CN1985546A - 彩色发光装置 - Google Patents
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Abstract
彩色发光装置(1),包含发光元件(10)和吸收该发光元件(10)发出的光并发光的色变换部件(21),发光元件(10)在光取出方向依次至少具有第一光反射部(12)和第二光反射部(15),并且具有位于第一和第二光反射部之间的有机发光层(14),色变换部件(21)比第二光反射部(15)更靠近光取出侧,对于色变换部件(21)发出的光的峰波长,发光元件(10)的反射率为50%以上。
Description
技术领域
本发明涉及彩色发光装置,特别涉及适于彩色显示器用的彩色发光装置。
背景技术
通过色变换部件将发光元件发出的光变换为不同波长的光的色变换法不仅被用于有机场致发光(以下有时将“场致发光”表示为EL)元件,为了高效地变换VFD、LED等发光元件、液晶显示元件的发光色,也是有用的技术。
使用了色变换法的有机EL彩色发光装置可以大致分为底部发光型和顶部发光型两类。
底部发光型的有机EL彩色发光装置的例子示于图7。在底部发光型中,在支撑基板71上形成色变换部件70和薄膜晶体管72(TFT),进而在其上依次层叠第一电极73、绝缘部件74、有机发光层75、第二电极77和气体阻隔层79,在最上面设置有密封基板80。
色变换部件70吸收有机发光层75发出的光,发出波长更长的光。气体阻隔层79保护有机发光层75免受水分、氧的影响。在底部发光型的有机EL彩色发光装置中,通过色变换部件70将有机发光层发出的光变换,从支撑基板侧71取出。图中,箭头表示光的取出方向。
接着,将顶部发光型的有机EL彩色发光装置的例子示于图8。
在顶部发光型中,在支撑基板71上形成了TFT72和第一电极73,进而在其上面依次设置有绝缘部件74、有机发光层75、第二电极77、气体阻隔层79、平坦化层78和色变换部件70,在最上面设置有密封基板80。
在该顶部发光型的有机EL彩色发光装置中,通过色变换部件70将有机发光层75发出的光变换,从密封基板侧80取出。
在顶部发光型中,由于将TFT72部分配置在与光取出侧(密封基板侧)相反的支撑基板71上,因此能够在不使开口率降低的情况下,在接近DC驱动、低电流密度的温和条件下使有机EL材料发光。
作为公开了使用了色变换部件的顶部发光型有机EL彩色发光装置的文献,在专利文献1中,提出了使用功函数大的电极,例如铝和金的层叠电极作为第一电极,使用功函数小、具有电子注入性的镁-银合金、碱金属氟化物(氟化锂)和铟锡氧化物(ITO)的层叠电极作为第二电极。
但是,当使用了氟化锂等碱金属氟化物作为上部电极时,由于该材料为绝缘体,如果使膜厚增厚则驱动电压急剧上升。因此,必须使其成为1~2nm左右的非常薄的膜厚。但是,如果是这样薄的膜厚,在其上形成ITO电极膜时对有机发光层给予的损伤大,结果具有损害有机EL元件的发光效率的缺点。
专利文献2中公开了使用钼和ITO的层叠阳极作为第一电极,使用镁-银的合金薄膜和ITO的层叠阴极作为第二电极的例子。此外,专利文献3中公开了具有如下特征的发光装置:具有将由有机EL发光部放射的光结合到色变换部件的微空腔结构,该微空腔结构具有如下光学长度:具有宽光谱的放射光通过所述微空腔结构而被增强为具有与所述吸收峰基本上重复的共振峰的光。
在这些技术中,有机EL元件的效率变得比较高。但是,使用色变换部件形成发光装置时,实际上被取出到发光装置外部的光的强度不足,作为发光装置整体,发光辉度低。因此,需要更有效的光强度的改善方法。
专利文献1:特开平10-289784号公报
专利文献2:特开2000-77191号公报
专利文献3:特表2002-520801号公报
本发明鉴于所述问题而提出,目的在于提供通过将采用色变换部件变换的光高效地取出到发光装置的外部,从而提高了发光辉度的彩色发光装置。
发明内容
为了解决该课题,本发明者进行了各种研究。其结果发现,由于在色变换部件中产生的一部分光在发光装置内部衰减,因此没有高效地使光取出到装置的外部,这是发光装置中辉度下降的原因之一。
图9为用于说明色变换部件发出的光在元件内部衰减情况的图,是使用了色变换部件的有机EL彩色发光装置的示意图。
在该彩色发光装置中,有机EL元件10由第一电极12、有机发光层14、第二电极15、气体阻隔层17构成,具有将有机发光层14夹持在第一电极12和第二电极15之间的结构。色变换部件21吸收来自有机EL元件10的光而发出光。
在色变换部件21中产生的光由于在空间上是各向同性的,因此存在向彩色发光装置的光取出侧(图中用箭头表示)放出的成分a的同时,也存在向有机EL元件10侧放射的成分b。在顶部发光型的场合,两电极一般由光反射性高的金属、折射率大的金属化合物薄膜构成。此外,第二电极15必须透过光。在这种情况下,光成分b的一部分光b’在这些电极间多重干涉而衰减消亡,因此被取出到元件外部的比例减少。其结果向观察侧(显示面)放出的光的强度变弱。
此外,在使用了有机EL元件以外的发光原理的发光元件中,例如,如VFD(荧光显示管)这样,也常常具有扩散反射面,由色变换部件向发光元件侧发出的光不反射而衰减。
根据以上的见解,发现通过提高发光元件对于色变换部件发出的光的峰波长的反射率,能够提高被取出到外部的光的强度。此外,发现该反射率能够通过构成元件的第一电极和第二电极间的光学距离等进行调节,从而完成了本发明。
根据本发明,提供以下的彩色发光装置。
1.彩色发光装置,其包含发光元件和吸收所述发光元件发出的光并发光的色变换部件;所述发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部和第二光反射部,并且具有位于所述第一和第二光反射部之间的有机发光层;所述色变换部件比所述第二光反射部更靠近光取出侧;对于所述色变换部件发出的光的峰波长,所述发光元件的反射率为50%以上。
2.上述1所述的彩色发光装置,其中,所述发光元件在光取出方向依次还具有第一透明层和第二透明层;所述第一透明层位于所述第一光反射部和所述第二光反射部之间;所述色变换部件比所述第二透明层更靠近光取出侧。
3.上述1或2所述的彩色发光装置,其中,所述第二透明层位于所述第二光反射部和色变换部件之间。
4.彩色发光装置,其具有:在光取出方向依次设置有第一发光元件和使所述第一发光元件发出的第一色的光透过的第一滤色器的第一像素,在光取出方向依次设置有第二发光元件和使所述第二发光元件发出的第二色的光透过的第二滤色器的第二像素,在光取出方向依次设置有第三发光元件和将所述第三发光元件发出的光吸收并发出第三色的光的色变换部件的第三像素;所述第一发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;所述第二发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第三透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;所述第三发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第三色的光的反射率为50%以上;所述有机发光层至少包含发出第一色的光的第一发光材料和发出第二色的光的第二发光材料。
5.上述4所述的彩色发光装置,其中,所述第三发光元件还具有使第三色的光透过的第三滤色器。
6.彩色发光装置,其具有:在光取出方向依次设置有第一发光元件和使所述第一发光元件发出的第一色的光透过的第一滤色器的第一像素,在光取出方向依次设置有第二发光元件和将所述第二发光元件发出的光吸收并发出第二色的光的色变换部件的第二像素,在光取出方向依次设置有第三发光元件和将所述第三发光元件发出的光吸收并发出第三色的光的色变换部件的第三像素;所述第一发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;所述第二发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第二色的光的反射率为50%以上;所述第三发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第三色的光的反射率为50%以上;所述有机发光层至少包含发出第一色的光的第一发光材料。
7.上述6所述的彩色发光装置,其中,所述第二发光元件具有使第二色的光透过的第二滤色器,所述第三发光元件具有使第三色的光透过的第三滤色器。
8.上述2~7的任一项所述的彩色发光装置,其中,所述第一透明层的膜厚(单位:nm)和在色变换部件发出的色光下的折射率的积S1、与所述有机发光层的膜厚(单位:nm)和在色变换部件发出的色光下的折射率的积S2的和S1+S2在250nm~500nm的范围。
9.上述8所述的彩色发光装置,其中,所述第一透明层的膜厚(单位:nm)和在色变换部件发出的色光下的折射率的积在100nm~350nm的范围。
10.上述8或9所述的彩色发光装置,其中,所述第二透明层的膜厚(单位:nm)和在色变换部件发出的色光下的折射率的积在100nm~300nm的范围。
11.上述1~3的任一项所述的彩色发光装置,其中,在所述有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
12.上述4或5所述的彩色发光装置,其中,
在所述第一发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第一色的光,
在所述第二发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第二色的光,
在所述第三发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
13.上述6或7所述的彩色发光装置,其中,
