JP2008311480A - 有機電界発光素子および表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、色純度に優れた青色発光を示す新規なオキサジアゾール誘導体を用いた有機電界発光素子、およびこの有機電界発光素子を用いた表示装置に関する。
近年、有機エレクトロニクスが脚光を浴び、産学界にて精力的に研究が行われている。有機電界発光素子、有機太陽電池、有機トランジスター、有機メモリ等、有機物質を薄膜化し、ディスプレイ、バッテリー、トランジスター、記録デバイスとさまざまな機能を発現させることが可能である。
特に、有機電界発光素子は、近年、次世代のディスプレイ技術として注目を集めている。1987年にEastman Kodak社のTangらが、低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表して以来、車載オーディオ用途、モバイル機器用途のディスプレイが商品化され、CRT、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイに変わるホームユースのディスプレイとしての開発も進められている。
このような有機電界発光素子を用いた表示装置において、装置サイズおよび使用用途によって求められる表示特性も様々であるが、色再現性の高いフルカラー表示を実現するためには、色純度の高い三原色(赤色、緑色、青色)の発光材料を用いることが有効である。現時点では特に、青色の色純度向上が必要とされており、NTSC規格での青色の色度は(x=0.14, y=0.08)と表現される。青色発光材料自身のエレクトロミネッセンス(EL)発光色度がNTSC規格並みであれば、カラーフィルターおよび色度合わせのための素子構造も不必要になり、素子設計の幅を広げ、量産性およびコストも改善できる。
このような青色発光の有機電界発光素子については、例えば発光層材料としてオキサジアゾール誘導体を用いる構成が提案されている。これにより、30mA/cm2の電流密度制御にて、電圧7.0V、発光波長460nm、輝度620cd/m2の青色発光が得られるとしている(下記特許文献1参照)。
また、特にオキサジアゾール環とジアルキルアミノ基との間にナフタレンを含むオキサジアゾール誘導体を、発光層中にゲスト材料として含有させる構成も提案されている(下記特許文献2参照)。
ここで、フルカラー表示における色再現性の向上を図るためには、上述したように青色発光性の有機電界発光素子の色純度向上が必要である。ところが、単純に青色発光のゲスト材料分子に対して、発光波長を短波長化する分子設計を行っただけでは、この材料分子においての吸収波長まで短波長化されてしまう。一般的にホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動は、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりを良くする事で、より高効率に行われる条件と考えられており、ゲスト材料の吸収波長にホスト材料の発光波長を合わせると、通常はホスト材料の吸収波長も短くなるため、ホスト材料の分子軌道に関して、HOMOおよびLUMO間のエネルギーギャップが大きくなり、ホスト材料分子へのキャリア注入性が低下するため、有機電界発光素子の駆動電圧が上昇する。また、ホスト材料の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルの重なりが小さい場合には、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が適切に行われず、発光効率が低下すると考えられる。さらに、発光効率の低下により、輝度確保のための必要電流が増加するため、発光寿命の低下が引き起こされる。
例えば、特許文献1に示されるオキサジアゾール誘導体は、現在一般的なホスト−ゲスト型の発光層におけるゲスト材料として用い、適切にホストからのエネルギー移動が行われれば、色純度の高い青色発光が得られると予想されるが、オキサジアゾール環とアミノ基の間に配される化合物がベンゼンの場合、吸収波長が短く、上述の内容から、駆動電圧を低く抑えることが困難であった。
また特許文献2に示されるオキサジアゾール誘導体は、ナフタレンに結合するアミンの置換基がアルキル基であり、材料の吸収および発光波長がともに短波長化してしまう問題を抱える。このため、特許文献1の材料と同様に、この材料をゲスト材料として用いた有機電界発光素子においても駆動電圧を低く抑えることが困難であった。
そこで本発明は、青色の発光性のゲスト材料として適する新規オキサジアゾール誘導体を用いることにより、駆動電圧が低く、発光効率および色純度の高い青色発光を示す有機電界発光素子を提供すること、およびこの有機電界発光素子を青色発光素子として用いることにより色再現性に優れた表示装置を提供することを目的とする。
以上のような目的を達成するための本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に挟持された発光層が、下記一般式(1)に示すオキサジアゾール誘導体を含有していることを特徴としている。
この一般式(1)中において、Ar1,Ar2は、それぞれ独立に、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、またはアリールアミノ基を表している。また、隣接する基が互いに結合して環状構造を形成していても良く、この環状構造は飽和または不飽和の炭素環であって良い。またAr3は、アリール基または複素環基を表している。これらの基は、無置換であっても置換されていても良く、炭素数50以下であることとする。
