JP2005150080A - White organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、白色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子に関する。 The present invention relates to a white organic electroluminescence device that emits white light.
従来、有機エレクトロルミネセンス素子を用いて、フルカラー表示が可能な表示素子を作成する例として、いわゆる白色法が知られている。白色法は、白色有機エレクトロルミネセンス素子（以下白色有機ＥＬ素子という。）から白色光を発光させ、その白色光をカラーフィルタでフィルタリングして、ＲＧＢの発光色を実現させる方法である。 Conventionally, a so-called white method is known as an example of creating a display element capable of full color display using an organic electroluminescence element. The white method is a method in which white light is emitted from a white organic electroluminescence element (hereinafter referred to as a white organic EL element), and the white light is filtered with a color filter to realize RGB emission colors.
白色法で用いられる白色有機ＥＬ素子としては、例えば、特許文献１に記載されるように、第１の青色発光層、黄色色素から成るδ層、および第２の青色発光層を積層して発光層を形成する白色有機ＥＬ素子が知られている。この白色有機ＥＬ素子は、青色発光層とδ層の発色光が補色の関係にあることを利用し、白色の発色光を実現している。
特許文献１に記載される白色有機ＥＬ素子においては、青色発光層およびδ層において、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが再結合して光を発する。しかし、この白色有機ＥＬ素子においては、再結合する領域が狭く、また同一層内における再結合のみによって光を得ているので、高輝度の白色光を得ることは困難である。 In the white organic EL device described in Patent Document 1, in the blue light emitting layer and the δ layer, electrons injected from the cathode and holes injected from the anode recombine to emit light. However, in this white organic EL element, since the recombination region is narrow and light is obtained only by recombination in the same layer, it is difficult to obtain white light with high luminance.
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて成されたものであり、高輝度の白色光を得ることができる白色有機ＥＬ素子を得ることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to obtain a white organic EL element capable of obtaining high-intensity white light.
本発明に係る白色有機エレクトロルミネセンス素子は、基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成され、略白色の発色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子であって、有機層には、少なくとも、陽極側から順に、青色発光層と、第１のホールブロッキング層と、少なくとも赤色または黄色色素のいずれかを材料として形成されるＤｙｅ層と、第２のホールブロッキング層と、第１の緑色発光層と、第３のホールブロッキング層とが順に積層され、第１および第２のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および第１の緑色発光層のそれぞれの層の厚さが、それぞれ約１ｎｍから約５ｎｍであることを特徴とする。 A white organic electroluminescent element according to the present invention is a white organic electroluminescent element that is composed of an organic layer sandwiched between an anode and a cathode on a substrate and emits substantially white colored light. , At least in order from the anode side, a blue light emitting layer, a first hole blocking layer, a Dye layer formed of at least one of a red or yellow dye, a second hole blocking layer, and a first A green light emitting layer and a third hole blocking layer are sequentially laminated, and the thicknesses of the first and second hole blocking layers, the Dye layer, and the first green light emitting layer are each about 1 nm. It is characterized by being about 5 nm.
第１および第２のホールブロッキング層とＤｙｅ層における発光色と、青色発光層の発光色と、第１の緑色発光層の発光色が混合され、白色の発光色を発することが好ましい。 It is preferable that the emission color in the first and second hole blocking layers and the Dye layer, the emission color of the blue emission layer, and the emission color of the first green emission layer are mixed to emit a white emission color.
Ｄｙｅ層のエネルギーバンドギャップは、第１および第２のホールブロッキング層のエネルギーバンドギャップより小さいことが好ましい。 The energy band gap of the Dye layer is preferably smaller than the energy band gap of the first and second hole blocking layers.
第１および第２のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および第１の緑色発光層のそれぞれの層の厚さは、青色発光層の厚さよりも薄いことが好ましい。 The thickness of each of the first and second hole blocking layers, the Dye layer, and the first green light emitting layer is preferably thinner than the thickness of the blue light emitting layer.