在所述第一发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第一色的光,
在所述第二发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光,
在所述第三发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
14.上述1~13的任一项所述的彩色发光装置,其中,对于所述色变换部件发出的光,所述第一光反射部的反射率为65%以上。
本发明的彩色发光装置能够将通过色变换部件变换的光(荧光、磷光)高效地取出到发光装置的外部,因此能够提高装置的发光辉度。
附图说明
图1为表示本发明的彩色发光装置的构成的图。
图2为表示式(4)中光学距离(L)和m的关系的图形。
图3为表示光学距离L与有机EL元件在530nm(绿色变换部件发出的光)下的反射率、在610nm(红色变换部件发出的光)下的反射率以及460nm的光被放射到有机EL元件外部的比例(光取出效率)的关系的图。
图4为表示使第一透明层和有机发光层的光学距离合计为400nm(图3的(B)区域)时第二透明层的光学距离与有机EL元件对于530nm和610nm的光的反射率的关系的图。
图5为表示作为本发明的一实施方式的彩色发光装置的构成的图。
图6为表示作为本发明的另一实施方式的彩色发光装置的构成的图。
图7为表示底部发光型的有机EL彩色发光装置的例子的图。
图8为表示顶部发光型的有机EL彩色发光装置的例子的图。
图9为表示色变换部件发出的荧光在元件内部衰减的情况的图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的彩色发光装置进行说明。
图1为表示本发明的彩色发光装置的构成的图。
彩色发光装置1具有有机EL元件10和色变换部件21。
有机EL元件10具有依次层叠有支撑基板11、第一光反射部12、第一透明层13、有机发光层14、第二光反射部15、第二透明层16和气体阻隔层17的构成。
透明支撑基板22支撑色变换部件21。
支撑基板11支撑有机EL元件。第一光反射部12是作为供给空穴或电子的电极发挥作用,同时将有机发光层14中产生的光向光取出方向(图1中的箭头方向)反射的层。
第一透明层13调节第一光反射部12和第二光反射部15间的光学距离。第一透明层13有时也作为供给空穴或电子的电极发挥作用。
有机发光层14包含发光介质层(未图示),是通过电子和空穴的复合而产生光的层。第二反射部15是将在有机发光层14中产生的光反射和透过的层,第二透明层16调节反射率。第二反射部15和/或第二透明层16也是供给空穴或电子的电极。
再者,当能够用有机发光层14的膜厚来调节第一光反射部12和第二光反射部15间的光学距离时,则不需要第一透明层13。此外,第二透明层16的位置并不限于图1,例如,可以在有机发光层14和第二光反射部15之间形成。但是,如果在有机发光层14上形成第二透明层16,其形成时由于有机发光层14容易受到损伤,因此优选在第二光反射部15和色变换部件21之间形成。
此外,除了第一光反射部12和第二光反射部15之外,可以再形成光反射部。
有机EL元件10具有以第一光反射部12和第二光反射部15之间作为共振部的光共振器结构。采用这样的共振器结构,在有机发光层14中产生的光在两个光反射面之间反复反射,将满足下述式(1)的波长附近的光选择性地强烈地放出到元件之外。
(2L)/λ+(Φ1+Φ2)/(2π)=m (1)
(式中,L表示两个光反射部之间的光学距离,λ表示光的波长,Φ1、Φ2分别表示第一光反射部、第二光反射部界面处的相位偏移,m表示整数)。
再者,光学距离L是光通过的介质的折射率与实际的几何学距离的积。
即,在有机发光层14中产生的光中,选择性地将满足所述式的波长λ附近的光增强,通过第二光反射部15、第二透明层16,被放出到元件之外。
这里,对两个光反射部之间的光学距离的求取方法进行说明。首先,在支撑基板上制作构成两个光反射部之间的单独材料的薄膜。其次,使用椭偏仪等装置,进行制作的薄膜试样的光学测定,求出特定波长下的材料的折射率n。最后,计算制作有机EL元件时的各层的膜厚d与折射率n的积,通过求出其总和而得到。例如,当两个光反射部之间由k层(k为整数)的薄膜构成时,当各层的折射率n1、n2、…、nk和膜厚d1、d2、…、dk时,光学膜厚L可以通过下述式(2)求得。
L=n1×d1+n2×d2+…+nk×dk …(2)
相位偏移Φ1、Φ2如下所述求得。首先,在支撑基板上形成作为目标的光反射性部,使用椭偏仪等装置对制作的薄膜试样进行光学测定,求出材料的折射率n0和衰减系数k0。此时,如果将共振器结构内的与光反射部相接的层的折射率记为n1,则相位偏移Φ1可以用下述式(3)计算。
在彩色发光装置1中,其构成使有机EL元件10对于色变换部件21发出的光的峰波长的反射率为50%以上。通过使反射率为50%以上,能够制造具有实用的显示能力的彩色发光装置。反射率优选60%以上,特别优选70%以上。反射率优选100%以下。
此外,在本发明中所谓“发光元件的反射率”,是指从发光元件的表面向元件内部垂直入射特定波长的光时,对于入射光的反射率。该反射率是发光元件的整体的光反射率,表示构成发光元件的各层、界面的多重反射的总和。
对于用于使放射率为50%以上的方法,以将有机EL元件10和色变换部件21组合的彩色发光装置的情况作为实例进行具体说明,其中有机EL元件10包含峰波长为460nm的蓝色发光层,色变换部件21吸收波长460nm的光并发出长波长的光(红色或绿色)。
作为说明中使用的有机EL元件的构成,其为在玻璃支撑基板11上在光取出方向上依次层叠有:作为第一光反射部12的铝(膜厚200nm、折射率1.04-6.51i(i为虚数单位))、作为第一透明层13的ITO(铟锡氧化物)(膜厚Xnm、折射率1.89)、作为有机发光层14(膜厚Ynm、折射率1.76)、作为第二光反射部15的镁-银合金(膜厚10nm、折射率0.57-3.47i)和作为第二透明层16的ITO(膜厚Znm、折射率1.89)。
如果使用所述式(3)计算相位偏移,在第一光反射部12(铝膜)界面为-3.66弧度,在第二光反射部15(镁-银合金膜)界面为-0.92弧度。因此,相位偏移的总和Φ1+Φ2为-4.58弧度。因此,在该例中,所述式(1)成为了下述式(4)。
(2L)/460-4.58/(2π)=m (4)
图2是表示所述式(4)中光学距离(L)和m的关系的图形。该图中所示的3个箭头A、B、C所示的部分是式(4)的m为整数的位置。因此,通过在150nm~200nm(A)、380nm~420nm(B)、600nm~650nm(C)的范围设定光学距离,则m接近整数,通过共振器结构的效果使有机发光层14发出的波长460nm的光增强,被放射到有机EL元件10的外部,被导入色变换部件21。
图3是表示在本例中光学距离L(=1.89X+1.76Y)与有机EL元件在530nm(绿色变换部件发出的光)下的反射率、610nm(红色变换部件发出的光)下的反射率和460nm的光被放射到有机EL元件的外部的比例即光取出效率的关系的图。再者,图3的图形是通过理论计算而得到的。
图3中,(A)和(B)表示对应于图2的A、B,能够将有机EL元件10的460nm的发光高效地取出的区域。其中,在将光学距离L设定为(A)时和设定为(B)时,将有机EL元件10对于色变换部件发出的光的反射率进行比较,可知在(A)中为低于50%的值,而在(B)中为大于50%的值。即,通过将光学距离L设定在(B)的区域,在有机EL元件10中使特定波长(本例中为460nm)的发光增强,边供给到色变换部件21,并且将色变换部件21发出的光成分b反射,因此能够高效地将光取出到彩色发光装置的外部。
这样,在本发明中,为了使有机发光层发出的光中特定的波长(例如460nm的蓝色光)增强,使式(1)的m为整数,并且为了使对于色变换部件21发出的光的峰波长(例如610nm的红色光)的反射率为50%以上,调节光学距离L。再者,除了光学距离L外,反射率也可以通过选择各层,例如第一光反射部12的材质而进行调节。
在本例中,光学距离L可以用L=1.89X+1.76Y(L=S1+S2)表示。为了将光学距离L设定在(B)的区域,可以适当调节选择第一透明层13的膜厚X和有机发光层14的膜厚Y。
再者,作为具体的光学距离L的值,因有机EL元件中使用的材料的种类、其波长分散特性、层的顺序而异,但作为光学距离S1和光学距离S2的和的L优选在250nm~500nm,特别优选在300nm~450nm的范围,其中光学距离S1是第一透明层的膜厚(单位:nm)与在色变换部件发出的色光下的折射率的积,光学距离S2是有机发光层的膜厚(单位:nm)与在色变换部件发出的色光下的折射率的积。
此外,所述S1优选在100nm~350nm的范围,特别优选在130nm~300nm的范围。如果超过300nm,有机发光层的膜厚相对地变得过厚,元件的驱动电压有可能上升。相反,如果不足100nm,有机发光层的膜厚相对地变得过薄,彩色发光装置的连续驱动寿命有可能缩短,制造产率有可能降低。
图4是表示使第一透明层13和有机发光层14的光学距离为400nm(图3的(B)区域)时第二透明层16的光学距离与有机EL元件对于530nm和610nm的光的反射率的关系的图。再者,图4的图形是通过理论计算而得到的结果。
这样,也可以调节第二透明层16的膜厚从而使光学距离变化,对有机EL元件10的反射率进行调节。
作为第二透明层16的具体的光学距离的值,因有机EL元件10所使用的材料的种类、其波长分散特性、层的顺序、以及色变换部件21发出的光的色而异,第二透明层的膜厚(单位:nm)与在色变换部件发出的色光下的折射率的积(光学距离)优选为100nm~300nm,特别优选为120nm~280nm的范围。
在本发明的彩色发光装置中,也可以在发光元件中组合色变换部件,从而能高效地将色变换部件发出的光取出到元件的外部。因此,取出到发光装置的外部的光量增加,结果能够成为发光辉度高的彩色发光装置。
