JPH06212153A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高輝度・高発光効率であり、発光劣化が少な
く信頼性の高いＥＬ素子を提供することを目的とする。 【構成】 一対の電極間に、少なくとも蛍光体を有する
有機ＥＬ素子において、キノリノナト化合物の少なくと
も一種を有する金属錯体に、電子受容性化合物および／
または電子供与性化合物の少なくとも一種が配位した錯
体を用いる有機ＥＬ素子である。 【効果】 発光強度が大きく、繰り返し使用時での安定
性の優れた有機ＥＬ素子を提供することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は平面光源や表示に使用さ
れる有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】有機物質を使用したＥＬ素子は、固体発
光型の安価な大面積フルカラー表示素子としての用途が
有望視され、多くの開発が行われている。一般にＥＬ
は、発光層および該層をはさんだ一対の対向電極から構
成されている。発光は、両電極間に電界が印加される
と、陰極側から電子が注入され、陽極側から正孔が注入
される。さらに、この電子が発光層において正孔と再結
合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際に
エネルギーを光として放出する現象である。従来の有機
ＥＬ素子は、無機ＥＬ素子に比べて駆動電圧が高く、発
光輝度や発光効率も低かった。また、特性劣化も著しく
実用化には至っていなかった。近年、１０Ｖ以下の低電
圧で発光する高い蛍光量子効率を持った有機化合物を含
有した薄膜を積層した有機ＥＬ素子が報告され、関心を
集めている（アプライド・フィジクス・レターズ、５１
巻、９１３ページ、１９８７年参照）。この方法では、
金属キレート錯体を蛍光体薄膜層、アミン系化合物を正
孔注入層に使用して、高輝度の緑色発光を得ており、６
〜７Ｖの直流電圧で輝度は数１００ｃｄ／ｍ² 、最大発
光効率は１．５ｌｍ／Ｗを達成して、実用領域に近い性
能を持っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在までの有機ＥＬ素
子は、構成の改善により発光強度は改良されているが、
未だ充分な発光輝度は有していない。また、繰り返し使
用時の安定性に劣るという大きな問題を持っている。従
って、より大きな発光輝度を持ち、繰り返し使用時での
安定性の優れた有機ＥＬ素子の開発が望まれているのが
現状である。本発明の目的は、発光強度が大きく、繰り
返し使用時での安定性の優れた有機ＥＬ素子の提供にあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らが鋭意検討し
た結果、キノリノナト化合物の少なくとも一種を有する
金属錯体と、電子受容性化合物および／または電子供与
性化合物の少なくとも一種を同一層に用いる有機ＥＬ素
子、またはキノリノナト化合物の少なくとも一種を有す
る金属錯体に、電子受容性化合物および／または電子供
与性化合物の少なくとも一種が配位した錯体を用いた有
機ＥＬ素子の発光強度が大きく、繰り返し使用時での安
定性も優れていることを見いだし、その知見に基づき本
発明をなすに至った。

【０００５】即ち、第１の発明は、一対の電極間に、少
なくとも蛍光体を含有してなる層を有するエレクトロル
ミネッセンス素子において、キノリノナト化合物の少な
くとも一種を有する金属錯体と、電子受容性化合物およ
び／または電子供与性化合物の少なくとも一種を同一層
に用いる有機エレクトロルミネッセンス素子である。

【０００６】第２の発明は、一対の電極間に、少なくと
も蛍光体を含有してなる層を有するエレクトロルミネッ
センス素子において、キノリノナト化合物の少なくとも
一種を有する金属錯体に、電子受容性化合物および／ま
たは電子供与性化合物の少なくとも一種が配位した錯体
を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子である。

【０００７】本発明に用いるキノリノナト化合物は、置
換基の位置は特に限定されるものではないが、８位に置
換基を有するキノリノナト化合物であることが望まし
い。また、キノリノナト化合物は、主骨格にいかなる置
換基を有していても良く、置換基同士で環を形成しても
良い。金属錯体を構成する金属は、ベリリウム、マグネ
シウム、アルミニウム、ケイ素、スカンジウム、チタニ
ウム、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、
ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ルテニウム、パラジウ
ム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、ランタノイド
元素、アクチノイド元素等があるが、これらに限られる
ものではない。

