JP2006107790A - エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006107790A JP2006107790A JP2004289358A JP2004289358A JP2006107790A JP 2006107790 A JP2006107790 A JP 2006107790A JP 2004289358 A JP2004289358 A JP 2004289358A JP 2004289358 A JP2004289358 A JP 2004289358A JP 2006107790 A JP2006107790 A JP 2006107790A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- layer
- light
- emitting layer
- injection electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 35
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 63
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 63
- 101100398822 Mus musculus Lemd2 gene Proteins 0.000 claims description 6
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 221
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- -1 quinolinol aluminum Chemical compound 0.000 description 15
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 11
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- VIZUPBYFLORCRA-UHFFFAOYSA-N 9,10-dinaphthalen-2-ylanthracene Chemical compound C12=CC=CC=C2C(C2=CC3=CC=CC=C3C=C2)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=C(C=CC=C2)C2=C1 VIZUPBYFLORCRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Natural products C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N rubrene Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- MTUBTKOZCCGPSU-UHFFFAOYSA-N 2-n-naphthalen-1-yl-1-n,1-n,2-n-triphenylbenzene-1,2-diamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C(=CC=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=CC=C1 MTUBTKOZCCGPSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGGKVJMNFFSDEV-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-n-[4-[4-(n-(3-methylphenyl)anilino)phenyl]phenyl]-n-phenylaniline Chemical compound CC1=CC=CC(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)=C1 OGGKVJMNFFSDEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRHRWHRNQKPUPO-UHFFFAOYSA-N 4-n-naphthalen-1-yl-1-n,1-n-bis[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 CRHRWHRNQKPUPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010193 LiAg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N antipyrene Natural products C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000002366 time-of-flight method Methods 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
【課題】複数の発光層の効率的な発光を実現する。
