JPH11204263A

JPH11204263A - 電界発光素子

Info

Publication number: JPH11204263A
Application number: JP10014749A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kusuno; 哲也楠野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で黄色〜赤色の表示が行える電界
発光素子を提供する。【解決手段】電界発光素子１１は、ガラス基板１２上
に、順次、透明なアノード電極１３、正孔輸送層１４、
発光層１５、電子輸送層１６、カソード電極１７を積層
した構造を有する。発光層１５は、ジンクビス（2-（2-
ベンゾチアゾリル）フェノキシド）とルブレンとが混合
されてなる。このような構成としたことにより、正孔輸
送層１４と電子輸送層１６とから注入された正孔と電子
とが発光層１５内で再結合してジンクビス（2-（2-ベン
ゾチアゾリル）フェノキシド）とルブレンを励起するこ
とにより、黄色〜赤色の発光を行わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電界発光素子に
関し、さらに詳しくは、赤色や白色等の発光を行う電界
発光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界発光素子には、無機材料からなる無
機電界発光素子と有機材料からなる有機電界発光素子が
あり、従来、有機電界発光素子としては、基板の上に、
順次、アノード電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送
層、カソード電極が積層された構成のものがある。この
電界発光素子では、十分な発光強度をもつ赤色発光有機
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料が未だ開発され
ておらず、発光色としては主に青色ないしは緑色であっ
た。このため、黄色表示もしくは赤色表示を行うには、
青色発光素子や緑色発光素子に対して、これらの波長域
の光を吸収して黄色発光や赤色発光を行う機能を有する
変換層を用いたり、カラーフィルタを用いて所望の色表
示が行われていた。この他に、従来の有機電界発光素子
としては、上記した電界発光素子において発光層を省略
したものなどが知られている。

【０００３】また、従来では、単色波長領域で発光する
有機ＥＬ素子の発光を上記した変換層を用いて赤や緑な
どの波長領域の発光に変換し、このようにして得られた
複数の発光色を用いて混色するなどの手法が行われてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、電界発光素子に黄色もしくは赤色表示を行わせた
り、白色表示を行わせるには、電界発光素子自体の構成
が複雑になるという問題があった。

【０００５】この発明が解決しようとする第１の課題
は、簡単な構造で黄色もしくは赤色表示が行える電界発
光素子を得るにはどのような手段を講じればよいかとい
う点にある。また、この発明が解決しようとする第２の
課題は、簡単な構造で白色表示が行える電界発光素子を
得るにはどのような手段を講じればよいかという点にあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
一対の電極間に有機発光材料層を備える電界発光素子で
あって、前記有機発光材料層は、ジンクビス（2-（2-ベ
ンゾチアゾリル）フェノキシド）とルブレンとが混合さ
れてなることを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の発明では、有機発光材料層
に、十分な発光強度をもつ黄色〜赤色のＥＬ発光を行わ
せることが可能となる。このため、従来から発光が可能
な青色発光と緑色発光と赤色発光とを組み合わせること
で、カラーフィルタなど用いずにカラー表示を行うこと
が可能となる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
界発光素子であって、前記有機発光材料層は、ジンクビ
ス（2-（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシド）とルブレ
ンとが質量比２：１〜１０００：１で混合されてなるこ
とを特徴とする。このような質量比で配合することによ
り、有機発光材料層に黄色〜赤色の発光を有効に起こさ
せることが可能となる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２に記載の電界発光素子であって、前記有機発光材料
層は、正孔輸送性材料層と電子輸送性材料層との間に介
在されていることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明では、有機発光材料層
への正孔輸送効率と電子輸送効率を、それぞれ正孔輸送
性材料層と電子輸送性材料層とで高める作用があり、発
光効率の高い電界発光素子を実現することが可能とな
る。

