JP2001257076A - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三重項発光材料を有機ホスト材料、特に非共
役高分子中にドーピングすることにより、熱安定性等の
信頼性、高輝度領域での高効率化を同時に可能とする有
機ＥＬ素子を実現する。 【解決手段】 ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
れらの電極間に有機ホスト材料とドーパントからなる発
光層を有し、前記有機材料が非共役高分子材料であり、
前記ドーパントは３重項状態からの燐光発光が可能な有
機金属錯体であり、少なくともメンデレエフ周期律表の
VIII族に属する金属イオンを含有する構成の有機ＥＬ素
子とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機材料を用い、エ
レクトロルミネッセンス（ＥＬ）による発光・表示機能
を有する有機ＥＬ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子は、ホール注入電極トリフ
ェニルジアミン（ＴＰＤ）などの低分子のホール輸送性
材料を真空蒸着法等により薄膜とし、その上にアルミキ
ノリノール錯体（Alq3 ）などの低分子の蛍光物質を発
光層として積層し、さらにＭｇなどの仕事関数の小さな
金属電極（電子注入電極）を形成した基本構成を有する
素子で、１０Ｖ前後の電圧で数千から数万cd／m² とき
わめて高い輝度が得られることで注目されている。

【０００３】一方で、高分子材料を用いた有機ＥＬ素子
も報告されている。高分子材料を用いることにより、抵
分子材料で問題となる熱安定性の向上、塗布によるプロ
セスの簡略化等が可能となり、欧米を中心に研究開発が
盛んである。

【０００４】高分子有機ＥＬ素子は共役高分子を用いた
π共役型と非共役高分子中に色素を分散した分子分散型
に大別する事ができる。π共役型は、ケンブリッジ大学
による発表（Nature 347,539-541,1990）以来、主に欧
米を中心に研究され、現在では一昔前の低分子蒸着系に
匹敵する高輝度の素子の作成も可能になってきた。しか
しながら、π共役系の材料は、基本的に電流を流しやす
い材料である為、低い電圧で発光させる事が可能である
が、逆に数千〜数万cd／m² といった高輝度領域での効
率は低く、発熱も激しい。このため、デューティ（Dut
y）駆動が必要となるパッシプマトリクスディスプレイ
等に用いることが難しい。

【０００５】一方で分子分散型は、１８８３年（Polyme
r,Vol,24,748-754,1983）と報告は早く、歴史的にも長
いが、低分子型、π共役型と比較すると１／１０以下程
度の特性しか得られていなかった。

【０００６】ところで、従来の有機ＥＬ素子では発光材
料からの蛍光を利用している。材料が励起状態にあると
きには、一重項状態が２５％、三重項状態が７５％を占
めるため、従来の有機ＥＬ素子においては、三重項状態
のエネルギーは熱となり発光には寄与しない。

【０００７】この三重項状態のエネルギーをＥＬ発光に
利用しようという試みがHoshino等により行われている
（Appl.Phys.Lett.69,224-226(1996)）。さらにプリン
ストン大学のグループにより、より効率の良い素子が作
成されている（Nature 395,151-154,1998）。この三重
項発光材料を用いた素子は、従来の一重項からのみの発
光を利用する有機ＥＬ素子に比べて数倍の輝度、効率を
示す事が報告されている。しかしながら、低分子材料を
用いた蒸着法により作成された素子であるため、熱安定
性等の信頼性がとれない、複雑な素子構成であるためプ
ロセスが複雑である等の問題がクリアできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、三重
項発光材料を有機ホスト材料、特に非共役高分子中にド
ーピングすることにより、熱安定性等の信頼性、高輝度
領域での高効率化を同時に可能とする有機ＥＬ素子を実
現することである。

