JP4915544B2 - 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、サイン光源、照明光源などに用いられ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。

フラットパネルディスプレイの薄型化、液晶表示機を備える電子機器の小型化や薄型化、あるいはサイン光源、照明器具の形状の自由化などのために、薄く、軽量であり、かつ高効率である発光体が近年ますます要求されるようになってきている。このような要求に応じることができるものとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機電界発光素子）が注目されている。

有機エレクトロルミネッセンス素子が低電圧で発光することは、イ−ストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、電極間に二層の薄膜を積層した構成の素子において初めて示された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，１２，９１３（１９７８））。そしてこれ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子は、数Ｖ程度の低電圧で１００〜１００００ｃｄ／ｍ^２程度の高輝度の発光が可能なこと、発光層を構成する材料の組み合わせで多数の色を発光させることが可能なこと、非常に薄い面発光体として使用可能なこと、などから産業界で注目され、素子構成に改良を加えた種々の薄膜構成の有機エレクトロルミネッセンス素子が検討されている。

ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子の基本的な素子構成は、陽極／有機発光層／陰極であるが、その他に、陽極／ホ−ル輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極の構成や、陽極／ホ−ル注入層／ホ−ル輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極の構成や、陽極／ホ−ル注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の構成や、陽極／ホ−ル注入層／有機発光層／電子注入層／陰極の構成など、種々の構成のものが挙げられる。このような多層構造とすることによって、陽極や陰極として形成される電極から有機発光層へのホ−ルおよび電子の注入特性を向上させ、また、ホ−ルと電子の再結合領域が有機発光層に特定されるために、発光特性が向上することが一般に知られている。また、近年の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料の進化により、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光特性は当時に比して大幅に向上し、また当初懸念されていた寿命も比較的高いレベルにまで到達し、種々の用途に有機エレクトロルミネッセンス素子が実用化されようとし始めている（特許文献１等参照）。
特開平９−１３９２８８号公報

しかし、有機エレクトロルミネッセンス素子の効率や寿命をさらに高いものとすることが求められており、材料の改良のみならず、デバイス構造の改善を行うことが必要である。有機エレクトロルミネッセンス素子の効率や寿命を低下させる要因の一つとして、発光層以外でのホ−ルと電子の再結合が挙げられる。これは、陰極側から有機発光層への電子注入能力及び／または陽極側から有機発光層へのホ−ル注入能力が低いため、また、有機発光層へのホ−ルと電子の注入量及びバランスが最適でないために、再結合エネルギ−が発光に寄与できないことが理由である。よって、高効率、長寿命の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供するためには、有機発光層へのホ−ル及び／または電子の注入性能を向上させ、また、有機発光層へのホ−ル及び／または電子の注入バランスを最適にすることが必要であり、有機発光層のみで効率よくホ−ルと電子を再結合させることが課題となっている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光層で効率よくホ−ルと電子を再結合させることができ、効率や寿命を向上することが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。

本発明の請求項１に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、電極間に発光層と発光層にホールを輸送するホール輸送層とを少なくとも設け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、発光層は、電子受容性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位と、発光層ホスト材料のみからなる部位と、発光性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位とを、ホール輸送層側から順に有することを特徴とするものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、電子受容性ドーパントとして機能する化合物が金属酸化物であることを特徴とするものである。

また請求項３の発明は、請求項２において、金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステンから選ばれるものであることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、電極間に発光層と発光層に電子を輸送する電子輸送層とを少なくとも設け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、発光層は、電子供与性ドーパントとして機能する物質と発光層ホスト材料とを含有する部位と、発光層ホスト材料のみからなる部位と、発光性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位とを、電子輸送層側から順に有することを特徴とするものである。

また請求項５の発明は、電子供与性ドーパントとして機能する物質が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属からなる群から選択された１種以上の金属であることを特徴とするものである。

