(57)【要約】【課題】所望の波長分布を達成するのに十分な色変換能を有すると同時に、高い電子的特性（キャリア移動特性）を得ることができる有機ＥＬ素子を提供する。【解決手段】一対の電極に挟持される有機ＥＬ層を備えた有機ＥＬ素子であって、有機ＥＬ層は、少なくともキャリア再結合層と１つまたは複数層のキャリア非結合層を含み、キャリア再結合層は、有機ＥＬ層に注入されるキャリアの再結合によってＥＬ光を発光し、キャリア非結合層は、１ホスト材料とＥＬ光より低エネルギーのＰＬ光を発する１種または複数種のＰＬ発光色素材料とキャリア輸送材からなり、キャリア輸送材がホスト材料よりもキャリア移動特性に優れる材料であること、キャリア再結合層とキャリア非結合層との間隔が１５ｎｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子。【選択図】図１
2007317980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極に挟持される有機ＥＬ層を備えた有機ＥＬ素子であって、前記有機ＥＬ層は、少なくともキャリア再結合層と１つまたは複数のキャリア非結合層を含み、前記キャリア再結合層は、前記有機ＥＬ素子に注入されるキャリアの再結合によってＥＬ光を発光し、前記キャリア非結合層は、ホスト材料と前記ＥＬ光より低エネルギーのＰＬ光を発する１種または複数種のＰＬ発光色素材料とキャリア輸送材料とを含み、該キャリア輸送材料が前記ホスト材料よりもキャリア移動度が大きく、前記キャリア再結合層と前記キャリア非結合層との間隔が１５ｎｍ以上であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
前記キャリア非結合層がホール注入層であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項３】
前記ＥＬ光が４００ｎｍ〜５００ｎｍのピーク波長を有する青色ないし青緑色光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ＥＬ素子。
【請求項４】
前記キャリア輸送材料が５〜５０質量％であることを特徴とする請求項１から３に記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細かつ視認性に優れ、多色表示可能な有機エレクトロルミネセンス（以下有機ＥＬという）ディスプレイや、カラー液晶表示器のバックライトその他の照明機器に使用する有機ＥＬ素子の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に適用される発光素子の一例として、有機化合物の薄膜積層構造を有する有機ＥＬ素子が知られている。有機ＥＬ素子は、薄膜の自発光型素子であり、低駆動電圧、高解像度、高視野角といった優れた特徴を有することから、それらの実用化に向けて様々な検討がなされている。
従来の白色有機ＥＬ素子は、陽極を形成したガラス基板の上に、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次形成され、さらに、電子注入層上に陰極が形成された構造を有する。このような従来の白色有機ＥＬ素子において、キャリア再結合中心となる発光層は、複数の発光色素を混合した単一発光層、あるいは複数の異なる発光色素を含む層の積層体のいずれかである。
【０００３】
従来の白色有機ＥＬ素子において、キャリアは陰極および陽極から注入され、キャリアのバランスをうまく取ることにより、マイナスキャリア（電子）とプラスキャリア（ホール）とを発光層で再結合させて、発光層に含まれる複数の色素発光材料を同時に励起させ、基板表面から白色を得ている（例えば、非特許文献１および２、特許文献１および２参照。）。
【０００４】
このような発光機構の有機ＥＬ素子によれば、高効率、長寿命の単純な白色有機ＥＬ素子は実現することが難しい。たとえば、複数の発光色素材料（発光ドーパント）を混合した単一発光層を含む白色有機ＥＬ素子（例えば、特許文献３参照。）では、キャリアの発生から白色を発光するまでに以下の過程：（１）キャリア再結合層へのキャリア（電子およびホール）の移動、（２）ホスト発光材料励起子の生成、（３）ホスト発光材料分子間の励起エネルギーの伝達、（４）ホスト発光材料からゲスト発光材料への励起エネルギー移動、（５）ゲスト発光材料励起子の生成、（６）異なるゲスト発光材料同士間のエネルギー移動を経て、そして（７）ゲスト発光材料励起子の基底状態への緩和によって発光する。
【０００５】
それぞれのエネルギー伝達過程（（３）〜（６））は、種々のエネルギー失活過程との競争反応である。この構成において純粋な白色ＥＬ発光を得るためには、特に（６）の異なるゲスト発光材料同士間のエネルギー伝達過程が非常に重要になる。
