JPH0878163A - 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶液塗布法を用いなくても安定な発光層を形
成できる新規な素子構造をもつ有機エレクトロルミネッ
センス素子の提供。 【構成】 一対の電極間に、異なる発光色を有する電子
輸送性発光層と正孔輸送性発光層とをキャリア再結合領
域制御層を挾んで積層した有機エレクトロルミネッセン
ス素子であって、素子からの発光スペクトルが可視光の
青色領域、緑色領域および赤色領域を含み、電子輸送性
発光層と正孔輸送性発光層の両方の発光が総合された発
光色が白色である有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面光源や表示素子に
利用される有機エレクトロルミネッセンス素子およびそ
の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光層が有機薄膜から構成される有機エ
レクトロルミネッセンス素子は低電圧駆動の大面積表示
素子を実現するものとして注目されている（例えば、図
６参照）。素子の高効率化にはキャリア輸送性の異なる
有機層を積層する素子構造が有効であり、正孔輸送層に
低分子芳香族アミン、電子輸送性発光層にアルミキレー
ト錯体を用いた素子が報告されている〔Ｃ．Ｗ．Ｔａｎ
ｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，ｐ．９１
３（１９８７）〕。この素子では１０Ｖ以下の印加電圧
で１０００ｃｄ／ｍ²の実用化に十分な高輝度を得てい
る。

【０００３】しかし、前述のような発光層が単一の材料
からなる有機エレクトロルミネッセンス素子では発光層
が単色の発光であり、二つ以上の異なる発光中心からの
発光を得ることはできない。

【０００４】この問題は発光層に発光層構成材料と異な
る発光色を有する色素を極微量（０．２〜０．５ｍｏｌ
％）部分的にドープすることによって解決できる。タン
グ（Ｔａｎｇ）らは前述の二層構造素子の発光層である
アルミキレート層を真空蒸着法によって形成する段階
で、赤色発光を示す色素を共蒸着することによってドー
プし、そのドープ位置およびドープ量を制御することに
よって、一つの素子からアルミキレートからの緑色及び
ドーパント色素の赤色の発光を得ることに成功している
〔Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６
５，ｐ．３６１０（１９８９）〕。しかしながら、ホス
ト材料であるアルミキレート錯体が緑色発光体であるこ
とから、より励起エネルギーレベルの高い青色発光はア
ルミキレート層を色素でドープすることでは得られず、
したがって白色発光も得られない。

【０００５】この問題を解決すべく、本発明者の１人は
青色発光を示す正孔輸送性のポリマーを発光層とし、こ
れに青色、緑色および赤色発光色素をドープすることに
より、白色発光を得るのに成功している〔Ｊ．Ｋｉｄ
ｏ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６４，ｐ．８１
５（１９９４）〕。この素子は図７に示すように、透明
ガラス基板１上に、ＩＴＯ電極（陽極）２、青色、緑色
および赤色の発光色素（青色の１，１，４，４−テトラ
フェニル−１，３−ブタジエン発光色素、緑色のクマリ
ン−６発光色素、および赤色のＤＣＭ１発光色素）をポ
リ（Ｎ−ビニルカルバゾール）層にドープして得られた
ポリマー発光層７、真空蒸着法により形成された１，
２，４−トリアゾール誘導体よりなる正孔ブロック層
３″、アルミキレートよりなる低分子電子輸送層５およ
び陰極６より構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】素子の各層の形成手段
としては、真空蒸着法、溶液塗布法（ディップコーティ
ング）、あるいは両者の併用などが存在するが、溶液塗
布法を用いると発光層への不純物の混入や発光層表面へ
の大気中のガス分子の吸着などが発生し、素子の劣化原
因となる。前記文献の素子構造では、一つの層に青色、
緑色、赤色の発光色素を存在させて、この合成光により
白色発光を得なければならないため、１つのホスト材料
に最低２つの色素をドーピングしなければならず、この
３成分は同時に真空蒸着させることは技術的に非常に困
難であり、安定な三成分系発光層を形成することができ
ない。そのため前記文献の素子を作製するにあたって
は、問題はあるものの溶液塗布法を採用せざるを得なか
ったのである。そこで、本発明の目的は、溶液塗布法を
用いなくても安定な発光層を形成できる新規な素子構造
をもつ有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する点
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、溶
液塗布法を用いないで製造できるように、正孔輸送層と
電子輸送層の間にキャリア再結合領域制御層を挿入した
構造を有することを特徴としている。そして、この素子
構造において、発光が正孔輸送層と電子輸送層の両方か
ら得られ、可視光領域を広くカバーする白色発光を高い
発光効率、発光輝度で得るのに大いに有効であることを
見いだし本発明を完成するにいたった。

