(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機ホール輸送性材料を含有するホール輸送層と、有機発光材料を含有する発光層とが設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の有機ホール輸送性材料に、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−１，１'−ビフェニル−４，４'−ジアミンを用いると共に、上記の有機発光材料に、２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール又はその誘導体と、亜鉛との錯体を用いたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子に係り、特に、白色の発光が簡単に得られる有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子と略す。）が注目されている。
【０００３】
そして、このＥＬ素子は、使用する材料によって無機ＥＬ素子と有機ＥＬ素子とに大別され、無機ＥＬ素子は、一般に発光部に高電界を作用させ、電子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これにより発光中心を励起させて発光させるようになっている一方、有機ＥＬ素子は、電子注入電極とホール注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に注入し、このように注入された電子とホールとを発光中心で再結合させて、有機分子を励起状態にし、この有機分子が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光するようになっている。
【０００４】
ここで、上記の無機ＥＬ素子の場合、高電界を作用させるために、その駆動電圧として１００〜２００Ｖと高い電圧を必要とするのに対し、有機ＥＬ素子においては、５〜２０Ｖ程度の低い電圧で駆動できるという利点があり、近年、このような有機ＥＬ素子について様々な研究が行なわれるようになった。
【０００５】
そして、上記の有機ＥＬ素子における素子構造として、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたＤＨ構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む発光層とが積層されたＳＨ−Ａ構造と称される二層構造のものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたＳＨ−Ｂ構造と称される二層構造のものが開発されている。
【０００６】
また、このような有機ＥＬ素子は、優れた特性を持つ発光素子として様々な分野での利用が期待され、低電圧で面発光できることから、液晶表示素子等のバックライトとしての利用が考えられた。
【０００７】
ここで、バックライトとして利用する場合、液晶表示を見易くする等の点から白色発光が要求されるが、従来より利用されている有機ＥＬ素子は、一般に緑色等の色彩を持って発光し、白色の発光を行なう有機ＥＬ素子が要望されるようになった。
【０００８】
そこで、近年においては、上記のような有機ＥＬ素子が白色の発光を行なうようにするため、▲１▼ＲＧＢ（赤，緑，青）の３種類の発光材料をドーパントとして用い、ホスト材料にこれをドープしてＲＧＢの３原色を均等に発光させて白色の発光を得るようにしたもの［ｊ．Ｋｉｄｏ，  Ｋ．Ｈｏｎｇａｗａ，  Ｋ．Ｏｋｕｙａｍａ，  ａｎｄ  Ｋ．Ｎａｇａｉ；  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ６４  （１９９４）  ８１５］や、▲２▼ＲＧＢの３種類の発光材料を用いた３種類の発光層を積層させ、各発光層からそれぞれＲＧＢの３原色を均等に発光させて白色の発光を得るようにしたもの［佐藤、第５５回応用物理学会学術講演会講演予稿集Ｎｏ．３、１９ｐ−Ｈ−７（１９９４）］が提案された。
【０００９】
ここで、上記▲１▼，▲２▼の何れのものもＲＧＢ（赤，緑，青）の３種類の発光材料を均等に発光させることが必要となるが、これらの発光強度が均等になるように調整するためには、これらの発光材料のドープ量や膜厚等を厳格に制御しなければならず、その製造が非常に困難であり、白色発光の再現性が悪く、発光させた場合に白色にある種の色を帯びる等の問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、有機ＥＬ素子における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、簡単に再現性のよい白色発光が得られるようにすることを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、上記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子注入電極との間に、少なくとも有機発光材料を含有する発光層が設けられてなる有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発光層に発光ピーク波長が４５０〜５７０ｎｍの範囲にあり、かつ半値幅が１００〜２００ｎｍの範囲にある有機発光材料を含有させるようにしたのである。
【００１２】
ここで、発光層に発光ピーク波長が４５０〜５７０ｎｍの範囲にあり、かつ半値幅が１００〜２００ｎｍの範囲にある有機発光材料を含有させるようにしたのは、白色の発光が得られるようにするためであり、好ましくは、発光ピーク波長が５２０ｎｍ前後の範囲にあり、かつ半値幅が１５０ｎｍ前後の範囲にある有機発光材料を含有させるようにする。
【００１３】
そして、上記のような有機発光材料としては、例えば、下記の化１に示すような２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの誘導体と金属との錯体を用いることが好ましい。なお、下記の化１におけるＲ１  ，Ｒ２  は置換基の他、ベンゼン環と結合して多環芳香族化合物を形成するものであってもよい。
【００１４】
【化１】
0003553689.tif 000002
【００１５】
また、上記の化１に示す誘導体と錯体を形成するのに使用する金属としては、発光層から白色の発光が得られるようにするため、亜鉛やベリリウム等を用いることが好ましい。
【００１６】