従って、これらの色素発光材料のドーピング濃度などが最適化されていない場合、励起エネルギーの大きい色素材料から励起エネルギーの小さい色素材料へのエネルギー移動が起こってしまい、純粋な白色が得られない可能性がある。また、赤色発光ドーパントおよび青色発光ドーパントを使用する場合、良好な電界発光特性を示すために必要な赤色発光ドーパントおよび青色発光ドーパントの濃度がホスト材料の例えば０．１２％および０．２５％と非常に低く、量産で制御するには困難な濃度である（例えば、特許文献４参照。）。また初期発光が純粋な白色であっても、通電電流の大小または通電時間により、発光層（キャリア再結合層）中の発光色素材料間のエネルギー伝達のバランスが崩れ、発光色が変わってしまうケースが多い。
【０００６】
複数の異なる発光層を重ねることにより構成した白色有機ＥＬ素子では、キャリアは電極から注入され、複数の発光層においてキャリアを再結合させて、複数の色素発光材料を同時に励起させ、素子表面から白色ＥＬ発光を得る。
このように構成した白色有機ＥＬ素子においては、キャリアを複数の発光層においてバランスよく再結合させる必要がある。しかしながら、素子の駆動電圧により、キャリア再結合領域が変化し、一方の色素発光が強くなり、他方の色素発光が弱くなり、基板表面から得られた発光色が変わってしまうケースが多い。
【０００７】
それぞれ異なる発光色素を含む複数の発光層を積層して構成した白色有機ＥＬ素子では、キャリアは電極から注入され、複数の発光層においてキャリアを再結合させて、複数の色素発光材料を同時に励起させ、素子表面から白色ＥＬ発光を得ている。
例えば、米国イーストマン・コダック社より、有機ＥＬ素子のキャリア再結合領域を発光層とキャリア輸送層の界面に調整し、キャリア再結合中心を発光層と黄色発光ドーパントをドープしたキャリア輸送層の界面にして、発光層中の青色発光材料を励起させると共に、一部の励起エネルギーを隣接するキャリア輸送層に移動させ、黄色発光ドーパントも発光させることで、基板表面から青色発光および黄色発光のスペクトルが混合された白色を得る白色ＥＬ発光素子が発表された（特許文献５及び６参照。）。
【０００８】
上記の先行技術によれば、キャリア再結合中心は青色発光層と黄色色素ドープ電子輸送層との界面であり、駆動電流が高くなるほどキャリア再結合部が広くなり、青色発光層から黄色色素ドープキャリア輸送層までエネルギーが移動し、各層からの青色光および黄色光が混合されて、素子表面から白色が得られると考えられる。
上記エネルギー移動により異種材料を発光させる方法においては、エネルギー移動を行う際の距離的要件であるイオン化した分子のポテンシャル半径は理論的に約１５ｎｍ以下であるため、理論的には、高い発光エネルギーの発光層の膜厚および隣接した低い発光エネルギーの発光層の膜厚が隣接界面から１５ｎｍ以内であることが、エネルギー移動に特に有効であると考えられる。
【０００９】
しかしながら、このように構成した白色有機ＥＬ素子においては、キャリアを複数の発光層においてバランスよく再結合させる必要がある。素子の駆動電圧により、キャリア再結合領域が変化し、一方の色素発光が強くなり、他方の色素発光が弱くなり、基板表面からえられた発光色が変わってしまうケースが多い。
近年、有機ＥＬ素子を用いて構成されるディスプレイのマルチカラー化またはフルカラー化の方法の１例として、有機ＥＬ素子から放射される近紫外光、青色光、青緑色光、または白色光を吸収し、波長分布変換を行って可視光域の光を発光する色変換色素を含む色変換層を用いる色変換（ＣＣＭ）方式が検討されてきている。色変換方式を用いる場合、光源の発光色が白色に限定されないため、光源の選択の自由度を高めることが出来る。例えば、青色ないし青緑色で発光する有機ＥＬ素子を用い、波長分布変換により緑及び赤色光を得ることができる。最近、有機ＥＬ素子とは独立した基板上に設けた色変換層を用いる方式に加えて、有機ＥＬ素子の構成層に色変換の機能を付与した有機ＥＬ素子が提案されてきている（例えば、特許文献７ないし９参照。）。
【特許文献１】特許第２９９１４５０号公報
【特許文献２】特開２０００−２４３５６３号公報
【特許文献３】米国特許第５，６８３，８２３号明細書
【特許文献４】特開２００１−２５０６９０号公報
【特許文献５】特開２００２−９３５８３号公報
【特許文献６】特開２００３−８６３８０号公報
【特許文献７】特開平６−２１５８７４号公報
【特許文献８】特開平６−２０３９６３号公報
【特許文献９】特開２００１−２７９２３８号公報
【非特許文献１】J.Kido et al., Science 267, 1332 (1995)
【非特許文献２】J.Kido et al., Appl, Phys. Lett. 67(16) 2281-2283,1995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
