JP4278186B2

JP4278186B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JP4278186B2
Application number: JP54902398A
Authority: JP
Inventors: 健志佐野; 佳高西尾
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: US6358633B1; EP1020510A4; WO1998051757A1; EP1020510A1

Description

技術分野
この発明は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光層が形成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、特にホスト材料中にドーパントがドープされてなる発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、長期にわたって安定した発光が行えると共に、低電圧で高輝度な発光が行える点に特徴を有するものである。
背景技術
近年、情報機器の多様化等にともなって、従来より一般に使用されているＣＲＴに比べて消費電力が少なく容積の小さい平面表示素子のニーズが高まり、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロルミネッセンス素子が注目されている。
そして、このようなエレクトロルミネッセンス素子は、使用する材料によって無機エレクトロルミネッセンス素子と有機エレクトロルミネッセンス素子とに大別される。
ここで、無機エレクトロルミネッセンス素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させるようになっている。これに対し、有機エレクトロルミネッセンス素子は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に注入し、このように注入された電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光するようになっている。
そして、無機エレクトロルミネッセンス素子の場合には、上記のように高電界を作用させるために、その駆動電圧として１００〜２００Ｖと高い電圧を必要とするのに対して、有機エレクトロルミネッセンス素子の場合には、５〜２０Ｖ程度の低い電圧で駆動できるという利点があった。
また、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合には、発光材料である螢光物質を選択することによって適当な色彩に発光する発光素子を得ることができ、マルチカラーやフルカラーの表示装置等としても利用できるという期待があり、さらに低電圧で面発光できるために、液晶表示素子等のバックライトとして利用することも考えられた。
そして、近年において、このような有機エレクトロルミネッセンス素子について様々な研究が行われるようになった。
ここで、このような有機エレクトロルミネッセンス素子においては、一般にホール注入電極と電子注入電極との間に、発光層と、この発光層にホールを輸送するホール輸送層や電子を輸送する電子輸送層からなるキャリア輸送層を設けるようにしており、具体的には、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を積層させたＤＨ構造と称される三層構造のものや、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電子輸送性に富む発光層とが積層されたＳＨ−Ａ構造と称される二層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたＳＨ−Ｂ構造と称される二層構造のものが使用されている。
しかし、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子において、その発光層に使用される有機材料は、一般に昇華精製等によって高純度なものを得ることが困難であると共に、熱等に対する安定性が十分ではなかった。このため、このような有機エレクトロルミネッセンス素子を長時間発光させると、この発光時における熱等により、発光層に使用した有機材料が結晶化してピンホールが発生し、長期にわたって十分な輝度を有する均一な発光が行えなくなる等の問題があった。
また、近年においては、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層における発光効率を高めるため、発光層を構成するホスト材料中に蛍光の量子収率の高いドーパントをドープすることが行われるようになった。
しかし、このように発光層を構成するホスト材料中にドーパントをドープさせるにあたり、ホスト材料とドーパントとの組み合わせを適切に選択しないと、十分な輝度の発光が得られなくなる等の問題があった。
この発明は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光層が形成されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子における上記のような問題を解決することを目的とするものである。
すなわち、この発明は、上記のような有機エレクトロルミネッセンス素子において、従来のように発光時における熱等によって発光層に使用した有機材料が結晶化してピンホールが発生するのが防止され、長期にわたって安定した発光が行えるようにすることを目的とする。
また、この発明においては、ホスト材料中にドーパントがドープされてなる発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層におけるホスト材料中にドープされたドーパントが十分に発光して、高輝度な発光が得られるようにすることを目的とする。
発明の開示
