JP2013020996A - 有機エレクトロルミネッセンス素子および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機エレクトロルミネッセンス素子は、1対の電極105,107と、1対の電極105,107間に配置され、発光層を含む少なくとも1層の有機層106と、を有する。有機層106のうちの少なくとも1層には、ジ芳香環縮合シロール系化合物及び、ジ芳香環縮合シロール系スピロ環化合物の少なくとも1種が含有されている。
【選択図】図4
Description
しかしながら、大画面ディスプレイ、もしくは冷陰極管を代替する照明の実現、普及に対しては、現状より飛躍的に発光効率が高く、発光寿命が長く、発光色の経時での変色等の欠陥のない素子の開発が望まれている。
リン光材料は冷陰極管とほぼ同等の発光効率が得られる可能性があることから照明用途としても大いに注目されている。照明に必要な白色光を実現するためには、青、緑、赤の各色に発光する材料の発光効率、色純度、及び発光寿命等が高いレベルでバランスがとれていることが必要である。しかしながら、励起に高いエネルギーを必要とする青色発光材料は設計が難しく、いまだ要求性能のすべてを満足するものは得られていないのが現状である。
一方、含ケイ素化合物π共役化合物であるシロール系化合物は電子輸送性の高い発光材料や発光ホスト材料として期待されている。(例えば2,5−ジアリールシロール誘導体に関しては、非特許文献1、及び特許文献1参照)しかしながら、該シロール誘導体はその発光寿命が著しく短いという欠点を有していた。また、芳香環のみで構成されたジ芳香環縮合シロール、及びスピロジベンゾシロール誘導体(例えば特許文献2参照)、トリアリールアミン等の正孔輸送性置換基を付与したジベンゾシロール誘導体(例えば特許文献3参照)、及びアルコキシ基が置換したトリフェニレンシロール誘導体(例えば特許文献4参照)等は発光効率には一定に進歩がみられるものの、発光寿命についてはいまだ満足のいく結果が得られていない。一方、発光の高効率化、高寿命化を両立志向した、ラダー型スピロジベンゾシロール(特許文献5参照)の報告がなされているが、特に青色リン光発光素子に適用した場合には、発光効率、発光寿命、発光色の経時での変色等の欠陥等がいまだ満足するレベルではなかった。
1対の電極と、前記1対の電極間に配置され、発光層を含む少なくとも1層の有機層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層のうちの少なくとも1層には、一般式1〜一般式4で表わされるジ芳香環縮合シロール系化合物の少なくとも1種が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
一般式2中、R5、及びR6は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。但し、R5とR6が同時に水素原子であることはない。R7及びR8は炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。R7とR8は互いに結合して環を形成してもよい。Q7及びQ9は窒素原子、若しくはC−Rzを表わす。Rzは水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。Q8、及びQ10は酸素原子、若しくは硫黄原子を表わす。
一般式3において、R1、R2、及びQ1〜Q6は一般式1におけるものと同義である。R9及びR10は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。
一般式4においてR5、R6、及びQ7〜Q10は一般式2におけるものと同義である。R11及びR12は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。」
上記ジ芳香環縮合シロール系化合物は、特定部位(一般式1及び一般式3におけるR1、又はR2、一般式2及び一般式4におけるR5又はR6)に芳香族性の置換基を有し、一般式1及び一般式3においては特定部位(Q2及びQ5)が窒素原子か置換基を有さない炭素原子であることを特徴とする。
本発明のOLED素子が、一般式1〜一般式4で表されるジ芳香環縮合シロール系化合物を有機層の少なくとも1層に含有することによって得られる効果について、本発明者等は下記にように考えている。
OLED素子に用いられる従来公知のシロール化合物は剛直であり、分子のひずみが大きく、光や、熱的に不安定であるのに対して、上記ジ芳香環縮合シロール系化合物は適切な置換基配置によって、構成成分の芳香環同士がひずみの少ない適度な2面角を有しているため、より安定な構造を形成することが可能であり、OLED素子発光の長寿命化が達成できると考えられる。
また、同時に縮合環が立体構造を適切な程度に固定して維持することが可能であり、またπ共役に対しても共役の拡がりを適度に調整することができることから、本発明に係るジ芳香環縮合シロール系化合物は、高い安定性を有し、且つ、OLED素子に含有せしめた場合、同じ層あるいは隣接層に含まれる材料と適度に相互作用し、電荷の移動を最適にコントロールすることが可能であると推定している。
以上から、本発明者等は、本発明に係るジ芳香環縮合シロール系化合物をOLED素子及びそれを具備する照明装置に用いた場合、高い発光効率、長い発光寿命、及び発光色の経時での変色等の欠陥低減が達成できるものと推測している。
本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物について詳細に説明する。
当該ジ芳香環縮合シロール系化合物は一般式1〜一般式4で表わされる。
一般式2中、R5、及びR6は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。但し、R5とR6が同時に水素原子であることはない。R7及びR8は炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。R7とR8は互いに結合して環を形成してもよい。Q7及びQ9は窒素原子、若しくはC−Rzを表わす。Rzは水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。Q8、及びQ10は酸素原子、若しくは硫黄原子を表わす。
一般式3中、R1、R2、及びQ1〜Q6は一般式1におけるものと同義である。R9及びR10は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基をあらわす。
一般式4中、R5、R6、及びQ7〜Q10は一般式2におけるものと同義である。R11及びR12は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基をあらわす。
一般式1〜4中、R1〜R12で表わされる芳香族炭化水素環基としては、例えば、フェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
中でも好ましい芳香族炭化水素環基としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、フルオレニル基が挙げられ、特に好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基である。
尚、これらの基は、更に後述する置換基を有していてもよい。
