JP2003229272A - 有機el素子 - Google Patents
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Abstract
EL素子を提供する。 【解決手段】有機EL素子1は、基板2上に陽極3が形
成され、その陽極3の上には、ホール輸送層4が形成さ
れている。ホール輸送層4の上には、発光層5が形成さ
れている。発光層5は、ホスト材料をCBP、ドーパン
ト材をIr(ppy)3として共蒸着にて形成されている。この
とき、Ir(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少
なくなるように変化させた。発光層5の上には、ホール
ブロック層6が形成され、そのホールブロック層6の上
には、電子輸送層7が形成されている。電子輸送層7の
上には、電子注入層8が形成され、その電子注入層8の
上には、陰極9が形成されている。
Description
り、詳しくは有機EL素子の発光層に関するものであ
る。
にくるディスプレイの素子として注目されている。有機
EL素子は、ガラス基板上にITOの陽極を形成し、そ
の陽極の上にホール輸送層、発光層、ホールブロック
層、電子輸送層及、電子注入合層及び陰極を順番に積層
することによって形成されている。そして、陽極と陰極
との間に直流駆動電圧を印加することによって、陽極か
らホール(正孔)が、陰極から電子が注入される。注入
されたホールは、ホール輸送層を介して発光層に移動す
る。又、注入された電子は電子輸送層及びホールブロッ
ク層を介して発光層に移動する。そして、発光層におい
て、ホールと電子が再結合しその再結合する際に放出さ
れる再結合エネルギーによって発光する。
において、発光効率を上げる上で、ホスト材中に数パー
セントの発光材料をドーパントとして一様に取り込ませ
ている。つまり、発光層を成膜する際、そのドーパント
のドープ量が発光層中どこでも一様になるように成膜し
ている。例えば、ホスト材をCBP(4,4'-N,N'-dicarb
azole-biphenyl)、ドーパント材をイリジウム錯体(Ir
(ppy)3;fac tris(2-phenylpyridine)iridium、尚、fac
は通常筆記体で表記される)とからなる発光層の有機E
L素子においては、発光効率の高い緑色発光することが
知られている。
子は、初期輝度半減寿命が長いことが要求されている。
初期輝度半減寿命とは、有機EL素子に対して、予め定
めた輝度(初期輝度)となるように予め定めた直流駆動
電圧を印加し、その電流を流し続けたとき、有機EL素
子が劣化して輝度が初期輝度の半分の輝度にまで低下す
るまでに要した時間である。
発光層中どこでも一様になるように発光材料をドープさ
せた有機EL素子についても、初期輝度半減寿命をより
長くすることが求められている。
されたものであって、その目的は初期輝度半減寿命を延
ばすことができる有機EL素子を提供するにある。
は、1又は複数種類の発光材料をドーピングした発光層
よりなる有機EL素子において、前記発光層にドーピン
グする発光材料のドープ量を前記発光層の厚さ方向に変
化させたことをその要旨とする。
の有機EL素子において、ドープ量は、陰極側にいくほ
どドープ量を少なくしたことをその要旨とする。請求項
3に記載の発明は、請求項2に記載の有機EL素子にお
いて、前記ドープ量は、前記発光層の厚さ方向に線形に
変化させたことをその要旨とする。
の有機EL素子において、ドープ量は、前記発光層の厚
さ方向に段階的に変化させたことをその要旨とする。請
求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1に記
載の有機EL素子において、発光材料はホスト材料と共
蒸着によって発光層にドープしたことをその要旨とす
る。
ば、有機EL素子の発光層にドーピングする発光材料の
ドープ量を発光層の厚さ方向に変化させた。その結果、
発光層中どこでも一様に発光材料をドープさせた有機E
L素子に較べて、寿命を長くすることができる。
ープ量を発光層の厚さ方向に段階的に変えるだけなので
簡単に発光層を形成することができる。加えて、請求項
5に記載の発明によれば、特に低分子の有機EL素子材
料を用いた場合に、従来の装置を用いてドーパントの濃
度を変化させることができる。
形態を図1に従って説明する。図1は有機EL素子1の
断面図を示す。基板2は、本実施形態では透明のガラス
基板よりなり、その上面に厚さ1900ÅのITO等透
明導電材料よりなる陽極3が形成されている。陽極3の
上には、ホール輸送層4が形成されている。ホール輸送
層4は、本実施形態ではα―NDP(4,4-bis[N-(napht
