JP2013140961A - 有機発光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】正孔輸送度の向上した共通発光層を有する有機発光素子を提供する
【解決手段】基板と、前記基板上に配置され、前記基板と並行で互いに対向する第１電極層及び第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域を含む発光層と、を含む有機発光素子であって、前記発光層は、前記第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域内に共通して位置する第１共通発光層と、前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第２発光領域内に位置する第２発光層と、前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第３発光領域内に位置する第３発光層と、を含み、前記第１共通発光層は、第１ホスト、第１ドーパント及びｐ型ドーパントを含む、有機発光素子。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光素子及びその製造方法に係り、さらに詳細には、共通発光層を使う有機発光素子及びその製造方法に関する。

有機発光素子は、電圧をかければ自体発光する物質を用いた素子であり、高輝度、優秀なコントラスト、多色化、広視野角、高応答速度及び低駆動電圧の長所を持つ。

有機発光素子は、有機発光層がアノードとカソードとの間に配置された構造を有している。電圧を印加すると、アノードから正孔が、カソードから電子が有機発光層に注入される。注入された正孔と電子とは、有機発光層内で隣接している分子の間で電子交換を起こしつつ反対電極に移動する。そして、いずれかの分子で電子と正孔とが再結合した場合、高いエネルギーの励起状態を持つ分子励起子を形成する。分子励起子が低いエネルギーの基底状態に戻りつつ材料固有の光を放出する。

有機発光素子は複数の画素で構成され、それぞれの画素は赤色発光領域、緑色発光領域、青色発光領域で形成される。この時、青色発光層を共通層として形成することでパターニング工程を単純化できる。一方、発光層をホスト、ドーパント構造で形成することで外部量子効率を高めて発光波長を制御できる。

米国特許出願公開第２０１１／０２４０９６５号明細書

ところが、共通層である青色発光層がホスト及びドーパントを含む場合、正孔輸送度が遅くなるという問題がある。本発明の目的は、正孔輸送度の向上した共通発光層を有する有機発光素子を提供することである。

本発明の一形態においては、基板と、前記基板上に配置され、前記基板と並行で互いに対向する第１電極層及び第２電極層と、前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域とを含む発光層と、を含む有機発光素子であって、前記発光層は、前記第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域内に共通して配置する第１共通発光層と、前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第２発光領域内に位置する第２発光層と、前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第３発光領域内に位置する第３発光層と、を含み、前記第１共通発光層は、第１ホスト、第１ドーパント及びｐ型ドーパントを含む、有機発光素子を提供する。

前記ｐ型ドーパントのＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルは好ましくは、第１ホストのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルと０．２−１．０ｅＶ範囲の差を有してもよい。

前記ｐ型ドーパントは、好ましくはＬＵＭＯエネルギーレベルが５．５ｅＶ以下であってよい。

前記ｐ型ドーパントは、Ｆ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱ（７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸−３，４，９，１０−ジアンヒドリド）、１，３，２−ジオキサボリン誘導体、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＦ_３またはＳｂＣｌ_５を含んでもよい。

前記ｐ型ドーパントの含量は、好ましくは前記第１共通発光層の重量に対して約０．５ないし３重量％でよい。

前記第１発光領域は青色発光領域であり、前記第２発光領域は赤色発光領域であり、前記第３発光領域は緑色発光領域であってよい。前記第１共通発光層は青色共通発光層であってよい。

前記第１ホストは、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール））、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン）、Ｅ３またはＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）を含んでよい。

前記第１ドーパントは、青色燐光ドーパントまたは青色蛍光ドーパントを含んでよい。

前記第１ドーパントは、Ｆ_２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ_２ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）_３、テル−フルオレン、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル）またはＴＢＰｅ（２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン）を含んでよい。

前記第１共通発光層は、赤色共通発光層または緑色共通発光層を含んでもよい。

前記有機発光素子は、前記第１電極層と前記発光層との間の正孔注入層または正孔輸送層をさらに含んでよい。

前記有機発光素子は、前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層との間に配置された電子阻止層をさらに含んでもよい。