本発明によれば、電極間に発光層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において、発光層に電子受容性ド−パントとして機能する化合物や、電子供与性ド−パントとして機能する物質を含有することによって、発光層へのホールや電子の注入のバランスを最適にすることができるものであり、発光層で効率よくホ−ルと電子を再結合させることができ、効率や寿命を向上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は電極１，２の間に有機発光層４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、基板１０の表面に透明導電膜からなる電極（陽極）１を積層し、陽極１の表面上にホ−ル輸送層３を介して有機発光層４を積層すると共に、さらにこの有機発光層４の上に電子輸送層５を介して電極（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４と電子輸送層５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。また上記の発光層４は複数の発光色の層を積層して形成することもできる。

そして本発明に係る有機エレクトロルミネッセンスの第一の形態は、発光層４内に電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにしたものである。電子受容性ドーパントとして機能する化合物は、発光層４の全体に含有していてもよく、また発光層４の一部の部位にのみ含有していてもよい。例えば図２の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陽極１側の部分４ａは、発光性有機物質に加えて電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにしてある。勿論、電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させる位置は図２のものに限定されるものではなく、また電子受容性ド−パントとして機能する化合物は発光層４内で濃度勾配を有する状態、例えば発光層４の陽極１の側では濃度が高く、陰極２の側になるに従って濃度が低くなるようにして、発光層４に含有させるようにすることもできる。

また、発光層４には発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させることができるものであり、例えば図３の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陽極１側の部分４ａは、発光性有機物質に加えて電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させ、発光層４のうち陰極２側の部分４ｂは、発光性有機物質に加えて発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにしてある。勿論、電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させる位置や、発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させる位置は、図３のものに限定されるものではない。

図４の実施の形態では、発光層４が発光性ド−パントとして機能する化合物を含有する部位と、電子受容性ド−パントとして機能する化合物を含有する部位とを備え、さらにこれらの部位の間に、発光層ホスト材料のみからなる部位を有するようにしてある。例えば図４の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陽極１側の部分は、発光性有機物質に加えて電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させると共に、発光層４のうち陰極２側の部分４ｂは、発光性有機物質に加えて発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにし、この間の発光層４ｃを発光層ホスト材料のみからなる層として形成してある。勿論、これらの各位置は図４のものに限定されるものではない。

上記のように、発光層４内に電子受容性ドーパントとして機能する化合物を含有させ、また発光層４内に電子受容性ドーパントとして機能する化合物や発光性ド−パントとして機能する化合物を含有させることによって、発光層４へのホ−ル注入性能及び／または発光層４内でのホ−ル輸送性能を、発光層４内で部分的かつ、選択的に向上させることができるものであり、この結果、発光層へのホ−ル及び／または電子の注入バランスを最適にすることにより、発光層４を効率よく発光させることができ、優れた発光特性、寿命特性を得ることができるものである。

また、本発明に係る有機エレクトロルミネッセンスの第二の形態は、発光層４内に電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させるようにしたものである。電子供与性ドーパントとして機能する物質は、発光層４の全体に含有していてもよく、また発光層４の一部の部位にのみ含有していてもよい。例えば図５の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陰極２側の部分４ｄは、発光性有機物質に加えて電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させるようにしてある。勿論、電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させる位置は図５のものに限定されるものではなく、また電子供与性ド−パントとして機能する物質は発光層４内で濃度勾配を有する状態、例えば発光層４の陰極２の側では濃度が高く、陽極１の側になるに従って濃度が低くなるようにして、発光層４に含有させるようにすることもできる。

また、発光層４には発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させることができるものであり、例えば図６の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陰極２側の部分４ｄは、発光性有機物質に加えて電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させ、発光層４のうち陽極１側の部分４ｅは、発光性有機物質に加えて発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにしてある。勿論、電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させる位置や、発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させる位置は、図６のものに限定されるものではない。

図７の実施の形態では、発光層４が発光性ド−パントとして機能する化合物を含有する部位と、電子受容性ド−パントとして機能する物質を含有する部位とを備え、さらにこれらの部位の間に、発光層ホスト材料のみからなる部位を有するようにしてある。例えば図７の実施の形態では、発光層４を構成材料の数の異なる複数の部分から形成し、発光層４のうち陰極２側の部分４ｄは、発光性有機物質に加えて電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させると共に、発光層４のうち陽極１側の部分４ｅに発光性有機物質に加えて発光性ドーパントとして機能する化合物を含有させるようにし、この間の発光層４ｆを発光層ホスト材料のみからなる層として形成してある。勿論、これらの各位置は図７のものに限定されるものではない。