一般式1〜4中、R1〜R12で表わされる芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等))、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルボリル基(前記、カルボリニル基のカルボリン環構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったもの)、キノキサリニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
中でも好ましい芳香族複素環基としては、ピリジル基、ピリミジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チエニル基、キノリル基、ジベンゾフリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルボリニル基が挙げられ、特に好ましくは、ピリジル基、ピリミジル基、ピラゾリル基、ジベンゾフリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基が挙げられる。
尚、これらの基は更に後述する置換基を有していてもよい。
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式1のQ1〜Q6で表わされる窒素原子の数は0、1又は2であることが好ましい。
一般式3のQ1〜Q6で表わされる窒素原子の数は0、2又は4であることが好ましい。
一般式2及び4の「Q7及びQ9」は窒素原子、若しくはC−Rzを表わす。Rzは水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。Q8、及びQ10は酸素原子、若しくは硫黄原子を表わす。
一般式2のQ7〜Q10で表わされる窒素原子の数は0~4であることが好ましい。0~2であることがより好ましい。0であることが最も好ましい。
一般式4のQ7〜Q10で表わされる窒素原子の数は0~2であることが好ましい。
《合成例1:化合物Si−1の合成》
下記参照文献(e)に従い合成した出発原料(A)3.91g(10.0mmol)を無水エーテルに溶解し、窒素気流下、内温−78℃に冷却した。次に1.61MのnBuLi/ヘキサン溶液14.9mlを(22.0mmol)内温−78℃~−75℃を保ちながらゆっくりと滴下した。滴下後、同温度で2時間撹拌を行った。次いで、ジフェニルジクロロシラン2.66g(10.5mmol)を無水エーテル10mlに希釈した溶液を内温−70℃を保ちながら、滴下した。同温度で3時間撹拌したのち、冷却を止め、成り行きで室温まで戻した。溶媒を減圧下に留去し、残さをジクロロメタン−メタノール混合溶媒で再結晶し、中間体(B)を3.88g(94%)得た。次に、(B)3.50g(8.47mmol)をDMAc30mlに溶解し、カルバゾール1.49g(8.89mmol)、CuI 1.61g(8.47mmol)、炭酸カリウム1.17g(8.47mmol)L-proline 100mg(0.85mmol)を加え、窒素気流下、内温140℃で4時間加熱撹拌を行った。反応終了後、溶媒を減圧下に留去し、残さをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒=トルエン:メチレンクロライド=9:1)にて精製し、Si−1の白色粉末を得た。収量3.59g(収率85%) 構造は、核磁気共鳴法(1H−NMR、13C−NMR等)及びMASSスペクトル(質量分析法)にて同定した。
尚、本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物の合成に当たり、参照した文献を下記に列挙する。
(a)Science 1998,282,913頁−915頁
(b)J.Org.Chem.,2002, VOL.67, 9392頁−9396頁
(c)J.Org.Chem.,2006, VOL.71, 7826頁−7834頁
(d)J.Am.Chem.Soc.,VOL.124,No.1,2002,49頁−57頁
(e)WO 2006/002731号公報、15頁
(f)J.C.S.,[Section]B,Pysical Organic 1996,733頁−735頁
(g)Chem. Lett.,1982, 1195頁〜1198頁
当該ジ芳香環縮合シロール系化合物は、本発明に記載の効果(高い発光効率、長い発光寿命、経時での変色が全くないまたは少ない)を得る観点からは、好ましくは発光層、正孔輸送層、電子輸送層または正孔阻止層のいずれかに含有され、正孔の輸送を担う観点からは、好ましくは発光層、正孔輸送層に含有され、最も好ましいのは発光層に含有される。
特に、当該ジ芳香環縮合シロール系化合物が発光層に含有される場合には、本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物は、好ましくは発光ホスト化合物(ホスト材料ともいう)として用いられる。
本発明の有機EL素子を構成する各有機層は、本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物によって単独で構成されていても良いし、当該ジ芳香環縮合シロール系化合物が他の材料と混合されその混合物によって構成されていても良い。
本発明のOLED素子(有機EL素子)の構成層について説明する。
本発明のOLED素子(有機EL素子)は基板上に1対の電極(陰極と陽極)を有し、両電極の間に発光層を含む有機層を有する。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
以下、本発明のOLED素子(有機EL素子)の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光素子としたものであっても良い。さらに発光層間には非発光性の中間層を有していても良い。
本発明のOLED素子としては白色発光素子であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、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良い。
発光層の膜厚の総和は、特に制限はないが、膜の均質性や発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止しかつ駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、好ましくは2nm〜5μmの範囲に調整され、更に好ましくは2nm〜200nmの範囲に調整され、特に好ましくは10nm〜40nmの範囲に調整される。
特に発光層には、青色燐光ドーパント化合物とホスト化合物とが含有されることが好ましい。
発光性ドーパント化合物について説明する。
発光性ドーパント化合物としては、燐光ドーパント化合物、蛍光ドーパント化合物を用いる事ができる。本発明では燐光ドーパント化合物が好ましく用いられ、青色燐光ドーパント化合物がさらに好ましく用いられる。
本発明に係る燐光ドーパント化合物について説明する。
本発明に係る燐光ドーパント化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は0.1以上である。
上記、燐光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光ドーパント化合物は任意の溶媒のいずれかにおいれ上記燐光収率0.01以上が達成されれば良い。