【０００９】

【作用】分子同士が会合しやすく、エキシマーを形成し
やすいπ共役高分子中へ三重項発光材料のドーピングを
行うと、エキサイプレックスの形成や、再結合により、
得られたエネルギーがπ共役高分子同士により形成され
るエキシマレーへ移動してしまうことにより、三重項発
光材料から効果的に光を取り出す事ができなかった。一
方で有機ホスト材料、特にカルバゾールユニットを持つ
好ましくは非共役高分子では、エキサイプレックスを形
成せずに効果的に光を取り出すことが可能であり、輝
度、発光効率は、従来の素子の１０倍にも達した。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の有機ＥＬ素子は、ホール
注入電極と、電子注入電極と、これらの電極間に有機ホ
スト材料とドーパントからなる発光層を有し、前記有機
材料は非共役系の高分子材料であり、前記ドーパントは
３重項状態からの燐光発光が可能な有機金属錯体であ
り、少なくともメンデレエフ周期律表のVIII族に属する
金属イオンを含有するものである。

【００１１】このように、発光層を形成する有機ホスト
材料に、好ましくはカルバゾール基を有する非共役系の
高分子材料を用い、これに３重項状態からの燐光発光が
可能なVIII族に属する金属イオンを含有する有機金属錯
体をドーピングすることにより、極めて効率のよい発光
を行うことができる。

【００１２】有機ホスト材料としては、電荷輸送性を有
し、特にホール輸送性を有するものが好ましい。

【００１３】また、この高分子材料は、特にカルバゾー
ル基を有することが好ましい。具体的には、下記一般式
（Ｉ）で表されるカルバゾール化合物を挙げることがで
きる。

【００１４】

【化１】

【００１５】上記式（Ｉ）において、Ｒ¹ ，Ｒ² は水
素、または炭素数１〜１８のアルキル基を表し、Ｘは１
〜３環のフェニル基、またはアルキレン基を表す。式
（Ｉ）で表される化合物の分子量は、好ましくはＭｗ＝
１０，０００〜１００，０００である。Ｒ¹ ，Ｒ² はさ
らに置換基を有していてもよい。

【００１６】また、下記式（II）で表されるカルバゾー
ル化合物であってもよい。

【００１７】

【化２】

【００１８】上記式（II）において、Ｒ³ ，Ｒ⁴ は水
素、または炭素数１〜１８のアルキル基を表し、Ｙは１
〜３環のフェニル基、アルキレン基、またはキシリレン
基を表し、Ａｒは１〜４環のフェニル基を表し、特にベ
ンゼン、アントラセン、ナフタセン誘導体が好ましい。
Ｒ³ ，Ｒ⁴ およびＹ，Ａｒはそれぞれさらに置換基を有
していてもよい。

【００１９】Ｘ、Ａｒで表されるフェニル基としては、
特に単環のフェニル基が好ましい。

【００２０】式（Ｉ）で表される有機ホスト材料である
非共役系ポリマーとしては、特に下記式に示す繰り返し
単位を有する高分子化合物が好ましい。

【００２１】

【化３】

【００２２】上記式において、好ましくはＭｗ＝１０，
０００〜１００，０００である。このような非共役系高
分子材料と、前記金属錯体を組み合わせることにより、
その効果をより一層高めることができる。

【００２３】式（II）で表される有機ホスト材料として
は、特に下記に示すものが好ましい。

【００２４】

【化４】

【００２５】

【化５】

【００２６】

【化６】

【００２７】このような、有機ホスト材料のエネルギー
ギャップＥg は２．４eV以上、特に２．９〜３．６eV以
上が好ましい。

【００２８】本発明において、上記有機ホスト材料に３
重項状態から燐光発光可能な化合物をドーピングする。
燐光発光可能な有機化合物としては、３重項状態から燐
光発光可能な有機金属錯体であって、少なくともメンデ
ルの周期律表VIII族、つまりＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，
Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，ＩｒおよびＰｔから選択される金属
イオン、好ましくはＩｒまたはＰｔイオンを含有する金
属錯体である。

【００２９】このような金属錯体としては、配位子とし
て下記［化７］、［化８］で示されるものが好ましい。
なお、下記式においてＭは上記の中心金属を表わし、Ｒ
₁₀₁およびＲ₁₀₂は特に限定されるものではないが、好ま
しくは炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基であ
る。