上記のように、発光層４内に電子供与性ドーパントとして機能する物質を含有させ、また発光層４内に電子供与性ドーパントとして機能する物質や発光性ド−パントとして機能する化合物を含有させることによって、発光層４への電子注入性能及び／または発光層４内での電子輸送性能を、発光層４内で部分的かつ、選択的に向上させることができるものであり、この結果、発光層へのホール及び／または電子の注入バランスを最適にすることにより、発光層４を効率よく発光させることができ、優れた発光特性、寿命特性を得ることができるものである。

尚、上記の第一の形態及び第二の形態では、発光層４に電子受容性ド−パントと電子供与性ド−パントのうち一方を含有するものを例に挙げ説明したが、本発明は発光層４に電子受容性ド−パントと電子供与性ド−パントの両方を含有する場合においても、同様に適用することができるのは言うまでもない。また本発明において、発光層４に含有させる電子受容性ド−パントや電子供与性ド−パントは１種単独でもよく、複数種を併用してもよい。電子受容性ド−パントや電子供与性ド−パントを含有させる方法としては、発光層ホスト材料及び／または発光性ド−パントと共蒸着する方法、発光層ホスト材料及び／または発光性ド−パントと交互に蒸着する方法、発光層ホスト材料及び／または発光性ド−パントを蒸着した後に蒸着して発光層４に拡散させる方法、発光層ホスト材料及び／発光性ド−パントと溶解した液をスピンコ−ト等で塗布して発光層４を形成する方法などがあり、発光層ホスト材料及び／または発光性ド−パントと共存させる方法であれば特に限定することなく使用することができる。

ここで、本発明において発光層４に用いることのできる発光性有機物質としては、公知の任意のものを挙げることができる。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−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−ト）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナ−ト）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナ−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−フェニル−４−イル）アミン、１−アリ−ル−２，５−ジ（２−チエニル）ピロ−ル誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリ−レン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子内の一部に有するものであるが、これに限定されるものではない。またこれらの化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、三重項状態からの燐光発光が可能な発光材料も好適に用いることができる。燐光性ド−パントとしては、例えば周期表７ないし１１族から選ばれる金属を含む有機金属錯体が挙げられる。この金属として好ましくはルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、および金が挙げられる。

発光層４は上記のような発光性有機物質の単独又は混合の層として形成することができるが、電子輸送性の材料またはホ−ル輸送性の材料をホスト材料として、これに発光性ドーパントを含有させたものでも形成することができる。この発光層ホスト材料としては、電子輸送性の材料、ホ−ル輸送性の材料のいずれも使用することができるものであり、これらは混合して用いることもできる。さらに層内で濃度勾配を有する状態で、陽極１の側ではホ−ル輸送性の材料が多く、陰極２の側になるに従って電子輸送性の材料の割合が多くなるようにして用いることもできる。電子輸送性のホスト材料やホ−ル輸送性のホスト材料としては特に制限されるものではないが、前述した発光層４に用いることができる発光性有機材料や、後述するホ−ル輸送層３を構成する材料、電子輸送層５を構成する材料に相当するものから、適宜選択して用いることができる。また、燐光発光を示す発光層４に使用されるホスト材料としては、蛍光発光を示す発光層に使用されるホスト材料として前述した材料の他に、カルバゾ−ル誘導体、ポリビニルカルバゾ−ルなどが挙げられる。また発光性ドーパントとしては、上記の発光性有機物質を用いることができるものである。