【解決手段】ＥＬ素子５００は陽極２２０と陰極２４０との間に、有機化合物を含む発光素子層３００を備え、発光素子層３００は複数の発光層を備え、その内最も陽極２２０の近くに配置される第１発光層３３０と陽極２２０との間に少なくとも正孔輸送層３２０、最も陰極２４０の近くに配置される第２発光層３４０と該電極２４０との間に少なくとも電子輸送層３５０を備える。陽極２２０からの正孔が正孔輸送層３２０、第１発光層３３０を通過し第２発光層３４０に到達するまでの正孔所要時間をＴｈ、陰極２４０からの電子が電子輸送層３５０及び第２発光層３４０を通過し第１発光層３３０に到達するまでの電子所要時間をＴｅとすると、比Ｔｈ／Ｔｅが０．５＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２．５を満たす。これによりどの発光層に対しても正孔及び電子の供給タイミングが最適化され、どの発光層でも発光を得られる。
【選択図】図１
【解決手段】ＥＬ素子５００は陽極２２０と陰極２４０との間に、有機化合物を含む発光素子層３００を備え、発光素子層３００は複数の発光層を備え、その内最も陽極２２０の近くに配置される第１発光層３３０と陽極２２０との間に少なくとも正孔輸送層３２０、最も陰極２４０の近くに配置される第２発光層３４０と該電極２４０との間に少なくとも電子輸送層３５０を備える。陽極２２０からの正孔が正孔輸送層３２０、第１発光層３３０を通過し第２発光層３４０に到達するまでの正孔所要時間をＴｈ、陰極２４０からの電子が電子輸送層３５０及び第２発光層３４０を通過し第１発光層３３０に到達するまでの電子所要時間をＴｅとすると、比Ｔｈ／Ｔｅが０．５＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２．５を満たす。これによりどの発光層に対しても正孔及び電子の供給タイミングが最適化され、どの発光層でも発光を得られる。
【選択図】図１
Description
本発明はエレクトロルミネッセンス（以下ＥＬ）素子の構成に関する。
近年、平面表示装置や光源などの表示素子として、自発光型のＥＬ素子が注目されており、特に採用する有機化合物材料によって多様な発光色で高輝度発光の可能な有機ＥＬ素子については、その研究開発が盛んに行われている。
有機ＥＬ素子は、正孔注入電極（陽極）と電子注入電極（陰極）との間に発光層を含む発光素子層が設けられており、陽極から注入される正孔と、陰極から注入される電子が発光素子層で再結合し、再結合エネルギーによって励起された発光分子が基底状態に戻る際に起きる発光を利用している。
上述のように、有機ＥＬ素子では、用いる有機発光分子によって様々の色の光を得ることができる。しかし、例えば白色等、現在のところ単一の有機発光材料によって実現されない色も存在している。このような色の光については、複数の色の光を組み合わせて実現する。上記白色については、補色の関係にある黄色の発光層と青色の発光層を１素子内に積層形成し、各層で得られた黄色光と青色光の加色により白色光を実現する提案もある。しかし、複数の発光層のそれぞれを効率的に発光させることが難しく、発光色の基準白色からのずれも小さくない。
また、有機ＥＬ素子は、一般的に、高輝度発光が可能であるが、発光分子などの有機材料の耐久性等に依然として課題が多く、素子としての寿命が不十分である。複数の発光層を積層して加色光を得る場合、例えば、最も発光効率の低い発光層か、注入電流が大きい発光層が、他の発光層より早く劣化すると予想され、素子寿命は、もっとも寿命の短い発光層で決まってしまう。従って、全ての発光色について、それぞれより長寿命で高発光効率の有機発光材料の開発を待つだけでなく、素子構造等の最適化が要求される。
本発明は、複数の発光層を備えるエレクトロルミネッセンス素子において、どの発光層についても効率よく発光させ、かつ長寿命の素子を実現する技術に関する。
本発明は、正孔注入電極と、電子注入電極との間に、有機化合物を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光素子層は、複数の発光層を備え、該複数の発光層の内、最も正孔注入電極の近くに配置される第１発光層と該正孔注入電極との間には、少なくとも正孔輸送層を備え、前記複数の発光層の内最も電子注入電極の近くに配置される第２発光層と該電子注入電極との間には少なくとも電子輸送層を備え、前記正孔注入電極から注入された正孔が前記正孔輸送層及び前記第１発光層を通過して、前記第２発光層に到達するまでの該正孔の所要時間Ｔｈと、前記電子注入電極から注入された電子が前記電子輸送層及び前記第２発光層を通過して、前記第１発光層に到達するまでの該電子の所要時間Ｔｅと、の比Ｔｈ／Ｔｅは、０．５＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２．５を満たす。
本発明の他の態様では、上記比Ｔｈ／Ｔｅは、１≦（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２を満たす。
このように正孔又は電子の各発光層に到達するまでの所要時間の比が、上記のように例えば０．５〜２．５の範囲を満たすことで、第１発光層に対して電子を、第２発光層に対して正孔を、同等のタイミングで到達させることが容易となる。このため、一方の発光層でのみ集中的に電子と正孔が再結合して発光が起き、他方の発光層では発光が起きないというアンバランスを防止し、複数の発光層をそれぞれバランス良く発光させることが容易となる。また、所要時間の比を１以上、２未満とすることで、積層構造の複数の発光層のいずれについてもより確実に効率的に発光させることが可能となる。
