JP2002313579A - 有機電界発光素子及び表示装置 - Google Patents
有機電界発光素子及び表示装置Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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-
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Abstract
子およびこれを用いることで色表現性の高いフルカラー
表示が可能な表示装置を提供する。 【解決手段】 陽極となる下部電極4と陰極となる上部
電極6の間に、少なくとも正孔輸送層503及び発光層
505を陽極側から順に積層させた状態で挟持してなる
有機電界発光素子3において、発光層505がスピロ化
合物からなり、正孔輸送層503がトリフェニルアミン
4量体からなることを特徴としている。また、この有機
電界発光素子3を青色発光素子として複数の画素に配列
形成した表示装置1である。
Description
スプレイ等の表示装置用の表示素子として用いられる自
発光型の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置
に関する。
とし、人間と機械とのインタ−フェ−スの重要性が高ま
ってきている。その機械を効率良く操作するためには、
機械からの情報を誤りなく、簡潔に、そして瞬時に、充
分な量取り出す必要があり、その為にディスプレイを初
めとする様々な表示装置について研究が行われている。
型化、薄型に対する要求も日々、高まっているのが現状
である。そのようななかで、ラップトップ型情報処理機
器を初め、小型テレビ、時計、電卓等々、小型化された
製品の多くには、そのインターフェースとして液晶ディ
スプレイが用いられている。
動、低消費電力であるという特徴を生かして、小型から
大容量表示デバイスに至るまで、専らかなめのインター
フェースとして、研究されてきた。
なのでバッックライトが欠かせず、そのバックライトの
駆動には、液晶のそれより大きな電力を必要とする。し
たがって、蓄電池等が内蔵されているとはいえ給電に限
界があり、稼動時間が短くなるなど、使用上の制限が出
る問題がある。
配向状態による表示であるので、その視野角の中におい
ても、角度によってはコントラストが変化してしまうた
め視野角が狭く、大型ディスプレイ等には適していな
い。また、液晶分子の配向速度が遅いため動画の表示に
は適していない。
イのアクティブマトリクス方式は、動画を扱うのに十分
な対応速度を示す反面、TFT駆動回路を用いるので、
画素欠陥により画面サイズを大型化することが困難であ
り、また、コストダウンを計る上からも得策ではない。
また、もう一つの駆動方式である単純マトリクス方式
は、アクティブマトリクス方式とは逆にコストが低く、
画面サイズの大型化も比較的容易ではあるが、動画を扱
うのに十分な応答速度を出すことができない。
型素子であるプラズマ表示素子や無機電界発光素子、有
機電界発光素子などを用いた表示装置が研究されてい
る。
のプラズマ発光を表示に利用したもので、大型化・大容
量化に適している。しかし、薄型化やコスト面で問題を
抱えており、さらに、駆動に高電圧のバイアスを必要と
するため、携帯デバイスには適していない。
スプレイ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同
様、交流バイアス駆動で数百Vを必要としたため、ユー
ザーに受け入れられなかった。もっとも、その後の技術
進歩の結果、今日では、カラーディスプレイに必要なR
GB三原色の発光に成功しているが、構成に無機材料が
欠かせないので、分子設計等による発光波長等の制御は
無理であり、フルカラー化には、困難が伴うと予想され
る。
よる電界発光を利用するもので、この現象は、既に今か
ら約30数年前に発見されている。すなわち、1960
年代前半に、強く蛍光するアントラセン単結晶ヘキャリ
アを注入すると、特異な発光現象(ルミネセンスの誘起
による)の生じるのが観測された。それ以来、有機電界
発光素子は長期間にわたって研究の対象にされてきた
が、何分にも低輝度、単色で、しかも単結晶を用いるた
め、主に有機材料へのキャリア注入の点に技術的重点が
置かれ、基礎的研究の段階の域を出なかった。
odak社のTangらが低電圧駆動、高輝度発光が可
能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機電界発
光素子を発表して以来、各方面でRGB三原色の発光、
安定性、輝度上昇、積層構造及び製造方法と研究が多方
面で盛んに行われるようになり、今日に至っている。
るためには安定性のある高色純度のRGB発光素子が不
可欠である。そのため、有機電界発光素子の分野におい
ても、NTSC(National Television System Committ
ee)標準あるいはsRGB(Standard RGB)の色度
を持つ発光材料・素子の研究開発が盛んに行われてい
る。
