JPH09204982A - 有機薄膜ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光効率を低下させることなく，白色光を得
ることができる有機薄膜ＥＬ素子を提供する。 【解決手段】 印加された電圧によって青色の光を発光
する発光層を備えた第１の発光層と，前記第１の発光層
の一面に一面が重合わされて設けられ，前記青色の光の
一部を吸収して緑色の光の発光するとともに，前記青色
の光の残りを透過させる第２の発光層と，一面が前記第
２の発光層の他面に設けられ，前記青色の光の残りの一
部と前記緑色の光の一部とを吸収して赤色の光を発光す
るとともに，前記緑色の光の残りと前記残りの青色の光
の残りとを透過させる第３の発光層とを備えた有機薄膜
ＥＬ素子において，前記第１，第２，及び第３の発光層
は，この順番で重ね合わされ，前記第１の発光層の他面
から放出される光は白色光である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，有機薄膜エレクト
ロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関し，詳しくは，有機
化合物を含む薄膜を備えたカラーディスプレイのバック
ライト，カラーフィルタ等に用いられる有機薄膜ＥＬ素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，特開平７−１４２１６９号に示さ
れた有機電界発光素子（有機エレクトロルミネッセンス
素子）が知られている。従来の有機ＥＬ素子，特に，有
機薄膜ＥＬ素子５０は，図３に示すように，透明基板５
１上に形成された陽極５２と，その上に形成された正孔
注入・輸送層５３と，その上に形成された発光層５４
と，発光層５４上に形成された緑色発光層５５と，その
上に形成された陰極５６とを備えている。ここで，緑色
発光層５５は，赤色蛍光色素を含有する領域を有する。

【０００３】図４は従来の他の有機薄膜ＥＬ素子６０の
例を示す図である。図４を参照すると，有機薄膜ＥＬ素
子６０は透明基板５１上に設けられた陽極５２と，その
上に形成された正孔注入・輸送層５３と，その上に形成
された発光層５４を備え，この発光層５４は，同一平面
上に配置された青色発光層５７，緑色発光層５８，及び
赤色発光層５９とによって構成されている。

【０００４】図３及び図４に示す有機薄膜ＥＬ素子５
０，６０は，陽極から正孔が，陰極から電子が注入さ
れ，双方のキャリアが再結合することによって生じるエ
ネルギーによって，励起発光する有機発光層を赤色，緑
色，青色の３原色分もしくは緑色層に赤色蛍光色素を含
有させ，それらを積層もしくは平面的に隣接配置するこ
とにより白色発色を得るものである。この有機薄膜ＥＬ
素子５０，６０は，無機ＥＬ素子が２００Ｖの交流を有
するに比べて，直流で数Ｖで駆動できるという利点を有
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，図３に
示す積層法では，電極５２及び５３間に挿入される膜数
が多く，膜厚も増えるので，発光開始電圧・電流が増加
するため，発光効率が低いという欠点を有した。また，
多層積層構造であるため，製造工程が複雑であるという
欠点を有した。

【０００６】また，図４に示す平面配置法では，それぞ
れの発光色の膜５７，５８，及び５９を選択的に形成し
なければならないので製造工程が複雑であるという欠点
を有した。

【０００７】そこで，本発明の技術的課題は，発光効率
を低下させることなく，白色光を得ることができる有機
薄膜ＥＬ素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば，印加さ
れた電圧によって青色の光を発光する第１の発光層と，
前記第１の発光層の一面に一面が対向して設けられ，前
記青色の光の一部を吸収して緑色の光の発光するととも
に前記青色の光の残りを透過させる第２の発光層と，一
面が前記第２の発光層の他面に設けられ，前記緑色の光
の一部と前記残りの青色の光の一部とを吸収して赤色の
光を発光するとともに前記緑色の光の残りと前記残りの
青色の光の残りを透過させる第３の発光層とを備えた有
機薄膜ＥＬ素子において，前記第１，第２，及び第３の
発光層は，この順番で積層され，前記第３の発光層の他
面から放出される光は白色光であることを特徴とする有
機薄膜ＥＬ素子が得られる。

【０００９】また，本発明によれば，前記有機薄膜ＥＬ
素子において，前記第１の発光層は，前記電圧を印加す
る電極間に介在して発光部を構成し，前記第２及び第３
の発光層は，前記発光部に対向形成された光変換部で構
成することを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子が得られる。

【００１０】さらに，本発明によれば，前記いずれかの
有機薄膜ＥＬ素子において，前記発光部と前記光変換部
とは，基板を介して対向形成されていることを特徴とす
る有機薄膜ＥＬ素子が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施の形態による有機薄
膜ＥＬ素子を示す断面図である。図１を参照して，有機
薄膜ＥＬ素子は，透明基板１の一面に形成された陽極２
と，陽極２の他面に一面が接合されて形成された正孔注
入・輸送層３と，正孔注入・輸送層３の他面に一面が接
合されて形成された青色発光層４と，青色発光層４の他
面に一面が接合されて形成された電子注入・輸送層５
と，電子注入・輸送層５に一面が接合されて形成された
陰極６とを備えている。

