(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する陽極と陰極との間に形成され、青色発光する青色発光層と、
前記青色発光層の陰極側に接するように形成され、前記青色発光層から前記陰極側への正孔の移動を規制する正孔ブロッキング層と、
前記正孔ブロッキング層の陰極側に接するように形成された電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、発光スペクトルのピーク波長が赤外領域にある発光材料とからなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記発光材料は、Ｃｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記青色発光層の材料は、下記一般式（１）で示される１，３，６，８−四置換ピレン化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化１】
0004438003.tif 000013
但し、前記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、互いに同一であっても良いし、異なっていても良く、下記一般式（２）で示される基を表す。
【化１】
0004438003.tif 000014
但し、前記一般式（２）中、Ｒ５〜Ｒ９は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、水素原子又は置換基を表し、少なくとも１つが置換又は無置換のアリール基を表す。
【請求項４】
前記１，３，６，８−四置換ピレン化合物は、１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、及び１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする請求項３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
互いに対向する陽極と陰極との間に形成され、青色発光する青色発光層と、
前記青色発光層の陰極側に接するように形成され、前記青色発光層から前記陰極側への正孔の移動を規制する正孔ブロッキング層と、
前記正孔ブロッキング層の陰極側に接するように形成された電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記電子輸送層は、電子輸送材料と、発光スペクトルのピーク波長が５５５ｎｍよりも大きい発光材料とからなり、
前記青色発光層の材料は、１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、及び１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記発光材料は、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）、及び４−（Ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎからなる群のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記発光材料のエネルギーギャップは、前記電子輸送材料のエネルギーギャップよりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光材料は、電子輸送層の体積に基づいて、０．０１〜５０ｖｏｌ％の範囲内で含まれることを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ。
【請求項１０】
前記青色発光層による青色発光を緑色と赤色とに変換する色変換層を備え、フルカラー表示することを特徴とする請求項９に記載の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンスディスプレイに係り、特に陽極と陰極の間に青色発光する青色発光層を形成した有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンスディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機エレクトロルミネッセンス素子を「有機ＥＬ素子」と称する。）は、小型化が容易であって、消費電力が小さく、面発光が可能であり、液晶素子と比較して印加電圧を大幅に低減できるためフラットディスプレイ等の各種表示装置での利用が注目されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子には、発光層が設けられており、発光層の陰極側には、発光層に電子を輸送する電子輸送層が形成されている。発光層には、青色発光する青色発光層や、赤色発光する赤色発光層や、緑色に発光する緑色発光層等がある。
【０００４】
このうち青色発光層を備えた有機ＥＬ素子は、赤色発光層又は緑色発光層を備えた有機ＥＬ素子と比較して、青色発光層が青色発光する際に大きなエネルギーを必要とするため、青色発光層で発光に寄与しない正孔が電子輸送層に移動しやすい。電子輸送層に移動した正孔は、電子輸送層に含まれる有機物と結びついて正イオンとなり、電子輸送層を劣化させると言われている。そのため、時間の経過と共に青色発光層の青色発光の輝度が低下し、有機ＥＬ素子の寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