料・素子に関しては、NTSC標準の青色色度(0.1
4,0.07)またはsRGBの青色色度(0.15,
0.06)を満足するものが得られていない。
系材料を用いた青色発光の有機電界発光素子(以下、青
色発光素子と記す)を文献「Asia Displa
y'95,269,(1995)」に発表しているが、この青色発
光素子の色度は図2のCIE色度図における点aに示す
ようにa(0.16,0.19)程度となっている。
尚、色度図には、sRGBの色度範囲を合わせて示し
た。
5インチ、アクティブマトリックスTFTフルカラーデ
ィスプレイを発表したが、その青色画素の色度は図2の
点bに示すようにb(0.17,0.17)である。
性は、素子を構成する有機薄膜の膜構造の安定性が重要
であることが知られている。通常、有機薄膜はアモルフ
ァス状態で形成されるため、安定にアモルファス状態を
保持できる、つまりガラス転移温度(Tg)が高い材料
が優れた耐熱性材料といえる。有機薄膜を構成する材料
のTgを高める方法として、化合物の分子構造に分岐
や、非平面性を導入することで、分子間の凝集力を小さ
くして結晶性を低下させる方法が取られており、スター
バースト構造やスピロ構造の化合物がその代表として挙
げられる。
構造となり、耐熱性の高い材料が開発できる。このよう
な観点から、ヘキスト社から分子構造に分岐状、非平面
性を導入することで分子間の凝集力が小さくなり、結晶
性を低下させるスピロ構造を取り入れた化合物が紹介さ
れた(文献「Polymer Preprints38
(1997)349」)参照)。そして、特開平7−2
78537では、このようなスピロ構造を持つ化合物で
ある2,2’,7,7’−テトラキス(ビフェニル)−
9,9’−スピロビフルオレンを使用した有機電界発光
素子が青色発光を示すと記載されている。そして、文献
「Synthetic Metals91,209(1
997)」では、この化合物の材料を使用した素子の色
度は図2の点cに示すようにc(0.18.0.15)
であることが報告されている。
JP95/01539においてスピロ構造を持つ2,
2’,7,7’−テトラキス(ビフェニル)−9,9’
−スピロビフルオレンとAlq3を用いた有機電界発光
素子に関する記載が存在する。この有機電界発光素子
は、このスピロ構造化合物を正孔輸送材料として用い、
Alg3を発光層としたもので、緑色発光素子となって
いる。
レイを実現するために、安定性のある高色純度のRGB
の各色に発光する発光材料・素子の研究開発が盛んに行
われているものの、特に青色発光材料・素子の色度は不
十分であり、上述した各発光素子においても、NTSC
標準の青色色度(0.14,0.07)、あるいはsR
GBの青色色度(0.15,0.06)を満足させるも
のが得られていない。
装置においては、色表現性の高いフルカラー表示を実現
することが困難であった。
Bの青色により近い高色純度で安定な青色発光が可能な
有機電界発光素子、及びこれを用いることで色表現性の
高いフルカラー表示が可能な表示装置を提供することを
目的とする。
るための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との
間に少なくとも正孔輸送層及び発光層を陽極側から順に
積層させた状態で挟持してなる有機電界発光素子におい
て、発光層が下記一般式(1)で示されるスピロ化合物
またはその誘導体からなり、正孔輸送層がトリフェニル
アミン4量体またはその誘導体からなることを特徴とし
ている。
は、それぞれ下記一般式(4)に示すビフェニル基また
は置換ビフェニル基、下記一般式(5)または一般式
(6)に示すナフチル基または置換ナフチル基、下記一
般式(7)、一般式(8)または一般式(9)に示すア
ンスリル基または置換ナフチル基のいずれかであること
とする。また、Ar1〜Ar4は、全て同一であっても
複数の異なるものであっても良い。
R9は、全て同一であっても複数の異なるものであって
も良く、それぞれ水素、炭素原子数1〜12のアルキル
基、シクロアルキル基、炭素原子数5〜28のアリール
基または置換アリール基を表す。
構造のフェニル基部分の水素も、上述の置換基によって
置換されていても良い。ただし、特に、R1〜R9およ
びスピロ構造部分の置換基が、水素以外である場合、そ
の置換率は、これらの材料を、蒸着法、スピンコート法
などの方法によって所定膜厚の膜状に成膜することが可
能な程度に抑えることとする。
アミン4量体は、下記一般式(2)または一般式(3)
で示される化合物およびその誘導体であることとする。
(3)中R31〜R36は、それぞれ水素、炭素原子数
1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、炭素原子数
5〜28のアリール基または置換アリール基を表す。
尚、置換アリール基は、アリール基の一部をアルキル
基、シクロアルキル基などの炭化水素基で置換した基で
あることとする。
は、全て同一であっても複数の異なるものであっても良
く、同様に一般式(3)中のR31〜R36は、同じも
