DE102013214661B4 - Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Licht emittierendes Element, das umfasst:
ein Paar von Elektroden; und
eine Schicht zwischen dem Paar von Elektroden,
wobei die Schicht eine erste organische Verbindung und eine zweite organische Verbindung umfasst, die miteinander einen Exciplex bilden,
wobei die erste organische Verbindung eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, und
die zweite organische Verbindung durch eine allgemeine Formel (G2) dargestellt wird: 
wobei R1 bis R9 unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe darstellen;
wobei R22 bis R24 unabhängig Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen; und
wobei Ar1 und Ar2 unabhängig eine Phenylgruppe, eine Biphenylgruppe, eine Fluorenylgruppe, oder eine Spirofluorenylgruppe darstellen, die unsubstituiert oder durch eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe substituiert sind.
ein Paar von Elektroden; und
eine Schicht zwischen dem Paar von Elektroden,
wobei die Schicht eine erste organische Verbindung und eine zweite organische Verbindung umfasst, die miteinander einen Exciplex bilden,
wobei die erste organische Verbindung eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, und
die zweite organische Verbindung durch eine allgemeine Formel (G2) dargestellt wird:
wobei R1 bis R9 unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe darstellen;
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wobei Ar1 und Ar2 unabhängig eine Phenylgruppe, eine Biphenylgruppe, eine Fluorenylgruppe, oder eine Spirofluorenylgruppe darstellen, die unsubstituiert oder durch eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe substituiert sind.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- 1. Gebiet der Erfindung
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Licht emittierendes Element, in dem eine organische Verbindung, die durch Anlegen eines elektrischen Feldes Licht emittieren kann, zwischen einem Paar von Elektroden angeordnet ist, und betrifft auch eine Licht emittierende Vorrichtung, ein elektronisches Gerät und eine Beleuchtungsvorrichtung, die jeweils ein solches Licht emittierendes Element beinhalten.
- 2. Beschreibung des Standes der Technik
- Man erwartet, dass Licht emittierende Elemente, die eine organische Verbindung als Leuchtkörper enthalten und Merkmale wie z. B. Dünnheit, Leichtigkeit, kurze Ansprechzeit und Gleichstromantrieb bei einer niedrigen Spannung aufweisen, auf Flachbildschirmanzeigen der nächsten Generation angewendet werden. Man geht davon aus, dass im Besonderen Anzeigevorrichtungen, in denen Licht emittierende Elemente in einer Matrix angeordnet sind, Vorteile gegenüber herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen aufweisen, wie z. B. einen großen Betrachtungswinkel und hohe Sichtbarkeit.
- Es wird gesagt, dass ein Licht emittierendes Element den folgenden Lichtemissionsmechanismus aufweist: wenn eine Spannung zwischen einem Paar von Elektroden angelegt wird, wobei eine eine Licht emittierende Substanz enthaltende EL-Schicht dazwischen liegt, werden Elektronen, die aus der Kathode injiziert werden, und Löcher, die aus der Anode injiziert werden, in einem Lichtemissionszentrum der EL-Schicht rekombiniert, um molekulare Exzitonen zu bilden, und Energie wird abgegeben und Licht wird emittiert, wenn die molekularen Exzitonen in den Grundzustand zurückfallen. Die angeregten Zustände, die im Fall der Verwendung einer organischen Verbindung als Licht emittierende Substanz erzeugt werden, sind ein angeregter Singulett-Zustand und ein angeregter Triplett-Zustand. Lumineszenz vom angeregten Singulett-Zustand (S1) wird als Fluoreszenz bezeichnet, und Lumineszenz vom angeregten Triplett-Zustand (T1) wird als Phosphoreszenz bezeichnet. Das statistische Erzeugungsverhältnis der angeregten Zustände in einem Licht emittierenden Element ist als S1:T1 = 1:3 betrachtet.
- Um die Elementeigenschaften eines solchen Licht emittierenden Elements zu verbessern, ist die Entwicklung durchgeführt worden; beispielsweise ist eine Elementstruktur entwickelt worden, die durch Zusatz eines neu entwickelten Dotierstoffs sowohl Phosphoreszenz als auch Fluoreszenz benutzt (z. B. siehe Patentdokument 1). Patentdokument 2 offenbart Licht emittierende Elemente, die eine Mischschicht umfassend einen Exciplex für die Lichtemission beinhalten. Patentdokument 3 beschreibt Phenylcarbazolderivate und deren Verwendung als lochtransportierende Materialien. In Patentdokument 4 ist die Verwendung von organometallischen Komplexen als phosphoreszente Emitter offenbart.
- [Referenz]
- [Patentdokumente]
-
- [Patentdokument 1]
JP 2010- 182 699 A - [Patentdokument 2]
US 5 955 836 A - [Patentdokument 3]
JP 2006- 151 979 A - [Patentdokument 4] US 2006 / 0 134 460 A1
- Zusammenfassung der Erfindung
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet nicht das oben beschriebene Verfahren zum Erhöhen der Emissionseffizienz eines Licht emittierenden Elements unter Benutzung von Phosphoreszenz, welche durch den Zusatz eines neu entwickelten Dotierstoffs ermöglicht wird, sondern stellt ein Licht emittierendes Element bereit, das höhere Emissionseffizienz erzielen kann, indem es eine Erzeugungswahrscheinlichkeit des angeregten Singulett-Zustands (S1) in einer Licht emittierenden Schicht des Licht emittierenden Elements von höher als oder gleich dem theoretischen Wert (25 %) aufweist. Außerdem stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Licht emittierendes Element mit langer Lebensdauer bereit.
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, bei der eine erste organische Verbindung und eine zweite organische Verbindung einen Exciplex (angeregten Komplex) in einer Licht emittierenden Schicht eines Licht emittierenden Elements bilden. Das S1-Niveau und das T1-Niveau des gebildeten Exciplexes liegen sehr nahe beieinander im Vergleich zu dem S1-Niveau und dem T1-Niveau der jeweiligen Substanzen (der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung) vor der Bildung des Exciplexes. Da die Anregungsdauer von T1 des Exciplexes lang ist, überträgt sich ein Teil der T1-Energie des Exciplexes leicht auf S1, ohne dass eine thermische Deaktivierung auftritt. Das heißt, dass dann, auch wenn die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 gleich nach der Rekombination von Ladungsträgern 25 % ist, der oben beschriebene Prozess ermöglicht, dass mehr S1 zum Schluss erzeugt werden. Daher hat eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Vorteil, dass unter Benutzung von Lumineszenz von S1 die Emissionseffizienz eines Licht emittierenden Elements erhöht wird.
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Licht emittierendes Element, das zwischen einem Paar von Elektroden eine Schicht beinhaltet, die eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und eine zweite organische Verbindung mit einem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, enthält. Die erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und die zweite organische Verbindung mit einem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, sind eine Kombination, die einen Exciplex bildet.
- In der Formel stellen R1 bis R9 unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe dar; R22 bis R24 stellen unabhängig Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen dar; Ar1 und Ar2 stellen unabhängig eine Phenylgruppe, eine Biphenylgruppe, eine Fluorenylgruppe oder eine Spirofluorenylgruppe, die substituiert oder unsubstituiert ist; wenn Ar1 und Ar2 einen Substituenten aufweisen, ist der Substituent unabhängig eine Al-kylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe; R1 und R24, R5 und R6, R22 und Ar1 und Ar2 und R23 können jeweils eine Einfachbindung dazwischen bilden.
- Bei der oben beschriebenen Struktur ist die Erzeugungswahrscheinlichkeit des angeregten Singulett-Zustands (S1) in dem Exciplex höher als der theoretische Wert (25 %), wobei der Exciplex von der ersten organischen Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und der zweiten organischen Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, gebildet wird.
- Durch das Bilden eines Exciplexes in einer Licht emittierenden Schicht zwischen einem Paar von Elektroden kann deswegen ein Licht emittierendes Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hohe Emissionseffizienz aufweisen.
- Darüber hinaus liegen wie oben beschrieben das S1-Niveau und das T1-Niveau des Exciplexes, der in der Licht emittierenden Schicht gebildet wird, sehr nahe beieinander. Im Fall der Verwendung einer Struktur, bei der eine Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, der Licht emittierenden Schicht neu zugesetzt ist, kann die Überlappung zwischen dem Emissionsspektrum des Exciplexes und dem Absorptionsspektrum der Licht emittierenden Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, groß sein, was die Effizienz der Energieübertragung von T1 des Exciplexes auf die Licht emittierende Substanz erhöhen kann, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt. Folglich kann ein Licht emittierendes Element mit hoher Emissionseffizienz erzielt werden.
- Bei den oben beschriebenen Strukturen wird ein Elektronentransportmaterial mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2A/s oder höher, insbesondere eine π-elektronenarme heteroaromatische Verbindung hauptsächlich als die erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft verwendet.
- Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung elektronische Geräte und Beleuchtungsvorrichtungen, die Licht emittierende Vorrichtungen beinhalten, sowie Licht emittierende Vorrichtungen, die Licht emittierende Elemente beinhalten, umfasst. Die Licht emittierende Vorrichtung in dieser Beschreibung bezeichnet eine Bildanzeigevorrichtung und eine Lichtquelle (z. B. eine Beleuchtungsvorrichtung). Ferner umfasst die Licht emittierende Vorrichtung alle der folgenden Module: einen Modul, in dem ein Anschlussteil, wie z. B. eine flexible gedruckte Schaltung (flexible printed circuit: FPC) oder ein Tape Carrier Package (TCP), an einer Licht emittierenden Vorrichtung angebracht ist; einen Modul, in dem eine gedruckte Leiterplatte am Ende eines TCP bereitgestellt ist; und einen Modul, in dem eine integrierte Schaltung (integrated circuit: IC) mittels eines Chip-On-Glass- (COG-) Verfahrens direkt auf einem Licht emittierenden Element montiert ist.
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Struktur, bei der ein Exciplex (angeregter Komplex) in einer Licht emittierenden Schicht eines Licht emittierenden Elements gebildet wird. Mit dieser Struktur kann die Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 in dem gebildeten Exciplex höher als oder gleich dem theoretischen Wert (25 %) sein; folglich kann ein Licht emittierendes Element mit hoher Emissionseffizienz erzielt werden.
- Figurenliste
- In den begleitenden Zeichnungen:
-
1 zeigt ein Konzept einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 zeigt eine Struktur eines Licht emittierenden Elements; -
3 zeigt eine Struktur eines Licht emittierenden Elements; -
4A und4B zeigen Strukturen eines Licht emittierenden Elements; -
5A und5B zeigen eine Licht emittierende Vorrichtung; -
6A bis6D zeigen elektronische Geräte; -
7A bis7C zeigen ein elektronisches Gerät; -
8 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung; -
9 zeigt eine Struktur eines Licht emittierenden Elements; -
10 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften eines Licht emittierenden Elements 1 und eines Licht emittierenden Elements 2 darstellt; -
11 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2 darstellt; -
12 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2 darstellt; -
13 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften eines Licht emittierenden Elements 3 und eines Licht emittierenden Elements 4 darstellt; -
14 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4 darstellt; -
15 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4 darstellt; -
16 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften eines Licht emittierenden Elements 5 und eines Licht emittierenden Elements 6 darstellt; -
17 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6 darstellt; -
18 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6 darstellt; -
19 ist ein Diagramm, das die Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements 6 darstellt; -
20 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-Spannungs-Eigenschaften eines Licht emittierenden Elements 7, eines Licht emittierenden Elements 8 und eines Licht emittierenden Elements 9 darstellt; -
21 ist ein Diagramm, das Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9 darstellt; und -
22 ist ein Diagramm, das Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9 darstellt. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
- (Ausführungsform 1)
- Bei der Ausführungsform 1 werden ein Konzept zum Herstellen eines einen Exciplex (angeregten Komplex) benutzenden Licht emittierenden Elements, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und eine konkrete Struktur des Licht emittierenden Elements beschrieben.
- Ein Licht emittierendes Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Licht emittierende Schicht zwischen einem Paar von Elektroden. Die Licht emittierende Schicht enthält eine erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und eine zweite organische Verbindung mit einem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird.
- Hierbei sind die erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und die zweite organische Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, welche in der Licht emittierenden Schicht enthalten sind, eine Kombination, die einen Exciplex bildet, wenn sie sich in einem angeregten Zustand befinden.
-
- In der Formel stellen R1 bis R9 unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe dar; R22 bis R24 stellen unabhängig Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen dar; Ar1 und Ar2 stellen unabhängig eine Phenylgruppe, eine Biphenylgruppe, eine Fluorenylgruppe oder eine Spirofluorenylgruppe, die substituiert oder unsubstituiert ist; wenn Ar1 und Ar2 einen Substituenten aufweisen, ist der Substituent unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Phenylgruppe oder eine Biphenylgruppe; R1 und R24, R5 und R6, R22 und Ar1 und Ar2 und R23 können jeweils eine Einfachbindung dazwischen bilden.
- Der Bildungsprozess eines Exciplexes bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Der Bildungsprozess kann jeder der folgenden zwei Prozesse sein.
- Ein Bildungsprozess ist der Prozess, in dem ein Exciplex von der ersten organischen Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft (z. B. einem Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, gebildet wird, welche sich im Ladungsträger (Kation oder Anion) haltenden Zustand befinden. In diesem Bildungsprozess kann eine Bildung eines Singulett-Exzitons von der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung unterdrückt werden. Folglich kann ein Licht emittierendes Element mit langer Lebensdauer erzielt werden.
- Der andere Bildungsprozess ist ein grundlegender Prozess, in dem eine der ersten organischen Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft (z. B. Wirtsmaterial) und der zweiten organischen Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, ein Singulett-Exziton bildet und dann das Singulett-Exziton mit der anderen im Grundzustand wechselwirkt, um einen Exciplex zu bilden. In diesem Prozess wird zwar ein angeregter Singulett-Zustand der ersten organischen Verbindung oder der zweiten organischen Verbindung vorübergehend erzeugt, aber der angeregte Singulett-Zustand wird schnell in einen Exciplex umgewandelt. Deshalb kann eine Deaktivierung der angeregten Singulett-Energie, eine Reaktion vom angeregten Singulett-Zustand oder dergleichen ebenfalls in diesem Prozess unterdrückt werden. Folglich kann ein Licht emittierendes Element mit langer Lebensdauer erzielt werden.
- Es sei angemerkt, dass das Licht emittierende Element nach der vorliegenden Erfindung beide Exciplexe umfasst, die in den obigen zwei Bildungsprozessen gebildet werden.
