(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数種類の発光材料をドーピングした発光層よりなる有機ＥＬ素子において、
前記発光層の材料はＣＢＰ（4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl）であるとともに前記発光材料はイリジウム錯体（Ir(ppy)3;fac tris(2-phenylpyridine)iridium、尚、facは通常筆記体で表記される）であり、同一の前記発光層に同一の前記発光材料をドーピングするとともに前記発光材料のドープ量を陰極側にいくほど少なくしたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光材料のドープ量は、前記発光層の厚さ方向に線形に変化させたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項３】
請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光材料のドープ量は、前記発光層の厚さ方向に段階的に変化させたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の有機ＥＬ素子において、
前記発光材料はホスト材料と共蒸着によって発光層にドープしたことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機ＥＬ素子に係り、詳しくは有機ＥＬ素子の発光層に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、液晶ディスプレイの次にくるディスプレイの素子として注目されている。有機ＥＬ素子は、ガラス基板上にＩＴＯの陽極を形成し、その陽極の上にホール輸送層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層及、電子注入合層及び陰極を順番に積層することによって形成されている。そして、陽極と陰極との間に直流駆動電圧を印加することによって、陽極からホール（正孔）が、陰極から電子が注入される。注入されたホールは、ホール輸送層を介して発光層に移動する。又、注入された電子は電子輸送層及びホールブロック層を介して発光層に移動する。そして、発光層において、ホールと電子が再結合しその再結合する際に放出される再結合エネルギーによって発光する。
【０００３】
ところで、有機ＥＬ素子を構成する発光層において、発光効率を上げる上で、ホスト材中に数パーセントの発光材料をドーパントとして一様に取り込ませている。つまり、発光層を成膜する際、そのドーパントのドープ量が発光層中どこでも一様になるように成膜している。例えば、ホスト材をＣＢＰ（4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl）、ドーパント材をイリジウム錯体（Ir(ppy)3;fac tris(2-phenylpyridine)iridium、尚、facは通常筆記体で表記される）とからなる発光層の有機ＥＬ素子においては、発光効率の高い緑色発光することが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機ＥＬ素子は、初期輝度半減寿命が長いことが要求されている。初期輝度半減寿命とは、有機ＥＬ素子に対して、予め定めた輝度（初期輝度）となるように予め定めた直流駆動電圧を印加し、その電流を流し続けたとき、有機ＥＬ素子が劣化して輝度が初期輝度の半分の輝度にまで低下するまでに要した時間である。
【０００５】
そして、発光効率を上げるために前記した発光層中どこでも一様になるように発光材料をドープさせた有機ＥＬ素子についても、初期輝度半減寿命をより長くすることが求められている。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は初期輝度半減寿命を延ばすことができる有機ＥＬ素子を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、１又は複数種類の発光材料をドーピングした発光層よりなる有機ＥＬ素子において、前記発光層の材料はＣＢＰ（4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl）であるとともに前記発光材料はイリジウム錯体（Ir(ppy)3;fac tris(2-phenylpyridine)iridium、尚、facは通常筆記体で表記される）であり、同一の前記発光層に同一の前記発光材料をドーピングするとともに前記発光材料のドープ量を陰極側にいくほど少なくしたことをその要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、前記ドープ量は、前記発光層の厚さ方向に線形に変化させたことをその要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の有機ＥＬ素子において、ドープ量は、前記発光層の厚さ方向に段階的に変化させたことをその要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１に記載の有機ＥＬ素子において、発光材料はホスト材料と共蒸着によって発光層にドープしたことをその要旨とする。
