JP2008244430A - 画像表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】画像表示システムを提供する。
【解決手段】有機ELの正孔注入層は化学式

で示される化合物を含み、少なくとも一方の隣接するR1基が、それらの連結する炭素原子とつながって、飽和環系を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は画像表示システムに関し、より詳細には有機エレクトロルミネセントダイオードを含む画像表示システムに関するものである。
有機エレクトロルミネセントダイオード(organic electroluminescent diode)は自己発光かつ高輝度で、視野角が広く、応答がより速く、製造プロセスが簡単であることから、工業的なディスプレイによく用いられている。近年、携帯電話、携帯情報端末(personal digital assistant)およびノートブックコンピュータなどの電子製品の発展と広範な応用に伴い、消費する電力がより低くかつ占めるスペースのより小さなフラットディスプレイデバイスに対する需要が高まっている。
しかしながら、従来の有機エレクトロルミネセントダイオードは、一般的に真性半導体材料に依存し、かつ非ドープ正孔注入層を有しており、同じタイプの液晶ディスプレイ(LCD)と比べ、駆動電圧と消費電力が高い。有機エレクトロルミネセントダイオードの駆動電圧および消費電力を減らすため、非特許文献1にp−i−n構造を有するOLEDが記載されている。具体的に言うと、そのOLEDはp−ドープ正孔注入層を有する。
Stephen R. Forrestは、p−ドーパントとしてのF4−TCNQ(2,3,5,6−テトラフルオロ−7,7,8,8−テトラシアノ−p−キノジメタン(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane))、およびp−ドープ層のホストとしてのm−MTDATA(4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)−トリフェニルアミン(4,4’,4 ”-tris(3-methylphenylphenylamino)-triphenylamine))を用いて、電流密度100cd/mで約2ボルトを超えない駆動電圧を達成するp−i−nOLEDを開示している。F4−TCNQは熱安定性が低く、蒸発時に分解し易いことから、OLEDの信頼性および性能が落ちる。さらに、F4−TCNQの蒸着温度は低いため、F4−TCNQのドーパント量は制御し難い。
よって、広範な用途に対応するため、熱安定性およびオプトエレクトニクス特性が改善された新規な材料をp−ドーパントとして用いるp−i−nODELを開発することが必要である。
Huangら、Low Voltage Organic Electroluminescent Devices Using pin Structures, Applied Physics Letters, Vol. 80, No. 1, pp 139-141 (2002)
画像表示システムを提供する。
システムの代表的な実施形態は、正孔注入層を有する有機エレクトロルミネセントダイオードを含む。その正孔注入層は化学式(I)および(II)で示される構造を有する化合物を含む。
化学式(I)
化学式(II)
少なくとも一方の隣接する2つのR基が、それらの連結する炭素原子とつながって、4から20の原子を有する飽和環系を形成し、残りのRおよびRは同じまたは異なっており、水素またはハロゲン原子を含む。さらに、飽和環系はベンゼン基(benzenic group)、テニル基(thenyl group)、ピロール基(pyrrol group)、フラン基(furan group)、硫黄含有環状基(sulfur-containing cyclic group)、およびジチイン環(dithiin ring)からなるグループより選ばれたものとすることができる。任意で、飽和環系の炭素原子と結合している水素原子の少なくとも1つをハロゲン原子で置換することができる。
有機エレクトロルミネセントダイオードを含むシステムのもう一つの代表的な実施形態は、陽極、陽極上に形成されるエレクトロルミネセント層、およびエレクトロルミネセント層上に形成される陰極を含む。エレクトロルミネセント層は陽極上に直接形成されるp−ドープ正孔注入層を含む。p−ドープ正孔注入層は、p−ドーパントとして機能する化学式(I)または(II)で示される構造を有する化合物を含む。
本発明によれば、有機エレクトロルミネセントダイオードの信頼性および性能が改善された画像表示システムが提供される。
以下の記載は本発明を実施する上での最良の形態である。本記載は本発明の一般的な原理を説明する目的でなされたものであって、限定の意味に解されるべきものではない。本発明の範囲は添付された特許請求の範囲を参照することで最良に判断される。
図1は本発明の1実施形態による有機エレクトロルミネセントダイオード100の断面である。有機エレクトロルミネセントダイオード100は、例えばガラス、プラスティックまたはセラミックなどの絶縁材の基板110を含む。さらに、基板110は半導体基板、透明または任意で不透明体であってもよく、具体的には有機エレクトロルミネセントダイオード100がボトムエミッションまたはデュアルエミッションの有機エレクトロルミネセントデバイスである場合には透明基板、有機エレクトロルミネセントダイオード100がトップエミッションの有機エレクトロルミネセントデバイスである場合には不透明基板とすることができる。