その1つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でのキャリアの再結合が起こって、発光性ホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光ドーパントに移動させることで燐光ドーパントからの発光を得る、というエネルギー移動型である。
もう1つは燐光ドーパント化合物自身がキャリアトラップとなり、燐光ドーパント上でキャリアの再結合が生じ、燐光ドーパント化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。
いずれの場合においても、燐光ドーパント化合物の励起状態のエネルギーは、ホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが良好な発光を得るための条件となる。
蛍光ドーパント化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリリウム系色素、オキソベンゾアントラセン系色素、フルオレッセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
本発明のOLED素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ホスト化合物は、発光層に含有される化合物のうち、その層中での質量比が20%以上でかつ室温(25℃)において燐光量子収率が0.1未満の化合物と定義され、好ましくは燐光量子収率が0.01未満である。
発光ホスト化合物は、また、発光層に含有される化合物のうち、層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
ホスト化合物としては、本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物を用いることが好ましい。ホスト化合物は、本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物のうちの1種単独で構成されてもよいし、当該ジ芳香環縮合シロール系化合物のうちの複数種が併用されて構成されてもよい。
ホスト化合物を複数種用いることで、キャリアの移動を調整することが可能であり、OLED素子の性能をさらに高効率化することができる。また、前記燐光ドーパントとして用いられる公知の化合物を複数種用いることで、異なる発光を混合することが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
本発明に用いられる発光ホストとしては、低分子化合物でも、繰り返し単位を有する高分子化合物でも良く、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でも良く、このような化合物を1種または複数種用いても良い。
公知の発光ホスト化合物として、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、またはカルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
併用しても良い、公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。
《注入層:電子注入層、正孔輸送層》
注入層は必要に応じて設けることができ、電子注入層と正孔注入層とがあり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層との間や、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させても良い。
注入層とは駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで「OLED素子とその工業化最前線(1998年11月30日、エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45579号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層などが挙げられる。
陰極バッファー層(電子注入層は)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
上記バッファー層(注入層)は、ごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。
阻止層は上記の如く、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。
阻止層は、例えば、特開平11−204158号公報、同11−204359号公報、および「OLED素子とその工業化最前線(1998年11月30日、エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されており正孔阻止層(ホールブロック層)がある。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ、正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔輸送を阻止することで、電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いる事ができる。
本発明のOLED素子(有機EL素子)の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、またカルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体等を含有することが好ましい。
イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するために必要なエネルギーと定義され、例えば、下記に示すような方法により求めることができる。
(1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6−31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)の小数点第2位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
(2)光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。きる。例えば、理研計器製の低エネルギー電子分光装置「Model AC−1」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
本発明に係る正孔阻止層、電子阻止層の膜厚として、好ましくは3nm〜100nmであり、さらに好ましくは5nm〜30nmである。
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とみなすことができる。
