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JPH0785972A - 有機el素子 - Google Patents

有機el素子

Info

Publication number
JPH0785972A
JPH0785972A JP23382793A JP23382793A JPH0785972A JP H0785972 A JPH0785972 A JP H0785972A JP 23382793 A JP23382793 A JP 23382793A JP 23382793 A JP23382793 A JP 23382793A JP H0785972 A JPH0785972 A JP H0785972A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
molecule
recombination
electron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23382793A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoko Watanabe
容子 渡邊
Takashi Ekusa
俊 江草
Akira Miura
明 三浦
Takashi Sasaki
隆 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23382793A priority Critical patent/JPH0785972A/ja
Publication of JPH0785972A publication Critical patent/JPH0785972A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光効率が高く、寿命が長い有機EL素子を
提供する。 【構成】 電子注入用電極(6)とホール注入用電極
(2)との間に有機薄膜を挟んだ構造を有し、該有機薄
膜が、前記電子注入用電極(6)に隣接する電子注入層
(5)と、前記ホール注入用電極(2)に隣接するホー
ル注入層(3)と、これらの中間に設けられた電子注入
性分子とホール注入性分子との分子対を含む再結合領域
(4)と、該再結合領域(4)中に含有され、再結合領
域で生成した励起状態からのエネルギー移動により発光
する発光サイトとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばラップトップコ
ンピュータ、テレビジョン、移動通信用のディスプレイ
などに利用できる有機薄膜を用いた発光素子(有機EL
素子)に関する。
【0002】
【従来の技術】有機EL素子は有機薄膜の積層構造を有
し、高輝度面発光が可能であり、かつ豊富な有機材料を
利用することによってRGB発光も得られるため、次世
代フラットパネルディスプレイの有力候補として注目さ
れている。この注目のきっかけとなった素子はコダック
社のTangらが発表したものであり、10V以下の低
電圧で駆動し、1000cd/m2 の高輝度を実現して
いる(J.Appl.Phys.,51,913(19
87))。
【0003】有機EL素子を実用化するにあたっての課
題は、発光効率と素子寿命の向上である。発光効率は、
現状では良くて2%であり通常0.1%程度である。発
光効率が低いということは、電極間に発光に関与しない
電流が流れ、ジュール熱が発生することを意味する。有
機薄膜は、半導体LEDや無機EL素子に使用される材
料に比べて熱に弱いため、熱の発生は素子寿命を低下さ
せる大きな原因となる。したがって、有機EL素子を実
用化するためには、発光効率を少なくとも10%程度ま
で高めることが必要である。
【0004】有機EL素子の発光効率を高めるために
は、素子構造の最適化と、用いる材料の電気的・光学的
性質の最適化が必要である。しかし、これまでのところ
有機EL素子の素子構造の設計指針およびそれに用いる
材料の選択基準は確立されていないため電気的・光学的
性質が最適とはいえず、十分な発光効率が得られていな
かった。以下、従来の有機EL素子において高い発光効
率が達成できない原因について具体的に説明する。
【0005】まず、図10を参照してTangらが発表
した素子の動作機構とその発光効率が低い理由を説明す
る。この素子は、基板上にホール注入用のITO電極1
01、(C1)で示されるトリフェニルアミン誘導体か
らなる有機薄膜(以下ジアミン層という)102、(C
2)で示されるアルミキノリン錯体からなる有機薄膜
(以下Alq3 層という)103、電子注入用のMg−
Ag電極104を積層したものである。ジアミン層10
2はホール注入・輸送性であり、Alq3 層103はホ
ール・電子の両キャリヤー注入・輸送性かつ発光性であ
る。
【0006】いま、Mg−Ag電極104がマイナス、
ITO電極101がプラスになるようにバイアス電圧を
印加する。この結果、Mg−Ag電極104からAlq
3 層103へ電子が注入される。一方、ITO電極10
1からジアミン層102へホールが注入されてジアミン
層102中を輸送され、シアミン/Alq3 界面まで達
し、さらにジアミン/Alq3 界面を越えてAlq3
103に注入される。そして、Alq3 層103中を輸
送されたホールと電子とが再結合して励起状態のAlq
3 が生成し、この励起状態が基底状態に緩和するときに
発光が生じる。この素子におけるAlq3 層103は、
キャリヤーの輸送・再結合・発光の全ての機能を担って
いる。Alq3 は両キャリヤー注入・輸送性に関しては
十分な物性を示す。そして、励起状態からの発光効率は
光励起による発光効率で評価できるが、Alq3 の光励
起による発光効率は5%程度と低いためEL発光効率を
制限する原因となっていた。
【0007】
【化1】
【0008】次に、九州大学の安達らが試作した2つの
素子(Appl.Phys.Lett.,56(9),
799(1990))について、動作機構およびその発
光効率が低い理由を説明する。
【0009】1例めの素子は、図11に示すように、基
板上にホール注入用のITO電極101、(C3)で示
されるTADからなる有機薄膜(以下TAD層という)
105、(C4)で示されるPPCPからなる有機薄膜
(以下PPCP層という)106、電子注入用のMg−
Ag電極104を積層したものである。TAD層105
はホール注入・輸送性であり、PPCP層106はキャ
リヤーの輸送・再結合・発光を担っている。PPCPの
光励起による発光効率は10%以上であり、Tangら
のAlq3 に比べると優れている。しかし、PPCP層
106はホール注入・輸送性であり、電子注入・輸送に
ついては不利である。このためMg−Ag電極104か
らPPCP層106へ注入される電子は少数であり、余
分に存在するホールが発光に関与しない電流として素子
に流れる結果、この素子の発光効率は0.1%程度と低
い。
【0010】2例めの素子は、図12に示すように、基
板上にホール注入用のITO電極101、TAD層10
5、(C5)で示されるBBOTからなる有機薄膜(以
下BBOT層という)107、電子注入用のMg−Ag
電極104を積層したものである。TAD層105はホ
ール注入・輸送性であり、BBOT層107は電子注入
・輸送性である。Mg−Ag電極104からBBOT層
107へ注入された電子はBBOT層107中を輸送さ
れ、BBOT/TAD界面のBBOT側に蓄積する。I
TO電極101からTAD層105へ注入されたホール
はTAD層105中を輸送され、TAD/BBOT界面
のTAD側に蓄積する。蓄積したホールも電子もこの界
面を越えることはできず、界面においてBBOTとTA
Dとの間で分子間再結合が起こる。この分子間再結合発
光(exciplex発光)の発光効率は数%以下と低
いため、結果的にこの素子の発光効率は0.1%程度と
低い。
【0011】
【化2】
【0012】以上のような従来の有機EL素子における
発光効率(量子収率)は、EL量子収率をηEL、電子お
よびホールの注入効率をηinj 、電子とホールの再結合
効率をηrec 、再結合により生成する励起状態からの光
子変換効率をηPL(これは光励起による発光量子収率で
評価できる)とすると、以下のように表される。
【0013】ηEL〜ηinj ×ηrec ×ηPL …(1) したがって、発光効率を向上させるためには、キャリヤ
ーの注入・輸送・再結合(ηinj ×ηrec )および発光
性(ηPL)の両方の性質に優れた材料が要求される。し
かし、現状ではこれらを満足する材料は見いだされてお
らず、その発光効率は低いレベルに止まっていた。
【0014】そこで、両キャリヤー注入・輸送性の分子
からなる層に、より高い発光効率を持つ分子をドーピン
グした素子を作製することが試みられている。例えば、
TangらはAlq3 層に発光性色素のDCMをドーピ
ングした素子を発表している(J.Appl.Phy
s.,65,3610(1989))。この素子は、図
13に示すように、基板上にホール注入用のITO電極
101、ジアミン層102、Alq3 に(C6)で示さ
れるDCMをドーピングした有機薄膜(以下(Alq3
+DCM)層という)108、電子注入用のMg−Ag
電極104を積層したものである。しかし、この素子の
ηELは2%程度(DCMをドーピングしない場合の2
倍)にすぎない。以下、この素子において、ηELを制限
している原因について具体的に説明する。
【0015】
【化3】
【0016】(Alq3 +DCM)層108のηPLはD
CM濃度に依存して変化し、これを最適値に設定すれば
20%程度すなわちドーピングしないときの4倍になる
が、この値はDMSO(ジメチルスルホキシド)中での
DCMのηPLが50%以上であることから期待されるほ
ど大きいものではない。この原因としてAlq3 とDC
Mとの極性の相違が考えられる。DCMのηPLは極性の
低い溶媒中では低いことが知られている。これは非極性
溶媒中では極性分子であるDCM同士の会合が促進さ
れ、DCMが孤立できないからである。同様にAlq3
は非極性分子であるため、DCMをドーピングしてもそ
れほど発光効率が上がらないと考えられる。また、(A
lq3 +DCM)層108のηPLがAlq3 単独層に比
べて4倍になっているにもかかわらず、ηELが2倍にし
かならない原因としてEL動作の影響が考えられる。す
なわち、EL動作時においては、高濃度の電子とホール
が存在する再結合領域に強電界がかかり、しかも発光に
関与しない再結合過程により温度が上昇する。このよう
な強電界条件・温度上昇によりηPLが低下すると考えら
れる。さらに、DCMのドーピングにより、Alq3
両キャリヤー注入性が失われるなどηinj ×ηrec が低
下した可能性もある。
【0017】次に、従来の有機EL素子の素子寿命に関
しては、全く発光が生じなくなるまでの時間が数百時間
程度である。寿命を制限する最も大きな原因は、有機薄
膜の結晶化により素子が短絡することであるといわれて
いる。従来の有機EL素子に用いられている材料のガラ
ス転移点は全て180℃以下で、ほとんどが100℃以
下であり、この温度以上になると瞬時にアモルファスか
ら結晶へ変化することが知られている(J.Phys.
