JPH0896959A

JPH0896959A - 有機エレクトロルミネッセンス素子

Info

Publication number: JPH0896959A
Application number: JP6231797A
Authority: JP
Inventors: Taku Kamimura; 卓上村; Yasuko Torii; 靖子鳥居; Nobuyuki Okuda; 伸之奥田; Yoshinobu Ueha; 良信上羽
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】発光効率、発光輝度ならびに安定性にすぐれ
るとともに、三原色によるマルチカラー表示や白色発光
等、様々な発光色を得ることができ、しかも、より少な
い工程数で容易かつ安価に製造できる有機エレクトロル
ミネッセンス素子を提供する。【構成】高分子バインダー中に、発光スペクトルの異
なる複数種の蛍光色素を分散させた、単層の発光層３を
有する。高分子バインダーとしては、ポリ−Ｎ−ビニル
カルバゾールまたはポリエーテルサルフォンが好適に使
用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は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】有機エレクトロルミネッセンス素子の発
光は、一対の電極から注入された電子とホールが発光層
内で再結合して励起子を生成し、それが発光層を構成す
る発光材料の分子を励起することに基づくと考えられて
いる。従来の有機エレクトロルミネッセンス素子には、
１層の発光層を陰陽一対の電極で挟んだ単層構造のも
の、ＴａｎｇとＶａｎｓｌｙｋｅが提案した、ホール輸
送層と電子輸送性発光層の２層を一対の電極で挟んだ２
層構造のもの、斎藤らが提案した、ホール輸送性発光層
と電子輸送層の２層を備えた２層構造のもの、同じく斎
藤らが提案した、ホール輸送層と電子輸送層の間に有機
発光層を挟んだ３層構造のもの等がある〔２層構造の素
子についてはC.W.Tang and S.A.Vanslyke;Appl.Phys.Le
tt., 51 (1987) 913 、C.Adachi, T.Tsutsui and S.Sai
to; Appl.Phys.Lett., 55 (1989) 1489参照。３層構造
の素子についてはC.Adachi, S.Tokito, T.Tsutsui and
S.Saito; Jpn.J.Appl. Phys., 27 (1988) L269参照。〕上記有機エレクトロルミネッセンス素子は、無機発光材
料を用いた従来のエレクトロルミネッセンス素子に比べ
て低電圧で高輝度の発光が可能であること、蒸着法だけ
でなく、各層を構成する材料を適当な溶媒に溶解した塗
布液を電極表面に塗布し、乾燥させて溶媒を除去する、
いわゆる溶液塗布法によっても各層を形成できるので、
大面積化が容易であること、有機分子の分子設計により
多色化が可能であること、等の長所を有している。

【０００３】しかしその反面、いずれのものも単色の発
光のみであり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色
によるマルチカラー表示や、あるいは白色発光等を可能
とする、２つ以上の互いに異なるスペクトルの発光を１
つの素子で実現できないという問題がある。そこでこの
問題を解決すべく、小倉らは、ホール輸送層にビス−ジ
（ｐ−トルイル）アミノフェニル−１，１−シクロヘキ
サンを使用し、発光層に１，１−ジ（ｐ−メトキシフェ
ニル）−４，４−ジフェニルブタジエンを使用するとと
もに、電子輸送層に２−（４−ビフェニルイル）−５−
（４−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジ
アゾールを使用した３層構造の素子を提案した〔シャー
プ技報，52 (3) , 15 〜18 (1992) 〕。

【０００４】この素子は、波長４８０ｎｍと５９０ｎｍ
に発光スペクトルのピークを有し、白色に発光する。波
長４８０ｎｍの光は、ホール輸送性を有する発光層に起
因し、波長５９０ｎｍの光は、ホール輸送層に起因して
いる。小倉らは、ホール輸送層が発光するメカニズム
を、発光層から励起子が拡散するためと説明している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記３層構造
の素子は、使用中の発光強度の低下が大きく、安定性の
向上が大きな課題となっている。この原因の一つとし
て、素子の発光時の発熱による材料の劣化、凝集、結晶
化等が考えられる。すなわち上記３層構造の素子におい
ては、各層が、それぞれ低分子で、融点、ガラス転移温
度、結晶化温度等が低く、熱的特性が十分でない材料で
形成されているため、素子に電流を流した際に生じるジ
ュール熱によってそれ自体が劣化したり、あるいは他の
材料とのエキサイプレックス形成を生じたりしやすい。
このため、これらの現象が発生するにともなって素子の
発光効率が悪化し、発光輝度が低下する。

