(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する陰極電極と陽極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセント素子であって、
上記化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした層であり、
上記化学ドーピング層の層厚によって、本有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルが定められ、
上記陰極電極が反射鏡として作用し、
上記化学ドーピング層は、上記有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、上記電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、
上記化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、上記化学ドーピング層は、各エリア内の層厚が互いに異なる分割エリアを有している有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項３】
請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、上記分割エリアは、マトリックス状に整列している多数の画素群である有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセント素子において、上記分割エリアの層厚は、各分割エリアで特定の発光スペクトルが得られるように定められている有機エレクトロルミネッセント素子。
【請求項５】
対向する陰極電極と陽極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセント素子を有する有機エレクトロルミネッセント素子群であって、
各有機エレクトロルミネッセント素子において、化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした層であり、
各有機エレクトロルミネッセント素子の化学ドーピング層の層厚は、各有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルが異なるようにそれぞれ定められ、
上記陰極電極が反射鏡として作用し、
上記化学ドーピング層は、上記有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、上記電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、
上記化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子群。
【請求項６】
対向する陰極電極と陽極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセント素子の発光スペクトルの特定方法であって、
上記化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした層であり、
上記化学ドーピング層の層厚によって、本有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルを定め、
上記陰極電極が反射鏡として作用し、
上記化学ドーピング層は、上記有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、上記電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、
上記化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子の発光スペクトルの特定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の特定方法において、化学ドーピング層の層厚により発光スペクトルを定めた複数の有機エレクトロルミネッセント素子を、上記層厚に拘わらず略同一の駆動電圧で駆動する有機エレクトロルミネッセント素子の発光スペクトルの特定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、平面光源や表示素子に利用される有機エレクトロルミネッセント素子（以下、有機EL素子）に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】
