WO2006061954A1 - 有機ｅｌ素子 - Google Patents

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WO2006061954A1
WO2006061954A1 PCT/JP2005/019273 JP2005019273W WO2006061954A1 WO 2006061954 A1 WO2006061954 A1 WO 2006061954A1 JP 2005019273 W JP2005019273 W JP 2005019273W WO 2006061954 A1 WO2006061954 A1 WO 2006061954A1
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WO
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light
layer
organic
carrier
emitting
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PCT/JP2005/019273
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Chong Li
Koji Kawaguchi
Yutaka Terao
Hiroshi Kimura
Toshio Hama
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Fuji Electric Holdings Co., Ltd.
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Publication date
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    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer

Definitions

  • This invention relates to white and light-emitting organic EL elements used in backlights of color liquid crystal displays, other illuminators, and displays.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional white organic EL element.
  • a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 55, an electron transport layer 6, and an electron injection layer 7 are sequentially formed on a glass substrate 1 on which an anode 2 is formed.
  • the cathode 8 is formed on the electron injection layer 7.
  • the light-emitting layer 55 serving as a carrier recombination center is a single light-emitting layer in which a plurality of light-emitting dyes are mixed or a laminate of layers containing a plurality of different light-emitting dyes. It ’s a gap.
  • a white EL element including a single light-emitting layer in which a plurality of light-emitting dye materials (light-emitting dopants) are mixed see Patent Document 3
  • the following processes are required to generate white light: (1) Carrier (electron and hole) transfer to the bonding layer, (2) generation of host luminescent material excitons, (3) excitation energy transfer between host luminescent material molecules, (4) host luminescent material to guest luminescent material (5) Generation of guest luminescent material excitons, (6) Through energy transfer between different guest luminescent materials, and (7) Relaxation of guest luminescent material excitons to the ground state Lights up.
  • Each energy transfer process ((3) to (6)) is related to various energy deactivation processes. It is a competitive reaction. In order to obtain pure white EL light emission in this configuration, the energy transfer process between guest luminescent materials (6) is very important.
  • the doping concentration and the like of these dye light-emitting materials are optimized!
  • the excitation energy is large
  • the excitation energy is small from the dye material, and energy transfer to the dye material occurs, so that pure white color may not be obtained.
  • the concentration of red and blue light-emitting dopants required to show good electroluminescent characteristics is 0.12% and 0.25% of the host material, which is very low and difficult to control in mass production. is there.
  • the balance of energy transfer between the light-emitting dye materials in the light-emitting layer (carrier recombination layer) 55 is disrupted due to the magnitude of the energization current or the power-on time, and the emission color is There are many cases that change.
  • a white organic EL element configured by stacking a plurality of different light-emitting layers, carriers are injected from the electrodes, and carriers are recombined in the plurality of light-emitting layers to simultaneously excite a plurality of dye light-emitting materials, White organic EL emission is obtained from the device surface.
  • the white organic EL element configured as described above, carriers must be recombined in a balanced manner in a plurality of light emitting layers.
  • the carrier recombination region changes depending on the driving voltage of the element, the emission of one dye becomes stronger, the emission of the other dye becomes weaker, and the emission color obtained from the substrate surface changes.
  • the carrier recombination region of the organic EL device was adjusted to the interface between the light emitting layer and the carrier transport layer, and the carrier recombination center was doped with the blue light emitting layer and the yellow light emitting dopant.
  • the blue light-emitting material is excited at the interface of the carrier transport layer, and a part of the excitation energy is transferred to the adjacent yellow light-emitting layer (carrier transport layer) so that the yellow light-emitting material also emits light.
  • a white EL light emitting device that obtains a white color mixed with blue and yellow emission spectra from the surface has been announced (see Patent Documents 4 and 5).
  • the carrier recombination center is the interface between the blue light emitting layer and the yellow dye-doped electron transport layer, and the carrier recombination portion becomes wider as the drive current increases, and the blue light emitting layer force It is considered that energy is transferred to the yellow dye-doped carrier transport layer, and blue light and yellow light from each layer are mixed to obtain white color from the device surface.
  • a white organic EL light emitting device with such a light emitting mechanism Some were presented at the Sustainable Union Lecture (see Non-Patent Document 3).
  • a white light-emitting organic EL manufactured by disposing a blue light-emitting layer adjacent to the hole transport layer and subsequently disposing a green light-emitting layer containing a region including a red fluorescent layer.
  • a light emitting device has been proposed (see Patent Document 6).
  • a white organic light emitting device using red, blue and green light emitting layers separated by a hole blocking layer has been proposed (see Non-Patent Document 4).
  • the hole injecting and transporting layer is located at an interface between the doping layer containing the fluorescent dopant and the light emitting layer.
  • an undoped layer having a thickness of 2 nm or more that does not contain phosphide, and prevents the non-radiative deactivation of the fluorescent dopant due to carrier transfer without forming an exciplex, while the material strength of the light-emitting layer is improved. It has been proposed to perform energy transfer (see Patent Document 7).
  • excitons generated by carrier recombination directly emit light of one or more dye materials (the recombination region is completely localized at the organic interface part)
  • the recombination region is completely localized at the organic interface part
  • two types of chromophoric materials in the layer adjacent to the interface are excited simultaneously), or from a blue luminescent exciton having a high luminescent energy, a low luminescent energy existing within the potential radius.
  • This is a mechanism that allows energy to be transferred to the dye material to cause the dye material with low light emission energy to emit light and obtain white light on the element surface. That is, the force by which a plurality of types of dye materials are excited energetically at the same time performs multicolor emission by energy transfer between the plurality of types of dye materials.
  • the potential radius of ionized molecules which is the distance requirement for energy transfer, is theoretically about 15 ⁇ m or less. It is considered that the film thickness of the light emitting layer having a high light emission energy and the thickness of the light emitting layer adjacent to the light emission energy being within 15 nm from the adjacent interface are particularly effective for energy transfer.
  • near-ultraviolet light, blue light, and blue-green light emitted from organic EL elements are examples of methods for making multi-color or full-powered displays composed of organic EL elements.
  • a color conversion (CCM) method using a color conversion layer containing a color conversion dye that absorbs light or white light and emits visible light by wavelength distribution conversion has been studied!
  • the light emission color of the light source is not limited to white, so the degree of freedom in selecting the light source can be increased.
  • green and red light can be obtained by wavelength distribution conversion using an organic EL element that emits blue to blue-green light.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2991450
  • Patent Document 2 JP 2000-243563 A
  • Patent Document 3 U.S. Pat.No. 5,683,823
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-93583
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-86380
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 7-142169
  • Patent Document 7 Japanese Patent Laid-Open No. 6-215874
  • Patent Document 8 JP-A-6-203963
  • Patent Document 9 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-279238
  • Patent Document 10 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-115441
  • Patent Document 11 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-212875
  • Patent Document 12 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-238516
  • Patent Document 13 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-81924
  • Patent Document 14 Pamphlet of International Publication No.2003Z048268
  • Patent Document 15 Japanese Patent No. 2772019
  • Non-Patent Document 1 J. Kido et al, Science 267, 1332 (1995)
  • Non-Patent Document 2 J. Kido et al., Appl. Phys. Lett. 67 (16) 2281-2283, 1995
  • Non-Patent Document 3 Endo et al., Proceedings of the 44th Joint Conference on Applied Physics, 29p-NK-l
  • Non-Patent Document 4 Deshpande et. Al., Appl. Phys. Lett., 75, 888 (1999) Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is applicable to a manufacturing process of a conventional organic EL device in which a large change in light emission efficiency is not caused, and the light emission color is hardly changed depending on the energization time and the current flow. It is to provide an EL device.
  • the material used for imparting the color changing ability to the inside of the organic EL element does not disturb the movement of carriers (electrons or holes) relative to the light emitting layer, and the carrier recombination layer (light emitting layer). ) Simultaneously satisfy characteristics such as non-radiation deactivation such as exciplex formation with EL light-emitting materials, and efficient conversion of light emitted from the light-emitting layer to light in the desired wavelength range. There are strict requirements. Therefore, it is a further object of the present invention to provide an organic EL device having a structure that can relax this requirement and expand the choice of materials.
  • the organic EL device of the present invention includes an organic EL layer sandwiched between a pair of electrodes; the organic EL layer includes at least a carrier recombination layer and one or more carrier non-bonding layers;
  • the carrier recombination layer emits blue and blue-green EL light having a peak wavelength of 400 to 500 nm by recombination of carriers injected into the organic EL element;
  • a host material having a carrier injection Z transport property and absorbing at least a part of the EL light; and one or more kinds of PL luminescent dye materials that emit PL light with energy lower than that of the EL light;
  • the distance between the carrier recombination layer and the carrier non-bonding layer is 15 nm or more.
  • the carrier non-bonding layer may be a hole injection layer, an electron injection layer, or a hole injection transport layer.
  • the organic EL device of the present invention emits a part of the EL light that is not absorbed by the host material and may be yellow or red light! / ⁇ PL light, and as a result, emits white light. It may be designed to do.
  • one kind of material may be used as the PL luminescent dye material.
  • One pair of electrodes of the organic EL device of the present invention is an anode and a cathode.
  • the organic EL layer of the present invention may further include a non-luminous hole injection layer that is in contact with the anode and contains a hole injection improver.
  • the cathode may also form a material force having a work function of 4.3 eV or less and a light reflectance of 90% or more.
  • the cathode may be formed from a transparent conductive material, and the anode may have a light reflectance of 80% or more! [0020]
  • a layer having a fluorescent dopant in which such energy transfer does not occur by setting the distance between the carrier recombination layer and the carrier non-bonded layer to 15 nm or more.
  • the host material of does not reduce the light emission efficiency by providing a part of the color conversion function.
  • the quantum yield of absorption of specific excitation light is constant for a specific PL light-emitting dye material, and the light emission intensity of the PL light-emitting dye material changes in proportion to the intensity of EL light emission.
  • the organic EL device of the present invention can stably emit desired white or light blue light whose emission spectrum is difficult to change due to changes in driving voltage and current.
  • the PL light emission intensity also changes following the change, which is also desirable in this case. It is possible to stably emit white or light blue light.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an organic EL element according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an organic EL device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an organic EL device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an organic EL device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an organic EL device according to the prior art.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of a PL light-emitting carrier non-bonding layer in the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example when a plurality of PL light-emitting carrier non-bonding layers are used.
  • the organic EL device of the present invention has a light emitting layer (carrier recombination layer) and a carrier non-bonding layer, and the carrier non-bonding layer includes a PL light-emitting dye in a host material that can absorb light from the light-emitting layer. It is a layer doped with a material (yellow PL luminescent dye material or red PL luminescent dye material), characterized in that the distance between the luminescent layer and the carrier non-bonding layer is 15 nm or more.
  • the organic EL device of the present invention in the carrier power light-emitting layer injected by the applied voltage, blue and blue-green light having a peak wavelength of 400 nm to 550 nm is emitted by electoluminescence (EL), Host material force in the carrier non-bonding part 3 ⁇ 4L light is absorbed, the energy absorbed by the host material is transferred to the PL luminescent dye material, and the PL luminescent dye material is yellow with lower energy (wavelength 550nm to 750nm) Emits light or red light. In this way, PL light and EL light are mixed and simultaneously transmitted through the substrate surface, and the emitted light appears light blue to white. That is, the organic EL element of the present invention is characterized in that, within the organic EL element, a PL luminescent dye material that emits light with lower energy through light is emitted to obtain multicolor emission.
  • EL electoluminescence
  • the PL light-emitting dye material contained in the carrier non-bonding layer is separated at a distance of 15 nm or more, although it has a light-emitting layer (which emits blue or blue-green EL light). Therefore, PL energy of lower energy (longer wavelength) is emitted through EL light absorption by the host material, regardless of exciton energy transfer in the carrier recombination layer. As a result, the organic EL element of the present invention exhibits the feature that the emission spectrum is hardly changed by changes in driving voltage and current.
  • the carrier non-bonding layer is a hole injection layer, an electron injection layer, a single hole injection transport layer having both hole injection and hole transport functions, or a function of electron injection and electron transport. Is an electron injecting and transporting layer.
  • the carrier non-bonding layer of the present invention has no PL light emitting dye material due to exciplex formation with the EL light emitting material in the carrier recombination layer (light emitting layer), carrier transfer from the EL light emitting material, and the like.
  • the distance between the carrier recombination layer and the carrier non-bonding layer is within a range of 15 to 50 nm, more preferably 15 to 30 nm.
