JP4886352B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示機用バックライトや照明光源等に用いることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものであり、詳しくは、複数の発光層を備え低電圧かつ高効率で発光する有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。

有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも一層の有機発光層を備えて形成されるものであり、素子への電流注入により有機発光層からの発光を得るようにしたものである。そして有機エレクトロルミネッセンス素子の効率は、一般に電力効率（ｌｍ／Ｗ）で議論されるが、それは発光効率（電流効率；ｃｄ／Ａ）および電圧（Ｖ）の２つのパラメータに分割することができる。ここで発光効率（電流効率）は、通電した電流量に対する発光量を示す値であるため、電力効率が向上した、すなわち低消費電力の有機エレクトロルミネッセンス素子を得るための方法としては、発光効率を向上させる方法、および駆動電圧を低減する方法がある。

そして有機エレクトロルミネッセンス素子では、ホール輸送層、発光層、電子輸送層など、固有抵抗の高い材料群からなる層の膜厚を薄くし、かつ固有抵抗の小さなホール注入層、電子輸送層の割合を大きくすることで、駆動電圧が低減できることが知られている。しかしこの方法では、発光層を薄くするに伴って、駆動電圧は低減するが同時に発光効率が低下するトレードオフが起こる。これは、発光領域の広がりが発光層の膜厚み以上となり、発光領域が隣接する電子輸送材料、ホール輸送材料およびその他の領域にまで及び、発光効率の低い隣接層から低効率で発光もしくは消光してしまうことがその原因である。

これを解決するために、発光層の陰極側にホールブロック層、および／または発光層の陽極側に電子ブロック層を挿入する（もしくはそれらの機能を併せて有する電子輸送層、ホール輸送層を設ける）方法が提案されている（例えば特許文献１等参照）。

例えば、バソフェナントロリン誘導体等がホールブロック材料として、Ｉｒ（ｐｐｚ)_３等が電子ブロック材料として知られている。しかし、ホールブロック層等を挿入することは素子の寿命特性に悪影響を及ぼすことが多い。これは、ホールブロック層等の挿入により、発光層とホールブロック層の界面近傍にホールが蓄積し、このために発光効率は一般に上昇するが、蓄積したキャリアは発光層のみならずホールブロック層にも侵入し、ホールブロック材料の酸化を同時に起こすためであると考えられる。過度の酸化は、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する材料にとって決して好ましいものではなく、結果として寿命特性に悪影響を与えることになるのである。
特開２００２−２６０８６５号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光層の膜厚を薄くして駆動電圧を低減させた場合にも、発光効率の低下を抑制することのできる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的とするものである。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に複数の発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、複数の材料の混合物で形成され、且つ主成分が異なる隣り合う発光層を備え、この隣り合う発光層は、陽極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値が、陰極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値より大きい組み合わせからなり、上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の電子移動度が、陰極側に位置する発光層の電子移動度より大きいことを特徴とするものである。

また上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の膜厚が、陰極側に位置する発光層の膜厚より小さいことが好ましい。

また上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の膜厚が１００Å以下であることが好ましい。

また発光層が３層以上であることが好ましい。

また複数の発光層が、補色関係にある２色の組み合わせで発光し、もしくはそれ以上の色数の組み合わせで発光し、得られる発光色が白色であることが好ましい。

本発明によれば、陽極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値が、陰極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値より大きい組み合わせからなる２つの隣り合う発光層を備えることによって、発光層の膜厚を薄くして駆動電圧を低減させた場合にも、発光効率の低下を抑制することができるものである。

また、発光層の組み合わせを適切に行うことにより、単色発光素子もしくは白色発光素子のいずれにも適用可能な有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は陽極１と陰極２の間に有機発光層３を積層して形成される有機エレクトロルミネッセンス素子の構造の一例を示すものであり、透光性の基板４の表面に透明導電膜からなる陽極１を積層し、陽極１の上にホール注入層５及びホ−ル輸送層６を積層すると共に、その上に発光層３が積層してある。さらにこの発光層３の上に電子輸送層７及び電子注入層８を積層し、その上に陰極２が積層してある。以下、本構造を例として説明するが、この構造はあくまでも一例であり、例えば発光層３と電子輸送層７の間にホールブロック層を形成するなど、本発明の趣旨に反しない限り図１の構造に限定されるものではない。