【０００８】本発明において形成される錯体において、
キノリノナト化合物に対する電子受容性化合物および電
子供与性化合物の割合はいずれであってもよい。

【０００９】電子受容性化合物としては、キノン類、シ
アノ基、ニトロ基等の電子受容性の大きな置換基を有し
た化合物があり、フルオラニル、トリニトロフルオレノ
ン、テトラシアノキノジメタン、ヘキサシアノブタジエ
ン、テトラシアノエチレン、テトラシアノベンゼン、ジ
メチルテトラシアノキノジメタン等があるが、これらに
限られるものではない。

【００１０】電子供与性化合物としては、多環芳香族や
アミ基等の電子を放出し易い置換基を有した化合物があ
り、テトラチオフルバレン、テトタチオテトラセン、ペ
リレン、パラフェニレンジアミン、テトラメチルテトラ
セレノフルバレン、フェノチアジン、ペンタセン等があ
るが、これらに限られるものではない。

【００１１】図１〜３に、本発明で使用される有機ＥＬ
素子の模式図を示した。図中、一般的に電極Ａである２
は陽極であり、電極Ｂである６は陰極である。キノリノ
ナト化合物は、いずれの層に使用しても有効である。図
１の蛍光体層４中には、必要があれば、発光物質の他に
キャリア輸送を行う正孔輸送材料や電子輸送材料を使用
することもできる。図２の構造は、蛍光体層４と正孔注
入層３を分離している。この構造により、正孔注入層３
から蛍光体層４への正孔注入効率が向上して、発光輝度
や発光効率を増加させることができる。図３の構造は、
正孔注入層３に加えて電子注入層５を有し、蛍光体層４
での正孔と電子の再結合の効率を向上させている。この
ように、有機ＥＬ素子を多層構造にすることにより、ク
エンチングによる輝度や寿命の低下を防ぐことができ
る。

【００１２】有機ＥＬ素子の陽極に使用される導電性物
質としては、４ｅＶより大きな仕事関数を持つものが好
適であり、炭素、アルミニウム、バナジウム、鉄、コバ
ルト、ニッケル、タングステン、銀、金等およびそれら
の合金、および酸化スズ、酸化インジウム等の酸化金属
が用いられる。

【００１３】陽極に使用される導電性物質としては、４
ｅＶより小さな仕事関数を持つものが好適であり、マグ
ネシウム、カルシウム、チタニウム、イットリウム、リ
チウム、ルテニウム、マンガン等およびそれらの合金が
用いられるが、これらに限定されるものではない。

【００１４】有機ＥＬ素子では、効率良く発光させるた
めに、少なくとも２で示される電極Ａまたは６で示され
る電極Ｂを透明電極にすることが望ましい。また、基板
１も透明であることが望ましい。透明電極は、上記した
導電性物質を使用して、蒸着やスパッタリング等の方法
で所定の透光性が確保するように設定する。

【００１５】基板は、機械的、熱的強度を有し、透明な
ものであれば限定されるものではないが、例示すると、
ガラス板、ＩＴＯガラス板やＮＥＳＡガラス板、ポリエ
チレガラス板、ポリエーテルサルフォン板、ポリプロピ
レン板等の透明樹脂があげられる。

【００１６】本発明に係わる有機ＥＬ素子の各層の形成
は、真空蒸着、スパッタリング等の乾式成膜法やスピン
コーティング、ディッピング等の湿式成膜法のいずれの
方法を適用することができる。各層は適切な膜厚に設定
する必要がある。膜厚が厚すぎると、一定の光出力を得
るために大きな印加電圧が必要になり効率が悪くなる。
膜厚が薄すぎるとピンホール等が発生して、電界を印加
しても充分な発光輝度が得られない。

