(57)【要約】      （修正有）【課題】発光層にルブレンなどをホスト材料として含有する赤色発光可能な有機エレクトロルミネッセンス素子において、高い発光効率を維持しつつ、寿命特性を改善する。【解決手段】陽極と、陰極と、陽極及び陰極の間に配置される発光層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層が、５０重量％以上の特定のテトラセン化合物の第１のホスト材料と、５０重量％未満の特定のアントラセン化合物又は特定のビアントラセン化合物の第２のホスト材料と、第１のホスト材料より発光ピーク波長が長い発光材料とを含有。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と、陰極と、前記陽極及び前記陰極の間に配置される発光層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光層が、５０重量％以上の一般式（１）で示される第１のホスト材料と、５０重量％未満の一般式（２）または一般式（３）で示される第２のホスト材料と、前記第１のホスト材料より発光ピーク波長が長い発光材料とを含有す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。
【化１】
2007150191.tif 000017
（式中、Ｒ１〜Ｒ１８は、水素、ハロゲン、炭素数６以下のアルキル基、または炭素数２４以下の芳香族置換基を表す。）
【請求項２】
前記発光材料の発光ピーク波長が５７０〜６５０ｎｍの範囲内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】
前記第１のホスト材料が式（４）で示される化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化２】
2007150191.tif 000018
【請求項４】
前記第２のホスト材料が式（５）または式（６）で示される化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化３】
2007150191.tif 000019
【請求項５】
前記発光材料が、式（７）で示されるジベンゾペリフランテン誘導体またはそのアルキル置換体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化４】
2007150191.tif 000020
【請求項６】
前記発光材料が、式（８）で示される化合物またはその誘導体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化５】
2007150191.tif 000021
【請求項７】
赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子を備える有機エレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記赤色発光素子として、請求項１〜６のいずれか１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ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【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（有機ＥＬ素子）及び該有機ＥＬ素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置（有機ＥＬ表示装置）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、ディスプレイや照明への応用の観点から活発に開発が行われている。有機ＥＬ素子の発光色は、用いる材料と素子構造により自由に調整することができる。赤色発光素子は、フルカラーディスプレイを作製する場合において、三原色の１つである赤色を発光する素子であるため重要であり、その発光効率と寿命を高めることが工業的に求められている。
【０００３】
また、優れた赤色発光素子を作製することができれば、この素子に、青緑発光層または青と緑の発光層を加えることにより、優れた白色発光素子を作製することができる。白色発光有機ＥＬ素子は、照明やバックライトへの応用や、カラーフィルタと組み合わせることによりフルカラーディスプレイへ応用できるため、工業的に重要である。
【０００４】
従来の赤色発光有機ＥＬ素子の発光層は、ホスト材料としてアルミニウム錯体を用い、ドーパント材料として赤色発光材料を用いるものが主流であった。
【０００５】
このような従来の赤色発光有機ＥＬ素子においては、以下のような問題がある。
【０００６】
（１）発光効率が低い。これは、消費電力の増加に直結する。
【０００７】
