DE112013002566T5

DE112013002566T5 - Lichtemittierendes Element, lichtemittierende Vorrichtung, Displayvorrichtung, elektronische Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013002566T5
Application number: DE112013002566.3T
Authority: DE
Inventors: c/o SEMICONDUCTOR ENERGY LABORA Yamazaki Shunpei; c/o SEMICONDUCTOR ENERGY LABOR Ishisone Takahiro; c/o Semiconductor Energy Labora Seo Satoshi
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: US8981393B2; KR102594923B1; TWI793013B; US20210013442A1; TWI670873B; TW202042420A; US20190097152A1; KR20220059968A; CN104247075A; CN106784344A; US20130277654A1; KR20180128992A; CN106784344B; JP6076153B2; TWI724823B; TW201349619A; TWI586011B; DE112013007587B3; KR20200090954A; TW201909463A

Abstract

Ein Gegenstand ist es, ein lichtemittierendes Element bereitzustellen, welches eine Vielzahl von Arten lichtemittierender Dotiermittel verwendet und eine hohe Emissionseffizienz aufweist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird eine lichtemittierende Vorrichtung, ein lichtemittierendes Modul, eine lichtemittierende Displayvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die jeweils einen verringerten Stromverbrauch aufweisen, indem das obige lichtemittierende Element eingesetzt wird. Von Interesse ist der Förster-Mechanismus, welcher ein Mechanismus der intermolekularen Energieübertragung ist. Effiziente Energieübertragung durch den Förster-Mechanismus wird erzielt, indem eine Emissionswellenlänge eines Moleküls, welches Energie abgibt, mit dem lokalen maximalen Peak der langwelligen Seite einer Kurve überlappt, die erhalten wird, indem ein Absorptionsspektrum eines Moleküls, welches Energie aufnimmt, mit einer zur vierten Potenz erhobenen Wellenlänge multipliziert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein lichtemittierendes Element, eine Displayvorrichtung, eine lichtemittierende Vorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die jeweils eine organische Verbindung als eine lichtemittierende Substanz verwenden.
Stand der Technik
In den letzten Jahren wurde intensiv Forschung und Entwicklung an lichtemittierenden Elementen, welche Elektrolumineszenz (EL) einsetzen, durchgeführt. In der Grundstruktur solch eines lichtemittierenden Elementes ist eine Schicht, welche eine lichtemittierende Substanz (eine EL-Schicht) enthält, zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet. Durch das Anlegen von Spannung an dieses Element kann Lichtemission von der lichtemittierenden Substanz erhalten werden.
Solche lichtemittierende Elemente sind selbstleuchtende Elemente und weisen gegenüber Flüssigkristalldisplays Vorteile auf, da sie eine hohe Pixelsichtbarkeit aufweisen und die Notwendigkeit einer Hintergrundbeleuchtung vermeiden, daher nimmt man an, dass solche lichtemittierenden Elemente für Flachbildschirmelemente geeignet sind. Displays, die solche lichtemittierende Elemente enthalten, sind auch besonders vorteilhaft, da sie dünn und leicht sein können. Des Weiteren ist ein Merkmal dieser Elemente eine hohe Ansprechzeit.
Da lichtemittierende Schichten dieser lichtemittierenden Elemente in der Form eines Filmes bzw. einer Folie hergestellt werden können, ist es möglich, planare Lichtemission bereitzustellen. Daher können Elemente mit großer Fläche einfach hergestellt werden. Dieses Merkmal ist mit Punktlichtquellen, die durch Glühlampen und LEDs typisiert werden, oder durch lineare Lichtquellen, welche durch Fluoreszenzlampen typisiert werden, schwierig zu erzielen. Daher weisen lichtemittierende Elemente ein großes Potenzial als planare Lichtquellen auf, die für Beleuchtungen und dergleichen geeignet sind.
In dem Fall eines organischen EL-Elementes, bei welchem eine organische Verbindung als eine lichtemittierende Substanz verwendet wird und die EL-Schicht zwischen einem Elektrodenpaar bereitgestellt ist, bewirkt das Anlegen einer Spannung zwischen einem Elektrodenpaar, die Injektion von Elektroden aus einer Kathode und Löchern aus einer Anode in die EL-Schicht mit einer lichtemittierenden Eigenschaft und daher fließt ein Strom. Durch Rekombination der injizierten Elektronen und Löcher wird die organische Verbindung mit einer lichtemittierenden Eigenschaft in einen angeregten Zustand überführt, um Lichtemission bereitzustellen.
Es sollte festgehalten werden, dass der angeregte Zustand, der von einer organischen Verbindung gebildet wird, einen angeregten Singulettzustand und einen angeregten Triplettzustand umfasst, und die Lumineszenz des angeregten Singulettzustandes (S*) wird als Fluoreszenz bezeichnet, wohingegen die Lumineszenz des angeregten Triplettzustandes (T*) als Phosphoreszenz bezeichnet wird. Zusätzlich wird das statistische Erzeugungsverhältnis dieser in dem lichtemittierenden Element wie folgt erwartet: S*:T* = 1:3.
In einer Verbindung, die Licht von dem angeregten Singulettzustand (im Folgenden als eine fluoreszierende Verbindung bezeichnet) bei Raumtemperatur emittiert, wird im Allgemeinen keine Lichtemission von dem angeregten Triplettzustand (Phosphoreszenz) beobachtet, sondern es wird nur Lichtemission von dem angeregten Singulettzustand (Fluoreszenz) beobachtet wird. Daher nimmt man an, dass die interne Quanteneffizienz (das Verhältnis der erzeugten Photonen zu den injizierten Trägern) eines lichtemittierenden Elementes, welches eine fluoreszierende Verbindung einsetzt, eine theoretische Grenze von 25% aufweist, basierend auf dem Verhältnis von S* zu T*, das 1:3 beträgt.
Im Gegensatz dazu wird bei einer Verbindung, die Licht von dem angeregten Triplettzustand (im Folgenden als phosphoreszierende Verbindung bezeichnet) emittiert, Lichtemission von dem angeregten Triplettzustand (Phosphoreszenz) beobachtet. Da des Weiteren bei einer phosphoreszierenden Verbindung einfach Intersystem-Crossing (d. h. der Übergang von einem angeregten Singulettzustand zu einem angeregten Triplettzustand) auftritt, kann die interne Quanteneffizienz in der Theorie auf 100% erhöht werden. Das heißt, eine höhere Emissionseffizienz kann erzielt werden, als wenn eine fluoreszierende Verbindung verwendet wird. Aus diesem Grund werden nunmehr aktiv lichtemittierende Elemente unter Verwendung von phosphoreszierenden Verbindung entwickelt, um hocheffiziente lichtemittierende Elemente zu erhalten.
Ein weißlichtemittierendes Element, welches in dem Patentdokument 1 offenbart ist, umfasst einen lichtemittierenden Bereich, enthaltend eine Vielzahl von Arten lichtemittierender Dotiermittel, welche Phosphoreszenz emittieren.
Referenz
Patentdokument

Patentdokument 1 Japanische Übersetzung der internationalen Anmeldung PCT 2004-522276

Offenbarung der Erfindung
Obwohl theoretisch eine interne Quanteneffizienz von 100% in einer phosphoreszierenden Verbindung möglich ist, kann solch eine hohe Effizienz kaum erzielt werden, ohne dass eine Elementstruktur d oder eine Kombination mit einem anderen Materialoptimiert wir. Insbesondere ist es bei einem lichtemittierenden Element, welches eine Vielzahl von Arten von phosphoreszierendenen Verbindung mit unterschiedlichen Bändern (unterschiedlichen Farbemissionen), wie lichtemittierende Dotiermittel, umfasst, schwierig, eine hocheffiziente Lichtemission zu erhalten, ohne nicht nur die Energieübertragung zu berücksichtigen, sondern auch die Effizienz der Energieübertragung zu optimieren. Tatsächlich beträgt in dem Patentdokument 1, auch wenn alle lichtemittierende Dotiermittel eines lichtemittierenden Elements phosphoreszierende Verbindungen sind, die externe Quanteneffizienz ungefähr 3% bis 4%. Man nimmt an, dass, auch wenn die Lichtextraktionseffizienz berücksichtigt wird, die interne Quanteneffizienz 20% oder weniger beträgt, was für ein phosphoreszierendes lichtemittierendes Element zu niedrig ist.
In einem mehrfarbenlichtemittierenden Element, welches Dotiermittel verwendet, die unterschiedliche Emissionsfarben zeigen, ist es neben der Verbesserung der Emissionseffizienz auch notwendig, eine gute Ausgewogenheit zwischen den Lichtemissionen durch die Dotiermittel zu erzielen, welche unterschiedliche Emissionsfarben zeigen. Es ist nicht einfach, eine Ausgewogenheit zwischen den Lichtemissionen der Dotiermittel zu halten und gleichzeitig eine hohe Emissionseffizienz zu erzielen.
Im Hinblick auf das Obige ist es ein Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein lichtemittierendes Element bereitzustellen, welches eine Vielzahl von Arten lichtemittierender Dotiermittel verwendet und eine hohe Emissionseffizienz aufweist. Ein weiterer Gegenstand einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, eine Displayvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die jeweils einen verringerten Stromverbrauch aufweisen, in dem das obige lichtemittierende Element verwendet wird.
Es ist nur notwendig, dass wenigstens eines der obigen Gegenstände in der vorliegenden Erfindung erzielt wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Fokus auf den Förster-Mechanismus gerichtet, welcher ein Mechanismus der intermolekularen Energieübertragung ist, und wirksame Energieübertragung durch den Förster-Mechanismus wird erzielt, indem eine Kombination von Molekülen eingesetzt wird, dies ermöglichen eine Überlappung zwischen einem Emissionsspektrum der Moleküle, welche Energie bereitstellen, und dem Peak der Seite der längsten Wellenlänge einer charakteristischen Kurve, erhalten durch das Multiplizieren eines Absorptionsspektrums des Moleküls, welches Energie erhält, durch eine Wellenlänge, die zur vierten Energie erhoben wurde. Hierbei ist eine der Eigenschaften der obigen Energieübertragung, dass die Energieübertragung nicht eine allgemeine Energieübertragung von einem Wirt zu einem Dotiermittel ist, sondern eine Energieübertragung von einem Dotiermittel zu einem Dotiermittel. Das lichtemittierende Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Einsatz solch einer Kombination von Dotiermitteln erhalten werden, zwischen denen Energie effektiv übertragen werden kann und Ausbilden einer Elementstruktur, so dass Dotiermittelmoleküle geeignet isoliert sind.
Das heißt, eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element, enthaltend, zwischen einem Elektrodenpaar, eine erste lichtemittierende Schicht, in welcher eine erste phosphoreszierende Verbindung in einem ersten Wirtsmaterial dispergiert ist; und eine zweite lichtemittierende Schicht, in welcher eine zweite phosphoreszierende Verbindung, welche Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert, als das Licht, welches von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittiert wird, in einem zweiten Wirtsmaterial dispergiert ist. Eine Wellenlänge auf der langwelligen Seite einer Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierende Verbindung überlappt mit einem Phosphoreszenzspektrum F(λ) der ersten phosphoreszierenden Verbindung. Es sollte festgehalten werden, dass ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten jeder der phosphoreszierenden Verbindungen angibt und eine Funktion einer Wellenlänge λ ist.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element, enthaltend, zwischen einem Elektrodenpaar, eine erste lichtemittierende Schicht, in welcher eine erste phosphoreszierende Verbindung in einem ersten Wirtsmaterial dispergiert ist; und eine zweite lichtemittierende Schicht, in welcher eine zweite phosphoreszierende Verbindung in einem zweiten Wirtsmaterial dispergiert ist, wobei die zweite phosphoreszierende Verbindung Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert, als das Licht, welches von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittiert wird. Ein Band mit einem Peak eines Phosphoreszenzspektrums der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt mit einem Band mit einem Peak an der langwelligen Seite einer Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung. Es sollte festgehalten werden, dass ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizient jeder der phosphoreszierenden Verbindung darstellt und eine Funktion einer Wellenlänge λ ist.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht des Weiteren eine erste organische Verbindung enthält, das erste Wirtsmaterial und die erste organische Verbindung ein Exciplex bilden und von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittiertes Licht eine längere Wellenlänge aufweist, als das von dem Exciplex emittierte Licht.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, bei welcher ein Emissionsspektrum des Exciplex mit einer Wellenlänge des Peaks an der langwelligen Seite einer Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt. Es sollte festgehalten werden, dass ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten jeder der phosphoreszierenden Verbindungen darstellt, und eine Funktion der Wellenlänge λ ist.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei ein Band mit einem Peak des Emissionsspektrums des Exciplex mit einem Band mit dem Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt. Es sollte festgehalten werden, dass ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten jeder der phosphoreszierenden Verbindungen angibt und eine Funktion einer Wellenlänge λ ist.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste phosphoreszierende Verbindung einen Phosphoreszenzpeak in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm aufweist und die zweite phosphoreszierende Verbindung einen Phosphoreszenzpeak in einem Bereich von 600 nm bis 700 nm aufweist.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei ein Rekombinationsbereich eines Elektrons und eines Lochs in der ersten lichtemittierenden Schicht vorhanden ist.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an der Anode angeordnet ist als die zweite lichtemittierende Schicht und wobei wenigstens in der zweiten lichtemittierenden Schicht eine Elektronentransporteigenschaft höher ist als eine Lochtransporteigenschaft.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an der Anode als die zweite lichtemittierende Schicht angeordnet ist und sowohl das erste Wirtsmaterial als auch das zweite Wirtsmaterial eine Elektronentransporteigenschaft aufweisen. Es sollte festgehalten werden, dass ein Material mit einer Elektronentransporteigenschaft vorzugsweise ein Material ist, bei welchem eine Elektronentransporteigenschaft höher ist als eine Lochtransporteigenschaft.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an einer Kathode angeordnet ist als die zweite lichtemittierende Schicht und wenigstens in der zweiten lichtemittierenden Schicht eine Lochtransporteigenschaft höher ist als eine Elektronentransporteigenschaft.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an der Kathode als die zweite lichtemittierende Schicht angeordnet ist und sowohl das erste Wirtsmaterial als auch das zweite Wirtsmaterial eine Lochtransporteigenschaft aufweisen. Es sollte festgehalten werden, dass ein Material mit einer Lochtransporteigenschaft vorzugsweise ein Material ist, bei welchem eine Lochtransporteigenschaft höher ist als eine Elektronentransporteigenschaft.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur, wobei die erste lichtemittierende Schicht und die zweite lichtemittierende Schicht in Kontakt miteinander gestapelt sind.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine lichtemittierende Vorrichtung, eine lichtemittierende Displayvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung, die jeweils ein lichtemittierendes Element mit der obigen Struktur enthalten.
Es sollte festgehalten werden, dass die lichtemittierende Vorrichtung dieser Beschreibung in der Kategorie eine Bilddisplayvorrichtung unter Verwendung eines lichtemittierenden Elementes umfasst. Des Weiteren umfasst die Kategorie der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Beschreibung ein Modul, bei welchem ein lichtemittierendes Element mit einem Anschluss bereitgestellt ist, wie einem anisotropen leitfähigen Film oder einem TCP (tape carrier package); ein Modul, bei welchem die Oberseite des TCP mit einer Leiterplatte versehen ist; und ein Modul, bei welchem ein IC (integrated circuit) direkt auf einem lichtemittierenden Element durch ein COG(Chip-on-Glass)-Verfahren befestigt wird. Des Weiteren umfasst die Kategorie lichtemittierende Vorrichtungen, die als Beleuchtungsgeräte oder dergleichen verwendet werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein lichtemittierendes Element mit einer hohen Emissionseffizienz zur Verfügung. Indem das lichtemittierende Element verwendet wird, stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung, eine lichtemittierende Displayvorrichtung, eine elektronische Vorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung, die jeweils einen verringerten Stromverbrauch aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A bis 1C zeigen konzeptionelle Diagramme lichtemittierender Elemente.
2A und 2B zeigen die Energieübertragung in lichtemittierenden Schichten.
3A und 3B erläutern die Förster-Energieübertragung.
4A und 4B zeigen konzeptionelle Diagramme einer Aktiv-Matrix-lichtemittierenden Vorrichtung.
5A und 5B zeigen konzeptionelle Diagramme einer Passiv-Matrix-lichtemittierenden Vorrichtung.
6A und 6B zeigen konzeptionelle Diagramme von Strukturen einer Aktiv-Matrix-lichtemittierenden Vorrichtung.
7 zeigt ein konzeptionelles Diagramm einer lichtemittierenden Vorrichtung vom Aktivmatrixtyp.
8A und 8B zeigen konzeptionelle Diagramme einer Beleuchtungsvorrichtung.
9A, 9B1, 9B2, 9C und 9D zeigen elektronische Vorrichtung.
10 zeigt eine elektronische Vorrichtung.
11 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung.
12 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Displayvorrichtung.
13 zeigt Displayvorrichtungen, welche im Kraftfahrzeug befestigt sind, und Beleuchtungsvorrichtung.
14A bis 14C zeigen eine elektronische Vorrichtung.
15 zeigt die Leuchtdichte-Stromeffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elements 1.
16 zeigt die Spannungs-Leuchtdichteeigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 1.
17 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienzeigenschaften eines lichtemittierenden Elements 1.
18 zeigt die Leuchtdichte-Leistungsausbeute-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 1.
19 zeigt ein Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Elementes 1.
20A und 20B erläutern die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 1.
21A und 21B erläutern die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 1.
22 erläutert die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 1.
23 zeigt PL-Spektren von 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP und eine gemischte Folie bzw. Film dieser.
24 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 2.
25 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 2.
26 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 2.
27 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elements 2.
28 zeigt ein Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Elementes 2.
29 zeigt ein Ergebnis einer Zuverlässigkeitsuntersuchung eines lichtemittierenden Elementes 2.
30 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 3.
31 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 3.
32 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 3.
33 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elements 3.
34 zeigt ein Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Elementes 3.
35 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 4.
36 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 4.
37 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 4.
38 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 4.
39 zeigt ein Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Elementes 4.
40 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 5.
41 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 5.
42 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 5.
43 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften eines lichtemittierenden Elementes 5.
44 zeigt ein Emissionsspektrum eines lichtemittierenden Elementes 5.
45A und 45B erläutern die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 4.
46 erläutert die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 4.
47A und 47B erläutern die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 5.
48A und 48B erläutern die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 5.
49 erläutert die Förster-Energieübertragung in einem lichtemittierenden Element 5.
Beste Art zur Durchführung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgend angeführte Beschreibung beschränkt ist und Fachleuten auf diesem Gebiet ist klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich von dem Geist und Umfang der Erfindung zu entfernen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht so verstanden werden, dass sie auf die nachfolgend angeführte Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt ist.
Ausführungsform 1
Zunächst wird ein Funktionsprinzip eines lichtemittierenden Elementes einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass eine erste phosphoreszierende Verbindung und eine zweite phosphoreszierende Verbindung, welche Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert als das Licht, welches von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittiert wird, verwendet werden und beide, die erste und zweite phosphoreszierende Verbindung Licht effizient emittieren, wodurch ein mehrfarbenlichtemittierendes Element mit hoher Effizienz erhalten wird.
Als ein allgemeines Verfahren kann, um ein mehrfarbenlichtemittierendes Element, enthaltend eine phosphoreszierende Verbindung zu erhalten, ein Verfahren angegeben werden, bei welchem eine Vielzahl von Arten von phosphoreszierenden Verbindungen mit unterschiedlichen Emissionsfarben in einem Wirtsmaterial in einem geeigneten Verhältnis dispergiert sind. Bei solch einem Verfahren emittiert die phosphoreszierende Verbindung, welche Licht mit der längsten Wellenlänge emittiert, Licht einfach, so dass extrem schwierig ist, eine Struktur zu entwerfen und zu steuern (insbesondere die Konzentration der phosphoreszierenden Verbindungen in dem Wirtsmaterial), um ein polychromatisches Licht zu erhalten.
Als ein weiteres Verfahren, um ein mehrfarbenlichtemittierendes Element zu erhalten, kann eine Tandemstruktur angeführt werden, bei welcher lichtemittierende Elemente mit unterschiedlichen Emissionsfarben aufeinander gestapelt sind, angeführt werden. Zum Beispiel werden ein blaulichtemittierendes Element, ein grünlichtemittierendes Element und ein rotlichtemittierendes Element in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt und emittieren Licht zu dem gleichen Zeitpunkt, wodurch einfach polychromatisches Licht (in diesem Fall weißes Licht) erhalten werden kann. Die Elementstruktur kann relativ einfach aufgebaut und gesteuert werden, da das blaulichtemittierende Element, das grünlichtemittierende Element und das rotlichtemittierende Element unabhängig optimiert werden können. Das Stapeln der drei Elemente wird jedoch von einer Zunahme der Anzahl an Schichten begleitet und macht die Herstellung kompliziert. Des Weiteren kann, wenn ein Problem beim elektrischen Kontakt an den Verbindungsbereichen zwischen den Elementen (die Zwischenschichten genannt werden) eine Zunahme der Ansteuerspannung auftreten, d. h. ein Stromverlust bewirkt werden.
Im Gegensatz dazu wird bei dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zwischen dem Elektrodenpaar die erste lichtemittierende Schicht, bei welcher die erste phosphoreszierende Verbindung in dem ersten Wirtsmaterial dispergiert ist, und die zweite lichtemittierende Schicht gestapelt, bei welcher die zweite phosphoreszierende Verbindung, welche Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert, als die von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittierten Lichtes, in dem zweiten Wirtsmaterial dispergiert ist. Im Gegensatz zu dem Fall einer Tandemstruktur können die erste und die zweite lichtemittierende Schicht in Kontakt miteinander bereitgestellt werden.
Eine Elementstruktur des oben beschriebenen lichtemittierenden Elementes einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 1A bis 1C schematisch dargestellt. In 1C sind eine erste Elektrode 101, eine zweite Elektrode 102 und eine EL-Schicht 103 dargestellt. Die EL-Schicht 103 enthält wenigstens eine lichtemittierende Schicht 113 und andere Schichten können bereitgestellt werden, sofern geeignet. In der in 1C dargestellten Struktur wird vorausgesetzt, dass eine Lochinjektionsschicht 111, eine Lochtransportschicht 112, eine Elektronentransportschicht 114 und eine Elektroneninjektionsschicht 115 bereitgestellt sind. Es sollte festgehalten werden, dass vorausgesetzt wird, dass die erste Elektrode 101 als eine Anode und die zweite Elektrode 102 als eine Kathode dient.
Die 1A und 1B sind vergrößerte Ansichten der lichtemittierenden Schicht 113 des lichtemittierenden Elementes. In jeder der 1A und 1B sind eine erste lichtemittierende Schicht 113a, eine zweite lichtemittierende Schicht 113b, die lichtemittierende Schicht 113, welche eine Kombination der zwei Schichten ist, eine erste phosphoreszierende Verbindung 113Da, eine zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db, ein erstes Wirtsmaterial 113Ha und ein zweites Wirtsmaterial 113Hb dargestellt. 1B zeigt ein schematisches Diagramm, welches den Fall darstellt, bei welchem die erste lichtemittierende Schicht 113a des Weiteren eine erste organische Verbindung 113A enthält. In jedem Fall sind die phosphoreszierenden Verbindungen (die erste und zweite phosphoreszierende Verbindung) in den Wirtsmaterialien dispergiert, so dass die phosphoreszierenden Verbindung voneinander durch die Wirtsmaterialien isoliert werden. Es sollte festgehalten werden, dass die ersten und zweiten Wirtsmaterialien gleich oder unterschiedlich voneinander sein können. Die erste lichtemittierende Schicht 113a kann auf der Anodenseite angeordnet sein und die zweite lichtemittierende Schicht 113b kann auf der Kathodenseite angeordnet sein, oder die erste lichtemittierende Schicht 113a kann auf der Kathodenseite angeordnet sein und die zweite lichtemittierende Schicht 113b kann auf der Anodenseite angeordnet sein.
In dem Fall wird zwischen den phosphoreszierenden Verbindungen die Energieübertragung durch Elektronenaustauschinteraktion (was als Dexter-Mechanismus bezeichnet wird) unterdrückt. In anderen Worten kann ein Phänomen verhindert werden, bei welchem, nachdem die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da angeregt wurde, die Anregungsenergie durch den Dexter-Mechanismus zu der zweiten phosphoreszierende Verbindung 113Db übertragen wird. Daher kann ein Phänomen, bei welchem die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db, welche Licht mit der längsten Wellenlänge emittiert, hauptsächlich Licht emittiert, unterdrückt werden. Es sollte festgehalten werden, dass die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db Licht hauptsächlich in dem Fall emittiert, in dem ein Exziton direkt in der zweiten lichtemittierenden Schicht 113b erzeugt wird; daher ist es bevorzugt, dass ein Rekombinationsbereich der Träger in der ersten lichtemittierenden Schicht 113a vorhanden ist (d. h. hauptsächlich die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da angeregt wird).
Es sollte festgehalten werden, dass, wenn die Energieübertragung der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da vollständig unterdrückt wird, keine Lichtemission von der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db erhalten werden kann. Daher ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Elementdesign so ausgebildet, dass die Anregungsenergie der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da teilweise zu der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db übertragen wird. Solch eine Energieübertragung zwischen isolierten Molekülen wird durch Einsatz der Dipol-Dipolinteraktion (Förster-Mechanismus) möglich.
Im Folgenden wird der Förster-Mechanismus beschrieben. Die Moleküle, welche Anregungsenergie abgeben und die Moleküle, welche Anregungsenergie aufnehmen, werden nachfolgend als Energiedonor und Energieakzeptor bezeichnet. Das heißt, in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind sowohl der Energiedonor als auch der Energieakzeptor phosphoreszierende Verbindungen und werden voneinander durch die Wirtsmaterialien isoliert.
Bei dem Förster-Mechanismus ist ein direkter intermolekularer Kontakt für die Energieübertragung nicht notwendig. Durch ein Resonanzphänomen dipolarer Oszillation zwischen einem Energiedonor und einem Energieakzeptor tritt Energieübertragung auf. Das Resonanzphänomen dipolarer Oszillation führt dazu, dass der Energiedonor Energie an den Energieakzeptor abgibt; daher entspannt sich der Energiedonor in einem angeregten Zustand in einen Grundzustand und der Energieakzeptor in einem Grundzustand wird angeregt. Die Ratenkonstante k_F der Energieübertragung durch den Förster-Mechanismus wird durch eine Formel (1) ausgedrückt.
