JPH08231951A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子Info
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Abstract
度の高い安定した発光が行なえる有機エレクトロルミネ
ッセンス素子を提供する。 【構成】 ホール注入電極2と電子注入電極6との間
に、少なくとも有機材料を用いた発光層4が設けられた
有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発
光層に下記のジアミン誘導体と、ベンゼン環を基本単位
とし縮合環の数が2〜10の間にある縮合多環芳香族系
の発光材料、特に、ナフタセン骨格やルブレン骨格やデ
カシクレン骨格を有する発光材料を含有させるようにし
た。
Description
子注入電極との間に、少なくとも有機材料を用いた発光
層が設けられた有機エレクトロルミネッセンス素子に係
り、特に、低電圧で効率よく発光させることができ、長
期にわたって安定した発光が行なえる有機エレクトロル
ミネッセンス素子に関するものである。
て、従来より一般に使用されているCRTに比べて消費
電力や空間占有面積が少ない平面表示素子のニーズが高
まり、このような平面表示素子の一つとしてエレクトロ
ルミネッセンス素子(以下、EL素子と略す。)が注目
されている。
って無機EL素子と有機EL素子に大別され、無機EL
素子においては、一般に発光部に高電界を作用させ、電
子をこの高電界中で加速して発光中心に衝突させ、これ
により発光中心を励起させて発光させるようになってい
る一方、有機EL素子においては、電子注入電極とホー
ル注入電極とからそれぞれ電子とホールとを発光部内に
注入させて、このように注入された電子とホールとを発
光中心で再結合させ、有機材料を励起させて、この有機
材料が励起状態から基底状態に戻るときに蛍光を発光す
るようになっている。
ように高電界を作用させるため、その駆動電圧として1
00〜200Vと高い電圧を必要とするのに対し、上記
の有機EL素子においては、5〜20V程度の低い電圧
で駆動できるという利点があった。また、このような有
機EL素子においては、発光材料である螢光物質を選択
することによって適当な色彩に発光する発光素子を得る
ことができ、フルカラーの表示装置等としても利用でき
るという期待があり、近年、このような有機EL素子に
ついて様々な研究が行なわれるようになった。
構造としては、ホール注入電極と電子注入電極との間に
ホール輸送層と発光層と電子輸送層とを積層させたDH
構造と称される三層構造のものや、ホール注入電極と電
子注入電極との間にホール輸送層と電子輸送性に富む発
光層とが積層されたSH−A構造と称される二層構造の
ものや、ホール注入電極と電子注入電極との間にホール
輸送性に富む発光層と電子輸送層とが積層されたSH−
B構造と称される二層構造のものが知られていた。
のように無機EL素子に比べて低電圧で駆動でき、多色
化が容易であるという利点を有しているが、この有機E
L素子においても駆動させるのに、依然として上記のよ
うに5〜20V程度の電圧が必要になり、乾電池で簡単
に駆動させるということができず、また発光に寄与され
なかった電力の多くが熱に変わり、この熱により素子が
劣化して、長期にわたって安定した発光が得られなくな
る等の問題があった。
素子における上記のような問題を解決することを課題と
するものであり、従来の有機EL素子より低電圧で効率
よく発光させることができ、発光に寄与されなかった電
力が熱に変わって素子が劣化するということも少なく、
長期にわたって輝度の高い安定した発光が行なえる有機
エレクトロルミネッセンス素子を提供することを目的と
するものである。
記のような課題を解決するため、ホール注入電極と電子
注入電極との間に、少なくとも有機発光層が設けられた
有機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発
光層に前記の化1に示すジアミン誘導体と、ベンゼン環
を基本単位とし縮合環の数が2〜10の間にある縮合多
環芳香族系の発光材料を含有させるようにしたのであ
る。なお、化1中におけるR1 は前記の化2に示す何れ
か1つの芳香族系の基であり、またR2 ,R3 は前記の
化3に示す何れか1つの芳香族系の基であり、R2 とR