本発明の他の態様では、正孔注入電極と、電子注入電極との間に、有機化合物を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光素子層は、複数の発光層を備え、該複数の発光層の内、最も正孔注入電極の近くに配置される第１発光層と該正孔注入電極との間には、少なくとも正孔輸送層を備え、前記複数の発光層の内最も電子注入電極の近くに配置される第２発光層と該電子注入電極との間には少なくとも電子輸送層を備え、前記正孔注入層の膜厚をＬhi、正孔移動度をμhi、前記正孔輸送層の膜厚をＬht、正孔移動度をμht、前記第１発光層の膜厚をＬem1、正孔移動度μhem1、前記第２発光層の膜厚をＬem2、電子移動度をμhem2、前記電子輸送層の膜厚をＬet、電子移動度をμetとすると、
（Ｌhi／μhi）＋（Ｌht／μht）＋（Ｌem1／μhem1）
＝α｛（Ｌem2／μhem2）＋（Ｌet／μet）｝
を満たし、αは、０．５＜α＜２．５を満たす。
（Ｌhi／μhi）＋（Ｌht／μht）＋（Ｌem1／μhem1）
＝α｛（Ｌem2／μhem2）＋（Ｌet／μet）｝
を満たし、αは、０．５＜α＜２．５を満たす。
本発明の他の態様では、前記第１発光層は、正孔輸送機能を有し、前記第２発光層は、電子輸送機能を有する。
以上のような関係を満たすことで、複数の発光層が設けられた素子において、各発光層に正孔と電子を注入して均等に発光させることが容易となる。
本発明によれば、積層された複数の発光層の発光バランスを向上させることができ、目的とする色の加色光を実現できると共に、また高効率で長寿命の素子の実現が容易となる。
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態）について図面を参照して説明する。図１は、第１電極と第２電極の間に複数の発光層を備える本実施形態に係るＥＬ素子５００の概略断面構造を示す。
第１及び第２電極は、一方が正孔注入電極（陽極）２２０、他方が電子注入電極（陰極）２４０であり、図１の例では、基板側に陽極２２０が形成され、陰極２４０が、間に有機化合物を含む発光素子層３００を挟んで陽極２２０と対向するように形成されている。
発光素子層３００は、複数の発光層を備え、そのうち、最も陽極２２０の近くに配置される第１発光層３３０と該陽極２２０との間には、少なくとも正孔輸送層３２０を備える。複数の発光層の内、最も陰極２４０の近くに配置される第２発光層３４０と該陰極２４０との間には、少なくとも電子輸送層３５０を備える。発光素子層３００の構成は、採用される有機材料などに応じて様々であるが、図１の例では、陽極２２０側から、正孔注入層３１０、正孔輸送層３２０、第１発光層３３０、第２発光層３４０、電子輸送層３５０が順に積層されている。
また、本実施形態では、発光層として、加色による白色発光を実現するため、オレンジ色発光層と青色発光層とを採用し、それぞれ第１発光層３３０、第２発光層３４０としている。オレンジ色発光層と青色発光層を正孔輸送層側からこの順に積層する構成には限られないが、複数の発光層のうち、正孔輸送機能の高い発光層を陽極２２０側に設けて第１発光層３３０として用い、電子輸送機能の高い発光層を陰極２４０側に設けて第２発光層３４０として採用することが好適である。
発光層は２層に限らず、３層以上としてもよく、この場合、複数の発光層のうち、最も陽極２２０に近い（陰極２４０から遠い）第１発光層３３０と、最も陰極２４０に近い（陽極２２０から遠い）第２発光層３４０との層間に第３，第４発光層、第ｎ発光層を設ける。なお、第１及び第２発光層の間に更に設けられる発光層同士、或いは第１又は第２発光層との層間には、発光以外の別の機能層が形成されていても良い。
正孔輸送層３２０及び電子輸送層３５０は、単層構造には限られず、いずれも多層構造を採用しても良い。また、それぞれは省略することも可能であり、正孔輸送層３２０を省略する場合、第１発光層３３０が正孔輸送層を兼用してもよく、電子輸送層３５０を省略する場合、第２発光層３４０が電子輸送層を兼用しても良い。正孔注入層３１０についても単層構造に限られず、多層構造を採用しても良く、また陽極２２０から正孔輸送層３２０への正孔注入障壁が小さい場合に省略しても良い。
陽極２２０としては、例えば導電性金属酸化物材料が用いられ、具体的にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電性材料を採用することができる。陰極２４０は、仕事関数の大きい金属材料が主体の金属層２４４と、電子輸送層３５０への電子注入障壁を小さくするための電子注入層２４２の積層構造より構成されている。金属層２４４としては、例えばＡｌ、Ａｇ、ＭｇＡｌ合金、ＭｇＡｇ合金、ＬｉＡｌ合金、ＬｉＡｇ合金などを採用することができる。電子注入層２４２は、陰極２４０から電子輸送層３５０への電子注入障壁が小さい場合には省略することもできるが、例えばフッ化リチウム（ＬｉＦ）、リチウム（Ｌｉ）などを用いることができる。
正孔注入層３１０は、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン錯体）や、ＣＦx（xは任意の数）等が採用可能である。