【０００８】本発明の第一は、一対の電極間に、異なる
発光色を有する電子輸送性発光層と正孔輸送性発光層と
をキャリア再結合領域制御層を挾んで積層した有機エレ
クトロルミネッセンス素子であって、素子からの発光ス
ペクトルが可視光の青色領域、緑色領域および赤色領域
を含み、それが総合された発光色は白色である有機エレ
クトロルミネッセンス素子に関する。

【０００９】本発明の第二は、基板上に電極、正孔輸送
性発光層、キャリア再結合領域制御層、電子輸送性発光
層および陰極をいずれも真空蒸着法および／またはスパ
ッタリング法により順次形成することを特徴とする請求
項１、２または３記載の有機エレクトロルミネッセンス
素子の製法に関する。各層をすべて真空蒸着あるいはス
パッタリングで行うこともできるが、各層毎に真空蒸着
にしたり、スパッタリングにしたりすることもできる。
図１のａに示すような一般的な有機エレクトロルミネッ
センス素子では陽極すなわち正孔注入電極（透明陽極）
２から正孔が有機層（正孔輸送層）２へ注入され、陰極
６すなわち電子注入電極（陰極）６から電子が有機層
（電子輸送性発光層）５へ注入される。電子輸送性発光
層５′を発光層として機能し、正孔輸送層３を陽極２と
電子輸送性発光層５′の間に挿入した二層型素子である
場合、図１に示したように、陽極２から注入された正孔
は正孔輸送層３を通り、また陰極６から注入された電子
は電子輸送性発光層５′を通り、いくらか正孔輸送性も
有する発光層５′中の界面付近で両キャリアは再結合す
る。この場合、生じた励起子は約２００Å拡散した後、
発光に至る。

【００１０】本発明においては、正孔輸送性発光層３′
と電子輸送性発光層５′の間にキャリア再結合領域制御
層４として電子輸送性のキャリア再結合制御層４を挿入
することにより、電子輸送性発光層５′への正孔の注入
量を制限し、キャリア再結合を電子輸送性発光層５′に
限らず正孔輸送性発光層３′中でも行わせるものであ
る。

【００１１】図２に示したように、電子輸送性かつ高い
励起エネルギー準位を有する材料をキャリア再結合領域
制御層４として正孔輸送層３と電子輸送性発光層５′間
に挿入し、挿入したキャリア再結合領域制御層４の膜厚
を変化させることによって、キャリアの再結合領域（＋
−表示部分）を電子輸送性発光層５′中（図２ａ）から
正孔輸送性発光層３′中（図２ｃ）へと自由に制御する
ことができる。すなわち、電子輸送性が高く、正孔輸送
性の低い材料をキャリア再結合領域制御層４として電子
輸送性発光層５′と正孔輸送性発光層３′の間に挿入し
た場合、キャリア再結合領域制御層４を厚くすると（図
２ｃ）、この層を通して正孔輸送が行われず、キャリア
の再結合は正孔輸送性発光層３′中のみで起こり、電子
輸送性発光層５′では発光しないケースが発生する。一
方、キャリア再結合領域制御層４が薄すぎる（図２ａ）
と、正孔はすべて電子輸送性発光層５′まで輸送されて
しまい、正孔輸送性発光層３′では発光しない場合が生
ずる。これを適切な厚さにする（図２ｂ）と、ある程度
正孔も輸送されるようになり、キャリアの再結合が正孔
輸送性発光層３′と電子輸送性発光層５′の両方で起こ
るようにすることができる。

【００１２】したがって、適切な膜厚のキャリア再結合
領域制御層４を電子輸送性発光層５′と正孔輸送性発光
層３′間に挿入することにより、電子輸送性発光層と正
孔輸送性発光層からの発光を得ることができる（図２
ｂ）。そして、素子からの発光は電子輸送性発光層から
の発光と正孔輸送性発光層からの発光の総和となり、発
光スペクトルは幅の広いものとなる。ここで、素子から
の発光が可視光領域の光を部分的に欠き、白色でない場
合、その欠いた部分に発光を有する色素を、電子輸送性
発光層あるいは正孔輸送性発光層の一部に、第三の発光
中心としてドープすると、電子輸送性発光層中あるいは
正孔輸送性発光層中で生成した励起子の拡散、あるいは
キャリアのトラップによって、ドープした色素も励起さ
れ発光する。