3 は同じであっても、異なっていてもよい。
のホール注入電極として、金やITO(インジウム−ス
ズ酸化物)等の仕事関数の大きな材料を用いるようにす
る一方、電子注入電極としては、マグネシウム等の仕事
関数の小さな電極材料を用いるようにし、EL光を取り
出すために、少なくとも一方の電極を透明にする必要が
あり、一般にはホール注入電極に透明で仕事関数の大き
いITOを用いるようにする。
光層においては、前記の化1に示すジアミン誘導体にベ
ンゼン環を基本単位とし縮合環の数が2〜10の間にあ
る縮合多環芳香族系の発光材料をドープさせるように
し、この縮合多環芳香族系の発光材料としては、前記の
化4に示したナフタセン骨格や、前記の化5に示したル
ブレン骨格や、前記の化6に示したデカシクレン骨格を
有する発光材料を用いることが好ましいということが分
かった。
センス素子においては、上記のようにホール注入電極と
電子注入電極との間に、少なくとも上記のような発光層
が設けられた構造のものであればよいが、より低電圧で
効率よく発光させて、長期にわたって安定した発光が得
られるようにするためには、上記の発光層に電子が効率
よく注入されるように、上記発光層より伝導帯最低準位
が低く電子輸送能のある電子輸送層を電子注入電極側に
設けた前記のSH−B構造にしたり、この電子輸送層に
加えて、上記の発光層にホールが効率よく注入されるよ
うに、この発光層よりイオン化ポテンシャルが小さいホ
ール輸送能を有するホール輸送層をホール注入電極側に
設けた前記のDH構造にすることが好ましい。
ール注入電極と電子注入電極との間における発光層に、
前記の化1に示すジアミン誘導体とベンゼン環を基本単
位とし縮合環の数が2〜10の間にある縮合多環芳香族
系の発光材料を含有させるようにしたため、この発光層
に注入されたホールが上記のジアミン誘導体により効率
よく輸送され、このホールと発光層に注入された電子と
の再結合により上記の発光材料が効率よく発光するよう
になる。
ミン誘導体に対し、ナフタセン骨格やルブレン骨格やデ
カシクレン骨格を有する発光材料をドープさせると、低
電圧でより効率のよい高輝度の発光が長期にわたって安
定して得られるようになる。
おいて、ホール注入電極と電子注入電極との間に、上記
の発光層の他に、前記のように電子輸送層を電子注入電
極側に設けてSH−B構造にしたり、この電子輸送層に
加えて、ホール輸送層をホール注入電極側に設けてDH
構造にした場合には、より低電圧で効率よく発光させる
ことができ、長期にわたって安定した発光が得られるよ
うになる。
を添付図面に基づいて具体的に説明すると共に、比較例
を挙げ、この実施例における有機EL素子が低電圧で効
率よく発光し、長期にわたって安定した発光が行なえる
ことを明らかにする。
素子は、図1に示すように、ガラス基板1上に、ITO
で構成された膜厚が1000Åの透明なホール注入電極
2と、下記の化7に示すトリフェニルアミン誘導体(m
−MTDATA)で構成された膜厚が400Åのホール
輸送層3と、下記の化8に示すジアミン誘導体に対して
発光材料として前記の化5に示したルブレンが5重量%
ドープされた膜厚が400Åの発光層4と、下記の化9
に示す10−ベンゾ[h]キノリノール−ベリリウム錯
体(BeBq2 )で構成された膜厚が400Åの電子輸
送層5と、マグネシウム・インジウム合金(Mg:In
=9:1)で構成された膜厚が2000Åの電子注入電
極6とが順々に形成されたDH構造になっている。
方法を具体的に説明する。
入電極2を形成し、このようにホール注入電極2が形成
されたガラス基板1を中性洗剤により洗浄した後、これ
をアセトン中で20分間、エタノール中で20分間それ
ぞれ超音波洗浄を行なった。そして、このガラス基板1
を煮沸したエタノール中に約1分間入れ、これを取り出
した後、すぐに送風乾燥を行なった。その後、上記のホ
ール注入電極2上に前記のm−MTDATAを真空蒸着
させてホール輸送層3を形成し、さらにこのホール輸送
層3上に前記の化8に示したジアミン誘導体とルブレン
とを共蒸着させて発光層4を形成し、その後、このホー
ル輸送層3上に前記のBeBq2 を真空蒸着させて電子
輸送層5を形成した。なお、これらの蒸着は何れも抵抗
加熱蒸着法により、真空度1×10-5Torr,基板温
度20℃,蒸着速度2Å/secの条件で行なった。そ
して、上記の電子輸送層5上にマグネシウム・インジウ
