JP4697577B2 - 有機ｅｌ素子 - Google Patents
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Description
本発明は、高精細で視認性に優れ、携帯端末機または産業用計測器の表示など広範囲な応用可能性を有する有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬという）ディスプレイの構成に関する。
表示装置に適用される発光素子の一例として、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。
有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間に少なくとも有機発光層を備えた構造を有している。有機発光層は、陽極および陰極に電圧が印加されることによって生じる正孔および電子が再結合することで発光する部位である。有機ＥＬ素子は、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および／または電子注入層を介在させた構造を有する。より具体的には、例えば、以下に示すような構造が挙げられる。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
なお、上述の（１）〜（６）の構造を有する有機ＥＬ素子において、有機発光層または正孔注入層に陽極が接続され、有機発光層、電子輸送層または電子注入層に陰極が接続される。
（１）有機発光層
（２）正孔注入層／有機発光層
（３）有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
なお、上述の（１）〜（６）の構造を有する有機ＥＬ素子において、有機発光層または正孔注入層に陽極が接続され、有機発光層、電子輸送層または電子注入層に陰極が接続される。
正孔注入層、正孔輸送層には、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）など、高い正孔移動度を有する各種芳香族アミン化合物が開発されている。
これに対して、電子輸送層には電子移動度の高さおよび精製の容易さの観点から、金属キレート化オキソニウム化合物の１つであるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）（イオン化ポテンシャル５．７ｅＶ）がもっぱら使用されている。しかし、Ａｌｑ３は電気化学的安定性が十分でなく、正孔の存在下で酸化されやすいという欠点がある。特に、正孔注入層や正孔輸送層の正孔移動度がＡｌｑ３からなる電子輸送層の電子移動度よりも一桁以上も高いため、有機ＥＬ素子内での電流バランスが悪く、また、有機発光層のイオン化ポテンシャルがＡｌｑ３とほぼ同じであるため、正孔が容易に有機発光層をこえてＡｌｑ３に移動し、Ａｌｑ３の酸化による素子特性の劣化が生じることが問題であった。
上記のような積層構造の界面で生じるエネルギー障壁を緩和する目的で、有機発光層と電子輸送層との間に、発光層を構成する有機化合物と電子輸送層を構成する有機化合物との両方を含む混合層を設け、発光層を構成する有機化合物の濃度は、前記発光層から前記電子輸送層の方向に向かって減少することを特徴とする発光装置が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この構成においては、上記のような電子輸送層の劣化を促進する正孔の移動を阻止することはできない。
そこで、正孔の電子輸送層への移動を阻止する目的で、イオン化ポテンシャルが発光層よりも大きな電子輸送性材料を有機発光層と電子輸送層の間に設ける試みがなされている（特許文献２および３参照）。しかし、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）（イオン化ポテンシャル６．５ｅＶ）に代表される正孔阻止材料は長期安定性に欠けるという問題があった。
本発明の目的は、ＢＣＰのような正孔阻止層を用いずに、正孔の電子注入層への移動を阻止し、素子特性の劣化のない信頼性に優れた有機ＥＬ素子を提供することである。
本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極との間に、有機発光層と前記有機発光層の陰極側に接する電子輸送層とを少なくとも有する有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子であって、前記有機発光層と前記電子輸送層との界面において、前記有機発光層のイオン化ポテンシャルが前記電子輸送層のイオン化ポテンシャルより０．２ｅＶ以上異なることを特徴とする。ここで、前記有機発光層が、陽極側の第１有機発光層と、陰極側の第２有機発光層とで構成され；前記第１有機発光層は第１の有機化合物を含み；前記第２有機発光層は前記第１の有機化合物と前記第１の有機化合物よりも０．