正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであっても良い。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体や導電性高分子(ポリマーやオリゴマー)、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N′−ジフェニル−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(TPD)、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(α−NPD)、4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入、または高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
またp型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔輸送材料として使用することができる。
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、p型正孔輸送材料を用いることもできる。
正孔輸送層の膜厚について特に制限はないが、通常は5nm〜5μm、好ましくは5nm〜200nmである。
また、正孔輸送材料は複数種の材料からなる一層構造であっても良い。
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。
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。
発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
更に上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、フタロシアニン系材料やその誘導体も電子輸送材料として好ましく用いることができる。
また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。
電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。
OLED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やマスクを介してパターンを形成してもよい。
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。
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。
更に膜厚は材料にもよるが、通常は10nm〜1000nmの範囲であり、好ましくは10nm〜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50nm〜200nmの範囲で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、OLED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。
また、陰極に上記金属を1nm〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
本発明のOLED素子(有機EL素子)に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。
支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。
好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。
特に好ましい支持基板は、OLED素子(有機EL素子)にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が10−3cm3/(m2・24h・atm)(1atmは、1.01325×105Paである)以下、水蒸気透過度が10−3g/(m2・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、さらには水蒸気透過度が10−5g/(m2・24h)以下であることがより好ましい。
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができ、大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
本発明のOLED素子(有機EL素子)の発光の室温における外部取り出し量子効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。
ここに、外部取り出し量子効率(%)=OLED素子外部に発光した光子数/OLED素子に流した電子数×100である。
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、OLED素子からの発光色を、蛍光体で多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、OLED素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極または支持基板とを、接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、OLED素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に問わない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリスルホン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。
更には、ポリマーフィルムは、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3cm3/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。
尚、熱硬化型接着剤を用いる場合、OLED素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
封止部材とOLED素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等)、金属ハロゲン化物、過塩素酸類等が挙げられ、無水塩が好適に用いられる。
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、保護膜、保護板を設けることが好ましい。
これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量、且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
OLED素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。
これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。また、更に1.35以下であることが好ましい。
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった、所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度が好ましい。
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、2次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