hyl)-N-phenyl-amino]biphenyl)よりなり、真空蒸着法
にて厚さ350Åの層になるように形成されている。
されている。発光層5は、本実施形態ではホスト材料を
CBP(4,4'-N,N'-di carbazole-biphenyl)、ドーパ
ント材(発光材料)をイリジウム錯体(Ir(ppy)3;fac t
ris(2-phenylpyridine)iridium、尚、facは通常筆記体
で表記される)とから形成され、真空蒸着法(共蒸着)
にて厚さ350Åの層になるように形成されている。イ
リジウム錯体(Ir(ppy)3)よりなる発光材料は緑色発光
する色素でなので、本実施形態の有機EL素子1は緑色
発光することになる。
すために発光材料のドープ量を発光層5の厚さ方向に相
対して変化させている。詳述すると、ホール輸送層4と
発光層5との界面を基準に、0〜100Åの部分、10
0Å〜200Åの部分、200Å〜300Åの部分、3
00Å〜350Åの部分の各部分で発光材料のドープ量
を変えている。本実施形態では、図2に示す表Hのよう
に、0〜100Åの部分では発光材料のドープ量を1
0.5wt%、100Å〜200Åの部分では発光材料
のドープ量を7.8wt%、200Å〜300Åの部分
では発光材料のドープ量を5.4wt%、300Å〜3
50Åの部分では発光材料のドープ量を4.4wt%と
している。そして、平均すると、ほぼ7.0wt%のド
ープ量となる。つまり、前記ドープ量は、ホール輸送層
4と発光層5との界面から上方に離間するほど段階的に
ドープ量が少なくなるように変化させている。
6が形成されている。ホールブロック層6は、本実施形
態ではBAlq(((1,1'biphenyl)-4-olato)bis(2-meth
yl-8-quinolinolinolato N1,O8)aluminium)よりなり、
真空蒸着法にて厚さ100Åの層になるように形成され
ている。ホールブロック層6の上には、電子輸送層7が
形成されている。電子輸送層7は、本実施形態ではAl
q3(Tris-(hydroxyquinoline)aluminum)よりなり、
真空蒸着法にて厚さ400Åの層になるように形成され
ている。
が形成されている。電子注入層8は本実施形態ではフッ
素リチウム(LiF)よりなり、真空蒸着法にて厚さ5
Åの層になるように形成されている。電子注入層8の上
には、導電材料よりなる陰極9が形成されている。陰極
9は本実施形態ではアルミニウム(Al)よりなり、真
空蒸着法にて厚さ1000Åの層になるように形成され
ている。
光層5をホスト材料をCBP、ドーパント材(発光材
料)をIr(ppy)3とし、Ir(ppy)3のドープ量を上方に行く
ほど段階的に少なくなるように変化させたことから、寿
命を長くすることができた。
が本実施形態と相違した従来の有機EL素子10、11
に比べて寿命が長いことがわかった。詳述すると、図3
の有機EL素子10は、発光層12を除いて、基板2、
陽極3、ホール輸送層4、ホールブロック層6、電子輸
送層7、電子注入層8及び陰極9は、上記実施形態と同
じ条件で形成した。そして、有機EL素子10の発光層
12は、厚さ(350Å)、ホスト材料をCBP、ドー
パント材(発光材料)をIr(ppy)3とした点は前記実施形
態と同じであるが、発光層中どこでも一様にIr(ppy)3を
分散させそのドープ量が7.0wt%としたものであ
る。勿論、発光層12を形成する際は、上記実施形態と
同じ真空蒸着法で行った。
層13を除いて、基板2、陽極3、ホール輸送層4、ホ
ールブロック層6、電子輸送層7、電子注入層8及び陰
極9は、上記実施形態と同じ条件で形成した。そして、
有機EL素子10の発光層14は、厚さ(350Å)、
ホスト材料をCBP、ドーパント材(発光材料)をIr(p
py)3とした点は前記実施形態と同じであるが、発光層1
3中どこでも一様にIr(ppy)3に分散させそのドープ量が
2.0wt%としたものである。つまり、図3の有機E
L素子10と相違する点は、有機EL素子11は発光層
13に一様にドープされるIr(ppy)3のドープ量が少ない
点である。
0、11について、それぞれ輝度測定器(TOPCON
のBM7)を使用して初期輝度を4800cd/m2と
しその4800cd/m2の輝度が半分に下がるまでの
時間(初期輝度半減寿命)を求めた。その結果、本実施
形態の有機EL素子1の初期輝度半減寿命は187時間
であった。有機EL素子10の初期輝度半減寿命は97
時間、有機EL素子11の初期輝度半減寿命は121時
間であった。
層5のIr(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少
