JP2014131068A - 発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の電極と第2の電極の間に、電子輸送層と正孔輸送層を有し、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得られる発光素子を提供する。
【選択図】図1
Description
に関する。
した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対
の電極間に発光性の物質を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発
光性の物質からの発光を得ることができる。
く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として
好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できること
も大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLED
に代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照
明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
、無機化合物であるかによって大きく分けられる。
電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れ
る。そして、それらキャリア(電子および正孔)が再結合することにより、発光性の有機
化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメ
カニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と
呼ばれている。
が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
り、電子および正孔の注入再結合発光機会を増加させた発光素子について記載されている
。しかしながら、特許文献1に記載の発光素子は、寿命については記載されていない。
、低電圧での駆動が可能であるが、素子の寿命が短いという問題を有しているおり、発光
素子のさらなる長寿命化が望まれている。
寿命の長い発光装置および電子機器を提供することを課題とする。
ることを要旨としている。すなわち、発光領域を、発光層と正孔輸送層の界面や発光層と
電子輸送層の界面でなく、発光層の中央付近となるように、キャリア輸送特性の異なる層
を組み合わせて発光層を構成するものである。
し、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の
有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電
子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられ
ており、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、第1の電極の
方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加す
ることにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化
合物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有
機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道
準位(HOMO準位)は−6.0eV以上−5.0eV以下であり、最低空軌道準位(L
UMO準位)は、−3.0eV以上−2.0eV以下であり、第2の層は、第2の有機化
合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位
(HOMO準位)は−6.0eV以上−5.0eV以下であり、最低空軌道準位(LUM
O準位)は、−3.0eV以上−2.0eV以下であり、第1の層は、第2の層の第1の
電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合
物であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2
の電極とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層
に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子であ
る。
、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有
機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子
輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられて
おり、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有
機化合物および電子輸送性の有機化合物は、3環以上6環以下の縮合芳香族化合物であり
、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極と
に電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれ
る第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有
機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子
輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられて
おり、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有
機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応および還元反応に対して可逆的であ
り、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極
とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含ま
れる第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有
機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子
輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられて
おり、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有
機化合物および電子輸送性の有機化合物は、アントラセン誘導体であり、第1の電極の方
が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加する
ことにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合
物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子である。
、電子輸送層と正孔輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有
機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子
輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられて
おり、第1の有機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有
機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位との差が0.
3eV以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位と電子輸送性の有機化合物
の最低空軌道準位との差が0.3eV以下であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電
位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層
に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が
得られることを特徴とする発光素子である。
合物の最高被占軌道準位との差が0.1eV以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低
空軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が0.1eV以下であるこ
とがより好ましい。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は
、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合
物は、同じ有機化合物であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように
、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有
機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴
とする発光素子である。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)は−6.0eV以上
−5.0eV以下であり、最低空軌道準位(LUMO準位)は、−3.0eV以上−2.
0eV以下であり、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し
、電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)は−6.0eV以上−5
.0eV以下であり、最低空軌道準位(LUMO準位)は、−3.0eV以上−2.0e
V以下であり、第1の層は、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有
機化合物と第2の有機化合物は、同じ有機化合物であり、第1の電極の方が第2の電極よ
りも電位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第
1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの
発光が得られることを特徴とする発光素子である。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は
、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合
物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は
、3環以上6環以下の縮合芳香族化合物であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位
が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層に
含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得
