【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬデバイスおよび有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国の企業の論文に端を発した有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の研究において、その後の基礎研究およびディスプレイ開発の両面において日本の企業が果たした役割は非常に大きく、世界初の有機ＥＬディスプレイの実用化は日本の企業によって実現されている。この有機ＥＬディスプレイは、ガラス基板上に画素を構成するＲＧＢ３原色の有機ＥＬ素子（デバイス）がマトリクス状に形成されたフラットパネルディスプレイである（非特許文献１参照。）。
【０００３】
この実用化を機に、有機ＥＬディスプレイへの関心は益々高まり、現在では、有機ＥＬディスプレイは次世代の有力なフラットパネルディスプレイ候補としてして認められつつある。
【０００４】
フラットパネルディスプレイとしては、既に商品化されたものとして液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）とがあり、また電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）も実用化に向けた取り組みが行われている。
【０００５】
これら他のフラットパネルディスプレイに比較したときの有機ＥＬディスプレイの特徴は次のような点にある。
【０００６】
まず、有機ＥＬディスプレイは、他のフラットパネルディスプレイに比べて、非常に薄型、軽量に形成することができるとともに、例えば液晶ディスプレイがバックライトを必要とする非自発光型であるのに対して自発光型であるため、視野角依存性がなく視認性に優れ、かつ、表示速度が大きいために動画表示に適している点に特徴がある。
【０００７】
また、有機ＥＬディスプレイは、他のフラットパネルディスプレイに比べて、構造が簡単であり、コスト面でも優位であるとされている。
【０００８】
有機ＥＬ素子は、発光体として用いる有機材料成分が低分子材料か高分子材料かによって、低分子ＥＬ素子と高分子ＥＬ素子とに分類される。
【０００９】
低分子ＥＬ素子は、一般的には、例えば図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５および陰極６がこの順に積層された構成を有する。発光層４は、有機材料成分として低分子有機化合物を用いている。なお、陽極２および陰極６を除く、正孔輸送層３、発光層４および電子輸送層５の各層は、いずれも有機薄膜で形成されており、これら有機薄膜で形成される、正孔輸送層３、発光層４および電子輸送層５の全体を発光層と呼ぶこともある。有機薄膜であるこれらの層３〜５は、それぞれ数十ｎｍ程度の厚みであり、全体としての厚みも１００〜２００ｎｍ程度と非常に薄い。これらの層３〜５は、通常、真空装置のなかでそれぞれの有機材料を加熱、蒸発させて被成膜材料に成膜する真空蒸着法で作製される。
【００１０】
一方、高分子ＥＬ素子は、一般的には、例えば図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１上に、陽極２、導電性高分子層３ａ、発光層４ａおよび陰極６がこの順に積層された構成を有する。すなわち、有機薄膜（広義の発光層）としては、それぞれ厚みが数十ｎｍ程度の導電性高分子層３ａおよび発光材料成分として高分子有機化合物を用いた発光層４ａの２層構造となっており、素子構造が上記低分子ＥＬ素子に比べて簡易であり、安価に素子を製造することができる可能性がある。
【００１１】
これらの有機ＥＬ素子は、陽極２と陰極６との間に電圧を印加することにより、電子および正孔をそれぞれの電極から放出し、各層を介して発光層（発光機能のみを分担する狭義の発光層、図１（ａ）、（ｂ）中、発光層４、４ａ）に電子および正孔を注入して再結合させ、これにより発光体が励起されることにより発光を生じさせる。そして、この発光を外部に取り出して、視認するものである。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、これらの作用を模式的に示している。このとき、低分子ＥＬ素子の正孔輸送層３および電子輸送層５は、それぞれ正孔、電子の輸送性を高め、かつ発光層４での電荷バランスを適正化する役割を果たし、一方、高分子ＥＬ素子の導電性高分子層３ａは正孔注入層としての役割を果たし、特に、高い導電性を有することで注入障壁を低下させる効果がある。
【００１２】
有機ＥＬ素子は、例えば陰極として半透明あるいは不透明電極を用い、陰極からの反射光を含め、発生した光をガラス基板の側から取り出すボトムエミッション型が一般的であるが、陰極を透明電極として、光を陰極の側から取り出すトップエミッション型も用いられる。
【００１３】
有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ（以下、有機ＥＬディスプレイという。）をフルカラー表示可能とするためには、有機ＥＬ素子から放出される光を３原色（ＲＧＢ）に変換する必要がある。この変換方式には、次の３つの型がある。上記ボトムエミッション型を例にとって説明する。
【００１４】
塗り分け方式は、図２（ａ）に示すように、３原色のうちのいずれか１色を呈することができる発光層４ｂ〜４ｄを同一のガラス基板１上に形成するものである。なお、図２（ａ）中、参照符号２ａは透明電極（陽極）を、参照符号６ｂは金属電極（陰極）をそれぞれ示す。図２（ｂ）、（ｃ）においても同様である。
【００１５】
この他にも、図２（ｂ）に示すように、例えば青色発光を呈する発光層４ｅの発光側に陽極２ａを介して色変換層７ａ〜７ｃを設け、青色発光の高い励起エネルギにより緑色と赤色の色変換層の蛍光色素を励起して緑色と赤色の光を得る色変換方式や、図２（ｃ）に示すように、白色発光を呈する発光層４ｆの発光側に陽極２ａを介してカラーフィルタ８ａ〜８ｃを設け、それぞれのカラーフィルタで所定の色成分を透過させて３原色の光を得るカラーフィルタ方式等も提案されている。
【００１６】
有機ＥＬディスプレイの画素を駆動する方式には、マトリクス状に配列された画素を線順次駆動するパッシブ型と、画素単位に複数個配設するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で駆動するアクティブ型とがある。前者のパッシブ型が装置の構造が比較的簡易であるという利点を有するのに対して、後者のアクティブ型は高速動作が可能である等の利点を有する。初期の有機ＥＬディスプレイにおいては、パッシブ型を中心として開発が進められてきたが、最近では、アクティブ型が主流となりつつある。ＴＦＴは、材料として低温ポリシリコンを用いることで１００ｃｍ３／Ｖｓの電子移動度が得られている。一般に、５インチサイズ以上の有機ＥＬディスプレイの場合、高輝度化、装置の小型化および長寿命化を図る観点から、駆動方式としてアクティブ型を用いることが必須とされている。
【００１７】
最近、１４．７インチのＳＸＧＡ（１２８０×７２０）の試作品が公表されている（非特許文献２）。
【００１８】
上記の有機ＥＬディスプレイ試作品では、低分子有機化合物である発光体を複数種類配合してそれぞれの低分子有機化合物が３原色のいずれかの色の蛍光色を発することで白色発光を呈する発光層の光をカラーフィルタを通して３原色に変換する上記図２（ｃ）の色変換方式が採用されている。また、ＴＦＴ材料として上記の低温ポリシリコンが用いられている。そして、有機ＥＬディスプレイ試作品では、表示色数２６万色、コントラスト比２００以上、輝度２００〜３００ｃｄ／ｍ２が実現されている。
【００１９】
ところで、前記したように、有機ＥＬ素子は、発光層中で電子と正孔が再結合して有機成分を励起することにより発光する。この励起状態には、電子のスピンが上向きか下向きかによる状態の違いから１重項励起状態と３重項励起状態とがある。その生成確率は、ほぼ、１重項励起状態：３重項励起状態＝１：３と見積もられている。図２（ａ）〜（ｃ）で説明したものを含め、通常の有機ＥＬ素子で用いられる有機発光層は１重項励起状態からの蛍光発光のみを示す。この陰陽両電極間から投入された電気エネルギ（入力電子数）が上記の発光層内での発光過程を経て蛍光発光（フォトン数）として得られる効率は、内部発光効率（内部量子効率）と呼ばれ、上記した励起状態の生成比率より、理論上、最大２５％まで可能である。しかしながら、膜内での多重反射と光吸収効果とにより、外部に実際に放出される発光エネルギは低下する。この発光した光が外部で観察されるまでの間のエネルギ効率は光取り出し効率と呼ばれ、デバイスに注入した総電荷量の約２０％程度に見積もられている。したがって、実用上有用な、消費した電力が発光として観察されるまでの間の総括的な変換効率である外部発光効率（外部量子効率＝内部発光効率×光取り出し効率）は、最大でも５％に止まることになる。
【００２０】
この蛍光発光による発光効率の低さを改善するものとして、発光体として白金原子やイリジウム原子を有する金属錯体を用い、３重項励起状態からの燐光発光を活用した有機ＥＬ素子が報告されている（非特許文献３参照。）。また、１重項励起状態と３重項励起状態との２つの状態を活用できれば、原理的には２０％の超高効率の発光が可能であるとされている（非特許文献４参照。）。
【００２１】
また、既に、イリジウム錯体を発光体に用いた有機ＥＬ素子について、３原色のいずれか１色の発光を呈するものについて、いずれも５％以上の外部量子効率が得られたという以下の報告がある。
【００２２】
すなわち、下記式を有するビス（２−（２´−ベンゾ［４，５ａ］チエニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ３´）イリジウム（アセチルアセトネート）（以下、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）と表記する。）を用いたデバイスは、７．０％程度の発光効率で赤色燐光を呈する（非特許文献５参照。）。
【００２３】
【化２】
また、下記式を有するトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表記する。）を用いたデバイスは、１５．４％程度の発光効率で緑色燐光を呈する（非特許文献６参照。）。
【００２４】
【化３】
また、下記式を有するイリジウム（ＩＩＩ）ビス（４，６−ジーフルオロフェニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ２´）ピコリネート（以下、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｃ）と表記する。）を用いたデバイスは、５．７％程度の発光効率で青色燐光を呈する（非特許文献７参照。）。
【００２５】
【化４】
上記イリジウム錯体を発光体に用いた有機ＥＬ素子は、発光層の母体材料であるホスト成分として、フェニルカルバゾール誘導体やトリアゾール誘導体が用いられ、ホスト成分の３重項励起状態から添加材料であるドーパント成分としての上記のイリジウム錯体の３重項励起状態へのエネルギ移動によって発光することが確認されている。
【００２６】
【非特許文献１】
Ｄｉｓｐｌａｙｓ，２２，ｐｐ．４３（２００１）
【００２７】
【非特許文献２】
ＩＤＷ´００ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ．２３９（２０００）
【００２８】