また発光層は、下記一般式(2)に示すオキサジアゾール誘導体を含有していることを特徴としている。この一般式(2)は、上記一般式(1)におけるAr3他を特定したものである。
この一般式(2)中におけるAr4〜Ar7は、それぞれ独立に、アリール基、アリールオキシ基、または複素環基を表している。これらの基は、無置換であっても置換されていても良く、炭素数25以下であることとする。また、隣接する基が互いに結合して環状構造を形成していても良く、この環状構造は飽和または不飽和の炭素環であって良い。
また発光層は、下記一般式(3)に示すオキサジアゾール誘導体を含有していることを特徴としている。この一般式(3)は、上記一般式(1)におけるAr1〜Ar3他を特定したものであり、また上記一般式(2)におけるAr4〜Ar7他を特定したものである。
この一般式(3)中における
ただし一般式(3)中のR1〜R20は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、炭化水素オキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、アリールアミノ基、シアノ基、ニトロ基、水酸基、ハロゲン原子を表している。
ただし一般式(3)中のR1〜R20は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、炭化水素オキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、アリールアミノ基、シアノ基、ニトロ基、水酸基、ハロゲン原子を表している。
このうち、炭化水素基および炭化水素オキシ基は飽和であっても不飽和であっても良い。
また、これらの基のうちさらに他の基で置換が可能なもの、すなわち炭化水素基、炭化水素オキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、およびアリールアミノ基は、無置換であっても置換されていても良い。またこれらの基は、炭素数20以下であることとする。さらにこれらの基は、隣接する基が互いに結合して環状構造を形成していても良く、この環状構造は飽和または不飽和の炭素環であって良い。
尚、上述した一般式(1)〜(3)を構成する各基の具体例は次のようである。
炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、トリフルオロメチル基、シクロペンタン基、シクロヘキサン基、アダマンチル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ステアリル基、トリチル基、ベンジル基、スチリル基、フェネチル基、シンナミル基、ベンズヒドリル基等がある。
炭化水素オキシ基の具体例としては、メトキシキ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、トリフルオロメトキシ基、パーフルオロエトキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、アダマンチルオキシ基、ビニルオキシ基、アリルオキシ基、プロペニルオキシ基、トリチルオキシ基、ベンジルオキシ基、スチリルオキシ基、フェネチルオキシ基、シンナミルオキシ基、ベンズヒドリルオキシ基等がある。
アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、アセナフチレニル基、アセナフテニル基、フェナントリル基、フェナレニル基、アンスリル基、ナフタセニル基、フルオレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、ビフェニル基、ナフチルフェニル基、ターフェニル基、ビフェニルナフチル基、スピロビフルオレニル基、テトラフェニルフェニル基、テトラキシリルフェニル基等がある。
アリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、ナフチルオキシ基、アセナフチニルオキシ基、アセナフテニルオキシ基、フェナントリルオキシ基、フェナレニルオキシ基、アンスリルオキシ基、ナフタセニルオキシ基、フルオレニルオキシ基、クリセニルオキシ基、ピレニルオキシ基、トリフェニレニルオキシ基、ペリレニルオキシ基、フルオランテニルオキシ基、トリルオキシ基、キシリルオキシ基、メシチルオキシ基、ビフェニルオキシ基、ナフチルフェニルオキシ基、ターフェニルオキシ基、ビフェニルナフチルオキシ基、スピロビフルオレニルオキシ基、テトラフェニルフェニルオキシ基、テトラキシリルフェニルオキシ基等がある。
複素環基の具体例としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、フタラジニル基、キノキサリル基、ビフェニルキノリン基、フェナントリジル基、アクリジニル基、カルバゾリル基、フェナントラジニル基、ベンゾフラニル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、イミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、トリアジニル基、ベンゾチアゾリル基等がある。