られることを特徴とする発光素子である。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は
、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合
物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は
、酸化反応および還元反応に対して可逆的であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電
位が高くなるように、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層
に含まれる第1の有機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が
得られることを特徴とする発光素子である。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は
、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合
物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は
、アントラセン誘導体であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように
、第1の電極と第2の電極とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有
機化合物と第2の層に含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴
とする発光素子である。
の層と第2の層を有し、第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性の有機化合物とを
有し、第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性の有機化合物とを有し、第1の層は
、第2の層の第1の電極側に接して設けられており、第1の有機化合物と第2の有機化合
物は、同じ有機化合物であり、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位と電子輸送性
の有機化合物の最高被占軌道準位との差が0.3eV以下であり、正孔輸送性の有機化合
物の最低空軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が0.3eV以下
であり、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2の
電極とに電圧を印加することにより、第1の層に含まれる第1の有機化合物と第2の層に
含まれる第2の有機化合物の両方からの発光が得られることを特徴とする発光素子である
。
合物の最高被占軌道準位との差が0.1eV以下であり、正孔輸送性の有機化合物の最低
空軌道準位と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位との差が0.1eV以下であるこ
とがより好ましい。
細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装
置を含む)を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばFPC(F
lexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Aut
omated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier P
ackage)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線
板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方
式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする
。
。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光
素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
ではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成されているため、正孔輸送層や電子輸送層
に発光領域が近接することによる発光素子の劣化が少ない。つまり、発光輝度の経時変化
が少なく、寿命の長い発光素子を得ることができる。
い発光装置および電子機器を得ることができる。
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示
す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う
。
本発明の発光素子の一態様について図1(A)を用いて以下に説明する。
電極間に設けられた複数の層をまとめて、以下EL層という。
102と第2の電極との間に設けられたEL層103とから構成されている。なお、本形
態では第1の電極102は陽極として機能し、第2の電極104は陰極として機能するも
のとして、以下説明をする。つまり、第1の電極102の方が第2の電極104よりも電
位が高くなるように、第1の電極102と第2の電極104に電圧を印加したときに、発
光が得られるものとして、以下説明をする。
、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の支持体として機能す
るものであれば、これら以外のものでもよい。
。)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい
。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin O
xide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウ
ム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び
酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸
化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構
わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)は、酸化インジウムに対し1〜2
0wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することが
できる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)は
、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1w
t%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他
、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)
、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd
)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
は正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性
(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層と、本実施の形態で示す発光層
とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層(
ホールブロッキング層)、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成す
ることができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。図1では、一例とし
て、第1の電極102、正孔輸送層112、発光層111、電子輸送層113、第2の電
極104が順に積層した構成を示している。
は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン
酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等
を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン
(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ(3,4−エチレンジオ
キシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等に
よっても正孔注入層を形成することができる。
合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有
させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶこと
ができる。つまり、第1の電極102として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数
の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、7,7,8,8−テ
トラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、
クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また
元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体
的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸
化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも
特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい
。
香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化
合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の
高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm2/Vs以上の正孔移
動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であ
れば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機
化合物を具体的に列挙する。
N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[
N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DP
AB)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニ
ル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)
−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバ
ゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3
−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)
、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]
−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−
カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−
9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビ
ス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等
を用いることができる。
−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−
tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,
5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9
,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,1
0−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラ
セン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAn
th)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)
、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセ
ン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−
テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメ
チル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,1
0’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニ
ル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフ
ェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、
ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。ま
た、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6
cm2/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いる
ことがより好ましい。
い。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−
ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−
ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
ニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
しては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェ
ニル(略称:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,
N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、
4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:T
DATA)、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(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9
,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB
)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−
6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の
高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含
む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層したものとしてもよ
い。
層は、第1の層121と第2の層122を有する。第1の層121は、第1の有機化合物
と正孔輸送性の有機化合物とを有し、第2の層122は、第1の有機化合物と電子輸送性
の有機化合物を有する。第1の層は、第2の層の第1の電極側、つまり、陽極側に接して
設けられている。
体的には、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)、N,N’−ジフェニル
キナクリドン(略称:DPQd)、クマリン6、クマリン545T、(2−{2−[4−
(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)
プロパンジニトリル(略称:DCM1)、{2−メチル−6−{2−(2,3,6,7−
テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−
ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、{2−(1,1−ジメ
チルエチル)−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメ
チル−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−
4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、5,12−ジフェニルテトラ
セン(略称:DPT)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニ
ル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4,4’−(2−te
rt−ブチルアントラセン−9,10−ジイル)ビス{N−[4−(9H−カルバゾール
−9−イル)フェニル]−N−フェニルアニリン}(略称:YGABPA)、N,9−ジ
フェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾ
ール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラ
セン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル
−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,N’−ビス[4−(9H
−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−
ジアミン(略称:YGA2S)、N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル
]−N−フェニルスチルベン−4−アミン(略称:YGAS)、N,N’−ジフェニル−
N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)スチルベン−4,4’−ジアミ
ン(略称:PCA2S)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略
称:DPVBi)、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:T
BP)、ペリレン、ルブレン、1,3,6,8−テトラフェニルピレン等を用いることが
できる。
方が高い物質である。第2の層122に含まれる電子輸送性の有機化合物は、正孔輸送性
よりも電子輸送性の方が高い物質である。
いて、第1の電極102から注入された正孔は、第1の層121に注入される。第1の層
121に注入された正孔は、第1の層121を輸送されるが、さらに第2の層122にも
注入される。ここで、第2の層122に含まれる電子輸送性の有機化合物は正孔輸送性よ
りも電子輸送性の方が高い物質であるため、第2の層122に注入された正孔は移動しに
くくなる。その結果、正孔は第1の層121と第2の層122の界面付近に多く存在する
ようになる。また、正孔が電子と再結合することなく電子輸送層113にまで達してしま
う現象が抑制される。
層122に注入された電子は、第2の層122を輸送されるが、さらに第1の層121に
も注入される。ここで、第1の層121に含まれる正孔輸送性の有機化合物は、電子輸送
性よりも正孔輸送性の方が高い物質であるため、第1の層121に注入された電子は移動
しにくくなる。その結果、電子は第1の層121と第2の層122の界面付近に多く存在
するようになる。また、電子が正孔と再結合することなく正孔輸送層112にまで達して
しまう現象が抑制される。
子が多く存在するようになり、その界面付近の領域131における再結合確率が高くなる
。すなわち、発光層111の中央付近に発光領域が形成される。またその結果、正孔が再
結合することなく電子輸送層113に達してしまったり、あるいは電子が再結合すること
なく正孔輸送層112に達してしまうことが抑制されるため、再結合確率の低下を防ぐこ
とができる。これにより、経時的なキャリアバランスの低下が防げるため、信頼性の向上
に繋がる。
化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よって、正孔輸
送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)は−6.0eV以上−5.0eV
以下であることが好ましい。また、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位(LUMO
準位)は、−3.0eV以上−2.0eV以下であることが好ましい。
性の有機化合物は酸化反応および還元反応が可能な有機化合物である必要がある。よって
、電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)は−6.0eV以上−5
.0eV以下であることが好ましい。また、電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位(
LUMO準位)は、−3.0eV以上−2.0eV以下であることが好ましい。
としては、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定から算出する方法がある。また、薄
膜状態におけるイオン化ポテンシャルを光電子分光装置により測定し、HOMO準位を算
出することができる。また、その結果と、薄膜状態における吸収スペクトルから求めるこ
とができるエネルギーギャップとからLUMO準位を算出することができる。
縮合芳香族化合物体が挙げられる。具体的には、アントラセン誘導体、フェナントレン誘
導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等が挙げられ
る。例えば、第1の層に用いることのできる正孔輸送性の化合物としては、9,10−ジ
フェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10
−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:C
zA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:D
PhPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェ
ニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−
N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カ
ルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジ
フェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタ
フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミンなどが挙げら
れる。また、第2の層に用いることのできる電子輸送性の化合物としては、9−[4−(
10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)
、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9
H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニ
ル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略
称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略
称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチ
ルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチル
ベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−
(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)などが挙げられる。
1から第2の層122に正孔が注入されるように素子を構成するため、正孔輸送性の有機
化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)と電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準
位(HOMO準位)との差は小さい方が好ましい。また、第2の層122から第1の層1
21に電子が注入されるように素子を構成するため、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌
道準位(LUMO準位)と電子輸送性の有機化合物の最低空軌道準位(LUMO準位)と
の差は小さい方が好ましい。正孔輸送性の有機化合物のHOMO準位と電子輸送性の有機
化合物のHOMO準位との差が大きいと、発光領域が第1の層もしくは第2の層のどちら
かに偏ってしまう。同様に、正孔輸送性の有機化合物のLUMO準位と電子輸送性の有機
化合物のLUMO準位との差が大きい場合も、発光領域が第1の層もしくは第2の層のど
ちらかに偏ってしまう。よって、正孔輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO
準位)と電子輸送性の有機化合物の最高被占軌道準位(HOMO準位)との差は、0.3
eV以下であることが好ましい。より好ましくは、0.1eVであることが望ましい。ま
た、正孔輸送性の有機化合物の最低空軌道準位(LUMO準位)と電子輸送性の有機化合
物の最低空軌道準位(LUMO準位)との差は、0.3eV以下であることが好ましい。
より好ましは、0.1eV以下であることが好ましい。
1に用いられる有機化合物は、酸化反応および還元反応を繰り返しても安定であることが
好ましい。つまり、有機化合物は酸化反応および還元反応に対して可逆的であることが好
ましい。特に、正孔輸送性の有機化合物および電子輸送性の有機化合物は、酸化反応およ
び還元反応を繰り返しても安定であることが好ましい。酸化反応および還元反応を繰り返
しても安定であるかどうかは、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって、確認
することができる。
化反応の酸化ピーク電位(Epa)の値や還元反応の還元ピーク電位(Epc)の値の変
化、ピークの形状の変化等を観測することにより、酸化反応および還元反応を繰り返して
も安定であるかどうか確認することができる。酸化反応および還元反応の繰り返し数は多
い方が好ましいが、50回〜200回の繰り返しで、概ね安定性を見積もることができる
。このような測定において、発光層111に用いる正孔輸送性の有機化合物および電子輸
送性の有機化合物は、酸化ピーク電位の強度および還元ピーク電位の強度の変化が50%
よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、30%よりも小さいことが好ましい。つ
まり、例えば、酸化ピークが減少しても50%以上のピークの強度を保っていることが好
ましい。より好ましくは、70%以上のピークの強度を保っていることが好ましい。また
、酸化ピーク電位および還元ピーク電位の値の変化は、0.05V以下であることが好ま
しい。より好ましくは、0.02V以下であることが好ましい。
て可逆的である有機化合物としては、上述した3環以上6環以下の縮合芳香族化合物のう
ち、特に、アントラセン誘導体が好適である。第1の層121に含まれる正孔輸送性の有
機化合物としては、具体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnt
h)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]
−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9
−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、N,9−ジフェニル−N−[
4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン
(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−
アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAP
BA)等が挙げられる。第2の層122に含まれる電子輸送性の有機化合物としては、具
体的には、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾ
ール(略称:CzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アン
トリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3
,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフ
チル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフ
チル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BAN
T)等が挙げられる。これらのアントラセン誘導体は、酸化反応および還元反応を繰り返
しても安定であり好ましい。
物質とすることにより、発光層の中央付近で発光させることが可能となる。一方、第1の
層と第2の層とで異なる発光性の高い物質を含む構成とすると、どちらか一方の層でのみ
発光してしまう可能性がある。どちらか一方の層でのみ発光してしまうと、発光層の中央
付近で発光させることが困難となってしまう。また、第1の層と第2の層とで異なる発光
性の高い物質を含む構成とすると、両方の発光性の高い物質が発光してしまい、色純度の
良い発光が得られなくなってしまう。また、発光色が変化してしまう可能性がある。よっ
て、第1の層に含まれる発光性の高い物質と第2の層に含まれる発光性の高い物質とを同
じ物質とすることが好ましい。
合わせることが可能である。
ノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)
アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)
ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニ
ルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリ
ン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシ
フェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2−ヒ
ドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)などのオキサゾ
ール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属
錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1
,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−
ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD
−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニ
ル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、バソフェナントロリン(略称:BP
hen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた
物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よ
りも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わ
ない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層を二層以上積層
したものとしてもよい。
である電子注入層を設けてもよい。電子注入層としては、フッ化リチウム(LiF)、フ
ッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する
物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させた
もの、例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる
。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はア
ルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第2の電極104からの電子注入
が効率良く行われるためより好ましい。
以下が好ましい。)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いる
ことができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族