有機層には第３のホールブロッキング層よりさらに陰極側に、第２の緑色発光層が積層される場合、第３のホールブロッキング層および第２の緑色発光層の厚さはそれぞれ約１２ｎｍより薄いことが好ましく、第３のホールブロッキング層および第２の緑色発光層のそれぞれの厚さは、第１および第２のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および第１の緑色発光層のそれぞれの厚さより厚ければさらによい。 When the second green light emitting layer is laminated on the organic layer further on the cathode side than the third hole blocking layer, the thickness of the third hole blocking layer and the second green light emitting layer is less than about 12 nm, respectively. Preferably, the thickness of each of the third hole blocking layer and the second green light emitting layer is greater than the thickness of each of the first and second hole blocking layers, the Dye layer, and the first green light emitting layer. Even better.
本発明に係る白色有機エレクトロルミネセンス素子は、基板上に、陽極および陰極により挟まれた有機層で構成され、略白色の発色光を発する白色有機エレクトロルミネセンス素子であって、有機層には、少なくとも、陽極側から順に、青色発光層と、第１のホールブロッキング層と、少なくとも赤色または黄色色素のいずれかを材料として形成されるＤｙｅ層と、第１の緑色発光層とが積層され、第１のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および第１の緑色発光層のそれぞれの層の厚さは、青色発光層の厚さより薄いことを特徴としても良い。 A white organic electroluminescent element according to the present invention is a white organic electroluminescent element that is composed of an organic layer sandwiched between an anode and a cathode on a substrate and emits substantially white colored light. The blue light-emitting layer, the first hole blocking layer, the Dye layer formed using at least one of the red and yellow dyes as a material, and the first green light-emitting layer are laminated at least from the anode side, The thicknesses of the first hole blocking layer, the Dye layer, and the first green light emitting layer may be smaller than the thickness of the blue light emitting layer.
本発明に係る白色有機ＥＬ素子は、高輝度でかつ純度の高い白色の発色光を発することができる。 The white organic EL device according to the present invention can emit white colored light with high brightness and high purity.
以下本発明に係る実施形態を図１〜図２を用いて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
図１は、本発明の白色有機ＥＬ素子の一実施形態の模式的な断面図を示す。白色有機ＥＬ素子２０は、基板１０と、基板１０上に形成された陽極１１と、陽極１１上に積層された有機層２１と、有機層２１の上に形成された電子注入層１７と、電子注入層１７の上に形成された陰極１８を有する。 FIG. 1: shows typical sectional drawing of one Embodiment of the white organic EL element of this invention. The white organic EL element 20 includes a substrate 10, an anode 11 formed on the substrate 10, an organic layer 21 stacked on the anode 11, an electron injection layer 17 formed on the organic layer 21, an electron It has a cathode 18 formed on the injection layer 17.
基板１０は、透光性を有するガラスを材料として形成される。陽極１１は、ITO（インジウムとスズの酸化物）を材料として形成される半透明膜であって、その膜厚は１００ｎｍ程度である。陽極１１上に形成された有機層２１は、後述するように白色光を発光させ、その白色光は、陽極１１および基板１０を透過して白色有機ＥＬ素子２０外部に発せられる。 The substrate 10 is formed using a light-transmitting glass. The anode 11 is a translucent film formed of ITO (indium and tin oxide) as a material, and the film thickness is about 100 nm. The organic layer 21 formed on the anode 11 emits white light as will be described later, and the white light passes through the anode 11 and the substrate 10 and is emitted to the outside of the white organic EL element 20.
有機層２１は陽極１１側（すなわち図１においては下側）から順に、正孔輸送層（ホール輸送層）１２、青色発光層１３、第１のホールブロッキング層１５ａ、Ｄｙｅ層１４、第２のホールブロッキング層１５ｂ、第１の緑色発光層１６ａ、第３のホールブロッキング層１５ｃ、および第２の緑色発光層１６ｂが積層されて、形成される。 The organic layer 21 includes, in order from the anode 11 side (ie, the lower side in FIG. 1), a hole transport layer (hole transport layer) 12, a blue light emitting layer 13, a first hole blocking layer 15a, a Dye layer 14, and a second layer. The hole blocking layer 15b, the first green light emitting layer 16a, the third hole blocking layer 15c, and the second green light emitting layer 16b are laminated and formed.