以下对于将本发明应用于全色发光装置的实施方式进行说明。
[实施方式1]
图5是表示作为本发明的一实施方式的彩色发光装置的构成的图。
本实施方式是使用本发明的技术,在平面内分离配置了分别发出蓝、绿和红3原色的发光像素的全色发光装置的实例。
彩色发光装置2在支撑基板11上形成了蓝色像素101、绿色像素102和红色像素103。箭头表示光取出方向。
蓝色像素101由第一有机EL元件41和蓝色滤色器51构成。第一有机EL元件41依次层叠有第一光反射部12、有机发光层14、第二光反射部15、第二透明层16和气体阻隔层17。
绿色像素102由第二有机EL元件42和绿色滤色器52构成。第二有机EL元件42除了在第一光反射部12和有机发光层14之间形成了第三透明层13’以外,具有与第一有机EL元件41相同的构成。
红色像素103由第三有机EL元件43、红色变换部件33和红色滤色器53构成。第三有机EL元件43除了在第一光反射部12和有机发光层14之间形成了第一透明层13之外,具有与第一有机EL元件41相同的构成。
再者,各部件的说明如与图1相同省略说明。
图3、图4中,将对于绿色变换部件发出的530nm的光的反射率和对于红色变换部件发出的610nm的光的反射率进行比较,存在对于530nm的光的反射率低的倾向。在这种情况下,优选使红色像素103为图1所示的构成,使蓝色像素101、绿色像素102为不使用色变换部件而只是滤色器的构成。
有机发光层14发出至少包含蓝色和绿色的发光的光。在蓝色像素101中配置有蓝色滤色器51,在绿色像素102中配置有绿色滤色器52,因此能够将对应于各个像素的色取出到发光装置的外部。
作为有机发光层14的膜厚,在所述式(1)中,当以λ作为蓝色光的波长时,进行设定以使m为整数。如果这样,利用光共振器效果能够选择性地只使有机发光层14发出的光中的蓝色光增强。即,对于蓝色像素101,该被强调的蓝色光通过蓝色滤色器51而被取出到发光装置的外部。
在绿色像素102中,在第一光反射部12上设置有与第一透明层13的光学间距离不同的第三透明层13’。在所述式(1)中,当以λ作为绿色光的波长时,通过设定第三透明层13’的膜厚以使m为整数,能够选择性地只使有机发光层14发出的光中的绿色光增强。这样,对于绿色像素102,被强调的绿色光通过绿色滤色器52而被取出到发光装置的外部。
在红色像素103中,第一透明层13设置在第一光反射部12上。在所述式(1)中,当以λ作为红色变换部件33的吸收波长时,通过设定第一透明层13的膜厚以使m为整数,能够选择性地只使有机发光层14发出的光中红色变换部件33的吸收波长的光增强。这样,对于红色像素103,被强调的光被红色变换部件33变换为红色,进而通过红色滤色器53而被取出到发光装置的外部。
此外,在本实施方式中,对于红色变换部件33发出的光的峰波长,第三有机EL元件43的反射率为50%以上。因此,能够高效地将红色光取出到外部。
这样,能够将各个色的3原色增强,因此能够得到高辉度的全色发光装置。
再者,在本实施方式中,即使只使用绿色变换部件作为色变换部件,在有机发光层14中使用至少发出蓝色和红色的光的部件,也能同样得到全色发光装置。
此外,在红色像素103中形成有红色滤色器53,但在红色变换部件33发出的色的色纯度高时等,也可以不形成。
[实施方式2]
本实施方式是在平面内分离配置了分别发出蓝、绿和红的3原色的发光像素的全色发光装置的其他实例。
全色发光装置3除了绿色像素102在第二有机EL元件42和绿色滤色器52之间形成绿色变换部件32,代替第三透明层13’而形成第一透明层13外,具有与实施方式1同样的构成。各部件的说明因为与图2相同,因此省略。
但能够使对于绿色变换部件32发出的光峰波长的反射率和对于红色变换部件33发出的光峰波长的反射率都为50%以上时,可以并用红色变换部件32和绿色变换部件33,具有配置蓝色像素101单独、蓝色滤色器51的结构。
在这种情况下,作为有机发光层14,可以至少含有发出蓝色光的层。其膜厚设定为选择性使蓝色光增强的膜厚。此外,在绿色像素和红色像素中,在第一光反射部12上设置共通的第一透明层13。第一透明层13的膜厚设定为选择性地只使有机发光层14发出的光中绿色变换部件32和红色变换部件33的吸收波长的光增强的膜厚。在这种情况下,作为色变换部件32、33,优选使用吸收蓝色区域的光而发出荧光的材料。
此外,在本实施方式中,对于绿色变换部件32和红色变换部件33发出的光的峰波长,第二和第三有机EL元件42、43的反射率分别为50%以上。因此,能够高效地将绿色光和红色光取出到外部。
这样,能够将各个3原色增强,因此能够得到高辉度的全色发光装置。
再者,在绿色像素102和红色像素103中形成有滤色器,但在色变换部件发出的色的色纯度高时等,也可以不形成。
所述的各实施方式中,对于顶部发光型的彩色发光装置进行了例示,但本发明也适用于底部发光型。
以下对构成本发明的彩色发光装置的各部件进行说明。
1.支撑基板
支撑基板是用于支撑有机EL元件、TFT等的部件,因此优选机械强度、尺寸稳定性优异。
作为这样的基板,具体可以列举玻璃板、金属板、陶瓷基板、或塑料板(聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂、氟树脂等)等。
由这些材料形成的基板,为了避免水分浸入彩色发光装置,优选进一步形成无机膜,或者涂布氟树脂,或者实施防湿处理、疏水性处理。
为了避免水分浸入有机发光介质层,特别优选使基板中的含水率和气体透过系数减小。具体地说,优选分别使支撑基板的含水率和气体透过系数为0.0001重量%以下的值和1×10-13cc·cm/cm2·sec·cmHg以下的值
再者,在本实施方式中,由于从支撑基板的相反侧,即第二透明电极侧取出EL发光,因此基板不必必须具有透明性。
2.有机EL元件
(1)有机发光层
有机发光层可以定义为含有由阳极和阴极注入的电子和空穴复合,可以EL发光的介质的层。该有机发光层,例如,可以在阳极上层叠以下各层而构成。
1.有机发光介质
2.空穴注入层/有机发光介质
3.有机发光介质/电子注入层
4.空穴注入层/有机发光介质/电子注入层
5.空穴注入层/空穴传输层/有机发光介质/电子注入层
6.空穴注入层/有机发光介质/电子传输层/电子注入层
7.空穴注入层/空穴传输层/有机发光介质/电子传输层/电子注入层
8.有机半导体层/有机发光介质
9.有机半导体层/电子屏蔽层/有机发光介质
10.空穴注入层/有机发光介质/附着改善层
其中,由于能够得到更高的发光辉度,耐久性也优异,因此通常优选使用1~7的构成。
作为有机发光层,如果能够激发后述的色变换部件,放出不同的光,可以含有任何发光色,但从通过与色变换部件组合而能够实现全色图像的观点出发,优选至少含有蓝色发光层。作为由蓝色发光层放射的光的峰波长,优选为400nm~500nm,更优选为440nm~480nm。
此外,在所述实施方式2的彩色发光装置中,其构成除了蓝色以外,可以适当含有在波长500nm~580nm具有峰波长的绿色发光层、在波长580nm以上具有峰波长的红色发光层。具体地,可以使有机发光介质为蓝色发光层和绿色发光层的层叠结构,空穴传输层或电子传输层发出蓝或绿色光。
以下对有机发光层的构成部件进行说明。
(a)蓝色系发光层
蓝色发光层含有主体材料和蓝色系掺杂剂。
主体材料优选苯乙烯基衍生物、蒽衍生物或芳香族胺。苯乙烯基衍生物特别优选选自二苯乙烯基衍生物、三苯乙烯基衍生物、四苯乙烯基衍生物和苯乙烯胺衍生物中的至少一种。蒽衍生物优选为非对称蒽类化合物。芳香族胺优选为具有2~4个芳香族取代的氮原子的化合物,特别优选具有2~4个芳香族取代的氮原子且具有至少1个链烯基的化合物。
作为优选的非对称蒽类化合物,可以列举以下式所示的化合物。这些化合物的制造方法等记载于日本专利申请2004-042694。
[式中,Ar为取代或未取代的核碳原子数10~50的稠合芳香族基团。
Ar’为取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基。
X为取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基、取代或未取代的核碳原子数5~50的芳香族杂环基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6~50的芳烷基、取代或未取代的核原子数5~50的芳氧基、取代或未取代的核原子数5~50的芳硫基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧羰基、羧基、卤素原子、氰基、硝基、羟基。
a、b和c各自为0~4的整数,n为1~3的整数]。
作为所述式中Ar的取代或未取代的稠合芳香族基团的例子,可以列举1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基等。
作为所述式中Ar’的取代或未取代的芳基、X的取代或未取代的芳基、芳香族杂环基、烷基、烷氧基、芳烷基、芳氧基、芳硫基和烷氧羰基的例子,可以分别列举以下的例子。
作为取代或未取代的芳基的例子,可以列举苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、对三联苯-4-基、对三联苯-3-基、对三联苯-2-基、间三联苯-4-基、间三联苯-3-基、间三联苯-2-基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、对-(2-苯基丙基)苯基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基、4’-甲基联苯基、4”-叔丁基对三联苯-4-基等。