に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、および
マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類
金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテ
ルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら
、第2の電極104と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の
大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム
−酸化スズ等様々な導電性材料を第2の電極104として用いることができる。
式法のどちらでも用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはス
ピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用い
て形成しても構わない。
との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層103において正孔と電子とが再結合し
、発光するものである。より具体的には、EL層103中の発光層111において、第1
の層121および第2の層122の中央付近に発光領域が形成されるような構成となって
いる。
外部に取り出される。従って、第1の電極102または第2の電極104のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極である。第1の電極102のみが透光性を有する電極
である場合、図1(A)に示すように、発光は第1の電極102を通って基板側から取り
出される。また、第2の電極104のみが透光性を有する電極である場合、図1(B)に
示すように、発光は第2の電極104を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極
102および第2の電極104がいずれも透光性を有する電極である場合、図1(C)に
示すように、発光は第1の電極102および第2の電極104を通って、基板側および基
板側と逆側の両方から取り出される。
には限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、
第1の電極102および第2の電極104から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発
光領域を設けた構成であり、発光層が第1の層121と第2の層122とを有する構成で
あれば、上記以外のものでもよい。
性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び
正孔の輸送性の高い物質)の物質、正孔ブロック材料等から成る層を、本発明の発光層と
自由に組み合わせて構成すればよい。
層303、陽極として機能する第1の電極302とが順に積層された構成となっている。
EL層303は、正孔輸送層312、発光層311、電子輸送層313を有し、発光層3
11は第1の層321と第2の層322を有する。第1の層321は、第2の層322よ
りも陽極として機能する第1の電極側に設けられている。
している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型
の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に
、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、TFTと電気的に接続された電極上に
発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアク
ティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない
。スタガ型のTFTでもよいし、逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFT基板に形成
される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、若しく
はN型またはP型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、TFTに用い
られる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし
、結晶性半導体膜を用いてもよい。
に発光領域が形成されているのではなく、発光層の中央付近に発光領域が形成されている
。よって、正孔輸送層や電子輸送層に発光領域が近接することによる劣化の影響を受ける
ことがない。したがって、劣化が少なく、寿命の長い発光素子を得ることができる。また
、本発明の発光素子の発光層は、酸化反応および還元反応を繰り返しても安定な化合物で
形成されているため、電子と正孔の再結合による発光を繰り返しても劣化しにくい。よっ
て、より長寿命の発光素子を得ることができる。
本実施の形態は、本発明に係る複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積
層型素子という)の態様について、図3を参照して説明する。この発光素子は、第1の電
極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。発光ユニットと
しては、実施の形態1で示したEL層と同様な構成を用いることができる。つまり、実施
の形態1で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子であり、本実施の形
態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。
11と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極501と第2の電極50
2は実施の形態1と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニット51
1と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構
成は実施の形態1と同様なものを適用することができる。
合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態1で示した複合材料であり、有機化合物と酸
化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。有機化合物と
しては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オ
リゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお
、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が10−6cm2/Vs
以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質で
あれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャ
リア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現すること
ができる。
わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供
与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わ
せて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜
とを組み合わせて形成してもよい。
荷発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方
の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い
。例えば、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、第1の電極と第2
の電極とに電圧を印加した場合には、電荷発生層513は、第1の発光ユニット511に
電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればよい。
上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本
実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で
仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現
できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくでき
るので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発
光装置を実現することができる。
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子
において、第1の発光ユニットの発光色と第2の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である
。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり。補色の関係に
ある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また
、3つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1の発光ユニ
ットの発光色が赤色であり、第2の発光ユニットの発光色が緑色であり、第3の発光ユニ
ットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
説明する。なお、図4(A)は、発光装置を示す上面図、図4(B)は図4(A)をA−
A’およびB−B’で切断した断面図である。点線で示された601は駆動回路部(ソー
ス側駆動回路)、602は画素部、603は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。ま
た、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空
間607になっている。
力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプ
リントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号
等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント
配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光
装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものと
する。
部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601
と、画素部602中の一つの画素が示されている。
4とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路
、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板
