JP4890669B2

JP4890669B2 - 有機ｅｌ素子

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Publication number: JP4890669B2
Application number: JP2000068363A
Authority: JP
Inventors: 淳二城戸; 晃海老沢
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2001257076A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機材料を用い、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）による発光・表示機能を有する有機ＥＬ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、ホール注入電極トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）などの低分子のホール輸送性材料を真空蒸着法等により薄膜とし、その上にアルミキノリノール錯体（Alq3 ）などの低分子の蛍光物質を発光層として積層し、さらにＭｇなどの仕事関数の小さな金属電極（電子注入電極）を形成した基本構成を有する素子で、１０Ｖ前後の電圧で数千から数万cd／m² ときわめて高い輝度が得られることで注目されている。
【０００３】
一方で、高分子材料を用いた有機ＥＬ素子も報告されている。高分子材料を用いることにより、抵分子材料で問題となる熱安定性の向上、塗布によるプロセスの簡略化等が可能となり、欧米を中心に研究開発が盛んである。
【０００４】
高分子有機ＥＬ素子は共役高分子を用いたπ共役型と非共役高分子中に色素を分散した分子分散型に大別する事ができる。π共役型は、ケンブリッジ大学による発表（Nature 347,539-541,1990）以来、主に欧米を中心に研究され、現在では一昔前の低分子蒸着系に匹敵する高輝度の素子の作成も可能になってきた。しかしながら、π共役系の材料は、基本的に電流を流しやすい材料である為、低い電圧で発光させる事が可能であるが、逆に数千〜数万cd／m² といった高輝度領域での効率は低く、発熱も激しい。このため、デューティ（Duty）駆動が必要となるパッシプマトリクスディスプレイ等に用いることが難しい。
【０００５】
一方で分子分散型は、１８８３年（Polymer,Vol,24,748-754,1983）と報告は早く、歴史的にも長いが、低分子型、π共役型と比較すると１／１０以下程度の特性しか得られていなかった。
【０００６】
ところで、従来の有機ＥＬ素子では発光材料からの蛍光を利用している。材料が励起状態にあるときには、一重項状態が２５％、三重項状態が７５％を占めるため、従来の有機ＥＬ素子においては、三重項状態のエネルギーは熱となり発光には寄与しない。
【０００７】
この三重項状態のエネルギーをＥＬ発光に利用しようという試みがHoshino等により行われている（Appl.Phys.Lett.69,224-226(1996)）。さらにプリンストン大学のグループにより、より効率の良い素子が作成されている（Nature 395,151-154,1998）。この三重項発光材料を用いた素子は、従来の一重項からのみの発光を利用する有機ＥＬ素子に比べて数倍の輝度、効率を示す事が報告されている。しかしながら、低分子材料を用いた蒸着法により作成された素子であるため、熱安定性等の信頼性がとれない、複雑な素子構成であるためプロセスが複雑である等の問題がクリアできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、三重項発光材料を有機ホスト材料、特に非共役高分子中にドーピングすることにより、熱安定性等の信頼性、高輝度領域での高効率化を同時に可能とする有機ＥＬ素子を実現することである。
【０００９】
【作用】
分子同士が会合しやすく、エキシマーを形成しやすいπ共役高分子中へ三重項発光材料のドーピングを行うと、エキサイプレックスの形成や、再結合により、得られたエネルギーがπ共役高分子同士により形成されるエキシマレーへ移動してしまうことにより、三重項発光材料から効果的に光を取り出す事ができなかった。一方で有機ホスト材料、特にカルバゾールユニットを持つ好ましくは非共役高分子では、エキサイプレックスを形成せずに効果的に光を取り出すことが可能であり、輝度、発光効率は、従来の素子の１０倍にも達した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と、電子注入電極と、これらの電極間に有機ホスト材料とドーパントからなる発光層を有し、前記有機材料は非共役系の高分子材料であり、前記ドーパントは３重項状態からの燐光発光が可能な有機金属錯体であり、少なくともメンデレエフ周期律表のVIII族に属する金属イオンを含有するものである。
【００１１】
このように、発光層を形成する有機ホスト材料に、好ましくはカルバゾール基を有する非共役系の高分子材料を用い、これに３重項状態からの燐光発光が可能なVIII族に属する金属イオンを含有する有機金属錯体をドーピングすることにより、極めて効率のよい発光を行うことができる。
【００１２】
有機ホスト材料としては、電荷輸送性を有し、特にホール輸送性を有するものが好ましい。
【００１３】
また、この高分子材料は、特にカルバゾール基を有することが好ましい。具体的には、下記一般式（Ｉ）で表されるカルバゾール化合物を挙げることができる。
【００１４】
【化１】