正孔輸送層３２０には、正孔移動度の高い芳香族アミン誘導体化合物を採用する。この芳香族アミン誘導体化合物としては、主としてトリフェニルアミン又はその誘導体の２量体、或いはそれ以上の多量体などである。具体的には、例えば、ＴＰＤ（N,N' -bis (3 - methylphenyl) - N, N' -diphenyl- (1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine）、ＮＰＢ（N,N' -bis (1 -naphthyl) - N, N' -diphenyl- (1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine）、１−ＴＮＡＴＡ（4,4',4'' -tris[1-naphthyl(phenyl)amino] -triphenylamine）等を採用することができる。
電子輸送層３５０には、キノリノールアルミ錯体（Ａｌｑ）など、電子移動度の高い有機金属錯体化合物を採用することができる。
複数の発光層のうち最も陽極に近い第１発光層３３０では、正孔輸送性のホスト材料に、黄色の発光材料がドーパントとして１０％程度又はそれ以下の濃度でドープされて形成されている。正孔輸送性のホスト材料としては、上記正孔輸送層３２０に採用される芳香族アミン誘導体化合物を採用する。オレンジ色発光材料（ドーパント材料）としては特に限定されないが、例えば、
ルブレン:rubrene（5,6,11,12- tetraphenyl naphthacene）、
ＤＢｚＲ（5,12- bis(4- (6- methylbenzohiazol - 2 - yl) phenyl) - 6,11 - diphenylnaphtacene）が採用可能である。
ルブレン:rubrene（5,6,11,12- tetraphenyl naphthacene）、
ＤＢｚＲ（5,12- bis(4- (6- methylbenzohiazol - 2 - yl) phenyl) - 6,11 - diphenylnaphtacene）が採用可能である。
一方、複数の発光層のうち最も陰極２４０に近い第２発光層３４０では、電子輸送性のホスト材料に、青色の発光材料をドーパントとして例えば１０％程度又はそれ以下の濃度でドープされて形成されている。ここで電子輸送性のホスト材料としては、上記電子輸送層３５０に採用される有機金属錯体化合物の他、多環芳香族化合物を採用する。金属錯体化合物は、上述の通り例えばアルミキノリノール錯体及びその誘導体を採用することができる。多環芳香族化合物は、例えばアントラセン系化合物が採用可能である。このアントラセン系化合物の一例としては、ＡＤＮ（9, 10- di(2-naphthyl) anthracene）等が挙げられる。上記多環芳香族化合物は、電子輸送性を持つと共に正孔輸送性を持ち、第１発光層３３０のアシストドーパントなどとしても用いられる。この場合のアシストドーパントは、例えばＤＰＮ（5,12-diphenylnaphtacene）などを採用することができる。電子移動度青色の発光材料（ドーパント材料）としては特に限定されないが、例えばペリレン系化合物、ピレン系化合物が採用可能である。
有機ＥＬ素子５００は以上のような積層構造により構成され、各層は、ガラスやプラスチックフィルムなどの透明絶縁基板１００の上方に陽極２２０から順に積層されている。陽極１２０は例えばスパッタリング法により形成でき、発光素子層３００及び陰極２４０は例えば真空蒸着法により連続的に形成することができる。この有機ＥＬ素子５００を表示装置の各画素の表示素子（発光素子）として用い、かつ各画素にトランジスタを設けて画素毎に表示内容を保持し制御するいわゆるアクティブマトリクス型表示装置に適用する場合、上記基板１００と陽極２２０との層間に、トランジスタ等の各画素回路を構成する層を形成する。
このような構成において、陽極２２０から注入される正孔は、正孔注入層３１０、正孔輸送層３２０を通過して第１発光層３３０に到達する。また、第１発光層３３０が正孔輸送性を備えているため、正孔はさらに第１発光層３３０を通過して第２発光層３４０に到達する。一方、陰極２４０から（金属層２４４から電子注入層２４２を介して）注入される電子は、電子輸送層３５０を通過し第２発光層３４０に到達する。上述のように第２発光層３４０は電子輸送性を備えているので、電子は、第２発光層３４０を通過しさらに第１発光層３３０に到達する。
従って、第１発光層３３０では、陽極２２０からの正孔と、陰極２４０から第２発光層３４０を介して到達した電子とが再結合し、再結合エネルギによってドーパントである発光分子が励起され、基底状態に戻る際にオレンジ色の発光が得られる。第２発光層３４０では、陽極２２０から第１発光層３３０を介して到達した正孔と、陰極２４０からの電子とが再結合し、ドーパントである発光分子が励起され基底状態に戻る際に青色の発光が得られる。このように、第２発光層３４０で得られた青色の光と第１発光層３３０で得られたオンレジ色の光は、図１の例では、共に、透明な陽極２２０側からガラスなどの透明絶縁材料で形成された基板１００を介して外部に射出される。よって、外部では青色光とオレンジ色光とによる加色により白色光が観察されることとなる。