上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路
を基板上ではなく外部に形成することもできる。
ドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。
なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ
型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性ア
クリルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有
する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、光の照射によってエッ
チャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となる
ポジ型のいずれも使用することができる。
ている。ここで、第1の電極613に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気
伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第1の電極を陽極として用
いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、
電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、珪素を
含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、窒化チタン膜、クロム
膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主
成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜と
の3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く
、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
法等の種々の方法によって形成される。EL層616は、実施の形態1〜実施の形態2で
示した発光層を有している。また、EL層616を構成する他の材料としては、低分子化
合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)でのいずれを用いてもよ
い。また、EL層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いても
よい。
合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第2の電極を陰極として用いる場合
には、その中でも、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導
性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第
1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアル
カリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)
等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)等が挙げられる
。なお、EL層616で生じた光を第2の電極617を透過させる場合には、第2の電極
617として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(酸化インジウム−酸化スズ(I
TO)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−
酸化亜鉛(IZO)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZ
O)等)との積層を用いることも可能である。
素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素
子618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されてお
り、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材605で充填され
る場合もある。
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Rei
nforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
め、寿命の長い発光装置を得ることができる。
クティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の
発光装置であってもよい。図5には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発
光装置の斜視図を示す。図5において、基板951上には、電極952と電極956との
間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている
。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、
基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾
斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層9
53の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953
の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔
壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。ま
た、パッシブマトリクス型の発光装置においても、寿命の長い本発明の発光素子を含むこ
とによって、寿命の長い発光装置を得ることができる。
本実施の形態では、実施の形態3に示す発光装置をその一部に含む本発明の電子機器に
ついて説明する。本発明の電子機器は、実施の形態1〜実施の形態2で示した発光素子を
有し、寿命の長い表示部を有する。
、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、
オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュー
タ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具
体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生
し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電子機器
の具体例を図6に示す。
9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ装置に
おいて、表示部9103は、実施の形態1〜実施の形態2で説明したものと同様の発光素
子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を
有している。その発光素子で構成される表示部9103も同様の特徴を有するため、この
テレビ装置は寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるテレ
ビ装置を提供することができる。
9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス92
06等を含む。このコンピュータにおいて、表示部9203は、実施の形態1〜実施の形
態2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発
光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成される表示部920
3も同様の特徴を有するため、このコンピュータは寿命が長いという特徴を有している。
つまり、長時間の使用に耐えうるコンピュータを提供することができる。
03、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポート9
407、アンテナ9408等を含む。この携帯電話において、表示部9403は、実施の
形態1〜実施の形態2で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成さ
れている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有している。その発光素子で構成さ
れる表示部9403も同様の特徴を有するため、この携帯電話は寿命が長いという特徴を
有している。つまり、長時間の使用に耐えうる携帯電話を提供することができる。
3、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテリー9
507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。このカメラ
において、表示部9502は、実施の形態1〜2で説明したものと同様の発光素子をマト
リクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、寿命が長いという特徴を有してい
る。その発光素子で構成される表示部9502も同様の特徴を有するため、このカメラは
寿命が長いという特徴を有している。つまり、長時間の使用に耐えうるカメラを提供する
ことができる。
の電子機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、長時間
の使用に耐えうる、寿命の長い表示部を有する電子機器を提供することが可能となる。
照明装置として用いる一態様を、図7を用いて説明する。
7に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト903、筐体90
4を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、バックライト
903は、本発明の発光装置が用いられおり、端子906により、電流が供給されている
。
バックライトが得られる。また、本発明の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化
も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可
能になる。さらに、本発明の発光装置は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化
、低消費電力化も可能となる。
ある。図8に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002
として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は長寿命であるため、電
気スタンドも長寿命である。
。本発明の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることが
できる。また、本発明の発光装置は、長寿命であるため、長寿命の照明装置として用いる
ことが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置3001
として用いた部屋に、図6(A)で説明したような、本発明に係るテレビ装置3002を