【００１５】
上記式（Ｉ）において、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素、または炭素数１〜１８のアルキル基を表し、Ｘは１〜３環のフェニル基、またはアルキレン基を表す。式（Ｉ）で表される化合物の分子量は、好ましくはＭｗ＝１０，０００〜１００，０００である。Ｒ¹ ，Ｒ² はさらに置換基を有していてもよい。
【００１６】
また、下記式（II）で表されるカルバゾール化合物であってもよい。
【００１７】
【化２】

【００１８】
上記式（II）において、Ｒ³ ，Ｒ⁴ は水素、または炭素数１〜１８のアルキル基を表し、Ｙは１〜３環のフェニル基、アルキレン基、またはキシリレン基を表し、Ａｒは１〜４環のフェニル基を表し、特にベンゼン、アントラセン、ナフタセン誘導体が好ましい。Ｒ³ ，Ｒ⁴ およびＹ，Ａｒはそれぞれさらに置換基を有していてもよい。
【００１９】
Ｘ、Ａｒで表されるフェニル基としては、特に単環のフェニル基が好ましい。
【００２０】
式（Ｉ）で表される有機ホスト材料である非共役系ポリマーとしては、特に下記式に示す繰り返し単位を有する高分子化合物が好ましい。
【００２１】
【化３】

【００２２】
上記式において、好ましくはＭｗ＝１０，０００〜１００，０００である。このような非共役系高分子材料と、前記金属錯体を組み合わせることにより、その効果をより一層高めることができる。
【００２３】
式（II）で表される有機ホスト材料としては、特に下記に示すものが好ましい。
【００２４】
【化４】

【００２５】
【化５】

【００２６】
【化６】

【００２７】
このような、有機ホスト材料のエネルギーギャップＥg は２．４eV以上、特に２．９〜３．６eV以上が好ましい。
【００２８】
本発明において、上記有機ホスト材料に３重項状態から燐光発光可能な化合物をドーピングする。燐光発光可能な有機化合物としては、３重項状態から燐光発光可能な有機金属錯体であって、少なくともメンデルの周期律表VIII族、つまりＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，ＩｒおよびＰｔから選択される金属イオン、好ましくはＩｒまたはＰｔイオンを含有する金属錯体である。
【００２９】
このような金属錯体としては、配位子として下記［化７］、［化８］で示されるものが好ましい。なお、下記式においてＭは上記の中心金属を表わし、Ｒ₁₀₁およびＲ₁₀₂は特に限定されるものではないが、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基である。
【００３０】
【化７】

【００３１】
【化８】

【００３２】
このような錯体の具体的な構造としては、例えば下記に示すものが挙げられる。
【００３３】
【化９】

【００３４】
【化１０】

【００３５】
【化１１】

【００３６】
【化１２】

【００３７】
【化１３】

【００３８】
【化１４】

【００３９】
また、下記に示す白金錯体（2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl -21H,23H-porphine platinum ）等も好ましく、これらの中では特にイリジウム錯体：トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム〔Ir(ppy)3〕が好ましい。なお、下記式においてＭは上記中心金属を表し、特にＰｔが好ましい。
【００４０】
【化１５】