Formel 1
In der Formel (1) gibt ν eine Frequenz an, F(ν) gibt ein normalisiertes Emissionsspektrum eines Energiedonors (ein Fluoreszenzspektrum bei der Energieübertragung von einem angeregten Singulettzustand und ein Phosphoreszenzspektrum bei der Energieübertragung von einem angeregten Triplettzustand) an, ε(ν) gibt einen molaren Absorptionskoeffizienten eines Energieakzeptors an, N gibt die Avogadrosche Zahl an, n gibt einen Brechungsindex eines Mediums an, R gibt einen intermolekularen Abstand zwischen dem Energiedonor und dem Energieakzeptor an, τ gibt eine gemessene Lebensdauer eines angeregten Zustandes (Fluoreszenzlebensdauer oder Phosphoreszenzlebensdauer) an, c gibt die Geschwindigkeit des Lichts an, ϕ gibt eine Lumineszenzquantenausbeute (eine Fluoreszenzquantenausbeute bei der Energieübertragung von einem angeregten Singulettzustand und eine Phosphoreszenzquantenausbeute bei der Energieübertragung von einem angeregten Triplettzustand) an, und K² gibt einen Koeffizienten (0 bis 4) der Orientierung eines Übergangdipolmomentes zwischen dem Energiedonor und dem Energieakzeptor an. Es sollte festgehalten werden, dass K² = 2/3 in statistischer Orientierung.
Wie die Formel (1) vorschlägt, kann das Folgende als notwendige Bedingungen für die Energieübertragung durch den Förster-Mechanismus (Förster-Energieübertragung) angegeben werden: 1. der Energiedonor und der Energieakzeptor sind nicht zu weit voneinander entfernt (was den Abstand R betrifft); 2 der Energiedonor emittiert Licht (was die Lumineszenzquantenausbeute ϕ betrifft); und 3. ein Emissionsspektrum des Energiedonors überlappt mit einem Absorptionsspektrum des Energieakzeptors (was den Integralanteil betrifft).
Wie bereits in Bezug auf die 1A bis 1C beschrieben, sind die phosphoreszierenden Verbindungen (die erste und zweite phosphoreszierende Verbindung) in dem jeweiligen Wirtsmaterial dispergiert und voneinander durch die Wirtsmaterialien isoliert; daher beträgt der Abstand R wenigstens eine Moleküllänge oder mehr (d. h. 1 nm oder mehr). Daher wird die in der ersten phosphoreszierenden Verbindung erzeugte Anregungsenergie nicht vollständig durch den Förster-Mechanismus auf die zweite phosphoreszierende Verbindung übertragen. Die Förster-Energieübertragung bei dem Abstand R kann auftreten, wenn R weniger als ungefähr 10 nm bis 20 nm beträgt oder 10 nm bis 20 nm entspricht. So dass der Abstand R von wenigstens einer Moleküllänge oder mehr zwischen der ersten und zweiten phosphoreszierende Verbindung sichergestellt wird, die Masse der phosphoreszierenden Verbindung, welche in dem Wirtsmaterial dispergiert ist, vorzugsweise auf eine bestimmte Masse eingestellt wird, oder weniger beträgt als diese. Basierend hierauf, beträgt die Konzentration der phosphoreszierenden Verbindung in der lichtemittierenden Schicht 10 Gew.-% oder weniger. Wenn die Konzentration der phosphoreszierenden Verbindung zu niedrig ist, ist es schwierig, bevorzugte Eigenschaften zu erzielen; daher beträgt die Konzentration der phosphoreszierenden Verbindung in dieser Ausführungsform vorzugsweise 0,1 Gew.-% oder mehr und 10 Gew.-% oder weniger. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die erste phosphoreszierende Verbindung in der ersten lichtemittierenden Schicht 113a mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% oder mehr und 5 Gew.-% oder weniger enthalten ist.
Die 2A und 2B stellen schematisch die Förster-Energieübertragung zwischen den phosphoreszierenden Verbindungen in der lichtemittierenden Schicht einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db, welche Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert als das von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittierte Licht, enthalten sind. In jeder der 2A und 2B ist eine Struktur, bei welcher die erste lichtemittierende Schicht 113a und eine zweite lichtemittierende Schicht 113b zwischen einer Elektrode 10 und einer Elektrode 11 gestapelt sind, dargestellt. Es sollte festgehalten werden, dass eine der Elektrode 10 und der Elektrode 11 als eine Anode und die andere als eine Kathode dient. Wie in 2A dargestellt, wird zunächst ein angeregter Singulettzustand, der in der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da (S_a) gebildet ist, durch Intersystem-Crossing in einen angeregten Triplettzustand (T_a) überführt. In anderen Worten wird ein Exziton in der ersten lichtemittierenden Schicht 113a im Wesentlichen zu T_a gebracht.
Anschließend kann die Energie des Exzitons in den T_a-Zustand, von dem etwas in Lichtemission umgewandelt wird, teilweise durch den Förster-Mechanismusin den angeregten Triplettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db (T_b) überführt werden. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da eine lichtemittierende Eigenschaft aufweist (besitzt eine hohe Phosphoreszenzquantenausbeute ϕ) und dass direkte Absorption, welche einem Elektronenübergang von einem Singulettgrundzustand in einen angeregten Triplettzustand entspricht, in der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db beobachtet wird (ein Absorptionsspektrum eines angeregten Triplettzustandes existiert). Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, ist eine Triplett-Triplett-Förster-Energieübertragung von T_a zu T_b möglich.
Es sollte festgehalten werden, dass ein angeregter Singulettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db (S_b) in vielen Fällen eine höhere Energie besitzt als der angeregte Triplettzustand der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da (T_a) und daher in vielen Fällen nicht so viel zu der obigen Energieübertragung beiträgt. Aus diesem Grund wird die Beschreibung hier weg gelassen. Es ist unnötig, darauf hinzuweisen, dass, wenn der angeregte Singulettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db (S_b) eine niedrigere Energie als der angeregte Triplettzustand der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da (T_a) aufweist, eine Energieübertragung ähnlich auftreten kann. In diesem Fall wird die auf den angeregten Singulettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db (S_b) übertragene Energie auf den angeregten Triplettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db (T_b) durch Intersystem Cro9ssing übertragen, um zur Lichtemission beizutragen.
Es sollte festgehalten werden, dass, damit die obige Förster-Energieübertragung effizient zwischen den phosphoreszierenden Verbindung, welche als Dotiermittel dienen, und nicht zu den Wirtsmaterialien auftritt, es bevorzugt ist, dass die Absorptionsspektren der ersten und zweiten Wirtsmaterialien nicht in dem Emissionsbereich der ersten phosphoreszierende Verbindung 113Da liegen. Wenn Energie direkt zwischen Dotiermitteln übertragen wird, ohne durch das Wirtsmaterial übertragen zu werden (insbesondere das zweite Wirtsmaterial), kann auf diese Weise die Bildung eines Extraweges der Energieübertragung unterdrückt werden und eine hohe Emissionseffizienz kann erzielt werden, welche bevorzugt ist.
Des Weiteren weist das erste Wirtsmaterial vorzugsweise eine Triplettanregungsenergie auf, welche höher ist als die der ersten phosphoreszierenden Verbindung, um die erste phosphoreszierende Verbindung nicht zu quenchen.
Wie oben beschrieben ist ein grundlegendes Konzept einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Elementstruktur, bei welcher die erste phosphoreszierende Verbindung, welche Licht mit einer kürzeren Wellenlänge emittiert, hauptsächlich in einem Zustand angeregt, in dem die erste und zweite phosphoreszierende Verbindung voneinander unter Verwendung der Wirtsmaterialien und der Stapelschichtstruktur isoliert sind. Da die Energie teilweise durch den Förster-Mechanismus über einen bestimmten Abstand (20 nm oder weniger) in solch einer Elementstruktur übertragen wird, wird die Anregungsenergie der ersten phosphoreszierenden Verbindung teilweise auf die zweite phosphoreszierende Verbindung übertragen. Als ein Ergebnis kann Lichtemission von jeder der ersten und zweiten phosphoreszierenden Verbindung erhalten werden.
Wichtiger in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass die Materialien und die Elementstruktur unter Berücksichtigung der obigen Energieübertragung ausgewählt werden.
Damit die Förster-Energieübertragung auftritt, muss der Energiedonor eine hohe Lumineszenzquantenausbeute ϕ aufweisen. In Bezug auf die Lumineszenzquantenausbeute gibt ein kein Problem in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, da eine phosphoreszierende Verbindung (insbesondere eine lichtemittierende Verbindung mit einer Phosphoreszenzquantenausbeute von 0,1 oder mehr) verwendet. Ein wichtiger Punkt ist, dass der Integralanteil der Formel (1) groß ist, d. h., ein Emissionsspektrum F(ν) des Energiedonors überlappt geeignet mit dem molaren Absorptionskoeffizient ε(ν) des Energieakzeptors.
Im Allgemeinen nimmt man an, dass das Emissionsspektrum F(ν) des Energiedonors einfach mit einem Wellenlängenbereich überlappen muss, in welchem der molare Absorptionskoeffizient ε(ν) des Energieakzeptors groß ist (d. h., das Produkt von F(ν) und ε(ν) muss einfach groß sein). Dies trifft jedoch nicht notwendigerweise auf den Förster-Mechanismus zu, da der Integralanteil in der Formel (1) invers proportional zu der Frequenz ν ist, welche zu der vierten Potenz angehoben ist, um eine Wellenlängenabhängigkeit zu besitzen.
Zum leichteren Verständnis wird die Formel (1) hier transformiert. Da ν = c/λ, wobei λ eine Wellenlänge des Lichtes angibt, kann die Formel (1) in eine Formel (2) übertragen werden.
Formel 2
in anderen Worten wird deutlich, dass, je länger die Wellenlänge λ ist, umso größer wird der Integralanteil. Einfacher ausgedrückt, wird angedeutet, dass die Energieübertragung einfacher auf der Seite einer längeren Wellenlänge auftritt. Das heißt, es ist nicht so einfach, dass F(λ) mit dem Wellenlängenbereich überlappen muss, in welchem der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) groß ist. Es notwendig, dass F(λ) mit einem Bereich überlappt, in welchem ε(λ)λ⁴ groß ist.
Um daher bei dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Effizienz der Energieübertragung von der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da zu erhöhen, wird eine phosphoreszierende Verbindung, welche es ermöglicht, dass ein Band mit einem maximalen Wert eines Emissionsspektrums der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da mit einem Band mit einem Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db überlappt, als die zweite phosphoreszierenden Verbindung 113Db verwendet wird.
Es sollte festgehalten werden, dass die Wellenlänge des Peaks der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung vorzugsweise mit einem Phosphoreszenzspektrum F(λ) der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt. Des Weiteren ist es bevorzugter, dass ein Wellenlängenbereich, bei welchen das Band mit dem obigen maximalen Wert des Emissionsspektrums der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da die Hälfte der Intensität des obigen maximalen Wertes aufweist, mit einem Wellenlängenbereich überlappt, in welchem das Band mit dem obigen Peak der Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung die Hälfte der Intensität des obigen Peaks aufweist, wobei in diesem Fall die Überlappung zwischen den Spektren größer sein kann.
In einem lichtemittierenden Element mit der oben beschriebenen Struktur kann hohe Emissionseffizienz erzielt werden und die phosphoreszierende Verbindung kann Lichtemissionen in einer guten Ausgewogenheit bereitstellen.
Für ein besseres Verständnis solcher Strukturen der phosphoreszierenden Verbindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele eine Erläuterung angeführt. Hierbei wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei welchem eine Verbindung (1), welche nachfolgend dargestellt ist (Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac))) als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da verwendet wird und eine Verbindung (2), welche nachfolgend dargestellt ist (Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm))) als die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet wird, welche Licht mit einer längeren Wellenlänge emittiert, als das von der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da emittierte Licht.
Chemische Formel 1
3A zeigt einen molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ der Verbindung (2), welche die zweite phosphoreszierende Verbindung ist. Der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) wird auf der Seite einer längeren Wellenlänge kleiner, ε(λ)λ⁴ weist jedoch den Peak bei ungefähr 550 nm auf (entsprechend einem Triplett-MLCT-Absorptionsband der Verbindung (2)). Aus diesem Beispiel wird deutlich, dass durch den Ausdruck λ⁴ beeinflusst, ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierende Verbindung den Peak in dem Absorptionsband (Triplett-MLCT-Absorptionsband) aufweist, angeordnet an der langwelligen Seite.
3B zeigt ein Fotolumineszenz(PL)-Spektrum F(λ) der Verbindung (1) und ε(λ)λ⁴ der Verbindung (2). Die Verbindung (1) ist die erste phosphoreszierende Verbindung und emittiert grünes Licht mit einem Emissionspeak bei ungefähr 545 nm. Um den Peak an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung überlappt das PL-Spektrum F(λ) der ersten phosphoreszierenden Verbindung zum großen Teil mit ε(λ)λ⁴ und die Energieübertragung von der ersten phosphoreszierenden Verbindung zu der zweiten phosphoreszierenden Verbindung tritt durch den Förster-Mechanismus auf. Es sollte festgehalten werden, dass in diesem Fall, dass der Peak dem Triplett-MLCT-Absorptionsband entspricht, die Energieübertragung die Triplett-Triplett-Förster-Energieübertragung ist (T_a-T_b-Energieübertragung in den 2A und 2B). Zu diesem Zeitpunkt ist der Unterschied zwischen der Emissionspeakwellenlänge des PL-Spektrums F(λ) der ersten phosphoreszierenden Verbindung und der Wellenlänge des Peaks an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung vorzugsweise 0,2 eV oder weniger, wobei in diesem Fall die Energieübertragung effizient auftritt. Die Emissionspeakwellenlänge des PL-Spektrums F(λ) der Verbindung (1) beträgt 546 nm und die Wellenlänge des Peaks an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ der Verbindung (2) beträgt 543 nm, wobei der Unterschied 3 nm ist, entsprechend 0,01 eV. Daher zeigt sich, dass die Energieübertragung zwischen der Verbindung (1) und der Verbindung (2) sehr effizient auftritt.
Es sollte festgehalten werden, dass es gemäß dem Obigen bevorzugt ist, dass das Absorptionsspektrum der zweiten phosphoreszierenden Verbindung an der langwelligen Seite direkte Absorption zeigt, entsprechend einem Elektronenübergang von einem Singulettgrundzustand auf einen angeregten Triplettzustand (z. B. Triplett-MLCT-Absorption). Solch eine Struktur führt zu einer hohen Effizienz des Triplett-Triplett-Energieüberganges, welcher in den 2A und 2B dargestellt ist.
Um den oben beschriebenen Rekombinationsbereich zu erhalten, kann in dem Fall, in dem die erste lichtemittierende Schicht 113a an der Seite der Anode angeordnet ist, wenigstens die zweite lichtemittierende Schicht 113b vorzugsweise eine Elektronentransporteigenschaft aufweisen und beide, die erste lichtemittierende Schicht 113a und die zweite lichtemittierende Schicht 113b können eine Elektronentransporteigenschaft besitzen. In dem Fall, in dem die erste lichtemittierende Schicht 113a an der Seite der Kathode angeordnet ist, weist wenigstens die zweite lichtemittierende Schicht 113b vorzugsweise eine Lochtransporteigenschaft auf und beide, die erste lichtemittierende Schicht 113a und die zweite lichtemittierende Schicht 113b können eine Lochtransporteigenschaft aufweisen.
Zusätzlich ist es bei der ersten lichtemittierenden Schicht 113a bevorzugt, dass ein Band mit einem Peak des Fotolumineszenz(PL)-Spektrums F(λ) des ersten Wirtsmaterials 113Ha deutlich mit einem Band mit dem Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt.
Im Allgemeinen ist es jedoch schwierig, eine Überlappung zwischen einem Band mit einem Peak eines Fotolumineszenz(PL)-Spektrums F(λ) eines Wirtsmaterials und eines Bandes mit dem Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ eines Gastmaterials (erste phosphoreszierende Verbindung 113Da) zu erzielen. Der Grund hierfür ist, dass die Fotolumineszenz (PL) des Wirtsmaterials im Allgemeinen Fluoreszenz ist, d. h. Lichtemission von einem höheren Energieniveau als das der Phosphoreszenz, so dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Triplettanregungsenergieniveau des Gastmaterials, dessen Fluoreszenzspektrum sich bei einer Wellenlänge in der Nähe eines Absorptionsspektrums auf der langwelligen Seite des Gastmaterials befindet (ein angeregter Triplettzustand eines Gastmaterials) niedriger wird als ein Triplettanregungsenergieniveau des Gastmaterials. Wenn das Triplettanregungsenergieniveau des Gastmaterials niedriger wird als das Triplettanregungsenergieniveau des Gastmaterials, wird die Triplettanregungsenergie des Gastmaterials zu dem Wirtsmaterial übertragen, was zu einer Verringerung der Emissionseffizienz führt.
Daher ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, dass die erste lichtemittierende Schicht 113a des Weiteren die erste organische Verbindung 113A enthält und das erste Wirtsmaterial 113Ha und die erste organische Verbindung 113A einen Exciplex bilden (auch als angeregter Komplex bezeichnet) 113Ec (1B und 2B). In der 2B bezeichnen 10 und 11 Elektroden, von denen eine als Anode dient und die andere als Kathode dient. Es sollte festgehalten werden, dass in den Zeichnungen ein angeregter Singulettzustand und ein angeregter Triplettzustand des Exciplex 113Ec durch S_e und T_e dargestellt wird, als angeregter Singulettzustand und ein angeregter Triplettzustand der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da wird durch S_a und T_a dargestellt und ein angeregter Singulettzustand und ein angeregter Triplettzustand der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db wird durch S_b und T_b dargestellt.
In dem Fall formen zum Zeitpunkt der Rekombination der Träger (Elektronen und Löcher) in der ersten lichtemittierenden Schicht 113a, die erste organische Verbindung 113A und das erste Wirtsmaterial 113Ha den Exciplex 113Ec, durch Aufnahme von Energie als ein Ergebnis der Rekombination der Elektronen und Löcher. Fluoreszenz von dem Exciplex 113Ec weist ein Spektrum auf der langwelligen Seite in Bezug auf ein Fluoreszenzspektrum der ersten organischen Verbindung 113A allein und ein Fluoreszenzspektrum des ersten Wirtsmaterials 113Ha allein auf und besitzt auch eine Eigenschaft, dass der angeregte Singulettzustand S_e und der angeregte Triplettzustand T_e des Exciplex 113Ec in Bezug auf die Energie extrem nahe beieinander liegen. Wenn daher ein Band mit einem Peak eines PL-Spektrums F(λ), welches Lichtemission von dem angeregten Zustand des Exciplex 113Ec zeigt, mit dem Band an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ des Gastmaterials (der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da) (welches einem Absorptionsspektrum eines angeregten Triplettzustandes T_a des Gastmaterials entspricht) überlappt, können sowohl die Energieübertragung von S_e zu T_a als auch die Energieübertragung von T_e zu T_a soweit wie möglich gesteigert werden. In diesem Fall betrifft ein Unterschied zwischen einer Emissionspeakwellenlänge des Exciplex 113Ec und einer Wellenlänge eines Peaks von ε(λ)λ⁴ des Gastmaterials (die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da) vorzugsweise 0,2 eV oder weniger, wobei in diesem Fall die Energieübertragung effizient auftritt. Des Weiteren werden die Triplettanregungsenergieniveaus der ersten organischen Verbindung 113A und des ersten Wirtsmaterials 113Ha vorzugsweise höher als das Triplettanregungsenergieniveau der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da gehalten.
Ein Teil der Energie, welche so zu der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da übertragen wird, wird auf die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db übertragen, wie oben beschrieben, so dass sowohl die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db effizient Licht emittieren.
Es sollte festgehalten werden, dass die Energieübertragung von dem angeregten Triplettzustand (T_e) des Exciplex 113Ec zu der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da effizient durch den Dexter-Mechanismus auftritt. Energieübertragung von dem angeregten Singulettzustand (S_e) tritt effizient durch den oben beschriebenen Förster-Mechanismus auf, wodurch ausreichend Energieübertragung als ein Gesamtes erzielt wird.
Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der ersten organischen Verbindung 113A und des ersten Wirtsmaterials 113Ha, solange sie einen Exciplex bilden können; eine Kombination einer Verbindung, welche dazu neigt, Elektronen aufzunehmen (eine Verbindung mit einer elektroneneinfangenden Eigenschaft) und eine Verbindung, welche dazu neigt, Löcher aufzunehmen (eine Verbindung mit einer locheinfangenden Eigenschaft) wird vorzugsweise eingesetzt.
Das Folgende sind Beispiele der Verbindung, welche dazu neigt, Elektronen aufzunehmen: ein Metallkomplex wie Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinato)beryllium(II) (Abkürzung: BeBq₂), Bis(2-methyl-8-chinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminium(III) (Abkürzung: BAlq), Bis(8-chinolinolato)zink(II) (Abkürzung: Znq), Bis[2-(2-benzoxazolyl)phenolato]zink(II) (Abkürzung: ZnPBO) oder Bis[2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zink(II) (Abkürzung: ZnBTZ); eine heterocyclische Verbindung mit einem Polyazolgerüst, wie 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) oder 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol (Abkürzung: mDBTBIm-II); eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazingerüst, wie 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(Dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mCzBPDBq), 4,6-Bis[3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mPnP2Pm) oder 4,6-Bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mDBTP2Pm-II); und einer heterocyclischen Verbindung mit einem Pyridingerüst, wie 3,5-Bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyridin (Abkürzung: 35DCzPPy) oder 1,3,5-Tri[3-(3-pyridyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TmPyPB). Unter den obigen Materialien weisen eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazingerüst und eine heterocyclische Verbindung mit einem Pyridingerüst eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind daher bevorzugt. Insbesondere weist eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazin(Pyrimidin oder Pyrazin)-Gerüst eine hohe Elektronentransporteigenschaft auf, um zu einer Verringerung der Ansteuerspannung beizutragen.
Das Folgende sind Beispiele der Verbindung, welche dazu neigt, Löcher aufzunehmen: eine Verbindung mit einem aromatischen Amingerüst, wie 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-bphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB), 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), 4-Phenyl-3'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: mBPAFLP), 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1BP), 4,4'-Diphenyl-4''-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBBi1BP), 4-(1-Naphthyl)-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBANB), 4,4'-Di(1-naphthyl)-4''-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBNBB), 9,9-Dimethyl-N-phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]fluoren-2-amin (Abkürzung: PCBAF) oder N-Phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]spiro-9,9'-bifluoren-2-amin (Abkürzung: PCBASF); eine Verbindung mit einem Carbazolgerüst, wie 1,3-Bis(N-carbazolyl)benzol (Abkürzung: mCP), 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 3,6-Bis(3,5-diphenylphenyl)-9-phenylcarbazol (Abkürzung: CzTP) oder 3,3'-Bis(9-phenyl-9H-carbazol) (Abkürzung: PCCP); eine Verbindung mit einem Thiophengerüst, wie 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II), 2,8-Diphenyl-4-[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-III) oder 4-[4-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-IV); und eine Verbindung mit einem Furangerüst, wie 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran) (Abkürzung: DBF3P-II) oder 4-{3-[3-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]phenyl}dibenzofuran (Abkürzung: mmDBFFLBi-II). Unter den obigen Materialien sind eine Verbindung mit einem aromatischen Amingerüst und eine Verbindung mit einem Carbazolgerüst bevorzugt, da diese Verbindungen sehr zuverlässig sind und hohe Lochtransporteigenschaften aufweisen, um einer Verringerung der Ansteuerspannung beizutragen.
Die erste organische Verbindung 113A und das erste Wirtsmaterial 113Ha sind nicht auf die Verbindungen beschränkt, solange sie ein Exciplex bilden können, das Band mit dem Peak des Fotolumineszenz (PL)-Spektrums F(λ) des Exciplex mit dem Band mit Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt und der Peak eines Emissionsspektrums des Exciplex eine längere Wellenlänge aufweist als ein Peak des Emissionsspektrums der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da.
Es sollte festgehalten werden, dass in dem Fall, in dem eine Verbindung, welche dazu neigt, Elektronen aufzunehmen, und eine Verbindung, welche dazu neigt, Löcher aufzunehmen, als die erste organische Verbindung 113A und das erste Wirtsmaterial 113Ha verwendet werden, die Trägerausgewogenheit durch das Mischungsverhältnis der Verbindungen gesteuert werden kann. Insbesondere beträgt das Verhältnis der ersten organischen Verbindung 113A zu dem ersten Wirtsmaterial 113Ha vorzugsweise von 1:9 bis 9:1.
In dieser Struktur werden das erste Wirtsmaterial 113Ha und die erste organische Verbindung 113A so ausgewählt, dass ein Exciplex gebildet wird, welches es ermöglicht, dass das Band mit dem Peak des Fotolumineszenz (PL)-Spektrums F(λ) des Exciplex mit dem Band mit Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt. Es ist bevorzugt, dass die Überlappung zwischen den Bändern so groß wie möglich ist.
Es sollte festgehalten werden, dass ein Peak an der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung vorzugsweise mit dem Fotolumineszenz(PL)-Spektrum F(λ) des Exciplex überlappt. Des Weiteren ist es bevorzugter. dass ein Wellenlängenbereich, bei welchem das Band mit dem Peak des Fotolumineszenz(PL)-Spektrums F(λ) des Exciplex die Hälfte der Intensität der obigen Peaküberlappung mit einem Wellenlängenbereich, in welchem das Band mit dem Peak der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung Hälfte der Intensität des obigen Peaks aufweist, wobei in diesem Fall die Überlappung zwischen den Spektren größer sein kann.
In der Struktur kann Energie wirksam von dem Exciplex, gebildet aus dem ersten Wirtsmaterial 113Ha und der ersten organischen Verbindung 113A, zu der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da übertragen werden, um die Energieübertragungseffizienz zu steigern, wodurch ein lichtemittierendes Element mit einer höheren externen Quanteneffizienz erhalten werden kann.
Ausführungsform 2
In dieser Ausführungsform wird ein detailliertes Beispiel der Struktur des lichtemittierenden Elementes, welches in der Ausführungsform 1 beschrieben ist, nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C beschrieben.
Ein lichtemittierendes Element in dieser Ausführungsform umfasst eine EL-Schicht, enthaltend eine Vielzahl von Schichten, zwischen einem Elektrodenpaar. In dieser Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Element die erste Elektrode 101, die zweite Elektrode 102 und die EL-Schicht 103, welche zwischen der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 bereitgestellt ist. Es sollte festgehalten werden, dass in dieser Ausführungsform die Beschreibung anhand der Voraussetzung durchgeführt wird, dass die erste Elektrode 101 als eine Anode dient und dass die zweite Elektrode 102 als eine Kathode dient. In anderen Worten, wenn eine Spannung zwischen der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 angelegt wird, so dass das Potenzial der ersten Elektrode 101 höher ist als das der zweiten Elektrode 102, kann Lichtemission erhalten werden.