有機ＥＬ素子の構成層に色変換機能を持たせる場合、当該構成層に対して、色変換色素をドープすることが一般的である。しかしながら、色変換色素は一般的に絶縁性であるため、所望の波長分布を達成するために色変換色素ドープの量を増加させると、当該構成層の電子的特性の低下、すなわちキャリア（電子またはホール）の移動が妨害されて駆動電圧が増加するという問題が発生する。この電子的特性の低下を防止するためには、色変換色素のドープ量の減少、あるいは当該構成層の薄膜化という対策が考えられるが、その場合には十分な色変換が達成されずに、発光層からの光が当該構成層を通過してしまう恐れがある。
【００１１】
本発明の目的は、所望の波長分布を達成するのに十分な色変換能を有すると同時に、高い電子的特性（キャリア移動特性）を得ることができる有機ＥＬ素子を提供することである。加えて、発光効率の大きな変化がなく、従来の有機ＥＬ素子の製造工程に適応でき、通電時間および通電電流の大小により発光色が変化しにくい有機ＥＬ素子を提供することが、本発明の更なる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極に挟持される有機ＥＬ層を備え、前記有機ＥＬ層は、少なくともキャリア再結合層と１つまたは複数層のキャリア非結合層を含み、前記キャリア再結合層は、前記有機ＥＬ素子に注入されるキャリアの再結合によってＥＬ光を発光し、前記キャリア非結合層は、ホスト材料と前記ＥＬ光より低エネルギーのＰＬ（フォトルミネセンス）光を発する１種または複数種のＰＬ発光色素材料とキャリア輸送材とを含み、該キャリア輸送材料が前記ホスト材料よりもキャリア移動度が大きく、前記キャリア再結合層と前記キャリア非結合層との間隔が１５ｎｍ以上であることを特徴とする。ここでキャリア非結合層は、望ましくはホール注入層であり、ＥＬ光は、４００〜５００ｎｍのピーク波長を有する青色ないし青緑色光であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上の構成を採ることによって、ＰＬ発光性キャリア非結合層は、キャリア移動性に優れるキャリア輸送材料のドープによって、色変換層中に添加されるＰＬ発光色素材料の量を多くしたとしても、ＰＬ発光性キャリア非結合層全体としての電子的特性に悪影響を及ぼすことなく、高効率の色変換と駆動電圧の低減とを両立することが可能となる。
また、本発明の有機ＥＬ素子において，キャリアの再結合を必要とするＥＬ（エレクトロルミネセンス）による青色発光は発光層においてのみ発生し、他の色はこの青色発光の一部を吸収してＰＬ（フォトルミネセンス）によって発光する。したがって、１つの発光層にドーパントとして複数種のＥＬ発光色素を添加した場合に、それら色素間のエネルギー移動が発生して、より高エネルギーの青色光の発光が妨害されることに比較して、本発明の有機ＥＬ素子においては、キャリア再結合層と前記キャリア非結合層との間隔を１５ｎｍ以上とすることによって、そのようなエネルギー移動の発生がなく、蛍光性ドーパントを有する層（キャリア非結合層）のホスト材料にも色変換の機能を負担させることによって発光効率を低下させることがない。
【００１４】
更に、本発明の有機ＥＬ素子において、キャリアの再結合を必要とするＥＬ（エレクロルミネッセンス）による発光は有機発光層においてのみ発生し、他の色はこのＥＬ光の一部を吸収してＰＬ（フォトルミネッセンス）によって発光する。そして、特定のＰＬ発光色素材料に関して、特定の励起光（ＥＬ光）の吸収の量子収率は一定であり、ＰＬ発光色素材料のＰＬ発光強度はＥＬ光の強度に比例して変化する。
【００１５】
したがって、本発明の有機ＥＬ素子は、駆動電圧及び電流の変化により発光スペクトルが変化しにくく、所望される波長分布（色相）の安定に発光することが可能となる。さらに、有機ＥＬ素子に対する累積通電時間の増加に伴って、有機発光層からのＥＬ光の強度が変化したとしても、その変化に追随してＰＬ光の発光強度も変化するために、この場合も所望される波長分布(色相)の光を安定に発光することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の有機ＥＬ素子の一例を示す概略断面図である。有機ＥＬ素子は、陽極２を形成した透明基板１の上に、有機ＥＬ層（具体的には、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５、電子輸送層６および電子注入層７）および陰極８が順次形成された構造を有する。陽極２および陰極８は、それぞれ光透過性または光反射性であることができるが、いずれか一方が光透過性であり、他方が光反射性であることが好ましい。