本発明のOLED素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせたりすることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10μm〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。
本発明のOLED素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなるOLED素子の作製法を説明する。
まず、適当な支持基板上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10nm〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ陽極を作製する。
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはウェットプロセスが好ましく、中でもスピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
本発明のOLED素子材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。
また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には陽極を+、陰極を−の極性として電圧2V〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
本発明のOLED素子(有機EL素子)は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に好ましくに用いることができる。
本発明のOLED素子(有機EL素子)においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
本発明のOLED素子(有機EL素子)や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
また、本発明のOLED素子(有機EL素子)が白色発光素子の場合には、白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.1の領域内にあることを言う。
本発明のOLED素子(有機EL素子)を用いた表示装置(図1および図2参照)と照明装置(図3および図4参照)との一例を、図面に基づいて説明する。
図1は有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
図1に示すとおり、ディスプレイ1は複数の画素を有する表示部Aと、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部Bとを、有している。
制御部Bは表示部Aと電気的に接続されている。
制御部Bは、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示させるようになっている。
図2に示すとおり、表示部Aは基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と、複数の画素3とを、有している。
表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
図2においては、画素3の発光した光が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料から構成されている。
走査線5とデータ線6とは格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続されている(詳細は図示していない)。
画素3は走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。
表示部Aによれば、発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並列配置することによって、フルカラー表示が可能となる。
図3に示すとおり、有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている
ガラスカバー102での封止作業は、好ましくは有機EL素子101を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行なわれる。
図4は照明装置の断面図を示している。
図4に示すとおり、当該照明装置は、陰極105、有機EL層106および透明電極付きガラス基板107を有している。
当該照明装置では、ガラスカバー102内に窒素ガス108が充填され、捕水剤109が設けられている。
尚、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りが無い限り「質量%」を表す。
また、素子の作製に用いた化合物を以下に示す。
(1)OLED素子1−1
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキサイド)を厚さ200nmで製膜した基板を用い、ITO膜を50mm×50mmの発光面積が得られるようパターニングして陽極電極(ITO透明電極)を作製し、イソプロピルアルコールで超音波洗浄し、窒素ガスで乾燥、さらにUVオゾン洗浄を行い、透明支持基板を作製した。
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置に入れ、4×10−4Pa以下まで減圧した後、正孔注入層としてCuPc(銅フタロシアニン)を蒸着し、20nmの正孔注入層を設けた。
更に続けて正孔輸送材料HT−1を20nm蒸着して正孔輸送層を形成し、その上にホスト材料としての本発明のジ芳香環縮合シロール系化合物Si−1と、青色燐光ドーパントD−1とを、ドーパント濃度が10%となるようにした発光層を30nm蒸着した。
更に、電子輸送材料ET−1を30nm蒸着して電子輸送層を形成し、引き続きフッ化リチウムを0.5nm蒸着し電子注入層を形成し、アルミニウム120nmを蒸着して陰極を製膜し、「OLED素子1−1」を作製した。
OLED素子1−1の作製において、表1に記載の様に電子輸送材料、ホスト材料および正孔輸送材料をそれぞれ変更した。
それ以外は同様にして、「OLED素子1−2〜1−27」を作製した。
OLED素子1−1〜1−27の各々において、非発光面をガラスケースで覆い、周縁部をエポキシ系接着剤で封止し、図3および図4に示すような照明装置(平面ランプ)を形成し、各素子ごとに、下記の発光効率、発光寿命および変色(発光色の経時での変色)を評価した。
OLED素子1−1〜1−27について、2.5mA/cm2の定電流を印加し、その際の外部取出し量子効率を測定した。測定には、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。
尚、効率の値は、OLED素子1−1〜1−14に対してはOLED素子1−1の測定値を100とし、OLED素子1−15〜1−20に対してはOLED素子1−15の測定値を100とし、OLED素子1−21〜1−27に対してはOLED素子1−21の測定値を100とした場合の相対値で表1に示した。