ム合金からなる電子注入電極6を成膜した。
各有機EL素子も、上記実施例1の有機EL素子と同様
のDH構造になっており、これらの実施例においては、
上記実施例1の有機EL素子の発光層4に用いるジアミ
ン誘導体の種類だけを変更させ、それ以外については、
実施例1の場合と同様にして有機EL素子を得た。
に示すジアミン誘導体を、実施例3においては下記の化
11に示すジアミン誘導体を、実施例4においては下記
の化12に示すジアミン誘導体を、実施例5においては
下記の化13に示すジアミン誘導体を、実施例6におい
ては下記の化14に示すジアミン誘導体を、実施例7に
おいては下記の化15に示すジアミン誘導体を、実施例
8においては下記の化16に示すジアミン誘導体を、実
施例9においては下記の化17に示すジアミン誘導体を
用いた。
ける各有機EL素子も、上記実施例1の有機EL素子と
同様のDH構造になっており、これらの実施例において
は、上記実施例1の有機EL素子の発光層4に用いる材
料だけを変更させ、それ以外については、実施例1の場
合と同様にして有機EL素子を得た。
11に示したジアミン誘導体に対して、発光材料として
前記の化4に示したナフタセンを5重量%ドープさせ、
また実施例11においては、前記の化11に示したジア
ミン誘導体に対して、発光材料として前記の化6に示し
たデカシクレンを5重量%ドープさせて、それぞれ膜厚
が400Åになった発光層4を形成した。
L素子においては、図2に示すように、上記実施例1の
有機EL素子におけるホール輸送層3を設けないように
しており、ガラス基板1上にITOで構成された膜厚が
1000Åの透明なホール注入電極2を形成した後、前
記の化8に示したジアミン誘導体に対して、発光材料と
して前記の化5に示したルブレンが5重量%ドープされ
て膜厚が500Åになった発光層4を形成し、次いでこ
の発光層4上に前記の化9に示したBeBq2 で構成さ
れた膜厚が500Åの電子輸送層5と、マグネシウム・
インジウム合金(Mg:In=9:1)で構成された膜
厚が2000Åの電子注入電極6とを順々に形成して、
SH−B構造になった有機EL素子を得た。
L素子は、上記実施例12の有機EL素子と同様のSH
−B構造になっており、この実施例においては、実施例
12における有機EL素子の電子輸送層5に用いる材料
だけを変更させ、下記の化18に示したトリス(8−キ
ノリノール)アルミニウム錯体(Alq3 )を用いて電
子輸送層5を形成し、それ以外については、上記実施例
12の場合と同様にして有機EL素子を得た。
有機EL素子は、前記実施例1の有機EL素子と同様の
DH構造になっており、これらの比較例においては、前
記実施例1の有機EL素子の発光層4に用いる材料だけ
を変更させ、それ以外については、実施例1の場合と同
様にして有機EL素子を得た。
1に示すジアミン誘導体に対して従来より公知の下記の
化19に示す4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−
6−(p−ジメチルアミノスチリル)−4H−ピラン
(DCM)を5重量%ドープさせ、また比較例2におい
ては、前記の化11に示すジアミン誘導体に対し従来よ
り公知の下記の化20に示すクマリン343を5重量%
ドープさせて、それぞれ膜厚が400Åになった発光層
4を形成した。
素子においては、図3に示すように、ガラス基板1上
に、ITOで構成されて膜厚が1000Åになった透明
なホール注入電極2と、前記の化8に示すジアミン誘導
体で構成されて膜厚が500Åになったホール輸送層3
と、前記の化18に示したAlq3 で構成されて膜厚が
500Åになった発光層4と、マグネシウム・インジウ
ム合金(Mg:In=9:1)で構成されて膜厚が20
00Åになった電子注入電極6とが順々に積層されたS
H−A構造の有機EL素子を得た。
3の各有機EL素子について、それぞれホール注入電極
2にプラス、電子注入電極6にマイナスの電圧を印加
し、印加電圧と発光輝度と電流値の関係を調べ、各有機
EL素子における最高輝度と、最高発光効率と、1cd
/m2 の輝度を得るための電圧(発光開始電圧)を求め
ると共に、乾燥空気中で上記の各有機EL素子を一定電
流条件下で連続駆動させて輝度の変化を調べ、各有機E
L素子において初期輝度500cd/m2 から始めて輝
度が半分の250cd/m2 に低下するまでの時間(初