- Als nächstes werden die Niveaus des Exciplexes, der durch die oben beschriebenen Bildungsprozesse gebildet wird, und ein Prozess zur Lichtemission anhand von
1 beschrieben. Wie in1 gezeigt liegen das S1-Niveau und das T1-Niveau eines Exciplexes 10, der in einer Licht emittierenden Schicht eines Licht emittierenden Elements gebildet wird, sehr nahe beieinander im Vergleich zu dem S1-Niveau und dem T1-Niveau der jeweiligen Substanzen (der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung) vor der Bildung des Exciplexes, was die Übertragung eines Teils der T1-Energie des Exciplexes 10 auf S1 wegen thermischer Energie vereinfacht. Da die Anregungsdauer von T1 des Exciplexes 10 lang ist, überträgt sich ein Teil der Energie des Exciplexes 10 in T1 leicht auf S1, ohne dass eine thermische Deaktivierung auftritt. Auch wenn die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 gleich nach der Rekombination von Ladungsträgern 25 % ist, ermöglicht daher der oben beschriebene Prozess, dass mehr S1 zum Schluss erzeugt werden. Das Exziton, das von T1 in S1 durch umgekehrtes Intersystem Crossing (reverse intersystem crossing) umgewandelt wird, trägt auch zu einer Lichtemission von S1 des Exciplexes bei. Demzufolge kann die theoretische externe Quanteneffizienz 5 % oder höher sein (die Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 (25 %) × Lichtextraktionseffizienz (20 %)). Mit anderen Worten: die interne Quanteneffizienz kann über 25 % betragen, welches die theoretische Grenze des Elements unter Verwendung eines fluoreszierenden Materials ist. - Als nächstes wird eine Elementstruktur eines Licht emittierenden Elements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von
2 beschrieben. - Wie in
2 gezeigt ist, hat das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Struktur, bei der eine Licht emittierende Schicht 104, die eine erste organische Verbindung und eine zweite organische Verbindung enthält, zwischen einem Paar von Elektroden (einer Anode 101, einer Kathode 102) angeordnet ist. Eine Licht emittierende Schicht 104 ist ein Teil einer Funktionsschicht zum Ausbilden einer EL-Schicht 103, die in Kontakt mit dem Paar von Elektroden steht. Die EL-Schicht 103 kann nicht nur die Licht emittierende Schicht 104, sondern auch eine angemessen ausgewählte Schicht in einer gewünschten Position beinhalten, so beispielsweise eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Elektronentransportschicht oder eine Elektroneninjektionsschicht. Die Licht emittierende Schicht 104 enthält eine erste organische Verbindung 105 mit einer Elektronentransporteigenschaft und eine zweite organische Verbindung 106 mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird. - Als die erste organische Verbindung 105 mit einer Elektronentransporteigenschaft kann hauptsächlich ein Elektronentransportmaterial mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder höher verwendet werden. Insbesondere ist eine π-elektronenarme heteroaromatische Verbindung wie z. B. eine Stickstoff enthaltende heteroaromatische Verbindung bevorzugt, und beispielsweise können die folgenden Verbindungen verwendet werden: heterozyklische Verbindungen mit Polyazolgerüsten, wie z. B. 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (Abkürzung: PBD), 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), 1,3-Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzol (Abkürzung: OXD-7), 9-[4-(5-Phenyl-1,3,4-oxadiazol-2-yl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CO11), 2,2',2"-(1,3,5-Benzoltriyl)tris(1-phenyl-1H-benzimidazol) (Abkürzung: TPBI) und 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol (Abkürzung: mDBT-Blm-II); heterozyklische Verbindungen mit Chinoxalingerüsten oder Dibenzochinoxalingerüsten, wie z. B. 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), 7-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 6mDBTPDBq-II), 2-[3'-(Dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II) und 2-[3'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mCzBPDBq); heterozyklische Verbindungen mit Diazingerüsten (Pyrimidingerüsten oder Pyrazingerüsten), wie z. B. 4,6-Bis[3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mPnP2Pm), 4,6-Bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mDBTP2Pm-II) und 4,6-Bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mCzP2Pm); und heterozyklische Verbindungen mit Pyridingerüsten, wie z. B. 3,5-Bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyridin (Abkürzung: 35DCzPPy), 1,3,5-Tri[3-(3-pyridyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TmPyPB) und 3,3',5,5'-Tetra[(m-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl (Abkürzung: BP4mPy). Unter den oben beschriebenen Verbindungen weisen die heterozyklischen Verbindungen mit Chinoxalingerüsten oder Dibenzochinoxalingerüsten, die heterozyklischen Verbindungen mit Diazingerüsten und die heterozyklischen Verbindungen mit Pyridingerüsten gute Zuverlässigkeit auf und können vorzugsweise verwendet werden. Das Folgende können auch als die erste organische Verbindung angegeben werden: Triarylphosphinoxide wie z. B. Phenyl-di(1-pyrenyl)phosphinoxid (Abkürzung: POPy2), Spiro-9,9'-bifluoren-2-yl-diphenylphosphinoxid (Abkürzung: SPPO1), 2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]thiophen (Abkürzung: PPT) und 3-(Diphenylphosphoryl)-9-[4-(diphenylphosphoryl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: PPO21); und Triarylboran wie z. B. Tris[2,4,6-trimethyl-3-(3-pyridyl)phenyl]boran (Abkürzung: 3TPYMB).
- Insbesondere kann als die Substanz, die durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, 2-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-spiro-9,9'bifluoren (Abkürzung: PCASF) (Strukturformel 100) oder dergleichen verwendet werden.
- Konkrete Beispiele für die Substanzen, die durch allgemeine Formel (G2) dargestellt werden, sowie die oben angegebenen PCASF (Abkürzung) werden unten gezeigt.
- Die erste organische Verbindung 105 mit einer Elektronentransporteigenschaft und die zweite organische Verbindung, welche durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, sind nicht auf die oben beschriebenen Substanzen beschränkt, solange sie eine Kombination sind, die einen Exciplex bilden kann und die Übertragung eines Teils der T1-Energie des Exciplexes auf S1 leicht bewirkt.
- Bei dieser Ausführungsform wird ein Exciplex (angeregter Komplex) in einer Licht emittierenden Schicht eines Licht emittierenden Elements gebildet. Die Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 in dem gebildeten Exciplex kann höher als oder gleich dem theoretischen Wert (25 %) sein; folglich kann ein Licht emittierendes Element mit hoher Emissionseffizienz erzielt werden.
- (Ausführungsform 2)
- Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel für ein Licht emittierendes Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand von
3 beschrieben. - In dem bei dieser Ausführungsform beschriebenen Licht emittierenden Element ist wie in
3 gezeigt eine EL-Schicht 203, die eine Licht emittierende Schicht 206 beinhaltet, zwischen einem Paar von Elektroden (einer ersten Elektrode (Anode) 201 und einer zweiten Elektrode (Kathode) 202) angeordnet, und die EL-Schicht 203 beinhaltet eine Lochinjektionsschicht 204, eine Lochtransportschicht 205, eine Elektronentransportschicht 207, eine Elektroneninjektionsschicht 208 und dergleichen zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht 206. - Wie in dem bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Licht emittierenden Element enthält die Licht emittierende Schicht 206 die erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und die zweite organische Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird. Es sei angemerkt, dass Substanzen, die den bei der Ausführungsform 1 beschriebenen Substanzen gleich sind, als die erste organische Verbindung mit einer Elektronentransporteigenschaft und die zweite organische Verbindung mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, verwendet werden können und dass ihre Beschreibung weggelassen wird.
- Die Licht emittierende Schicht 206 kann zusätzlich zu der ersten organischen Verbindung und der zweiten organischen Verbindung zum Bilden eines Exciplexes auch eine Licht emittierende Substanz enthalten, die T1-Energie des in der Licht emittierenden Schicht 206 gebildeten Exciplexes in Lichtemission umwandeln kann (Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt).
- Der Exciplex bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Merkmal auf, dass der Energieunterschied zwischen seinem S1-Niveau und seinem T1-Niveau sehr klein ist. Deshalb kann durch Bilden einer großen Überlappung zwischen dem Emissionsspektrum des in der Licht emittierenden Schicht 206 gebildeten Exciplexes und dem Absorptionsspektrum der Licht emittierenden Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, nicht nur T1-Energie, sondern auch S1-Energie des Exciplexes effizient auf die Licht emittierende Substanz übertragen werden, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt. Als Ergebnis kann die Emissionseffizienz des Licht emittierenden Elements merklich erhöht werden. Außerdem kann bei dieser Struktur durch Einstellen des Unterschieds zwischen einer Emissionspeakwellenlänge des Exciplexes und einer Emissionspeakwellenlänge der Licht emittierenden Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, auf 0,1 eV oder weniger, eine Lichtemission anfangende Spannung, die niedriger als die übliche Spannung ist, zusätzlich zu hoher Emissionseffizienz erzielt werden. Diese Struktur hat einen Vorteil, der eine Verringerung der Spannung ohne Opfer der Effizienz ermöglicht, auch wenn die Peakwellenlänge des Exciplexes gleich oder länger als die Emissionspeakwellenlänge der Licht emittierenden Substanz ist, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt.
- Es sei angemerkt, dass als die Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, vorzugsweise eine phosphoreszierende Verbindung (z. B. ein metallorganischer Komplex), ein thermisch aktiviertes verzögertes Fluoreszenz- (thermally activated delayed Fluoreszenz: TADF-) Material oder dergleichen verwendet wird.
- Es sei angemerkt, dass Beispiele für den metallorganischen Komplex umfassen: Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)tetrakis(1 - pyrazolyl)borat (Abkürzung: FIr6), Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: Flrpic), Bis[2-(3',5'bistrifluormethylphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: Ir(CF3ppy)2(pic)), Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C2']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Flracac), Tris(2-phenylpyridinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(ppy)3), Bis(2-phenylpyridinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(ppy)2(acac)), Bis(benzo[h]chinolinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bzq)2(acac)), Bis(2,4-diphenyl-1,3-oxazolato-N,C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(dpo)2(acac)), Bis{2-[4'-(perfluorphenyl)phenyl]pyridinato-N,C2'}iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(p-PF-ph)2(acac)), Bis(2-phenylbenzothiazolato-N, C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bt)2(acac)), Bis[2-(2'-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(btp)2(acac)), Bis(1-phenylisochinolinato-N,C2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(piq)2(acac)), (Acetylacetonato)bis[2,3-bis(4-fluorphenyl)chinoxalinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(Fdpq)2(acac)), (Acetylacetonato)bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)2(acac)), (2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-porphyrin)platin(II) (Abkürzung: PtOEP), Tris(acetylacetonato)(monophenanthrolin)terbium(III) (Abkürzung: Tb(acac)3(Phen)), Tris(1,3-diphenyl-1,3-propandionato)(monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(DBM)3(Phen)) und Tris[1-(2-thenoyl)-3,3,3-trifluoracetonato](monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(TTA)3(Phen)).
- Als nächstes wird ein konkretes Bespiel für die Herstellung des bei dieser Ausführungsform beschriebenen Licht emittierenden Elements beschrieben.
- Für die erste Elektrode (Anode) 201 und die zweite Elektrode (Kathode) 202 kann ein Metall, eine Legierung, eine elektrisch leitende Verbindung, ein Gemisch davon oder dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann Indiumoxid-Zinnoxid (Indiumzinnoxid (indium tin oxide: ITO)), Indiumoxid-Zinnoxid, das Silizium oder Siliziumoxid enthält, Indiumoxid-Zinkoxid (Indiumzinkoxid), Indiumoxid, das Wolframoxid und Zinkoxid enthält, Gold (Au), Platin (Pt), Nickel (Ni), Wolfram (W), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Palladium (Pd) oder Titan (Ti) verwendet werden. Weiterhin kann ein Element, das zu der Gruppe 1 oder der Gruppe 2 des Periodensystems gehört, so beispielsweise ein Alkalimetall wie z. B. Lithium (Li) oder Cäsium (Cs) oder ein Erdalkalimetall wie z. B. Magnesium (Mg), Calcium (Ca) oder Strontium (Sr), eine Legierung, die ein solches Element enthält (z. B. MgAg oder AlLi), ein Seltenerdmetall wie z. B. Europium (Eu) oder Ytterbium (Yb), eine Legierung, die ein solches Element enthält, Graphen oder dergleichen verwendet werden. Die erste Elektrode (Anode) 201 und die zweite Elektrode (Kathode) 202 können zum Beispiel durch ein Sputterverfahren, ein Aufdampfverfahren (einschließlich eines Vakuumaufdampfverfahrens) oder dergleichen ausgebildet werden.
- Beispiele für eine Substanz mit einer hohen Lochtransporteigenschaft, die für die Lochinjektionsschicht 204 und die Lochtransportschicht 205 verwendet wird, umfassen aromatische Aminverbindungen wie z. B. 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB oder α-NPD), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4',4"-Tris(carbazol-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: TCTA), 4,4',4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamin (Abkürzung: TDATA), 4,4',4''-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamin (Abkürzung: MTDATA) und 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB), 3-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA1), 3,6-Bis[N-(9-phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCA2) und 3-[N-(1-Naphthyl)-N-(9-phenylcarbazol-3-yl)amino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCN1). Alternativ kann auch das folgende Carbazolderivat verwendet werden: 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 1,3,5-Tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TCPB) und 9-[4-(10-Phenyl-9-anthracenyl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CzPA). Die hier genannten Substanzen sind hauptsächlich Substanzen mit einer Löcherbeweglichkeit von 10-6 cm2A/s oder höher. Jedoch können auch andere Substanzen als die oben beschriebenen Substanzen verwendet werden, sofern die Substanzen höhere Lochtransporteigenschaften als Elektronentransporteigenschaften aufweisen.
- Weitere Beispiele umfassen hochmolekulare Verbindungen wie z. B. Poly(N-vinylcarbazol) (Abkürzung: PVK), Poly(4-vinyltriphenylamin) (Abkürzung: PVTPA), Poly[N-(4-{N'-[4-(4-diphenylamino)phenyl]phenyl-N-phenylamino}phenyl)methacrylamid] (Abkürzung: PTPDMA) und Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidin] (Abkürzung: Poly-TPD).
- Weiterhin umfassen Beispiele für eine Akzeptorsubstanz, die in der Lochinjektionsschicht 204 verwendet werden kann, Oxide von Übergangsmetallen, Oxide von Metallen, die zu den Gruppen 4 bis 8 des Periodensystems gehören, und dergleichen. Konkret gesprochen, wird Molybdänoxid besonders bevorzugt.
- Wie oben beschrieben worden ist, enthält die Licht emittierende Schicht 206 eine erste organische Verbindung 209 mit einer Elektronentransporteigenschaft und eine zweite organische Verbindung 210 mit dem Gerüst, das durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird, und kann auch eine Licht emittierende Substanz enthalten, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt.