アリールアミノ基の具体例としては、ジフェニルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基、ジナフチルアミノ基、ジトリルアミノ基、ビス(ビフェニル)アミノ基、ビス(ナフチルフェニル)アミノ基、ビス(ベンジルフェニル)アミノ基等がある。
ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等がある。
そして、以上の基のうち、炭化水素基、炭化水素オキシ基、アリール基、アリールオキシ基、複素環基、およびアリールアミノ基が、さらに置換されている場合、これらの基に対してさらに結合される置換基としては、主に炭化水素基でメチル基、炭化水素オキシ基でメトキシ基、アリール基でフェニル基、複素環基でピリジル基、ハロゲン原子でフッ素基 が例示される。
上記一般式(1)で示されるオキサジアゾール誘導体の一部の具体例として、下記の化合物A1〜A15が示される。
上記一般式(2)で示されるオキサジアゾール誘導体の一部の具体例として、下記の化合物B1〜B4が示される。
上記一般式(3)で示されるオキサジアゾール誘導体の一部の具体例として、下記の化合物C1〜C7が示される。
尚、以上で示した化合物A1〜C7の他にも、本発明の有機電界発光素子の発光層に含まれるオキサジアゾール誘導体は、上記一般式(1)〜一般式(3)を満足する構造であれば良い。
以上のような構成の発光層を備えた有機電界発光素子では、上記一般式(1)〜一般式(3)に示すように、オキサジアゾール環とジアリールアミノ基との間にナフタレンを配してなる新規オキサジアゾール誘導体を発光層にゲスト材料として含有させることにより、このゲスト材料が有する吸収波長の短波長化を抑えつつ、発光波長の短波長化が実現された。そして、以降の実施例で説明するように、有機電界発光素子においては、駆動電圧が抑えられ、発光効率および青色発光の色純度が高く、かつ素子発光寿命が長い発光が得られることが確認された。
尚、上述した構成の新規オキサジアゾール誘導体は、発光層内に10体積%よりも低い割合で導入されていることとする。
また、本発明は、上述した一般式(1)〜一般式(3)の材料を発光層に含有させた有機電界発光素子を、基板上に複数配列して設けた表示装置でもある。
このような表示装置では、上述したように輝度および色純度が高くかつ素子発光寿命が長い有機電界発光素子を青色発光素子として用い、他の赤色発光素子および緑色発光素子と組み合わせることで、色再現性の高いフルカラー表示が可能になる。
以上説明したように本発明の有機電界発光素子によれば、上記一般式(1)〜一般式(3)に示す新規オキサジアゾール誘導体を発光層に含有させたことで、駆動電圧が抑えられ、色純度および発光効率が高く、さらに素子発光寿命が長く、信頼性の高い青色の波長領域の発光が実現可能となる。
そして、本発明の表示装置によれば、上述したように色純度、発光効率、および信頼性の高い青色発光素子となる有機電界発光素子と共に、赤色発光素子および緑色発光素子を1組にして画素を構成することにより、色再現性の高いフルカラー表示が可能になる。
以下、本発明の有機電界発光素子およびこれを用いた表示装置の構成を図面に基づいて詳細に説明する。
<有機電界発光素子>
以下、本発明の有機電界発光素子の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図4は、本発明の有機電界発光素子を模式的に示す断面図である。
以下、本発明の有機電界発光素子の構成を図面に基づいて詳細に説明する。図4は、本発明の有機電界発光素子を模式的に示す断面図である。
この図に示す有機電界発光素子1は、基板2上に、下部電極4、有機層5および上部電極6を順次積層してなり、基板2側または上部電極6側から発光を取り出す構成となっている。
次に、この有機電界発光素子1を構成する各部の詳細な構成を、基板2、下部電極4および上部電極6、有機層5の順に説明する。
基板2は、ガラス、シリコン、プラスチック基板、さらにはTFT(thin film transistor)が形成されたTFT基板などからなり、特にこの表示装置1が基板2側から発光を取り出す透過型である場合には、この基板2は光透過性を有する材料で構成されることとする。
また基板2上に形成された下部電極4は、陽極または陰極として用いられるものである。尚、図面においては、代表して下部電極4が陽極である場合を例示した。
この下部電極4は、有機電界発光素子1を用いて構成される表示装置(後に説明)の駆動方式によって適する形状にパターンニングされていることとする。
一方、下部電極4上に有機層5を介して設けられる上部電極6は、下部電極4が陽極である場合には陰極として用いられ、下部電極4が陰極である場合には陽極として用いられる。尚、図面においては、上部電極6が陰極である場合が示されている。
ここで、下部電極4(または上部電極6)を構成する陽極材料としては,仕事関数がなるべく大きなものがよく、たとえば、ニッケル、銀、金、白金、パラジウム、セレン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタル、ニオブやこれらの合金、酸化物、あるいは、酸化錫、ITO、酸化亜鉛、酸化チタン等が好ましい。
一方、上部電極6(または下部電極4)を構成する陰極材料としては仕事関数がなるべく小さなものがよく、例えば、マグネシウム、カルシウム、インジウム、リチウム、アルミニウム、銀やこれらの合金が好ましい。