【００１７】湿式成膜法の場合、各層を形成する材料
を、クロロフォルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン
等の適切な溶媒に溶解または分散させた液を使用する
が、その溶媒はいずれのものでも良い。また、成膜性向
上、膜のピンホール防止等のため適切な樹脂や添加剤を
使用しても良い。

【００１８】本発明の有機ＥＬ素子に使用される錯化合
物は、蛍光体層４に使用することが望ましい。

【００１９】図１に示される有機ＥＬ素子においては、
発光物質としてキノリノナト化合物の少なくとも一種を
使用した金属錯体に電子受容性化合物および／または電
子供与性化合物の少なくとも一種を同一層に用いる、ま
たは、キノリノナト化合物の少なくとも一種を有する金
属錯体に、電子受容性化合物および／または電子供与性
化合物の少なくとも一種が配位した錯体を使用すること
により、高発光特性を達成できる。またこの化合物は、
同一層内に発光物質の補助剤を使用することにより、よ
り高効率の発光輝度を得ることができる。

【００２０】本有機ＥＬ素子は、必要があれば、キノリ
ノナト化合物および、電子受容性化合物および／または
電子供与性化合物に加えて、公知の発光物質、発光補助
剤、正孔輸送物質、電子輸送物質を使用することもでき
る。

【００２１】このような公知の発光物質または発光物質
の補助剤としては、アントラセン、ナフタレン、フェナ
ントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、
フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロ
ペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノ
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、アルダジン、ビスベ
ンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、ＣＰＤ、オ
キシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレ
ン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラ
ン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、イミダゾ
ールキレート化オキシノイド化合物等およびそれらの誘
導体があるが、これらに限定されるものではない。

【００２２】正孔輸送物質としては、電子供与性物質で
あるオキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾロン、
イミダゾールチオン、ピラゾリン、テトラヒドロイミダ
ゾール、オキサゾール、ヒドラゾン、アシルヒドラゾ
ン、スチルベン、ブタジエン、ベンジジン型トリフェニ
ルアミン、スチリルアミン型トリフェニルアミン、ジア
ミン型トリフェニルアミン等と、それらの誘導体、およ
びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、導電性高分子
等の高分子材料等があるが、これらに限定されるもので
はない。

【００２３】電子輸送物質としては、電子受容性の適切
な物質が用いられる。例えば、アントラキノジメタン、
ジフェニルキノン、オキサジアゾール、ペリレンテトラ
カルボン酸等があるが、これらに限定されるものではな
い。

【００２４】また、正孔注入層に電子受容物質を、電子
注入層に電子供与性物質を添加して増感させることもで
きる。図２および３に示される有機ＥＬ素子において、
本発明の錯体は、同一層に使用することができ、発光物
質、発光補助剤、正孔輸物質および電子輸送物質の少な
くとも一種が同一層に使用されてもよい。以上のよう
に、有機ＥＬ素子としてキノリノナト化合物系金属錯体
に電子受容性化合物および／または電子供与性化合物を
同一層に使用した、またはキノリノナト系金属錯体に電
子受容性化合物および／または電子供与性化合物を配位
させた錯体を使用したため、電極から電子あるいは正孔
が注入され易くなり、発光効率と発光輝度を高くするこ
とができた。また、この素子は熱や電流に対して非常に
安定であり、従来まで大きな問題であった劣化も大幅に
低下させることができた。

【００２５】本発明の有機ＥＬ素子は、各種の表示素子
として使用することができる。

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に
説明する。 実施例１ 洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、トリス（８ーヒ
ドロキシキノリノナト）アルミニウムに１，２，４，５
−テトラシアノベンゼンを１：２の比率で配位させた錯
体を真空蒸着して、膜厚０．０８μｍの蛍光体層を得
た。その上に、マグネシウムと銀を１０：１で混合した
合金で膜厚０．２μｍの電極を形成して図１に示す有機
ＥＬ素子を得た。この素子は、直流電圧５Ｖで約１８０
ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