Chem.,97(23),6240(1993))。
すなわち、上述したように素子の発光効率が低く発光に
関与しない電流によって熱が発生すると、有機薄膜の結
晶化が促進されて素子の寿命が制限される。したがっ
て、素子寿命を向上させるためには、有機薄膜の熱安定
性も重要な要素となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように有
機EL素子においては、キャリヤーの注入・輸送・再結
合が効率よくなされかつ励起状態からの発光効率が高い
という2つの条件を同時に満たす材料選択などが要求さ
れるが、従来このような最適な材料が選択されていない
ため発光効率の向上を達成することは困難であった。さ
らに、発光効率が低いことから発光に関与しない電流が
ジュール熱として消費され、この熱により有機薄膜の構
造変化が生じ、素子の寿命を制限していた。本発明はこ
のような問題を解決して、発光効率が高く、寿命が長い
有機EL素子を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明の有機E
L素子は、電子注入用電極とホール注入用電極との間に
有機薄膜を挟んだ構造を有し、該有機薄膜が、前記電子
注入用電極に隣接する電子注入層と、前記ホール注入用
電極に隣接するホール注入層と、これらの中間に設けら
れた電子注入性分子とホール注入性分子との分子対を含
む再結合領域と、再結合領域で生成した励起状態からの
エネルギー移動により発光する発光サイトとを具備した
ことを特徴とするものである。
【0020】本願第2の発明の有機EL素子は、電子注
入用電極とホール注入用電極との間に有機薄膜を挟んだ
構造を有し、該有機薄膜が、前記電子注入用電極に隣接
する電子注入層と、前記ホール注入用電極に隣接するホ
ール注入層と、これらの中間に設けられた再結合領域
と、前記電子注入層またはホール注入層中に含有され、
再結合領域で生成した励起状態からのエネルギー移動に
より発光する発光サイトとを具備したことを特徴とする
ものである。
【0021】以下、本発明をさらに詳細に説明する。電
子注入用電極とは、マイナスバイアスを印加した際に有
機薄膜に電子を注入するための電極であり、仕事関数の
小さい電極または合金が選ばれる。さらに電子注入用電
極には光を反射させる機能を併せ持たせるため、Al、
Mg−Agなどが用いられることが好ましい。ホール注
入用電極とは、プラスバイアスを印加した際に有機薄膜
にホールを注入するための電極であり、仕事関数が大き
い金属または合金が選ばれる。ホール注入用電極には、
例えば可視光を透過する性質を有するITO、SnO2
などが用いられる。
【0022】電子注入用電極とホール注入用電極との間
に挟まれる有機薄膜としては、厚さ1μm以下の電気的
な欠陥のないものが用いられる。有機薄膜の各層は、1
種類の分子で構成されていてもよいし、2種類以上の分
子の積層膜または混合膜でもよい。このうち、電子注入
層とは、2つの電極に挟まれた有機薄膜のうち、主に電
子を注入・輸送する役割を果たしている領域であり、電
子注入性分子からなる。電子注入性分子とは、その分子
を主な構成成分として薄膜を形成し、電子注入用の電極
を接合したときに電子を注入し得る分子のことである。
これは、電子注入用電極の仕事関数をEMe、有機分子が
薄膜において形成するバンド構造における伝導帯レベル
をEC としたとき、およその目安として、EC −EMe
1.0eVの関係を満たす材料である。また、ホール注
入層とは、2つの電極に挟まれた有機薄膜のうち、主に
ホールを注入・輸送する役割を果たしている領域であ
り、ホール注入性分子からなる。ホール注入性分子と
は、その分子を主な構成成分として薄膜を形成し、ホー
ル注入用電極を接合したときにホールを注入し得る分子
のことである。これは、ホール注入用電極の仕事関数を
Mh、有機分子が薄膜において形成するバンド構造にお
ける価電子帯レベルをEV としたとき、およその目安と
して、EMh−EV <1.0eVの関係を満たす材料であ
る。以上のような関係を満たしているかどうかは、変位
電流法を用いて確かめることができる。
【0023】再結合領域とは、電子とホールとが再結合
する領域であり、この領域に存在する分子または分子対
(再結合サイト)が電子とホールとの再結合により励起
状態になる。励起状態とは、可視光領域のエネルギーに
対応する電子励起状態を意味する。再結合領域は、電子
注入層とホール注入層との間で明確な界面を持った区別
できる再結合層として構成されていてもよいし、電子注
入層とホール注入層との接合界面において電子注入性分
子とホール注入性分子との分子対の形態で形成されてい
てもよい。
【0024】発光サイトとは、再結合領域における電子
とホールとの再結合により励起した再結合サイトからエ
ネルギー移動を受けて発光する分子または分子対を意味
する(以下発光サイトを単に発光性分子という場合があ
る)。ある分子が発光サイトとなるかどうかを判断する
には、ELスペクトルとその分子の光励起による発光ス
ペクトルを比較することが有効であり、両者が一致すれ
ば発光サイトであるということができる。
【0025】エネルギー移動とは、励起状態にある分子
または分子集合体(エネルギードナー)と他の基底状態
にある分子または分子集合体(エネルギーアクセプタ
ー)との間に働く双極子−双極子相互作用または多重極
子相互作用によって、励起エネルギーがドナーからアク
セプターへ移動する現象をいう。これらの相互作用は比
較的遠距離まで働き、ドナーとアクセプターとの重なり
(電子雲の重なり)を必要としない。その移動距離は、
相互作用半径Rによって定義され、一般にRは10nm
以下の範囲にある。
【0026】本発明に係る有機EL素子は、2つの電極
間に電圧が印加されて有機薄膜中へ電子とホールとが注
入され、再結合領域において電子とホールとが再結合す
ることによって再結合サイトが励起状態となり、その励
起エネルギーが発光サイトへエネルギー移動して発光す
るという機構で動作する。換言すれば、本発明の有機E
L素子は再結合までの過程を担う分子と発光の過程を担
う分子とが分離され、これらの2つ過程の間にエネルギ
ー移動が介在する、いわゆる機能分離型素子である。こ
のような機能分離型の有機EL素子の発光効率を上述し
た(1)式にならって表すと(2)式のようになる。こ
こで、励起状態の再結合サイトから発光サイトへのエネ
ルギー移動の効率をηETとする。
【0027】 ηEL〜ηinj ×ηrec ×ηET×ηPL …(2) 本発明の有機EL素子は機能分離型であるため、2つの
過程の効率を向上させる手段に関しても分離して考える
ことができる。以下、本発明の有機EL素子において、
それぞれの過程の効率を向上させる方法について原理的
に説明する。
【0028】まず、再結合までの過程、すなわち(η
inj ×ηrec )を向上させるためには、電子およびホー
ルが再結合領域へ効率よく注入され(ηinj が高い)、
再結合サイトが存在する層にバランスよく電子とホール
が存在し、電子とホールとが再結合サイトまで輸送され
て効率よく再結合する(ηrec が高い)ことが要求され
る。これらの条件は、再結合領域が両キャリヤー注入・
輸送性の点で十分な性質を示すことを意味する。
【0029】また、発光の過程の効率を向上させるため
には、エネルギー移動の効率ηETおよび発光サイトの発
光効率ηPLを向上させることが必要である。以下、ηET
を考慮しつつηPLを向上させる方法について説明する。
有機分子のηPLは、孤立状態すなわち気体状態や希薄溶
液では90%を超えるものも珍しくないが、アモルファ
ス薄膜にするとほとんどが30%未満に低下する。この
低下の原因としては、隣接する分子の相互作用が考えら
れる。分子の相互作用はそのエネルギーレベルが近いほ
ど大きい。すなわち、同種の分子同士の相互作用は大き
いが、異種の分子同士の相互作用であれば小さくするこ
とができる。したがって、周囲の分子に対して発光性分
子が疑似的な孤立状態となるようにドーピングすれば、
ηPLを向上させることができる。ドーピングの方法とし
ては、発光サイトを孤立分子として分散させてもよい
し、微結晶として分散させてもよい。微結晶として分散
させる場合には、その最大粒径を10nm以下とし、か
つ電気的な欠陥をなくすために周囲の領域がアモルファ
ス構造であることが好ましい。なお、再結合サイトと発
光サイトとの距離は、10nm以下であることが好まし
い。これは、再結合サイトと発光サイトとの距離が大き
くなると、エネルギー移動の効率ηETが指数関数的に減
少するからである。また、発光サイトを含有する層の再
結合領域からの距離が10nm以内の範囲内での発光性
分子の濃度は0.5〜5mol%であることが望まし
い。これよりも濃度が低いと、再結合サイトから発光サ
イトへのエネルギー移動の効率が下がるためηETが低下
する。また、これよりも濃度が高いと、発光サイトを孤
立させることができないためηPLが低下する。上記の範
囲の濃度であれば、(ηET×ηPL)ひいてはこれに比例
するηELが極大値をもつので好ましい。
【0030】以下、本発明において採用された、有機E
L素子の発光効率を向上させるための具体的な手段につ
いてより詳細に説明する。まず、本願第1の発明の有機
EL素子について説明する。本願第1の発明は、再結合
領域を電子注入性分子とホール注入性分子との分子対で
構成することにより両キャリヤー注入・輸送・再結合の
効率を高め、一方発光性分子をドーピングすることによ
り光励起による発光効率を高めて、有機EL素子の発光
効率を全体的に向上させるものである。この場合、再結
合領域は電子注入性分子とホール性注入分子との混合物
からなる明確に区別できる再結合層でもよいし、電子注
入層とホール注入層との接合界面における分子対の形態
でもよい。なお、再結合領域において、電子注入性分子