ただし、この有機電界発光素子1で生じた発光を取り出す側となる電極は、上述した材料の中から光透過性を有する材料を適宜選択して用いることとし、特に、有機電界発光素子1の発光の波長領域において30%より多くの光を透過する材料が好ましく用いられる。
例えば、この有機電界発光素子1が、基板2側から発光を取り出す透過型である場合、陽極となる下部電極4としてITOのような光透過性を有する陽極材料を用い、陰極となる上部電極6としてアルミニウムのような反射率の良好な陰極材料を用いる。
一方、この有機電界発光素子1が、上部電極6側から発光を取り出す上面発光型である場合、陽極となる下部電極4としてクロムや銀合金のような陽極材料を用い、陰極となる上部電極6としてマグネシウムと銀(MgAg)との化合物のような光透過性を有する陰極材料を用いる。次に説明する有機層5は、共振器構造を最適化して取り出し光の強度が高められるように設計されることが好ましい。
そして、上述した下部電極4および上部電極6に挟持される有機層5は、陽極側(図面においては下部電極4側)から順に、例えば正孔輸送層5a、発光層5b、電子輸送層5cを積層してなる。
このうち正孔輸送層5aとしては、α-NPD(Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl]benzidine )、TPTE(N,N'diphenyl- N,N'-bis[N-(4-methylphenyl)-N-phenyl-(4-aminophenyl)]-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine)などのトリフェニルアミン2量体、3量体、4量体、スターバースト型アミンなどの公知の材料を単層もしくは積層して、あるいは混合して用いることができる。
そして、この正孔輸送層5a上に設けられる発光層5bが、本発明に特徴的な層であり、ホスト材料と共に、上記一般式(1)〜(3)、および上記構造式A1〜構造式C7を用いて説明した新規オキサジアゾール誘導体をドーパント(発光性のゲスト材料)として含有している。
発光層5b中においての新規オキサジアゾール誘導体の含有量は、10体積%以下であることとし、好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは2.5体積%以下であることとする。これは、上記新規オキサジアゾール誘導体を10体積%以上のドーパント濃度で発光層5b中に含有させた場合、有機電界発光素子1における駆動電圧を下げることもできるが、色純度と発光輝度寿命の低下を招くためである。このことから、発光層5b中における新規オキサジアゾール誘導体は、発光層5b内にドーパント(発光性のゲスト材料)として含有させた方が良いと考えられ、10体積%以下であることが望ましく、好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは2.5体積%以下の濃度である。
また、発光層5b中に、上述した新規オキサジアゾール誘導体と共に含有させるホスト材料としては、薄膜での蛍光ピークが440nm以下の有機材料が好ましく用いられる。このような有機材料としては、例えば9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(ADN)が例示される。
そして、発光層5b上に設けられる電子輸送層5cには、Alq3、オキシジアゾール、トリアゾール、ベンズイミダゾール、シロール誘導体などの公知の材料を使用することができる。
以上説明した構成の他にも、ここでの図示は省略したが、陽極となる下部電極4と正孔輸送層5aとの間に、正孔注入層を挿入しても良い。正孔注入層としてはPPV(ポリフェニレンビニレン)などの伝導性ポリマー、フタロシアニン銅、スターバースト型アミン、トリフェニルアミン2量体、3量体、4量体などの公知の材料を単層もしくは積層して或いは混合して用いることができる。このような正孔注入層を挿入することにより正孔の注入効率が上がるため、より好ましい。また、正孔注入層を兼ねた正孔輸送層5a(すなわち正孔輸送注入層)を、陽極となる下部電極4と発光層5bとの間に設けても良い。
さらに、ここでの図示は省略したが、電子輸送層5cと陰極(上部電極)6の間に、電子注入層を挿入しても良い。電子注入層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、ヨウ化セシウム、フッ化ストロンチウムなどのアルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物、アルカリ土類酸化物、アルカリ土類弗化物ヲ用いることができる。このような電子注入層を挿入することにより電子の注入効率が上がるため、より好ましい。
上記述べたような材料による積層構造の有機層5の形成には、周知の方法にて合成された各有機材料を用いて、真空蒸着やレーザー転写、スピンコートなどの周知の方法を適用することができる。
以上説明した構成の有機電界発光素子1では、上記一般式(1)〜(3)、および上記構造式A1〜構造式C7を用いて説明した新規オキサジアゾール誘導体を発光性のゲスト材料として発光層5bに含有させたことにより、駆動電圧が低く抑えられ、発光効率および青色発光の色純度が高く、かつ素子発光寿命が長くて信頼性の高い、色純度の良好な青色の波長領域の発光を得ることが可能になる。
≪表示装置の概略構成≫