（２）寿命が短い。特に初期減衰が大きく、ディスプレイに用いる場合には焼きつきの原因になる。
【０００８】
上記の問題を解決するため、非特許文献１では、発光層にルブレンとアルミニウム錯体とＤＣＪＴＢ（（４−ジシアノメチレン）−２−ターシャリー−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユーロリジル（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｊｕｌｏｌｉｄｙｌ）−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）を含有した発光層を用いることが提案されている。しかしながら、このような発光層であっても、寿命特性及び発光効率において十分なものとはいえなかった。
【非特許文献１】Applied  Physics  Letters，2003年83号5241ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、発光層にルブレンなどのナフタセン誘導体をホスト材料として含有する赤色発光可能な有機ＥＬ素子において、高い発光効率を維持しつつ、寿命特性を改善することができる有機ＥＬ素子及びそれを用いた有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
陽極と、陰極と、陽極及び陰極の間に配置される発光層とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、発光層が、５０重量％以上の一般式（１）で示される第１のホスト材料と、５０重量％未満の一般式（２）または一般式（３）で示される第２のホスト材料と、第１のホスト材料より発光ピーク波長が長い発光材料とを含有することを特徴としている。
【００１１】
【化１】
2007150191.tif 000002
【００１２】
（式中、Ｒ１〜Ｒ１８は、水素、ハロゲン、炭素数６以下のアルキル基、または炭素数２４以下の芳香族置換基を表す。）
【００１３】
本発明においては、上記一般式（２）または一般式（３）で示される第２のホスト材料を用いており、従来のアルミニウム錯体をホスト材料として用いる場合に比べ、高い発光効率及び優れた寿命特性を得ることができる。
【００１４】
上記一般式（１）〜（３）におけるＲ１〜Ｒ１８は、上述のように、水素、ハロゲン、炭素数６以下のアルキル基、または炭素数２４以下の芳香族置換基を表している。炭素数６以下のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基などが挙げられる。炭素数２４以下の芳香族置換基の例としては、フェニル基やビフェニル基などのベンゼン環からなるもの、トルイル基やメシチル基などアルキル基を有する芳香族置換基、ナフチル基やアンスリル基などの縮合多環芳香族置換基、チエニル基、ピリジル基、フリル基などのヘテロ原子を含む芳香族置換基、ベンゾチアゾリル基などのヘテロ原子を含む縮合多環芳香族置換基などが挙げられる。
【００１５】
本発明において用いる発光材料は、第１のホスト材料より発光ピーク波長が長い発光材料である。上記一般式（１）で示される第１のホスト材料としては、例えばルブレンが挙げられる。ルブレンの発光ピーク波長は５５０ｎｍ程度である。従って、本発明に用いる発光材料の発光ピーク波長としては、例えば、５７０〜６５０ｎｍの範囲内が挙げられる。第１のホスト材料より長い発光ピーク波長を有することにより、第１のホスト材料が発光するのを抑制し、発光材料の発光効率を高めることができる。
【００１６】
第１のホスト材料としては、式（４）で示されるルブレンが挙げられる。また、上記ルブレンの骨格を有するルブレン誘導体であってもよい。
【００１７】
【化２】
2007150191.tif 000003
【００１８】
また、本発明における第２のホスト材料としては、アントラセン誘導体が挙げられる。アントラセン誘導体としては、後述するＴＢＡＤＮである式（５）で示される化合物や、後述するＤＰＡＤである式（６）で示される化合物が挙げられる。
【００１９】
【化３】
2007150191.tif 000004
【００２０】
本発明において用いる発光材料は、上述のように、第１のホスト材料より発光ピーク波長が長い発光材料であり、このようなものとして、ジベンゾペリフランテン誘導体またはそのアルキル置換体が挙げられる。アルキル置換体としては、上記炭素数６以下のアルキル基で置換したものが挙げられる。
【００２１】
ジベンゾペリフランテン誘導体としては、後述するＤＢＰである式（７）で示される化合物が挙げられる。
【００２２】
【化４】
2007150191.tif 000005
【００２３】
また、本発明の発光材料としては、後述するＤＣＪＴＢである式（８）で示される化合物が挙げられる。
【００２４】
【化５】