のであっても全て同一であっても複数の異なるものであ
っても良い。さらに、一般式(2)中R21〜R26お
よび一般式(3)中R31〜R36は、トリフェニルア
ミン4量体の主骨格を構成する各フェニル基に対して1
個結合されるように表記されている。しかし、一般式
(1)および一般式(2)における各フェニル基に対し
ては、5個以下の範囲で水素以外の異なる複数の置換基
が結合されても良い。ただし、一般式(2)中のR21
〜R26、一般式(3)中のR31〜R36が、水素以
外である場合、その置換率は、これらの材料を、蒸着
法、スピンコート法などの方法によって所定膜厚の膜状
に成膜することが可能な程度に抑えることとする。
正孔輸送層、発光層として、上記一般式(1)〜(9)
の物質をそれぞれ組み合わせて用いたことで、発光スペ
クトルのピーク波長が420nm〜450nm、発光ス
ペクトルのピークの半値全幅が40〜70nmであっ
て、発光色がCIE色度図上で(0.15±0.01、
0.06±0.01)と、NTSC標準の青色色度
(0.14,0.07)およびsRGBの青色色度
(0.15,0.06)に極近い高純度の青色発光を得
ることができる。
陰極と発光層との間に電子輸送層を設けても良い。この
ように、発光層とは別に電子輸送層を設けることで、低
輝度発光であっても高い色純度の青色発光が得られる。
これにより、駆動電圧の低下と、これによる超寿命化を
達成できるという効果も得られる。
素子を青色発光素子として用いた表示装置でもある。
色純度の高い青色に発光する有機電界発光素子を青色発
光素子として用いていることから、他の赤色発光素子及
び緑色発光素子と組み合わせることで、色表現性の高い
フルカラー表示が可能になる。
およびこれを用いた表示装置の構成を図面に基づいて詳
細に説明する。図1は、本発明の有機電界発光素子及び
これを用いた表示装置を模式的に示す断面図である。
の基板2上に設けられた有機電界発光素子3とを備えて
いる。有機電界発光素子3は、基板2上に、下部電極
4、有機層5及び上部電極6を順次積層してなり、基板
2側または上部電極6側から発光光hを取り出す構成と
なっている。尚、この図においては、基板2上に1画素
分の有機電界発光素子3を設けた構成を示しているが、
この表示装置1は、複数の画素を備え、複数の有機電界
発光素子3が各画素に配列形成されていることとする。
細な構成を、基板2、下部電極4及び上部電極6、有機
層5の順に説明する。
ク基板、さらにはTFT(thinfilm tran
sistor)が形成されたTFT基板などからなり、
特にこの表示装置1が基板2側から発光光hを取り出す
透過型である場合には、この基板2は光透過性を有する
材料で構成されることとする。
は、陽極または陰極として用いられるものである。尚、
図面においては、代表して下部電極4が陽極である場合
を例示した。
によって適する形状にパターニングされていることとす
る。例えば、この表示装置1の駆動方式が単純マトリッ
クス型である場合には、この下部電極4は例えばストラ
イプ状に形成される。また、表示装置1の駆動方式が画
素毎にTFTを備えたアクティブマトリックス型である
場合には、下部電極4は複数配列された各画素に対応さ
せてパターン形成され、同様に各画素に設けられたTF
Tに対して、これらのTFTを覆う層間絶縁膜に形成さ
れたコンタクトホール(図示省略)を介してそれぞれが
接続される状態で形成されることとする。
けられる上部電極6は、下部電極4が陽極である場合に
は陰極として用いられ、下部電極4が陰極である場合に
は陽極として用いられる。尚、図面においては、上部電
極6が陰極である場合が示されている。
クス型である場合には、この上部電極6は例えば下部電
極4のストライプと交差するストライプ状に形成され、
これらが交差して積層された部分が有機電界発光素子3
となる。また、この表示装置1が、アクティブマトリッ
クス型である場合には、この上部電極6は、基板2上の
一面を覆う状態で成膜されたベタ膜状に形成され、各画
素に共通の電極として用いられることとする。尚、表示
装置1の駆動方式としてアクティブマトリックス型を採
用する場合であって、さらに有機電界発光素子3の開口
率を向上させるためには、上部電極6側から発光光を取
り出す上面発光型とすることが好ましい。
を構成する陽極材料としては,仕事関数がなるべく大き
なものがよく,たとえば,ニッケル,金,白金,パラジ
ウム,セレン,ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レ
ニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタ
ル、ニオブやこれらの合金,あるいは酸化錫、酸化イン
ジウム錫(ITO)、酸化亜鉛、酸化チタン等が好まし
い。
構成する陰極材料としては仕事関数がなるべく小さなも
のがよく、例えば、マグネシウム、カルシウム、インジ
ウム、リチウム、アルミニウム、銀やこれらの合金が好
ましい。
光光を取り出す側となる電極は、上述した材料の中から
光透過性を有する材料を適宜選択して用いることとし、