そして発光層４に含有される上記の電子受容性ド−パントとして機能する化合物としては、有機物をルイス酸化学的に酸化しうる性質を有するものを挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステンなどの金属酸化物、塩化第２鉄、臭化第２鉄、ヨウ化第２鉄、ヨウ化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、５塩化アンチモン、５フッ化砒素、３フッ化硼素等の無機化合物やＤＤＱ（ジシアノ−ジクロロキノン）、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、４Ｆ−ＴＣＮＱ（テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン）等の有機化合物を使用することができるが、これに限定されるものではない。そして、これらの電子受容性ドーパントを、発光性ドーパントを含有させた部分のホスト材料、または、発光性ドーパントを用いない場合は、所望の発光をさせようとする発光性有機物質と、共通の材料に含有させることができる。

また発光層４に含有される上記の電子供与性ド−パントとして機能する物質としては、有機物に対し還元性を有するものを挙げることができる。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属の炭酸塩からなる群から選択される少なくとも１種類以上の物質などが挙げられる。また、電子供与性ド−パントとして、芳香族化合物がアルカリ金属に配位した金属錯体も挙げられるが、これらに限定されるものではない。そして、これらの電子供与性ドーパントを、発光性ドーパントを含有させた部分のホスト材料、または、発光性ドーパントを用いない場合は、所望の発光をさせようとする発光性有機物質と、共通の材料に含有させることができる。

一方、本発明において、ホ−ル輸送層３（あるいはホ−ル注入層）を構成する材料としては、ホ−ルを輸送する能力を有し、陽極１からのホ−ル注入効果を有するとともに、発光層４に対して優れたホ−ル注入効果を有し、さらに電子のホ−ル輸送層３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。具体的には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、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリアリ−ルアルカン、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）、２，２’，７，７’−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン、及びポリビニルカルバゾ−ル等の高分子材料が挙げられるが、これに限定されるものではない。

また電子輸送層５を構成する電子輸送材料としては、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、発光層４に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホ−ルの電子輸送層５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。具体的には、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−ル、オキサジアゾ−ル、トリアゾ−ル、イミダゾ−ル、アントラキノジメタン、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾ−ルビフェニル（ＣＢＰ）等やそれらの化合物、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。上記の金属錯体化合物としては、具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリナ−ト）アルミニウム、トリ（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナ−ト）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナ−ト）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナ−ト）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナ−ト）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナ−ト)（ｏ−クレゾラ−ト）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナ−ト)（１−ナフトラ−ト）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリナ−ト）−４−フェニルフェノラ−ト等があるが、これらに限定されるものではない。また上記の含窒素五員環誘導体としては、オキサゾ−ル、チアゾ−ル、オキサジアゾ−ル、チアジアゾ−ルもしくはトリアゾ−ル誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾ−ル、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾ−ル、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾ−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−ル、２，５−ビス（１−ナフチル)−１，３，４−オキサジアゾ−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−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−ル等があるが、これらに限定されるものではない。さらに、ポリマ−有機発光素子に使用されるポリマ−材料も使用することができる。例えば、ポリパラフェニレン及びその誘導体、フルオレン及びその誘導体等である。

尚、輸送層に３，５にアルカリ金属等をドープした場合、低電圧化して多少の高効率化が得られる場合があるが、本発明のように、発光層４に電子受容性ドーパントや電子受容性ドーパントをドープすると、発光層４での再結合確率を増大させ、高い効率化を得ることができるものである。

また、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する他の部材、例えば、積層された素子を保持する基板１０、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用いることができる。

上記の陽極１は発光層４にホ−ルを注入するための電極であり、この陽極１としては、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のが好ましく、特に仕事関数が４ｅＶ以上の電極材料を用いるのが好ましい。このような電極材料としては、具体的には、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。例えばこれらの電極材料を基板１０の上に真空蒸着法やスパッタリング法等の方法で成膜することによって、陽極１を薄膜として作製することができる。発光層４における発光を陽極１を透過させて基板１０から外部に照射する場合には、陽極１の光透過率を７０％以上にすることが好ましい。また、陽極１のシ−ト抵抗は数百Ω／□以下であることが好ましく、特に１００Ω／□以下であることが好ましい。さらに陽極１の膜厚は、陽極１の光透過率、シ−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、通常５００ｎｍ以下に設定するのが好ましく、より好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。