【００１３】一方，透明基板の他面には，緑色発色層７
の一面が接合され，緑色発色層７の他面には，赤色発色
層８の一面が接合され，赤色発色層８の他面から白色光
を放出する構成となっている。

【００１４】透明基板１は透明材料である石英，ガラス
板，通常基板として用いられるポリエステル，ポリメチ
ルメタクリレート，ポリカーボネート，ポリサルホン等
のプラスチックフィルムやシート等が用いられる。

【００１５】また，陽極２としては，正孔注入障壁の低
減を狙って，仕事関数の小さい材料から選択され，一般
的に透明電極として知られるインジウムチンオキサイド
（ＩＴＯ），ＳｎＯ₂ もしくは，膜厚５０ｎｍ程度の金
（Ａｕ）をスパッタリング，真空蒸着法等によって透明
基板１の一面に形成することができる。

【００１６】また，陰極６としては，電子注入壁の低減
を狙って，仕事関数の小さい材料から選択され，前述の
インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ），ＳｎＯ₂ ，金以
外に，アルミニウム，銀，ニッケル，マグネシウム−銀
合金等をペースト状に塗布あるいは，スパッタリング，
真空蒸着法等によって形成することができる。

【００１７】また，正孔注入・輸送層３は，光透過性を
有する材料からなり，陽極２から注入された正孔を青色
発光層４に輸送するためのものであり，その材料として
は，ｐ型水素化非晶質シリコン，Ｐ型水素化非晶質炭化
シリコン，ｐ型硫化亜鉛，ｐ型セレン化亜鉛を用いるこ
とができるが，これらは，真空蒸着法，ＣＶＤ法，プラ
ズマＣＶＤ法，スパッタ法等のドライ成膜により形成さ
れる。

【００１８】尚，他の正孔注入・輸送層３の材料として
は，公知のＮ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ´−（３−メチ
ルフェニル）−１，１´−ビフェニール−４，４´−ジ
アミン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェ
ニル）シクロヘキサン；４，４´−ビス（Ｎ−（１−ナ
フチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル等の芳香属
アミン系化合物，ヒドラゾン化合物，シラザン化合物，
キナクリドン化合物，などを用いることができるが，ポ
リビニルカルバゾルやポリシラン等の高分子材料を用い
ることができる。これらの材料は，ポリカーボネート，
ポリアクリレート，ポリエステル等のバインダーととと
もに，有機溶剤に溶解後，塗布乾燥することによって形
成されるが，高分子材料以外の有機材料は，前述の無機
材料と同様に，ドライ成膜によっても形成することがで
きる。

【００１９】青色発光層４は，陽極２から正孔注入・輸
送層３を介して輸送された正孔と，陰極６から電子注入
・輸送層５を介して注入された電子との再結合によって
放出されるエネルギーを青色の発光をするもので，この
青色発光層４の材料としては，特開平７−１４２１６９
号公報の化１式に示されるオキサザール金属錯体，同公
報の化２式に示されるジスチリルベンゼン誘導体，同公
報に示されるスチリルアミン含有ポリカーボネート，同
公報化３式に示されるオキサジアゾール誘導体，同公報
の化４式に示されるオキサジアゾール誘導体，同公報に
示されるアゾメチン亜鉛錯体，同公報の化５式及び化６
式に示されるアルミニウム錯体を用いることができ，必
要に応じて，青色蛍光色素をドープすることも可能であ
る。

【００２０】また，特開平３−１５２８９７号公報に示
されているように，１，４−ビス（４−エチルスチリ
ル）ベンゼン，１，４−ビス（２−メチル スチリル）
ベンゼン，１，４−ビス（２，２−ジ−ｐ−トリルビニ
ル）ベンゼン等のスチルベン化合物を用いることができ
る。

【００２１】また，緑色発色層７は，青色発光層からの
青色の発光に励起され，緑色を発光する色素を含み，そ
の材料としては，特開平３−１５２８９７号公報に示さ
れた公知の８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体
等の金属錯体，ナフタルイミド誘導体，チアジアジアゾ
ロピリジン誘導体，ピロロピリジン誘導体，ナフチリジ
ン誘導体等を挙げることができるが，クマリン系緑色蛍
光色素をドープすることもできる。

【００２２】さらに，赤色発光層８は，緑色を吸収して
赤色を発光する色素からなり，その材料としては，特開
平３−１５２８９７号公報に記載の４−ジシアノメチレ
ン−２メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリン）
−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）等のジシアニン系色素；１−
エチル−２−（４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−
１，３−ブタジエニル）−ピリジウム−パーコラレイト
（ピリジン１）等しいのピリジン系色素；ローダミン
Ｂ，ローダミン６Ｇ等のキサンテン系色素；他にオキサ
ジン系や，特開平７−１４２１６９号公報に例示されて
いる通り，クマリン色素，アクリジン色素，その他の縮
合芳香族環色素，例えば，フェノキサゾン，フェノキサ
ゾン族６６０等が使用できうる。