は電子注入層を構成する分子と同じ分子であってもよい
し異なる分子であってもよく、同様にホール注入性分子
はホール注入層を構成する分子と同じ分子であってもよ
いし異なる分子であってもよい。
【0031】このような再結合領域キャリヤー注入特性
に関しては、電子注入性の強さは電子注入性分子の単独
膜の伝導帯レベルEC (A)、ホール注入性の強さはホ
ール注入性分子の単独膜の価電子帯レベルEV (D)を
反映する。
【0032】本願第1の発明において、電子とホールが
再結合して生成される励起状態は、電子注入性分子とホ
ール注入性分子との分子対からなるエキサイプレックス
である。エキサイプレックスとは、基底状態では電子的
な相互作用を持たず解離性である2種類の分子が、電子
注入性の強い分子がマイナスの電荷を帯び、ホール注入
性の強い分子がプラスの電荷を帯びてゆるく結合した錯
体である。エキサイプレックスは、光励起によっても、
またEL素子のように電流を注入した結果としても生成
し得る。光励起によって生成する場合には、電子注入性
分子(A)を選択的に光励起した場合にはAの励起状態
からの電子移動の結果として、ホール注入性分子(D)
を選択的に光励起した場合にはDの励起状態からのホー
ル移動の結果として、エキサイプレックスが生成する。
EL素子においては、電子注入性分子(A)とホール注
入性分子(D)との界面において、Aのマイナスイオン
とDのプラスイオンが衝突した結果としてエキサイプレ
ックスが生成する。このとき、電子注入性分子(A)と
ホール注入性分子(D)とのキャリヤーに対しブロッキ
ング性を持つ接合が形成されて接合界面にキャリヤーが
蓄積されるので、キャリヤーの再結合効率が高められ
る。
【0033】エキサイプレックスの発光波長は、EV
(D)とEC (A)のエネルギー差を反映する。すなわ
ち、エキサイプレックスからの発光波長のエネルギーを
hνとすると、hν〜EV −EC −δ(ここで、δはス
トークスシフト)となる。よって、所望の発光波長が決
まれば、所望の電子注入性、ホール注入性を加味するこ
とにより、分子の組み合わせがある程度決まる。
【0034】本願第1の発明においては、エキサイプレ
ックスから発光サイトへのエネルギー移動により発光を
取り出す。エネルギー移動は、常にエネルギーの大きい
状態から小さい状態へ向かうので、エネルギー移動の結
果得られる発光のエネルギーは、常にエキサイプレック
スからの発光のエネルギーより小さくなる。したがっ
て、本願第1の発明の有機EL素子について発光波長を
設計しようとする場合、所望の発光のエネルギーよりも
大きなエネルギーのエキサイプレックスを生成するよう
なAとDを選択する。
【0035】以下、本願第1の発明の有機EL素子に用
いられる具体的な材料について説明する。まず、適当な
電子注入性分子(A)およびホール注入性分子(D)を
選択することによって、両キャリヤー注入特性すなわち
再結合領域の価電子帯レベル(EV )および伝導帯レベ
ル(EC )、ならびにエキサイプレックスの発光波長を
最適に設計することができる。また、両者の混合比率に
よって、両キャリヤー輸送特性、すなわち電子移動度μ
e とホール移動度μh を最適化することができる。以
下、本発明に用いられる電子注入性分子(A)とホール
注入性分子(D)をより具体的に例示する。
【0036】電子注入性分子を、電子注入性の強い順す
なわち薄膜状態において形成されるバンド構造における
伝導帯レベルの真空準位からの差(EC )が大きい順に
以下に示す。これらは、ペンタセンテトロン(A1)、
ジフェニルナフタレンテトラカルボキシイミド(A
2)、アロキサジン(A3)、ペリレンテトラカルボキ
シイミド(A4)、p−ビニルシアノアルキルエステル
(A5)、シアヌイック酸トリフェニルイミド(A
6)、N−フェニルナフタレンジカルボキシイミド(A
7)、ピペロナールビニルシアノアルキルエステル(A
8)、PY(A9)、ジフェニルオキサジアゾール(A
10)、ベンズオキサゾール(A11)、ジフェニルオ
キサゾール(A12)、ヘキサフェニルベンゼン(A1
3)である。
【0037】
【化4】
【0038】
【化5】
【0039】
【化6】
【0040】ホール注入性分子を、ホール注入性の弱い
順すなわち薄膜状態において形成されるバンド構造にお
ける価電子帯レベルの真空準位からの差(EV )が大き
い順に以下に示す。これらは、TPCP(D1)、トリ
フェニルメタン(D2)、テトラフェニルエチレン(D
3)、トリフェニルアミン(D4)、ジアルキルフェニ
ルアミン(D5)、キナクリドン(D6)である。
【0041】
【化7】
【0042】
【化8】
【0043】以上では基本的な骨格のみを例示したが、
これらの基本骨格の2量体や3量体、またはこれらの基
本骨格から選択される2種以上の基本骨格を組み合わせ
たものを用いることもできる。
【0044】次に、電子注入性分子(A)とホール注入
性分子(D)との混合物からなる再結合層におけるAと
Dとの混合比について説明する。この混合比により、電
子移動度μe およびホール移動度μh を制御でき、ひい
てはηrec を向上できる。一般的には、再結合層の電子
移動度、ホール移動度は桁として同程度となるように設
計される。しかし、ホール移動度の大きい材料は多い
が、電子移動度の大きい材料は少ない。このため、Aと
Dとを等量ずつ混合した場合、μh はμe に比べ1〜2
桁大きい値となる場合がある。この場合、μh とμe
同程度にするためには、Dのモル濃度を少なくする、具
体的にはDのモル濃度を5〜30%にすることが有効で
ある。
【0045】また、効率を向上させるために、DとAと
の組み合わせや素子構造を適宜設計することにより、桁
としては同じ範囲を保ちつつ、μh >μe やμh <μe
となるよう微調整することもできる。例えば、再結合層
の電子注入性の強さがホール注入性の強さに比べて弱い
とき、すなわちEMe−EC (A)>EMh−EV (D)の
とき、再結合層へのホール注入量が電子注入量に比べて
多くなる。この場合、μh <μe に設定して素子動作時
における再結合層でのホールの滞在時間を長くすること
が有効である。同様に、再結合層のホール注入性の強さ
が電子注入性の強さに比べて弱いとき、すなわちEMe
C (A)>EMh−EV (D)のとき、再結合層におけ
る電子注入量がホール注入量に比べて多くなる。この場
合、μh>μe として、素子動作時における再結合層で
の電子の滞在時間を長くすることが有効である。
【0046】また、有機薄膜間の接合状態がキャリヤー
の閉じ込めにとっては不利である場合にも、μe および
μh を調節することによりキャリヤーの閉じ込めを実現
できる。具体的には、ポリマー中にDとAとを分散させ
て、μh およびμe の両方を小さくする。このようにし
て、キャリヤー注入層におけるμe 、μh に比べて、再
結合層のμe 、μh を小さくすることができる。ただ
し、この場合、ポリマーに対するDとAの含有量の和は
10mol%以上であることが好ましい。使用できるポ
リマーとしては、ポリスチレン、ポリ(p−t−ブチル
スチレン)、ポリ(ビニルカルバゾール)、ポリ(ビニ
ルトルエン)、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ
(アクリロニトリル)共重合体、ポリ(酢酸ビニル)、
および縮合重合体、例えばポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリイミドおよびポリスルホンなどがある。ま
た、キャリヤー注入層において所定の分散量でDやAを
ポリマー中へ分散させれば、電子注入層とホール注入層
との接合界面で分子対が形成されて再結合領域となる場
合についても、上述したように再結合層でAとDとの混
合比を調整したときと同様の制御を行うことができる。
【0047】本願第1の発明においては、エキサイプレ
ックス発光が仮に生じた場合、所望の発光波長より短波
長の発光波長が得られるようなAとDの組み合わせを選
択する。以下、電子注入性分子(A)とホール注入性分
子(D)との組み合わせで得られるエキサイプレックス
発光波長を表1に例示する。
【0048】
【表1】
【0049】
【化9】
【0050】
【化10】
【0051】本願第1の発明において、発光サイトとな
る分子としては、孤立状態(希薄状態)または微結晶状
態でηPLが高いものが選ばれる。具体的には、再結合領
域で生成するエキサイプレックスのηPLよりも高いηPL
を有する発光性分子が用いられ、孤立状態または微結晶
状態でのηPLが20%以上、さらには50%以上である
ことが好ましい。このような分子としては、「化11」
〜「化16」に示すような芳香族系の分子、シンチレー
タ用分子、レーザー色素などがある。すなわち、ルブレ
ン(L1)、フルオレン誘導体(L2)、ペリレン(L
3)、9,10−ジメチルアントラセン(L4)、9,
10−ビス(フェニルエチニル)アントラセン(L
5)、2,5−ジフェニルフラン(PPF,L6)、
2,5−ジフェニルオキサゾール(PPO,L7)、2
−(1−ナフチル)−5−フェニルオキサゾール(α−
NPO,L8)、2−(4−ビフェニリル)オキサゾー
ル(BPO,L9)、2,5−ジ−(4−ビフェニリ
ル)オキサゾール(BBO,L10)、2,5−ジフェ
ニル−1,3,4−オキサジアゾール(PPD,L1
1)、2−(1−ナフチル)−5−フェニル−1,3,
4−オキサジアゾール(α−NPD,L12)、2−
(2−ナフチル)−5−フェニル−1,3,4−オキサ
ジアゾール(β−NPD,L13)、2−フェニル−5
−(4−ビフェニリル)−1,3,4−オキサジアゾー
ル(PBD,L14)、2,5−ジ−(4−ビフェニリ
ル)−1,3,4−オキサジアゾール(BBD,L1
5)、2,5−ジ−(1−ナフチル)−1,3,4−オ
キサジアゾール(α−NND,L16)、2,5−ジ−
