JPH0326780A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は平面光源やディスプレイに使用される有機薄膜
ＥＬ素子に関するものである。

［従来の技術］ 有機発光性薄膜と有機電荷輸送性薄膜からなる有機薄膜
ＥＬ素子は、強い発光を示すことから安価な大而積フル
カラー表示素子を実現するものとして注目を果めている
。しかし、従来の有機薄膜ＥＬ素子では、電界発光を示
す発光性材料か限られているため、フルカラー表示が困
難であった。

ところが最近、２層構造の有機薄膜ＥＬ素子において、
発光層に有機色素をドーピングする、いわゆるドーピン
グ型有機薄膜ビＬ素子が報告ざれ、強い関心を集めてい
る（ジャーナル・オブ・アプライド・フィシックス，６
５巻，　３６１０ページ，　１９８９年〉。ここでは、
第２図に示すように強い蛍光を発する金属キレート錯体
を有機発光体薄膜層として使用し、この層に有機色素を
ドーピングして、青緑および橙色の明るい発光を得たと
報告している。これは、発光体薄膜層で形戒されたエキ
シトンがゲスト分子である有機色素にトラッピングされ
るために生じるものと考えられている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のドーピング型有機薄膜ＥＬ素子は、青緑および橙
色の発光を示す。しかし従来より、この種の素子では、
発光層におけるホスト材料がトリス（８−ヒドロキシキ
ノリン）アルミニウムに限られているため、選択するゲ
スト材料の数が限られ、発光色も青緑および橙色のみで
あり、ＥＬ素子のフルカラー化が困難であった。また、
他のボス１〜材料を用いようとすると、各ホスト材料に
適したゲスト材料の組み合わせについての定性的な関係
が未だ見い出ざれていないために、材料の選択が困難で
あるという問題点があった。

本発明は以上述べたような従来の事情に対処してなざれ
たもので、高輝度なフルカラーの有機薄膜ＥＬ素子を提
供することを目的とする。

［ｙ！題を解決するための手段１ 本発明者は、低電圧駆動で高輝度なフルカラーのドーピ
ング型有機薄膜ＥＬ素子を得るべく鋭意研究の結果、有
機発光体薄膜層のホスト材料とゲスト材料の酸化・還元
電位に看目し、該電位が所定の関係にあるホスト材料と
ゲスト材料を組み合わせた時にはじめて特性の優れた有
機発光体薄膜が得られることを見い出し、本発明に至っ
た。

即ち本発明は、少なくとも一方か透明な一対の電極間に
少なくとも有機発光体薄膜層が形或され、かつ該有機発
光体薄膜層には酸化電位Ｘ　（Ｖ）、還元電位Ｙ　（Ｖ
）を有するホスト材利と、酸化電位Ｘ（ｖ〉、還元電位
ｙ　（Ｖ）を有するゲスト材料とを含んでなるドーピン
グ型有機薄膜Ｅ［素子において、ＸおよびＹの絶対値は
各々ｘおよびｙの絶対値よりも大きいことを特徴とする
有機薄膜Ｅ１索子である。

本発明によれば、有機発光層におけるホスｌ・材料の還
元電位がＹ（Ｖ対飽和力ロメル電極）、酸化電位がＸ（
Ｖ対飽和力ロメル電極）である時に、ゲスト材料の還元
電位がＹ（Ｖ対飽和力ロメル電ｌｊ　）以下、酸化電位
がＸ（Ｖ対飽和力ロメル電極〉以下であるホスト材斜と
ゲスト材料の組み合わせにおいて、きわめて優れたフル
カラーの発光を有する素子が得られる。

本発明の有機薄膜ＥＬ素子としては、第１図のように透
明電極１２と背面電極１５との間に有機発光体薄膜層１
４のみが形成ざれたものの他、第２図のように有機発光
体薄膜層２４と有機正孔注入層２３が形成ざれたもの、
および第３図のように有機正孔注入層３３、有機発光体
薄膜層３４および有機電子注入層３６が形成ざれたもの
が挙げられる。このうち、特に第２図に示すように、透
明でかつ正孔注入電極であるＩＴＯ電極の上に正孔注入
層材料としてＰ型半導体特性を示す第３アミン系化合物
やフタ口シアニン系化合物などを用い、ＩＴＯ電極から
の正孔注入効率および正孔注入層内の輸送効率を高めた
ものは更に有効である。

なお、透明電極としては、通常用いられるものであれば
いずれでもよく、例えばＩ丁Ｏ以外にはＳｎＯ２　：ｓ
ｂ，ＺｎＯ：Ａｊ！やＡＵなどが挙げられる。背面電極
にはＩｎ，Ｍｇ、ＡＣＩやＭｇ：Ａｇなどが使われる。