前記有機発光素子は、前記第２電極層と前記発光層との間に配置された電子注入層または電子輸送層をさらに含んでもよい。

前記有機発光素子は、前記発光層と前記電子輸送層または電子注入層との間に配置された正孔阻止層をさらに含んでもよい。

前記有機発光素子は、前記発光層と前記第２電極層との間に配置された共振層をさらに含んでもよい。

前記共振層は、前記第１発光領域、前記第２発光領域及び前記第３発光領域の共振距離によって、前記第１発光領域、前記第２発光領域及び前記第３発光領域で異なる厚さでもよい。

前記共振層は、電子輸送層であってもよい。

前記第１電極層はアノードであってもよく、前記第２電極層はカソードであってもよい。また、前記第１電極層はカソードであって、前記第２電極層はアノードであってもよい。

本発明によれば、共通発光層内にホストのＨＯＭＯエネルギーレベルに近いＬＵＭＯエネルギーレベルを持つｐ型ドーパントを含ませることで、共通発光層の正孔輸送度を向上させることができる。

一実施形態による有機発光素子の概略的な断面図である。 一実施形態による共通発光層のエネルギーレベルダイヤグラムである。 実施例１、２及び比較例１ないし３の有機発光素子の正孔電流密度対電圧のグラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による有機発光素子１００の概略的な断面図である。有機発光素子１００は、赤色発光領域Ｒ、緑色発光領域Ｇ及び青色発光領域Ｂの副画素（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）領域を含んでいる。参照番号１１２は、副画素領域を限定する絶縁膜である。

有機発光素子１００は、基板１０１、アノード１１１、正孔注入層１２１、正孔輸送層１２２、発光層１２５、電子輸送層１２７、電子注入層１２８及びカソード１３１を含む。

基板１０１は、一般的な有機発光素子に用いられる基板を用いることができるが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板を用いることができる。一方、基板１０１は、シリコン、ステンレススチールなどの不透明な物質で形成されてもよい。

アノード１１１は、相対的に仕事関数の高い物質から形成され得る。アノード１１１は、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（Ａｌドーピングされた亜鉛酸化物）、Ｉｎ_２Ｏ_３（インジウム酸化物）またはＳｎＯ_２（スズ酸化物）などの透明な導電性酸化物から形成されてもよいが、これに限定されるものではない。アノード１１１は、蒸着法またはスパッタリング法などで形成してもよい。

正孔注入層１２１は、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、ＤＮＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス−［４−（フェニル−ｍ−トリル−アミノ）−フェニル］−ビフェニル−４，４’−ジアミン）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ−）トリフェニルアミン）、ＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ−）トリフェニルアミン）、２Ｔ−ＮＡＴＡ（４，４’，４”−トリス｛Ｎ，−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ−｝−トリフェニルアミン）、ＮＰＢ（Ｎ，Ｎ’−ジ（−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸））、ＰＡＮＩ／ＤＢＳＡ（ポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸 ）、ＰＡＮＩ／ＣＳＡ（ポリアニリン／カンファースルホン酸）またはＰＡＮＩ／ＰＳＳ（ポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホン酸））などを使えるが、これらに限定されるものではない。

正孔注入層１２１は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法などの多様な方法を用いて形成されてよい。

真空蒸着法によって正孔注入層１２１を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層１２１の材料として使う化合物、目的とする正孔注入層１２１の構造及び熱的特性などによって異なってよく、例えば、蒸着温度約１００℃ないし約５００℃、真空度約１０^−８Ｔｏｒｒないし約１０^−３Ｔｏｒｒ、蒸着速度約０．０１Å／ｓｅｃないし約１００Å／ｓｅｃの範囲で適当に選択してよい。

スピンコート法によって正孔注入層１２１を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層１２１の材料として使う化合物、目的とする正孔注入層１２１の構造及び熱的特性によって異なってよい。例えば、コーティング速度約２，０００ｒｐｍないし約５，０００ｒｐｍ、コーティング後溶媒除去のための熱処理温度約８０℃ないし約２００℃の温度範囲で適当に選択してもよい。