特に、有機電界発光素子3の発光光の波長領域において
30%より多くの光を透過する材料が好ましく用いられ
る。
発光光を取り出す透過型である場合、陽極となる下部電
極4としてITOのような光透過性を有する陽極材料を
用い、陰極となる上部電極6としてアルミニウムのよう
な反射率の良好な陰極材料を用いる。
ら発光光hを取り出す上面発光型である場合、陽極とな
る下部電極4としてクロムのような陽極材料を用い、陰
極となる上部電極6としてマグネシウムと銀(MgA
g)との化合物のような光透過性を有する陰極材料を用
いる。ただし、MgAgは、青色波長領域における光透
過率が30%程度であるため、次に説明する有機層5
は、共振器構造を最適化して取り出し光の強度が高めら
れるように設計されることが好ましい。
ては下部電極4側)から順に、正孔注入層501、正孔
輸送層503、発光層505を積層してなる。
としては、PPV(ポリフェニレンビニレン)などの導
電性ポリマー、フタロシアニン銅、スターバースト型ア
ミンなどの材料を単層もしくは積層して用いることがで
きる。
て、正孔輸送層503を構成する正孔輸送材料は、上記
一般式(2)または一般式(3)で表されるトリフェニ
ルアミン4量体もしくはその誘導体からなることとす
る。
して、発光層505を構成する発光材料は、上記一般式
(1)および一般式(4)〜(9)で表されるスピロ化
合物またはその誘導体からなることとする。尚、本実施
形態の構成においては、この発光材料を用いた発光層5
05は、電子輸送性発光層となる。
505と陰極(図面においては上部電極6)との間に、
発光層505とは別に電子輸送層を設けても良い。この
電子輸送層は、例えばAlq3[トリス(8−キノリノ
ール)アルミニウム]を好適に用いることができる。
層505と陰極(図面においては上部電極6)との間に
酸化リチウム、酸化セシウム、フッ化リチウムなどのア
ルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類
金属酸化物、アルカリ土類金属弗化物からなるバッファ
層を挿入することで、電子の注入効率を向上させても良
く、より好ましい構成となる。
の形成は、周知の方法にて合成された各有機材料を用い
て、真空蒸着やスピンコートなどの周知の方法を適用し
て行うことができる。
ような構成の有機電界発光素子3を備えた表示装置1に
おいては、大気中の水分や酸素等による有機電界発光素
子3の劣化を防止するために、有機電界発光素子3を覆
う状態でフッ化マグネシウムや窒化シリコン膜からなる
封止膜を基板2上に形成したり、有機電界発光素子3に
封止缶を被せて中空部を乾燥した不活性ガスでパージす
るか真空に引いた状態にすることが望ましい。
うな構成の有機電界発光素子3を備えた表示装置1にお
いては、この有機電界発光素子3を青色発光素子とし、
これと共に赤色発光素子及び緑色発光素子を各画素に設
け、これら3画素をサブピクセルとして1画素を構成
し、基板2上にこれらの3画素を1組とした各画素を複
数配列することで、フルカラー表示を行うものとしても
良い。
は、正孔輸送層503、発光層505として、上記一般
式(1)〜(9)の物質をそれぞれ組み合わせて用いた
ことで、発光スペクトルのピーク波長が420nm〜4
50nm、発光スペクトルのピークの半値全幅が40〜
70nmであって、発光色がCIE色度図上で(0.1
5±0.01、0.06±0.01)と、NTSC標準
の青色色度(0.14,0.07)またはsRGBの青
色色度(0.15,0.06)に極近い高純度の青色発
光を得ることができる。
いては、発光スペクトルのピークの半値全幅が30〜7
0nmであることから、干渉効果によって発光波長の純
度を高めることなく、すなわち、発光スペクトルのピー
ク幅を狭めることなく高い色純度が得られることにな
る。このため、発光スペクトルのピーク高さを有効に利
用した輝度の高い青色発光が可能になる。
3を備えた表示装置1は、赤色発光素子及び緑色発光素
子と組み合わせることで、色表現性の高いフルカラー表
示を行うことが可能になる。
層505にスピロ化合物、正孔輸送層503にトリフェ
ニルアミン4量体を用いており、これらの化合物はガラ
ス転移温度が高いことから素子の耐熱性の向上も図るこ
とができる。
6)との間に、この発光層505とは別に電子輸送層を
設けた構成にした場合、低輝度の発光であっても高い色
純度の青色発光を得ることができる。
これらの実施例に対する比較例1〜4、さらにはこれら
の評価結果を説明する。ここで、各実施例及び比較例で
作製した有機電界発光素子については、色度特性、発光
スペクトル特性および輝度特性の評価を行った。尚、各
特性の評価は、作製した有機電界発光素子の陽極と陰極
との間に電流密度25mA/cm2の電流を流し、この
際に取り出された発光を、分光放射輝度計(ミノルタC
S−1000)にて測定することで、発光スペクトル、
色度、輝度を得た。測定した色度は、図2のCIE色度
図にsRGBの色度領域と共に示し、また各発光スペク
トルは図3〜図8に示した。
結果を説明する。