【非特許文献３】
Ｎａｔｕｒｅ，３９５，１５１（１９９８）
【００２９】
【非特許文献４】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７９，１５６８（２００１）
【００３０】
【非特許文献５】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２ （２００１）
【００３１】
【非特許文献６】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７７，９０４ （２０００）
【００３２】
【非特許文献７】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７９，２０８２ （２００１）
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した青色燐光を呈するＩｒ（Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｃ）は、発光中に緑色波長成分をほとんど含まないため、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｃ）のみをドーパントとして単一の発光層を形成するときの発光効率が必ずしも大きくない。また、このため、この単一の発光層に適宜の色変換方式を適用するときの、緑色および赤色の発光効率を大きくすることも難しい。
【００３４】
なお、前記図２（ａ）に示した塗り分け方式は、発光層の光を陽極およびガラス基板を介してそのまま外部に取り出すため光の損失が少なく、発光効率が高いため、最も一般的に採用されているものであるが、蛍光発光を利用したものであるため、既に説明したように発光効率を向上させるには限界がある。また、この塗り分け方式において、発光層の発光材料成分を蛍光発光を呈するものから上記した燐光発光を呈するものに変えることも考えられるが、このときでも、上記のように、少なくとも高い発光効率で青色を呈することができる燐光成分については知られていないため、発光効率の低さが障害となると考えられる。また、塗り分け方式の場合、どのような発光材料成分を用いたとしても、発光層の構成が複雑となる不具合を避けることができない。
【００３５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高い発光効率を得ることができる有機ＥＬデバイスおよびその有機ＥＬデバイスを用いた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００３６】
また、本発明は、簡易な素子構成でフルカラー表示を高い発光効率で実現することができる有機ＥＬデバイスおよびその有機ＥＬデバイスを用いた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬデバイスは、１対の電極と該１対の電極間に挟まれる発光層とを備え、該発光層がドーパントとして、燐光成分である下記の一般式を有する化合物を含むことを特徴とする。
【００３８】
【化５】
ここで、発光層は、電子と正孔の再結合により発光する機能とともに電子輸送性等の機能を合わせもつ単一の層のみではなく、電子と正孔の再結合により発光する機能のみを分担する層とともに電子輸送層等の他の有機薄膜層も含む有機薄膜の積層構造も含む意である。したがって、上記燐光成分は、電子輸送層等の他の有機薄膜層にも含まれ得る。また、ドーパントは、後述する発光層の母体材料であるホストにドーピングされる添加成分をいう。
【００３９】
本発明の上記の構成により、高い発光効率を得ることができる。
【００４０】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスを有すると、上記有機ＥＬデバイスの効果を好適に奏することができる。
【００４１】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、上記の一般式を有する化合物の燐光発光が青色波長を主波長成分とするとともに緑色波長も波長成分として含むため、簡易な素子構成で、フルカラー表示を好適に行うことができる。
【００４２】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスにおいて、発光層がドーパントとして、前記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の燐光成分化合物をさらに含むと、高い発光効率の白色光を得ることができる。
【００４３】
この場合、燐光成分化合物に変えて、蛍光成分化合物をさらに含む構成としてもよい。
【００４４】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスを有すると、上記有機ＥＬデバイスの効果を好適に奏することができる。
【００４５】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、発光効率やカラーバランスの調整の自由度が増し、より望ましいフルカラー表示を得ることができる。
【００４６】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタが設けられてなると、カラーフィルタを設けない場合に比べて青色の純度を上げることができる。
【００４７】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスにおいて、前記発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むと、ホストの励起エネルギをドーパントである上記化合物に転移するときに、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。また、逆に、上記化合物からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができ、効率的な発光が可能となる。
【００４８】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタが設けられてなると、高速の動画表示を得ることができ、好適である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機ＥＬデバイスおよび有機ＥＬディスプレイの好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００５０】
まず、本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスについて説明する。
【００５１】
本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、１対の電極と１対の電極間に挟まれる発光層とを備える。このような有機ＥＬデバイスの積層構造は特に限定するものではなく、例えば、図１（ａ）に示したような、ガラス基板上に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および陰極がこの順に積層された構成であってもよく、また、図１（ｂ）に示したような、ガラス基板上に、陽極、導電性高分子層、発光層および陰極がこの順に積層された構成であってもよい。さらにまた、これらの構成に適宜の層を追加した積層構造であってもよい。なお、本実施の形態例では、広義の発光層の各有機薄膜の材料は、低分子有機材料であってもよく、また、高分子有機材料であってもよい。
【００５２】
発光層以外の各層については、通常の有機ＥＬデバイスの場合と同様の適宜の材料を用い、適宜の方法により、適宜の膜厚等に形成することができるため、詳細な説明を省略し、実施例の項で適宜説明する。
【００５３】
発光層は、望ましくは、ドーパントとして、少なくとも２種類以上の燐光成分を含む。２種類以上の燐光成分のうちの１種類の燐光成分は、下記の一般式を有する化合物であり、残余の種類の燐光成分は、下記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる化合物である。なお、発光層は、下記の一般式を有する化合物のみを含む構成であってもよい。
【００５４】
【化６】
上記の一般式を有する化合物として、例えば、下記式の化合物を挙げることができる。
【００５５】
【化７】
上記式の化合物は、イリジウム（ＩＩＩ）ビス［２−（３，５−ビストリフルオロメチルフェニル）−ピリジネイト−Ｎ，Ｃ２］ピコリネイト（以下、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））と表記する。）である。Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｃ）は、後述する図４に示すように、４７２ｎｍの波長に最大ピークを有するとともに、５１０ｎｍの波長にも大きなピークを有し、青色および緑色の燐光発光色を得ることができる。
【００５６】
Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）２（ｐｉｃ）は、塩化イリジウム水和物を出発原料として、配位子である３，５−ビストリフルオロメチルフェニルピリジンを反応させてイリジウム二核錯体を合成し、これにピコリン酸ナトリウム塩を反応させることにより合成した（Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １２３，４３０４（２００１）参照。）。
【００５７】
残余の種類の化合物は、上記Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）とともに発光するときに燐光発光を生じ、合成色として白色を呈することができる化合物である限り、適宜の燐光成分を用いることができる。このような化合物として、例えば、前記したＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を用いることで赤色の燐光発光を得ることができる。
【００５８】
また、上記Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）とともに、あるいはＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）に変えて、例えば、前記したＩｒ（ｐｐｙ）３と表記する。）を用いることで緑色の燐光発光を得ることができる。
【００５９】
また、残余の種類の化合物は、必要に応じて燐光成分に変えて蛍光成分を用いてもよい。
【００６０】
上記各燐光成分化合物は、それぞれ０．１〜１０質量％程度の含有量で発光層に含まれる。
【００６１】
発光層は、上記のドーパントとしての各化合物を含有する母体材料であるホストとして、有機成分（有機化合物）を含む。有機成分は、好ましくは、励起３重項エネルギをもつ成分を用い、より、好ましくは、後述する図４に示す白色有機ＥＬデバイスの燐光成分の発光スペクトルの最大ピークの波長成分の３重項励起準位のエネルギよりも高い励起３重項エネルギをもつ成分を用いる。また、さらに好ましくは、有機成分は、上記燐光成分の発光スペクトルの最大ピークの波長成分の３重項励起準位のエネルギよりも十分に大きな２．７ｅＶ以上の励起３重項エネルギをもつ成分を用いる。
【００６２】
