(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の駆動電圧をさらに下げるようにする。【解決手段】ホール注入層５、ホール輸送層６、発光層７、電子輸送層８、電子注入層９を積層してなる有機発光体３を備えた有機ＥＬ素子において、  ホール注入層５およびホール輸送層６を、電子移動度１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上の材料で構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層してなる有機発光体を備えた有機ＥＬ素子であって、
前記ホール注入層および前記ホール輸送層が、電子移動度１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上の材料からなることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記陽極、前記ホール注入層および前記ホール輸送層の隣接層間において、イオン化ポテンシャルの差が大きい層間のホール移動下流側の層の電子移動度が上流側のそれよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機ＥＬ（電界発光）素子に関し、その駆動電圧を低電圧化できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、有機ＥＬ素子の要部を示すもので、図中符号１は、ガラス基板を示す。このガラス基板１上にはＩＴＯなどからなる透明電極（陽極）２が設けられ、この透明電極２上には有機発光体３が設けられ、さらにこの有機発光体３上には陰極となるアルミニウム、リチウムなどからなる金属電極４が設けられている。
【０００３】
有機発光体３は、透明電極２側からホール注入層５、ホール輸送層６、発光層７、電子輸送層８、電子注入層９を順次積層してなるもので、透明電極２から移動するホール（正孔）と金属電極４から移動する電子とが発光層７において会合して励起子が形成され、これにより発光層７から発光が生じるようになっている。
【０００４】
従来、有機発光体３を構成するホール注入層５、ホール輸送層６、電子輸送層８、電子注入層９の各層をなす材料は、駆動電圧の低下のために、以下のような選択基準で選択されていた。
すなわち、ホール注入層５およびホール輸送層６については、透明電極２をなす材料とホール注入層５をなす材料との間のイオン化ポテンシャルの差が小さくなるように、また、ホール注入層５をなす材料とホール輸送層６をなす材料の間のイオン化ポテンシャルの差が小さくなるように定められる。
【０００５】
具体的には、透明電極２をなすＩＴＯのイオン化ポテンシャルが−５．０であるので、ホール注入層５をなす材料には、そのイオン化ポテンシャルが−５．１であるものが、ホール輸送層６をなす材料には、そのイオン化ポテンシャルが−５．２であるものが選択されている。
これにより、透明電極２、ホール注入層５、ホール輸送層６の各層の界面でのホールの移動がスムースに行われ、界面抵抗を小さくでき、低駆動電圧化が可能になるとされている。
【０００６】
また、電子輸送層８および電子注入層９については、金属電極４をなす金属と電子注入層９をなす材料との間の電子親和力の差が小さくなるように、電子注入層９をなす材料と電子輸送層８をなす材料との電子親和力の差が小さくなるように定められる。
具体的には、金属電極４がリチウムからなるものでは、その電子親和力が−２．９であるので、電子注入層９をなす材料には、その電子親和力が−３．１のものが、電子輸送層８をなす材料には、その電子親和力が−２．８であるものが選択されている。
これにより、金属電極４、電子注入層９、電子輸送層８の各層の界面での電子の移動がスムースに行われ、界面抵抗が小さくでき、低駆動電圧化が可能になるとされている。
【０００７】
しかしながら、このような選択基準によって、各層を構成する材料を選択しても駆動電圧を十分低下させることができない問題がある。
【特許文献１】特開２００５−２６２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、本発明における課題は、有機ＥＬ素子の駆動電圧の低電圧化をより一層進めるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、陽極と陰極との間に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層を積層してなる有機発光体を備えた有機ＥＬ素子であって、前記ホール注入層および前記ホール輸送層が、電子移動度１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上の材料からなることを特徴とする有機ＥＬ素子である。
請求項２にかかる発明は、前記陽極、前記ホール注入層および前記ホール輸送層の隣接層間において、イオン化ポテンシャルの差が大きい層間のホール移動下流側の層の電子移動度が上流側のそれよりも大きいことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ素子である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者は、従来の各層間でのイオン化ポテンシャルの差あるいは電子親和力の差をなるべく小さくすると言う考え方を捨て去り、各層をなす材料の電子移動度に着目し、ホール注入層およびホール輸送層の電子移動度が１０−３ｃｍ２／Ｖｓ以上である材料を用いれば、低駆動電圧化が可能であることを知見した。
【００１１】
すなわち、電子移動度による低電圧化のための寄与率がイオン化ポテンシャルの差、電子親和力の差によるものよりも大きいことが判明した。