層〜を各膜厚にて順次形成し、青色発光素子となる
有機電界発光素子を作製した。この際、先ず、の陽極
材料をスパッタ成膜し、次いで陽極材料を2mm×2m
mの範囲で露出させる開口窓を有する絶縁膜(酸化シリ
コン膜)を基板上に形成した。次いで、蒸着マスク上か
らの真空蒸着によって、の正孔注入層からのバッフ
ァ層までをの陽極材料上に形成した。その後、蒸着マ
スクを除去し、のバッファ層上にの陰極材料を真空
蒸着によって積層形成した。 陽極:ITO…190nm、 正孔注入層:2−TNATA[4,4’,4”-トリス
(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン]
…20nm、 正孔輸送層:上記一般式(2)においてR21〜R2
6=Hであるトリフェニルアミン4量体…50nm、 電子輸送性発光層:上記一般式(1)のAr1〜Ar
4として、上記一般式(4)のR1〜R9=Hとした、
下記構造式(1)に示すスピロ化合物[2,2’,7,
7’−テトラキス(ビフェニル)−9,9’−スピロビ
フルオレン]…40nm、 バッファ層:酸化リチウム…0.4nm、 陰極:アルミニウム…200nm。
光素子の特性を測定したところ、CIE色度座標上での
座標は、図2の色度図の点Aに示すようにA(0.1
6,0.05)であり、NTSC標準の青色色度(0.
14,0.07)、sRGBの青色色度(0.15,
0.06)に極近い高純度の青色発光が得られることが
確認された。また、図3に示すように、発光スペクトル
には421nmに強いピークがあり、半値全幅は34n
mであった。さらに、電流密度25mA/cm2の時の
輝度は278cd/m2であり、十分な輝度が得られる
ことが確認された。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を50nmの膜厚で
形成した以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素
子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Bに示すようにB(0.15,0.0
6)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、図4に示すように、発光スペクトルには4
46nm及び426nmに強いピークがあり、これらの
ピークの半値全幅は60nmであった。さらに、電流密
度25mA/cm2の時の輝度は242cd/m2であ
り、十分な輝度が得られることが確認された。
送層としてトリフェニルアミン2量体であるα−NPD
(α−ナフチルフェニルジアミン)を50nmの膜厚で
形成した以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素
子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点dに示すようにd(0.16,0.1
3)であり青色発光を呈したが、NTSC標準の青色色
度(0.14,0.07)およびsRGBの青色色度
(0.15,0.06)からは遠く、色純度は不充分だ
った。また、図5に示すように、発光スペクトルには4
34nmに強いピークがあり、半値全幅は73nmであ
った。さらに、電流密度25mA/cm2の時の輝度は
284cd/m2であった。
層〜を各膜厚にて順次形成し、青色発光素子となる
有機電界発光素子を作製した。この際、先ず、の陽極
材料をスパッタ成膜し、次いで陽極材料を2mm×2m
mの範囲で露出させる開口窓を有する絶縁膜(酸化シリ
コン膜)を基板上に形成した。次いで、蒸着マスク上か
らの真空蒸着によって、の正孔注入層からのバッフ
ァ層までをの陽極材料上に形成した。その後、蒸着マ
スクを除去し、のバッファ層材料上にの陰極材料を
真空蒸着によって積層形成した。 陽極:ITO…190nm、 正孔注入層:2−TNATA[4,4’,4”-トリス
(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン]
…20nm、 正孔輸送層:上記一般式(2)においてR21〜R2
6=Hであるトリフェニルアミン4量体…50nm、 発光層:上記一般式(1)のAr1〜Ar4として、
上記一般式(4)のR1〜R9=Hとした、下記構造式
(1)に示すスピロ化合物[2,2’,7,7’−テト
ラキス(ビフェニル)−9,9’−スピロビフルオレ
ン]…30nm、 電子輸送層:Alq3[トリス(8−キノリノール)
アルミニウム]…10nm、 バッファ層:酸化リチウム…0.3nm、 陰極:アルミニウム…200nm。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Bに示すようにB(0.15,0.0
6)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、図6に示すように、発光スペクトルには4
21nm及び445nmに強いピークがあり、これらの
ピークの半値全幅は57nmであった。さらに、電流密
