JP5514451B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
また、多層構造を有する有機EL素子では、発光層内に正孔および電子を効率的に閉じ込めるために、電極および発光層の間に対極側への正孔もしくは電子の突き抜けを防止するブロッキング層を設けることが知られている。このブロッキング層が設けられた有機EL素子では、特に、発光層とブロッキング層との界面に電荷が蓄積しやすく、そのため界面にて劣化が生じやすい。
このような各層の界面での劣化は、特に、複数層の発光層が積層されている場合には、色変化を引き起こしやすい。
また、複数層の発光層が積層されている場合に色変化を少なくするためには、さらなる改善の余地がある。
また上記の場合、上記陰極側発光層が、上記陽極側発光層側に上記ノンドープ領域を有していてもよい。陽極側発光層中の発光ドーパントまたは中央発光層中の発光ドーパントと、陰極側発光層中の発光ドーパントとの間でのエネルギー移動を抑制することができるからである。
本発明の有機EL素子は、陽極と、上記陽極上に形成された正孔注入輸送層と、上記正孔注入輸送層上に形成された陽極側発光層と、上記陽極側発光層上に形成された陰極側発光層と、上記陰極側発光層上に形成された電子注入輸送層と、上記電子注入輸送層上に形成された陰極とを有する有機EL素子であって、上記正孔注入輸送層および上記電子注入輸送層が正孔および電子を輸送しうるバイポーラ材料を含有し、上記正孔注入輸送層および上記電子注入輸送層に含有されるバイポーラ材料が同一であり、上記陽極側発光層の構成材料と上記陰極側発光層の構成材料と上記正孔注入輸送層および上記電子注入輸送層の構成材料とが互いに異なり、上記正孔注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa1、上記陽極側発光層の構成材料の電子親和力をEa2としたとき、Ea1≧Ea2であり、上記陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp3、上記電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp4としたとき、Ip3≧Ip4であることを特徴とするものである。
図1は、本発明の有機EL素子の一例を示す概略断面図である。図1に例示するように、有機EL素子1は、基板2上に、陽極3と正孔注入輸送層4と陽極側発光層5と陰極側発光層6と電子注入輸送層7と陰極8とが順次積層されたものである。正孔注入輸送層4および電子注入輸送層7はバイポーラ材料を含有しており、正孔注入輸送層4および電子注入輸送層7に含有されるバイポーラ材料は同一となっている。また、陽極側発光層5の構成材料と陰極側発光層6の構成材料と正孔注入輸送層4および電子注入輸送層7の構成材料とは互いに異なっている。
また、正孔注入輸送層および電子注入輸送層は同一のバイポーラ材料を含有することから、正孔注入輸送層および電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルの関係はIp1=Ip4であり、正孔注入輸送層および電子注入輸送層の構成材料の電子親和力の関係はEa1=Ea4である。
さらに、正孔注入輸送層および電子注入輸送層の構成材料と陽極側発光層の構成材料とは異なることから、Ip1=Ip2=Ip4のときEa1≠Ea2かつEa2≠Ea4、および、Ea1=Ea2=Ea4のときIp1≠Ip2かつIp2≠Ip4である。同様に、正孔注入輸送層および電子注入輸送層の構成材料と陰極側発光層の構成材料とは異なることから、Ip1=Ip3=Ip4のときEa1≠Ea3かつEa3≠Ea4、および、Ea1=Ea3=Ea4のときIp1≠Ip3かつIp3≠Ip4である。また、陽極側発光層の構成材料と陰極側発光層の構成材料とは異なることから、Ip2=Ip3のときEa2≠Ea3、および、Ea2=Ea3のときIp2≠Ip3である。
したがって、高効率化を図り、顕著に安定な寿命特性を得ることできるとともに、色変化を小さくすることが可能である。
本発明においては、正孔注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa1、陽極側発光層の構成材料の電子親和力をEa2としたとき、Ea1≧Ea2であり、陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp3、電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp4としたとき、Ip3≧Ip4である。
この場合、中央発光層の構成材料が、陽極側発光層の構成材料または陰極側発光層の構成材料と同一であってもよい。よって、陽極側発光層、中央発光層および陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係としては、陽極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp2、中央発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp9、陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp3とし、陽極側発光層の構成材料の電子親和力をEa2、中央発光層の構成材料の電子親和力をEa9、陰極側発光層の構成材料の電子親和力をEa3としたとき、Ip2=Ip9かつEa2=Ea9、あるいは、Ip9=Ip3かつEa9=Ea3である。