2007150191.tif 000006
【００２５】
本発明における発光層において、発光材料の含有量は、０．１〜１０重量％の範囲であることが好ましい。発光材料の含有量が少なすぎると、ホスト材料からの短波長の発光が混入するため、赤色の色度が低下してしまうため好ましくない。
【００２６】
逆に発光材料の含有量が多すぎると、発光材料分子間の相互作用が強くなり、消光するため発光効率が低下してしまうので好ましくない。
【００２７】
また、本発明の発光層において、第１のホスト材料の発光層中の含有量は、上述のように、５０重量％以上であり、好ましくは５０〜９５重量％の範囲内である。第１のホスト材料が少なすぎると、第１のホスト材料の優れた電子・正孔輸送特性が得られなくなり、駆動電圧が高くなる。また、これに付随して発光効率が低下するため好ましくない。
【００２８】
逆に第１のホスト材料が上記範囲を超えると、第２のホスト材料による寿命向上効果が薄れるため好ましくない。
【００２９】
また、本発明において第２のホスト材料の発光層中の含有量は、上述のように５０重量％未満であり、好ましくは５〜３０重量％の範囲内である。第２のホスト材料の含有量が少なすぎると、寿命が長くなるという本発明の効果が十分に得られなくなる場合があり好ましくない。
【００３０】
逆に第２のホスト材料の含有量が多すぎると、第１のホスト材料の優れた電子・正孔輸送特性が得られなくなり、駆動電圧が高くなる。また、これに付随して発光効率が低下するため好ましくない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の有機ＥＬ素子は、赤色発光可能な有機ＥＬ素子であり、高い発光効率を維持しつつ、寿命特性を改善することができる。
【００３２】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上記本発明の有機ＥＬ素子を赤色発光素子として備えるものであり、高い発光効率を維持しつつ、寿命特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
＜有機ＥＬ素子の作製＞
図１に示す構造を有する実施例１〜７、比較例１〜７及び参考例１〜２の各有機ＥＬ素子を作製した。基板１の上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる陽極２を形成し、陽極２の上にＣＦｘからなるホール注入層３を形成し、その上にＮＰＢからなるホール輸送層４（厚み１５０ｎｍ）を形成した。
【００３５】
ホール輸送層４の上には、表１に示す第１のホスト材料、第２のホスト材料及び発光材料からなる発光層５を形成した。発光層の厚みは４０ｎｍである。なお、表１に示す％は重量％である。
【００３６】
発光層５の上に、ＤＢｚＡからなる電子輸送層６（厚み２０ｎｍ）を形成し、電子輸送層６の上に、ＬｉＦ層（厚み０．１ｎｍ）及びＡｌ層（厚み２００ｎｍ）の積層構造からなる陰極７を形成した。
【００３７】
ホール注入層３のＣＦｘはＣＨＦ３ガスをプラズマ重合することにより形成した。厚みは１ｎｍとした。
【００３８】
ホール輸送層４、発光層５、及び電子輸送層６、及び陰極７は蒸着法により形成した。
【００３９】
【表１】
2007150191.tif 000007
【００４０】
ＮＰＢは、Ｎ，Ｎ′−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ′−ジフェニルベンジジンであり、以下の構造を有している。
【００４１】
【化６】
2007150191.tif 000008
【００４２】
ＤＢｚＡは、９，１０−ビス（４−（６−メチルベンゾチアゾール−２−イル）フェニル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【００４３】
【化７】
2007150191.tif 000009
【００４４】
ＴＢＡＤＮは、２−ターシャリー−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【００４５】
【化８】
2007150191.tif 000010
【００４６】
ＡＤＮは、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセンであり、以下の構造を有している。
【００４７】
【化９】
2007150191.tif 000011
【００４８】
ＤＰＡＤは、９，９′，１０，１０′−テトラフェニル−２，２′−ビアントラセンであり、以下の構造を有している。
【００４９】
【化１０】
2007150191.tif 000012
【００５０】
Ａｌｑは、トリス−（８−キノリラト）アルミニウム（III）であり、以下の構造を有している。
【００５１】
【化１１】
2007150191.tif 000013
【００５２】