また、電子輸送層に移動した正孔が電子と再結合し、電子輸送層が青のピーク波長に近い波長領域で青以外の色で発光することにより、青色発光層の発光色である青の色度が低下するという問題がある。
【０００６】
ここで、色度について説明する。図１は、ＸＹＺ表色系による色度座標を示した図である。色度とは、ＣＩＥ（国際照明委員会）のＸＹＺ表色系による２次元の色度座標上の（ｘ，ｙ）で示されるものである。この色度（ｘ，ｙ）は、発光スペクトル分布から求められる。図１には、赤の理想的な色度点Ａ、青の理想的な色度点Ｂ、及び緑の理想的な色度点Ｃを示している。ディスプレイでは、赤、青、緑の３原色の発光色のそれぞれの色度が高く、３色の色度点を結んだ三角形の面積（色再現範囲）が広いことが望まれる。色度が高いとは、赤、青、緑の３原色がそれぞれの理想的な色度点Ａ，Ｂ，Ｃに近づくことである。青の場合は、ｙ座標の値が０に近いほど良好な色度を得ることができる。
【０００７】
赤色発光層を備えた有機ＥＬ素子では、赤色発光層の陰極側に隣接する電子輸送層に赤色発光材料を含有させ、赤色発光層で発光に寄与しない正孔と電子とを赤色発光材料で再結合させ、赤色発光層と同じ赤色に発光させて、赤の色度の向上を図る技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【０００８】
しかし、青色発光層を備えた有機ＥＬ素子に、上記手法を適用すると、電子輸送層に青色発光する青色発光材料を含有させる必要があるが、青色発光材料のエネルギーギャップは大きいため、青色発光材料を発光させるためには、電子輸送層のエネルギーギャップを青色発光材料のエネルギーギャップよりも大きくする必要があるため、電子輸送層を構成する電子輸送材料の選定に大きな制限ができてしまうという問題がある。
【０００９】
他の従来技術としては、発光層と電子輸送層との間に正孔ブロッキング層を設け、発光層を越えて陰極側に移動する正孔を正孔ブロッキング層でせき止めて、電子輸送層での発光を抑制して、発光層の発光色の色度の向上を図る技術が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。
【００１０】
しかしながら、上記正孔ブロッキング層により電子輸送層に移動する正孔を完全にせき止めることは困難であるため、正孔ブロッキング層を越えて電子輸送層に移動した正孔が電子と再結合して、青のピーク波長の近傍で、電子輸送層が青以外の色で発光して、青色発光層の発光色である青の色度が低下してしまうという問題がある。また、電子輸送層に移動した正孔により、電子輸送層が劣化され、電子輸送層の電子を輸送する機能が低下し、時間の経過と共に青の輝度が低下し、有機ＥＬ素子の寿命が短くなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２３１４７９号公報
【特許文献２】特願平１０−２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、青の色度を向上させ、長寿命化を図る有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを提供することを概括的課題とする。
【００１３】
本発明のより具体的な課題は、互いに対向する陽極と陰極との間に形成され、青色発光する青色発光層と、前記青色発光層の陰極側に接するように形成され、前記青色発光層から前記陰極側への正孔の移動を規制する正孔ブロッキング層と、前記正孔ブロッキング層の陰極側に接するように形成された電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記電子輸送層は、電子輸送材料と、発光スペクトルのピーク波長が赤外領域にある発光材料とからなる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
【００１４】
また、本発明のより具体的な課題は、互いに対向する陽極と陰極との間に形成され、青色発光する青色発光層と、前記青色発光層の陰極側に接するように形成され、前記青色発光層から前記陰極側への正孔の移動を規制する正孔ブロッキング層と、前記正孔ブロッキング層の陰極側に接するように形成された電子輸送層とを備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記電子輸送層は、電子輸送材料と、発光スペクトルのピーク波長が５５５ｎｍよりも大きい発光材料とからなり、前記青色発光層の材料は、１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、及び１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、正孔ブロッキング層の陰極側に形成された電子輸送層に、発光スペクトルのピーク波長が５５５ｎｍよりも大きい、特に赤外領域にある発光材料が含有されている。これにより、正孔ブロッキング層を越えて電子輸送層に移動した正孔と電子とを発光材料で再結合させ、５５５ｎｍよりも大きい波長で発光させる。人が視感し難い５５５ｎｍよりも大きい波長の光を発光させることで、青の色度への影響を抑制し、正孔を消費し、電子輸送材料の劣化を抑制して、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図ることができる。
【００１６】