この発明は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発光層におけるホスト材料中に、コロネン、ルビセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、オバレン、フルオロシクレン、ピセン、トリフェニレン、アセアントレン、フルオランテン、アセナフテン、アセナフチレン、ベンゾアントラセン、ナフタフルオレン、ナフタフルオレノン、ナフタピレン、アントラキノン、ルブレンペルオキシド、ペンタセンキノン、ペリレンキノン、ナフタセンキノン、ベンゾフルオレノン、ベンゾフルオレン、アントラフルオレン、ベンゾペリレン、ベンゾペンタセン、ビスピレニルプロパン、テトラメチルナフタセン、ジベンゾアントラセン、ピレンキノン、ペリレン、フルオラセン又はこれらの誘導体から選択されるドーパントがドープされると共に、上記のホスト材料における最高被占準位（ｈｉｇｈｅｓｔｏｃｕｕｐｉｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になるようにした。
そして、このようにホスト材料中に上記のようなドーパントをドープさせると、大気中でのモルフォロジーの変化が少なくなって、この発光層の膜安定性が向上し、発光時における熱等によって発光層に使用した有機材料が結晶化するのが抑制され、長期にわたって安定した発光が行えるようになる。
また、ホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になるようにすると、ホスト材料からドーパントに対して励起エネルギーが効率よく移動し、有機エレクトロルミネッセンス素子における発光効率が向上して、高輝度な発光が得られるようになり、特に、ホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．１ｅＶ〜＋０．１ｅＶの範囲内のものを用いると、ホスト材料からドーパントに対して励起エネルギーがより効率よく移動するようになり、より発光効率が向上して高輝度な発光が得られるようになる。
また、上記のようなドーパントの場合、分子の極性が低くて昇華し易く、またその耐熱性も高いため、昇華精製によって容易に高純度のものが得られるようになり、このように昇華精製された高純度のドーパントを発光層中にドープさせると、さらに長期にわたって均一でより高い輝度を有する発光が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、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積層されたＳＨ−Ａ構造になった有機エレクトロルミネッセンス素子の概略説明図である。
第２図は、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積層されたＳＨ−Ｂ構造になった有機エレクトロルミネッセンス素子の概略説明図である。
第３図は、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積層されたＤＨ構造になった有機エレクトロルミネッセンス素子の概略説明図である。
第４図は、実施例１〜３１及び比較例１〜８の有機エレクトロルミネッセンス素子の構造を示した概略説明図である。
第５図は、実施例３２〜３５及び比較例９，１０の有機エレクトロルミネッセンス素子の構造を示した概略説明図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス素子を添付図面に基づいて説明する。
ここで、この発明の実施形態における有機エレクトロルミネッセンス素子は、第１図に示すように、ガラス基板等の透明基板１上に形成されたホール注入電極２と電子注入電極６との間に、ホール輸送層３と発光層４とが積層されたＳＨ−Ａ構造のもの、第２図に示すように、上記のホール注入電極２と電子注入電極６との間に、発光層４と電子輸送層５とが積層されたＳＨ−Ｂ構造のもの、第３図に示すように、上記のホール注入電極２と電子注入電極６との間に、ホール輸送層３と発光層４と電子輸送層５とが積層されたＤＨ構造のもの等、公知の何れの構造のものであってもよい。
そして、この実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上記の発光層４におけるホスト材料中に３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントをドープさせるようにすると共に、上記のホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になるようにする。
また、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、そのホール注入電極２に金やインジウム−スズ酸化物（以下、ＩＴＯという。）等の仕事関数の大きな材料を用いる一方、電子注入電極６にマグネシウム合金や、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む材料等の仕事関数の小さな電極材料を用いるようにし、発光層４において発光された光を取り出すために、少なくとも一方の電極を透明にする必要があり、一般にはホール注入電極２に透明で仕事関数の大きいＩＴＯを用いるようにする。
次に、この発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子について、実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この発明の実施例における有機エレクトロルミネッセンス素子においては、高輝度な発光が得られると共に、長期にわたって安定した発光が行えることを比較例を挙げて明らかにする。
（実施例１）
この実施例１における有機エレクトロルミネッセンス素子においては、図４に示すように、ガラス基板１上に上記のＩＴＯを用いて厚みが２０００Åになった透明なホール注入電極２を形成し、このホール注入電極２上に、下記の化学式１に示すトリフェニルアミン誘導体（以下、ＭＴＤＡＴＡという。）を用いて膜厚が６００Åになった第１ホール輸送層３ａと、下記の化学式２に示すＮＰＤを用いて膜厚が２００Åになった第２ホール輸送層３ｂと、下記の化学式３に示すキレート化合物Ｚｎ（ＯＸＺ）₂からなるホスト材料にドーパントとして下記の化学式４に示す融点が４３８℃のコロネンを２重量％ドープさせて膜厚が５００Åになった発光層４と、マグネシウム・インジウム合金を用いて膜厚が２０００Åになった電子注入電極６とを積層させた。
【化学式１】

