説明

有機発光ダイオードデバイス

【課題】より低電圧で駆動し、しかも高輝度かつ長寿命の発光を示す有機発光ダイオードデバイスを提供する。
【解決手段】有機発光ダイオードデバイスは、基板11上に設けられた陽極12と陰極16との間に、少なくとも正孔輸送層13と、発光層14と、ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体にアルカリ金属のフッ化物をドープした電子輸送層15とを含むものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光ダイオードデバイスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機発光ダイオードデバイスは、比較的低駆動電圧で高輝度の発光があり、薄型軽量の発光デバイス化が可能となることから、フラットディスプレイへの適用が期待される。
【0003】
有機発光ダイオードを低駆動電圧で効率よく発光させるために、発光層への電子注入効率を向上させるバッファが有機発光ダイオードの電子輸送層にドープされたり、有機発光ダイオードにバッファ層が設けられたりしている。バッファ材料としては、セシウムやリチウムなどのアルカリ金属やアルカリ金属化合物が常用されている。特許文献1には、フッ化リチウムのようなアルカリ金属化合物又はその熱分解生成物を含む電子注入性ドーパント源層を備えた有機発光ダイオードデバイスが開示されている。また、特許文献2には、ホスト材料であるAlqにフッ化アルカリ又はアルカリ土類フッ化物をドープした成分からなるバッファ層と、貴金属からなる陰極とを備えた有機ELダイオードが開示されている。
【0004】
しかし、アルカリ金属は大気中で不安定であるので、ドープする際にはアルカリディスペンサーと呼ばれる高価な蒸着源を用いなければならない。また、フッ化リチウムをバッファとしてドープする層は、膜厚0.5nmと極薄く積層する必要があり、膜厚の制御が困難である。
【0005】
【特許文献1】特開2004−14511号公報
【特許文献2】特開2006−157022号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、より低電圧で駆動し、しかも高輝度かつ長寿命の発光を示す有機発光ダイオードデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項1に記載された有機発光ダイオードデバイスは、基板上に設けられた陽極と陰極との間に、少なくとも正孔輸送層と、発光層と、ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体にアルカリ金属のフッ化物をドープした電子輸送層とを含むことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の有機発光ダイオードデバイスは、請求項1に記載されたもので、前記アルカリ金属のフッ化物がフッ化セシウムであることを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の有機発光ダイオードデバイスは、請求項1に記載されたもので、前記ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体が、下記化学式
【0010】
【化1】

で示される化合物であることを特徴とする。
【0011】
請求項4に記載の有機発光ダイオードデバイスは、請求項1に記載されたもので、前記ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体とアルカリ金属のフッ化物とのモル比が、1:1〜2:1であることを特徴とする。
【0012】
請求項5に記載の有機発光ダイオードデバイスは、請求項1に記載されたもので、前記発光層が、アルミニウム トリス 8−ヒドロキシキノリン(Alq)からなる層であることを特徴とする。
【0013】
請求項6に記載の有機発光ダイオードデバイスは、請求項1に記載されたもので、前記正孔輸送層が、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)からなる層であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明の有機発光ダイオードデバイスは、ピリジル基を有するオキサジアゾール誘導体を電子輸送材料として、これにフッ化セシウムをドープした成分で電子輸送層を構成している。この構成によって、陰極と電子輸送層との間のエネルギーギャップが低くなる。その結果、本発明の有機発光ダイオードは、アルカリ金属をバッファとしてドープした発光ダイオードや、従来のバッファ層を備えた発光ダイオードと同等の低電圧で駆動し、しかも高輝度、長寿命の発光を得ることができる。
【0015】
前記フッ化セシウムは安定な化合物であるため扱いやすい。従って、有機発光ダイオードデバイスを作製する際、アルカリディスペンサーのような高価な蒸着源を必要としない。
【0016】
本発明の有機発光ダイオードデバイスは、ディスプレイ,照明等に利用することができる。
【発明を実施するための好ましい形態】
【0017】
以下、本発明の好ましい形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【0018】
本発明の好ましい有機発光ダイオードデバイスの層構造は、図1に示すとおり、ガラス基板11/陽極12(ITO)/正孔輸送層13(NPB)/発光層14(Alq)/電子輸送層15(BpyOXDm:フッ化セシウム)/陰極16(Al)である。
【0019】
電子輸送層15は陰極から注入された電子を発光層へ送りこむ機能を示す層であり、ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体であるBpyOXDm(1,3-bis[2-(2,2’-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]benzene)に、アルカリ金属のフッ化物であるフッ化セシウム(CsF)をドープした成分で構成されている。BpyOXDmは、下記化学式で示す構造である。
【0020】
【化2】