Da die erste Elektrode 101 als die Anode dient, wird die erste Elektrode 101 vorzugsweise unter Verwendung von Metallen, Legierungen, elektrisch leitenden Verbindungen mit einer hohen Austrittsarbeit (insbesondere eine Austrittsarbeit von 4,0 eV oder mehr), Mischungen dieser und dergleichen geformt. Insbesondere kann als Beispiel in dem Oxid-Zinnoxid (ITO: Indiumzinnoxid), Indiumoxid-Zinnoxid, enthaltend Silicium oder Siliciumoxid, Indiumoxid-Zinkoxid, Indiumoxid, enthaltend Wolframoxid und Zinkoxid (IWZO) und dergleichen angegeben werden. Filme bzw. Folien dieser elektrisch leitfähigen Metalloxide werden im Allgemeinen durch ein Sputterverfahren gebildet, können jedoch auch durch Anwendung eines Sol-Gel-Verfahrens oder dergleichen geformt werden. In einem Beispiel des Herstellungsverfahrens wird Indiumoxid-Zinkoxid durch ein Sputterverfahren unter Verwendung eines Targets, erhalten durch Zugabe von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% Zinkoxid zu Indiumoxid abgeschieden. Des Weiteren kann ein Film bzw. Folie aus Indiumoxid, enthaltend Wolframoxid und Zinkoxid (IWZO) durch ein Sputterverfahren gebildet werden, unter Verwendung eines Target, bei welchem Wolframoxid und Zinkoxid zu Indiumoxid mit 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% und 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-% zugegeben werden, Daneben können auch Gold (Au), Platin (Pt), Nickel (Ni), Wolfram (W), Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Kupfer (Cu), Palladium (Pd), Nitride von Metallmaterialien (z. B. Titannitrid) und der gleichen angeführt werden. Graphen kann auch verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass, wenn ein später beschriebenes Verbundmaterial als eine Schicht verwendet wird, die sich in Kontakt mit der ersten Elektrode 101 in der EL-Schicht 103 befindet, ein Elektrodenmaterial unabhängig von der Austrittsarbeit ausgewählt werden kann.
Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich der Stapelschichtstruktur der EL-Schicht 103, solange die EL-Schicht die lichtemittierende Schicht 113 umfasst, welche eine Struktur aufweist, die der in der Ausführungsform 1 beschriebenen ähnlich ist. Zum Beispiel kann die EL-Schicht 103 gebildet werden, indem eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, die lichtemittierende Schicht, eine Elektronentransportschicht, eine Elektroneninjektionsschicht, eine Trägerblockierungsschicht, eine Zwischenschicht und dergleichen wie geeignet kombiniert werden. In dieser Ausführungsform weist die EL-Schicht 103 eine Struktur auf, bei welcher die Lochinjektionsschicht 111, die Lochtransportschicht 112, die lichtemittierende Schicht 113, die Elektronentransportschicht 114 und die Elektroneninjektionsschicht 115 in dieser Reihenfolge auf der ersten Elektrode 101 gestapelt sind. Die in den Schichten enthaltenen Materialien sind nachfolgend spezifisch angegeben.
Die Lochinjektionsschicht ist eine Schicht, enthaltend eine Substanz mit einer hohen Lochinjektionseigenschaft. Molybdänoxid, Vanadiumoxid, Rutheniumoxid, Wolframoxid, Manganoxid oder dergleichen können verwendet werden. Alternativ kann die Lochinjektionsschicht 111 unter Verwendung einer auf Phthalocyanin basierenden Verbindung, wie Phthalocyanin (Abkürzung: H₂Pc) oder Kupferphthalocyanin (Abkürzung: CuPc), einer aromatischen Aminverbindung, wie 4,4'-Bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: DPAB) oder N,N'-Bis{4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl}-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (Abkürzung: DNTPD), einer hochmolekularen Verbindung, wie Poly(ethylendioxythiophen)/Poly(styrolsulfonsäure) (PEDOT/PSS) oder dergleichen, gebildet werden.
Alternativ kann ein Verbundmaterial für die Lochinjektionsschicht 111 verwendet werden, bei welchem eine Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft eine Substanz mit einer Akzeptoreigenschaft enthält. Es sollte festgehalten werden, dass die Verwendung solch einer Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft, welche eine Substanz mit einer Akzeptoreigenschaft enthält, die Auswahl eines Materials, welches zur Bildung einer Elektrode verwendet wird, ermöglicht, unabhängig von dessen Austrittsarbeit. In anderen Worten kann neben einem Material mit einer hohen Austrittsarbeit auch ein Material mit einer niedrigen Austrittsarbeit als erste Elektrode 101 verwendet werden. Als die Substanz mit der Akzeptoreigenschaft kann 7,7,8,8-Tetracyano-2,3,5,6-tetrafluorchinodimethan (Abkürzung: F₄-TCNQ), Chloranil und dergleichen angegeben werden. Zusätzlich können Übergangsmetalloxide genannt werden. Oxide von Metallen, die zu der Gruppe 4 bis Gruppe 8 des Periodensystems gehören, können angeführt werden. Insbesondere sind Vanadiumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Chromoxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Manganoxid und Rheniumoxid bevorzugt, da ihre elektronenaufnehmende Eigenschaft hoch ist. Unter diesen ist Molybdänoxid besonders bevorzugt, da es an Luft stabil ist, eine niedrige hygroskopische Eigenschaft aufweist und leicht behandelt wird.
Als die Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft, welche für das Verbundmaterial verwendet wird, kann jedes einer Vielzahl organischer Verbindungen, wie aromatische Aminverbindungen, Carbazolderivaten, aromatischen Kohlenwasserstoffen und hochmolekularen Verbindungen (z. B. Oligomere, Dendrimere oder Polymere) verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass die organische Verbindung, die für das Verbundmaterial verwendet wird, vorzugsweise eine organische Verbindung mit einer hohen Lochtransporteigenschaft ist. Insbesondere wird eine Substanz mit einer Lochbeweglichkeit von 10^–6 cm²/Vs oder mehr vorzugsweise verwendet. Organische Verbindungen, die als die Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft in dem Verbundmaterial verwendet werden können, sind nachfolgend spezifisch angegeben.
Beispiele für die aromatischen Aminverbindungen sind N,N'-Di(p-tolyl)-N,N'-diphenyl-p-phenylendiamin (Abkürzung: DTDPPA), 4,4'-Bis[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: DPAB), N,N'-Bis{4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl}-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin (Abkürzung: DNTPD), 1,3,5-Tris[N-(4-diphenylaminophenyl)-N-phenylamino]benzol (Abkürzung: DPA3B) und dergleichen.
Spezifische Beispiele für die Carbazolderivate, die für das Verbundmaterial verwendet werden können, sind 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), 3-[N-(1-Naphthyl)-N-(9-phenylcarbazol-3-yl)amino]-9-phenylcarbazol (Abkürzung: PCzPCN1) und dergleichen.
Weitere Beispiele der Carbazolderivate, die für das Verbundmaterial verwendet werden können, sind 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 1,3,5-Tris[4-(N-carbazolyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TCPB), 9-[4-(10-Phenyl-9-anthryl)phenyl]-9H-carbazol (Abkürzung: CzPA), 1,4-Bis[4-(N-carbazolyl)phenyl]-2,3,5,6-tetraphenylbenzol und dergleichen.
Beispiele für die aromatischen Kohlenwasserstoffe, die für das Verbundmaterial verwendet werden können, sind 2-tert-Butyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracen (Abkürzung: t-BuDNA), 2-tert-Butyl-9,10-di(1-naphthyl)anthracen, 9,10-Bis(3,5-diphenylphenyl)anthracen (Abkürzung: DPPA), 2-tert-Butyl-9,10-bis(4-phenylphenyl)anthracen (Abkürzung: t-BuDBA), 9,10-Di(2-naphthyl)anthracen (Abkürzung: DNA), 9,10-Diphenylanthracen (Abkürzung: DPAnth), 2-tert-Butylanthracen (Abkürzung: t-BuAnth), 9,10-Bis(4-methyl-1-naphthyl)anthracen (Abkürzung: DMNA), 2-tert-Butyl-9,10-bis[2-(1-naphthyl)phenyl]anthracen, 9,10-Bis[2-(1-naphthyl)phenyl]anthracen, 2,3,6,7-Tetramethyl-9,10-di(1-naphthyl)anthracen, 2,3,6,7-Tetramethyl-9,10-di(2-naphthyl)anthracen, 9,9'-Bianthryl, 10,10'-Diphenyl-9,9'-bianthryl, 10,10'-Bis(2-phenylphenyl)-9,9'-bianthryl, 10,10'-Bis[(2,3,4,5,6-pentaphenyl)phenyl]-9,9'-bianthryl, Anthracen, Tetracen, Rubren, Perylen, 2,5,8,11-Tetra(tert-butyl)perylen und dergleichen. Daneben können Pentacen, Coronen oder dergleichen auch verwendet werden. Der aromatische Kohlenwasserstoff, welcher eine Lochbeweglichkeit von 1 × 10^–6 cm²/Vs oder mehr aufweist und welcher 14 bis 42 Kohlenstoffatome aufweist, ist besonders bevorzugt.
Es sollte festgehalten werden, dass die aromatischen Kohlenwasserstoffe, die für das Verbundmaterial verwendet werden können, ein Vinylgerüst aufweisen können. Beispiele des aromatischen Kohlenwasserstoffes mit einer Vinylgruppe sind 4,4'-Bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl (Abkürzung: DPVBi), 9,10-Bis[4-(2,2-diphenylvinyl)phenyl]anthracen (Abkürzung: DPVPA) und dergleichen.
Eine hochmolekulare Verbindung wie 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) oder Poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)benzidin] (Abkürzung: Poly-TPD) kann auch verwendet werden.
Indem eine Lochinjektionsschicht bereitgestellt wird, kann eine hohe Lochtransporteigenschaft erzielt werden, um zu ermöglichen, dass ein lichtemittierendes Element eine geringe Ansteuerspannung aufweist.
Die Lochtransportschicht 112 ist eine Schicht, welche eine Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft enthält. Beispiele der Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft sind aromatische Aminverbindungen, wie 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4',4''-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamin (Abkürzung: TDATA), 4,4',4''-Tris[N-(3-methylphenyl)-N-phenylamino]triphenylamin (Abkürzung: MTDATA), 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB), 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP) und dergleichen. Die hier genannten Substanzen weisen eine hohe Lochtransporteigenschaft auf und sind hauptsächlich solche mit einer Lochbeweglichkeit von 10⁶ cm²/Vs oder mehr. Eine organische Verbindung, die als ein Beispiel der Substanz mit der Lochtransporteigenschaft in dem Verbundmaterial, welches oben beschrieben ist, angegeben ist, kann auch für die Lochtransportschicht 112 verwendet werden. Eine hochmolekulare Verbindung, wie Poly(N-vinylcarbazol) (Abkürzung: PVK) oder Poly(4-vinyltriphenylamin) (Abkürzung: PVTPA) kann auch verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass die Schicht, welche eine Substanz mit einer Lochtransporteigenschaft enthält, nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt ist und ein Stapel aus zwei oder mehr Schichten sein kann, enthaltend jede der obigen Substanzen.
Die lichtemittierende Schicht 113 ist eine Schicht, enthaltend die erste phosphoreszierende Verbindung und die zweite phosphoreszierende Verbindung. Da die lichtemittierende Schicht 113 eine Struktur aufweist, welche der in der Ausführungsform 1 beschriebenen ähnlich ist, kann das lichtemittierende Element in dieser Ausführungsform eine extrem hohe Emissionseffizienz aufweisen. Es wird auf die Ausführungsform 1 für die Hauptstrukturen der lichtemittierenden Schicht 113 Bezug genommen.
Es gibt keine besondere Beschränkung der Materialien, welche als die erste phosphoreszierende Verbindung und die zweite phosphoreszierende Verbindung yyin der lichtemittierenden Schicht 1q13 verwendet werden, solange sie die in der Ausführungsform 1 beschriebene Beziehung aufweisen. Die folgenden können als Beispiele der ersten phosphoreszierenden Verbindung und der zweiten phosphoreszierenden Verbindung angeführt werden.
Die Beispiele sind ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem 4H-Triazolgerüst, wie Tris{2-[5-(2-methylphenyl)-4-(2,6-dimethylphenyl)-4H-1,2,4-triazol-3-yl-κN²]phenyl-κC}iridium(III) (Abkürzung: Ir(mpptz-dmp)₃), Tris(5-methyl-3,4-diphenyl-4H-1,2,4-triazolato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(Mptz)₃) oder Tris[4-(3-biphenyl)-5-isopropyl-3-phenyl-4H-1,2,4-triazolato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(iPrptz-3b)₃); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem 1H-Triazolgerüst, wie Tris[3-methyl-1-(2-methylphenyl)-5-phenyl-1H-1,2,4-triazolato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(Mptz1-mp)₃) oder Tris(1-methyl-5-phenyl-3-propyl-1H-1,2,4-triazolato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(Prptz1-Me)₃); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Imidazolgerüst, wie fac-Tris[1-(2,6-diisopropylphenyl)-2-phenyl-1H-imidazol]iridium(III) (Abkürzung: Ir(iPrpmi)₃) oder Tris[3-(2,6-dimethylphenyl)-7-methylimidazo[1,2-f]phenanthridinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(dmpimpt-Me)₃); und ein organometallischer Iridiumkomplex, bei welchem ein Phenylpyridinderivat mit einer elektronenentziehenden Gruppe ein Ligand ist, wie Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)tetrakis(1-pyrazolyl)borat (Abkürzung: Flr6), Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)picolinat (Abkürzung: Flrpic), Bis{2-[3',5'-bis(trifluormethyl)phenyl]pyridinato-N,C^2'}iridium(III)picolinat (Abkürzung: Ir(CF₃ppy)₂(pic)) oder Bis[2-(4',6'-difluorphenyl)pyridinato-N,C^2']iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Flracac). Diese sind Verbindungen, welche blaue Phosphoreszenz emittieren und einen Emissionspeak bei 440 nm bis 520 nm aufweisen. Unter den obigen Verbindungen weist ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Polyazolgerüst, wie 4H-Triazolgerüst, einem 1H-Triazolgerüst oder einem Imidazolgerüst eine hohe locheinfangende Eigenschaft auf. Daher ist es bevorzugt, dass jede dieser Verbindungen, welche als die erste phosphoreszierende Verbindung in dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die erste lichtemittierende Schicht näher an der Kathode als die zweite lichtemittierende Schicht bereitgestellt wird und dass die zweite lichtemittierende Schicht eine Lochtransporteigenschaft (insbesondere das zweite Wirtsmaterial ein Lochtransportmaterial ist) aufweist, wobei in diesem Fall ein Rekombinationsbereich der Träger einfach so gesteuert werden kann, dass er in der ersten lichtemittierenden Schicht ist. Es sollte festgehalten werden, dass ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem 4H-Triazolgerüst ausgezeichnete Zuverlässigkeit und Emissionseffizienz aufweist und daher besonders bevorzugt ist.
Andere Beispiele sind ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst, wie Tris(4-methyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppm)₃), Tris(4-t-butyl-6-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₃), (Acetylacetonato)bis(6-methyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppm)₂(acac)), (Acetylacetonato)bis(6-tertbutyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)), (Acetylacetonato)bis[6-(2-norbornyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(nbppm)₂(acac)), (Acetylacetonato)bis[5-methyl-6-(2-methylphenyl)-4-phenylpyrimidinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(mpmppm)₂(acac)) oder (Acetylacetonato)bis(4,6-diphenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(dppm)₂(acac)); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrazingerüst, wie (Acetylacetonato)bis(3,5-dimethyl-2-phenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppr-Me)₂(acac)) oder (Acetylacetonato)bis(5-isopropyl-3-methyl-2-phenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(mppriPr)₂(acac)); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyridingerüst, wie Tris(2-phenylpyridinato-N,C^2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(ppy)₃), Bis(2-phenylpyridinato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(ppy)₂(acac)), Bis(benzo[h]chinolinato)iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(bzq)₂(acac)), Tris(benzo[h]chinolinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(bzq)₃), Tris(2-phenylchinolinato-N,C^2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(pq)₃) oder Bis(2-phenylchinolinato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(pq)₂(acac)); und ein Seltenerdmetallkomplex, wie Tris(acetylacetonato)(monophenanthrolin)terbium(III) (Abkürzung: Tb(acac)₃(Phen)). Diese sind hauptsächlich Verbindungen, die grüne Phosphoreszenz emittieren und einen Emissionspeak bei 500 nm bis 600 nm aufweisen. Unter den obigen Verbindungen weist ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Diazingerüst, wie einem Pyrimidingerüst oder einem Pyrazingerüst eine niedrige Locheinfangeigenschaft auf und eine hohe Elektroneneinfangeigenschaft. Daher ist es bevorzugt, dass jede dieser Verbindungen als die erste phosphoreszierende Verbindung in dem lichtemittierenden Element einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dass die erste lichtemittierende Schicht näher an der Anode als die zweite lichtemittierende Schicht bereitgestellt wird und dass die zweite lichtemittierende Schicht eine Elektronentransporteigenschaft aufweist (insbesondere, dass das zweite Wirtsmaterial ein Elektronentransportmaterial ist), wodurch in diesem Fall ein Rekombinationsbereich der Träger einfach so gesteuert werden kann, dass er in der ersten lichtemittierenden Schicht ist. Es sollte festgehalten werden, dass ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst eine unverwechselbare hohe Zuverlässigkeit und Emissionseffizienz aufweist und daher besonders bevorzugt ist.
Noch andere Beispiele sind ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst, wie Bis[4,6-bis(3-methylphenyl)pyrimidinato](diisobutylylmethano)iridium(III) (Abkürzung: Ir(5mdppm)₂(dibm)), Bis[4,6-bis(3-methylphenyl)pyrimidinato](dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(5mdppm)₂(dpm)) oder Bis[4,6-di(naphthalen-1-yl)pyrimidinato](dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(d1npm)₂(dpm)); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrazingerüst, wie (Acetylacetonato)bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(acac)), Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)) oder (Acetylacetonato)bis[2,3-bis(4-fluorophenyl)chinoxalinato]iridium(III) (Abkürzung: Ir(Fdpq)₂(acac)); ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyridingerüst, wie Tris(1-phenylisochinolinato-N,C^2')iridium(III) (Abkürzung: Ir(piq)₃) oder Bis(1-phenylisochinolinato-N,C^2')iridium(III)acetylacetonat (Abkürzung: Ir(piq)₂(acac)); ein Platinkomplex, wie 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H,23H-porphyrinplatinum(II) (Abkürzung: PtOEP); und ein Seltenerdmetallkomplex, wie Tris(1,3-diphenyl-1,3-propandionato)(monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(DBM)₃(Phen)) oder Tris[1-(2-thenoyl)-3,3,3-trifluoracetonato](monophenanthrolin)europium(III) (Abkürzung: Eu(TTA)₃(Phen)). Dies sind Verbindungen, die rote Phosphoreszenz emittieren und einen Emissionspeak bei 600 nm bis 700 nm aufweisen. Unter den obigen Materialien weist ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Diazingerüst, wie einem Pyrimidingerüst oder einem Pyrazingerüst eine niedrige Locheinfacheigenschaft und eine hohe Elektroneneinfangeigenschaft auf. Daher ist es bevorzugt, dass ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Diazingerüst als die zweite phosphoreszierende Verbindung verwendet wird, die erste lichtemittierende Schicht näher an der Kathode als die zweite lichtemittierende Schicht bereitgestellt wird und die zweite lichtemittierende Schicht eine Lochtransporteigenschaft aufweist (insbesondere, dass das zweite Wirtsmaterial ein Lochtransportmaterial ist), wodurch ein Rekombinationsbereich der Träger einfach gesteuert werden kann, so dass er in der ersten lichtemittierenden Schicht ist. Es sollte festgehalten werden, dass ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrimidingerüst eine unverwechselbar hohe Zuverlässigkeit und Emissionseffizienz aufweist und daher besonders bevorzugt ist. Des Weiteren, da ein organometallischer Iridiumkomplex mit einem Pyrazingerüst rote Lichtemission mit bevorzugter Chromatizität bereitstellen kann, verbessert die Verwendung des organometallischen Iridiumkomplexes in einem weißlichtemittierenden Element eine Farbwiedergabeeigenschaft des weißen Licht emittierenden Elementes.
Es ist auch möglich, ein erstes phosphoreszierendes Material und ein zweites phosphoreszierendes Material auszuwählen, welche in Bezug auf die Ausführungsform 1 beschrieben wurde, aus bekannten phosphoreszierenden Materialien zusätzlich zu den obigen phosphoreszierenden Materialien.
Es sollte festgehalten werden, dass anstelle der phosphoreszierenden Verbindungen (die erste phosphoreszierende Verbindung 113a und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113b), Materialien, die thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz zeigen, d. h. thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz(TADF)-Materialen verwendet werden können. Hierbei betrifft der Ausdruck ”verzögerte Fluoreszenz” Lichtemission mit einem Spektrum, welches dem normaler Fluoreszenz ähnlich ist und einer extrem langen Lebensdauer. Die Lebensdauer beträgt 10^–6 Sekunden oder mehr, vorzugsweise 10^–3 Sekunden oder mehr. Spezifische Beispiele thermisch aktivierter verzögerter Fluoreszenzmaterialien umfassen ein Fulleren, ein Derivat dessen, ein Acridinderivat, wie Proflavin und Eosin. Daneben kann ein metallhaltiges Porphyrin verwendet werden, wie ein Porphyrin, enthaltend Magnesium (Mg), Zink (Zn), Cadmium (Cd), Zinn (Sn), Platin (Pt), Indium (In) oder Palladium (Pd). Beispiele des metallhaltigen Porphyrins umfassen ein Protoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(Proto IX)), ein Mesoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(Meso IX)), ein Hematoporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(Hemato IX)), ein Coproporphyrintetramethylester-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(Copro III-4Me)), ein Octaethylporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(OEP)), ein Etioporphyrin-Zinnfluorid-Komplex (Abkürzung: SnF₂(Etio I)) und ein Octaethylporphyrin-Platinchlorid-Komplex (Abkürzung: PtCl₂(OEP)). Alternativ kann eine heterocyclische Verbindung, enthaltend einen π-elektronenreichen heteroaromatischen Ring und einen π-elektronenarmen heteroaromatischen Ring verwendet werden, wie 2-(Biphenyl-4-yl)-4,6-bis(12-phenylindolo[2,3-α]carbazol-11-yl)-1,3,5-triazin (Abkürzung: PIC-TRZ). Es sollte festgehalten werden, dass ein Material, bei welchem der π-elektronenreiche heteroaromatische Ring direkt zu dem π-elektronenarmen heteroaromatischen Ring gebunden ist, besonders bevorzugt ist, da die Donoreigenschaft des π-elektronenreichen heteroaromatischen Ringes und die Akzeptoreigenschaft des π-elektronenarmen heteroaromatischen Ringes beide erhöht werden und der Energieunterschied zwischen dem S₁-Niveau und dem T₁-Niveau klein wird.
Es gibt keine besondere Beschränkung der Materialien, welche als die ersten und zweiten Wirtsmaterialien verwendet werden können; eine Vielzahl von Trägertransportmaterialien können ausgewählt werden und geeignet kombiniert werden, so dass eine in den 1A bis 1C dargestellte Elementstruktur erhalten wird.
Das Folgende sind Beispiele des Wirtsmaterials mit einer Elektronentransporteigenschaft: ein Metallkomplex, wie Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinato)beryllium(II) (Abkürzung: BeBq₂), Bis(2-methyl-8-chinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminium(III) (Abkürzung: BAlq), Bis(8-chinolinolato)zink(II) (Abkürzung: Znq), Bis[2-(2-benzoxazolyl)phenolato]zink(II) (Abkürzung: ZnPBO) oder Bis[2-(2-benzothiazolyl)phenolato]zink(II) (Abkürzung: ZnBTZ); eine heterocyclische Verbindung mit einem Polyazolgerüst, wie 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) oder 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazol (Abkürzung: mDBTBIm-II); eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazingerüst, wie 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-Carbazol-9-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mCzBPDBq), 4,6-Bis[3-(phenanthren-9-yl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mPnP2Pm) oder 4,6-Bis[3-(4-dibenzothienyl)phenyl]pyrimidin (Abkürzung: 4,6mDBTP2Pm-II); und eine heterocyclische Verbindung mit einem Pyridingerüst, wie 3,5-Bis[3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl]pyridin (Abkürzung: 35DCzPPy) oder 1,3,5-Tri[3-(3-pyridyl)phenyl]benzol (Abkürzung: TmPyPB). Unter den obigen Materialien weist eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazingerüst und eine heterocyclische Verbindung mit einem Pyridingerüst eine hohe Zuverlässigkeit auf und sind daher bevorzugt. Insbesondere weist eine heterocyclische Verbindung mit einem Diazin(Pyrimidin oder Pyrazin)-Gerüst eine hohe Elektronentransporteigenschaft auf, um zu einer Reduktion der Ansteuerspannung beizutragen.
Das Folgende sind Beispiele des Wirtsmaterials mit einer Lochtransporteigenschaft: eine Verbindung mit einem aromatischen Amingerüst, wie 4,4'-Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: NPB), N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamin (Abkürzung: TPD), 4,4'-Bis[N-(spiro-9,9'-bifluoren-2-yl)-N-phenylamino]biphenyl (Abkürzung: BSPB), 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), 4-Phenyl-3'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: mBPAFLP), 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1BP), 4,4'-Diphenyl-4''-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBBi1BP), 4-(1-Naphthyl)-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBANB), 4,4'-Di(1-naphthyl)-4''-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBNBB), 9,9-Dimethyl-N-phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]fluoren-2-amin (Abkürzung: PCBAF) oder N-Phenyl-N-[4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl]spiro-9,9'-bifluoren-2-amin (Abkürzung: PCBASF); eine Verbindung mit einem Carbazolgerüst, wie 1,3-Bis(N-carbazolyl)benzol (Abkürzung: mCP), 4,4'-Di(N-carbazolyl)biphenyl (Abkürzung: CBP), 3,6-Bis(3,5-diphenylphenyl)-9-phenylcarbazol (Abkürzung: CzTP) oder 3,3'-Bis(9-phenyl-9H-carbazol) (Abkürzung: PCCP); eine Verbindung mit einem Thiophengerüst, wie 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II), 2,8-Diphenyl-4-[4-(9-phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]dibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-III), oder 4-[4-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]-6-phenyldibenzothiophen (Abkürzung: DBTFLP-IV); und eine Verbindung mit einem Furangerüst, wie 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzofuran) (Abkürzung: DBF3P-II) oder 4-{3-[3-(9-Phenyl-9H-fluoren-9-yl)phenyl]phenyl}dibenzofuran (Abkürzung: mmDBFFLBi-II). Unter den obigen Materialien ist eine Verbindung mit einem aromatischen Amingerüst und eine Verbindung mit einem Carbazolgerüst bevorzugt, da diese Verbindungen sehr zuverlässig sind und hohe Lochtransporteigenschaften aufweisen, um einer Verringerung der Ansteuerspannung beizutragen
Wirtsmaterialien können aus bekannten Substanzen ausgewählt werden, wie auch aus den obigen Wirtsmaterialien. Es sollte festgehalten werden, dass als die Wirtsmaterialien Substanzen mit einem Triplettniveau (Energielücke zwischen einem Grundzustand und einem angeregten Triplettzustand), der größer ist als das der phosphoreszierenden Verbindung, vorzugsweise ausgewählt werden. Es ist bevorzugt, dass diese Wirtsmaterialien kein Absorptionsspektrum in dem blauen Wellenlängenbereich aufweisen. Insbesondere liegt eine Absorptionskante des Absorptionsspektrums vorzugsweise bei 440 nm oder weniger.