図2は、実施形態の表示装置10の一例を示す図であり、図2(A)は概略構成図、図2(B)は画素回路の構成図である。ここでは、発光素子として有機電界発光素子1を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置10に本発明を適用した実施形態を説明する。
図2は、実施形態の表示装置10の一例を示す図であり、図2(A)は概略構成図、図2(B)は画素回路の構成図である。ここでは、発光素子として有機電界発光素子1を用いたアクティブマトリックス方式の表示装置10に本発明を適用した実施形態を説明する。
図2(A)に示すように、この表示装置10の基板2上には、表示領域2aとその周辺領域2bとが設定されている。表示領域2aは、複数の走査線21と複数の信号線23とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して1つの画素aが設けられた画素アレイ部として構成されている。これらの各画素aに、有機電界発光素子1R,1G,1Bのうちの1つが設けられている。また周辺領域2bには、走査線21を走査駆動する走査線駆動回路bと、輝度情報に応じた映像信号(すなわち入力信号)を信号線23に供給する信号線駆動回路cとが配置されている。
図2(B)に示すように、各画素aに設けられる画素回路は、例えば各有機電界発光素子1R,1G,1Bのうちの1つと、駆動トランジスタTr1、書き込みトランジスタ(サンプリングトランジスタ)Tr2、および保持容量Csで構成されている。そして、走査線駆動回路bによる駆動により、書き込みトランジスタTr2を介して信号線23から書き込まれた映像信号が保持容量Csに保持され、保持された信号量に応じた電流が各有機電界発光素子1R,1G,1Bに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子1R,1G,1Bが発光する。
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域2bには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
≪表示装置の断面構成例≫
図3には、上記表示装置10の表示領域における主要部の断面構成の一例を示す。
図3には、上記表示装置10の表示領域における主要部の断面構成の一例を示す。
有機電界発光素子1R,1G,1Bが設けられる基板2の表示領域には、ここでの図示を省略したが、上述した画素回路を構成するように駆動トランジスタ、書き込みトランジスタ、走査線、および信号線が設けられ(図2参照)、これらを覆う状態で絶縁膜が設けられている。
この絶縁膜で覆われた基板2上に、有機電界発光素子1R,1G,1Bが配列形成されている。各有機電界発光素子1R,1G,1Bは、開口率を確保するために、例えば基板2と反対の上部電極6側から光を取り出す上面発光型の素子として構成されることが好ましい。
各有機電界発光素子1R,1G,1Bの陽極4は、素子毎にパターン形成されている。各陽極4は、基板2の表面を覆う絶縁膜に形成された接続孔を介して画素回路の駆動トランジスタに接続されている。
各陽極4は、その周縁部が絶縁膜30で覆われており、絶縁膜30に設けた開口部分に陽極4の中央部が露出された状態となっている。そして、陽極4の露出部分を覆う状態で、有機層5がパターン形成され、各有機層5を覆う共通層として陰極6が設けられた構成となっている。
これらの有機電界発光素子1R,1G,1Bのうち、特に青色発光素子1Bが上記図1を用いて説明した実施形態の有機電界発光素子(1)として構成されている。これに対して、赤色発光素子1Rおよび緑色発光素子1Gは、通常の素子構成であって良いが、表示装置に組み込んだ場合に、青色発光素子1Bとバランスが取れるような色度、発光効率、輝度半減寿命を有する素子が好ましい。
素子構造としては、青色発光素子1B(1)において、陽極4上に設けられた有機層5は、例えば陽極4側から順に、正孔輸送層5a、上記一般式(1)〜(3)、および上記構造式A1〜構造式C7を用いて説明した新規オキサジアゾール誘導体を含有する青色の発光層5b-B(5b)、および電子輸送層5cを積層させている。
一方、赤色発光素子1Rおよび緑色発光素子1Gにおける有機層は、例えば陽極4側から順に、正孔輸送層5a、各色の発光層5b-R,5b-G、および電子輸送層5cをこの順に積層させている。
尚、各有機電界発光素子1R,1G,1B(1)における発光層5b-R,5b-G、5b-B(5b)以外の層は、共通化しても良く、それぞれ適切に選択された材料を用いて構成しても良い。
そして、以上のように設けられた複数の有機電界発光素子1R,1G,1B(1)を備えた表示装置10においては、大気中の水分や酸素等による有機電界発光素子1R,1G,1B(1)の劣化を防止するために、有機電界発光素子1R,1G,1B(1)を覆う状態でフッ化マグネシウムや窒化シリコン膜(SiNx)からなる封止膜を基板2上に形成したり、有機電界発光素子1R,1G,1B(1)に封止缶を被せて中空部を乾燥した不活性ガスでパージするか真空に引いた状態にすることが望ましい。
以上説明した構成の表示装置10では、赤色発光素子1Rおよび緑色発光素子1Gと共に、上述したように新規オキサジアゾール誘導体を用いることによって駆動電圧が低く抑えられ、発光効率および青色発光の色純度が高く、かつ素子発光寿命が長くて信頼性の高い、色純度の良好な青色の波長領域の発光を得ることが可能な有機電界発光素子(1)を青色発光素子1Bとして組み合わせたことにより、色表現性の高いフルカラー表示を行うことが可能になる。