またこの場合、陽極側発光層の構成材料と陰極側発光層の構成材料と中央発光層の構成材料とは互いに異なっていてもよい。よって、陽極側発光層、中央発光層および陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力の関係としては、陽極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp2、中央発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp9、陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp3とし、陽極側発光層の構成材料の電子親和力をEa2、中央発光層の構成材料の電子親和力をEa9、陰極側発光層の構成材料の電子親和力をEa3としたとき、Ip2=Ip9のときEa2≠Ea9、かつ、Ea2=Ea9のときIp2≠Ip9であり、Ip9=Ip3のときEa9≠Ea3、かつ、Ea9=Ea3のときIp9≠Ip3であればよい。
本発明において、陽極側発光層は正孔注入輸送層および陰極側発光層の間に形成され、陰極側発光層は電子注入輸送層および陽極側発光層の間に形成され、陽極側発光層の構成材料と陰極側発光層の構成材料とは異なるものである。陽極側発光層および陰極側発光層は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有する。
なお、バイポーラ材料については、後述の正孔注入輸送層の項に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
中でも、光の三原色に対応する赤・青・緑の3種類の発光ドーパントを用いて白色光を得る場合には、陽極側発光層および陰極側発光層のうち、一方に1種類の発光ドーパントを含有させ、他方に2種類の発光ドーパントを含有させて、3種類の発光ドーパントをそれぞれ発光させることが好ましい。
ここで、本発明においては、正孔注入輸送層および陽極側発光層の構成材料の電子親和力の関係がEa1≧Ea2であり、陽極側発光層に注入された電子が対極へ突き抜けるのを防止するブロッキング層が設けられていないため、従来のブロッキング層を有する有機EL素子と同じようにして、陽極側発光層へ注入される正孔および電子のバランスをとることは困難である。
これに対して、図12に例示する有機EL素子においては、陽極側発光層が正孔注入輸送層側にノンドープ領域を有することにより、発光ドーパントによる電荷のトラップを制御することができ、高効率な素子を得ることができる。例えば、発光ドーパントが正孔よりも電子を輸送しやすいものである場合には、電子の注入が過剰になる傾向がある。この場合には、陽極側発光層が正孔注入輸送層側にノンドープ領域を有することにより、発光効率を向上させることができる。これは、陽極側発光層の正孔注入輸送層側(陽極側)にノンドープ領域を設け、陽極側発光層の陰極側発光層側(陰極側)にドープ領域を設けることにより、陰極から陽極側発光層に注入された電子が、陽極側発光層中でより多く発光ドーパントにトラップされ、特に陰極側でより多く発光ドーパントにトラップされて、陽極へ突き抜けるのを防止しているためであると思料される。すなわち、陽極側発光層が正孔注入輸送層側にノンドープ領域を有する場合には、電子の注入が過剰である場合に有用である。
ここで、本発明においては、陰極側発光層および電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルの関係がIp2≧Ip3であり、陰極側発光層に注入された正孔が対極へ突き抜けるのを防止するブロッキング層が設けられていないため、従来のブロッキング層を有する有機EL素子と同じようにして、発光層へ注入される正孔および電子のバランスをとることは困難である。
これに対して、図12に例示する有機EL素子においては、陰極側発光層が電子注入輸送層側にノンドープ領域を有することにより、発光ドーパントによる電荷のトラップを制御することができ、高効率な素子を得ることができる。例えば、発光ドーパントが電子よりも正孔を輸送しやすいものである場合には、正孔の注入が過剰になる傾向がある。この場合には、陰極側発光層が電子注入輸送層側にノンドープ領域を有することにより、発光効率を向上させることができる。これは、陰極側発光層の電子注入輸送層側(陰極側)にノンドープ領域を設け、陰極側発光層の陽極側発光層側(陽極側)にドープ領域を設けることにより、陽極から陰極側発光層に注入された正孔が、陰極側発光層中でより多く発光ドーパントにトラップされ、特に陽極側でより多く発光ドーパントにトラップされて、陰極へ突き抜けるのを防止しているためであると思料される。すなわち、陰極側発光層が電子注入輸送層側にノンドープ領域を有する場合には、正孔の注入が過剰である場合に有用である。
中でも、光の三原色に対応する赤・青・緑の3種類の発光ドーパントを用いて白色光を得る場合であって、陽極側発光層および陰極側発光層のうち、一方を1種類の発光ドーパントを含有するものとし、他方をドープ領域およびノンドープ領域を有し、このドープ領域が2種類の発光ドーパントを含有するものとする場合には、ドープ領域中の2種類の発光ドーパントをそれぞれ発光させることが好ましい。
この際、発光ドーパントの蒸着源のシャッターを開閉したり、発光ドーパントの蒸着速度を制御したりすることにより、ドープ領域およびノンドープ領域を有する陽極側発光層および陰極側発光層を形成することができる。
また、溶液からの塗布で薄膜形成が可能な場合には、ホスト材料および発光ドーパントを含有する陽極側発光層および陰極側発光層の成膜方法として、スピンコート法やディップコート法等を用いることができる。この場合、ホスト材料および発光ドーパントを不活性なポリマー中に分散して用いてもよい。
本発明に用いられる正孔注入輸送層は、陽極および陽極側発光層の間に形成され、正孔および電子を輸送しうるバイポーラ材料を含有するものであり、正孔注入輸送層および電子注入輸送層に含有されるバイポーラ材料は同一である。この正孔注入輸送層は、陽極から陽極側発光層に正孔を安定に注入または輸送する機能を有する。