発光層が有機化合物から構成される有機EL素子は、低電圧駆動の大面積表示素子を実現するものとして注目されている。Tangらは素子の高効率化のため、キャリア輸送性の異なる有機化合物を積層し、正孔と電子がそれぞれ陽極、陰極よりバランスよく注入される構造とし、しかも有機層の層厚を2000Å以下とすることで、10V 以下の印加電圧で1000cd/m2 と外部量子効率１％の実用化に十分な高輝度、高効率を得ることに成功した（Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987). ）。この高効率素子において、Tangらは基本的に絶縁物とみなされる有機化合物に対して、金属電極から電子を注入する際に問題となるエネルギー障壁を低下させるため、仕事関数の小さいMg（マグネシウム）を使用した。その際、Mgは酸化しやすく、不安定であるのと、有機表面への接着性に乏しいので、比較的安定でしかも有機表面に密着性の良いAg（銀）と共蒸着により合金化して用いた。これらの素子は特開昭６３−２６４６９２号公報に記載されている通り、有機層の層厚を１μｍ以下（実質的には０．２μｍ以下）とすることで、基本的に絶縁物である有機物を使用しても実用に耐えうる低電圧での駆動を可能にしている。また、有機物への正孔注入においては、光の面上の取出の必要性から、陽極として透明な酸化物電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が用いられることが多く、この電極の仕事関数が〜５．０eVと比較的大きいことから接触する正孔輸送性有機物とのオーミックに近いコンタクトを実現しているのは偶然の幸運といってよい。
【０００３】
Tangらは陽極界面のコンタクトを更に改善して素子の低電圧化を実現するために２００Å以下の層厚の銅フタロシアニン( 以下ＣｕＰｃ)を陽極と正孔輸送性有機物との間に挿入した。また、パイオニア株式会社のグループは大阪大学の城田らの提案したスターバースト型のアリールアミン化合物を用いることで同様の効果を得ている。両方とも仕事関数がＩＴＯよりも小さく、また正孔電荷の移動度も比較的大きいという特徴があり低電圧化とともに界面のコンタクト改善によって、連続駆動時の安定性にも改善がみられる。
【０００４】
同じく、陽極からのホール注入に関して、本出願人らは特開平１０−４９７７１号公報に示すように、ルイス酸化合物とホール輸送性有機物を共蒸着の手法により所定量混合し、ホール注入層とすることで陽極の仕事関数に依らない低電圧駆動を実現した。この素子においては、予め有機化合物の酸化剤となりうるルイス酸物質である化合物を、陽極に接触する有機化合物層中にドーピングする事により、有機化合物は酸化された状態の分子として存在するので、ホール注入エネルギー障壁を小さくでき、従来の有機EL素子と比べて駆動電圧をさらに低下できる。このような化学ドーピング層において、適当な有機化合物とルイス酸化合物の組み合わせを選べば、従来の、有機物のみによって構成される層と異なり、層厚をμｍオーダーにまで厚くしても駆動電圧の上昇が観測されず、駆動電圧の層厚依存性が消失する（第４７回高分子学会予稿集、４７巻９号、ｐ１９４０（１９９８））。
【０００５】
一方、有機EL素子の発光スペクトルは有機色素の蛍光を利用するものであり、したがってそのスペクトルの半値幅は一般に広く、色調制御の観点から見た場合には必ずしも満足すべきものではないため、これまでにもいくつかの工夫がなされている。
【０００６】
日立製作所の中山らは、特開平８−２１３１７４号公報に示すように、ガラス基板とＩＴＯ（インジウム-スズ 酸化物）透明電極の間に半透明反射層を設け、発光層と背面電極（陽極）との間の光学的距離（光路長）を調節することにより、光共振器の作用を持たせ色純度を向上させることに成功している。
【０００７】
また、豊田中央研究所の時任らも、特開平９−１８０８８３号公報に示すように、中山らとほぼ同様の構造を用いて光路長を設定し、素子発光モードを単一モードにして、単色性と強い前方への指向性を実現している。
【０００８】
これらの素子構造は陽極としての透明導電膜と透明なガラス基板との間に、スパッタリング等の手法により形成されるTiO2とSiO2のような屈折率の異なる薄膜を交互に積層する半透明反射膜を形成し、反射鏡としての陽極との間で光共振器構造を形成するものであるが、従来の有機EL素子の様に有機物のみによって電荷注入層を形成しようとする場合は、光の干渉作用を利用しようとして効果的な共振長を得るためには、このようにして有機層の外に該半透明反射層を設けなければならなかった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、陽極に接するホール注入層を化学ドーピング層とすることで、素子の駆動電圧を低下させるだけでなく、駆動電圧が該化学ドーピング層の層厚に依存しないことを利用して、発光スペクトル制御層としても機能させる有機EL素子を提供することである。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、陽極に接する有機化合物層をルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物でドーピングすると、陽極から有機化合物層へのホール注入障壁が小さくなり、さらに該化学ドーピング層の層厚を厚くしても駆動電圧が上昇しないこと、及び該化学ドーピング層の層厚を変化させると、素子が射出する光の発光スペクトルが変化することを見出して完成されたものである。
