JP2006049394A - 有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセント素子及び有機エレクトロルミネッセント表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 陰極と陽極間の中間ユニット30と、陰極と中間ユニット間の第1の発光ユニット41と、陽極と中間ユニット間の第2の発光ユニット42と、ホール注入ユニットとを備え、中間ユニットに、陰極側に電子引き抜き層が設けられ、電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値│LUMO(A)│と、隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(B)│が、│HOMO(B)│−│LUMO(A)│≦1.5eVであり、中間ユニットは、ホールを第1の発光ユニットに供給する有機EL素子であって、ホール注入ユニットが、アリールアミン系ホール輸送性材料からなるホール注入層と、ホール注入促進層とから構成されている。
【選択図】 図1
Description
また、電子引き抜き層として用いる材料のLUMOのエネルギーレベルの絶対値は、一般に隣接層のHOMOをエネルギーレベルの絶対値よりも小さいので、このような場合、それぞれのエネルギーレベルの絶対値は、以下の関係式で示される。
本発明においては、電子引き抜き層の陽極側に電子注入層が設けられることが好ましい。また、電子注入層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(C)|または仕事関数の絶対値|WF(C)|は、電子引き抜き層のLUMOのエネルギーレベルの絶対値|LUMO(A)|より小さいことが好ましい。電子引き抜き層より引き抜かれた電子は、電子注入層に移動し、電子注入層から第2の発光ユニットに供給される。
本発明において、さらに好ましくは、以下に示す構造式で表わされるヘキサアザトリフェニレン誘導体から電子引き抜き層を形成することができる。
本発明において、中間ユニット内の電子注入層は、例えば、Li及びCsなどのアルカリ金属、Li2Oなどのアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属酸化物などから形成することが好ましい。
(実施例1〜3及び比較例1)
表1に示す陽極、ホール注入ユニット、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有する実施例1〜3及び比較例1の有機EL素子を作製した。以下の表において、( )内の数字は、各層の厚み(nm)を示している。
ィルター層7が設けられている。カラーフィルター層7としては、R(赤)、G(緑)、またB(青)などのカラーフィルターが設けられる。カラーフィルター層7の上には、第1の平坦化膜6が設けられている。ドレイン電極21の上方の第1の平坦化膜6にはスルーホール部が形成され、第1の平坦化膜6の上に形成されているITO(インジウムースズ酸化物)からなるホール注入電極8がスルーホール部内に導入されている。画素領域におけるホール注入電極(陽極)8の上には、本発明に従うホール注入ユニット10が形成されている。画素領域以外の部分においては、第2の平坦化膜9が形成されている。
表3に示す陽極、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を備える参考例1〜5の有機EL素子を作製した。
隣接層に用いた材料及び電子引き抜き層に用いた材料について、サイクリックボルタンメトリー(CV)により、HOMO及びLUMOの各エネルギーレベルの値を以下のようにして算出した。
(1)酸化側の測定
ジクロロメタンを溶媒にして、支持電解質tert−ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1mol/lになるように入れ、測定材料を10-3mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は大気中とし、室温で測定した。
テトラヒドロフランを溶媒にして、支持電解質tert−ブチルアンモニウムパークロレートを濃度10-1mol/lになるように入れ、測定材料を10-3mol/lになるように入れて、サンプルを調製した。測定雰囲気は窒素ガス雰囲気下とし、室温で測定した。
(1)予めイオン化ポテンシャル測定装置(理研計器社製「AC−2」)を用いて標準的試料のNPBの薄膜におけるイオン化ポテンシャルを測定しておく。AC−2の測定原理は以下の通りである。光源部から発せられた分光された紫外線を、サンプルに照射し、紫外線エネルギー(波長)を大きく(短く)していく。サンプルが半導体の場合、紫外線のエネルギーがイオン化ポテンシャルを超えると、サンプルの表面から光電子が放出し始める。この光電子は、検知器(オープンカウンター)を用いて計数される。
表6に示す、陽極、ホール注入層、第2の発光ユニット、中間ユニット、第1の発光ユニット、電子輸送層、及び陰極を有し、中間ユニット内のLi2O層の厚みxを0.1nm、0.2nm、0.3nm、0.5nm、1nm、及び3nmと変化させた有機EL素子をそれぞれ作製した。
2…第1の絶縁層
3…第2の絶縁層
4…第3の絶縁層
5…第4の絶縁層
6…第1の平坦化膜
7…カラーフィルター層
8…ホール注入電極
9…第2の平坦化膜
10…ホール注入ユニット
10a…ホール注入促進層
10b…ホール注入層
11…発光素子層
12…電子輸送層
13…電子注入電極
14…透明接着剤層
15…オーバーコート層
16…封止基板
20…チャネル領域
21…ドレイン電極
22…ゲート電極
23…ソース電極
30…中間ユニット
31…電子引き抜き層
32…電子注入層
33…電子輸送層
40…隣接層
41…第1の発光ユニット
42…第2の発光ユニット
51…陰極
52…陽極
Claims (12)
- 陰極と、陽極と、前記陰極及び前記陽極の間に配置される中間ユニットと、前記陰極及び前記中間ユニットの間に配置される第1の発光ユニットと、前記陽極及び前記中間ユニットの間に配置される第2の発光ユニットと、前記陽極及び前記第2の発光ユニットの間に配置されるホール注入ユニットとを備え、