【００３０】

【化７】

【００３１】

【化８】

【００３２】このような錯体の具体的な構造としては、
例えば下記に示すものが挙げられる。

【００３３】

【化９】

【００３４】

【化１０】

【００３５】

【化１１】

【００３６】

【化１２】

【００３７】

【化１３】

【００３８】

【化１４】

【００３９】また、下記に示す白金錯体（2,3,7,8,12,1
3,17,18-Octaethyl -21H,23H-porphine platinum ）等
も好ましく、これらの中では特にイリジウム錯体：トリ
ス（２−フェニルピリジン）イリジウム〔Ir(ppy)3〕が
好ましい。なお、下記式においてＭは上記中心金属を表
し、特にＰｔが好ましい。

【００４０】

【化１５】

【００４１】これらの金属錯体の発光層における含有率
は、全成分に対し好ましくは０．１〜１０ mol％、特に
１〜１０ mol％である。

【００４２】上記有機ホスト材料は電荷輸送性、好まし
くはホール輸送性を有する材料である。有機ホスト材料
がホール輸送性を有するとき、発光層に電子輸送性材料
を混合してもよい。電子輸送性材料としては、従来の蒸
着系に用いられている低分子の有機化合物が使用可能で
あるが、高分子材料でもよい。

【００４３】具体的には、ＡｌＱ3（トリス（８−ヒド
ロキシ−キノリノ）アルミニウム）、ＢｅＱ2（ビス
（８−ヒドロキシ−キノリノ）ベリリウム）、Ｚｎ（Ｂ
ＯＺ）2（亜鉛−ビス−ベンゾキサゾール）、Ｚｎ（Ｂ
ＴＺ）2（亜鉛−ビス−ベンゾチアゾール）、Ｅｕ（Ｄ
ＢＭ）3（Ｐｈｅｎ）（トリス（１，３−ジフェニル−
１，３−プロパンジオノ）（モノフェナントロリン）ユ
ーロピウム（III））、ＰＢＤ（２−（４−ビフェニ
ル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，
３，４−オキサジアゾール）、Ｂｕｔｙｌ−ＰＢＤ（２
−ビフェニル−５−（パラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニ
ル)−１，３，４−オキサジアゾール）、ＴＡＺ（１−
フェニル−２−ビフェニル−５−パラ−ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェニル−１，３，４−トリアゾール）等の１種以上
を挙げることができる。

【００４４】このような電子輸送性材料の含有率は、発
光層の全成分に対し１０〜５０質量％、特に２０〜４０
質量％が好ましい。

【００４５】上記発光層は、単独で形成されていてもよ
いし、複数層で構成されていてもよい。複数層で構成さ
れている場合には、ホール輸送性の層と電子輸送性の層
を別個に形成してもよい。また、膜厚方向に前記有機ホ
スト材料、あるいはその他の構成材料が濃度勾配を有し
ていてもよい。複数層有する場合や濃度勾配を有する場
合には、陰電極側に電子輸送性材料が、ホール注入電極
側にホール輸送性材料が多く存在するようにするとよ
い。

【００４６】発光層に用いる材料の電荷輸送能について
は、ホールドリフトモービリティーで、１０^-2 〜１０
^-5 cm² ／Ｖｓが好ましく、より好ましくは１０^-3 ｃｍ
² ／Ｖｓ以上である。また室温暗電導性で、１０^-11 〜
１０^-9 Scm^-1 が好ましく、より好ましくは１０^-10 Scm
^-1 以上である。

【００４７】本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電極
と、上記発光層との間に電極界面改善層を有していても
よい。

【００４８】電極界面改質層としては、ポリジオキシチ
オフェン類を含有する有機高分子層が好ましい。

【００４９】上記ポリジオキシチオフェン類は、好まし
くはポリアニオンの存在下でカチオン帯電していて、式
（III）で表される構造単位を含有するものである。

【００５０】

【化１６】

【００５１】［式中、Ａ¹ およびＡ² は、互いに独立し
て各々、置換もしくは未置換の炭素数１〜１４のアルキ
ル基を表すか、あるいは一緒になって置換もしくは未置
換の炭素数１〜１４のアルキレンを形成しており、そし
てｎは、２から１０，０００、好適には５から５０００
の整数を表す］