本発明では、この発光層３は複数層で形成してある。そして複数層の発光層３のうち、少なくとも一組の隣り合う発光層３ａ，３ｂは、複数の材料の混合物で形成してあり、且つこの２つの発光層３ａ，３ｂは主成分が異なるものである。例えば、隣り合うこの発光層３ａ，３ｂを、いわゆるホスト−ドーパントの混合物で形成する場合、各層のホスト材料が異なるが、ドーパント材料は同一である場合が挙げられる。また、各層を構成する複数の材料は、ホスト−ドーパントの２種のみでも良いし、その他補助的に機能する第三成分等を含んでもよい。さらに、いわゆるホスト−ドーパントの関係は、主成分のホスト材料が例えば８０質量％以上と大部分を占める場合のみならず、主成分のホスト材料が５０質量％強、副成分のドーパント材料が５０質量％弱のように、ほぼ同程度の混合比でもかまわない。

そして本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の隣り合う発光層３ａ，３ｂは、陽極１側に位置する発光層３ａの電子移動度をホール移動度で除した値が、陰極２側に位置する発光層３ｂの電子移動度をホール移動度で除した値より，大きくなるようにした組み合わせで形成されるものである。隣り合う発光層３ａ，３ｂをこのような組み合わせで形成することによって、陽極１側の発光層３ａと陰極２側の発光層３ｂとの界面近傍において、陽極１側から移動してきたホールと陰極２側から移動してきた電子とを効率よく再結合させることができるものであり、また両発光層３ａ，３ｂの界面近傍にキャリアが蓄積され難くなり、かつ発光領域が両発光層３ａ，３ｂの界面近傍にその分布の最大値を有するため、発光層３で再結合エネルギーを効率よく光に変換することができるものである。陽極１側に位置する発光層３ａの電子移動度をホール移動度で除した値は、陰極２側に位置する発光層３ｂの電子移動度をホール移動度で除した値に対して、１０％以上大きいことが望ましく、２５％以上大きいことがより望ましい。

ここで、発光層３の電子移動度やホール移動度とは、発光層３を構成する主成分の移動度よりもむしろ、複数の材料の混合物からなる層の移動度として定義される値であり、例えば混合物からなる層のタイムオブフライト測定、ダークインジェクション測定、電流−電圧特性からの計算等によって得られるものである。このため、一般にホール輸送性発光層を形成する材料を用いた場合にも、混合される副材料の影響によりその混合層の電子移動度が大きくなる場合もあり得る。尚、発光層３に於ける正負キャリアのバランスは、発光層３のホール移動度と電子移動度との両者の関係に依存するため、いずれかのキャリアの移動度の大小関係よりも、両者の比の大小によって概ね決定される。

素子構成は、発光層３が本発明に相当するものである限り、任意のものを用いることができる。また発光層３に使用できる材料としては、有機エレクトロルミネッセンス材料として知られる任意の材料が使用可能であるが、例えばアントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジスチリルアミン誘導体及び各種蛍光色素等が例としてあげられる。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を適宜混合して用いることも好ましい。また、前記化合物に代表される蛍光発光を生じる化合物のみならず、燐光発光を生じる燐光発光材料、およびそれらからなる部位を分子内の一部に有する化合物も好適に用いることができる。

また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の隣り合う発光層３ａ，３ｂは、陽極１側に位置する発光層３ａの電子移動度が、陰極２側に位置する発光層３ｂの電子移動度よりも大きいことが好ましい。このように陽極１側の発光層３ａの電子移動度が大きいことによって、陽極１側に積極的に輸送が可能な素子構造とすることができ、陽極１側の発光層３ａにおけるキャリアバランスをより向上させてこの発光層３ａにおける発光の割合を高めることによって、有機エレクトロルミネッセンス素子全体の発光効率を向上させることが可能になるものである。陽極１側に位置する発光層３ａの電子移動度は、陰極２側に位置する発光層３ｂの電子移動度よりも、２倍以上大きいことが好ましい。

また本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の隣り合う発光層３ａ，３ｂは、陽極１側に位置する発光層３ａの膜厚が、陰極２側に位置する発光層３ｂの膜厚より小さくなるように形成することが好ましい。このように陽極１側の発光層３ａの膜厚を小さくすることにより、発光層３による駆動電圧の上昇を抑制することができ、また厚み方向に狭い範囲に発光領域を規定することによる効率の向上が見込まれるものである。陽極１側の発光層３ａの厚みは、全発光層３に占める厚みの割合が約４０％以下になるように設定するのが好ましい。