【0021】
前記電子輸送層は、真空蒸着法によりBpyOXDmを蒸着速度1Å/s,フッ化セシウムを蒸着速度0.03〜0.2Å/sとで共蒸着して得られる。BpyOXDmとフッ化セシウムとのドープ比率は、モル比で1:1〜2:1であると、より低電圧での駆動が得られるため、好ましい。また、前記電子輸送層の膜厚は、20〜50nmであるとよい。
【0022】
前記ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体は、ピリジン環を有するものであれば特に限定はなく、ビピリジル基を有するものでもよい。ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体として、前記BpyOXDm以外にも、
2,6-bis[2-(2,2’-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]pyridine
(Phpy-OXDm),1,3-bis[2-(2,2’-bipyridin-6-yl)-1,3,4-oxadiazol-5-yl]-5-cyanobenzene(CBPO)などを使用することができる。
【0023】
発光層14は、その層内で正孔と電子とが再結合して発光する機能を示す層である。発光層を構成する材料としては、前記の機能を発揮できるものであれば特に限定されないが、アルミニウム トリス 8−ヒドロキシキノリン(Alq)であると好ましい。
【0024】
正孔輸送層13は、正孔を陽極から発光層へ送りこむ機能を示す層である。正孔輸送層を構成する材料としては、前記の機能を発揮できるものであれば特に限定されないが、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)であると好ましい。
【0025】
基板11としては、例えばガラス基板、石英基板のような透明性基板、または金属製基板、セラミック製基板のような不透明性基板を用いることができる。
【0026】
陽極12の材料としては仕事関数が大きなものが好ましく、例えば金、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウムのような金属の単体;これらの金属の合金;酸化錫、酸化亜鉛、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウムのような金属酸化物が挙げられる。中でもITOが好ましい。これらの陽極材料は、単独で陽極を構成してもよく、複数併用して構成してもよい。
【0027】
陰極16の材料としては仕事関数が小さなものが好ましく、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、銀のような金属の単体;これらの金属の合金が挙げられる。中でもアルミニウムが好ましい。これらの陰極材料は、単独で陰極を構成してもよく、複数併用して構成してもよい。
【0028】
前記正孔輸送層、前記発光層、前記陽極及び前記陰極の形成方法は特に限定されず、真空蒸着法のようなドライプロセス、スピンコート法やインクジェット法のようなウェットプロセス等、公知の方法を適宜用いることができる。
【0029】
本発明の有機発光ダイオードデバイスは、前記の各層に加えて、正孔注入層、正孔ブロック層、電子注入層等の層が設けられていてもよい。これらの層は、単層であっても多層であってもよい。
【実施例】
【0030】
本発明を適用する有機発光ダイオードデバイスを作製した例を実施例1〜2に、本発明を適用外の有機発光ダイオードデバイスを作製した例を比較例1に、それぞれ示す。
【0031】
(実施例1)
実施例1の有機発光ダイオードデバイスの構成は、ガラス基板/ITO/NPB/Alq/BpyOXDm:フッ化セシウム/Alである。
【0032】
ガラス基板上に、陽極として、ITOをスパッタ法にて膜厚150nmに成膜し、表面を洗浄、乾燥した。
【0033】
次いで前記陽極の上に、正孔輸送層として、NPBを真空蒸着法にて膜厚50nmに成膜した。
【0034】
次いで前記正孔輸送層の上に、発光層として、Alqを真空蒸着法にて膜厚20nmに成膜した。
【0035】
次いで前記発光層の上に、電子輸送層として、BpyOXDmとフッ化セシウムとを、モル比1:1となるように、真空蒸着法にてBpyOXDmの成膜速度1Å/s、フッ化セシウムの成膜速度0.1Å/sで真空度2.0×10−4Pa以で共蒸着して膜厚30nmに成膜した。
【0036】
次いで前記電子輸送層の上に、陰極としてアルミニウムを真空蒸着法にて膜厚200nmに成膜して乾燥し、実施例1のデバイスを得た。