【００１３】よって、電子輸送層と正孔輸送層からの発
光の総和が、白色でない場合も、ドーパント色素を電子
輸送性発光層あるいは正孔輸送性発光層中にドープして
加色することにより、可視光領域を広くカバーする白色
発光となる。この場合、同様の効果は電子輸送性発光層
あるいは正孔輸送性発光層を発光色の異なる二種類の材
料の積層型としても得られる。以上のように、本発明
は、前述の層構成を採用することにより製造工程中に溶
液塗布工程を全く含まないで白色発光有機エレクトロル
ミネッセンス素子を作製することができる。

【００１４】正孔輸送性発光層を構成するホスト材料と
しては、正孔輸送性と蛍光性を有しておれば低分子に限
定されず、真空蒸着あるいはスパッタリングが可能な高
分子でも使用できる。前者の低分子材料としては、下記
の一般式（１）

【化１】 （式中、Ｒ¹〜Ｒ⁶は同一でも異なっていてもよく、水
素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコ
キシ基、アミノ基等を示す）で表される芳香族アミン及
びその誘導体が挙げられる。

【００１５】また、下記の一般式（２）

【化２】 （式中、Ｒ⁷とＲ⁹は同一でも異なっていてもよく、水
素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコ
キシ基、フェニル基を示し、Ｒ⁸は、

【化３】 を示す）で示される化合物、

【００１６】下記の一般式（３）

【化４】 （式中、Ｒ¹⁰は炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基
を示し、Ｒ¹¹は、

【化５】 を示す）で示される化合物、

【００１７】または一般式（４）

【化６】 （上記式中、Ｒ¹²は置換基を有してもよいアリール基で
あり、Ｒ¹³は炭素数１〜６のアルキル基またはアルコキ
シ基である）で示される化合物が挙げられる。

【００１８】ここでアリール基としては、フェニル基、
ナフチル基、ビフェニル基、アントラニル基等が挙げら
れ、置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
数１〜６のアルコキシ基、ハロゲン等が挙げられる。

【００１９】また、後者の高分子材料としては、ポリ
（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリフェニレンビニレン
及びその誘導体、およびトリフェニルアミン基を主鎖ま
たは側鎖に有するポリマー等があげられる。

【００２０】前記正孔輸送層の膜厚は特に限定されない
が、十分な発光輝度を得るため３００〜１０００Å程度
が好ましい。

【００２１】キャリア再結合領域制御層を構成する材料
としては、ホール輸送性が低く、高い電子輸送性と高い
励起エネルギーレベル、すなわち青色もしくは青色より
短波長側に発光スペクトルを有する一般式（５）

【化７】 （上記式中、Ｒ¹⁴，Ｒ¹⁵，Ｒ¹⁶は置換基を有してもよい
アリール基で、それぞれ同一でも異なっていてもよい）
で表される１，２，４−トリアゾール誘導体である。こ
こでアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビ
フェニル基、アントラニル基等が挙げられ、置換基とし
ては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアル
コキシ基、シアノ基等が挙げられる。

【００２２】特に、下記式の

【化８】 ３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニ
ル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，
２，４−トリアゾール（以下「ＴＡＺ」という）が好適
に使用される。

【００２３】また、下記一般式（６）

【化９】 （上記式中、Ｒ¹⁷，Ｒ¹⁸は置換基を有してもよいアリー
ル基で、それぞれ同一でも異なっていてもよい）で表さ
れる１，３，４−オキサジアゾール誘導体を用いること
ができる。ここでアリール基としては、フェニル基、ナ
フチル基、ビフェニル基、アントラニル基等が挙げら
れ、置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
数１〜６のアルコキシ基、シアノ基等が挙げられる。

【００２４】具体的には下記式の材料が挙げられる。

【化１０】

【００２５】前記キャリア再結合領域制御層の膜厚は特
に限定されないが、膜厚が厚すぎるとホールブロック性
が高すぎ、ホール輸送層からの発光となり、膜厚が薄す
ぎるとホールブロック性が低すぎ、電子輸送層からの発
光となる〔Ｊ．Ｋｉｄｏ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，３２，ｐ．Ｌ９１７（１９９３）〕。したがっ
てホール輸送層と電子輸送層の両方から発光を得るため
には２０〜２００Å程度が好ましい。

【００２６】電子輸送性発光層を構成するホスト材料と
しては電子輸送性で固体状態で強い蛍光性を有する化合
物が使用できる。

【００２７】たとえば、下記の一般式（７）

【化１１】 （上記式中、Ｒ²⁰，Ｒ²¹は水素原子あるいは炭素数１〜
６のアルキル基であり、それぞれ同一でも異なっていて
もよく、ｎは１〜３の整数で、Ｍは金属イオンを示す）
で表される８−キノリノラトあるいはその誘導体を配位
子に有する金属錯体、下記一般式（８）

