JP2005235564A

JP2005235564A - 有機ｅｌデバイス

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Publication number: JP2005235564A
Application number: JP2004042989A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Fujita; 悦昌藤田; Kimitaka Ohata; 公孝大畑
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】電子輸送層を備えた有機ＥＬデバイスにおいて、電子輸送層自体の発光を抑制する。
【解決手段】有機ＥＬデバイスは、陽極２と、陰極６と、陽極２と陰極６との間に形成された有機層１０とを備え、有機層１０は、発光層４、発光層４と陰極６との間に形成された電子輸送層５、および、発光層４と電子輸送層５との間に形成され、発光層４のバンドギャップおよび電子輸送層５のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層７を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）デバイスに関する。

近年、高度情報化に伴い、薄型、低消費電力、軽量のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）への要望が高まっている。その中でも、低電圧で駆動でき、かつ高輝度な表示を実現できる有機ＥＬディスプレイが注目を集めている。しかしながら、現状の有機ＥＬディスプレイには、液晶ディスプレイ等の他のＦＰＤと比べて消費電力が高いといった問題がある。

有機ＥＬディスプレイは、一般に、有機発光材料から形成された発光層を一対の電極（陽極および陰極）で挟んだ構造を有する有機ＥＬデバイスを用いて構成されている。有機ＥＬディスプレイにおける消費電力を抑えるためには、この有機ＥＬデバイスの発光効率を向上させる必要がある。有機ＥＬデバイスの発光効率は、一対の電極の間に、ホール輸送層、ホール注入層、電子輸送層、電子注入層などを必要に応じて設けることによって向上できることが知られている。このうち、電子輸送層は、発光層と陰極との間に設けられ、陰極から電子を発光層まで輸送し、かつ発光層からホールを漏らさないようにブロックする役割を果たす。

図１（ａ）および（ｂ）は、従来の電子輸送層を備えた有機ＥＬデバイスの構成を例示する模式的断面図である。図１（ａ）に示す有機ＥＬデバイスでは、基板１の上に、陽極２、発光層４、電子輸送層５および陰極６がこの順に形成されている。また、図１（ｂ）に示す有機ＥＬデバイスでは、基板１の上に、陽極２、ホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５および陰極６がこの順に形成されている。このような構成は、例えば、特許文献１に提案されている。

しかし、図示するような電子輸送層５を備えた構成の有機ＥＬデバイスにおいて、発光層４の有機発光材料として青色発光高分子材料を用いると、以下のような問題を生じる。

青色発光高分子材料からなる発光層４では、通常、発光層４の中央よりも陰極６の側で電子とホールとが再結合し、発光領域を生じる。このとき、陰極と発光層との間に電子輸送層が存在すると、発光領域が電子輸送層に移り、電子輸送層自体が発光してしまう可能性がある。その結果、色純度などの表示特性を低下させるという問題がある。
特開平７−９７５６９号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、陰極および発光層の間に電子輸送層を有する有機ＥＬデバイスにおいて、電子輸送層自体が発光することを抑制することである。

本発明の有機ＥＬデバイスは、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成された有機層とを備え、前記有機層は、発光層、前記発光層と前記陰極との間に形成された電子輸送層、および前記発光層と前記電子輸送層との間に形成され、前記発光層のバンドギャップおよび前記電子輸送層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層を有する。

ある好ましい実施形態において、前記発光防止層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい。

ある好ましい実施形態において、前記発光防止層の厚さは前記電子輸送層の厚さよりも小さく、前記電子輸送層の前記厚さは前記発光層の厚さよりも小さい。

前記発光防止層のバンドギャップは３ｅＶ以上６ｅＶ以下であることが好ましい。

前記発光防止層の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。

前記発光防止層はキレート金属錯体を含んでもよい。

前記発光防止層はシロール誘導体を含んでもよい。

好ましくは、前記発光層は高分子発光材料を含む。

本発明によれば、発光層と電子輸送層との間に発光防止層を設けることによって、電子輸送層の発光を抑制できる。その結果、発光効率に優れ、かつ、色純度の高い表示を実現できる有機ＥＬデバイスを提供できる。