【００１１】請求項４記載の発明は、一対の電極間に正
孔輸送性材料層と電子輸送性材料層とが接合して介在さ
れた電界発光素子であって、前記電子輸送性材料層は、
ベリリウムビス（2-（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシ
ド）を主成分とすることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明では、ベリリウムビス
（2-（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシド）が電子輸送
性材料層と正孔輸送性材料層との界面での電子と正孔の
再結合に伴い励起されることにより、発光スペクトルの
半値幅の広い（１００ｎｍ以上）のブロードな発光を行
うため、白色に近い発光を行うことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る電界発光素
子の詳細を図面に示す各実施形態に基づいて説明する。（実施形態１）図１は本発明に係る電界発光素子の実施
形態１を示す断面図である。同図中１１は電界発光素子
であり、この電界発光素子１１は、ガラス基板１２の上
に、順次、ＩＴＯ（indium tin oxide）でなるアノード
電極１３、例えばN,N’-ジフェニル-N,N’-ビス（3-メ
チル）-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（以下、ＴＰ
Ｄという）やN,N’-ジ（α-ナフチル）-N,N’-ジフェニ
ル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（以下、α−ＮＰ
Ｄという）でなる正孔輸送層１４、ジンクビス（2-（2-
ベンゾチアゾリル）フェノキシド）（以下、ジンクＢＴ
Ｚという）と5,6,11,12-テトラフェニルナフタセン（以
下、ルブレンという）とを質量比２：１〜１０００：１
の割合で共蒸着してなる発光層１５、トリス（8-キノリ
ノレート）アルミニウム錯体（以下、Ａｌｑ３という）
でなる電子輸送層１６、Ｍｇ-Ｉｎ等のＭｇ合金でなる
カソード電極１７が積層されて構成されている。なお、
ジンクＢＴＺとルブレンは、下記の構造式で表すことが
できる。

【００１４】

【化１】

【００１５】

【化２】

【００１６】また、本実施形態の電界発光素子１１は、
アノード電極１３とカソード電極１７とにスイッチ１８
を介して直流電源１９が接続されている。なお、本実施
形態の電界発光素子１１では、直流電源１９を用いたが
交流電源を接続する構成とすることも可能である。

【００１７】このような構成の電界発光素子１１では、
スイッチ１８をオンにすることにより、直流電源１９か
らアノード電極１３を介して正孔輸送層１４へ正孔が注
入され、カソード電極１７を介して電子輸送層１６へ電
子が注入され、これら正孔と電子とが発光層１５を発光
中心として再結合してＥＬ発光を起こす。この発光波長
は、発光層１５に含まれるジンクビス（2-（2-ベンゾチ
アゾリル）フェノキシド）とルブレンの発光波長と混合
比によって、１次的に規定され、黄色から赤色にかけて
の波長帯域を中心とする発光が得られる。このように、
本実施形態の電界発光素子１１では、黄色から赤色にか
けての表示光を得ることができるため、この電界発光素
子１１と、従来の青色発光を起こす電界発光素子と、緑
色発光を起こす電界発光素子とを組み合わせることによ
り、カラーフィルタや色変換層を用いずにＲＧＢのそれ
ぞれの発光を行う画素部をもつカラー表示電界発光素子
を構成することが可能となる。

【００１８】以上、実施形態１について説明したが、例
えば実施形態１とは逆に、ガラス基板１２上に、順次、
カソード電極１７、電子輸送層１６、発光層１５、正孔
輸送層１４、アノード電極１３を積層する構成とするこ
とも勿論可能である。

【００１９】（実施形態２）図２は、本発明に係る電界
発光素子の実施形態２を示す断面図である。本実施形態
の電界発光素子１１は、ガラス基板１２の上に、順次、
アノード電極１３、正孔輸送層１４、電子輸送層１６、
カソード電極１７が積層されて構成されている。アノー
ド電極１３は、ＩＴＯで形成されている。正孔輸送層１
４は、α-ＮＰＤで厚さが３０ｎｍ程度になるように蒸
着により形成されている。なお、この正孔輸送層１４と
しては、α-ＮＰＤの他にメチルＴＰＤを用いてもよ
い。また、電子輸送層１６は、下記の構造式で示される
ベリリウムビス（2-（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシ
ド）（以下、ＢｅＢＴＺという）を主成分とする有機電
子輸送材料を蒸着などの方法により、厚さが７０ｎｍ程
度となるように形成されている。カソード電極１７は、
Ｍｇ-Ｉｎ（３０：１）で形成されている。