正孔輸送層１２は、NPB（Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）―Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（N,N'-di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine））を材料として形成される。正孔輸送層１２は、陽極１１から注入された正孔（ホール）を青色発光層１３に有効に移動させる。青色発光層１３は、ホスト有機材料であるDPVBi（１，４−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（1,4-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl））に青色ドーパント色素であるPe（ペリレン（perylene））またはTBPe（テトラ（ｔ−ブチル）ペリレン）がドープされて形成される。正孔輸送層１２と青色発光層１３は、その厚さがそれぞれ約４０ｎｍより小さく、合計して約４０ｎｍであることが好ましい。正孔輸送層１２、青色発光層１３のそれぞれの厚さは、第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ〜１５ｃ、Ｄｙｅ層１４、および第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂのそれぞれの層の厚さよりも厚いほうがよい。 The hole transport layer 12 is composed of NPB (N, N′-di (naphthalen-1-yl) -N, N′-diphenyl-benzidine (N, N′-di (naphthalene-1-yl) -N, N ′ -diphenyl-benzidine)). The hole transport layer 12 effectively moves holes (holes) injected from the anode 11 to the blue light emitting layer 13. The blue light-emitting layer 13 is made of DPVBi (1,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl) as a host organic material and Pe as a blue dopant dye. (Perylene) or TBPe (tetra (t-butyl) perylene) is doped. The hole transport layer 12 and the blue light-emitting layer 13 are each preferably less than about 40 nm in thickness and about 40 nm in total. The thicknesses of the hole transport layer 12 and the blue light emitting layer 13 are the same as those of the first to third hole blocking layers 15a to 15c, the Dye layer 14, and the first and second green light emitting layers 16a and 16b. Thicker than the thickness of the layer is better.
第１、第２および第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、Ｄｙｅ層１４または第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂと交互に積層され、電子を陽極１１側に移動させるとともに、正孔の陰極１８側への移動を阻害する。第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、TPBi（２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール）（2,2',2"-(1,3,5-benzenetriyl)tris(1-phenyl-1H-benzimidazole)））を材料として形成される。第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂの厚さは、それぞれ約１〜５ｎｍであり、好ましくは約３ｎｍである。第３のホールブロッキング層１５ｃの厚さは１５ｎｍより薄い。 The first, second and third hole blocking layers 15a, 15b and 15c are alternately stacked with the Dye layer 14 or the first and second green light emitting layers 16a and 16b, and move electrons to the anode 11 side. This hinders the movement of holes to the cathode 18 side. The first to third hole blocking layers 15a, 15b, and 15c are formed of TPBi (2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetriyl) tris (1-phenyl-1H-benzimidazole) (2 , 2 ', 2 "-(1,3,5-benzenetriyl) tris (1-phenyl-1H-benzimidazole))). The thicknesses of the first and second hole blocking layers 15a and 15b are each about 1 to 5 nm, preferably about 3 nm. The thickness of the third hole blocking layer 15c is less than 15 nm.
Ｄｙｅ層１４は、赤色色素を材料として形成され、その厚さは約１〜５ｎｍであり、好ましくは約３ｎｍである。赤色色素としては、DCJTB（４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran））が用いられる。第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂは、緑色発光材料であって、アルキレート化合物であるAlq3（トリキノリノレートアルミニウム）を材料として形成される。第１の緑色発光層１６ａの厚みは約１〜５ｎｍであり、好ましくは約３ｎｍである。第２の緑色発光層１６ｂの厚さは、１５ｎｍより薄い。第２の緑色発光層１６ｂと第３のホールブロッキング層１５ｃの厚さの合計は、約１２ｎｍであることが好ましい。第１、第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、Ｄｙｅ層１４、および第１の緑色発光層１６ａは、略同一の厚さであることが好ましく、それぞれの厚さは、正孔輸送層１２、青色発光層１３、第３のホールブロッキング層１５ｃ、および第２の緑色発光層１６ｂのそれぞれの厚さより薄いことが好ましい。なお、NPB、DPVBi、Pe、TBPe、DCJTB、TPBi、Alq3の化学式は下記の式［１］〜［７］に示す通りである。 The Dye layer 14 is formed using a red pigment as a material, and has a thickness of about 1 to 5 nm, preferably about 3 nm. As a red pigment, DCJTB (4- (dicyanomethylene) -2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (4- (dicyanomethylene) ) -2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl) -4H-pyran)). The first and second green light emitting layers 16a and 16b are green light emitting materials and are formed using Alq 3 (triquinolinolate aluminum), which is an alkylate compound. The thickness of the first green light emitting layer 16a is about 1 to 5 nm, preferably about 3 nm. The thickness of the second green light emitting layer 16b is less than 15 nm. The total thickness of the second green light emitting layer 16b and the third hole blocking layer 15c is preferably about 12 nm. The first and second hole blocking layers 15a and 15b, the Dye layer 14, and the first green light emitting layer 16a preferably have substantially the same thickness, and the thicknesses of the hole transporting layer 12, The thickness of each of the blue light emitting layer 13, the third hole blocking layer 15c, and the second green light emitting layer 16b is preferably smaller. The chemical formulas of NPB, DPVBi, Pe, TBPe, DCJTB, TPBi, and Alq 3 are as shown in the following formulas [1] to [7].