【００１０】
（作用）
請求項１〜４に記載の発明によれば、有機ＥＬ素子の発光層にドーピングする発光材料のドープ量を発光層の厚さ方向に変化させた。その結果、発光層中どこでも一様に発光材料をドープさせた有機ＥＬ素子に較べて、寿命を長くすることができる。
【００１１】
加えて、請求項３によれば、発光材料のドープ量を発光層の厚さ方向に段階的に変えるだけなので簡単に発光層を形成することができる。
加えて、請求項４に記載の発明によれば、特に低分子の有機ＥＬ素子材料を用いた場合に、従来の装置を用いてドーパントの濃度を変化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１に従って説明する。
図１は有機ＥＬ素子１の断面図を示す。基板２は、本実施形態では透明のガラス基板よりなり、その上面に厚さ１９００ÅのＩＴＯ等透明導電材料よりなる陽極３が形成されている。陽極３の上には、ホール輸送層４が形成されている。ホール輸送層４は、本実施形態ではα―ＮＤＰ（4,4-bis[N-(naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl）よりなり、真空蒸着法にて厚さ３５０Åの層になるように形成されている。
【００１３】
ホール輸送層４の上には、発光層５が形成されている。発光層５は、本実施形態ではホスト材料をＣＢＰ（4,4'-N,N'-di carbazole-biphenyl）、ドーパント材（発光材料）をイリジウム錯体（Ir(ppy)3;fac tris(2-phenylpyridine)iridium、尚、facは通常筆記体で表記される）とから形成され、真空蒸着法（共蒸着）にて厚さ３５０Åの層になるように形成されている。イリジウム錯体（Ir(ppy)3）よりなる発光材料は緑色発光する色素でなので、本実施形態の有機ＥＬ素子１は緑色発光することになる。
【００１４】
発光層５は、有機ＥＬ素子１の寿命を延ばすために発光材料のドープ量を発光層５の厚さ方向に相対して変化させている。詳述すると、ホール輸送層４と発光層５との界面を基準に、０〜１００Åの部分、１００Å〜２００Åの部分、２００Å〜３００Åの部分、３００Å〜３５０Åの部分の各部分で発光材料のドープ量を変えている。本実施形態では、図２に示す表Ｈのように、０〜１００Åの部分では発光材料のドープ量を１０．５ｗｔ％、１００Å〜２００Åの部分では発光材料のドープ量を７．８ｗｔ％、２００Å〜３００Åの部分では発光材料のドープ量を５．４ｗｔ％、３００Å〜３５０Åの部分では発光材料のドープ量を４．４ｗｔ％としている。そして、平均すると、ほぼ７．０ｗｔ％のドープ量となる。つまり、前記ドープ量は、ホール輸送層４と発光層５との界面から上方に離間するほど段階的にドープ量が少なくなるように変化させている。
【００１５】
前記発光層５の上には、ホールブロック層６が形成されている。ホールブロック層６は、本実施形態ではＢＡｌｑ（((1,1'biphenyl)-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolinolato N1,O8)aluminium）よりなり、真空蒸着法にて厚さ１００Åの層になるように形成されている。ホールブロック層６の上には、電子輸送層７が形成されている。電子輸送層７は、本実施形態ではＡｌｑ３（Tris-(hydroxyquinoline)aluminum）よりなり、真空蒸着法にて厚さ４００Åの層になるように形成されている。
【００１６】
前記電子輸送層７の上には、電子注入層８が形成されている。電子注入層８は本実施形態ではフッ素リチウム（ＬｉＦ）よりなり、真空蒸着法にて厚さ５Åの層になるように形成されている。電子注入層８の上には、導電材料よりなる陰極９が形成されている。陰極９は本実施形態ではアルミニウム（Ａｌ）よりなり、真空蒸着法にて厚さ１０００Åの層になるように形成されている。
【００１７】
このように形成した有機ＥＬ素子１は、発光層５をホスト材料をＣＢＰ、ドーパント材（発光材料）をIr(ppy)3とし、Ir(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少なくなるように変化させたことから、寿命を長くすることができた。
【００１８】
因みに、図３、図４に示した発光層の構成が本実施形態と相違した従来の有機ＥＬ素子１０、１１に比べて寿命が長いことがわかった。
詳述すると、図３の有機ＥＬ素子１０は、発光層１２を除いて、基板２、陽極３、ホール輸送層４、ホールブロック層６、電子輸送層７、電子注入層８及び陰極９は、上記実施形態と同じ条件で形成した。そして、有機ＥＬ素子１０の発光層１２は、厚さ（３５０Å）、ホスト材料をＣＢＰ、ドーパント材（発光材料）をIr(ppy)3とした点は前記実施形態と同じであるが、発光層中どこでも一様にIr(ppy)3を分散させそのドープ量が７．０ｗｔ％としたものである。勿論、発光層１２を形成する際は、上記実施形態と同じ真空蒸着法で行った。
【００１９】
図４の有機ＥＬ素子１１も、同様に、発光層１３を除いて、基板２、陽極３、ホール輸送層４、ホールブロック層６、電子輸送層７、電子注入層８及び陰極９は、上記実施形態と同じ条件で形成した。そして、有機ＥＬ素子１０の発光層１４は、厚さ（３５０Å）、ホスト材料をＣＢＰ、ドーパント材（発光材料）をIr(ppy)3とした点は前記実施形態と同じであるが、発光層１３中どこでも一様にIr(ppy)3に分散させそのドープ量が２．０ｗｔ％としたものである。つまり、図３の有機ＥＬ素子１０と相違する点は、有機ＥＬ素子１１は発光層１３に一様にドープされるIr(ppy)3のドープ量が少ない点である。