また本発明に用いられる有機発光体薄膜層におけるホス
ト材料として用いられる具体的な例としては、トリス（
８−ヒドロキシキノリン〉アルミニウム、１２−フタロ
ペリノン、８，９，１０．１１−テトラク口ロー１２−
フタロペリノン、８，９，１０．１１−テトラブロモ−
１２−フタロペリノン、１，２，３．４−テトラフエニ
ルシクロペンタジエン、１，２．３　４−テトラフエニ
ルシク口ペンタジエノン、５，６，１１．１２テトラフ
ェニルナフタセン、ナフタルイミド、４−７ミノナフタ
ルイミド、Ｎ−メチル−４−アミノナフタルイミド、Ｎ
一エチル−４−アミノナフタルイミド、Ｎ−プロビル−
４−アミノナフタルイミド、Ｎ−ｎ−ブヂルー４−アミ
ノナフタルイミド、４−アセチルアミノナフタルイミド
、Ｎ−メチル−４−アセチルアミノナフタルイミド、Ｎ
一エチルーアセチルアミノナフタルイミト、Ｎ−プロビ
ル−４−７セチルアミノナフタルイ三ド、Ｎ−ｎ−ブチ
ルー４−アセチルアミノナフタルイミド、Ｎ−メチル−
４−メトキシナフタルイミド、Ｎ一エチル−４−メトキ
シナフタルイミド、Ｎ−プロビル−４−メトキシナフタ
ルイミド、Ｎ−ｎ−ブチルー４−メトキシナフタルイミ
ド、Ｎ−メチル−４−エトキシナフタルイミド、トエチ
ル−４−エトキシナフタルイミド、Ｎ−プロビル−４−
エトキシナフタルイミド、Ｎ−ｎ−ブチルー４−エトキ
シナフタルイミドなどの蛍光材料があるが、この限りで
はない。

一方、ゲスト材料として用いられる具体的な例としては
、７−ジエチルアミンー４−メチルクマリン、４，６−
ジメチル−７−エチルアミノクマリン、７−ジエチルア
ミノクマリン、７−ジエチルアミンー３−（１−メチル
ベンズイミダゾイル〉クマリン、３−（２−ペンズイミ
ダゾイル〉−７−ジエチルアミノクマリン、３−（２−
ペンゾチアゾイル）−７−ジエチルアミノクマリン、３
−（２’−ベンゾチアゾイル〉−７−ジエチルアミノク
マリン、７−アミノー３−フエニルクマリン、７−アミ
ノー４−トリフルオロメチルクマリン、１，２，４，５
．３１．６Ｈ，　１０Ｈ−テトラヒドロー８−トリフル
オロメチル［１−コベンゾピラノし９．９ａ，１−ｇｈ
］キノリジン−１０−オン、７−エチルアミノー６−メ
チル−４−トリフルオロメチルクマリン、１，２，４，
５，３Ｈ，６Ｈ，　ＩＯＨ−テトラヒドローカノレポエ
トキシ［１−１ペンゾピラノ［　９．９ａ，１−（ｌｈ
］キノリノ−１０−オン、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）−４
８−ピラン、４−（ジシアノメチレン〉−２−メチル−
６−［２−　（９−ジュロリジイル〉エチニル］−４８
−ピラン、４−（ジシアノメチレン〉−２−フエニルー
６−［２−（９−ジュロリジイル）エチニル］−４Ｈ−
ビラン、４−（ジシアノメチレン）　−２．６−　［２
−　（９−ジュロリジイル）エチニル１−４１（一ピラ
ン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−　［
２−　（９−ジュロリジイル）エチニル１−４０−チオ
ピラン、１−エチル−２−［（１−エチルー２（１Ｈ）
一キノリリデン）メチル］キノリニウムアイオデイン、
３，３゛−ジエチノレ−２，２゜−チアカノレポシアニ
ンアイオデイン、３，３゛−ジエチル−２．２’−オキ
ザシアニンアイオディン、２−［４−　（ｐ−ジメチル
アミノフエニル）−１．３−ブタジエニル］−１−エチ
ルピリジニウムパークロレート、１，３，３，１゜，３
゜３゜−ヘキサメチル−２，２゜−（４，５，４゜，５
゛−ジベンゾ〉イントジ力ルポシアニンパークロレート
などの蛍光材料があるが、この限りではない。

本発明によれば、青色から赤色に至る高輝度なフルカラ
ーの有ｔｊｌｌ膜ＥＬ素子が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