図面を参照しながら、本発明による有機ＥＬデバイスの実施形態の構成を説明する。

本実施形態の有機ＥＬデバイスは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、陽極２と、陰極６と、これらの電極２、６の間に設けられた有機層１０とを備えている。有機層１０は、少なくとも発光層４、電子輸送層５および発光防止層７を有している。発光防止層７は、発光層４と電子輸送層５との間に形成され、電子輸送層５が発光することを抑制する機能を有する。

より具体的に説明すると、本実施形態の有機ＥＬデバイスは、例えば図２（ａ）に示すように、基板１の上に陽極２、発光層４、発光防止層７、電子輸送層５および陰極６が順に積層された構成を有する。あるいは、陽極２および発光層４の間にホール輸送層３をさらに有していてもよい（図２（ｂ））。なお、本発明の有機ＥＬデバイスの構成は、図２（ａ）、（ｂ）に示す構成に限定されない。例えば、電子注入層や正孔注入層をさらに有していてもよいし、図２（ａ）、（ｂ）に示す各層が積層構造を有していてもよい。

本実施形態における発光防止層７は、発光層４および電子輸送層５よりも大きいバンドギャップを有する。すなわち、発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)、発光層４のバンドギャップＥ_g(em)および電子輸送層５のバンドギャップＥ_g(et)は、次式を満足する。
Ｅ_g(eb)＞Ｅ_g(em) かつＥ_g(eb)＞Ｅ_g(et) （１）

これにより、発光層４で正孔と電子の再結合により形成された励起子が電子輸送層５に移動することを抑制できる。その結果、電子輸送層層５の発光を防止できる。

本実施形態の有機ＥＬデバイスは、例えば図３に示すようなバンド構造を有する。なお、発光防止層７のイオン化ポテンシャルは５ｅＶ以上７ｅＶ以下が好ましく、発光防止層７の電子親和力は1ｅＶ以上3ｅＶ以下が好ましい。

なお、発光防止層７が電子輸送層５の発光を防止する効果（発光防止効果）をより確実に発揮するためには、発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)は、例えば３ｅＶ以上であることが好ましい。一方、発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)が大きくなりすぎる（例えば６ｅＶ超）と、発光防止層７は電気を流しにくくなるので、有機ＥＬデバイスの駆動電圧が上昇する。そのため、発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)は６ｅＶ以下であることが好ましい。

発光防止層７の発光防止効果をより高めるためには、発光防止層７のイオン化ポテンシャルＩｐ_ebは、発光層４のイオン化ポテンシャルＩｐ_emよりも大きいことが好ましい（式（２））。
Ｉｐ_eb＞Ｉｐ_em （２）

発光防止層７のイオン化ポテンシャルＩｐ_ebが発光層４のイオン化ポテンシャルＩｐ_emよりも大きいと、陽極２から発光層４に移動してきた正孔は、発光層４と発光防止層７との界面を越えて発光防止層７や電子輸送層５まで移動しにくくなる。従って、電子輸送層５で正孔と電子とが再結合することを防止できる。

発光防止層７のイオン化ポテンシャルＩｐ_ebは、正孔を発光層４に閉じ込めることができるように設定されることが好ましく、例えば５ｅＶ以上７ｅＶ以下である。

有機ＥＬデバイスに新たに発光防止層７を設けると、有機ＥＬデバイスの抵抗が高くなり駆動電圧が上昇するおそれがあるが、発光防止層７が十分薄い（例えば１ｎｍ以下）と、発光防止層７を新たに設けることによる駆動電圧の上昇を抑制できる。好ましくは、発光防止層７の厚さｄ_ebは、電子輸送層５の厚さｄ_etよりも小さい。従って、発光層４の厚さをｄ_emとすると、各層の厚さの好適な関係は、次式（３）のようになる。
ｄ_eb＜ｄ_et＜ｄ_em （３）