この事実は、各層間での界面抵抗を下げるよりも、層自体の内部抵抗を下げてやれば、有機発光体全体の電気抵抗を下げることができることを意味し、駆動電圧の低電圧化には、各層の内部抵抗が大きく寄与することでもある。
【００１２】
このため、本発明によれば、駆動電圧を低下させることができ、これにより素子の発熱が抑えられ、素子の長寿命化が達成できる。また、各層を構成する材料の選択の幅も広くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１を利用して、本発明の有機ＥＬ素子の一例を説明する。
この例における有機発光体３にあっては、ホール注入層５、ホール輸送層６が電子移動度１０−３ｃｍ２／Ｓｖ以上、好ましくは１０−３〜１０−２ｃｍ２／Ｓｖである材料（以下、高移動度材料と言う。）で構成されている。特に、ホール注入層５とホール輸送層６および電子輸送層８と電子注入層９とのいずれか１層とが高移動度材料で構成されていることが好ましい。
【００１４】
また、層間のイオン化ポテンシャルとの関係で言えば、陽極２、ホール注入層５、ホール輸送層６の隣接する層間のうち、イオン化ポテンシャルの差が大きい層間のホール移動下流側の層の電子移動度を上流側の電子移動度よりも大きくすることが好ましい。
【００１５】
具体的には、陽極２とホール注入層５のイオン化ポテンシャルの差が、ホール注入層５とホール輸送層６のイオン化ポテンシャルの差よりも大きい場合、ホール移動の下流側であるホール注入層５の電子移動度をホール輸送層６の電子移動度よりも大きくする。
このような構成とすることで、界面抵抗が大きくなったとしても内部抵抗をさらに下げて駆動電圧を低下させることができる。
【００１６】
具体的には、ホール注入層５を高移動度材料から構成するには、α−ＮＰＤ、ＴＰＤなどの材料を用い、厚さ１０〜６０ｎｍの層とする。ホール輸送層６を高移動度材料から構成するには、ホール注入層５と同様のα−ＮＰＤ、ＴＰＤなどの材料を用い、厚さ１０〜６０ｎｍの層とする。
電子輸送層８は、ＢＣＰ、ｔ−ＢｕＰＢＤなどの材料を用い、厚さ１０〜２０ｎｍの層とする。電子注入層９は、ＬｉＯ２、ＬｉＦなどの材料を用い、厚さ０．２〜２ｎｍの層とする。
【００１７】
発光層７は、例えばＡｌｑ、Ａｌｍｑ、Ｍｇｑなどからなる厚さ１０〜４０ｎｍの層であって、この層を構成する材料の電子移動度は特に限定されることはなく、目的とする色調の光を発光するものを選ぶことができる。また、必要に応じて、発光層を発光色の異なる複数の層から構成してもよい。
【００１８】
また、ホール注入層５およびホール輸送層６をなす材料についてのイオン化ポテンシャルの大小は限定されず、透明電極２とホール注入層５とのイオン化ポテンシャルの差、ホール注入層５とホール輸送層６とのイオン化ポテンシャルの差が小さくなるように配慮する必要は必ずしもない。しかし、イオン化ポテンシャルの差を小さくすることで、より駆動電圧の低電圧化が可能である。
【００１９】
また、電子輸送層８、電子注入層９をなす材料についての電子親和力の大小は、限定されず、金属電極４と電子注入層９との電子親和力の差、電子注入層９と電子輸送層８との電子親和力の差を小さくする必要は必ずしもない。しかし、電子親和力の差を小さくすることで、より駆動電圧の低電圧化が可能になる。
【００２０】
このような有機発光体を有する有機ＥＬ素子にあっては、ホール注入層５、ホール輸送層６の１層以上の層の内部抵抗が低下し、これによってその駆動電圧を下げることができる。したがって、有機ＥＬ素子の発熱が抑えられ、長寿命化が可能になる。
【００２１】
以下、具体例を示す。
（実施例）
ガラス基板上のＩＴＯからなる陽極（イオン化ポテンシャル−５．０ｅＶ）上に、以下の仕様の有機発光体を成膜し、さらにこの有機発光体上にアルミニウムからなる陰極（電子親和力−２．９）を設けて、有機ＥＬ素子を作成した。
・ホール注入層：α−ＮＰＤ、厚さ４０ｎｍ、電子移動度１．４×１０−３ｃｍ２／Ｓｖ、イオン化ポテンシャル−５．４８ｅＶ
・ホール輸送層：ＴＰＤ、厚さ４０ｎｍ、電子移動度１．０×１０−３ｃｍ２／Ｓｖ、イオン化ポテンシャル−５．５ｅＶ
・発光層：Ａｌｑ、厚さ４０ｎｍ
・電子輸送層：ｔ−ＢｕＰＢＤ、厚さ２０ｎｍ、電子親和力−２．８
・電子注入層：ＬｉＦ、厚さ０．５ｎｍ、電子親和力−３．２
・陽極とホール注入層とのイオン化ポテンシャルの差：０．４８ｅＶ
・ホール注入層とホール輸送層とのイオン化ポテンシャルの差：０．０２ｅＶ
この有機ＥＬ素子の駆動可能最低電圧を測定したところ、４．２Ｖであった。
【００２２】
これに対して、実施例と同様の基板上に、同様の陽極および陰極、それに以下の仕様の有機発光体を成膜し、有機ＥＬ素子を作成した。
・ホール注入層：ｍ−ＭＴＤＡＴＤ、厚さ４０ｎｍ、電子移動度３．０×１０−５ｃｍ２／Ｓｖ、イオン化ポテンシャル−５．１ｅＶ
・ホール輸送層：ＴＰＤ、厚さ４０ｎｍ、電子移動度１．０×１０−３ｃｍ２／Ｓｖ、イオン化ポテンシャル−５．５ｅＶ
・発光層：Ａｌｑ、厚さ４０ｎｍ
・電子輸送層：ｔ−ＢｕＰＢＤ、厚さ２０ｎｍ、電子親和力−２．８
・電子注入層：ＬｉＦ、厚さ０．５ｎｍ、電子親和力−３．２
この有機ＥＬ素子の駆動可能最低電圧は、６．１Ｖであった。
これにより、本発明では、駆動電圧を下げることが可能であることが明らかである。
【００２３】
また、電子移動度が１０−３ｃｍ２／Ｓｖ以上のホール注入層、ホール輸送層を用いることで、イオン化ポテンシャルの数値で材料の選定が規制されていた従来のものに比べ、材料選択の自由度が広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における有機ＥＬ素子の要部の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
２・・陽極、３・・有機発光体、４・・陰極、５・・ホール注入層、６・・ホール輸送層、８・・電子輸送層、９・・電子注入層
【図１】
2007036099.tif 000003