Zur Bildung der lichtemittierenden Schicht 113 mit der oben beschriebenen Struktur kann eine Co-Aufdampfung durch ein Vakuumaufdampfungsverfahren verwendet werden oder alternativ ein Tintenstrahlverfahren, ein Aufschleuderverfahren, ein Tauchverfahren oder dergleichen, unter Verwendung einer vermischten Lösung.
Die Elektronentransportschicht 114 ist eine Schicht, enthaltend eine Substanz mit einer Elektronentransporteigenschaft. Zum Beispiel kann eine Schicht, enthaltend ein Metallkomplex mit einem Chinolingerüst oder einem Benzochinolingerüst, wie Tris(8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Alq), Tris(4-methyl-8-chinolinolato)aluminium (Abkürzung: Almq₃), Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinato)beryllium (Abkürzung: BeBq₂) oder Bis(2-methyl-8-chinolinolato)(4-phenylphenolato)aluminium (Abkürzung: BAlq) oder dergleichen. verwendet werden. Alternativ, kann ein Metallkomplex mit einem auf Oxal basierenden oder einem auf Thiazol basierenden Liganden, wie Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzoxazolato]zink (Abkürzung: Zn(BOX)₂) oder Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zink (Abkürzung: Zn(BTZ)₂) oder dergleichen verwendet werden kann. Neben den Metallkomplexen, wie 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-Biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butylphenyl)-1,2,4-triazol (Abkürzung: TAZ), Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), Bathocuproin (Abkürzung: BCP) oder dergleichen können auch verwendet werden. Die hier genannten Substanzen weisen hohe Elektronentransporteigenschaften auf und sind hauptsächlich solche mit einer Elektronenbeweglichkeit von 10^–6 cm²/Vs oder mehr. Es sollte festgehalten werden, dass jedes der oben beschriebenen Wirtsmaterialien mit Elektroneneigenschaften für die Elektronentransportschicht 114 verwendet werden kann.
Des Weiteren ist die Elektronentransportschicht 114 nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt und kann ein Stapel von zwei oder mehr Schichten, enthaltend jede der obigen Substanzen, sein.
Zwischen der Elektronentransportschicht und der lichtemittierenden Schicht kann eine Schicht, welche den Transport der Elektronenträger steuert, bereitgestellt werden. Dies ist eine Schicht, welche durch Zugabe einer geringen Menge einer Substanz mit einer hohen elektroneneinfangenden Eigenschaft zu einem Material mit einer hohen Elektronentransporteigenschaft, wie oben beschrieben, gebildet wird und die Schicht ist in der Lage, die Trägerausgewogenheit einzustellen, indem der Transport von Elektronenträgern unterdrückt wird. Solch eine Struktur ist sehr wirkungsvoll, um ein Problem (wie eine Verringerung der Lebensdauer des Elementes) zu verhindern, welches entsteht, wenn Elektronen durch die lichtemittierende Schicht durchgeleitet werden.
Zusätzlich kann die Elektroneninjektionsschicht 115 in Kontakt mit der zweiten Elektrode 102 zwischen der Elektronentransportschicht 114 und der zweite Elektrode 102 bereitgestellt werden. Für die Elektroneninjektionsschicht 115 kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Verbindung dieser, wie Lithiumfluorid (LiF), Cäsiumfluorid (CsF) oder Calciumfluorid (CaF₂) verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Schicht, gebildet unter Verwendung einer Substanz mit einer Elektronentransporteigenschaft und welche ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder eine Verbindung dieser enthält, verwendet werden. Es sollte festgehalten werden, dass eine Schicht, die unter Verwendung einer Substanz mit einer Elektronentransporteigenschaft gebildet wird und ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall enthält, vorzugsweise als die Elektroneninjektionsschicht 115 verwendet wird, wobei in diesem Fall die Elektroneninjektion von der zweiten Elektrode 102 effizient durchgeführt wird.
Für die zweite Elektrode 102 kann jedes Metall, Legierung, elektrisch leitfähige Verbindung und Mischungen dieser mit einer niedrigen Austrittsarbeit (insbesondere eine Austrittsarbeit von 3,8 eV oder weniger) oder dergleichen verwendet werden. Spezifische Beispiele solch eines Kathodenmaterials sind Elemente, welche zu den Gruppen 1 und 2 des Periodensystems gehören, wie Alkalimetalle (z. B. Lithium (Li) und Cäsium (Cs)), Magnesium (Mg), Calcium (Ca) und Strontium (Sr), Legierungen dieser (z. B. MgAg und AlLi), Seltenerdmetalle, wie Europium (Eu) und Ytterbium (Yb), Legierungen dieser und dergleichen. Wenn die Elektroneninjektionsschicht zwischen der zweiten Elektrode 102 und der Elektronentransportschicht bereitgestellt wird, können jedoch für die zweite Elektrode 102 eine Vielzahl von leitfähigen Materialien, wie Al, Ag, ITO oder Indiumoxid-Zinnoxid, enthaltend Silicium oder Siliciumoxid, verwendet werden, unabhängig von der Austrittsarbeit. Filme bzw. Folien dieser elektrisch leitenden Materialien können durch ein Sputterverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Aufschleuderverfahren oder dergleichen gebildet werden.
Des Weiteren kann jedes einer Vielzahl von Verfahren zur Bildung der EL-Schicht 103 verwendet werden, unabhängig davon, ob es sich um ein nasses Verfahren oder ein trockenes Verfahren handelt. Zum Beispiel kann ein Vakuumverdampfungsverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, ein Aufschleuderverfahren oder dergleichen verwendet werden. Unterschiedliche Herstellungsverfahren können für die Elektroden oder die Schichten verwendet werden.
Zusätzlich kann die Elektrode durch ein nasses Verfahren unter Verwendung eines Sol-Gel-Verfahrens oder durch ein nasses Verfahren unter Verwendung einer Paste eines Metallmaterials hergestellt werden. Alternativ kann die Elektrode durch ein trockenes Verfahren hergestellt werden, wie ein Sputterverfahren oder ein Vakuumverdampfungsverfahren.
Bei dem lichtemittierenden Element mit der oben beschriebenen Struktur fließt Strom aufgrund eines Potentialunterschieds zwischen der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 und Löcher und Elektronen rekombinieren in der lichtemittierenden Schicht 113, welche eine Substanz mit einer hohen lichtemittierenden Eigenschaft enthält, so dass Licht emittiert wird. Das heißt, ein lichtemittierender Bereich wird in der lichtemittierenden 113 gebildet.
Die Lichtemission wird durch ein oder beide der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 extrahiert. Daher sind eine oder beide der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 lichtdurchlässige Elektroden. In dem Fall, in dem nur die erste Elektrode 101 eine lichtdurchlässige Elektrode ist, wird die Lichtemission durch die erste Elektrode 101 extrahiert. In dem Fall, in dem nur die zweite Elektrode 102 eine lichtdurchlässige Elektrode ist, wird die Lichtemission durch die zweite Elektrode 102 extrahiert. In dem Fall, in dem beide, die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 102, lichtdurchlässige Elektroden sind, wird die Lichtemission durch die erste Elektrode 101 und die zweite Elektrode 102 extrahiert.
Die Struktur der Schichten, welche zwischen der ersten Elektrode 101 und der zweiten Elektrode 102 bereitgestellt sind, ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt. Vorzugsweise ist ein lichtemittierender Bereich, in dem Löcher und Elektronen rekombinieren, entfernt von der ersten Elektrode 101 und der zweiten 102 angeordnet, so dass Quenchen aufgrund der Nähe des lichtemittierenden Bereichs und eines für die Elektroden verwendeten Metalls und Trägerinjektionsschichten verhindert werden kann.
Damit die Übertragung von Energie von einem in der lichtemittierenden Schicht generierten Exziton unterdrückt werden kann, werden die Lochtransportschicht und die Elektronentransportschicht, welche sich in Kontakt mit der lichtemittierenden Schicht 113 befinden, insbesondere eine Trägertransportschicht in Kontakt mit einer Seite, welche näher an dem lichtemittierenden Bereich in der lichtemittierenden Schicht 113 angeordnet ist, unter Verwendung einer Substanz mit einer breiteren Bandlücke gebildet, als die lichtemittierende Substanz der lichtemittierenden Schicht oder die Emissionscentersubstanz, welche in der lichtemittierenden Schicht enthalten ist.
Ein lichtemittierendes Element in dieser Ausführungsform wird vorzugsweise auf einem Substrat aus Glas, Kunststoff oder dergleichen hergestellt. Als eine Art zum Stapeln der Schichten auf dem Substrat können die Schichten aufeinanderfolgend von der Seite der ersten Elektrode 101 oder aufeinanderfolgend von der Seite der zweiten Elektrode 102 gestapelt werden. Obwohl ein lichtemittierendes Element auf einem Substrat gebildet werden kann, können in einer lichtemittierenden Vorrichtung eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen auf einem Substrat gebildet werden. Werden eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen, wie oben beschrieben, auf einem Substrat gebildet, kann eine Beleuchtungsvorrichtung, bei welchem die Elemente getrennt voneinander sind oder eine Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung hergestellt werden. Ein lichtemittierendes Element kann auf einer Elektrode gebildet werden, elektrisch verbunden mit einem Dünnschichttransistor (TFT), welcher auf einem Substrat aus Glas, Kunststoff oder dergleichen gebildet ist, so dass eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung hergestellt werden kann, bei welchem der TFT die Ansteuerung des lichtemittierenden Elementes steuert. Es sollte festgehalten werden, dass es keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Struktur des TFT gibt, welche ein Staggered-TFT oder ein Inverted Staggered-TFT sein kann. Zusätzlich ist die Kristallinität eines Halbleiters, welche für den TFT verwendet wird, auch nicht besonders beschränkt; ein amorpher Halbleiter oder ein kristalliner Halbleiter kann verwendet werden. Zusätzlich wird eine Treiberschaltung, welche in einem TFT-Substrat gebildet ist, mit einem TFT vom n-Typ und einem TFT vom p-Typ oder entweder einem TFT vom n-Typ oder einem TFT vom p-Typ gebildet werden.
Es sollte festgehalten werden, dass diese Ausführungsform mit jeder anderen Ausführungsform wie geeignet kombiniert werden kann.
Ausführungsform 3
In dieser Ausführung wird eine lichtemittierende Vorrichtung unter Verwendung des lichtemittierenden Elements, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird die lichtemittierende Vorrichtung, welche das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element verwendet, unter Bezugnahme auf 4A und 4B beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass 4A eine Aufsicht auf die lichtemittierende Vorrichtung ist und 4B ein Querschnitt entlang der Linien A-B und C-D in 4A. Diese lichtemittierende Vorrichtung umfasst einen Treiberschaltungsbereich (Source-Line-Treiberschaltung) 601, einen Pixelbereich 602 und einen Treiberschaltungsbereich (Gate-Line-Treiberschaltung) 603, welche die Lichtemission des lichtemittierenden Elementes steuern und mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Des Weiteren bezeichnet ein Bezugszeichen 604 ein Dichtungssubstrat; 625 ein Trocknungsmittel; 605 ein Dichtungsmaterial; und 607 einen von dem Dichtungsmaterial 605 umgebenen Raum.
Das Bezugszeichen 608 bezeichnet eine Verdrahtung, um Signale, welche in die Source-Line-Treiberschaltung 601 und die Gate-Line-Treiberschaltung 603 eingeführt werden, zu übertragen und um Signale aufzunehmen, wie ein Videosignal, ein Zeitsignal, ein Startsignal und ein Resetsignal von einem FPC (flexible Leiterplatte) 609, welches als ein externes Input-Terminal dient. Obwohl hier nur die FPC dargestellt ist, kann eine Leiterplatte (PWB) an der FPC befestigt sein. Die lichtemittierende Vorrichtung der vorliegenden Beschreibung umfasst in dieser Kategorie nicht nur die lichtemittierende Vorrichtung selbst, sondern auch die lichtemittierende Vorrichtung, welche mit dem FPC oder PWB versehen ist.
Nachfolgend wird eine Querschnittsstruktur unter Bezugnahme auf 4B beschrieben. Der Treiberschaltungsbereich und der Pixelbereich werden auf einem Elementsubstrat 610 gebildet; die Source-Line-Treiberschaltung 601, welche ein Treiberschaltungsbereich ist, und einer der Pixel in dem Pixelbereich 602 sind hier dargestellt.
Als die Source-Line-Treiberschaltung 601 wird eine CMOS-Schaltung gebildet, bei welcher ein n-Kanal-TFT 623 und ein p-Kanal-TFT 624 kombiniert sind. Zusätzlich kann die Treiberschaltung mit jedem einer Vielzahl von Schaltungen gebildet werden, wie einer CMOS-Schaltung, einer PMOS-Schaltung oder einer NMOS-Schaltung. Obwohl eine integrierte Schaltung, bei welcher die Treiberschaltung auf dem Substrat gebildet wird, in dieser Ausführungsform dargestellt ist, muss die Treiberschaltung nicht notwendigerweise auf dem Substrat gebildet werden und die Treiberschaltung kann außerhalb nicht auf dem Substrat gebildet werden.
Der Pixelbereich 602 umfasst eine Vielzahl von Pixeln, gebildet, die jeweils einen Schalt-TFT 611, einen Stromsteuer-TFT 612 und eine erste Elektrode 613 aufweisen, welche elektrisch mit einem Drain des Stromsteuerungs-TFT 612 verbunden ist. Es sollte festgehalten werden, dass zur Abdeckung eines Endbereichs der ersten Elektrode 613 ein Isolator 614 gebildet wird, für den hier ein positiver fotoempfindlicher Acrylharzfilm bzw. -folie verwendet wird.
Um die Bedeckung zu verbessern, wird der Isolator 615 so gebildet, dass er eine gekrümmte Oberfläche aufweist, wobei die Krümmung an dem oberen oder unteren Endbereich ausgebildet ist. Zum Beispiel weist in dem Fall, in dem das positive fotoempfindliche Acrylharz als ein Material für den Isolator 614 verwendet wird, nur der obere Endbereich des Isolators 614 vorzugsweise mit einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet, mit einem Krümmungsradius (0,2 μm bis 3 μm). Als der Isolator 614 kann entweder ein negatives fotoempfindliches Harz oder ein positives fotoempfindliches Harz verwendet werden.
Eine EL-Schicht 616 und eine zweite Elektrode 617 werden auf der ersten Elektrode 613 gebildet. Hierbei wird als ein Material, welches für die erste Elektrode 613, die als eine Anode dient, verwendet wird, vorzugsweise ein Material mit einer hohen Austrittsarbeit verwendet. Zum Beispiel kann eine einschichtige Folie bzw. ein Film aus einem ITO-Film, einem Indiumzinnoxidfilm, enthaltend Silicium, einem Indiumoxidfilm, enthaltend Zinkoxid mit 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, einem Titannitridfilm, einem Chromfilm, einem Wolframfilm, einem Zn-Film, einem Pt-Film oder dergleichen, ein Stapel aus einem Titannitridfilm und einem Film, enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil, einem Stapel aus drei Schichten eines Titannitridfilms, eines Films, enthaltend Aluminium als Hauptbestandteil und einem Titannitridfilm oder dergleichen verwendet werden. Die Stapelschichtstruktur ermöglicht einen niedrigen Verdrahtungswiderstand, bevorzugten Ohmschen Kontakt und eine Funktion als eine Anode.
Zusätzlich wird die EL-Schicht 616 durch jedes einer Vielzahl von Verfahren gebildet, wie einem Verdampfungsverfahren unter Verwendung einer Verdampfungsmaske, einem Tintenstrahlverfahren und einem Aufschleuderverfahren. Die EL-Schicht 616 weist eine Struktur auf, welche der in der Ausführungsform 1 und 2 beschriebenen ähnlich ist. Des Weiteren kann als ein anderes Material, welches in der EL-Schicht 616 enthalten ist, jede niedermolekulare Verbindung und hochmolekulare Verbindung (einschließlich Oligomere und Dendrimere) verwendet werden.
Als ein Material, welches für die zweite Elektrode 617 verwendet wird, welche über der EL-Schicht 616 gebildet wird und als eine Kathode dient, kann vorzugsweise ein Material mit einer niedrigen Austrittsarbeit verwendet werden (z. B. Al, Mg, Li, Ca oder eine Legierung oder eine Verbindung dieser, wie MgAg, Mgl, oder AlLi). In dem Fall, dass in der EL-Schicht 616 generiertes Licht durch die zweite Elektrode 617 geleitet wird, wird vorzugsweise ein Stapel aus einem dünnen Metallfilm bzw. -folie und einem durchlässigen leitenden Film (z. B. ITO, Indiumoxid, enthaltend Zinkoxid mit 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, Indiumzinnoxid, enthaltend Silicium oder Zinkoxid (ZnO)) vorzugsweise für die zweite Elektrode 617 verwendet.
Es sollte festgehalten werden, dass das lichtemittierende Element mit der ersten Elektrode 613, der EL-Schicht 616 und der zweiten Elektrode 617 gebildet wird. Das lichtemittierende Element ist das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist. In der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform kann der Pixelbereich, welcher eine Vielzahl von lichtemittierenden Elementen umfasst, sowohl das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, und ein lichtemittierendes Element mit einer anderen Struktur enthalten sein.
Des Weiteren ist das Dichtungssubstrat 604 an dem Elementsubstrat 610 über das Dichtungsmaterial 605 befestigt, so dass ein lichtemittierendes Element 618 in dem Raum 607 bereitgestellt ist, welcher von dem Elementsubstrat 610, dem Dichtungssubstrat 604 und dem Dichtungsmaterial 605 umgeben ist. Der Raum 607 kann mit einem Füllstoff angefüllt sein, oder kann mit einem Inertgas (wie Stickstoff oder Argon) oder dem Dichtungsmaterial 605 angefüllt sein. Es ist bevorzugt, dass das Dichtungssubstrat mit einem ausgesparten Bereich bereitgestellt wird und dass das Trocknungsmittel 625 in dem ausgesparten Bereich bereitgestellt ist, so dass eine Verschlechterung aufgrund des Einflusses von Feuchtigkeit unterdrückt werden kann.
Ein auf Epoxid basierendes Harz oder eine Glasfritte wird vorzugsweise als das Dichtungsmaterial 605 verwendet. Es ist bevorzugt, dass solch ein Material keine Feuchtigkeit oder Sauerstoff durchleitet, soweit wie möglich. Als das Dichtungssubstrat 604 kann ein Glassubstrat, ein Quarzsubstrat oder ein Kunststoffsubstrat, gebildet aus faserglasverstärktem Kunststoff (FRP), Poly(vinylfluorid) (PVF), Polyester, Acrylharz oder dergleichen, verwendet werden.
Wie oben beschrieben, kann die lichtemittierende Vorrichtung, welche in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element verwendet, erhalten werden.
Die lichtemittierende Vorrichtung in dieser Ausführungsform wird hergestellt unter Verwendung des lichtemittierenden Elementes, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, und kann daher vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Insbesondere, da das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz aufweist, kann die lichtemittierende Vorrichtung einen verringerten Stromverbrauch aufweisen. Da das lichtemittierende Element zusätzlich eine niedrige Ansteuerspannung aufweist, kann die lichtemittierende Einrichtung bei einer niedrigen Spannung betrieben werden.
Obwohl eine Aktiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung in dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, beschrieben wird, kann eine Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung hergestellt werden. Die 5A und 5B zeigen eine unter Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellte Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht der lichtemittierenden Vorrichtung und 5B zeigt einen Querschnitt entlang der Linie X-Y in 5A. In den 5A und 5B ist auf einem Substrat 951 eine EL-Schicht 955 zwischen einer Elektrode 952 und einer Elektrode 956 bereitgestellt. Ein Endbereich der Elektrode 952 ist mit einer Isolationsschicht 953 bedeckt. Zusätzlich ist eine Trennschicht 954 auf der Isolationsschicht 953 bereitgestellt. Die Seitenwände der Trennschicht 954 sind abschrägt, so dass sich der Abstand zwischen den beiden Seitenwänden allmählich in Richtung der Oberfläche des Substrats verjüngt. In anderen Worten ist ein Querschnitt entlang der Richtung der kurzen Seite der Trennwandschicht 954 trapezförmig und die untere Seite (eine Seite, welche in der gleichen Richtung wie eine ebene Richtung der Isolationsschicht 953 verläuft und sich in Kontakt mit der Isolationsschicht 953 befindet) ist kürzer als die obere Seite (eine Seite, welche sich in der gleichen Richtung wie die ebene Richtung der Isolationsschicht 953 befindet und sich nicht in Kontakt mit der Isolationsschicht 953 befindet). Die Trennschicht 954, die so bereitgestellt wird, kann Fehler dem lichtemittierenden Element aufgrund von statischer Elektrizität oder dergleichen verhindern. Die Passiv-Matrix-lichtemittierende Vorrichtung kann auch mit einem niedrigen Stromverbrauch betrieben werden, einschließlich des lichtemittierenden Elementes der Ausführungsformen 1 und 2, welches bei niedriger Spannung betrieben werden kann. Des Weiteren kann die lichtemittierende Vorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, indem das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben wird, enthalten ist.
Um des Weiteren ein Vollfarbdisplay bereitzustellen, kann eine Färbungsschicht oder eine Farbumwandlungsschicht in einem Lichtweg bereitgestellt werden, durch welchen das Licht von dem lichtemittierenden Element zu der Außenseite der lichtemittierenden Vorrichtung durchgeführt wird. Ein Beispiel einer lichtemittierenden Vorrichtung, in welchem Vollfarbdisplay unter Verwendung einer Farbschicht und dergleichen erzielt wird, ist in den 6A und 6B dargestellt. In 6A ist ein Substrat 1001, ein Basisisolationsfilm 1002, ein Gateisolationsfilm 1003, Gateelektroden 1006, 1007 und 1008, ein erster Zwischenschichtisolationsfilm 1020, ein zweiter Zwischenschichtisolationsfilm 1021, ein peripherer Bereich 1042, ein Pixelbereich 1040, ein Treiberschaltungsbereich 1041, erste Elektroden 1024W, 1024R, 1024G und 1024B der lichtemittierenden Elemente, eine Trennwand 1025, eine EL-Schicht 1028, eine zweite Elektrode 1029 der lichtemittierenden Elemente, ein Dichtungssubstrat 1031 und Dichtungsmittel 1032 dargestellt. Des Weiteren sind Farbschichten (eine rote Farbschicht 1034R, eine grüne Farbschicht 1034G und eine blaue Farbschicht 1034B) auf einem transparenten Basismaterial 1033 bereitgestellt. Des Weiteren kann eine schwarze Schicht (eine schwarze Matrix) 1035 zusätzlich bereitgestellt werden. Das transparente Basismaterial 1033, welche s mit Farbschichten und der schwarzen Schicht bereitgestellt ist, ist an dem Substrat 1001 angeordnet und an diesem fixiert. Es sollte festgehalten werden, dass die Farbschichten und die schwarze Schicht mit einer Überschicht 1036 bedeckt sind. In dieser Ausführungsform wird Licht, welches von einigen der lichtemittierenden Schichten emittiert wird, nicht durch die Farbschichten geführt, während Licht, welches von den anderen der lichtemittierenden Schichten emittiert wird, durch die Farbschichten durchgeführt wird. Da Licht, welches nicht durch die Farbschichten durchgeführt wird, weiß ist, und Licht, welches durch eine der Farbschichten geführt wird, rot, blau oder grün ist, kann ein Bild wiedergegeben werden unter Verwendung von Pixeln der vier Farben.
Die oben beschriebene lichtemittierende Vorrichtung ist eine lichtemittierende Vorrichtung mit einer Struktur, bei welcher Licht von der Seite des Substrates 1001 extrahiert wird, auf welcher die TFTs gebildet werden (eine Bodenemissionsstruktur), kann aber auch eine lichtemittierende Vorrichtung sein, mit einer Struktur, bei welcher Licht von der Seite des Dichtungssubstrates 1031 extrahiert wird (eine obere bzw. Deckenemissionsstruktur). 7 zeigt einen Querschnitt einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer Topemissionsstruktur. In diesem Fall kann ein Substrat, welches kein Licht durchlässt, als das Substrat 1001 verwendet werden. Das Verfahren bis zu dem Schritt der Bildung einer Verbindungselektrode, welche den TFT und die Anode des lichtemittierenden Elementes verbindet, wird auf eine ähnliche Weise durchgeführt wie das der lichtemittierenden Vorrichtung mit einer Bodenemissionsstruktur. Anschließend wird ein dritter Zwischenschichtisolationsfilm 1037 gebildet, um eine Elektrode 1022 zu bedecken. Der dritte Zwischenschichtisolationsfilm 1037 kann eine planarisierende Funktion besitzen. Der dritte Zwischenschichtisolationsfilm 1037 kann unter Verwendung eines Materials gebildet ist, welche dem des zweiten Zwischenschichtisolationsfilms ähnlich ist und kann alternativ unter Verwendung eines anderen bekannten Materials gebildet werden.
Die ersten Elektroden 1024W, 1024R, 1024G und 1024B der lichtemittierenden Elemente dienen hier als eine Anode, können jedoch auch als eine Kathode dienen. Des Weiteren sind die in dem Fall einer lichtemittierenden Vorrichtung mit einer Topemissionsstruktur, wie in 7 dargestellt, die ersten Elektroden vorzugsweise reflektierende Elektroden. Die EL-Schicht 1028 wird mit einer ähnlichen Struktur zu der in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen Struktur gebildet, wodurch Weißlichtemission erhalten werden kann. Als die Struktur, mit welcher die Emission von weißem Licht erhalten werden kann, wird in dem Fall, in dem zwei EL-Schichten verwendet werden, eine Struktur eingesetzt, mit welcher blaues Licht von einer lichtemittierenden Schicht in einer der EL-Schichten erhalten wird und oranges Licht aus einer lichtemittierenden Schicht der anderen der EL-Schichten erhalten wird; eine Struktur, bei welcher blaues Licht aus einer lichtemittierenden Schicht einer der EL-Schichten erhalten wird und rotes Licht und grünes Licht von einer lichtemittierenden Schicht der anderen der EL-Schichten erhalten wird; und dergleichen angeführt werden. Des Weiteren kann in dem Fall, in dem drei EL-Schichten verwendet werden, rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht von den jeweiligen lichtemittierenden Schichten erhalten werden, so dass das lichtemittierende Element, welches weißes Licht emittiert, erhalten werden kann. Es ist nicht notwendig, auszuführen, dass die Struktur, bei welcher die Emission von weißem Licht erhalten wird, nicht darauf beschränkt ist, solange die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene Struktur verwendet wird.