一方、発光防止層７が発光防止効果をより確実に発揮するためには、発光防止層の厚さｄ_ebは例えば５０ｎｍ以上であることが望ましい。

上述したように、本実施形態における発光層４、電子輸送層５および発光防止層７のうちいずれか、または全ての層は積層構造を有していてもよい。そのような場合でも、上式（１）〜（３）に示す関係が適用される。本明細書では、「発光層４のバンドギャップＥｇ（ｅｍ）」は、発光層４が積層構造を有する場合には、発光層４に含まれる複数層のうち最も大きいバンドギャップを有する層のバンドギャップとする。同様に、発光防止層７や電子輸送層５が積層構造を有する場合、「発光防止層７のバンドギャップＥｇ（ｅｂ）」および「電子輸送層５のバンドギャップＥｇ（ｅｔ）」は、それぞれ発光防止層７および電子輸送層５に含まれる複数層のうち最も大きいバンドギャップを有する層のバンドギャップとする。また、「発光層４のイオン化ポテンシャルＩｐｅｍ」は、発光層４が積層構造を有する場合には、発光層４に含まれる複数層のうち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する層のイオン化ポテンシャルとする。同様に、「発光防止層７のイオン化ポテンシャルＩｐｅｂ」は、発光防止層７に含まれる複数層のうち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する層のイオン化ポテンシャルとする。さらに、発光層４、電子輸送層５および発光防止層７の厚さｄｅｍ、ｄｅｔ、ｄｅｂは、それぞれ発光層４の合計厚さ、電子輸送層５の合計厚さおよび発光防止層７の合計厚さとする。

本実施形態における発光防止層７は、上記発光防止材料を用いてドライプロセスで形成できる。または、上記発光防止材料を含む発光防止層形成用塗液を作製し、それを用いてウエットプロセスで形成してもよい。発光防止材料として、特に限定されないが、例えばキレート金属錯体、シロール誘導体などの電子輸送性の材料を用いることができる。また、発光防止層７は、一層であっても良いし、多層構造を有していても良い。

本実施形態における有機層（発光層４、ホール輸送層３、電子輸送層５、発光防止層７などを含む）の形成方法としては、有機層のパターン化を行う必要がある場合は、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法、ドクターブレード法、ディップコート法、印刷法等のウエットプロセスを用いることができる。また、マルチカラー、フルカラー表示パネルに用いる有機ＥＬデバイスを作製する場合など、有機層のパターン化を行う必要がある場合は、例えば、マスク蒸着法（特開平８−２２７２７６号公報）または転写法（特開平１０−２０８８８１号公報）等のドライプロセス、インクジェット法（特開平１０−１２３７７号公報）、印刷法、吐出コート法、スプレーコート法のウエットプロセスを用いることができる。ウエットプロセスを用いて有機層を形成する場合には、有機層における吸湿や有機材料の変質を考えると、有機層を不活性ガス中で形成することが好ましい。また、有機層を形成した後に、残留溶媒を除去するために加熱乾燥を行うことが好ましい。加熱乾燥は、有機材料の変質を防止する観点で、不活性ガス中で行うことが好ましい。さらに、より効果的に残留溶剤を除去するためには、加熱乾燥を減圧下で行うことが好ましい。

本実施形態における電極（陽極２、陰極６）の形成方法としては、蒸着法、ＥＢ法、ＭＢＥ法、スパッタ法等のドライプロセス、またはスピンコート法、印刷法、インクジェット法等のウエットプロセスを用いることができる。

以下、図を参照しながら、本発明による有機ＥＬデバイスの実施形態をさらに詳しく説明する。

（実施形態１）
本実施形態の有機ＥＬデバイスは、図２（ｂ）に示すように、基板１の上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）などの陽極２、ホール輸送層３、発光層４、発光防止層７、電子輸送層５および陰極６が順次形成された構成を有している。

本実施形態の有機ＥＬデバイスは、例えば以下のような方法で作製される。

まず、絶縁性の表面を有する基板１の上に陽極２を形成する。本実施形態では、３０×３０ｍｍ角のガラス基板１の表面に予めＩＴＯ電極２が形成された電極付基板を用意し、洗浄する。電極付基板の洗浄としては、例えば、アセトン、ＩＰＡを用いて、超音波洗浄を１０分間行い、次に、ＵＶ−オゾン洗浄を３０分間行う。

次に、電極２の表面にホール輸送層３（厚さ：例えば６０ｎｍ）を、例えば以下に示す方法で形成する。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを純水に分散させることにより、ホール輸送層形成用塗液を作製する。このホール輸送層形成用塗液を電極２の表面にスピンコーターを用いて塗布する。この後、高純度窒素雰囲気中で、基板を加熱乾燥（２００℃、５分間）することにより、ホール輸送層形成用塗液中の溶媒を除去する。