度25mA/cm2の時の輝度は248cd/m2であ
り、十分な輝度が得られることが確認された。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を40nmの膜厚で
形成し、発光層として、上記一般式(1)のAr1〜
Ar4を、上記一般式(4)のR3=CH 3とし、その
他のR1,R2…をHとした、下記構造式(2)に示す
スピロ化合物[2,2’,7,7’−テトラキス(ビフ
ェニル)−9,9’−スピロビフルオレン誘導体]を3
0nmの膜厚で成膜した以外は、実施例3と同様にして
有機電界発光素子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Aに示すようにA(0.16,0.0
5)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、図7に示すように、発光スペクトルには4
25nm及び443nmに強いピークがあり、これらの
ピークの半値全幅は52nmであった。さらに、電流密
度25mA/cm2の時の輝度は76cd/m2であっ
た。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を40nmの膜厚で
形成し、発光層として、上記一般式(1)のAr1〜
Ar4を、上記一般式(4)のR3,R5,R7=CH
3とし、その他のR1,R2…をHとした、下記構造式
(3)に示すスピロ化合物[2,2’,7,7’−テト
ラキス(ビフェニル)−9,9’−スピロビフルオレン
誘導体]を30nmの膜厚で成膜した以外は、実施例3
と同様にして有機電界発光素子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Cに示すようにC(0.15,0.0
7)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、ここでの図示は省略したが、発光スペクト
ルには424nm及び444nmに強いピークがあり、
これらのピークの半値全幅は58nmであった。さら
に、電流密度25mA/cm2の時の輝度は91cd/
m2であった。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を40nmの膜厚で
形成し、発光層として、上記一般式(1)のAr1〜
Ar4を、上記一般式(4)のR5をシクロヘキシル基
とし、その他のR1,R2…をHとした、下記構造式
(4)に示すスピロ化合物[2,2’,7,7’−テト
ラキス(ビフェニル)−9,9’−スピロビフルオレン
誘導体]を30nmの膜厚で成膜した以外は、実施例3
と同様にして有機電界発光素子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Cに示すようにC(0.15,0.0
7)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、ここでの図示は省略したが、発光スペクト
ルには425nm及び445nmに強いピークがあり、
これらのピークの半値全幅は60nmであった。さら
に、電流密度25mA/cm2の時の輝度は151cd
/m2であった。
送層としてトリフェニルアミン2量体であるα−NPD
(α−ナフチルフェニルジアミン)を40nmの膜厚で
形成した以外は、実施例3と同様にして有機電界発光素
子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点eに示すようにe(0.16,0.1
2)であり青色発光を呈したが、NTSC標準の青色色
度(0.14,0.07)およびsRGBの青色色度
(0.15,0.06)からは遠く、色純度は不充分だ
った。また、発光スペクトルには434nmに強いピー
クがあり、半値全幅は75nmであった。さらに、電流
密度25mA/cm2の時の輝度は355cd/m2であ
った。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を40nmの膜厚で
形成し、発光層として、上記一般式(1)のAr1〜
Ar4を、上記一般式(5)のR1〜R7=Hとした、
下記構造式(5)に示すスピロ化合物[2,2’,7,
7’−テトラキス(1−ナフチル)−9,9’−スピロ
ビフルオレン]を30nmの膜厚で成膜した以外は、実
施例3と同様にして有機電界発光素子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Cに示すようにC(0.15,0.0
7)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、図8に示すように、発光スペクトルには4
25nm及び444nmに強いピークがあり、これらの
ピークの半値全幅は54nmであった。さらに、電流密
度25mA/cm2の時の輝度は46cd/m2であっ
た。
送層としてトリフェニルアミン2量体であるα−NPD
(α−ナフチルフェニルジアミン)を40nmの膜厚で