尚、以上の実施例においては、アクティブマトリックス型の表示装置に本発明を適用した実施形態を説明した。しかしながら、本発明の表示装置は、パッシブマトリックス型の表示装置への適用も可能であり、同様の効果を得ることができる。この場合、下部電極4は例えばストライプ状に形成され、上部電極6は例えば下部電極4のストライプと交差するストライプ状に形成される。そしてこれらの電極4−6の交差部において有機層5を挟持してなる部分に各有機電界発光素子1R,1G,1B(1)が設けられることになる。
また、以上説明した本発明に係る表示装置10は、図4に開示したような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域2aを囲むようにシーリング部31が設けられ、このシーリング部31を接着剤として、透明なガラス等の対向部(封止基板32)に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。この透明な封止基板32には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。尚、表示領域12aが形成された表示モジュールとしての基板2には、外部から表示領域12a(画素アレイ部)への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板33が設けられていても良い。
≪適用例≫
また以上説明した本発明に係る表示装置は、図5〜図9に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
また以上説明した本発明に係る表示装置は、図5〜図9に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
図5は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル102やフィルターガラス103等から構成される映像表示画面部101を含み、その映像表示画面部101として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
図6は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114等を含み、その表示部112として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図7は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字等を入力するとき操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123等を含み、その表示部123として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図8は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134等を含み、その表示部134として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
図9は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147等を含み、そのディスプレイ144やサブディスプレイ145として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
<オキサジアゾール誘導体:化合物C1の合成>
オキサジアゾール誘導体として化合物C1を以下のようにして合成した。
オキサジアゾール誘導体として化合物C1を以下のようにして合成した。
先ず、下記合成式(1)を参照し、次のようにして中間体1,2を合成した。
アルゴン雰囲気下において、6-ブロモ-2-ナフトエ酸メチル(102.5g,0.39mol)、ジフェニルアミン(68.7g,0.41mol)、酢酸パラジウム(0.87g,3.87mmol)、トリ-t-ブチルホスフィン(1.56g,7.73mmol)、およびナトリウムt-ブトキシド(40.9g,0.43mol)のトルエン混合溶液(1.6L)を、100℃にて17時間攪拌した。反応混合物をセライトで熱ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。得られた濃縮物をシリカゲルカラム精製(1回目:トルエン、2回目:トルエン/ヘキサン=1/2)し、中間体1(18.2g)と中間体2(50.2g)とを得た。
次に、下記合成式(2)を参照し、次のようにして中間体3を合成した。
上記合成式(1)で得た中間体1(15.2g,43.0mmol)のメタノール混合液(760ml)に、60℃にてヒドラジン1水和物(64.6g,1.29mmol)を加え、15時間還流した。追加でヒドラジン1水和物(10g)を加え、2時間還流を行った。メタノール(約350ml)を留去し、水に注ぎ、酢酸エチルで分液を行った。有機層を水、食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下で濃縮を行った。スラリー状でろ過し、中間体3(13.5g,収率88%)を得た。
また、下記合成式(3)を参照し、次のようにして中間体5を合成した。