  • the carrier non-bonding layer of the present invention comprises: a) a host material that absorbs EL light (which is blue or blue-green light) and has carrier (hole or electron) injection properties and Z transport properties; b) It can be formed from one or more PL luminescent dye materials that accept the energy of the host material that has absorbed EL light and emit light in the wavelength range of 550 to 750 nm.
  • FIG. 6 shows an example of the structure of the host material 71, the two types of PL luminescent dye materials 72 and 73, and the carrier non-bonding layer 70 that also has a force.
  • the host material 71 has a higher excitation energy than the two PL luminescent dye materials 72 and 73, ie, exhibits shorter wavelength absorption.
  • the excitation energy of the host material 71 and the two types of PL luminescent dye materials 72 and 73 has a relation of 71> 72> 73.
  • a part of the EL light 75 from the light emitting layer is absorbed by the host material 71 having the highest excitation energy and excites the host material 71.
  • PL luminescent dye material 72 emits PL luminescence 76, or more energy is transferred from PL luminescent dye material 72 to PL luminescent dye material 73, and PL luminescent dye material 73 emits PL luminescence 77. Also good.
  • the power shown in the example in which two kinds of PL luminescent dye materials are doped may be one PL luminescent dye material or three or more kinds.
  • the amount of EL light absorbed in the carrier non-bonded layer can be adjusted by adjusting the film thickness of the carrier non-bonded layer.
  • the intensity of PL light emitted from the carrier non-bonded layer can be adjusted by adjusting the doping concentration of the PL light-emitting dye material with respect to the carrier non-bonded layer. Therefore By adjusting the ratio of the amount of EL light transmitted through the carrier non-bonding layer and the intensity of PL light, the emission color obtained from the surface of the organic EL element can be easily adjusted.
  • FIG. 7 shows an example of the structure when a plurality of carrier non-bonding layers (70, 80) are used.
  • the host material 71 of the first carrier non-bonding layer 70 has higher excitation energy than the PL light-emitting dye material 72
  • the host material 81 of the second carrier non-bonding layer 80 is higher than the PL light-emitting dye material 82.
  • a part of the EL light 85 from the light emitting layer is absorbed by the host material 71 of the first carrier non-bonding layer 70 and excites the host material 71.
  • energy is transferred from the excited host material 71 to the PL light-emitting pixel material 72 through an arbitrary process such as dipole-dipole interaction (Förster model) and PL light-emission reabsorption.
  • part of the EL light 85 and the first PL light emission 86 is absorbed by the host material 81 of the second carrier non-bonding layer 80 to excite the host material 81.
  • energy is transferred from the excited host material 81 to the PL light-emitting dye material 82, and second PL light emission 87 (a, b) is performed.
  • the carrier non-bonding layer into two layers, an optimum host material can be selected for each of the two types of PL light-emitting dye materials 72 and 82, and the high-efficiency of the organic EL device can be selected. It is effective for ⁇ . Furthermore, in the device of this configuration, the film thickness, the dopant concentration of the PL light-emitting dye material, and the types of the host material and the PL light-emitting dye material are independently controlled in each carrier non-bonding layer, so By changing the absorption and the intensities of the first and second PL emissions 86 and 87 (a, b), it becomes easier to adjust the spectrum of the obtained outgoing light.
  • the force shown in the example of two carrier non-bonded layers doped with one type of PL luminescent dye material each may use two or more PL luminescent dye materials or three or more Use a carrier non-bonding layer.
  • the carrier non-bonding layer that performs color conversion by PL emission is inside the organic EL device, and at the transparent electrode interface, which was a problem of the CCM method.
  • EL light can be incident on the carrier non-coupled part without being affected by total reflection. Therefore, it is possible to more efficiently convert EL light having blue or blue-green color into red light.
  • the conversion efficiency to red can be freely adjusted without degrading the current-voltage characteristics of the organic EL element.
  • the organic EL device of the present invention is expected to be applied to a backlight for producing a monochrome display and a white backlight for a full color organic EL display using a color filter system (for example, using an RGB color filter). .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an organic EL element according to the first embodiment of the present invention.
  • the organic EL element 10 has an anode 2, an organic EL layer (specifically, a PL light emitting hole injection layer 13, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6 and an electron injection on a transparent substrate 1.
  • the layer 7) and the cathode 8 are sequentially laminated.
  • the anode 2 and the cathode 8 can be light transmissive or light reflective, respectively, but it is desirable that either one is light transmissive and the other is light reflective.
  • the transparent substrate 1 is preferably transparent to visible light (wavelength 400 to 700 nm). Further, the transparent substrate 1 should be able to withstand the conditions used for forming a layer (described later) laminated thereon, and is preferably excellent in dimensional stability.
  • a resin film or sheet made of resin such as stone, glass, polyester, polymethylmetatalylate, polycarbonate, polysulfone, or the like can be used as the transparent substrate 1.
  • the anode 2 a material force having a work function having a work function of 4.7 eV or more and a large work function is selected for the purpose of reducing the energy barrier for hole injection.
  • the anode 2 may be light transmissive or light reflective. In the case of taking out the light from the organic EL device, it is desirable that the anode 2 is light transmissive (having a transmittance of 80% or more for visible light).
  • the light-transmitting anode 2 is, for example, ITO (indium 'stannate), IZO (indium' zincate), SnO, ZnO, which are transparent conductive materials commonly known as transparent electrodes. , TiN, ZrN, HfN, TiO, VO, Cul, InN, GaN, CuAlO, CuGa
  • It can be formed using conductive inorganic compounds such as O, SrCu O, LaB, RuO.
  • the These substances are formed on the transparent substrate 1 by vacuum deposition or sputtering. Is done.
  • the anode 2 is desirably light reflective.
  • the light-reflective anode 2 preferably has a light reflectivity of 80% or more with respect to visible light, and is formed by laminating a highly reflective metal, amorphous alloy or microcrystalline alloy and the above-described transparent conductive material. Can be formed.
  • High reflectivity metals that can be used include Al, Ag, Mo, W, Ni, Cr, and the like.
  • High reflectivity amorphous alloys that can be used include NiP, NiB, CrP and CrB.
  • High reflectivity microcrystalline alloys that can be used include NiAl and the like.
  • the cathode 8 a material force having a work function of 4.3 eV or less and a low work function is often selected for the purpose of reducing the energy barrier for electron injection.
  • Cathode 8 may be light transmissive or light reflective! / ⁇ .
  • the cathode 8 is desirably light reflective (preferably having a visible light reflectance of 90% or more).
  • the light-reflective cathode 8 is composed of simple metals such as alkaline metals such as Li, Na and K, alkaline earth metals such as Mg and Ca, rare earth metals such as Eu, or any of these metals.
  • the cathode 8 is desirably light-transmissive.
  • the light transmissive cathode 8 can be formed using the above-described transparent conductive material.
  • the cathode when a cathode is manufactured using a transparent conductive material, it is possible to improve the electron injection efficiency by providing an electron injection buffer layer at the interface between the cathode and the organic EL layer.
  • the material of the buffer layer alkali metals such as Li, Na, K or Cs, alkaline earth metals such as Ba and Sr, alloys containing them, rare earth metals, or fluorides of these metals can be used. It is not limited to them.
  • the film thickness of the buffer layer can be appropriately selected in consideration of the driving voltage, transparency, and the like, but in a normal case, it is preferably lOnm or less.
  • the PL light-emitting hole injection layer 13 is a) a host that absorbs EL light (both blue and blue-green light) and has carrier (hole or electron) injection / transport properties.
  • EL It can be formed from one or more PL luminescent dye materials that accept the energy of the host material that has absorbed the light and emit light in the wavelength range of 550 to 750 nm.
  • a high molecular weight perylene-based hole transport material such as BAPP, BABP, CzPP, CzBP, etc. should be used.
  • BAPP BABP
  • CzPP CzPP
  • CzBP CzBP
  • it is a fluorescent material having a hole transporting property, an aza aromatic compound having an azafluoranthene skeleton to which an allylamino group is bonded (see Patent Document 11), a condensed aromatic having a fluoranthene skeleton bonded to an amino group.
  • a compound see Patent Document 12
  • a triphenylene aromatic compound having an amino group see Patent Document 13
  • a perylene aromatic compound having an amino group see Patent Document 14
  • the PL light-emitting dye material that can be doped into the PL light-emitting hole injection layer 13 is a PL light-emitting dye material that has high durability and emits yellow power in red.
  • Other coumarin dyes; atalidine dyes; other condensed aromatic ring materials can also be used.
  • styryl compounds with emission colors ranging from yellow to red diketopyrrolo [3,4-c] pyrrole derivatives, benzimidazole compounds fused with a similar heterocyclic skeleton of thiadiazole
  • a porphyrin derivative compound, a quinacridone compound, a bis (aminostyryl) naphthalene compound, and the like can also be used.
  • Other studied naphthalimide derivatives, thiadiadiazolopyridine derivatives, pyrophine pyridine derivatives, naphthyridine derivatives, etc. can be mentioned, but coumarin green fluorescent dyes can also be doped.
  • These fluorescent materials are not limited by chemical progress.
  • a rare earth complex material see Patent Document 15 having a very excellent emission color can be used.
  • a phosphorescent material that can realize high-efficiency light emission such as an iridium complex or a radium complex, can be used.
  • the hole transport layer 4 includes a carrier recombination layer (light emitting layer 5) and a carrier non-bonding layer. It is a layer that defines a distance from the bonding layer (PL light-emitting hole injection layer 13), and preferably has a thickness of 15 nm or more.
  • the hole transport layer 4 can be formed of a compound having the ability to transport holes and having an excellent thin film forming ability. The layer of these materials transports holes smoothly and efficiently by the light emitting layer 5, and thus has an excellent hole transport effect and can prevent electrons from moving into the hole transport layer 4.
  • p-type hydrogenated amorphous silicon p-type hydrogenated amorphous silicon carbide, p-type zinc sulfide, and p-type zinc selenide can be used as the material. These materials are formed by dry deposition methods such as vacuum deposition, CVD, plasma CVD, and sputtering.
  • the known phenolamine polymer system N, N, -bis (3-methylphenol)-(1, 1, biphenyl) -4, 4, -diamin, N, N —Diphenyl— N, N,-(3 —Methylphenol) 1 1, 1, 1 Biphenyl 1, 4, 4, 1 Diamine, 1, 1—Bis (4 Di 1 p —Tolylaminophenol) Compound such as cyclohexane, 4, 4, 1bis (N- (1-naphthyl) N phen-lamino) biphenyl; hydrazone compound; silazane compound; quinacridone compound; phthalocyanine derivative (copper phthalocyanine etc.
  • the hole transport layer may be formed using an organic material such as a metal coordination complex. These materials can be formed on the substrate by a conventional vacuum deposition method. Polymer materials such as polybulur rubazole and polysilane can also be used for hole injection layer materials. These polymer materials are formed by being dissolved in an organic solvent together with a binder such as polycarbonate, polyacrylate, polyester, and the like, followed by coating and drying. Organic materials other than the polymer material may be formed by vacuum deposition. Further, the film forming method is not limited to these.
  • the light emitting layer 5 is injected from the anode 2 side through the PL light emitting hole injection layer 13 and the hole transport layer 4 and injected from the cathode 8 through the electron injection layer 7 and the electron transport layer 6.
  • the light emitted by recombination with the emitted electrons emits blue to blue-green light.
  • the material of the light-emitting layer 5 includes oxazole metal complexes, distyrylbenzene derivatives, styrylamine-containing polycarbonates, oxaziazole derivatives, oxadiazoles.
  • An derivative, an azomethine zinc complex, or an aluminum complex can be used.
  • the light emitting layer 5 can be formed by using the above-mentioned material as a host and, if necessary, doping a blue fluorescent dye.
  • a blue fluorescent dye available for doping of light-emitting layer 5
  • Various luminescent organic substances can be used as the material. Any known ones include: anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, lidar perylene, naphtalar perylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, oxadiazole, bisbenzoxazoline, bisstyryl, cyclopenta Gen, quinoline metal complex, Tris
  • Examples of the material that can be used in the present invention and that constitutes the electron injection layer 7 and the electron transport layer 6 include compounds having the ability to inject and transport electrons and having an excellent thin film forming ability. Can do.
  • the layer of these materials can achieve an excellent electron transport effect in which electrons are transported smoothly and efficiently by the light emitting layer 5 with a cathode force, and holes can be prevented from moving to the electron transport layer 6.
  • Specific examples include fluorene, bathophenantorin, bathocuproine, anthraquinodimethane, diphenoquinone, imidazole, anthraquinodimethane, and their compounds, metal complexes, or nitrogen-containing five-membered ring derivatives.