ここで、陽極２２０から注入され、正孔注入層３１０、正孔輸送層３２０及び第１発光層３３０を通過して、第２発光層３４０に到達するまでの正孔の単位距離当たりの所要時間をＴｈで表す。また、陰極２４０から注入され、電子が電子輸送層３５０及び第２発光層３４０を通過して、第１発光層３３０に到達するまでの単位距離当たりの電子の所要時間をＴｅで示すと、本実施形態に係る有機ＥＬ素子５００は、比（Ｔｈ／Ｔｅ）が、０．５＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２．５を満たす。より好適には１≦（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２、さらに好ましくは１．３＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜１．７を満たすことも可能である。
正孔及び電子の第１及び第２発光層への所要時間の比がこのような関係を満たすことで、第１発光層３３０に正孔と電子が到達するタイミングと第２発光層３４０に正孔と電子が到達するタイミングとを近づけることができる。
上記ＴｈとＴｅの差が大きすぎ、例えば、ＴｈがＴｅの２．５倍以上となると、陽極に最も近い第１発光層３３０では、電子と正孔とがほぼ同様のタイミングで到達して発光が起きても、陰極２４０に最も近い第２発光層３４０に正孔が到達する際に、電子は既に電子輸送性の第２発光層３４０を通過してしまっており、電子と正孔との再結合確率が低く、発光があまり起きないこととなる。もちろん逆のタイミングであれば、第２発光層でのみ発光が起きて第１発光層では発光しないことになる。このように所要時間の比が最適化されていないと、複数の発光層を設けても、その内の一部の発光層のみが発光し、バランスの良い目的とする加色光（ここでは白色）が得られない。しかし、上記のような所要時間の比の関係を満たし、例えば１．３〜１．７の範囲とすることで、到達タイミングを揃え、複数の発光層それぞれをバランスよく発光させることが可能となる。ここで、所要時間の比Ｔｈ／Ｔｅが１以上とすることがより好適な理由の一つとして、正孔の第２発光層３４０への到達タイミングの制御だけでなく、発光素子層３００の内、下層の影響で凹凸の多い陽極側の層を可能な限り厚くすることで、発光素子層３００の断線を防止し及び段差の被覆性を向上することが挙げられる。
上記所要時間Ｔｈ、Ｔｅは、より具体的には以下のように、電荷輸送材料の電荷移動度（ｃｍ2／Ｖｓ）と、発光素子層３００の各層の厚さを考慮することで調整することができる。なお、発光素子層３００に採用される電荷輸送材料（正孔輸送材料、電子輸送材料）は、一般的に、１０-3〜１０-6の範囲の電荷移動度（正孔移動度、電子移動度）を示すことが知られているので、発光素子層２００の各層の厚さを最適化することで実現することができる。
以下、具体的に各層の電荷移動度、厚さを説明する。
まず、正孔輸送層３２０の材料及び第１発光層３３０のホスト材料に採用される芳香族アミン誘導体化合物の正孔移動度は、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-4ｃｍ2／Ｖｓである。
電子輸送層３４０の材料及び第２発光層３４０のホスト材料に用いられる有機金属錯体化合物の電子移動度は、１０-4ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-6ｃｍ2／Ｖｓである。この第２発光層３４０の電子輸送性のホスト材料として多環芳香族化合物を用いた場合、この化合物は電子正孔の両方についての輸送性を持ち、電子移動度は、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-5ｃｍ2／Ｖｓ、正孔移動度も１０-3ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-5ｃｍ2／Ｖｓである。
上記正孔移動度及び電子移動度は、Ｔｉｍｅ−ｏｆ−Ｆｌｉｇｈｔ（ＴＯＦ）法によって測定して得ることができる。このＴＯＦ法は、具体的には、測定する材料膜（本実施形態では、各層の有機化合物材料膜）を互いに対向する電極間に挟み込み、光励起によって電荷キャリアを材料膜の一方の電極との界面に発生させ、この電荷キャリアが対向する他方の電極に到達する時間を測定することで求められる。
以上に示したように、正孔輸送性を持つとして知られている有機化合物の正孔移動度は、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-5ｃｍ2／Ｖｓの範囲、電子輸送性を持つとして知られている有機化合物の電子移動度は１０-3ｃｍ2／Ｖｓ〜１０-6ｃｍ2／Ｖｓの範囲である。
次に、各層の厚さを説明すると、正孔注入層３１０は、０．５ｎｍ〜５．０ｎｍ（ＣＦｘの場合）か、１０ｎｍ〜２０ｎｍ（ＣｕＰｃの場合）である。正孔輸送層３２０は、３０ｎｍ〜３００ｎｍ、第１発光層３３０は、１０ｎｍ〜１５０ｎｍ、第２発光層３４０は２０ｎｍ〜５０ｎｍ、電子輸送層３５０は１０〜３０ｎｍの厚さである。
ここで、発光素子層３００の電荷移動度と各層の厚さとの関係は、下記式（１）
（Ｌhi／μhi）＋（Ｌht／μht）＋（Ｌem1／μhem1）
＝α｛（Ｌem2／μhem2）＋（Ｌet／μet）｝・・・（１）
で表され、さらに、αは、０．５＜α＜２．５を満たす。なお、上記式（１）において、正孔注入層３１０の膜厚をＬhi、正孔移動度をμhi、正孔輸送層３２０の膜厚をＬht、正孔移動度をμht、第１発光層３３０の膜厚をＬem1、正孔移動度μhem1、第２発光層３４０の膜厚をＬem2、電子移動度をμhem2、電子輸送層３５０の膜厚をＬet、電子移動度をμetとする。αは、より好適には１≦α＜２を満たし、１．３＜α＜１．７の範囲内であることがより好ましいが、０．５より大きく、２．５未満とすることで、第１及び第２発光層３３０、３４０のいずれもバランスよく発光させ、また断線等のない長寿命化の容易な素子構造を得ることができる。