このような２．７ｅＶ以上の励起３重項エネルギをもつ成分としては、例えば、フェニルカルバゾール誘導体、オキザジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、バソクプロイン誘導体等を挙げることができる。
【００６３】
なお、発光層は、通常の有機ＥＬデバイスの発光層と同様に、適宜の成膜法により、適宜の厚みに形成することができ、例えば数十〜２００ｎｍ程度の厚みとすることができる。
【００６４】
発光層は、単一の層で形成してもよく、また、複数の層を積層して形成してもよい。
【００６５】
例えば、発光層を単一の層で形成する場合、上記複数の種類の燐光成分は、単一の層に含まれる。一方、発光層を複数の層の積層構造とする場合、単一の層に上記複数の種類の燐光成分をまとめて含ませてもよく、また、発光層の各層に上記複数の種類の燐光成分を別々に含ませてもよい。発光層の各層に上記複数の種類の燐光成分を別々に含ませるとき、発光層の各層のホスト材料は、同一の材料を用いてもよく、このとき、各層の層間に正孔阻止層（正孔ブロック層）を設けると、発光を容易に制御することができる。また、発光層の各層のホスト材料は、各層に含まれる燐光成分の励起３重項エネルギよりも大きな励起３重項エネルギをもつ別々の種類のホスト材料を各層ごとに選択して用いてもよい。
【００６６】
以上説明した本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）の燐光発光が主波長成分である青色について高い発光効率を有するとともに、緑色波長も波長成分として含むため、高い発光効率を得ることができる。また、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）とともにＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）やＩｒ（ｐｐｙ）３を含むため、発光合成色として高い発光効率の白色光を得ることができ、また、上記化合物の３重項励起状態からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができる。
【００６７】
また、本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むため、ホストの励起エネルギをドーパントである上記化合物に転移するときに、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。
【００６８】
また、上記本実施の形態例に関わらず、本発明の有機ＥＬデバイスは、発光層がドーパントとして上記Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみを含み、他の燐光成分を含まないように構成してもよい。これにより、緑色波長成分を含む青色を高い発光効率で発光することができる。
【００６９】
つぎに、本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイについて説明する。
【００７０】
本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイは、上記本実施の形態例に係る白色有機ＥＬデバイスを用い、前記図２（ｂ）に示したデバイスと同様の構成にして、発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層を設け、または、前記図２（ｃ）に示したデバイスと同様の構成にして、発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタを設ける。
【００７１】
有機ＥＬデバイスに色変換層を設ける場合、色変換層は、それぞれ光の３原色のいずれかの色の発光を得ることができる蛍光色素を例えば高分子樹脂に含む３つの独立した層に形成される。
【００７２】
これにより、有機ＥＬデバイスの白色発光中の青色成分や緑色成分で緑や赤色の色変換層を励起して緑色や赤色の発光を得ることができるとともに、さらに、青色成分で緑色の変換層を励起して緑色の発光を得、また、白色発光中の青色成分や緑色成分で赤色の変換層を励起して赤色の発光を得ることができるため、発光効率やカラーバランスを自由に調整することができ、高い発光効率および輝度を有するとともにカラーバランスに優れるフルカラー表示を得ることができる。
【００７３】
上記本実施の形態例に関わらず、本発明の有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬデバイスとして上記Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみをドーパントとして含み、他の燐光成分を含まないように構成したものを用いてもよい。これによっても、上記化合物の発光中の青色成分や緑色成分で赤色の変換層を励起して赤色の発光を得ることができるため、フルカラー表示を得ることができる。
【００７４】
一方、本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、有機ＥＬデバイスにカラーフィルタを設ける場合、カラーフィルタそれぞれ光の３原色のいずれかの色成分を透過することができるように着色した３つの独立したフィルタに形成される。
【００７５】
これにより、有機ＥＬデバイスの白色発光を各カラーフィルタを透過させることで、緑色および赤色の発光を得ることができるとともに、青色の色純度を上げることができ、高い発光効率および輝度を有するフルカラー表示を得ることができる。
【００７６】
また、上記本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイに関わらず、本発明の有機ＥＬディスプレイは、色変換層やカラーフィルタを設けることなく、上記本実施の形態例に係る白色発光を呈することができる有機ＥＬデバイスを用いてもよく、あるいはまた、上記（Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみをドーパントとして含み、他の燐光成分を含まないように構成した有機ＥＬデバイスを用いてもよく、それぞれの有機ＥＬデバイスの発光特性を生かした有機ＥＬディスプレイを得ることができる。
【００７７】
また、上記本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けると、高い発光効率および輝度を有するフルカラーの高速な動画表示を得ることができる。
【００７８】
ここで、複数の薄膜トランジスタは、例えば図６に示すように、ＴＦＴ１はスイッチング作用を有し、ＴＦＴ２は駆動作用を有する。さらに設けられる他の薄膜トランジスタは、パネル内でのＴＦＴ特性のばらつきを補正する作用を有する。なお、図６中、記号ＯＬＥＤは、有機発光層を有機ダイオードとして表示したものである。
【００７９】
このとき、薄膜トランジスタは、低温ポリシリコンやアモルファスシリコンを用いた形成したものであってもよく、また、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタであってもよい。有機半導体材料としては、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体等の低分子系と、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等の高分子系を挙げることができる。低分子系を用いる場合は真空蒸着法により、また、高分子系を用いる場合は塗布法により、それぞれ活性層を形成する。
【００８０】
以上説明した本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスあるいはその変形例は、その用途として、例えば省電力の携帯電話やＰＤＡ等の情報機器や、あるいは、小型のテレビ、さらには壁掛け大型テレビにも適用することができる有機ＥＬディスプレイについて説明したが、これに限らず、種々の自在な発光色を生かすことができる照明機器等にも適用することができる。
【００８１】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
ＩＴＯがパターン化された透明陽極１０を備えるガラス基板１２上に、真空蒸着法で、白色発光を呈する、図３に示す有機ＥＬデバイスを形成した。
【００８２】
まず、下記式を有する芳香族アミン誘導体（α−ＮＰＤ）を透明陽極１０に４０ｎｍの厚みに成膜して正孔輸送層１４を形成した。
【００８３】
【化８】
つぎに、下記式を有するオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、正孔輸送層１４上に前記Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）を３質量％ドープした層を３５ｎｍの厚みに成膜して発光層１６を形成し、引き続き、同じくオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、発光層１６上に前記Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を８質量％ドープした層を５ｎｍの厚みに成膜して発光層１８を形成し、発光層を積層構造とした。
【００８４】
【化９】
さらに、下記式を有するキノリノールアルミ錯体誘導体（ＢＡｌｑ）を発光層１８に３０ｎｍの厚みに成膜して正孔阻止層（正孔ブロック層）２０を形成した。この正孔阻止層２０は、電子輸送層の機能を兼ねるものである。
【００８５】
【化１０】
最後に、正孔阻止層２０上に、ＬｉＦを１ｎｍの厚みに、さらにその上にアルミニウムを１５０ｎｍの厚みに、それぞれ蒸着し、陰極２２を形成した。
【００８６】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【００８７】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、白色発光が観察された。この白色発光の発光スペクトルを図４に示す。発光スペクトルは、４７２ｎｍの波長に最大ピークを有するとともに、５１０ｎｍ、６２０〜６８０の波長にも大きなピークを有し、それぞれ、青色燐光成分、緑色燐光成分および赤色燐光成分の混色であることがわかる。得られた白色発光は色度が（０．３５，０．３４）であり、また、従来の青色の燐光成分の発光効率の最大値である５．７％に比べて顕著に高い、８％の外部発光効率（外部量子効率）が得られた。また、視感度を考慮した発光効率（視感効率）も２０ｃｄ／Ａという高い値が得られた。
【００８８】
また、上記デバイスの寿命は、初期輝度１００ｃｄ／ｍ２の条件で比較するとき、従来の３色燐光成分を用いたデバイスよりも５０％程度長いことが確認された。
（第２実施例）
上記実施例１と同様の手順で、真空蒸着法により、白色発光を呈する、図５に示す有機ＥＬデバイスを形成した。
【００８９】
まず、ガラス基板１２に設けられた透明陽極１０上に、前記芳香族アミン誘導体（α−ＮＰＤ）を４０ｎｍの厚みに成膜して正孔輸送層１４を形成した。
【００９０】
つぎに、前記オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、正孔輸送層１４上に、前記した青色の燐光発光を呈するＩｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）を３質量％の濃度でドープした３０ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２４を形成した。
【００９１】