【００４１】
これらの金属錯体の発光層における含有率は、全成分に対し好ましくは０．１〜１０ mol％、特に１〜１０ mol％である。
【００４２】
上記有機ホスト材料は電荷輸送性、好ましくはホール輸送性を有する材料である。有機ホスト材料がホール輸送性を有するとき、発光層に電子輸送性材料を混合してもよい。電子輸送性材料としては、従来の蒸着系に用いられている低分子の有機化合物が使用可能であるが、高分子材料でもよい。
【００４３】
具体的には、ＡｌＱ3（トリス（８−ヒドロキシ−キノリノ）アルミニウム）、ＢｅＱ2（ビス（８−ヒドロキシ−キノリノ）ベリリウム）、Ｚｎ（ＢＯＺ）2（亜鉛−ビス−ベンゾキサゾール）、Ｚｎ（ＢＴＺ）2（亜鉛−ビス−ベンゾチアゾール）、Ｅｕ（ＤＢＭ）3（Ｐｈｅｎ）（トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオノ）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（III））、ＰＢＤ（２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール）、Ｂｕｔｙｌ−ＰＢＤ（２−ビフェニル−５−（パラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル)−１，３，４−オキサジアゾール）、ＴＡＺ（１−フェニル−２−ビフェニル−５−パラ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−トリアゾール）等の１種以上を挙げることができる。
【００４４】
このような電子輸送性材料の含有率は、発光層の全成分に対し１０〜５０質量％、特に２０〜４０質量％が好ましい。
【００４５】
上記発光層は、単独で形成されていてもよいし、複数層で構成されていてもよい。複数層で構成されている場合には、ホール輸送性の層と電子輸送性の層を別個に形成してもよい。また、膜厚方向に前記有機ホスト材料、あるいはその他の構成材料が濃度勾配を有していてもよい。複数層有する場合や濃度勾配を有する場合には、陰電極側に電子輸送性材料が、ホール注入電極側にホール輸送性材料が多く存在するようにするとよい。
【００４６】
発光層に用いる材料の電荷輸送能については、ホールドリフトモービリティーで、１０^-2 〜１０^-5 cm² ／Ｖｓが好ましく、より好ましくは１０^-3 ｃｍ² ／Ｖｓ以上である。また室温暗電導性で、１０^-11 〜１０^-9 Scm^-1 が好ましく、より好ましくは１０^-10 Scm^-1 以上である。
【００４７】
本発明の有機ＥＬ素子は、ホール注入電極と、上記発光層との間に電極界面改善層を有していてもよい。
【００４８】
電極界面改質層としては、ポリジオキシチオフェン類を含有する有機高分子層が好ましい。
【００４９】
上記ポリジオキシチオフェン類は、好ましくはポリアニオンの存在下でカチオン帯電していて、式（III）で表される構造単位を含有するものである。
【００５０】
【化１６】

【００５１】
［式中、Ａ¹ およびＡ² は、互いに独立して各々、置換もしくは未置換の炭素数１〜１４のアルキル基を表すか、あるいは一緒になって置換もしくは未置換の炭素数１〜１４のアルキレンを形成しており、そしてｎは、２から１０，０００、好適には５から５０００の整数を表す］
【００５２】
好適なカチオン性ポリジオキシチオフェン類は下記式（IIIａ）または（IIIｂ）で表される構造単位を含有するものである。
【００５３】
【化１７】

【００５４】
［式中、Ｒ¹¹ およびＲ¹² は、互いに独立して、水素、置換もしくは未置換の炭素数１〜１８のアルキル基、好適には炭素数１〜１０、特に炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基、好適には炭素数２〜８のアルケニル基、炭素数３〜７のシクロアルキル基、好適にはシクロペンチル基またはシクロヘキシル基、炭素数７〜１５のアラルキル基、好適にはフェニル−炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、好適にはフェニル基またはナフチル基、炭素数１〜１８のアルキルオキシ基、好適には炭素数１〜１０のアルキルオキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ−もしくはイソ−プロポキシ基など、または炭素数２〜１８のアルキルオキシエステル基を表し、そしてＲ¹³ 、Ｒ¹⁴ は、互いに独立して、両方ともが同時ではないが水素を表すか、あるいは各々が少なくとも１個のスルホネート基で置換されている炭素数１〜１８のアルキル基、好適には炭素数１〜１０、特に炭素数１〜６のアルキル基、炭素数２〜１２のアルケニル基、好適には炭素数２〜８のアルケニル基、炭素数３〜７のシクロアルキル基、好適にはシクロペンチル基またはシクロヘキシル基、炭素数７〜１５のアラルキル基、好適にはフェニル−炭素数１〜４のアルキル基、炭素数６〜１０のアリール基、好適にはフェニルまたはナフチル基、炭素数１〜１８のアルキルオキシ基、好適には炭素数１〜１０のアルキルオキシ基、例えばメトキシ基、エトキシ基、ｎ−もしくはイソ−プロポキシ基など、または炭素数２〜１８のアルキルオキシエステル基を表し、ｎは、２から１０，０００、好適には５から５０００の数を表す］
【００５５】
特に好適には、下記の式（IIIａ−１）または（IIIｂ−１）で表される少なくとも１種のカチオン性もしくは帯電していない導電性化合物を含有する。
【００５６】
【化１８】