なくなるように変化させた有機EL素子1が、発光層1
3、14中どこでも一様にIr(ppy )3に分散させた有機
EL素子10、11より長くなることがわる。
ば、以下の特徴を有する。 (1)本実施形態では、発光層5のドーパントであるIr
(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少なくなる
ように変化させので、発光層12、13中どこでも一様
にIr(ppy)3にドープさせた有機EL素子10、11に較
べて、寿命を長くすることができる。
たので、その時々でドープ量を調整するだけで発光層5
のドープ量を変化させることができるため、発光層5は
簡単に形成することができる。
で形成した。従って、従来の装置を用いてドーパントの
濃度を変化させることができる。尚、本発明の実施形態
は、以下のように変更してもよい。
のドープ量を発光層の厚さ方向に段階的に変化させた
が、発光層の厚さ方向に線形又は非線形に連続的に変化
させてもよい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
ドーパントをIr(ppy)3で行ったが、それ以外の発光材料
をドーパント材として実施してもよい。勿論、ホスト材
もCBPに限定されるものではなくその他のホスト材を
用いて実施してもよい。要は、発光層中のドーパントの
ドープ量を発光層の厚さ方向に変化させるものであるな
らば、ドーパント材料及びホスト材料は特に限定されな
い。この場合にも、長寿命化が期待できる。
色発光のために、発光層5のドーパントにイリジウム錯
体を用いたが、青色、赤色、その他の色を発光する有機
EL素子に応用してもよい。要は、発光層中のドーパン
トのドープ量を発光層の厚さ方向に変化させるものであ
るならば、発色する色が異なる有機EL素子であっても
よい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
光層5のみを備えた有機EL素子であった。これを、図
5に示すように、赤色を発光する発光層5a、青色を発
光する発光層5b、及び、緑色を発光する発光層5cの
3つの発光層5a,5b、5cを形成した白色発光をさ
せる有機EL素子18に応用してもよい。つまり、それ
ぞれドープされるドーパントをそれぞれの発光層5a,
5b,5cにおいてそのドープ量を発光層の厚み方向に
変化させて実施のよい。この場合にも、長寿命化が期待
できる。
で実施したが、透明樹脂フィルムで実施してもよい。上
記実施形態では、ホールブロック層6、電子注入層8を
設けた有機EL素子に具体化したが、ホールブロック層
6、電子注入層8を有さない有機EL素子や、反対に、
ホール注入層を備えた有機EL素子に具体化してもよ
い。要は、少なくとも発光層を備え、その発光層中のド
ーパントのドープ量を発光層の厚み方向に変化させる有
機EL素子であればよい。この場合にも、長寿命化が期
待できる。
載の発明によれば、発光層中どこでも一様に発光材料を
ドープさせた有機EL素子に較べて、寿命を長くするこ
とができる。
を形成することができる。加えて、請求項5に記載の発
明によれば、従来の装置を用いてドーパントの濃度を変
化させることができる。
めの概略断面図。
るIr(ppy)3のドープ量を説明するための図。
7.0wt%の場合の有機EL素子の断面図。
2.0wt%の有機EL素子の断面図。
断面図。
送層、5,5a,5b,5c…発光層、6…ホールブロ
ック層、7…電子輸送層、8…電子注入層、9…陰極、
18…有機EL素子。
Claims (5)
- 【請求項1】 1又は複数種類の発光材料をドーピング
した発光層よりなる有機EL素子において、 前記発光層にドーピングする発光材料のドープ量を前記
発光層の厚さ方向に変化させたことを特徴とする有機E
L素子。 - 【請求項2】 請求項1に記載の有機EL素子におい
て、 前記発光材料のドープ量は、陰極側にいくほどドープ量
を少なくしたことを特徴とする有機EL素子。 - 【請求項3】 請求項2に記載の有機EL素子におい
て、 前記発光材料のドープ量は、前記発光層の厚さ方向に線
形に変化させたことを特徴とする有機EL素子。 - 【請求項4】 請求項2に記載の有機EL素子におい
て、 前記発光材料のドープ量は、前記発光層の厚さ方向に段
階的に変化させたことを特徴とする有機EL素子。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1に記載の有機
EL素子において、 前記発光材料はホスト材料と共蒸着によって発光層にド
ープしたことを特徴とする有機EL素子。
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