上記の陰極２は、発光層４中に電子を注入するための電極であり、この陰極２としては、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以下の電極材料を用いるのが好ましい。このような電極材料としては、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や、これらと他の金属との合金などを用いることができるものであり、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混合物などを例として挙げることができる。これらの他にアルミニウム、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下地として用い、上記の仕事関数が５ｅＶ以下である材料（あるいはこれらを含有する合金）を１層以上積層して陰極２を作製することもできる。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、Ａｌ_２Ｏ_３／Ａｌの積層などを例として挙げることができる。またＩＴＯ、ＩＺＯなどに代表される透明電極で陰極２を作製し、発光層４で発光した光を陰極２の側から取り出す構成に形成するようにしてもよい。さらに、陰極２の界面の電子輸送層５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−プしてもよい。

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１０として、厚み０．７ｍｍの透明ガラス板を用い、この基板１０の一方の表面に、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）をスパッタしてシ−ト抵抗１０Ω／□の透明電極からなる陽極１を形成した。そしてこれを、純水、イソプロピルアルコ−ルで１０分間超音波洗浄した後、乾燥させた。

次に陽極１を形成したこの基板１０を真空蒸着装置にセットし、３×１０^−５Ｐａの減圧下、２，２’，７，７’−テトラキス−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン（「スピロ−ＴＡＤ」と略す）を１５０Å厚に蒸着し、陽極１の上にホ−ル輸送層３を形成した。

次に、ホ−ル輸送層３の上に、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾ−ルビフェニル（新日鐵化学株式会社製：「ＣＢＰ」と略す）と電子受容性ド−パントとしてＭｏＯ_３をモル比１：１の割合で１００Å厚に共蒸着し、ＭｏＯ_３をド−プした発光層４の一部４ａを形成した。またこの上に「ＣＢＰ」を１００Å厚に蒸着してホスト材料のみからなる発光層４の一部４ｃを形成し、さらにこの上に「ＣＢＰ」と発光性ド−パントとしてビス（２−フェニルベンゾチアゾラ−ト−Ｎ，Ｃ’）イリジウム（アセチルアセトナ−ト）（「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」と略す）を重量比９６：４の割合で３００Å厚に共蒸着し、「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」）をド−プした発光層の一部４ｂを形成した。尚、上記の有機物の蒸着速度はいずれも１〜２Å／ｓに設定した。

次に、上記のように３層構成で形成した発光層４の上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（新日鐵化学株式会社製：「ＢＣＰ」と略す）を１００Å厚に蒸着し、ホ−ルブロック層（図示省略）を形成した。また、その上にトリス（８−ヒドロキシキノリナ−ト）アルミニウム（新日鐵化学株式会社製：「Ａｌｑ３」と略す）を４００Å厚に蒸着し、電子輸送層５を形成した。最後に、電子輸送層５の上にＬｉＦを５Å厚に蒸着し、さらにその上にＡｌを５Å／ｓの蒸着速度で厚み１０００Å蒸着して陰極２を形成することによって、図４のような構成の有機エレクトロルミネッセンス素子を得た。

（実施例２）
実施例１と同様に陽極１を形成した基板１０を真空蒸着装置にセットし、３×１０^−５Ｐａの減圧下、４，４’−ビス［Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ］−３，３’−ジメチルビフェニル（新日鐵化学株式会社製：「ＨＭＴＰＤ」と略す）を４５０Å厚に蒸着し、陽極１の上にホ−ル輸送層３を形成した。

次に、ホ−ル輸送層３の上に、「ＣＢＰ」と発光性ド−パントとして「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」を重量比９６：４の割合で３００Å厚に共蒸着し、「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」をド−プした発光層４の一部４ｅを形成した。またこの上に「ＣＢＰ」を１００Å厚に蒸着してホスト材料のみからなる発光層４の一部４ｆを形成し、さらにこの上に「ＣＢＰ」と電子供与性ド−パントとしてＣｓをモル比１：１の割合で１００Å厚に共蒸着し、Ｃｓをド−プした発光層４の一部４ｄを形成した。尚、上記有機物の蒸着速度はいずれも１〜２Å／ｓに設定した。