（Ｌhi／μhi）＋（Ｌht／μht）＋（Ｌem1／μhem1）
＝α｛（Ｌem2／μhem2）＋（Ｌet／μet）｝・・・（１）
で表され、さらに、αは、０．５＜α＜２．５を満たす。なお、上記式（１）において、正孔注入層３１０の膜厚をＬhi、正孔移動度をμhi、正孔輸送層３２０の膜厚をＬht、正孔移動度をμht、第１発光層３３０の膜厚をＬem1、正孔移動度μhem1、第２発光層３４０の膜厚をＬem2、電子移動度をμhem2、電子輸送層３５０の膜厚をＬet、電子移動度をμetとする。αは、より好適には１≦α＜２を満たし、１．３＜α＜１．７の範囲内であることがより好ましいが、０．５より大きく、２．５未満とすることで、第１及び第２発光層３３０、３４０のいずれもバランスよく発光させ、また断線等のない長寿命化の容易な素子構造を得ることができる。
次に、α値の異なる３種類の有機ＥＬ素子（実施例１，比較例１，比較例２）５００について説明する。いずれの素子も、正孔注入層３１０としてＣｕＰｃ、正孔輸送層３２０として芳香族アミン化合物の一種であるＮＰＢを用いた。第１発光層３３０にはホスト材料としてはＮＰＢ、ドーパントとしてＤＢｚＲを用い、更にアシストドーパントとして両極性のＤＰＮを用いた。第２発光層３４０にはホスト材料として多環芳香族化合物であるＡＤＮ（9,10-di(2-naphthyl)anthracene）を用い、ドーパントとしては、ペリレン系化合物を用いた。さらに、電子輸送層３５０にはＡｌｑ3（ tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)）を用いた。各層の厚さを変えることで実施例１（α＝１）、比較例１（α＝２．５）、比較例２（α＝０．５）の有機ＥＬ素子５００をそれぞれ作成した。
この３種類の素子を評価したところ、まず、αの値が１の実施例１にかかるＥＬ素子５００は、発光効率１４ｃｄ／Ａ（電力効率６．１ｌｍ／Ｗ）であり、図３に示すように、第１発光層３３０と第２発光層３４０の両方がバランスよく発光し、目的とする白色光が得られていた。
αの値が２．５の比較例１にかかるＥＬ素子で５００は、発光効率１０ｃｄ／Ａ（電力効率４．６ｌｍ／Ｗ）であり、図４に示すように、第１発光層３３０は発光しているものの第２発光層３４０の発光輝度が低く、２層の発光バランスが悪く、黄色に近い白色光となった。
また、αの値が０．５の比較例２にかかるＥＬ素子５００では、発光効率７ｃｄ／Ａ（電力効率３．２ｍ／Ｗ）にすぎず、図５に示すように、第２発光層３４０は発光しているものの第１２発光層３３０の発光輝度が低く、２層の発光バランスが悪く、青色黄色に近い白色光であった。
ここで、αの値を１とした上記有機ＥＬ素子において、正孔注入層３１０の厚さは１０ｎｍで移動度μhiは、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ、正孔輸送層３２０の厚さは１００ｎｍで移動度μhtは、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ、第１発光層３３０の厚さは３０．９ｎｍで移動度μhem1は、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ、第２発光層３４０の厚さは４１．０ｎｍで移動度μhem2は、１０-3ｃｍ2／Ｖｓ、電子輸送層３５０の厚さは１０ｎｍで移動度μetは、１０-4ｃｍ2／Ｖｓとした。もちろん膜厚及び移動度はこれらの組み合わせに限られるものはなく、上記αの値が１程度より大きく、２．５より小さくなるように素子を作成することにより、複数の発光層をバランスよく、また効率的に発光させることができる。
なお、本実施形態に係る有機ＥＬ素子５００は、加色により白色光を外部に射出する白色のディスプレイや平面光源として利用されるだけでなく、他の加色により任意の色の光を射出するディスプレイなどに採用できる。また、図２のように、白色有機ＥＬ素子５００と、基板１００との間、例えば、トランジスタを絶縁する層間絶縁層１６０と、素子形成面を平坦にするための平坦化絶縁層１８０と間に、対応するＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルタＣＦのいずれかを形成し、有機ＥＬ素子５００から射出される白色光成分から、所望のＲ，Ｇ，Ｂ光成分のみを透過させることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、一部の画素についてはカラーフィルタを形成せず、Ｒ，Ｇ，Ｂ及びＷ（白色）の４色によりカラー表示を行うこともできる。カラーフィルタはＲ，Ｇ，Ｂの３色に限らず、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）などをさら設けてもよい。
１００ 透明基板（ガラス、プラスチック）、２２０ 正孔注入電極（第１電極：陽極）、２４０ 電子注入電極（第２電極：陰極）、３００ 発光素子層、３１０ 正孔注入層、３２０ 正孔輸送層、３３０ 第１発光層、３４０ 第２発光層、３５０ 電子輸送層、３６０ 電子注入層、５００ 有機ＥＬ素子。
Claims (4)