【００１７】
透明基板１は可視光（波長４００〜７００ｎｍ）に対して透明であることが好ましい。また、透明基板１は、その上に積層される層（後述）の形成に用いられる条件に耐えるものであるべきであり、さらに寸法安定性に優れていることが好ましい。好ましくは、石英、ガラス板、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン等の樹脂製フィルムまたはシート等を、透明基板１として用いることができる。
【００１８】
また、陽極２としては、正孔注入のエネルギー障壁の低減を意図して、４．７ｅＶ以上の仕事関数を有する仕事関数の大きい材料から選択される。陽極２は、光透過性であっても光反射性であってもよい。有機ＥＬ素子からの光を透明基板１側から取り出す場合、陽極２は光透過性（可視光に対して８０％以上の透過率を有する）であることが好ましい。光透過性の陽極２は、たとえば、一般的に透明電極として知られる透明導電性材料である、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＴｉＯｘなどの導電性無機化合物を用いて形成することができる。これらの物質は真空蒸着、またはスパッタリング法などにより透明基板１上に形成される。
【００１９】
有機ＥＬ素子の光を陰極８側から取り出す場合、陽極２は光反射性であることが好ましい。光反射性の陽極２は、好ましくは可視光に対して８０％以上の光反射率を有し、高反射率の金属、アモルファス合金または微結晶性合金と、前述の透明導電性材料とを積層することによって形成することができる。用いることができる高反射率の金属は、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒなどを含む。用いることができる高反射率のアモルファス合金は、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＣｒＰおよびＣｒＢなどを含む。用いることができる高反射率の微結晶性合金は、ＮｉＡｌなどを含む。
【００２０】
また、陰極８としては，電子注入のエネルギー障壁の低減を意図して、４．３ｅＶ以下の仕事関数を有する仕事関数の小さい材料から選択されることが多い。陰極８は、光透過性であっても光反射性であってもよい。有機ＥＬ素子からの光を透明基板１側から取り出す場合、陰極８は光反射性（好ましくは９０％以上の可視光反射率を有する）であることが好ましい。光反射性の陰極８は、具体的にはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属等からなる金属単体、もしくは、これらの金属とＡｌ、Ａｇ、Ｉｎ等との合金などから形成することができる。あるいはまた、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔｉなどの金属、もしくはこれらの金属を含有する合金を陰極材料として使用することもできる。
【００２１】
有機ＥＬ素子の光を陰極８側から取り出す場合、陰極８は光透過性であることが好ましい。光透過性の陰極は、前述の透明導電性材料を用いて形成することができる。
なお、特に、透明導電性材料を用いて陰極を作製する場合、電子注入層として、陰極と有機ＥＬ層との界面に電子注入性のバッファ層を設けて、電子注入効率を向上させることが可能である。バッファ層の材料としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはＣｓなどのアルカリ金属、Ｂａ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属、またはそれらを含む合金、希土類金属、あるいはそれら金属のフッ化物などを用いることができるが、それらに限定されるものではない。バッファ層の膜厚は、駆動電圧および透明性等を考慮して適宜選択することができるが、通常の場合には１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
ここで有機ＥＬ素子のＰＬ発光性キャリア非結合層をホール注入層とする場合について説明する。
ＰＬ発光性キャリア非結合層は、ホール注入性のホスト材料と、色変換色素材料と、ホール注入性ホスト材料よりもキャリア移動度が大きくキャリア輸送特性に優れるキャリア輸送材料とを含んで構成される。
【００２３】
ＰＬ発光性キャリア非結合層は、入射光（有機ＥＬ素子からの発光）の一部を吸収して波長分布変換を行い、入射光の非吸収分と変換光とを含む、異なる波長分布を有する光を放出するための層である。好ましくは、有機ＥＬ素子からの青色〜青緑色光を、白色光に変換する。本発明における白色光とは、可視領域（４００〜７００ｎｍ）の波長成分を均一に含む光のみならず、該波長成分を均一には含んでいないが肉眼で白色に見える光をも含む。
