JP2013065428A - 有機電界発光素子、表示装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る有機電界発光素子は、互いに離間して配置された陽極および陰極と、前記陽極と前記陰極の間に互いに離間して配置された、赤色および緑色発光層ならびに青色発光層と、前記赤色および緑色発光層と前記青色発光層との間に配置された、厚さが3nm以上20nm以下であるスペーサー層とを有する。このスペーサー層は、面内垂直方向に分子配向性を有し、その配向オーダーパラメータが−0.5以上−0.2以下である電荷輸送性材料を含む。
【選択図】図1
Description
図1は、実施形態に係る有機電界発光素子を示す断面図である。
有機電界発光素子10は、基板11の一主面上に、陽極12、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15、電子注入層16および陰極17を順次形成した構造を有する。発光層14は、青色発光層14aと、赤色および緑色発光層14cと、青色発光層14aと赤色および緑色発光層14cの間に位置するスペーサー層14bとを具備する。例えば赤色および緑色発光層14aと青色発光層14cの積層の順番は限定されず、必要に応じて入れ替えることもできる。また正孔輸送層13、電子輸送層15および電子注入層16は、必要に応じて形成される。スペーサー層14bは、適切な三重項エネルギー(以下T1エネルギーと表す)、一重項エネルギー(以下S1エネルギーと表す)を有する。ここで、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15および電子注入層16は、基板の一主面に平行に設けられている。青色発光層14a、スペーサー層14b、赤色および緑色発光層14cも基板の一主面に平行に設けられている。
1,3−ビス[2−(2,2’−ビピリジン−6−イル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]ベンゼン(以下、Bpy−OXDと称する)、S=−0.44
ビス−4,6−(3,5−ジ−ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン(以下、B4PyMPMと称する)、S=−0.36
ビス−4,6−(3,5−ジ−ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン(以下、B4PyPPMと称する)、S=−0.34
ビス−3,6−(3,5−ジ−ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン(以下、B3PyMPMと称する)、S=−0.33
ビス−3,6−(3,5−ジ−ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン(以下、B3PyPPMと称する)、S=−0.35
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン) (以下、TPT1と称する)、S=−0.20
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン) (以下、TPT2と称する)、S=−0.28
4,4’−(トリフェニル−4,4’ −ジル)ビス(4,4’−ジフェニル−4’−モノビフェニル−ビフェニル−4,4’−ジアミン) (以下、TPT9と称する)、S=−0.27
N,N’−ジ−(1−ナフタレニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’,4’,1’’4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジアミン(以下、4P−NPDと称する)、S=0.1
ビス(2−メチル−8−キノリノレート)−4−(フェニルフェノラト)アルミニウム
(以下、BAlqと称する)、S=−0.03
1,3−ビス[2−(4−ターシャル−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]ベンゼン(以下、OXD−7と称する)、S=0.01
陰極17は、発光層14(または電子輸送層15もしくは電子注入層16)の上に積層される。陰極17は、発光層14(または電子輸送層15もしくは電子注入層16)に電子を注入する。通常、透明または半透明の導電性を有する材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で成膜する。電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、金属薄膜等が挙げられる。陽極12を仕事関数の高い材料を用いて形成した場合、陰極17には仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられる。具体的には、Li、In、Al、Ca、Mg、Na、K、Yb、Cs等を挙げることができる。
スペーサー材料としてBpy−OXDを用いた有機EL素子を作成した。具体的には以下の手順により作成した。ガラス基板上に、ITO(インジウム錫酸化物)からなる厚さ100nmの透明電極をスパッタリング法により形成し、陽極とした。正孔輸送層の材料として、α−NPDおよびTCTAを真空蒸着により順次成膜し、厚さ40nmと20nmの合計60nmの正孔輸送層を形成した。次にスペーサー層の材料としてBpy−OXDを真空蒸着により成膜し、厚さ10nmのスペーサー層を形成した。本実施例では、実験のために青色発光層を設けず、正孔輸送層であるTCTAとスペーサー層であるBpy−OXDの励起子が形成する励起子による発光を青色発光として利用する。
スペーサー層および電子輸送層の材料として、Bpy−OXDの代わりにOXD−7を用いたほかは実施例1と同様にして有機EL素子を作成した。
スペーサー層および電子輸送層の材料として、Bpy−OXDの代わりにBAlqを用いたほかは実施例1と同様にして有機EL素子を作成した。