前記正孔注入層１２１の厚さは約１００Åから１０，０００Å、実施形態によっては１００Åないし１，０００Åであり得る。前記正孔注入層の厚さが前述した範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに満足すべき正孔注入特性が得られ得る。

正孔輸送層１２２は、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体、ＴＰＤ（Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン）、ＮＰＢ（４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル）、ＴＣＴＡ（４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン）などを使えるが、これらに限定されるものではない。

前記正孔輸送層１２２は、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの多様な方法を用いて形成されるが、真空蒸着法及びスピンコート法によって正孔輸送層１２２を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は使う化合物によって異なるが、一般的に前記正孔注入層１２１の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。

前記正孔輸送層１２２の厚さは、約５０Åないし約１，０００Å、望ましくは約１００Åないし約８００Åであり得る。前記正孔輸送層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の低下なしに満足すべき正孔輸送特性が得られ得る。

任意で、前記正孔注入層１２１及び正孔輸送層１２２は、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に持つ機能層に入れ替えられてもよい。

発光層１２５は、赤色発光層１２５Ｒ、緑色発光層１２５Ｇ及び青色共通発光層１２５Ｂで形成される。本実施形態で、青色共通発光層１２５Ｂは、正孔輸送層１２２上に赤色発光領域Ｒ、緑色発光領域Ｇ及び青色発光領域Ｂにわたって共通層として形成されている。赤色発光層１２５Ｒは赤色発光領域にパターニングされており、緑色発光層１２５Ｇは緑色発光領域にパターニングされている。赤色発光層１２５Ｒ及び緑色発光層１２５Ｇは、共通層である青色共通発光層１２５Ｂ上に位置する。

青色共通発光層１２５Ｂは、青色ホスト、青色ドーパント及びｐ型ドーパントを含んでよい。

青色ホストは、例えば、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール））、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン）、Ｅ３、ＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）などを使えるが、これらに限定されるものではない。

青色ドーパントとして、Ｆ_２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ_２ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）_３、テル−フルオレン、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル）、ＴＢＰｅ（２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン）などを含む下記の化合物を用いられるが、これらに限定されるものではない。

ｐ型ドーパントとしては、青色ホストに正孔を生成させることで青色ホストの正孔輸送度を向上させる物質であればよい。青色ホストに正孔を生成させるｐ型ドーパントとしては、青色ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルと類似したＬＵＭＯエネルギーレベルを持っているｐ型ドーパントであればよい。例えば、ｐ型ドーパントのＬＵＭＯエネルギーレベルは、青色ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルと０．２−１．０ｅＶ範囲の差を持ち得る。前記ｐ型ドーパントは、ＬＵＭＯエネルギーレベルが青色ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルと類似しているか、またはそれより低い５．５ｅＶ以下であるので、優秀な電子収容能力を持ち得る。

ｐ型ドーパントの例としては、Ｆ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱ（７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸−３，４，９，１０−ジアンヒドリド）、１，３，２−ジオキサボリン誘導体などの有機化合物、ヨウ素、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＦ_３、ＳｂＣｌ_５、金属塩化物、金属フッ化物などの無機化合物を含むが、これらに限定されるものではない。

図２は、青色共通発光層１２５Ｂを構成するホスト、発光ドーパント及びｐ型ドーパントのエネルギーレベルのダイヤグラムである。図２を参照すれば、ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルが発光ドーパントのＨＯＭＯエネルギーレベルより低くて、ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルの正孔が、発光ドーパントのＨＯＭＯエネルギーレベルに容易に転移され得る。それにより、発光ドーパントがホストの正孔のトラップサイト（ｔｒａｐ−ｓｉｔｅ）として作用し得る。しかし、ＨＯＭＯエネルギーレベルがホストのＨＯＭＯエネルギーレベルより非常に低く、ＬＵＭＯエネルギーレベルがホストのＨＯＭＯエネルギーレベルと類似したｐ型ドーパントの存在によって、ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルの電子がｐ型ドーパントのＬＵＭＯエネルギーレベルに転移できる。ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルの電子がｐ型ドーパントのＬＵＭＯエネルギーレベルに転移することで、ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルには正孔が生成され、ホストの正孔輸送度が向上する。