有機層２１を挟み込む陽極１１と陰極１８は、電源２２に接続され、電源２２から電圧が印加されると、陽極１１から正孔が、陰極１８から電子が有機層２１に注入される。陰極１８は例えばアルミニウムを材料として形成される。陰極１８と有機層２１の間には電子注入層１７が形成される。電子注入層１７は陰極１８から電子を有機層２１に容易に注入させやすくするための層であって、例えばＬｉＦを材料として形成され、その厚さは約０．７ｎｍである。 The anode 11 and the cathode 18 sandwiching the organic layer 21 are connected to a power source 22. When voltage is applied from the power source 22, holes are injected from the anode 11 and electrons are injected from the cathode 18 into the organic layer 21. The cathode 18 is formed using, for example, aluminum. An electron injection layer 17 is formed between the cathode 18 and the organic layer 21. The electron injection layer 17 is a layer for easily injecting electrons from the cathode 18 into the organic layer 21, and is formed using, for example, LiF as a material and has a thickness of about 0.7 nm.
有機層２１の各層は、Ｄｙｅ層１４も含め、陽極上に順次蒸着されることにより、形成される。また、電子注入層１７および陰極１８についても、有機層２１上に蒸着されることにより形成される。 Each layer of the organic layer 21 including the Dye layer 14 is formed by being sequentially deposited on the anode. The electron injection layer 17 and the cathode 18 are also formed by being deposited on the organic layer 21.
図２は白色有機ＥＬ素子２０の有機層２１の各層のエネルギー準位を模式的に示した図である。図２を参照して白色有機ＥＬ素子２０の発光原理について詳細に説明する。上述したように、有機層２１には、陽極側から順に、NPB（正孔輸送層１２）、DPVBi（青色発光層１３）、TPBi（第１のホールブロッキング層１５ａ）、DCJTB（Ｄｙｅ層１４）、TPBi（第２のホールブロッキング層１５ｂ）、Alq3（第１の緑色発光層１６ａ）、TPBi（第３のホールブロッキング層１５ｃ）、Alq3（第２の緑色発光層１６ｂ）を材料として形成された層が積層される。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the energy level of each layer of the organic layer 21 of the white organic EL element 20. The light emission principle of the white organic EL element 20 will be described in detail with reference to FIG. As described above, the organic layer 21 includes, in order from the anode side, NPB (hole transport layer 12), DPVBi (blue light emitting layer 13), TPBi (first hole blocking layer 15a), and DCJTB (Dye layer 14). , TPBi (second hole blocking layer 15b), Alq 3 (first green light emitting layer 16a), TPBi (third hole blocking layer 15c), Alq 3 (second green light emitting layer 16b) are formed as materials. The laminated layers are laminated.
図２に示すように、それぞれの層の最低空準位（LUMO）および最高被占準位（HOMO）のエネルギー準位は、真空準位を０ｅＶとすると、それぞれの層の材料に基づき、正孔輸送層１２が−２．１，−５．２ｅＶ、青色発光層１３が−２．８，−５．９ｅＶ、Ｄｙｅ層１４が−３．０３，−５．１１ｅＶ、第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃが−２．７，−６．２ｅＶ、第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂが−３．１，−５．７ｅＶである。 As shown in FIG. 2, the energy levels of the lowest vacant level (LUMO) and the highest occupied level (HOMO) of each layer are positive based on the material of each layer when the vacuum level is 0 eV. Hole transport layer 12 is -2.1, -5.2 eV, blue light emitting layer 13 is -2.8, -5.9 eV, Dye layer 14 is -3.03, -5.11 eV, first to third The hole blocking layers 15a, 15b and 15c are −2.7 and −6.2 eV, and the first and second green light emitting layers 16a and 16b are −3.1 and −5.7 eV.