２ｅＶ以上大きなイオン化ポテンシャルを有する第２の有機化合物とを含み；前記第２有機発光層中の前記第１の有機化合物の濃度は、前記第１有機発光層から前記電子輸送層に向かって連続的に減少し；イオン化ポテンシャルのプロファイルが、前記第２有機発光層と前記電子輸送層との界面においてスパイク状のギャップを有することが望ましい。特に望ましくは、前記第２有機発光層と前記電子輸送層との界面において、前記第２有機発光層中の前記第１の有機化合物の濃度は０である。また、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層とは異なる種類の発光中心を有し、白色光を発してもよい。さらに、前記電子輸送層は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体を含むことが望ましい。
以上のような構成をとって、有機発光層の陰極側のイオン化ポテンシャルを電子輸送層のイオン化ポテンシャルより０．２ｅＶ以上大きくして、有機ＥＬ発光層と電子輸送層との界面においてイオン化ポテンシャルのプロファイルをスパイク状とすることによって、正孔の電子輸送層への侵入およびそれに伴う電子輸送層の特性劣化を防止し、素子の信頼性を向上させることができる。加えて、有機発光層の陰極側に正孔トラップとして作用可能な蛍光色素をドーピングすることで、上記の効果をさらに高めることができる。
本発明の有機ＥＬ素子の模式断面図を図１に示す。本発明の有機ＥＬ素子は、基板１０の上に、陽極２０、有機ＥＬ層３０、陰極４０が積層されており、有機ＥＬ層３０は、有機発光層（３３，３４）と、有機発光層の陰極側に接する電子輸送層３５とを少なくとも含む。有機ＥＬ層３０は、必要に応じて、正孔注入層３１、正孔輸送層３２および電子注入層３６をさらに含んでもよい。
陽極２０は、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物をスパッタ法を用いて積層することにより形成される。陽極２０は、波長４００〜８００ｎｍの光に対して好ましくは５０％以上、より好ましくは８５％以上の透過率を有することが好ましい。陽極２０は、通常５０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１００〜３００ｎｍの範囲内の厚さを有することが望ましい。
陰極４０は、高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金を用いて形成されることが好ましい。高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。あるいはまた、前述の高反射率の金属を含む他の合金（たとえばＭｇ／Ａｇ合金など）を用いることができる。陰極４０は、蒸着、スパッタなどの当該技術において知られている任意の方法で形成することができる。
本発明において、陽極２０および陰極４０のそれぞれを複数のストライプ形状部分電極から形成して、パッシブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合、陽極２０のストライプ形状部分電極の延びる方向は、陰極４０のストライプ形状部分電極の延びる方向と交差し、好ましくは直交する。あるいはまた、基板１０表面に複数のスイッチング素子（ＴＦＴなど）を設け、複数のスイッチング素子に１対１で対応する複数の部分電極から陽極２０を構成して、アクティブマトリクス駆動を行うようにしてもよい。この場合には陰極４０は一体型の電極として形成される。
有機ＥＬ層３０は、少なくとも、有機発光層（３３，３４）と、該有機発光層の陰極側に接触して設けられる電子輸送層３５とを含む。必要に応じて、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、および／または電子注入層３６を介在させた構造を有する。より具体的には、例えば、以下に示すような構造が挙げられる。
（１）有機発光層／電子輸送層
（２）有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（３）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
上述の（１）〜（６）の構造を有する有機ＥＬ層３０において、有機発光層または正孔注入層に陽極２０が接続され、電子輸送層または電子注入層に陰極４０が接続される。
（１）有機発光層／電子輸送層
（２）有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（３）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層
（４）正孔注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