例えば陽極電極120である第1の電極は、基板110上に形成され、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、酸化亜鉛(ZnO)、Li、Mg、Ca、Al、Ag、In、Au、Ni、Pt、またはそれらの合金を含む透明電極、金属電極またはそれらの組み合わせとすることができ、例えばスパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着または化学蒸着などの方法で形成される。
図1に示すように、エレクトロルミネセント層130は陽極電極120上に形成され、エレクトロルミネセント層130は少なくともp−ドープ正孔注入層131および発光層132を含み、さらに、正孔輸送層133、電子輸送層134、および電子注入層135を含んでいてもよい。エレクトロルミネセント層130は、例えば小分子材料、ポリマー、または有機金属錯体などの有機半導体材料であり、熱真空蒸着(thermal vacuum evaporation)、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、インジェクション充填(injection-fill)、エンボス加工、スタンピング、物理蒸着、または化学蒸着によって形成することができる。発光層132は発光材料およびこの発光材料中にドープされたエレクトロルミネセントドーパントを含むものとでき、発光層中での電子・正孔再結合の下でエネルギー輸送やキャリヤー捕獲を行う。発光材料は蛍光性またはリン光性とすることができる。詳細には、p−ドープ正孔注入層131は、p−ドーパントおよびホストとしての正孔注入材料を有しており、このうちp−ドーパントは正孔注入材料中にドープされる。正孔注入層は、構造(化学式(I)、(II)および(III)で示される)を有するp−ドーパントとしての化合物を含む。
化学式(I)
化学式(II)
少なくとも一方の隣接する2つのR1基が、それらの連結する炭素原子とつながって、4から20の原子を有する飽和環系を形成し、残りのRおよびRは同じまたは異なっており、水素またはハロゲン原子を含む。さらに、飽和環系はベンゼン基(benzenic group)、テニル基(thenyl group)、ピロール基(pyrrol group)、フラン基(furan group)、含硫環状基(sulfur-containing cyclic group)、およびジチイン環(dithiin ring)からなるグループより選ばれたものとすることができる。任意で、飽和環系の炭素原子と結合している水素原子の少なくとも1つをハロゲン原子で置換することができる。
さらに、化学式(I)で示される構造を有する化合物は、例えば、
または
などのシアノ置換誘導体とすることができ、このうち、Xは独立していると共にO、N−RまたはSであってよく、かつRおよびRは水素またはハロゲン原子である。さらに、化学式(I)で示される構造を有する化合物は、例えば、
または
などのシアノ置換誘導体とすることもでき、このうち、Xは独立していると共にO、N−RまたはSであってよく、かつRおよびRは水素またはハロゲン原子である。
陰極としての第2の電極140はエレクトロルミネセント層130(例えば電子注入層135)上に形成される。第2の電極140(陰極)は、(電子注入層135を介し)エレクトロルミネセント層130に電子を注入することができ、例えばCa、Ag、Mg、Al、Li、またはそれらの合金などの低仕事関数材料であり、スパッタリング、電子ビーム蒸着、熱蒸着、または化学蒸着などにより形成される。
多数の修正や変更は当業者には明白なはずであるので、以下の実施例はその範囲を限定することなく本発明をより充分に説明することを意図している。
p−ドーパントの合成
実施例1
化合物(A)
の合成
最初に、0.635gの4,8−ビス(ジシアノメチレン)−4,8−ジヒドロベンゾ[1,2−b:4,5−b’]ジチチオフェン−4,8−ジオン、3.8gのマロノニトリル(malononitrile)、および10mlのピリジンを瓶に入れ、200mlのクロロホルムに溶かした。瓶に0.8mlのTiClを加えてから、その混合物を加熱し、攪拌しながら5時間還流した。冷却後、得られた混合物に対し抽出を行い、つまり、ろ過、抽出、濃縮および乾燥を行って、融点332℃の赤色有機化合物(A)を得た。
有機エレクトロルミネセントダイオードの作製
比較例1
厚さ100nmのインジウムスズ酸化物(ITO)フィルムを備えたガラス基板を準備し、超音波攪拌により清浄剤、アセトンおよびイソプロパノールで洗浄した。窒素を吹き付けて乾燥した後、そのITOフィルムをUV/オゾン処理した。次に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層およびアルミニウム電極を10−5PaでITOフィルム上に順次形成し、封止後、有機エレクトロルミネセントダイオード(1)を得た。明確とするために、この例により形成された材料および層について以下に説明する。