  • the metal complex compound that can be used in the present invention includes tris (8-hydroxyquinolinate) aluminum, tri (2-methyl-8hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8hydroxyquinolinate).
  • Nato) gallium bis (10 hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium, bis (10 hydroxybenzo [h] quinolinato) zinc, bis (2-methyl-8 hydroxyquinolinato) (o cresolate) gallium, bis (2-methyl-) 8 Hydroxyquinolinate) (1 naphtholate)
  • an oxazole, thiazole, oxadiazole, thiadiazole or triazole derivative is preferable.
  • the EL light emitted with the light emitting layer 5 directed toward the anode side is emitted from the PL light emitting hole.
  • the light passes through a layer such as the injection layer 13 and exits from the transparent substrate 1.
  • the EL light emitted from the light emitting layer 5 toward the cathode side is reflected by the cathode 8 and similarly passes through a layer such as the PL light emitting hole injection layer 13 and is emitted from the transparent substrate 1.
  • part of the EL light undergoes wavelength distribution conversion to become yellow to red PL light.
  • white or light blue light is obtained as light emission of the entire device.
  • EL light emitted by directing the light-emitting layer 5 to the anode side is a layer such as the PL light-emitting hole injection layer 13 or the like. Then, it is subjected to wavelength distribution conversion, reflected by the anode 2, passes through the PL luminescent hole injection layer 13 again, and is emitted from the cathode 8. At this time, when the light passes through the PL light emitting hole injection layer 13 twice, a part of the EL light undergoes wavelength distribution conversion to become yellow light red PL light.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an organic EL element according to the second embodiment of the present invention.
  • the organic EL element 20 has an anode 2, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light-emitting layer 5, an electron transport layer 6, a PL light-emitting electron injection layer 27, and a cathode 8 stacked in this order on the transparent substrate 1. It has a structure.
  • the organic EL device 20 of the second embodiment includes a hole injection layer 3 and a PL light emission instead of the PL light emitting hole injection layer 13 and the electron injection layer 7 of the organic EL device 10 of the first embodiment, respectively.
  • the electron-injecting layer 27 is used.
  • the hole injection layer 3 is composed of p-type hydrogenated amorphous silicon; p-type hydrogenated amorphous silicon carbide; p-type zinc sulfide; P-type zinc selenide; N, N, -bis (3-methylphenol- ) — (1, 1, —Biphenyl) —4, 4, —Diamine, N, N—Diphenyl—N, N, — (3—Methylphenol) — 1, 1, —Biphenyl 1 , 4, 1-diamine, 1, 1-bis (4-di-l-p-tolylaminophenol) hexane, 4, 4, -bis (N— (1-naphthyl) -N-phenol-amino) biphenyl Phenylamine multisystem compounds such as ru; hydrazone compounds; silazane compounds; quinacridone compounds; phthalocyanine derivatives (including metal coordination complexes such as copper phthalocyanine); It is known by technology!
  • Examples of the host material that can be used in the PL light-emitting electron injection layer 27 of the present invention include Znsq.
  • the PL luminescent dye material that can be used in the PL luminescent electron injection layer 27 the PL luminescent dye material doped in the PL luminescent hole injection layer 13 of the first embodiment and The same material can be mentioned.
  • the electron transport layer 6 in this embodiment is a layer that defines the distance between the carrier recombination layer (light emitting layer 5) and the carrier non-bonding layer (PL light emitting electron injection layer 27). It is desirable to have a film thickness of 15 nm or more.
  • the material for the electron transport layer described in the first embodiment can be used as a material for forming the electron transport layer 6, the material for the electron transport layer described in the first embodiment can be used.
  • the organic EL element 20 of the second embodiment when the anode 2 is made light-transmitting and the cathode 8 is made light-reflecting, the EL light emitted from the light-emitting layer 5 toward the cathode side is PL light-emitting electron injection layer 27, etc., is reflected by the cathode 8, and again a layer such as PL light-emitting electron injection layer 27 And exits from the transparent substrate 1.
  • the light passes through the PL light emitting electron injection layer 27 twice, part of the EL light undergoes wavelength distribution conversion to become yellow to red PL light.
  • the EL light emitted from the light emitting layer 5 toward the anode side is emitted from the transparent substrate 1. Then, by mixing the emitted EL light and PL light, white or light blue light is obtained as light emission of the entire device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an organic EL element according to the third embodiment of the present invention.
  • the organic EL device 30 has a transparent substrate 1, an anode 2, a PL light emitting hole injection layer 13, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, a PL light emitting electron injection layer 27, and a cathode 8 in this order. It has a laminated structure.
  • the hole transport layer 4 and the electron transport layer 6 have a film thickness of 15 nm or more.
  • the organic EL device 30 of the third embodiment uses a PL light-emitting electron injection layer 27 instead of the electron injection layer 7 of the organic EL device 10 of the first embodiment.
  • the PL light-emitting electron injection layer 27 can be formed in the same manner as in the second embodiment. That is, the organic EL element 30 of the present embodiment has two carrier non-bonding layers (PL luminescent layer), that is, a PL luminescent hole injection layer 13 and a PL luminescent electron injection layer 27.
  • the EL light emitted by directing the light emitting layer 5 toward the anode side is: The light passes through a layer such as the PL light emitting hole injection layer 13 and is emitted from the transparent substrate 1. Also, from the light emitting layer 5 to the cathode EL light emitted toward the side passes through the PL light-emitting electron injection layer 27, etc., is reflected by the cathode 8, passes again through the layer such as the PL light-emitting electron injection layer 27, and is emitted from the transparent substrate 1. To do.
  • EL light emitted from the light-emitting layer 5 toward the anode side passes through layers such as the PL light-emitting hole injection layer 13 and the like. Then, the light is reflected by the anode 2, passes through a layer such as the PL luminescent hole injection layer 13 again, and is emitted from the cathode 8. In addition, EL light emitted from the light emitting layer 5 toward the cathode side passes through the PL light emitting electron injection layer 27 and is emitted from the cathode 8.
  • the first PL light that has undergone wavelength distribution conversion by the PL luminescent dye material becomes the first PL light
  • part of the EL light becomes the second PL light in the PL luminescent electron injection layer 27.
  • the first and second PL lights may have any color from yellow to red. Also, the first and second PL lights may be the same color light and have different colors. May be light. Then, by mixing the emitted EL light and the first and second PL lights, white or light blue light is obtained as light emission of the entire device.
  • the PL luminescent dye material used for the PL luminescent hole injection layer 13 and the PL luminescent electron injection layer 27 is selected from different materials so that the first PL light and the second PL light have different colors. By doing so, it is possible to obtain white light including a wavelength component with sufficient intensity over the entire visible light region (for example, white light including wavelength components of the blue region, green region, and red region with sufficient intensity). Such light is suitable, for example, as a light source for a display that uses a color filter without color change.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an organic EL element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the organic EL element 40 has an anode 2, a non-light emitting hole injection layer 43, a PL light emitting hole injection layer 13, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, and an electron injection on the transparent substrate 1.
  • the layer 7 and the cathode 8 are sequentially laminated.
  • Other components except the non-light emitting hole injection layer 43 are: It is the same as the component of 1st Embodiment.
  • the non-luminous hole injection layer 43 in this embodiment is a layer obtained by doping a host material with a hole injection improving agent.
  • a host material a material that can be used for the hole injection layer 3 in the second embodiment can be used.
  • the hole injection property improver is a material for improving the hole injection property and the hole transport property from the anode and reducing the driving voltage.
  • F-TCNQ (2, 3, 5, 6-tetraflur
  • the non-light emitting hole injection layer 43 contains 1 to: LO mass%, more preferably 2 to 4 mass% of a hole injection improver. Further, it is desirable that the non-light emitting hole injection layer 43 has a thickness of 20 to 200 nm, preferably 20 to 50 nm! /.
  • a non-light emitting hole injection layer 43 can be inserted between the anode 2 and the PL light emitting hole injection layer 13.
  • a non-luminous hole injection layer 43 may be further inserted between the PL luminescent hole injection layer 13 and the hole transport layer.
  • a non-light emitting hole injection layer 43 may be inserted between the anode 2 and the hole injection layer 3 or may be replaced with the hole injection layer 3. Use non-luminous hole injection layer 43.
  • the layer excited and emitted by the carrier recombination energy of hole Z electrons is only the light emitting layer 5 emitting blue EL light, and a part of this blue EL light is emitted.
  • the host material of the carrier injection layer which may be one layer or multiple layers
  • the layer is doped with yellow! / Dark red It is converted into yellowish reddish PL light by the PL luminescent dye material.
  • the EL light power is also converted into the PL light, so that the EL light does not pass through the transparent electrode, and therefore the energy efficiency is improved so that the EL light is not scattered toward the substrate edge. Is possible.
  • a vacuum deposition machine manufactured by Nihon B-Tech was used for the formation of the organic compound, metal and charge generation layer.
  • a film formation monitor CR TM-8000 manufactured by ULVAC, Inc.
  • a crystal resonator attached to the vapor deposition apparatus was used to control the film formation speed and film thickness of the vapor deposition material.
  • a P10 stylus type step gauge manufactured by Tencor was used to measure the actual film thickness after film formation.
  • Source characteristics 2400 manufactured by Keithley Instruments Inc.
  • Topcon BM-8 luminance meter were used for device characteristic evaluation.
  • the devices manufactured in the following examples were evaluated for light emission luminance, light emission efficiency, and maximum light emission luminance by measuring by applying a direct current voltage. Further, the EL emission spectrum was evaluated by driving the device at a constant current direct current at a driving current density of 4 AZcm 2 , 1 OA / cm 2 , and 14 AZcm 2 . The EL spectrum was measured using a PMA-11 optical multichannel analyzer (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
  • the organic material for device fabrication used in the following examples is a fluorescent material purchased from Idemitsu Kosan, and a phosphorescent material purchased from Showa Denko K.K.
  • the structural formula of a general organic material used in the examples of the present invention is shown below.
  • ITO glass formed on a transparent substrate 1 made of a 7 mm thick glass plate by sputtering ITO (indium oxide) and providing an anode 2 having a sheet resistance of 7 ⁇ / transparent electrode force. Su (Sanyo Vacuum Co., Ltd.) was prepared. First, the ITO glass was successively subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes each using acetone, pure water and isopropyl alcohol, dried, and then UV ozone cleaned for another 10 minutes.
  • this ITO glass was set in a vacuum deposition apparatus, and an organic EL layer was formed at a deposition rate of l to 2AZs under a reduced pressure of 1 X 10 " 6 Torr (l. 33 X 10" 4 Pa). Then, a LiF layer with a thickness of lnm was deposited on the organic EL layer at a deposition rate of 0.25 A / s, and the cathode was deposited at a deposition rate of 5 AZs 8 films were formed. The LiF layer is a noffer layer for improving the electron injection efficiency from the cathode 8 to the organic EL layer. Next, the fabricated device was transferred into a glove box in a dry nitrogen atmosphere having a dew point of 76 ° C. or lower without being exposed to the air.
  • a sealing glass substrate in which an ultraviolet curable resin sealant is applied to the outer peripheral portion of glass and barium oxide powder is adhered to the inner peripheral portion as a water absorbing agent with an adhesive.
  • an ultraviolet curable resin sealant is applied to the outer peripheral portion of glass and barium oxide powder is adhered to the inner peripheral portion as a water absorbing agent with an adhesive.
  • This example is an organic EL device according to the first embodiment of the present invention.
  • the organic EL element of this embodiment an anode ZPL luminescent hole injection layer Z hole transport layer Z emitting layer Z electron injection transport layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220nm) ZCzPP: PtOEP [9 mass 0/0] (200nm) / TPD (15nm) / DPVBi (30nm) / Alq (20nm) / LiF (lnm) / Al (
  • the PL light-emitting hole injection layer was formed by evaporating the compound, CzPP, and PtOEP at a deposition rate ratio of 100: 9. Evaluation results of the obtained organic EL device (maximum brightness, maximum current efficiency, current density 0.4 and lAZcm 2 , half-width of output light (full width at half maximum FWH M), chromaticity coordinates, and current density Table 1 shows the full width at half maximum (full width at half maximum FWHM) and chromaticity coordinates of the output light after continuous light emission driving with lAZcm 2 for 100 hours. Note that the maximum luminance and maximum current efficiency in this specification mean the highest luminance and current efficiency obtained until the device is destroyed by continuously energizing the device at a predetermined current density.
  • This example is an organic EL device according to the second embodiment of the present invention.