本実施形態でｐ型ドーパントが青色ホストの正孔輸送度を向上させることで、アノード１１１から注入されて正孔注入層１２１及び正孔輸送層１２２を通過した正孔が、共通層である青色共通発光層１２５Ｂで速度が低下せずに赤色発光層１２５Ｒまたは緑色発光層１２５Ｇに到逹し得る。

赤色発光層１２５Ｒは、赤色ホスト及び赤色ドーパントを含む。赤色ホストは、青色ホストと同様にＡｌｑ３、ＣＢＰ、ＰＶＫ、ＡＤＮ、ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ、ＴＢＡＤＮ、Ｅ３、ＤＳＡなどを使えるが、これらに限定されるものではない。赤色ドーパントとして、ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）_３、Ｂｔｐ_２Ｉｒ（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（_２−ｐｈｑ）_２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（_２−ｐｈｑ）_３、Ｉｒ（ｆｌｑ）_２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｆｌｉｑ）_２（ａｃａｃ）、ＤＣＭ、ＤＣＪＴＢなどを含む下記の化合物を用いられるが、これらに限定されるものではない。

緑色発光層１２５Ｇは、緑色ホスト及び緑色ドーパントを含んでよい。緑色ホストは、青色ホストと同様にＡｌｑ３、ＣＢＰ、ＰＶＫ、ＡＤＮ、ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ、ＴＢＡＤＮ、Ｅ３、ＤＳＡなどを使えるが、これらに限定されるものではない。緑色ドーパントとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３（トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム）、Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ）（ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナート）イリジウム（ＩＩＩ））、Ｉｒ（ｍｐｐｙ）_３（トリス（２−（４−トリル）フェニルピリジン）イリジウム）、Ｃ５４５Ｔ（１０−（２−ベンゾチアゾリル）−１，１，７，７−テトラメチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ−［６，７，８−ｉｊ］−キノリジン−１１−オン）などを用いられるが、これらに限定されるものではない。

前記赤色発光層１２５Ｒ、緑色発光層１２５Ｇ及び青色共通発光層１２５Ｂは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの方法を用いて形成できる。真空蒸着法及びスピンコート法によって発光層を形成する場合、その蒸着条件は使う化合物によって異なってよく、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。一方、ホスト及びドーパントを含む層を形成するために、共蒸着法を使える。

赤色発光層１２５Ｒ及び緑発光層１２５Ｇのドーパントの含量及び青色共通発光層１２５Ｂの青色ドーパントの含量は、通常的に各発光層の重量に対して約０．０１重量％ないし約１５重量％の範囲で選択されるが、これらに限定されるものではない。一方、青色共通発光層１２５Ｂのｐ型ドーパントの含量は、青色共通発光層１２５Ｂの重量に対して約０．５重量％ないし３重量％であり得る。前記含量範囲でｐ型ドーパントは、青色ホスト内に効果的に正孔を生成させることで青色ホストの正孔輸送度を向上させる。

前記発光層１２５Ｒ、１２５Ｇ、１２５Ｂの厚さは、約１００Åないし約１，０００Åであり得る。

電子輸送層１２７は、カソード１３１から注入された電子を発光層に輸送する層であり、例えば、Ａｌｑ３、ＢＣＰ（２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、Ｂｐｈｅｎ（４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン）、ＴＡＺ（３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール）、ＮＴＡＺ（４−（ナフタレン−１−イル）−３，５−ジフェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール）、ｔＢｕ−ＰＢＤ（２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール）、ＢＡｌｑ（下記の化学式参照）、Ｂｅｂｑ_２（ベリリウムビス（ベンゾキノリン−１０−オラート））、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、化合物１０１（ｃｏｍｐｏｕｎｄ １０１）、化合物１０２（ｃｏｍｐｏｕｎｄ １０２）などの公知の材料を使えるが、これらに限定されるものではない。