次いで、ホール輸送層３の上に発光層（厚さ：例えば８０ｎｍ）４を形成する。まず、青色発光高分子材料（ＲＤＡＦ）をキシレンに溶かすことにより、発光層形成用塗液を作製する。この発光層形成用塗液を、スピンコーターを用いて防止層７の表面に塗布する。この基板を高純度窒素雰囲気中で加熱乾燥（９０℃、１時間）することにより、塗液中の溶媒を除去する。これにより、発光層４が得られる。得られた発光層４のバンドギャップＥ_g(em)は２．９ｅＶ、イオン化ポテンシャルＩｐ_emは５．７ｅＶである。

この後、発光層４の上に発光防止層（厚さ：例えば５ｎｍ）７を形成する。本実施形態では、発光防止層７の材料（発光防止材料）として、シロール誘導体を用いる。本実施形態における発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)は３．２ｅＶ、イオン化ポテンシャルＩｐ_(eb)は６．２ｅＶである。

続いて、電子輸送層（厚さ：例えば２０ｎｍ）５を形成する。電子輸送層５は、例えば真空蒸着法で、アルミキノリノール錯体（Ａｌｑ₃）を堆積されることによって形成される。得られた電子輸送層５のバンドギャップＥ_g(et)は２．６ｅＶである。

次に、例えば以下の方法で陰極６を形成する。まず、上記基板を金属蒸着用チャンバーに固定する。次に、電子輸送層５の表面に真空蒸着法によりフッ化リチウムを堆積（厚さ：例えば１ｎｍ）し、続いて、真空蒸着法によりアルミニウムを堆積（厚さ：例えば３００ｎｍ）する。これにより、対向電極６が形成される。

最後に、基板１と封止用ガラス（図示せず）とをＵＶ硬化樹脂を用いて張り合わせて、陽極２、ホール輸送層３、発光層４、発光防止層７、電子輸送層５および陰極６を封止することにより、有機ＥＬデバイスが完成する。

本実施形態における基板１は、絶縁性の表面を有していればよく、例えば、ガラス、石英等の無機材料から形成される基板、ポリエチレンテレフタレート等のプラスティック基板、アルミナ等のセラミックス基板、アルミニウムや鉄等の金属基板にＳｉＯ₂や有機絶縁材料等の絶縁物をコートした基板、金属基板の表面に陽極酸化等の方法により絶縁化処理を施した基板などを広く用いることができる。

基板１上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子が形成されていても良い。低温プロセスでポリシリコンＴＦＴを形成する場合には、５００℃以下の温度で融解したり、歪みが生じたりしない基板を用いることが好ましい。また、高温プロセスでポリシリコンＴＦＴを形成する場合には、１０００℃以下の温度で融解したり、歪みが生じたりしない基板を用いることが好ましい。

本実施形態における電極（陽極２、陰極６）は、従来の電極材料を用いて形成できる。例えば、陽極２として、仕事関数が高い金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ等）から形成される金属電極や、透明導電材料（ＩＴＯ、ＩＤＩＸＯ、ＳｎＯ₂等）を用いて形成された透明電極を用いることができる。陰極６として、仕事関数の低い金属と安定な金属とを積層した電極（Ｃａ／Ａｌ、Ｃｅ／Ａｌ、Ｃｓ／Ａｌ、Ｂａ／Ａｌ等）、仕事関数の低い金属を含有する電極（Ｃａ：Ａｌ合金、Ｍｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等）、絶縁層（薄膜）と金属電極とを組み合わせた電極（ＬｉＦ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ／Ａｌ、ＢａＦ₂／Ｂａ／Ａｌ等）などを用いることができる。陽極２、陰極６の形成方法として、蒸着法、ＥＢ法、ＭＢＥ法、スパッタ法等のドライプロセス、またはスピンコート法、印刷法、インクジェット法等のウエットプロセスを用いることができる。

本実施形態では、発光層４は、１層であっても良いし、多層構造を有していてもよい。

発光層４は、従来の有機発光材料を用いて形成できる。発光層４は、本実施形態のように、発光材料を溶媒に溶かすことにより有機発光層形成用塗液を作製し、それを用いてウエットプロセスにより形成できる。有機発光層形成用塗液は、少なくとも１種の発光材料を含有した溶液であり、２種以上の発光材料を含有していてもよい。上記溶剤としては、上記発光材料を溶解、または、分散できる溶剤であれば良く、本発明で特に限定される物ではなく、例えば、純水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、クロロホルム、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン等を用いることができる。また、有機発光層形成用塗液は、発光材料の他に、結着用の樹脂を含有していてもよいし、レベリング剤、発光アシスト剤、電荷注入輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）、発光性のドーパント等を含有していてもよい。結着用樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等が挙げられる。