実施例１ 有｝幾発光体薄膜層のホスト材料としてトリス（８−ヒ
トロキシキノリン）アルミニウム（酸化電位＋１．０１
，運元電位−１．　７８　；単位ｖｓ．　Ｓ　Ｃ　［：
　．以下同様）を用い、ゲスト材料として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（酸化電位＋０．７５，運元
電位−１．３３）を用いた。

第２図に示すように、ガラス基板２１上にＩＴＯ透明電
極２２を形成してから、１．１−ビス（　４−Ｎ，　Ｎ
−ジトリルアミノフエニル）シクロヘキサンａ）模を有
機正孔注入層２３として５００Ａ蒸着した。更に、上記
のホスト材料と、該ホスト材料に対して数モル％になる
ようにゲス１〜材料を共蒸着して有機発光体薄膜居２４
を１０００入形或した。最後に背面金属電極２５として
インジウムを電子ビーム蒸着法で１５００　Ａ形成して
有機薄膜ＥＬ素子を作製した。

この素子の発光特性を乾燥窒素中で測定したところ、約
１０Ｖの直流電圧の印加で約２００　ｃｄ／ｍの明るい
橙色発光が得られた。従来の素子に比べ発光色が変化し
ただけでなく、発光輝度・効率が１．５〜２倍改善ざれ
ている。

実施例２ 有機発光体薄膜層のゲスト材料として、１−エチル−２
−［（１−エチル−２（１旧−キノリリデン）メチル］
キノリニウムアイオディン（酸化電位＋０．　９９，還
元電位−１．００）を用いた以外は実施例１と同様にし
て素子を作製し、約１５０ｃｄ／ｍの明るい黄色発光か
得られた。

実施例３ 有機発光体薄膜層のゲスト材料として、３一（２“−ベ
ンズイミダゾイル）　−７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノク
マリン（酸化電位＋０．　９８，還元電位−１．２２＞
を用いた以外は実施例１と同様にして素子を作製し、約
１０００　ｃｄ／　ｍの明るい青緑色発光が得られた。

実施例４ 有機発光体薄膜層のホスト材利としてＮ−ブチルー４−
（ブチルアミノ〉ナフタルイミト（酸化電位＋１．０８
，還元電位−１．５９＞を用い、ゲス１・材料として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）−４１−ピランを用いた以外は
実施例１と同様にして素子を作製し、約２００　ｃｄ　
／ｍの明るい橙色発光が得られた。

実施例５ 有機発光体薄膜層のホスト材料として１２−フタ口ベリ
ノン（酸化電位＋０．９８，還元電位−１．８７＞を用
い、ゲスト材料として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）−４０−
ピランを用いた以外は実施例１と同様にして素子を作製
し、約２００　ｃｄ　／ｒｒｔの明るい］登色発光が得
られた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の有機薄膜Ｅ「素子は、フ
ルカラー化を実現することができ、低電圧駆動の薄膜発
光体として極めて有効であり、その工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はそれぞれ本発明の有機薄膜ＥＬ素子
の一実施例の概略断面図である。 １１，２１．３１・・・ガラス基板 １２，　２２．　３２・・・ＩＴＯ透明電極１４　２４
．３４・・・有機発光体薄膜層１５，２５．３５・・・
背面電極 ２３３３・・・有機正孔注入層 ３６・・・有機電子注入層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一方が透明な一対の電極間に少なくと
   も有機発光体薄膜層が形成され、かつ該有機発光体薄膜
   層には酸化電位Ｘ（Ｖ）、還元電位Ｙ（Ｖ）を有するホ
   スト材料と、酸化電位ｘ（Ｖ）、還元電位ｙ（Ｖ）を有
   するゲスト材料とを含んでなるドーピング型有機薄膜Ｅ
   Ｌ素子において、ＸおよびＹの絶対値は各々ｘおよびｙ
   の絶対値よりも大きいことを特徴とする有機薄膜ＥＬ素
   子。
2. （２）有機発光体薄膜層に含まれるホスト材料は、トリ
   ス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウムである請求
   項（１）記載の有機薄膜ＥＬ素子。
3. （３）有機発光体薄膜層に含まれるホスト材料は、ナフ
   タルイミドを基本構造とする有機蛍光体である請求項（
   １）記載の有機薄膜ＥＬ素子。
4. （４）有機発光体薄膜層に含まれるホスト材料は、フタ
   ロペリノンを基本構造とする有機蛍光体である請求項（
   １）記載の有機薄膜ＥＬ素子。