第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂ、第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、青色発光層１３は、それぞれ、電子輸送性に優れる電子輸送層であり、電子を隣接する各層に移動させるための役割を果たす。したがって、陰極から注入された電子は、第２の緑色発光層１６ｂから青色発光層１３までの各層を通って、正孔輸送層１２まで送られる。ここで、層１６ｂ〜層１５ａの厚みは非常に薄く、これにより、陰極から注入された電子は、トンネル効果で層１６ｂ〜層１５ａの各層にチャージされる。 The first and second green light-emitting layers 16a and 16b, the first to third hole blocking layers 15a, 15b and 15c, and the blue light-emitting layer 13 are electron transport layers each having excellent electron transport properties, and are adjacent to each other. Play a role to move to each layer. Therefore, the electrons injected from the cathode are sent to the hole transport layer 12 through the respective layers from the second green light emitting layer 16b to the blue light emitting layer 13. Here, the thicknesses of the layers 16b to 15a are very thin, so that electrons injected from the cathode are charged into the layers 16b to 15a by the tunnel effect.
また、第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂおよびＤｙｅ層１４のエネルギーバンドギャップ（HOMOとLUMOのエネルギー準位の差）は、第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃのエネルギーバンドギャップより小さく、層１６ａ、１６ｂ、および１４のLUMOのエネルギー準位は、層１５ａ、１５ｂ、１５ｃのLUMOのエネルギー準位より低い。したがって、電子は第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂおよびＤｙｅ層１４により多く集約される。さらに、正孔輸送層１２のLUMOのエネルギー準位は、青色発光層１３のLUMOのエネルギー準位より高いので、電子は層１２と層１３の界面にも多く集約される。 The energy band gap (difference in energy level between HOMO and LUMO) of the first and second green light emitting layers 16a, 16b and the Dye layer 14 is the same as that of the first to third hole blocking layers 15a, 15b, 15c. The energy level of the LUMO of the layers 16a, 16b, and 14 is smaller than the energy level of the LUMO of the layers 15a, 15b, 15c. Therefore, more electrons are concentrated in the first and second green light emitting layers 16a and 16b and the Dye layer 14. Furthermore, since the LUMO energy level of the hole transport layer 12 is higher than the LUMO energy level of the blue light-emitting layer 13, many electrons are concentrated at the interface between the layer 12 and the layer 13.
第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、陽極側から送られてきた正孔を陰極側に移動させないようにするための層であり、層１５ａ、１５ｂ、１５ｃのHOMOのエネルギー準位は、青色発光層１３、Ｄｙｅ層１４、および第１の緑色発光層１６ａのHOMOのエネルギー準位より低く、その差が大きい。また、層１５ａ、１５ｂの各層は、その厚みが非常に薄く、正孔を一部トンネルさせる。すなわち、層１５ａ、１５ｂは、陽極側から送られてきた正孔をブロックしつつ、陰極側に送る。一方、第３のホールブロッキング層１５ｃは、その厚みが層１５ａ、１５ｂより厚く、正孔は、第２の緑色発光層１６ｂには充分に注入されない。したがって、陽極から注入された正孔は、青色発光層１３と第１のホールブロッキング層１５ａの界面、Ｄｙｅ層１４、および第１の緑色発光層１６ａに多く集約される。また、青色発光層１３のHOMOのエネルギー準位は、正孔輸送層１２のHOMOのエネルギー準位より低いので、正孔は青色発光層１３と正孔輸送層１２との界面にも集約される。 The first to third hole blocking layers 15a, 15b and 15c are layers for preventing holes sent from the anode side from moving to the cathode side, and the HOMO energy of the layers 15a, 15b and 15c. The level is lower than the HOMO energy level of the blue light emitting layer 13, the Dye layer 14, and the first green light emitting layer 16a, and the difference is large. Each of the layers 15a and 15b is very thin and partially tunnels holes. That is, the layers 15a and 15b block the holes sent from the anode side and send them to the cathode side. On the other hand, the third hole blocking layer 15c is thicker than the layers 15a and 15b, and the holes are not sufficiently injected into the second green light emitting layer 16b. Therefore, a large number of holes injected from the anode are concentrated on the interface between the blue light emitting layer 13 and the first hole blocking layer 15a, the Dye layer 14, and the first green light emitting layer 16a. In addition, since the HOMO energy level of the blue light emitting layer 13 is lower than the HOMO energy level of the hole transport layer 12, the holes are collected at the interface between the blue light emitting layer 13 and the hole transport layer 12. .