  • the organic EL device of this example is an anode Z hole injection transport layer Z light emitting layer Z electron transport layer ZPL light emitting electron injection layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) / TPD (40 nm) / DPVBi (30 nm) / BCP (15nm) / Znsq: rubrene [8 mass 0/0] (80nm) / LiF (lnm) / Al (10 Onm).
  • the PL light-emitting electron injection layer vaporizes the compound Znsq and rubrene at a deposition rate ratio of 100: 8.
  • Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL device.
  • This example is an organic EL device according to the third embodiment of the present invention.
  • the organic EL device of this example is an anode ZPL luminescent hole injection layer Z hole transport layer Z luminescent layer Z electron transport layer ZPL luminescent electron injection layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) / CzPP: PtOEP [ 9 mass 0 /. ] (1 OOnm) / TPD (15nm) / DPVBi (30nm) / Alq (20nm)
  • the PL light-emitting hole injection layer was formed by depositing the compound CzPP and PtOEP at a deposition rate ratio of 100: 9.
  • the PL light-emitting electron injection layer was formed by depositing the compound PyPySPyPy and rubrene at a deposition rate ratio of 100: 8. Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL devices.
  • This example is an organic EL device according to the first embodiment of the present invention using two PL light-emitting carrier non-bonding layers.
  • the organic EL device of this example is an anode ZPL light emitting hole injection layer 1 ZPL light emitting hole injection layer 2 Z hole transport layer Z light emitting layer Z electron injection transport layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) ZCzPP: DCTJB [2 mass 0/0] (20nm) / DBC2: coumarin 6 [2 mass 0/0] (80nm) / TPD (15nm) / DPVBi (30nm) / PyPy SPyPy (20nm) / LiF (lnm) / Al (lOOnm ).
  • the PL light-emitting hole injection layer 1 is a hole injection layer doped with a red dye DCTJB, and was formed by evaporating the compound CzPP and PtOEP at a deposition rate ratio of 100: 2.
  • PL luminous hole injection layer 2 is a hole injection layer doped with green pigment coumarin 6 and was formed by depositing compound D BC2 and coumarin 6 at a deposition rate ratio of 100: 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL elements.
  • This example is an organic EL device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the organic EL device is an anode Z non-light emitting hole injection layer ZPL light emitting hole injection layer Z hole transport layer Z light emitting layer Z electron transport layer ZPL light emitting electron injection layer z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) ZCzPP: F—TCNQ [3% by mass] (40nm) ZCzPP: PtOEP [9 quality
  • the PL light-emitting hole injection layer was formed by evaporating the compound, CzPP, and PtOEP at a deposition rate ratio of 100: 9.
  • the non-luminous hole injection layer consists of the compounds CzPP and F
  • Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL devices.
  • the element of this comparative example is an organic EL element having the structure of the prior art shown in FIG. 5 that obtains white light using the dye-doped light-emitting layer 55.
  • the organic EL device of this comparative example is an anode Z hole injection transport layer Z light emitting layer Z electron injection transport layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) TPD (200 nm) ZDPVBi: rubrene [0.3 wt%] (30 nm ) / Alq (20nm)
  • the dye-doped light-emitting layer 55 was formed by depositing the compound DPVBi and rubrene at a deposition rate ratio of 1000: 3. Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL device.
  • the element of this comparative example is an organic EL element having a configuration of a conventional technology without a carrier non-bonding layer containing a PL luminescent dye material.
  • the organic EL device of this comparative example is an anode Z hole injection transport layer Z light emitting layer Z electron injection transport layer Z buffer layer Z cathode, ITO (220 nm) / TPD (200 nm) / DPVBi (30 nm) / Alq (20 nm) / LiF (lnm) / Al (lOOnm)
  • Table 1 shows the evaluation results of the obtained organic EL device.

Landscapes

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Abstract

　通電時間により発光色の変化がなく、発光効率が良好な白色有機ＥＬ素子構造を提供する。本発明の有機ＥＬ素子は、１対の電極に挟持される有機ＥＬ層を備えた有機ＥＬ素子であって、有機ＥＬ層は、少なくともキャリア再結合層と１つまたは複数のキャリア非結合層とを含み；キャリア再結合層は、有機ＥＬ素子に注入されるキャリアの再結合によって４００～５００ｎｍのピーク波長を有する青色ないし青緑色のＥＬ光を発光し；キャリア非結合層は、キャリア注入／輸送性を有し、ＥＬ光の少なくとも一部を吸収するホスト材料と、ＥＬ光より低いエネルギーのＰＬ光を発する１種または複数種のＰＬ発光色素材料を含み；キャリア再結合層とキャリア非結合層との間隔が１５ｎｍ以上であることを特徴とする。

Description

明 細 書
有機 EL素子
技術分野
[0001] カラー液晶表示器のバックライトやその他の照明器、ディスプレイなどに使用する白 色、水色発光有機 EL素子に関する。
背景技術
[0002] 図 5は従来の白色有機 EL素子の一例を示す概略断面図である。従来の白色有機 EL素子 50は、陽極 2を形成したガラス基板 1の上に、ホール注入層 3、ホール輸送 層 4、発光層 55、電子輸送層 6、電子注入層 7が順次形成され、さらに、電子注入層 7上に陰極 8が形成された構造を有する。このような従来の白色有機 EL素子 50にお いて、キャリア再結合中心となる発光層 55は、複数の発光色素を混合した単一発光 層、あるいは複数の異なる発光色素を含む層の積層体の 、ずれかである。
[0003] 従来の白色有機 EL素子 50において、キャリアは陰極 8および陽極 2から注入され 、キャリアバランスをうまくとることにより、マイナスキャリア (電子）とプラスキャリア（ホー ル)とは発光層 55で再結合させて、発光層 55に含まれる複数の色素発光材料を同 時に励起させ、基板表面から白色を得ている（非特許文献 1および 2、特許文献 1お よび 2参照)。
[0004] このような発光機構の有機 EL素子によれば、高効率、長寿命の単純な白色有機 E L素子は実現することが難しい。たとえば、複数の発光色素材料 (発光ドーパント)を 混合した単一発光層を含む白色 EL素子 (特許文献 3参照)では、キャリアの発生力 白色を発光するまでに以下の過程：（1)キャリア再結合層へのキャリア (電子およびホ ール)の移動、（2)ホスト発光材料励起子の生成、（3)ホスト発光材料分子間の励起 エネルギーの伝達、（4)ホスト発光材料からゲスト発光材料への励起エネルギー移 動、（5)ゲスト発光材料励起子の生成、（6)異なるゲスト発光材料同士間のエネルギ 一移動を経て、そして (7)ゲスト発光材料励起子の基底状態への緩和によって発光 する。
[0005] それぞれのエネルギー伝達過程（（3)〜（6) )は、種々のエネルギー失活過程との 競争反応である。この構成において純粋な白色 EL発光を得るためには、特に（6)の 異なるゲスト発光材料同士間のエネルギー伝達過程が非常に重要になる。
[0006] したがって、これらの色素発光材料のドーピング濃度などが最適化されて 、な！/、場 合、励起エネルギーの大き 、色素材料から励起エネルギーの小さ 、色素材料への エネルギー移動が起こってしまい、純粋な白色が得られないことがある。また、良好な 電界発光特性を示すために必要な赤色発光ドーパントおよび青色発光ドーパントの 濃度がホスト材料の 0. 12%および 0. 25%と非常に低ぐ量産で制御するには困難 な濃度である。また、初期発光が純粋な白色であっても、通電電流の大小または通 電時間により、発光層（キャリア再結合層） 55中の発光色素材料間のエネルギー伝 達のバランスが崩れ、発光色が変わってしまうケースが多 、。
[0007] 複数の異なる発光層を重ねることにより構成した白色有機 EL素子では、キャリアは 電極から注入され、複数の発光層においてキャリアを再結合させて、複数の色素発 光材料を同時に励起させ、素子表面から白色有機 EL発光を得る。
[0008] このように構成した白色有機 EL素子においては、キャリアを複数の発光層におい てバランスよく再結合させる必要がある。素子の駆動電圧により、キャリア再結合領域 が変化し、一方の色素発光が強くなり、他方の色素発光が弱くなり、基板表面から得 られた発光色が変わってしまうケースが多 、。
[0009] 最近、米国イーストマン 'コダック社より、有機 EL素子のキャリア再結合領域を発光 層とキャリア輸送層の界面に調節し、キャリア再結合中心を青色発光層と黄色発光ド 一パントをドープしたキャリア輸送層の界面にして、青色発光材料を励起させるととも に、一部の励起エネルギーを隣接する黄色発光層（キャリア輸送層）に移動させ、黄 色発光材料も発光させることで、基板表面から青色発光および黄色発光のスペクトル が混合された白色を得る白色 EL発光素子が発表された (特許文献 4および 5参照)。