スペーサー層および電子輸送層の材料として、Bpy−OXDの代わりに4P−NPDをスペーサー層に用いた有機EL素子を作成した。Bpy−OXDは電子輸送性材料であり、4P−NPDは正孔輸送性材料であるため、単純にBpy−OXDと4P−NPDを置き換えただけでは、良好な特性は得られない。そこで素子構造を変更する必要がある。比較例3では、陽極の上に正孔輸送層、赤色燐光発光層、スペーサー層、青色発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順で積層した。具体的にはガラス基板上に、ITO(インジウム錫酸化物)からなる厚さ100nmの透明電極をスパッタリング法により形成し、陽極とした。正孔輸送層の材料として、α−NPDを真空蒸着により順次成膜し、厚さ40nmの正孔輸送層を形成した。次に赤色および緑色発光層の発光材料としては、本例ではスペーサー層の三重項励起子の拡散を簡単に確認するため、発光材料には赤色燐光発光材料のみを用いた。ホスト材料としては4P−NPDを用い、赤色燐光発光材料としてIr(MDQ)2(acac)を使用した。これらを重量比で95:5となるようにして蒸着速度を制御し、真空蒸着装置を用いて正孔輸送層層上に共蒸着し、厚さ5nmの赤色発光層とした。続いてスペーサー層材料として4P−NPDを真空蒸着により厚み10nmのスペーサー層を成膜した。スペーサー層である4P−NPDは青色の蛍光発光を示し、青色蛍光発光層を兼ねる。次に電子輸送層としてBpheneを真空蒸着により厚み40nm成膜した。続いて、電子注入層としてLiFを真空蒸着により成膜し、厚さ0.5nmの電子注入層を形成した。その後、アルミニウムを電子輸送層上に真空蒸着することにより、厚さ150nmの陰極を形成した。作成した素子にUV硬化樹脂を用いて対向ガラス基板を窒素雰囲気中で貼り合わせることにより封止を行った。
実施例および比較例の有機EL素子について、その特性を評価した。評価方法は積分球、ソースメーター(ケースレーインスツルメンツ株式会社製、商品名2400型汎用ソースメーター)およびマルチチャンネル分光器(浜松ホトニクス株式会社製、商品名C10027)からなる絶対量子効率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製)を用いて行った。得られた外部量子効率(以下EQEと示す)の電圧依存性の結果は図6に示す通りであった。実施例1に示す素子の最大のEQEは7.6%であり、比較例1に示す素子の最大のEQEは0.6%、比較例2に示す素子の最大のEQEは3.3%、比較例3に示す素子の最大のEQEは2.8%であった。
11 基板
12 陽極
13 正孔輸送層
14 発光層
14a 赤色および緑色発光層
14b スペーサー層
14c 青色発光層
15 電子輸送層
16 電子注入層
17 陰極
20 表示装置
21 画素
22 信号線駆動回路
23 制御線駆動回路
24 コントローラ
25 発光素子
26 TFT
100 照明装置
101 ガラス基板
102 封止ガラス
103 乾燥剤
104 UV接着剤
105 陰極
106 有機EL層
107 陽極
Claims (6)
- 互いに離間して配置された陽極および陰極と、
前記陽極と前記陰極の間に互いに離間して配置された、赤色および緑色発光層ならびに青色発光層と、
前記赤色および緑色発光層と前記青色発光層との間に配置された、厚さが3nm以上20nm以下であるスペーサー層と
を具備する有機電界発光素子であって、
前記スペーサー層が、面内垂直方向に分子配向性を有し、その配向オーダーパラメータが−0.5以上−0.2以下である電荷輸送性材料を含むことを特徴とする有機電界発光素子。 - 前記電荷輸送性材料が、
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン、
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン、
4,4’−(トリフェニル−4,4’−ジル)ビス(4,4’−ジフェニル−4’−モノビフェニル‐ビフェニル−4,4‘−ジアミン、
1,3−ビス[2−(2,2’−ビピリジン−6−イル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]ベンゼン、
ビス−3,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン、
ビス−3,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン、
ビス−4,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン、および
ビス−4,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン
からなる群から選択される、請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 互いに離間して配置された陽極および陰極と、
前記陽極と前記陰極の間に互いに離間して配置された、赤色および緑色発光層ならびに青色発光層と、
前記赤色および緑色発光層と前記青色発光層との間に配置された、厚さが3〜20nmであるスペーサー層と
を具備する有機電界発光素子であって、
前記スペーサー層が、
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン、
4,4−(ビフェニル−4,4−ジル)ビス(4,4,4−トリフェニルビフェニル−4,4−ジアミン、
4,4’−(トリフェニル−4,4’ −ジル)ビス(4,4’−ジフェニル−4’−モノビフェニル‐ビフェニル−4,4‘−ジアミン、
1,3−ビス[2−(2,2’−ビピリジン−6−イル)−1,3,4−オキサジアゾ−5−イル]ベンゼン、
ビス−3,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン、
ビス−3,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン、
ビス−4,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−フェニルピリミジン、および
ビス−4,6−(3,5−ジ‐ピリジルフェニル)−2−メチルピリミジン
からなる群から選択される材料を含むことを特徴とする有機電界発光素子。 - 正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層をさらに具備する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を具備してなる表示装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を具備してなる照明装置。
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