JPH06220438A

JPH06220438A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JPH06220438A
Application number: JP5013300A
Authority: JP
Inventors: Toshio Enokida; 年男榎田; Yasumasa Suda; 康政須田
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-09

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
ＥＬ素子において、スクアライン化合物の少なくとも一
種を用いることを特徴とする有機ＥＬ素子。【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、６〜７
Ｖ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。しかしながら、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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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、スクアライン化合物を使用した有機ＥＬ素子
が、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、本発明に至った。

【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、スクアライン化合物の少なく
とも一種を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、スクアライン化合物の置換基がア
ニリン、インドール、カルバゾール、アズレン、インド
リジン、メチン系の少なくとも一種である有機エレクト
ロルミネッセンス素子である。

【０００７】第３の発明は、一対の電極間に、少なくと
も蛍光体層および正孔注入層を有するエレクトロルミネ
ッセンス素子において、スクアライン化合物の少なくと
も一種を正孔注入層に用いる有機エレクトロルミネッセ
ンス素子である。

【０００８】スクアライン化合物は、一般式［１］で表
される構造を有しており、Ａ、Ｂの置換基はいずれのも
のであっても良いが、アニリン、インドール、カルバゾ
ール、アズレン、インドリジン、メチン系の置換基が望
ましい。

【０００９】一般式［１］

【化１】

【００１０】以下に、本発明で使用するスクアライン化
合物の代表例を、表１および表２に示す置換基を有する
化合物（化１から化１５）を例示するが、本発明は以下
の代表例に限定されるものではない。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】本発明に用いるスクアライン化合物は、い
かなる置換基を有していても良い。

【００１４】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。スクアラ
イン化合物または、正孔注入層３、蛍光体層４、電子注
入層５のいずれの層に使用しても有効であるが、大きな
正孔輸送能力および発光機能を有するので、正孔注入層
３および／または蛍光体層４に使用することが望ましい
が、これに限定されるものではない。図１の蛍光体層４
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。

【００１５】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。

【００１６】陰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。

【００１７】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。

【００１８】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、
ガラス基板、ＩＴＯ基板、ＮＥＳＡ基板、ポリエチレン
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。

【００１９】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。

【００２０】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あっても良い。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。本発明の有機ＥＬ素子に使用さ
れるスクアライン化合物は、３〜５のいずれの層に使用
しても有効である。

【００２１】図１に示される有機ＥＬ素子においては、
発光物質あるいは正孔輸送物質としてスクアライン化合
物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。

【００２２】本有機ＥＬ素子は、必要があれば、スクア
ライン化合物に加えて、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。
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。

【００２３】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。

【００２４】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。また、正孔輸送物質に電子受容性物質を、電子輸送
物質に電子供与性物質を添加することにより増感させる
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、スクアライン化合物は、いずれの層に使用する
ことができ、発光物質、発光補助剤、正孔輸送物質およ
び電子輸送物質の少なくとも１種が同一層に含有されて
もよい。

【００２５】以上のように、本発明では有機ＥＬ素子に
スクアライン化合物を用いたため、発光効率と発光輝度
を高くできた。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。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。

【００２６】

【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。

【００２７】実施例１洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、化４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で混合した合金を蒸着し
て、膜厚０．２μｍの電極を形成して図１に示す有機Ｅ
Ｌ素子を得た。この素子は、直流電圧５Ｖで約８０ｃｄ
／ｍ²の発光が得られた。

【００２８】実施例２化３およびトリス（８−ハイドロキシキノリノール）ア
ルミニウム錯体を１：３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蛍光体層を、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１３０ｃｄ／ｍ
²の発光が得られた。

【００２９】実施例３洗浄したＩＴＯ電極付きガラス板上に、化２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．
０４μｍの正孔注入層を形成した。次に、トリス（８−
ハイドロキシキノリノール）アルミニウム錯体を真空蒸
着して、膜厚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で混合した合金を蒸着
して、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１６０
ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

【００３０】実施例４Ｎ，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、その上に化１４
を真空蒸着して、膜厚０．０１５μｍの蛍光体層を使用
する以外は、実施例３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１８０ｃｄ／ｍ
²の発光が得られた。

【００３１】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' ―ジアミンを真空蒸着して、膜
厚０．０３μｍの正孔注入層を得た。次に、トリス（８
−ハイドロキシキノリノール）アルミニウム錯体を真空
蒸着して、膜厚０．０５μｍの蛍光体層を得た。さら
に、化１０の化合物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０．０２μｍの電子注入層を
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３に示す有
機ＥＬ素子を得た。この素子は、直流電圧５Ｖで約２１
０ｃｄ／ｍ²の発光が得られた。

【００３２】本実施例で示された全ての有機ＥＬ素子に
ついて、１ｍＡ／ｃｍ²で連続発光させたところ、１０
００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。

【００３３】

【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。

【００３４】

【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Ａ３．正孔注入層４．蛍光体層５．電子注入層６．電極Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【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、スクアライン化合物の少なくとも一種を用いる
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】スクアライン化合物の置換基がアニリ
ン、インドール、カルバゾール、アズレン、インドリジ
ン、メチン系の少なくとも一種であ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。
【請求項３】一対の電極間に、少なくとも蛍光体層お
よび電子注入層を有するエレクトロルミネッセンス素子
において、スクアライン化合物の少なくとも一種を正孔
注入層に用いることを特徴とする請求項１ないし２いず
れか記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。