【００５２】好適なカチオン性ポリジオキシチオフェン
類は下記式（IIIａ）または（IIIｂ）で表される構造単
位を含有するものである。

【００５３】

【化１７】

【００５４】［式中、Ｒ¹¹ およびＲ¹² は、互いに独立
して、水素、置換もしくは未置換の炭素数１〜１８のア
ルキル基、好適には炭素数１〜１０、特に炭素数１〜６
のアルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基、好適に
は炭素数２〜８のアルケニル基、炭素数３〜７のシクロ
アルキル基、好適にはシクロペンチル基またはシクロヘ
キシル基、炭素数７〜１５のアラルキル基、好適にはフ
ェニル−炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜１０の
アリール基、好適にはフェニル基またはナフチル基、炭
素数１〜１８のアルキルオキシ基、好適には炭素数１〜
１０のアルキルオキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ
基、ｎ−もしくはイソ−プロポキシ基など、または炭素
数２〜１８のアルキルオキシエステル基を表し、そして
Ｒ¹³ 、Ｒ^{1 4} は、互いに独立して、両方ともが同時では
ないが水素を表すか、あるいは各々が少なくとも１個の
スルホネート基で置換されている炭素数１〜１８のアル
キル基、好適には炭素数１〜１０、特に炭素数１〜６の
アルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基、好適には
炭素数２〜８のアルケニル基、炭素数３〜７のシクロア
ルキル基、好適にはシクロペンチル基またはシクロヘキ
シル基、炭素数７〜１５のアラルキル基、好適にはフェ
ニル−炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜１０のア
リール基、好適にはフェニルまたはナフチル基、炭素数
１〜１８のアルキルオキシ基、好適には炭素数１〜１０
のアルキルオキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ基、
ｎ−もしくはイソ−プロポキシ基など、または炭素数２
〜１８のアルキルオキシエステル基を表し、ｎは、２か
ら１０，０００、好適には５から５０００の数を表す］

【００５５】特に好適には、下記の式（IIIａ−１）ま
たは（IIIｂ−１）で表される少なくとも１種のカチオ
ン性もしくは帯電していない導電性化合物を含有する。

【００５６】

【化１８】

【００５７】［式中、Ｒ¹⁵ は、上記Ｒ¹³ 、Ｒ¹⁴ と同
義であり、ｎは、２から１０，０００、好適には５から
５０００の整数を表す］エレクトロクロミックポリジオ
キシチオフェンを含める。

【００５８】上記ポリアニオンは、高分子カルボン酸、
例えばポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸またはポリ
マレイン酸などのアニオン、または高分子スルホン酸、
例えばポリスチレンスルホン酸およびポリビニルスルホ
ン酸などのアニオンである。このようなポリカルボン酸
およびポリスルホン酸は、また、ビニルカルボン酸およ
びビニルスルホン酸と他の重合性モノマー類、例えばア
クリル酸エステルおよびスチレンなどから作られた共重
合体であってもよい。

【００５９】対イオンとしてポリスチレンスルホン酸の
アニオンが特に好適である。

【００６０】上記ポリアニオンを与えるポリ酸の分子量
を好適には１０００から２，０００，０００、特に好適
には２０００から５００，０００にする。このようなポ
リ酸またはそれらのアルカリ金属塩、例えばポリスチレ
ンスルホン酸およびポリアクリル酸などは商業的に入手
可能であるか、あるいは公知の方法で調製可能である
（例えばＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ，Ｍｅｔｈｏｄｅｎ
ｄｅｒ ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ， Ｅ ２
０巻 Ｍａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅ Ｓｔｏｆｆｅ、
パート２、（１９８７）、１１４１頁以降参照）。

【００６１】ポリジオキシチオフェン類とポリアニオン
類の分散物を生じさせる時に要求される遊離ポリ酸の代
わりに、また、上記ポリ酸のアルカリ金属塩と相当する
量のモノ酸から成る混合物を用いることも可能である。

【００６２】式（III ｂ−１）の場合のポリジオキシチ
オフェン類は、その構造単位内に正電荷と負電荷を持
つ。このようなポリジオキシチオフェン類の製造は例え
ばヨーロッパ特許出願公開第０ ４４０ ９５７号（＝米
国特許第５ ３００ ５７５号）などに記述されている。