(2−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(β
−NND,L17)、1,4−ビス−[2−(5−フェ
ニルオキサゾリル)]ベンゼン(POPOP,L1
8)、1,4−ビス−[2−(4−メチル−5−フェニ
ルオキサゾリル)]ベンゼン(ジメチルPOPOP,L
19)、ビス−(イソプロピルスチリル)ベンゼン(B
PSB,L20)、2,5−ビス−[5−t−ブチルベ
ンゾオキサゾリル(2)]チオフェン(BBOT,L2
1)、ジフェニルスチルベン(DPS,L22)、p−
ターフェニル(L23)、ヘキサフェニル(L24)、
ペンタフェニル(L25)、ジアルコキシポリフェニル
(L26)、9−アミノアクリドン(L27)、ローダ
ミンB(L28)、9,10−ジフェニルアントラセン
(L29)、アクリドン(L30)、オキサジン(L3
1)、DCM(L32)などが挙げられる。
【0052】
【化11】
【0053】
【化12】
【0054】
【化13】
【0055】
【化14】
【0056】
【化15】
【0057】
【化16】
【0058】発光性分子は発光波長、キャリヤー注入特
性、極性に留意して選択することが好ましい。所望の発
光波長を得るには、再結合領域におけるエキサイプレッ
クスのエネルギーよりも小さい光学バンドギャップを有
する発光性分子を選択する。注入特性に関しては、周囲
の分子(以下、ホストという)と発光サイトとで性質が
大きく異なると、ホストと発光サイトとの間のエキサイ
プレックス発光が生じ、発光サイトが本来有する高いη
PLを生かすことができなくなるおそれがある。これを避
けるためには、ホストおよび発光サイト(ドーパント)
の価電子帯レベルをそれぞれEV(Host) 、EV(dop)、ホ
ストおよび発光サイト(ドーパント)の伝導帯レベルを
それぞれEC(Host) 、EC(dop)とするとき、 EV(dop)−EV(Host) <0.6eV EC(Host) −EC(dop)<0.6eV の少なくともいずれか一方の関係を満たすことが好まし
い。また、発光サイトを含有する層と隣接する層との間
でのエキサイプレックス発光を避けるため、これらの界
面より0.5nm以内には発光性分子がドーピングされ
ないことが望ましい。さらに、ホストと発光サイトとの
極性に関しては、互いに近似している場合ほどηPLは高
くなるので好ましい。これは、ホストと発光サイトの極
性が大きく異なると、発光サイト同士の会合が促進され
るからである。
【0059】次に、本願第2の発明の有機EL素子につ
いて説明する。本願第2の発明は、再結合領域とは別の
電子注入層またはホール注入層中に、再結合領域で生成
した励起状態からのエネルギー移動により発光する発光
サイトを含有させたものである。このような構造の有機
EL素子では、以下に述べるように素子駆動の結果とし
て生じるおそれのある悪影響を回避できる。すなわち、
有機EL素子の動作時において、再結合領域では電子と
ホールとの再結合により、トリプレット励起状態(T)
とシングレット励起状態(S)とが、T:S=3:1の
割合で生成する。Tはスピン禁制のため、数μs〜数m
sの長い自然寿命を持ち、これより圧倒的に早い無輻射
失活過程によりほとんどが熱に変化する。この発熱によ
り、再結合領域の温度が上昇し、さらに無輻射過程の速
度を増大させるためηPLが低下する傾向がある。また、
再結合領域においては、電子およびホールが狭い領域に
多数存在するため、局所的に106 V/cm以上の大き
な電界強度が印加される結果、分子構造に歪みが生じ、
ηPLが減少する。本願第2の発明においては、発光サイ
トを再結合領域とは異なる層であるキャリヤー注入層に
含有させているので、局所的な温度上昇、大きな電場印
加を避けることができ、素子駆動時のηPLの低下を防ぐ
ことができる。
【0060】本願第2の発明においては、電子注入層に
用いられる電子注入性分子(A)、ホール注入層に用い
られるホール注入性分子(D)、および発光サイトとし
て用いられる発光性分子は、基本的には本願第1の発明
と同様のものが用いられる。一方、再結合領域を構成す
る分子または分子対としては特に限定されないが、EC
−EMe<1.0eVかつEMh−EV <1.0eVの関係
を満足する両キャリヤー注入性分子を用いることが好ま
しく、さらには(ηinj ×ηrec )の高いものを用いる
ことがより好ましい。ただし、発光性分子を電子注入
層、ホール注入層のいずれに含有させる場合にも、発光
サイトと周囲の分子(電子注入性分子またはホール注入
性分子)との間のエキサイプレックス発光が生じない材
料を選択することが好ましい。この場合にも、上述した
ように EV(dop)−EV(Host) <0.6eV EC(Host) −EC(dop)<0.6eV の少なくともいずれか一方の関係を満たすことが好まし
い。
【0061】また、再結合領域を構成する分子と発光性
分子とは、励起エネルギー移動が効率よく起こるような
組み合わせであることが好ましい。その程度は相互作用
半径Rで定義され、Rが大きいほど好ましい。この場
合、再結合領域を構成する分子(エネルギードナー)の
バンドギャップをEg (ED)、発光性分子(エネルギ
ーアクセプター)のバンドギャップをEg (EA)とす
るとき、 Eg (ED)≧Eg (EA) の関係が満足される必要がある。実際に材料を選定する
にあたっては、エネルギードナーのPL発光スペクトル
とエネルギーアクセプターの吸収スペクトルとが波長的
に重なっていることが条件となる。Rを大きくするため
には、その重なりの度合いが大きいこと、エネルギード
ナーのPL発光スペクトルの量子効率が高いこと、エネ
ルギーアクセプターの吸収スペクトルの吸光係数が大き
いことが望ましい。このような条件を満たせば、Rは
2.5〜10nmの十分な値となる。
【0062】本願第2の発明においては、発光性分子を
キャリヤー注入層にドーピングするので、再結合領域の
厚さを10nm以下とし、発光性分子を再結合領域から
10nm以内の範囲の界面近傍のキャリヤー注入層内に
ドーピングすることが好ましい。すなわち、全ての発光
性分子に対して10nm以内に再結合サイトが存在する
ことが好ましい。発光性分子の濃度は、本願第1の発明
と同様な理由により、再結合領域からの距離が10nm
以内の範囲内で0.5〜5mol%とすることが好まし
い。
【0063】なお、以上ではキャリヤー注入層に発光性
分子をドーピングする場合について説明したが、キャリ
ヤー注入層に高い発光性能を有する分子を用いれば、キ
ャリヤー注入層を構成する分子を発光サイトとして用い
ることができる。この場合も、発光サイトと再結合領域
の分子とは上述したようにEg (ED)≧Eg (EA)
の関係を満たす必要があるが、光学的な意味でのバンド
ギャップの条件を満たせばよいので、キャリヤー注入条
件も同時に満たすことは可能である。例えば、ホール注
入層を発光層としても用いる場合、ホール注入層のバン
ドギャップを再結合層より小さくするが、ホール注入層
が電子ブロッキング性を持つ程度にバンドギャップを設
定すれば、素子の性能を損なうことはない。また、キャ
リヤー注入層全体が発光サイトとなるので、再結合層の
厚さを10nm程度に設定すれば、相互作用半径内に存
在する分子数が多くなり、エネルギー移動効率を高める
ことができる。また、発光層を兼ねるキャリヤー注入層
を結晶構造とすれば、光子変換効率を向上させることが
でき、素子効率を向上させることができる。
【0064】さらに、本発明においては、再結合領域な
どを構成する分子として、8−キノリノール骨格が連結
基を介して2個以上結合した4座以上の多座配位子と、
1族原子の1価正イオン、2族原子の2価正イオン、3
族原子の3価正イオン、12族原子の2価正イオン、1
3族原子の3価正イオンおよび14族原子の4価正イオ
ンからなる群より選択される金属正イオンとの有機金属
錯体を用いることが好ましい。以下に示すように、この
ような有機金属錯体からなるアモルファス薄膜は、両キ
ャリヤー注入性を満足し、しかも高いηPLと良好な熱的
安定性を有する。
【0065】以下、上記の有機金属錯体についてより詳
細に説明する。8−キノリノールとは狭義には(I)式
で示される分子を指す。この分子はアルカリ性の溶媒に
おいては−OH基からプロトンが解離して(II)式に
示される構造となり、溶媒に金属のカチオンが存在する
とクーロン相互作用によりO- とN:とが配位して錯体
を形成する。
【0066】
【化17】
【0067】8−キノリノール骨格とは、前記(I),
(II)で示される8−キノリノール分子そのものに限
らず、その誘導体も含む。このような誘導体としては、
例えば3,4,5,6,7位のいずれかの炭素原子が窒
素原子に置換された8−ハイドロキシキナゾリン骨格;
(3,4),(4,5),(5,6),(6,7)位に
縮合環が結合した8−ハイドロキシキナルジン骨格など
も含まれる。また、3,4,5,6,7位の水素原子が
メチル基、エチル基、n−ブチル基、iso−ブチル
基、t−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、フッ素原
子、−CF3 基などで置換されたものも含まれる。これ
らの誘導体はいずれも2座配位子である。
【0068】本発明に係る有機金属錯体を構成する配位
子は、上記の8−キノリノール骨格が連結基を介して2
個以上結合したものである。この場合、2個以上の8−
キノリノール骨格は同一であってもよいし互いに異なっ
ていてもよい(以下、8−キノリノール骨格をqと略し
て表示する)。連結基としては、qに直接化学結合して
もqの発光性が失われないようなものが選ばれる。qが
2個の場合に用いられる連結基を「化18」に、qが3
個の場合に用いられる連結基を「化19」にそれぞれ示
す。なお、qが2個の場合には4座配位子となり、qが