（５）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層
（６）正孔注入層／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層
上述の（１）〜（６）の構造を有する有機ＥＬ層３０において、有機発光層または正孔注入層に陽極２０が接続され、電子輸送層または電子注入層に陰極４０が接続される。
正孔注入層３１の材料としては、フタロシアニン（Ｐｃ）類（銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）などを含む）またはインダンスレン系化合物などを用いることができる。
正孔輸送層３２は、トリアリールアミン部分構造、カルバゾール部分構造、オキサジアゾール部分構造を有する材料（たとえばＴＰＤ、α−ＮＰＤ、ＰＢＤ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡなど）を用いて形成することができる。
電子注入層３６の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。本発明の構成においては、電子注入効率の改善の観点から、電子注入層３６を設けることが好ましい。電子注入層３６の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。あるいはまた、アルカリ金属ないしアルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体を用いてもよい。
有機発光層は、陽極２０側に配置される第１有機発光層３３と、陰極４０側に配置される第２有機発光層３４とで構成され、第２有機発光層３４が電子輸送層３５と接触する。
第１有機発光層３３は、電子−正孔再結合の主たる領域として機能し、全体にわたって一定の組成を有する層である。第１有機発光層３３の材料は、所望する色調に応じて選択することが可能であり、例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、スチリルベンセラン系化合物、芳香族ジメチリデイン系化合物などを使用することが可能である。あるいはまた、前述の材料をホスト材料として用い、これにドーパントを添加することによって第１有機発光層３３を形成してもよい。ドーパントとして用いることができる材料としては、たとえばレーザ色素としての使用が知られているクマリン誘導体（緑色：たとえば、クマリン６など）、ペリレン（青色）、ルブレン（黄色）、キナクリドン類（緑色）、ＤＣＭ（赤色）、金属ポルフィリン錯体（たとえば、ＰｔＯＥＰ（赤色）など）などを用いることができる。ドーパントを用いる場合においても、第１有機発光層３３は、その全体にわたって均一な組成を有することが好ましい。
第２有機発光層３４は、電子−正孔再結合領域として発光に寄与することに加えて、そのイオン化ポテンシャルを制御して正孔の電子輸送層３５への侵入を防止するための層である。第２有機発光層３４の電子−正孔再結合領域としての機能を確保することを目的として、第１有機発光層３３との界面から電子輸送層３５との界面に向かって連続的に変化する組成およびイオン化ポテンシャルを有することが好ましい。
具体的には、第２有機発光層３４を、第１の有機化合物と、よりイオン化ポテンシャルの大きい第２の有機化合物とを用いて形成する。第１の有機化合物としては、第１有機発光層３３の形成材料、または第１有機発光層がホスト−ドーパント系の場合には第１有機発光層３３のホスト材料を用いることができる。好ましくは、第２の有機化合物としては、電子輸送層３５の材料よりも０．２ｅＶ以上大きなイオン化ポテンシャルを有する材料を用いることができる。より好ましくは、１，２，４−トリアゾール誘導体（たとえば、ＴＡＺ（イオン化ポテンシャル：５．９ｅＶ）など）、トリアジン誘導体（たとえば、ＴＲＺ５（イオン化ポテンシャル：６．１ｅＶ）など）などを用いることができる。
第２有機発光層３４は、形成当初は第１の有機化合物のみを用い、続いて第２の有機化合物の混合を開始し、そして第２の有機化合物の比率を連続的に増加させることによって、前述のような組成およびイオン化ポテンシャル、すなわち第１有機発光層３３から電子輸送層３５に向かって連続的に減少する第１の有機化合物の濃度、および第１有機発光層３３から電子輸送層３５に向かって連続的に増大するイオン化ポテンシャルを得ることができる。より好ましい実施態様においては、形成中に第１の有機化合物の比率を０とし、電子輸送層３５との界面において、第２有機発光層３４は第２の有機化合物のみから形成される。第１の有機化合物の比率を０とする点は、電子輸送層３５との界面であってもよいし、あるいは第２有機発光層３４の内部の任意の点であってもよい。