【００５７】
［式中、Ｒ¹⁵ は、上記Ｒ¹³ 、Ｒ¹⁴ と同義であり、ｎは、２から１０，０００、好適には５から５０００の整数を表す］エレクトロクロミックポリジオキシチオフェンを含める。
【００５８】
上記ポリアニオンは、高分子カルボン酸、例えばポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸またはポリマレイン酸などのアニオン、または高分子スルホン酸、例えばポリスチレンスルホン酸およびポリビニルスルホン酸などのアニオンである。このようなポリカルボン酸およびポリスルホン酸は、また、ビニルカルボン酸およびビニルスルホン酸と他の重合性モノマー類、例えばアクリル酸エステルおよびスチレンなどから作られた共重合体であってもよい。
【００５９】
対イオンとしてポリスチレンスルホン酸のアニオンが特に好適である。
【００６０】
上記ポリアニオンを与えるポリ酸の分子量を好適には１０００から２，０００，０００、特に好適には２０００から５００，０００にする。このようなポリ酸またはそれらのアルカリ金属塩、例えばポリスチレンスルホン酸およびポリアクリル酸などは商業的に入手可能であるか、あるいは公知の方法で調製可能である（例えばＨｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ，ＭｅｔｈｏｄｅｎｄｅｒｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎＣｈｅｍｉｅ，Ｅ２０巻ＭａｋｒｏｍｏｌｅｋｕｌａｒｅＳｔｏｆｆｅ、パート２、（１９８７）、１１４１頁以降参照）。
【００６１】
ポリジオキシチオフェン類とポリアニオン類の分散物を生じさせる時に要求される遊離ポリ酸の代わりに、また、上記ポリ酸のアルカリ金属塩と相当する量のモノ酸から成る混合物を用いることも可能である。
【００６２】
式（III ｂ−１）の場合のポリジオキシチオフェン類は、その構造単位内に正電荷と負電荷を持つ。このようなポリジオキシチオフェン類の製造は例えばヨーロッパ特許出願公開第０４４０９５７号（＝米国特許第５３００５７５号）などに記述されている。
【００６３】
このようなポリジオキシチオフェン類は酸化重合で得られる。その結果としてそれらは正電荷を取得するが、それらの価および位置を明確に測定するのは不可能であることから、それを式中には示していない。
【００６４】
これらの高分子化合物は溶媒中に溶解し、塗布、キャスティング、ディッピング等により基板上に所望の高分子層を形成することができる。
【００６５】
これらの高分子化合物の溶媒としては、特に限定されるものではなく、公知の材料のものから好適なものを選択して用いることができる。具体的には、トルエン、キシレン、クロロホルム等の有機溶媒や、アルコール、水などを材料により使い分ければよい。
【００６６】
本発明において、有機ＥＬ構造体を形成する基板としては、非晶質基板たとえばガラス、石英など、結晶基板たとえば、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＩｎＰなどがあげられ、またこれらの結晶基板に結晶質、非晶質あるいは金属のバッファ層を形成した基板も用いることができる。また金属基板としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｐｄなどを用いることができ、好ましくはガラス基板が用いられる。基板は、光取り出し側となる場合、下記電極と同様な光透過性を有することが好ましい。
【００６７】
電子注入電極としては、低仕事関数の物質が好ましく、例えば、Ｃｓ、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｚｒ等の金属元素単体、または安定性を向上させるためにそれらを含む２成分、３成分の合金系を用いることが好ましい。合金系としては、例えばＡｇ・Ｍｇ（Ａｇ：０．１〜５０at％）、Ａｌ・Ｌｉ（Ｌｉ：０．０１〜１４at％）、Ｉｎ・Ｍｇ（Ｍｇ：５０〜８０at％）、Ａｌ・Ｃａ（Ｃａ：０．０１〜２０at％）、ＬｉＦ（Ｆ：４０〜６０at％）等が好ましい。電子注入電極は、上記配線電極と兼用してもよいし、別々に形成してもよい。電子注入電極は蒸着法やスパッタ法で形成することが可能である。
【００６８】
電子注入電極薄膜の厚さは、電子注入を十分行える一定以上の厚さとすれば良く、０．１nm以上、好ましくは１nm以上とすればよい。また、その上限値には特に制限はないが、通常膜厚は１〜５００nm程度とすればよい。
【００６９】