【化１２】 （上記式中、ｎは１〜３の整数で、Ｍは金属イオンを示
す）で表される１０−ベンゾキノリノラトを配位子に有
する金属錯体、

【００２８】下記一般式（９）

【化１３】 （式中、Ｒ¹⁹は置換基を有してもよいアリーレン基を示
し、Ｍは金属イオンを示し、ｎは１〜３の整数である）
で表される金属錯体が挙げられる。ここでアリーレン基
としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ
る。また、置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基
が挙げられる。

【００２９】さらに、次の一般式（１０）、（１１）

【化１４】 で表される１，３，４−オキサジアゾール誘導体（式中
Ｒ²²，Ｒ²⁴，Ｒ²⁵，Ｒ²⁶，Ｒ²⁷は同一でも異なっていて
もよく置換基を有してもよいアリール基、Ｒ²³は置換基
を有してもよいアリーレン基を示す）。ここでアリール
基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、
アントラニル基等が挙げられ、アリーレン基としては、
フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アント
ラセニレン基、ペリレニレン基等が挙げられる。また、
置換基としては、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１
〜６のアルコキシ基、シアノ基等が挙げられる。

【００３０】一般式（１０）、（１１）で示される化合
物の具体例を挙げると、

【化１５】 などがある。

【００３１】また、一般式（１２）

【化１６】 （式中、Ｒ²⁸，Ｒ²⁹は同一でも異なってもよく、水素原
子あるいは炭素数１〜４のアルキル基）で示される化合
物も安定な薄膜を形成し、強い蛍光を発するので有効で
ある。

【００３２】また、電子輸送性発光層を構成する化合物
として各種ペリレン誘導体を使用することができ、とく
に下記に挙げるペリレン誘導体が好ましい。

【化１７】 上記電子輸送層の膜厚は特に限定されないが、十分な発
光輝度を得るため５０〜１０００Å程度が好ましい。

【００３３】本発明は、電子輸送性発光層と正孔輸送性
発光層の最低２つの層の発光を総合して白色光を得るも
のであり、必要に応じて電子輸送性発光層が複数層より
形成されていたり、正孔輸送性発光層が複数層より形成
されていたり、さらには、両層のいずれもが複数層によ
り形成されており、各層の発光色の総合により白色光を
得るものである。各層は、ホスト材料のみで形成するこ
とにより、総合色が白色光となれば、それでよいが、充
分な白色光が得られない場合にはドーピング用色素をホ
スト材料と同時に真空蒸着によるドーピングを行って白
色光を調整することができる。電子輸送性発光層や正孔
輸送性発光層にドーピングする色素としては、固体状態
で強い蛍光を示す種々のレーザー用色素が使用でき、た
とえばクマリン誘導体、アクリジン染料、シアニン染
料、キナクリドン誘導体、アクリジン染料等が挙げら
れ、代表的なものとしては、下記式群の化合物が挙げら
れる。

【化１８】

【００３４】上記ドーパント色素のドープ濃度はあまり
高すぎると濃度消光により、発光強度が低下するので、
０．１ｍｏｌ％〜２％程度が望ましい。また、電子輸送
層中のドープ位置は電子輸送層の一部でも全体でもよ
い。また、ドープする色素も一種類に限らず二種類以上
の色素を使用してもよい。本発明で用いられる材料は低
分子、高分子に限定されず、この発光層を含む構成する
各層の膜厚についても、本発明においては特に限定され
ない。

【００３５】本発明において、面状に発光を取り出す場
合には、陽極側あるいは陰極側の少なくとも一方が透明
あるいは半透明である必要がある。通常は、ガラス基板
や石英基板のような透明基板上にＩＴＯよりなる透明電
極を設けたものを使用するが、ＩＴＯ以外の透明または
半透明の電極であっても使用可能である。たとえば、ガ
ラス基板上のＩＴＯ薄膜上にさらにＬｉなどの仕事関数
の小さい金属薄膜を設けた電極とし、他方の電極に金な
どの仕事関数の大きい金属薄膜を用いることもできる。