イオン化ポテンシャルの概念図を図２に示す。第１有機発光層３３と第２有機発光層３４との界面においては、イオン化ポテンシャルの差がなく、界面準位が発生することがない。したがって界面準位によるキャリア（電子および／または正孔）のトラップが発生せず、発光効率を維持することが可能となる。一方、電子輸送層３５との界面における第２有機発光層３４のイオン化ポテンシャルが、電子輸送層３５のイオン化ポテンシャルよりも０．２ｅＶ以上大きく、第２有機発光層３４と電子輸送層３５との界面におけるイオン化ポテンシャルのプロファイルにおいて、０．２ｅＶ以上の大きさのスパイク状のギャップ５０が形成される。ここで、第２有機発光層３４におけるイオン化ポテンシャルの連続的増大が正孔移動の熱力学的障壁として機能し、第２有機発光層３４と電子輸送層３５との界面におけるスパイク状のギャップ５０が正孔移動の速度論的障壁として機能することによって、電子輸送層３５に対する正孔の侵入を効率的に防止することが可能となる。
本発明において、第２有機発光層３４をホスト−ドーパント系としてもよい。第２有機発光層３４のホスト材料は、前述の第１の有機化合物と第２の有機化合物との混合物とすることが望ましい。この場合にも、前述のように、ホスト材料の組成を第１有機発光層３３の界面から電子輸送層３５の界面に向かって変化させることにより、第１有機発光層３３との界面における界面準位の形成を抑制し、かつ電子輸送層３５との界面に０．２ｅＶ以上の大きさのスパイク状のギャップを有するイオン化ポテンシャルのプロファイルを実現することが可能となる。
第２有機発光層３４に用いるドーパント材料は、前述のような材料を含む。ここで、第２有機発光層３４のドーパントとして、第１有機発光層３３の発光よりも長波長の光を発光するものを選択して、第１有機発光層３３の発光中心と第２有機発光層３４の発光中心とを異なる種類のものとしてもよい。そのような長波長用ドーパントは、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間エネルギーギャップがより小さく、そのイオン化ポテンシャルが小さいので、正孔の熱力学的トラップとして有効である。したがって、長波長用ドーパントによって正孔を捕捉して、正孔の電子輸送層３５への侵入をさらに有効に防止することが可能となる。ドーパント材料については、第２有機発光層３４全体にわたって均一な濃度を有していてもよいし、または第１有機発光層３３の界面から電子輸送層３５の界面に向かってホスト材料と同様に連続的に変化する組成を有していてもよい。
また、第１有機発光層３３の発光波長と異なる波長の光が第２有機発光層３４から発光されることとなり、混色によって所望の色相を有する光を発する有機ＥＬ素子を形成することが可能となる。たとえば、第１有機発光層３３として青色発光する系（ホスト−ドーパント系または非ホスト−ドーパント系のいずれであってもよい）を用い、第２有機発光層３４において赤色発光するホスト−ドーパント系を用いることによって、全体として白色発光する有機ＥＬ素子を形成することができる。
電子輸送層３５は、第２有機発光層の材料（ホスト−ドーパント系の場合はホスト材料）のイオン化ポテンシャルよりも０．２ｅＶ以上小さいイオン化ポテンシャルを有することを条件として、当該技術において知られている材料を用いて形成することができる。好ましくは、電子輸送層３５はトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｍｑ３）、トリス（５−フェニル−８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｐｑ３）のようなアルミニウム錯体を用いて形成され、より好ましくはＡｌｑ３（イオン化ポテンシャル：５．７ｅＶ）を用いて形成される。電子輸送層３５の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には４０ｎｍ以下であることが好ましい。
有機ＥＬ層３０を構成するそれぞれの層は、蒸着（抵抗加熱または電子ビーム加熱）などの当該技術において知られている任意の手段を用いて形成することができる。
以上の説明においては、陽極２０を透明電極とし、陰極４０を反射電極として用いるボトムエミッション型構成例について説明したが、陽極２０を反射電極とし、陰極４０を透明電極として用いるトップエミッション型構成であってもよい。この場合には、陽極２０を、前述の高反射率の金属、アモルファス合金、微結晶性合金の上に、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ：Ａｌなどの導電性金属酸化物を積層した構造として、有機ＥＬ層３０に対する正孔注入効率を向上させてもよい。一方、陰極４０は、前述の導電性金属酸化物を用いて形成することができる。ここで、電子注入効率を向上させるために、有機ＥＬ層３０の構成を電子注入層３６を含むものとすることが非常に好ましい。
［実施例１］