【００２０】

【化３】

【００２１】本実施形態の電界発光素子１１において
は、図２に示すように直流電源１９をスイッチ１８を介
してオンにすることにより、アノード電極１３から正孔
輸送層１４へ正孔が注入され、カソード電極１７から電
子輸送層１６へ電子が注入される。そして、正孔輸送層
１４と電子輸送層１６との界面で正孔と電子が再結合し
てＥＬ発光を起こす。このときの発光波長は、正孔輸送
層１４と電子輸送層１６に含まれるＥＬ発光材料の発光
波長によって１次的に規定される。図３（Ａ）、（Ｂ）
は、カソード電極１７の厚さを１６０ｎｍとしたときの
α-ＮＰＤでなる正孔輸送層とＢｅＢＴＺを主成分とす
る電子輸送層とを接合してなる電界発光素子に８Ｖの直
流電圧を印加したときの発光スペクトルを示すグラフ及
び電圧−輝度、効率特性を示すグラフである。また図４
（Ａ）、（Ｂ）は、カソード電極１７の厚さを５００ｎ
ｍとしたときのα-ＮＰＤでなる正孔輸送層とＢｅＢＴ
Ｚを主成分とする電子輸送層とを接合してなる電界発光
素子に７Ｖの直流電圧を印加したときの発光スペクトル
を示すグラフ及び電圧−輝度、効率特性を示すグラフで
ある。この電界発光素子は、接合界面にルブレンをドー
プしていないものを用いているが、正孔輸送層１４と電
子輸送層１６との接合界面にルブレンをドープすること
により黄色から赤にかけての発光色が加わり、発光波長
域がブロードになるため白色発光することができる。

【００２２】以上、本実施形態について説明したが、色
度調整のためのドーパントを電子輸送層１６に添加する
構成としてもよい。また、ガラス基板１２に対して、各
層の配置を上下逆にした構成としてもよい。さらに、本
実施形態では直流電源を用いたが、交流電源を用いる構
成とすることも可能である。

【００２３】（実施形態３）図５は、本発明に係る電界
発光素子の実施形態３を示す断面図である。本実施形態
の電界発光素子は、白色発光をカラーフィルタを用いて
マルチカラー表示やフルカラー表示を可能にしている。
図中２１は電界発光素子であり、透明なガラス基板２２
の上に、所定の画素配列に応じてＲ、Ｇ、Ｂのカラーフ
ィルタ２３が配設されている。カラーフィルタ２３の上
にはストライプ状に、ＩＴＯでなる複数のアノード電極
２４が形成されている。カラーフィルタ２３及びアノー
ド電極２４の上には、例えばα-ＴＰＤでなる正孔輸送
層２５が形成されている。さらに、正孔輸送層２５の上
には、ＢｅＢＴＺを主成分とする電子輸送層２６が形成
されている。そして、電子輸送層２６の上には、上記し
たアノード電極２４と交差してＸ−Ｙマトリクスを構成
する複数のカソード電極２７がＭｇ-Ｉｎで形成されて
いる。アノード電極２４とカソード電極２７との交差す
る部分が画素領域となり、それぞれの画素領域がカラー
フィルタ２３の各部分に対応するように設定されてい
る。

【００２４】本実施形態では、アノード電極２４とカソ
ード電極２７とに電圧が印加されるとこれらの交差する
部分の正孔輸送層２５にアノード電極２４から正孔が注
入され、電子輸送層２６にカソード電極２７から電子が
注入される。そして、これら正孔と電子とが再結合する
ことにより、当該画素領域から発光が起こる。本実施形
態では、電子輸送層２６が主にＢｅＢＴＺで構成されて
いるため、白色光が発光するが、各分光特性を有するカ
ラーフィルタ２３を通過することにより、カラーフィル
タ２３に応じてＲ、Ｇ、Ｂの表示光が透明なガラス基板
２２側に出射する。このように、本実施形態では、簡単
な構成でマルチカラー表示／フルカラー表示が可能にな
る。なお、本実施形態において、電子輸送層２６と正孔
輸送層２５との界面にルブレンをドープする構成として
もよい。