【化学式２】

【化学式３】

【化学式４】

ここで、上記の発光層４にドーパントとして含有させる上記の化学式４に示したコロネンとしては、市販のコロネン（東京化成工業社製）を真空加熱型昇華精製装置を用いて１２時間昇華精製した純度が９９％のものを用いるようにした。なお、このように昇華精製した場合における収率は６０％であった。
次に、この実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する方法を具体的に説明すると、先ずＩＴＯで構成されたホール注入電極２が表面に形成されたガラス基板１を中性洗剤により洗浄した後、これを超純水中で２０分間、アセトン中で２０分間、エタノール中で２０分間それぞれ超音波洗浄し、さらに上記のガラス基板１を沸騰したエタノール中に約１分間入れて取り出した後、このガラス基板１をすぐに送風乾燥させ、その後、このガラス基板１の表面をＵＶ−オゾン洗浄装置を用いて１０分間洗浄した。
次いで、このガラス基板１上に形成されたホール注入電極２の上に、前記のＭＴＤＡＴＡを真空蒸着させて第１ホール輸送層３ａを形成し、次いで上記のＮＰＤを真空蒸着させて第２ホール輸送層３ｂを形成し、この第２ホール輸送層３ｂ上に前記のＺｎ（ＯＸＺ）₂とコロネンとを共蒸着させて発光層４を形成し、さらにこの発光層４上にマグネシウム・インジウム合金を真空蒸着させて電子注入電極６を形成した。なお、これらの真空蒸着は、何れも真空度１×１０^-6Ｔｏｒｒで行った。
（比較例１）
この比較例１における有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更させるようにし、ホスト材料である上記のＺｎ（ＯＸＺ）₂だけを用いて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例１の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
（比較例２）
この比較例２における有機エレクトロルミネッセンス素子においても、上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更させるようにし、ホスト材料である上記のＺｎ（ＯＸＺ）₂に対して、下記の化学式５に示す融点が７０℃のクマリン４を２重量％ドープさせて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例１の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【化学式５】

ここで、上記の実施例１及び比較例１，２の各有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれ発光層４に用いたホスト材料とドーパントの最高被占準位（以下、ＨＯＭＯという。）を下記の表１に示した。
そして、上記の実施例１及び比較例１，２の各有機エレクトロルミネッセンス素子におけるホール注入電極２にプラス、電子注入電極６にマイナスの電圧を印加させて、各有機エレクトロルミネッセンス素子において得られる最高輝度とその時における印加電圧とを求めると共に、これらの各有機エレクトロルミネッセンス素子を１００ｃｄ／ｍ²で発光させ、その輝度が半減するまでの半減時間を求め、これらの結果を下記の表１に示した。
【表１】

この結果、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、ホスト材料とドーパントにおけるＨＯＭＯの差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になった上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の条件を満たしていない比較例１，２の各有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて低い電圧で高輝度の発光が得られると共に、半減時間も長くなり、長期にわたって安定した発光が行えるようになった。
（実施例２〜７及び比較例３，４）
実施例２〜７及び比較例３，４における各有機エレクトロルミネッセンス素子においても、上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更し、そのホスト材料として、下記の化学式６に示す１０−ベンゾ（ｈ）キノリノール−ベリリウム錯体（以下、ＢｅＢｑ₂という。）を用いるようにした。
【化学式６】

そして、比較例３においては、上記のホスト材料だけを用いて発光層４を形成する一方、実施例２〜７及び比較例４においては、上記のホスト材料にドープさせるドーパントとして、実施例２では下記の化学式７に示す２’，３’−ナフタ−２，３−フルオレノンを、実施例３では化学式８に示す２，３−アントラフルオレンを、実施例４では化学式９に示す２，３−ベンゾフルオレノンを、実施例５では化学式１０に示すピセンを、実施例６では化学式１１に示すオバレンを、実施例７では化学式１２に示すピレンキノンを、比較例４では化学式１３に示すジオキサジンカルバゾールを、それぞれ２重量％の割合でドープさせて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例１の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【化学式７】