ＤＢＰは、ジベンゾテトラフェニルペリフランテンであり、以下の構造を有している。
【００５３】
【化１２】
2007150191.tif 000014
【００５４】
ＤＣＪＴＢは、（４−ジシアノメチレン）−２−ターシャリー−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユーロリジル（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｊｕｌｏｌｉｄｙｌ）−９−エニル）−４Ｈ−ピラン）であり、以下の構造を有している。
【００５５】
【化１３】
2007150191.tif 000015
【００５６】
＜有機ＥＬ素子の評価＞
作製した各有機ＥＬ素子について、色度、駆動電圧、発光効率、及び輝度９５％寿命を測定し、測定結果を表２に示した。色度、駆動電圧及び発光効率は、２０ｍＡ／ｃｍ２の電流で駆動させたときの値であり、輝度９５％寿命は、８０ｍＡ／ｃｍ２の電流で駆動させたときの値である。
【００５７】
【表２】
2007150191.tif 000016
【００５８】
また図２には、第１のホスト材料と第２のホスト材料の合計に対する第２のホスト材料の濃度と発光効率の関係を示している。図３には、実施例２、比較例１及び比較例２の輝度減衰曲線を示している。また、図４には、第１のホスト材料と第２のホスト材料の合計に対する第２のホスト材料の濃度と輝度９５％寿命との関係を示している。
【００５９】
表２及び図２から明らかなように、ＤＢＰを赤色発光材料として用いた場合、ルブレンのみをホスト材料に用い、第２のホスト材料を用いていない比較例１の素子が最も発光効率が高く、第２のホスト材料の濃度が高くなるに従って発光効率が低下している。発光効率の低下に度合は、従来のＡｌｑを第２のホスト材料に用いた素子よりも、ＴＢＡＤＮを第２のホスト材料に用いたときのほうが小さい。すなわち、ＴＢＡＤＮを第２のホスト材料に用いることにより、高い発光効率を有する赤色発光素子が得られる。このことは、ＴＢＡＤＮ以外のアントラセン誘導体（ＤＰＡＤ、ＤＢｚＡ及びＡＤＮなど）を第２のホスト材料として用いた場合にも同様であり、本発明に従いアントラセン誘導体を第２のホスト材料として用いることにより、高い発光効率を維持できることがわかる。
【００６０】
有機ＥＬ素子の寿命特性については、図３に示すように、初期において急激に輝度が減衰した後、安定な輝度減衰モードに移行する。初期の急激な減衰による輝度低下が小さいほど、実用的には好ましい。なぜならば初期の輝度低下を小さくすることにより、有機ＥＬ素子をディスプレイとして用いた場合に生じる焼きつきを防止することができるからである。
【００６１】
ルブレンのみをホスト材料に用い、第２のホスト材料を用いていない比較例１においては、輝度の初期減衰が非常に大きく、初期減衰の１つの指標となる輝度９５％寿命は、１時間にも満たない。これに対し、第２のホスト材料としてＴＢＡＤＮを用いた実施例２及び第２のホスト材料としてＡｌｑを用いた比較例３は、輝度９５％寿命を延ばすことができる。輝度９５％寿命が長くなる度合は、Ａｌｑを第２のホスト材料として用いた場合よりも、本発明に従いＴＢＡＤＮを第２のホスト材料として用いた素子の方が大きくなっている。すなわち、ＴＢＡＤＮを第２のホスト材料として用いることにより、長寿命の赤色発光素子が得られる。このことは、ＴＢＡＤＮ以外のアントラセン誘導体（ＤＰＡＤ、ＤＢｚＡ及びＡＤＮなど）を用いた場合にも同様であり、本発明に従いアントラセン誘導体を第２のホスト材料として用いることにより寿命特性が改善されることがわかる。なお、輝度９５％寿命が長い素子は、輝度半減寿命も当然のことながら長くなる。
【００６２】
実施例１〜３と参考例１〜２との比較から明らかなように、第２のホスト材料を５０重量％以上含有させると、非常に長い輝度９５％寿命を得ることができるが、発光効率が大幅に低減してしまい、実用的ではない。従って、発光層における第２のホスト材料の含有量は５０重量％未満であることが好ましいことがわかる。
【００６３】
また、実施例７及び比較例６〜７においては、赤色発光材料としてＤＣＪＴＢを用いているが、このような場合にも上記と同様の効果が得られることがわかる。
【００６４】
＜有機ＥＬ表示装置の作製＞
図５は、本発明に従う有機ＥＬ表示装置を示す平面図であり、図６は断面図である。
【００６５】
図５において、左から順に有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇ及び有機ＥＬ素子１００Ｂが設けられている。