上記合成式(2)で得た中間体2(50.2g,0.13mol)のトルエン溶液(126ml)に、p-トルエンスルホン酸1水和物(1.21g,6.35mmol)を加え、1.5時間還流した。放冷後、そのままシリカゲルカラム精製(トルエン〜酢酸エチル/トルエン=1/2)し、中間体4(12.5g,収率29%)を得た。
その後、中間体4(12.5g,36.8mmol)のトルエン溶液(368ml)に、50℃にて塩化チオニル(6.57g,55.2mmol)を加え、60℃にて1時間攪拌後、さらに塩化チオニル(13.1g,0.11mol)を加え、70℃にて1時間攪拌した。反応溶液をそのまま減圧下で濃縮し、数回トルエンを加えて濃縮して中間体5を得た。
以上の後、下記合成式(4)を参照し、次のようにして中間体6を合成した。
アルゴン雰囲気下において、上記反応式(2)で得た中間体3(13.0g,36.8mmol)の脱水DMAc溶液(73ml)に、上記反応式(3)で得た中間体5の脱水DMAc溶液(70ml)を5℃以下にて10分かけて滴下した。氷冷のまま終夜攪拌した。ピリジン(5ml)を加え、さらに1時間攪拌後、水に注ぎ析出結晶をろ過した。得られた粗体をシリカゲルカラム精製(酢酸エチル/トルエン=1/2)、再結晶(トルエン、酢酸エチル)を行い、中間体6(10.3g,収率41%)を得た。
次いで、下記合成式(5)を参照し、次のようにして化合物C1を合成した。
上記反応式(4)で得た中間体6(9.0g,13.3mmol)とオキシ塩化リン(90ml)の反応溶液を、80℃にて22時間攪拌した。そのまま過剰のオキシ塩化リンを留去し、水に注ぎ、トルエンで分液を行った。有機層を水、重曹水、食塩水で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、減圧下濃縮を行った。濃縮残渣をシリカゲルカラム精製(1回目:トルエン、2回目:酢酸エチル/トルエン=1/50)を行い、化合物C1(7.5g,収率75%)を得た。
合成された化合物C1について測定した、1H−NMRチャートを図10に示し、MSスペクトルを図11に示す。これらの結果から目的の化合物C1が得られたことが確認された。
また、図12には、化合物C1のジオキサン溶液中での蛍光・吸収スペクトルを示す。この図に示すように、合成された化合物は、吸収スペクトルのピーク波長が402nmであるのに対して、蛍光スペクトルのピーク波長が438nmであり、ストークスシフトの小さな吸収・蛍光スペクトルを示した。
<有機電界発光素子の作製>
合成した化合物C1を用いて、次のように実施例1〜4の有機電界発光素子を作製した(図1参照)。
合成した化合物C1を用いて、次のように実施例1〜4の有機電界発光素子を作製した(図1参照)。
先ず、膜厚が190nmのITO透明電極(陽極4)を有するガラス基板(ITO基板)2を4枚用意し、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。このITO基板を乾燥後、さらにUV/オゾン処理を10分間行った。次いで、これらのITO基板4枚を蒸着装置の基板ホルダーに固定した後、蒸着槽を1.5×10-4 Paに減圧した。
その後、ITO透明電極上に、Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl]benzidine(α-NPD)を、蒸着速度0.2nm/secで65nmの厚さに蒸着し、正孔注入層を兼ねた正孔輸送層5aを形成した。
次いで、9,10-di-(2-naphthyl)anthracene(ADN)をホストとし、先に合成した新規オキサジアゾール誘導体である化合物C1を発光性のゲスト材料とし、それぞれを異なる蒸着源から蒸着速度約0.2nm/secで35nmの厚さに共蒸着して発光層5bを形成した。この際、発光性ゲスト材料(化合物C1)のドーパント濃度が2.5体積%、5体積%、10体積%、20体積%になるように4種類の発光層5bを4枚のITO基板に対して個別に形成した。
次に、Alq3を蒸着速度0.2nm/secで15nmの厚さに蒸着し、電子輸送層5cを形成した。
その上に、フッ化リチウム(LiF)を0.1nmの厚さに蒸着し、さらにマグネシウムと銀を蒸着速度約0.4nm/secで70nmの厚さに共蒸着(原子比95:5)して陰極6を形成した。これにより、発光性ゲスト材料(化合物C1)のドーパント濃度が異なる実施例1〜4の有機電界発光素子1を作製した。
<比較例>
上述した実施例の有機電界発光素子の作製手順において、発光層5b中における発光性ゲスト材料を、以下に示す構造式(1)の有機材料(特許第3520880号:応用例2の材料)に換えたこと以外は、実施例と同様にして比較例1〜4の有機電界発光素子を作製した。この際、発光性ゲスト材料のドーパント濃度は、実施例と同様に、2.5体積%、5体積%、10体積%、20体積%の4種類とした。
上述した実施例の有機電界発光素子の作製手順において、発光層5b中における発光性ゲスト材料を、以下に示す構造式(1)の有機材料(特許第3520880号:応用例2の材料)に換えたこと以外は、実施例と同様にして比較例1〜4の有機電界発光素子を作製した。この際、発光性ゲスト材料のドーパント濃度は、実施例と同様に、2.5体積%、5体積%、10体積%、20体積%の4種類とした。
<評価結果>
実施例1〜4および比較例1〜4で作製した各有機電界発光素子について、10mA/cm2で直流駆動した場合の初期発光特性(駆動電圧、色度座標、電流効率)と、100mA/cm2で連続発光させた場合の輝度半減寿命を以下の表1に示す。