3個の場合には6座配位子となる。また、適当な連結基
を用いることにより4個以上のqが結合した8座以上の
配位子も形成できる。
【0069】
【化18】
【0070】
【化19】
【0071】8−キノリノール骨格において連結基を結
合させる位置について述べる。1個のqあたり1個の連
結基を導入する場合、その導入位置は(I)または(I
I)式の2位または7位のいずれかであることが望まし
い。1個のqあたり2個以上の連結基を導入する場合、
そのうちの1個は(I)または(II)式における2位
または7位のいずれかであることが望ましい。
【0072】本発明における有機金属錯体を構成する中
心金属は、1族原子の1価正イオン、2族原子の2価正
イオン、3族原子の3価正イオン、12族原子の2価正
イオン、13族原子の3価正イオン、14族原子の4価
正イオンからなる群より選択される金属正イオンであ
る。これらのうちでも、Li+ ,Be2+,Mg2+,Al
3+,Ca2+,Sc2+,Co2+,Zn2+,Ga3+,S
2+,Y3+,Zr4+,Cd2+,In3+,Sn2+,B
2+,La3+が望ましい。
【0073】以上のようなqが2個以上結合した配位子
と中心金属とで構成される有機金属錯体において、1個
の中心金属あたりに配位するqの数は中心金属の価数に
よって決まる。すなわち、2価の正イオンであれば2
個、3価の正イオンであれば3個となり、いずれもqは
(II)の形で配位して電荷の中性が保たれる。1価の
正イオンに対しては2個のqが配位し、そのうち1つは
(I)、残りは(II)の形となる。
【0074】1個の配位子により電荷中性が保たれる錯
体では、2価の正イオンに対してqが2個結合した配位
子、3価の正イオンに対してqが3個結合した配位子、
4価の正イオンに対してqが4個結合した配位子を用い
る。この場合、おのおののqの酸素原子間の距離がすべ
て0.5nm未満となるように、連結基の種類、連結基
を導入する位置を選択する。
【0075】2個以上の配位子により電荷中性が保たれ
る錯体では、少なくとも1個の配位子が本発明に係るも
のであればよい。例えば、中心金属の原子価が3価の場
合、中心金属に対してqが2個結合された配位子と単独
のqからなる配位子(またはキノリノール骨格を持たな
い他の配位子)とが1個ずつ配位したものが挙げられ
る。この場合にも、qが2個結合したものは、おのおの
のqの酸素原子間の距離がすべて0.5nm未満となる
ように、連結基の種類、連結基を導入する位置を選択す
る。
【0076】金属イオンの価数より配位子を構成するq
の数が大きく場合、1個の配位子が2個以上の金属に配
位するブリッジ構造の錯体を形成することができる。例
えば、2価の中心金属に対してqが3個以上結合した配
位子を用いればブリッジ構造の錯体が得られる。また、
3価の中心金属に対してqが4個以上結合した配位子を
用いる場合も同様である。逆に、金属イオンの価数と配
位子を構成するqの数とが等しいかまたはqの数が少な
い場合にも、連結基の種類、連結基を導入する位置によ
ってはブリッジ構造の錯体を形成することができる。例
えば、2価の中心金属とqが2個結合した配位子とを用
いる場合、2個のqの酸素原子間の距離が0.5nmよ
り大きい場合には、ブリッジ構造の分子となる。中心金
属の原子価が3価以上のときも同様である。
【0077】本発明に係る有機金属錯体は、後述するよ
うに両キャリヤー注入性を満足し、励起状態からの発光
効率も高いので、有機EL素子において発光サイトへ励
起エネルギーを移動させる再結合層や、再結合発光層ま
たは再結合層における励起状態からのエネルギー移動に
より発光する発光サイトとしても用いることができる。
例えば、再結合発光層または発光サイトとして好ましく
用いられる錯体としては、「化20」に示すようなもの
がある。
【0078】
【化20】 また、再結合層に好ましく用いられる錯体としては、
「化21」に示すようなものがある。
【0079】
【化21】
【0080】本発明に係る有機金属錯体は、8−キノリ
ノールが有する良好な両キャリヤー注入性を維持しなが
ら、励起状態からの発光効率が向上し、熱的安定性にも
優れている。
【0081】まず、本発明に係る有機金属錯体からなる
有機薄膜において、励起状態からの発光効率ηPLが高い
理由について説明する。有機分子のηPLは、その発光再
結合過程の速度をkf 、非発光再結合過程の速度をki
とするとき、ηPL=kf /(kf +ki )で表される。
ここで、ki は分子の振動によって促進される。本発明
に係る有機金属錯体では、8−キノリノール骨格が連結
基を介して結合されているので、配位子の動きの自由度
が減少し分子振動が少ないので、ki が小さくなってη
PLが向上する。
【0082】また、8−キノリノールが3個配位した錯
体には、2つの幾何異性体(mer,fac)が存在す
ることが知られている。これらの異性体は相互に変換が
可能である(J.Mater.Chem.,1992,
2(7),767)。本発明者らは、幾何異性体のうち
facの方がmerに比べてηPLが高いことを見いだし
た。しかし、従来の有機EL素子においては両者の異性
体の混合物が用いられていたため、ηPLを十分に向上さ
せることはできなかった。一方、本発明では、配位子を
連結基を介して結合させることにより、facのみから
なりmerへ変化できない有機金属錯体を実現できるの
で、ηPLを著しく向上できる。例えば、(III)の構
造で中心金属がAlである有機金属錯体のηPLは、従来
のAlq3 で得られているηPLの最高値よりもさらに高
い値を示した。これは、配位子を連結基で結合すること
により、無輻射遷移の原因となっていた配位子の相対的
な配置の振動、またはAl−O、Al−Nの振動が抑制
されたためであると考えられる。
【0083】また、従来のAlq3 と本発明に係る(I
II)の構造の有機金属錯体とで発光ピーク波長および
半値幅を比較したところ、発光ピーク波長は530nm
から470nmへ短波長化し、半値幅も4000cm-1
から2700cm-1へ減少した。ピーク波長が短波長化
した原因は、分子内の振動が抑制され励起状態から基底
状態へ電子遷移するときに振動として消費されるエネル
ギーが少なくなったため、ストークスシフトが小さくな
ったことによると考えられる。半値幅が減少した原因
は、本発明の有機金属錯体では配位子の相対位置が揃っ
ているため、発光波長が狭い波長領域に収まるためであ
ると考えられる。
【0084】さらに、(V)のAl錯体に対して(II
I)のAl錯体を1〜5%ドーピングした有機薄膜は
(III)のAl錯体単独の有機薄膜よりもηPLが向上
し、同様に(VI)のZn錯体に対して(IV)のZn
錯体を1〜5%ドーピングした有機薄膜は(IV)のZ
n錯体単独の有機薄膜よりもηPLが向上することが見い
だされた。このような現象は、ドーピングされた錯体が
疑似的な孤立状態になるため、錯体同士の相互作用に基
づく無輻射遷移が抑制されたためであると考えられる。
【0085】次に、本発明に係る有機金属錯体からなる
有機薄膜の熱的安定性が向上する理由について説明す
る。有機薄膜の熱的安定性は、その材料のガラス転移点
Tg、すなわちガラス状態から結晶へと変化する温度で
評価される。ガラス転移点は、融解およびガラス転移に
伴うエントロピーの変化量が小さいほど高くなることが
知られている(J.Phys.Chem.,97(2
3),6240(1993))。融解およびガラス転移
に伴うエントロピーの変化量は、分子量が大きく、分子
の回転や振動の自由度が小さいほど、小さくなることが
知られている。本発明に係る有機金属錯体は、配位子を
連結基を介して結合することにより、分子量が大きくな
り、配位子の動きの自由度が減少したために、ガラス転
移点が上昇したと考えられる。例えば、従来のAlq3
のTgは175℃であるが、(III)のAl錯体、
(V)のAl錯体、(IV)のZn錯体、(VI)のZ
n錯体のガラス転移点はいずれも190℃以上である。
さらに、これらの錯体の5位の炭素原子を結合した構造
の錯体のガラス転移点は250℃以上である。
【0086】また、(V)のAl錯体および(VI)の
Zn錯体のηPLは従来のAlq3 およびZnq3 のそれ
と同等であるが、これらの錯体を用いて作製した素子に
おいて10mA/cm2 の電流を流すのに要する電圧は
従来の錯体を用いて作製した素子に比べ3V程度低いこ
とがわかった。以下、この原因について説明する。ま
ず、タイム・オブ・フライト(TOF)法によりこれら
の錯体からなる有機薄膜の電気伝導度を測定したとこ
ろ、Alq3 に比べて1桁程度高かった。また、変位電
流測定法によりこれらの錯体からなる有機薄膜の電子お
よびホールの注入しきい値電圧を測定したところ、Al
3 に比べて電子注入電圧、ホール注入電圧ともに2割
程度の減少がみられた。これは従来のAlq3 が種々の
異性体の混合物であるのに対し、本発明に係る有機金属
錯体を用いた場合には、最も電気伝導度が高くかつ両キ
ャリヤーの注入しきい値電圧が低い異性体からなる有機
薄膜が形成された結果であると考えられる。
【0087】さらに、EL素子の寿命を、低電圧駆動に
おける注入電流量および素子効率(ηEL)の変化として
測定した。従来のAlq3 を用いて作製した素子では、
駆動初期の数分の間に注入電流が急激に減少し、ηPL
減少した。これに対して、本発明に係る有機金属錯体を
用いて作製した素子では、いずれの錯体の場合でもこの
ような初期劣化は認められなかった。これは以下のよう
な理由によると考えられる。すなわち、従来の有機EL
素子においては、素子駆動時の熱の発生および有機薄膜
に105 V/cm以上の電界が印加されることにより大
きなダイポールを持つ異性体へ変化し、それらが印加さ
れる電圧の方向と反対方向に配向する。この結果、有機
薄膜に有効な電圧が印加されなくなって電流の注入量が