【０００６】また有機エレクトロルミネッセンス素子に
おいては、キャリヤの注入効率を高めるために、各層間
の界面ができるだけ平滑に仕上げられている必要があ
り、そのために各層は非晶質になっているが、上記のよ
うに各層を構成する材料は結晶化温度が低いため、ジュ
ール熱の発生や、あるいは大気中に長時間放置したこと
等が原因となって分子凝集を生じやすい。このため、結
晶化によって層が破壊されたり、あるいは各層間の界面
が平滑性を損なったりして、キャリヤの注入効率が低下
し、素子の発光効率が悪化して、発光輝度が低下するの
である。

【０００７】さらに、上記３層構造の素子のように多層
構造の素子は、素子製作に要する工程数が多いため、１
つの素子を製造するのに要する時間が長くかかる上、製
造設備等も複雑になり、その結果、生産性が低くコスト
が高くつくという問題がある。とくに各層を蒸着法で形
成する場合には、複雑で高価な蒸着装置が必要となる
上、これら蒸着装置はバッチ式あるため、より一層生産
性が低くコストが高くついてしまう。

【０００８】この発明の主たる目的は、発光効率、発光
輝度ならびに安定性にすぐれるとともに、三原色による
マルチカラー表示や白色発光等、様々な発光色を得るこ
とができ、しかも、より少ない工程数で容易かつ安価に
製造できる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、この発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、
発光スペクトルの異なる複数種の蛍光色素を高分子バイ
ンダー中に分散させてなるとともに、電子輸送性および
ホール輸送性を有する、単層の発光層を備えることを特
徴とする。

【００１０】かかるこの発明の有機エレクトロルミネッ
センス素子は、電子輸送性およびホール輸送性を有する
単層の発光層中に、複数種の蛍光色素を分散したものゆ
え、一対の電極から電子とホールを注入すると、この両
者が発光層内で再結合して励起子を生成し、それが各蛍
光色素を励起して発光する。なお、ここでいう単層の発
光層とは、上記のようにそれ自身が電子輸送性およびホ
ール輸送性を有するため、他に電子輸送層やホール輸送
層を設ける必要がない発光層をいう。

【００１１】そしてこの発明の有機エレクトロルミネッ
センス素子は、高分子バインダー中に分散させる複数種
の蛍光色素の組み合わせによって、三原色によるマルチ
カラー表示や白色発光等、様々な発光色を得ることが可
能である。とくに、発光層の発光スペクトルが、波長４
００〜７００ｎｍの可視光領域全体にわたるように、組
み合わせる蛍光色素を選択すれば、白色発光が可能とな
る。

【００１２】また高分子バインダーは、前述した低分子
の材料に比べて熱的特性にすぐれており、発光層の耐熱
性を向上させる効果がある。またかかる発光層は、主と
して溶液塗布法によって形成されるため、蛍光色素等の
低分子の成分を、高分子バインダーに対して、凝集させ
ることなく均一に分散させることができる。

【００１３】このため、この発明の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子は、発光効率、発光輝度が高い上、素子
に電流を流した際に生じるジュール熱等による蛍光色素
等の成分の劣化、凝集、結晶化等がおこりにくく、安定
性にすぐれたものとなる。また、上記のように発光層
は、溶液塗布法によって形成されるため、複雑かつ高価
で、しかも素子の生産性を低下させる蒸着装置等を必要
とせず、より簡単な工程で、効率よく製造することがで
きる。また大面積化も容易である。しかも発光層は単層
で、素子製作に要する工程数が少ないため、生産性が高
くコストが低いという利点がある。

【００１４】なお、この発明の有機エレクトロルミネッ
センス素子に類似したものとして、森らが提案した有機
エレクトロルミネッセンス素子がある〔特開平４−２０
９６号公報、特開平４−２１２２８６号公報、特開平４
−３３７２８４号公報〕。かかる有機エレクトロルミネ
ッセンス素子は、一対の電極間に、蛍光色素と、電子輸
送材料と、ホール輸送材料とからなる、単層の発光層を
形成したものである。