【化学式８】

【化学式９】

【化学式１０】

【化学式１１】

【化学式１２】

【化学式１３】

ここで、上記の実施例２〜７及び比較例３，４の各有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれ発光層４に用いたホスト材料とドーパントのＨＯＭＯを下記の表２に示した。
そして、上記の実施例２〜７及び比較例３，４の各有機エレクトロルミネッセンス素子におけるホール注入電極２にプラス、電子注入電極６にマイナスの電圧を印加させて、各有機エレクトロルミネッセンス素子において得られる最高輝度とその時における印加電圧とを求めると共に、これらの各有機エレクトロルミネッセンス素子を１００ｃｄ／ｍ²で発光させ、その輝度が半減するまでの半減時間を求め、これらの結果を下記の表２に示した。
【表２】

この結果、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、ホスト材料とドーパントにおけるＨＯＭＯの差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になった上記の実施例２〜７の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の条件を満たしていない比較例３，４の各有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて高輝度の発光が得られると共に、半減時間も長くなり、長期にわたって安定した発光が行えるようになった。
（実施例８〜１９及び比較例５，６）
実施例８〜１９及び比較例５，６における各有機エレクトロルミネッセンス素子においても、上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更し、そのホスト材料として、下記の化学式１４に示す１ＡＺＭ−Ｈｅｘを用いるようにした。
【化学式１４】

そして、比較例５においては、上記のホスト材料だけを用いて発光層４を形成する一方、実施例８〜１９及び比較例４においては、上記のホスト材料にドープさせるドーパントとして、実施例８では下記の化学式１５に示す１’，２’−ナフタ−２，３−フルオレンを、実施例９では化学式１６に示す２’，１’−ナフタ−１，２−フルオレンを、実施例１０では化学式１７に示す１，１２−ベンゾペリレンを、実施例１１では化学式１８に示す４，５−ベンゾピレンを、実施例１２では化学式１９に示すベンゾ（ａ）ピレンを、実施例１３では化学式２０に示すナフタピレンを、実施例１４では化学式２１に示す１，３−ビス（１−ピレニル）プロパンを、実施例１５では化学式２２に示す５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンを、実施例１６では化学式２３に示す９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセンを、実施例１７では化学式２４に示すフルオラセンを、実施例１８では化学式２５に示すフルオロシクレンを、実施例１９では化学式２６に示すペリレンを、比較例６では化学式２７に示す１，２，３，４−テトラフェニル−１，３−シクロペンタジエンを、それぞれ２重量％の割合でドープさせて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例１の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【化学式１５】

【化学式１６】

【化学式１７】

【化学式１８】

【化学式１９】

【化学式２０】

【化学式２１】

【化学式２２】

【化学式２３】

【化学式２４】

【化学式２５】

【化学式２６】

【化学式２７】

ここで、上記の実施例８〜１９及び比較例５，６の各有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれ発光層４に用いたホスト材料とドーパントのＨＯＭＯを下記の表３に示した。
そして、上記の実施例８〜１９及び比較例５，６の各有機エレクトロルミネッセンス素子におけるホール注入電極２にプラス、電子注入電極６にマイナスの電圧を印加させて、各有機エレクトロルミネッセンス素子において得られる最高輝度とその時における印加電圧とを求めると共に、これらの各有機エレクトロルミネッセンス素子を１００ｃｄ／ｍ²で発光させ、その輝度が半減するまでの半減時間を求め、これらの結果を下記の表３に示した。
【表３】

この結果、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、ホスト材料とドーパントにおけるＨＯＭＯの差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になった上記の実施例８〜１９の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の条件を満たしていない比較例５，６の各有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて高輝度の発光が得られると共に、半減時間も長くなり、長期にわたって安定した発光が行えるようになった。
（実施例２０〜３１及び比較例７，８）
実施例２０〜３１及び比較例７，８における各有機エレクトロルミネッセンス素子においても、上記の実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更し、そのホスト材料として、下記の化学式２８に示すトリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下、Ａｌｑ₃という。）を用いるようにした。
【化学式２８】