【００１１】
すなわち本発明は、有機EL素子の態様では、対向する陰極電極と陽極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機EL素子であって、化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした層であり、この化学ドーピング層の層厚によって、本有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルが定められ、陰極電極が反射鏡として作用し、化学ドーピング層は、有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率は１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴としている。
【００１２】
このように化学ドーピング層の層厚を変化させると、結果として反射鏡として作用する陰極と陽極間の距離、もしくは透明基板と陰極間の距離を変化させることとなり、光の干渉効果が発現して素子が射出する光の発光スペクトルを制御することができる。透明基板や、陽極の透明電極はそれぞれ有機層とは異なる屈折率を有するため、界面で若干の反射を引き起こし、陰極反射鏡と該界面に狭持された空間が光共振器として働くからである。別言すると、陽極に接する有機化合物層に化学ドーピング層を用いると、素子の駆動電圧が化学ドーピング層の層厚に依存しなくなるため、素子特性を犠牲にすることなく、光の干渉効果を利用して、色純度の向上のみならず、様々の色調の光を化学ドーピング層の層厚調整により得ることができる。すなわち、化学ドーピング層の層厚を厚くしても、駆動電圧を上げることなく色純度の向上や色調の変更が可能である。
【００１３】
化学ドーピング層は、電子受容性化合物を真空中で共蒸着の手法によってドーピングした有機化合物層とすることができる。
【００１４】
あるいは、化学ドーピング層は、有機化合物層を構成する有機化合物と電子受容性化合物とを溶液中で作用させて塗布溶液とし、この塗布溶液を塗布して形成した有機化合物層とすることができる。この場合、有機化合物層を構成する有機化合物はポリマーとすることができ、電子受容性化合物のモル比率は、ポリマーの活性ユニットに対して、０．１〜１０とすることが好ましい。
【００１５】
また、化学ドーピング層の電子受容性化合物のモル比率は、有機化合物層を構成する有機化合物に対して０．１〜１０の範囲内であることが好ましく、化学ドーピング層の厚さは、特に制限はないが５０Å以上とすることで光の干渉効果を発現させることが可能となる。その層厚には基本的に制限はなく、１μｍを超えても何ら差支えはない。
【００１６】
電子受容性化合物は、より具体的には塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等の無機化合物、有機化合物の場合はトリニトロフルオレノン等の電子受容性化合物のいずれか一つ以上から構成することができる。
【００１７】
本発明による有機EL素子は、化学ドーピング層として、各エリア内の層厚が互いに異なる分割エリアを設けることができる。このような分割エリアを設ければ、分割エリア毎に発光スペクトルが異なる有機EL素子を得ることができる。分割エリアの層厚は、各分割エリアで特定の発光スペクトルが得られるように定められている。このような分割エリアは、例えばマトリックス状に整列している多数の画素群とすることができる。
【００１８】
また、本発明は、複数の有機EL素子群の態様では、対向する陰極電極と陽極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセント素子を有する有機エレクトロルミネッセント素子群であって、各有機エレクトロルミネッセント素子において、化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物でドーピングした層であり、各有機エレクトロルミネッセント素子の化学ドーピング層の層厚は、各有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルが異なるようにそれぞれ定められ、陰極電極が反射鏡として作用し、化学ドーピング層は、有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴としている。
【００１９】
さらに、本発明は、有機EL素子の発光スペクトルの特定方法の態様では、対向する陽極電極と陰極電極の間に、化学ドーピング層と、正孔輸送層と、有機化合物から構成される発光層と、を順に積層してなる有機エレクトロルミネッセント素子の発光スペクトルの特定方法であって、化学ドーピング層は、ルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした層であり、化学ドーピング層の層厚により、本有機エレクトロルミネッセント素子が射出する光の発光スペクトルを定め、陰極電極が反射鏡として作用し、化学ドーピング層は、有機化合物層を構成する有機化合物としてのαＮＰＤと、電子受容性化合物としての塩化第２鉄と、をモル比率は１：２の割合で真空中で共蒸着の手法によって形成したものであり、化学ドーピング層の膜厚は１０００〜３０００オングストロームであることを特徴としている。
化学ドーピング層の層厚により発光スペクトルを定めた複数の有機エレクトロルミネッセント素子は、層厚に拘わらず略同一の駆動電圧で駆動することができる。
【００２０】
【発明の実施形態】
図１は、本発明による有機EL素子の一実施形態を示す模式図である。ガラス基板( 透明基板) １上には、順に、陽極電極を構成する透明電極２、ルイス酸化合物（電子受容性化合物）でドーピングされた化学ドーピング層３、正孔輸送性を有する正孔輸送層４、発光層５、および陰極となる背面電極６を積層してなっている。これらの要素（層）のうち、ガラス基板（透明基板）１、透明電極２、正孔輸送層４、発光層５、および陰極電極６は周知の要素であり、化学ドーピング層３が本発明で提案した特徴を有する層である。有機EL素子の具体的な積層構成としては、この他、陽極／化学ドーピング層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／化学ドーピング層／発光層／電子注入層／陰極、陽極／化学ドーピング層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極、などが挙げられるが、本発明による有機EL素子は、ルイス酸化合物でドーピングされた化学ドーピング層3 を陽極電極２との界面に有するものであればいかなる素子構成であっても良い。
【００２１】
有機EL素子では、陽極から基本的に絶縁物である有機化合物層へのホール注入過程は、陽極表面での有機化合物の酸化、すなわちラジカルカチオン状態の形成である（Phys. Rev. Lett., 14, 229 (1965)）。本発明の有機EL素子においては、予め有機化合物の酸化剤となりうるルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物を陽極に接触する有機化合物層中にドーピングすることにより、陽極電極からのホール注入に際するエネルギー障壁を低下させることができる。化学ドーピング層３は、このようにルイス酸としての性質を有する電子受容性化合物をドーピングした有機化合物層である。化学ドーピング層中には、すでにドーパントにより酸化された状態の分子が存在するので、ホール注入エネルギー障壁が小さく、従来の有機EL素子と比べて駆動電圧を低下できる。この場合、ルイス酸は有機化合物を酸化することのできる塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等の無機化合物、もしくは有機化合物の場合はトリニトロフルオレノン等の電子受容性化合物のいずれか一つ以上から構成することができる。
【００２２】
化学ドーピング層中のドーパント濃度は、化学ドーピング層中のルイス酸のモル比率が有機化合物に対して０．１〜１０であることが好ましい。０．１未満では、ドーパントにより酸化された分子（以下、酸化分子）の濃度が低すぎドーピングの効果が小さく、１０を超えると、膜中のルイス酸化合物濃度が有機分子濃度をはるかに超え、酸化分子の濃度が極端に低下するので、ドーピングの効果も下がる。また、この化学ドーピング層の厚みは、基本的には上限がない。
【００２３】