前記発光材料のエネルギーギャップは、前記電子輸送材料のエネルギーギャップよりも小さくてもよい。正孔ブロッキング層を越えて電子輸送層に移動した正孔が、電子輸送材料よりもエネルギーギャップの小さい発光材料に蓄積されやすくなり、電子輸送材料に蓄積される正孔の数が減少する。その結果、電子輸送材料での正孔と電子との再結合が抑制され、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図ることができる。
【００１７】
また、前記発光材料には、Ｃｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）、及び４−（Ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙｌ−６−（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎからなる群のうちの少なくとも１種からなる材料を用いても良い。
【００１８】
前記青色発光層の材料には、下記一般式（１）で示される１，３，６，８−四置換ピレン化合物を含有してもよい。但し、下記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、互いに同一であっても良いし、異なっていても良く、下記一般式（２）で示される基を表す。
【００１９】
【化１】
0004438003.tif 000002
【００２０】
但し、下記一般式（２）中、Ｒ５〜Ｒ９は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、水素原子又は置換基を表し、少なくとも１つが置換又は無置換のアリール基を表す。
【００２１】
【化２】
0004438003.tif 000003
【００２２】
青色発光層は１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、及び１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも一種を含有するため、青色光の発光効率、発光輝度、及び色純度等に優れ、有機エレクトロルミネッセンス素子の長寿命化を図ることができる。
【００２３】
本発明の他の課題は、上記記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを提供することにある。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、青の色度を向上させ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイの長寿命化を図ることができる。
【００２５】
また、青色発光層による青色発光を緑色と赤色とに変換する色変換層を備えて、有機エレクトロルミネッセンスディスをフルカラー表示させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
図１は、ＸＹＺ表色系による色度座標を示した図である。
図２は、本発明の第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の断面図ある。
図３は、第１実施例、第２実施例及び比較例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの相対分布を示した図である。
図４は、図３に示した発光スペクトルの波長が５００ｎｍ〜７８０ｎｍ付近を拡大した図である。
図５は、評価開始直後と２００時間経過後における有機ＥＬ素子の青色発光に関する相対輝度及び色度を示した図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）の概要構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態の有機ＥＬ素子の断面図である。図２に示すように、有機ＥＬ素子１０は、ガラス基板１１上に、陽極１２と、正孔注入層１３と、正孔輸送層１４と、青色発光層１５と、正孔ブロッキング層１６と、電子輸送材料と発光スペクトルのピーク波長が５５５ｎｍよりも大きい発光材料とにより構成された電子輸送層１７と、陰極１８とが順次形成された構成となっている。
【００２８】
有機ＥＬ素子１０は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の膜厚を有している。１０００ｎｍよりも厚いと、青色発光層１５で発せられた光が遮蔽されてしまい１０ｎｍより薄いと青色発光層１５自体の厚さが過度に薄くなり、輝度が不足してしまう。
【００２９】
陽極１２と陰極１８とは、有機ＥＬ素子１０の所望の位置に電圧を印加するための電極であり、陽極１２は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などを用いることができ、陰極１８は、例えば、Ａｌ／ＬｉＦ電極やＡｇ／Ｍｇ電極などを用いることができる。
【００３０】
正孔注入層１３には、例えば、下記式（３）に示した２−ＴＮＡＴＡ（バンドー化学社製）、下記式（４）に示したｍ−ＭＴＤＡＴＡ（バンドー化学社製）、銅フタロシアニン、ポリアニリンなどを用いることができる。正孔注入層１３の厚さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、１〜１００ｎｍ程度が好ましく、５〜５０ｎｍがより好ましい。なお、正孔注入層１３は、設けても良く、設けなくても良い。