そしてさらに、この隣り合う発光層３ａ，３ｂのうち、陽極１側に位置する発光層３ａの膜厚は１００Å以下であることが好ましい。発光層３ａの膜厚を１００Å以下とすることにより、発光層３による駆動電圧の上昇を抑制することができ、また厚み方向に狭い範囲に発光領域を規定することによる効率の向上が見込まれるものである。発光層３ａの膜厚の下限は特に限定されるものではないが、実用上１０Å程度が膜厚の下限である。

上記の各条件を満たすことにより、発光層３の厚みを小さくした際にも発光効率の低下を抑制することが可能になるものである。

本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の複数層からなる発光層３において、上記の組み合わせからなる態様の発光層３ａ，３ｂを少なくとも備えておればよく、この２つの隣り合う発光層３ａ，３ｂの他に、他の発光層３ｃが積層されていてもよい。

すなわち、図２（ａ）（ｂ）のように、上記の隣り合う２つの発光層３ａ，３ｂの陽極１側に、あるいは陰極２側に、さらに別の発光層３ｃを設けたり、図２（ｃ）のように、陽極１側と陰極２側の両方に同一もしくは異なる組成からなる別の発光層３ｃを設けるようにしてもよい。具体的には、上記の組み合わせからなる隣り合う２つの発光層３ａ，３ｂを陽極１側から順に積層して青色発光層を形成し、さらにその陰極２側に橙色の発光層３ｃを形成する例（図２（ａ）の構成）や、陽極１側に橙色の発光層３ｃを形成し、さらにその陰極２側に上記の組み合わせからなる隣り合う２つの発光層３ａ，３ｂを積層して青色発光層を形成する例（図２（ｂ）の構成）などを挙げることができる。また、本発明の組み合わせからなる隣り合う２つの発光層３ａ，３ｂを陽極１側から順に積層し、次いで陽極１側に位置する発光層３ａと同じものをさらに積層して、合計３層からなる発光層３に形成することも例として挙げることができる。これらの例は、発光層３が全３層の場合であるが、発光層３の層数はそれ以上であってもよい。

また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層３の各層の発光色として補色関係にある２色を組み合わせたり、もしくは発光層３の各層をそれ以上の色数の組み合わせで発光させたりすることによって、有機エレクトロルミネッセンス素子から得られる発光色を白色にすることができるものである。

上記のように形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、ホール輸送層６、ホール注入層５を構成する材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極１からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層３に対して優れたホール注入効果を有し、また電子のホール輸送層６への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。ホール輸送層６もしくはホール注入層５を構成する材料の具体例を、その一部のみを例示すると、例えば、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物およびそれらの多量体に相当する物質、スチルベン誘導体、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）を代表例とするスターバーストアミン系化合物、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の高分子材料を挙げることができる。

また、電子輸送層７や電子注入層８を構成する材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極２からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層３に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子輸送層７への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。電子輸送層７や電子注入層８を構成する材料の具体例を例示すると、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）等やそれらの化合物、誘導体および多量体、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体を挙げることができる。

上記金属錯体化合物として、具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム等が挙げられる。

また、上記含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましく、具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられるがこの限りではない。

さらに、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類を電子輸送層７や電子注入層８にドープしても良い。例えば、セシウムをバソフェナントロリンにモル比１：１の割合でドープして形成したものなどが例として挙げられる。

またその他、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する部材である、積層された素子を保持する基板４や、陽極１、陰極２等には、従来から使用されているものをそのまま使用することができる。

基板４は、基板４を通して光が出射される場合には光透過性を有するものであり、無色透明の他に、多少着色されているものであっても、すりガラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガラスや無アルカリガラスなどの透明ガラス板や、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ等の樹脂、フッ素系樹脂等から任意の方法によって作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。さらに、基板４内に基板４を形成する母剤と屈折率の異なる粒子、粉体、泡等を含有し、あるいは表面に形状を付与することによって、光拡散効果を有するものも使用可能である。また、基板４を通さずに光を射出させる場合には、基板４は必ずしも光透過性を有するものでなくてもかまわず、素子の発光特性、寿命特性等を損なわない限り、任意の材料で形成することができる。特に、通電時の素子の発熱による温度上昇を軽減するために、熱伝導性の高い基板４を使うこともできる。