前記電子輸送層１２７は、真空蒸着法、またはスピンコート法、キャスト法などを用いて形成されてよい。真空蒸着法及びスピンコート法によって電子輸送層１２７を形成する場合、その条件は使う化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層１２１の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択してよい。

前記電子輸送層１２７の厚さは、約１００Åないし約１，０００Å、例えば、約１５０Åないし約５００Åであり得る。前記電子輸送層１２７の厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足すべき電子輸送特性が得られ得る。

または、前記電子輸送層１２７は、電子輸送性有機化合物及び金属−含有物質を含んでよい。前記金属−含有物質は、Ｌｉ錯体を含んでよい。前記Ｌｉ錯体の非制限的な例としては、リチウムキノラート（ＬｉＱ）または化学式１０３（Ｆｏｒｍｕｌａ １０３）などが挙げられる。

また、電子輸送層１２７の上部にカソード１３１からの電子の注入を容易にする機能を持つ電子注入層１２８が積層されてよい。前記電子注入層１２８の形成材料としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ_２Ｏ、ＢａＯなどの電子注入層形成材料として公知の任意の物質を用いられるが、これらに限定されるものではない。前記電子注入層１２８の蒸着条件は、前記電子注入層１２８を形成するために使う化合物によって異なるが、いくつかの実施形態においては正孔注入層１２１の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。

前記電子注入層１２８の厚さは、約１Åないし約１００Å、約３Åないし約９０Åであり得る。前記電子注入層の厚さが前述したような範囲を満たす場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足すべき電子注入特性が得られ得る。

任意に、前記電子輸送層１２７及び電子注入層１２８は、電子輸送機能及び電子注入機能を同時に持つ機能層に入れ替えてもよい。

カソード１３１は、低い仕事関数を持つ金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物によって形成されてよい。具体的な例としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを薄膜として形成して透過型電極が得られ得る。一方、前面発光素子を得るためにＩＴＯ、ＩＺＯを用いた透過型電極を形成できるなど、多様な変形が可能である。

任意に、有機発光素子１００は、共振構造を持つことができ、各発光領域Ｒ、Ｇ、Ｂの共振距離を合わせるために共振層（図示せず）を使える。前記共振層は、例えば、各発光領域Ｒ、Ｇ、Ｂ別に電子輸送層１２７の厚さを異ならせることで形成されるか、または場合によっては正孔輸送層１２２のような他の層で形成されるか、またはアノード１１１とカソード１３１との間の別途の層で形成されてよい。

前記実施形態では、共通発光層として青色発光層が採用された場合を説明しているが、代わりに、共通発光層として赤色発光層または緑色発光層が採用されてもよい。すなわち、正孔輸送層上に赤色発光層が共通発光層として形成され、赤色共通発光層上に緑色発光層と青色発光層とがパターニングされ得る。または、正孔輸送層上に緑色発光層が共通発光層として形成され、緑色共通発光層上に赤色発光層と青色発光層とがパターニングされてもよい。

赤色発光層が共通発光層である場合には、前記の実施形態で青色発光層に使われたｐ型ドーパントが、赤色発光層内に第２ドーパントとして使われてもよい。同様に、緑色発光層が共通発光層である場合には、ｐ型ドーパントが緑色発光層内に第２ドーパントとして使われてもよい。ｐ型ドーパントが共通発光層内に使われることで、ホスト内に正孔を生成させてホストの正孔輸送度を向上させ得る。

本発明による有機発光素子は、図１に示した有機発光素子１００を参照しながら説明されたが、必要に応じて、赤色発光層１２５Ｒ及び緑色発光層１２５Ｇのうちいずれか１つのみ形成されるか、または発光層１２５と電子輸送層１２７との間に正孔阻止層がさらに介在するか、または発光層１２５と正孔輸送層１２２との間に電子阻止層がさらに介在するか、または基板の上にカソードから積層されるなど、多様な変形例が可能であるということはいうまでもない。