【００１５】しかし上記有機エレクトロルミネッセンス
素子は、あくまでも単色の発光を目的とするものであ
り、蛍光色素を複数種組み合わせて、様々な発光色を得
ることについては一切考慮されていない点が、この発明
と相違している。以下にこの発明を説明する。単層の発
光層を構成する高分子バインダーとしては、従来公知の
種々の高分子が使用可能であるが、層の平滑性を維持す
るとともに、素子に電流を流した際に生じるジュール熱
等による材料の劣化、凝集、結晶化等を確実に防止する
には、それ自体非晶質で、かつ耐熱性にすぐれた高分子
を使用するのが好ましい。

【００１６】また高分子バインダーとしては、蛍光色素
等の、層中に分散させる低分子の成分との相溶性にすぐ
れたものを使用するのが好ましい。高分子バインダー
と、低分子の成分との相溶性が悪い場合には、素子に電
流を流した際に生じるジュール熱等によってこれらの成
分が凝集して結晶化等を生じ、発光層が破壊されたり、
あるいは平滑性を損なったりする結果、キャリヤの注入
効率が低下して発光効率が悪化し、発光輝度が低下する
おそれがある。また、蛍光色素が凝集した場合には、短
波長発光の蛍光色素から長波長発光の蛍光色素へエネル
ギーが移動して、長波長発光の色素からの発光しか観察
されなかったり、あるいは濃度消光を生じて、全く発光
しなくなったりするおそれがある。

【００１７】これに対し、高分子バインダーと、蛍光色
素等の低分子の成分との相溶性がよい場合には、これら
の成分の分散性が良好であり、凝集することなく層中に
良好に分散されるため、上記のような問題を生じること
がない。とくに上記発光層を、前述した溶液塗布法によ
って形成する場合には、低分子の成分が、高分子バイン
ダー中へより一層良好に分散されるので、長波長発光の
色素のみの発光や、あるいは濃度消光等の問題を、さら
に確実に防止できる。

【００１８】上記高分子バインダーとしては、それ自体
がキャリヤ輸送性（ホール輸送性または電子輸送性）を
有するものと、キャリヤ輸送性を有しないもののいずれ
を採用することもできる。キャリヤ輸送性を有する高分
子バインダーとしては、これに限定されないが、たとえ
ばポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリアル
キルチオフェン、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリ
メチルフェニルシラン、トリフェニルアミン基を側鎖ま
たは主鎖に有するポリマー等があげられ、中でもとく
に、ホール輸送性を有する高分子バインダーとしての、
式(1) ：

【００１９】

【化３】

【００２０】で表される繰り返し単位を有するポリ−Ｎ
−ビニルカルバゾール（以下「ＰＶＫ」という）が、最
も好適に使用される。かかるＰＶＫは、それ自体非晶質
で、かつ耐熱性にすぐれる〔ガラス転移温度Ｔｇ＝２２
４℃〕とともに、後述する蛍光色素等の成分との相溶性
にもすぐれており、しかも、安定したホール輸送性を示
す。

【００２１】このため、上記ＰＶＫを用いた発光層は、
低分子のホール輸送材料を必要とせず、発光層を構成す
る成分を１成分減らすことができて経済的であるととも
に、低分子のホール輸送材料を配合しない分、高分子バ
インダー（ＰＶＫ）の割合が増すことになるので、同程
度の熱的特性を有し、かつホール輸送性のない通常の高
分子バインダーを使用した場合に比べて、発光層の耐熱
性をさらに向上させることができる。

【００２２】ちなみにＰＶＫのホール移動度は、電界強
度５×１０⁵〔Ｖ／ｃｍ〕で１０^-6〔ｃｍ²／Ｖ・秒〕
であって、後述する低分子のホール輸送材料に比べてホ
ール輸送能がすぐれているとはいえない。それにも拘ら
ず、高分子バインダーとしてＰＶＫを用いた発光層が低
分子のホール輸送材料を必要としないのは、以下の理由
によると考えられる。