そして、比較例７においては、上記のホスト材料だけを用いて発光層４を形成する一方、実施例２０〜３１及び比較例８においては、上記のホスト材料にドープさせるドーパントとして、実施例２０では下記の化学式２９に示す１’，２’−ナフタ−２，３−フルオレノンを、実施例２１では化学式３０に示す２’，１’−ナフタ−１，２−フルオレノンを、実施例２２では化学式３１に示すルビセンを、実施例２３では化学式３２に示す１，２−ベンゾペンタセンを、実施例２４では化学式３３に示す５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセン（ルブレン）を、実施例２５では化学式３４に示すルブレンペルオキシドを、実施例２６では化学式３５に示すナフタセンキノンを、実施例２７では化学式３６に示すペンタセン−５，１２−キノンを、実施例２８では化学式３７に示すペンタセン−６，１３−キノンを、実施例２９では化学式３８に示す３，９−ペリレンキノンを、実施例３０では化学式３９に示す１，１２−ペリレンキノンを、実施例３１では化学式４０に示す３，１０−ペリレンキノンを、比較例８では前記の化学式１３に示すジオキサジンカルバゾールを、それぞれ２重量％の割合でドープさせて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例１の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【化学式２９】

【化学式３０】

【化学式３１】

【化学式３２】

【化学式３３】

【化学式３４】

【化学式３５】

【化学式３６】

【化学式３７】

【化学式３８】

【化学式３９】

【化学式４０】

ここで、上記の実施例２０〜３１及び比較例７，８の各有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれ発光層４に用いたホスト材料とドーパントのＨＯＭＯを下記の表４に示した。
そして、上記の実施例２０〜３１及び比較例７，８の各有機エレクトロルミネッセンス素子におけるホール注入電極２にプラス、電子注入電極６にマイナスの電圧を印加させて、各有機エレクトロルミネッセンス素子において得られる最高輝度とその時における印加電圧とを求めると共に、これらの各有機エレクトロルミネッセンス素子を１００ｃｄ／ｍ²で発光させ、その輝度が半減するまでの半減時間を求め、これらの結果を下記の表４に示した。
【表４】

この結果、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、ホスト材料とドーパントにおけるＨＯＭＯの差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になった上記の実施例２０〜３１の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の条件を満たしていない比較例７，８の各有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて高輝度の発光が得られると共に、半減時間も長くなり、長期にわたって安定した発光が行えるようになった。
（実施例３２）
この実施例３２における有機エレクトロルミネッセンス素子においては、図５に示すように、ガラス基板１上に上記のＩＴＯを用いて厚みが２０００Åになった透明なホール注入電極２を形成し、このホール注入電極２上に、下記の化学式４１に示すポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）からなるホスト材料にドーパントとして下記の化学式４２に示す２’，３’−ナフタ−２，３−フルオレンを２重量％ドープさせて膜厚が５００Åになった発光層４と、下記の化学式４３に示すトリアゾール誘導体（ＴＡＺ）を用いて膜厚が２００Åになったホールブロック性の第１電子輸送層５ａと、前記の化学式２８に示すＡｌｑ₃を用いて膜厚が３００Åになった第２電子輸送層５ｂと、マグネシウム・インジウム合金を用いて膜厚が２０００Åになった電子注入電極６とを積層させた。
【化学式４１】

【化学式４２】

【化学式４３】

（実施例３３〜３５及び比較例９，１０）
実施例３３〜３５及び比較例９，１０における各有機エレクトロルミネッセンス素子においては、上記の実施例３３の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層４だけを変更し、比較例９においては、ホスト材料である上記のＰＶＣｚだけを用いて発光層４を形成した。また、実施例３３〜３５及び比較例１０においては、上記のＰＶＣｚを用いたホスト材料中にドープさせるドーパントを変更し、実施例３３では下記の化学式４４に示す２，３−ベンゾフルオレンを、実施例３４では下記の化学式４５に示す１，２−ベンゾフルオレンを、実施例３５では下記の化学式４６に示すジベンゾ（ａ，ｈ）アントラセンを、比較例１０では下記の化学式４７に示す１，４−ビス（５−フェニル−２−オキサゾリル）ベンゼン（以下、ＰＯＰＯＰという。）をそれぞれ２重量％ドープさせて発光層４を形成し、それ以外については、上記の実施例３２の場合と同様にして有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。
【化学式４４】