発光層４はドライプロセスによって形成されてもよい。ドライプロセスにより形成される発光層４は、発光アシスト剤、電荷輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）、発光性のドーパント等を含有していてもよい。

発光層４の発光材料としては、有機ＥＬ装置用の公知の発光材料を用いることができるが、本発明は特にこれらに限定される物ではない。例えば、高分子発光材料（例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）ＤＯ−ＰＰＰ、ポリ［２，５−ビス−［２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］−１，４−フェニル−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ³⁺）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ［２，５−ビス−（ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］（ＣＮ−ＰＰＶ）、（ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン））（ＰＤＡＦ）等）、高分子発光材料の前駆体（例えば、ＰＰＶ前駆体、ＰＮＶ前駆体。ＰＰＰ前駆体等）等が挙げられる。

本実施形態では、電荷輸送注入層としてホール輸送層３および電子輸送層５を有しているが、本発明はこれに限定されない。本発明の有機ＥＬデバイスは、少なくとも電荷輸送層５を有していれば良く、必要に応じて、他の電荷輸送注入層（ホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層および電子注入層）のうち１層または複数層を有することができる。各電荷輸送注入層は、１層であっても良いし、多層構造であっても良い。

電荷輸送注入層は、少なくとも１種の電荷輸送注入材料を溶媒に溶かした電荷輸送注入層形成用塗液を用いて、ウエットプロセスにより形成できる。電荷輸送注入層形成用塗液は、２種以上の電荷輸送注入材料を含有していてもよい。また、電荷輸送注入層形成用塗液は、結着用の樹脂を含有していてもよく、その他に、レベリング剤、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含有していてもよい。結着用樹脂は、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル等を用いることができる。また、溶剤として、上記電荷輸送注入材料を溶解、または分散できる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、クロロホルム、キシレン、トリメチルベンゼン等を用いることができる。また、電荷輸送注入層は、ドライプロセスによって形成されてもよい。そのような電荷輸送注入層は、添加剤（ドナー、アクセプター等）等を含有していてもよい。

電荷輸送注入材料として、有機ＥＬ装置用、有機光導電体用の公知の電荷輸送注入材料を用いることができる。例えば、ホール輸送層３のホール輸送材料として、無機ｐ型半導体材料、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３‐メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン‐１‐イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネイト（ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）、ポリ［トリフェニルアミン誘導体］（Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）等の高分子材料、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）前駆体（Ｐｒｅ−ＰＮＶ）等の高分子材料前駆体等）などを用いることができる。また、電子輸送層５の電子輸送材料として、無機ｎ型半導体材料、オキサジアゾ−ル誘導体、トリアゾ−ル誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体などの低分子材料、ポリ［オキサジアゾール［（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）などの高分子材料等を用いることができる。

本実施形態の有機ＥＬデバイスは、１層または２層以上の電荷ブロッキング層を有していてもよい。有機ＥＬデバイスにおいて、陽極から注入されるホールと陰極から注入される電子が発光層で再結合することが理想的であり、発光効率も最も高くなるが、実際の有機ＥＬデバイスでは、陽極から注入されるホールが発光層を通り過ぎ、陰極まで到達してしまうもの、陰極から注入される電子が発光層を通り過ぎ、陽極まで到達してしまうものがある。このようなホールや電子は、発光に関与しないため、発光効率の低下を引き起こす。電荷ブロッキング層を設けると、このように発光層を通り過ぎる電子やホールが電極に達することを防止できるので、有機ＥＬデバイスの発光効率の低下を抑制できる。

例えば、図２（ｂ）に示す陽極２／ホール輸送層３／発光層４／発光防止層７／電子輸送層５／陰極６からなる有機ＥＬデバイスに電荷ブロッキング層を設けて、陽極２／ホール輸送層３／発光層４／電荷ブロッキング層（ホールブロッキング層）／発光防止層７／電子輸送層５／陰極６という構成にすることができる（図２（ｃ））。これにより、陽極２から注入されるホールが発光層４を通り過ぎ、陰極６に達することを防止できるので、発光効率を向上できる。