作为取代或未取代的芳香族杂环基的例子,可以列举1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、吡嗪基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、1-吲哚基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-异吲哚基、2-异吲哚基、3-异吲哚基、4-异吲哚基、5-异吲哚基、6-异吲哚基、7-异吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-苯并呋喃基、3-苯并呋喃基、4-苯并呋喃基、5-苯并呋喃基、6-苯并呋喃基、7-苯并呋喃基、1-异苯并呋喃基、3-异苯并呋喃基、4-异苯并呋喃基、5-异苯并呋喃基、6-异苯并呋喃基、7-异苯并呋喃基、喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、6-喹喔啉基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基、9-咔唑基、1-菲啶基、2-菲啶基、3-菲啶基、4-菲啶基、6-菲啶基、7-菲啶基、8-菲啶基、9-菲啶基、10-菲啶基、1-吖啶基、2-吖啶基、3-吖啶基、4-吖啶基、9-吖啶基、1,7-菲绕啉-2-基、1,7-菲绕啉-3-基、1,7-菲绕啉-4-基、1,7-菲绕啉-5-基、1,7-菲绕啉-6-基、1,7-菲绕啉-8-基、1,7-菲绕啉-9-基、1,7-菲绕啉-10-基、1,8-菲绕啉-2-基、1,8-菲绕啉-3-基、1,8-菲绕啉-4-基、1,8-菲绕啉-5-基、1,8-菲绕啉-6-基、1,8-菲绕啉-7-基、1,8-菲绕啉-9-基、1,8-菲绕啉-10-基、1,9-菲绕啉-2-基、1,9-菲绕啉-3-基、1,9-菲绕啉-4-基、1,9-菲绕啉-5-基、1,9-菲绕啉-6-基、1,9-菲绕啉-7-基、1,9-菲绕啉-8-基、1,9-菲绕啉-10-基、1,10-菲绕啉-2-基、1,10-菲绕啉-3-基、1,10-菲绕啉-4-基、1,10-菲绕啉-5-基、2,9-菲绕啉-1-基、2,9-菲绕啉-3-基、2,9-菲绕啉-4-基、2,9-菲绕啉-5-基、2,9-菲绕啉-6-基、2,9-菲绕啉-7-基、2,9-菲绕啉-8-基、2,9-菲绕啉-10-基、2,8-菲绕啉-1-基、2,8-菲绕啉-3-基、2,8-菲绕啉-4-基、2,8-菲绕啉-5-基、2,8-菲绕啉-6-基、2,8-菲绕啉-7-基、2,8-菲绕啉-9-基、2,8-菲绕啉-10-基、2,7-菲绕啉-1-基、2,7-菲绕啉-3-基、2,7-菲绕啉-4-基、2,7-菲绕啉-5-基、2,7-菲绕啉-6-基、2,7-菲绕啉-8-基、2,7-菲绕啉-9-基、2,7-菲绕啉-10-基、1-吩嗪基、2-吩嗪基、1-吩噻嗪基、2-吩噻嗪基、3-吩噻嗪基、4-吩噻嗪基、10-吩噻嗪基、1-吩噁嗪基、2-吩嗪基、3-吩嗪基、4-吩嗪基、10-吩嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噁二唑基、5-噁二唑基、3-呋咱基、2-噻芬基、3-噻芬基、2-甲基吡咯-1-基、2-甲基吡咯-3-基、2-甲基吡咯-4-基、2-甲基吡咯-5-基、3-甲基吡咯-1-基、3-甲基吡咯-2-基、3-甲基吡咯-4-基、3-甲基吡咯-5-基、2-叔丁基吡咯-4-基、3-(2-苯基丙基)吡咯-1-基、2-甲基-1-吲哚基、4-甲基-1-吲哚基、2-甲基-3-吲哚基、4-甲基-3-吲哚基、2-叔丁基-1-吲哚基、4-叔丁基-1-吲哚基、2-叔丁基-3-吲哚基、4-叔丁基-3-吲哚基等。
作为取代或未取代的烷基的例子,可以列举甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、羟甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、2-羟基异丁基、1,2-二羟基乙基、1,3-二羟基异丙基、2,3-二羟基叔丁基、1,2,3-三羟基丙基、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯异丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯异丙基、2,3-二氯叔丁基、1,2,3-三氯丙基、溴甲基、1-溴乙基、2-溴乙基、2-溴异丁基、1,2-二溴乙基、1,3-二溴异丙基、2,3-二溴叔丁基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘异丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘异丙基、2,3-二碘叔丁基、1,2,3-三碘丙基、氨甲基、1-氨基乙基、2-氨基乙基、2-氨基异丁基、1,2-二氨基乙基、1,3-二氨基异丙基、2,3-二氨基叔丁基、1,2,3-三氨基丙基、氰甲基、1-氰基乙基、2-氰基乙基、2-氰基异丁基、1,2-二氰基乙基、1,3-二氰基异丙基、2,3-二氰基叔丁基、1,2,3-三氰基丙基、硝基甲基、1-硝基乙基、2-硝基乙基、2-硝基异丁基、1,2-二硝基乙基、1,3-二硝基异丙基、2,3-二硝基叔丁基、1,2,3-三硝基丙基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、4-甲基环己基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、1-降冰片烷基、2-降冰片烷基等。
取代或未取代的烷氧基表示为-OY,作为Y的例子,可以列举与所述取代或未取代的烷基同样的基团。
作为取代或未取代的芳烷基的例子,可以列举用所述取代或未取代的芳基取代的所述取代或未取代的烷基等。
取代或未取代的芳氧基表示为-OY’,作为Y’的例子,可以列举与所述取代或未取代的芳基同样的基团。
取代或未取代的芳硫基表示为-SY’,作为Y’的例子,可以列举与所述取代或未取代的芳基同样的基团。
取代或未取代的烷氧羰基表示为-COOY,作为Y的例子,可以列举与所述取代或未取代的烷基同样的基团。
作为卤素原子,可以列举氟、氯、溴、碘等。
[式中,A1和A2各自独立地为取代或未取代的核碳原子数10~20的稠合芳香族环基。
Ar1和Ar2各自独立地为氢原子、或取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基。
R1~R10各自独立地为取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基、取代或未取代的核原子数5~50的芳香族杂环基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6~50的芳烷基、取代或未取代的核原子数5~50的芳氧基、取代或未取代的核原子数5~50的芳硫基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧羰基、羧基、卤素原子、氰基、硝基、羟基。
但是,成为对称型的基团结合到中心的蒽的9位和10位上的情况除外]。
作为所述式中A1和A2的取代或未取代的稠合芳香族基团的例子,可以列举与所述相同的例子。
作为所述式中Ar1Ar2的取代或未取代的芳基的例子,可以分别列举与所述相同的例子。
作为所述式中R1~R10的取代或未取代的芳基、芳香族杂环基、烷基、烷氧基、芳烷基、芳氧基、芳硫基和烷氧羰基的例子,可以分别列举与所述相同的例子。
[式中,Ar1’和Ar2’各自独立地为取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基。
R1~R10各自独立地为取代或未取代的核碳原子数6~50的芳基、取代或未取代的核碳原子数5~50的芳香族杂环基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6~50的芳烷基、取代或未取代的核原子数5~50的芳氧基、取代或未取代的核原子数5~50的芳硫基、取代或未取代的碳原子数1~50的烷氧羰基、羧基、卤素原子、氰基、硝基、羟基]。
作为所述式中Ar1’和Ar2’的取代或未取代的芳基的例子,可以分别列举与所述相同的例子。
作为所述式中R1~R10的取代或未取代的芳基、芳香族杂环基、烷基、烷氧基、芳烷基、芳氧基、芳硫基和烷氧羰基的例子,可以分别列举与所述同样的例子。
此外,作为所述3个式中各基团的取代基,可以列举卤素原子、羟基、硝基、氰基、烷基、芳基、环烷基、烷氧基、芳香族杂环基、芳烷基、芳氧基、芳硫基、烷氧羰基、或羧基等。
作为蓝色系掺杂剂,优选为选自苯乙烯胺、胺取代苯乙烯基化合物、胺取代稠合芳香族环和含有稠合芳香族环的化合物中的至少1种。此时,蓝色系掺杂剂可以由不同的多个化合物构成。作为所述苯乙烯胺和胺取代苯乙烯基化合物,可以列举例如下述式(1)、(2)所示的化合物,作为所述含有稠合芳香族环的化合物,可以列举例如下述式(3)所示的化合物。
[式中,Ar2、Ar3和Ar4各自独立地表示碳原子数6~40的取代或未取代的芳香族基团,它们中的至少1个含有苯乙烯基,p表示1~3的整数]。
[式中,Ar15和Ar16各自独立地表示碳原子数6~30的亚芳基,E1和E2各自独立地表示碳原子数6~30的芳基或烷基、氢原子或氰基,q表示1~3的整数。U和/或V为含有氨基的取代基,该氨基优选芳基氨基]。
(A)r-B (3)
[式中,A表示碳原子数1~16的烷基或烷氧基、碳原子数6~30的取代或未取代的芳基、碳原子数6~30的取代或未取代的烷基氨基、或碳原子数6~30的取代或未取代的芳基氨基,B表示碳原子数10~40的稠合芳香族环基,r表示1~4的整数]。
(b)绿色系发光层
绿色系发光层含有主体材料和绿色系掺杂剂。
从抑制连续点灯时的色变化的观点出发,作为主体材料,优选使用与在蓝色系发光层中使用的主体材料相同的材料。