ホール注入電極は、通常基板側から発光した光を取り出す構成であるため、透明ないし半透明な電極が好ましい。透明電極としては、ＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃等が挙げられるが、好ましくはＩＴＯ（錫ドープ酸化インジウム）、ＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）が好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯとを化学量論組成で含有するが、Ｏ量は多少これから偏倚していてもよい。
【００７０】
ホール注入電極は、発光波長帯域、通常３５０〜８００nm、特に各発光光に対する光透過率が５０％以上、特に６０％以上であることが好ましい。通常、発光光はホール注入電極を通って取り出されるため、その透過率が低くなると、発光層からの発光自体が減衰され、発光素子として必要な輝度が得られなくなる傾向がある。ただし、一方のみから発光光を取り出すときには、取り出す側が上記以上であればよい。
【００７１】
ホール注入電極の厚さは、ホール注入を十分行える一定以上の厚さを有すれば良く、好ましくは５０〜５００nm、さらには５０〜３００nmの範囲が好ましい。また、その上限は特に制限はないが、あまり厚いと剥離などの心配が生じる。厚さが薄すぎると、製造時の膜強度やホール輸送能力、抵抗値の点で問題がある。
【００７２】
このホール注入電極層は蒸着法等によっても形成できるが、好ましくはスパッタ法により形成することが好ましい。
【００７３】
さらに、素子の有機層や電極の酸化を防ぐために、素子上を封止板等により封止することが好ましい。封止板は、湿気の侵入を防ぐために、接着性樹脂層を用いて、封止板を接着し密封する。封止ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ₂等の不活性ガス等が好ましい。また、この封止ガスの水分含有量は、１００ppm 以下、より好ましくは１０ppm 以下、特には１ppm 以下であることが好ましい。この水分含有量に下限値は特にないが、通常０．１ppm 程度である。
【００７４】
封止板の材料としては、好ましくは平板状であって、ガラスや石英、樹脂等の透明ないし半透明材料が挙げられるが、特にガラスが好ましい。このようなガラス材として、コストの面からアルカリガラスが好ましいが、この他、ソーダ石灰ガラス、鉛アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス、シリカガラス等のガラス組成のものも好ましい。特に、ソーダガラスで、表面処理の無いガラス材が安価に使用でき、好ましい。封止板としては、ガラス板以外にも、金属板、プラスチック板等を用いることもできる。
【００７５】
封止板は、スペーサーを用いて高さを調整し、所望の高さに保持してもよい。スペーサーの材料としては、樹脂ビーズ、シリカビーズ、ガラスビーズ、ガラスファイバー等が挙げられ、特にガラスビーズ等が好ましい。なお、封止板に凹部を形成した場合には、スペーサーは使用しても、使用しなくてもよい。
【００７６】
スペーサーは、予め封止用接着剤中に混入されていても、接着時に混入してもよい。封止用接着剤中におけるスペーサーの含有量は、好ましくは０．０１〜３０wt％、より好ましくは０．１〜５wt％である。
【００７７】
接着剤としては、安定した接着強度が保て、気密性が良好なものであれば特に限定されるものではないが、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いることが好ましい。
【００７８】
基板に色フィルター膜や蛍光性物質を含む色変換膜、あるいは誘電体反射膜を用いて発光色をコントロールしてもよい。
【００７９】
色フィルター膜には、液晶ディスプレイ等で用いられているカラーフィルターを用いれば良いが、有機ＥＬ素子の発光する光に合わせてカラーフィルターの特性を調整し、取り出し効率・色純度を最適化すればよい。
【００８０】
また、ＥＬ素子材料や蛍光変換層が光吸収するような短波長の外光をカットできるカラーフィルターを用いれば、素子の耐光性・表示のコントラストも向上する。
【００８１】
また、誘電体多層膜のような光学薄膜を用いてカラーフィルターの代わりにしても良い。
【００８２】
蛍光変換フィルター膜は、ＥＬ発光の光を吸収し、蛍光変換膜中の蛍光体から光を放出させることで、発光色の色変換を行うものであるが、組成としては、バインダー、蛍光材料、光吸収材料の三つから形成される。
【００８３】