【００３１】
【化３】
0004438003.tif 000004
【００３２】
【化４】
0004438003.tif 000005
【００３３】
正孔輸送層１４は、正孔の輸送能力の高い材料により構成され、例えば、芳香族アミン化合物、カルバゾール、イミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ（Ｎ−ビニルカゾール）、アニリン系共重合体、チオフェオリゴマー及びポリマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー及びポリマー、カーボン膜等を用いることができる。これらは、１種単独で使用しても良いし、２種類以上を併用しても良い。より具体的には、下記式（５）に示されるα−ＮＰＤ（東洋インキ社製）、ＥＬ−０２２（保土谷化学工業社製）などを用いることができる。
【００３４】
正孔輸送層１４の膜厚は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に設定され、有機ＥＬ素子を構成する層の数と有機ＥＬ素子１０の全体の厚さに応じて適宜選択される。なお、正孔輸送層１４は、設けても良く、設けなくても良い。
【００３５】
【化５】
0004438003.tif 000006
【００３６】
青色発光層１５は、ホスト材料と、青色発光するための発光材料とから構成されている。発光材料としては、例えば、下記一般式（１）に示される１，３，６−四置換ピレン化合物を用いることができる。
【００３７】
【化６】
0004438003.tif 000007
【００３８】
但し、前記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ４は、互いに同一であっても良いし、異なっていても良く、下記一般式（２）で示される基を表す。但し、下記一般式（２）中、Ｒ５〜Ｒ９は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよく、水素原子又は置換基を表し、少なくとも１つが置換又は無置換のアリール基を表す。
【００３９】
【化７】
0004438003.tif 000008
【００４０】
青色発光層１５に１，３，６，８−四置換ピレン化合物を含有させることで、青色光の発光効率、発光輝度、及び色純度を向上させ、有機ＥＬ素子１０の長寿命化を図ることができる。
【００４１】
１，３，６，８−四置換ピレン化合物としては、例えば、下記式（６）に示される１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、下記式（７）に示される１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、下記式（８）に示される１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも１種を用いることができる。青色発光層１５の膜厚は、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内で適宜選択される。なお、青色発光する発光材料は、公知の青色発光材料を用いることができ、特に限定されない。また、ホスト材料には、例えば、下記式（９）に示される４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−ビフェニル（ＣＢＰ）を用いることができる。
【００４２】
【化８】
0004438003.tif 000009
【００４３】
【化９】
0004438003.tif 000010
【００４４】
次に、１，３，６，８−四置換ピレン化合物の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の方法の中から適宜選択することができるが、例えば、以下に示す方法が好適に挙げられる。
【００４５】
まず、１当量のピレンと４当量のハロゲンとの反応により、１，３，６，８−四ハロゲン化ピレンを合成する。四ハロゲン化は、ピレンの反応性により１，３，６，８位置に起こり易い。ハロゲン化反応の方法としては、Ａｎｎａｌｅｎ ｄｅｒ Ｃｈｅｍｉｅ ５３１巻、８１ページに記載のように、溶媒に溶解したピレンにハロゲンの単体を加える一般的な芳香族炭化水素のハロゲン化手法と同様な方法が好適に挙げられる。前記ハロゲンとしては、塩素、臭素、ヨウ素などが次段階の反応を行う上では有利であるが、これらの中でも特に塩素、臭素等はハロゲン化反応が容易である点で好ましい。
【００４６】
次に、１，３，６，８−四ハロゲン化ピレンと、所望する化合物に対応するアリールボロン酸とを、触媒及び塩基の存在下で加熱し、所謂「鈴木カップリング」として知られる反応により、１，３，６，８−四置換ピレン化合物が得られる。
【００４７】
なお、前記触媒としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）等のパラジウム化合物等を使用することができる。また、前記塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、ナトリウム−ｔ−ブトキシド等のナトリウムアルコキシド等を使用することができる。
【００４８】