【００２５】（実施形態４）図６は、本発明に係る電界
発光素子の実施形態４を示す断面図である。本実施形態
の電界発光素子２１では、例えばプラスチックでなる不
透明な基板２８の上に、カソード電極２７をストライプ
状に形成し、その上に電子輸送層２６、正孔輸送層２５
を積層し、さらに正孔輸送層２５の上にカソード電極２
７に垂直に交差するアノード電極２４が複数形成されて
いる。そして、アノード電極２４の上には、各画素領域
に対応する色配列をもつカラーフィルタ２３が形成され
ている。このような構成の電界発光素子２１では、上記
した実施形態３とは逆に基板２８と反対の方向へ表示光
が出射される。本実施形態における作用・効果は、上記
した実施形態３を同様である。なお、本実施形態におい
ても、電子輸送層２６と正孔輸送層２５との界面にルブ
レンをドープする構成としてもよい。

【００２６】（実施形態５）図７は、本発明に係る電界
発光素子の実施形態５を示す断面図である。本実施形態
では、ガラス基板２２の上に、順次、アノード電極２
４、正孔輸送層２５、電子輸送層２６、透明カソード電
極２９が形成され、透明カソード電極２９の上にカラー
フィルタ２３Ａを配置し、ガラス基板２２の下面にもカ
ラーフィルタ２３Ｂが配置されている。なお、透明カソ
ード電極２９は、例えば膜厚の極薄いＡｌＩｎ膜や、ｎ
型のドープトアモルファスシリコン膜などを用いること
ができる。このような構成としたことにより、本実施形
態では両面側でのカラー表示が可能となる。なお、本実
施形態においても、電子輸送層２６と正孔輸送層２５と
の界面にルブレンをドープする構成としてもよい。

【００２７】以上、実施形態１〜実施形態５について説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。例
えば、上記した実施形態３〜実施形態５ではアノード電
極とカソード電極とがＸ−Ｙマトリクス状に形成された
構成であるが、共通電極とＴＦＴ等に接続された画素電
極とを備える構成としてもよい。また、正孔輸送層の材
料としては、α-ＴＰＤの外にｍ-メチルＴＰＤなど各種
の正孔輸送性有機材料を用いることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、簡単な構造で黄色もしくは赤色表示が行え
る電界発光素子を実現するという効果がある。また、こ
の発明によれば、簡単な構造で白色表示が行える電界発
光素子を実現することが可能となり、製造歩留まりを向
上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界発光素子の実施形態１を示す
断面図。

【図２】本発明に係る電界発光素子の実施形態２を示す
断面図。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態２のカソード電極
が１６０ｎｍのときの発光スペクトルの特性を示すグラ
フ。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態２のカソード電極
が５００ｎｍのときの発光スペクトルの特性を示すグラ
フ。

【図５】本発明に係る電界発光素子の実施形態３を示す
断面図。

【図６】本発明に係る電界発光素子の実施形態４を示す
断面図。

【図７】本発明に係る電界発光素子の実施形態５を示す
断面図。

【符号の説明】

１１電界発光素子１２ガラス基板１３アノード電極１４正孔輸送層１５発光層１６電子輸送層１７カソード電極２１電界発光素子２２ガラス基板２３、２３Ａ、２３Ｂカラーフィルタ２４アノード電極２５正孔輸送層２６電子輸送層２７カソード電極２８基板２９透明カソード電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の電極間に有機発光材料層を備える
電界発光素子であって、前記有機発光材料層は、ジンク
ビス（2-（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシド）とルブ
レンとが混合されてなることを特徴とする電界発光素
子。
【請求項２】前記有機発光材料層は、ジンクビス（2-
（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシド）とルブレンとが
質量比２：１〜１０００：１で混合されてなることを特
徴とする請求項１記載の電界発光素子。
【請求項３】前記有機発光材料層は、正孔輸送性材料
層と電子輸送性材料層との間に介在されていることを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の電界発光素子。
【請求項４】一対の電極間に正孔輸送性材料層と電子
輸送性材料層とが接合して介在された電界発光素子であ
って、前記電子輸送性材料層は、ベリリウムビス（2-
（2-ベンゾチアゾリル）フェノキシド）を主成分とする
ことを特徴とする電界発光素子。