作为掺杂剂,并无特别限制,可以使用例如欧洲公开专利第0281381号公报、公开公报2003-249372号公报等中公开的香豆素衍生物、将取代蒽结构和胺结构连结的芳香族胺衍生物等。
(c)橙色~红色系发光层
橙色~红色系发光层含有主体材料和橙色~红色系掺杂剂。
从抑制连续点灯时的色变化的观点出发,作为主体材料,优选使用与在蓝色系发光层中使用的主体材料相同的材料。
作为掺杂剂,可以使用具有至少1个荧蒽骨架或苝骨架的荧光性化合物,可以列举例如下述式所示的化合物。
[式中,X21~X24各自独立地为碳原子数1~20的烷基、取代或未取代的碳原子数6~30的芳基,X21和X22和/或X23和X24可以通过碳-碳键或-O-、-S-结合。X25~X36为氢原子、直链、支链或环状的碳原子数1~20的烷基、直链、支链或环状的碳原子数1~20的烷氧基、取代或未取代的碳原子数6~30的芳基、取代或未取代的碳原子数6~30的芳氧基、取代或未取代的碳原子数6~30的芳基氨基、取代或未取代的碳原子数1~30的烷基氨基、取代或未取代的碳原子数7~30的芳基烷基氨基或取代或未取代的碳原子数8~30的链烯基,邻接的取代基和X25~X36可以结合形成环状结构。各式中的取代基X25~X36的至少1个优选含有胺或链烯基]。
(d)空穴传输层
本发明中,可以在有机发光介质层和空穴注入层之间设置空穴传输层。
空穴传输层优选以更低的电场强度将空穴传输到发光层的材料。即,空穴的迁移率在外加104~106V/cm的电场时优选为10-4cm2/V·秒以上。
作为形成空穴传输层的材料,可以使用在光传导材料中作为空穴的电荷传输材料而惯用的材料、从用于EL元件的空穴传输层的公知材料中选择任意的材料而使用。
作为具体例,可以列举三唑衍生物(参照美国专利3112197号说明书等)、噁二唑衍生物(参照美国专利3189447号说明书等)、咪唑衍生物(参照特公昭37-16096号公报等)、聚芳基链烷衍生物(参照美国专利3615402号说明书、美国专利第3820989号说明书、美国专利第3542544号说明书、特公昭45-555号公报、特公昭51-10983号公报、特开昭51-93224号公报、特开昭55-17105号公报、特开昭56-4148号公报、特开昭55-108667号公报、特开昭55-156953号公报、特开昭56-36656号公报等)、吡唑啉衍生物和吡唑酮衍生物(参照美国专利第3180729号说明书、美国专利第4278746号说明书、特开昭55-88064号公报、特开昭55-88065号公报、特开昭49-105537号公报、特开昭55-51086号公报、特开昭56-80051号公报、特开昭56-88141号公报、特开昭57-45545号公报、特开昭54-112637号公报、特开昭55-74546号公报等)、苯二胺衍生物(参照美国专利第3615404号说明书、特公昭51-10105号公报、特公昭46-3712号公报、特公昭47-25336号公报、特开昭54-53435号公报、特开昭54-110536号公报、特开昭54-119925号公报等)、芳基胺衍生物(参照美国专利第3567450号说明书、美国专利第3180703号说明书、美国专利第3240597号说明书、美国专利第3658520号说明书、美国专利第4232103号说明书、美国专利第4175961号说明书、美国专利第4012376号说明书、特公昭49-35702号公报、特公昭39-27577号公报、特开昭55-144250号公报、特开昭56-119132号公报、特开昭56-22437号公报、德国专利第1110518号说明书等)、氨基取代查耳酮衍生物(参照美国专利第3526501号说明书等)、噁唑衍生物(美国专利第3257203号说明书等公开的内容)、苯乙烯基蒽衍生物(参照特开昭56-46234号公报等)、芴衍生物(参照特开昭54-110837号公报等)、腙衍生物(参照美国专利第3717462号说明书、特开昭54-59143号公报、特开昭55-52063号公报、特开昭55-52064号公报、特开昭55-46760号公报、特开昭55-85495号公报、特开昭57-11350号公报、特开昭57-148749号公报、特开平2-311591号公报等)、二苯乙烯衍生物(参照特开昭61-210363号公报、特开昭61-228451号公报、特开昭61-14642号公报、特开昭61-72255号公报、特开昭62-47646号公报、特开昭62-36674号公报、特开昭62-10652号公报、特开昭62-30255号公报、特开昭60-93455号公报、特开昭60-94462号公报、特开昭60-174749号公报、特开昭60-175052号公报等)、硅氨烷衍生物(美国专利第4950950号说明书)、聚硅烷类(特开平2-204996号公报)、苯胺类共聚物(特开平2-282263号公报)、特开平1-211399号公报中公开的导电性高分子低聚物(特别是噻吩低聚物)等。
空穴传输层的膜厚并无特别限制,优选5nm~5μm,特别优选5~40nm。空穴传输层可以由包含所述材料的一种或两种以上的一层构成。此外,也可以层叠由别种化合物构成的空穴传输层。
(e)空穴注入层
作为空穴注入层的材料,可以使用与空穴传输层相同的材料,优选使用卟啉化合物(特开昭63-2956965号公报等公开的化合物)、芳香族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物(参照美国专利第4127412号说明书、特开昭53-27033号公报、特开昭54-58445号公报、特开昭54-149634号公报、特开昭54-64299号公报、特开昭55-79450号公报、特开昭55-144250号公报、特开昭56-119132号公报、特开昭61-295558号公报、特开昭61-98353号公报、特开昭63-295695号公报等),特别优选使用芳香族叔胺化合物。
此外,可以列举美国专利第5061569号中记载的分子内具有2个稠合芳香环的化合物,例如4,4’-双(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(以下简称为NPD)、以及特开平4-308688号公报中记载的3个三苯基胺单元连结为星型的4,4’,4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)三苯胺(以下简称为MTDATA)等。
此外,除了芳香族二次甲基类化合物以外,p型Si、p型SiC等无机化合物也可以作为空穴注入层的材料使用。此外,有机半导体层也是空穴注入层的一部分,其为有助于空穴或电子注入发光层的层,优选具有10-10S/cm以上的电导率。作为这样的有机半导体层的材料,可以使用含噻吩低聚物、特开平8-193191号公报中公开的含芳基胺低聚物等导电性低聚物、含芳基胺树枝状聚合物等导电性树枝状聚合物等。
作为空穴注入层的膜厚,为了避免阳极成膜时的损伤,优选10nm~1000nm。更优选为60nm~300nm,进一步优选为100nm~200nm。
空穴注入层可以由包含所述材料的一种或两种以上的一层构成。此外,也可以层叠由与所述空穴注入层不同的化合物构成的空穴注入层。
(f)电子传输层
本发明中,可以在阴极和有机发光介质层之间设置电子传输层。
电子传输层的膜厚为几nm~几μm,可以适当选择,优选在外加104~106V/cm的电场时电子迁移率为10-5cm2/Vs以上。
作为电子传输层中使用的材料,优选8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物。
作为所述8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物的具体例,可以列举包含8-羟基喹啉(一般是8-喹啉酚或8-羟基喹啉)的螯合物的金属螯合物8-羟基喹啉化合物。
例如,可以使用在发光材料项中记载的Alq作为电子注入层。
另一方面,作为噁二唑衍生物,可以列举下述式所示的电子传导化合物。
(式中,Ar5、Ar6、Ar7、Ar9、Ar10、Ar13各自表示取代或未取代的芳基,可以彼此相同也可以不同。此外,Ar8、Ar11、Ar12表示取代或未取代的亚芳基,可以彼此相同也可以不同)。
其中,作为芳基,可以列举苯基、联苯基、蒽基、苝基、芘基。此外,作为亚芳基,可以列举亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。此外,作为取代基,可以列举碳原子数1~10的烷基、碳原子数1~10的烷氧基或氰基等。该电子传导化合物优选薄膜形成性的化合物。
作为所述电子传导性化合物的具体例,可以列举下述化合物。
式中,Me表示甲基,tBu表示叔丁基。
下述式表示的含氮杂环衍生物
(式中,A1~A3为氮原子或碳原子。
R为可以具有取代基的碳原子数6~60的芳基、可以具有取代基的碳原子数3~60的杂芳基、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的卤代烷基、碳原子数1~20的烷氧基,n为0到5的整数,当n为2以上的整数时,多个R可以相同也可以不同。
此外,邻接的多个R基之间可以相互结合,形成取代或未取代的碳环式脂肪族环、或取代或未取代的碳环式芳香族环。
Ar14为可以具有取代基的碳原子数6~60的芳基、可以具有取代基的碳原子数3~60的杂芳基。
Ar15为氢原子、碳原子数1~20的烷基、碳原子数1~20的卤代烷基、碳原子数1~20的烷氧基、可以具有取代基的碳原子数6~60的芳基、可以具有取代基的碳原子数3~60的杂芳基。
但是,Ar14、Ar15的任一方为可以具有取代基的碳原子数10~60的稠合环基、可以具有取代基的碳原子数3~60的杂稠合环基。
L1、L2各自是单键、可以具有取代基的碳原子数6~60的稠合环、可以具有取代基的碳原子数3~60的杂稠合环或可以具有取代基的亚芴基)。
下述式所示的含氮杂环衍生物
HAr-L3-Ar16-Ar17
(式中,HAr为可以具有取代基的碳原子数3~40的含氮杂环,