【００２４】
色変換色素は、入射光を吸収して、異なる波長域の光を放射する色素であり、好ましくは光源が発する青色〜青緑色の光を吸収して、所望の波長域の光（たとえば、緑色または赤色）を放射する色素である。色変換色素としては、（化１）で示される、ＤＣＭ−１（Ｉ）、ＤＣＭ−２（ＩＩ）、ＤＣＪＴＢ（ＩＩＩ）、４，４−ジフルオロ−１，３，５，７−テトラフェニル−４−ボラ−３ａ，４ａ−ジアザ−ｓ−インダセン（ＩＶ）、ナイルレッド（Ｖ）などの赤色発光材料用の色素、赤色光を放射するローダミン系色素、シアニン系色素、ピリジン系色素、オキサジン系色素など、緑色光を放射するクマリン系色素、ナフタルイミド系色素など、当該技術で知られている任意のものを用いることができる。
【００２５】
【化１】
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ホール注入ホスト材料としては、フタロシアニン類（銅フタロシアニンなど）またはインダンスレン系化合物、ＢＡＰＰ，ＢＡＢＰ，ＣｚＰＰ，ＣｚＢＰなどの高分子ペリレン系材料などを用いることができる。また、注入性ホスト材料よりもキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料はホール輸送材料を用いることができ、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−トリル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラビフェニル−４，４’−ビフェニレンジアミン（ＴＢＰＢ）などのトリアリールアミン系材料を含む公知の材料を用いることができる。
【００２６】
本発明の実施形態におけるホール輸送層４は、キャリア非結合層（発光性ホール注入層３）と発光層５との間の距離を画定する層であり、１５ｎｍ以上の膜厚を有することが好ましい。ホール輸送層４は、ホールを輸送する能力を有し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物から形成することができる。これらの材料の層はホールを発光層５により円滑かつ高効率に輸送するという優れたホール輸送効果を果たすとともに、電子がホール輸送層４中に移動することを防止できる。
【００２７】
具体的にその材料としては、ＴＰＤ、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニルアミン（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ−３−トリル−Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラビフェニル−４，４’−ビフェニレンジアミン（ＴＢＰＢ）などのトリアリールアミン系材料を含む公知の材料を用いることができる。あるいはまた、公知のフェニルアミン多量体材料系のＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル等の化合物などの有機材料を、ホール注入性および輸送性材料として用いてもよい。
【００２８】
これらの材料は、慣用の真空蒸着法により基板上に形成できる。また、ポリビニルカルバゾールやポリシラン等の高分子材料は、ホール注入層材料にも利用できる。これらの高分子材料は、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエステル等のバインダーとともに、有機溶剤に溶解後、塗布乾燥することによって形成される。高分子材料以外の有機材料は、真空蒸着法によって形成してもよい。また、成膜方法は、これらに限定されるものではない。
【００２９】
発光層５は、陽極２側からＰＬ発光性ホール注入層３、ホール輸送層４を介して輸送されたホールと、陰極８から電子注入層７、電子輸送層６を介して注入された電子との再結合によって放出されるエネルギーを発光するもので、この発光層５の材料としては、所望の色調に応じて選択することが可能である。
例えば青色から青緑色の発光を得るためには、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系などの蛍光増白剤、金属キレート化オキソニウム化合物、スチリルベンゼン系化合物、芳香族ジメチリディン系化合物などを使用することができる。より具体的には、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）が挙げられる。
【００３０】