減少する。しかも、より大きなダイポールを持つ錯体か
らなる有機薄膜のηPLの値は低い。したがって、従来の
錯体を用いた有機薄膜では上述したような初期劣化が生
じる。これに対して、本発明に係る有機金属錯体を用い
た有機薄膜では、従来の有機薄膜のような異性化が生じ
ないため、初期劣化が生じないと考えられる。
【0088】なお、本発明に係る有機金属錯体は再結合
発光機能に加えて電子注入機能をも兼ね備えているの
で、上記の有機金属錯体からなる有機薄膜とホール注入
用の有機薄膜との積層体を構成要素とする有機EL素子
を作製することもできる。
【0089】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 以下のような方法により図1に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)1上に、スパッタ法によりシート
抵抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-6Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホー
ル注入層3を形成した。次に、(D7)で示されるジア
ミン(ホール注入性分子)、(A17)で示されるOX
D−7(電子注入性分子)および(L5)で示されるビ
ス(フェニルエチニル)アントラセン(発光性分子)を
1:1:0.01の割合で50nm蒸着して発光性分子
を含有する再結合層4を形成した。上記の割合の設定
は、おのおのの蒸着ボートを独立に温度設定して蒸着速
度をコントロールすることにより行った。次に、(A1
7)で示されるOXD−7(電子注入性分子)を0.1
〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着して電子注入層
5を形成した。これらの有機薄膜はいずれもアモルファ
ス構造であった。この上にEB蒸着法により膜厚100
nmのMg−Ag電極(電子注入用電極)6を形成し
た。
【0090】図2を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極6がマイナス、ITO電
極2がプラスとなるようにバイアス電圧を印加する。M
g−Ag電極6から注入された電子は電子注入層5中を
輸送され、さらに再結合層4中を輸送されるが、ホール
注入層3へは達しない。一方、ITO電極2から注入さ
れたホールはホール注入層3中を輸送され、さらに再結
合層4中を輸送されるが、電子注入層5へは達しない。
そして、再結合層4中においてOXD−7/ジアミン分
子間で電子とホールとの再結合が起こり、OXD−7/
ジアミンのエキサイプレックスが生成する。さらに、こ
のエキサイプレックスから発光性分子であるビス(フェ
ニルエチニル)アントラセンへエネルギー移動が起きる
結果、発光が生じる。
【0091】この素子について、ITO電極2がプラス
になるように電圧を印加すると、10Vで100mA/
cm2 の電流が流れ、青緑色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は480nmであり、ビス(フェニルエチニ
ル)アントラセンのPLピーク波長に一致した。このと
き発光輝度は5000cd/m2 であった。
【0092】実施例2〜5 表1に示す発光性分子を用い、実施例1と同様にして実
施例2〜5の有機EL素子を作製した。これらの素子に
ついて、ITO電極がプラスとなるように電圧を印加す
ると、10Vで100mA/cm2 の電流が流れ、緑色
〜赤色発光が得られた。発光ピーク波長は、それぞれの
発光性分子のPLピーク波長に一致した。また、400
0〜6000cd/m2 の発光輝度が得られた。これら
の結果を表2にまとめて示す。
【0093】
【表2】
【0094】
【化22】
【0095】比較例1 発光性分子をドーピングしなかった以外は実施例1〜5
と同様の条件で有機EL素子を作製した。この素子につ
いて、ITO電極がプラスになるように電圧を印加する
と、10Vで100mA/cm2 の電流が流れ、青色発
光が得られた。この発光のピーク波長は460nmであ
り、OXD−7/ジアミンのエキサイプレックス発光の
ピーク波長に一致した。また、発光輝度は500cd/
2 と低い値であった。
【0096】比較例2〜6 実施例1〜5と同様の条件で、電子注入層とホール注入
層との間に表2に示す発光性分子のみからなる発光層を
設けた有機EL素子を作製した。
【0097】これらの素子について、ITO電極がプラ
スになるように電圧を印加すると、20〜40Vで10
0mA/cm2 の電流が流れ、緑色〜赤色発光が得られ
た。このときの発光ピーク波長は、各発光性分子のPL
発光のピーク波長に一致した。しかし、発光輝度は8〜
1000cd/m2 と低い値であった。これらの結果を
表3にまとめて示す。
【0098】
【表3】
【0099】実施例6 以下のような方法により図3に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)1
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-6Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着し、引き
続きジアミンと(L1)で示されるルブレン(発光性分
子)とを1:0.01の割合で5nm蒸着して、次工程
で形成される再結合層との界面近傍に発光性分子を含有
するホール注入層13を形成した。上記の割合の設定
は、おのおのの蒸着ボートを独立に温度設定して蒸着速
度をコントロールすることにより行った。次に、(C
2)で示されるAlq3 (両キャリヤー注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で5nm蒸着して再結合
層14を形成した。さらに、(A16)で示されるOX
D−S1(電子注入性分子)を0.1〜0.2nm/s
の速度で50nm蒸着して電子注入層15を形成した。
これらの有機薄膜はいずれもアモルファス構造であっ
た。この上にEB蒸着法により膜厚100nmのMg−
Ag電極(電子注入用電極)16を形成した。
【0100】図3を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極16がマイナス、ITO
電極12がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極16から注入された電子は電子注入
層15中を輸送され、さらに電子注入層15/再結合層
14界面を越えて再結合層14へ注入されて輸送され
る。一方、ITO電極12から注入されたホールはホー
ル注入層13へ注入され、さらにホール注入層13/再
結合層14界面を越えて再結合層14へ注入されて輸送
される。そして、再結合層14中において電子とホール
との再結合が起こり、励起したAlq3 が生成する。さ
らに、励起したAlq3 から、再結合層14/ホール注
入層13界面近傍のホール注入層13中に存在するルブ
レンへエネルギー移動が起き、発光が生じる。
【0101】この素子について、ITO電極12がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、橙色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は560nmであり、ルブレンのPLピーク波
長に一致した。このとき発光輝度は5000cd/m2
であった。
【0102】実施例7 発光性分子として(L34)で示されるフェノキサジン
を用いた以外は実施例6と同様にして有機EL素子を作
製した。この素子について、ITO電極12がプラスに
なるように電圧を印加すると、10Vで100mA/c
2 の電流が流れ、赤色発光が生じた。その発光ピーク
波長は620nmであり、フェノキサジンのPLピーク
波長に一致した。このとき発光輝度は5000cd/m
2 であった。
【0103】
【化23】
【0104】実施例8 以下のような方法により図4に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)2
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-6Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホー
ル注入層23を形成した。次に、(C2)で示されるA
lq3 (両キャリヤー注入性分子)を0.1〜0.2n
m/sの速度で5nm蒸着して再結合層24を形成し
た。さらに、(A16)で示されるOXD−S1(電子
注入性分子)と(L32)で示されるDCM(発光性分
子)とを1:0.01の割合で5nm蒸着し、引き続き
OXD−S1を0.1〜0.2nm/sの速度で50n
m蒸着して再結合層24との界面近傍に発光性分子を含
有する電子注入層25を形成した。上記の割合の設定
は、おのおのの蒸着ボートを独立に温度設定して蒸着速
度をコントロールすることにより行った。これらの有機
薄膜はいずれもアモルファス構造であった。この上にE
B蒸着法により膜厚100nmのMg−Ag電極(電子
注入用電極)26を形成した。
【0105】図4を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極26がマイナス、ITO
電極22がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極26から注入された電子は電子注入
層25中を輸送され、さらに電子注入層25/再結合層
24界面を越えて再結合層24へ注入されて輸送され
る。一方、ITO電極22から注入されたホールはホー
ル注入層23へ注入され、さらにホール注入層23/再