- Es sei angemerkt, dass es bevorzugt ist, als Material der Lochtransportschicht 205 in Kontakt mit der Licht emittierenden Schicht 206 die Verbindung zu verwenden, die als die zweite organische Verbindung verwendet werden kann, d. h. organische Verbindung, die durch allgemeine Formel (G2) dargestellt wird. Mit dieser Struktur kann die Lochinjektionsbarriere zwischen der Lochtransportschicht 205 und der Licht emittierenden Schicht 206 verringert werden, was nicht nur die Emissionseffizienz erhöht, sondern auch die Antriebsspannung verringert. Daher kann ein Licht emittierendes Element mit einer wenigen Verringerung der Energieeffizienz wegen eines Spannungsverlustes auch in dem Fall, in dem es Licht mit hoher Leuchtdichte emittiert, erhalten werden. Eine hinsichtlich der Lochinjektionsbarriere besonders bevorzugte Ausführungsform ist eine Struktur, bei der die Lochtransportschicht 205 eine organische Verbindung enthält, die der zweiten organischen Verbindung gleich ist.
- Die Elektronentransportschicht 207 ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft enthält. Für die Elektronentransportschicht 207 kann ein Metallkomplex verwendet werden, wie z. B. Alq3, Tris(4-methyl-8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Almq3), Bis(10-hydroxybenzo[h]-chinolinato)beryllium (Abkürzung: BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2 oder Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zink (Abkürzung: Zn(BTZ)2). Alternativ kann auch eine heteroaromatische Verbindung wie z. B. 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol (Abkürzung: PBD), 1,3-Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl]benzol (Abkürzung: OXD-7), 3-(4-tert-Butylphenyl)-4-phenyl-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), 3-(4-tert-Butylphenyl)-4-(4-ethylphenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: p-EtTAZ), Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), Bathocuproin (Abkürzung: BCP) oder 4,4'-Bis(5-methylbenzoxazol-2-yl)stilben (Abkürzung: BzOs) verwendet werden. Des Weiteren kann alternativ eine hochmolekulare Verbindung wie z. B. Poly(2,5-pyridindiyl) (Abkürzung: PPy), Poly[(9,9-dihexylfluoren-2,7-diyl)-co-(pyridin-3,5-diyl)] (Abkürzung: PF-Py) oder Poly[(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl)-co-(2,2'-bipyridin-6,6'-diyl)] (Abkürzung: PF-BPy) verwendet werden. Die hier genannten Substanzen sind hauptsächlich Substanzen mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder höher. Jedoch können auch andere Substanzen als die oben beschriebenen Substanzen in der Elektronentransportschicht 207 verwendet werden, sofern die Substanzen höhere Elektronentransporteigenschaften als Lochtransporteigenschaften aufweisen.
- Die Elektronentransportschicht 207 ist nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt und kann ein Stapel aus zwei oder mehr Schichten sein, die jede geeignete Substanz der oben beschriebenen Substanzen enthalten.
- Die Elektroneninjektionsschicht 208 ist eine Schicht, die eine Substanz mit einer hohen Elektroneninjektionseigenschaft enthält. Beispiele für das Material der Elektroneninjektionsschicht 208 umfassen Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Verbindungen davon, wie z. B. Lithiumfluorid (LiF), Cäsiumfluorid (CsF), Calciumfluorid (CaF2) und Lithiumoxid (LiOx), und Seltenerdmetallverbindungen, wie z. B. Erbiumfluorid (ErF3). Alternativ kann auch eine der oben beschriebenen Substanzen zum Ausbilden der Elektronentransportschicht 207 verwendet werden.
- Alternativ kann ein Verbundmaterial, in dem eine organische Verbindung und ein Elektronendonator (ein Donator) gemischt sind, für die Elektroneninjektionsschicht 208 verwendet werden. Ein solches Verbundmaterial weist eine ausgezeichnete Elektroneninjektionseigenschaft und eine ausgezeichnete Elektronentransporteigenschaft auf, da durch den Elektronendonator Elektronen in der organischen Verbindung erzeugt werden. Die organische Verbindung ist hier bevorzugt ein Material, das die erzeugten Elektronen effizient transportiert, und insbesondere kann eine der obigen Substanzen (wie z. B. Metallkomplexe und heteroaromatischer Verbindungen) für die Elektronentransportschicht 207 verwendet werden. Als der Elektronendonator kann eine Substanz verwendet werden, die eine Fähigkeit zeigt, Elektronen an die organische Verbindung abzugeben. Insbesondere werden ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall und ein Seltenenerdmetall bevorzugt, und es werden Lithium, Cäsium, Magnesium, Calcium, Erbium, Ytterbium und dergleichen angeführt. Des Weiteren kann ein Alkalimetalloxid oder ein Erdalkalimetalloxid, wie z. B. Lithiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und dergleichen, angeführt werden. Eine Lewis-Base wie z. B. Magnesiumoxid kann alternativ verwendet werden. Eine organische Verbindung wie z. B. Tetrathiafulvalen (Abkürzung: TTF) kann alternativ verwendet werden.
- Es sei angemerkt, dass die Lochinjektionsschicht 204, die Lochtransportschicht 205, die Licht emittierende Schicht 206, die Elektronentransportschicht 207 und die Elektroneninjektionsschicht 208, die oben angegeben worden sind, jeweils durch ein Verfahren wie z. B. ein Aufdampfverfahren (einschließlich eines Vakuumaufdampfverfahrens), ein Tintenstrahlverfahren oder ein Beschichtungsverfahren ausgebildet werden können.
- Eine Lichtemission aus der Licht emittierenden Schicht 206 des oben beschriebenen Licht emittierenden Elements wird durch die erste Elektrode 201 und/oder die zweite Elektrode 202 nach außen entnommen. Die erste Elektrode 201 und/oder die zweite Elektrode 202 bei dieser Ausführungsform sind/ist also eine Elektrode mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft.
- Bei dieser Ausführungsform wird ein Exciplex (angeregter Komplex) in einer Licht emittierenden Schicht eines Licht emittierenden Elements gebildet. Die Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 in dem gebildeten Exciplex kann höher als oder gleich dem theoretischen Wert (25 %) sein; folglich kann ein Licht emittierendes Element mit hoher Emissionseffizienz erzielt werden.
- Es sei angemerkt, dass das bei dieser Ausführungsform beschriebene Licht emittierende Element eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und insbesondere durch die Struktur der Licht emittierenden Schicht gekennzeichnet ist. Deshalb können dann, wenn die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur verwendet wird, eine Licht emittierende Passivmatrix-Vorrichtung, eine Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtung und dergleichen hergestellt werden. Diese Licht emittierenden Vorrichtungen sind in der vorliegenden Erfindung enthalten.
- Es sei angemerkt, dass beim Herstellen der Licht emittierenden Aktivmatrix-Vorrichtung keine besondere Beschränkung bezüglich der Struktur des TFT besteht. Es kann zum Beispiel gegebenenfalls ein staggered TFT oder ein inverted staggered TFT verwendet werden. Des Weiteren kann eine über einem TFT-Substrat ausgebildete Treiberschaltung unter Verwendung eines n-Kanal-TFT und/oder eines p-Kanal-TFT ausgebildet werden. Des Weiteren besteht keine besondere Beschränkung bezüglich der Kristallinität eines Halbleiterfilms, der für den TFT verwendet wird. Beispielsweise kann ein amorpher Halbleiterfilm, ein kristalliner Halbleiterfilm, ein Oxidhalbleiterfilm oder dergleichen verwendet werden.
- Es sei angemerkt, dass die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur angemessen in Kombination mit einer der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden kann.
- (Ausführungsform 3)
- Bei dieser Ausführungsform wird als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Licht emittierendes Element (nachstehend als Licht emittierendes Tandem-Element bezeichnet) beschrieben, in dem eine Ladungserzeugungsschicht zwischen einer Vielzahl von EL-Schichten angeordnet ist.
- Ein Licht emittierendes Element, das bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, ist ein Licht emittierendes Tandem-Element, das eine Vielzahl von EL-Schichten (eine erste EL-Schicht 302(1) und eine zweite EL-Schicht 302(2)) zwischen einem Paar von Elektroden (einer ersten Elektrode 301 und einer zweiten Elektrode 304) beinhaltet, wie in
4A gezeigt ist. - Bei dieser Ausführungsform dient die erste Elektrode 301 als Anode, und die zweite Elektrode 304 dient als Kathode. Es sei angemerkt, dass die erste Elektrode 301 und die zweite Elektrode 304 Strukturen haben können, die denjenigen bei der Ausführungsform 1 ähnlich sind. Obwohl die Vielzahl von EL-Schichten (die erste EL-Schicht 302(1) und die zweite EL-Schicht 302(2)) eine Struktur haben kann, die derjenigen der bei der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen EL-Schicht ähnlich ist, kann eine der EL-Schichten eine Struktur haben, die derjenigen der bei der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen EL-Schicht ähnlich ist. Mit anderen Worten: die Strukturen der ersten EL-Schicht 302(1) und der zweiten EL-Schicht 302(2) können gleich oder voneinander unterschiedlich sein und können derjenigen der bei der Ausführungsform 1 oder 2 beschriebenen EL-Schicht ähnlich sein.
- Eine Ladungserzeugungsschicht 305 ist zwischen den EL-Schichten (der ersten EL-Schicht 302(1) und der zweiten EL-Schicht 302(2)) angeordnet. Die Ladungserzeugungsschicht 305 hat eine Funktion zum Injizieren von Elektronen in eine der EL-Schichten und Injizieren von Löchern in die andere der EL-Schichten, wenn eine Spannung zwischen der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 304 angelegt wird. Wenn bei dieser Ausführungsform eine Spannung derart angelegt wird, dass die erste Elektrode 301 ein höheres Potential als die zweite Elektrode 304 aufweist, injiziert dann die Ladungserzeugungsschicht 305 Elektronen in die erste EL-Schicht 302(1) und Löcher in die zweite EL-Schicht 302(2).
- Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der Lichtextraktionseffizienz die Ladungserzeugungsschicht 305 bevorzugt eine lichtdurchlässige Eigenschaft für sichtbares Licht hat (konkret gesagt, hat die Ladungserzeugungsschicht 305 bevorzugt eine Lichtdurchlässigkeit für sichtbares Licht von 40 % oder höher). Ferner funktioniert die Ladungserzeugungsschicht 305, auch wenn sie eine niedrigere Leitfähigkeit als die erste Elektrode 301 oder die zweite Elektrode 304 hat.
- Die Ladungserzeugungsschicht 305 kann entweder eine Struktur, bei der einer organischen Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft ein Elektronenakzeptor (Akzeptor) zugesetzt ist, oder eine Struktur haben, bei der einer organischen Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft ein Elektronendonator (Donator) zugesetzt ist. Alternativ können beide dieser Strukturen gestapelt werden.
- Im Fall der Struktur, bei der einer organischen Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft ein Elektronenakzeptor zugesetzt ist, kann als die organische Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft zum Beispiel eine aromatische Aminverbindung wie z. B. NPB, TPD, TDATA, MTDATA oder 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB) oder dergleichen verwendet werden. Die hier genannten Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Löcherbeweglichkeit von 10-6 cm2A/s oder höher. Es sei angemerkt, dass auch andere Substanzen als die obigen Substanzen verwendet werden können, vorausgesetzt, dass sie organische Verbindungen mit einer Lochtransporteigenschaft sind, die höher als eine Elektronentransporteigenschaft ist.
- Des Weiteren kann als der Elektronenakzeptor eine Halogenverbindung wie z. B. 7,7,8,8-Tetracyano-2,3,5,6-tetrafluorchinodimethan (Abkürzung: F4-TCNQ) oder Chloranil; eine Cyanoverbindung wie z. B. Pyrazino[2,3-f][1,10]phenanthrolin-2,3-dicarbonitril (Abkürzung: PPDN) oder Dipyrazino[2,3-f2',3'-h]chinoxalin-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitril (Abkürzung: HAT-CN); oder dergleichen verwendet werden. Alternativ kann auch ein Übergangsmetalloxid verwendet werden. Als eine weitere Alternative kann auch eines von Oxiden der Metalle, die zu der Gruppe 4 bis der Gruppe 8 des Periodensystems gehören, verwendet werden. Vanadiumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Chromoxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Manganoxid und Rheniumoxid sind insbesondere bevorzugt, weil ihre Elektronenakzeptoreigenschaft hoch ist. Unter denen ist Molybdänoxid besonders bevorzugt, weil es an der Luft stabil und nur wenig hygroskopisch ist und leicht gehandhabt werden kann.
- Im Gegensatz dazu kann im Fall der Struktur, bei der einer organischen Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft ein Elektronendonator zugesetzt ist, als die organische Verbindung mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft zum Beispiel ein Metallkomplex mit einem Chinolingerüst oder einem Benzochinolingerüst, wie z. B. Alq, Almq3, BeBq2 oder BAlq, oder dergleichen verwendet werden. Alternativ ist es möglich, einen Metallkomplex mit einem Liganden auf Oxazol-Basis oder einem Liganden auf Thiazol-Basis zu verwenden, wie z. B. Zn(BOX)2 oder Zn(BTZ)2. Alternativ ist es möglich, anstelle eines Metallkomplexes PBD, OXD-7, TAZ, BPhen, BCP oder dergleichen zu verwenden. Die hier genannten Substanzen sind hauptsächlich solche mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder höher. Es sei angemerkt, dass auch andere Substanzen als die obigen Substanzen verwendet werden können, vorausgesetzt, dass sie organische Verbindungen mit einer Elektronentransporteigenschaft sind, die höher als eine Lochtransporteigenschaft ist.
- Als der Elektronendonator kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, ein Seltenerdmetall, ein Metall, das zu der Gruppe 13 des Periodensystems gehört, oder ein Oxid oder Carbonat davon verwendet werden. Insbesondere wird Lithium (Li), Cäsium (Cs), Magnesium (Mg), Calcium (Ca), Ytterbium (Yb), Indium (In), Lithiumoxid, Cäsiumcarbonat oder dergleichen bevorzugt verwendet. Alternativ kann auch eine organische Verbindung wie z. B. Tetrathianaphthacen als der Elektronendonator verwendet werden.
- Es sei angemerkt, dass dann, wenn die Ladungserzeugungsschicht 305 unter Verwendung eines der obigen Materialien ausgebildet wird, ein Anstieg der Antriebsspannung, der durch den Stapel der EL-Schichten verursacht wird, unterdrückt werden kann.