また、種々の波長の発光を得るために、ホスト化合物（ジスチリルアリーレン化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（３−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＴＰＤ）、アルミニウム錯体（例えばトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）など）にドーパント（ペリレン、キナクリドン類、ルブレンなど）を添加したものを使用することもできる。
【００３１】
本発明に用いることができ、電子輸送層６および電子注入層７を構成する材料としては、電子を輸送および注入する能力を有し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を挙げることができる。これらの材料の層は、電子を陰極８から発光層５により円滑かつ高効率に輸送するという優れた電子輸送効果を果たすとともに、電子がホール輸送層４へ移動することを防止できる。
【００３２】
本発明において用いることができる電子輸送層および電子注入層材料は特に限定されることなく、公知の材料をもちいることができる。例えば、電子輸送層は２−（４−ビフェニル）−５−（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）のようなオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、フェニルキノキサリン類、アルミニウムのキノリノール錯体（例えばＡｌｑ３）などを使用して形成することができる。そして、電子注入層はＬｉ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｍｇなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属、あるいはこれら金属のフッ化物または酸化物などを使用して形成することができる。
【００３３】
以上のような構成において、陽極２が光透過性であり、陰極８が光反射性である場合、発光層５を陽極側に向かって発せられるＥＬ光は、ＰＬ発光性ホール注入層３等の層を通過して、透明基板１から出射する。また発光層５から陰極側に向かって発せられるＥＬ光は、陰極８で反射され、同様にＰＬ発光性ホール注入層３等の層を通過して、透明基板１から出射する。その際に、ＰＬ発光性ホール注入層３において、ＥＬ光の一部が波長分布変換を受けて黄色から赤色のＰＬ光となる。出射するＥＬ光とＰＬ光との混合により、素子全体の発光としては白色を有する光が得られる。
【００３４】
逆に陽極２が光反射性であり、陰極８が光透過性である場合、発光層５を陽極側に向かって発せられるＥＬ光は、ＰＬ発光性ホール注入層３等の層を通過して波長分布変換を受け、陽極２で反射されて再びＰＬ発光性ホール注入層３を通過して陰極８から出射する。この際に、２回のＰＬ発光性ホール注入層３の通過の際に、ＥＬ光の一部が波長分布変換を受けて、黄色から赤色のＰＬ光となる。また発光層５から陰極側に向かって発せられるＥＬ光は、波長分布変換を受けることなく陰極８から出射する。この場合も、出射するＥＬ光とＰＬ光との混合により、素子全体の発光としては白色を有する光が得られる。本実施形態において、ＥＬ光の発光からＰＬ光への変換が行われるまでの経路に透明電極（陽極２）は存在せず、したがって透明電極界面における全反射によってＥＬ光が基板エッジ方向に散失することなしに波長分布変換に用いられるので、より高い効率で白色の光を得ることが可能となる。
【００３５】
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。なお、素子の特性評価には、ソースメータ２４００（ケースレーインスツルメンツ株式会社製）およびトプコンＢＭ−８輝度計を使用した。以下の実施例において作製した素子は、直流電圧を印加して測定することにより、発光輝度、発光効率および最大発光輝度の評価を行なった。また、素子を、０．１Ａ／ｃｍ２、１Ａ／ｃｍ２の駆動電流密度で定電流直流駆動して、ＥＬ発光スペクトルおよび駆動電圧を評価した。なお、ＥＬスペクトルは、ＰＭＡ−１１オプチカルマルチチャンネルアナライザー（浜松ホトニクス株式会社製）を使用して測定した。
【００３６】
上記構成の有機ＥＬ素子の実施例をその手順に沿って説明する。
【実施例１】
【００３７】
本実施例の有機ＥＬ素子は、図２のごとく層構成を取る。厚さ０．７ｍｍのガラス透明基板１１を純水中で超音波洗浄し、乾燥させた後に、さらにＵＶオゾン洗浄した。洗浄済ガラス透明基板１１に対して、スピンコート法を用いてカラーモザイクＣＫ−７８００（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ（株）製）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いてパターニングを行い、幅０．０３ｍｍ、膜厚１μｍの複数のストライプ状部分がピッチ０．１１ｍｍで配列されているブラックマトリクス１２を形成した。