[0010] 上記の先行技術によれば、キャリア再結合中心は青色発光層と黄色色素ドープ電 子輸送層との界面であり、駆動電流が高くなるほどキャリア再結合部が広くなり、青色 発光層力 黄色色素ドープキャリア輸送層までエネルギーが移動し、各層からの青 色光および黄色光が混合されて、素子表面から白色が得られると考えられる。このよ うな発光機構の白色有機 EL発光素子として、 1997年に日本国内の応用物理学関 係連合講演会で発表されたものもあった (非特許文献 3参照)。
[0011] その他、正孔輸送層に隣接して青色発光層を配設し、続いて赤色蛍光層を含む領 域を含有する緑色発光層を配設することによって製造される、白色発光有機 EL発光 デバイスが提案されている (特許文献 6参照)。また、正孔遮断層によって分離された 赤色、青色および緑色発光層を使用する白色有機発光デバイスが提案されている（ 非特許文献 4参照)。
[0012] さらに、発光層と正孔注入輸送層とを含む有機発光デバイスにおいて、正孔注入 輸送層を、蛍光性ドーパントを含有するドーピング層と、発光層との界面に位置し、 蛍光性ドーパントを含有しない 2nm以上の膜厚を有する非ドーピング層とを設け、ェ キサイプレックス形成な ヽしキャリア移動による蛍光性ドーパントの無輻射失活を防 止しつつ、発光層材料力 蛍光性ドーパントへのエネルギー移動を行うことが提案さ れている (特許文献 7参照)。
[0013] 上記先行技術いずれの発明においても、キャリアの再結合により生成した励起子が 直接的に一種または複数種の色素材料を発光させるカゝ (再結合領域が完全に有機 界面部分に局在する場合では、電圧を印加すると界面隣接した層中の二種類の色 素材料を同時に励起される）、または高い発光エネルギーを持つ青色発光励起子か ら、そのポテンシャル半径以内に存在する低い発光エネルギーの色素材料にェネル ギーを移動させて、低い発光エネルギーの色素材料を発光させ、素子表面において 白色光を得られる機構である。すなわち、複数種の色素材料が同時にエネルギー的 に励起される力 複数種の色素材料間のエネルギー移動によって多色発光を行うも のであった。
[0014] エネルギー移動により異種材料を発光させる方法においては、エネルギー移動を 行う際の距離的要件であるイオンィ匕した分子のポテンシャル半径は理論的に約 15η m以下であるため、理論的には、高い発光エネルギーの発光層の膜厚および隣接し た低 、発光エネルギーの発光層の膜厚が隣接界面から 15nm以内であることが、ェ ネルギー移動に特に有効であると考えられる。
[0015] 近年、有機 EL素子を用いて構成されるディスプレイのマルチカラー化またはフル力 ラー化の方法の 1例として、有機 EL素子から放射される近紫外光、青色光、青緑色 光または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視光城の光を発光する色変換 色素を含む色変換層を用 ヽる色変換 (CCM)方式が検討されてきて!/ヽる。色変換方 式を用いる場合、光源の発光色が白色に限定されないため、光源の選択の自由度 を高めることが可能となる。たとえば、青色ないし青緑色で発光する有機 EL素子を用 い、波長分布変換により緑色および赤色光を得ることができる。最近では、別個の基 板上に設けた色変換層を有機 EL素子と組み合わせる方式に加えて、素子内部に色 変換機能を持たせた有機 EL素子、すなわち発光層以外の構成層に色変換の機能 を付与した有機 EL素子が提案されている (たとえば、特許文献 8および 9参照)。 特許文献 1 :特許第 2991450号公報
特許文献 2：特開 2000— 243563号公報
特許文献 3 :米国特許第 5, 683, 823号明細書
特許文献 4：特開 2002— 93583号公報
特許文献 5：特開 2003 - 86380号公報
特許文献 6 :特開平 7—142169号公報
特許文献 7：特開平 6 - 215874号公報
特許文献 8：特開平 6 - 203963号公報
特許文献 9：特開 2001— 279238号公報
特許文献 10：特開 2004 - 115441号公報
特許文献 11 :特開 2003— 212875号公報
特許文献 12：特開 2003— 238516号公報
特許文献 13 :特開 2003— 81924号公報
特許文献 14:国際公開第 2003Z048268号パンフレット
特許文献 15 :特許第 2772019号公報
非特許文献 1 :J. Kido et al, Science 267, 1332 (1995)
非特許文献 2 : J. Kido et al., Appl. Phys. Lett. 67(16) 2281-2283, 1995
非特許文献 3 :遠藤他、第 44回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、 29p-NK-l
, 1151 (1997)
非特許文献 4: Deshpande et. al., Appl. Phys. Lett., 75, 888 (1999) 発明の開示
[0017] 本発明の目的は、発光効率の大きな変化がなぐ従来の有機 EL素子の製造工程 に適応でき、通電時間および通電電流の大小により発光色が変化しにくい、白色ま たは水色発光有機 EL素子を提供することである。
[0018] 特に、有機 EL素子内部に色変浦能を付与する場合に使用される材料は、発光 層に対するキャリア (電子またはホール)の移動を妨害しな 、こと、キャリア再結合層 ( 発光層）中の EL発光材料とのェキサイプレックス形成などの無輻射失活を起こさな いこと、発光層の発する光を所望される波長域の光に効率よく変換することなどの特 性を同時に満たすという厳しい要求が存在する。したがって、この要求を緩和して、 材料の選択肢を広げることができる構造の有機 EL素子を提供することが、本発明の さらなる目的である。
[0019] 本発明の有機 EL素子は、 1対の電極に挟持される有機 EL層を備え;前記有機 EL 層は、少なくともキャリア再結合層と 1つまたは複数のキャリア非結合層とを含み；前 記キャリア再結合層は、前記有機 EL素子に注入されるキャリアの再結合によって 40 0〜500nmのピーク波長を有する青色な 、し青緑色の EL光を発光し；前記キャリア 非結合層は、キャリア注入 Z輸送性を有し、前記 EL光の少なくとも一部を吸収する ホスト材料と、前記 EL光より低!、エネルギーの PL光を発する 1種または複数種の PL 発光色素材料を含み；前記キャリア再結合層と前記キャリア非結合層との間隔が 15n m以上であることを特徴とする。ここで、キャリア非結合層は、ホール注入層、電子注 入層またはホール注入輸送層であってもよい。本発明の有機 EL素子は、ホスト材料 に吸収されなカゝつた EL光の一部と、黄色または赤色光であってもよ!/ヽ PL光とを放射 し、その結果として白色光を放射するように設計されていてもよい。本発明の有機 EL 素子において、 PL発光色素材料として 1種の材料を用いてもよい。本発明の有機 E L素子の 1対の電極は陽極および陰極である。本発明の有機 EL層は、前記陽極に 接触し、かつホール注入性向上剤を含む非発光性ホール注入層をさらに含んでもよ い。一方、陰極は 4. 3eV以下の仕事関数および 90%以上の光反射率を有する材 料力も形成してもよい。あるいはまた、陰極を透明導電性材料から形成し、陽極が 80 %以上の光反射率を有してもよ!、。 [0020] 以上の構成を採ることによって、本発明の有機 EL素子において，キャリアの再結合 を必要とする EL (エレクトロルミネセンス）による青色発光は発光層にお 、てのみ発 生し、他の色はこの青色発光の一部を吸収して PL (フォトルミネセンス）によって発光 する。したがって、 1つの発光層にドーパントとして複数種の EL発光色素を添加した 場合に、それら色素間のエネルギー移動が発生してより高エネルギーの青色光の発 光が妨害されることに比較して、本発明の有機 EL素子においては、キャリア再結合 層と前記キャリア非結合層との間隔を 15nm以上とすることによってそのようなェネル ギー移動の発生がなぐ蛍光性ドーパントを有する層（キャリア非結合層）のホスト材 料にも色変換の機能の一部を負担させることによって発光効率を低下させることがな い。
[0021] また、特定の PL発光色素材料に関して、特定の励起光 (EL光）の吸収の量子収率 が一定であり、 PL発光色素材料の発光強度は、 EL発光の強度に比例して変化する 。したがって、本発明の有機 EL素子は、駆動電圧および電流の変化により発光スぺ タトルが変化しにくぐ所望される白色または水色の光を安定に発光することが可能と なる。さらに、有機 EL素子に対する通電時間の増加に伴って発光層力 の EL光の 強度が変化したとしても、その変化に追随して PL光の発光強度も変化するために、 この場合にも所望される白色または水色の光を安定に発光することが可能となる。 図面の簡単な説明
[0022] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態の有機 EL素子を示す断面図である。
[図 2]図 2は、本発明の第 2の実施形態の有機 EL素子を示す断面図である。
[図 3]図 3は、本発明の第 3の実施形態の有機 EL素子を示す断面図である。
[図 4]図 4は、本発明の第 4の実施形態の有機 EL素子を示す断面図である。
[図 5]図 5は、従来技術による有機 EL素子を示す断面図である。
[図 6]図 6は、本発明における PL発光性キャリア非結合層の構造を示す模式図であ る。
[図 7]図 7は、複数の PL発光性キャリア非結合層を用いる場合の構成例を示す模式 図である。
発明を実施するための最良の形態 [0023] 本発明の有機 EL素子は、発光層（キャリア再結合層）とキャリア非結合層とを有し、 キャリア非結合層は、発光層からの光を吸収できるホスト材料中に PL発光色素材料 ( 黄色 PL発光色素材料または赤色 PL発光色素材料)をドープされた層であり、発光 層とキャリア非結合層との間隔が 15nm以上であることを特徴とする。ここで、本発明 の有機 EL素子においては、印加した電圧によって注入されたキャリア力 発光層中 で、ピーク波長 400nm〜550nmの青色な 、し青緑色の光をエレクト口ルミネッセント (EL)発光し、キャリア非結合部中のホスト材料力 ¾L光の一部を吸収し、ホスト材料 が吸収したエネルギーが PL発光色素材料に移動し、そして PL発光色素材料がより 低エネルギー（波長 550nm〜750nm)の黄色光ないし赤色光を発する。こうして、 P L発光と EL発光との 2種類の光が混合されて同時に基板表面を透過し、放出される 光は水色〜白色に見える。すなわち、本発明の有機 EL素子の特徴は、有機 EL素 子内部において、光を媒介としてより低いエネルギーで発光する PL発光色素材料を 発光させて、多色の発光を得ることである。
[0024] 本発明によれば、従来技術と異なり、キャリア非結合層に含有される PL発光色素 材料は、発光層（青色ないし青緑色の EL発光を行う）力もの 15nm以上の距離に離 隔され、キャリア再結合層中の励起子力 のエネルギー移動によらずに、ホスト材料 による EL光吸収を介して、より低いエネルギー（より長波長）の PL発光を発する.こ のような構成を採用することによって、本発明の有機 EL素子は駆動電圧および電流 の変化により、発光スペクトルが変化しにくいという特徴を呈する。なぜなら、特定の P L発光色素材料に関して、特定の励起光 (EL発光）による光の量子収率は一定であ り、したがって PL発光色素材料の発光強度は、 EL発光の強度に正比例して変化す る特徴を有し、 EL発光の強度が変化した場合に、それに比例して PL発光の強度が 変化するからである。
[0025] 本発明の有機 EL素子において、キャリア非結合層は、ホール注入層、電子注入層 、ホール注入とホール輸送の機能を兼備する一つのホール注入輸送層、または電子 注入と電子輸送の機能を兼備する一つの電子注入輸送層である。本発明のキャリア 非結合層は、キャリア再結合層（発光層）中の EL発光材料とのェキサイプレックス形 成、 EL発光材料からのキャリアトランスファーなどに起因して PL発光色素材料が無 輻射的に失活するのを防止するために、キャリア再結合層から 15nm以上離して設 置することが望ましい。駆動電圧の抑制などを考慮すると、キャリア再結合層とキヤリ ァ非結合層との間の距離を、 15〜50nm、より好ましくは 15〜30nmの範囲内とする ことが望ましい。
[0026] 本発明のキャリア非結合層は、 a) EL光 (青色ないし青緑色光である）を吸収し、か つキャリア (ホールまたは電子）注入性 Z輸送性を有するホスト材料と、 b) EL光を吸 収したホスト材料のエネルギーを受容し、 550〜750nmの波長域の光を発する 1種 または複数種の PL発光色素材料とから形成することができる。
[0027] ホスト材料 71と 2種の PL発光色素材料 72および 73と力もなるキャリア非結合層 70 の構造の一例を図 6に示す。ホスト材料 71は、 2種の PL発光色素材料 72および 73 よりも高い励起エネルギーを有する、すなわち、より短波長の吸収を呈するものである 。図 6の例においては、ホスト材料 71ならびに 2種の PL発光色素材料 72および 73 の励起エネルギーは、 71 > 72> 73の関係を有するものとする。発光層からの EL光 75の一部は、最も高い励起エネルギーを有するホスト材料 71に吸収され、ホスト材 料 71を励起させる。次いで、双極子一双極子相互作用（フェルスターモデル）および PL発光一再吸収などの任意の過程を経て、励起したホスト材料 71から PL発光色素 材料 72へとエネルギーが移動する。 PL発光色素材料 72が PL発光 76をしてもょ ヽ し、あるいは PL発光色素材料 72から PL発光色素材料 73へとさらにエネルギーが移 動し、 PL発光色素材料 73が PL発光 77をしてもよい。この構成を採ることによって、 最初に EL光を吸収するホスト材料 71の吸収ピーク波長と、最終的に PL発光する PL 発光色素材料 72または 73の発光ピーク波長との差を大きくすることが可能となる。こ の効果によって、 PL発光色素材料の選択肢を広げることができる。この例では、 2種 の PL発光色素材料をドープした例を示した力 使用する PL発光色素材料は 1種で もよいし、あるいは 3種以上であってもよい。