- Wenngleich bei dieser Ausführungsform das Licht emittierende Element mit zwei EL-Schichten beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auf ein Licht emittierendes Element angewendet werden, in dem n EL-Schichten (n ist drei oder mehr) wie in
4B gezeigt gestapelt sind. Wenn wie in dem Licht emittierenden Element nach dieser Ausführungsform eine Vielzahl von EL-Schichten zwischen einem Paar von Elektroden enthalten ist und zwischen den EL-Schichten eine Ladungserzeugungsschicht angeordnet ist, kann eine Lichtemission in einem hohen Leuchtdichtebereich bei niedriger Stromdichte erhalten werden. Da die Stromdichte niedrig gehalten werden kann, kann das Element lange Lebensdauer haben. Wenn das Licht emittierende Element auf Beleuchtung angewendet wird, kann ein Spannungsabfall wegen des Widerstands eines Elektrodenmaterials reduziert werden, so dass eine gleichmäßige Lichtemission in einer großen Fläche erzielt werden kann. Außerdem kann eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer niedrigen Antriebsspannung und geringerem Leistungsverbrauch erhalten werden. - Wenn die EL-Schichten Licht in voneinander unterschiedlichen Farben emittieren lassen werden, kann das Licht emittierende Element als Ganzes Licht in einer gewünschten Farbe emittieren. Indem zum Beispiel ein Licht emittierendes Element mit zwei EL-Schichten so ausgebildet wird, dass es sich bei der Emissionsfarbe der ersten EL-Schicht und bei der Emissionsfarbe der zweiten EL-Schicht um komplementäre Farben handelt, kann das Licht emittierende Element als Ganzes weißes Licht emittieren. Es sei angemerkt, dass das Wort „komplementär“ ein Farbverhältnis bedeutet, bei dem eine achromatische Farbe erzielt wird, wenn Farben gemischt werden. Mit anderen Worten: wenn Licht, das aus einer Licht emittierenden Substanz erhalten wird, und Licht in einer komplementären Farbe gemischt werden, kann eine weiße Lichtemission erzielt werden.
- Dasselbe kann des Weiteren auf ein Licht emittierendes Element mit drei EL-Schichten angewendet werden. Beispielsweise kann das Licht emittierende Element als Ganzes weißes Licht emittieren, wenn die Emissionsfarbe der ersten EL-Schicht rot ist, die Emissionsfarbe der zweiten EL-Schicht grün ist und die Emissionsfarbe der dritten EL-Schicht blau ist.
- Bei der bei dieser Ausführungsform beschriebenen Struktur, bei der EL-Schichten gestapelt sind, wobei eine Ladungserzeugungsschicht dazwischen angeordnet ist, kann durch Regulieren des Abstands zwischen Elektroden (der ersten Elektrode 301 und der zweiten Elektrode 304) das Licht emittierende Element eine optische Mikroresonator- (Mikrokavität-) (micro optical resonator (microcavity)) Struktur haben, bei der ein Resonanzeffekt von Licht benutzt wird.
- Es sei angemerkt, dass die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur angemessen in Kombination mit einer der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden kann.
- (Ausführungsform 4)
- Bei dieser Ausführungsform wird eine Licht emittierende Vorrichtung beschrieben, die ein Licht emittierendes Element beinhaltet, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
- Es sei angemerkt, dass jedes der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Licht emittierenden Elemente auf das Licht emittierende Element angewendet werden kann. Die Licht emittierende Vorrichtung kann entweder eine Licht emittierende Passivmatrix-Vorrichtung oder eine Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtung sein. Bei dieser Ausführungsform wird eine Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtung anhand von
5A und5B beschrieben. - Es sei angemerkt, dass
5A eine Draufsicht der Licht emittierenden Vorrichtung ist und5B eine Querschnittsansicht entlang der Punktlinie A-A' in5A ist. Die Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtung nach dieser Ausführungsform beinhaltet einen Pixelabschnitt 502, der über einem Elementsubstrat 501 angeordnet ist, einen Treiberschaltungsabschnitt (eine Sourceleitungs-Treiberschaltung) 503 und Treiberschaltungsabschnitte (Gateleitungs-Treiberschaltungen) 504a und 504b. Der Pixelabschnitt 502, der Treiberschaltungsabschnitt 503 und die Treiberschaltungsabschnitte 504a und 504b werden von einem Dichtungsmittel 505 zwischen dem Elementsubstrat 501 und dem Dichtungssubstrat 506 umschlossen. - Zusätzlich ist eine Anschlussleitung 507 über dem Elementsubstrat 501 angeordnet. Die Anschlussleitung 507 ist zum Verbinden eines externen Eingangsanschlusses bereitgestellt, über den ein Signal (z. B. ein Bildsignal, ein Taktsignal, ein Startsignal und ein Rücksetzsignal) oder ein Potential von außen auf den Treiberschaltungsabschnitt 503 und die Treiberschaltungsabschnitte 504a und 504b übertragen wird. Hier ist ein Beispiel gezeigt, in dem eine flexible gedruckte Schaltung (flexible printed circuit: FPC) 508 als der externe Eingangsanschluss bereitgestellt ist. Obwohl hier nur die FPC gezeigt ist, kann eine gedruckte Leiterplatte (printed wiring board: PWB) an der FPC angebracht sein. Die Licht emittierende Vorrichtung in dieser Beschreibung umfasst in ihrer Kategorie nicht nur die Licht emittierende Vorrichtung als solche, sondern auch die Licht emittierende Vorrichtung, die mit der FPC oder der PWB versehen ist.
- Im Folgenden wird eine Querschnittsstruktur anhand von
5B beschrieben. Die Treiberschaltungsabschnitte und der Pixelabschnitt sind über dem Elementsubstrat 501 ausgebildet; hier sind der Treiberschaltungsabschnitt 503, der die Sourceleitungs-Treiberschaltung ist, und der Pixelabschnitt 502 dargestellt. - Der Treiberschaltungsabschnitt 503 stellt ein Beispiel dar, in dem eine CMOS-Schaltung ausgebildet ist, die eine Kombination aus einem n-Kanal-TFT 509 und einem p-Kanal-TFT 510 ist. Es sei angemerkt, dass eine Schaltung, die in dem Treiberschaltungsabschnitt enthalten ist, aus verschiedenen CMOS-Schaltungen, PMOS-Schaltungen oder NMOS-Schaltungen ausgebildet werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird eine treiberintegrierte Schaltung beschrieben, in der die Treiberschaltung über dem Substrat ausgebildet ist; die Treiberschaltung ist jedoch nicht notwendigerweise über dem Substrat ausgebildet und kann nicht über dem Substrat, sondern außerhalb des Substrats ausgebildet sein.
- Der Pixelabschnitt 502 ist von einer Vielzahl von Pixeln jeweils mit einem TFT 511 zum Schalten, einem TFT 512 zur Stromsteuerung und einer ersten Elektrode (Anode) 513, die elektrisch mit einer Leitung (einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode) des TFT 512 zur Stromsteuerung verbunden ist, ausgebildet. Es sei angemerkt, dass ein Isolator 514 ausgebildet ist, um Endbereiche der ersten Elektrode (Anode) 513 zu bedecken. Bei dieser Ausführungsform wird der Isolator 514 unter Verwendung eines positiven lichtempfindlichen Acrylharzes ausgebildet.
- Der Isolator 514 hat bevorzugt eine gekrümmte Oberfläche mit einer Krümmung in einem oberen Endbereich oder einem unteren Endbereich davon, um eine gute Abdeckung durch einen Film zu erzielen, der über dem Isolator 514 gestapelt wird. Wenn beispielsweise ein positives lichtempfindliches Acrylharz als Material für den Isolator 514 verwendet wird, hat vorzugsweise der obere Endbereich des Isolators 514 eine gekrümmte Oberfläche mit einem Krümmungsradius (0,2 µm bis 3 µm). Es sei angemerkt, dass der Isolator 514 unter Verwendung eines negativen lichtempfindlichen Harzes oder eines positiven lichtempfindlichen Harzes ausgebildet werden kann. Ohne Beschränkung auf eine organische Verbindung ist es möglich, eine anorganische Verbindung wie z. B. Siliziumoxid oder Siliziumoxinitrid zu verwenden.
- Ein Licht emittierendes Element 517 wird durch Stapeln einer EL-Schicht 515 und einer zweiten Elektrode (Kathode) 516 über der ersten Elektrode (Anode) 513 hergestellt. Die EL-Schicht 515 beinhaltet zumindest die Licht emittierende Schicht, die bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist. In der EL-Schicht 515 können nach Bedarf auch eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht, eine Ladungserzeugungsschicht und dergleichen zusätzlich zu der Licht emittierenden Schicht angeordnet sein.
- Für die erste Elektrode (Anode) 513, die EL-Schicht 515 und die zweite Elektrode (Kathode) 516 können die Materialien verwendet werden, die bei der Ausführungsform 2 beschrieben worden sind. Die zweite Elektrode (Kathode) 516 ist, obwohl nicht gezeigt, elektrisch mit der FPC 508 verbunden, die der externe Eingangsanschluss ist.
- Obwohl die Querschnittsansicht von
5B nur das einzelne Licht emittierende Element 517 zeigt, ist eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen in Form einer Matrix in dem Pixelabschnitt 502 angeordnet. Licht emittierende Elemente, die drei Arten von Licht (R, G und B) emittieren, werden wahlweise in dem Pixelabschnitt 502 hergestellt, wodurch eine Licht emittierende Vorrichtung hergestellt werden kann, die eine Farbanzeige durchführen kann. Alternativ kann eine Licht emittierende Vorrichtung, die eine Farbanzeige durchführen kann, in Kombination mit Farbfiltern hergestellt werden. - Das Dichtungssubstrat 506 ist ferner mit dem Dichtungsmittel 505 an dem Elementsubstrat 501 angebracht, so dass das Licht emittierende Element 517 in einem Raum 518, der von dem Elementsubstrat 501, dem Dichtungssubstrat 506 und dem Dichtungsmittel 505 umschlossen wird, bereitgestellt ist. Der Raum 518 kann mit einem Inertgas (wie z. B. Stickstoff oder Argon) oder mit dem Dichtungsmittel 505 gefüllt sein.
- Ein Harz auf Epoxid-Basis wird bevorzugt für das Dichtungsmittel 505 verwendet. Es ist bevorzugt, dass ein solches Material möglichst wenig Feuchtigkeit oder Sauerstoff durchlässt. Als das Dichtungssubstrat 506 kann ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Kunststoffsubstrat, das aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (fiberglass reinforced plastic: FRP), Polyvinylfluorid (PVF), Polyester, Acryl oder dergleichen hergestellt wird, verwendet werden.
- Auf die zuvor beschriebene Weise kann eine Licht emittierende Aktivmatrix-Vorrichtung erhalten werden.
- Es sei angemerkt, dass die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur angemessen in Kombination mit einer der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden kann.
- (Ausführungsform 5)
- Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele für verschiedene elektronische Geräte, die unter Verwendung einer Licht emittierenden Vorrichtung fertiggestellt sind, welche unter Verwendung eines Licht emittierenden Elements nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, anhand von
6A bis6D und7A bis7C beschrieben. - Beispiele für die elektronischen Geräte, auf die die Licht emittierende Vorrichtung angewendet wird, sind ein Fernsehgerät (auch als Fernseher oder Fernsehempfänger bezeichnet), ein Monitor eines Computers oder dergleichen, eine Kamera, wie z. B. eine Digitalkamera oder eine Digitalvideokamera, ein digitaler Fotorahmen, ein Mobiltelefon (auch als Handy oder Mobiltelefonvorrichtung bezeichnet), eine tragbare Spielkonsole, ein tragbares Informationsendgerät, eine Audiowiedergabevorrichtung und eine große Spieleinrichtung, wie z. B. eine Pachinko-Einrichtung. Konkrete Beispiele für diese elektronischen Geräte sind in
6A bis6D gezeigt. -
6A zeigt ein Beispiel für ein Fernsehgerät. Bei einem Fernsehgerät 7100 ist ein Anzeigeabschnitt 7103 in einem Gehäuse 7101 eingebaut. Der Anzeigeabschnitt 7103 kann Bilder anzeigen, und die Licht emittierende Vorrichtung kann für den Anzeigeabschnitt 7103 verwendet werden. Des Weiteren wird hier das Gehäuse 7101 von einem Fuß 7105 getragen - Eine Bedienung des Fernsehgeräts 7100 kann mittels eines Bedienungsschalters des Gehäuses 7101 oder einer separaten Fernbedienung 7110 durchgeführt werden. Durch Bedienungstasten 7109 der Fernbedienung 7110 können die Fernsehsender und die Lautstärke gesteuert werden, und Bilder, die auf dem Anzeigeabschnitt 7103 angezeigt werden, können gesteuert werden. Ferner kann die Fernbedienung 7110 einen Anzeigeabschnitt 7107 zum Anzeigen von Daten, die von der Fernbedienung 7110 ausgegeben werden, aufweisen.
- Es sei angemerkt, dass das Fernsehgerät 7100 mit einem Empfänger, einem Modem und dergleichen ausgestattet ist. Mit dem Empfänger kann eine allgemeine Fernsehsendung empfangen werden. Weiterhin kann dann, wenn das Fernsehgerät 7100 drahtgebunden oder drahtlos über das Modem mit einem Kommunikationsnetzwerk verbunden ist, eine unidirektionale (von einem Sender zu einem Empfänger) oder eine bidirektionale (zwischen einem Sender und einem Empfänger, zwischen Empfängern oder dergleichen) Datenkommunikation durchgeführt werden.