【００３８】
引き続いて、カラーモザイクＣＢ−７００１（フジフィルムエレクトロニクスマテリアルズ（株）製）を塗布し、フォトリソグラフ法を用いてパターニングして幅０．１ｍｍ、膜厚１μｍの第１方向に延びる複数のストライプ状の部分がピッチ０．３３ｍｍで配置されている青色カラーフィルター層１３を形成した。
引き続いて、カラーモザイクＣＧおよびＣＲ−７００１（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ（株））製）を用い、フォトリソクラフ法を用いてパターニングして幅０．１ｍｍ、膜厚１μｍの第１方向に延びる複数のストライプ状の部分がピッチ０．３３で配置されている緑色カラーフィルター層１４、赤色カラーフィルター層１５をそれぞれ順次形成した。
【００３９】
カラーフィルター層１３，１４，１５が形成された透明基板に対して、フォトレジストＶ２５９ＰＡ／Ｐ５（新日鐵化学（株））製）を塗布し、高圧水銀灯の光を照射して膜厚８μｍの平坦化層１６を形成した。この際、カラーフィルター層のストライプ形状に変形は発生せず、かつ平坦化層の上面は平坦であった。
スパッタ法にて、平坦化層１６の上に膜厚３００ｎｍのＳｉＯｘ膜からなるパッシベーション層１７を形成した。スパッタ装置はＲＦ−プレーナマグネトロン、ターゲットはＳｉを用いた。成膜時のスパッタガスはＡｒと酸素との混合ガスを使用した。
【００４０】
パッシベーション層１７の上面に、スパッタ法にてＩＺＯ（インジウム・亜鉛酸化物）からなる陽極２を全面成膜した。ＤＣスパッタ装置を用い、圧力０．３ＰａのＡｒ雰囲気中、ターゲットとしてＩｎ２Ｏ３-１０％ＺｎＯを用い、１００Ｗの電力を印加した。この際の成膜速度は０．３３ｎｍ／ｓであった。つづいてフォトリソグラフィー法にてパターニングを行い、更に乾燥処理（１５０℃）およびＵＶ処理（水銀灯、室温および１５０℃）を行って、それぞれの副画素に位置する、幅０．０９４ｍｍ、ピッチ０．１１ｍｍ、膜厚１００ｎｍの第１方向に延びる複数のストライプ形状の部分電極からなる透明電極（陽極）２を得た。
【００４１】
次いで、上記の透明電極を形成した基板を抵抗加熱蒸着装置内に装着し、ホール注入層３、ホール輸送層４、発光層５及び電子輸送層６からなる有機ＥＬ層９を、真空を破らずに順次成膜した。成膜に際して真空槽内圧は１×１０−４Ｐａまで減圧した。ホール注入層３として、ＣｚＰＰ、ＤＣＪＴＢ（５質量％）、ＴＢＰＢ（２５質量％）を２００ｎｍ積層した。従って、本実施例ではホール注入層３がＰＬ発光性キャリア非結合層であり、ＴＢＰＢがキャリア非結合層に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料である。ホール輸送層４としてＴＢＰＢを２０ｎｍ積層し、発光層５としてＤＰＶＢｉを４０ｎｍ積層した。続いて、電子輸送層６としてＡｌｑ３を膜厚２０ｎｍ成膜した。
【００４２】
この後、真空を破ることなしに、第１の方向と直交する第２方向に延びる幅０．３ｍｍ、ピッチ０．３３ｍｍのストライプパターンが得られるマスクを用いて、電子注入層７として、ＬｉＦ（膜厚１ｎｍ）を堆積させ、さらに陰極８として、Ａｌ（膜厚１００ｎｍ）を堆積させて、複数のストライプ形状の部分電極からなる反射電極を形成して、有機ＥＬ素子を得た。
【００４３】
こうして得られた有機ＥＬ素子をグローブボックス内の乾燥窒素雰囲気（水分濃度１０ｐｐｍ以下）に移動させ、ゲッター剤が塗布されている封止ガラスとＵＶ硬化接着剤を用いて封止した。
本実施例の有機ＥＬ素子は、図１に対応する陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極２／ホール注入層３／ホール輸送層４／発光層５／電子輸送層６／電子注入層７／陰極８であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［２５質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。本実施例ではホール注入層３がＰＬ発光性キャリア非結合層であり、ＴＢＰＢがキャリア非結合層に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料である。
【００４４】
得られた有機ＥＬ素子の白色光発光特性および電流効率を評価すると共に、駆動電圧を評価した結果を表１に示した。
【実施例２】
【００４５】
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を５質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［５質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