蛍光材料は、基本的には蛍光量子収率が高いものを用いれば良く、ＥＬ発光波長域に吸収が強いことが望ましい。実際には、レーザー色素などが適しており、ローダミン系化合物・ペリレン系化合物・シアニン系化合物・フタロシアニン系化合物（サブフタロシアニン等も含む）ナフタロイミド系化合物・縮合環炭化水素系化合物・縮合複素環系化合物・スチリル系化合物・クマリン系化合物等を用いればよい。
【００８４】
バインダーは、基本的に蛍光を消光しないような材料を選べば良く、フォトリソグラフィー・印刷等で微細なパターニングが出来るようなものが好ましい。また、基板上にホール注入電極と接する状態で形成される場合、ホール注入電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ等）の成膜時にダメージを受けないような材料が好ましい。
【００８５】
光吸収材料は、蛍光材料の光吸収が足りない場合に用いるが、必要のない場合は用いなくても良い。また、光吸収材料は、蛍光性材料の蛍光を消光しないような材料を選べば良い。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子は、例えば、図１に示すように基板１／ホール注入電極２／電極界面改質層３／発光層４／電子注入電極５とが順次積層された順積層の構成となる。また、この積層順序を逆にした逆積層としてもよく、要求される性能や仕様などにより最適な積層構成とすればよい。
【００８７】
有機ＥＬ素子は、直流駆動やパルス駆動され、また交流駆動も可能である。印加電圧は、通常、２〜３０V 程度である。
【００８８】
本発明の有機ＥＬ素子は、ディスプレイとしての応用の他、例えばメモり読み出し／書き込み等に利用される光ピックアップ、光通信の伝送路中における中継装置、フォトカプラ等、種々の光応用デバイスに用いることができる。
【００８９】
【実施例】
＜実施例１＞
ＩＴＯ基板を中性洗剤、超純水、アセトン、エタノールの順に超音波洗浄した後、ＵＶ／Ｏ₃ 洗浄を行った。
【００９０】
ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリスチレンスルホネート〔Poly(3,4)ethylenedioxythiophen-polystyrenesulphonate(PEDOT/PSS)〕をＩＴＯ基板上にスピンコー卜法により５０nm成膜した後、１１０℃にて１時間真空乾燥し、ホール注入電極を作成した。
【００９１】
ホール輸送性材料であるポリビニルカルバゾール〔Polyvinylcarbazole(PVK)〕に電子輸送性材料として２−（４’−テルト−ブチルフェニル）−５−（４’−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール〔2-(4'-tert-Butylphenyl)-5-(4'-biphenyl)-1,3,4-oxadiazole〕を３０wt％の割合で添加し、さらに三重項発光材料であるイリジウム錯体（Ir(ppy)3）を１ mol％の割合でドーピングし、トルエンに２０mg／mlの濃度となるように溶解させた。この溶液をＰＥＤＯＴを成膜したＩＴＯ基板上にスピンコー卜法により１００nm成膜し、５０℃にて１時間真空乾燥し、発光層とした。
【００９２】
次いで、基板を真空装置内に固定し、槽内を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５nm、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および補助電極の陰極とした。
【００９３】
最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置を得た。
【００９４】
この素子にＩＴＯを陽電極、Ａｌを陰電極として電界をかけたところ、１０mA／cm² の電流密度で２０００cd／m² の輝度が得られた。最大電流効率は２３cd／A 、最高輝度は２５０００cd／m² に達した。
【００９５】
＜実施例２＞
ホール輸送性材料としてＰＶＫの変わりにポリビニルトリフェニルアミン〔Polyvinyltriphenylamine〕を用いた以外は、実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作成した。
【００９６】
この素子では１０mA／cm² の電流密度で１５００cd／m² の輝度が得られた。最大電流効率は１５cd／A 、最高輝度は１７０００cd／m² に達した。
【００９７】
＜比較例１＞
