(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向き合い、同じ材料からなる一対の電極と、
前記一対の電極間に介在し、ホスト材料及びドーパントを含んだ発光材料と電子供与体と電子受容体とを含んだ混合物からなり、前記一対の電極の各々と接触した発光層と
を具備したことを特徴とする非注入型有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記一対の電極はインジウム・スズ酸化物からなる請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
複数の画素を具備し、各々の画素は請求項１又は２に記載の有機ＥＬ素子を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子及び有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子には、高輝度化及び長寿命化が要求されている。そのため、このような要望に応える技術が数多く提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、等電位面を形成する層を介して複数の発光ユニットを積み重ねてなる積層体を陽極と陰極とで挟んだ構造を有機ＥＬ素子に採用することが記載されている。この構造は、複数の発光ユニットを直列に接続しているので高い電流効率（又は量子効率）を実現でき、したがって、素子の高輝度化及び長寿命化に有利である。
【０００４】
特許文献２には、特許文献１に記載されたのと類似の構造が記載されている。特許文献２に記載された構造では、等電位面を形成する層の代わりに電気絶縁性の電荷発生層を使用している。
【特許文献１】特開２００３−４５６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、有機ＥＬ素子の高輝度化及び長寿命化に有利な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１側面によると、互いに向き合い、同じ材料からなる一対の電極と、前記一対の電極間に介在し、ホスト材料及びドーパントを含んだ発光材料と電子供与体と電子受容体とを含んだ混合物からなり、前記一対の電極の各々と接触した発光層とを具備したことを特徴とする非注入型有機ＥＬ素子が提供される。
【０００７】
本発明の第２側面によると、複数の画素を具備し、各々の画素は第１側面に係る有機ＥＬ素子を含んだことを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、有機ＥＬ素子の高輝度化及び長寿命化に有利な構造が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子を概略的に示す断面図である。この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、電極Ｅ１及びＥ２と発光層ＥＭＴとを含んでいる。電極Ｅ１及びＥ２は、互いに向き合っている。発光層ＥＭＴは、電極Ｅ１及びＥ２間に介在している。
【００１１】
発光層ＥＭＴは、発光材料ＥＭと電子供与体ＥＤと電子受容体ＥＡとを含んだ混合物からなる。発光材料ＥＭは、ホスト材料ＨＳＴとドーパントＤＰＴとを含んでいる。
【００１２】
この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、非注入型有機ＥＬ素子である。すなわち、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、外部から発光層ＥＭＴへの電荷の注入なしに発光を生じさせることが可能である。これについて、以下に説明する。
【００１３】
この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤにおいて、電子供与体ＥＤと電子受容体ＥＡとの少なくとも一部は電荷移動錯体を形成している。そのため、電極Ｅ１及びＥ２間に電圧を印加すると、電圧の印加方向に沿って電子と正孔とが逆向きに移動する。これら電荷の移動過程で、それらの一部は再結合する。これにより、再結合を生じた位置の近傍で発光体ＬＭが励起され、その結果、発光層ＥＭＴは発光する。
【００１４】
この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤでは、発光層ＥＭＴ内で発生する正孔の数と電子の数とが等しい。そのため、高い量子効率を実現できる。しかも、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤでは、外部から発光層ＥＭＴへの電荷の注入なしに発光を生じさせるため、電極Ｅ１及びＥ２の材料への制約が極めて少ない。それゆえ、電極Ｅ１及びＥ２に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの経時劣化を引き起こし難い材料を使用することができる。したがって、この構造は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの高輝度化及び長寿命化に有利である。
【００１５】
ホスト材料ＨＳＴとしては、アントラセン類、アミン類、スチリル類、シロール類、アゾール類、ポリフェニル類、金属錯体類などの有機物又は有機金属化合物を使用することができる。例えば、ホスト材料ＨＳＴとして、ジフェニルアントラセン誘導体、ビスカルバゾール、スチリルアミン、ジスチリルアリーレン、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンゾイミダゾール、トリス（８−ヒドロキシキノレート）アルミニウム（Ａｌｑ3）などを使用してもよい。
【００１６】
ドーパントＤＰＴとしては、ジシアノメチレンピラン類、ジシアノ類、フェノキサゾン類、チオキサンテン類、ルブレン類、スチリル類、クマリン類、キナクリドン類、縮合多環芳香環類、重金属錯体類などの有機物又は有機金属化合物を使用することができる。例えば、ドーパントＤＰＴとして、クマリン、ルブレン、ペリレン、アザチオキサンテン、Ｎ−メチルキナクリドン、ジフェニルナフタセン、ペリフランテン、フェニルピリジンをイリジウムに３配位させた錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）などを使用してもよい。
【００１７】