- 正孔注入電極と、電子注入電極との間に、有機化合物を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光素子層は、複数の発光層を備え、該複数の発光層の内、最も正孔注入電極の近くに配置される第１発光層と該正孔注入電極との間には、少なくとも正孔輸送層を備え、前記複数の発光層の内最も電子注入電極の近くに配置される第２発光層と該電子注入電極との間には少なくとも電子輸送層を備え、
前記正孔注入電極から注入された正孔が前記正孔輸送層及び前記第１発光層を通過して、前記第２発光層に到達するまでの該正孔の所要時間Ｔｈと、
前記電子注入電極から注入された電子が前記電子輸送層及び前記第２発光層を通過して、前記第１発光層に到達するまでの該電子の所要時間Ｔｅと、の比Ｔｈ／Ｔｅが、
０．５＜（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２．５を満たすことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 正孔注入電極と、電子注入電極との間に、有機化合物を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光素子層は、複数の発光層を備え、該複数の発光層の内、最も正孔注入電極の近くに配置される第１発光層と該正孔注入電極との間には、少なくとも正孔輸送層を備え、前記複数の発光層の内最も電子注入電極の近くに配置される第２発光層と該電子注入電極との間には少なくとも電子輸送層を備え、
前記正孔注入電極から注入された正孔が前記正孔輸送層及び前記第１発光層を通過して、前記第２発光層に到達するまでの該正孔の所要時間Ｔｈと、
前記電子注入電極から注入された電子が前記電子輸送層及び前記第２発光層を通過して、前記第１発光層に到達するまでの該電子の所要時間Ｔｅと、の比Ｔｈ／Ｔｅは、
１≦（Ｔｈ／Ｔｅ）＜２を満たすことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 正孔注入電極と、電子注入電極との間に、有機化合物を含む発光素子層を備えるエレクトロルミネッセンス素子であって、
前記発光素子層は、複数の発光層を備え、該複数の発光層の内、最も正孔注入電極の近くに配置される第１発光層と該正孔注入電極との間には、少なくとも正孔輸送層と、正孔注入層を備え、前記複数の発光層の内最も電子注入電極の近くに配置される第２発光層と該電子注入電極との間には少なくとも電子輸送層を備え、
前記正孔注入層の膜厚をＬhi、正孔移動度をμhi、前記正孔輸送層の膜厚をＬht、正孔移動度をμht、前記第１発光層の膜厚をＬem1、正孔移動度μhem1、前記第２発光層の膜厚をＬem2、電子移動度をμhem2、前記電子輸送層の膜厚をＬet、電子移動度をμetとすると、
（Ｌhi／μhi）＋（Ｌht／μht）＋（Ｌem1／μhem1）＝α｛（Ｌem2／μhem2）＋（Ｌet／μet）｝を満たし、
αは、０．５＜α＜２．５を満たすことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス素子において、
前記第１発光層は、正孔輸送機能を有し、前記第２発光層は、電子輸送機能を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004289358A JP2006107790A (ja) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | エレクトロルミネッセンス素子 |
| KR1020050090411A KR100719991B1 (ko) | 2004-09-30 | 2005-09-28 | 일렉트로루미네센스 소자 |
| TW094133911A TWI275322B (en) | 2004-09-30 | 2005-09-29 | Electroluminescence element |
| US11/238,734 US20060066231A1 (en) | 2004-09-30 | 2005-09-29 | Electroluminescence element |
| CN2008101495294A CN101388437B (zh) | 2004-09-30 | 2005-09-30 | 电激发光元件 |
| CNB2005101079469A CN100473247C (zh) | 2004-09-30 | 2005-09-30 | 电激发光元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004289358A JP2006107790A (ja) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006107790A true JP2006107790A (ja) | 2006-04-20 |
Family
ID=36377256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004289358A Withdrawn JP2006107790A (ja) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | エレクトロルミネッセンス素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006107790A (ja) |