【００２３】つまり低分子のホール輸送材料は、ホール
の輸送性からすると多量に配合するのが望ましいが、そ
の場合は、相対的に高分子バインダーの割合が少なくな
って、発光層の耐熱性が低下するおそれがあるので、低
分子のホール輸送材料は、層中に配合できる量がある程
度制限される。このため低分子のホール輸送材料として
は、より少量の配合で高いホール輸送性を得るために、
とくにホール輸送能にすぐれたものが求められる。

【００２４】これに対してＰＶＫは、それ自体高分子バ
インダーであるため、低分子のホール輸送材料よりも多
量に配合することが可能であり、しかも、ＰＶＫを用い
た発光層は、当該ＰＶＫ中に蛍光色素が分散された構造
となるため、ＰＶＫから蛍光色素へのホールの移動が容
易である。このため、高分子バインダーとしてＰＶＫを
用いた発光層は、低分子のホール輸送材料を必要としな
いのである。

【００２５】上記ＰＶＫの重合度、すなわち前記式(1)
で表される繰り返し単位の繰り返し数は、この発明では
とくに限定されないが、２０〜５０００程度が好まし
い。重合度が上記範囲より小さすぎると、発光層の耐熱
性や、あるいは当該発光層の、電極等との密着性が不十
分になるおそれがある。逆に、重合度が上記範囲より大
きすぎると、溶液塗布法によって層を形成するのが困難
になるおそれがある。

【００２６】一方、キャリヤ輸送性を有しない高分子バ
インダーとしては、これに限定されないが、たとえばポ
リメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチ
レン、ポリエーテルサルフォン等があげられ、中でもと
くに、式(2) ：

【００２７】

【化４】

【００２８】で表される繰り返し単位を有するポリエー
テルサルフォン（以下「ＰＥＳ」という）が、最も好適
に使用される。かかるＰＥＳは、それ自体非晶質で、か
つ耐熱性にすぐれるとともに、後述する蛍光色素等の成
分との相溶性にもすぐれており、しかも、キャリヤ輸送
性を有しない高分子バインダーの中でもとりわけ耐熱性
にすぐれる〔ガラス転移温度Ｔｇ＝２２５℃〕ため、発
光層の耐熱性を著しく向上させることができ、素子の寿
命が大幅に向上するという利点がある。

【００２９】またＰＶＫは、上記のように耐熱性にすぐ
れるため、蛍光色素、電子輸送材料、キャリヤ輸送材料
等の低分子の成分を多量に配合しても、実用的な耐熱性
を維持することができる。このため、耐熱性の低い高分
子バインダーを用いた発光層に比べて、高い耐熱性を維
持しつつ、発光効率、発光輝度を向上できるという利点
もある。

【００３０】上記ＰＥＳの重合度、すなわち前記式(2)
で表される繰り返し単位の繰り返し数は、この発明では
とくに限定されないが、１００〜１００００程度が好ま
しい。重合度が上記範囲より小さすぎると、先のＰＶＫ
の場合と同様に、単層型発光層の耐熱性や、あるいは当
該単層型発光層の、電極等との密着性が不十分になるお
それがあり、逆に上記範囲より大きすぎると、溶液塗布
法によって層を形成するのが困難になるおそれがある。

【００３１】高分子バインダー中に分散される蛍光色素
としては、レーザー用色素等の、励起子によって励起さ
れて蛍光を発する種々の色素が使用できる。具体的に
は、式(3) ：

【００３２】

【化５】

【００３３】で表されるテトラフェニルブタジエン（蛍
光波長４４０ｎｍ、青色発光、以下「ＴＰＢ」とい
う）、式(4) ：

【００３４】

【化６】

【００３５】で表されるクマリン６（蛍光波長４８０ｎ
ｍ、緑色発光）、式(5) ：

【００３６】

【化７】

【００３７】で表されるクマリン７、式(6) ：

【００３８】

【化８】

【００３９】で表される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
（蛍光波長５５０ｎｍ、オレンジ色発光、以下「ＤＣ
Ｍ」という）等が好適に使用される。その他、シアニン
染料、キサンテン径染料、オキサジン染料、クマリン誘
導体、ペリレン誘導体、アクリジン染料、アクリドン染
料、キノリン染料、キナクリドン誘導体、スクアリリウ
ム誘導体等も、蛍光色素として使用できる。