次に、この３層構成の発光層４の上にビス（２−メチル−８−キノリナ−ト）−４−フェニルフェノラ−ト（「ＢＡｌｑ」と略す）を２００Å厚に蒸着し、電子輸送層５を形成した。最後に、電子輸送層５の上にＬｉＦを５Å厚に蒸着し、さらにその上にＡｌを５Å／ｓの蒸着速度で厚み１０００Å蒸着して陰極２を形成することによって、図７のような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）
実施例１と同様に陽極１を形成した基板１０を真空蒸着装置にセットし、３×１０^−５Ｐａの減圧下、「スピロ−ＴＡＤ」を５００Å厚に蒸着し、陽極１の上にホ−ル輸送層３を形成した。

次に、ホ−ル輸送層３の上に、「ＣＢＰ」と発光性ド−パントとして「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」を重量比９６：４の割合で３００Å厚に共蒸着し、Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）をド−プした発光層４を形成した。

次に、発光層４の上に「ＢＣＰ」を１００Å厚に蒸着し、ホ−ルブロック層を形成した。また、その上に「Ａｌｑ３」を４００Å厚に蒸着し、電子輸送層５を形成した。最後に、電子輸送層５の上にＬｉＦを５Å厚に蒸着し、さらにその上にＡｌを５Å／ｓの蒸着速度で厚み１０００Å蒸着して陰極２を形成することによって、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た（図１参照）。

（比較例２）
実施例１と同様に陽極１を形成した基板１０を真空蒸着装置にセットし、３×１０^−５Ｐａの減圧下、「ＨＭＴＰＤ」を４５０Å厚に蒸着し、陽極１の上にホ−ル輸送層３を形成した。

次に、ホ−ル輸送層３の上に、「ＣＢＰ」と発光性ド−パントとして「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」を重量比９６：４の割合で３００Å厚に共蒸着し、「Ｂｔ２Ｉｒ（ａｃａｃ）」をド−プした発光層４を形成した。

次に、発光層４の上に「ＢＡｌｑ」を４００Å厚に蒸着し、電子輸送層５を形成した。最後に、電子輸送層５の上にＬｉＦを５Å厚に蒸着し、さらにその上にＡｌを５Å／ｓの蒸着速度で厚み１０００Å蒸着して陰極２を形成することによって、有機エレクトロルミネッセンス素子を得た（図１参照）。

上記のように実施例１，２及び比較例１，２で得た有機エレクトロルミネッセンス素子を電源（ＫＥＹＴＨＬＥＹ製「２４００」）に接続し、マルチチャンネルアナライザ−（コニカミノルタ株式会社製「ＣＳ−１０００」）を用いて、電流密度、電圧、輝度、電流効率、外部量子効率の測定を行った。尚、輝度の測定はトプコン株式会社製「ＢＭ−５Ａ」で行った。結果を表１に示す。

表１の実施例１と比較例１、実施例２と比較例２との比較にみられるように、各実施例のものは輝度が高く、また電流効率や外部量子効率が高いことが確認される。

本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態の他の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す正面図である。

符号の説明

１ 電極（陽極）
２ 電極（陰極）
３ ホール輸送層
４ 発光層
５ 電子輸送層
１０ 基板

Claims (5)

1. 電極間に発光層と発光層にホールを輸送するホール輸送層とを少なくとも設け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、発光層は、電子受容性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位と、発光層ホスト材料のみからなる部位と、発光性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位とを、ホール輸送層側から順に有す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。
2. 電子受容性ドーパントとして機能する化合物が金属酸化物である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. 金属酸化物が、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化レニウム、酸化タングステンから選ばれるものであることを特徴とする請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 電極間に発光層と発光層に電子を輸送する電子輸送層とを少なくとも設け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、発光層は、電子供与性ドーパントとして機能する物質と発光層ホスト材料とを含有する部位と、発光層ホスト材料のみからなる部位と、発光性ドーパントとして機能する化合物と発光層ホスト材料とを含有する部位とを、電子輸送層側から順に有す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。
5. 電子供与性ドーパントとして機能する物質が、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属からなる群から選択された１種以上の金属であることを特徴とする請求項４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

Images