【００３６】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。

【００３７】実施例１ 図３は本発明の実施例１の断面図である。１はガラス基
板で２のシート抵抗１５Ω／□のＩＴＯ（インジウム−
チン−オキサイド）がコートされている。その上に正孔
輸送性かつ青紫領域（４１０−４２０ｎｍ）に発光ピー
クを有する下記式で表されるＮ，Ｎ′−ビス（３−メチ
ルフェニル）−１，１′−ビフェニル−４，４−ジアミ
ン（以下、「ＴＰＤ」という）

【化１９】 を１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で４００Å蒸着して正孔輸送
性発光層３′（ＴＰＤ層）を形成した。

【００３８】次に、キャリア再結合領域制御層４とし
て、下記式、

【化２０】 で表される３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチ
ルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）
−１，２，４−トリアゾール（以下「ＴＡＺ」という）
を３０Åの厚さまで１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して
キャリア再結合領域制御層４（ＴＡＺ層）を形成した。

【００３９】次に、電子輸送性かつ緑色領域（５２０ｎ
ｍ）に発光ピークを有する下記式

【化２１】 で表されるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯
体（以下「Ａｌｑ」ということがある）層を５０Å、１
０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して第一の電子輸送性発光
層５′（Ａｌｑ層）を形成した。

【００４０】次に赤色領域（６００ｎｍ）に発光ピーク
を有する下記式

【化２２】 で表されるナイルレッドを１ｍｏｌ％含有するＡｌｑ層
を５０Å、１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して色素ドー
プ層１１を形成した。この場合、ナイルレッドはトリス
（８−キノリノラト）アルミニウム（III）錯体（Ａｌ
ｑ）とは異なる蒸着ボートより蒸着速度を制御して含有
量を１ｍｏｌ％とした。これが、図３の色素ドープ層１
１に相当する。

【００４１】つぎに、再びトリス（８−キノリノラト）
アルミニウム錯体を４００Å、１０^-5Ｔｏｒｒの真空下
で蒸着して第二の電子輸送性発光層５′（Ａｌｑ層）を
形成した。最後に陰極電極６としてＭｇとＡｇ（１０：
１）を同じ真空度で２０００Å共蒸着した。発光領域は
縦０．５ｃｍ、横０．５ｃｍの正方形状とした。

【００４２】前記の有機エレクトロルミネッセンス素子
においてＩＴＯを陽極２、Ｍｇ：Ａｇを陰極６として、
直流電圧を印加して発光層３からの発光を観察した。発
光輝度はミノルタ輝度計ＬＳ１００にて測定した。その
時の輝度−電圧特性を図４に示すが、初期特性として最
高輝度２５００ｃｄ／ｍ²の白色発光が１４ボルトで得
られた。図５に示した発光スペクトルから、発光中心が
ＴＰＤ、Ａｌｑ、ナイルレッドであることを確認した。
以上のことから、キャリア再結合領域制御層４として
１，２，４−トリアゾール誘導体を挿入することで、電
子輸送性発光層５′、正孔輸送性発光層３′の両キャリ
ア輸送層からそれぞれ青色、緑色の発光を取り出し、ま
た、電子輸送性発光層５′中に部分的に置換した赤色発
光層から赤色の発光を同時に取り出すことにより、青、
緑、赤色領域に発光ピークを有する白色発光を取り出せ
ることを確認した。

【００４３】実施例２ 実施例１の素子構成において、赤色領域（６００ｎｍ）
に発光ピークを有する下記式

【化２３】 で表される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（以下「ＤＣ
Ｍ−１」という）をナイルレッドの代わりに使用した素
子を作成した。この場合においても、ＤＣＭ−１はＡｌ
ｑとは異なる蒸着ボートより蒸着速度を制御して含有量
を１ｍｏｌ％とした。

【００４４】上記の有機エレクトロルミネッセンス素子
においてＩＴＯを陽極、Ｍｇ：Ａｇを陰極として、直流
電圧を印加して素子からの発光を観察した。この素子か
らも最高輝度２４００ｃｄ／ｍ²の白色発光が１４ボル
トで得られた。また、発光スペクトルから、実施例１と
同様に発光中心がＴＰＤ、Ａｌｑ、ＤＣＭ−１からの発
光ピークで構成されていることを確認した。

【００４５】実施例３ 図６は実施例３の断面図である。１はガラス基板で、シ
ート抵抗１５Ω／□のＩＴＯ（インジウム−チン−オキ
サイド）２がコートされている。その上に正孔輸送性か
つ青紫領域（４１０−４２０ｎｍ）に発光ピークを有す
るＴＰＤを１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で４００Å蒸着して
正孔輸送性発光層３′（ＴＰＤ層）を形成した。次に、
キャリア再結合領域制御層４としてＴＡＺを３０Åの厚
さまで１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して形成した。次
に、電子輸送性かつ緑色領域（５２０ｎｍ）に発光ピー
クを有するＡｌｑ層５を５０Å、１０^-5Ｔｏｒｒの真空
下で蒸着して第１の電子輸送性発光層５′（Ａｌｑ層）
を形成した。