L3为单键、可以具有取代基的碳原子数6~60的亚芳基、可以具有取代基的碳原子数3~60的亚杂芳基或可以具有取代基的亚芴基,
Ar16为可以具有取代基的碳原子数6~60的2价芳香族烃基,
Ar17为可以具有取代基的碳原子数6~60的芳基或可以具有取代基的碳原子数3~60的杂芳基)。
(g)电子注入层
在本发明中,在阴极和电子注入层之间或阴极和发光层之间可以设置由绝缘体、半导体构成的电子注入层。通过设置这样的电子注入层,能有效地防止电流的泄漏,实现电子注入性的提高。
作为绝缘体,优选单独或组合使用碱金属硫属化物、碱土类金属硫属化物、碱金属的卤化物和碱土类金属的卤化物、氧化铝、氮化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锗、氮化硅、氮化硼、氧化钼、氧化钌、氧化钒等金属化合物。在这些金属化合物中,从电子注入性方面出发,优选碱金属硫属化物、碱土类金属的硫属化物。作为优选的碱金属硫属化物,可以列举Li2O、LiO、Na2S、Na2Se和NaO。作为优选的碱土类金属硫属化物,可以列举CaO、BaO、SrO、BeO、BaS和CaSe。作为碱金属的卤化物,可以列举LiF、NaF、KF、LiCl、KCl和NaCl等。作为碱土类金属的卤化物,可以列举CaF2、BaF2、SrF2、MgF2和BeF2等氟化物,氟化物以外的卤化物。
作为构成电子注入层的半导体,可以列举含有选自Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb和Zn的至少1种元素的氧化物、氮化物或氧化氮化物等的一种单独或两种以上的组合。
电子注入层优选为微结晶或非晶质。这是因为为了形成均质的薄膜,能够减少黑点等像素缺陷。
此外,可以层叠2种以上的电子注入层使用。
对于有机发光层的厚度,优选在5nm~5μm的范围内进行设定,以使有机EL元件对于色变换部件发出的光的峰波长的反射率为50%以上。其原因在于,如果有机发光层的厚度小于5nm,有时发光辉度、耐久性会下降,另一方面,如果有机发光层的厚度超过5μm,有时外加电压的值会增高。因此,更优选使有机发光层的厚度为10nm~3μm的范围内,进一步优选为20nm~1μm的范围内的值。
(2)第一光反射部
作为第一光反射部的材质,可以列举光反射性大的金属膜、折射率彼此不同的介电体多层膜等。其中,从能在由蓝色到红色的可见光范围的宽范围中实现高反射率的观点出发,优选金属膜。
金属膜的反射率由其膜厚d、双折射率n-i·κ、表面粗糙度(RMS粗糙度)σ确定。作为优选的金属膜的材料,优选双折射率的实部n、虚部κ(相当于光吸收系数)都小的材料,具体可以列举Au、Ag、Cu、Mg、Al、Ni、Pd等。当膜厚d薄时,光透过而反射率变小。
也取决于使用的金属种的双折射率虚部κ的值,但作为膜厚,优选为30nm以上。
此外,表面粗糙度σ大时,光发生乱反射,向与有机EL元件的发光面垂直的方向反射的成分减少。因此,作为表面粗糙度σ,优选小于10nm,更优选小于5nm。
此外,可以使用介电体多层膜。介电体多层膜由折射率大的介电体层(折射率nH膜厚dH)和折射率小的介电体层(折射率nL、膜厚dL)的叠层体构成。将各个膜厚设定为对于光的波长λ而满足下述式。
nH×dH=nL×dL=λ/4
作为折射率大的介电体材料的具体例,可以列举Al2O3、MgO、Nd2O3、GdO3、ThO2、Y2O3、Sc2O3、La2O3、ZrO2、Ta2O5、ZnO、CeO2、TiO2、PbO等金属氧化物,ZnS、CdS、ZnSe、ZnTe等金属硫属化物。作为折射率小的介电体材料的具体例,可以列举SiO2、Si2O3等Si氧化物,NaF、LiF、CaF2、Na3AlF6、AlF3、MgF2等金属氟化物等。
此外,各个折射率的比nL/nH越小,反射率增大的波长范围就越宽。为了在可见光中在视感度比较高的450nm~650nm的范围也使反射率增大,优选比nL/nH比0.6小。作为这样的材料的组合,可以列举例如TiO2(n=2.5)和MgF2(n=1.39)。
第一光反射部优选对于色变换部件发出的光的反射率为65%以上。这样,即使在构成发光元件的其他部件中使用具有光吸收性这样的部件,也能容易使元件的反射率为50%以上。反射率特别优选70%以上。
(3)第一~第三透明层
作为透明层,其在可见光的波长范围(380nm~780nm)的光透过率为50%以上,如果是显示电荷注入性、导电性、半导体性的任何一种的材料,可以无特别限制地使用。
作为具体例,可以列举(a)导电性游离基盐,(b)由作为含有过渡金属的导电性氧化物的受体成分和作为碱金属和/或碱土类金属的供体成分构成的材料,(c)硫属化物、以及硫属化物和碱金属的组合,(d)无机氧化物。
作为(a)导电性有机游离基盐,可以列举下述式所示的物质。
DyAz
[式中,D为供体性的分子或原子,A为受体性的分子或原子,y为1~5的整数,z为1~5的整数]。
作为D,优选Li、K、Na、Rb、Cs等碱金属、Ca等碱土类金属、La、NH4等。
作为A,优选TaF6、AsF6、PF6、ReO4、ClO4、BF4、Au(CN)2、Ni(CN)4、CoCl4、CoBr、I3、I2Br、IBr2、AuI2、AuBr2、Cu5I6、CuCl4、Cu(NCS)2、FeCl4、FeBr4、MnCl4、KHg(SCN)4、Hg(SCN)3、NH4(SCN)4等。
作为(b)由作为含有过渡金属的导电性氧化物的受体成分和作为碱金属和/或碱土类金属的供体成分构成的材料中的受体成分,优选选自LixTi2O4、LixV2O4、ErxNbO3、LaxTiO3、SrxVO3、CaxCrO3、SrxCrO3、AxMoO3、AV2O5(A=K、Cs、Rb、Sr、Na、Li、Ca)(x=0.2~5)的至少一种氧化物。
此外,作为碱金属、碱土类金属,优选与所述D相同的物质。
作为(c)硫属化物,优选ZnSe、ZnS、TaS、TaSe、ZnO等。此外,也优选由硫属化物和碱金属构成。作为优选的例子,可以列举LiZnSe、LiZnSi、LiZnO、LiInO等。
作为(d)无机氧化物,可以列举In、Sn、Zn、Ce、Sm、Pr、Nb、Tb、Cd、Ga、Al、Mo和W等的氧化物,优选含有In、Sn、Zn的氧化物。
从向有机发光层的电荷注入性、低阻抗性的观点出发,特别优选铟锡氧化物(ITO)、铟铈氧化物(ICO)、铟锌氧化物(IZO)、铟铜(CuIn)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锑(Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5)、氧化铝(Al2O3)等一种单独或2种以上的组合。
再者,第一和第三透明层的膜厚,在膜厚5~1000nm、优选10~500nm的范围内进行设定,以使有机EL元件对于色变换部件发出的光的峰波长的反射率为50%以上。
(4)第二光反射部
第二光反射部优选使用将有机发光层中产生的光反射、透过,能与所述的第一光反射部一起形成光共振器的金属。作为这样的金属,可以列举Ag、Mg、Al、Au、Pt、Cu、Cr、Mo、W、Ta、Nb、Li、Mn、Ca、Yb、Ti、Ir、Be、Hf、Eu、Sr、Ba、Cs、Na和K等金属或由这些金属构成的合金。
当使用该金属层作为与有机发光层相接的阴极时,从功函数低(例如4.0eV以下)的观点出发,优选Al、Ag、Mg、Ce、Ce、Na、K、Cs、Li和这些的合金。其膜厚优选为2nm~100nm的范围。如果比2nm薄,当用作阴极时,由于电子注入性降低,因此元件的发光效率降低,透过率过高,不能得到足够的光共振器效果,此外,在后面采用溅射等方法形成第二透明层的膜时,有可能不能防止对位于其下部的有机发光层的损伤。另一方面,如果比100nm厚,由于光透过率降低,因此光的取出效率有可能降低。
(5)气体阻隔层
为了防止水分、氧向有机发光层内部侵入而覆盖有机发光层,优选设置气体阻隔层。气体阻隔层通常由透明绝缘体构成,具体地,优选为封入了干燥剂、干燥气体、氟代烃等惰性液体的构成。此外,如果是防湿性优异的材料,优选为无机氧化物层、无机氮化物层、无机氧氮化物层。可以列举例如二氧化硅、氧化铝、AlON、SiAlON、SiNx等。
所述有机EL元件的各层的形成方法并无特别限定,可以采用目前为止公知的溅射法、真空蒸镀法、分子射线蒸镀法(MBE法)或溶解于溶剂的溶液的浸渍法、旋涂法、流延法、棒涂法、辊涂法等涂布法形成。
3.色变换部件
(1)色变换部件
本发明的色变换部件具有吸收发光元件的发光、发出更长波长的光的功能。色变换部件发出的光是被光源的光激发而发光的荧光、磷光。
色变换部件例如由荧光材料单独、或荧光材料和透明介质的组合构成。色变换部件为了防止外光产生的对比度的降低,可以与后述的滤色器组合而构成。
作为荧光材料,可以使用有机荧光色素、有机荧光颜料、金属络合物色素、无机荧光体等。此外,作为透明介质,可以使用玻璃等无机透明体、热塑性树脂、热固性树脂、光固化性树脂等透明树脂。
对于由有机荧光色素和树脂构成的情况,作为有机荧光色素,可以根据所期望的发光色使用单独种类的有机荧光色素,也可以使用多种的有机荧光色素。例如,当将蓝色~蓝绿色的激发光变换为红色光时,可以使用在600nm以上的波长范围具有荧光峰的若丹明类色素。进而更优选使用在激发光的波长范围具有吸收带并且诱发向若丹明类色素的能量转移或再吸收的荧光色素。
此外,有机荧光色素在色变换部件用树脂组合物整体中的含有率优选为0.01~1重量%的范围内。如果含有率比0.01重量%低,色变换部件充分吸收激发光变得困难,荧光强度减小。此外,如果含有率比1重量%高,在色变换部件中有机荧光色素分子之间的距离变得过近,由于浓度消光而使荧光强度降低。
这里,按发光元件发出的激发光的色和发光色的组合,例示优选的荧光色素。
作为将近紫外光~蓝紫色的激发光变换为蓝色发光的荧光色素的例子,可以列举二苯乙烯系色素:1,4-双(2-甲基苯乙烯基)苯、反式-4,4-二苯基二苯乙烯,和香豆素类色素:7-羟基-4-甲基香豆素(也称为“香豆素4”)。