形成した以外は、実施例7と同様にして有機電界発光素
子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点fに示すようにf(0.16,0.1
1)であり青色発光を呈したが、NTSC標準の青色色
度(0.14,0.07)およびsRGBの青色色度
(0.15,0.06)からは遠く、色純度は不充分だ
った。また、発光スペクトルには440nmに強いピー
クがあり、半値全幅は54nmであった。さらに、電流
密度25mA/cm2の時の輝度は65cd/m2であっ
た。
層として、上記一般式(3)においてR31〜R36=
Hであるトリフェニルアミン4量体を40nmの膜厚で
形成し、発光層として、上記一般式(1)のAr1〜
Ar4を、上記一般式(9)のR5をフェニル基とし、
その他のR1,R2…をHとした、下記構造式(6)に
示すスピロ化合物[2,2’,7,7’−テトラキス
(9−(10−フェニルアンスリル)−9,9’−スピ
ロビフルオレン)を30nmの膜厚で成膜した以外は、
実施例3と同様にして有機電界発光素子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点Dに示すようにD(0.16,0.0
7)であり、NTSC標準の青色色度(0.14,0.
07)およびsRGBの青色色度(0.15,0.0
6)に極近い高純度の青色発光が得られることが確認さ
れた。また、ここでの図示は省略したが、発光スペクト
ルには444nmに強いピークがあり、これらのピーク
の半値全幅は51nmであった。さらに、電流密度25
mA/cm2の時の輝度は159cd/m2であった。
送層としてトリフェニルアミン2量体であるα−NPD
(α−ナフチルフェニルジアミン)を40nmの膜厚で
形成した以外は、実施例8と同様にして有機電界発光素
子を作製した。
性を測定したところ、CIE色度座標上での座標は、図
2の色度図の点gに示すようにg(0.16,0.1
4)であり青色発光を呈したが、NTSC標準の青色色
度(0.14,0.07)およびsRGBの青色色度
(0.15,0.06)からは遠く、色純度は不充分だ
った。また、ここでの図示は省略したが、発光スペクト
ルには434nmに強いピークがあり、半値全幅は89
nmであった。さらに、電流密度25mA/cm2の時
の輝度は195cd/m2であった。
発光素子によれば、これまで実現不可能だった高色純度
の青色発光、すなわち発光色がCIE色度図上で(0.
15±0.01、0.06±0.01)と、NTSC標
準の青色色度(0.14,0.07)およびsRGBの
青色色度(0.15,0.06)に極近い高純度の青色
発光が可能になる。この結果、この有機電界発光素子を
青色発光素子として用いた表示装置においては、この有
機電界発光素子と共に赤色発光素子及び緑色発光素子を
1組にして画素を構成することで色表現性の高い表示が
可能となる。
を模式的に示す断面図である。
座標を示す色度図である。
(陽極)、6…上部電極(陰極)、503…正孔輸送
層、505…発光層、501…正孔注入層
Claims (17)
- 【請求項1】 陽極と陰極との間に少なくとも正孔輸送
層及び発光層を陽極側から順に積層させた状態で挟持し
てなる有機電界発光素子において、 前記発光層が、下記一般式(1)で示されるスピロ化合
物またはその誘導体からなり、 【化1】 前記正孔輸送層が、下記一般式(2)または下記一般式
(3)で示されるトリフェニルアミン4量体またはその
誘導体からなる 【化2】 ことを特徴とする有機電界発光素子。[ただし、一般式
(1)中Ar1〜Ar4は、それぞれビフェニル基、置
換ビフェニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、アンス
リル基、または置換アンスリル基であり、一般式(2)
中R21〜R26、一般式(3)中R31〜R36は、
それぞれ水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、シク
ロアルキル基、炭素原子数5〜28のアリール基または
置換アリール基である。] - 【請求項2】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちの少なくとも
1つは、下記一般式(4)で示されるビフェニル基また
は置換ビフェニル基である 【化3】 ことを特徴とする有機電界発光素子。[ただし、一般式
(4)中R1〜R9は、それぞれ水素、炭素原子数1〜
12のアルキル基、シクロアルキル基、炭素原子数5〜
28のアリール基または置換アリール基である。] - 【請求項3】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちの少なくとも
1つは、下記一般式(5)または一般式(6)で示され
るナフチル基または置換ナフチル基である 【化4】 ことを特徴とする有機電界発光素子。[ただし、一般式
(5)および一般式(6)中R1〜R7は、それぞれ水
素、炭素原子数1〜12のアルキル基、シクロアルキル
基、炭素原子数5〜28のアリール基または置換アリー