電子供与体ＥＤとしては、アリールアミン類などの有機物及び有機金属化合物を使用することができる。例えば、電子供与体ＥＤとして、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｐ−トリル−４，４’−ジアミノビフェニル、ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４’−ジアミノビフェニル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル、４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン、３−メトキシ−４’−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン、Ｎ−フェニルカルバゾール、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）−シクロヘキサン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン、ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン、４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４’−［４（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］スチルベン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニル−４，４’−ジアミノ−ビフェニルＮ−フェニルカルバゾール、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ｐ−ターフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（３−アセナフテニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、１，５−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ナフタレン、４，４’−ビス［Ｎ−（９−アントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’’−ビス［Ｎ−（１−アントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ｐ−ターフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−フェナントリル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（８−フルオランテニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ピレニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ペリレニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−（１−コロネニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル、２，６−ビス（ジ−ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、２，６−ビス［ジ−（１−ナフチル）アミノ］ナフタレン、２，６−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（２−ナフチル）アミノ］ナフタレン、４．４’’−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］ターフェニル、４．４’−ビス｛Ｎ−フェニル−Ｎ−［４−（１−ナフチル）フェニル］アミノ｝ビフェニル、４，４’−ビス［Ｎ−フェニル−Ｎ−（２−ピレニル）−アミノ］ビフェニル、２，６−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ（２−ナフチル）アミノ］フルオレン、４，４’’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアミノ）ターフェニル、ビス（Ｎ−１−ナフチル）（Ｎ−２−ナフチル）アミン、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、スピロ−ＮＰＢ、スピロ−ＴＡＤ、２−ＴＮＡＴＡ、Ａｌｑ3のオキシン配位子の１つをフェニルフェノール配位子で置換すると共に他の２つのオキシン配位子の各々において１つの水素原子をメチル基で置換したアルミニウム錯体（ＢＡｌｑ）などを使用してもよい。
【００１８】
電子受容体ＥＡとしては、金属酸化物及び金属ハロゲン化物などの無機物や有機物を使用することができる。例えば、電子受容体ＥＡとして、五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）、七酸化レニウム（Ｒｅ2Ｏ7）、塩化第二鉄、臭化第二鉄、ヨウ化第二鉄、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、塩化ガリウム、臭化ガリウム、ヨウ化ガリウム、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、五塩化アンチモン、五フッ化砒素、三フッ化硼素、ジシアノ−ジクロロキノン（ＤＤＱ）、トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロ−テトラシアノキノジメタン（４Ｆ−ＴＣＮＱ）などを使用してもよい。
【００１９】
上記の通り、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、非注入型有機ＥＬ素子である。そのため、電極Ｅ１及びＥ２の材料を選択するうえで、仕事関数などを考慮する必要がない。したがって、電極Ｅ１及びＥ２の材料として、様々な導電性材料を使用することができる。例えば、電極Ｅ１及びＥ２の材料として、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、アルミニウムなどの金属、及び合金などを使用してもよい。
【００２０】
この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、電極Ｅ１及びＥ２間に発光層ＥＭＴ以外の層をさらに含むことができる。例えば、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、電極Ｅ１と発光層ＥＭＴとの間や電極Ｅ２と発光層ＥＭＴとの間に絶縁層をさらに含んでいてもよい。
【００２１】
先に説明した通り、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは非注入型有機ＥＬ素子である。したがって、電極Ｅ１及びＥ２間には、直流電圧を印加してもよく、交流電圧を印加してもよい。
【００２２】
この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、例えば表示装置において使用することができる。以下、図１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを用いた表示装置の例を説明する。