Die Farbschichten werden jeweils in einem Lichtweg bereitgestellt, durch welchen Licht von dem lichtemittierenden Element zu der Außenseite der lichtemittierenden Vorrichtung durchgeführt wird. In dem Fall der lichtemittierenden Vorrichtung mit einer Bodenemissionsstruktur, wie in 6A dargestellt, können die Farbschichten 1034R, 1034G und 1034B auf dem transparenten Basismaterial 1033 bereitgestellt werden und dann an dem Substrat 1001 befestigt werden. Die Farbschichten können zwischen dem Gateisolationsfilm 1003 und dem ersten Zwischenschichtisolationsfilm 1020 bereitgestellt werden, wie in 6B dargestellt. In dem Fall einer Topemissionsstruktur, wie in 7 dargestellt, kann eine Abdichtung mit dem Dichtungssubstrat 1031 durchgeführt werden, auf welchem die Farbschichten (die rote Farbschicht 1034R, die grüne Farbschicht 1034G und die blaue Farbschicht 1034B) bereitgestellt werden. Das Dichtungssubstrat 1031 kann mit der schwarzen Schicht (der schwarzen Matrix) 1035 bereitgestellt werden, welche zwischen den Pixeln angeordnet sind. Die Farbschichten (die rote Farbschicht 1034R, die grüne Farbschicht 1034G und die blaue Farbschicht 1034B) und die schwarze Schicht (die schwarze Matrix) 1035 können mit einer Überschicht 1036 bedeckt sein. Es sollte festgehalten werden, dass ein lichtdurchlässiges Substrat als das Dichtungssubstrat 1031 verwendet wird.
Wenn Spannung zwischen dem Elektrodenpaar des so erhaltenen organischen lichtemittierenden Elementes angelegt wird, kann ein weißes Licht emittierender Bereich 1044W erhalten werden. Zusätzlich kann unter Verwendung der Farbschichten ein rotes Licht emittierender Bereich 1044W, ein blaues Licht emittierender Bereich 1044B und ein grünes Licht emittierender Bereich 1044G erhalten werden. Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist; daher kann eine lichtemittierende Vorrichtung mit niedrigem Stromverbrauch erhalten werden.
Obwohl ein Beispiel, bei welchem ein Vollfarbdisplay erzielt wird unter Verwendung der vier Farben Rot, Grün, Blau und Weiß, hier beschrieben ist, gibt es keine bestimmte Beschränkung und ein Vollfarbdisplay unter Verwendung der drei Farben Rot, Grün und Blau kann auch durchgeführt werden.
Diese Ausführungsform kann frei mit jeder anderen Ausführungsform kombiniert werden.
Ausführungsform 4
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel, bei welchem das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element für eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird, unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben. 8B zeigt eine Aufsicht der Beleuchtungsvorrichtung und 8A zeigt einen Querschnitt entlang der Linie e-f in 8B.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung in dieser Ausführungsform ist eine erste Elektrode 401 auf einem Substrat 400, welcher ein Träger ist, und eine lichtdurchlässige Eigenschaft aufweist, gebildet. Die erste Elektrode 401 entspricht der ersten Elektrode 101 in der Ausführungsform 3.
Eine Hilfselektrode 402 ist auf der ersten Elektrode 401 bereitgestellt. Da die Lichtemission in dem in dieser Ausführungsform angeführten Beispiel durch die Seite der ersten Elektrode 401 extrahiert wird, wird die erste Elektrode 401 unter Verwendung eines Materials mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft gebildet. Die Hilfselektrode 402 wird bereitgestellt, um die niedrige Leitfähigkeit des Materials mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft zu kompensieren und weist eine Funktion auf, die Leuchtdichtenungleichmäßigkeit in einer Lichtemissionsoberfläche aufgrund eines Spannungsverlustes, welcher durch den hohen Widerstand der ersten Elektrode 401 bewirkt wird, zu unterdrücken. Die Hilfselektrode 402 wird unter Verwendung eines Materials gebildet, welches wenigstens eine höhere Leitfähigkeit als das Material der ersten Elektrode 401 aufweist und wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials mit einer hohen Leitfähigkeit, wie Aluminium, gebildet. Es sollte festgehalten werden, dass die anderen Oberflächen der Hilfselektrode 402 als ein Bereich dieser, welcher sich in Kontakt mit der ersten Elektrode 401 befindet, vorzugsweise mit einer Isolationsschicht bedeckt sind. Dies dient zur Unterdrückung der Lichtemission auf dem oberen Bereich der Hilfselektrode 402, welche nicht extrahiert werden kann, um einen reaktiven Strom zu verringern und um eine Verringerung der Leistungseffizienz zu unterdrücken. Es sollte festgehalten werden, dass ein Pad 412 zum Anlegen einer Spannung an eine zweite Elektrode 402 gleichzeitig wie die Bildung der Hilfselektrode 402 gebildet werden kann.
Eine EL-Schicht 403 wird auf der ersten Elektrode 401 und der Hilfselektrode 402 gebildet. Die EL-Schicht 403 weist die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene Struktur auf. Bezüglich der Struktur wird auf diese Beschreibungen Bezug genommen. Es sollte festgehalten werden, dass die EL-Schicht 403 vorzugsweise etwas größer als die erste Elektrode 401 ausgebildet wird, wenn sie von oben betrachtet wird, so dass in diesem Fall die EL-Schicht 403 auch als eine Isolationsschicht dienen kann, die einen Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode 401 und der zweiten Elektrode 404 verhindert.
Die zweite Elektrode 404 wird ausgebildet, um die EL-Schicht 403 zu bedecken. Die zweite Elektrode 404 entspricht der zweiten Elektrode 102 in der Ausführungsform 3 und weist eine ähnliche Struktur auf. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die zweite Elektrode 404 unter Verwendung eines Materials gebildet wird, mit einem hohen Reflexionsvermögen, da die Lichtemission durch die Seite der ersten Elektrode 401 extrahiert wird. In dieser Ausführungsform wird die zweite Elektrode 404 mit dem Pad 412 verbunden, wodurch Spannung angelegt wird.
Wie oben beschrieben, umfasst die in dieser Ausführungsform beschriebene Beleuchtungsvorrichtung ein lichtemittierendes Element, enthaltend die erste Elektrode 401, die EL-Schicht 403 und die zweite Elektrode 404 (und die Hilfselektrode 402). Da das lichtemittierende Element ein lichtemittierendes Element ist mit hoher Emissionseffizienz, kann die Beleuchtungsvorrichtung in dieser Ausführungsform eine Beleuchtungsvorrichtung sein, welche einen niedrigen Stromverbrauch aufweist. Da das lichtemittierende Element des Weiteren ein lichtemittierendes Element mit hoher Zuverlässigkeit ist, kann die Beleuchtungsvorrichtung dieser Ausführungsform eine Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit sein.
Das lichtemittierende Element mit der obigen Struktur ist an ein Dichtungssubstrat 407 über Dichtungsmaterialien 405 und 406 befestigt und die Dichtung wird durchgeführt, wodurch die Beleuchtungsvorrichtung vervollständigt wird. Es ist möglich, nur das Dichtungsmaterial 405 oder das Dichtungsmaterial 406 zu verwenden. Zusätzlich kann das innere Dichtungsmaterial 406 mit einem Trocknungsmittel vermischt werden, wodurch Feuchtigkeit absorbiert werden kann, was die Zuverlässigkeit erhöht.
Wenn Teile des Pads 412, der ersten Elektrode 401 und der Hilfselektrode 402 an die Außenseite der Dichtungsmaterialien 405 und 406 erstreckt werden, können die ausgedehnten Teile als externe Input-Terminals dienen. Ein IC-Chip 420 befestigt über einen Umwandler oder dergleichen kann auf den externen Input-Terminals bereitgestellt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung mit niedrigem Stromverbrauch sein, da die in dieser Ausführungsform beschriebene Beleuchtungsvorrichtung das lichtemittierende Element umfasst, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist. Des Weiteren kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung mit niedriger Ansteuerspannung sein. Des Weiteren kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit sein.
Ausführungsform 5
In dieser Ausführungsform werden Beispiele elektronischer Vorrichtungen beschrieben, die jeweils das lichtemittierende Element enthalten, das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist. Das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, weist eine hohe Emissionseffizienz und verringerten Stromverbrauch auf. Als ein Ergebnis kann die elektronische Vorrichtung, die in dieser Ausführungsform beschrieben ist, jeweils einen lichtemittierenden Bereich mit verringertem Stromverbrauch aufweisen. Zusätzlich kann die elektronische Vorrichtung bei einer niedrigen Spannung betrieben werden, da das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element eine niedrige Ansteuerspannung aufweist.
Beispiele der elektronischen Vorrichtung, auf welche das obige lichtemittierende Element angewandt wird, umfassen Fernseher (auch als TV oder Fernsehempfänger bezeichnet), Monitore für Computer und dergleichen, Kameras wie Digitalkameras und Digitalvideokameras, digitale Fotorahmen, mobile Telefone (auch als Handy oder mobiles Telefon bezeichnet), portable Spielkonsolen, portable Informationsterminals, Audio-Wiedergabevorrichtungen, große Spielgeräte, wie Pachinko-Geräte oder dergleichen. Spezifische Beispiele dieser elektronischen Vorrichtungen sind nachfolgend angeführt.
9A zeigt ein Beispiel eines Fernsehers. Bei diesem Fernseher ist ein Displaybereich 7103 in einem Gehäuse 7101 integriert. Zusätzlich wird das Gehäuse 7101 von einem Ständer 7105 getragen. Bilder können auf dem Displaybereich 7103 dargestellt werden und in dem lichtemittierenden Bereich 7103 sind die lichtemittierenden Elemente, welche in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind, in einer Matrix angeordnet. Die lichtemittierenden Elemente können eine hohe Emissionseffizienz aufweisen. Des Weiteren können die lichtemittierenden Elemente bei niedriger Spannung betrieben werden. Des Weiteren können die lichtemittierenden Elemente eine lange Lebensdauer besitzen. Daher kann der Fernseher, enthaltend den Displaybereich 7103, welcher unter Verwendung der lichtemittierenden Elemente verwendet wird, ein Fernseher mit einem verringerten Stromverbrauch sein. Des Weiteren kann der Fernseher ein Fernseher mit hoher Zuverlässigkeit sein.
Der Betrieb des Fernsehers kann mit einer Bedientaste des Gehäuses 7101 oder einer getrennten Fernbedienung 7110 durchgeführt werden. Durch die Bedientasten 7109 der Fernbedienung 7110 können die Kanäle und die Lautstärke gesteuert werden und auf dem Displaybereich 7103 dargestellte Bilder können gesteuert werden. Des Weiteren kann die Fernbedienung 7110 mit einem Displaybereich 7107 bereitgestellt werden, um die von der Fernbedienung 7110 ausgegebenen Daten darzustellen.
Es sollte festgehalten werden, dass der Fernseher mit einem Receiver, einem Modem und dergleichen bereitgestellt ist. Unter Verwendung des Receivers kann die allgemeine Fernsehübertragung empfangen werden. Wenn der Fernseher des Weiteren mit einem Kommunikationsnetzwerk mit oder ohne Leitungen über das Modem verbunden ist, kann eine einseitige (von einem Sender zu einem Receiver) oder zweiseitige (zwischen einem Sender und einem Receiver oder zwischen Receivern) Informationskommunikation durchgeführt werden.
9B1 stellt einen Computer dar, welcher einen Hauptkörper 7201 umfasst, ein Gehäuse 7202, einen Displaybereich 7203, ein Keyboard 7204, einen externen Verbindungsanschluss 7205, eine Zeigevorrichtung 7206 und dergleichen. Es sollte festgehalten werden, dass dieser Computer unter Verwendung der lichtemittierenden Elemente hergestellt wird, welche in den Displaybereich 7203 in einer Matrix angeordnet sind, wobei die lichtemittierenden Elemente die gleichen wie in der Ausführungsform 2 oder 3 beschriebenen sind. Der in der 9B1 dargestellte Computer kann eine in 9B2 dargestellte Struktur aufweisen. Der in der 9B2 dargestellte Computer ist mit einem zweiten Displaybereich 7210 anstelle des Keyboards 7204 und der Zeigevorrichtung 7206 ausgebildet. Der zweite Displaybereich 7210 ist ein Touchscreen und die Eingabe kann durch Bedienung des Displays zur Eingabe auf dem zweiten Displaybereich 7210 über einen Finger oder einen entsprechenden Stift durchgeführt werden. Der zweite Displaybereich 7210 kann auch andere Bilder wiedergeben als die Eingabemaske. Der Displaybereich 7203 kann auch ein Touchscreen sein. Die Verbindung der beiden Bildschirme über ein Gelenk dient dem Schutz; z. B. kann verhindert werden, dass die Bildschirme zerbrechen oder Risse bekommen, während der Computer gelagert oder getragen wird. Die lichtemittierenden Elemente können eine hohe Emissionseffizienz aufweisen. Daher verbraucht dieser Computer mit dem Displaybereich 7203, welcher unter Verwendung der lichtemittierenden Elemente hergestellt wurde, weniger Strom.
9C zeigt eine portable Gamekonsole mit zwei Gehäusen, einem Gehäuse 7301 und einem Gehäuse 7302, welche über ein Gelenkbereich 7303 verbunden sind, so dass die portable Gamekonsole geschlossen und geöffnet werden kann. Das Gehäuse 7301 weist einen Displaybereich 7304 auf, enthaltend die lichtemittierenden Elemente, welche in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind und in einer Matrix angeordnet sind, und das Gehäuse 7302 enthält ein Displaybereich 7305. Zusätzlich enthält die portable Gamekonsole, welche in 9C dargestellt ist, einen Lautsprecherbereich 7306, ein Aufzeichnungsmediumeinführbereich 7307, eine LED-Lampe 7308, Inputmittel (eine Bedientaste 7309, ein Verbindungsterminal 7310, einen Sensor 7311 (einen Sensor mit einer Funktion die Kraft, die Verschiebung, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Rotationsfrequenz, Abstand, Licht, Flüssigkeit, Magnetismus, Temperatur, chemische Substanz, Geräusche, Zeit, Härte, elektrisches Feld, Strom, Spannung, elektrische Leistung, Strahlung, Fließrate, Feuchtigkeit, Gradient, Oszillation, Geruch oder Infrarotstrahlen zu messen) und ein Mikrofon 7312) und dergleichen. Es muss nicht darauf hingewiesen werden, dass die Struktur der portablen Gamekonsole nicht auf das obige begrenzt ist, solange der Displaybereich, welcher die lichtemittierenden Elemente, welche in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind, und in einer Matrix angeordnet sind, wenigstens für den Displaybereich 7304 oder den Displaybereich 7305 oder beide verwendet wird und die Struktur kann andere Elemente enthalten, sofern gewünscht. Die portable Gamekonsole, welche in 9C dargestellt ist, weist eine Funktion auf, ein Programm oder Werte auszulesen, welche auf einem Speichermedium gespeichert sind, um diese auf dem Displaybereich darzustellen, und eine Funktion Information mit anderen portablen Gamekonsolen durch eine drahtlose Kommunikation auszutauschen. Es sollte festgehalten werden, dass die Funktionen der portablen Gamekonsole, welche in 9C dargestellt ist, nicht darauf beschränkt sind und die portable Gamekonsole kann verschiedene Funktionen aufweisen. Da die in dem Displaybereich 7304 verwendeten lichtemittierenden Elemente eine hohe Emissionseffizienz aufweisen, kann die portable Gamekonsole, enthaltend den oben beschriebenen Displaybereich 7304 eine portable Gamekonsole mit verringertem Stromverbrauch sein. Da die lichtemittierenden Elemente, welche in dem Displaybereich 7304 verwendet werden, bei niedriger Spannung betrieben werden können, kann die portable Gamekonsole eine portable Gamekonsole mit niedriger Ansteuerspannung sein. Da die in dem Displaybereich 7304 verwendeten lichtemittierenden Elemente des Weiteren eine lange Lebensdauer aufweisen, kann die portable Gamekonsole sehr zuverlässig sein.
9D zeigt ein Beispiel eines mobilen Telefons. Das mobile Telefon ist mit einem Displaybereich 7402 versehen, welches in ein Gehäuse 7401 eingebaut ist, Bedienknöpfe 7403, einen externen Verbindungsanschluss 7404, einem Lautsprecher 7405, einem Mikrofon 7406 und dergleichen. Es sollte festgehalten werden, dass das mobile Telefon 7400 den Displaybereich 7402 aufweist, welcher die lichtemittierenden Elemente enthält, die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind, und in einer Matrix angeordnet sind. Die lichtemittierenden Elemente können eine hohe Emissionseffizienz aufweisen. Des Weiteren können die lichtemittierenden Elemente bei einer niedrigen Spannung betrieben werden. Ferner können die lichtemittierenden Elemente eine lange Lebensdauer aufweisen. Daher kann das mobile Telefon, enthaltend den Displaybereich 7402, welcher unter Verwendung der lichtemittierenden Elemente gebildet wird, ein mobiles Telefon mit verringertem Stromverbrauch sein. Des Weiteren kann das mobile Telefon ein mobiles Telefon mit niedriger Ansteuerspannung sein. Des Weiteren kann das mobile Telefon ein mobiles Telefon mit hoher Zuverlässigkeit sein.
Wenn der Displaybereich 7402 des mobilen Telefons, welches in 9D dargestellt ist, mit einem Finger oder dergleichen berührt wird, können Daten in das mobile Telefon eingegeben werden. In diesem Fall können Bedienungen, wie die Ausführung eines Anrufs oder die Erzeugung einer E-Mail, durch Berührung des Displaybereichs 7402 mit einem Finger oder dergleichen durchgeführt werden.
Es gibt hauptsächlich drei Bildschirmmodi des Displaybereichs 7402. Der erste Modus ist ein Displaymodus, welcher hauptsächlich der Wiedergabe eines Bildes dient. Der zweite Modus ist ein Eingabemodus, welcher hauptsächlich der Eingabe von Information, wie Buchstaben, dient. Der dritte Modus ist ein Display- und Eingabemodus, in welchem die zwei Modi des Displaymodus und des Eingabemodus miteinander kombiniert sind.
Zum Beispiel wird in dem Fall, dass ein Anruf durchgeführt wird oder eine E-Mail erzeugt wird, ein Buchstabe-Eingabemodus, mit welchem hauptsächlich Buchstaben eingegeben werden können, für den Displaybereich 7402 ausgewählt, so dass die Buchstaben auf einem Bildschirm wiedergegeben werden, die eingegeben werden können. In diesem Fall ist es bevorzugt, ein Keyboard oder Zahlenknöpfe auf fast dem gesamten Bildschirm des Displaybereichs 7402 darzustellen.
Wenn eine Detektionsvorrichtung, enthaltend einen Sensor zur Ermittlung von Neigung, wie ein Gyroskop oder ein Beschleunigungssensor, im inneren des mobilen Telefons bereitgestellt ist, kann die Wiedergabe auf dem Bildschirm des Displaybereichs 7402 automatisch geändert werden, indem die Orientierung des mobilen Telefons bestimmt wird (ob das mobile Telefon horizontal oder vertikal im Querformat oder Längsformat gehalten wird).
Die Bildschirmmodi werden durch Berührung des Displaybereichs 7402 oder durch Bedienung der Bedientaste 7403 des Gehäuses 7401 gewechselt. Die Bildschirmmodi können gewechselt werden abhängig von der Art der auf dem Displaybereich 7402 wiedergegebenen Bilder. Wenn z. B. ein Signal eines Bildes, welches auf dem Displaybereich wiedergegeben wird, ein Signal von Filmdaten ist, wird der Bildschirmmodus in den Displaymodus umgeschaltet. Wenn das Signal ein Text ist, wird der Bildschirmmodus in den Eingabemodus umgeschaltet.
Des Weiteren kann in Inputmodus, wenn die Eingabe durch Berühren des Displaybereichs 7402 für einen bestimmten Zeitraum nicht durchgeführt ist, während ein Signal von einem optischen Sensor in dem Displaybereich 7402 ermittelt wird, der Bildschirmmodus so gesteuert werden, dass er von dem Eingabemodus in den Displaymodus umgeschaltet wird.
Der Displaybereich 7402 kann als ein Bildsensor dienen. Zum Beispiel kann das Bild eines Handabdrucks, eines Fingerabdrucks oder dergleichen durch das Berühren des Displaybereichs 7402 mit der Handfläche oder dem Finger abgenommen werden, wodurch eine persönliche Authentifizierung durchgeführt werden kann. Indem des Weiteren Hintergrundbeleuchtung oder eine abtastende Lichtquelle bereitgestellt wird, welche ein naheinfrarotes Licht in dem Displaybereich emittiert, kann ein Bild einer Fingervene, einer Handvene oder dergleichen abgenommen werden.
Die in dieser Ausführungsform beschriebene Struktur kann mit jeder in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschriebenen Strukturen kombiniert werden, sofern geeignet.
Wie oben beschrieben, ist der Anwendungsbereich der lichtemittierenden Vorrichtung mit dem in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen lichtemittierenden Element so breit, dass die lichtemittierende Vorrichtung auf elektronische Vorrichtungen in einer Vielzahl von Gebieten angewandt werden kann. Unter Verwendung des lichtemittierenden Elementes, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, kann eine elektronische Vorrichtung mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden.
10 stellt ein Beispiel einer Flüssigkristalldisplayvorrichtung bereit, welche das lichtemittierende Element, welches in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben ist, als Hintergrundbeleuchtung verwendet. Die in 10 dargestellte Flüssigkristalldisplayvorrichtung umfasst ein Gehäuse 910, eine Flüssigkristallschicht 902, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 903 und ein Gehäuse 904. Die Flüssigkristallschicht 902 ist mit einem Treiber IC 905 verbunden. Das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element wird als Hintergrundbeleuchtungseinheit 903 verwendet, zu welcher Strom durch einen Anschluss 906 zugeführt wird.
Das in den Ausführungsformen 1 und 2 verwendete lichtemittierende Element wird als die Hintergrundbeleuchtung der Flüssigkristalldisplayvorrichtung verwendet, daher kann die Hintergrundbeleuchtung einen verringerten Stromverbrauch aufweisen. Zusätzlich ermöglicht es die Verwendung des in der Ausführungsform 2 beschriebenen lichtemittierenden Elements die Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit planarer Emission und des Weiteren eine Beleuchtungsvorrichtung mit planarer Emission mit größerer Fläche, daher kann die Hintergrundbeleuchtung eine Hintergrundbeleuchtung mit größerer Fläche sein und die Flüssigkristalldisplayvorrichtung kann eine Vorrichtung mit einer großen Fläche sein. Des Weiteren kann die lichtemittierende Vorrichtung, welche das in der Ausführungsform 2 beschriebene lichtemittierende Element verwendet, dünner als eine herkömmliche sein; daher kann auch die Displayvorrichtung dünner hergestellt werden.
11 stellt ein Beispiel dar, bei welchem das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element als Tischlampe verwendet wird, bei welcher es sich um eine Beleuchtungsvorrichtung handelt. Die Tischlampe, welche in 11 dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 2001 und eine Lichtquelle 2002 und die in der Ausführungsform 4 beschriebene lichtemittierende Vorrichtung wird als Lichtquelle 2002 verwendet.
12 zeigt ein Beispiel, bei welchem das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element als eine Innenraumbeleuchtungsvorrichtung 3001 und eine Displayvorrichtung 3002 verwendet wird. Da das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element einen verringerten Stromverbrauch aufweist, kann eine Beleuchtungsvorrichtung mit verringertem Stromverbrauch erhalten werden. Da das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element des Weiteren eine große Fläche aufweisen kann, kann das lichtemittierende Element für eine Beleuchtungsvorrichtung mit großer Fläche verwendet werden. Da das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element des Weiteren dünn ist, kann das lichtemittierende Element für eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer verringerten Dicke verwendet werden.
Das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element kann auch als Kraftfahrzeugwindschutzscheibe oder Kraftfahrzeugarmaturenbrett verwendet werden. 13 zeigt einen Modus, bei welchem die in der Ausführungsform 2 beschriebenen lichtemittierenden Elemente als Kraftfahrzeugwindschutzscheibe und Kraftfahrzeugarmaturenbrett verwendet werden. Displays 5000 bis 5005 umfassen jeweils die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen lichtemittierenden Elemente.
Das Display 5000 und das Display 5001 sind Displayvorrichtungen, welche in der Kraftfahrzeugwindschutzscheibe bereitgestellt sind, und bei welchem die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen lichtemittierenden Elemente eingebaut sind. Das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element kann in eine sogenannte durchschaubare Displayvorrichtung gebildet werden, durch welche die gegenüberliegende Seite gesehen werden kann, indem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode enthalten ist, die aus Elektroden mit lichtdurchlässigen Eigenschaften gebildet werden. Solche durchschaubaren Displayvorrichtungen können sogar in der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs bereitgestellt werden, ohne die Sicht zu behindern. Es sollte festgehalten werden, dass in dem Fall, indem ein Transistor zur Ansteuerung bereitgestellt wird, ein Transistor mit einer lichtdurchlässigen Eigenschaft, wie ein organischer Transistor unter Verwendung eines organischen Halbleitermaterials oder ein Transistor unter Verwendung eines Oxidhalbleiters vorzugsweise verwendet wird.
Das Display 5002 ist eine Displayvorrichtung, welche in einem Säulenbereich bereitgestellt ist und bei welchem die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen lichtemittierenden Elemente eingebaut sind. Das Display 5002 kann die durch den Säulenbereich behinderte Sicht kompensieren, indem ein Bild dargestellt wird, welches von einer in dem Fahrzeugkörper bereitgestellten Bildeinheit aufgenommenes Bild dargestellt wird. Ähnlich kann das in dem Armaturenbrett bereitgestellte Display 5003 eine durch den Fahrzeugkörper behinderte Sicht kompensieren, indem ein Bild dargestellt wird, welches von einer Bildeinheit aufgenommen wird, die an der Außenseite des Fahrzeugkörpers bereitgestellt ist, wodurch blinde Bereiche vermieden werden und die Sicherheit erhöht wird. Die Darstellung eines Bildes, um so einen Bereich zu kompensieren, den der Fahrer nicht sehen kann, ermöglicht es dem Fahrer, Sicherheit einfach und komfortabel zu bestätigen.