作为将蓝色、蓝绿色或白色的激发光变换为绿色发光的荧光色素的例子,可以列举香豆素类色素:2,3,5,6-1H、4H-四氢-8-三氟甲基喹嗪(9,9a、1-gh)香豆素(也称为“香豆素153”)、3-(2’-苯并噻唑基)-7-二乙基氨基香豆素(也称为“香豆素6”)、3-(2’-苯并吲哚基)-7-N,N-二乙基氨基香豆素(也称为“香豆素7”),和萘二甲酰亚胺类色素:碱性黄-51、溶剂黄-11、溶剂黄-116。
作为将蓝色、绿色或白色的激发光变换为橙色~红色的发光的荧光色素的例子,可以列举花蓝类色素:4-二氰基亚甲基-2-甲基-6-(对二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃,吡啶类色素:1-乙基-2-[4-(对二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基]-全氯吡啶,以及若丹明类色素:若丹明B、若丹明6G、若丹明3B、若丹明101、若丹明110、碱性紫11、磺化若丹明101。
此外,作为若丹明类色素,可以使用分子中具有至少1个阻碍会合体形成的立体阻碍基的色素。这样的若丹明类色素的例子记载于特开平11-279426号公报中。
作为无机荧光体,由吸收可见光、发出比吸收的光长的光的金属化合物等无机化合物构成。当将微粒化的无机荧光体分散于透明树脂介质中而作为色变换部件时,为了提高微粒在树脂中的分散性,例如,可以用长链烷基、磷酸等有机物对微粒表面进行改性。
具体可以使用以下的材料。
(a)在金属氧化物中掺杂了过渡金属离子所得的材料
在Y2O3、Gd2O3、ZnO、Y3Al5O12、Zn2SiO4等金属氧化物中掺杂了Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+等过渡金属离子所得的材料。
(b)在金属硫属化物中掺杂了过渡金属离子所得的材料
在ZnS、CdS、CdSe等金属硫属化物中掺杂了Eu2+、Eu3+、Ce3+、Tb3+等吸收可见光的过渡金属离子的材料。为了防止S、Se等被后述的基体树脂的反应成分抽出,可以用二氧化硅等金属氧化物、有机物等进行表面改性。
(c)利用半导体的带隙,吸收、发出可见光的微粒
CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、InP等半导体微粒。这些半导体微粒正如在特表2002-510866号公报等文献中已知那样,通过使粒径纳米尺寸化能够控制带隙,其结果能够改变吸收-荧光波长。为了防止S、Se等被后述的基体树脂的反应成分抽出,可以用二氧化硅等金属氧化物、有机物等进行表面改性。
例如,可以用ZnS这样的带隙能量更高的半导体材料的壳对CdSe微粒的表面进行被覆。这样容易实现将中心微粒内产生的电子封闭的效果。
再者,所述的微粒可以一种单独使用,此外也可以将两种以上组合使用。
当色变换部件由荧光材料和树脂构成时,优选使有机荧光色素和树脂和适当的溶剂混合、分散或可溶化而成为液状物,采用旋涂、辊涂、流延法等方法将该液状物成膜,然后采用光刻蚀法形成所期望的色变换部件的图案,或采用丝网印刷等方法形成所期望的图案,从而形成色变换部件。
色变换部件的厚度,如果能充分吸收有机EL元件的发光,同时不妨碍荧光产生功能,则并无特别限制,例如,优选为10nm~1mm的范围内的值,更优选0.5μm~1mm的范围内的值,进一步优选1μm~100μm的范围内的值。
作为用于分散荧光材料的透明树脂(粘合剂树脂),可以使用非固化型树脂、光固化型树脂。此外,透明树脂可以一种单独使用,也可以将多种混合使用。再者,在全色显示器中,形成分离配置成矩阵状的色变换部件。因此,作为透明树脂,优选使用能够适用光刻蚀法的感光性树脂。这里,依次对作为树脂的感光性树脂和非固化型树脂进行说明。
作为感光性树脂,优选丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸类树脂、聚肉桂酸乙烯基类树脂、硬橡胶类树脂等具有反应性乙烯基的感光性树脂(光固化型抗蚀剂材料)的一种或多种的混合物。
这样的感光性树脂,由反应性低聚物和聚合引发剂、聚合促进剂、作为反应性稀释剂的单体类构成。
作为适于本发明中使用的反应性低聚物,可以列举使丙烯酸加成到双酚型的环氧树脂、酚醛清漆型的环氧树脂上的环氧丙烯酸酯类;以任意的摩尔比使等摩尔量的丙烯酸2-羟基乙酯和多官能性醇与多官能性异氰酸酯反应而得到的聚氨酯丙烯酸酯类;以任意的摩尔比使等摩尔量的丙烯酸和多官能羧酸与多官能性醇反应而得到的聚酯丙烯酸酯类;使多元醇类和丙烯酸反应而得到的聚醚丙烯酸酯类;使丙烯酸与聚(甲基丙烯酸甲酯-CO-甲基丙烯酸缩水甘油酯)等的侧链环氧基反应而得到的反应性聚丙烯酸酯类;用2盐酸基性羧酸酐部分改性环氧丙烯酸酯类而得到的羧基改性型的环氧丙烯酸酯类;用2盐酸基性羧酸酐部分改性反应性聚丙烯酸酯类而得到的羧基改性型的反应性聚丙烯酸酯类;在聚丁二烯低聚物的侧链具有丙烯酸酯基的聚丁二烯丙烯酸酯类;主链具有聚硅氧烷键的硅氧烷丙烯酸酯类;将氨基塑性树脂改性的氨基塑性树脂丙烯酸酯类。
作为感光性树脂的聚合引发剂,可以使用在聚合反应中通常使用的聚合引发剂,其种类并无特别限制。可以列举例如乙烯基单体、二苯甲酮类、苯乙酮类、苯偶姻类、噻吨酮类、蒽醌类、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰等有机过氧化物。作为感光性树脂的聚合促进剂,可以优选列举例如三乙醇胺、4,4’-二甲基氨基二苯甲酮(米蚩酮)、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯等。
此外,作为感光性树脂的反应性稀释剂的单体类,可以列举例如在自由基聚合系中的丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类等单官能单体;三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇(iii)低聚物等多官能单体;妥尔油三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯等。
作为非固化型树脂,优选例如聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、氯乙烯醋酸乙烯酯共聚物、醇酸树脂、芳香族磺酰胺树脂、脲树脂、蜜胺树脂、苯并胍胺树脂。在这些非固化型树脂中,特别优选苯并胍胺树脂、蜜胺树脂和氯乙烯树脂。
这些粘合剂树脂可以一种单独使用,也可以多种混合使用。
此外,除了所述非固化型树脂之外,可以使用稀释用的粘合剂树脂。可以列举例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、聚酰胺、有机硅和环氧树脂中的一种或多种的混合物。
(2)滤色器
作为本发明中使用的滤色器,可以列举例如使只是下述色素、或色素溶解或分散到粘合剂树脂中而得到的固体状态的滤色器。
红色(R)色素:苝类颜料、色淀颜料、偶氮类颜料等
绿色(G)色素:卤素多取代酞菁类颜料、卤素多取代铜酞菁类颜料、三苯基甲烷类碱性染料等
蓝色(B)色素:铜酞菁类颜料、阴丹酮类颜料、靛酚类颜料、花蓝类颜料等
另一方面,粘合剂树脂优选透明的(可见光透过率50%以上)材料。可以列举例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等透明树脂(高分子),作为能应用光刻蚀法的感光性树脂,可以列举丙烯酸类、甲基丙烯酸类等具有反应性乙烯基的光固化型抗蚀剂材料。
此外,当使用印刷法时,选择使用了聚氯乙烯树脂、蜜胺树脂、酚醛树脂等透明树脂的印刷油墨(メジウム)。
作为滤色器的制造方法,当滤色器主要由色素构成时,可以通过所期望的滤色器图案的掩膜,采用真空蒸镀或溅射法成膜。
另一方面,当滤色器由色素和粘合剂树脂构成时,通常使色素和所述树脂和抗蚀剂混合、分散或可溶化,采用旋涂法、辊涂法、流延法等方法成膜,采用光刻蚀法以所期望的滤色器图案形成图案,或采用印刷等方法以所期望的滤色器的图案形成图案。
各个滤色器的膜厚和透过率优选如下所述。
R:膜厚0.5~5.0μm(透过率50%以上/610nm)
G:膜厚0.5~5.0μm(透过率50%以上/545nm)
B:膜厚0.2~5.0μm(透过率50%以上/460nm)
此外,在本发明中,当提供呈现红、绿、蓝的3原色发光的全色发光装置时,可以使用用于提高对比率的黑矩阵。
[实施例]
以下列举实施例对本发明进行更具体的说明。
实施例1
1.有机EL元件基板的制作
在75mm×25mm×1.1mm的支撑基板(OA2玻璃:日本电气硝子社制)上采用溅射形成300nm厚的铝膜。该铝膜作为下部电极发挥作用,同时也作为第一光反射部发挥作用。
然后,在铝膜上采用溅射形成130nm厚的ITO膜。该ITO膜作为向有机发光层的空穴注入电极发挥作用,同时作为第一透明层发挥作用。
在异丙醇中将该带有下部电极的基板进行5分钟超声波洗涤,然后进行30分钟UV臭氧洗涤。将洗涤后的带有下部电极的基板安装到真空蒸镀装置的基板支架上。
再者,在各个钼制的加热舟皿中分别装入作为空穴注入材料的下述化合物(HI)(以下简称为“HI膜”)、作为空穴传输材料的下述化合物(HT)(以下简称为“HT膜”)、作为发光材料的主体的下述化合物(BH)、作为蓝色发光掺杂剂的下述化合物(BD)、作为电子传输材料的三(8-羟基喹啉)铝(Alq)、作为电子注入材料的LiF、作为阴极材料的Mg和Ag,再将作为空穴注入辅助材料和阴极的取出电极的IZO靶分别安装到另外的溅射槽中。
首先,以膜厚20nm蒸镀以空穴注入层发挥作用的HI膜。紧接着HI膜的成膜,以膜厚15nm蒸镀以空穴传输层发挥作用的HT膜。紧接着HT膜的成膜,以膜厚30nm以30∶1.5的重量比共蒸镀化合物BH和化合物BD作为蓝色发光层.