【００４０】上記蛍光色素は、目的とする発光スペクト
ルに応じて、２種以上の複数種が併用される。たとえば
白色発光を得るには、上記のうち式(3) のＴＰＢと、式
(4)のクマリン６と、式(6) のＤＣＭとの組み合わせが
好適に採用される。この組み合わせによれば、発光スペ
クトルが、波長４００〜７００ｎｍの可視光領域全体に
わたるものとなり、良好な白色発光を示す。上記の組み
合わせにおける各蛍光色素の割合はとくに限定されない
が、良好な白色発光を得るには、ＴＰＢ：クマリン６：
ＤＣＭを、重量比で８５〜９５：０．５〜５：５〜１５
の割合で組み合わせるのが好ましい。また色素の組み合
わせによって、ＲＧＢの三原色による色純度のよいマル
チカラー表示も可能である。

【００４１】単層型の発光層は、前記のように電子輸送
性およびホール輸送性を有する必要があり、そのために
発光層には、種々の電子輸送材料、ホール輸送材料が配
合される。なおＰＶＫのように、ホール輸送性を有する
高分子バインダーを使用する場合には、前述したように
ホール輸送材料を省略してもよい。同様に電子輸送性を
有する高分子バインダーを使用する場合には、電子輸送
材料を省略することもできる。

【００４２】発光層中に配合される電子輸送材料として
は、これに限定されないが、たとえば式(7) ：

【００４３】

【化９】

【００４４】で表される２−（４′−tert−ブチルフェ
ニル）−５−（４″−ビフェニル）−１，３，４−オキ
サジアゾール（以下「Bu−ＰＢＤ」という）、式(8) ：

【００４５】

【化１０】

【００４６】で表される３，５，３′，５′−テトラキ
ス−tert−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン
類、式(9) ：

【００４７】

【化１１】

【００４８】で表されるトリス（８−キノリノラート）
アルミニウム(III) 錯体等のキノリン酸錯体などがあげ
られる。中でもとくに、上記式(7) で表されるBu−ＰＢ
Ｄが、可視領域に蛍光を有しないため、電子輸送材料と
して好適に使用される。

【００４９】またホール輸送材料としては、これに限定
されないが、たとえば式(10)：

【００５０】

【化１２】

【００５１】で表されるＮ，Ｎ′−ジフェニル−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（以下「ＴＰＤ」という）、ト
リフェニルアミン等の芳香族第３級アミン類や、フタロ
シアニン類などがあげられる。中でもとくに、上記式(1
0)で表されるＴＰＤが、高いホール輸送能を有するた
め、ホール輸送材料として好適に使用される。ちなみに
ＴＰＤのホール移動度は、電界強度５×１０⁵〔Ｖ／ｃ
ｍ〕で１０^-3〔ｃｍ²／Ｖ・秒〕である。

【００５２】上記の各成分からなる単層の発光層の膜厚
は、とくに限定されないが、３００〜３０００Åの範囲
内であるのが好ましく、５００〜１５００Åの範囲内で
あるのがさらに好ましい。発光層の膜厚が上記範囲未満
では、耐圧性が不十分になって絶縁破壊等を生じるおそ
れがあり、逆に上記範囲を超えた場合には、駆動電圧が
大きくなるため、好ましくない。

【００５３】かかる単層の発光層の好適な例としては、ホール輸送性を有する高分子バインダーとしてのＰ
ＶＫ中に、複数種の蛍光色素と、電子輸送材料とを分散
させたもの、高分子バインダーとしてのＰＥＳ中に、複数種の蛍
光色素と、電子輸送材料と、ホール輸送材料とを分散さ
せたもの、の２つがあげられる。

【００５４】このうちの発光層における、各成分の割
合はとくに限定されないが、高分子バインダーとしての
ＰＶＫの１００重量部に対して、蛍光色素が総量で１〜
２０重量部の範囲内、電子輸送材料が６０〜１４０重量
部の範囲内であるのが好ましい。蛍光色素の割合が上記
範囲未満では、十分な発光が得られないおそれがあり、
逆に上記範囲を超えた場合には、相対的に高分子バイン
ダーとしてのＰＶＫの割合が少なくなるので、発光層の
耐熱性が低下するおそれがある。なお蛍光色素の総量
は、上記範囲内でもとくに２〜６重量部であるのが好ま
しい。