【００４６】次に赤色領域（６００ｎｍ）に発光ピーク
を有する下記式

【化２４】 で表されるペリレン誘導体を４５０Å、１０^-5Ｔｏｒｒ
の真空下で蒸着して第２の電子輸送性発光層５′（ペリ
レン誘導体層）を形成した。

【００４７】最後に、陰極電極６としてＭｇとＡｇ（１
０：１）を同じ真空度で２０００Å共蒸着した。発光領
域は縦０．５ｃｍ、横０．５ｃｍの正方形状とした。上
記の有機エレクトロルミネッセンス素子においてＩＴＯ
を陽極、Ｍｇ：Ａｇを陰極として、直流電圧を印加して
発光層からの発光を観察した。発光輝度は初期特性とし
て最高輝度２２００ｃｄ／ｍ²の白色発光が１６ボルト
で得られた。また発光スペクトルから、発光中心がＴＰ
Ｄ、Ａｌｑ、ペリレン誘導体であることを確認した。

【００４８】実施例４（ドーパントなしのケース） 図２ｂは本実施例の断面図である。１はガラス基板で２
のシート抵抗１５Ω／□のＩＴＯ（インジウム−チン−
オキサイド）がコートされている。その上に正孔輸送性
かつ青紫領域（４１０−４２０ｎｍ）に発光ピークを有
する下記式で表されるＮ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェ
ニル）−１，１′−ビフェニル−４，４−ジアミン（以
下、「ＴＰＤ」という）

【化２５】 を１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で４００Å蒸着して正孔輸送
性発光層３′を形成した。

【００４９】次に、キャリア再結合領域制御層４とし
て、下記式、

【化２６】 で表される３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチ
ルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）
−１，２，４−トリアゾール（以下「ＴＡＺ」という）
を３０Åの厚さまで１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して
形成した。

【００５０】次に、電子輸送性かつ緑色領域（５２０ｎ
ｍ）に発光ピークを有する下記式

【化２７】 で表されるトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯
体（以下「Ａｌｑ」ということがある）層を５００Å、
１０^-5Ｔｏｒｒの真空下で蒸着して電子輸送性発光層
５′を形成した。最後に、陰極電極６としてＭｇとＡｇ
（１０：１）を同じ真空度で２０００Å共蒸着した。発
光領域は縦０．５ｃｍ、横０．５ｃｍの正方形状とし
た。前記の有機エレクトロルミネッセンス素子において
ＩＴＯを陽極、Ｍｇ：Ａｇを陰極として、直流電圧を印
加して発光層からの発光を観察した。発光輝度はミノル
タ輝度計ＬＳ１００にて測定した。初期特性として最高
輝度３０００ｃｄ／ｍ²の青緑色発光が１４ボルトで得
られた。図８に示した発光スペクトルから、発光中心が
ＴＰＤおよびＡｌｑであることを確認した。以上のこと
から、キャリア再結合領域制御層として１，２，４−ト
リアゾール誘導体を挿入することで、電子輸送性発光層
および正孔輸送性発光層の両キャリア輸送層から所期の
発光を取り出せることを確認した。

【００５１】以下に本発明の実施態様を列挙する。 １．一対の電極間に、異なる発光色を有する電子輸送性
発光層と正孔輸送性発光層とをキャリア再結合領域制御
層を挾んで積層した有機エレクトロルミネッセンス素子
であって、素子からの発光スペクトルが可視光の青色領
域、緑色領域および赤色領域を含み、電子輸送性発光層
と正孔輸送性発光層の両方の発光が総合された発光色が
白色である有機エレクトロルミネッセンス素子。 ２．前記キャリア再結合領域制御層が、キャリアの再結
合が正孔輸送性発光層と電子輸送性発光層の両方でおこ
るのに適した厚みを有する層である前項１記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。 ３．前記正孔輸送性発光層および／または電子輸送性発
光層が、発光の白色度を改善する色素によりドーピング
されたものである前項１または２記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ４．電極の一方が基板で支持されたものである前項１、
２または３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 ５．陽極側および／または陰極側が透明または半透明で
ある前項１、２、３または４記載の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。 ６．キャリア用結合領域制御層が一般式（５）