引き続き、発光層２４上に、緑色の燐光発光を呈する、前記したＩｒ（ｐｐｙ）３を３質量％の濃度でドープした１０ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２６を形成した。
【００９２】
さらに、引き続き、発光層２６上に、前記Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を８質量％の濃度でドープした５ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２８を形成した。
【００９３】
さらに、前記キノリノールアルミ錯体誘導体（ＢＡｌｑ）を発光層２８に３０ｎｍの厚みに成膜して正孔阻止層（正孔ブロック層）２０を形成した。
【００９４】
最後に、正孔阻止層２０上に、ＬｉＦを１ｎｍの厚みに、さらにその上にアルミニウムを１５０ｎｍの厚みに、それぞれ蒸着し、陰極２２を形成した。
【００９５】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【００９６】
上記デバイスに６Ｖの電圧を印加することで、実施例１と同様の白色発光が観察された。この白色発光は、色度が（０．３５，０．３９）であり、また、１０％の高い外部発光効率（外部量子効率）が得られた。また、視感効率も３０ｃｄ／Ａという高い値が得られた。
（実施例３）
第１および第２実施例と異なり、Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ）を３質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）３を２質量％およびＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を１質量％の比率で同時蒸着でドーピングして発光層を１層のみ形成した。また、陰極はフッ化リチウムとアルミニウムの積層構造とした。これ以外は、実施例１、２と同様の条件で有機デバイスを形成した。
【００９７】
作製した有機デバイスは、実施例１、２と同様の性能が得られた。
（実施例４）
前記した図２（ｃ）のように、ガラス基板上に３原色（赤緑青）のカラーフィルタをマトリクス状に形成し、高分子樹脂で平坦化した後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でＩＴＯを全面に２００ｎｍの厚みに成膜した。さらに、このＩＴＯ膜をエッチング加工して、カラーフィルタ上にＩＴＯのラインを残して陽極を形成した。
【００９８】
つぎに、カラーフィルタおよび陽極がパターン化されたガラス基板上に、実施例１と同様の手順で、２層の発光層、正孔阻止層および陰極を形成した。
【００９９】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【０１００】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、３色のカラーフィルタを通して３色の発光色が観察された。このデバイスを線順次駆動することでフルカラーの動画画像を表示することができた。カラーフィルタを通した後の外部発光効率は、青色で５％、緑色で８％、赤色で５％であり、従来の蛍光発光体を利用した有機ＥＬディスプレイや、報告されている従来の燐光発光を利用した有機ＥＬディスプレイに比べて、青色での大幅に高い外部発光効率を得ることができた。
（実施例５）
前記した図２（ｂ）のように、ガラス基板上に３原色（赤緑青）の色変換層フォトリソプロセスでマトリクス状に形成し、高分子樹脂で平坦化した後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でＩＴＯを全面に２００ｎｍの厚みに成膜した。さらに、このＩＴＯ膜をエッチング加工して、カラーフィルタ上にＩＴＯのラインを残して陽極を形成した。
【０１０１】
つぎに、色変換層および陽極がパターン化されたガラス基板上に、実施例１と同様の手順で、２層の発光層、正孔阻止層および陰極を形成した。
【０１０２】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【０１０３】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、３色の色変換層を通して３色の発光色が観察された。このデバイスを線順次駆動することでフルカラーの動画画像を表示することができた。色変換層を通したときの外部発光効率は、青色で６％、緑色で８％、赤色で５％であり、従来の蛍光発光を利用した有機ＥＬディスプレイや報告されている従来の燐光発光を利用した有機ＥＬディスプレイに比べても、青色での大幅に高い外部発光効率を得ることができた。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、１対の電極と１対の電極間に挟まれる発光層とを備え、発光層がドーパントとして、燐光成分である下記の一般式を有する化合物を含むため、高い発光効率を得ることができる。
【０１０５】
【化１１】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなるため、簡易な素子構成で、緑色および赤色についても高い発光効率を得ることができ、フルカラー表示を行うことができる。
【０１０６】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、発光層がドーパントとして、上記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の燐光成分化合物をさらに含むため、高い発光効率の白色光を得ることができる。
【０１０７】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、発光効率やカラーバランスの調整の自由度が増し、より望ましいフルカラー表示を得ることができる。
【０１０８】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタが設けられてなるため、カラーフィルタを設けない場合に比べて青色の純度を上げることができる。
【０１０９】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むため、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。また、逆に、上記化合物からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができ、効率的な発光が可能となる。
【０１１０】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタが設けられてなるため、高速の動画表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は、広義の発光層の構成の異なる２例を示す。
【図２】白色発光可能な有機ＥＬディスプレイの概略構成を示す図であり、（ａ）は発光層自体が３色発光可能な３つの分離層で構成される例を、（ｂ）は単一の発光層に３色の色変換層を設けた例を、（ｃ）は単一の発光層に３色のカラーフィルタを設けた例を、それぞれ示す。
【図３】第１実施例の有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図である。
【図４】第１実施例の有機ＥＬデバイスの発光スペクトルを示す図である。
【図５】第２実施例の有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイの駆動回路の１画素分の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 透明陽極
１２ ガラス基板
１４ 正孔輸送層
１６、１８、２４、２６、２８ 発光層
２０ 正孔阻止層
２２ 陰極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL device and an organic EL display.
[0002]
[Prior art]
In the research of organic EL (electroluminescence), which originated in a paper by a US company, the role of Japanese companies in both basic research and display development was very large, and the world's first practical use of organic EL displays Is realized by Japanese companies. This organic EL display is a flat panel display in which organic EL elements (devices) of three primary colors of RGB constituting pixels are formed in a matrix on a glass substrate (see Non-Patent Document 1).
[0003]
With the practical application, interest in organic EL displays has been increasing, and at present, organic EL displays are being recognized as promising next-generation flat panel display candidates.
[0004]
As flat panel displays, there are already commercialized liquid crystal displays (LCD) and plasma displays (PDP), and field emission displays (FEDs) are also being put to practical use.
[0005]
The features of the organic EL display as compared with these other flat panel displays are as follows.
[0006]
First, an organic EL display can be formed to be extremely thin and lightweight as compared with other flat panel displays. For example, a liquid crystal display is a non-self-luminous type, which requires a backlight, while a self-luminous type. Since it is a light-emitting type, it is characterized by being excellent in visibility without dependence on viewing angle, and suitable for displaying moving images because of its high display speed.