有機EL素子において、陽極から基本的に絶縁物である有機層への正孔注入過程は、陽極表面での有機化合物の酸化、すなわちラジカルカチオン状態の形成である(Phys. Rev.Lett., 14, 229 (1965))。あらかじめ有機化合物を酸化する酸化性ドーパントを陽極に接触する正孔注入輸送層中にドープすることにより、陽極からの正孔注入に際するエネルギー障壁を低下させることができる。酸化性ドーパントがドープされた正孔注入輸送層中には、酸化性ドーパントにより酸化された状態(すなわち電子を供与した状態)の有機化合物が存在するので、正孔注入エネルギー障壁が小さく、従来の有機EL素子と比べて駆動電圧を低下させることができるのである。
本発明に用いられる電子注入輸送層は、陰極および陰極側発光層の間に形成され、バイポーラ材料を含有するものであり、正孔注入輸送層および電子注入輸送層に含有されるバイポーラ材料は同一である。この電子注入輸送層は、陰極から陰極側発光層に電子を安定に注入または輸送する機能を有するものである。
有機EL素子において、陰極から基本的に絶縁物である有機層への電子注入過程は、陰極表面での有機化合物の還元、すなわちラジカルアニオン状態の形成である(Phys. Rev. Lett., 14, 229 (1965))。あらかじめ有機化合物を還元する還元性ドーパントを陰極に接触する電子注入輸送層中にドープすることにより、陰極からの電子注入に際するエネルギー障壁を低下させることができる。電子注入輸送層中には、還元性ドーパントにより還元された状態(すなわち電子を受容し、電子が注入された状態)の有機化合物が存在するので、電子注入エネルギー障壁が小さく、従来の有機EL素子と比べて駆動電圧を低下させることができるのである。さらには、陰極に、一般に配線材として用いられている安定なAlのような金属を使用することができる。
なお、溶液からの塗布で薄膜形成が可能な場合には、還元性ドーパントがドープされた電子注入輸送層の成膜方法として、スピンコート法やディップコート法等を用いることができる。この場合、バイポーラ材料と還元性ドーパントとを不活性なポリマー中に分散して用いてもよい。
本発明においては、陽極および正孔注入輸送層の間に第2正孔注入輸送層が形成されていてもよい。この場合、第2正孔注入輸送層および正孔注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、上述した関係を満たすことが好ましい。
なお、バイポーラ材料については、上記正孔注入輸送層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
なお、第2正孔注入輸送層が正孔注入輸送層用有機化合物に酸化性ドーパントが混合された領域を有する場合については、上記正孔注入輸送層がバイポーラ材料に酸化性ドーパントが混合された領域を有する場合と同様であるので、ここの説明は省略する。
本発明においては、電子注入輸送層および陰極の間に第2電子注入輸送層が形成されていてもよい。この場合、電子注入輸送層および第2電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、上述した関係を満たすことが好ましい。
なお、バイポーラ材料については、上記正孔注入輸送層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
なお、第2電子注入輸送層が電子注入輸送層用有機化合物に還元性ドーパントが混合された領域を有する場合については、上記電子注入輸送層がバイポーラ材料に還元性ドーパントが混合された領域を有する場合と同様であるので、ここの説明は省略する。
本発明においては、第2正孔注入輸送層および正孔注入輸送層の間に第3正孔注入輸送層が形成されていてもよい。この場合、第2正孔注入輸送層、第3正孔注入輸送層および正孔注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、上述した関係を満たすことが好ましい。
なお、バイポーラ材料については、上記正孔注入輸送層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明においては、電子注入輸送層および第2電子注入輸送層の間に第3電子注入輸送層が形成されていてもよい。この場合、電子注入輸送層、第3電子注入輸送層および第2電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルおよび電子親和力は、上述した関係を満たすことが好ましい。
なお、バイポーラ材料については、上記正孔注入輸送層の項に記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明においては、陽極側発光層および陰極側発光層の間に中央発光層が形成されていてもよい。この中央発光層は、電子と正孔との再結合の場を提供して発光する機能を有する。
陽極側発光層、陰極側発光層および中央発光層のうち、1層が蛍光発光ドーパントを含有し、それ以外の2層が燐光発光ドーパントを含有する場合、陽極側発光層、陰極側発光層および中央発光層のいずれが蛍光発光ドーパントを含有するものであってもよい。
また、陽極側発光層、陰極側発光層および中央発光層のうち、2層が蛍光発光ドーパントを含有し、それ以外の1層が燐光発光ドーパントを含有する場合、陽極側発光層、陰極側発光層および中央発光層のいずれが燐光発光ドーパントを含有するものであってもよい。