【００５５】また電子輸送材料の割合が上記範囲未満で
は、発光層の電子輸送性が不十分となって、十分な発光
が得られないおそれがあり、逆に上記範囲を超えた場合
には、相対的に高分子バインダーとしてのＰＶＫの割合
が少なくなるので、発光層の耐熱性が低下すとともに、
蛍光色素の割合も相対的に少なくなるので、十分な発光
が得られないおそれがある。なお電子輸送材料の割合
は、上記範囲内でもとくに７５〜１２５重量部であるの
が好ましい。

【００５６】一方、の発光層における、各成分の割合
もとくに限定されないが、高分子バインダーとしてのＰ
ＥＳの１００重量部に対して、蛍光色素が総量で２〜４
０重量部の範囲内、電子輸送材料が１２０〜２８０重量
部の範囲内、ホール輸送材料が６０〜１４０重量部の範
囲内であるのが好ましい。蛍光色素の割合が上記範囲未
満では、十分な発光が得られないおそれがあり、逆に上
記範囲を超えた場合には、相対的に高分子バインダーと
してのＰＥＳの割合が少なくなるので、発光層の耐熱性
が低下するおそれがある。なお蛍光色素の総量は、上記
範囲内でもとくに４〜１２重量部であるのが好ましい。

【００５７】また電子輸送材料の割合が上記範囲未満で
は、発光層の電子輸送性が不十分となって、十分な発光
が得られないおそれがあり、逆に上記範囲を超えた場合
には、相対的に高分子バインダーとしてのＰＥＳの割合
が少なくなるので、発光層の耐熱性が低下すとともに、
蛍光色素の割合も相対的に少なくなるので、十分な発光
が得られないおそれがある。なお電子輸送材料の割合
は、上記範囲内でもとくに１５０〜２５０重量部である
のが好ましい。

【００５８】さらにホール輸送材料の割合が上記範囲未
満では、発光層のホール輸送性が不十分となって、十分
な発光が得られないおそれがあり、逆に上記範囲を超え
た場合には、相対的に高分子バインダーとしてのＰＥＳ
の割合が少なくなるので、発光層の耐熱性が低下すとと
もに、蛍光色素の割合も相対的に少なくなるので、十分
な発光が得られないおそれがある。なおホール輸送材料
の割合は、上記範囲内でもとくに７５〜１２５重量部で
あるのが好ましい。

【００５９】単層型の発光層には、上記各成分の他に
も、たとえば酸化防止剤、紫外線吸収剤その他各種添加
剤等の、層の機能に直接関係のない他の成分を配合して
もよい。上記単層型の発光層に電子およびホールを注入
するための一対の電極のうち、電子を注入するための陰
極としては、仕事関数の小さい材料からなるものが好ま
しい。仕事関数とは、ある材料から１個の電子を取り去
る時に必要なエネルギー値であって、この仕事関数が小
さい材料からなる陰極ほど、電子の、発光層への注入効
率が高くなる。陰極の材料として好適な、仕事関数の小
さい材料としては、これに限定されないが、たとえばマ
グネシウム、アルミニウム、リチウム、インジウムなど
の金属や、あるいはマグネシウム−アルミニウム合金、
アルミニウム−リチウム合金等の合金があげられる。

【００６０】一方、発光層にホールを注入するための陽
極としては、仕事関数の大きい材料からなるものが好ま
しい。仕事関数が大きい材料からなる陽極ほど、ホール
の、発光層への注入効率が高くなる。陽極の材料として
好適な、仕事関数の大きい材料としては、これに限定さ
れないが、たとえばＩＴＯ（インジウム−チン−オキサ
イド）があげられる。