期輝度半減時間)を求め、これらの結果を下記の表1に
示した。
有機EL素子は各比較例の有機EL素子に比べて、最高
輝度及び最高発光効率がかなり高くなっている一方、発
光開始電圧が低くなっており、また初期輝度半減時間は
かなり長くなっており、低電圧で効率よく発光させるこ
とができると共に、長期にわたって輝度の高い安定した
発光が行なえるようになっていた。
子においては、発光層4における発光材料として、前記
の化4に示したナフタセンと化5に示したルブレンと化
6に示したデカシクレンを用いた例を示しただけである
が、発光層4における発光材料はこれらのものに限定さ
れず、これらのナフタセン骨格,ルブレン骨格,デカシ
クレン骨格に適当な置換基が結合した発光材料を用いる
ことができ、この場合にも同様の効果が得られ、さらに
上記のルブレンやナフタセンやデカシクレンのようにベ
ンゼン環を基本単位とし縮合環の数が2〜10の間にあ
る縮合多環芳香族系の発光材料を用いた場合にも、同様
の有効な結果が得られる。
上記の各実施例に示したものに限定されず、前記の化1
に示したジアミン誘導体であればどのようなものであっ
てもよい。
子においては、発光層4に電子を導く電子輸送層5を構
成する材料に、前記の化9に示したBeBq2 と、化1
6に示したAlq3 とを用いた例を示しただけである
が、電子輸送層5を構成する材料も特にこれらのものに
限られず、その他のベンゾキノリノール金属錯体や、キ
ノリノール金属錯体及びオキサジアゾール誘導体等を用
いることができ、この場合においても、同様の有効な結
果が得られる。
有機EL素子においては、ホール注入電極と電子注入電
極との間における発光層に、前記の化1に示したジアミ
ン誘導体とベンゼン環を基本単位とし縮合環の数が2〜
10の間にある縮合多環芳香族系の発光材料を含有させ
るようにしたため、低電圧で効率のよい高輝度の発光が
長期にわたって安定して得られるようになり、特に、上
記の発光層における縮合多環芳香族系の発光材料とし
て、ナフタセン骨格やルブレン骨格やデカシクレン骨格
を有する発光材料を用いると、より低電圧で効率のよい
高輝度の発光が長期にわたって安定して得られるように
なった。
おけるDH構造になった有機EL素子の状態を示した概
略図である。
構造になった有機EL素子の状態を示した概略図であ
る。
L素子の状態を示した概略図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ホール注入電極と電子注入電極との間
に、少なくとも有機材料を用いた発光層が設けられた有
機エレクトロルミネッセンス素子において、上記の発光
層に、下記の化1に示すジアミン誘導体とベンゼン環を
基本単位とし縮合環の数が2〜10の間にある縮合多環
芳香族系の発光材料が含有されてい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】 なお、上記の化1中におけるR1 は下記の化2に示す何
れか1つの芳香族系の基である。 【化2】 また、上記の化1中における、R2 ,R3 は下記の化3
に示す何れか1つの芳香族系の基であり、R2 とR3 は
同じであっても、異なっていてもよい。 【化3】 - 【請求項2】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、発光層に含有させる上記の縮
合多環芳香族系の発光材料が、下記の化4に示すナフタ
セン骨格を有してい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4】 - 【請求項3】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、発光層に含有させる上記の縮
合多環芳香族系の発光材料が、下記の化5に示すルブレ
ン骨格を有してい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5】 - 【請求項4】 請求項1に記載した有機エレクトロルミ
ネッセンス素子において、発光層に含有させる上記の縮
合多環芳香族系の発光材料が、下記の化6に示すデカシ
クレン骨格を有してい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6】
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