| CN (2) | CN101388437B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014084308A1 (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | 昭和電工株式会社 | 有機ｅｌ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104900815A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | 双层掺杂磷光发光器件及其制备方法 |
| CN108023031A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-11 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 具有空穴传输功能的阳极及有机发光显示器件 |
| CN110635061A (zh) * | 2019-10-23 | 2019-12-31 | 昆山国显光电有限公司 | 一种显示面板及显示装置 |
-
2004
- 2004-09-30 JP JP2004289358A patent/JP2006107790A/ja not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-09-30 CN CN2008101495294A patent/CN101388437B/zh active Active
- 2005-09-30 CN CNB2005101079469A patent/CN100473247C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014084308A1 (ja) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | 昭和電工株式会社 | 有機ｅｌ素子並びにそれを備えた画像表示装置及び照明装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1784099A (zh) | 2006-06-07 |
| CN101388437A (zh) | 2009-03-18 |
| CN101388437B (zh) | 2012-05-30 |
| CN100473247C (zh) | 2009-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100719991B1 (ko) | 일렉트로루미네센스 소자 | |
| KR101453874B1 (ko) | 백색 유기발광소자 | |
| KR101434358B1 (ko) | 백색 유기발광소자 | |
| KR101772662B1 (ko) | 유기 발광 장치 | |
| US9761823B2 (en) | Organic light emitting display device | |
| US20120032186A1 (en) | White organic light emitting device | |
| WO2013177986A1 (en) | Organic light emitting diode (oled) device | |
| JP2008053556A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR20120043001A (ko) | 유기 일렉트로루미네센트 소자 | |
| KR20100073417A (ko) | 유기전계발광소자 | |
| JP2004006165A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| CN110828677B (zh) | 发光二极管及包括该发光二极管的电致发光显示装置 | |
| KR20100072644A (ko) | 유기전계발광소자 | |
| JP4915651B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| WO2012032913A1 (ja) | 有機ｅｌ素子 | |
| WO2011148801A1 (ja) | 有機ｅｌ素子 | |
| KR101306840B1 (ko) | 유기전기발광소자 | |
| CN100473247C (zh) | 电激发光元件 | |
| JP2006108190A (ja) | エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR100594775B1 (ko) | 백색 유기발광소자 | |
| JP2005005226A (ja) | 有機電界発光素子 | |
| JP3910010B2 (ja) | 有機電界発光素子 | |
| JP2008091038A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
| KR100713049B1 (ko) | 일렉트로루미네센스 소자 | |
| JP2009182288A (ja) | 有機ｅｌ素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070911 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20100121 |