上述した電子および正孔の挙動により、青色発光層１３と正孔輸送層１２の界面、および第１の緑色発光層１６ａにおいて、正孔と電子の再結合は非常に多く発生する。すなわち、同一発光層１３、１６ａにおける再結合によって、青色発光層１３からは青色の発光色が、第１の緑色発光層１６ａからは緑色の発光色が発せられる。 Due to the behavior of electrons and holes described above, recombination of holes and electrons occurs very much at the interface between the blue light-emitting layer 13 and the hole transport layer 12 and the first green light-emitting layer 16a. That is, due to recombination in the same light emitting layers 13 and 16a, blue light emitting color is emitted from the blue light emitting layer 13, and green light emitting color is emitted from the first green light emitting layer 16a.
一方、第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂの層の厚さは５ｎｍ以下と薄い。したがって、Ｄｙｅ層１４に集約された電子は、青色発光層１３に集約された正孔と、励起錯体（Exciplex）の形で、第１のホールブロッキング層１５ａ内において再結合をする。また、第１の緑色発光層１６ａに集約された電子は、Ｄｙｅ層１４に集約された正孔と励起錯体（Exciplex）の形で、第２のホールブロッキング層１５ｂ内において再結合をする。ここで、それぞれの再結合によって生じた励起子のエネルギーはその一部が、励起状態のエネルギー準位が低いＤｙｅ層１４の赤色色素に移動する。これにより、Ｄｙｅ層１４および第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂからは赤色の光が発せられる。さらに、層１５ａ、１５ｂにおける再結合によって生じた励起子のエネルギーの一部は、赤色色素に移動せずに、第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂから青色の光を発せさせる。なお、本実施形態においては、TPBiは青色のＰＬスペクトラムを有するので、第１または第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂからは青色の発光色を発する。 On the other hand, the thicknesses of the first and second hole blocking layers 15a and 15b are as thin as 5 nm or less. Therefore, the electrons collected in the Dye layer 14 recombine with the holes collected in the blue light emitting layer 13 in the form of an exciplex in the first hole blocking layer 15a. Further, the electrons collected in the first green light emitting layer 16a recombine in the second hole blocking layer 15b in the form of exciplexes with the holes collected in the Dye layer 14. Here, a part of the exciton energy generated by each recombination moves to the red dye of the Dye layer 14 having a low energy level in the excited state. Thereby, red light is emitted from the Dye layer 14 and the first and second hole blocking layers 15a and 15b. Further, part of the exciton energy generated by recombination in the layers 15a and 15b does not move to the red dye, but emits blue light from the first and second hole blocking layers 15a and 15b. In the present embodiment, since TPBi has a blue PL spectrum, the first or second hole blocking layer 15a, 15b emits a blue emission color.
Ｄｙｅ層１４が発した赤色の発光色、第１および第２の緑色発光層１６ａ、１６ｂが発した緑色の発光色、並びに励起錯体の再結合と青色発光層１３内の再結合によって発せられた青色の発光色は混合され、有機層２１から白色発光が生じる。 The red light emitted from the Dye layer 14, the green light emitted from the first and second green light emitting layers 16 a and 16 b, and the recombination of the exciplex and the recombination in the blue light emitting layer 13. Blue light emission colors are mixed, and white light emission is generated from the organic layer 21.
以上のように、本実施形態においては、第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂにおいて、電子と正孔が励起錯体の形で再結合することにより、赤色の発光色が発せられる。これにより、本実施形態においては、電子と正孔とを効率的に再結合させることができるので、効率的に高輝度の白色発光を得ることができる。また、各発光層が薄く形成されることにより、トンネル効果が生じ、各発光層に正孔と電子が効率的に送られ、発光効率は向上する。さらに、各発光層やホールブロッキング層の膜厚を調整することにより、各発光色の強度が任意に調整することができるので、容易に色純度の高い白色発光を得ることができる。 As described above, in this embodiment, in the first and second hole blocking layers 15a and 15b, electrons and holes are recombined in the form of an exciplex to emit a red emission color. Thereby, in this embodiment, since an electron and a hole can be recombined efficiently, high-luminance white light emission can be obtained efficiently. Further, since each light emitting layer is formed to be thin, a tunnel effect occurs, and holes and electrons are efficiently sent to each light emitting layer, so that the light emission efficiency is improved. Furthermore, since the intensity of each emission color can be arbitrarily adjusted by adjusting the film thickness of each light emitting layer or hole blocking layer, white light emission with high color purity can be easily obtained.