Das Display 5004 und das Display 5005 können eine Vielzahl von Arten von Information bereitstellen, wie Navigationsdaten, ein Tachometer, ein Geschwindigkeitsmesser, eine Kilometerangabe, ein Benzinmesser, eine Schaltpunktanzeige und die Einstellung der Klimaanlage. Der Inhalt oder das Layout des Displays kann frei durch einen Verwender wie geeignet geändert werden. Es sollte festgehalten werden, dass die Information auch von den Displays 5000 bis 5003 dargestellt werden kann. Die Displays 5000 bis 5005 können auch als Beleuchtungsvorrichtungen verwendet werden.
Das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element kann eine höhere Emissionseffizienz und niedrigeren Stromverbrauch aufweisen. Daher ist die Last auf die Batterie gering, auch wenn eine große Anzahl von Bildschirmen, wie die Displays 5000 is 5005 bereitgestellt werden, wodurch eine komfortable Verwendung ermöglicht wird. Aus diesem Grund kann die lichtemittierende Vorrichtung und die Beleuchtungsvorrichtung, die jeweils das in den Ausführungsformen 1 und 2 lichtemittierende Element enthalten, geeignet als eine Fahrzeuginnenbeleuchtung und als eine lichtemittierende Vorrichtung in dem Fahrzeug verwendet werden.
14A und 14B zeigen ein Beispiel eines faltbaren Tablet-Terminals. 14A zeigt das Tablet-Terminal, welches nicht gefaltet ist. Das Tablet-Terminal umfasst ein Gehäuse 9630, einen Displaybereich 9631 seinen Displaybereich 9631b, ein Displaymodusschalter 9034, einen Ein-/Aus-Schalter 9035, einen Stromsparschalter 9036, einen Verschluss 9033 und einen Bedienschalter 9038. Es sollte festgehalten werden, dass bei dem Tablet-Terminal, ein oder beide der Displaybereiche 9631a und des Displaybereichs 9631b unter Verwendung einer lichtemittierenden Vorrichtung gebildet wird bzw. ist, welche das in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebene lichtemittierende Element enthält.
Ein Teil des Displaybereichs 9631a kann ein Touchscreenbereich 9632a sein und darin können eingegeben werden, wenn eine dargestellte Bedientaste 9637 berührt wird. Obwohl nur die Hälfte des Displaybereichs 9631a eine Displayfunktion aufweist und die andere Hälfte eine Touchscreenfunktion, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Der gesamte Displaybereich 9631a kann eine Touchscreenfunktion aufweisen. Zum Beispiel kann ein Keyboard auf dem gesamten Bereich des Displaybereichs 9631a dargestellt werden, so dass der Displaybereich 9631a als ein Touchscreen verwendet wird; daher kann der Displaybereich 9631b als ein Displaybildschirm verwendet werden.
Ähnlich wie der Displaybereich 9631a kann ein Teil des Displaybereichs 9631b ein Touchscreenbereich 9632b sein. Wenn ein Schaltknopf 9639 zum Ein-/Ausblenden eines Keyboards auf dem Touchscreen mit einem Finger, einem Stylus oder dergleichen berührt wird, kann das Keyboard auf dem Displaybereich 9631b dargestellt werden.
Die Berührungseingabe kann in dem Touchscreenbereich 9632a und dem Touchscreenbereich 9632b gleichzeitig durchgeführt werden.
Der Displaymodusschalter 9034 kann das Display zwischen Vertikalansicht, Horizontalansicht und dergleichen und zwischen einem monochromen Display und Farbdisplay umschalten. Der Stromsparschalter 9036 kann die Displayhelligkeit gemäß der Menge des externen Lichtes bei der Verwendung des Tablet-Terminals, welche durch einen in das Tablet-Terminal eingebauten optischen Sensor bestimmt wird, steuern. Eine weitere Detektionsvorrichtung umfasst einen Sensor zur Ermittlung von Neigung, wie einen Gyroscop oder ein Beschleunigungssensor, kann in das Tablet-Terminal eingebaut sein, zusätzlich zu dem optischen Sensor.
Obwohl 14A ein Beispiel darstellt, bei welchem der Displaybereich 9631a und der Displaybereich 9631b die gleiche Displayfläche aufweisen, ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht auf das Beispiel beschränkt. Der Displaybereich 9631a und der Displaybereich 9631b können unterschiedliche Displayflächen und unterschiedliche Displayqualitäten aufweisen. Zum Beispiel können Bilder mit höherer Auflösung auf einem der Displaybereiche 9631a und 9631b dargestellt werden.
14B zeigt das Tablet-Terminal, welches zusammengefaltet ist. Das Tablet-Terminal in dieser Ausführungsform umfasst das Gehäuse 6930, eine Solarzelle 6933, einen Ladungs- und Entladungssteuerkreis 9634, eine Batterie 9635 und einen DC-zu-DC-Umwandler 9636. Als ein Beispiel zeigt 14B den Ladungs- und Entladungssteuerkreis 9634, einschließlich der Batterie 9635 und dem DC-zu-DC-Umwandler 9636.
Da das Tablet-Terminal faltbar ist, kann das Gehäuse 9630 geschlossen werden, wenn das Tablet-Terminal nicht verwendet wird. Als ein Ergebnis kann der Displaybereich 9631a und der Displaybereich 9631b geschützt werden, so dass ein Tablet-Terminal mit hoher Beständigkeit und hoher Zuverlässigkeit zur Langzeitverwendung bereitgestellt wird.
Das Tablet-Terminal, welches in den 14A und 14B dargestellt ist, kann andere Funktionen aufweisen, wie eine Funktion verschiedene Arten von Daten darzustellen (z. B. ein Bild, einen Film und einen Text), eine Funktion einen Kalender, ein Datum, die Uhrzeit oder dergleichen auf dem Displaybereich darzustellen, eine Funktion, die auf dem Displaybereich dargestellten Daten durch Berührung zu bedienen oder zu editieren und eine Funktion, die Verarbeitung durch verschiedene Arten von Software (Programme) zu steuern.
Die Solarzelle 9633, welche auf einer Oberfläche des Tablet-Terminals bereitgestellt ist, kann dem Touchscreen, dem Displaybereich, einem Videosignal verarbeitenden Bereich oder dergleichen Strom zuführen. Es sollte festgehalten werden, dass die Solarzelle 9633 auf einer oder beiden Oberflächen des Gehäuses 9630 bereitgestellt werden kann, so dass die Batterie 9635 effizient geladen wird.
Die Struktur und der Betrieb des Ladungs- und Entladungssteuerkreises 9634, welcher in 14B dargestellt ist, wird unter Bezugnahme auf ein Blockdiagramm in 14C erläutert. 14C zeigt die Solarzelle 9633, die Batterie 9635, den DC-zu-DC-Umwandler 9636, einen Umwandler 9638, Schalter SW1 zu SW3 und den Displaybereich 9631. Die Batterie 9635, der DC-zu-DC-Umwandler 9636, der Umwandler 9638 und die Schalter SW1 zu SW3 entsprechen dem Ladungs- und Entladungssteuerkreis 9634, welcher in der 14B dargestellt ist.
Zunächst wird ein Beispiel des Betriebs beschrieben, für den Fall, dass der Strom von der Solarzelle 9633 unter Verwendung von Außenlicht erzeugt wird. Die Spannung des durch die Solarzelle erzeugten Stroms wird durch den DC-zu-DC-Umwandler 9636 erhöht oder verringert, um so die zur Ladung der Batterie 9635 notwendige Spannung zu erzielen. Anschließend, wenn Strom von der Solarzelle 9633 für den Betrieb des Displaybereichs 9631 verwendet wird, wird der Schalter SW1 angeschaltet und die Spannung des Stroms wird von dem Umwandler 9638 angehoben oder verringert, so dass die für den Displaybereich 9631 benötigte Spannung erzielt wird. Wenn keine Bilder auf dem Displaybereich 9631 dargestellt werden, wird der Schalter SW1 abgeschaltet und der Schalter SW2 wird angeschaltet, so dass die Batterie 9635 geladen wird.
Obwohl die Solarzelle 9633 als ein Beispiel der Stromerzeugung beschrieben ist, ist die Stromerzeugung nicht darauf beschränkt und die Batterie 9635 kann durch ein anderes Stromerzeugungsmittel geladen werden, wie ein piezoelektrisches Element oder ein thermoelektrisches Umwandlungselement (Peltier-Element). Die Batterie 9635 kann durch ein kontaktloses Leistungsübertragungsmodul geladen werden, welches in der Lage ist, das Laden durch drahtlose Übertragung und Empfangen von Leistung (ohne Kontakt) durchzuführen oder durch jedes andere Ladungsmittel, welches in Kombination verwendet wird, und die Stromerzeugungsmittel müssen nicht notwendigerweise bereitgestellt werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein Tablet-Terminal mit der in den 14A bis 14C dargestellten Form beschränkt, solang der Displaybereich 9631 enthalten ist.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elementes, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschrieben ist, und deren Eigenschaften beschrieben. Die Strukturformeln der in diesem Beispiel verwendeten organischen Verbindungen sind nachfolgend dargestellt.
Chemische Formel 2
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes dieses Beispiels beschrieben.
Zunächst wurde ein Film bzw. eine Folie aus Indiumzinnoxid enthaltend Siliziumoxid (ITSO) auf einem Glassubstrat durch ein Sputterverfahren gebildet, so dass die erste Elektrode 101 gebildet wurde. Die Dicke dieser betrug 110 nm und die Elektrodenfläche 2 mm × 2 mm. Hierbei ist die erste Elektrode 101 eine Elektrode, welche als eine Anode des lichtemittierenden Elementes dient.
Nachfolgend wurde als Vorbehandlung zur Bildung des lichtemittierenden Elementes auf dem Substrat, eine UV-Ozonbehandlung für 370 Sekunden durchgeführt, nachdem eine Oberfläche des Substrates mit Wasser gewaschen wurde, und das Substrat eine Stunde bei 200°C geheizt wurde.
Danach wurde das Substrat in eine Vakuumdampfeinrichtung überführt, in der der Druck auf ca. 10^–4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumdampfeinrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170°C geheizt, und dann wurde das Substrat für ungefähr 30 Minuten abgekühlt.
Anschließend wurde das Substrat, auf welchem die erste Elektrode 101 gebildet wurde, an einem in der Vakuumaufdampfeinrichtung bereitgestellten Substrathalter derart befestigt, dass die Oberfläche auf welcher die erste Elektrode 101 gebildet wurde, nach unten gerichtet war. Der Druck in der Vakuumausdampfeinrichtung wurde auf ungefähr 10^–4 Pa verringert. Anschließend wurden auf der ersten Elektrode 101, 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II), dargestellt durch die Strukturformel (i), und Molybdän(VI)oxid durch Co-Aufdampfung durch ein Aufdampfverfahren unter Verwendung von Widerstandserwärmen abgeschieden, so dass die Lochinjektionsschicht 111 gebildet wurde. Die Dicke der Lochinjektionsschicht 111 wurde auf 33 nm eingestellt, und das Gewichtsverhältnis von DBT3P-II zu Molybdänoxid wurde auf 4:2 eingestellt. Es sollte festgehalten werden, dass das Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei welchem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus den verschiedenen Aufdampfquellen in einer Behandlungskammer aufgedampft werden.
Nachfolgend wurde ein Film aus 4-Penyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), dargestellt durch die Strukturformel (ii) mit einer Dicke von 20 nm auf der Lochinjektionsschicht 111 gebildet, um die Lochtransportschicht 112 zu bilden.
Des Weiteren wurden auf der Lochtransportschicht 112 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), welches durch die Strukturformel (iii) dargestellt wird, 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1BP), welches durch die Strukturformel (iv) dargestellt wird, und Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentanedionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)), welches durch die Strukturformel (v) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 20 nm abgeschieden, wobei ein Masseverhältnis von 2mDBTPDBq-II zu PCBA1BP und Ir(tBuppm)₂(acac) 0,8:0,2:0,05 betrug, so dass die erste lichtemittierende Schicht 113a gebildet wurde; anschließend wurden 2mDBTPDBq-II und Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)), welches durch die Strukturformel (vi) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 20 nm abgeschieden, wobei ein Masseverhältnis von 2mDBTPDBq-II zu Ir(tppr)₂(dpm) 1:0,06 betrug, so dass die zweite lichtemittierende Schicht 113b gebildet wurde. Es sollte festgehalten werden, dass 2mDBTPDBq-II, welches ein Wirtsmaterial ist, und PCBA1BP ein Exciplex bilden.
Dann wurde die Elektronentransportschicht 114 auf der lichtemittierenden Schicht 113 auf solch eine Weise gebildet, dass ein 15-nm-dicker Film aus 2mDBTPDBq-II gebildet wurde und ein 15-nm-dicker Film aus Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), welches durch die Strukturformel (vii) dargestellt wird, gebildet wurde.
Nach der Bildung der Elektronentransportschicht 114, wurde Lithiumfluorid (LiF) durch Aufdampfung mit einer Dicke von 1 nm abgeschieden, so dass eine Elektroneninjektionsschicht 115 gebildet wurde.
Zuletzt wurde Aluminium durch Aufdampfung mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden, um die zweite Elektrode 102 zu bilden, welche als eine Kathode diente. Auf diese Weise wurde ein lichtemittierendes Element 1 in diesem Beispiel hergestellt.
Es sollte festgehalten werden, dass bei den ganzen obigen Aufdampfungsschritten die Aufdampfung durch ein Widerstandsheizverfahren erfolgte.
Tabelle 1 zeigt eine Elementstruktur des wie oben beschrieben erhaltenen lichtemittierenden Elements 1.
[Tabelle 1]
Das lichtemittierende Element 1 wurde unter Verwendung eines Glassubstrats in einem Handschuhfach abgedichtet, wobei das Handschuhfach eine Stickstoffatmosphäre enthielt, um so nicht der Luft ausgesetzt zu werden (insbesondere wurde ein Dichtungsmaterial auf eine Außenkante des Elements aufgebracht wurde und eine Wärmebehandlung bei 80°C für 1 Stunde zum Zeitpunkt des Abdichtens durchgeführt wurde).
Bei dem lichtemittierenden Element 1 wurden, Ir(tBuppm)₂(acac) und Ir(tppr)₂(dpm) als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hierbei wird eine Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass λ eine Wellenlänge angibt und ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten angibt.
20A zeigt Kurven des molaren Absorptionskoeffizient des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm). Während der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) keinen auffallenden Peak in einem Bereich auf der langwelligen Seite zeigte, weist die Kurve von ε(λ)λ⁴ einen Peak enthaltend einen lokalen maximalen Wert bei 543 nm auf. Dieser Peak zeigt die Triplett-MLCT-Absorption von Ir(tppr)₂(dpm). Wenn dieser Peak eine Überlappung mit einem Emissionspeak der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da aufweist, kann die Energieübertragungseffizienz erheblich gesteigert werden.
20B zeigt das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm), welches die die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist. Aus der Kurve wird deutlich, dass ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac) deutlich mit dem Band mit Peak an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) überlappt, was angibt, dass die Kombination eine extrem effiziente Energieübertragung ermöglicht. Des Weiteren weist Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, ein Emissionspeak bei 546 nm auf, und das Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) zeigt, welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist, weist ein lokales Maximum an der langwelligen Seite bei 543 nm auf, so dass der Unterschied 3 nm beträgt. Die Wellenlängen 546 nm und 543 nm entsprechen 2,27 eV und 2,28 eV, so dass der Unterschied 0,01 eV beträgt, was weniger als 0,2 eV ist; daher legen auch die Positionen der Peaks das Auftreten von effizienter Energieübertragung nahe.
Als nächstes zeigt 21A die Kurven des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist. Während ein Peak in einem Bereich auf der langwelligen Seite eine niedrigere Intensität als ein Peak auf der kurzwelligen Seite der Kurve des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) aufweist, weist die Kurve von ε(λ)λ⁴ einen Peak mit einer hohen Intensität bei 494 nm auf. Der Peak, der diesen Peak aufweist, zeigt Triplett MLCT Absorption von Ir(tBuppm)₂(acac). Wenn dieser Peak eine Überlappung mit einem Emissionspeak eines Energiedonors aufweist, kann die Energieübertragungseffizienz deutlich erhöht werden.
Hier formen bei dem lichtemittierenden Element 1 in diesem Beispiel 2mDBTPDBq-II, welches das erste Wirtsmaterial ist, und PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung ist, den Exciplex 113Ec, und Energie wird von dem Exciplex 113Ec zu der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da übertragen. 23 zeigt die PL Spektren von 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP, und einem gemischten Film dieser (ein Masseverhältnis von 2mDBTPDBq-II zu PCBA1BP beträgt 0,8:0,2), und es wird deutlich, dass 2mDBTPDBq-II und PCBA1BP, welches die erste orgnische Verbindung ist, den Exciplex 113Ec gebildet haben. 21B zeigt ein PL-Spektrum F(λ) des Exciplex und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) phosphoreszierende Verbindung 113Da ist. Aus der Kurve wird deutlich, dass ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) des Exciplex mit dem Band mit Peak an der langwelligsten Seite von ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) überlappt, was angibt, dass die Kombination effiziente Energieübertragung ermöglicht. Des Weiteren weist das PL-Spektrum des Exciplex einen Peak bei 519 nm auf und das Spektrum, das ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, ist, weist ein lokales Maximum an der langwelligen Seite bei 494 nm auf, so dass der Unterschied 25 nm beträgt. Die Wellenlängen 519 nm und 494 nm entsprechen umgewandelt in Energie 2,39 eV und 2,51 eV, so dass der Unterschied 0,12 eV beträgt, was weniger als 0,2 eV ist; daher legen die Positionen der Peaks auch das Auftreten einer effizienten Energieübertragung nahe.
Es sollte festgehalten werden, dass wie aus 23 deutlich wird, das PL-Spektrum von 2mDBTPDBq-II, welches das erste Wirtsmaterial 113Ha ist, einen Peak bei 426 nm aufweist, welcher umgewandelt in Energie 2,91 eV entspricht. Des Weiteren weist das PL-Spektrum von PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung 113A ist, einen Peak bei 405 nm auf, welcher umgewandelt in Energie 3,06 eV entspricht. Das Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) zeigt, weist einen Peak an der langwelligen Seite bei 494 nm auf, welcher umgewandelt in Energie 2,51 eV entspricht. Daher ist der Unterschied zu 2mDBTPDBq-II, welches das erste Wirtsmaterial 113Ha ist, 0,4 eV und der Unterschied zu PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung 113A ist, 0,55 eV, der jeweils 0,2 eV überschreitet; daher wird Energie nicht sofort von 2mDBTPDBq-II oder PCBA1BP auf Ir(tBuppm)₂(acac) übertragen.
22 zeigt das PL-Spektrum F(λ) des Exciplex, das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac), ein PL-Spektrum F(λ) von Ir(tppr)₂(dpm), ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm). Man erkennt, dass Energie unter Verwendung der Überlappung zwischen dem PL-Spektrum des Exciplex und ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) (um einen Peak A) stufenweise zunächst von dem Exciplex zu Ir(tBuppm)₂(acac) übertragen wird und anschließend unter Verwendung der Überlappung zwischen dem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) (um einen Peak B) von Ir(tBuppm)₂(acac) zu Ir(tppr)₂(dpm) übertragen wird. Es sollte festgehalten werden, dass auch direkte Energieübertragung von dem Exciplex zu Ir(tppr)₂(dpm), welche die zweite phosphoreszierende Verbindung ist, möglich ist. Der Grund hierfür ist, dass wie aus 22 deutlich wird, ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) auch mit dem PL-Spektrum F(λ) des Exciplex auf einer kurzwelligeren Seite des Triplett-MLCT-Absorptionsbandes (um den Peak B) von Ir(tppr)₂(dpm) überlappt.
Die Elementeigenschaften des lichtemittierenden Elementes wurden gemessen. Es sollte testgehalten werden, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wurde (in einer auf 25°C gehaltenen Atmosphäre).
15 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften des lichtemittierenden Elementes 1. In 15 stellt die horizontale Achse die Leuchtdichte (cd/m²) dar, und die vertikale Achse gibt die Stromausbeute (cd/A) an. 16 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften. In 16 gibt die horizontale Achse die Spannung (V) an und die vertikale Achse gibt die Leuchtdichte (cd/m²) an. 17 zeigt die Leuchtdichte-externe Quanteneffizienz-Eigenschaften. In 17, stellt die horizontale Achse die Leuchtdichte (cd/m²) dar und die vertikale Achse stellt die externe Quanteneffizienz (%) dar. 18 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften. In 18, gibt die horizontale Achse die Leuchtdichte (cd/m²) und die vertikale Achse gibt die Leistungseffizienz (Im/w) dar.
Aus dem Obigen zeigte sich, dass das lichtemittierende Element 1 ausgezeichnete Elementeigenschaften aufwies. Insbesondere weist das lichtemittierende Element, wie aus den 15, 17 und 18 deutlich wird, eine extreme hohe Emissionseffizienz auf und besaß eine hohe externe Quanteneffizienz von nicht weniger als 20% ein einer praktischen Leuchtdichte von ungefähr (1000 cd/m²). Zusätzlich betrug die Stromausbeute ungefähr 60 cd/A und die Leistungseffizienz betrug ungefähr 60 Im/W, was ausgezeichnete Werte sind.
19 zeigte ein Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 1, welches erhalten wurde, wenn in dem lichtemittierenden Element 1 floss. In 19 gibt die horizontale Achse eine Wellenlänge (nm) an und die vertikale Achse gibt die Lichtemissionsintensität (willkürliche Einheit) an. 19 lässt erkennen, dass das lichtemittierende Element 1 ein Lichtemissionsspektrum zeigt, einschließlich Licht mit einer Wellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich, das von Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrirnidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentanedionato-κ²O,O')iridiurn(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)) stammt, und Licht mit einer Wellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich, das von Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)) stammt, in einer guten Ausgewogenheit.
Aus dem Obigen wird deutlich, dass das lichtemittierende Element 1, welches einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprach, eine hohe Emissionseffizienz aufwies und Licht von zwei Arten von Emissionszentrumsubstanzen in einer guten Ausgewogenheit bereitstellt.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elementes, welches einer in der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschriebenen Ausführungsform entspricht und die Eigenschaften dieser beschrieben. Die Strukturformeln der in diesem Beispiel verwendeten organischen Verbindungen sind nachfolgend dargestellt.
Chemische Formel 3
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes dieses Beispiels beschrieben.
Zunächst wurde ein Film aus Indiumzinnoxid enthaltend Siliziumoxid (ITSO) auf einem Glassubstrat durch ein Sputterverfahren gebildet, so dass die erste Elektrode 101 gebildet wurde. Die Dicke dieser betrug 110 nm und die Elektrodenfläche 2 mm × 2 mm. Hierbei ist die erste Elektrode 101 eine Elektrode, welche als eine Anode des lichtemittierenden Elementes dient.
Nachfolgend wurde als Vorbehandlung zur Bildung des lichtemittierenden Elementes auf dem Substrat, eine UV-Ozonbehandlung für 370 Sekunden durchgeführt, nachdem eine Oberfläche des Substrates mit Wasser gewaschen wurde, und das Substrat eine Stunde bei 200°C geheizt wurde.
Danach wurde das Substrat in eine Vakuumdampfeinrichtung überführt, in der der Druck auf ca. 10^–4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumdampfeinrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170°C geheizt, und dann wurde das Substrat für ungefähr 30 Minuten abgekühlt.
Anschließend wurde das Substrat, auf welchem die erste Elektrode 101 gebildet wurde, an einem in der Vakuumaufdampfeinrichtung bereitgestellten Substrathalter derart befestigt, dass die Oberfläche auf welcher die erste Elektrode 101 gebildet wurde, nach unten gerichtet war. Der Druck in der Vakuumdampfeinrichtung wurde auf ungefähr 10^–4 Pa verringert. Anschließend wurden auf der ersten Elektrode 101, 3-[4-(9-Phenanthryl)-phenyl]-9-phenyl-9H-carbazol (Abkürzung: PCPPn), dargestellt durch die Strukturformel (viii), und Molybdän(VI)oxid durch Co-Aufdampfung durch ein Aufdampfverfahren unter Verwendung von Widerstandserwärmen abgeschieden, so dass die Lochinjektionsschicht 111 gebildet wurde. Die Dicke der Lochinjektionsschicht 111 wurde auf 33,3 nm eingestellt, und das Gewichtsverhältnis von PCPPn zu Molybdänoxid wurde auf 1:0,5 eingestellt. Es sollte festgehalten werden, dass das Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei welchem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus den verschiedenen Aufdampfquellen in einer Behandlungskammer aufgedampft werden.
Nachfolgend wurde ein Film aus 4-Penyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), dargestellt durch die Strukturformel (ii) mit einer Dicke von 20 nm auf der Lochinjektionsschicht 111 gebildet, um die Lochtransportschicht 112 zu bilden.
Des Weiteren wurden auf der Lochtransportschicht 112 2-[3'-(Dibenzothiophen-4-yl)biphenyl-3-yl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTBPDBq-II), welches durch die Strukturformel (ix) dargestellt wird, 4,4'-Di(1-naphthyl)-4''-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBNBB), welches durch die Strukturformel (x) dargestellt wird, und Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)), welches durch die Strukturformel (v) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 20 nm abgeschieden, wobei das Masseverhältnis von 2mDBTBPDBq-II zu PCBNBB und Ir(tBuppm)₂(acac) 0,8:0,2:0,06, so dass die erste lichtemittierende Schicht 113a gebildet wurde; dann wurden 2mDBTBPDBq-II und Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)), welches durch die Strukturformel (vi) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 20 nm abgescheiden, wobei ein Masseverhältnis von 2mDBTBPDBq-II zu Ir(tppr)₂(dpm) 1:0,06 beträgt, so dass die zweite lichtemittierende Schicht 113b gebildet wurde. Es sollte festgehalten werden, dass 2mDBTBPDBq-II, welches ein Wirtsmaterial ist, und PCBNBB einen Exciplex bilden.
Dann wurde die Elektronentransportschicht 114 auf der lichtemittierenden Schicht 113 auf solch eine Weise gebildet, dass ein 15-nm-dicker Film aus 2mDBTPDBq-II gebildet wurde und ein 15-nm-dicker Film aus Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), welches durch die Strukturformel (vii) dargestellt wird, gebildet wurde.
Nach der Bildung der Elektronentransportschicht 114, wurde Lithiumfluorid (LiF) durch Aufdampfung mit einer Dicke von 1 nm abgeschieden, so dass eine Elektroneninjektionsschicht 115 gebildet wurde.
Zuletzt wurde Aluminium durch Aufdampfung mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden, um die zweite Elektrode 102 zu bilden, welche als eine Kathode diente. Auf diese Weise wurde ein lichtemittierendes Element 2 in diesem Beispiel hergestellt.