１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレンの製造方法については、公知の製造方法を用いることができる。以下に、一例として、上記手法を用いて、１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレンを製造する場合の製造方法について説明する。まず、ピレンと臭素との反応により、１，３，６，８−テトラブロモピレンを合成する。そして、１，３，６，８−テトラブロモピレンに対し、４．４倍当量の下記式（１０）に示される４−ビフェニリルボロン酸、１０倍当量の炭酸ナトリウムの２ｍｏｌ／ｌ水溶液、及び０．１２倍当量のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）を加え、ベンゼンを溶媒として３時間加熱還流し、反応させる。そして、反応終了後、冷却し、反応液を水で数回洗浄した後、ベンゼンを留去する。その後、残留した油状物をメタノールで洗浄した後、ＴＨＦ−メタノールで再結晶することにより反応粗生成物を得る。この反応性生物を真空昇華により精製することにより、１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレンが合成される。
【００４９】
【化１０】
0004438003.tif 000011
【００５０】
正孔ブロッキング層１６は、陽極１２から陰極１８へ向かって移動する正孔を規制する機能を有しているものが好ましい。正孔ブロッキング層１６の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。正孔ブロッキング層１６には、例えば、アルミニウムヒドロキシキノリン−オキシビフェニル錯体（以下、「ＢＡｌｑ」と称する。）を用いることができる。
【００５１】
正孔ブロッキング層１６の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、通常１〜５００ｎｍ程度であり、１０〜５０ｎｍが好ましい。
【００５２】
このような正孔ブロッキング層１６を設けることにより、青色発光層１５で青色発光に寄与しなかった正孔のうちの一部がせき止められる。
【００５３】
電子輸送層１７は、電子の輸送能力の高い電子輸送材料と、発光スペクトルのピーク波長が５５５ｎｍよりも大きい発光材料等から構成されている。ピーク波長が５５５ｎｍの光（緑色光）は、人間の目が最も視感しやすく、いわゆる視感度が高い。ピーク波長５５５ｎｍから短波長側（青色光側）又は長波長側（赤色光側）に発光スペクトルの波長がシフトするにつれて、徐々に視感度は低下する。視感度とは、人間の目で見た際の視認具合を示した感度のことであるので、視感度が低い光が混ざっていても青の色度に対する影響は抑制される。
【００５４】
青のピーク波長は、５５５ｎｍよりも短波長側の４６０ｎｍ付近に存在する。したがって、上記のように、青のピーク波長から離れた波長にピークを有し、かつ人の視感度の低い波長領域（特に赤外領域）で発光する発光材料を電子輸送材料に含有させることにより、正孔ブロッキング層１６を越えて移動した正孔と電子とを発光材料で再結合させて、人が視感し難い５５５ｎｍよりも大きい波長の光を発光させることで、青の色度への影響を抑制し、発光材料で正孔を消費し、電子輸送材料の劣化を抑制して、有機ＥＬ１０素子の長寿命化を図ることができる。
【００５５】
また、発光材料のエネルギーギャップが、電子輸送材料のエネルギーギャップよりも小さい材料を選択することが好ましい。正孔が発光材料により一層消費されやすくなり、電子輸送材料に蓄積される正孔の数が減少する。
【００５６】
発光材料は、例えば、電子輸送層１７の体積に基づいて、０．０１〜５０ｖｏｌ％の範囲内で、電子輸送材料に含有させる。発光材料は、電子輸送材料の電子移動度の低下を抑制する点から、０．１〜１０ｖｏｌ％の範囲内で含有させることが好ましい。
【００５７】
発光材料には、例えば、ポルフィレン系の発光材料であるＣｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１７−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）（関東化学社製）、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）（関東化学社製）、下記式（１１）に示される４−（Ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）−２−ｍｅｔｈｙ−６−（ｐ−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）−４Ｈ−ｐｙｒａｎ（ＤＣＭ誘導体）からなる群のうちの少なくとも１種からなる発光材料を用いることができる。
【００５８】
電子輸送層１７の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、通常１〜５００ｎｍ程度であり、１０〜５０ｎｍが好ましい。
【００５９】
また、上記発光材料を適用する場合、電子輸送材料には、例えば、Ａｌｑ（アルミニウムキノリン錯体）を用いることができる。電子輸送層１７は、電子輸送材料と発光材料とを共蒸着することで形成される。なお、電子輸送層１７は、単層でもよく、２つ以上の層を積層してもよい。
【００６０】
【化１１】
0004438003.tif 000012
【００６１】
