JP2011070963A - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リン光赤色発光層12と、リン光緑色発光層11と、蛍光青色発光層22と、蛍光緑色発光層21とを備える。リン光赤色発光層12とリン光緑色発光層11とによりリン光ユニット1が形成される。蛍光青色発光層22と蛍光緑色発光層21とにより蛍光ユニット2が形成される。リン光ユニット1と蛍光ユニット2とは中間層3を介して接続されている。好ましくは、リン光ユニット1が蛍光ユニット2よりも陰極4a側に配置されている。好ましくは、発光色が、W色、WW色、L色のいずれかである。
【選択図】図1
Description
D :昼光色: 5700〜7100K :晴天の正午の日光の色
N :昼白色: 4600〜5400K :晴天の正午をはさんだ時間帯の日光の色
W :白色 : 3900〜4500K :日の出2時間後の日光の色
WW:温白色: 3200〜3700K :夕方の日光の色
L :電球色: 2600〜3150K :白色電球の色
なお、上記において、JIS規格は、「JIS Z 9112 蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」である。また、色温度の単位「K」は「ケルビン」である。
それと同時に、蛍光ユニット2においては、青色発光領域での発光強度が最大となる波長を青色発光波長(λBS)とし、緑色発光領域での発光強度が最大となる波長を緑色発光波長緑色発光波長(λGS)としたときに、青色発光波長(λBS)での最大強度[I(λBS)]と、緑色発光波長(λGS)での最大強度[I(λGS)]との関係(比)が、次の式を満たすことが好ましい。
このように、各発光色の相対強度が上記の数値関係になることにより、リン光ユニット1における緑色と赤色、蛍光ユニット2における青色と緑色、の各発光色の各ユニットでの発光バランスを良好にすることができる。上記の関係を満たさないと発光バランスが低下し、所望の発光色を得られなくなるおそれがある。そして、スペクトル強度の関係が上記のようになれば、JIS規格に規定される白色範囲に入る発光が変化することなく維持され、高効率・長寿命の素子になるものである。
CBPは、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニルを表し、
Alq3は、トリス(8−オキソキノリン)アルミニウム(III)を表し、
TBADNは、2−t−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセンを表し、
Ir(ppy)3は、ファクトリス(2−フェニルピリジン)イリジウムを表し、
Btp2Ir(acac)は、ビス−(3−(2−(2−ピリジル)ベンゾチエニル)モノ−アセチルアセトネート)イリジウム(III))を表し、
C545Tは、クマリンC545Tのことであり、10−2−(ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−(1)ベンゾピロピラノ(6,7,−8−ij)キノリジン−11−オンを表し、
TBPは、1−tert−ブチル−ペリレンを表し、
NPDは、4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニルを表し、
BCPは、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナンスロリンを表し、
CuPcは、銅フタロシアニンを表し、
TPDは、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミンを表している。
各実施例及び比較例の有機電界発光素子の作製を次の手順で行った。
(実施例1〜5)
以下に、デバイス構造(層構成)と各層の膜厚を示す。実施例1〜5の層構成については、図1の形態と同じである。ただし、中間層3は第1層と第2層との二つの層で構成されている。
基板5 : ガラス基板(0.7mm)
陽極4b : ITO (150nm)
正孔注入層31 : CuPc (30nm)
正孔輸送層32 : TPD (30nm)
蛍光青色発光層22 : TBADN:TBP:NPD (Xnm)
蛍光緑色発光層21 : Alq3:C545T (Ynm)
電子輸送層33 : BCP (30nm)
中間層3(第1層) : BCP:Li (10nm)
中間層3(第2層) : ITO (10nm)
正孔輸送層34 : TPD (30nm)
リン光赤色発光層12: CBP:Btp2Ir(acac) (αnm)
リン光緑色発光層11: CBP:Ir(ppy)3 (βnm)
電子輸送層35 : BCP (20nm)
電子注入層36 : LiF (1nm)