本発明にもとづく有機ＥＬ素子を以下の手順により作製した。最初に、基板１０上に、室温において、ＤＣスパッタ法により膜厚２００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ酸化物膜を堆積させて、陽極２０を得た。スパッタターゲットにはＩｎ−Ｚｎ酸化物焼成ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒおよび酸素の混合ガスを用いた。
本発明にもとづく有機ＥＬ素子を以下の手順により作製した。最初に、基板１０上に、室温において、ＤＣスパッタ法により膜厚２００ｎｍのＩｎ−Ｚｎ酸化物膜を堆積させて、陽極２０を得た。スパッタターゲットにはＩｎ−Ｚｎ酸化物焼成ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒおよび酸素の混合ガスを用いた。
引き続いて、前記陽極２０を形成した基板１０を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、正孔注入層３１、正孔輸送層３２、第１有機発光層３３、第２有機発光層３４、電子輸送層３５、電子注入層３６を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。正孔注入層３１として、膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を積層した。正孔輸送層３２として、膜厚２０ｎｍのα−ＮＰＤを積層した。第１有機発光層３３として、膜厚２０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を積層し、その後、ＤＰＶＢｉの蒸着速度を順次低下させるとともに、ＴＡＺの蒸着速度をゼロから順次増大させ、連続的に変化する組成を有する膜厚２０ｎｍの第２有機発光層を積層した。ここで、第２有機発光層３４の積層終了時のＤＰＶＢｉの蒸着速度がゼロになるように調整した。第１有機発光層３３および第２有機発光層３４の積層中、ドーパントとして、体積比で５％とするような速度でペリレンを同時蒸着した。電子輸送層１７として、膜厚２０ｎｍのＡｌｑ３を積層した。電子注入層として、膜厚０．５ｎｍのＬｉＦを積層した。
次に、真空を破ることなしに、蒸着法により膜厚２００ｎｍのＭｇ／Ａｇ（１０：１の重量比率）層を堆積させて、陰極４０を形成した。こうして得られた有機発光素子のグローブボックス内乾燥窒素雰囲気（酸素および水分濃度ともに１０ｐｐｍ以下）下において、封止ガラスとＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
得られた有機ＥＬ素子は、第２有機発光層３４と電子輸送層３５との界面において、第２有機発光層３４が５．９ｅＶのイオン化ポテンシャルを有し、かつ電子輸送層３５が５．７ｅＶのイオン化ポテンシャルを有しており、イオン化ポテンシャルのプロファイルとして０．２ｅＶのスパイク状ギャップが形成された。得られた有機ＥＬ素子は青色に発光した。この素子について、電圧−瞬間輝度特性を測定した結果、電流密度１．０×１０−２Ａ／ｃｍ２で輝度６４２ｃｄ／ｍ２を得た。初期輝度１０００ｃｄ／ｍ２を与える電流の連続通電において輝度が半減する連続通電寿命半減期間は、３０００時間であった。
［比較例１］
第１有機発光層３３および第２有機発光層３４の形成をせず、膜厚４０ｎｍのＤＰＶＢｉ（５体積％のペリレンを含む）の層を単一の有機発光層として積層したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。
第１有機発光層３３および第２有機発光層３４の形成をせず、膜厚４０ｎｍのＤＰＶＢｉ（５体積％のペリレンを含む）の層を単一の有機発光層として積層したことを除いて、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。
得られた有機ＥＬ素子に関して、有機発光層／電子輸送層界面におけるイオン化ポテンシャルのギャップは０ｅＶであった。得られた有機ＥＬ素子は青色発光し、電流密度１．０×１０−２Ａ／ｃｍ２で６９５ｃｄ／ｍ２の輝度を有した。連続通電寿命半減期間は、１５００時間であった。
［実施例２］
第２発光層形成３４時にドーパントをペリレンからルブレンに変更した以外は、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。その結果、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系において（ｘ，ｙ）＝（０．３５，０．３８）の色度座標を有する白色光を発する有機ＥＬ素子が得られた。本実施例の有機ＥＬ素子の連続通電寿命半減期間は、本実施例では３８００時間であった。
第２発光層形成３４時にドーパントをペリレンからルブレンに変更した以外は、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。その結果、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系において（ｘ，ｙ）＝（０．３５，０．３８）の色度座標を有する白色光を発する有機ＥＬ素子が得られた。本実施例の有機ＥＬ素子の連続通電寿命半減期間は、本実施例では３８００時間であった。