実施例1〜4および比較例1〜4で作製した各有機電界発光素子について、10mA/cm2で直流駆動した場合の初期発光特性(駆動電圧、色度座標、電流効率)と、100mA/cm2で連続発光させた場合の輝度半減寿命を以下の表1に示す。
上記表1より、ゲスト材料の各ドープ濃度において、実施例の方が比較例よりも、低駆動電圧であり、色度座標がNTSC規格の青色の色度(x=0.14,y=0.08)に近くて色純度が高く、かつ電流効率も高い結果となった。さらに輝度半減寿命についても、実施例の方が比較例ほりも優れる結果となった。これにより、オキサジアゾール環とジアリールアミノ基の間にナフタレンを配した新規オキサジアゾール誘導体を発光層5bの発光性ゲスト材料として用いることで、有機電界発光素子における駆動電圧を低く抑え、高効率で色純度の高い青色発光を示す有機電界発光素子の提供が可能であることが確認された。
また、実施例1〜4の有機電界発光素子のうち、新規オキサジアゾール誘導体を発光層中に10%以下で添加した実施例1〜3では、カラーフィルター無しでもNTSC規格に迫る色度が得られた。輝度半減寿命に関しては、ゲスト材料のドープ濃度が低い方が長寿命であり、実用上は2.5%以下が好ましいことが確認された。
1…有機電界発光素子、1R…赤色発光素子、1G…緑色発光素子(緑色発光の有機電界発光素子)、1B…青色発光素子(青色発光の有機電界発光素子)、2…基板、4…陽極、5…有機層、5a…正孔輸送層、5b…発光層、5c…電子輸送層、6…陰極、10…表示装置
Claims (11)
- 請求項1〜4の何れかに記載の有機電界発光素子において、
前記発光層は、前記オキサジアゾール誘導体を発光性のゲスト材料として含有すると共に、薄膜での蛍光ピークが440nm以下に存在する有機材料をホスト材料として含有する
ことを特徴とする有機電界発光素子。 - 請求項6〜9の何れか1項に記載の表示装置において、
前記発光層を備えた有機電界発光素子が、青色発光素子として複数の画素のうちの一部の画素に設けられている
ことを特徴とする表示装置。 - 請求項10記載の表示装置において、
前記基板上には、前記青色発光素子と共に、赤色発光性の有機電界発光素子および緑色発光性の有機電界発光素子が設けられている
ことを特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
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JP2007158711A JP2008311480A (ja) | 2007-06-15 | 2007-06-15 | 有機電界発光素子および表示装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8563740B2 (en) | 2010-11-18 | 2013-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxadiazole derivative, and light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device using the oxadiazole derivative |
US20150119582A1 (en) * | 2012-05-08 | 2015-04-30 | Carl Wagner | Naphthyl-containing compounds for light-emitting devices |
-
2007
- 2007-06-15 JP JP2007158711A patent/JP2008311480A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8563740B2 (en) | 2010-11-18 | 2013-10-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxadiazole derivative, and light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device using the oxadiazole derivative |
US8969579B2 (en) | 2010-11-18 | 2015-03-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Oxadiazole derivative, and light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device using the oxadiazole derivative |
US20150119582A1 (en) * | 2012-05-08 | 2015-04-30 | Carl Wagner | Naphthyl-containing compounds for light-emitting devices |
US9130172B2 (en) * | 2012-05-08 | 2015-09-08 | Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Naphthyl-containing compounds for light-emitting devices |
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