【００２６】実施例２ 蛍光体層を、トリス（８ーヒドロキシキノリノナト）ア
ルミニウムにトリニトロフルオレノンを１：１の比率で
配位させた錯体とポリビニルカルバゾールを３：７の比
率でクロロフォルムに溶解させ、スピンコーティングに
より形成すること以外は、実施例１と同様の方法で有機
ＥＬ素子を作製した。この素子は、直流電圧５Ｖで約２
００ｃｄ／ｍ² の発光が得られた。

【００２７】実施例３ トリニトロフルオレノンに代えてペンタセンを使用する
以外は、実施例２と同様の方法で有機ＥＬ素子を作製し
た。この素子は、直流電圧５Ｖで約２１０ｃｄ／ｍ² の
発光が得られた。

【００２８】実施例４ 洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、Ｎ，Ｎ' ―ジフ
ェニル―Ｎ，Ｎ' ―（３―メチルフェニル）―１，１'
―ビフェニル―４，４' ―ジアミンを真空蒸着して、膜
厚０．０３μｍの正孔注入層を得た。次いで、トリス
（８ーヒドロキシキノリノナト）アルミニウムにテトラ
チオフルバレンを１：２の比率で配位させた錯体を真空
蒸着して、０．０５μｍの蛍光体層を得た。その上に、
マグネシウムと銀を１０：１で混合した合金で膜厚０．
２μｍの電極を形成して図２に示す有機ＥＬ素子を得
た。この素子は、直流電圧５Ｖで約２５０ｃｄ／ｍ² の
発光が得られた。

【００２９】実施例５ 洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、Ｎ，Ｎ' ―ジフ
ェニル―Ｎ，Ｎ' ―（３―メチルフェニル）―１，１'
―ビフェニル―４，４' ―ジアミンをクロロフォルムに
溶解させ、スピンコーティングにより膜厚０．０３μｍ
の正孔注入層を形成し、その上にトリス（８ーメルカプ
トキノリノナト）アルミニウムとペンタセンを１０：１
の比率で真空蒸着して、膜厚０．０１５μｍの蛍光体層
を形成した。その上に、ジフェニルキノンを真空蒸着し
て、膜厚０．０４μｍの電子注入層を形成し、さらには
マグネシウムと銀を１０：１で混合した合金で膜厚０．
２μｍの電極を形成して図３に示す有機ＥＬ素子を得
た。この素子は、直流電圧５Ｖで約２７０ｃｄ／ｍ² の
発光が得られた。

【００３０】本実施例で示した全ての有機ＥＬ素子につ
いて、１ｍＡ／ｃｍ² で連続発光させたところ、１００
０時間以上安定な発光を観測することができた。本発明
の有機ＥＬ素子は発光効率、発光輝度の向上と長寿命化
を達成するものであり、併せて使用される発光物質、発
光補助物質、正孔輸送物質、電子輸送物質、増感剤、樹
脂、電極材料等および素子作製方法を限定するものでは
ない。

【００３１】

【発明の効果】本発明により、従来に比べて高発光効
率、高輝度であり、長寿命の有機ＥＬ素子を得ることが
できた。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の概略構造を表す断面図
である。

【図２】本発明の有機ＥＬ素子の概略構造を表す断面図
である。

【図３】本発明の有機ＥＬ素子の概略構造を表す断面図
である。

【符号の説明】

１：基板 ２：電極Ａ ３：正孔注入層 ４：蛍光体層 ５：電子注入層 ６：電極Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極間に、少なくとも蛍光体を含
   有してなる層を有するエレクトロルミネッセンス素子に
   おいて、キノリノナト化合物の少なくとも一種を有する
   金属錯体と、電子受容性化合物および／または電子供与
   性化合物の少なくとも一種を同一層に用いることを特徴
   とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 【請求項２】 キノリノナト化合物の少なくとも一種を
   有する金属錯体に、電子受容性化合物および／または電
   子供与性化合物の少なくとも一種が配位した錯体を用い
   ることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミ
   ネッセンス素子。