上記有機ＥＬ素子１０の各層１２〜１８は、蒸着法、湿式成膜法、電子ビーム法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法（高周波励起イオンプレーティング法）、分子積層法、ＬＢ法、印刷法、転写法などのいずれかの方法により好適に形成される。上記有機ＥＬ素子１０の各層１２〜１８は、例えば、真空蒸着法により圧力を１．０×１０−４Ｐａ、ガラス基板１１の温度を室温にして形成される。
【００６２】
本実施の形態によれば、上述した有機ＥＬ素子１０は、正孔ブロッキング層１６の陰極１８側に、電子輸送材料と電子輸送材料よりもエネルギーギャップが小さく、かつ赤外領域の波長の光を発光する発光材料とからなる電子輸送層１７を設けることにより、正孔ブロッキング層１６を越えて移動した正孔と電子とを発光材料で再結合させて、人が視感し難い５５５ｎｍよりも大きい赤外領域の波長の光を発光させることで、青の色度への影響を抑制し、発光材料で正孔を消費して、電子輸送材料の劣化を抑制して、有機ＥＬ素子１０の長寿命化を図ることができる。また、上述した有機ＥＬ素子１０は、青色発光層の材料として１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレン、１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾフラニル）ピレン、及び１，３，６，８−テトラ（４−ジベンゾチオニル）ピレンからなる群のうちの少なくとも一種を用いることにより、青色光の発光効率、発光輝度、及び色純度を向上させ、有機ＥＬ素子１０の長寿命化を図ることができる。
【００６３】
なお、電子輸送層１７の陰極１８側に発光材料を含有しない電子輸送層を設けた構成としても良い。
【００６４】
［第１実施例］
第１実施例の有機ＥＬ素子を以下のように形成した。ガラス基板上に、真空蒸着法により、陽極にＩＴＯ電極を膜厚１５０ｎｍと、正孔注入層にアクセプタとしてＦ４−ＴＣＮＱ（２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）を０．１ｖｏｌ％含有させた２−ＴＮＡＴＡ層を膜厚１４０ｎｍと、正孔輸送層にα−ＮＰＤ層を膜厚１０ｎｍと、青色発光層には１，３，６，８−テトラ（４−ビフェニリル）ピレンが１０ｖｏｌ％含有されたホスト材ＣＢＰを膜厚２０ｎｍと、正孔ブロッキング層にＢＡｌｑを膜厚１０ｎｍと、電子輸送層には電子輸送材料に発光材料であるＣｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）（関東化学社製）を１ｖｏｌ％含有させたＡｌｑ（エネルギーギャップ２．７３ｅＶ）を膜厚２０ｎｍと、陰極にフッ化リチウム膜が膜厚０．５ｎｍとＡｌ膜が膜厚１００ｎｍからなるＡｌ／ＬｉＦ積層膜を順次形成した。Ｃｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）は、後述するように赤色から赤外領域で発光する発光材料であり、そのエネルギーギャップはＡｌｑのエネルギーギャップ（２．７３ｅＶ）よりも小さい。
【００６５】
［第２実施例］
第２実施例の有機ＥＬ素子は、第１実施例の有機ＥＬ素子で用いた発光材料の代わりに、赤色発光する発光材料である５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）を用いた以外は第１実施例と同様とした。なお、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）は、Ａｌｑ（エネルギーギャップ２．７３ｅＶ）に１ｖｏｌ％含有させた。なお、後述する図４に示すように、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）のピーク波長は６５５ｎｍに現われることから、５，１０，１５，２０−テトラフェニル−ポルフィンニッケル（２価）のエネルギーギャップが、Ａｌｑのエネルギーギャップ（２．７３ｅＶ）よりも小さい。
【００６６】
［比較例］
比較例の有機ＥＬ素子は、第１実施例の電子輸送層をＡｌｑのみ（膜厚２０ｎｍ）で形成した以外は、第１実施例と同様とした。
【００６７】
［発光スペクトル、色度、及び輝度の評価］
第１実施例、第２実施例及び比較例の有機ＥＬ素子について、発光スペクトルの相対分布について測定した。発光スペクトルは、発光スペクトルが測定できる輝度計装置、例えば、ミノルタ社製ＣＳ１０００を用いて大気中で測定した。
【００６８】
図３は、第１実施例、第２実施例及び比較例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの相対分布を示した図である。図４は、図３に示した発光スペクトルの波長が５００ｎｍ〜７８０ｎｍ付近を拡大した図である。
【００６９】
図３及び図４に示すように、第１実施例及び第２実施例の有機ＥＬ素子の波長が５２０〜６００ｎｍ付近の発光スペクトルの強度は、比較例の有機ＥＬ素子の発光スペクトルの強度よりも小さいことが分かる。すなわち、比較例の有機ＥＬ素子では、電子輸送層であるＡｌｑ層（ピーク波長５２０ｎｍ）が発光し、第１実施例及び第２実施例に設けられた電子輸送材料であるＡｌｑ層が発光していないことが容易に推察できる。
【００７０】
第１実施例の有機ＥＬ素子では、電子輸送層に含有される発光材料のＣｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）は、ピーク波長が７５０ｎｍ（赤色）において赤色発光し、波長が８００ｎｍ以上において赤外発光するため、視感されにくいので、後述する青の色度が良好となる。なお、図３及び図４に示される第１実施例の発光スペクトルにおいて、Ｃｈｌｏｒｏ［２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−ｏｃｔａｅｔｈｙｌｐｏｒｐｈｒｉｎａｔｏ］Ｉｒｏｎ（３価）の７５０ｎｍのピークは、発光層のピーク強度に対して強度が小さいため表われていない。