【化学式４５】

【化学式４６】

【化学式４７】

ここで、上記の実施例３２〜３５及び比較例９，１０の各有機エレクトロルミネッセンス素子において、それぞれ発光層４に用いたホスト材料とドーパントのＨＯＭＯを下記の表５に示した。
そして、上記の実施例３２〜３５及び比較例９，１０の各有機エレクトロルミネッセンス素子におけるホール注入電極２にプラス、電子注入電極６にマイナスの電圧を印加させて、各有機エレクトロルミネッセンス素子において得られる最高輝度とその時における印加電圧とを求めると共に、これらの各有機エレクトロルミネッセンス素子を１００ｃｄ／ｍ²で発光させ、その輝度が半減するまでの半減時間を求め、これらの結果を下記の表５に示した。
【表５】

この結果、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、ホスト材料とドーパントにおけるＨＯＭＯの差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になった上記の実施例３２〜３５の各有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の条件を満たしていない比較例９，１０の各有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて高輝度の発光が得られると共に、半減時間も長くなり、長期にわたって安定した発光が行えるようになった。
なお、この発明における有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記の実施例に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
産業上の利用可能性
以上詳述したように、この発明における有機エレクトロルミネッセンス素子のように、ホスト材料中にドーパントがドープされた発光層を形成するにあたり、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントを用いると共に、上記のホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になるようにすると、この発光層の膜安定性が向上し、発光時における熱等によって発光層における有機材料が結晶化するのが抑制され、長期にわたって安定した均一な発光が行えるようになると共に、ホスト材料からドーパントへの励起エネルギーの移動も効率よく行われ、有機エレクトロルミネッセンス素子における発光効率が向上して、高輝度な発光が得られるようになる。
また、発光層以外にこれらのドーパントをドープすることにより、その層の膜安定性を向上させることも可能である。
また、ここには主な実施例と代表的な材料だけを記したが、これらの材料に、−Ｃ₆Ｈ₅、−ＣＨ₃、−Ｃ₂Ｈ₅、−Ｃ（ＣＨ₃）₃、−ＯＣＨ₃、−ＯＣＯＣＨ₃、−ＯＨ、−ＮＨ₂、−Ｎ（ＣＨ₃）₂、−Ｎ（Ｃ₆Ｈ₅）₂、−ＮＣ₁₂Ｈ₈、−ＮＨＣＯＣＨ₃、−ＮＨ₃、−ＣＦ₃、−ＮＯ₂、−ＣＮ、−ＣＯＣＨ₃、−ＣＯ₂Ｃ₂Ｈ₅等の置換基のついた材料を用いてさらに最適化をはかることもできる。

Claims

ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発光層におけるホスト材料中に、３環以上が縮合された縮合環を有するドーパントがドープされると共に、上記のホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．３ｅＶ〜＋０．３ｅＶの範囲内になるようにした有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記のドーパントが、コロネン、ルビセン、ピレン、ベンゾピレン、オバレン、フルオロシクレン、ピセン、ナフタフルオレン、ナフタフルオレノン、ナフタピレン、ペンタセンキノン、ペリレンキノン、ベンゾフルオレノン、ベンゾフルオレン、アントラフルオレン、ベンゾペリレン、ベンゾペンタセン、ビスピレニルプロパン、テトラメチルナフタセン、ジベンゾアントラセン、ビスフェニルエチニルアントラセン、ピレンキノン、ペリレン、フルオラセン又はこれらの誘導体から選択され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。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、昇草精製又は真空蒸着が可能なドーパントを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記のホスト材料における最高被占準位とドーパントにおける最高被占準位との差が−０．１ｅＶ〜＋０．１ｅＶの範囲内であ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。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記の化学式（Ａ）に示すホスト材料を用いた場合に、ドーパントにコロネンを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記の化学式（Ｂ）に示すホスト材料を用いた場合に、ドーパントにナフタフルオレノンを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記の化学式（Ｃ）に示すホスト材料を用いた場合に、ベンゾペリレン、テトラメチルナフタセン、ペリレン、ビスフェニルエチニルアントラセンから選択されるドーパントを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記の化学式（Ｄ）に示すホスト材料を用いた場合に、ルビセン、テトラメチルナフタセンから選択されるドーパントを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
請求の範囲第１項に記載した有機エレクトロルミネッセンス素子において、下記の化学式（Ｅ）に示すホスト材料を用いた場合に、ドーパントにナフタフルオレンを用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。