Es sollte festgehalten werden, dass bei den ganzen obigen Aufdampfungsschritten die Aufdampfung durch ein Widerstandsheizverfahren erfolgte.
Tabelle 2 zeigt eine Elementstruktur des wie oben beschrieben erhaltenen lichtemittierenden Elements 1.
[Tabelle 2]
Das lichtemittierende Element 2 wurde unter Verwendung eines Glassubstrats in einem Handschuhfach abgedichtet, wobei das Handschuhfach eine Stickstoffatmosphäre enthielt, um so nicht der Luft ausgesetzt zu werden (insbesondere wurde ein Dichtungsmaterial auf eine Außenkante des Elements aufgebracht wurde und eine Wärmebehandlung bei 80°C für 1 Stunde zum Zeitpunkt des Abdichtens durchgeführt wurde).
Bei dem lichtemittierenden Element 2 wurden, Ir(tBuppm)₂(acac) und Ir(tppr)₂(dpm) als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hierbei ist die Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) die gleiche wie im Fall des lichtemittierenden Elementes 1 und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Es wird auf Beschreibung in Bezug auf die 20A und 20B in Beispiel 1 Bezug genommen. Demzufolge wird davon ausgegangen, dass die Energieübertragung effizient zwischen der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da und der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db in dem lichtemittierenden Element 2 auftritt.
Die Elementeigenschaften des lichtemittierenden Elementes wurden gemessen. Es sollte testgehalten werden, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wurde (in einer auf 25°C gehaltenen Atmosphäre).
24 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften des lichtemittierenden Elementes 2. 25 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften. 26 zeigt die Leuchtdichteexterne Quanteneffizienz-Eigenschaften. 27 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften.
Aus dem obigen zeigt sich, dass das lichtemittierende Element 2 ausgezeichnete Elementeigenschaften aufweist. Wie insbesondere aus den 24, 26 und 27 deutlich wird, weist das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz und eine hohe externe Quanteneffizienz von nicht weniger als 20% bei einer ungefähr praktischen Leuchtdichte (1000 cd/m²) auf. Zusätzlich betrug die Stromausbeute ungefähr 60 cd/A und die Leistungseffizienz betrug ungefähr 60 Im/W, was ausgezeichnete Werte sind
28 zeigt ein Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 2, welches erhalten wurde, wen nein Strom von 0,1 mA durch das lichtemittierende Element 1 floss. 28 zeigt, dass das lichtemittierende Element ein Emissionsspektrum zeigt, einschließlich Licht mit einer Wellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich, welches von Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac))stammt, und Licht mit einer Wellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich, welches von Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)) stammt, in einer guten Ausgewogenheit.
Des Weiteren zeigt 29 die Ergebnisse einer Zuverlässigkeitsuntersuchung unter Bedingungen, bei denen die anfängliche Leuchtdichte von 5000 cd/m² als 100% angenommen wurde und die Stromdichte konstant war. Wie aus 29 deutlich wird, hielt das lichtemittierende Element 2, unabhängig von der Zuverlässigkeitsuntersuchung bei der anfänglichen Leuchtdichte von 5000 cd/m², 96% der anfänglichen Leuchtdichte nachdem 70 Stunden verstrichen waren, wodurch sich zeigte, dass das lichtemittierende Element hohe Zuverlässigkeit aufwies.
Aus dem Obigen wird deutlich, dass das lichtemittierende Element 2, welches einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprach, eine hohe Emissionseffizienz aufwies und Licht von zwei Arten von Emissionszentrumsubstanzen in einer guten Ausgewogenheit bereitstellt. Es wurde auch gezeigt, dass das lichtemittierende Element eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer aufweist.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elementes, welches einer in der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschriebenen Ausführungsform entspricht und die Eigenschaften dieser beschrieben. Die Strukturformeln der in diesem Beispiel verwendeten organischen Verbindungen sind nachfolgend dargestellt.
Chemische Formel 4
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes dieses Beispiels beschrieben.
Zunächst wurde ein Film aus Indiumzinnoxid enthaltend Siliziumoxid (ITSO) auf einem Glassubstrat durch ein Sputterverfahren gebildet, so dass die erste Elektrode 101 gebildet wurde. Die Dicke dieser betrug 110 nm und die Elektrodenfläche 2 mm × 2 mm. Hierbei ist die erste Elektrode 101 eine Elektrode, welche als eine Anode des lichtemittierenden Elementes dient.
Nachfolgend wurde als Vorbehandlung zur Bildung des lichtemittierenden Elementes auf dem Substrat, eine UV-Ozonbehandlung für 370 Sekunden durchgeführt, nachdem eine Oberfläche des Substrates mit Wasser gewaschen wurde, und das Substrat eine Stunde bei 200°C geheizt wurde.
Danach wurde das Substrat in eine Vakuumdampfeinrichtung überführt, in der der Druck auf ca. 10^–4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumdampfeinrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170°C geheizt, und dann wurde das Substrat für ungefähr 30 Minuten abgekühlt.
Anschließend wurde das Substrat, auf welchem die erste Elektrode 101 gebildet wurde, an einem in der Vakuumdampfeinrichtung bereitgestellten Substrathalter derart befestigt, dass die Oberfläche auf welcher die erste Elektrode 101 gebildet wurde, nach unten gerichtet war. Der Druck in der Vakuumaufdampfeinrichtung wurde auf ungefähr 10^–4 Pa verringert. Anschließend wurden auf der ersten Elektrode 101, 4,4',4''-(Benzol-1,3,5-triyl)tri(dibenzothiophen) (Abkürzung: DBT3P-II), dargestellt durch die Strukturformel (i), und Molybdän(VI)oxid durch Co-Aufdampfung durch ein Aufdampfverfahren unter Verwendung von Widerstandserwärmen abgeschieden, so dass die Lochinjektionsschicht 111 gebildet wurde. Die Dicke der Lochinjektionsschicht 111 wurde auf 40 nm eingestellt, und das Gewichtsverhältnis von DBT3P-II zu Molybdänoxid wurde auf 4:2 eingestellt. Es sollte festgehalten werden, dass das Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei welchem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus den verschiedenen Aufdampfquellen in einer Behandlungskammer aufgedampft werden.
Nachfolgend wurde ein Film aus 4,4',4''-Tri(N-carbazolyl)triphenylamin (Abkürzung: TCTA), dargestellt durch die Strukturformel (xi) mit einer Dicke von 10 nm auf der Lochinjektionsschicht 111 gebildet, um die Lochtransportschicht 112 zu bilden.
Des Weiteren wurde auf der Lochtransportschicht 112 TCTA und Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)), welches durch die Strukturformel (vi) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 10 nm abgeschieden, wobei ein Masseverhältnis von TCTA zu Bis Ir(tppr)₂(dpm) 1:0,1 betrug, so dass die zweite lichtemittierende Schicht 113b gebildet wurde; anschließend wurden 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II), welches durch die Strukturformel (iii) dargestellt wird, 4-Phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamin (Abkürzung: PCBA1BP), welches durch die Strukturformel (iv) dargestellt wurde, und Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)), welches durch die Strukturformel (v) dargestellt wird, durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 5 nm abgeschieden, wobei ein Masseverhältnis von 2mDBTPDBq-II zu PCBA1BP und Ir(tBuppm)₂(acac) 0,8:0,2:0,05 betrug, so dass die erste lichtemittierende Schicht 113a gebildet wurde. Es sollte festgehalten werden, dass 2mDBTPDBq-II, welches ein Wirtsmaterial ist, und PCBA1BP ein Exciplex bilden.
Dann wurde die Elektronentransportschicht 114 auf der lichtemittierenden Schicht 113 auf solch eine Weise gebildet, dass 2mDBTPDBq-II und Ir(tBuppm)₂(acac) durch Co-Aufdampfung mit einer Dicke von 20 nm abgeschieden wurden, wobei ein Masseverhältnis 2mDBTPDBq-II zuIr(tBuppm)₂(acac) 1:0,05 betrug, ein 10-nm.dicker Film aus 2mDBTPDBq-II gebildet wurde, und ein 20-nm-dicker Film aus Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), welches durch die Strukturformel (vii) dargestellt wird, gebildet wurde.
Nach der Bildung der Elektronentransportschicht 114, wurde Lithiumfluorid (LiF) durch Aufdampfung mit einer Dicke von 1 nm abgeschieden, so dass eine Elektroneninjektionsschicht 115 gebildet wurde.
Zuletzt wurde Aluminium durch Aufdampfung mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden, um die zweite Elektrode 102 zu bilden, welche als eine Kathode diente. Auf diese Weise wurde ein lichtemittierendes Element 3 in diesem Beispiel hergestellt.
Es sollte festgehalten werden, dass bei den ganzen obigen Aufdampfungsschritten die Aufdampfung durch ein Widerstandsheizverfahren erfolgte.
Tabelle 3 zeigt eine Elementstruktur des wie oben beschrieben erhaltenen lichtemittierenden Elements 3. Die Materialien der Lochtransportschicht und das zweite Wirtsmaterial des lichtemittierenden Elementes 3 unterscheiden sich deutlich von denen des lichtemittierenden Elementes 1 und des lichtemittierenden Elementes 2. Zusätzlich gibt es auch grosse Unterschiede der positionen dere erstern und zweiten lichtemittierenden Schichten inn bezug auf die Elektrode und die Struktur der Elektronentransportschicht.
[Tabelle 3]
Das lichtemittierende Element 3 wurde unter Verwendung eines Glassubstrats in einem Handschuhfach abgedichtet, wobei das Handschuhfach eine Stickstoffatmosphäre enthielt, um so nicht der Luft ausgesetzt zu werden (insbesondere wurde ein Dichtungsmaterial auf eine Außenkante des Elements aufgebracht wurde und eine Wärmebehandlung bei 80°C für 1 Stunde zum Zeitpunkt des Abdichtens durchgeführt wurde).
Bei dem lichtemittierenden Element 3 wurden wie bei dem lichtemittierenden Element 1, Ir(tBuppm)₂(acac) und Ir(tppr)₂(dpm) als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hierbei ist die Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) die gleiche wie im Fall des lichtemittierenden Elementes 1 und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Es wird auf Beschreibung in Bezug auf die 20A und 20B in Beispiel 1 Bezug genommen. Demzufolge wird davon ausgegangen, dass die Energieübertragung effizient zwischen der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da und der zweiten phosphoreszierenden Verbindung 113Db in dem lichtemittierenden Element 3 auftritt.
Die Elementeigenschaften des lichtemittierenden Elementes wurden gemessen. Es sollte festgehalten werden, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wurde (in einer auf 25°C gehaltenen Atmosphäre).
30 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften des lichtemittierenden Elementes 3. 31 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften. 32 zeigt die Leuchtdichteexterne Quanteneffizienz-Eigenschaften. 33 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften.
Aus dem Obigen zeigt sich, dass das lichtemittierende Element 3 ausgezeichnete Elementeigenschaften aufweist. Wie insbesondere aus den 30, 32 und 237 deutlich wird, weist das lichtemittierende Element eine hohe Emissionseffizienz und eine hohe externe Quanteneffizienz von nicht weniger als 20% bei einer ungefähr praktischen Leuchtdichte (1000 cd/m²) auf. Zusätzlich betrug die Stromausbeute ungefähr 60 cd/A und die Leistungseffizienz betrug ungefähr 60 Im/W, was ausgezeichnete Werte sind
34 zeigt ein Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 3, welches erhalten wurde, wen nein Strom von 0,1 mA durch das lichtemittierende Element 3 floss. 34 zeigt, dass das lichtemittierende Element ein Emissionsspektrum zeigt, einschließlich Licht mit einer Wellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich, welches von Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac))stammt, und Licht mit einer Wellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich, welches von Bis(2,3,5-triphenylpyrazinato)(dipivaloylmethanato)iridium(III) (Abkürzung: Ir(tppr)₂(dpm)) stammt, in einer guten Ausgewogenheit.
Aus dem Obigen wird deutlich, dass das lichtemittierende Element 3, welches einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprach, eine hohe Emissionseffizienz aufwies und Licht von zwei Arten von Emissionszentrumsubstanzen in einer guten Ausgewogenheit bereitstellt, obwohl sich das Wirtsmaterial von dem in dem lichtemittierenden Elementen 1 und 2 verwendeten unterschied.
Beispiel 4
In diesem Beispiel wurde ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Elementes, welches einer in der Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 beschrieben Ausführungsform entspricht, und dessen Eigenschaften beschrieben. Die Strukturformeln der in diesem Beispiel verwendeten organischen Verbindungen, sind nachfolgend dargestellt.
Chemische Formel 5
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Elementes (ein lichtemittierendes Element 4 und ein lichtemittierendes Element 5) dieses Beispiels beschrieben.
Zunächst wurde ein Film aus Indiumzinnoxid enthaltend Siliziumoxid (ITSO) auf einem Glassubstrat durch ein Sputterverfahren gebildet, so dass die erste Elektrode 101 gebildet wurde. Die Dicke dieser betrug 110 nm und die Elektrodenfläche 2 mm × 2 mm. Hierbei ist die erste Elektrode 101 eine Elektrode, welche als eine Anode des lichtemittierenden Elementes dient.
Nachfolgend wurde als Vorbehandlung zur Bildung des lichtemittierenden Elementes auf dem Substrat, eine UV-Ozonbehandlung für 370 Sekunden durchgeführt, nachdem eine Oberfläche des Substrates mit Wasser gewaschen wurde, und das Substrat eine Stunde bei 200°C geheizt wurde.
Danach wurde das Substrat in eine Vakuumdampfeinrichtung überführt, in der der Druck auf ca. 10^–4 Pa verringert worden war, und in einer Heizkammer der Vakuumdampfeinrichtung 30 Minuten lang im Vakuum bei 170°C geheizt, und dann wurde das Substrat für ungefähr 30 Minuten abgekühlt.
Anschließend wurde das Substrat, auf welchem die erste Elektrode 101 gebildet wurde, an einem in der Vakuumdampfeinrichtung bereitgestellten Substrathalter derart befestigt, dass die Oberfläche auf welcher die erste Elektrode 101 gebildet wurde, nach unten gerichtet war. Der Druck in der Vakuumausdampfeinrichtung wurde auf ungefähr 10^–4 Pa verringert. Anschließend wurden auf der ersten Elektrode 101, 4-Phenyl-4'-(9-phenylfluoren-9-yl)triphenylamin (Abkürzung: BPAFLP), dargestellt durch die Strukturformel (ii), und Molybdän(VI)oxid durch Co-Aufdampfung durch ein Aufdampfverfahren unter Verwendung von Widerstandserwärmen abgeschieden, so dass die Lochinjektionsschicht 111 gebildet wurde. Die Dicke der Lochinjektionsschicht 111 wurde auf 33,3 nm eingestellt, und das Gewichtsverhältnis von BPAFLP zu Molybdänoxid wurde auf 1:0,5 eingestellt. Es sollte festgehalten werden, dass das Co-Aufdampfverfahren ein Aufdampfverfahren ist, bei welchem eine Vielzahl von verschiedenen Substanzen gleichzeitig aus den verschiedenen Aufdampfquellen in einer Behandlungskammer aufgedampft werden.
Nachfolgend wurde ein Film BPAFLP mit einer Dicke von 20 nm auf der Lochinjektionsschicht 111 gebildet, um die Lochtransportschicht 112 zu bilden.
Des Weiteren wurde auf der Lochtransportschicht 112 2-[3-(Dibenzothiophen-4-yl)phenyl]dibenzo[f,h]chinoxalin (Abkürzung: 2mDBTPDBq-II) represented by Structural Formel (iii), 4-phenyl-4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)triphenylamine (Abkürzung: PCBA1BP) represented by Structural Formel (iv), and bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentanedionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: Ir(tBuppm)₂(acac)) represented by Structural Formel (v) were deposited by co-evaporation to a thickness of 20 nm with a mass ratio of 2mDBTPDBq-II to PCBA1BP and Ir(tBuppm)₂(acac) being 0.8:0.2:0.06, so that the first light-emitting layer 113a was formed; then, 2mDBTPDBq-II and bis{4,6-dimethyl-2-[3-(3,5-dimethylphenyl)-5-phenyl-2-pyrazinyl-κN]phenyl-κC}(2,6-dimethyl-3,5-heptanedionatoκ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]) represented by Structural Formel (xii) were deposited by co-evaporation to a thickness of 20 nm with a mass ratio of 2mDBTPDBq-II to [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] being 1:0.06, so that the second light-emitting layer 113b was formed.
Es sollte festgehalten werden, dass 2mDBTPDBq-II, which is a host material, and PCBA1BP form an Exciplex.
Dann wurde die Elektronentransportschicht 114 auf der lichtemittierenden Schicht 113 auf solch eine Weise gebildet, dass ein 15-nm-dicker Film aus 2mDBTPDBq-II gebildet wurde und ein 15-nm-dicker Film aus Bathophenanthrolin (Abkürzung: BPhen), welches durch die Strukturformel (vii) dargestellt wird, gebildet wurde.
Nach der Bildung der Elektronentransportschicht 114, wurde Lithiumfluorid (LiF) durch Aufdampfung mit einer Dicke von 1 nm abgeschieden, so dass eine Elektroneninjektionsschicht 115 gebildet wurde.
Zuletzt wurde Aluminium durch Aufdampfung mit einer Dicke von 200 nm abgeschieden, um die zweite Elektrode 102 zu bilden, welche als eine Kathode diente. Auf diese Weise wurde ein lichtemittierendes Element 4 in diesem Beispiel hergestellt.
Das lichtemittierende Element 5 wurde auf die gleiche Weise wie das lichtmittierende Element 4 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die erste lichtemittierende Schicht anstelle von [Ir(tBuppm)₂(acac)] Tris[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC]iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)₃)]), welches durch die Strukturformel (xiii) dargestellt wird, verwendet wurde.
Es sollte festgehalten werden, dass bei den ganzen obigen Aufdampfungsschritten die Aufdampfung durch ein Widerstandsheizverfahren erfolgte.
Tabellen 4 und 5 zeigt Elementstrukturen der wie oben beschrieben erhaltenen lichtemittierenden Elemente 4 und 5.
[Tabelle 4]
[Tabelle 5]
Die lichtemittierenden Elemente 4 und 5 wurden unter Verwendung eines Glassubstrats in einem Handschuhfach abgedichtet, wobei das Handschuhfach eine Stickstoffatmosphäre enthielt, um so nicht der Luft ausgesetzt zu werden (insbesondere wurde ein Dichtungsmaterial auf eine Außenkante des Elements aufgebracht wurde und eine Wärmebehandlung bei 80°C für 1 Stunde zum Zeitpunkt des Abdichtens durchgeführt wurde).
Bei dem lichtemittierenden Element 4 wurden, Ir(tBuppm)₂(acac) und (Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hierbei wird eine Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von (Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass λ eine Wellenlänge angibt und ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten angibt.
45A zeigt Kurven des molaren Absorptionskoeffizient des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Während der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) keinen auffallenden Peak in einem Bereich auf der langwelligen Seite zeigte, weist die Kurve von ε(λ)λ⁴ einen Peak enthaltend einen lokalen maximalen Wert bei 509 nm und Schultern bei ungefähr 550 nm und 505 nm auf. nm auf. Dieser Peak zeigt die Triplett-MLCT-Absorption von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Wenn dieser Peak eine Überlappung mit einem Emissionspeak der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da aufweist, kann die Energieübertragungseffizienz erheblich gesteigert werden.
45B zeigt das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da in dem lichtemittierenden Element 4 ist, und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm), welches die die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist. Aus der Kurve wird deutlich, dass ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac) deutlich mit dem Band mit Peak an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) überlappt, was angibt, dass die Kombination eine extrem effiziente Energieübertragung ermöglicht. Des Weiteren weist Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, ein Emissionspeak bei 546 nm auf, und das Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von Ir(tppr)₂(dpm) zeigt, welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist, weist ein lokales Maximum an der langwelligen Seite bei 543 nm auf, so dass der Unterschied 3 nm beträgt. Die Wellenlängen 546 nm und 543 nm entsprechen 2,27 eV und 2,28 eV, so dass der Unterschied 0,01 eV beträgt, was weniger als 0,2 eV ist; daher legen auch die Positionen der Peaks das Auftreten von effizienter Energieübertragung nahe.
Bei dem lichtemittierenden Element 4 wurden Ir(tBuppm)₂(acac) und [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hier wird eine Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass λ eine Wellenlänge angibt und ε(λ) gibt einen molaren Absortionskoeffizient an.
45A zeigt Kurven des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db in dem lichtemittierenden Element 4 ist. Während der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) keinen deutlichen peak in einem Bereich auf einer langwelligen Seite aufweist, weist die Kurve von ε(λ)λ⁴ einen Peak enthaltend einen lokalen Maximalwert bei 509 nm und Schultern bei ungefähr 550 nm und 605 nm auf. Dieser Peak zeigt Triplett-MLCT-Absorption von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Wenn dieser Peak mit einem Emissionspeak der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da überlappt, kann die Energieübertragungseffizienz deutlich erhöht werden.
45B zeigt das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da in dem lichtemittierenden Element 4 ist, und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist. Wie aus der Kurve deutlich wird, überlappt ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac) deutlich mit dem Band mit Peak an der langwelligen Seite von (λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], was anzeigt, dass die Kombination eine extreme wirksame Energieübertragung ermöglicht. Des Weiteren weist Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, einen Emissionpeak bei 546 nm auf, und das Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] zeigt, das die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist, weist ein lokales Maximum an einer langwelligen Seite bei 509 nm auf, so dass der Unterschied 37 nm beträgt. Die Wellenlängen 546 nm und 509 nm entsprechen 2,27 eV und 2,44 eV, so dass der Unterschied 0,17 eV beträgt, was weniger als 0,2 eV ist; daher geben die Positionen der Peaks auch das Auftreten von effizienter Energieübertragung an. Es sollte festgehalten werden, dass obwohl der Peak an der langwelligen Seite (Peak C) in dem ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] zeigenden Spektrum kaum mit dem Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac) überlappt, das den Peak C enthaltende Band in dem Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] aufweist, eine breite Form auf der langwelligen Seite aufweist, und das Spektrum weist auf der langwelligeren Seite eine deutliche Überlappung mit dem Emissionsspektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac) auf. Demzufolge wird eine effiziente Energieübertragung erzielt.
Bei dem lichtemittierenden Element 4 bilden 2mDBTPDBq-II, welches das erste Wirtsmaterial ist, und PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung ist, ein Exciplex, so dass Energie effizient auf Ir(tBuppm)₂(acac), welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, übertragen. Die Beziehung ist der des lichtemittierenden Elementes 1 ähnlich und wurde im Detail in Beispiel 1 beschrieben, so dass die Beschreibung nicht wiederholt wird. Es wird auf die entsprechende Beschreibung in Beispiel 1 Bezug genommen.
46 zeigt das PL-Spektrum F(λ) des Exciplex, das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₂(acac), ein PL-Spektrum F(λ) von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac), und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Es wird deutlich, dass die Energie stufenweise von dem Exciplex auf Ir(tBuppm)₂(acac) übertragen wird, indem die Überlappung zwischen dem PL-Spektrum des Exciplex und ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₂(acac) (um den Peak A) verwendet wird, und dann von Ir(tBuppm)₂(acac) auf [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], indem die Überlappung zwischen dem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₂(acac) und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] (ungefähr ein Bereich von dem Peak C bis 650 nm) verwendet wird. Es sollte festgehalten werden, dass auch direkte Energieübertragung von dem Exciplex zu [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung ist, auch möglich ist. Der Grund hierfür ist, dass wie aus 46 deutlich wird, ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] auch mit dem PL-Spektrum F(λ) des Exciplex in dem Triplett-MLCT-Absorptionsband (um den Peak C) von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] überlappt.
Bei dem lichtemittierenden Element 5 wurden Ir(tBuppm)₃ und [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] als die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da und die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db verwendet. Hier wird eine Beziehung zwischen einem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₃ und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] beschrieben. Es sollte festgehalten werden, dass λ eine Wellenlänge angibt und ε(λ) gibt einen molaren Absortionskoeffizient an.
47A zeigt Kurven des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db in dem lichtemittierenden Element 5 ist. Während der molare Absorptionskoeffizient ε(λ) keinen deutlichen Peak in einem Bereich auf der langwelligeren Seite aufweist, weist die Kurve von ε(λ)λ⁴ einen Peak enthaltend einen lokalen Maximalwert bei 509 nm und Schultern bei ungefähr 550 nm und 605 nm auf. Dieser Peak zeigt Triplet-MLCT-Absorption von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Wenn dieser Peak eine Überlappung mit einem Emissionspeak der ersten phosphoreszierenden Verbindung 113Da aufweist, die Energieübertragungseffizienz deutlich erhöht warden kann.
47B zeigt das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₃, welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da in dem lichtemittierenden Element 5 ist, und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist. Aus der Kurve wird deutlich, dass ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) von Ir(tBuppm)₃ deutlich mit dem Band mit dem Peak an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] überlappt, was zeigt, dass die Kombination eine extrem effiziente Energieübertragung ermöglicht. Des Weiteren weist Ir(tBuppm)₃, welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist, einen Emissionspeak bei 540 nm auf, und das Spektrum, welches ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welches die zweite phosphoreszierende Verbindung 113Db ist, weist ein lokales Maxim der langwelligen Seite bei 509 nm auf, so dass der Unterschied 31 nm beträgt. Die Wellenlängen 540 nm und 509 nm entsprechen 2,30 eV und 2,44 eV, so dass der Unterschied 0,14 eV beträgt, was weniger als 0,2 eV ist; daher legen die Positionen der Peaks auch nahe, dass effiziente Energieübertragung auftritt. Es sollte festgehalten werden, dass obwohl das lokale Maximum der langwelligen Seite (Peak C) in dem Spektrum, das ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] zeigt, kaum mit dem Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₃ überlappt, das Band enthaltend den Peak C in dem Spektrum, das ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] zeigt, eine breite Form auf der langwelligen Seite aufweist, und dass das Spektrum auf der langwelligen Seite eine große Überlappung mit dem Emissionsspektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₃ aufweist. Demzufolge wird extrem effiziente Energieübertragung erzielt.
48A zeigt die Kurven des molaren Absorptionskoeffizienten ε(λ) und ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₃, welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da in dem lichtemittierenden Element 5 ist. Die Kurve von ε(λ)λ⁴ weist Peaks mit hohen Intensitäten bei 409 nm und 465 nm auf und einen Peak enthaltend eine Schulter bei 494 nm. Dieser Peak zeigt Triplett-MLCT-Absorption von Ir(tBuppm)₃. Wenn dieser Peak eine Überlappung mit einem Peak eines Energiedonors aufweist, kann eine Energieübertragungseffizienz deutlich erhöht werden.