在该膜上以膜厚10nm蒸镀Alq膜作为电子传输层。然后,以膜厚1nm蒸镀LiF作为电子注入层,在该膜上以成膜速度比1∶9蒸镀10nm的Ag和Mg。该Ag∶Mg膜作为向有机发光层的电子注入电极发挥作用,同时作为第二光反射部发挥作用。
进而,采用溅射形成90nm的IZO膜。该IZO作为上部电极发挥作用,同时作为第二透明层发挥作用。
其次,为了覆盖整个有机EL发光部,采用低温CVD在上部电极上以1000nm的厚度形成作为透明无机膜的SiOxNy(O/O+N=50%:原子比)作为气体阻隔膜。
这样便得到有机EL元件。
2.色变换基板的制作
(1)滤色器的制作
在比有机EL元件小的40mm×25mm×1.1mm的支撑基板(OA2玻璃:日本电气硝子社制)上以设定的图案旋涂颜料类红色滤色器材料(CRY-S840B、富士フィルムァ一チ制),用紫外线进行曝光。然后,在200℃下进行焙烘,得到红色滤色器层(膜厚1.2μm)基板。
(2)色变换部件的制作
使用甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物(甲基丙烯酸共聚比=15~20%、Mw=20000~25000)作为基体树脂,将其溶解于1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷,添加粒径5.1nm的CdSe微粒(荧光波长606nm)。添加的比例为:CdSe粒子相对于总固体成分浓度的重量比率为17.8wt%。
将其旋涂到先前制作的红色滤色器基板的滤色器膜上,在200℃下进行30分钟的干燥处理,得到红色滤色器和红色变换部件层叠的色变换基板。色变换部件的膜厚为17μm。
3.有机EL元件基板和色变换基版的贴合
使用旋涂器在色变换基板上涂布液态硅橡胶(东芝有机硅社制XE14-128),在其上面贴合所述有机EL元件基板。这样便得到色变换部件没有重合的部分为蓝色像素、色变换部件重合的部分为红色像素的彩色发光装置。
4.彩色发光装置的特性评价
(1)色变换基板的荧光峰波长
采用荧光强度计测定从色变换基板的色变换部件侧由45°方向入射波长470nm的单色激发光而从色变换部件发出的荧光光谱,其峰波长为606nm。
(2)有机EL元件的反射率和部件的光学膜厚
采用显微分光反射率计测定对于垂直入射于色变换部件没有重合的有机EL元件表面的光的反射率。对于色变换部件发出的荧光的峰波长606nm的反射率为71.8%。
使用膜厚-折射率测定装置(SCI社制)测定606nm下第一透明层(130nm的ITO膜)、第二透明部件(90nm的IZO膜)的光学距离,结果分别为238nm、165nm。
此外,在有机EL元件的制作途中,取出蒸镀到LiF的基板,测定整个有机发光层(HI膜20nm、HT膜15nm、BH膜:BD膜30nm、Alq膜10nm、LiF膜1nm)的光学距离,结果为130nm。即,第一光反射部和第二光反射部之间的光学距离为238nm+130nm=368nm。
(3)彩色发光装置的发光性能
调节外加电压使由色变换部件不重合的有机EL元件部分(蓝色像素)的发光达到1000nit后,使用分光放射辉度计测定色变换部件重合的部分(红色像素)的发光特性,结果显示出辉度787nit、色度(0.634、0.361)的良好的红色发光。
比较例1
除了形成膜厚10nm的ITO膜作为第一透明层、膜厚45nm的IZO膜作为第二透明层以外,与实施例1同样地制作彩色发光装置。然后,与实施例1同样地进行特性评价,得到以下的结果。
(1)色变换基板的荧光波长
采用荧光强度计测定从色变换基板的色变换部件侧由45°方向入射波长470nm的单色激发光而从色变换部件发出的荧光光谱,其峰波长为606nm。
(2)有机EL元件的反射率和部件的光学膜厚
采用显微分光反射率计测定对于垂直入射于色变换部件没有重合的有机EL元件表面的光的反射率。对于色变换部件发出的荧光的峰波长606nm的反射率为41.9%。
使用膜厚-折射率测定装置(SCI社制)测定606nm下第一透明层(10nm的ITO膜)、第二透明层(45nm的IZO膜)的光学距离,结果分别为19nm、91nm。
(3)彩色发光装置的发光性能
调节外加电压使由色变换部件不重合的有机EL元件部分的发光达到1000nit后,使用分光放射辉度计测定色变换部件重合的部分的发光特性,结果为辉度415nit、色度(0.630、0.366),只得到实施例1的一半的辉度。
比较例2
除了代替Al而使用Cr作为第一光反射部以外,与实施例1同样地制作彩色发光装置。然后,与实施例1同样地进行特性评价,得到以下的结果。
(1)色变换基板的荧光波长
采用荧光强度计测定从色变换基板的色变换层侧由45°方向入射波长470nm的单色激发光而从色变换部件发出的荧光光谱,其峰波长为606nm。
(2)有机EL元件的反射率和部件的光学膜厚
采用显微分光反射率计测定对于垂直入射于色变换部件没有重合的有机EL元件表面的光的反射率。对于色变换部件发出的荧光的峰波长606nm的反射率为25.8%。
使用膜厚-折射率测定装置(SCI社制)测定606nm下第一透明部件(130nm的ITO膜)、第二透明部件(90nm的IZO膜)的光学距离,结果分别为238nm、165nm。
(3)彩色发光装置的发光性能
调节外加电压使由色变换部件不重合的有机EL元件部分的发光达到1000nit后,使用分光放射辉度计测定色变换部件重合的部分的发光特性,结果为辉度339nit、色度(0.627、0.368),只得到实施例1的一半以下的辉度。
本发明的彩色发光装置可以用于民生用TV、大型显示器、移动电话用显示画面等的各种显示装置。
Claims (14)
1.一种彩色发光装置,具有:
发光元件、和
吸收所述发光元件发出的光并发光的色变换部件;
所述发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部和第二光反射部,并且具有位于所述第一和第二光反射部之间的有机发光层;
所述色变换部件比所述第二光反射部更靠近光取出侧;
对于所述色变换部件发出的光的峰波长,所述发光元件的反射率为50%以上。
2.根据权利要求1所述的彩色发光装置,其中,
所述发光元件在光取出方向依次还具有第一透明层和第二透明层;
所述第一透明层位于所述第一光反射部和所述第二光反射部之间;
所述色变换部件比所述第二透明层更靠近光取出侧。
3.根据权利要求2所述的彩色发光装置,其中,所述第二透明层位于所述第二光反射部和色变换部件之间。
4.一种彩色发光装置,具有:
第一像素,在光取出方向依次设置有第一发光元件和使所述第一发光元件发出的第一色的光透过的第一滤色器,
第二像素,在光取出方向依次设置有第二发光元件和使所述第二发光元件发出的第二色的光透过的第二滤色器,
第三像素,在光取出方向依次设置有第三发光元件和将所述第三发光元件发出的光吸收并发出第三色的光的色变换部件;
所述第一发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;
所述第二发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第三透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;
所述第三发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第三色的光的反射率为50%以上;
所述有机发光层至少包含发出第一色的光的第一发光材料和发出第二色的光的第二发光材料。
5.根据权利要求4所述的彩色发光装置,其中,所述第三发光元件还具有使第三色的光透过的第三滤色器。
6.一种彩色发光装置,具有:
第一像素,在光取出方向依次设置有第一发光元件和使所述第一发光元件发出的第一色的光透过的第一滤色器,
第二像素,在光取出方向依次设置有第二发光元件和将所述第二发光元件发出的光吸收并发出第二色的光的色变换部件,
第三像素,在光取出方向依次设置有第三发光元件和将所述第三发光元件发出的光吸收并发出第三色的光的色变换部件;
所述第一发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、有机发光层、第二光反射部和第二透明层;
所述第二发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第二色的光的反射率为50%以上;
所述第三发光元件在光取出方向依次至少具有第一光反射部、第一透明层、有机发光层、第二光反射部和第二透明层,并且对于所述色变换部件发出的第三色的光的反射率为50%以上;
所述有机发光层至少包含发出第一色的光的第一发光材料。
7.根据权利要求6所述的彩色发光装置,其中,
所述第二发光元件具有使第二色的光透过的第二滤色器,
所述第三发光元件具有使第三色的光透过的第三滤色器。
8.根据权利要求2~7中任一项所述的彩色发光装置,其中,所述第一透明层的膜厚和在色变换部件发出的色光下的折射率的积S1、与所述有机发光层的膜厚和在色变换部件发出的色光下的折射率的积S2的和S1+S2在250nm~500nm的范围。
9.根据权利要求8所述的彩色发光装置,其中,所述第一透明层的膜厚和在色变换部件发出的色光下的折射率的积在100nm~350nm的范围。
10.根据权利要求8所述的彩色发光装置,其中,所述第二透明层的膜厚和在色变换部件发出的色光下的折射率的积在100nm~300nm的范围。
11.根据权利要求1~3中任一项所述的彩色发光装置,其中,在所述有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
12.根据权利要求4或5所述的彩色发光装置,其中,
在所述第一发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第一色的光,
在所述第二发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第二色的光,
在所述第三发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
13.根据权利要求6或7所述的彩色发光装置,其中,
在所述第一发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强第一色的光,
在所述第二发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光,
在所述第三发光元件中,在有机发光层产生的光在所述第一和第二光反射部之间反复反射,选择性地增强所述色变换部件的吸收波长的光。
14.根据权利要求1、4或6所述的彩色发光装置,其中,对于所述色变换部件发出的光,所述第一光反射部的反射率为65%以上。
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