ル基である。] - 【請求項4】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちのすくなくと
も一つは、下記一般式(7)、一般式(8)または一般
式(9)で示されるアンスリル基または置換アンスリル
基である 【化5】 ことを特徴とする有機電界発光素子。[ただし、一般式
(7)、一般式(8)および一般式(9)中R1〜R9
は、それぞれ水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、
シクロアルキル基、炭素原子数5〜28のアリール基ま
たは置換アリール基である。] - 【請求項5】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記陰極と前記発光層との間には、電子輸送層が設けら
れていることを特徴とする有機電界発光素子。 - 【請求項6】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記陽極及び前記陰極のうち少なくとも一方は光透過性
材料からなることを特徴とする有機電界発光素子。 - 【請求項7】 請求項1記載の有機電界発光素子におい
て、 前記陰極は光透過性材料からなることを特徴とする有機
電界発光素子。 - 【請求項8】 請求項7記載の有機電界発光素子におい
て、 前記陰極は、マグネシウムと銀との合金からなることを
特徴とする有機電界発光素子。 - 【請求項9】 陽極と陰極との間に少なくとも正孔輸送
層及び発光層を陽極側から順に積層させた状態で挟持し
てなる有機電界発光素子を、複数の画素に配列形成して
なる表示装置において、 前記発光層が、下記一般式(1)で示されるスピロ化合
物またはその誘導体からなり、 【化6】 前記正孔輸送層が、下記一般式(2)または下記一般式
(3)で示されるトリフェニルアミン4量体またはその
誘導体からなる 【化7】 ことを特徴とする表示装置。[ただし、一般式(1)中
Ar1〜Ar4は、それぞれビフェニル基、置換ビフェ
ニル基、ナフチル基、置換ナフチル基、アンスリル基、
または置換アンスリル基であり、一般式(2)中R21
〜R26、一般式(3)中R31〜R36は、それぞれ
水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、シクロアルキ
ル基、炭素原子数5〜28のアリール基または置換アリ
ール基である。] - 【請求項10】 請求項9記載の表示装置において、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちの少なくとも
1つは、下記一般式(4)で示されるビフェニル基また
は置換ビフェニル基である 【化8】 ことを特徴とする表示装置。[ただし、一般式(4)中
R1〜R9は、それぞれ水素、炭素原子数1〜12のア
ルキル基、シクロアルキル基、炭素原子数5〜28のア
リール基または置換アリール基である。] - 【請求項11】 請求項9記載の表示装置において、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちの少なくとも
1つは、下記一般式(5)または一般式(6)で示され
るナフチル基または置換ナフチル基である 【化9】 ことを特徴とする表示装置。[ただし、一般式(5)お
よび一般式(6)中R1〜R7は、それぞれ水素、炭素
原子数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基、炭素
原子数5〜28のアリール基または置換アリール基であ
る。] - 【請求項12】 請求項9記載の表示装置において、 前記一般式(1)中Ar1〜Ar4のうちのすくなくと
も一つは、下記一般式(7)、一般式(8)または一般
式(9)で示されるアンスリル基または置換アンスリル
基である 【化10】 ことを特徴とする表示装置。[ただし、一般式(7)、
一般式(8)および一般式(9)中R1〜R9は、それ
ぞれ水素、炭素原子数1〜12のアルキル基、シクロア
ルキル基、炭素原子数5〜28のアリール基または置換
アリール基である。] - 【請求項13】 請求項9記載の表示装置において、 前記有機電界発光素子は、青色発光素子として前記複数
の画素のうちの一部の画素に設けられていることを特徴
とする表示装置。 - 【請求項14】 請求項9記載の表示装置において、 前記陰極と前記発光層との間には、電子輸送層が設けら
れていることを特徴とする表示装置。 - 【請求項15】 請求項9記載の表示装置において、 前記陽極及び前記陰極のうち少なくとも一方は光透過性
材料からなることを特徴とする表示装置。 - 【請求項16】 請求項9記載の表示装置において、 前記陰極は光透過性材料からなることを特徴とする表示
装置。 - 【請求項17】 請求項16記載の表示装置において、 前記陰極は、マグネシウムと銀との合金からなることを
特徴とする表示装置。
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