［実施例１］
アノードでは、コーニング社の１５Ω／ｃｍ^２（５００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切り取って、イソプロピルアルコール及び純水を用いてそれぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間紫外線オゾン洗浄した物を用いた。前記ＩＴＯガラス基板の上部に、ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して１００Å厚さの正孔注入層を形成した後、前記正孔注入層の上部に青色ホストとしてＴＢＡＤＮ９４重量％、青色ドーパントとしてＤＰＡＶＢＩ５重量％、及びｐ型ドーパントとしてＦ４ＴＣＮＱ１重量％を用いて４００Å厚さの発光層を形成した。前記発光層の上部にＡｌを真空蒸着して１，２００Å厚さのカソードを形成することで有機発光素子を完成した。

［実施例２］
発光層内のＴＢＡＤＮ：ＤＰＡＶＢＩ：Ｆ４ＴＣＮＱの重量比を、９４：５：１に代えて９３：５：２とした点を除いては、実施例１と同じ方法で有機発光素子を完成した。

［比較例１］
発光層内のＴＢＡＤＮ：ＤＰＡＶＢＩ：Ｆ４ＴＣＮＱの重量比を、９４：５：１に代えて９５：５：０とした点を除いては、実施例１と同じ方法で有機発光素子を完成した。

［比較例２］
発光層内のＴＢＡＤＮ：ＤＰＡＶＢＩ：Ｆ４ＴＣＮＱの重量比を、９４：５：１に代えて９２：５：３とした点を除いては、実施例１と同じ方法で有機発光素子を完成した。

［比較例３］
発光層内のＴＢＡＤＮ：ＤＰＡＶＢＩ：Ｆ４ＴＣＮＱの重量比を、９４：５：１に代えて９０：５：５とした点を除いては、実施例１と同じ方法で有機発光素子を完成した。

表１に、実施例１、２及び比較例１ないし３の有機発光素子構造をまとめた。

図３は、実施例１、２及び比較例１ないし３の有機発光素子の正孔電流密度対電圧のグラフである。正孔の電流密度は、ＰＲ６５０分光器を使って測定した。

図３を参照すれば、実施例１、実施例２、比較例１、比較例２及び比較例３の順に電流密度が大きい。すなわち、Ｆ４ＴＣＮＱを２重量％以内にドーピングした場合（実施例１、２）に、Ｆ４ＴＣＮＱをドーピングしない場合（比較例１）より電流密度が増大した。一方、Ｆ４ＴＣＮＱを３重量％ドーピングした場合（比較例２）に、Ｆ４ＴＣＮＱをドーピングしない場合（比較例１）より電流密度が低減し、Ｆ４ＴＣＮＱを５重量％ドーピングした場合（比較例３）に電流密度が非常に低減した。これは、Ｆ４ＴＣＮＱの含量が増大すれば、発光ドーパントであるＤＰＡＶＢＩのＨＯＭＯエネルギーレベルの電子がＦ４ＴＣＮＱのＬＵＭＯエネルギーレベルに転移される確率が大きくなり、それにより、Ｆ４ＴＣＮＱのＨＯＭＯエネルギーレベルがホストであるＴＢＡＤＮの正孔の新たなトラップサイトとして作用するためであると思われる。

共通発光層の正孔輸送度は前記ホストのＨＯＭＯエネルギーレベルに近いＬＵＭＯエネルギーレベルを有するｐ−型ドーパントを使用することによって増大し得る。

本発明が特定の実施形態を参照しながら説明され開示されてきた一方、当業者であれば次の請求項によって定義された本発明の精神と範囲から逸脱することなく前記実施形態を様々に変更可能であることが理解できるであろう。