【化２８】 （上記式中、Ｒ¹⁴，Ｒ¹⁵，Ｒ¹⁶は置換基を有してもよい
アリール基で、それぞれ同一でも異なっていてもよい）
で示されるトリアゾール誘導体で構成されている前項
１、２、３、４または５記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。 ７．一般式（５）の化合物が３−（４−ビフェニリル）
−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−
ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾールである前
項６記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 ８．キャリア再結合領域制御層が一般式（６）

【化２９】 （上記式中、Ｒ¹⁷，Ｒ¹⁸は置換基を有してもよいアリー
ル基で、それぞれ同一でも異なっていてもよい）で示さ
れる１，３，４−オキサジアゾール誘導体で構成されて
いる前項１、２、３、４または５記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ９．一般式（６）の化合物が、式

【化３０】 で示される化合物である前項８記載の有機エレクトロル
ミネッセンス素子。 １０．正孔輸送性発光層を構成するホスト材料が一般式
（１）

【化３１】 （式中、Ｒ¹〜Ｒ⁶は同一でも異なっていてもよく、水
素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコ
キシ基、アミノ基等を示す）で示される芳香族アミン及
びその誘導体である前項１、２、３、４、５、６、７、
８または９記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 １１．正孔輸送性発光層を構成するホスト材料が一般式
（２）

【化３２】 （式中、Ｒ⁷とＲ⁹は同一でも異なっていてもよく、水
素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコ
キシ基、フェニル基を示し、Ｒ⁸は、

【化３３】 を示す）で示される化合物である前項１、２、３、４、
５、６、７、８または９記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。 １２．正孔輸送性発光層を構成するホスト材料が一般式
（３）

【化３４】 （式中、Ｒ¹⁰は炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基
を示し、Ｒ¹¹は、

【化３５】 を示す）で示される化合物である前項１、２、３、４、
５、６、７、８または９記載の有機エレクトロルミネッ
センス素子。 １３．正孔輸送性発光層を構成するホスト材料が一般式
（４）

【化３６】 （上記式中、Ｒ¹²は置換基を有してもよいアリール基で
あり、Ｒ¹³は炭素数１〜６のアルキル基またはアルコキ
シ基である）で示される化合物である前項１、２、３、
４、５、６、７、８または９記載の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。 １４．正孔輸送性発光層を構成するホスト材料が真空蒸
着またはスパッタリング可能な高分子である前項１、
２、３、４、５、６、７、８または９記載の有機エレク
トロルミネッセンス素子。 １５．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（７）

【化３７】 （上記式中、Ｒ²⁰，Ｒ²¹は水素原子あるいは炭素数１〜
６のアルキル基であり、それぞれ同一でも異なっていて
もよく、ｎは１〜３の整数で、Ｍは金属イオンを示す）
で示される８−キノリロラトあるいはその誘導体を配位
子に有する金属錯体である前項１、２、３、４、５、
６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 １６．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（８）

【化３８】 （上記式中、ｎは１〜３の整数で、Ｍは金属イオンを示
す）で示される１０−ベンゾキノリノラトを配位子に有
する金属錯体である前項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。 １７．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（９）

【化３９】 （式中、Ｒ¹⁹は置換基を有してもよいアリーレン基を示
し、Ｍは金属イオンを示し、ｎは１〜３の整数である）
で示される金属錯体である前項１、２、３、４、５、
６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記
載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 １８．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（１０）

【化４０】 （式中Ｒ²²，Ｒ²⁴は同一でも異なっていてもよく置換基
を有してもよいアリール基、Ｒ²³は置換基を有してもよ
いアリーレン基を示す）で示される１，３，４−オキサ
ジアゾール誘導体である前項１、２、３、４、５、６、
７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子。 １９．前記一般式（１０）の化合物が式

【化４１】 で示される化合物である前項１８記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ２０．前記一般式（１０）の化合物が式

【化４２】 で示される化合物である前項１８記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ２１．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（１１）

【化４３】 （式中Ｒ²⁵，Ｒ²⁶，Ｒ²⁷は同一でも異なっていてもよく
置換基を有してもよいアリール基を示す）で示される
１，３，４−オキサジアゾール誘導体である前項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３または１４記載の有機エレクトロルミネッセンス素
子。 ２２．前記一般式（１１）の化合物が式

【化４４】 で示される化合物である前項２１記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ２３．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、一般
式（１２）

【化４５】 （式中、Ｒ²⁸，Ｒ²⁹は同一でも異なってもよく、水素原
子あるいは炭素数１〜４のアルキル基）で示される化合
物である前項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２、１３または１４記載の有機エレクトロ
ルミネッセンス素子。 ２４．電子輸送性発光層を構成するホスト材料が、下記
式群