前記中間ユニットに、陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための電子引き抜き層が設けられており、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値│LUMO(A)│と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(B)│が、│HOMO(B)│−│LUMO(A)│≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットは、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを前記第1の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記第2の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記ホール注入ユニットが、アリールアミン系ホール輸送性材料からなるホール注入層と、該ホール注入層及び前記陽極の間に配置されるホール注入促進層とから構成されており、前記ホール注入促進層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(X)│が、前記陽極の仕事関数の絶対値│WF(Y)│及び前記ホール注入層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(Z)│と、│WF(Y)│<│HOMO(X)│<│HOMO(Z)│の関係を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセント素子。 - 前記電子引き抜き層の陽極側に隣接して電子注入層が設けられており、前記電子注入層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(C)|または仕事関数の絶対値|WF(C)|は、|LUMO(A)|より小さく、
前記中間ユニットは、前記電子引き抜き層が引き抜いた電子を前記電子注入層を介して前記第2の発光ユニットに供給することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。 - 前記電子注入層と前記第2の発光ユニットとの間の前記中間ユニット内に、電子輸送層が設けられており、前記電子輸送層の最低空分子軌道のエネルギーレベルの絶対値|LUMO(D)|は、|LUMO(C)|または|WF(C)|より小さく、
前記中間ユニットは、前記電子引き抜き層が引き抜いた電子を前記電子注入層及び前記電子輸送層を介して前記第2の発光ユニットに供給することを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。 - 前記第1の発光ユニット及び前記第2の発光ユニットのうちの少なくとも一方が、2つの発光層を直接接するように積層した構造を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
- 前記隣接層が、前記第1の発光ユニット内に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
- 前記隣接層が、前記中間ユニット内に設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
- 前記隣接層が、ホール輸送性材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
- 前記隣接層が、アリールアミン系ホール輸送性材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセント素子。
- 陽極と陰極に挟まれた素子構造を有する有機エレクトロルミネッセント素子と、表示画素毎に対応した表示信号を前記有機エレクトロルミネッセント素子に供給するための能動素子が設けられたアクティブマトリックス駆動基板と、該アクティブマトリックス駆動基板と対向して設けられる透明な封止基板とを備え、前記有機エレクトロルミネッセント素子を前記アクティブマトリックス駆動基板と前記封止基板の間に配置し、前記陰極及び前記陽極のうち前記封止基板側に設けられる電極を透明電極としたトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセント表示装置であって、
前記有機エレクトロルミネッセント素子が、前記陰極と、前記陽極と、前記陰極及び前記陽極の間に配置される中間ユニットと、前記陰極及び前記中間ユニットの間に配置される第1の発光ユニットと、前記陽極及び前記中間ユニットの間に配置される第2の発光ユニットと、前記陽極及び前記第2の発光ユニットの間に配置されるホール注入ユニットとを備え、
前記中間ユニットに、陰極側に隣接する隣接層から電子を引き抜くための電子引き抜き層が設けられており、前記電子引き抜き層の最低空分子軌道(LUMO)のエネルギーレベルの絶対値│LUMO(A)│と、前記隣接層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(B)│が、│HOMO(B)│−│LUMO(A)│≦1.5eVの関係にあり、前記中間ユニットは、前記電子引き抜き層による前記隣接層からの電子の引き抜きにより発生したホールを前記第1の発光ユニットに供給するとともに、引き抜いた電子を前記第2の発光ユニットに供給する有機エレクトロルミネッセント素子であって、
前記ホール注入ユニットが、アリールアミン系ホール輸送性材料からなるホール注入層と、該ホール注入層及び前記陽極の間に配置されるホール注入促進層とから構成されており、前記ホール注入促進層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(X)│が、前記陽極の仕事関数の絶対値│WF(Y)│及び前記ホール注入層の最高被占分子軌道(HOMO)のエネルギーレベルの絶対値│HOMO(Z)│と、│WF(Y)│<│HOMO(X)│<│HOMO(Z)│の関係を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセント表示装置。 - 前記有機エレクトロルミネッセント素子が白色発光素子であり、前記有機エレクトロルミネッセント素子と前記封止基板との間に、カラーフィルターが配置されていることを特徴とする請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセント表示装置。
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