なお、本実施形態においては、第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂにおける励起錯体の形での再結合によって、赤色の発光色が発せられたが、層１４、１５ａ、１５ｂの厚さを変更することにより、いずれか一方のホールブロッキング層における励起錯体の形での再結合によって、赤色の発光色が発せられるようにしても良い。したがって、第１または第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂいずれか一層における再結合によって生じた励起子のエネルギーが、赤色色素に移動しないようにしても良い。また、少なくとも第１および第２のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂのいずれか１層における再結合によって生じた励起子のエネルギーを、厚さを変更することにより赤色色素に全て移動するようにしても良い。 In the present embodiment, red emission color is emitted by recombination in the form of exciplexes in the first and second hole blocking layers 15a and 15b, but the thickness of the layers 14, 15a and 15b. By changing the above, red emission color may be emitted by recombination in the form of an exciplex in either one of the hole blocking layers. Therefore, the energy of excitons generated by recombination in one of the first or second hole blocking layers 15a and 15b may not be transferred to the red dye. Further, the exciton energy generated by recombination in at least one of the first and second hole blocking layers 15a and 15b may be transferred to the red dye by changing the thickness. .
なお、本実施形態においては、Ｄｙｅ層１４の材料となる色素に、DCJTBを使用したが、エネルギーバンドキャップが第１〜第３のホールブロッキング層１５ａ、１５ｂ、１５ｃよりも小さい赤色色素または黄色色素であれば他の色素でも使用できる。例えば、赤色色素としては、ローダミン６Ｇ（rhodamine 6G)、DCM2（（４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（２−（２，３，６，７−テトラ−ヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ）［ｉｊ］キノリジン−８−イル）−４Ｈ−ピラン（4-dicyanomethylene-2-methyl-6-(2-(2,3,6,7-tetra-hydro-1H,5H-benzo)[ij]quinolizin-8-yl）-4H-pyran)）等が使用される。例えば、黄色色素としては、ルブレン（Rubrene）が使用される。ただし、Ｄｙｅ層１４が黄色色素を材料として形成される場合、白色有機ＥＬ素子２０は、色純度の高い白色発光を発することは困難である。さらに、Ｄｙｅ層１４は、赤色色素および黄色色素が混合されて形成されてもよい。この場合、黄色色素は、赤色色素に比べ、励起状態のエネルギー準位が高いので、Ｄｙｅ層１４から発せられる光は、赤色の発色光である。なお、黄色色素の含有量は、赤色色素の含有量より多く、その重量比は、約２：１程度であることが好ましい。 In the present embodiment, DCJTB is used as a material for the Dye layer 14, but a red pigment or a yellow pigment having an energy band cap smaller than those of the first to third hole blocking layers 15a, 15b, and 15c. Any other dye can be used. For example, as a red pigment, rhodamine 6G (rhodamine 6G), DCM2 ((4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (2- (2,3,6,7-tetra-hydro-1H, 5H-benzo)) [Ij] quinolizin-8-yl) -4H-pyran (4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (2- (2,3,6,7-tetra-hydro-1H, 5H-benzo) [ij] quinolizin -8-yl) -4H-pyran)), etc. For example, rubrene is used as the yellow dye, but when the Dye layer 14 is formed using the yellow dye as a material, it is white. It is difficult to emit white light with high color purity in the organic EL element 20. Further, the Dye layer 14 may be formed by mixing a red pigment and a yellow pigment, in which case the yellow pigment is red. Since the energy level in the excited state is higher than that of the dye, the light emitted from the Dye layer 14 is red colored light. There The content of the yellow dye is more than the content of red pigment, the weight ratio is about 2:. Is preferably about 1.