[0007]
Further, it is said that the organic EL display has a simple structure and is superior in cost as compared with other flat panel displays.
[0008]
Organic EL elements are classified into low-molecular EL elements and high-molecular EL elements, depending on whether the organic material component used as the light emitter is a low-molecular material or a high-molecular material.
[0009]
In general, a low-molecular EL device includes an anode 2, a hole transport layer 3, a light-emitting layer 4, an electron transport layer 5, and a cathode 6 on a glass substrate 1, as shown in FIG. It has a configuration in which the layers are sequentially stacked. The light emitting layer 4 uses a low molecular weight organic compound as an organic material component. Note that each of the hole transport layer 3, the light emitting layer 4, and the electron transport layer 5 except the anode 2 and the cathode 6 is formed of an organic thin film. 3, the whole of the light emitting layer 4 and the electron transport layer 5 may be referred to as a light emitting layer. These layers 3 to 5 which are organic thin films each have a thickness of about several tens of nm, and the total thickness is very thin, about 100 to 200 nm. These layers 3 to 5 are usually produced by a vacuum evaporation method in which each organic material is heated and evaporated in a vacuum device to form a film on a film-forming material.
[0010]
On the other hand, a polymer EL element generally has an anode 2, a conductive polymer layer 3a, a light emitting layer 4a, and a cathode 6 laminated in this order on a glass substrate 1, as shown in FIG. 1B, for example. It has the structure which was done. That is, the organic thin film (light emitting layer in a broad sense) has a two-layer structure of a conductive polymer layer 3a having a thickness of about several tens of nm and a light emitting layer 4a using a polymer organic compound as a light emitting material component. The element structure is simpler than the above-mentioned low-molecular EL element, and there is a possibility that the element can be manufactured at low cost.
[0011]
These organic EL elements emit electrons and holes from the respective electrodes by applying a voltage between the anode 2 and the cathode 6, and emit a light-emitting layer (in a narrow sense that only shares a light-emitting function) through each layer. 1A and 1B, electrons and holes are injected into the light-emitting layers 4 and 4a) to be recombined, whereby the light-emitting body is excited to emit light. Then, the emitted light is taken out and visually recognized. FIGS. 1A and 1B schematically show these operations. At this time, the hole transport layer 3 and the electron transport layer 5 of the low-molecular EL element play a role of enhancing the hole and electron transport properties and optimizing the charge balance in the light emitting layer 4, respectively. The conductive polymer layer 3a of the molecular EL element plays a role as a hole injection layer, and particularly has an effect of lowering an injection barrier by having high conductivity.
[0012]
The organic EL element is, for example, a bottom emission type in which a translucent or opaque electrode is used as a cathode, and the generated light including reflected light from the cathode is extracted from the glass substrate side. A top emission type in which light is extracted from the cathode side is also used.
[0013]
In order for a display using an organic EL element (hereinafter, referred to as an organic EL display) to be capable of full color display, it is necessary to convert light emitted from the organic EL element into three primary colors (RGB). There are the following three types of this conversion method. The bottom emission type will be described as an example.
[0014]
In the separate coating method, as shown in FIG. 2A, light emitting layers 4 b to 4 d capable of exhibiting any one of the three primary colors are formed on the same glass substrate 1. In FIG. 2A, reference numeral 2a indicates a transparent electrode (anode), and reference numeral 6b indicates a metal electrode (cathode). The same applies to FIGS. 2B and 2C.
[0015]
In addition to this, as shown in FIG. 2B, for example, color conversion layers 7a to 7c are provided via the anode 2a on the light emitting side of the light emitting layer 4e that emits blue light, and the green light is emitted by the high excitation energy of blue light. A color conversion method in which a fluorescent dye in a red color conversion layer is excited to obtain green and red light, or as shown in FIG. 2C, a light-emitting side of a light-emitting layer 4f which emits white light via an anode 2a. A color filter system is also proposed in which color filters 8a to 8c are provided, and a predetermined color component is transmitted through each color filter to obtain light of three primary colors.
[0016]
As a method of driving pixels of an organic EL display, there are a passive type in which pixels arranged in a matrix are driven in a line-sequential manner and an active type in which a plurality of TFTs (thin film transistors) are arranged in pixel units. The former passive type has the advantage that the structure of the device is relatively simple, while the latter active type has the advantage that high-speed operation is possible. In the early days of organic EL displays, the development was mainly focused on the passive type, but recently the active type is becoming mainstream. The TFT is made 100cm by using low temperature polysilicon as the material. 3 / Vs is obtained. Generally, in the case of an organic EL display having a size of 5 inches or more, it is essential to use an active type as a driving method from the viewpoint of achieving high luminance, miniaturization of the device, and long life.
[0017]
Recently, a prototype of a 14.7 inch SXGA (1280 × 720) has been published (Non-Patent Document 2).
[0018]
In the above-described prototype of the organic EL display, a light emitting layer which emits white light by emitting a fluorescent color of one of the three primary colors by blending a plurality of types of light emitters, which are low molecular organic compounds, is used for each of the low molecular organic compounds. Is converted into three primary colors through a color filter as shown in FIG. 2C. Further, the low-temperature polysilicon described above is used as a TFT material. The prototype of the organic EL display has 260,000 display colors, a contrast ratio of 200 or more, and a luminance of 200 to 300 cd / m. 2 Has been realized.
[0019]
By the way, as described above, the organic EL element emits light when electrons and holes are recombined in the light emitting layer to excite an organic component. The excited state includes a singlet excited state and a triplet excited state depending on whether the spin of the electrons is upward or downward. It is estimated that the generation probability is almost singlet excited state: triplet excited state = 1: 3. The organic light-emitting layers used in ordinary organic EL elements, including those described with reference to FIGS. 2A to 2C, only emit fluorescence from a singlet excited state. The efficiency at which the electric energy (the number of input electrons) applied between the negative and positive electrodes is obtained as fluorescent light emission (the number of photons) through the light emission process in the light emitting layer is called internal light emission efficiency (internal quantum efficiency). From the above-mentioned generation ratio of the excited state, it is theoretically possible to make up to 25%. However, the light emission energy actually emitted to the outside is reduced due to the multiple reflection and the light absorption effect in the film. The energy efficiency until the emitted light is observed outside is called light extraction efficiency, and is estimated to be about 20% of the total charge injected into the device. Therefore, the external luminous efficiency (external quantum efficiency = internal luminous efficiency × light extraction efficiency), which is the overall conversion efficiency until the consumed power is observed as light emission, which is practically useful, is at most 5%. Will stop.
[0020]
In order to improve the low luminous efficiency due to the fluorescent light emission, an organic EL device using a metal complex having a platinum atom or an iridium atom as a light emitter and utilizing phosphorescence from a triplet excited state has been reported. (See Non-Patent Document 3.) It is said that if two states, a singlet excited state and a triplet excited state, can be utilized, light emission with an ultra-high efficiency of 20% is possible in principle (see Non-Patent Document 4). .
[0021]
In addition, the following report has already been made that an organic EL element using an iridium complex as a light-emitting body, which emits light of any one of the three primary colors, has an external quantum efficiency of 5% or more. .
[0022]
That is, bis (2- (2′-benzo [4,5a] thienyl) pyridinate-N, C having the following formula: 3 ' ) Iridium (acetylacetonate) (hereinafter Ir (btp) 2 (Acac). ) Exhibits red phosphorescence with a luminous efficiency of about 7.0% (see Non-Patent Document 5).
[0023]
Embedded image
Further, tris (2-phenylpyridine) iridium having the following formula (hereinafter Ir (ppy) 3 Notation. ) Exhibits green phosphorescence with a luminous efficiency of about 15.4% (see Non-Patent Document 6).
[0024]
Embedded image
Also, iridium (III) bis (4,6-difluorophenyl) pyridinate-N, C having the following formula: 2 ' ) Picolinate (hereinafter Ir (Fppy) 2 (Pic). ) Exhibits blue phosphorescence with a luminous efficiency of about 5.7% (see Non-Patent Document 7).