【００２３】また，電子注入・輸送層５としては，公知
のｎ−型水素化非晶質シリコンなか，ｎ型硫化亜鉛，ｎ
型セレン化亜鉛等が挙げられる。さらには，特開平７−
１４２１６９号公報の化７式及び化８式で示される化合
物も使用することができる。

【００２４】図１に示す有機薄膜ＥＬ素子は，透明基板
１にスパッタによりＩＴＯ薄膜を形成し，さらにその上
に，Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−Ｎ，Ｎ´−ビス（α−ナフ
チル）−１，１´−ビフェニル−４，４´−ジアミン
（α−ＮＰＤと呼ぶ）を蒸着法によって形成し，その上
に真空蒸着法により，ＰＥＳＢ（１，４−ビス（４−エ
チルスチリル）ベンゼンを蒸着し，さらに，その上に電
子注入層としてアルミキノリンを真空蒸着法で形成し，
その上に，真空蒸着法により陰極６としてマグネシウム
−銀合金薄膜を形成した。また，透明基板１の他面に，
緑色発光層としてクマリン及び赤色発光層（ＤＣＭ）を
夫々樹脂混合して，塗布，乾燥によって形成した。

【００２５】図２は本発明の第２の実施の形態による有
機薄膜ＥＬ素子を示す断面図である。図２を参照して，
第２の実施の形態による有機薄膜ＥＬ素子は，透明基板
１上に形成された赤色発色層８と，赤色発色層８上に形
成された緑色発色層７と，緑色発色層７上に形成された
と陽極２と，陽極２上に形成された正孔注入・輸送層３
と，正孔注入・輸送層３上に形成された青色発光層４
と，青色発光層４上に形成された電子注入・輸送層５
と，電子注入・輸送層５上に形成された陰極６とを備え
ている。

【００２６】第２の実施の形態による有機薄膜ＥＬ素子
は，第１の実施の形態とは，次の点で異なっている。即
ち，第１の実施の形態による有機薄膜ＥＬ素子は，基板
の外面に緑色発色層７と，赤色発色層８とが積層形成さ
れているのに対して，第２の実施の形態による有機薄膜
ＥＬ素子は，基板の内側に，緑色発色層７と，赤色発色
層８とが積層形成されている点で異なる。第２の実施の
形態による各層材料は，第１の実施の形態と同様であ
る。

【００２７】本発明の一実施の形態においては，正孔／
電子の再結合エネルギーで励起発光する層は，最もエネ
ルギーの高い青色発光層のみとし，この青色光が出射す
る側の電気的には分離された面に青色の光エネルギーを
吸収して緑色に発光する層と，緑〜青色の光エネルギー
を吸収して赤色に発光する層とを順に積層することによ
って形成されているので，エネルギー効率を高めること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上，説明したように，本発明によれ
ば，電気エネルギーを必要とするＥＬによる発光は，青
色発光層のみで，他の色はＰＬによって発光するので，
一つのＥＬ層にドーパントとして夫々の色素添加した場
合に，この色素がエネルギーのトラップになるが，これ
に比較して，発光効率を低下させることがない有機薄膜
ＥＬ素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による有機薄膜ＥＬ
素子を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による有機薄膜ＥＬ
素子を示す断面図である。

【図３】従来技術１による有機薄膜ＥＬ素子を示す断面
図である。

【図４】従来技術２による有機薄膜ＥＬ素子を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 陽極 ３ 正孔注入・輸送層 ４ 青色発光層 ５ 電子注入・輸送層 ６ 陰極 ７ 緑色発色層 ８ 赤色発色層 ５０ 有機薄膜ＥＬ素子 ５１ 透明薄板 ５２ 陽極 ５３ 正孔注入・輸送層 ５４ 発光層 ５５ 緑色発光層 ５６ 陰極 ５７ 青色発光層 ５８ 緑色発光層 ５９ 赤色発光層 ６０ 有機薄膜ＥＬ素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加された電圧によって青色の光を発光
   する第１の発光層と，前記第１の発光層の一面に一面が
   対向して設けられ，前記青色の光の一部を吸収して緑色
   の光の発光するとともに前記青色の光の残りを透過させ
   る第２の発光層と，一面が前記第２の発光層の他面に設
   けられ，前記緑色の光の一部と前記残りの青色の光の一
   部とを吸収して赤色の光を発光するとともに前記緑色の
   光の残りと前記残りの青色の光の残りを透過させる第３
   の発光層とを備えた有機薄膜ＥＬ素子において，前記第
   １，第２，及び第３の発光層は，この順番で積層され，
   前記第３の発光層の他面から放出される光は白色光であ
   ることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の有機薄膜ＥＬ素子におい
   て，前記第１の発光層は，前記電圧を印加する電極間に
   介在して発光部を構成し，前記第２及び第３の発光層
   は，前記発光部に対向形成された光変換部で構成するこ
   とを特徴とする有機薄膜ＥＬ素子。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の有機薄膜ＥＬ素子
   において，前記発光部と前記光変換部とは，基板を介し
   て対向形成されていることを特徴とする有機薄膜ＥＬ素
   子。