-
6B zeigt einen Computer, der einen Hauptkörper 7201, ein Gehäuse 7202, einen Anzeigeabschnitt 7203, eine Tastatur 7204, einen externen Verbindungsanschluss 7205, eine Zeigevorrichtung 7206 und dergleichen beinhaltet. Es sei angemerkt, dass dieser Computer unter Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung für den Anzeigeabschnitt 7203 hergestellt wird. -
6C zeigt eine tragbare Spielkonsole, die zwei Gehäuse, ein Gehäuse 7301 und ein Gehäuse 7302, aufweist, die über einen Gelenkteil 7303 verbunden sind, so dass die tragbare Spielkonsole geöffnet oder zugeklappt werden kann. Ein Anzeigeabschnitt 7304 ist in dem Gehäuse 7301 eingebaut, und ein Anzeigeabschnitt 7305 ist in dem Gehäuse 7302 eingebaut. Außerdem beinhaltet die tragbare Spielkonsole in6C einen Lautsprecherabschnitt 7306, einen Aufzeichnungsmedien-Einsetzabschnitt 7307, eine LED-Lampe 7308, Eingabemittel (eine Bedienungstaste 7309, einen Verbindungsanschluss 7310, einen Sensor 7311 (einen Sensor mit einer Funktion zum Messen von Kraft, Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, chemischer Substanz, Ton, Zeit, Härte, elektrischem Feld, Strom, Spannung, elektrischer Leistung, Strahlung, Durchflussmenge, Feuchtigkeit, Steigungsgrad, Schwingung, Geruch oder Infrarotstrahlen) und ein Mikrofon 7312) und dergleichen. Natürlich ist die Struktur der tragbaren Spielkonsole nicht auf die obige Struktur beschränkt, solange die Licht emittierende Vorrichtung für zumindest einen des Anzeigeabschnitts 7304 und des Anzeigeabschnitts 7305 verwendet wird, und die tragbare Spielkonsole kann soweit erforderlich andere Zubehörteile beinhalten. Die tragbare Spielkonsole in6C hat eine Funktion zum Lesen eines Programms oder der Daten, das/die in einem Speichermedium gespeichert ist/sind, um es/sie auf dem Anzeigeabschnitt anzuzeigen, und eine Funktion zum Teilen einer Information mit einer anderen tragbaren Spielkonsole über drahtlose Kommunikation. Die tragbare Spielkonsole in6C kann verschiedene Funktionen ohne Beschränkung auf die obigen Funktionen aufweisen. -
6D zeigt ein Beispiel für ein Mobiltelefon. Ein Mobiltelefon 7400 beinhaltet einen Anzeigeabschnitt 7402, der in einem Gehäuse 7401 eingebaut ist, einen Bedienungsknopf 7403, einen externen Verbindungsanschluss 7404, einen Lautsprecher 7405, ein Mikrofon 7406 und dergleichen. Es sei angemerkt, dass das Mobiltelefon 7400 unter Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung für den Anzeigeabschnitt 7402 hergestellt wird. - Wenn der Anzeigeabschnitt 7402 des Mobiltelefons 7400 in
6D mit einem Finger oder dergleichen berührt wird, können Daten in das Mobiltelefon 7400 eingegeben werden. Ferner können Bedienungen wie z. B. Anrufen und Schreiben einer E-Mail durch Berühren des Anzeigeabschnitts 7402 mit einem Finger oder dergleichen durchgeführt werden. - Es gibt hauptsächlich drei Bildschirmmodi für den Anzeigeabschnitt 7402. Der erste Modus ist ein Anzeigemodus, bei dem hauptsächlich Bilder angezeigt werden. Der zweite Modus ist ein Eingabemodus, bei dem hauptsächlich Daten wie z. B. ein Text eingegeben werden. Der dritte Modus ist ein Anzeige-Eingabe-Modus, bei dem zwei Modi, der Anzeigemodus und der Eingabemodus, kombiniert werden.
- Beispielsweise wird im Fall von Anrufen oder Schreiben einer E-Mail ein Texteingabemodus, bei dem hauptsächlich ein Text eingegeben wird, für den Anzeigeabschnitt 7402 ausgewählt, so dass ein auf dem Bildschirm angezeigter Text eingegeben werden kann. In diesem Fall ist es bevorzugt, eine Tastatur oder Nummerknöpfe auf dem fast ganzen Bildschirm des Anzeigeabschnitts 7402 anzuzeigen.
- Wenn eine Detektionsvorrichtung mit einem Sensor zum Detektieren der Neigung, wie z. B. einem Kreiselinstrument oder einem Beschleunigungssensor, innerhalb des Mobiltelefons 7400 bereitgestellt ist, kann die Anzeige auf dem Bildschirm des Anzeigeabschnitts 7402 durch Bestimmen der Ausrichtung des Mobiltelefons 7400 (ob das Mobiltelefon horizontal oder vertikal für ein Querformat oder ein Hochformat gestellt ist) automatisch umgeschaltet werden.
- Die Bildschirmmodi werden durch Berühren des Anzeigeabschnitts 7402 oder Bedienen des Bedienungsknopfs 7403 des Gehäuses 7401 umgeschaltet. Die Bildschirmmodi können auch in Abhängigkeit von der Art eines Bildes, das auf dem Anzeigeabschnitt 7402 angezeigt wird, umgeschaltet werden. Beispielsweise wird dann, wenn ein Signal für ein Bild, das auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt wird, ein Signal für Daten eines bewegten Bildes ist, der Bildschirmmodus auf den Anzeigemodus geschaltet. Wenn das Signal ein Signal für Textdaten ist, wird der Bildschirmmodus auf den Eingabemodus geschaltet.
- Außerdem kann dann, bei dem Eingabemodus, wenn Eingabe durch Berühren des Anzeigeabschnitts 7402 für einen bestimmte Zeitraum nicht durchgeführt wird, während ein Signal, das durch einen optischen Sensor in dem Anzeigeabschnitt 7402 detektiert wird, detektiert wird, der Bildschirmmodus gesteuert werden, um von dem Eingabemodus auf den Anzeigemodus geschaltet zu werden.
- Der Anzeigeabschnitt 7402 kann als Bildsensor dienen. Beispielsweise wird ein Handflächenabdruck, ein Fingerabdruck oder dergleichen fotografiert, wenn der Anzeigeabschnitt 7402 mit der Handfläche oder dem Finger berührt wird, wodurch Authentifizierung durchgeführt werden kann. Ferner kann dann, wenn eine Hintergrundbeleuchtung oder eine Abtast-Lichtquelle, die Nahinfrarotlicht emittiert, in dem Anzeigeabschnitt bereitgestellt ist, ein Bild einer Fingervene, einer Handflächenvene oder dergleichen aufgenommen werden.
-
7A und7B zeigen einen Tablet-Computer, der zusammengeklappt werden kann. In7A ist der Tablet-Computer geöffnet und beinhaltet ein Gehäuse 9630, einen Anzeigeabschnitt 9631a, einen Anzeigeabschnitt 9631b, einen Knopf 9034 zum Schalten der Anzeigemodi, einen Netzschalter 9035, einen Knopf 9036 zum Schalten auf einen Stromsparermodus, eine Klammer 9033 und einen Bedienungsknopf 9038. Der Tablet-Computer wird unter Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung für den Anzeigeabschnitt 9631a und/oder den Anzeigeabschnitt 9631b hergestellt. - Ein Touchscreenbereich 9632a kann in einem Teil des Anzeigeabschnitts 9631a bereitgestellt sein; in diesem Bereich können Daten durch Berühren von angezeigten Bedienungstasten 9637 eingegeben werden. Es sei angemerkt, dass eine Hälfte des Anzeigeabschnitts 9631a nur eine Anzeigefunktion hat und die andere Hälfte eine Touchscreenfunktion hat. Jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt, und der ganze Anzeigeabschnitt 9631a kann eine Touchscreenfunktion haben. Beispielsweise kann eine Tastatur auf dem ganzen Anzeigeabschnitt 9631a angezeigt werden, damit er als Touchscreen verwendet werden kann, und der Anzeigeabschnitt 9631b kann als Anzeigebildschirm verwendet werden.
- Ein Touchscreenbereich 9632b kann in einem Teil des Anzeigeabschnitts 9631b wie bei dem Anzeigeabschnitt 9631a bereitgestellt sein. Wenn ein Knopf 9639 zum Schalten einer Tastaturanzeige, der auf dem Touchscreen angezeigt wird, mit einem Finger, einem Stift oder dergleichen berührt wird, kann eine Tastatur auf dem Anzeigeabschnitt 9631b angezeigt werden.
- Der Touchscreenbereich 9632a und der Touchscreenbereich 9632b können durch gleichzeitige Berührungseingabe gesteuert werden.
- Der Knopf 9034 zum Schalten der Anzeigemodi ermöglicht ein Schalten zwischen einem Querformat und einem Hochformat, zwischen Farbanzeige und Schwarz-Weiß-Anzeige und dergleichen. Der Knopf 9036 zum Schalten auf einen Stromsparermodus ermöglicht, dass die Anzeigeleuchtdichte gemäß der Menge an Außenlicht bei der Verwendung optimiert wird, das durch einen optischen Sensor in dem Tablet-Computer detektiert wird. Zusätzlich zu dem optischen Sensor kann eine weitere Detektionsvorrichtung wie z. B. ein Sensor zum Detektieren einer Neigung, so beispielsweise ein Kreiselinstrument oder ein Beschleunigungssensor, in dem Tablet-Computer eingebaut sein.
- Der Anzeigeabschnitt 9631a und der Anzeigeabschnitt 9631b haben die gleiche Anzeigefläche in
7A ; jedoch ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der Anzeigeabschnitt 9631a und der Anzeigeabschnitt 9631b können unterschiedliche Flächen oder unterschiedliche Anzeigequalitäten haben. Beispielsweise können Bilder mit höherer Auflösung auf einem der Anzeigeabschnitte 9631a und 9631b angezeigt werden. -
7B zeigt den zugeklappten Tablet-Computer, der das Gehäuse 9630, eine Solarbatterie 9633, eine Lade- und Entladesteuerschaltung 9634, eine Batterie 9635 und einen Gleichspannungswandler 9636 beinhaltet. Es sei angemerkt, dass7B ein Beispiel zeigt, in dem die Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 die Batterie 9635 und den Gleichspannungswandler 9636 beinhaltet. - Da der Tablet-Computer zusammengeklappt werden kann, kann das Gehäuse 9630 geschlossen werden, wenn er nicht verwendet wird. Daher können die Anzeigeabschnitte 9631a und 9631b geschützt werden, was ermöglicht, dass ein Tablet-Computer mit hoher Beständigkeit und verbesserter Zuverlässigkeit hinsichtlich der Langzeitverwendung bereitgestellt wird.
- Der Tablet-Computer in
7A und7B kann andere Funktionen wie z. B. eine Funktion zum Anzeigen verschiedener Arten von Daten (z. B. eines Standbildes, eines bewegten Bildes und eines Textbildes), eine Funktion zum Anzeigen eines Kalenders, eines Datums, der Zeit oder dergleichen auf dem Anzeigeabschnitt, eine Berührungseingabefunktion zum Bedienen oder Bearbeiten der Daten durch Berührungseingabe, die auf dem Anzeigeabschnitt angezeigt werden, und eine Funktion zum Steuern der Verarbeitung mittels verschiedener Arten von Software (Programmen) aufweisen. - Die Solarbatterie 9633, die an der Oberfläche des Tablet-Computers angebracht ist, führt einem Touchscreen, einem Anzeigeabschnitt, einem Bildsignalprozessor und dergleichen elektrische Leistung zu. Es sei angemerkt, dass die Solarbatterie 9633 an einer oder beiden Oberflächen des Gehäuses 9630 bereitgestellt sein kann, und dass die Batterie 9635 auf effiziente Weise aufgeladen werden kann. Die Verwendung einer Lithiumionenbatterie als die Batterie 9635 ist vorteilhaft, wenn die Größe verringert wird und so weiter.
- Die Struktur und Bedienung der Lade- und Entladesteuerschaltung 9634, die in
7B gezeigt ist, werden unter Benutzung eines Blockschemas in7C beschrieben.7C zeigt die Solarbatterie 9633, die Batterie 9635, den Gleichspannungswandler 9636, einen Wandler 9638, Schalter SW1 bis SW3 und den Anzeigeabschnitt 9631. Die Batterie 9635, der Gleichspannungswandler 9636, der Wandler 9638 und die Schalter SW1 bis SW3 entsprechen der Lade- und Entladesteuerschaltung 9634 in7B . - Zuerst wird ein Beispiel für die Bedienung in dem Fall, in dem Energie durch die Solarbatterie 9633 unter Verwendung von Außenlicht erzeugt wird, beschrieben. Die Spannung der durch die Solarbatterie erzeugten Energie wird durch den Gleichspannungswandler 9636 erhöht oder verringert, so dass eine Spannung zum Aufladen der Batterie 9635 erzielt wird. Wenn der Anzeigeabschnitt 9631 mit der Energie aus der Solarbatterie 9633 betrieben wird, wird der Schalter SW1 eingeschaltet, und die Spannung der Energie wird durch den Wandler 9638 auf eine Spannung erhöht oder verringert, die zum Betrieb des Anzeigeabschnitts 9631 erforderlich ist. Wenn keine Anzeige auf dem Anzeigeabschnitt 9631 durchgeführt wird, wird der Schalter SW1 ausgeschaltet und der Schalter SW2 wird eingeschaltet, so dass die Batterie 9635 aufgeladen werden kann.
- Die Solarbatterie 9633 wird zwar als Beispiel für ein Energieerzeugungsmittel gezeigt, es gibt aber keine besondere Beschränkung bezüglich des Energieerzeugungsmittels, und die Batterie 9635 kann mittels eines anderen Mittels wie z. B. eines piezoelektrischen Elements oder eines thermoelektrischen Wandlerelements (Peltier-Elements) aufgeladen werden. Die Batterie 9635 kann beispielsweise mittels eines kontaktfreien Energieübertragungsmoduls, der zum Aufladen der Batterie Energie drahtlos (kontaktlos) überträgt und empfängt, oder mittels einer Kombination aus anderen Lademitteln aufgeladen werden.
- Es ist unnötig zu erwähnen, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das elektronische Gerät in
7A bis7C beschränkt ist, sofern der Anzeigeabschnitt, der bei der vorstehenden Ausführungsform beschrieben worden ist, enthalten ist. - Wie oben beschrieben worden ist, können die elektronischen Geräte durch die Verwendung der Licht emittierenden Vorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Die Licht emittierende Vorrichtung hat einen sehr großen Einsatzbereich und kann auf elektronische Geräte auf verschiedenen Feldern angewendet werden.
- Es sei angemerkt, dass die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur angemessen in Kombination mit einer der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden kann.
- (Ausführungsform 6)
- Bei dieser Ausführungsform werden Beispiele für eine Beleuchtungsvorrichtung, auf die eine Licht emittierende Vorrichtung angewendet wird, welche ein Licht emittierendes Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet, anhand von
8 beschrieben. -
8 zeigt ein Beispiel, in dem die Licht emittierende Vorrichtung als eine Raumbeleuchtungsvorrichtung 8001 verwendet wird. Da die Licht emittierende Vorrichtung eine große Fläche haben kann, kann sie für eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer großen Fläche verwendet werden. Zudem kann auch eine Beleuchtungsvorrichtung 8002, bei der ein Licht emittierender Bereich eine gekrümmte Oberfläche aufweist, unter Verwendung eines Gehäuses mit einer gekrümmten Oberfläche erhalten werden. Ein Licht emittierendes Element in der Licht emittierenden Vorrichtung, die bei dieser Ausführungsform beschrieben wird, ist in Form eines dünnen Films, was ermöglicht, dass das Gehäuse freier konstruiert wird. Folglich kann die Beleuchtungsvorrichtung in verschiedenen Arten kunstvoll konstruiert werden. Darüber hinaus kann eine Wand des Zimmers mit einer großen Beleuchtungsvorrichtung 8003 versehen sein. - Außerdem kann dann, wenn die Licht emittierende Vorrichtung für einen Tisch verwendet wird, indem sie als Oberfläche des Tisches verwendet wird, eine Beleuchtungsvorrichtung 8004 mit einer Funktion als Tisch erhalten werden. Wenn die Licht emittierende Vorrichtung als Teil anderer Möbel verwendet wird, kann eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Funktion als die Möbel erhalten werden.