[0025]
Embedded image
An organic EL element using the above iridium complex as a light emitter uses a phenylcarbazole derivative or a triazole derivative as a host component which is a base material of the light emitting layer, and uses a dopant component which is an additive material from a triplet excited state of the host component. It has been confirmed that the above iridium complex emits light by energy transfer to a triplet excited state.
[0026]
[Non-patent document 1]
Displays, 22, pp. 43 (2001)
[0027]
[Non-patent document 2]
IDW'00 processesings, pp. 239 (2000)
[0028]
[Non-Patent Document 3]
Nature, 395, 151 (1998).
[0029]
[Non-patent document 4]
Appl. phys. , Lett. , 79, 1568 (2001).
[0030]
[Non-Patent Document 5]
Appl. phys. , Lett. , 78, 1622 (2001).
[0031]
[Non-Patent Document 6]
Appl. phys. , Lett. , 77,904 (2000)
[0032]
[Non-Patent Document 7]
Appl. phys. , Lett. , 79, 2082 (2001).
[0033]
[Problems to be solved by the invention]
However, Ir (Fppy) exhibiting the above blue phosphorescence 2 (Pic) contains almost no green wavelength component during light emission, so Ir (Fppy) 2 The luminous efficiency when a single light emitting layer is formed using only (pic) as a dopant is not necessarily high. For this reason, it is also difficult to increase the luminous efficiency of green and red when applying an appropriate color conversion method to this single light emitting layer.
[0034]
The separate coating method shown in FIG. 2A is most commonly employed because light in the light emitting layer is directly extracted to the outside through the anode and the glass substrate, so that light loss is small and light emission efficiency is high. However, as described above, there is a limit to improving the luminous efficiency because it utilizes fluorescence emission. Further, in this separate coating method, it is conceivable to change the light-emitting material component of the light-emitting layer from one that emits fluorescent light to one that emits phosphorescent light as described above. Since a phosphorescent component capable of exhibiting blue color is not known, low luminous efficiency is considered to be an obstacle. In addition, in the case of the separate coating method, no matter what kind of light emitting material component is used, the problem that the structure of the light emitting layer becomes complicated cannot be avoided.
[0035]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an organic EL device capable of obtaining high luminous efficiency and an organic EL display using the organic EL device.
[0036]
Another object of the present invention is to provide an organic EL device capable of realizing full-color display with high luminous efficiency with a simple element configuration and an organic EL display using the organic EL device.
[0037]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an organic EL device according to the present invention includes a pair of electrodes and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, wherein the light emitting layer is a phosphorescent component as a dopant. It is characterized by including a compound having a general formula.
[0038]
Embedded image
Here, the light-emitting layer is not only a single layer having a function of emitting light by recombination of electrons and holes and also having a function of electron transportability and the like, but only a function of emitting light by recombination of electrons and holes. It is intended to include a laminated structure of an organic thin film including another organic thin film layer such as an electron transport layer together with the layer to be formed. Therefore, the phosphorescent component can be included in another organic thin film layer such as an electron transport layer. In addition, the dopant refers to an additional component that is doped into a host, which is a base material of a light-emitting layer described later.
[0039]
With the above configuration of the present invention, high luminous efficiency can be obtained.
[0040]
Further, when the organic EL display according to the present invention has the above-described organic EL device, the effects of the organic EL device can be suitably exhibited.
[0041]
In addition, the organic EL display according to the present invention is provided with a color conversion layer capable of exhibiting three primary colors of light on a side of the organic EL device emitting light emitted from the light emitting layer. Since the phosphorescent emission of the compound having the formula (1) has a blue wavelength as a main wavelength component and a green wavelength as a wavelength component, full-color display can be suitably performed with a simple device configuration.
[0042]
Further, in the organic EL device according to the present invention, when the light emitting layer further contains at least one or two or more phosphorescent component compounds that can exhibit white as a synthetic color when emitting light with the compound as a dopant, White light with high luminous efficiency can be obtained.
[0043]
In this case, a configuration in which a fluorescent component compound is further included instead of the phosphorescent component compound may be adopted.
[0044]
Further, when the organic EL display according to the present invention has the above-mentioned organic EL device, the effects of the above-mentioned organic EL device can be suitably exhibited.
[0045]
Further, in the organic EL display according to the present invention, when a color conversion layer capable of exhibiting three primary colors of light is provided on the side of the organic EL device that emits light from the light emitting layer, the luminous efficiency and the color are improved. The degree of freedom in adjusting the balance is increased, and a more desirable full-color display can be obtained.
[0046]
In the organic EL display according to the present invention, if a color filter capable of exhibiting three primary colors of light is provided on the side of the organic EL device that emits light from the light emitting layer, the color filter is not provided. Blue purity can be increased as compared with the case.
[0047]
Further, in the organic EL device according to the present invention, when the light-emitting layer contains an organic component having an excited triplet energy of 2.7 eV or more as a host, the excitation energy of the host is transferred to the compound as a dopant. The compound can be efficiently brought into a triplet excited state. Conversely, reverse energy transfer from the compound to the host can be suppressed, and efficient light emission can be achieved.
[0048]
Further, in the organic EL display according to the present invention, it is preferable that at least two or more thin film transistors be provided as a driving source for each pixel, because a high-speed moving image display can be obtained.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of an organic EL device and an organic EL display according to the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
[0050]
First, the organic EL device according to the present embodiment will be described.
[0051]
The organic EL device according to the present embodiment includes a pair of electrodes and a light emitting layer interposed between the pair of electrodes. The laminated structure of such an organic EL device is not particularly limited. For example, an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are formed on a glass substrate as shown in FIG. May be laminated in this order, or a configuration in which an anode, a conductive polymer layer, a light emitting layer and a cathode are laminated in this order on a glass substrate as shown in FIG. It may be. Furthermore, a laminated structure in which an appropriate layer is added to these configurations may be used. In this embodiment, the material of each organic thin film of the light emitting layer in a broad sense may be a low molecular weight organic material or a high molecular weight organic material.
[0052]
The layers other than the light emitting layer can be formed by using an appropriate material similar to that of a normal organic EL device to an appropriate film thickness by an appropriate method. This will be described as appropriate in the example section.
[0053]
The light emitting layer desirably contains at least two or more phosphorescent components as a dopant. One of the two or more phosphorescent components is a compound having the following general formula, and the remaining phosphorescent components can exhibit white as a synthetic color when emitting light together with the following compound. Compound. Note that the light-emitting layer may have a configuration including only a compound having the following general formula.
[0054]
Embedded image
As the compound having the above general formula, for example, a compound of the following formula can be mentioned.
[0055]
Embedded image
The compound of the above formula is iridium (III) bis [2- (3,5-bistrifluoromethylphenyl) -pyridinate-N, C 2 ] Picolinate (hereinafter Ir (CF) 3 ppy) 2 (Pic)). ). Ir (Fppy) 2 (Pic) has a maximum peak at a wavelength of 472 nm and also has a large peak at a wavelength of 510 nm, as shown in FIG. 4 described below, and blue and green phosphorescent colors can be obtained.
[0056]
Ir (Fppy) 2 (Pic) uses iridium chloride hydrate as a starting material, reacts a ligand, 3,5-bistrifluoromethylphenylpyridine, to synthesize an iridium binuclear complex, and reacts it with a sodium picolinate salt. (See J. Am. Chem. Soc., 123, 4304 (2001)).
[0057]
The remaining class of compounds is the Ir (CF 3 ppy) 2 An appropriate phosphorescent component can be used as long as the compound emits phosphorescence when emitted together with (pic) and can exhibit white as a synthetic color. As such a compound, for example, the aforementioned Ir (btp) 2 By using (acac), red phosphorescence can be obtained.
[0058]
In addition, the Ir (btp) 2 (Acac) or Ir (btp) 2 (Acac), for example, Ir (ppy) 3 Notation. ) Enables green phosphorescence to be obtained.
[0059]
In addition, the remaining types of compounds may use a fluorescent component instead of a phosphorescent component as necessary.
[0060]
Each of the above-mentioned phosphorescent component compounds is contained in the light emitting layer at a content of about 0.1 to 10% by mass.