陰極4a : Al (80nm)
上記の有機電界発光素子において、各発光層の詳細を次に示す。
以下に、比較例1〜5のデバイス構造(層構成)と各層の膜厚を示す。
基板5 : ガラス基板(0.7mm)
陽極4b : ITO (150nm)
正孔注入層31 : CuPc (30nm)
正孔輸送層32 : TPD (30nm)
蛍光青色発光層22 : TBADN:TBP:NPD (Xnm)
電子輸送層33 : BCP (30nm)
中間層3(第1層) : BCP:Li (10nm)
中間層3(第2層) : ITO (10nm)
正孔輸送層34 : TPD (30nm)
リン光赤色発光層12: CBP:btp2Ir(acac) (αnm)
リン光緑色発光層11: CBP:Ir(ppy)3 (βnm)
電子輸送層35 : BCP (20nm)
電子注入層36 : LiF (1nm)
陰極4a : Al (80nm)
比較例の有機電界発光素子は、実施例の有機電界発光素子から蛍光緑色発光層21を除去した構成となっており、特許文献1の層構成の考え方に近いものである。ただし、発光色の調整のため、各発光層の膜厚を調整している。なお、各発光層の詳細は実施例と同様であり、各発光層の膜厚X、α、βについては、表1に示す通りである。
実施例1〜5における有機電界発光素子において、蛍光ユニット2の蛍光緑色発光層21を以下の構成とした以外は、実施例1〜5と同様に、実施例6〜10の有機電界発光素子を構成した。
蛍光緑色発光層21は、発光層ホスト:Alq3に、緑発光ドーパント:rubrene(ルブレン)を2%ドープしたものである。なお、この蛍光緑色発光層21は、見た目には黄色発光を呈するrubreneを用いており、蛍光黄色発光層とも呼べる。また、膜厚については、表1に示すとおりである。
実施例1〜5における有機電界発光素子において、蛍光ユニット2の蛍光緑色発光層21を以下の構成とした以外は、実施例1〜5と同様に、実施例11〜15の有機電界発光素子を構成した。
蛍光緑色発光層21は、発光層ホスト:Alq3に、緑発光ドーパント:coumarin6(クマリン6、λmax=510nm)を2%ドープしたものである。また、膜厚については、表1に示すとおりである。
以下に、実施例16のデバイス構造(層構成)と各層の膜厚を示す。
基板5 : ガラス基板(0.7mm)
陽極4b : ITO (150nm)
正孔注入層31 : CuPc (30nm)
正孔輸送層32 : TPD (30nm)
リン光赤色発光層12: CBP:btp2Ir(acac) (30nm)
リン光緑色発光層11: CBP:Ir(ppy)3 (10nm)
電子輸送層33 : BCP (30nm)
中間層3(第1層) : BCP:Li (10nm)
中間層3(第2層) : ITO (10nm)
正孔輸送層34 : TPD (30nm)
蛍光青色発光層22 : TBADN:TBP:NPD (20nm)
蛍光緑色発光層21 : Alq3:C545T (15nm)
電子輸送層35 : BCP (20nm)
電子注入層36 : LiF (1nm)
陰極4a : Al (80nm)
なお、実施例16の有機電界発光素子は、実施例4の有機電界発光素子について、リン光ユニット1と蛍光ユニット2とを入れ替えた構成となっている。これにより、積層順の違いによる素子特性を評価することができる。
(発光スペクトル)
各有機電界発光素子の発光スペクトルを、分光放射輝度計(コニカミノルタ製CS−2000)を用いて測定した。
各有機電界発光素子を電源(KEYTHLEY2400)に接続し、電流密度10mA/cm2の定電流を通電し、積分球(ラブスフェア社製SLMS−CDS)を用いて電力効率を測定した。
各有機電界発光素子を電源(KEYTHLEY2400)に接続し、電流密度10mA/cm2の定電流を通電し、連続発光させたときの輝度を輝度計(コニカミノルタ製LS−110)を用いて観測し、輝度が半減する半減時間を測定した。また同時に、発光色度の変化について観測し、初期の発光色度と比較して色度変化量が0.01以上となる変色時間を測定した。輝度が半減する時間(半減時間)と、色度変化量が0.01以上となる時間(変色時間)のうち、短いほうの時間を素子の寿命とした。
図2に、実施例1〜5の有機電界発光素子の発光スペクトルを示す。また、図3に、比較例1〜5の有機電界発光素子の発光スペクトルを示す。なお、各発光スペクトルは、赤色波長領域での最大発光強度を「1」として規格化したものである。
緑:λ(green):525nm
赤:λ(red) :620nm
表3に示すように、実施例1〜5で得られる発光スペクトルの強度は、赤が最も強く、緑、青の順になっている。
基板5 : ガラス基板(0.7mm)
陽極4b : ITO (150nm)