【００２３】
図２は、図１の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例を概略的に示す平面図である。この表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した有機ＥＬ表示装置である。
【００２４】
図２の有機ＥＬ表示装置は、アレイ基板ＡＳと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。
【００２５】
アレイ基板ＡＳは、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢを含んでいる。
【００２６】
基板ＳＵＢ上では、画素ＰＸが配列している。基板ＳＵＢ上では、さらに、各々が画素ＰＸの行方向（Ｘ方向）に延びた走査信号線ＳＬが画素ＰＸの列方向（Ｙ方向）に配列すると共に、各々がＹ方向に延びた映像信号線ＤＬがＸ方向に配列している。走査信号線ＳＬ及び映像信号線ＤＬは、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲにそれぞれ接続されている。
【００２７】
各々の画素ＰＸは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、画素スイッチＳＷと、キャパシタＣとを含んでいる。この例では、画素スイッチＳＷはｐチャネル薄膜トランジスタであり、そのゲートは走査信号線ＳＬに接続され、ソースは映像信号線ＤＬに接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとキャパシタＣとは、画素スイッチＳＷのドレインと接地端子との間で並列に接続されている。
【００２８】
この例では、映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲをＣＯＧ（chip on glass）実装している。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。
【００２９】
この有機ＥＬ表示装置で画像を表示する場合、例えば、走査信号線ＳＬを線順次駆動する。そして、或る画素ＰＸに映像信号を書き込む書込期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬにスイッチＳＷを閉じる（ＯＮ）走査信号を電圧信号として出力し、この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲから、先の画素ＰＸが接続された映像信号線ＤＬに映像信号を電圧信号として出力する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬにスイッチＳＷを開く（ＯＦＦ）走査信号を電圧信号として出力する。
【００３０】
スイッチＳＷを開いて（ＯＦＦ）いる有効表示期間では、キャパシタＣは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電極Ｅ１及びＥ２間の電圧を、書込期間において設定した値とほぼ等しい大きさに維持する。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、電極Ｅ１及びＥ２間の電圧に対応した輝度で発光する。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の実施例を説明する。  
本例では、図１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを以下の方法で作製した。  
まず、ガラス基板上に、スパッタリング法により、ＩＴＯからなる電極Ｅ１を形成した。
【００３２】
次に、電極Ｅ１上に、ホストＨＳＴとドーパントＤＰＴと電子供与体ＥＤと電子受容体ＥＡとを共蒸着し、これにより、厚さ５０ｎｍの発光層ＥＭＴを形成した。ここでは、ホストＨＳＴとしてＡｌｑ3を使用し、ドーパントＤＰＴとしてＧｒｅｅｎドーパントＧＤ１（コダック社製）を使用し、電子供与体ＥＤとしてＢＡｌｑを使用し、電子受容体ＥＡとして五酸化バナジウムを使用した。また、この蒸着は、発光層ＥＭＴ中で、ホストＨＳＴの含量が６０重量％、ドーパントＤＰＴの含量が１０重量％、電子供与体ＥＤの含量が２０重量％、電子受容体ＥＡの含量が１０重量％となる条件で行った。
【００３３】
その後、発光層ＥＭＴ上に、ＥＣＲ（electron cyclotron resonance）プラズマを利用した蒸着法により、ＩＴＯからなる厚さ５０ｎｍの電極Ｅ２を形成した。以上のようにして、図１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを得た。
【００３４】
次に、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電極Ｅ１及びＥ２間に直流電圧を印加し、その大きさを徐々に大きくした。その結果、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、電極Ｅ１及びＥ２間に印加する電圧を２０Ｖ以上とした場合に、緑色に発光した。すなわち、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、比較的低い電圧で発光した。
【００３５】
また、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電極Ｅ１及びＥ２間に２０Ｖの直流電圧を印加し続け、輝度が電圧印加開始時の５０％になるまでの時間を調べた。その結果、この時間は２００時間であった。すなわち、この有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、十分に長寿命であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一態様に係る有機ＥＬ素子を概略的に示す断面図。
【図２】図１の有機ＥＬ素子を用いた表示装置の一例を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
【００３７】
ＡＳ…アレイ基板、Ｃ…キャパシタ、ＤＬ…映像信号線、ＤＰＴ…ドーパント、Ｅ１…電極、Ｅ２…電極、ＥＡ…電子受容体、ＥＤ…電子供与体、ＥＭ…発光材料、ＥＭＴ…発光層、ＨＳＴ…ホスト材料、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＰＸ…画素、ＳＬ…走査信号線、ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＷ…画素スイッチ、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ
【図１】
0004834341.tif 000002
【図２】
0004834341.tif 000003