本発明は、有機発光素子関連の技術分野に好適に用いられる。

１０１ 基板
１１１ アノード
１２１ 正孔注入層
１２２ 正孔輸送層
１２５Ｒ 赤色発光層
１２５Ｇ 緑色発光層
１２５Ｂ 青色発光層
１２７ 電子輸送層
１２８ 電子注入層
１３１ カソード

Claims (20)

1. 基板と、
   前記基板上に配置され、前記基板と並行で互いに対向する第１電極層及び第２電極層と、
   前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域とを含む発光層と、
   を含む有機発光素子であって、
   前記発光層は、前記第１発光領域、第２発光領域及び第３発光領域内に共通して配置する第１共通発光層と、
   前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第２発光領域内に位置する第２発光層と、
   前記第１共通発光層と前記第２電極層との間に配置され、前記第３発光領域内に位置する第３発光層と、を含み、
   前記第１共通発光層は、第１ホスト、第１ドーパント及びｐ型ドーパントを含む、有機発光素子。
2. 前記ｐ型ドーパントは、ＬＵＭＯ（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルが、第１ホストのＨＯＭＯ（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベルと０．２−１．０ｅＶの範囲の差を有するものである、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記ｐ型ドーパントのＬＵＭＯエネルギーレベルが５．５ｅＶ以下である請求項１または２に記載の有機発光素子。
4. 前記ｐ型ドーパントは、Ｆ４ＴＣＮＱ（２，３，５，６−テトラフルオロ−７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱ（７，７’，８，８’−テトラシアノキノジメタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸−３，４，９，１０−ジアンヒドリド）、１，３，２−ジオキサボリン誘導体、ＦｅＣｌ_３、ＦｅＦ_３またはＳｂＣｌ_５を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
5. 前記ｐ型ドーパントの含量は、前記第１共通発光層の重量に対して０．５〜３重量％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発光素子。
6. 前記第１発光領域は青色発光領域であり、前記第２発光領域は赤色発光領域であり、前記第３発光領域は緑色発光領域である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
7. 前記第１共通発光層は青色共通発光層である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
8. 前記第１ホストは、Ａｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾール−ビフェニル）、ＰＶＫ（ポリ（ｎ−ビニルカルバゾール））、ＡＤＮ（９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン）、ＴＣＴＡ、ＴＰＢＩ（１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン）、ＴＢＡＤＮ（３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン）、Ｅ３またはＤＳＡ（ジスチリルアリーレン）を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
9. 前記第１ドーパントは、青色燐光ドーパントまたは青色蛍光ドーパントを含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
10. 前記第１ドーパントは、Ｆ_２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ_２ｐｐｙ）_２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）_３、テル−フルオレン、ＤＰＡＶＢｉ（４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル）またはＴＢＰｅ（２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン）を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機発光素子。
11. 前記第１共通発光層は、赤色共通発光層または緑色共通発光層である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発光素子。
12. 前記第１電極層と前記発光層との間に配置された正孔注入層または正孔輸送層をさらに含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の有機発光素子。
13. 前記正孔注入層または正孔輸送層と前記発光層との間に配置された電子阻止層をさらに含む、請求項１２に記載の有機発光素子。
14. 前記第２電極層と前記発光層との間に配置された電子注入層または電子輸送層をさらに含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の有機発光素子。
15. 前記発光層と前記電子輸送層または電子注入層との間に配置された正孔阻止層をさらに含む請求項１４に記載の有機発光素子。
16. 前記発光層と前記第２電極層との間に配置された共振層をさらに含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の有機発光素子。
17. 前記共振層は、電子輸送層である、請求項１６に記載の有機発光素子。
18. 前記共振層は、前記第１発光領域、前記第２発光領域及び前記第３発光領域の共振距離によって、前記第１発光領域、前記第２発光領域及び前記第３発光領域で異なる厚さを有する、請求項１６または１７に記載の有機発光素子。
19. 前記第１電極層はアノードであり、前記第２電極層はカソードである、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の有機発光素子。
20. 前記第１電極層はカソードであり、前記第２電極層はアノードである、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の有機発光素子。