ＰＥＤＯＴの成膜までは実施例１と同様の手順で行った。
【００９８】
π共役高分子であるポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）〔Poly(9,9-diocthylfluorene)〕中に１ mol％の濃度となるようにIr(ppy)3 を添加しクロロホルム溶液に溶解した。この溶液を用いて、ＰＥＤＯＴを成膜したＩＴＯ基板上にスピンコート法により１００nm成膜した。
【００９９】
次いで、基板を真空装置内に固定し、層内を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５nm、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および補助電極の陰極とした。
【０１００】
最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置を得た。
【０１０１】
この素子では、Ir(ppy)3 からの発光も確認できるが、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）〔Poly(9,9-diocthylfluorene)〕とのエキサイプレックスからの発光が支配的になってしまっていた。このため、１０mA／cm² の電流密度で１００cd／m² の輝度しか得られず、最高輝度も２０００cd／m² と低い特性となってしまった。
【０１０２】
＜比較例２＞
ＰＥＤＯＴの成膜までは実施例１と同様の手順で行った。
【０１０３】
発光層として、ポリ（２−メトキシ、５−（２’−エチル−へクサオキシ）ー１，４−フェニレンビニレン）〔Poly(2-methoxy,5-(2'-ethyl-hexoxy)-1,4-phenylenevinylene(MEH-PPV)〕を使用し、Ir(ppy)3 を１ mol％の濃度で添加した。溶液にはキシレンを使用し、スピンコート法により１００nm成膜した。
【０１０４】
次いで、基板を真空装置内に固定し、層内を１×１０^-4 Pa以下まで減圧した後、ＬｉＦを０．５nm、次いでＡｌを１００nm蒸着し、電子注入電極および補助電極の陰極とした。
【０１０５】
最後にガラス封止をして有機ＥＬ表示装置を得た。
【０１０６】
この素子では、MEH-PPVのバンドギャップが低いことから、Ir(ppy)3 へエネルギー移動が起こらず、Ir(ppy)3 からの発光は確認できなかった。また、ＥＬスペクトルは、MEH-PPVからのものでもなく、MEH-PPVとIr(ppy)3 とのエキサイプレックスからの発光であった。このため、１０mA／cm² の電流密度で４０cd／m²の輝度しか得られず、最高輝度も２５０cd／m² と低い特性となってしまった。
【０１０７】
＜比較例３＞
Ir(ppy)3 の代わりに、クマリン６〔Coumaline6〕をドーピング材料に用いた他は実施例１と同様にしてＥＬ素子を作成した。
【０１０８】
この素子の特性は、１０mA／cm² の電流密度で６０cd／m² の輝度しか得られず、最高輝度も３０００cd／m² と低い特性となり、Ir(ppy)3 を用いた素子と比べると、１／３０以下になってしまった。
【０１０９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、三重項発光材料を高分子材料、特に非共役高分子中にドーピングすることにより、熱安定性等の信頼性、高輝度領域での高効率化を同時に可能とする有機ＥＬ素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の基本構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１基板
２ホール注入電極（陽電極）
３電極界面改質層
４発光層
５電子注入電極（陰電極）

Claims

ホール注入電極と、電子注入電極と、これらの電極間に有機ホスト材料とドーパントと電子輸送材料とからなる発光層を有し、
前記有機ホスト材料はホール輸送性を有する非共役高分子材料であり、
前記ドーパントはトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムである、有機ＥＬ素子。
前記有機ホスト材料は、カルバゾール基を有する請求項１の有機ＥＬ素子。
前記有機ホスト材料のエネルギーギャップ（Ｅｇ）が２．４ｅＶ以上である請求項１または２の有機ＥＬ素子。
前記発光層と一方の電極との間には電極界面改質層を有する請求項１〜３のいずれかの有機ＥＬ素子。