中央発光層が陽極側発光層側にノンドープ領域を有する場合において、例えば陽極側発光層中の発光ドーパントおよび中央発光層中の発光ドーパントの間でエネルギー移動が起こり得る場合には、陽極側発光層および中央発光層の界面にノンドープ領域が設けられていることにより、上記エネルギー移動を起こりにくくし発光効率を向上させることができる。
同様に、中央発光層が陰極側発光層側にノンドープ領域を有する場合において、例えば陰極側発光層中の発光ドーパントおよび中央発光層中の発光ドーパントの間でエネルギー移動が起こり得る場合には、陰極側発光層および中央発光層の界面にノンドープ領域が設けられていることにより、上記エネルギー移動を起こりにくくし発光効率を向上させることができる。
本発明に用いられる陽極は、透明であっても不透明であってもよいが、陽極側から光を取り出す場合には透明電極である必要がある。
また、陽極の厚みとしては、目的とする抵抗値や可視光線透過率、および導電性材料の種類により適宜選択される。
本発明に用いられる陰極は、透明であっても不透明であってもよいが、陰極側から光を取り出す場合には透明電極である必要がある。
また、陰極の厚みとしては、目的とする抵抗値や可視光線透過率、および導電性材料の種類により適宜選択される。
本発明における基板は、上記の陽極、正孔注入輸送層、陽極側発光層、陰極側発光層、電子注入輸送層、および陰極等を支持するものである。陽極もしくは陰極が所定の強度を有する場合には、陽極もしくは陰極が基板を兼ねていてもよいが、通常は所定の強度を有する基板上に陽極もしくは陰極形成される。また、一般的に有機EL素子を製造する際には、陽極側から積層する方が安定して有機EL素子を作製することができることから、通常は、基板上には、陽極、正孔注入輸送層、陽極側発光層、陰極側発光層、電子注入輸送層、および陰極の順に積層される。
まず、実施例で用いた材料の構造式、ならびにイオン化ポテンシャルおよび電子親和力を下記に示す。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、上記構造式で表されるDBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料としてTCTAを用い、緑色発光ドーパントとして上記構造式で表されるC545Tを用いて、上記青色発光層上に、TCTAおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光層(2層目の発光層)を形成した。
次に、ホスト材料として上記構造式で表されるCBPを用い、赤色発光ドーパントとして上記構造式で表されるIr(piq)3を用いて、上記緑色発光層上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光層(3層目の発光層)を形成した。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、上記構造式で表されるα-NPDとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層を形成した。次に、α-NPDとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にα-NPDを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層を形成した。
次に、ホスト材料としてCBPを用い、緑色発光ドーパントとしてC545Tを用いて、上記青色発光層上に、CBPおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光層(2層目の発光層)を形成した。
次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記緑色発光層上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光層(3層目の発光層)を形成した。
表2に実施例1および比較例1の有機EL素子の10mA/cm2下での発光特性を示す。
(有機EL素子の作製)
赤色発光層の膜厚を30nmに変更した以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
表3に実施例2の有機EL素子の10mA/cm2下での発光特性を示す。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、DBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記緑色発光層上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光層を形成した。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、DBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料としてTCTAを用い、緑色発光ドーパントとしてC545Tを用いて、上記青色発光層上に、TCTAおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光層(2層目の発光層)を形成した。