【実施例３】
【００４６】
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を１５質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［１５質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
【実施例４】
【００４７】
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を４０質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ））／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［４０質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
【実施例５】
【００４８】
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を５０質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［５０質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
（比較例１）
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を２質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［２質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
（比較例２）
本実施例の有機ＥＬ素子は、実施例１に準ずる有機ＥＬ素子であり、ホール注入層３に添加されるキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料であるＴＢＰＢの添加量を６０質量％とした場合の実施例である。即ち、陽極陰極間の部分の層構成としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極であり、ＩＺＯ（１００ｎｍ）／ＣｚＰＰ，ＤＣＪＴＢ［５質量％］，ＴＢＰＢ［６０質量％］（２００ｎｍ）／ＴＢＰＢ（２０ｎｍ）／ＤＰＶＢｉ（４０ｎｍ）／Ａｌｑ３（２０ｎｍ）／ＬｉＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）の構成を有した。得られた有機ＥＬ素子の評価結果を表１に示した。
【００４９】
実施例１〜５、および比較例１，２の有機ＥＬ素子を発光させたところ、いずれの素子もＣＩＥ-ｘｙ色座標で（ｘ＝０．２９，ｙ＝０．３１）の白色光を発した（図２）。電流密度０．１Ａ／ｃｍ２時の電流効率は１４ｃｄ／Ａを示し、電流密度によるスペクトルの変化は生じなかった。次に、各有機ＥＬ素子に対して電流密度１Ａ／ｃｍ２の電流を流した際の電圧を測定した。評価結果を表１に示した。
【００５０】
【表１】
2007317980.tif 000004
表１から分るように、比較例１、２の素子は、実施例１〜５の素子よりも３Ｖ高い駆動電圧を示した。この駆動電圧の上昇はキャリア移動が円滑に行なえないためと考えられ、実施例１〜５において駆動電圧の上昇が抑えられているのは、ホール注入層がＰＬ発光性キャリア非結合層であり、該キャリア非結合層にキャリア移動特性に優れるキャリア輸送材料を特定量添加された効果であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１、有機ＥＬ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図３】実施例１〜５及び比較例１、２のＥＬ素子スペクトル。
【符号の説明】
【００５２】
１    透明基板
２    陽極
３    ホール注入層（ホール注入ホスト材料＋色変換色素＋ホール輸送材料）
４    ホール輸送層
５    発光層
６    電子輸送層
７    電子注入層
８    陰極
９    有機ＥＬ層
１１  ガラス透明基板
１２  ブラックマトリックス
１３  青カラーフィルター
１４  緑カラーフィルター
１５  赤カラーフィルター
１６  平坦化層
１７  パッシベーション層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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