【００６６】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ、１００Ｇ、及び１００Ｂは、行方向に延びる２つのゲート信号線５１と列方向に延びる２つのドレイン信号線（データ線）５２とに囲まれた領域に形成されている。各有機ＥＬ素子の領域内において、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２との交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１３０が形成され、中央付近には各有機ＥＬ素子１００Ｒ、１００Ｇ、及び１００Ｂを駆動する第２のＴＦＴ１４０が形成されている。また、各有機ＥＬ素子１００Ｒ、１００Ｇ、及び１００Ｂの領域内に補助容量７０、及びＩＴＯからなるホール注入電極（陽極）２が形成されている。ホール注入電極２の領域に各有機ＥＬ素子１００Ｒ、１００Ｇ、及び１００Ｂが島状に形成されている。
【００６７】
第２のＴＦＴ１３０のドレインは、ドレイン電極１３ｄを介してドレイン信号線５２に接続され、第１のＴＦＴ１３０のソースは、ソース電極１３ｓを介して電極５５に接続される。第１のＴＦＴ１３０のゲート電極１１１は、ゲート信号線５１から延びる。
【００６８】
補助容量７０は、電源電圧Ｖｓｃを受けるＳＣ線５４と、能動層１１（図６参照）と一体の電極５５とから構成される。
【００６９】
第２のＴＦＴ１４０のドレインは、ドレイン電極４３ｄを介して各有機ＥＬ素子のホール注入電極２に接続され、第２のＴＦＴ１４０のソースは、ソース電極４３ｓを介して列方向に延びる電源線５３に接続される。第２のＴＦＴ１４０のゲート電極４１は、電極５５に接続される。
【００７０】
図６に示されるように、ガラス基板１０の上に、多結晶シリコン等からなる能動層１１が形成され、その能動層１１の一部が有機ＥＬ素子を駆動するための第２のＴＦＴ１４０となる。能動層１１の上にゲート酸化膜（図示せず）を介してダブルゲート構造のゲート電極４１が形成され、ゲート電極４１を覆うように能動層１１の上に層間絶縁膜１３及び第１の平坦化層１５が形成される。第１の平坦化層１５の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができる。第１の平坦化層１５の上に透明なホール注入電極２が各有機ＥＬ素子ごとに形成され、ホール注入電極２を覆うように第１の平坦化層１５の上に絶縁性の第２の平坦化層１８が形成される。第２のＴＦＴ１４０は、第２の平坦化層１８の下に形成されている。
【００７１】
ホール注入電極２及び第２の平坦化層１８を覆うようにホール輸送層４が全体の領域上に形成される。
【００７２】
各有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇ及び有機ＥＬ素子１００Ｂのホール輸送層４上には、それぞれ列方向に延びるストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇ及び青色発光層５Ｂが形成されている。赤色発光層５Ｒが形成されている有機ＥＬ素子１００Ｒが、本発明の赤色発光の有機ＥＬ素子から構成されている。
【００７３】
ストライプ状の赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇ及び青色発光層５Ｂの間の境界は、第２の平坦化層１８上の表面でガラス基板１０と平行になっている領域に設けられる。
【００７４】
有機ＥＬ素子１００Ｒ、有機ＥＬ素子１００Ｇ及び有機ＥＬ素子１００Ｂの赤色発光層５Ｒ、緑色発光層５Ｇ及び青色発光層５Ｂ上には、列方向に延びるストライプ状の電子制限層８及び列方向に延びるストライプ状の電子輸送層６がそれぞれ形成されている。
【００７５】
電子輸送層６上には電子注入電極（陰極）７が形成されている。電子注入電極７の上には、樹脂等からなる保護層３４が形成されている。
【００７６】
本実施例の有機ＥＬ表示装置においては、赤色発光層５Ｒを含む有機ＥＬ素子１００Ｇが、本発明に従い形成されているので、本実施例の有機ＥＬ表示装置は発光効率及び寿命特性において優れている。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に従う有機ＥＬ素子の一実施例を示す模式的断面図。
【図２】第２のホスト材料の濃度と発光効率との関係を示す図。
【図３】実施例２と比較例１及び３の輝度減衰曲線を示す図。
【図４】第２のホスト材料の濃度と輝度９５％寿命との関係を示す図。
【図５】本発明に従う有機ＥＬ表示装置の一実施例を示す平面図。
【図６】本発明に従う有機ＥＬ表示装置の一実施例を示す断面図。
【符号の説明】
【００７８】
１…基板
２…陽極
３…ホール注入層
４…ホール輸送層
５…発光層
６…電子輸送層
７…陰極
【図１】
2007150191.tif 000022
【図２】
2007150191.tif 000023
【図３】
2007150191.tif 000024
【図４】
2007150191.tif 000025
【図５】
2007150191.tif 000026
【図６】
2007150191.tif 000027