【００６１】この発明の有機エレクトロルミネッセンス
素子の層構成は、とくに限定されないが、陰極として、
上記金属あるいは合金からなる不透明な薄膜を使用し、
かつ陽極として、透明導電膜であるＩＴＯの薄膜を使用
する場合には、単層の発光層上にＩＴＯからなる陽極
を、たとえば真空蒸着法等によって形成すると、その形
成の際に、ＩＴＯ中の酸素によって発光層の成分が酸化
される等の影響があるため、発光層上に形成されるの
は、このような影響の少ない、金属あるいは合金からな
る陰極であるのが好ましい。具体的には、図１に示すよ
うに、基板１の表面に形成された、ＩＴＯからなる陽極
２上に、単層の発光層３、および金属または合金からな
る陰極４を、この順に積層した構成が好ましい。図にお
いて符号Ｂは、素子に駆動電圧を印加する電源である。

【００６２】図の層構成の場合、発光層３からの発光を
素子の外部に取り出すには、基板１が透明でなければな
らない。かかる透明な基板１としては、これに限定され
ないが、たとえばソーダガラス、無アルカリガラス、石
英ガラス等のガラスの板や、あるいはポリエステル、ポ
リスルフォン、ポリエーテルスルフォン等の高分子のシ
ートまたはフィルム等があげられる。

【００６３】上記基板１上に、ＩＴＯからなる陽極２を
形成する方法、および発光層３の上に金属あるいは合金
からなる陰極４を形成する方法としては、従来どおり、
真空蒸着法等の気相成長法が好適に採用される。また、
ＩＴＯからなる陽極２の上に発光層３を形成する方法と
しては、種々の方法が採用できるが、とくに前述したよ
うに、各成分を適当な溶媒中に溶解した塗布液を、陽極
２の表面に塗布し、乾燥させて溶媒を除去する、いわゆ
る溶液塗布法が最も好適に採用される。

【００６４】かかる溶液塗布法では、各成分がいずれ
も、溶媒中に均質に溶解されるため、形成された発光層
３中における、蛍光色素等の低分子の成分の分散性が良
好であり、凝集の発生をより確実に防止できるという効
果がある。また前記のように、複雑かつ高価で、しかも
素子の生産性を低下させる蒸着装置等を必要とせず、よ
り簡単な工程で、効率よく製造することができるととも
に、大面積化も容易である。

【００６５】塗布の方法としては、たとえばスピンコー
ティング法、ディップコーティング法、スプレーコーテ
ィング法等の従来公知の種々の塗布方法が採用される。
また溶媒としては、高分子バインダーと低分子の成分と
を共に溶解しうるものであればとくに限定されないが、
成膜後の塗膜からの除去を考慮すると、比較的沸点の低
い有機溶媒が好ましい。かかる有機溶媒としては、これ
に限定されないが、たとえばジクロロメタン、ジクロロ
エタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、アセト
ン、メタノール、エタノール、四塩化炭素、二硫化炭
素、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、オクタン等があげ
られる。

【００６６】塗膜の乾燥は、溶媒の沸点が低い場合や膜
厚が小さい場合には、室温で風乾させる程度で十分であ
るが、場合によっては加熱乾燥させてもよい。

【００６７】

【実施例】以下に、この発明の有機エレクトロルミネッ
センス素子を、実施例に基づいて説明する。実施例１下記の各成分を、３０ｍｌの１，２−ジクロロメタンに
溶解して塗布液を作製した。

【００６８】（成分）（ｍｇ）ＰＶＫ３００ Bu−ＰＢＤ３００クマリン６０．５ＤＣＭ０．５ＴＰＢ１０一方、シート抵抗１５Ω／□のＩＴＯ（インジウム−チ
ン−オキサイド）コートガラス基板（旭硝子社製、ＩＴ
Ｏ膜厚１５００〜１６００Å）の表面を、界面活性剤、
アセトン、２−プロパノールおよびメタールでこの順に
超音波洗浄した後、酸素プラズマ処理し、さらに紫外線
オゾン処理したものを基材として準備した。

【００６９】そして上記基材のＩＴＯ膜上に、先の塗布
液をディップコーティング法によって塗布し、乾燥させ
て、膜厚約１０００Åの単層の発光層を形成した後、こ
の発光層の上に、アルミニウムとリチウムを共蒸着して
膜厚２０００Å、Al／Li＝９９／１（モル比）のAl／Li
電極層を形成して、図１に示す層構成の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子を作製した。