結合層24界面を越えて再結合層24へ注入されて輸送
される。そして、再結合層24中において電子とホール
との再結合が起こり、励起したAlq3 が生成する。さ
らに、励起したAlq3 から、再結合層24/電子注入
層25界面近傍の電子注入層25中に存在するDCMへ
エネルギー移動が起き、発光が生じる。
【0106】この素子について、ITO電極22がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、赤色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は620nmであり、DCMのPLピーク波長
に一致した。このとき発光輝度は3000cd/m2
あった。
【0107】実施例9 以下のような方法により図5に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)3
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-8Torr、基板温度を50℃に設定し、
(L33)で示されるS150を0.01〜0.02n
m/sの速度で50nm蒸着してホール注入層33を形
成した。この条件下ではS150の結晶膜が形成され
た。次に、基板温度を室温に戻し、(D8)で示される
OXD−8(両キャリヤー注入性分子)を0.1〜0.
2nm/sの速度で5nm蒸着して再結合層34を形成
した。さらに、(A16)で示されるOXD−S1(電
子注入性分子)を0.1〜0.2nm/sの速度で50
nm蒸着して電子注入層35を形成した。上記の条件下
ではOXD−8、OXD−S1はアモルファス薄膜とな
った。この上にEB蒸着法により膜厚100nmのMg
−Ag電極(電子注入用電極)36を形成した。
【0108】図5を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極36がマイナス、ITO
電極32がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極36から注入された電子は電子注入
層35中を輸送され、さらに電子注入層35/再結合層
34界面を越えて再結合層34へ注入されて輸送され
る。一方、ITO電極32から注入されたホールはホー
ル注入層33へ注入され、さらにホール注入層33/再
結合層34界面を越えて再結合層34へ注入されて輸送
される。そして、再結合層34中において電子とホール
との再結合が起こり、励起したOXD−8が生成する。
さらに、励起したOXD−8から、ホール注入層33を
構成するS150結晶へエネルギー移動が起き、発光が
生じる。
【0109】この素子について、ITO電極32がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、緑色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は510nmであり、結晶構造のS150のP
Lピーク波長に一致した。このとき発光輝度は7000
cd/m2 であった。
【0110】実施例10 以下のような方法により図6に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)4
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-8Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホー
ル注入層43を形成した。次に、(C2)で示されるA
lq3 (両キャリヤー注入性分子)を0.1〜0.2n
m/sの速度で5nm蒸着して再結合層44を形成し
た。上記の条件下ではジアミン、Alq3 はアモルファ
ス薄膜となった。次に、基板温度を40℃に設定し、
(A18)で示されるジエチルアミノスチリルベンズオ
キサゾール(電子注入性分子)を0.01〜0.022
nm/sの速度で50nm蒸着して電子注入層45を形
成した。この条件下ではジエチルアミノスチリルベンズ
オキサゾールの結晶膜が形成された。この上にEB蒸着
法により膜厚100nmのMg−Ag電極(電子注入用
電極)46を形成した。
【0111】
【化24】
【0112】図6を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極46がマイナス、ITO
電極42がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極46から注入された電子は電子注入
層45中を輸送され、さらに電子注入層45/再結合層
44界面を越えて再結合層44へ注入されて輸送され
る。一方、ITO電極42から注入されたホールはホー
ル注入層43へ注入され、さらにホール注入層43/再
結合層44界面を越えて再結合層44へ注入されて輸送
される。そして、再結合層44中において電子とホール
との再結合が起こり、励起したAlq3 が生成する。さ
らに、励起したAlq3 から、電子注入層45を構成す
るジエチルアミノスチリルベンズオキサゾール結晶へエ
ネルギー移動が起き、発光が生じる。
【0113】この素子について、ITO電極42がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、緑色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は550nmであり、結晶構造のジエチルアミ
ノスチリルベンズオキサゾールのPLピーク波長に一致
した。このとき発光輝度は6000cd/m2 であっ
た。
【0114】比較例7 以下のような方法により図7に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)5
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-6Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホー
ル注入層53を形成した。次に、(C2)で示されるA
lq3 (両キャリヤー注入性分子)と(L1)で示され
るルブレン(発光性分子)を1:0.01の割合で10
nm蒸着し、発光性分子を含有する再結合層54を形成
した。上記の割合の設定は、おのおのの蒸着ボートを独
立に温度設定して蒸着速度をコントロールすることによ
り行った。次に、(A16)で示されるOXD−S1
(電子注入性分子)を0.1〜0.2nm/sの速度で
50nm蒸着して電子注入層55を形成した。これらの
有機薄膜はいずれもアモルファス構造であった。この上
にEB蒸着法により膜厚100nmのMg−Ag電極
(電子注入用電極)56を形成した。
【0115】図7を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極56がマイナス、ITO
電極52がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極56から注入された電子は電子注入
層55中を輸送され、さらに電子注入層55/再結合層
54界面を越えて再結合層54へ注入されて輸送され
る。一方、ITO電極52から注入されたホールはホー
ル注入層53へ注入され、さらにホール注入層53/再
結合層54界面を越えて再結合層54へ注入されて輸送
される。そして、再結合層54中において電子とホール
との再結合が起こり、励起したAlq3 が生成する。さ
らに、励起したAlq3 から再結合層54にドープされ
ているルブレンへエネルギー移動が起き、発光が生じ
る。
【0116】この素子について、ITO電極52がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、橙色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は560nmであり、ルブレンのPLピーク波
長に一致した。しかし、発光輝度は1500cd/m2
であった。
【0117】比較例8 発光性分子として(L34)で示されるフェノキサジン
を用いた以外は比較例7と同様にして有機EL素子を作
製した。この素子について、ITO電極がプラスになる
ように電圧を印加すると、10Vで100mA/cm2
の電流が流れた。しかし、発光色は明確ではなく、しか
も発光輝度は10cd/m2 以下であった。この素子で
ほとんど発光が生じなかった原因としては、発光性分子
であるフェノキサジンとその周囲に存在する両キャリヤ
ー注入性分子であるAlq3 とが分子間再結合を起こ
し、この分子間再結合が非発光性であったためであると
考えられる。
【0118】比較例9 発光性分子として(L32)で示されるDCMを用いた
以外は比較例7と同様にして有機EL素子を作製した。
この素子について、ITO電極がプラスになるように電
圧を印加すると、10Vで100mA/cm2 の電流が
流れ、赤色発光が生じた。その発光ピーク波長は620
nmであり、DCMのPLピーク波長に一致した。しか
し、発光輝度は1500cd/m2 と低い値であった。
【0119】比較例10 以下のような方法により図8に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)上に、スパッタ法によりシート抵
抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電極)6
2を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を用い、
真空度を10-6Torr、基板温度を室温に設定し、
(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)を