また、陽極２／ホール輸送層３／電荷ブロッキング層（電子ブロッキング層）／発光層４／発光防止層７／電子輸送層５／陰極６という構成とすることにより、陰極６から注入される電子が発光層４を通り過ぎ、陽極２に達することを防止できるので、発光効率を向上できる。

電荷ブロッキング層は、少なくとも１種の電荷ブロッキング材料を用いてドライプロセスにより形成されてもよい。電荷ブロッキング層は、添加剤（ドナー、アクセプター等）等が含有されていてもよい。また、少なくとも１種の電荷ブロッキング材料を溶媒に溶かして得られた電荷ブロッキング層形成用塗液を用いて、ウエットプロセスにより形成されてもよい。電荷ブロッキング層形成用塗液は、１種または２種以上の電荷ブロッキング材料の他に、結着用の樹脂（ポリカーボネート、ポリエステル等）を含有していてもよく、その他、レベリング剤等を含有していていてもよい。溶剤としては、上記電荷ブロッキング材料を溶解または分散できる溶剤であればよく、例えば、純水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、クロロホルム、キシレン、トリメチルベンゼン等を用いることができる。

電荷ブロッキング材料としては、有機ＥＬ装置用の公知の電荷ブロッキング材料（ホールブロッキング材料、電子ブロッキング材料）を用いることができる。例えば、ホールブロッキング材料として、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２，９−ジメチル−１，１０−フェナントロリン等を用いることができる。

本実施形態では、封止基板を用いて有機ＥＬデバイスを封止しているが、封止基板の代わりに封止膜を用いてもよい。封止膜または封止基板の材料として、従来から封止に用いられる材料を用いることができる。また、封止方法として、公知の封止方法を用いることができる。例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス、金属等で封止する方法、更に、不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入する方法を用いることができる。また、対向電極６上に樹脂を直接スピンコートしたり、貼り合わせたりして、封止膜を形成してもよい。このように、有機層および電極を封止することにより、外部からの酸素、水分が有機ＥＬデバイス内に混入するのを防止できるので、有機ＥＬデバイスの寿命を向上できる。

以下、本実施形態の有機ＥＬデバイスの発光効率および色純度を評価した結果を説明する。

有機ＥＬデバイスの評価を行うために、まず、実施例１および２の有機ＥＬデバイスを作製する。

実施例１の有機ＥＬデバイスは、３０×３０ｍｍ角のガラス基板１上に、ＩＴＯ電極２と、厚さが６０ｎｍであるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ層（ホール輸送層）３と、青色高分子発光材料（ＰＤＡＦ）を用いて形成された発光層４（厚さｄ_em：８０ｎｍ）と、シロール誘導体を用いて形成された発光防止層（厚さｄ_eb：５ｎｍ）と、厚さｄ_etが２０ｎｍであるＡｌｑ₃層（電子輸送層）５と、アルミニウム電極（厚さ３００ｎｍ）６とが順次積層された構造を有している（図２（ｂ））。実施例１の有機ＥＬデバイスに含まれる各層は、上述した方法で形成されている。

実施例１の有機ＥＬデバイスにおける発光層４のバンドギャップＥ_g(em)は２．９ｅＶ、イオン化ポテンシャルＩｐ_emは５．７ｅＶである。また、電子輸送層５のバンドギャップＥ_g(et)は２．６ｅＶである。さらに、発光防止層７のバンドギャップＥ_g(eb)は３．２ｅＶ、イオン化ポテンシャルＩｐ_(eb)は６．２ｅＶである。従って、実施例１の有機ＥＬデバイスは、上述した式（１）〜（３）を全て満足する。

実施例２の有機ＥＬデバイスは、上記実施例１の有機ＥＬデバイスと同様の構成を有し、同様の方法で作製される。ただし、実施例２の有機ＥＬデバイスにおける発光防止層７の厚さｄ_ebは４０ｎｍであり、電子輸送層５の厚さｄ_etよりも大きい。そのため、実施例２の有機ＥＬデバイスは、上述の式（１）および（２）を満足するものの、層の厚さに関する式（３）を満足しない。