- Auf diese Weise können verschiedene Beleuchtungsvorrichtungen erhalten werden, auf die die Licht emittierende Vorrichtung angewendet wird. Es sei angemerkt, dass solche Beleuchtungsvorrichtungen ebenfalls Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind.
- Es sei angemerkt, dass die bei dieser Ausführungsform beschriebene Struktur angemessen in Kombination mit einer der bei den anderen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen verwendet werden kann.
- [Beispiel 1]
- In diesem Beispiel werden ein Licht emittierendes Element 1 und ein Licht emittierendes Element 2, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, anhand von
9 beschrieben. Chemische Formeln von in diesem Beispiel verwendeten Materialien werden im Folgenden dargestellt. -
- (Herstellung des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2)
- Zunächst wurde ein Film aus Indiumoxid-Zinnoxid, das Siliziumoxid enthielt (ITSO), durch ein Sputterverfahren über einem Glassubstrat 1100 ausgebildet, so dass eine erste Elektrode 1101 ausgebildet wurde, die als Anode diente. Die Dicke betrug 110 nm, und die Elektrodenfläche betrug 2 mm × 2 mm.
- Dann wurde als Vorbehandlung zum Herstellen des Licht emittierenden Elements über dem Substrat 1100 die Oberfläche des Substrats mit Wasser gewaschen, 1 Stunde lang bei 200 °C geheizt und einer UV-Ozonbehandlung über einen Zeitraum von 370 Sekunden unterzogen.
- Danach wurde das Substrat 1100 in eine Vakuumaufdampfvorrichtung überführt, in der der Druck auf zirka 10-4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumaufdampfvorrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170 °C geheizt, und dann wurde das Substrat 1100 über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten abgekühlt.
- Das Substrat 1100, über dem die erste Elektrode 1101 ausgebildet war, wurde dann an einem Substrathalter in der Vakuumaufdampfvorrichtung derart befestigt, dass sich die die erste Elektrode 1101 aufweisende Oberfläche nach unten richtete. In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine Lochinjektionsschicht 1111, eine Lochtransportschicht 1112, eine Licht emittierende Schicht 1113, eine Elektronentransportschicht 1114 und eine Elektroneninjektionsschicht 1115, welche in einer EL-Schicht 1102 enthalten sind, durch ein Vakuumaufdampfverfahren sequentiell ausgebildet werden.
- Nachdem der Druck in der Vakuumaufdampfvorrichtung auf 10-4 Pa verringert worden war, wurden 1,3,5-Tri(dibenzothiophen-4-yl)benzol (Abkürzung: DBT3P-II) und Molybdän(VI)oxid co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von DBT3P-II (Abkürzung) zu Molybdänoxid 4:2 betrug, wodurch die Lochinjektionsschicht 1111 über der ersten Elektrode 1101 ausgebildet wurde. Die Dicke betrug 20 nm. Es sei angemerkt, dass ein Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei dem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus jeweiligen verschiedenen Aufdampfquellen verdampft wird.
- Für das Licht emittierende Element 1 wurde dann 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 2 wurde PCASF (Abkürzung) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde.
- Als nächstes wurde die Licht emittierende Schicht 1113 über der Lochtransportschicht 1112 ausgebildet. Für das Licht emittierende Element 1 wurden 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II) und 2-[N-(9-Phenylcarbazol-3-yl)-N-phenylamino]-spiro-9,9'bifluoren (Abkürzung: PCASF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCASF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug, so dass die Licht emittierende Schicht 1113 mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 2 wurden 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), PCASF (Abkürzung) und (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2(acac)]) in einer Dicke von 20 nm co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCASF (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,7:0,3:0,05 betrug, und dann wurden sie in einer Dicke von 20 nm weiter co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCASF (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,8:0,2:0,05 betrug. Auf diese Weise wurde die Licht emittierende Schicht 1113 ausgebildet.
- Dann wurde 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) in einer Dicke von 5 nm über der Licht emittierenden Schicht 1113 aufgedampft, und Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) wurde in einer Dicke von 15 nm aufgedampft, wodurch die Elektronentransportschicht 1114 mit einer gestapelten Struktur ausgebildet wurde. Darüber hinaus wurde Lithiumfluorid in einer Dicke von 1 nm über der Elektronentransportschicht 1114 aufgedampft, wodurch die Elektroneninjektionsschicht 1115 ausgebildet wurde.
- Schließlich wurde Aluminium in einer Dicke von 200 nm über der Elektroneninjektionsschicht 1115 aufgedampft, um eine als Kathode dienende zweite Elektrode 1103 auszubilden. Auf diese Weise wurden das Licht emittierende Element 1 und das Licht emittierende Element 2 erhalten. Es sei angemerkt, dass in dem obigen Aufdampfprozess sämtliches Aufdampfen durch ein Widerstandserwärmungsverfahren durchgeführt wurde.
- Auf die zuvor beschriebene Weise wurden das Licht emittierende Element 1 und das Licht emittierende Element 2 erhalten. Tabelle 1 zeigt Elementstrukturen des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2.
- [Tabelle 1]
Erste Elektrode Lochinjektionsschicht Lochtransportschicht Licht emittierende Schicht Elektronentransportschicht Elektroneninjektionsschicht Zweite Elektrode Licht emittierendes Element 1 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) * 2mDBTPDBq-II (5 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) Licht emittierendes Element 2 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) PCASF (20 nm) ** *** 2mDBTPDBq-II (5 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) - * 2mDBTPDBq-II:PCASF (0,8:0,2 40 nm)
- ** 2mDBTPDBq-II:PCASF:[Ir(tBuppm)2(acac)] (0,7:0,3:0,05 20 nm)
- *** 2mDBTPDBq-II:PCASF:[Ir(tBuppm)2(acac)] (0,8:0,2:0,05 20 nm)
- Des Weiteren wurden die hergestellten Licht emittierenden Elemente 1 und 2 in einem Handschuhkasten, der eine Stickstoffatmosphäre enthielt, abgedichtet, damit sie nicht der Luft ausgesetzt waren (konkret gesagt, wurde ein Dichtungsmittel auf Außenkanten der Elemente aufgebracht, und eine Wärmebehandlung wurde 1 Stunde lang bei 80 °C zum Zeitpunkt der Abdichtung durchgeführt).
- (Betriebseigenschaften des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2)
- Betriebseigenschaften der hergestellten Licht emittierenden Elemente 1 und 2 wurden gemessen. Es sei angemerkt, dass die Messung bei Raumtemperatur (in einer bei 25 °C gehaltenen Atmosphäre) ausgeführt wurde.
-
10 und11 zeigen Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften bzw. Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften der Licht emittierenden Elemente 1 und 2. - Laut der
11 weist das Licht emittierende Element 1, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine höchste externe Quanteneffizienz von etwa 6,1 % auf. Eine externe Quanteneffizienz von höher als die theoretische externe Quanteneffizienz (5 %) wurde erzielt, weil die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 (25 %) durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird. Das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch eine relativ hohe Emissionseffizienz gekennzeichnet, die dank des Beitrags eines Teils von angeregter Triplett-Energie zu einer Lichtemission erzielt wird, ohne dass ein teurer Ir-Komplex als Licht emittierendes Material verwendet werden muss. - Darüber hinaus beträgt die höchste externe Quanteneffizienz so hoch wie etwa 28 % in dem Licht emittierenden Element 2, das eine Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, in der Licht emittierenden Schicht enthält. Die externe Quanteneffizienz in diesem Licht emittierenden Element ist äußerst hoch, weil die Energieübertragungseffizienz von T1 des Exciplexes auf die Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird.
- Tabelle 2 zeigt Anfangswerte der Haupteigenschaften des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2 bei einer Leuchtdichte von etwa 1000 cd/m2.
- [Tabelle 2]
Spannung (V) Strom (mA) Stromdichte (mA/cm2) Farbart (x,y) Leuchtdichte (cd/m2) Stromeffizienz (cd/A) Energieeffizienz (Im/W) Externe Quanteneffizienz (%) Licht emittierendes Element 1 3,3 0,28 7 (0,44, 0,54) 1100 15 14 4,6 Licht emittierendes Element 2 2,5 0,026 0,66 (0,40, 0,59) 710 110 130 25 - Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen weiter, dass das Licht emittierende Element 1 und das Licht emittierende Element 2, die in diesem Beispiel hergestellt wurden, hohe Leuchtdichte und hohe Stromeffizienz aufweisen.
-
12 zeigt Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 1 und des Licht emittierenden Elements 2, die durch Anlegen eines Stroms von 0,1 mA erhalten wurden. Wie in12 gezeigt ist, hat das Licht emittierende Element 1 einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 561 nm; dieser Peak stammt aus der Emission des Exciplexes, der von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) und PCASF (Abkürzung) in der Licht emittierenden Schicht 1113 gebildet wurde. Das Licht emittierende Element 2 hat einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 546 nm; dieser Peak stammt aus der Emission von [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung), welches in der Licht emittierenden Schicht 1113 enthalten war. - Es wurde also gefunden, dass das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hohe Emissionseffizienz aufweist, in dem der Exciplex in der Licht emittierenden Schicht gebildet werden kann.
- In dem Licht emittierenden Element 2 ist die Emissionspeakwellenlänge des Exciplexes, der von in der Licht emittierenden Schicht verwendeten 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) und PCASF (Abkürzung) gebildet wurde (siehe das Licht emittierende Element 1), länger als die Emissionspeakwellenlänge von [Ir(tBuppm)2(acac)], welches eine phosphoreszierende Licht emittierende Substanz ist. Der Unterschied dazwischen liegt jedoch im Bereich von 0,1 eV. Mit dieser Struktur können sowohl eine Lichtemission anfangende Spannung, die niedriger als die übliche Spannung ist, als auch hohe Emissionseffizienz erzielt werden. Als Ergebnis kann das Licht emittierende Element 2 eine hohe Energieeffizienz von maximal 140 Im/W (bei 32 cd/m2) aufweisen.
- Da das Licht emittierende Element 2 nicht nur in der Licht emittierenden Schicht, sondern auch in der Lochtransportschicht PCASF (Abkürzung) verwendet, wird die Lochinjektionsbarriere zwischen der Lochtransportschicht und der Licht emittierenden Schicht verringert. Folglich beträgt die Betriebsspannung in einem praktischen Leuchtdichtebereich (z. B. etwa 1000 cd/m2) so äußerst niedrig wie 2,5 V. Dementsprechend beträgt die Energieeffizienz im praktischen Leuchtdichtebereich (z. B. etwa 1000 cd/m2) etwa 130 Im/W, welches nur wenig geringer ist als der Maximalwert (140 Im/W) (siehe Tabelle 2). Unter Verwendung eines Materials, das der zweiten organischen Verbindung ähnlich ist (im Besonderen wird ein Material bevorzugt, das der zweiten organischen Verbindung gleich ist), sowohl in der Lochtransportschicht als auch in der Licht emittierenden Schicht kann ein Licht emittierendes Element mit einer wenigen Verringerung der Energieeffizienz wegen eines Spannungsverlustes auch in dem Fall, in dem Licht mit hoher Leuchtdichte emittiert wird, erhalten werden.
- [Referenzbeispiel 2]
- In diesem Beispiel werden ein Licht emittierendes Element 3 und ein Licht emittierendes Element 4 beschrieben, die Vergleichsausführungsformen sind. Es sei angemerkt, dass
9 , welche für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 1 und 2 in dem Beispiel 1 benutzt worden ist, auch für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 3 und 4 in diesem Beispiel benutzt wird. Chemische Formeln von in diesem Beispiel verwendeten Materialien werden im Folgenden dargestellt. -
- (Herstellung des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4)
- Zunächst wurde ein Film aus Indiumzinnoxid, das Siliziumoxid enthielt (ITSO), durch ein Sputterverfahren über einem Glassubstrat 1100 ausgebildet, so dass eine erste Elektrode 1101 ausgebildet wurde, die als Anode diente. Die Dicke betrug 110 nm, und die Elektrodenfläche betrug 2 mm × 2 mm.
- Dann wurde als Vorbehandlung zum Herstellen des Licht emittierenden Elements über dem Substrat 1100 die Oberfläche des Substrats mit Wasser gewaschen, 1 Stunde lang bei 200 °C geheizt und einer UV-Ozonbehandlung über einen Zeitraum von 370 Sekunden unterzogen.
- Danach wurde das Substrat 1100 in eine Vakuumaufdampfvorrichtung überführt, in der der Druck auf zirka 10-4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumaufdampfvorrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170 °C geheizt, und dann wurde das Substrat 1100 über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten abgekühlt.
- Das Substrat 1100, über dem die erste Elektrode 1101 ausgebildet war, wurde dann an einem Substrathalter in der Vakuumaufdampfvorrichtung derart befestigt, dass sich die die erste Elektrode 1101 aufweisende Oberfläche nach unten richtete. In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine Lochinjektionsschicht 1111, eine Lochtransportschicht 1112, eine Licht emittierende Schicht 1113, eine Elektronentransportschicht 1114 und eine Elektroneninjektionsschicht 1115, welche in einer EL-Schicht 1102 enthalten sind, durch ein Vakuumaufdampfverfahren sequentiell ausgebildet werden.
- Nachdem der Druck in der Vakuumaufdampfvorrichtung auf 10-4 Pa verringert worden war, wurden 1,3,5-Tri(dibenzothiophen-4-yl)benzol (Abkürzung: DBT3P-II) und Molybdän(VI)oxid co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von DBT3P-II (Abkürzung) zu Molybdänoxid 4:2 betrug, wodurch die Lochinjektionsschicht 1111 über der ersten Elektrode 1101 ausgebildet wurde. Die Dicke betrug 20 nm. Es sei angemerkt, dass ein Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei dem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus jeweiligen verschiedenen Aufdampfquellen verdampft wird.
- Für das Licht emittierende Element 3 wurde dann 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 4 wurde PCASF (Abkürzung) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde.
- Als nächstes wurde die Licht emittierende Schicht 1113 über der Lochtransportschicht 1112 ausgebildet. Für das Licht emittierende Element 3 wurden 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II) und N,N'-Bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)-N,N'-diphenyl-spiro-9,9'-bifluoren-2,7-diamin (Abkürzung: PCA2SF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCA2SF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug. Die Dicke der Licht emittierenden Schicht 1113 betrug 40 nm. Für das Licht emittierende Element 4 wurden 2mDBTPDBq-II (Abkürzung), PCA2SF (Abkürzung) und (Acetylacetonato)bis(4,6-diphenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(dppm)2(acac)]) in einer Dicke von 20 nm co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCA2SF (Abkürzung) und [Ir(dppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,7:0,3:0,05 betrug, und dann wurden sie in einer Dicke von 20 nm weiter co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) zu PCA2SF (Abkürzung) und [Ir(dppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,8:0,2:0,05 betrug. Auf diese Weise wurde die Licht emittierende Schicht 1113 ausgebildet.