[0028] さらに，本発明によれば、キャリア非結合層の膜厚を調整することによってキャリア 非結合層における EL光の吸収光量を調節することができる。 EL光の吸収光量の調 節に加えて、キャリア非結合層に対する PL発光色素材料のドープ濃度を調整するこ とによって、キャリア非結合層から放出される PL光の強度の調節もできる。したがって 、 EL光がキャリア非結合層を透過する光量および PL光の強度の比率を調節するこ とにより、有機 EL素子表面から得られる発光色を簡単に調節できる。
[0029] 複数のキャリア非結合層（70、 80)を用いる場合の構造の一例を図 7に示す。ここ で、第 1のキャリア非結合層 70のホスト材料 71は PL発光色素材料 72よりも高い励起 エネルギーを有し、第 2のキャリア非結合層 80のホスト材料 81は PL発光色素材料 8 2よりも高い励起エネルギーを有するものである。図 7の構成においては、発光層から の EL光 85の一部は、第 1のキャリア非結合層 70のホスト材料 71に吸収され、ホスト 材料 71を励起させる。次いで、双極子一双極子相互作用（フェルスターモデル)およ び PL発光一再吸収などの任意の過程を経て、励起したホスト材料 71から PL発光色 素材料 72へとエネルギーが移動して、第 1の PL発光 86を行う。次いで、 EL光 85お よび第 1の PL発光 86の一部が第 2のキャリア非結合層 80のホスト材料 81に吸収さ れ、ホスト材料 81を励起させる。そして、励起したホスト材料 81から PL発光色素材料 82へとエネルギーが移動して、第 2の PL発光 87 (a, b)を行う。複数層による多段階 の構成を採ることによって、最初に EL光を吸収するホスト材料 71の吸収ピーク波長 と、最終的に PL発光する PL発光色素材料 82の発光ピーク波長との差を大きくする ことが可能となる。前述のように、この効果は PL発光色素材料の選択肢を広げるのに 有効である。
[0030] また、キャリア非結合層を 2層にすることで、 2種の PL発光色素材料 72および 82の それぞれに対して最適のホスト材料を選択することができ、有機 EL素子の高効率ィ匕 に有効である。さらに、この構成の素子においては、膜厚、 PL発光色素材料のドー プ濃度、ならびにホスト材料および PL発光色素材料の種類をそれぞれのキャリア非 結合層において独立に制御して、 EL光 85の非吸収分と第 1および第 2の PL発光 86 および 87 (a, b)の強度を変化させることによって、得られる出射光のスペクトルの調 整がさらに容易になる。この例では、それぞれ 1種の PL発光色素材料をドープした 2 つのキャリア非結合層の例を示した力 各層で使用する PL発光色素材料は 2種以上 であってもよぐあるいは 3つ以上のキャリア非結合層を用いてもょ 、。
[0031] また、本発明の有機 EL素子においては、 PL発光による色変換を行うキャリア非結 合層は有機 EL素子内部にあり、 CCM方式の問題点であった透明電極界面におけ る全反射の影響を受けることなしに、キャリア非結合部に EL光を入射させることがで きる。したがって、青色ないし青緑色を有する EL光をより効率的に赤色光へと変換す ることが可能となる。また、有機 EL素子の電流—電圧特性を低下させることなしに、 赤色への変換効率を自由自在に調節できる。
[0032] 本発明の有機 EL素子は、モノクロームディスプレイを作成するためのバックライト、 カラーフィルタ方式 (たとえば RGBのカラーフィルタを用いる）によるフルカラー有機 E Lディスプレイ用の白色バックライトへの応用へ期待される。
[0033] 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。
[0034] 図 1は、本発明の第 1の実施形態にしたがう有機 EL素子を示す断面図である。有 機 EL素子 10は、透明基板 1上に、陽極 2、有機 EL層（具体的には、 PL発光性ホー ル注入層 13、ホール輸送層 4、発光層 5、電子輸送層 6および電子注入層 7)、およ び陰極 8が順次積層された構造を有する。陽極 2および陰極 8は、それぞれ光透過 性または光反射性であることができるが、いずれか一方が光透過性であり、他方が光 反射性であることが望ましい。
[0035] 透明基板 1は可視光 (波長 400〜700nm)に対して透明であることが望ま 、。ま た、透明基板 1は、その上に積層される層（後述）の形成に用いられる条件に耐えるも のであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましくは、石 英、ガラス板、ポリエステル、ポリメチルメタタリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン 等の榭脂製フィルムまたはシート等を、透明基板 1として用いることができる。
[0036] また、陽極 2としては、正孔注入のエネルギー障壁の低減を意図して、 4. 7eV以上 の仕事関数を有する仕事関数の大きい材料力 選択される。陽極 2は、光透過性で あっても光反射性であってもよい。有機 EL素子力もの光を透明基板 1側力 取り出 す場合、陽極 2は光透過性 (可視光に対して 80%以上の透過率を有する）であること が望ましい。光透過性の陽極 2は、たとえば、一般的に透明電極として知られる透明 導電性材料である、 ITO (インジウム'スズ酸ィ匕物）、 IZO (インジウム '亜鉛酸ィ匕物）、 SnO、 ZnO、 TiN、 ZrN、 HfN、 TiO、 VO、 Cul、 InN、 GaN、 CuAlO、 CuGa
2 2 x x 2
O、 SrCu O、 LaB、 RuOなどの導電性無機化合物を用いて形成することができ
2 2 2 6 2
る。これらの物質は真空蒸着、またはスパッタリング法などにより透明基板 1上に形成 される。
[0037] 有機 EL素子の光を陰極 8側力 取り出す場合、陽極 2は光反射性であることが望ま しい。光反射性の陽極 2は、好ましくは可視光に対して 80%以上の光反射率を有し、 高反射率の金属、アモルファス合金または微結晶性合金と、前述の透明導電性材料 とを積層することによって形成することができる。用いることができる高反射率の金属 は、 Al、 Ag、 Mo、 W、 Ni、 Crなどを含む。用いることができる高反射率のァモルファ ス合金は、 NiP、 NiB、 CrPおよび CrBなどを含む。用いることができる高反射率の微 結晶性合金は、 NiAlなどを含む。
[0038] また、陰極 8としては，電子注入のエネルギー障壁の低減を意図して、 4. 3eV以下 の仕事関数を有する仕事関数の小さい材料力 選択されることが多い。陰極 8は、光 透過'性であっても光反射'性であってもよ!/ヽ。有機 EL素子からの光を透明基板 1側か ら取り出す場合、陰極 8は光反射性 (好ましくは 90%以上の可視光反射率を有する） であることが望ましい。光反射性の陰極 8は、具体的には Li、 Na、 K等のアルカリ金 属、 Mg、 Ca等のアルカリ土類金属、 Eu等の希土類金属等力 なる金属単体、もしく は、これらの金属と Al、 Ag、 In等との合金など力も形成することができる。あるいはま た、例えば、 Al、 Zr、 Ti、 Y、 Sc、 Siなどの金属、もしくはこれらの金属を含有する合 金を陰極材料として使用することもできる。
[0039] 有機 EL素子の光を陰極 8側力 取り出す場合、陰極 8は光透過性であることが望ま しい。光透過性の陰極 8は、前述の透明導電性材料を用いて形成することができる。
[0040] なお、特に、透明導電性材料を用いて陰極を作製する場合、陰極と有機 EL層との 界面に電子注入性のバッファ層を設けて、電子注入効率を向上させることが可能で ある。バッファ層の材料としては、 Li、 Na、 Kまたは Csなどのアルカリ金属、 Ba、 Srな どのアルカリ土類金属またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属の フッ化物などの用いることができる力 それらに限定されるものではない。バッファ層 の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常 の場合には lOnm以下であることが好ましい。
[0041] ここで、 PL発光性ホール注入層 13は、 a) EL光（青色な ヽし青緑色光である）を吸 収し、かつキャリア（ホールまたは電子）注入性/輸送性を有するホスト材料と、 b) EL 光を吸収したホスト材料のエネルギーを受容し、 550〜750nmの波長域の光を発す る 1種または複数種の PL発光色素材料とから形成することができる。
[0042] 本発明の PL発光性ホール注入層 13にお!/、て用いることができるホスト材料として は、 BAPP、 BABP、 CzPP、 CzBPなどのような高分子量ペリレン系ホール輸送材料 を使用することができる（特許文献 10参照)。あるいはまた、ホール輸送性を有する 蛍光材料である、ァリールァミノ基が結合したァザフルオランテン骨格を有するァザ 芳香族化合物 (特許文献 11参照)、ァミノ基と結合したフルオランテン骨格を有する 縮合芳香族化合物 (特許文献 12参照)、アミノ基を有するトリフエ二レン芳香族化合 物 (特許文献 13参照）、またはアミノ基を有するペリレン系芳香族化合物 (特許文献 1 4参照）を、ホスト材料として用いることもできる。
[0043] PL発光性ホール注入層 13にドープすることが可能の PL発光色素材料は、高い耐 久性を有し、黄色力 赤色に発光する PL発光色素材料である。 4ージシァノメチレン —2—メチル—6— (p—ジメチルアミノスチリル）— 4H—ピラン（DCM)等のジシァ二 ン系色素； 1—ェチル—2— (4— (p—ジメチルァミノフエ-ル）— 1, 3—ブタジェ-ル )—ピリジゥムーバークロレート（ピリジン 1)等のピリジン系材料；ローダミン系のキサン テン系材料;ォキサジン系材料;または特許文献 6に例示されているようなクマリン色 素；アタリジン色素；その他の縮合芳香族環材料も利用できる。最近開発された材料 、例えば、黄色力も赤色までの発光色を持つスチリル類ィ匕合物、ジケトピロ口 [3, 4— c]ピロール誘導体、チアジアゾールの類縁複素環骨格が縮環したベンゾイミダゾー ル化合物、ポルフィリン誘導体ィ匕合物、キナクリドン系化合物、ビス (アミノスチリル)ナ フタレン化合物などを用いることもできる。他の研究された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，ピロ口ピリジン誘導体，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。これらの蛍光材料 は化学の進歩により限定されるものではない。また、非常に優れた発光色を有する希 土類錯体材料 (特許文献 15参照)を用いることができる。さらに、高効率の発光を実 現できる燐光材料、例えば、イリジウム錯体、ノ ラジウム錯体などを用いることができる
[0044] 本実施形態におけるホール輸送層 4は、キャリア再結合層（発光層 5)とキャリア非 結合層（PL発光性ホール注入層 13)との間の距離を画定する層であり、 15nm以上 の膜厚を有することが望ましい。ホール輸送層 4は、ホールを輸送する能力を有し、 かつ薄膜形成能力の優れた化合物から形成することができる。これらの材料の層は ホールを発光層 5により円滑かつ高効率に輸送する t 、う優れたホール輸送効果を 果たすとともに、電子がホール輸送層 4中に移動することを防止できる。具体的にそ 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。これらの材料は、真空蒸着法、 CV D法，プラズマ CVD法、スパッタ法等の乾式成膜法により形成される。
[0045] あるいはまた、公知のフエ-ルァミン多量体材料系の N, N，—ビス（3—メチルフエ -ル）―（1, 1， ビフエ-ル）—4, 4，—ジァミン、 N, N—ジフエ-ル— N, N， - (3 —メチルフエ-ル）一 1, 1，一ビフエ-一ル一 4, 4，一ジァミン、 1, 1—ビス（4 ジ一 p —トリルァミノフエ-ル）シクロへキサン、 4, 4，一ビス（N— (1—ナフチル） N フエ -ルァミノ)ビフエ二ル等の化合物；ヒドラゾンィ匕合物；シラザン化合物；キナクリドンィ匕 合物；フタロシアニン誘導体 (銅フタロシアニンなどの金属配位錯体を含む)などの有 機材料を用いて、ホール輸送層を形成してもよい。これらの材料は慣用の真空蒸着 法により基板上に形成できる。また、ポリビュル力ルバゾールやポリシラン等の高分子 材料はホール注入層材料にも利用できる。これらの高分子材料は、ポリカーボネート 、ポリアタリレート、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。高分子材料以外の有機材料は、真空蒸着法によ つて形成してもよい。また、成膜方法は、これらに限定されるものではない。
[0046] 発光層 5は，陽極 2側から PL発光性ホール注入層 13、ホール輸送層 4を介して輸 送されたホールと，陰極 8から電子注入層 7、電子輸送層 6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ないし青緑色の発光をするもので、 この発光層 5の材料としては，ォキサゾール金属錯体、ジスチリルベンゼン誘導体、 スチリルァミン含有ポリカーボネート、ォキサジァゾール誘導体、ォキサジァゾール誘 導体、ァゾメチン亜鉛錯体、またはアルミニウム錯体を用いることができる。
[0047] あるいはまた、前述の材料をホストとして用いて、必要に応じて，青色蛍光色素をド ープして発光層 5を形成することも可能である。発光層 5のドーピングに利用可能な 材料として、種々の発光性有機物質を用いることができる。公知の任意のものを挙げ れば：アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタ口ペリレン 、ナフタ口ペリレン、ジフエニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ォキサジァゾ一 ル、ビスべンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジェン、キノリン金属錯体、トリス