また陽極１は、素子中にホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が４ｅＶ以上のものを用いるのがよい。このような陽極１の材料としては、例えば、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム−亜鉛酸化物）等の導電性透明材料が挙げられる。陽極１は、例えば、これらの電極材料を、基板４の表面に真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層３における発光を陽極１を透過させて外部に照射するためには、陽極１の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。さらに、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下とすることが好ましく、特に好ましくは１００Ω／□以下とするものである。ここで、陽極１の膜厚は、陽極１の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、５００ｎｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲に設定するのがよい。

また、陰極２は、有機発光層３中に電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下のものであることが好ましい。このような陰極２の電極材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属等、およびこれらと他の金属との合金、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／ＬｉＦ混合物を例として挙げることができる。また、アルミニウム、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物なども使用可能である。また、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、あるいは金属酸化物を陰極２の下地として用い、さらに金属等の導電材料を１層以上積層して用いてもよい。例えば、アルカリ金属／Ａｌの積層、アルカリ金属のハロゲン化物／アルカリ土類金属／Ａｌの積層、アルカリ金属の酸化物／Ａｌの積層などが例として挙げられる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極を用い、陰極２側から光を取り出す構成にしてもよい。さらに、陰極１界面の有機物層にリチウム、ナトリウム、セシウム、カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属をドープしても良い。

この陰極２は、例えば、これらの電極材料を真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。有機発光層３における発光を陽極１側に照射するためには、陰極２の光透過率を１０％以下にすることが好ましい。また逆に、陰極２を透明電極として陰極２側から発光を取り出す場合には、陰極２の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。この場合の陰極２の膜厚は、このように陰極２の光透過率等の特性を制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。

尚、有機エレクトロルミネッセンス素子において、各部材、構造を本発明の趣旨を損ねない範囲で併用することが可能である。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
基板４として、厚み１１００ÅのＩＴＯを成膜して陽極１が形成された、厚み０．７ｍｍのガラス基板を用いた。ＩＴＯのシート抵抗は、約１２Ω／□である。これを洗剤、イオン交換水、アセトンで各１０分間超音波洗浄をした後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で蒸気洗浄し、次いで乾燥した。

次に、この基板４を真空蒸着装置にセットし、１×１０^−４Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、陽極１の上に４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）と酸化バナジウムの共蒸着体（モル比１：１）を６００Åの厚みで蒸着してホール注入層５を形成した。次にこの上にα−ＮＰＤを２００Åの厚みで蒸着してホール輸送層６を形成した。

次いで、ホール輸送層６の上に、陽極１側の発光層３ａとしてＤＰＹＦＬ(式1)にｓｔｙ−ＮＰＤ（式２）を４％共蒸着した層を２５Åの厚みで形成し、さらにこの上に陰極２側の発光層３ｂとしてＴＢＡＤＮ（式３）にｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した層を１７５Åの厚みで形成し、２層の積層からなる発光層３を形成した。

次に発光層３の上にバソフェナントロリン（ＢＣＰ：株式会社同仁化学研究所製）を５０Åの厚みで蒸着して電子輸送層７を形成し、さらにＢＣＰとＣｓ（セシウム）を、モル比１：１の割合で２００Å厚に共蒸着して電子注入層８を形成した。

続いて、電子注入層８の上にアルミニウムを４Å／ｓの蒸着速度で８００Å厚に蒸着して陰極２形成し、図１の構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

尚、ホール移動度および電子移動度をタイムオブフライト法や電流−電圧特性からの計算により算出したところ、陽極１側の発光層３ａを形成するＤＰＹＦＬ：ｓｔｙ−ＮＰＤは、ホール移動度が２×１０^−４ｃｍ^２／Ｖｓ、電子移動度が１×１０^−３ｃｍ^２／Ｖｓであり、この発光層３ａの電子移動度をホール移動度で除した値は５であった。また陰極２側の発光層３ｂを形成するＴＢＡＤＮ：ｓｔｙ−ＮＰＤは、ホール移動度が８×１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ、電子移動度が１×１０^−４ｃｍ^２／Ｖｓであり、この発光層３ｂの電子移動度をホール移動度で除した値は１．２５であった。

（実施例２）
陽極１側の発光層３ａを厚み１７５Åで形成し、陰極２側の発光層３ｂを厚み２５Åで形成し、２層の積層からなる発光層３を形成するようにした他は、実施例１と同様にして、図１の構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例１）
発光層３を、ＴＢＡＤＮにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した厚み２００Åの１層で形成するようにした他は、実施例１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）
陽極１側の発光層３ａを、ＴＢＡＤＮにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した厚み１７５Åの層で形成し、陰極２側の発光層３ｂを、ＤＰＹＦＬにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した厚み２５Åの層で形成するようにした他は、実施例１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３）
発光層３を、ＴＢＡＤＮにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した厚み５００Åの１層で形成するようにした他は、実施例１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。