また、上記の有機ＥＬ素子においては、そのホール注入電極として、金やＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の仕事関数の大きな材料を用いるようにする一方、電子注入電極としては、マグネシウム等の仕事関数の小さな電極材料を用いるようにし、ＥＬ光を取り出すために、少なくとも一方の電極を透明にする必要があり、一般にはホール注入電極に透明で仕事関数の大きいＩＴＯを用いるようにする。
【００１７】
また、この発明における有機ＥＬ素子の素子構造は、前記のＤＨ構造，ＳＨ−Ａ構造，ＳＨ−Ｂ構造の何れの構造のものであっても良い。
【００１８】
【作用】
この発明における有機ＥＬ素子においては、上記のように発光層に発光ピーク波長が４５０〜５７０ｎｍの範囲にあり、かつ半値幅が１００〜２００ｎｍの範囲にある有機発光材料、例えば、前記の化１に示す２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの誘導体と金属との錯体を含有させるようにしたため、この有機ＥＬ素子における上記のホール注入電極と電子注入電極とにバイアスを印加して、ホール注入電極からホールを注入する一方、電子注入電極から電子を注入し、このように注入されたホールと電子とを再結合させて、発光層に含有された上記の有機発光材料を発光させると、従来のように、ＲＧＢ個々の発光を行なう３種類の発光材料を使用しなくても、ＲＧＢの３原色が適当な割合になった白色の発光が得られるようになる。
【００１９】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る有機ＥＬ素子を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２０】
（実施例１）
この実施例における有機ＥＬ素子においては、発光層に使用する有機発光材料として、下記の化２に示した２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール（以下、ＢＴＺという。）と亜鉛との錯体（以下、ＺｎＢＴＺという。）を用いるようにした。なお、このＺｎＢＴＺの発光ピーク波長は５２４ｎｍ、半値幅は１５０ｎｍであった。
【００２１】
【化２】
0003553689.tif 000003
【００２２】
ここで、上記のＺｎＢＴＺを合成するにあたっては、２００ｍｌのナス型フラスコにＢＴＺを２ｇ（８．８０ｍｍｏｌ）と溶媒のメタノールを３０ｍｌ加え、この反応系に酢酸亜鉛２水和物を０．９７ｇ（４．４０ｍｍｏｌ）加えた後、上記フラスコに冷却管を取り付けて開放系で６時間還流させた。そして、析出した沈殿物を濾別して乾燥させた後、これをトレイン・サブリメーション法を用いた昇華精製装置［Ｈ．Ｊ．Ｗａｇｎｅｒ，  Ｒ．Ｏ．Ｌｏｕｔｆｙ，  ａｎｄ  Ｃ．Ｋ．Ｈｓｉａｏ  ；  Ｊ．Ｍａｔｅｒ．  Ｓｃｉ．  Ｖｏｌ．１７  ，Ｐ２７８１  （１９８２）］によって精製し、上記のＺｎＢＴＺを得た。
【００２３】
そして、この実施例においては、図１に示すように、ガラス基板１上にインジウム−スズ酸化物（以下、ＩＴＯという。）で構成されて膜厚が２０００Åになった透明なホール注入電極２を形成し、このホール注入電極２上に下記の化３に示すＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（以下、ＴＰＤという。）で構成されて膜厚が５００Åになったホール輸送層３と、前記の化２に示したＺｎＢＴＺで構成されて膜厚が５００Åになった発光層４と、マグネシウム・インジウム合金で構成されて膜厚が２０００Åになった電子注入電極５とを順々に形成して、ＳＨ−Ａ構造になった有機ＥＬ素子を得た。そして、上記のホール注入電極２と電子注入電極５とにそれぞれリード線を接続して、ホール注入電極２に＋、電子注入電極６に−のバイアス電圧を印加させるようにした。
【００２４】
【化３】
0003553689.tif 000004
【００２５】
ここで、この実施例の有機ＥＬ素子を製造する方法を具体的に説明すると、先ず、ＩＴＯで構成されたホール注入電極２が表面に形成されたガラス基板１を中性洗剤により洗浄した後、これをアセトン中で２０分間、エタノール中で２０分間それぞれ超音波洗浄し、さらに上記のガラス基板１を沸騰したエタノール中に約１分間入れて取り出した後、このガラス基板１をすぐに送風乾燥させた。
【００２６】
次いで、このガラス基板１上に形成された上記のホール注入電極２上に前記のＴＰＤを真空蒸着させてホール輸送層３を形成した後、このホール輸送層３上に前記のＺｎＢＴＺを真空蒸着させて発光層４を形成し、さらにこの発光層４上にマグネシウム・インジウム合金を真空蒸着させて電子注入電極５を形成して、この実施例の有機ＥＬ素子を得た。なお、これらの真空蒸着は、何れも真空度１×１０−６Ｔｏｒｒで、基板温度を制御しないで行なった。
【００２７】
そして、この実施例の有機ＥＬ素子におけるホール注入電極２を＋、電子注入電極６を−にバイアスして電圧を印加すると、８Ｖの電圧で最高輝度が１０１９０ｃｄ／ｍ２  になった高輝度の白色発光が得られた。
【００２８】
なお、この実施例においては、素子構造がＳＨ−Ａ構造になった有機ＥＬ素子の例を示しただけであるが、この発明における有機ＥＬ素子はＳＨ−Ａ構造のものに限られず、前記のＤＨ構造やＳＨ−Ｂ構造のものであっても同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における有機ＥＬ素子においては、発光層に前記のような有機発光材料を用いるようにしたため、ＲＧＢの３種類の発光材料を使用して白色の発光を得る従来の有機ＥＬ素子のように、各発光材料における発光強度が均等になるようにするため、各発光材料のドープ量や膜厚等を厳格に制御するという必要がなく、１種類の有機発光材料によってＲＧＢの３原色が適当な割合になった白色の発光が簡単に得られるようになった。
【００３０】
この結果、この発明における有機ＥＬ素子は、液晶表示素子のバックライト等として好適に使用することができるようになり、またその製造も従来に比べて簡単でかつ安価になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例における有機ＥＬ素子の概略図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  ホール注入電極
４  発光層
５  電子注入電極
【図１】
0003553689.tif 000005