[0061]
The light emitting layer contains an organic component (organic compound) as a host which is a host material containing each compound as the above dopant. As the organic component, a component having an excited triplet energy is preferably used, and more preferably, a triplet excitation of a wavelength component at a maximum peak of an emission spectrum of a phosphorescent component of a white organic EL device shown in FIG. A component having an excited triplet energy higher than the energy of the level is used. More preferably, the organic component is a component having an excitation triplet energy of 2.7 eV or more, which is sufficiently larger than the energy of the triplet excitation level of the wavelength component of the maximum peak of the emission spectrum of the phosphorescence component. Used.
[0062]
Examples of such a component having an excited triplet energy of 2.7 eV or more include a phenylcarbazole derivative, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, an imidazole derivative, and a bathocuproine derivative.
[0063]
The light emitting layer can be formed to have an appropriate thickness by an appropriate film forming method, similarly to the light emitting layer of an ordinary organic EL device, and can have a thickness of, for example, about several tens to 200 nm.
[0064]
The light-emitting layer may be formed as a single layer, or may be formed by stacking a plurality of layers.
[0065]
For example, when the light-emitting layer is formed of a single layer, the plurality of types of phosphorescent components are included in a single layer. On the other hand, when the light-emitting layer has a stacked structure of a plurality of layers, the plurality of types of phosphorescent components may be collectively included in a single layer, and the plurality of types of phosphorescent components may be included in each layer of the light-emitting layer. May be included separately. When the plurality of types of phosphorescent components are separately contained in each layer of the light emitting layer, the same material may be used as the host material of each layer of the light emitting layer. In this case, a hole blocking layer (positive layer) is provided between the layers. When a hole blocking layer is provided, light emission can be easily controlled. As the host material for each layer of the light emitting layer, different types of host materials having an excited triplet energy larger than the excited triplet energy of the phosphorescent component contained in each layer may be selected and used for each layer. .
[0066]
The organic EL device according to the present embodiment described above uses Ir (CF 3 ppy) 2 Since the phosphorescence of (pic) has high luminous efficiency for blue, which is the main wavelength component, and also includes a green wavelength as a wavelength component, high luminous efficiency can be obtained. In addition, Ir (CF 3 ppy) 2 (Pic) and Ir (btp) 2 (Acac) or Ir (ppy) 3 Therefore, white light with high luminous efficiency can be obtained as a luminescent synthetic color, and reverse energy transfer from the triplet excited state of the compound to the host can be suppressed.
[0067]
Further, in the organic EL device according to the present embodiment, since the light-emitting layer contains the organic component having an excited triplet energy of 2.7 eV or more as a host, the excitation energy of the host is transferred to the above-described compound as a dopant. Sometimes, the compound can be efficiently brought into a triplet excited state.
[0068]
Regardless of the above-described embodiment, in the organic EL device of the present invention, the light-emitting layer serves as a dopant as the Ir (CF). 3 ppy) 2 It may be configured such that it contains only the compound represented by (pic) and does not contain other phosphorescent components. Thereby, blue light including a green wavelength component can be emitted with high luminous efficiency.
[0069]
Next, the organic EL display according to the present embodiment will be described.
[0070]
The organic EL display according to the present embodiment uses the white organic EL device according to the above-described embodiment and has the same configuration as the device shown in FIG. 2B to emit light from the light emitting layer. A color conversion layer capable of exhibiting the three primary colors of light is provided on the emitting side, or the light emitting layer emits light from the light emitting layer in the same configuration as the device shown in FIG. A color filter capable of exhibiting three primary colors is provided.
[0071]
When a color conversion layer is provided in an organic EL device, the color conversion layer is formed as three independent layers containing, for example, a polymer resin with a fluorescent dye capable of obtaining emission of any one of the three primary colors of light. You.
[0072]
As a result, the blue or green component in the white light emission of the organic EL device can excite the green or red color conversion layer to emit green or red light, and further, the blue or green component can be converted to the green conversion layer. Excitation to obtain green luminescence, and blue component or white component in white luminescence to excite red conversion layer to obtain red luminescence, so that luminous efficiency and color balance can be freely adjusted. Thus, a full-color display having high luminous efficiency and luminance and excellent color balance can be obtained.
[0073]
Regardless of the above-described embodiment, the organic EL display of the present invention can be used as an organic EL device by using the Ir (CF) as an organic EL device. 3 ppy) 2 A compound which contains only a compound represented by (pic) as a dopant and does not contain other phosphorescent components may be used. Also in this case, the red conversion layer can be obtained by exciting the red conversion layer with the blue component or the green component in the light emission of the compound, so that a full-color display can be obtained.
[0074]
On the other hand, in the organic EL display according to the present embodiment, when a color filter is provided in the organic EL device, each of the three color filters is colored so as to transmit any one of the three primary colors of light. The filter is formed.
[0075]
Thereby, by transmitting the white light emitted from the organic EL device through each color filter, green and red light can be obtained, and the color purity of blue can be increased, and a full-color display having high luminous efficiency and luminance can be obtained. Can be obtained.
[0076]
Further, regardless of the organic EL display according to the present embodiment, the organic EL display of the present invention can emit the white light according to the present embodiment without providing a color conversion layer or a color filter. An organic EL device that can be used may be used. 3 ppy) 2 An organic EL device which contains only a compound represented by (pic) as a dopant and does not contain other phosphorescent components may be used, and an organic EL display utilizing the light emitting characteristics of each organic EL device is obtained. be able to.
[0077]
Further, in the organic EL display according to the present embodiment, when at least two or more thin film transistors (TFTs) are provided as driving sources for each pixel, a full-color high-speed moving image display having high luminous efficiency and luminance can be obtained. Can be.
[0078]
Here, in the plurality of thin film transistors, for example, as shown in FIG. 6, the TFT 1 has a switching action, and the TFT 2 has a driving action. Another thin film transistor provided has a function of correcting variations in TFT characteristics in the panel. In FIG. 6, the symbol OLED indicates the organic light emitting layer as an organic diode.
[0079]
At this time, the thin film transistor may be formed using low-temperature polysilicon or amorphous silicon, or may be an organic thin film transistor using an organic semiconductor. Examples of the organic semiconductor material include a low molecular weight system such as a pentacene derivative and a perylene derivative and a high molecular weight system such as a polyfluorene derivative and a polythiophene derivative. An active layer is formed by a vacuum evaporation method when a low molecular weight system is used, and by a coating method when a high molecular weight system is used.
[0080]
The organic EL device according to the present embodiment described above or a modified example thereof can be applied to, for example, information devices such as power-saving mobile phones and PDAs, or small televisions, and even large wall-mounted televisions. Although the organic EL display that can be applied has been described, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to lighting devices and the like that can make use of various free luminescent colors.
[0081]
【Example】
The present invention will be further described with reference to examples. The present invention is not limited to the embodiments described below.
(First embodiment)
An organic EL device shown in FIG. 3 which emits white light was formed on a glass substrate 12 provided with a transparent anode 10 on which ITO was patterned by vacuum evaporation.
[0082]
First, a hole transport layer 14 was formed by depositing an aromatic amine derivative (α-NPD) having the following formula on the transparent anode 10 to a thickness of 40 nm.
[0083]
Embedded image
Next, using the oxadiazole derivative (OXD-7) having the following formula as a host material, the Ir (CF 3 ppy) 2 A layer doped with 3% by mass of (pic) was formed to a thickness of 35 nm to form a light-emitting layer 16. Subsequently, the same oxadiazole derivative (OXD-7) was used as a host material, and the light-emitting layer 16 was formed on the light-emitting layer 16. Ir (btp) 2 A layer doped with 8% by mass of (acac) was formed to a thickness of 5 nm to form a light-emitting layer 18, and the light-emitting layer was formed into a laminated structure.
[0084]
Embedded image
Further, a quinolinol aluminum complex derivative (BAlq) having the following formula was formed on the light emitting layer 18 to a thickness of 30 nm to form a hole blocking layer (hole blocking layer) 20. The hole blocking layer 20 also functions as an electron transport layer.
[0085]
Embedded image
Finally, a cathode 22 was formed on the hole blocking layer 20 by depositing LiF to a thickness of 1 nm and further depositing aluminum to a thickness of 150 nm.
