピングすることで、６０００ｃｄ／ｍ2 程度の白色発光が得られた。
【００７０】
▲４▼ 有機ＥＬ素子の白色発光にカラーフィルターを組み合わせれば、有機ＥＬ素子の多色化が可能になる。
【００７１】
▲５▼ 電極やカラーフィルターの微細加工により、マルチカラーディスプレイのファイン化が可能になった。
【００７２】
▲６▼ 液晶のバックライトなどの光源にも利用できる。
【００７３】
▲７▼ 有機発光層にドープするドーパントと、電子注入輸送層にドープするドーパントを適当に選ぶことにより、青〜オレンジの色調を再現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の断面図である。
【図２】実施例１の発光スペクトルを示す図である。
【図３】実施例１における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図４】実施例１の変形例の発光スペクトルを示す図である。
【図５】実施例１の変形例における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図６】実施例２の断面図である。
【図７】実施例２の発光スペクトルを示す図である。
【図８】実施例２における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図９】実施例３の断面図である。
【図１０】実施例３の発光スペクトルを示す図である。
【図１１】実施例３における印加電圧と発光輝度との関係を示す図である。
【図１２】従来の有機ＥＬ素子の模式的構造図である。
【図１３】従来の有機ＥＬ素子の模式的構造図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ 有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）
３ 電極としてのアノード
４ 正孔注入輸送層
５ 有機発光層
６，１６，２６ 電子注入輸送層
７ 電極としてのカソード
Claims (5)
- 少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記アルミニウム錯体に、トリ（ビフェニル−４−イル）アミン（ＴＢＡ）がドープされている有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 少なくとも一方が透光性を有する一対の電極の間に設けられ、積層された電子注入輸送層と有機発光層と正孔注入輸送層を有し、前記有機発光層がベンゾオキサゾール骨格を持つ配位子を有するアルミニウム錯体を含み、前記アルミニウム錯体がμ−オキソ−ジ［ビス（２−（２ベンゾオキサゾリル）−フェノラト）アルミニウム (III) ］とその誘導体からなる群から選択された物質である有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記アルミニウム錯体に、テトラフェニルブタジエン（ＴＰＢ）がドープされている有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記電子注入輸送層が、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム(III) （Ａｌｑ3 ）である請求項１又は２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記電子注入輸送層に、第２のドープ材料を０．１ｗｔ％から１０ｗｔ％の濃度で含有させた請求項１又は２又は３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記第２のドープ材料が、ルブレンと４−ジシアノメチレン−６−（Ｐ−ジメチルアミノスチリル）−２−メチル−４Ｈ−ピランからなる群から選択された物質である請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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| JPH10237439A (ja) | 1998-09-08 |
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