(8 -ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス (4—メチル 8—ヒドロキシキノリ ナート）アルミニウム錯体、トリス（5—フエ-ル— 8—ヒドロキシキノリナート）アルミ-ゥ ム錯体、ァミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ—（p—ターフェ-ル— 4 ィル）ァミン、 1—ァリール一 2, 5 ジ（2 チェ-ル）ピロール誘導体、ピラン、キ ナタリドン、ジスチリルベンゼン誘導体、ジスチルァリーレン誘導体、およびこれらの発 光性ィ匕合物からなる基を分子内の一部に有するものである力 これに限定されるもの ではない。またこれらの化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、三 重項状態からの燐光発光が可能な発光材料も好適に用いることができる。
本発明に用いることができ、電子注入層 7および電子輸送層 6を構成する材料とし ては、電子を注入および輸送する能力を有し、かつ薄膜形成能力の優れたィ匕合物を 挙げることができる。これらの材料の層は、電子を陰極力も発光層 5により円滑かつ高 効率に輸送するという優れた電子輸送効果を果たすとともに、ホールが電子輸送層 6 へ移動することを防止できる。具体的には、フルオレン、バソフェナント口リン、バソク プロイン、アントラキノジメタン、ジフエノキノン、イミダゾール、アントラキノジメタン等や それらの化合物、金属錯体ィ匕合物もしくは含窒素五員環誘導体である。具体的には 、本発明において用いることができる金属錯体ィ匕合物は、トリス（8—ヒドロキシキノリ ナート）アルミニウム、トリ（2—メチル 8 ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（ 8 ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（10 ヒドロキシベンゾ [h]キノリナート）ベリリ ゥム、ビス（10 ヒドロキシベンゾ [h]キノリナート）亜鉛、ビス（2—メチルー 8 ヒドロ キシキノリナート）（o クレゾラート）ガリウム、ビス（2—メチルー 8 ヒドロキシキノリナ ート）（1 ナフトラート)アルミニウム等が含む力 それらに限定されるものではない。 また、本発明において用いることができる含窒素五員環誘導体としては、ォキサゾー ル、チアゾール、ォキサジァゾール、チアジアゾールもしくはトリァゾール誘導体が好 ましい。具体的には、 2, 5 ビス（1 フエ-ル）ー1, 3—ォキサゾール、 2, 5 ビス（ 1—フエ-ル）一 1, 3 チアゾール、 2, 5 ビス（1—フエ-ル）一 1, 3, 4—ォキサジ ァゾール、 2—（4，一 t—ブチルフエ-ル）ー5—（4"ービフエ-ル） 1, 3, 4 ォキサ ジァゾール、 2, 5 ビス（1 ナフチル）ー1, 3, 4 ォキサジァゾール、 1, 4 ビス [ 2—（5 フエ-ルチアジァゾリル）]ベンゼン、 2, 5 ビス（1 ナフチル）ー1, 3, 4 トリァゾール、 3— (4—ビフエ-ルイル）—4—フエ-ル— 5— (4— t—ブチルフエ-ル )—1, 2, 4 トリァゾール等を用いることができる力 それらに限定されるものではな い。さらに、ポリマー有機エレクト口ルミネッセンス素子に使用されるポリマー材料も使 用することができる。例えば、ポリパラフエ-レンおよびその誘導体、フルオレンおよ びその誘導体等である。
[0049] 以上のような構成において、陽極 2が光透過性であり、陰極 8が光反射性である場 合、発光層 5を陽極側に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性ホール注入層 13等 の層を通過して、透明基板 1から出射する。また発光層 5から陰極側に向力つて発せ られる EL光は、陰極 8で反射され、同様に PL発光性ホール注入層 13等の層を通過 して、透明基板 1から出射する。その際に、 PL発光性ホール輸送層 13において、 EL 光の一部が波長分布変換を受けて黄色から赤色の PL光となる。出射する EL光と PL 光との混合により、素子全体の発光としては白色ないし水色を有する光が得られる。
[0050] 逆に陽極 2が光反射性であり、陰極 8が光透過性である場合、発光層 5を陽極側に 向力つて発せられる EL光は、 PL発光性ホール注入層 13等の層を通過して波長分 布変換を受け、陽極 2で反射されて再び PL発光性ホール注入層 13を通過して陰極 8から出射する。この際に、 2回の PL発光性ホール注入層 13の通過の際に、 EL光 の一部が波長分布変換を受けて、黄色力 赤色の PL光となる。また発光層 5から陰 極側に向力つて発せられる EL光は、波長分布変換を受けることなく陰極 8から出射 する。この場合も、出射する EL光と PL光との混合により、素子全体の発光としては白 色ないし水色を有する光が得られる。本実施形態において、 EL光の発光力も PL光 への変換が行われるまでの経路に透明電極（陽極 2)は存在せず、したがって透明電 極界面における全反射によって EL光が基板エッジ方向に散失することなしに波長分 布変換に用いられるので、より高 、効率で白色な 、し水色の光を得ることが可能とな る。 [0051] 図 2は、本発明の第 2の実施形態にしたがう有機 EL素子を示す断面図である。有 機 EL素子 20は、透明基板 1上に、陽極 2、ホール注入層 3、ホール輸送層 4、発光 層 5、電子輸送層 6、 PL発光性電子注入層 27、陰極 8が順次積層された構造を有す る。
[0052] 第 2の実施形態の有機 EL素子 20は、第 1の実施形態の有機 EL素子 10の PL発光 性ホール注入層 13および電子注入層 7に代えて、それぞれホール注入層 3および P L発光性電子注入層 27を用いたものである。
[0053] ホール注入層 3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； N, N，—ビス（3—メチルフエ-ル）—（1, 1，—ビフエ- ル）—4, 4，—ジァミン、 N, N—ジフエ-ル— N, N， - (3—メチルフエ-ル）— 1, 1， —ビフエニール一 4, 4，一ジァミン、 1, 1—ビス（4—ジ一 p—トリルァミノフエ-ル）シク 口へキサン、 4, 4，—ビス（N— (1—ナフチル）—N—フエ-ルァミノ）ビフエ-ル等の フエニルァミン多量体系化合物；ヒドラゾンィ匕合物；シラザン化合物；キナクリドンィ匕合 物；フタロシアニン誘導体 (銅フタロシアニンなどの金属配位錯体を含む）；ポリビュル 力ルバゾール；またはポリシラン等材料を用いて、当該技術にお!、て知られて 、る手 段で形成することができる。
[0054] 本発明の PL発光性電子注入層 27において用いることができるホスト材料としては 、 Znsqなどを挙げることができる。
2
[0055] PL発光性電子注入層 27にお 、て用 、ることができる PL発光色素材料としては、 第 1の実施形態の PL発光性ホール注入層 13中にドープされる PL発光色素材料と 同一の材料を挙げることができる。
[0056] ここで、本実施形態における電子輸送層 6は、キャリア再結合層（発光層 5)とキヤリ ァ非結合層（PL発光性電子注入層 27)との間の距離を画定する層であり、 15nm以 上の膜厚を有することが望ましい。電子輸送層 6を形成する材料としては、第 1の実 施形態に記載の電子輸送層用材料を使用することができる。
[0057] 第 2の実施形態の有機 EL素子 20において、陽極 2を光透過性とし、陰極 8を光反 射性とした場合、発光層 5から陰極側に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性電子 注入層 27などを通過し、陰極 8で反射され、再び PL発光性電子注入層 27などの層 を通過して、透明基板 1から出射する。この際に、 2回の PL発光性電子注入層 27の 通過の際に、 EL光の一部が波長分布変換を受けて、黄色から赤色の PL光となる。 また、発光層 5を陽極側に向かって発せられる EL光は、透明基板 1から出射する。そ して、出射する EL光と PL光との混合により、素子全体の発光としては白色ないし水 色を有する光が得られる。
[0058] 逆に陽極 2が光反射性であり、陰極 8が光透過性である場合、発光層 5から陰極側 に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性電子注入層 27などを通過して、陰極 8か ら出射する。また、発光層 5を陽極側に向カゝつて発せられる EL光は、陽極 2で反射さ れて PL発光性電子注入層 27などを通過して、陰極 8から出射する。前述の両方向 への光の両方が、 PL発光性電子注入層 27の通過の際に、 EL光の一部が波長分布 変換を受けて、黄色力も赤色の PL光となる。そして、出射する EL光と PL光との混合 により、素子全体の発光としては白色ないし水色を有する光が得られる。本実施形態 においても、 EL光の発光力 PL光への変換が行われるまでの経路に透明電極（陽 極 2)は存在せず、より高い効率で波長分布変換を行うことが可能であり、より高い効 率で白色ないし水色の光を得ることが可能となる。
[0059] 図 3は、本発明の第 3の実施形態にしたがう有機 EL素子を示す断面図である。有 機 EL素子 30は、透明基板 1上に、陽極 2、 PL発光性ホール注入層 13、ホール輸送 層 4、発光層 5、電子輸送層 6、 PL発光性電子注入層 27、陰極 8が順次積層された 構造を有する。本実施形態において、ホール輸送層 4および電子輸送層 6は 15nm 以上の膜厚を有する。
[0060] 第 3の実施形態の有機 EL素子 30は、第 1の実施形態の有機 EL素子 10の電子注 入層 7に代えて、 PL発光性電子注入層 27を用いたものである。 PL発光性電子注入 層 27は、第 2の実施形態と同様に形成することができる。すなわち、本実施形態の有 機 EL素子 30は、 PL発光性ホール注入層 13および PL発光性電子注入層 27の 2つ のキャリア非結合層（PL発光性層）を有するものである。
[0061] 第 3の実施形態の有機 EL素子 30において、陽極 2が光透過性であり、陰極 8が光 反射性である場合、発光層 5を陽極側に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性ホ ール注入層 13等の層を通過して、透明基板 1から出射する。また、発光層 5から陰極 側に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性電子注入層 27などを通過し、陰極 8で 反射され、再び PL発光性電子注入層 27などの層を通過して、透明基板 1から出射 する。
[0062] 逆に陽極 2が光反射性であり、陰極 8が光透過性である場合、発光層 5を陽極側に 向かって発せられる EL光は、 PL発光性ホール注入層 13等の層を通過して、陽極 2 で反射され、再び PL発光性ホール注入層 13等の層を通過して陰極 8から出射する 。また、発光層 5から陰極側に向力つて発せられる EL光は、 PL発光性電子注入層 2 7などを通過し、陰極 8から出射する。
[0063] 本実施形態にぉ 、て、上記の 、ずれの場合にお!、ても、 PL発光性ホール注入層 13において EL光（陰極にて反射された EL光を含む）の一部が PL発光色素材料に よる波長分布変換を受けた第 1PL光となり、一方、 PL発光性電子注入層 27におい て EL光の一部が第 2PL光となる。第 1および第 2の PL光は、黄色から赤色までの任 意の色を有していてもよぐまた、第 1および第 2の PL光は同一色の光であってもよく 、異なる色の光であってもよい。そして、出射する EL光と第 1および第 2PL光との混 合により、素子全体の発光としては白色ないし水色を有する光が得られる。本実施形 態においても、 EL光の発光力 PL光への変換が行われるまでの経路に透明電極（ 陽極 2または陰極 8のいずれか）は存在せず、より高い効率で波長分布変換を行うこ とが可能であり、より高い効率で白色ないし水色の光を得ることが可能となる。さらに、 本実施形態において、第 1PL光と第 2PL光とが異なる色を有するように、 PL発光性 ホール注入層 13および PL発光性電子注入層 27に用いる PL発光色素材料を異な る材料から選択することにより、可視光領域全体にわたって十分な強度の波長成分 を含む白色光 (たとえば、青色領域、緑色領域および赤色領域の波長成分を十分な 強度で含む白色光)を得ることができる。このような光は、たとえば色変 能を持た な 、カラーフィルタを用いるディスプレイ用の光源として好適である。
[0064] 図 4は、本発明の第 4の実施形態にしたがう有機 EL素子を示す断面図である。有 機 EL素子 40は、透明基板 1上に、陽極 2、非発光性ホール注入層 43、 PL発光性ホ ール注入層 13、ホール輸送層 4、発光層 5、電子輸送層 6、電子注入層 7、陰極 8が 順次積層された構造を有する。非発光性ホール注入層 43を除く他の構成要素は、 第 1の実施形態の構成要素と同様のものである。
[0065] 本実施形態における非発光性ホール注入層 43は、ホスト材料に、ホール注入性向 上剤をドープした層である。ホスト材料としては、第 2の実施形態におけるホール注入 層 3にお 、て用いることができる材料を用いることができる。
[0066] ホール注入性向上剤は、陽極からのホール注入性ならびにホール輸送性を向上さ せて、駆動電圧を低減するための材料であり、 F -TCNQ (2, 3, 5, 6—テトラフル
4
ォロ一 7, 7, 8, 8—テトラシァノキノジメタン）、フラーレン類（C など）、 FeCl、 V O
60 3 2 5 などを用いることができる。非発光性ホール注入層 43は、 1〜： LO質量％、より好ましく は 2〜4質量％のホール注入性向上剤を含む。また、非発光性ホール注入層 43は、 20〜200nm、好ましくは 20〜50nmの膜厚を有することが望まし!/、。