[0086]
The produced device was taken out of the glove box after sealing with an ultraviolet curable resin and a glass substrate in the glove box, and the characteristics were evaluated.
[0087]
By applying a voltage of 5 V to the device, white light emission was observed. FIG. 4 shows the emission spectrum of this white light emission. The emission spectrum has a maximum peak at a wavelength of 472 nm and also has large peaks at wavelengths of 510 nm and 620 to 680, and it can be seen that the emission spectrum is a mixed color of a blue phosphorescent component, a green phosphorescent component, and a red phosphorescent component. The obtained white light emission has a chromaticity of (0.35, 0.34), and is significantly higher than the conventional maximum value of 5.7% of the luminous efficiency of the blue phosphorescent component, 8%. The external luminous efficiency (external quantum efficiency) was obtained. In addition, the luminous efficiency (visibility efficiency) in consideration of the luminosity was as high as 20 cd / A.
[0088]
The lifetime of the device is 100 cd / m (initial luminance). 2 When compared under the conditions described above, it was confirmed that the length was about 50% longer than a device using a conventional three-color phosphorescent component.
(Second embodiment)
By the same procedure as in Example 1, the organic EL device shown in FIG. 5 that emits white light was formed by a vacuum evaporation method.
[0089]
First, the above-mentioned aromatic amine derivative (α-NPD) was formed into a film with a thickness of 40 nm on the transparent anode 10 provided on the glass substrate 12 to form the hole transport layer 14.
[0090]
Next, by using the oxadiazole derivative (OXD-7) as a host material, Ir (CF) exhibiting the blue phosphorescent emission described above is formed on the hole transport layer 14. 3 ppy) 2 A 30 nm-thick layer doped with (pic) at a concentration of 3% by mass was formed to form a light-emitting layer 24.
[0091]
Subsequently, on the light emitting layer 24, the above-mentioned Ir (ppy), which emits green phosphorescent light, is formed. 3 Was formed into a layer having a thickness of 10 nm doped with a concentration of 3% by mass to form a light emitting layer 26.
[0092]
Further, on the light emitting layer 26, the Ir (btp) 2 A light emitting layer 28 was formed by forming a film having a thickness of 5 nm doped with (acac) at a concentration of 8% by mass.
[0093]
Further, the quinolinol aluminum complex derivative (BAlq) was formed in a thickness of 30 nm on the light emitting layer 28 to form a hole blocking layer (hole blocking layer) 20.
[0094]
Finally, a cathode 22 was formed on the hole blocking layer 20 by depositing LiF to a thickness of 1 nm and further depositing aluminum to a thickness of 150 nm.
[0095]
The produced device was taken out of the glove box after sealing with an ultraviolet curable resin and a glass substrate in the glove box, and the characteristics were evaluated.
[0096]
When a voltage of 6 V was applied to the device, white light emission similar to that in Example 1 was observed. This white light emission had a chromaticity of (0.35, 0.39) and a high external luminous efficiency (external quantum efficiency) of 10% was obtained. The luminous efficiency was as high as 30 cd / A.
(Example 3)
Unlike the first and second embodiments, Ir (CF 3 ppy) 2 (Pic) at 3% by mass, Ir (ppy) 3 Of 2% by mass and Ir (btp) 2 (Acac) was doped by co-evaporation at a ratio of 1% by mass to form only one light emitting layer. The cathode had a laminated structure of lithium fluoride and aluminum. Except for this, an organic device was formed under the same conditions as in Examples 1 and 2.
[0097]
The same performance as in Examples 1 and 2 was obtained from the produced organic device.
(Example 4)
As shown in FIG. 2C, color filters of three primary colors (red, green, and blue) are formed in a matrix on a glass substrate, flattened with a polymer resin, and then ITO is applied to the entire surface by RF magnetron sputtering to a thickness of 200 nm. To a thickness of Further, this ITO film was etched to form an anode while leaving the ITO line on the color filter.
[0098]
Next, two layers of a light emitting layer, a hole blocking layer, and a cathode were formed on the glass substrate on which the color filter and the anode were patterned by the same procedure as in Example 1.
[0099]
The produced device was taken out of the glove box after sealing with an ultraviolet curable resin and a glass substrate in the glove box, and the characteristics were evaluated.
[0100]
By applying a voltage of 5 V to the device, three emission colors were observed through three color filters. By driving this device line-sequentially, a full-color moving image could be displayed. The external luminous efficiency after passing through a color filter is 5% for blue, 8% for green, and 5% for red. The organic EL display using a conventional fluorescent luminescent material and the reported conventional phosphorescent light emission A significantly higher external luminous efficiency in blue was obtained as compared with an organic EL display using the same.
(Example 5)
As shown in FIG. 2B, a color conversion layer of three primary colors (red, green, and blue) is formed in a matrix by a photolithography process on a glass substrate, flattened with a polymer resin, and then ITO is formed by RF magnetron sputtering. A film having a thickness of 200 nm was formed on the entire surface. Further, this ITO film was etched to form an anode while leaving the ITO line on the color filter.
[0101]
Next, on the glass substrate on which the color conversion layer and the anode were patterned, two layers of the light emitting layer, the hole blocking layer, and the cathode were formed in the same procedure as in Example 1.
[0102]
The produced device was taken out of the glove box after sealing with an ultraviolet curable resin and a glass substrate in the glove box, and the characteristics were evaluated.
[0103]
By applying a voltage of 5 V to the device, three emission colors were observed through the three color conversion layers. By driving this device line-sequentially, a full-color moving image could be displayed. The external luminous efficiency when passing through the color conversion layer is 6% for blue, 8% for green, and 5% for red, and the conventional organic EL display using fluorescence emission and the conventional phosphorescence emission reported. A significantly higher external luminous efficiency in blue was obtained as compared with the organic EL display used.
[0104]
【The invention's effect】
According to the organic EL device of the present invention, the organic EL device includes a pair of electrodes and a light-emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light-emitting layer contains, as a dopant, a compound having the following general formula, which is a phosphorescent component. , High luminous efficiency can be obtained.
[0105]
Embedded image
Further, according to the organic EL display of the present invention, a color conversion layer capable of exhibiting three primary colors of light is provided on the side of the organic EL device that emits light from the light emitting layer. With the element configuration, high luminous efficiency can be obtained for green and red, and full-color display can be performed.
[0106]
Further, according to the organic EL device of the present invention, the light-emitting layer further includes at least one or two or more phosphorescent component compounds capable of exhibiting white as a synthetic color when emitting light with the compound as a dopant. Therefore, white light with high luminous efficiency can be obtained.
[0107]
According to the organic EL display of the present invention, if a color conversion layer capable of exhibiting three primary colors of light is provided on the side of the organic EL device that emits light from the light emitting layer, the light emission efficiency and The degree of freedom in adjusting the color balance is increased, and a more desirable full-color display can be obtained.
[0108]
According to the organic EL display of the present invention, a color filter capable of exhibiting the three primary colors of light is provided on the side of the organic EL device that emits light from the light emitting layer. The purity of blue can be increased as compared with a case in which it is not provided.
[0109]
Further, according to the organic EL device of the present invention, since the light emitting layer contains the organic component having an excited triplet energy of 2.7 eV or more as a host, the compound is efficiently brought into a triplet excited state. Can be. Conversely, reverse energy transfer from the compound to the host can be suppressed, and efficient light emission can be achieved.
[0110]
Further, according to the organic EL display of the present invention, at least two or more thin film transistors are provided as a driving source for each pixel, so that a high-speed moving image display can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an organic EL device, and (a) and (b) show two examples having a broadly different configuration of a light emitting layer.
2A and 2B are diagrams illustrating a schematic configuration of an organic EL display capable of emitting white light, in which FIG. 2A illustrates an example in which a light emitting layer itself includes three separation layers capable of emitting three colors, and FIG. (C) shows an example in which three color filters are provided in a single light emitting layer, and (c) shows an example in which three color filters are provided in a single light emitting layer.
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an organic EL device according to a first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum of the organic EL device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of an organic EL device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration for one pixel of a drive circuit of the organic EL display according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Transparent anode
12 Glass substrate
14 hole transport layer
16, 18, 24, 26, 28 light emitting layer
20 hole blocking layer
22 cathode