【００６３】このようなポリジオキシチオフェン類は酸
化重合で得られる。その結果としてそれらは正電荷を取
得するが、それらの価および位置を明確に測定するのは
不可能であることから、それを式中には示していない。

【００６４】これらの高分子化合物は溶媒中に溶解し、
塗布、キャスティング、ディッピング等により基板上に
所望の高分子層を形成することができる。

【００６５】これらの高分子化合物の溶媒としては、特
に限定されるものではなく、公知の材料のものから好適
なものを選択して用いることができる。具体的には、ト
ルエン、キシレン、クロロホルム等の有機溶媒や、アル
コール、水などを材料により使い分ければよい。

【００６６】本発明において、有機ＥＬ構造体を形成す
る基板としては、非晶質基板たとえばガラス、石英な
ど、結晶基板たとえば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰなどがあげられ、またこれらの結
晶基板に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ層を形
成した基板も用いることができる。また金属基板として
は、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いる
ことができ、好ましくはガラス基板が用いられる。基板
は、光取り出し側となる場合、下記電極と同様な光透過
性を有することが好ましい。

【００６７】電子注入電極としては、低仕事関数の物質
が好ましく、例えば、Ｃｓ、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上
させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を用
いることが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍ
ｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：
０．０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０
at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）、Ｌ
ｉＦ（Ｆ：４０〜６０at％）等が好ましい。電子注入電
極は、上記配線電極と兼用してもよいし、別々に形成し
てもよい。電子注入電極は蒸着法やスパッタ法で形成す
ることが可能である。

【００６８】電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十
分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以上、
好ましくは１nm以上とすればよい。また、その上限値に
は特に制限はないが、通常膜厚は１〜５００nm程度とす
ればよい。

【００６９】ホール注入電極は、通常基板側から発光し
た光を取り出す構成であるため、透明ないし半透明な電
極が好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸
化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウ
ム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ ₃等が挙げられるが、
好ましくはＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ
（亜鉛ドープ酸化インジウム）が好ましい。ＩＴＯは、
通常Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、
Ｏ量は多少これから偏倚していてもよい。

【００７０】ホール注入電極は、発光波長帯域、通常３
５０〜８００nm、特に各発光光に対する光透過率が５０
％以上、特に６０％以上であることが好ましい。通常、
発光光はホール注入電極を通って取り出されるため、そ
の透過率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰さ
れ、発光素子として必要な輝度が得られなくなる傾向が
ある。ただし、一方のみから発光光を取り出すときに
は、取り出す側が上記以上であればよい。

【００７１】ホール注入電極の厚さは、ホール注入を十
分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは５
０〜５００nm、さらには５０〜３００nmの範囲が好まし
い。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと
剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、製造時の
膜強度やホール輸送能力、抵抗値の点で問題がある。

【００７２】このホール注入電極層は蒸着法等によって
も形成できるが、好ましくはスパッタ法により形成する
ことが好ましい。

【００７３】さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐ
ために、素子上を封止板等により封止することが好まし
い。封止板は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層
を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａ
ｒ、Ｈｅ、Ｎ₂ 等の不活性ガス等が好ましい。また、こ
の封止ガスの水分含有量は、１００ppm 以下、より好ま
しくは１０ppm 以下、特には１ppm 以下であることが好
ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常
０．１ppm 程度である。

【００７４】封止板の材料としては、好ましくは平板状
であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材
料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このような
ガラス材として、コストの面からアルカリガラスが好ま
しいが、この他、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカ
ガラス等のガラス組成のものも好ましい。特に、ソーダ
ガラスで、表面処理の無いガラス材が安価に使用でき、
好ましい。封止板としては、ガラス板以外にも、金属
板、プラスチック板等を用いることもできる。

【００７５】封止板は、スペーサーを用いて高さを調整
し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料と
しては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガ
ラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好
ましい。なお、封止板に凹部を形成した場合には、スペ
ーサーは使用しても、使用しなくてもよい。

【００７６】スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入
されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤
中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１
〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。

