JP2012028823A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも1層がホスト化合物とドーパントとを含有し、かつ前記少なくとも1層における陽極側30体積%の領域における前記ドーパントの平均含有率(質量%)をC、前記陽極側30体積%の領域を除いた残りの70体積%の領域における前記ドーパントの平均含有率(質量%)をDとしたとき、下記式(2)を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
0.1<C/D<0.8・・・(2)
【選択図】なし
Description
0.1<C/D<0.8・・・(2)。
0.1<A/B<0.8・・・(1)
これにより、より一層発光層からの正孔の流出を抑えることができ有機EL素子を長寿命化させることができる。特に、0.2<A/B<0.5を満たすことが本発明の効果をより一層得るうえでより好ましい。
0.1<A/B<0.8・・・(2)
これにより、より一層発光層からの正孔の流出を抑えることができ有機EL素子を長寿命化させることができる。特に、0.2<A/B<0.5を満たすことが本発明の効果をより一層得るうえでより好ましい。
本発明においては、発光材料はリン光性化合物であることが好ましく、これにより、一層発光効率を向上させることができる。
(1)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(6)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
注入層は必要に応じて設け、陰極バッファー層(電子注入層)と陽極バッファー層(正孔注入層)があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
正孔阻止層は、正孔阻止材料を含有する層であり、発光層に電子を輸送しつつ発光層からの正孔の流出を阻止することで発光層での電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
Ip2−Ip1>Ea2−Ea1
である。
Ea1−Ea3>Ip1−Ip3
さらに、電子阻止材料がリン光発光の有機EL素子に用いられる場合、電子阻止材料の励起3重項エネルギーは発光層の励起3重項よりも大きいものである。
電子親和力(eV)=イオン化ポテンシャルIp(eV)+バンドギャップ(eV)
で求めることができる。バンドギャップは、化合物のHOMO−LUMO間のエネルギーを表し、具体的には石英基板上に膜を作製し、吸収スペクトルを測定し、その吸収端から求めることができる。
本発明に係る発光層は、発光材料を含有し、電極、電子輸送層、又は正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層である。発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
本発明の有機EL素子は基体上に形成されているのが好ましい。
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような1種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を3種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルターを用いてBGRにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ELの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機EL発光のλmaxは480nm以下であることが好ましい。
〈有機EL素子1−1〜1−4の作製〉
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにm−MTDATAを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにNPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにルブレンを100mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
〈有機EL素子2−1〜2−4の作製〉
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにNPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにCBPを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr−1を100mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにBCPを200mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
実施例1と同様に作製した有機EL素子2−1〜2−4の発光寿命の評価を行い、さらに、以下のようにして作製した有機EL素子2−1〜2−4の発光効率の評価を行った。その結果を表4に示す。
作製した有機EL素子について、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cm2定電流を印加した時の外部取り出し量子効率(%)を測定した。なお測定には同様に分光放射輝度計CS−1000(ミノルタ製)を用いた。
〈有機EL素子3−1〜3−4の作製〉
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにm−MTDATXAを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物1を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr−12を100mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物2を200mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
実施例1と同様に作製した有機EL素子3−1〜3−4の発光寿命の評価を行い、さらに、実施例2と同様に作製した有機EL素子3−1〜3−4の発光効率の評価を行った。その結果を表6に示す。
《フルカラー表示装置の作製》
〈フルカラー表示装置(1)〉
(青色発光有機EL素子)
実施例3で作製した有機EL素子3−4を用いた。
実施例2で作製した有機EL素子2−4を用いた。
実施例2で作製した有機EL素子2−4において、Ir−1に替えてIr−9を用いた以外は、有機EL素子2−4と同様の方法で作製した有機EL素子2−4Rを用いた。
実施例3で作製した有機EL素子3−4において、Ir−12に替えてIr−6、Ir−9(Ir−6:Ir−9=1:4)を用いた以外は、有機EL素子3−4と同様の方法で作製した有機EL素子3−4Wを作製した。
3 画素
5 走査線
6 データ線
7 電源ライン
10 有機EL素子
11 スイッチングトランジスタ
12 駆動トランジスタ
13 コンデンサ
A 表示部
B 制御部
Claims (3)
- 陰極と陽極との間に発光材料を含有する発光層を少なくとも有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも1層がホスト化合物とドーパントとを含有し、かつ前記少なくとも1層における陽極側30体積%の領域における前記ドーパントの平均含有率(質量%)をC、前記陽極側30体積%の領域を除いた残りの70体積%の領域における前記ドーパントの平均含有率(質量%)をDとしたとき、下記式(2)を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
0.1<C/D<0.8・・・(2) - 前記ドーパントが、電子輸送性ドーパントであ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ス素子。
- 前記ホスト化合物が、正孔輸送性ホスト化合物であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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