なお、本実施形態においては、青色発光層１３のホスト材料として、DPVBiを用いたが、ホスト材料としては、β-ADN（９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（9,10-di(2-naphthyl）anthracene））、TBADN（２−ｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（2-t-buthyl-9,10-di(2-naphthyl）anthracene））等を用いてもよい。ここで、rhodamine 6G、DCM2、Rubrene、β-ADN、およびTBADNの化学式は、以下に示す式［８］〜［１２］の通りである。 In this embodiment, DPVBi is used as the host material of the blue light-emitting layer 13. However, as the host material, β-ADN (9,10-di (2-naphthyl) anthracene (9,10-di ( 2-naphthyl) anthracene)), TBADN (2-t-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene (2-t-buthyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene))), etc. May be. Here, the chemical formulas of rhodamine 6G, DCM2, Rubrene, β-ADN, and TBADN are as shown in the following formulas [8] to [12].
なお、本実施形態においては、青色発光層１３は、ホスト材料であるDPVBiにPeまたはTBPeをドープして形成されるが、ドーパント色素がドープされていなくともよい。この場合、青色発光層１３は、ドーパント色素がドープされていなくても充分に発光する青色発光材料を材料として、形成される。 In the present embodiment, the blue light-emitting layer 13 is formed by doping Pe or TBPe into DPVBi, which is a host material, but may not be doped with a dopant dye. In this case, the blue light-emitting layer 13 is formed using a blue light-emitting material that emits light sufficiently even if the dopant dye is not doped.
なお、本実施形態においては、基板１０は、陽極１１側に設けられているが、陰極１８側に設けられても良い。また、陰極１８が透過性の材質で形成され、陰極１８側から白色光が発せられる構成にしても良い。 In the present embodiment, the substrate 10 is provided on the anode 11 side, but may be provided on the cathode 18 side. Alternatively, the cathode 18 may be formed of a transmissive material, and white light may be emitted from the cathode 18 side.
１０ 基板
１１ 陽極
１２ 正孔輸送層
１３ 青色発光層
１４ Ｄｙｅ層
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 第１〜第３のホールブロッキング層
１６ａ、１６ｂ 第１、第２の緑色発光層
１８ 陰極
２０ 白色有機エレクトロルミネセンス素子（白色有機ＥＬ素子）
２１ 有機層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Anode 12 Hole transport layer 13 Blue light emitting layer 14 Dye layer 15a, 15b, 15c First to third hole blocking layers 16a, 16b First and second green light emitting layers 18 Cathode 20 White organic electroluminescence Element (white organic EL element)
21 Organic layer
Claims (8)
前記有機層には、少なくとも、陽極側から順に、青色発光層と、第１のホールブロッキング層と、少なくとも赤色または黄色色素のいずれかを材料として形成されるＤｙｅ層と、第２のホールブロッキング層と、第１の緑色発光層と、第３のホールブロッキング層とが積層され、
前記第１および第２のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および前記第１の緑色発光層のそれぞれの層の厚さが、１ｎｍから５ｎｍであることを特徴とする白色有機エレクトロルミネセンス素子。 A white organic electroluminescent element that is composed of an organic layer sandwiched between an anode and a cathode on a substrate and emits substantially white colored light,
In the organic layer, at least in order from the anode side, a blue light emitting layer, a first hole blocking layer, a Dye layer formed using at least one of red or yellow dye as a material, and a second hole blocking layer And a first green light emitting layer and a third hole blocking layer are laminated,
The white organic electroluminescent element, wherein each of the first and second hole blocking layers, the Dye layer, and the first green light emitting layer has a thickness of 1 nm to 5 nm.
前記有機層には、少なくとも、陽極側から順に、青色発光層と、第１のホールブロッキング層と、少なくとも赤色または黄色色素のいずれかを材料として形成されるＤｙｅ層と、第１の緑色発光層とが積層され、
前記第１のホールブロッキング層、Ｄｙｅ層、および前記第１の緑色発光層のそれぞれの層の厚さは、前記青色発光層の厚さより薄いことを特徴とする白色有機エレクトロルミネセンス素子。
A white organic electroluminescent element that is composed of an organic layer sandwiched between an anode and a cathode on a substrate and emits substantially white colored light,
In the organic layer, at least in order from the anode side, a blue light emitting layer, a first hole blocking layer, a Dye layer formed using at least one of red or yellow dye as a material, and a first green light emitting layer And are stacked,
The white organic electroluminescence device, wherein a thickness of each of the first hole blocking layer, the Dye layer, and the first green light emitting layer is thinner than a thickness of the blue light emitting layer.
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- 2004-08-25 JP JP2004245283A patent/JP2005150080A/en active Pending
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