OLED素子1−1〜1−27について、初期輝度600cd/m2を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の1/2(300cd/m2)になる時間を測定し、これを安定性の尺度とした。
尚、効率の評価と同様に、安定性の値は、OLED素子1−1〜1−14に対してはOLED素子1−1の測定値を100とし、OLED素子1−15〜1−20に対してはOLED素子1−15の測定値を100とし、OLED素子1−21〜1−27に対してはOLED素子1−20の測定値を100とした場合の相対値で表1に示した。
OLED素子1−1〜1−27について、初期輝度600cd/m2を与える電流で定電流駆動させ、初期輝度の2/3(400cd/m2)になったときの発光色の変化を目視により観察し、その観察結果に対し下記のような4段階のランク評価を行った。得られた結果を表1に示す。
「◎」:変色は見られない
「○」:極わずかに黄色みを帯びている。
「△」:黄色みを帯びている。
「×」:著しく黄色みを帯びている。
表1に示すとおり、OLED素子1−1〜1−7,1−15〜1−18,1−21〜1−24とOLED素子1−8〜1−14,1−19〜1−20,1−25〜1−27とを比較すると、本発明の実施例であるOLED素子1−1〜1−7,1−15〜1−18,1−21〜1−24は、発光効率、発光寿命および変色(経時での発光色の変色)のいずれの特性においても優れていた。
以上から、正孔輸送層や発光層、電子輸送層などの有機層中に、ジ芳香環縮合シロール系化合物が含有されていることは、発光効率、発光寿命および変色防止の向上に有用であることがわかる。
陽極として20mm×20mmにパターニング済みのITO付きガラス基板上に、上記実施例1と同様にして正孔注入/輸送層としてHT−1を30nmの厚さで製膜し、さらにジ芳香環縮合シロール系化合物Si−3とドーパントD−6,D−36とを、それぞれ蒸着速度が100:0.5:8となるように調節し、膜厚40nmの発光層を設けた。
次に正孔阻止層としてBAlqを10nm製膜し、続いてAlq3を30nm製膜し電子輸送層を設けた。
引き続き電子注入層としてフッ化リチウムを0.5nmの厚さに形成した後、陰極としてアルミニウム200nmを製膜して、「白色発光素子X」を作製した。
次いで、白色発光素子Xの非発光面をガラスケースで覆い、エポキシ系接着剤で封止し、図3および図4に示すような平面ランプ型の「白色照明装置X」を作製した。
白色照明装置Xに通電したところ、冷陰極管に匹敵する発光効率の白色の光が得られ、白色発光素子Xを照明装置として使用できることが分かった。この照明装置の発光寿命は良好であり、経時での発光色の変色は全く見られなかった。
実施例2の白色発光素子X及び白色照明装置Xの作製に用いたのと同一のガラス基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer製、Baytron P Al 4083)を純粋で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒スピンコートした後、乾燥し、膜厚30nmの正孔輸送層を設けた。
更に、正孔輸送層付き基板を窒素雰囲気下に移し、ジ芳香環縮合シロール系化合物Si−46(150mg)と、ドーパントD−8(6.5mg),D−34(4.0mg)とを、トルエン10mlに溶解した溶液を、1000rpm、30秒スピンコートした後、100℃で真空減圧乾燥して発光層とした。
続いて、この基板を真空蒸着装置に移し、真空度4.0×10−4Paで電子輸送層としてAlq3を40nmの厚さで製膜し、引き続き電子注入層としてフッ化リチウムを0.5nmの厚さに形成した後、陰極としてアルミニウム150nmを製膜して「白色発光素子Y」を作製した。
次いで、白色発光素子Yの非発光面をガラスケースで覆い、エポキシ系接着剤で封止し、図3および図4に示すような平面ランプ型の「白色照明装置Y」を作製した。
白色照明装置Yに通電したところ、ほぼ白色の光が得られ、白色発光素子Yを照明装置として使用できることがわかった。この照明装置の発光寿命は良好であり、経時での発光色の変色は全く見られなかった。
白色発光素子Y及び白色照明装置Yの作製において、ジ芳香環縮合シロール化合物Si−23を、各々比較の化合物5(150mg)、比較の化合物6(150mg)に置き換え、それ以外は同様にして、比較の白色発光素子y1,y2の作製を行い、次いで、比較の白色照明装置y1,y2の作製を各々行った。
比較の白色発光素子y1,y2に各々通電したところ、白色照明装置y1,y2から各々白色発光が得られたが、白色発光装置y1,y2は、発光効率が本発明の実施例である白色発光素子Yを有する白色照明装置Yの約80%であり、且つ、経時で発光色が黄色く変色してしまうことが判った。
以上から、本発明の実施例である白色発光素子Yによれば、比較の白色発光素子y1,y2に比べて、発光効率、発光寿命及び経時での発光色の変色にも優れた白色照明装置を提供できることが明らかである。
3 画素
5 走査線
6 データ線
A 表示部
B 制御部
101 有機EL素子
102 ガラスカバー
105 陰極
106 有機EL層
107 透明電極付きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤
Claims (4)
- 1対の電極と、前記1対の電極間に配置され、発光層を含む少なくとも1層の有機層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記有機層のうちの少なくとも1層には、一般式1〜一般式4で表わされるジ芳香環縮合シロール系化合物の少なくとも1種が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
一般式2中、R5、及びR6は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。但し、R5とR6が同時に水素原子であることはない。R7及びR8は炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。R7とR8は互いに結合して環を形成してもよい。Q7及びQ9は窒素原子、若しくはC−Rzを表わす。Rzは水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。Q8、及びQ10は酸素原子、若しくは硫黄原子を表わす。
一般式3において、R1、R2、及びQ1〜Q6は一般式1におけるものと同義である。R9及びR10は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。
一般式4においてR5、R6、及びQ7〜Q10は一般式2におけるものと同義である。R11及びR12は水素原子、炭素数6〜20の芳香族炭化水素環基、炭素数3〜20の芳香族複素環基を表わす。」 - 請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層には、前記一般式1〜前記一般式4で表わされるジ芳香環縮合シロール系化合物の少なくとも1種が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記発光層には、青色燐光ドーパント化合物が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。
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