【0037】
(実施例2)
BpyOXDmとフッ化セシウムとのモル比を2:1にしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2のデバイスを得た。
【0038】
(比較例1)
比較例1の有機発光ダイオードデバイスの構成は、ガラス基板/ITO/NPB/Alq/BpyOXDm/LiF/Alである。
【0039】
ガラス基板上に、陽極としてITOをスパッタ法にて膜厚150nmに成膜し、表面を洗浄、乾燥した。
【0040】
次いで前記陽極の上に、正孔輸送層としてNPBを真空蒸着法にて膜厚50nmに成膜した。
【0041】
次いで前記正孔輸送層の上に、発光層としてAlqを真空蒸着法にて膜厚20nmに成膜した。
【0042】
次いで前記発光層の上に、電子輸送層としてBpyOXDmを真空蒸着法にて膜厚30nmに成膜した。
【0043】
次いで前記電子輸送層の上に、バッファ層としてフッ化リチウム(LiF)を真空蒸着法にて膜厚0.5nmに成膜した。
【0044】
次いで前記バッファ層の上に、陰極としてアルミニウムを真空蒸着法にて膜厚200nmに成膜して乾燥し、比較例1のデバイスを得た。
【0045】
実施例1〜2および比較例1で作製したデバイスについて以下の測定を行い、物性を評価した。
【0046】
(電流密度測定)
有機EL発光効率測定装置EL1003(プレイサイズゲージ社製)を用い、各デバイスの電流密度を測定した。測定結果を図2に示す。
【0047】
図2から明らかなように、実施例のデバイスは、比較例のデバイスに比べてより低電圧で、比較例のデバイスと同等の電流密度を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】本発明を適用する有機発光ダイオードデバイスの層構造を示す断面模式図である。
【0049】
【図2】本発明の実施例及び比較例で得られた各デバイスにおける、電圧と電流密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【0050】
1は有機発光ダイオードデバイス、11は基板、12は陽極、13は正孔輸送層、14は発光層、15は電子輸送層、16は陰極である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に設けられた陽極と陰極との間に、少なくとも正孔輸送層と、発光層と、ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体にアルカリ金属のフッ化物をドープした電子輸送層とが設けられていることを特徴とする有機発光ダイオードデバイス。
【請求項2】
前記アルカリ金属のフッ化物がフッ化セシウムであることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項3】
前記ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体が、下記化学式
【化1】

で示される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項4】
前記ピリジル基含有オキサジアゾール誘導体とアルカリ金属のフッ化物とのモル比が、1:1〜2:1であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項5】
前記発光層が、アルミニウム トリス 8−ヒドロキシキノリン(Alq)からなる層であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオードデバイス。
【請求項6】
前記正孔輸送層が、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)からなる層であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光ダイオードデバイス。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2008−108995(P2008−108995A)
【公開日】平成20年5月8日(2008.5.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−292033(P2006−292033)
【出願日】平成18年10月27日(2006.10.27)
【出願人】(504180239)国立大学法人信州大学 (759)
【出願人】(000005315)保土谷化学工業株式会社 (107)
【Fターム(参考)】