化学ドーピング層、正孔輸送層、正孔輸送性発光層として使用される有機化合物としては、特に限定はないが、特開平6-25659 号公報、特開平6-203963号公報、特開平6-215874号公報、特開平7-145116号公報、特開平7-224012号公報、特開平7-157473号公報、特開平8-48656 号公報、特開平7-126226号公報、特開平7-188130号公報、特開平8-40995 号公報、特開平8-40996 号公報、特開平8-40997 号公報、特開平7-126225号公報、特開平7-101911号公報、特開平7-97355 号公報に開示されているアリールアミン化合物類が好ましく、例えば、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-p- トリル-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- 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-（2-ナフチル）-N- フェニル- アミノ］ビフェニル、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）アミンなどがある。さらに、従来有機EL素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる
【００２４】
発光層、電子輸送層、電子注入層として使用できる有機化合物としては、特に限定はないが、p-テルフェニルやクアテルフェニルなどの多環化合物およびそれらの誘導体、ナフタレン、テトラセン、ピレン、コロネン、クリセン、アントラセン、ジフニルアントラセン、ナフタセン、フェナントレンなどの縮合多環炭化水素化合物及びそれらの誘導体、フェナントロリン、バソフェナントロリン、フェナントリジン、アクリジン、キノリン、キノキサリン、フェナジンなどの縮合複素環化合物およびそれらの誘導体や、フルオレセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、オキシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体などを挙げることができる。
【００２５】
また、特開昭63-295695 号公報、特開平8-22557 号公報、特開平8-81472 号公報、特開平5-9470号公報、特開平5-17764 号公報に開示されている金属キレート錯体化合物、特に金属キレート化オキサノイド化合物では、トリス（8-キノリノラト）アルミニウム、ビス（8-キノリノラト）マグネシウム、ビス［ベンゾ（f ）-8- キノリノラト］亜鉛、ビス（2-メチル-8- キノリノラト）アルミニウム、トリス（8-キノリノラト）インジウム、トリス（5-メチル-8- キノリノラト）アルミニウム、8-キノリノラトリチウム、トリス（5-クロロ-8- キノリノラト）ガリウム、ビス（5-クロロ-8- キノリノラト）カルシウムなどの8-キノリノラトあるいはその誘導体を配位子として少なくとも一つ有する金属錯体が好適に使用される。
【００２６】
特開平5-202011号公報、特開平7-179394号公報、特開平7-278124号公報、特開平7-228579号公報に開示されているオキサジアゾール類、特開平7-157473号公報に開示されているトリアジン類、特開平6-203963号公報に開示されているスチルベン誘導体およびジスチリルアリーレン誘導体、特開平6-132080号公報や特開平6-88072 号公報に開示されているスチリル誘導体、特開平6-100857号公報や特開平6-207170号公報に開示されているジオレフィン誘導体も発光層や、電子輸送層として好ましい。
【００２７】
さらに、ベンゾオキサゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤も使用でき、例えば、特開昭59-194393 号公報に開示されているものが挙げられる。その代表例としては、2,5-ビス（5,7-ジ-t- ペンチル-2- ベンゾオキサゾリル）-1,3,4- チアゾール、4,4'- ビス（5,7-t-ペンチル-2- ベンゾオキサゾリル）スチルベン、4,4'- ビス［5,7-ジ- （2-メチル-2- ブチル）-2- ベンゾオキサゾリル］スチルベン、2,5-ビス（5.7-ジ-t- ペンチル-2- ベンゾオキサゾリル）チオフェン、2,5-ビス［5-（α, α- ジメチルベンジル）-2- ベンゾオキサゾリル］チオフェン、2,5-ビス［5,7-ジ- （2-メチル-2- ブチル）-2- ベンゾオキサゾリル］-3,4- ジフェニルチオフェン、2,5-ビス（5-メチル-2- ベンゾオキサゾリル）チオフェン、4,4'- ビス（2-ベンゾオキサゾリル）ビフェニル、5-メチル-2- ｛2-［4-（5-メチル-2- ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル｝ベンゾオキサゾール、2-［2-（4-クロロフェニル）ビニル］ナフト（1,2-d)オキサゾールなどのベンゾオキサゾール系、2,2'-(p-フェニレンジピニレン)-ビスベンゾチアゾールなどのベンゾチアゾール系、2-｛2-［4-（2-ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル｝ベンゾイミダゾール、2-［2-（4-カルボキシフェニル）ビニル］ベンゾイミダゾールなどのベンゾイミダゾール系などの蛍光増白剤が挙げられる。