【００７７】接着剤としては、安定した接着強度が保
て、気密性が良好なものであれば特に限定されるもので
はないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ
樹脂接着剤を用いることが好ましい。

【００７８】基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む
色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコン
トロールしてもよい。

【００７９】色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等
で用いられているカラーフィルターを用いれば良いが、
有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルター
の特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すれば
よい。

【００８０】また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収
するような短波長の外光をカットできるカラーフィルタ
ーを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向
上する。

【００８１】また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用
いてカラーフィルターの代わりにしても良い。

【００８２】蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を
吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させること
で、発光色の色変換を行うものであるが、組成として
は、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成
される。

【００８３】蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高
いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いこ
とが望ましい。実際には、レーザー色素などが適してお
り、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン
系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニ
ン等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素
系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・ク
マリン系化合物等を用いればよい。

【００８４】バインダーは、基本的に蛍光を消光しない
ような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷
等で微細なパターニングが出来るようなものが好まし
い。また、基板上にホール注入電極と接する状態で形成
される場合、ホール注入電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ等）の成
膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。

【００８５】光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りな
い場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良
い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しな
いような材料を選べば良い。

【００８６】本発明の有機ＥＬ素子は、例えば、図１に
示すように基板１／ホール注入電極２／電極界面改質層
３／発光層４／電子注入電極５とが順次積層された順積
層の構成となる。また、この積層順序を逆にした逆積層
としてもよく、要求される性能や仕様などにより最適な
積層構成とすればよい。

【００８７】有機ＥＬ素子は、直流駆動やパルス駆動さ
れ、また交流駆動も可能である。印加電圧は、通常、２
〜３０V 程度である。

【００８８】本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイと
しての応用の他、例えばメモり読み出し／書き込み等に
利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における
中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用
いることができる。

【００８９】

【実施例】＜実施例１＞ＩＴＯ基板を中性洗剤、超純
水、アセトン、エタノールの順に超音波洗浄した後、Ｕ
Ｖ／Ｏ₃ 洗浄を行った。

【００９０】ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェ
ン）−ポリスチレンスルホネート〔Poly(3,4)ethylened
ioxythiophen-polystyrenesulphonate(PEDOT/PSS)〕を
ＩＴＯ基板上にスピンコー卜法により５０nm成膜した
後、１１０℃にて１時間真空乾燥し、ホール注入電極を
作成した。

【００９１】ホール輸送性材料であるポリビニルカルバ
ゾール〔Polyvinylcarbazole(PVK)〕に電子輸送性材料
として２−（４’−テルト−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
〔2-(4'-tert-Butylphenyl)-5-(4'-biphenyl)-1,3,4-ox
adiazole〕を３０wt％の割合で添加し、さらに三重項発
光材料であるイリジウム錯体（Ir(ppy)3）を１ mol％の
割合でドーピングし、トルエンに２０mg／mlの濃度とな
るように溶解させた。この溶液をＰＥＤＯＴを成膜した
ＩＴＯ基板上にスピンコー卜法により１００nm成膜し、
５０℃にて１時間真空乾燥し、発光層とした。

【００９２】次いで、基板を真空装置内に固定し、槽内
を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５n
m、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および
補助電極の陰極とした。

【００９３】最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置
を得た。

【００９４】この素子にＩＴＯを陽電極、Ａｌを陰電極
として電界をかけたところ、１０mA／cm² の電流密度で
２０００cd／m² の輝度が得られた。最大電流効率は２
３cd／A 、最高輝度は２５０００cd／m² に達した。

【００９５】＜実施例２＞ホール輸送性材料としてＰＶ
Ｋの変わりにポリビニルトリフェニルアミン〔Polyviny
ltriphenylamine〕を用いた以外は、実施例１と同様に
して有機ＥＬ素子を作成した。

【００９６】この素子では１０mA／cm² の電流密度で１
５００cd／m² の輝度が得られた。最大電流効率は１５c
d／A 、最高輝度は１７０００cd／m² に達した。