正孔注入層は厚さが1500nmで、HI406(出光Co.,Ltd.より製造および販売)から成る。正孔輸送層は厚さが20nmで、NPB(N,N’−ジ−1−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(N,N'-di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine))から成る。発光層は厚さが31nmで、BD102(出光Co.,Ltd.より製造および販売)でドープしたBH120(出光Co.,Ltd.より製造および販売)(BH120/BD102=100Å/3.5Å)と、RD01(出光Co.,Ltd.より製造および販売)でドープしたBH120(BH120/RD01=200Å/7Å)と、から成る。電子輸送層は厚さが13nmで、(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)から成る。電子注入層は厚さが1nmで、LiFから成る。アルミニウム電極の厚さは150nmである。
比較例1に記載した有機エレクトロルミネセントダイオード(1)の光学特性をPR650(Photo Research Inc.より購入)およびMinolta LS110により測定した。その測定結果が表1および図2に示されている。
比較例2
厚さ100nmのインジウムスズ酸化物(ITO)フィルムを備えたガラス基板を準備し、超音波攪拌により清浄剤、アセトンおよびイソプロパノールで洗浄した。窒素を吹き付けて乾燥した後、そのITOフィルムをUV/オゾン処理した。次に、p−ドープ正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、およびアルミニウム電極を10−5PaでITOフィルム上に順次形成し、封止後、有機エレクトロルミネセントダイオード(2)を得た。明確とするために、この例により形成された材料および層について以下に説明する。
p−ドープ正孔注入層は厚さが1500nmで、ドーパントとしてのF4−TCNQと、正孔注入材料ホストとしてのHI406と、から成り、このうちF4−TCQNとHI406の重量比は100:2.5である。正孔輸送層は厚さが20nmで、NPB(N,N’−ジ−1−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン)から成る。発光層は厚さが31nmで、BD102(出光Co.,Ltd.より製造および販売)でドープしたBH120(出光Co.,Ltd.より製造および販売)(BH120/BD102=100Å/3.5Å)と、RD01(出光Co.,Ltd.より製造および販売)でドープしたBH120(BH120/RD01=200Å/7Å)と、から成る。電子輸送層は厚さが13nmで、(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)から成る。電子注入層は厚さが1nmで、LiFから成る。アルミニウム電極の厚さは150nmである。
比較例2に記載した有機エレクトロルミネセントダイオード(2)の光学特性をPR650(Photo Research Inc.より購入)およびMinolta LS110により測定した。その測定結果が表1および図2に示されている。
実施例2
厚さ100nmのインジウムスズ酸化物(ITO)フィルムを備えたガラス基板を準備し、超音波攪拌により清浄剤、アセトンおよびイソプロパノールで洗浄した。窒素を吹き付けて乾燥した後、そのITOフィルムをUV/オゾン処理した。次に、p−ドープ正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、およびアルミニウム電極を10−5PaでITOフィルム上に順次形成し、封止後、有機エレクトロルミネセントダイオード(3)を得た。明確とするために、この例により形成された材料および層について以下に説明する。
p−ドープ正孔注入層は厚さが1500nmで、ドーパントとしての有機化合物(A)(実施例1にて合成)と、正孔注入材料ホストとしてのHI406(出光)と、から成り、このうち有機化合物(A)の重量比率は4%である。正孔輸送層は厚さが20nmで、NPB(N,N’−ジ−1−ナフチル−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン)から成る。発光層は厚さが31nmで、BH120:BD102(100:3.5Å)/BH120:RD01(200:7.5Å)から成る。電子輸送層は厚さが13nmで、(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)から成る。電子注入層は厚さが1nmで、LiFから成る。アルミニウム電極の厚さは150nmである。
比較例2に記載した有機エレクトロルミネセントダイオード(3)の光学特性をPR650(Photo Research Inc.より購入)およびMinolta LS110により測定した。その測定結果が表1および図2に示されている。
図2は有機エレクトロルミネセントダイオード(1〜3)の輝度に対し動作電圧をプロットしたグラフを表している。図2と表1を参照すると、有機エレクトロルミネセントダイオード(3)(実施例2)の駆動電圧は有機エレクトロルミネセントダイオード(2)(比較例2)よりも低くなっている。
特定のドーパント、例えば本発明の1実施形態における正孔注入層の上記化合物(A)は、高い熱安定性および高い蒸着温度(170℃を超える)を示すことから、該特定のドーパントを用いた有機エレクトロルミネセントダイオードの信頼性および性能が改善される。さらに、該特定のドーパントの高い蒸着温度のために、そのドーピング量の制御が容易になる。