【００２８】
ジスチリルベンゼン系化合物としては、例えば欧州特許第0373582 号明細書に開示されているものを用いることができる。その代表例としては、1,4-ビス（2 - メチルスチリル）ベンゼン、1,4-ビス（3-メチルスチリル）ベンゼン、1,4-ビス（4-メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、1,4-ビス（2-エチルスチリル）ベンゼン、1,4-ビス（3-エチルスチリル）ベンゼン、1,4-ビス（2-メチルスチリル）-2- メチルベンゼン、1,4-ビス（2-メチルスチリル）-2- エチルベンゼンなどが挙げられる。
【００２９】
また、特開平2-252793号公報に開示されているジスチリルピラジン誘導体も発光層、電子輸送層として用いることができる。その代表例としては、2,5-ビス（4-メチルスチリル）ピラジン、2,5-ビス（4-エチルスチリル）ピラジン、2,5-ビス［2-（1-ナフチル）ビニル］ピラジン、2,5-ビス（4-メトキシスチリル）ピラジン、2,5-ビス［2-（4-ビフェニル）ビニル］ピラジン、2,5-ビス［2-（1-ピレニル）ビニル］ピラジンなどが挙げられる。
【００３０】
その他、欧州特許第388768号明細書や特開平3-231970号公報に開示されているジメチリディン誘導体を発光層、電子輸送層の材料として用いることもできる。その代表例としては、1,4-フェニレンジメチリディン、4,4'- フェニレンジメチリディン、2,5-キシリレンジメチリディン、2,6-ナフチレンジメチリディン、1,4-ビフェニレンジメチリディン、1,4-p-テレフェニレンジメチリディン、9,10- アントラセンジイルジメチリディン、4,4'- (2,2- ジ-t- ブチルフェニルビニル）ビフェニル、4,4'-(2,2-ジフェニルビニル）ビフェニル、など、及びこれらの誘導体や、特開平6-49079 号公報、特開平6-293778号公報に開示されているシラナミン誘導体、特開平6-279322号公報、特開平6-279323号公報に開示されている多官能スチリル化合物、特開平6-107648号公報や特開平6-92947 号公報に開示されているオキサジアゾール誘導体、特開平6-206865号公報に開示されているアントラセン化合物、特開平6-145146号公報に開示されているオキシネイト誘導体、特開平4-96990 号公報に開示されているテトラフェニルブタジエン化合物、特開平3-296595号公報に開示されている有機三官能化合物、さらには、特開平2-191694号公報に開示されているクマリン誘導体、特開平2-196885号公報に開示されているペリレン誘導体、特開平2-255789号に開示されているナフタレン誘導体、特開平2-289676号及び特開平2-88689 号公報に開示されているフタロペリノン誘導体、特開平2-250292号公報に開示されているスチリルアミン誘導体などが挙げられる。さらに、従来有機EL素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる。
【００３１】
陰極電極としては、空気中で安定に使用できる金属であれば特に制限はないが、特に配線電極として一般に広く使用されているアルミニウムが好ましい。
【００３２】
［実施例］
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、有機化合物および金属の蒸着には、真空機工社製VPC-400 真空蒸着機を使用した。層厚の測定はスローン社製DekTak3ST 触針式段差計を用いた。素子の特性評価には、ケースレー社ソースメータ2400、トプコンBM-8輝度計を使用した。素子のITO を陽極、Alを陰極として直流電圧を１V／２秒の割合でステップ状に印加し、電圧上昇１秒後の輝度および電流値を測定した。また、ELスペクトルは浜松ホトニクスPMA-11オプチカルマルチチャンネルアナライザーを使用して定電流駆動し測定した。
【００３３】
実施例１
図１の積層構成の有機EL素子に本発明を適用したものである。ガラス基板１上に陽極透明電極２として、シート抵抗25Ω／□のITO ( インジウム- スズ酸化物三容真空社製スパッタ蒸着品) がコートされている。その上に正孔輸送性を有する下記式（１）：
【化１】
0004824848.tif 000002
で表されるαNPDと塩化第二鉄( FeCl3 )をモル比率１：２の割合で１０-6torr下、共蒸着により３Å／秒の蒸着速度で１０００Å、２０００Å、３０００Åの厚さに成膜し、化学ドーピング層３を形成した。
【００３４】