（実施例３）
ホール輸送層６の上に、黄色の発光層３ｃとして、ＴＢＡＤＮにルブレンを０．５％ドープした層を５０Åの厚みで形成した。そしてこの黄色発光層３ｃの上に、陽極１側の発光層３ａとしてＤＰＹＦＬにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した層を２５Å厚で形成し、さらに陰極２側の発光層３ｂとしてＴＢＡＤＮにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着した層を１７５Åの厚みで形成し、合計３層の積層からなる発光層３を形成した。これら以外は実施例１と同様にして、図２（ｂ）の構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（比較例４）
ホール輸送層６の上に、黄色の発光層３ｃとして、ＴＢＡＤＮにルブレンを０．５％ドープした層を５０Åの厚みで形成した。そしてこの黄色発光層３ｃの上に、発光層３ｂとしてＴＢＡＤＮにｓｔｙ−ＮＰＤを４％共蒸着して２００Å厚の発光層３ｂを形成し、２層の積層からなる発光層３を形成した。これら以外は実施例１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。

（実施例４）
陽極１側の発光層３ａを、ＴＢＡＤＮにＴＢＰ（式４）を４％共蒸着した厚み５０Åの層で形成し、陰極２側の発光層３ｂを、ＣＢＰ（式５）にＴＢＰを４％共蒸着した厚み１５０Åの層で形成し、２層の積層からなる発光層３を形成するようにした他は、実施例１と同様にして、図１の構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

尚、ホール移動度および電子移動度をタイムオブフライト法や電流−電圧特性からの計算により算出したところ、陽極１側の発光層３ａを形成するＴＢＡＤＮにＴＢＰは、ホール移動度が９×１０^−５ｃｍ^２／Ｖｓ、電子移動度が１×１０^−４ｃｍ^２／Ｖｓであり、この発光層３ａの電子移動度をホール移動度で除した値は１．１であった。また陰極２側の発光層３ｂを形成するＣＢＰ：ＴＢＰは、ホール移動度が２×１０^−３ｃｍ^２／Ｖｓ、電子移動度が３×１０^−４ｃｍ^２／Ｖｓであり、この発光層３ｂの電子移動度をホール移動度で除した値は０．１５であった。

（比較例５）
陽極１側の発光層３ａを、ＣＢＰにＴＢＰを４％共蒸着した厚み５０Åの層で形成し、陰極２側の発光層３ｂを、ＴＢＡＤＮにＴＢＰを４％共蒸着した厚み１５０Åの層で形成するようにした他は、実施例１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。

上記のように実施例１〜４及び比較例１〜５で得られた有機エレクトロルミネッセンス素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ２４００）に接続し、１０ｍＡ／ｃｍ^２で定電流駆動した際の輝度・電圧値を測定した。なお、輝度評価にはトプコン株式会社製「ＢＭ−９」を使用した。結果を表１に示す。

表１にみられるように、各実施例の素子は、発光輝度すなわち電流効率が高く、同時に駆動電圧が低いものであった。一方、比較例の素子は、電圧は低いものの効率も低い結果（特に発光層の膜厚が薄い比較例５）となり、また効率は高いものの電圧も高い結果（特に発光層の膜厚が厚い比較例３）となり、実施例の素子の特性に対して悪い特性であった。

本発明の有機エレクロトルミネッセンス素子の層構成の一例を示す概略図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同上の層構成の他例を示す概略図である。

符号の説明

１ 陽極
２ 陰極
３ 発光層

Claims (5)

1. 陽極と陰極の間に複数層の発光層を備えて形成される有機エレクトロルミネッセンス素子において、複数の材料の混合物で形成され、且つ主成分が異なる隣り合う発光層を備え、この隣り合う発光層は、陽極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値が、陰極側に位置する発光層の電子移動度をホール移動度で除した値より大きい組み合わせからなり、上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の電子移動度が、陰極側に位置する発光層の電子移動度より大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の膜厚が、陰極側に位置する発光層の膜厚より小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 上記の隣り合う発光層において、陽極側に位置する発光層の膜厚が１００Å以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 発光層が３層以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 複数の発光層が、補色関係にある２色の組み合わせで発光し、もしくはそれ以上の色数の組み合わせで発光し、得られる発光色が白色であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

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