[0067] 本実施形態では、本発明の第 1の実施形態の有機 EL素子に対して非発光性ホー ル注入層 43を適用した例を説明したが、本発明の第 3の実施形態の有機 EL素子に おいても、同様に陽極 2と PL発光性ホール注入層 13との間に非発光性ホール注入 層 43を挿入することができる。本発明の第 1、第 3および第 4の実施形態において、 P L発光性ホール注入層 13とホール輸送層との間に非発光性ホール注入層 43をさら に挿入してもよい。また、本発明の第 2の実施形態の有機 EL素子においては、陽極 2とホール注入層 3の間に非発光性ホール注入層 43を挿入してもよぐあるいはホー ル注入層 3に代えて非発光性ホール注入層 43を使用してもょ 、。
[0068] 以上説明した、本発明の有機 EL素子においては、ホール Z電子のキャリア再結合 エネルギーで励起および発光する層は，青色 EL光を発する発光層 5のみとし，この 青色 EL光の一部がキャリア再結合が起こらないキャリア注入層（1層であってもよぐ 複数層であってもよ 、）のホスト材料によって吸収され、そして該層にドープされた黄 色な!/ヽし赤色 PL発光色素材料によって黄色な ヽし赤色の PL光へと変換される。こ の際に、 EL光力も PL光への変換に至る過程にぉ 、て EL光が透明電極を通過する ことがなぐしたがって EL光の基板エッジ方向への散失がなぐエネルギー効率を高 めることが可能となる。
実施例
[0069] 以下に具体的な実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこ れにより限定されるものではない。なお、有機化合物、金属および電荷発生層の成 膜には、 日本ビーテック製真空蒸着機を使用した。蒸着物質の成膜速度および膜厚 の制御は、該蒸着機に取付けてられている水晶振動子を使用した成膜モニター CR TM— 8000 (株式会社アルバック製)を使用した。また、成膜後の実質の膜厚の測 定には、 P10触針式段差計 (Tencor社製)を用いた。素子の特性評価には、ソースメ ータ 2400 (ケースレーインスツルメンッ株式会社製）およびトプコン BM— 8輝度計を 使用した。以下の実施例において作製した素子は、直流電圧を印カロして測定するこ とにより、発光輝度、発光効率および最大発光輝度の評価を行なった。また、素子を 、 4AZcm2、 1 OA/cm2, 14AZcm2の駆動電流密度で定電流直流駆動して、 EL 発光スペクトルを評価した。なお、 ELスペクトルは、 PMA— 11ォプチカルマルチチ ヤンネルアナライザー (浜松ホトニタス株式会社製)を使用して測定した。
[0070] 以下の実施例において用いた素子作製用の有機材料は、蛍光材料が出光興産か ら購入したものであり、燐光材料は昭和電工カゝら購入したものである。本発明の実施 例で使われた一般的な有機材料の構造式を以下に示す。
[0071] [化 1]
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0002
Figure imgf000024_0001
Znsq2
PyPySPyPy
Figure imgf000024_0002
DBC2
[0073] 以下に、実施例の有機 EL素子の作製方法の概略を述べる。各実施例において、 特に記載がない部分については、この概略に準拠して有機 EL素子を作製した。 0. 7mm厚のガラス板からなる透明基板 1の上に、 ITO (インジウムースズ酸化物）をスパ ッタしてシート抵抗 7 Ω /口の透明電極力もなる陽極 2を設けて形成される、 ITOガラ ス (三容真空社製)を準備した。最初に、この ITOガラスを、順次、アセトン、純水およ びイソプロピルアルコールを用いて、それぞれ 5分間にわたって超音波洗浄し、乾燥 させた後、さらに 10分間にわたって UVオゾン洗浄した。
[0074] 次に、この ITOガラスを真空蒸着装置にセットし、 1 X 10"6Torr (l. 33 X 10"4Pa) の減圧下、 l〜2AZsの蒸着速度で有機 EL層を成膜し、有機 EL層上に 0. 25A/ sの蒸着速度において膜厚 lnmの LiF層を成膜し、さらに 5 AZsの蒸着速度で陰極 8の成膜を行なった。 LiF層は、陰極 8から有機 EL層への電子注入効率を向上させ るためのノッファ層である。次いで、作製した素子を、大気に曝露することなしに、露 点— 76°C以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックス中に搬送した。
[0075] 一方、ガラスに対して、その外周部に紫外線硬化榭脂製のシール剤を塗布し、その 内周部に吸水剤として酸化バリウムの粉末を粘着剤で貼り付けた封止ガラス基板を、 グローブボックス中に準備した。そして、グローブボックス内において、作製した素子 の有機 EL層を形成した面と、封止ガラス基板のシール剤を形成した面とを対向させ て、素子と封止ガラス基板とを貼り合わせ、紫外線を照射してシール剤を硬化させる ことによって、有機 EL素子の封止を行なった。
[0076] (実施例 1)
本実施例は、本発明の第 1の実施形態にしたがう有機 EL素子である。本実施例の 有機 EL素子は、陽極 ZPL発光性ホール注入層 Zホール輸送層 Z発光層 Z電子 注入輸送層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO ( 220nm) ZCzPP： PtOEP [ 9質量0 /0 ] (200nm) /TPD (15nm) /DPVBi (30nm) /Alq (20nm) /LiF (lnm) /Al (
3
lOOnm)の構成を有した。
[0077] PL発光性ホール注入層は、ィ匕合物と CzPPと PtOEPとを、 100： 9の蒸着速度比 で蒸着して製膜した。得られた有機 EL素子の評価結果 (最高輝度、最高電流効率、 電流密度 0. 4および lAZcm2で発光させた際の出力光の半値幅（半値全幅 FWH M)および色度座標、および電流密度 lAZcm2で 100時間にわたって連続発光駆 動をさせた後の出力光の半値幅（半値全幅 FWHM)および色度座標）を第 1表に示 した。なお、本明細書における最高輝度および最高電流効率とは、それぞれ、素子 に対して所定の電流密度で連続通電して素子が破壊されるまでに得られる最も高い 輝度および電流効率を意味する。
[0078] (実施例 2)
本実施例は、本発明の第 2の実施形態にしたがう有機 EL素子である。本実施例の 有機 EL素子は、陽極 Zホール注入輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 ZPL発光性電 子注入層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO (220nm) /TPD (40nm) /DPVBi (30 nm) /BCP ( 15nm) /Znsq：ルブレン [8質量0 /0] (80nm) /LiF (lnm) /Al ( 10 Onm)の構成を有した。
[0079] PL発光性電子注入層は、化合物 Znsqとルブレンとを、 100： 8の蒸着速度比で蒸
2
着して製膜した。得られた有機 EL素子の評価結果を第 1表に示した。
[0080] (実施例 3)
本実施例は、本発明の第 3の実施形態にしたがう有機 EL素子である。本実施例の 有機 EL素子は、陽極 ZPL発光性ホール注入層 Zホール輸送層 Z発光層 Z電子 輸送層 ZPL発光性電子注入層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO (220nm) /CzPP ： PtOEP [9質量0 /。] ( 1 OOnm) /TPD ( 15nm) /DPVBi ( 30nm) /Alq (20nm)
3
/BCP ( 15nm) /PyPySPyPy：ルブレン [8質量0 /0] (40nm) /LiF (lnm) /Al ( lOOnm)の構成を有した。
[0081] PL発光性ホール注入層は、ィ匕合物 CzPPと PtOEPとを、 100： 9の蒸着速度比で 蒸着して製膜した。また、 PL発光性電子注入層は、化合物 PyPySPyPyとルブレン とを、 100 : 8の蒸着速度比で蒸着して製膜した。得られた有機 EL素子の評価結果 を第 1表に示した。
[0082] (実施例 4)
本実施例は、 2つの PL発光性キャリア非結合層を用いる本発明の第 1の実施形態 にしたがう有機 EL素子である。本実施例の有機 EL素子は、陽極 ZPL発光性ホー ル注入層 1ZPL発光性ホール注入層 2Zホール輸送層 Z発光層 Z電子注入輸送 層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO (220nm) ZCzPP : DCTJB[2質量0 /0] (20nm) /DBC2：クマリン 6 [2質量0 /0] (80nm) /TPD (15nm) /DPVBi (30nm) /PyPy SPyPy(20nm) /LiF (lnm) /Al (lOOnm)の構成を有した。
[0083] PL発光性ホール注入層 1は赤色色素 DCTJBがドープされたホール注入層であり 、ィ匕合物 CzPPと PtOEPとを、 100 : 2の蒸着速度比で蒸着して製膜した。 PL発光性 ホール注入層 2は緑色色素クマリン 6がドープされたホール注入層であり、化合物 D BC2とクマリン 6とを、 100 : 2の蒸着速度比で蒸着して製膜した。得られた有機 EL素 子の評価結果を第 1表に示した。
[0084] (実施例 5)
本実施例は、本発明の第 4の実施形態にしたがう有機 EL素子である。本実施例の 有機 EL素子は、陽極 Z非発光性ホール注入層 ZPL発光性ホール注入層 Zホー ル輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 ZPL発光性電子注入層 zバッファ層 Z陰極であ り、 ITO (220nm) ZCzPP:F—TCNQ[3質量％] (40nm) ZCzPP:PtOEP[9質
4
量0 /。] (200nm) /TPD (15nm) /DPVBi (30nm) /Alq (20nm) /LiF (lnm)
3
/Al(lOOnm)の構成を有した。
[0085] PL発光性ホール注入層は、ィ匕合物と CzPPと PtOEPとを、 100： 9の蒸着速度比 で蒸着して製膜した。また、非発光性ホール注入層は、化合物 CzPPと F -TCNQ
4 とを、 100 : 3の蒸着速度比で蒸着して製膜した。得られた有機 EL素子の評価結果 を第 1表に示した。
[0086] (比較例 1)
本比較例の素子は、色素ドープした発光層 55を用いて白色光を得る、図 5に示し た従来技術の構成を有する有機 EL素子である。本比較例の有機 EL素子は、陽極 Zホール注入輸送層 Z発光層 Z電子注入輸送層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO ( 220nm)TPD (200nm) ZDPVBi:ルブレン [0. 3wt%] (30nm) /Alq (20nm)
3
/LiF(lnm) /Al(lOOnm)の構成を有した。
[0087] 色素ドープした発光層 55は、化合物 DPVBiとルブレンとを、 1000: 3の蒸着速度 比で蒸着して製膜した。得られた有機 EL素子の評価結果を第 1表に示した。
[0088] (比較例 2)
本比較例の素子は、 PL発光色素材料を含むキャリア非結合層を持たな ヽ従来技 術の構成を有する有機 EL素子である。本比較例の有機 EL素子は、陽極 Zホール 注入輸送層 Z発光層 Z電子注入輸送層 Zバッファ層 Z陰極であり、 ITO (220nm) /TPD (200nm) /DPVBi (30nm) /Alq (20nm) /LiF(lnm) /Al(lOOnm)
3
の構成を有した。得られた有機 EL素子の評価結果を第 1表に示した。
[0089] [表 1] 第 1表：実施例および比較例の素子特性
Figure imgf000028_0001
第 1表力 分力るように、各実施例構造の白色 EL素子では比較例の素子と比べ、 駆動電流の大小によって発光色が大きく変化しないことが確認された。また、各実施 例構造の白色 EL素子は、 100時間にわたる DC連続発光駆動によっても、発光色が 大きく変化しないことが明らかとなった。

Claims

請求の範囲
[1] 1対の電極に挟持される有機 EL層を備えた有機 EL素子であって、前記有機 EL層 は、少なくともキャリア再結合層と 1つまたは複数のキャリア非結合層とを含み；前記キ ャリア再結合層は、前記有機 EL素子に注入されるキャリアの再結合によって 400〜5 OOnmのピーク波長を有する青色な 、し青緑色の EL光を発光し；前記キャリア非結 合層は、キャリア注入/輸送性を有し、前記 EL光の少なくとも一部を吸収するホスト 材料と、前記 EL光より低 、エネルギーの PL光を発する 1種または複数種の PL発光 色素材料とを含み；前記キャリア再結合層と前記キャリア非結合層との間隔が 15nm 以上であることを特徴とする有機 EL素子。
[2] 前記キャリア非結合層は、ホール注入層、電子注入層およびホール注入輸送層か らなる群から選択されることを特徴とする請求項 1に記載の有機 EL素子。
[3] 前記 EL光の前記ホスト材料に吸収されな力つた部分と、前記 PL光とを放射するこ とを特徴とする請求項 1に記載の有機 EL素子。
[4] 白色光を放射することを特徴とする請求項 3に記載の有機 EL素子。
[5] 前記 PL光は、黄色または赤色光であることを特徴とする請求項 1に記載の有機 EL 素子。
[6] 前記 PL発光色素材料は 1種の材料であることを特徴とする請求項 1に記載の有機 EL素子。
[7] 前記 1対の電極は陽極および陰極であり、前記有機 EL層は、前記陽極に接触し、 かつホール注入性向上剤を含む非発光性ホール注入層をさらに含むことを特徴とす る請求項 1から 6の 、ずれかに記載の有機 EL素子。
[8] 前記 1対の電極は陽極および陰極であり、前記陰極は 4. 3eV以下の仕事関数お よび 90%以上の光反射率を有する材料から形成されていることを特徴とする請求項
1から 7の 、ずれかに記載の有機 EL素子。
[9] 前記 1対の電極は陽極および陰極であり、前記陽極は 80%以上の光反射率を有し
、前記陰極は透明導電性材料力 形成されて 、ることを特徴とする請求項 1から 7の
V、ずれかに記載の有機 EL素子。
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