0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホー
ル注入層63を形成した。次に、(C2)で示されるA
lq3 (両キャリヤー注入性分子)を5nm蒸着し再結
合発光層64を形成した。次に、(A16)で示される
OXD−S1(電子注入性分子)を0.1〜0.2nm
/sの速度で50nm蒸着して電子注入層65を形成し
た。これらの有機薄膜はいずれもアモルファス構造であ
った。この上にEB蒸着法により膜厚100nmのMg
−Ag電極(電子注入用電極)66を形成した。
【0120】図8を参照してこの有機EL素子の動作機
構を説明する。Mg−Ag電極66がマイナス、ITO
電極62がプラスとなるようにバイアス電圧を印加す
る。Mg−Ag電極66から注入された電子は電子注入
層65中を輸送され、さらに電子注入層65/再結合発
光層64界面を越えて再結合発光層64へ注入されて輸
送される。一方、ITO電極62から注入されたホール
はホール注入層63へ注入され、さらにホール注入層6
3/再結合発光層64界面を越えて再結合発光層64へ
注入されて輸送される。そして、再結合発光層64中に
おいて電子とホールとの再結合が起こり、励起したAl
3 が生成し、励起状態のAlq3 から発光が生じる。
【0121】この素子について、ITO電極62がプラ
スになるように電圧を印加すると、10Vで100mA
/cm2 の電流が流れ、黄緑色発光が生じた。その発光
ピーク波長は540nmであり、Alq3 のPLピーク
波長に一致した。このとき発光輝度は2000cd/m
2 であった。
【0122】参照例1 以下のような方法により図9に示す有機EL素子を作製
した。まず、アルカリ成分を含まないガラス基板(HO
YA社製、NA40)71上に、スパッタ法によりシー
ト抵抗10Ω/cm2 のITO電極(ホール注入用電
極)72を200nm形成した。次に、真空蒸着装置を
用い、真空度を10-8Torr、基板温度を室温に設定
し、(D7)で示されるジアミン(ホール注入性分子)
を0.1〜0.2nm/sの速度で50nm蒸着してホ
ール注入層73を形成した。次に、「化25」で示され
るAlCHq3 を0.1〜0.2nm/sの速度で50
nm蒸着して発光層74を形成した。次に、(A16)
で示されるOXD−S1(電子注入性分子)を0.1〜
0.2nm/sの速度で50nm蒸着して電子注入層7
5を形成した。これらの有機膜はいずれもアモルファス
構造であった。この上にEB蒸着法により膜厚100n
mのMg−Ag電極(電子注入用電極)76を形成し
た。
【0123】
【化25】
【0124】この素子について、ITO電極72がプラ
スになるように電圧を印加すると、5Vで1mA/cm
2 の電流が流れ、青色発光が生じた。その発光ピーク波
長は470nmであり、AlCHq3 のPLピーク波長
に一致した。また、発光輝度は200cd/m2 であっ
た。この素子を5Vで定電圧駆動したとき、輝度が初期
値の1/2である100cd/m2 になるまでの時間は
1000時間、輝度が初期値の1/20である10cd
/m2 になるまでの時間は2000時間以上であった。
【0125】次に、「化26」で示されるAlsq3
用いて発光層を形成した以外は全く同様にして有機EL
素子を作製した。この素子について、ITO電極がプラ
スになるように電圧を印加すると、5Vで10mA/c
2 の電流が流れ、青色発光が生じた。その発光ピーク
波長は480nmであり、Alsq3 のPLピーク波長
に一致した。また、発光輝度は200cd/m2 であっ
た。この素子を5Vで定電圧駆動したとき、輝度が初期
値の1/2である100cd/m2 になるまでの時間は
1000時間、輝度が初期値の1/20である10cd
/m2 になるまでの時間は2000時間以上であった。
【0126】
【化26】
【0127】また、「化26」で示されるAlsq3
「化25」で示されるAlCHq3を5mol%ドーピ
ングした発光層を形成した以外は全く同様にして有機E
L素子を作製した。上記の割合の設定は、おのおのの蒸
着ボートを独立に温度設定して蒸着速度をコントロール
することにより行った。この素子について、ITO電極
がプラスになるように電圧を印加すると、3Vで1mA
/cm2 の電流が流れ、青色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は480nmであり、Alsq3 のPLピーク
波長に一致した。また、発光輝度は200cd/m2
あった。この素子を3Vで定電圧駆動したとき、輝度が
初期値の1/2である100cd/m2になるまでの時
間は2000時間以上であった。
【0128】さらに、「化27」で示されるAl2 sq
6 を用いて発光層を形成した以外は全く同様にして有機
EL素子を作製した。この素子について、ITO電極が
プラスになるように電圧を印加すると、5Vで10mA
/cm2 の電流が流れ、青色発光が生じた。その発光ピ
ーク波長は480nmであり、Al2 sq6 のPLピー
ク波長に一致した。また、発光輝度は200cd/m2
であった。この素子を5Vで定電圧駆動したとき、輝度
が初期値の1/2である100cd/m2 になるまでの
時間は1000時間、輝度が初期値の1/20である1
0cd/m2 になるまでの時間は2000時間以上であ
った。
【0129】
【化27】
【0130】一方比較のため、(C2)で示されるAl
3 を用いて発光層を形成した以外は全く同様にして有
機EL素子を作製した。この素子について、ITO電極
がプラスになるように電圧を印加すると、5Vで1mA
/cm2 の電流が流れたが、輝度は20cd/m2 にす
ぎなかった。8Vでは10mA/cm2 の電流が流れ、
緑色発光が生じた。その発光ピーク波長は530nmで
あり、Alq3 のPLピーク波長に一致した。また、輝
度は200cd/m2 であった。この素子を8Vで定電
圧駆動したとき、輝度が初期値の1/2である100c
d/m2 になるまでの時間は1000時間、輝度が初期
値の1/20である10cd/m2 になるまでの時間は
2000時間以上であった。
【0131】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば発
光効率が高く、寿命が長い有機EL素子を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における有機EL素子の断面
図。
【図2】本発明の実施例1における有機EL素子のエネ
ルギーバンド図。
【図3】本発明の実施例6における有機EL素子のエネ
ルギーバンド図。
【図4】本発明の実施例8における有機EL素子のエネ
ルギーバンド図。
【図5】本発明の実施例9における有機EL素子のエネ
ルギーバンド図。
【図6】本発明の実施例10における有機EL素子のエ
ネルギーバンド図。
【図7】本発明の比較例7における有機EL素子のエネ
ルギーバンド図。
【図8】本発明の比較例10における有機EL素子のエ
ネルギーバンド図。
【図9】本発明の参照例における有機EL素子の断面
図。
【図10】従来の有機EL素子のエネルギーバンド図。
【図11】従来の有機EL素子のエネルギーバンド図。
【図12】従来の有機EL素子のエネルギーバンド図。
【図13】従来の有機EL素子のエネルギーバンド図。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…ITO電極(ホール注入用電
極)、3…ホール注入層、4…発光性分子を含有する再
結合層、5…電子注入層、6…Mg−Ag電極(電子注
入用電極)、12…ITO電極、13…発光性分子を含
有するホール注入層、14…再結合層、15…電子注入
層、16…Mg−Ag電極、22…ITO電極、23…
ホール注入層、24…再結合層、25…発光性分子を含
有する電子注入層、26…Mg−Ag電極、32…IT
O電極、33…ホール注入層、34…再結合層、35…
電子注入層、36…Mg−Ag電極、42…ITO電
極、43…ホール注入層、44…再結合層、45…電子
注入層、46…Mg−Ag電極、52…ITO電極、5
3…ホール注入層、54…発光性分子を含有する再結合
層、55…電子注入層、56…Mg−Ag電極、62…
ITO電極、63…ホール注入層、64…再結合発光
層、65…電子注入層、66…Mg−Ag電極、71…
ガラス基板、72…ITO電極、73…ホール注入層、
74…発光層、75…電子注入層、76…Mg−Ag電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 隆 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子注入用電極とホール注入用電極との
    間に有機薄膜を挟んだ構造を有し、該有機薄膜が、前記
    電子注入用電極に隣接する電子注入層と、前記ホール注
    入用電極に隣接するホール注入層と、これらの中間に設
    けられた電子注入性分子とホール注入性分子との分子対
    を含む再結合領域と、再結合領域で生成した励起状態か
    らのエネルギー移動により発光する発光サイトとを具備
    したことを特徴とする有機EL素子。
  2. 【請求項2】 電子注入用電極とホール注入用電極との
    間に有機薄膜を挟んだ構造を有し、該有機薄膜が、前記
    電子注入用電極に隣接する電子注入層と、前記ホール注
    入用電極に隣接するホール注入層と、これらの中間に設
    けられた再結合領域と、前記電子注入層またはホール注
    入層中に含有され、再結合領域で生成した励起状態から
    のエネルギー移動により発光する発光サイトとを具備し
    たことを特徴とする有機EL素子。
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