次に、上記緑色発光層上に、CBPを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記ノンドープ領域上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光領域(ドープ領域)を形成した。これにより、ノンドープ領域とドープ領域とを有する赤色発光層(3層目の発光層)を得た。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、DBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、上記緑色発光層上に、CBPを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記ノンドープ領域上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光領域(ドープ領域)を形成した。これにより、ノンドープ領域とドープ領域とを有する赤色発光層を得た。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、DBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料としてTCTAを用い、緑色発光ドーパントとしてC545Tを用いて、上記青色発光層上に、TCTAおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光層(2層目の発光層)を形成した。
次に、上記緑色発光層上に、CBPを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記ノンドープ領域上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光領域(ドープ領域)を形成した。次に、上記赤色発光領域上に、CBPを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。これにより、ノンドープ領域とドープ領域とノンドープ領域とを有する赤色発光層(3層目の発光層)を得た。
表4に実施例3〜6の有機EL素子の10mA/cm2下での発光特性を示す。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、DBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料としてTCTAを用い、緑色発光ドーパントとしてC545Tを用いて、上記青色発光層上に、TCTAおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光領域(ドープ領域)を形成した。次に、上記緑色発光領域上に、TCTAを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。これにより、ドープ領域とノンドープ領域とを有する緑色発光層(2層目の発光層)を得た。
次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記緑色発光層上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光領域(ドープ領域)を形成した。次に、上記赤色発光領域上に、CBPを、真空度10-5Paの条件下、1.0Å/secの蒸着速度で5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、ノンドープ領域を形成した。これにより、ドープ領域とノンドープ領域とを有する赤色発光層(3層目の発光層)を得た。
表5に実施例7の有機EL素子の10mA/cm2下での発光特性を示す。
(有機EL素子の作製)
まず、ガラス基板上に陽極としてITOが2mm幅のライン状にパターニングされたITO基板を準備した。そのITO基板上に、上記構造式で表されるDBzAとMoO3とを体積比67:33で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚10nmとなるように成膜し、正孔注入層(1層目の正孔注入輸送層)を形成した。次に、DBzAとMoO3とを体積比90:10で真空度10-5Paの条件下、共蒸着により1.0Å/secの蒸着速度で合計膜厚100nmとなるように真空蒸着し、その上にDBzAを10nmの厚さになるように真空蒸着し、正孔輸送層(2層目の正孔注入輸送層)を形成した。
次に、ホスト材料として上記構造式で表されるTBADNを用い、緑色発光ドーパントとしてC545Tを用いて、上記青色発光層上に、TBADNおよびC545Tを、C545T濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで5nmの厚さに真空蒸着により成膜し、緑色発光層(2層目の発光層)を形成した。
次に、ホスト材料としてCBPを用い、赤色発光ドーパントとしてIr(piq)3を用いて、上記緑色発光層上に、CBPおよびIr(piq)3を、Ir(piq)3濃度が3wt%となるように、真空度10-5Paの条件下、蒸着速度1Å/secで10nmの厚さに真空蒸着により成膜し、赤色発光層(3層目の発光層)を形成した。
表6に実施例8の有機EL素子の10mA/cm2下での発光特性を示す。
2 … 基板
3 … 陽極
4 … 正孔注入輸送層
5 … 陽極側発光層
6 … 陰極側発光層
7 … 電子注入輸送層
8 … 陰極
9 … 第2正孔注入輸送層
10 … 第2電子注入輸送層
11 … 第3正孔注入輸送層
12 … 第3電子注入輸送層
13 … 中央発光層
21,21a,21b … ドープ領域
22,22a、22b … ノンドープ領域
Claims (12)
- 陽極と、前記陽極上に形成された正孔注入輸送層と、前記正孔注入輸送層上に形成された陽極側発光層と、前記陽極側発光層上に形成された陰極側発光層と、前記陰極側発光層上に形成された電子注入輸送層と、前記電子注入輸送層上に形成された陰極とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記正孔注入輸送層および前記電子注入輸送層が正孔および電子を輸送しうるバイポーラ材料を含有し、前記正孔注入輸送層および前記電子注入輸送層に含有されるバイポーラ材料が同一であり、