また、実施例１および２の有機ＥＬデバイスと比較するために、比較例として、発光防止層７を備えていない有機ＥＬデバイスを作製する。

比較例１の有機ＥＬデバイスは、電子輸送層５および発光防止層７を備えていないこと以外は、実施例１の有機ＥＬデバイスと同様の構成を有し、同様の方法で作製される。また、比較例２の有機ＥＬデバイスは、発光防止層７を備えていないこと以外は、実施例１の有機ＥＬデバイスと同様の構成を有し、同様の方法で作製される。すなわち、比較例２の有機ＥＬデバイスは、図１（ｂ）に示す構成を有している。

次に、実施例１および２、比較例１および２の有機ＥＬデバイスのそれぞれについて、２５℃の環境下で電流―電圧−輝度特性および色純度（色度）の測定を行う。測定結果を表１および図４に示す。ここで、表１の「発光効率」は、単位注入電流密度に対する発光強度（ｃｄ／Ａ）である。また、「色度」はＣＩＥ表示系の（ｘ，ｙ）座標である。

表１からわかるように、上述の式（１）および（２）を満足する発光防止層を設けると（実施例１および２）、比較例２の有機ＥＬデバイスの発光効率と同等の高い発光効率を保ちつつ、電子輸送層を有していない比較例１の有機ＥＬデバイスと同程度の良好な色純度を実現できる。このことから、発光防止層により、電子輸送層自体の発光に起因する色純度の低下を抑制できることが確認できる。また、発光防止層が上述の式（１）〜（３）を全て満足する場合には（実施例１）、高い発光効率および優れた色純度を実現できる。また、実施例１の有機ＥＬデバイスは、電子輸送層および発光防止層が挿入された構成を有しているにもかかわらず、駆動電圧が低く抑えられている。これは、電子輸送層のみが挿入された構成の比較例２と比べて、発光層から電子輸送層への励起エネルギーのロスが低減されているからである。

本発明は、有機ＬＥＤ素子や有機ＬＥＤ表示パネル（有機ＥＬ表示装置）などの各種有機ＥＬ装置に好適に適用される。有機ＬＥＤ表示パネルの駆動方法は特に限定されず、パッシブマトリックス駆動でもアクティブマトリックス駆動でもよい。

本発明によると、有機ＥＬデバイスにおける発光層および電子輸送層の間に、発光層および電子輸送層よりもバンドギャップの大きい発光防止層を形成することにより、励起子が発光層から電子輸送層に移ることを抑制できるので、電子輸送層が発光することを抑制できる。そのため、高い発光効率を維持しつつ、色純度に優れた有機ＥＬデバイスを提供できる。

本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、発光防止層の材料のイオン化ポテンシャルが発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きいと、電子輸送層でホールと電子とが再結合することを防止できる。従って、電子輸送層自体の発光をより効果的に抑制できる。また、発光防止層の厚さを十分小さくすると、発光防止層を挿入することによる駆動電圧の上昇を防止できるので有利である。

本発明は、有機ＥＬ表示装置などの各種有機ＥＬ装置に好適に適用される。

（ａ）および（ｂ）は、従来の有機ＥＬデバイスの構成を模式的に示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態の有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。本発明による実施形態の有機ＥＬ素子のバンド構造例を示す図である。実施例および比較例の有機ＥＬデバイスの色度を示す色度座標である。

符号の説明

１基板
２陽極
３正孔輸送層
４発光層
５電子輸送層
６陰極
７発光防止層
８電荷ブロッキング層

Claims

陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成された有機層とを備え、
前記有機層は、
発光層、
前記発光層と前記陰極との間に形成された電子輸送層、および
前記発光層と前記電子輸送層との間に形成され、前記発光層のバンドギャップおよび前記電子輸送層のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層
を有する有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層のイオン化ポテンシャルは、前記発光層のイオン化ポテンシャルよりも大きい請求項１に記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層の厚さは前記電子輸送層の厚さよりも小さく、前記電子輸送層の前記厚さは前記発光層の厚さよりも小さい請求項１または２に記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層のバンドギャップは３ｅＶ以上６ｅＶ以下である請求項１から３のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層の厚さは、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層はキレート金属錯体を含む請求項１から５のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光防止層はシロール誘導体を含む請求項１から６のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光層は高分子発光材料を含む、請求項１から７のいずれかに記載の有機ＥＬデバイス。