【００２０】
そして、この３つの有機ＥＬ素子１、１０、１１について、それぞれ輝度測定器（ＴＯＰＣＯＮのＢＭ７）を使用して初期輝度を４８００ｃｄ／ｍ2としその４８００ｃｄ／ｍ2の輝度が半分に下がるまでの時間（初期輝度半減寿命）を求めた。その結果、本実施形態の有機ＥＬ素子１の初期輝度半減寿命は１８７時間であった。有機ＥＬ素子１０の初期輝度半減寿命は９７時間、有機ＥＬ素子１１の初期輝度半減寿命は１２１時間であった。
【００２１】
このことから、本実施形態のように、発光層５のIr(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少なくなるように変化させた有機ＥＬ素子１が、発光層１３、１４中どこでも一様にIr(ppy )3に分散させた有機ＥＬ素子１０、１１より長くなることがわる。
【００２２】
上記したように構成した本実施形態によれば、以下の特徴を有する。
（１）本実施形態では、発光層５のドーパントであるIr(ppy)3のドープ量を上方に行くほど段階的に少なくなるように変化させので、発光層１２、１３中どこでも一様にIr(ppy)3にドープさせた有機ＥＬ素子１０、１１に較べて、寿命を長くすることができる。
【００２３】
しかも、段階的に変化させるように構成したので、その時々でドープ量を調整するだけで発光層５のドープ量を変化させることができるため、発光層５は簡単に形成することができる。
【００２４】
（２）本実施形態では、発光層５を共蒸着で形成した。従って、従来の装置を用いてドーパントの濃度を変化させることができる。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００２５】
上記実施形態では、発光層中のドーパントのドープ量を発光層の厚さ方向に段階的に変化させたが、発光層の厚さ方向に線形又は非線形に連続的に変化させてもよい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
【００２７】
○上記実施形態では、有機ＥＬ素子１は緑色発光のために、発光層５のドーパントにイリジウム錯体を用いたが、青色、赤色、その他の色を発光する有機ＥＬ素子に応用してもよい。要は、発光層中のドーパントのドープ量を発光層の厚さ方向に変化させるものであるならば、発色する色が異なる有機ＥＬ素子であってもよい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
【００２８】
○上記実施形態では、緑色発光のための発光層５のみを備えた有機ＥＬ素子であった。これを、図５に示すように、赤色を発光する発光層５ａ、青色を発光する発光層５ｂ、及び、緑色を発光する発光層５ｃの３つの発光層５ａ，５ｂ、５ｃを形成した白色発光をさせる有機ＥＬ素子１８に応用してもよい。つまり、それぞれドープされるドーパントをそれぞれの発光層５ａ，５ｂ，５ｃにおいてそのドープ量を発光層の厚み方向に変化させて実施のよい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
【００２９】
○上記実施形態では、基板２をガラス基板で実施したが、透明樹脂フィルムで実施してもよい。
上記実施形態では、ホールブロック層６、電子注入層８を設けた有機ＥＬ素子に具体化したが、ホールブロック層６、電子注入層８を有さない有機ＥＬ素子や、反対に、ホール注入層を備えた有機ＥＬ素子に具体化してもよい。要は、少なくとも発光層を備え、その発光層中のドーパントのドープ量を発光層の厚み方向に変化させる有機ＥＬ素子であればよい。この場合にも、長寿命化が期待できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、発光層中どこでも一様に発光材料をドープさせた有機ＥＬ素子に較べて、寿命を長くすることができる。
【００３１】
加えて、請求項３によれば、簡単に発光層を形成することができる。
加えて、請求項４に記載の発明によれば、従来の装置を用いてドーパントの濃度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した有機ＥＬ素子を説明するための概略断面図。
【図２】有機ＥＬ素子の発光層における厚み方向に対するIr(ppy)3のドープ量を説明するための図。
【図３】発光層におけるIr(ppy)3のドープ量が一様に７．０ｗｔ％の場合の有機ＥＬ素子の断面図。
【図４】発光層におけるIr(ppy)3のドープ量が一様に２．０ｗｔ％の有機ＥＬ素子の断面図。
【図５】本発明の別例を説明するための有機ＥＬ素子の断面図。
【符号の説明】
１…有機ＥＬ素子、２…基板、３…陽極、４…ホール輸送層、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…発光層、６…ホールブロック層、７…電子輸送層、８…電子注入層、９…陰極、１８…有機ＥＬ素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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