- Dann wurde 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) in einer Dicke von 20 nm über der Licht emittierenden Schicht 1113 aufgedampft, und Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) wurde in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, wodurch die Elektronentransportschicht 1114 mit einer gestapelten Struktur ausgebildet wurde. Darüber hinaus wurde Lithiumfluorid in einer Dicke von 1 nm über der Elektronentransportschicht 1114 aufgedampft, wodurch die Elektroneninjektionsschicht 1115 ausgebildet wurde.
- Schließlich wurde Aluminium in einer Dicke von 200 nm über der Elektroneninjektionsschicht 1115 aufgedampft, um eine als Kathode dienende zweite Elektrode 1103 auszubilden. Auf diese Weise wurden das Licht emittierende Element 3 und das Licht emittierende Element 4 erhalten. Es sei angemerkt, dass in dem obigen Aufdampfprozess sämtliches Aufdampfen durch ein Widerstandserwärmungsverfahren durchgeführt wurde.
- Auf die zuvor beschriebene Weise wurden das Licht emittierende Element 3 und das Licht emittierende Element 4 erhalten. Tabelle 3 zeigt Elementstrukturen des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4.
- [Tabelle 3]
Erste Elektrode Lochinjektionsschicht Lochtransportschicht Licht emittierende Schicht Elektronentransportschicht Elektroneninjektionsschicht Zweite Elektrode Licht emittierendes Element 3 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) * 2mDBTPDBq-II (20 nm) BPhen (20 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) Licht emittierendes Element 4 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) PCASF (20 nm) ** *** 2mDBTPDBq-II (20 nm) BPhen (20 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) - * 2mDq-: (0,8:0,2 40 nm)
- ** 2mDBTPDBq-II:PCA2SF:[Ir(dppm)2(acac)] (0,7:0,3:0,05 20 nm)
- *** 2mDBTPDBq-II:PCA2SF:[Ir(dppm)2(acac)] (0,8:0,2:0,05 20 nm)
- Des Weiteren wurden die hergestellten Licht emittierenden Elemente 3 und 4 in einem Handschuhkasten, der eine Stickstoffatmosphäre enthielt, abgedichtet, damit sie nicht der Luft ausgesetzt waren (konkret gesagt, wurde ein Dichtungsmittel auf Außenkanten der Elemente aufgebracht, und eine Wärmebehandlung wurde 1 Stunde lang bei 80 °C zum Zeitpunkt der Abdichtung durchgeführt).
- (Betriebseigenschaften des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4)
- Betriebseigenschaften der hergestellten Licht emittierenden Elemente 3 und 4 wurden gemessen. Es sei angemerkt, dass die Messung bei Raumtemperatur (in einer bei 25 °C gehaltenen Atmosphäre) ausgeführt wurde.
-
13 und14 zeigen Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften bzw. Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften der Licht emittierenden Elemente 3 und 4. - Laut der
14 weist das Licht emittierende Element 3 eine höchste externe Quanteneffizienz von etwa 10 % auf. Eine externe Quanteneffizienz von viel höher als die theoretische externe Quanteneffizienz (5 %) wurde erzielt, weil die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 (25 %) durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird. Das Licht emittierende Element ist durch eine relativ hohe Emissionseffizienz gekennzeichnet, die dank des Beitrags eines Teils von angeregter Triplett-Energie zu einer Lichtemission erzielt wird, ohne dass ein teurer Ir-Komplex als Licht emittierendes Material verwendet werden muss. - Darüber hinaus beträgt die höchste externe Quanteneffizienz so hoch wie etwa 28 % in dem Licht emittierenden Element 4, das eine Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, in der Licht emittierenden Schicht enthält. Die externe Quanteneffizienz in diesem Licht emittierenden Element ist äußerst hoch, weil die Energieübertragungseffizienz von T1 des Exciplexes auf die Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird.
- Tabelle 4 zeigt Anfangswerte der Haupteigenschaften des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4 bei einer Leuchtdichte von etwa 1000 cd/m2.
- [Tabelle 4]
Spannung (V) Strom (mA) Stromdichte (mA/cm2) Farbart (x, y) Leuchtdichte (cd/m2) Stromeffizienz (cd/A) Energieeffizienz (Im/W) Externe Quanteneffizienz (%) Licht emittierendes Element 3 3,7 0,22 5,5 (0,53, 0,46) 1100 19 16 7,2 Licht emittierendes Element 4 2,5 0,05 1,2 (0,55, 0,44) 890 77 96 28 - Die Ergebnisse in Tabelle 4 zeigen weiter, dass das Licht emittierende Element 3 und das Licht emittierende Element 4, die in diesem Beispiel hergestellt wurden, hohe Leuchtdichte und hohe Stromeffizienz aufweisen.
-
15 zeigt Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 3 und des Licht emittierenden Elements 4, die durch Anlegen eines Stroms von 0,1 mA erhalten wurden. Wie in15 gezeigt ist, hat das Licht emittierende Element 3 einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 587 nm; dieser Peak stammt aus der Emission des Exciplexes, der von 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) und PCA2SF (Abkürzung) in der Licht emittierenden Schicht 1113 gebildet wurde. Das Licht emittierende Element 4 hat einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 587 nm; dieser Peak stammt aus der Emission von [Ir(dppm)2(acac)] (Abkürzung), welches in der Licht emittierenden Schicht 1113 enthalten war. - Es wurde also gefunden, dass das Licht emittierende Element hohe Emissionseffizienz aufweist, in dem der Exciplex in der Licht emittierenden Schicht gebildet werden kann.
- In dem Licht emittierenden Element 4 ist die Emissionspeakwellenlänge des Exciplexes, der von in der Licht emittierenden Schicht verwendeten 2mDBTPDBq-II (Abkürzung) und PCA2SF (Abkürzung) gebildet wurde (siehe das Licht emittierende Element 3), fast gleich der Emissionspeakwellenlänge von [Ir(dppm)2(acac)] (Abkürzung), welches eine phosphoreszierende Licht emittierende Substanz ist. Mit dieser Struktur können sowohl eine Lichtemission anfangende Spannung, die niedriger als die übliche Spannung ist, als auch hohe Emissionseffizienz erzielt werden. Als Ergebnis kann eine hohe Energieeffizienz von maximal 110 Im/W (bei 12 cd/m2) erzielt werden; für ein oranges Licht emittierendes Element ist dieser Wert äußerst hoch.
- Da das Licht emittierende Element 4 PCASF (Abkürzung), welches eine ähnliche Verbindung wie PCA2SF (Abkürzung) ist (d. h. welches das gleiche Gerüst wie PCA2SF hat, wobei das Gerüst ein 9-Aryl-9H-carbazol-3-amin-Gerüst ist), in der Lochtransportschicht verwendet, wird die Lochinjektionsbarriere zwischen der Lochtransportschicht und der Licht emittierenden Schicht verringert. Folglich beträgt die Betriebsspannung in einem praktischen Leuchtdichtebereich (z. B. etwa 1000 cd/m2) so äußerst niedrig wie 2,5 V. Dementsprechend beträgt die Energieeffizienz im praktischen Leuchtdichtebereich (z. B. etwa 1000 cd/m2) etwa 96 Im/W, welches nur wenig geringer ist als der Maximalwert (110 Im/W) (siehe Tabelle 4). Unter Verwendung eines Materials, das der zweiten organischen Verbindung ähnlich ist, sowohl in der Lochtransportschicht als auch in der Licht emittierenden Schicht kann ein Licht emittierendes Element mit einer wenigen Verringerung der Energieeffizienz wegen eines Spannungsverlustes auch in dem Fall, in dem Licht mit hoher Leuchtdichte emittiert wird, erhalten werden.
- [Beispiel 3]
- In diesem Beispiel werden ein Licht emittierendes Element 5 und ein Licht emittierendes Element 6 beschrieben, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind. Es sei angemerkt, dass
9 , welche für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 1 und 2 in dem Beispiel 1 benutzt worden ist, auch für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 5 und 6 in diesem Beispiel benutzt wird. Chemische Formeln von in diesem Beispiel verwendeten Materialien werden im Folgenden dargestellt. -
- (Herstellung des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6)
- Zunächst wurde ein Film aus Indiumoxid-Zinnoxid, das Siliziumoxid enthielt (ITSO), durch ein Sputterverfahren über einem Glassubstrat 1100 ausgebildet, so dass eine erste Elektrode 1101 ausgebildet wurde, die als Anode diente. Die Dicke betrug 110 nm, und die Elektrodenfläche betrug 2 mm × 2 mm.
- Dann wurde als Vorbehandlung zum Herstellen des Licht emittierenden Elements über dem Substrat 1100 die Oberfläche des Substrats mit Wasser gewaschen, 1 Stunde lang bei 200 °C geheizt und einer UV-Ozonbehandlung über einen Zeitraum von 370 Sekunden unterzogen.
- Danach wurde das Substrat 1100 in eine Vakuumaufdampfvorrichtung überführt, in der der Druck auf zirka 10-4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumaufdampfvorrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170 °C geheizt, und dann wurde das Substrat 1100 über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten abgekühlt.
- Das Substrat 1100, über dem die erste Elektrode 1101 ausgebildet war, wurde dann an einem Substrathalter in der Vakuumaufdampfvorrichtung derart befestigt, dass sich die die erste Elektrode 1101 aufweisende Oberfläche nach unten richtete. In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine Lochinjektionsschicht 1111, eine Lochtransportschicht 1112, eine Licht emittierende Schicht 1113, eine Elektronentransportschicht 1114 und eine Elektroneninjektionsschicht 1115, welche in einer EL-Schicht 1102 enthalten sind, durch ein Vakuumaufdampfverfahren sequentiell ausgebildet werden.
- Nachdem der Druck in der Vakuumaufdampfvorrichtung auf 10-4 Pa verringert worden war, wurden 1,3,5-Tri(dibenzothiophen-4-yl)benzol (Abkürzung: DBT3P-II) und Molybdän(VI)oxid co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von DBT3P-II (Abkürzung) zu Molybdänoxid 4:2 betrug, wodurch die Lochinjektionsschicht 1111 über der ersten Elektrode 1101 ausgebildet wurde. Die Dicke betrug 20 nm. Es sei angemerkt, dass ein Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei dem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus jeweiligen verschiedenen Aufdampfquellen verdampft wird.
- Danach wurde 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde.
- Als nächstes wurde die Licht emittierende Schicht 1113 über der Lochtransportschicht 1112 ausgebildet. Für das Licht emittierende Element 5 wurden 2-[3'-(Dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II) und N-(4-Biphenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: PCBiF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) zu PCBiF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug, so dass die Licht emittierende Schicht 1113 mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 6 wurden 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung), PCBiF (Abkürzung) und (Acetylacetonato)bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)2(acac)]) in einer Dicke von 20 nm co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) zu PCBiF (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,7:0,3:0,05 betrug, und dann wurden sie in einer Dicke von 20 nm weiter co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) zu PCBiF (Abkürzung) und [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung) 0,8:0,2:0,05 betrug. Auf diese Weise wurde die Licht emittierende Schicht 1113 ausgebildet.
- Dann wurde 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) in einer Dicke von 10 nm über der Licht emittierenden Schicht 1113 aufgedampft, und Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) wurde in einer Dicke von 15 nm aufgedampft, wodurch die Elektronentransportschicht 1114 mit einer gestapelten Struktur ausgebildet wurde. Darüber hinaus wurde Lithiumfluorid in einer Dicke von 1 nm über der Elektronentransportschicht 1114 aufgedampft, wodurch die Elektroneninjektionsschicht 1115 ausgebildet wurde.
- Schließlich wurde Aluminium in einer Dicke von 200 nm über der Elektroneninjektionsschicht 1115 aufgedampft, um eine als Kathode dienende zweite Elektrode 1103 auszubilden. Auf diese Weise wurden das Licht emittierende Element 5 und das Licht emittierende Element 6 erhalten. Es sei angemerkt, dass in dem obigen Aufdampfprozess sämtliches Aufdampfen durch ein Widerstandserwärmungsverfahren durchgeführt wurde.
- Auf die zuvor beschriebene Weise wurden das Licht emittierende Element 5 und das Licht emittierende Element 6 erhalten. Tabelle 5 zeigt Elementstrukturen des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6.
- [Tabelle 5]
Erste Elektrode Lochinjektionsschicht Lochtransportschicht Licht emittierende Schicht Elektronentransportschicht Elektroneninjektionsschicht Zweite Elektrode Licht emittierendes Element 5 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) * 2mDBTBPDBq-II (10 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) Licht emittierendes Element 6 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) ** *** 2mDBTBPDBq-II (10 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) - * 2mDBTBPDBq-II:PCBiF (0,8:0,2 40 nm)
- ** 2mDBTBPDBq-II:PCBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)] (0,7:0,3:0,05 20 nm)
- *** 2mDBTBPDBq-II:PCBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)] (0,8:0,2:0,05 20 nm)
- Des Weiteren wurden die hergestellten Licht emittierenden Elemente 5 und 6 in einem Handschuhkasten, der eine Stickstoffatmosphäre enthielt, abgedichtet, damit sie nicht der Luft ausgesetzt waren (konkret gesagt, wurde ein Dichtungsmittel auf Außenkanten der Elemente aufgebracht, und eine Wärmebehandlung wurde 1 Stunde lang bei 80 °C zum Zeitpunkt der Abdichtung durchgeführt).
- (Betriebseigenschaften des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6)
- Betriebseigenschaften der hergestellten Licht emittierenden Elemente 5 und 6 wurden gemessen. Es sei angemerkt, dass die Messung bei Raumtemperatur (in einer bei 25 °C gehaltenen Atmosphäre) ausgeführt wurde.
-
16 und17 zeigen Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften bzw. Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften der Licht emittierenden Elemente 5 und 6. - Laut der
17 weist das Licht emittierende Element 5, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, eine höchste externe Quanteneffizienz von etwa 6,4 % auf. Eine externe Quanteneffizienz von höher als die theoretische externe Quanteneffizienz (5 %) wurde erzielt, weil die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 (25 %) durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird. Daher ist das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine relativ hohe Emissionseffizienz gekennzeichnet, die dank des Beitrags eines Teils von angeregter Triplett-Energie zu einer Lichtemission erzielt wird, ohne dass ein teurer Ir-Komplex als Licht emittierendes Material verwendet werden muss. - Darüber hinaus beträgt die höchste externe Quanteneffizienz so hoch wie etwa 29 % in dem Licht emittierenden Element 6, das eine Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, in der Licht emittierenden Schicht enthält. Die externe Quanteneffizienz in diesem Licht emittierenden Element ist äußerst hoch, weil die Energieübertragungseffizienz von T1 des Exciplexes auf die Licht emittierende Substanz, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandelt, durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird.