正孔注入層31 : CuPc (30nm)
正孔輸送層32 : TPD (30nm)
蛍光青色発光層22 : TBADN:TBP:NPD (Xnm)
蛍光緑色発光層21 : Alq3:C545T (Ynm)
電子輸送層33 : BCP (30nm)
電子注入層36 : LiF (1nm)
陰極4a : Al (80nm)
<リン光ユニット評価素子:評価素子6〜10>
基板5 : ガラス基板(0.7mm)
陽極4b : ITO (150nm)
正孔注入層31 : CuPc (30nm)
正孔輸送層34 : TPD (30nm)
リン光赤色発光層12: CBP:btp2Ir(acac) (αnm)
リン光緑色発光層11: CBP:Ir(ppy)3 (βnm)
電子輸送層35 : BCP (20nm)
電子注入層36 : LiF (1nm)
陰極4a : Al (80nm)
なお、各評価素子の膜厚については、表5に示すとおりである。すなわち、評価素子1〜5、及び評価素子6〜10の膜厚が、それぞれ実施例1〜5の膜厚に対応している。
C545T:λmax=525nm (蛍光緑色発光層21)
rubrene:λmax=560nm (蛍光緑色発光層21)
すなわち、リン光緑色発光層11の発光ドーパントの波長と蛍光緑色発光層21の発光ドーパントの波長との波長差は、実施例1〜5では5nm、実施例6〜10では40nmとなっている。この波長差は、リン光ユニット1における最大発光強度を示す緑色発光波長(λGT)と、蛍光ユニット2における最大発光強度を示す緑色発光波長(λGS)との波長差に等しいといえる。すなわち、実施例1〜5では、λGS−λGT=5<10の関係になっている。
11 リン光緑色発光層
12 リン光赤色発光層
2 蛍光ユニット
21 蛍光緑色発光層
22 蛍光青色発光層
3 中間層
4 電極
4a 陰極
5 基板
Claims (8)
- リン光赤色発光層と、リン光緑色発光層と、蛍光青色発光層と、蛍光緑色発光層とを備えてなることを特徴とする有機電界発光素子。
- リン光赤色発光層とリン光緑色発光層とを含むリン光ユニットと、蛍光青色発光層と蛍光緑色発光層とを含む蛍光ユニットとを備え、リン光ユニットと蛍光ユニットとが中間層を介して接続されていることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- リン光赤色発光層とリン光緑色発光層とを含むリン光ユニットと、蛍光青色発光層と蛍光緑色発光層とを含む蛍光ユニットとを備え、リン光ユニットが蛍光ユニットよりも陰極側に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
- リン光赤色発光層とリン光緑色発光層とを含むリン光ユニットと、蛍光青色発光層と蛍光緑色発光層とを含む蛍光ユニットとを備え、リン光ユニットにおける、赤色発光波長(λRT)の最大強度[I(λRT)]と緑色発光波長(λGT)の最大強度[I(λGT)]との比[I(λGT)/I(λRT)]が、I(λGT)/I(λRT)<0.65を満たし、蛍光ユニットにおける、青色発光波長(λBS)の最大強度[I(λBS)]と緑色発光波長(λGS)の最大強度[I(λGS)]との比[I(λGS)/I(λBS)]が、I(λGS)/I(λBS)>0.3を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- リン光赤色発光層とリン光緑色発光層とを含むリン光ユニットと、蛍光青色発光層と蛍光緑色発光層とを含む蛍光ユニットとを備え、リン光ユニットにおける緑色発光波長(λGT)と、蛍光ユニットにおける緑色発光波長(λGS)との波長差が、絶対値で10nm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 蛍光青色発光層の発光ドーパントのイオン化ポテンシャル(IpB)は蛍光緑色発光層の発光ドーパントのイオン化ポテンシャル(IpG)よりも大きく、蛍光青色発光層の発光ドーパントの電子親和力(EaB)は蛍光緑色発光層の発光ドーパントの電子親和力(EaG)よりも大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 発光色が、W色、WW色、L色のいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 赤色波長領域での最大強度(IR)と、緑色波長領域での最大強度(IG)と、青色波長領域での最大強度(IB)とが、この順で弱くなる(IR>IG>IB)ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
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