図3は画像表示システムのもう1つの実施形態を示しており、この場合、ディスプレイパネル200または電子デバイス400として実施される。上述の有機エレクトロルミネセントダイオードは、OLEDパネルであり得るディスプレイパネルに組み込むことができる。図3に示すように、ディスプレイパネル200は、例えば図1に示した有機エレクトロルミネセントダイオード100である有機エレクトロルミネセントダイオードを含む。このディスプレイパネル200は、種々の電子デバイス(この場合、電子デバイス400)の一部を構成することができる。一般に、電子デバイス400はディスプレイパネル200および入力装置300を含み得る。さらに、入力装置300はディスプレイパネル200に動作可能に接続し、入力信号(例えば、画像信号)をディスプレイパネル200へ供給して画像を生成させる。電子デバイス400は例えば、携帯電話、デジタルカメラ、携帯情報端末(PDA)、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビジョン、自動車用ディスプレイ(car display)、またはポータブルDVDプレーヤーであっても良い。
本発明を実施例により、および好ましい実施形態の点から記載したが、本発明は開示した実施形態に限定はされないと解されるべきである。それとは反対に、(当業者に明らかであるような)各種変更および類似のアレンジをカバーすることが意図されている。故に、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および類似のアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されるべきである。
本発明による有機エレクトロルミネセントダイオードの1実施形態の断面を示している。 比較例1〜2および実施例2に開示されたエレクトロルミネセントデバイスの輝度に対し電圧をプロットしたグラフを示している。 ディスプレイ画像システムのもう1つの実施形態を図式的に示している。
符号の説明
100 有機エレクトロルミネセントダイオード
110 基板
120 陽極電極
130 エレクトロルミネセント層
131 p−ドープ正孔注入層
132 発光層
133 正孔輸送層
134 電子輸送層
135 電子注入層
140 第2の電極(例えば陰極)
200 ディスプレイパネル
300 入力装置
400 電子デバイス

Claims (10)

  1. 正孔注入層を有する有機エレクトロルミネセントダイオードを含む画像表示システムであって、前記正孔注入層が、化学式(I)
    または化学式(II)
    を有する化合物を含み、このうち、隣接する2つの少なくとも一方の隣接する2つのR基が、それらの連結する炭素原子とつながって、4から20の原子を有する飽和環系を形成し、残りのRおよびRは同じまたは異なっており、水素またはハロゲン原子を含む、システム。
  2. 前記飽和環系の前記炭素原子に結合している水素原子の少なくとも1つがハロゲン原子で置換される請求項1記載のシステム。
  3. 前記飽和環系が、ベンゼン基(benzenic group)、テニル基(thenyl group)、ピロール基(pyrrol group)、フラン基(furan group)、含硫環状基(sulfur-containing cyclic group)、およびジチイン環(dithiin ring)からなるグループより選ばれる請求項1記載のシステム。
  4. 化学式(I)を有する前記化合物が、
    または
    を含み、このうち、Xは独立していると共にO、N−RまたはSであり、かつRおよびRは水素またはハロゲン原子である請求項1記載のシステム。
  5. 化学式(I)を有する前記化合物が、
    を含み、このうち、Xは独立していると共にO、N−RまたはSであり、かつRは水素またはハロゲン原子である請求項1記載のシステム。
  6. 化学式(I)を有する前記化合物が、
    または
    を含み、このうち、Xは独立していると共にO、N−RまたはSであり、かつRおよびRは水素またはハロゲン原子である請求項1記載のシステム。
  7. 化学式(I)を有する化合物が前記正孔注入層のp−ドーパントとなる請求項1記載のシステム。
  8. ディスプレイパネルをさらに含み、前記有機エレクトロルミネセントダイオードが、前記ディスプレイパネルの一部を構成する請求項1記載のシステム。
  9. 電子デバイスをさらに含み、前記電子デバイスが
    前記ディスプレイパネルと、
    前記ディスプレイパネルに接続されると共に、前記ディスプレイパネルへ入力を供給して前記ディスプレイパネルに画像を表示させるように動作する入力装置と、を含む請求項8記載のシステム。
  10. 前記電子デバイスが携帯電話、デジタルカメラ、PDA(携帯情報端末)、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、テレビジョン、自動車用ディスプレイ(car display)またはポータブルDVDプレイヤーである請求項9記載のシステム。
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