【化４６】 で示されるペリレン誘導体の少なくとも１種である前項
１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
２、１３または１４記載の有機エレクトロルミネッセン
ス素子。 ２５．前記色素が固体状態で強い蛍光を示すレーザ用色
素である前項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１
８、１９、２０、２１、２２、２３または２４記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子。 ２６．前記色素がクマリン誘導体染料、アクリジン染
料、シアニン染料およびキナクリドン誘導体染料よりな
る群から選ばれた少なくとも１種である前項２５記載の
有機エレクトロルミネッセンス素子。 ２７．基板上に電極、正孔輸送性発光層、キャリア再結
合領域制御層、電子輸送性発光層および陰極をいずれも
真空蒸着法および／またはスパッタリング法により順次
形成することを特徴とする前項１、２または３記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子の製法。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれば
発光特性に優れた白色発光有機エレクトロルミネッセン
ス素子が提供される。本発明の白色有機エレクトロルミ
ネッセンス素子は実用化に十分な信頼性を有し、その高
い輝度から、液晶ディスプレイのバックライト、カラー
フィルターと組み合わせたフルカラーディスプレイ、表
示素子、照明の分野で広く利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図は一般的な電子輸送性発光層と正孔輸送層
からなる二層型有機エレクトロルミネッセンス素子の断
面図である。この素子ではキヤリア（電子と正孔）の再
結合は電子輸送性発光層中で起こっている。

【図２】同図ａ〜ｃは図１で示した二層型素子の正孔輸
送層と電子輸送性発光層中の間にキャリア再結合領域制
御層を挿入した場合のキャリアの再結合領域の状態を説
明するためのものである。キャリア再結合領域制御層が
厚い場合（同図ｃ）はこの層により正孔がブロックさ
れ、再結合は正孔輸送層中で起こる。しかし、キャリア
再結合領域制御層を薄くしてゆくと、正孔がキャリア再
結合領域制御層を貫通するようになり、再結合が電子輸
送性発光層中でも起こり始める（同図ｂ）。これが本発
明の場合である。そして、キャリア再結合領域制御層が
極端に薄い場合は、存在しない場合と同様に再結合は電
子輸送性発光層中のみにて起こる（同図ａ）。

【図３】同図は本発明の実施例１で作製した三層型素子
の断面図である。電子輸送性発光層中の一部に発光色の
異なる色素がドープしてある。

【図４】同図は本発明の実施例１で作製した三層型素子
の発光輝度と駆動電圧を示すグラフである。

【図５】同図は本発明の実施例１で作製した三層型素子
からの電界発光スペクトルを示すグラフである。

【図６】同図は本発明の実施例３で作製した四層型素子
の断面図である。電子輸送性発光層は二種類の異なる化
合物を積層した層で構成される。

【図７】本発明者が、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
６４，ｐ８１５（１９９４）に発表した有機ルミネッセ
ンス素子の断面図である。

【図８】本発明の実施例４で作製した素子からの電界発
光スペクトルを示す。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 陽極 ３ 正孔輸送層 ３′ 正孔輸送性発光層 ３″ 正孔ブロック層 ４ キャリア再結合領域制御層 ５ 電子輸送層 ５′ 電子輸送性発光層 ６ 陰極 ７ 青、緑、赤の３種の色素をドープしたポリマー発光
層 １１ 色素ドープ層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の電極間に、異なる発光色を有する
   電子輸送性発光層と正孔輸送性発光層とをキャリア再結
   合領域制御層を挾んで積層した有機エレクトロルミネッ
   センス素子であって、素子からの発光スペクトルが可視
   光の青色領域、緑色領域および赤色領域を含み、電子輸
   送性発光層と正孔輸送性発光層の両方の発光が総合され
   た発光色が白色である有機エレクトロルミネッセンス素
   子。
2. 【請求項２】 前記キャリア再結合領域制御層が、キャ
   リアの再結合が正孔輸送性発光層と電子輸送性発光層の
   両方でおこるのに適した厚みを有する層である請求項１
   記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 【請求項３】 前記正孔輸送性発光層および／または電
   子輸送性発光層が、発光の白色度を改善する色素により
   ドーピングされたものである請求項１または２記載の有
   機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 【請求項４】 基板上に電極、正孔輸送性発光層、キャ
   リア再結合領域制御層、電子輸送性発光層および陰極を
   いずれも真空蒸着法および／またはスパッタリング法に
   より順次形成することを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の製法。