【００７０】上記有機エレクトロルミネッセンス素子の
ＩＴＯ膜を陽極、Al／Li電極層を陰極として、室温、大
気中で両電極間に直流電場を印加して発光層を発光さ
せ、その発光輝度を、輝度計（ミノルタ社製のＬＳ−１
００）を用いて測定したところ、図２に示す電圧−輝度
特性を示し、２１Ｖの駆動電圧で輝度２６７２cd／ｍ²
の白色発光が観測された。

【００７１】またこの白色発光を、室温下、蛍光光度計
（日立社製のＦ４０１０）を用いて測定したところ、図
３に示すように、波長４００〜７００nmの可視光領域全
体に亘る発光スペクトルが得られた。さらにこの素子
を、不活性雰囲気中で初期輝度１０cd／ｍ²で連続発光
させて、その発光輝度が１cd／ｍ²になるまでの時間を
測定したところ、２５０時間であった。実施例２下記の各成分を、３０ｍｌの１，２−ジクロロメタンに
溶解して作製した塗布液を使用したこと以外は、実施例
１と同様にして、図１に示す層構成の有機エレクトロル
ミネッセンス素子を作製した。

【００７２】（成分）（ｍｇ）ＰＥＳ２００ Bu−ＰＢＤ３００ＴＰＤ１５０クマリン６０．５ＤＣＭ０．５ＴＰＢ８上記有機エレクトロルミネッセンス素子のＩＴＯ膜を陽
極、Al／Li電極層を陰極として、室温、大気中で両電極
間に直流電場を印加して発光層を発光させ、その発光輝
度を、実施例１と同様にして測定したところ、２０Ｖの
駆動電圧で輝度１３００cd／ｍ²の白色発光が観測され
た。

【００７３】またこの素子を、実施例１と同様に、不活
性雰囲気中で初期輝度１０cd／ｍ²で連続発光させて、
その発光輝度が１cd／ｍ²になるまでの時間を測定した
ところ、５００時間であり、実施例１と比べて寿命が約
２倍に向上した。

【００７４】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明の有機エ
レクトロルミネッセンス素子は、発光スペクトルの異な
る複数種の蛍光色素を高分子バインダー中に分散させ
た、電子輸送性およびホール輸送性を有する単層の発光
層を備えている。このためこの発明の有機エレクトロル
ミネッセンス素子は、発光効率、発光輝度ならびに安定
性にすぐれるとともに、三原色によるマルチカラー表示
や白色発光等、様々な発光色を得ることができ、しか
も、より少ない工程数で容易かつ安価に製造できるもの
である。

【００７５】したがってこの発明によれば、低電圧で駆
動でき、かつ大面積で、しかも様々な発光色の発光素子
を実現しうる可能性が高く、この発明は、将来にわたっ
て、表示、照明、ディスプレイ等の分野での利用可能性
が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の有機エレクトロルミネッセンス素子
の、層構成の一例を示す断面図である。

【図２】この発明の実施例１の有機エレクトロルミネッ
センス素子における、電圧−輝度特性を示すグラフであ
る。

【図３】上記実施例１の有機エレクトロルミネッセンス
素子の発光スペクトルを示すグラフである。

【符号の説明】

３発光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上羽良信大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光スペクトルの異なる複数種の蛍光色素
を高分子バインダー中に分散させてなるとともに、電子
輸送性およびホール輸送性を有する、単層の発光層を備
え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】発光層の発光スペクトルが、波長４００〜
７００ｎｍの可視光領域全体にわたるように、複数種の
蛍光色素が組み合わされている請求項１記載の有機エレ
クトロルミネッセンス素子。
【請求項３】発光層が、ホール輸送性を有する高分子バ
インダーとしての、式(1) ：【化１】で表される繰り返し単位を有するポリ−Ｎ−ビニルカル
バゾール中に、複数種の蛍光色素と、電子輸送材料とを
分散させることで構成されている請求項１記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】発光層が、高分子バインダーとしての、式
(2) ：【化２】で表される繰り返し単位を有するポリエーテルサルフォ
ン中に、複数種の蛍光色素と、電子輸送材料と、ホール
輸送材料とを分散させることで構成されている請求項１
記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。