Hier bilden bei dem lichtemittierenden Element 5 in diesem Beispiel 2mDBTPDBq-II, welches das erste Wirtsmaterial ist, und PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung ist, den Exciplex 113Ec, und Energie wird voyn dem Exciplex 113Ec auf die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da übertragen. 23 zeigt PL Spektren von 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP und einem gemischten Film dieser (ein Masseverhältnis von 2mDBTPDBq-II zu PCBA1BP beträgt 0,8:0,2), und es wird deutlich, dass 2mDBTPDBq-II und PCBA1BP, welches die erste organische Verbindung ist, den Exciplex 113Ec bilden. 48B zeigt ein PL-Spektrum F(λ) des Exciplex und die Kurve von ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₃, welches die erste phosphoreszierende Verbindung 113Da ist. Aus der Kurve zeigt sich, das ein Teil eines Wellenlängenbereichs bei welchem ein Band mit einem Peak des PL-Spektrums F(λ) des Exciplex die Hälfte der Intensität des Peaks aufweist, der einen Teil des Wellenlängenbereichs überlappt, bei welchem ein Band mit Peak an der langwelligen Seite von ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₃ die Hälfte der Intensität des Peaks aufweist, was zeigt, dass die Kombination eine effiziente Energieübertragung ermöglicht.
49 zeigt das PL-Spektrum F(λ) des Exciplex, das PL-Spektrum F(λ) von Ir(tBuppm)₃, ein PL-Spektrum F(λ) von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₃, und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]. Es wird deutlich, dass die Energie stufenweise zunächst von dem Exciplex auf Ir(tBuppm)₃ übertragen wird, indem die Überlappung zwischen dem PL-Spektrum des Exciplex und ε(λ)λ⁴ von Ir(tBuppm)₃ (um den Peak A herum) verwendet wird, und dann von Ir(tBuppm)₃ auf [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], indem die Überlappung zwischen dem PL-Spektrum von Ir(tBuppm)₃ und ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] (ein Bereich von dem Peak C bis 650 nm) verwendet wird. Es sollte festgehalten werden, dass auch direkte Energieübertragung von dem Exciplex auf [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)], welche die zweite phosphoreszierende Verbindung ist, möglich ist. Der Grund für dieses ist, wie aus der 49 deutlich wird, ε(λ)λ⁴ von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] auch mit dem PL-Spektrum F(λ) des Exciplex in dem Triplett-MLCT-Absorptionsband (um den Peak C) von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] überlappt.
Die Elementeigenschaften des lichtemittierenden Elementes wurden gemessen. Es sollte festgehalten werden, dass die Messung bei Raumtemperatur durchgeführt wurde (in einer auf 25°C gehaltenen Atmosphäre).
35 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften des lichtemittierenden Elementes 4. 36 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften. 37 zeigt die Leuchtdichteexterne Quanteneffizienz-Eigenschaften. 38 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften.
Aus dem Obigen zeigte sich, dass das lichtemittierende Element 4 ausgezeichnete Elementeigenschaften aufwies. Insbesondere wird aus 35, 37 und 38 deutlich, dass das lichtemittierende Element extreme hohe Emissionseffizienz aufweist und eine hohe externe Quanteneffizienz von nicht weniger als 20% bei einer praktischen Leuchtdichte (1000 cd/m²) aufweist. Zusätzlich betrug die Stromausbeute ungefähr 50 cd/A und die Leitungseffizienz betrug ungefähr 50 Im/W, was ausgezeichnete Werte waren.
39 zeigt ein Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 4, welches erhalten wurde, wenn ein Strom von 0.1 mA durch das lichtemittierende Element floss. In 39, gibt die horizontale Achse eine Wellenlänge (nm) und die vertikale Achse eine Lichtemissionsintensität (willkürliche Einheit) an. 39 gibt an, dass das lichtemittierende Element 4 ein Emissionsspektrum zeigt, einschließlich Licht mit einer Wellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich, welches von [Ir(tBuppm)₂(acac)] stammt, und Licht mit einer Wellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich, welches von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] stammt, in einer guten Ausgewogenheit.
40 zeigt die Leuchtdichte-Stromausbeute-Eigenschaften des lichtemittierenden Elementes 5. 41 zeigt die Spannungs-Leuchtdichte-Eigenschaften. 42 zeigt die Leuchtdichteexterne Quanteneffizienz-Eigenschaften. 438 zeigt die Leuchtdichte-Leistungseffizienz-Eigenschaften.
Aus dem Obigen zeigte sich, dass das lichtemittierende Element 5 ausgezeichnete Elementeigenschaften aufwies. Insbesondere wird aus 40, 42 und 43 deutlich, dass das lichtemittierende Element extreme hohe Emissionseffizienz aufweist und eine hohe externe Quanteneffizienz von nicht weniger als 25% bei einer praktischen Leuchtdichte (1000 cd/m²) aufweist. Zusätzlich betrug die Stromausbeute ungefähr 65 cd/A und die Leitungseffizienz betrug ungefähr 70 Im/W, was ausgezeichnete Werte waren.
44 zeigt ein Emissionsspektrum des lichtemittierenden Elementes 5, welches erhalten wurde, wenn ein Strom von 0.1 mA durch das lichtemittierende Element 5 floss. In 44, gibt die horizontale Achse eine Wellenlänge (nm) und die vertikale Achse eine Lichtemissionsintensität (willkürliche Einheit) an. 44 gibt an, dass das lichtemittierende Element 5 ein Emissionsspektrum zeigt, einschließlich Licht mit einer Wellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich, welches von [Ir(tBuppm)₂(acac)] stammt, und Licht mit einer Wellenlänge in einem roten Wellenlängenbereich, welches von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] stammt, in einer guten Ausgewogenheit.
Aus dem Obigen wird deutlich, dass das die lichtemittierenden Elemente 4 und 5, welche jeweils einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprach, eine hohe Emissionseffizienz aufwies und Licht von zwei Arten von Emissionszentrumsubstanzen in einer guten Ausgewogenheit bereitstellten.
Referenzbeispiel 1
Eine Herstellung des organometallischen Komplexes Bis[2-(6-tert-butyl-4-pyrimidinyl-κN3)phenyl-κC](2,4-pentandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)₂(acac)]) wird beschrieben, welcher in der obigen Ausführungsform verwendet wird. Die Struktur von [Ir(tBuppm)₂(acac)] wird nachfolgend dargestellt.
(Chemische Formel 6)
〈Schritt 1: Herstellung von 4-tert-Butyl-6-phenylpyrimidin (Abkürzung: HtBuppm)〈
Zunächst wurden 22,5 g 4,4-Dimethyl-1-phenylpentan-1,3-dion und 50 g Formamid in einen Rundkolben gegeben, der mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, und die Luft in dem kolben wurde durch Stickstoff ersetzt. Dieser Reaktionsbehälter wurde erwärmt, so dass die reagierte Lösung für 5 Stunden refluxiert wurde. Anschließend wurde diese Lösung in eine wässrige Natriumhydroxidlösung geschüttet und eine organische Schicht wurde mit Dichlormethan extrahiert. Die erhaltene organische Schicht wurde mit Wasser und einer gesättigten Salzlösung gewaschen und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Die Lösung wurde nach dem Trocknen gefiltert. Das Lösungsmittel dieser Lösung wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand durch Kieselgel-Säulenchromatografie unter Verwendung von Hexan und Ethylacetat als Fließmittel in einem Volumenverhältnis von 10:1 gereinigt, so dass ein Pyrimidinderivativ HtBuppm (farblose ölige Substanz, Ausbeute 14%) erhalten wurde. Ein Syntheseschema des Schritts 1 ist nachfolgend dargestellt.
(Chemische Formel 7)
〈Schritt 2: Herstellung von Di-μ-chlor-bis[bis(6-tert-butyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III)] (Abkürzung: [Ir(tBuppm)₂Cl]₂)〉
Nachfolgend wurden 15 ml 2-Ethoxyethanol, 5 ml Wasser, 1,49 g HtBuppm, welches in Schritt 1 erhalten wurde, und 1,04 g Iridiumchloridhydrat (IrCl₃·H₂O) in einen Rundkolben, welcher mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, eingeführt und die Luft in dem Kolben wurde durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) für eine Stunde durchgeführt, um eine Reaktion zu erzielen. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde abgenutscht und mit Ethanol gewaschen, um einen dinuklearen Komplex [Ir(tBuppm)₂Cl]₂ (gelbgrünes Pulver, Ausbeute 73%) zu erhalten. Ein Syntheseschema von Schritt 2 ist nachfolgend dargestellt.
(Chemical Formel 8)
〈(Schritt 3: Herstellung von (Acetylacetonato)bis(6-tertbutyl-4-phenylpyrimidinato)iridium(III) (Abkürzung: [Ir(tBuppm)₂(acac)])〉
Des Weiteren wurden 40 ml 2-Ethoxyethanol, 1,61 g des dinuklearen Komplexes [Ir(tBuppm)₂Cl]₂, welcher in Schritt 2 erhalten wurde, 0,36 g Acetylaceton und 1,27 g Natriumcarbonat in einen Rundkolben, der mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, eingeführt und die Luft in dem Kolben durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (für 60 Minuten durchgeführt, um eine Reaktion zu erzielen. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde mit Ethanol abgenutscht und mit Wasser und Ethanol gewaschen. Dieser Feststoff wurde mit Dichlormethan aufgelöst und die Mischung wurde durch ein Filterhilfsmittel filtriert, bei welchem Celite (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Katalog Nr. 531-16855), Aluminiumoxid und Celite in dieser Reihenfolge aufeinander gestapelt waren. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Feststoff wurde mit einem gemischten Lösungsmittel aus Dichlormethan und Hexan rekristallisiert, so dass die gewünschte Substanz als gelbes Pulver (Ausbeute 68%) erhalten wurde. Ein Syntheseschema von Schritt 3 ist nachfolgend dargestellt.
(Chemische Formel 9)
Ein Analyseergebnis durch Kernspinresonanzspektroskopie (¹H NMR) des in Schritt 3 erhaltenen gelben Pulvers ist nachfolgend beschrieben. Das Ergebnis zeigte, dass der organometallische Komplex Ir(tBuppm)₂(acac) erhalten wurde.
¹H NMR. δ (CDCl₃): 1,50 (s, 18H), 1,79 (s, 6H), 5,26 (s, 1H), 6,33 (d, 2H), 6,77 (t, 2H), 6,85 (t, 2H), 7,70 (d, 2H), 7,76 (s, 2H), 9,02 (s, 2H).
Referenzbeispiel 2
In diesem Referenzbeispiel wird eine Herstellung von Bis{4,6-dimethyl-2-[3-(3,5-dimethylphenyl)-5-phenyl-2-pyrazinyl-κN]phenyl-κC}(2,6-dimethyl-3,5-heptandionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)]), der in dem organometallischen diesem Beispiel verwendete Iridiumkomplex, beschrieben. Die Struktur von [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] (Abkürzung), ist nachfolgend dargestellt.
(Chemical Formel 10)
〈Schritt 1: Herstellung von 2,3-Bis(3,5-dimethylphenyl)pyrazin (Abkürzung: Hdmdppr)〉
Zunächst wurden 5,00 g 2,3-Dichlorpyrazin, 10,23 g 3,5-Dimethylphenylboronsäure, 7,19 g Natriumcarbonat, 0,29 g Bis(triphenylphosphine)palladium(II)dichlorid (Abkürzung: Pd(PPh₃)₂Cl₂), 20 ml Wasser und 20 ml Acetonitril in einen Rundkolben eingeführt, welcher mit einem Refluxrohr ausgestattet war, und die Luft in dem Kolben wurde durch Stickstoff ersetzt. Dieser Reaktionsbehälter wurde einer Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) für 60 Minuten unterworfen, um erwärmt zu werden. Des Weiteren wurden 2,55 g 3,5-Dimethylphenylboronsäure, 1,80 g Natriumcarbonat, 0,070 g Pd(PPh₃)₂Cl₂, 5 ml Wasser und 5 ml Acetonitril und Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) wurde erneut für 60 Minuten zur Erwärmung durchgeführt.
Anschließend wurde zu dieser Lösung Wasser zugegeben und die organische Schicht wurde mit Dichloromethan extrahiert. Die erhaltene organische Schicht wurde mit einer gesättigten wässrigen Natriumhydrogenlösung, Wasser und einer gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen und wurde mit Magnesiumsulfat getrocknet. Nach dem Trocknen wurde die Lösung filtriert. Das Lösungmittel der Lösung wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde durch Flash-Säulenchromatographie unter Verwendung von Hexan und Ethylacetat als ein Fließmittel in einem Verhältnis von 5:1 gereinigt. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde durch Flash-Säulenchromatographie unter Verwendung von Dichlormethan und Ethylacetat als ein Fließmittel in einem Volumenverhältnis von 10:1 gereinigt, so dass Hdmdppr (Abkürzung), welches das herzustellende Pyrazinderivativ war, als ein weißes Pulver mit einer Ausbeute von 44% erhalten wurde. Es sollte festgehalten werden, dass die Bestrahlung mit Mikrowellen unter Verwendung eines Mikrowellensystems (Discover, hergestellt von CEM Corporation) durchgeführt wurde. Ein Syntheseschema von Schritt 1 ist in (a-1) dargestellt.
(Chemische Formel 11)
〈Schritt 2: Herstellung von 2,3-Bis(3,5-dimethylphenyl)-5-phenylpyrazin (Abkürzung: Hdmdppr-P)〉
Zunächst wurden 4,28 g Hdmdppr (Abkürzung), erhalten in Schritt 1, und 80 ml trockenes THF in einen 3-Hals-Kolben eingeführt und die Luft in dem Kolben wurde durch Stickstoff ersetzt. Nachdem der Kolben mit Eis gekühlt wurde, wurden 9,5 ml Phenyllithium (1,9 M Phenyllithium-Lösung in Butylether) tropfenweise zugegeben und die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 23,5 Stunden gerührt. Die reagierte Lösung wurde in Wasser geschüttet und die Lösung mit Chloroform extrahiert. Die erhaltene organische Schicht wurde mit Wasser und einer gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Manganoxid wurde zu der erhaltenen Mischung zugegeben und die Mischung wurde für 30 Minuten gerührt. Anschließend wurde die Lösung filtriert und das Lösungsmittel abdestilliert. Der erhaltene Rückstand wurde durch Kieselgel-Säulenchromatographie unter verwendung von Dichlormethan als Fließmittel gereinigt, so dass Hdmdppr-P (Abkürzung), welches das herzustellende Pyrazinderivativ war, als ein oranges Öl in einer Ausbeute von 26% erhalten wurde. Ein Syntheseschema von Schritt 2 ist in (a-2) dargestellt.
(Chemische Formel 12)
〈Schritt 3: Herstellung von Di-μ-chlor-tetrakis{4,6-dimethyl-2-[3-(3,5-dimethylphenyl)-5-phenyl-2-pyrazinyl-κN]phenyl-κC}diiridium(III) (Abkürzung: [Ir(dmdppr-P)₂Cl]₂)〉
Anschließend wurden 15 ml 2-Ethoxyethanol, 5 ml Wasser, 1,40 g Hdmdppr-P (Abkürzung), welches in Schritt 2 erhalten wurde, und 0,51 g Iridiumchloridhydrat (IrCl₃·H₂O) (hergestellt von Sigma-Aldrich Corporation) in einen Rundkolben eingeführt, der mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, und die Luft in dem Kolben wurde durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 100 W) für 1 Stunde durchgeführt. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und dann der erhaltene Rückstand abgenutscht und mit Ethanol gewaschen, um [Ir(dmdppr-P)₂Cl]₂ (Abkürzung), welches ein dinuklearer Komplex ist, als ein rötlich braunes Pulver in einer Ausbeute von 58% zu erhalten. Ein Syntheseschema von Schritt 3 ist in (a-3) dargestellt.
(Chemische Formel 13)
〈Schritt 4: Herstellung von Bis{4,6-dimethyl-2-[3-(3,5-dimethylphenyl)-5-phenyl-2-pyrazinyl-κN]phenyl-κC}(2,6-dimethyl-3,5-heptanedionato-κ²O,O')iridium(III) (Abkürzung: [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)])〉
Des Weiteren wurden 30 ml of 2-Ethoxyethanol, 0,94 g of [Ir(dmdppr-P)₂Cl]₂, welches der in Schritt 3 erhaltene dinukleare Komplex ist, 0,23 g Diisobutyrylmethan (Abkürzung: Hdibm) und 0,52 g Natriumcarbonat in einen Rundkolben eingeführt, der mit einem Rücklaufrohr ausgestattet war, und die Luft in dem Kolben wurde durch Argon ersetzt. Anschließend wurde eine Bestrahlung mit Mikrowellen (2,45 GHz, 120 W) für 60 Minuten durchgeführt. Das Lösungsmittel wurde abdestilliert und der erhaltene Rückstand wurde mit Ethanol abgenutscht. Der erhaltene Feststoff wurde mit Wasser und Ethanol gewaschen und Rekristallisation wurde mit einem gemischten Lösungsmittel aus Dichlormethan und Ethanol ausgeführt, so dass [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] (Abkürzung), der organometallische Komplex in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, als ein dunkelrotes Pulver in einer Ausbeute von 75% erhalten wurde. Ein Syntheseschema von Schritt 4 ist nachfolgend in (a-4) dargestellt.
(Chemische Formel 14)
Ein Analyseergebnis durch Kernspinresonanzspektroskopie (¹H NMR) des durch das oben beschriebene Verfahren erhaltenen dunkelroten Pulvers ist nachfolgend beschrieben. Die Ergebnis zeigten, dass der organometallische Komplex [Ir(dmdppr-P)₂(dibm)] (Abkürzung) in diesem Herstellungsbeispiel erhalten wurde.
¹H-NMR, δ (CDCl₃): 0,79 (d, 6H), 0,96 (d, 6H), 1,41 (s, 6H), 1,96 (s, 6H), 2,24–2,28 (m, 2H), 2,41 (s, 12H), 5,08 (s, 1H), 6,46 (s, 2H), 6,82 (s, 2H), 7,18 (s, 2H), 7,39–7,50 (m, 10H), 8,03 (d, 4H), 8,76 (s, 2H).
Bezugszeichen

10: Elektrode, 11: Elektrode, 101: erste Elektrode, 102: zweite Elektrode, 103: EL-Schicht, 111: Lochinjektionsschicht, 112: Lochtransportschicht, 113: lichtemittierende Schicht, 113a: erste lichtemittierende Schicht, 113Da: erste phosphoreszierende Verbindung, 113Ha: erstes Wirtsmaterial, 113b: zweite lichtemittierende Schicht, 113Db: zweite phosphoreszierende Verbindung, 113Hb: zweites Wirtsmaterial, 113A: erste organische Verbindung, 113Ec: Exciplex, 114: Elektronentransportschicht, 115: Elektroneninjektionsschicht, 400: Substrat, 401: erste Elektrode, 402: Hilfselektrode, 403: EL-Schicht, 404: zweite Elektrode, 405: Dichtungsmaterial, 406: Dichtungsmaterial, 407: Dichtungssubstrat, 412: Pad, 420: IC-Chip, 601: Treiberschaltungsbereich (Sourcelinetreiberschaltung), 602: Pixelbereich, 603: Treiberschaltungsbereich (Gatelinetreiberschaltung), 604: Dichtungssubstrat, 605: Dichtungsmaterial, 607: Raum, 608: Verdrahtung, 609: FPC (Flexible Leiterplatte), 610: Elementsubstrat, 611: Schalt-TFT, 612: Stromsteuer-TFT, 613: erste Elektrode, 614: Isolator, 616: EL-Schicht, 617: zweite Elektrode, 618: lichtemittierendes Element, 623: n-Kanal-TFT, 624: p-Kanal-TFT, 625: Trocknungsmittel, 901: Gehäuse, 902: Flüssigkristallschicht, 903: Hintergrundbeleuchtungseinheit, 904: Gehäuse, 905: Treiber IC, 906: Terminal, 951: Substrat, 952: Elektrode, 953: Isolationsschicht, 954: Trennschicht, 955: EL-Schicht, 956: Elektrode, 1001: Substrat, 1002: Basisisolationsfilm, 1003: Gateisolationsfilm, 1006: Gate-Elektrode, 1007: Gate-Elektrode, 1008: Gate-Elektrode, 1020: erste Zwischenisolationsschicht, 1021: zweite Zwischenisolationsschicht, 1022: Elektrode, 1024W: erste Elektrode eines lichtemittierenden Elementes, 1024R: erste Elektrode eines lichtemittierenden Elementes, 1024G: erste Elektrode eines lichtemittierenden Elementes, 1024B: erste Elektrode eines lichtemittierenden Elementes, 1025: Trennwand, 1028: EL-Schicht, 1029: zweite Elektrode eines lichtemittierenden Elementes, 1031: Dichtungssubstrat, 1032: Dichtungsmittel, 1033: transparentes Basismaterial, 1034R: rote Farbschicht, 1034G: grüne Farbschicht, 1034B: blaue Farbschicht, 1035: schware Schicht (schwarze Matrix), 1036: Deckschicht, 1037: dritter Zwischenisolationsfilm, 1040: Pixelbereich, 1041: Treiberschaltungsbereich, 1042: peripherer Bereich, 1044W: weißes Licht emittierender Bereich, 1044R: rotes Licht emittierender Bereich, 1044B: blaues Licht emittierender Bereich, 1044G: grünes Licht emittierender Bereich, 2001: Gehäuse, 2002: Licghtquelle, 3001: Beleuchtungsvorrichtung, 3002: Displayvorrichtung, 5000: Display, 5001: Display, 5002: Display, 5003: Display, 5004: Display, 5005: Display, 7101: Gehäuse, 7103: Displaybereich, 7105: Ständer, 7107: Displaybereich, 7109: Bedientaste, 7110: Fernbedienung, 7201: Hauptkörper, 7202: Gehäuse, 7203: Displaybereich, 7204: Keyboard, 7205: externer Verbindungsanschluss, 7206: Zeigevorrichtung, 7210: zweiter Displaybereich, 7301: Gehäuse, 7302: Gehäuse, 7303: Gelenkbereich, 7304: Displaybereich, 7305: Displaybereich, 7306: Lautsprecherbereich, 7307: Aufzeichnungsmediumeinschubbereich, 7308: LED-Lampe, 7309: Bedientaste, 7310: Verbindungsterminal, 7311: Sensor, 7400: mobiles Telefon, 7401: Gehäuse, 7402: Displaybereich, 7403: Bedientaste, 7404: externer Verbindungsanschluss, 7405: Lautsprecher, 7406: Mikrofon, 9033: Verschluss, 9034: Schalter, 9035: An-/Aus-Schalter, 9036: Schalter, 9038: Bedienungsschalter, 9630: Gehäuse, 9631: Displaybereich, 9631a: Displaybereich, 9631b: Displaybereich, 9632a: Touchscreenbereich, 9632b: Touchscreenbereich, 9633: Solarzelle, 9634: Ladungs- und Entladungssteuerkreis, 9635: Batterie, 9636: DC-zu-DC-Umwandler, 9637: Bedientaste, 9638: Umwandler, und 9639: Knopf.

Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Serial No. 2012-096808 , angemeldet am 20. April 2012 beim Japanischen Patentamt und auf der japanischen Patentanmeldung Serial no. 2013-052791 , angemeldet am 15. März 2013 beim Japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.

Claims

Lichtemittierendes Element umfassend: eine erste Elektrode; eine erste lichtemittierende Schicht auf der ersten Elektrode, umfassend: eine erste phosphoreszierende Verbindung; und ein erstes Wirtsmaterial; eine zweite lichtemittierende Schicht auf der ersten lichtemittierenden Schicht, umfassend: eine zweite phosphoreszierende Verbindung; und ein zweites Wirtsmaterial; eine zweite Elektrode auf der zweiten lichtemittierenden Schicht, wobei Licht, welches von der zweiten phosphoreszierenden Verbindung emittiert wird, eine längere Wellenlänge aufweist, als von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittiertes Licht, wobei ein Peak an der langwelligen Seite (longest-wavelength-side peak) einer Funktion ε(λ)λ⁴ der zweiten phosphoreszierenden Verbindung mit einem Phosphoreszenzspektrum F(λ) der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt, wobei λ eine Wellenlänge bezeichnet, und wobei ε(λ) einen molaren Absorptionskoeffizienten bei einer Wellenlänge λ angibt.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht des Weiteren eine erste organische Verbindung enthält, wobei das erste Wirtsmaterial und die erste organische Verbindung einen Exciplex bilden, und wobei das von der ersten phosphoreszierenden Verbindung emittierte Licht eine längere Wellenlänge aufweist als das von dem Exciplex emittierte Licht.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 2, wobei ein Emissionsspektrum des Exciplex mit dem Peak der langwelligen Seite der Funktion ε(λ)λ⁴ der ersten phosphoreszierenden Verbindung überlappt.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste phosphoreszierende Verbindung einen Phosphoreszenzpeak in einem Bereich von 500 nm bis 600 nm aufweist, und wobei die zweite phosphoreszierende Verbindung einen Phosphoreszenzpeak in einem Bereich von 600 nm bis 700 nm aufweist
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht ein Rekombinationsbereich eines Elektrons und eines Lochs ist.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an einer Anode als die zweite lichtemittierende Schicht angeordnet ist, und wobei eine Elektronentransporteigenschaft in der zweiten lichtemittierenden Schicht größer ist als eine Lochtransporteigenschaft.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an einer Anode angeordnet ist als die zweite lichtemittierende Schicht, und wobei sowohl das erste Wirtsmaterial als auch das zweite Wirtsmaterial eine Elektronentransporteigenschaft aufweisen.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an einer Kathode angeordnet ist als die zweite lichtemittierende Schicht, und wobei eine Lochtransporteigenschaft in der zweiten lichtemittierenden Schicht höher ist als eine Elektronentransporteigenschaft.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei die erste lichtemittierende Schicht näher an einer Kathode angeordnet ist als die zweite lichtemittierende Schicht, und wobei sowohl das erste Wirtsmaterial als auch das zweite Wirtsmaterial eine Lochtransporteigenschaft aufweisen.
Lichtemittierendes Element nach Anspruch 1, wobei sich die erste lichtemittierende Schicht und die zweite lichtemittierende Schicht in Kontakt miteinander befinden.
Beleuchtungseinrichtung umfassend das lichtemittierende Element gemäß Anspruch 1.
Lichtemittierende Vorrichtung umfassend: das lichtemittierende Element gemäß Anspruch 1; und eine Einrichtung zur Steuerung des lichtemittierenden Elements.
Displayvorrichtung umfassend: das lichtemittierende Element gemäß Anspruch 1 in einem Displaybereich; und eine Einrichtung zur Steuerung des lichtemittierenden Elements.
Elektronische Vorrichtung umfassend das lichtemittierende Element nach Anspruch 1.