【００７１】
第２実施例の有機ＥＬ素子では、発光材料である５，１０，１５，２０−テトラフェニルーポルフィンニッケル（２価）は、発光スペクトルのピークが、６５５ｎｍ付近の波長に存在し、視感し難い。したがって、第１実施例及び第２実施例は、比較例よりも後述する青の色度が良好となる。
【００７２】
次に、第１実施例、第２実施例及び比較例の有機ＥＬ素子について、相対輝度及び色度の時間依存性について調べた。なお、相対輝度と色度は、上記発光スペクトルから求めた。
【００７３】
図５は、評価開始直後と２００時間経過後における有機ＥＬ素子の青色発光に関する相対輝度及び色度を示した図である。図５において、２００時間経過後の輝度は、評価開始直後のそれぞれの有機ＥＬ素子の輝度を１とした場合の相対値として示している。
【００７４】
図５に示すように、２００時間経過後の相対輝度は、比較例の有機ＥＬ素子が０．５４であるのに対して、第１実施例の有機ＥＬ素子が０．９５、第２実施例の有機ＥＬ素子が０．８１であるので、第１及び第２実施例の有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子よりも経過時間に対しての輝度の低下が少ないことが分かる。
【００７５】
先の図１で説明したように、発光色が青の場合、色度（ｘ，ｙ）のｙ座標の値が０に近いほど青の色度が良い。図５に示すように、評価開始直後の色度のｙ座標の値は、比較例の有機ＥＬ素子が０．２０６であるのに対して、第１実施例の有機ＥＬ素子が０．１８９、第２実施例の有機ＥＬ素子が０．１９４であるので、第１及び第２実施例の有機ＥＬ素子は、比較例の有機ＥＬ素子と比較して、青の色度が良好であることが分かる。
【００７６】
また、２００時間経過後の色度のｙ座標の値は、比較例の有機ＥＬ素子が０．２０７であるのに対して、第１実施例の有機ＥＬ素子が０．１９０、第２実施例の有機ＥＬ素子が０．１９９であるので、２００時間経過後でも第１及び第２実施例の有機ＥＬ素子の青の色度は、比較例の有機ＥＬ素子の青の色度よりも良好であることから、比較例の有機ＥＬ素子よりも第１及び第２実施例の有機ＥＬ素子は、良好な色度が維持され、長寿命化が図られることが分かる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬディスプレイ）の概要構成を示した斜視図である。
【００７８】
図１３に示すように、有機ＥＬディスプレイ２０は、ガラス基板１１上に色変換層２１と、陽極１２と、正孔注入層１３と、正孔輸送層１４と、青色発光層１５と、正孔ブロッキング層１６と、電子輸送材料に発光材料を含有させた電子輸送層１７と、陰極１８とが順次形成され、陰極１８と陽極１２とが直交するように構成されている。
【００７９】
色変換層２１は、青色発光層１５の青色発光を赤色と緑色に変換する（色変換法）ためのものである。色変換層２１は、例えば図示を省略したが赤色蛍光媒体と、緑色蛍光媒体と、赤色蛍光媒体及び緑色蛍光媒体を設けない領域（青色発光が照射される領域）とから構成される。赤色蛍光媒体には、例えば、４−ジシアノメチレン−４Ｈ−ピラン及び４−ジシアノメチレン−チオピランを含む材料を用いることができ、緑色蛍光媒体には、例えば、シアニンやメロシアニンを含む材料を用いることができる。赤色蛍光媒体及び緑色蛍光媒体の他の材料としては、特開平５−２５８８６０号公報に記載の材料を用いることができる。
【００８０】
このような色変換層２１を設けることで、有機ＥＬディスプレイ２０をフルカラー表示させることができる。有機ＥＬディスプレイ２０の発光は、発光させたい青色発光層１５の領域のＩＴＯ電極とＡｌ／ＬｉＦ電極をそれぞれ指定して電圧を印加して行なう。
【００８１】
上記構成としたことで、フルカラー表示の有機ＥＬディスプレイ２０の色度を向上させ、長寿命化を図ることができる。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の記載範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明によれば、正孔ブロッキング層の陰極側に、電子輸送層よりも小さいエネルギーギャップを有し、かつ５５５ｎｍよりも大きい波長の光を発光する発光材料と電子輸送材料とからなる電子輸送層を設けることで、正孔ブロッキング層を越えて移動した正孔と電子とを発光材料で再結合させ、発光させて、電子輸送材料の発光を抑制して、青の色度を向上させると共に、有機ＥＬ素子の長寿命化が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  有機ＥＬ素子
１１  ガラス基板
１２  陽極
１３  正孔注入層
１４  正孔輸送層
１５  青色発光層
１６  正孔ブロッキング層
１７  電子輸送層
１８  陰極
【図１】
0004438003.tif 000015
【図２】
0004438003.tif 000016
【図３】
0004438003.tif 000017
【図４】
0004438003.tif 000018
【図５】
0004438003.tif 000019
【図６】
0004438003.tif 000020