【００９７】＜比較例１＞ＰＥＤＯＴの成膜までは実施
例１と同様の手順で行った。

【００９８】π共役高分子であるポリ（９，９−ジオク
チルフルオレン）〔Poly(9,9-diocthylfluorene)〕中に
１ mol％の濃度となるようにIr(ppy)3 を添加しクロロ
ホルム溶液に溶解した。この溶液を用いて、ＰＥＤＯＴ
を成膜したＩＴＯ基板上にスピンコート法により１００
nm成膜した。

【００９９】次いで、基板を真空装置内に固定し、層内
を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５n
m、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および
補助電極の陰極とした。

【０１００】最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置
を得た。

【０１０１】この素子では、Ir(ppy)3 からの発光も確
認できるが、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）
〔Poly(9,9-diocthylfluorene)〕とのエキサイプレック
スからの発光が支配的になってしまっていた。このた
め、１０mA／cm² の電流密度で１００cd／m² の輝度し
か得られず、最高輝度も２０００cd／m² と低い特性と
なってしまった。

【０１０２】＜比較例２＞ＰＥＤＯＴの成膜までは実施
例１と同様の手順で行った。

【０１０３】発光層として、ポリ（２−メトキシ、５−
（２’−エチル−へクサオキシ）ー１，４−フェニレン
ビニレン）〔Poly(2-methoxy,5-(2'-ethyl-hexoxy)-1,4
-phenylenevinylene(MEH-PPV)〕を使用し、Ir(ppy)3 を
１ mol％の濃度で添加した。溶液にはキシレンを使用
し、スピンコート法により１００nm成膜した。

【０１０４】次いで、基板を真空装置内に固定し、層内
を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５n
m、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および
補助電極の陰極とした。

【０１０５】最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置
を得た。

【０１０６】この素子では、MEH-PPVのバンドギャップ
が低いことから、Ir(ppy)3 へエネルギー移動が起こら
ず、Ir(ppy)3 からの発光は確認できなかった。また、
ＥＬスペクトルは、MEH-PPVからのものでもなく、MEH-P
PVとIr(ppy)3 とのエキサイプレックスからの発光であ
った。このため、１０mA／cm² の電流密度で４０cd／m²
の輝度しか得られず、最高輝度も２５０cd／m² と低い
特性となってしまった。

【０１０７】＜比較例３＞Ir(ppy)3 の代わりに、クマ
リン６〔Coumaline6〕をドーピング材料に用いた他は実
施例１と同様にしてＥＬ素子を作成した。

【０１０８】この素子の特性は、１０mA／cm² の電流密
度で６０cd／m² の輝度しか得られず、最高輝度も３０
００cd／m² と低い特性となり、Ir(ppy)3 を用いた素子
と比べると、１／３０以下になってしまった。

【０１０９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、三重項発
光材料を高分子材料、特に非共役高分子中にドーピング
することにより、熱安定性等の信頼性、高輝度領域での
高効率化を同時に可能とする有機ＥＬ素子を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機ＥＬ素子の基本構造を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ ホール注入電極（陽電極） ３ 電極界面改質層 ４ 発光層 ５ 電子注入電極（陰電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB03 AB14 CA01 CB01 DA01 DB03 DC00 EB00 5F041 CA45 CA47 CA91

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホール注入電極と、電子注入電極と、こ
   れらの電極間に有機ホスト材料とドーパントからなる発
   光層を有し、 前記有機材料が非共役高分子材料であり、 前記ドーパントは３重項状態からの燐光発光が可能な有
   機金属錯体であり、少なくともメンデレエフ周期律表の
   VIII族に属する金属イオンを含有する有機ＥＬ素子。
2. 【請求項２】 前記ホスト材料は、カルバゾール基を有
   する請求項１の有機ＥＬ素子。
3. 【請求項３】 前記有機ホスト材料がホール輸送性を有
   する請求項１または２の有機ＥＬ素子。
4. 【請求項４】 前記金属イオンは、イリジウム、あるい
   は白金である請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素子。
5. 【請求項５】 前記有機ホスト材料のエネルギーギャッ
   プ（Eg）が２．４eV以上である請求項１〜４のいずれか
   の有機ＥＬ素子。
6. 【請求項６】 前記発光層と一方の電極との間には電極
   界面改質層を有する請求項１〜５のいずれかの有機ＥＬ
   素子。