［実施例３］
第２発光層形成３４時にドーパントをペリレンから４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）に変更した以外は、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。その結果、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系において（ｘ，ｙ）＝（０．３６，０．４０）の色度座標を有する白色光を発する有機ＥＬ素子が得られた。本実施例の有機ＥＬ素子の連続通電寿命半減期間は、本実施例では３５００時間であった。
第２発光層形成３４時にドーパントをペリレンから４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）に変更した以外は、実施例１の手順を繰り返して有機ＥＬ素子を得た。その結果、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系において（ｘ，ｙ）＝（０．３６，０．４０）の色度座標を有する白色光を発する有機ＥＬ素子が得られた。本実施例の有機ＥＬ素子の連続通電寿命半減期間は、本実施例では３５００時間であった。
以上の結果から明らかなように、本発明に係る実施例１〜３の有機ＥＬ素子のそれぞれは、比較例１の有機ＥＬ素子よりも長い連続通電寿命半減期間を有した。これは、第２有機発光層３４と電子輸送層３５との界面（すなわち、有機発光層と電子輸送層との界面）において、０．２ｅＶ以上の大きさを有するスパイク状ギャップを設けたことによって、正孔の電子輸送層への侵入を抑制し、電子輸送層の特性劣化を防止したことによると考えられる。また、第２発光層３４をホスト−ドーパント系とし、第１発光層よりも長波長の光を発するドーパントを第２発光層３４中に用いることによって、白色発光の有機ＥＬ素子を形成することができた。さらに、そのような長波長のドーパント（ルブレンまたはＤＣＭ）を用いた実施例２および３の有機ＥＬ素子は、より短波長のドーパント（ペリレン）を用いた実施例１の有機ＥＬ素子よりもさらに長い連続通電寿命半減期間を示した。これは、長波長ドーパントの正孔トラップの効果により、電子輸送層への正孔の侵入をより効率的に抑制することができたためと考えられる。
１０ 基板
２０ 陽極
３０ 有機ＥＬ層
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 第１有機発光層
３４ 第２有機発光層
３５ 電子輸送層
３６ 電子注入層
４０ 陰極
５０ スパイク状ギャップ
２０ 陽極
３０ 有機ＥＬ層
３１ 正孔注入層
３２ 正孔輸送層
３３ 第１有機発光層
３４ 第２有機発光層
３５ 電子輸送層
３６ 電子注入層
４０ 陰極
５０ スパイク状ギャップ
Claims (4)
- 陽極と陰極との間に、有機発光層と前記有機発光層の陰極側に接する電子輸送層とを少なくとも有する有機ＥＬ層を含む有機ＥＬ素子であって、
前記有機発光層が、陽極側の第１有機発光層と、陰極側の第２有機発光層とで構成され；前記第１有機発光層は第１の有機化合物を含み；
前記第２有機発光層は前記第１の有機化合物と前記第１の有機化合物よりも０．２ｅＶ以上大きなイオン化ポテンシャルを有する第２の有機化合物とを含み；
前記第２有機発光層中の前記第１の有機化合物の濃度は、前記第１有機発光層から前記電子輸送層に向かって連続的に減少し；
前記第１有機発光層と前記第２有機発光層との界面においては、前記第１有機発光層のイオン化ポテンシャルと前記第２有機発光層のイオン化ポテンシャルが一致し；
前記第２有機発光層におけるイオン化ポテンシャルが、前記第１有機発光層から前記電子輸送層に向かって連続的に増大し；
前記第２有機発光層と電子輸送層との界面において、前記第２有機発光層のイオン化ポテンシャルが、前記電子輸送層のイオン化ポテンシャルよりも０．２ｅＶ以上大きい
ことを特徴とする有機ＥＬ素子。 - 前記第２有機発光層と前記電子輸送層との界面において、前記第２有機発光層中の前記第１の有機化合物の濃度は０であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記第１有機発光層と前記第２有機発光層とは異なる種類の発光中心を有し、白色光を発することを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ素子。
- 前記電子輸送層は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子。
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