- Tabelle 6 zeigt Anfangswerte der Haupteigenschaften des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6 bei einer Leuchtdichte von etwa 1000 cd/m2.
- [Tabelle 6]
Spannung (V) Strom (mA) Stromdichte (mA/cm2) Farbart (x, y) Leuchtdichte (cd/m2) Stromeffizienz (cd/A) Energieeffizienz (Im/W) Externe Quanteneffizienz (%) Licht emittierendes Element 5 3,3 0,29 7,1 (0,42, 0,55) 990 14 13 4,1 Licht emittierendes Element 6 2,9 0,036 0,89 (0,41, 0,58) 970 110 120 29 - Die Ergebnisse in Tabelle 6 zeigen weiter, dass das Licht emittierende Element 5 und das Licht emittierende Element 6, die in diesem Beispiel hergestellt wurden, hohe Leuchtdichte und hohe Stromeffizienz aufweisen.
-
18 zeigt Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 5 und des Licht emittierenden Elements 6, die durch Anlegen eines Stroms von 0,1 mA erhalten wurden. Wie in18 gezeigt ist, hat das Licht emittierende Element 5 einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 550 nm; dieser Peak stammt aus der Emission des Exciplexes, der von 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) und PCBiF (Abkürzung) in der Licht emittierenden Schicht 1113 gebildet wurde. Das Licht emittierende Element 6 hat einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 546 nm; dieser Peak stammt aus der Emission von [Ir(tBuppm)2(acac)] (Abkürzung), welches in der Licht emittierenden Schicht 1113 enthalten war. - Es wurde also gefunden, dass das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hohe Emissionseffizienz aufweist, in dem der Exciplex in der Licht emittierenden Schicht gebildet werden kann.
- In dem Licht emittierenden Element 6 ist die Emissionspeakwellenlänge des Exciplexes, der von in der Licht emittierenden Schicht verwendeten 2mDBTBPDBq-II (Abkürzung) und PCBiF (Abkürzung) gebildet wurde (siehe das Licht emittierende Element 5), länger als die Emissionspeakwellenlänge von [Ir(tBuppm)2(acac)], welches eine phosphoreszierende Licht emittierende Substanz ist. Der Unterschied dazwischen liegt jedoch im Bereich von 0,1 eV. Mit dieser Struktur können sowohl eine Lichtemission anfangende Spannung, die niedriger als die übliche Spannung ist, als auch hohe Emissionseffizienz erzielt werden. Als Ergebnis kann das Licht emittierende Element 6 eine hohe Energieeffizienz von 120 Im/W (bei 970 cd/m2) aufweisen.
- Das Licht emittierende Element 6 wurde einer Zuverlässigkeitsprüfung unterzogen. Ergebnisse der Zuverlässigkeitsprüfung werden in
19 dargestellt. In19 stellt die vertikale Achse die normalisierte Leuchtdichte (%) bei einer Anfangsleuchtdichte von 100 %, und die horizontale Achse stellt die Betriebsdauer (h) des Elements dar. Es sei angemerkt, dass bei der Zuverlässigkeitsprüfung das Licht emittierende Element 6 unter den Bedingungen betrieben wurde, bei denen die Anfangsleuchtdichte auf 1000 cd/m2 eingestellt wurde und die Stromdichte konstant war. Als Ergebnis hielt das Licht emittierende Element 6 etwa 93 % der Anfangsleuchtdichte, nachdem 100 Stunden vergangen waren. - Die Zuverlässigkeitsprüfung bewies daher hohe Zuverlässigkeit des Licht emittierenden Elements 6.
- [Beispiel 4]
- In diesem Beispiel werden ein Licht emittierendes Element 7, ein Licht emittierendes Element 8 und ein Licht emittierendes Element 9 beschrieben, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind. Es sei angemerkt, dass
9 , welche für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 1 und 2 in dem Beispiel 1 benutzt worden ist, auch für die Beschreibung der Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9 in diesem Beispiel benutzt wird. Chemische Formeln von in diesem Beispiel verwendeten Materialien werden im Folgenden dargestellt. -
- (Herstellung des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9)
- Zunächst wurde ein Film aus Indiumoxid-Zinnoxid, das Siliziumoxid enthielt (ITSO), durch ein Sputterverfahren über einem Glassubstrat 1100 ausgebildet, so dass eine erste Elektrode 1101 ausgebildet wurde, die als Anode diente. Die Dicke betrug 110 nm, und die Elektrodenfläche betrug 2 mm × 2 mm.
- Dann wurde als Vorbehandlung zum Herstellen des Licht emittierenden Elements über dem Substrat 1100 die Oberfläche des Substrats mit Wasser gewaschen, 1 Stunde lang bei 200 °C geheizt und einer UV-Ozonbehandlung über einen Zeitraum von 370 Sekunden unterzogen.
- Danach wurde das Substrat 1100 in eine Vakuumaufdampfvorrichtung überführt, in der der Druck auf zirka 10-4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumaufdampfvorrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170 °C geheizt, und dann wurde das Substrat 1100 über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten abgekühlt.
- Das Substrat 1100, über dem die erste Elektrode 1101 ausgebildet war, wurde dann an einem Substrathalter in der Vakuumaufdampfvorrichtung derart befestigt, dass sich die die erste Elektrode 1101 aufweisende Oberfläche nach unten richtete. In diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem eine Lochinjektionsschicht 1111, eine Lochtransportschicht 1112, eine Licht emittierende Schicht 1113, eine Elektronentransportschicht 1114 und eine Elektroneninjektionsschicht 1115, welche in einer EL-Schicht 1102 enthalten sind, durch ein Vakuumaufdampfverfahren sequentiell ausgebildet werden.
- Nachdem der Druck in der Vakuumaufdampfvorrichtung auf 10-4 Pa verringert worden war, wurden 1,3,5-Tri(dibenzothiophen-4-yl)benzol (Abkürzung: DBT3P-II) und Molybdän(VI)oxid co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von DBT3P-II (Abkürzung) zu Molybdänoxid 4:2 betrug, wodurch die Lochinjektionsschicht 1111 über der ersten Elektrode 1101 ausgebildet wurde. Die Dicke betrug 20 nm. Es sei angemerkt, dass ein Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei dem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus jeweiligen verschiedenen Aufdampfquellen verdampft wird.
- Danach wurde 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) in einer Dicke von 20 nm aufgedampft, so dass die Lochtransportschicht 1112 ausgebildet wurde.
- Als nächstes wurde die Licht emittierende Schicht 1113 über der Lochtransportschicht 1112 ausgebildet. Für das Licht emittierende Element 7 wurden 4,6-Bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mDBTP2Pm-II) und N-(4-Biphenyl)-N-(9,9'-spirobi-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: PCBiSF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) zu PCBiSF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug, so dass die Licht emittierende Schicht 1113 mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 8 wurden 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) und N-(4-Biphenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: PCBiF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) zu PCBiF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug, so dass die Licht emittierende Schicht 1113 mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet wurde. Für das Licht emittierende Element 9 wurden 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) und N-(3-Biphenyl)-N-(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazol-3-amin (Abkürzung: mPCBiF) co-aufgedampft, wobei das Massenverhältnis von 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) zu mPCBiF (Abkürzung) 0,8:0,2 betrug, so dass die Licht emittierende Schicht 1113 mit einer Dicke von 40 nm ausgebildet wurde.
- Dann wurde 4,6mDBTP2Pm-II (Abkürzung) in einer Dicke von 10 nm über der Licht emittierenden Schicht 1113 aufgedampft, und Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen) wurde in einer Dicke von 15 nm aufgedampft, wodurch die Elektronentransportschicht 1114 mit einer gestapelten Struktur ausgebildet wurde. Darüber hinaus wurde Lithiumfluorid in einer Dicke von 1 nm über der Elektronentransportschicht 1114 aufgedampft, wodurch die Elektroneninjektionsschicht 1115 ausgebildet wurde.
- Schließlich wurde Aluminium in einer Dicke von 200 nm über der Elektroneninjektionsschicht 1115 aufgedampft, um eine als Kathode dienende zweite Elektrode 1103 auszubilden. Auf diese Weise wurden das Licht emittierende Element 7, das Licht emittierende Element 8 und das Licht emittierende Element 9 erhalten. Es sei angemerkt, dass in dem obigen Aufdampfprozess sämtliches Aufdampfen durch ein Widerstandserwärmungsverfahren durchgeführt wurde.
- Auf die zuvor beschriebene Weise wurden das Licht emittierende Element 7, das Licht emittierende Element 8 und das Licht emittierende Element 9 erhalten. Tabelle 7 zeigt Elementstrukturen des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9.
- [Tabelle 7]
Erste Elektrode Lochinjektionsschicht Lochtransportschicht Licht emittierende Schicht Elektronentransportschicht Elektroneninjektionsschicht Zweite Elektrode Licht emittierendes Element 7 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) * 4,6mDBTP2Pm-II (10 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) Licht emittierendes Element 8 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) ** 4,6mDBTP2Pm-II (10 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) Licht emittierendes Element 9 ITSO (110 nm) DBT3P-II:MoOx (4:2 20 nm) BPAFLP (20 nm) *** 4,6mDBTP2Pm-II (10 nm) BPhen (15 nm) LiF (1 nm) Al (200 nm) - * 4,6mDBTP2Pm-II:PCBiSF (0,8:0,2 40 nm)
- ** 4,6mDBTP2Pm-II:PCBiF (0,8:0,2 40 nm)
- *** 4,6mDBTP2Pm-II:mPCBiF (0,8:0,2 40 nm)
- Des Weiteren wurden die hergestellten Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9 in einem Handschuhkasten, der eine Stickstoffatmosphäre enthielt, abgedichtet, damit sie nicht der Luft ausgesetzt waren (konkret gesagt, wurde ein Dichtungsmittel auf Außenkanten der Elemente aufgebracht, und eine Wärmebehandlung wurde 1 Stunde lang bei 80 °C zum Zeitpunkt der Abdichtung durchgeführt).
- (Betriebseigenschaften des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9)
- Betriebseigenschaften der hergestellten Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9 wurden gemessen. Es sei angemerkt, dass die Messung bei Raumtemperatur (in einer bei 25 °C gehaltenen Atmosphäre) ausgeführt wurde.
-
20 und21 zeigen Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften bzw. Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften der Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9. - Laut der
21 weisen die Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind, höchste externe Quanteneffizienzen von etwa 11 %, etwa 12 % bzw. etwa 9,9 % auf. Externe Quanteneffizienzen von höher als die theoretische externe Quanteneffizienz (5 %) wurden erzielt, weil die theoretische Erzeugungswahrscheinlichkeit von S1 (25 %) durch das Bilden eines Exciplexes in der Licht emittierenden Schicht erhöht wird. Daher ist das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine relativ hohe Emissionseffizienz gekennzeichnet, die dank des Beitrags eines Teils von angeregter Triplett-Energie zu einer Lichtemission erzielt wird, ohne dass ein teurer Ir-Komplex als Licht emittierendes Material verwendet werden muss. - Tabelle 8 zeigt Anfangswerte der Haupteigenschaften des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9 bei einer Leuchtdichte von etwa 1000 cd/m2.
- [Tabelle 8]
Spannung (V) Strom (mA) Stromdichte (mA/cm2) Farbart (x,y) Leuchtdichte (cd/m2) Stromeffizienz (cd/A) Energieeffizienz (Im/W) Externe Quanteneffizienz (%) Licht emittierendes Element 7 3,5 0,26 6,4 (0,37, 0,57) 1100 17 15 4,9 Licht emittierendes Element 8 3,3 0,19 4,8 (0,37, 0,58) 920 19 18 5,5 Licht emittierendes Element 9 3,3 0,2 4,9 (0,37, 0,58) 980 20 19 5,8 - Die Ergebnisse in Tabelle 8 zeigen weiter, dass das Licht emittierende Element 7, das Licht emittierende Element 8 und das Licht emittierende Element 9, die in diesem Beispiel hergestellt wurden, hohe Leuchtdichte und hohe Stromeffizienz aufweisen.
-
22 zeigt Emissionsspektren des Licht emittierenden Elements 7, des Licht emittierenden Elements 8 und des Licht emittierenden Elements 9, die durch Anlegen eines Stroms von 0,1 mA erhalten wurden. Wie in22 gezeigt ist, haben die Licht emittierenden Elemente 7, 8 und 9 jeweils einen Peak des Emissionsspektrums bei zirka 550 nm; dieser Peak stammt aus der Emission des Exciplexes, der in der Licht emittierenden Schicht 1113 gebildet wurde. - Es wurde also gefunden, dass das Licht emittierende Element nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hohe Emissionseffizienz aufweist, in dem der Exciplex in der Licht emittierenden Schicht gebildet werden kann.
Claims (8)
- Licht emittierendes Element, das umfasst: ein Paar von Elektroden; und eine Schicht zwischen dem Paar von Elektroden, wobei die Schicht eine erste organische Verbindung und eine zweite organische Verbindung umfasst, die miteinander einen Exciplex bilden, wobei die erste organische Verbindung eine Elektronentransporteigenschaft aufweist, und die zweite organische Verbindung durch eine allgemeine Formel (G2) dargestellt wird:
- Licht emittierendes Element nach
Anspruch 1 , wobei eine Einfachbindung zwischen zumindest einem der Paare R1 und R24, R5 und R6, R22 und Ar1 und Ar2 und R23 gebildet ist. - Licht emittierendes Element nach
Anspruch 1 , wobei die erste organische Verbindung eine Elektronenbeweglichkeit von 10-6 cm2/Vs oder höher aufweist. - Licht emittierendes Element nach
Anspruch 1 , wobei die Schicht ferner eine Verbindung umfasst, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandeln kann. - Licht emittierendes Element nach
Anspruch 4 , wobei die Verbindung, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandeln kann, ein metallorganischer Komplex ist. - Licht emittierendes Element nach
Anspruch 4 oder5 , wobei die Verbindung, die angeregte Triplett-Energie in Lichtemission umwandeln kann, Iridium umfasst. - Licht emittierende Vorrichtung, die umfasst: einen Transistor; und das Licht emittierende Element nach
Anspruch 1 , wobei das Licht emittierende Element elektrisch mit dem Transistor verbunden ist. - Beleuchtungsvorrichtung, die das Licht emittierende Element nach
Anspruch 1 umfasst.
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