前記陽極側発光層および前記陰極側発光層が色素系材料、金属錯体系材料、および高分子系材料のいずれかであるホスト材料および発光ドーパントを含有し、
前記陽極側発光層の構成材料と前記陰極側発光層の構成材料と前記正孔注入輸送層および前記電子注入輸送層の構成材料とが互いに異なるものであって、
前記陽極側発光層および前記陰極側発光層の少なくともいずれか一方が前記発光ドーパントを含有する1箇所以上のドープ領域と、前記発光ドーパントを含有しない1箇所以上のノンドープ領域とを有し、
前記陽極側発光層および前記陰極側発光層のうち、一方が蛍光発光ドーパントを含有し、他方が燐光発光ドーパントを含有し、
前記正孔注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa1、前記陽極側発光層の構成材料の電子親和力をEa2としたとき、Ea1≧Ea2であり、前記陰極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp3、前記電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp4としたとき、Ip3≧Ip4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。 - 前記陽極側発光層および前記陰極側発光層の間に中央発光層が形成され、前記中央発光層の構成材料が、前記陽極側発光層の構成材料または前記陰極側発光層の構成材料と同一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。
- 前記陽極側発光層および前記陰極側発光層の間に中央発光層が形成され、前記陽極側発光層の構成材料と前記陰極側発光層の構成材料と前記中央発光層の構成材料とが互いに異な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。
- 前記陽極側発光層が、前記陰極側発光層側に前記ノンドープ領域を有することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記陰極側発光層が、前記陽極側発光層側に前記ノンドープ領域を有することを特徴とする請求項1から請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記陽極側発光層が、前記正孔注入輸送側に前記ノンドープ領域を有することを特徴とする請求項1から請求項5まで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。
- 前記陰極側発光層が、前記電子注入輸送側に前記ノンドープ領域を有することを特徴とする請求項1から請求項6まで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。
- 前記陽極側発光層および前記陰極側発光層の少なくともいずれか一方が2箇所の前記ドープ領域を有し、前記2箇所のドープ領域の間に前記ノンドープ領域が配置されており、前記2箇所のドープ領域がそれぞれ異なる種類の発光ドーパントを含有することを特徴とする請求項1から請求項7まで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。
- 前記陽極および前記正孔注入輸送層の間に第2正孔注入輸送層が形成され、前記第2正孔注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa5としたときEa5<Ea1であり、かつ、前記正孔注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp1、前記第2正孔注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp5としたときIp5≦Ip1であることを特徴とする請求項1から請求項8まで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。
- 前記電子注入輸送層および前記陰極の間に第2電子注入輸送層が形成され、前記第2電子注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp6としたときIp4<Ip6であり、かつ、前記電子注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa4、前記第2電子注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa6としたときEa4≦Ea6であることを特徴とする請求項1から請求項9まで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。
- 前記陽極側発光層および前記陰極側発光層の少なくともいずれか一方が2種類以上の発光ドーパントを含有することを特徴とする請求項1から請求項10まで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。
- 前記正孔注入輸送層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp1、前記陽極側発光層の構成材料のイオン化ポテンシャルをIp2としたとき、Ip1<Ip2であり、
前記陰極側発光層の構成材料の電子親和力をEa3、前記電子注入輸送層の構成材料の電子親和力をEa4としたとき、Ea3<Ea4であることを特徴とする請求項1から請求項11まで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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