次に、前記化学ドーピング層３の上に、正孔輸送層４としてαNPD を同じ条件で５００Åの厚さに真空蒸着して形成した。次に、前期正孔輸送層４の上に、発光層５として下記式（２）：
【化２】
0004824848.tif 000003
で表されるトリス（8-キノリノラト）アルミニウム錯体（以下、Alq と略記する）を同じ条件で７００Åの厚さになるように真空蒸着して形成した。最後に、陰極電極６としてAlを蒸着速度15Å／秒で1000Å蒸着した。発光領域は縦0.5cm 、横0.5cm の正方形状とした。
【００３５】
前記の有機EL素子において、陽極透明電極（ITO）２と陰極電極（Al）６との間に、直流電圧を印加し、発光層（Alq）４からの発光スペクトルを測定した。図２中の３種類の破線はそれぞれ化学ドーピング層３を１０００Å、２０００Å、３０００Åの層厚に成膜した素子の発光スペクトルを示しており、実線で示された化学ドーピング層を用いない素子からの発光スペクトルと比較すると、化学ドーピング層の層厚を変化させることで同じAlqからの発光でありながら、ピーク波長やピーク半値幅が変化することが分かった。この有機EL素子の、電圧−輝度特性（図３）、電圧−電流密度特性（図４）を測定した。図３、図４中のＡ、Ｂ、Ｃプロットはそれぞれ化学ドーピング層を３０００Å、２０００Å、１０００Åの層厚に成膜した素子の特性を示し、Ｄプロットは化学ドーピング層を用いない素子の特性を示している。この結果から、化学ドーピング層を有する有機EL素子は層厚を厚くしても高電圧化することなく、色調制御が可能であることが分かった。
【００３６】
本実施例では、有機化合物（αNPD）と電子受容性化合物（FeCl3）とを、真空中で共蒸着の手法によってドーピングして化学ドーピング層を形成する例を示したが、溶液からの塗布によって成膜が可能な場合には、スピンコーティング法、ディップコーティング法などの塗布法によって成膜してもよい。有機化合物と電子受容性化合物とを溶媒中で分散（作用）させて塗布溶液とし、この塗布溶液を、陽極透明電極上に塗布して成膜し、化学ドーピング層とすることができる。この塗布法では、有機化合物にポリマーを使用することができ、ポリマーとしては、例えばポリビニルカルバゾールなどを使用することができる。有機化合物をポリマーとした場合においても、電子受容性化合物のモル比率は、ポリマーの活性ユニットに対して、０．１〜１０とすることが好ましい。
【００３７】
以上のように、本発明の有機EL素子によると、化学ドーピング層の層厚を変化させることにより、素子が射出する光の発光スペクトルの制御が可能である。従って、本発明の有機EL素子は、化学ドーピング層に、各エリア内の層厚が異なる分割エリアを設定することにより、分割エリア毎に発光色が異なる素子が得られる。さらに、分割エリアをマトリックス状に配置した多数の画素群とし、画素毎に層厚を異ならせて発光色を変化させることによりカラー表示が可能となる。例えば、図５に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を発光するようにそれぞれの層厚を設定した３つの画素１１、１２、１３を縦横に配列させる。そして、カラーＣＲＴディスプレイやカラー液晶ディスプレイ等で用いられている周知のカラー表示の手法によってこれらの画素に選択的に駆動電圧を印加することにより、カラー画像やカラー映像を表示させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の有機EL素子はルイス酸としての性質を有する化合物を有機化合物層にドーピングした層を陽極電極との界面に設け、この層の層厚を調整することによって素子の駆動電圧を上昇させることなく、発光スペクトルの制御が可能な有機EL素子を提供することが出来る。したがって、本発明の有機EL素子は、実用性が高く、表示素子や光源としての有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機EL素子の積層構造例を示す模式断面図である。
【図２】本発明の有機EL素子の発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図３】本発明の有機EL素子と比較例の電圧−輝度特性を示すグラフ図である。
【図４】本発明の有機EL素子と比較例の電圧−電流密度特性を示すグラフ図である。
【図５】カラーディスプレイの画素を示す模式図である。
【符号の説明】
１  透明基板（ガラス基板）
２  陽極透明電極
３  化学ドーピング層
４  正孔輸送層
５  発光層
６  陰極電極
【図１】
0004824848.tif 000004
【図２】
0004824848.tif 000005
【図３】
0004824848.tif 000006
【図４】
0004824848.tif 000007
【図５】
0004824848.tif 000008