設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。このような場合、両装置は長寿命であ
るので、照明装置やテレビ装置の買い換え回数を減らすことができ、環境への負荷を低減
することができる。
で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
まず、ガラス基板2101上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第1の電極2102を形成した。なお、その膜厚は110nmとし
、電極面積は2mm×2mmとした。
形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度
まで減圧した後、第1の電極2102上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N
−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着す
ることにより、複合材料を含む層2103を形成した。その膜厚は50nmとし、NPB
と酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)とな
るように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着
を行う蒸着法である。
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を10nmの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層2104を形成した。
4上に、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)とN,N’−ビス[
4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−
4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)とを共蒸着することにより、第1の発光層21
21を30nmの膜厚で形成した。ここで、DPAnthとYGA2Sとの重量比は、1
:0.05(=DPAnth:YGA2S)となるように調節した。さらに、第1の発光
層2121上に、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カ
ルバゾール(略称:CzPA)とN,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル
)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2
S)とを共蒸着することにより、第2の発光層2122を30nmの膜厚で形成した。こ
こで、CzPAとYGA2Sとの重量比は、1:0.05(=CzPA:YGA2S)と
なるように調節した。
)アルミニウム(略称:Alq)を10nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層21
06を形成した。
nmの膜厚の電子注入層2107を形成した。ここで、Alqとリチウムとの重量比は、
1:0.01(=Alq:リチウム)となるように調節した。
成膜することにより、第2の電極2108を形成し、発光素子1を作製した。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法
にて成膜し、第1の電極を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2m
m×2mmとした。
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、
第1の電極上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェ
ニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、複合材料を
含む層を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)の比率は
、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法
とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を10nmの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層を形成した。
リル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)とN,N’−ビス[4−(9
H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’
−ジアミン(略称:YGA2S)とを共蒸着することにより、発光層を30nmの膜厚で
形成した。ここで、CzPAとYGA2Sとの重量比は、1:0.05(=CzPA:Y
GA2S)となるように調節した。
に成膜し、電子輸送層を形成した。
厚の電子注入層を形成した。ここで、Alqとリチウムとの重量比は、1:0.01(=
Alq:リチウム)となるように調節した。
成膜することにより、第2の電極を形成し、比較発光素子2を作製した。
輝度特性を図12に示す。また、輝度−電流効率特性を図13に示す。また、1mAの電
流を流したときの発光スペクトルを図14に示す。また、初期輝度を1000cd/m2
としたときの発光素子1および比較発光素子2の規格化輝度時間変化を図15に示す。
、y=0.17)であり、青色の発光を示した。また、輝度1000cd/m2のときの
電流効率は3.9cd/Aであり、電圧は6.4V、電流密度は、25.3mA/cm2
であった。また、図15から、比較発光素子2は、通電開始から910時間後では初期輝
度の56%の輝度を示していた。
5、y=0.17)であり、青色の発光を示した。また、輝度1000cd/m2のとき
の電流効率は4.0cd/Aであり、電圧は7.6V、電流密度は、25.5mA/cm
2であった。また、図15から、発光素子1は、通電開始から1050時間後でも初期輝
度の67%の輝度を保っており、長寿命な発光素子であることがわかる。
称:DPAnth)と、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9
H−カルバゾール(略称:CzPA)の酸化反応特性および還元反応特性について、サイ
クリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。また、その測定から、DPAnt
hおよびCzPAのHOMO準位およびLUMO準位を求めた。なお測定には、電気化学
アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600A)を用いた。
ルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である
過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−Bu4NClO4)((株)東京化成製
、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さら
に測定対象を1mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極と
しては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、カウンター電極とし
ては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))
を、参照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系
参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20〜25℃)で行った。
まず、本実施例2で用いる参照電極(Ag/Ag+電極)の真空準位に対するポテンシ
ャルエネルギー(eV)を算出した。つまり、Ag/Ag+電極のフェルミ準位を算出し
た。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して+0.6
10[V vs. SHE]であることが知られている(参考文献;Christian
R.Goldsmith et al., J.Am.Chem.Soc., Vol
.124, No.1,83−96, 2002)。一方、本実施例2で用いる参照電極
を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位を求めたところ、+0.20
V[vs.Ag/Ag+]であった。したがって、本実施例2で用いる参照電極のポテン
シャルエネルギーは、標準水素電極に対して0.41[eV]低くなっていることがわか
った。
ることが知られている(参考文献;大西敏博・小山珠美著、高分子EL材料(共立出版)
、p.64−67)。以上のことから、本実施例2で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは、−4.44−0.41=−4.85[eV]であると算出で
きた。
本測定例1では、DPAnthの酸化反応特性および還元反応特性について、サイクリ
ックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとし
、100サイクルの測定を行った。
照電極に対する作用電極の電位を−0.05から1.20Vまで走査した後、1.20V
から−0.05Vまで走査することを1サイクルとした。
シャル)も100サイクル後も変化せず、0.93Vのままであった。また、酸化ピーク
電位における電流量(酸化ピーク電流Ipa)は、イニシャルが−11.9μAであるの
に対して100サイクル後が−8.49μAであり、100サイクル後であってもイニシ
ャルの71%を保っていた。以上のことから、DPAnthは酸化反応に対して安定な化
合物であると言える。
ーク電位Epaは先にも述べた通り0.93Vであり、また、還元ピーク電位Epcは0
.81Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpaとEpcの中間の電位
)は0.87Vと算出できる。このことは、DPAnthは0.87[V vs.Ag/
Ag+]の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはHOM
O準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例2で用いる参照電極の真空準位に対
するポテンシャルエネルギーは−4.85[eV]であるため、DPAnthのHOMO
準位は、−4.85−0.87=−5.72[eV]であることがわかった。
参照電極に対する作用電極の電位を−0.20から−2.60Vまで走査した後、−2.
60Vから−0.20Vまで走査することを1サイクルとした。
シャル)も100サイクル後も変化せず、−2.30Vのままであった。また、還元ピー
ク電位における電流量(還元ピーク電流Ipc)は、イニシャルが8.37μAであるの
に対して100サイクル後が7.72μAであり、100サイクル後であってもイニシャ
ルの92%を保っていた。以上のことから、DPAnthは還元反応に対して安定な化合
物であると言える。
ーク電位Epcは先にも述べた通り−2.30Vであり、また、酸化ピーク電位Epaは
−2.23Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は−2.27Vと算出できる。このことは、DPAnthは−2.27[V vs
.Ag/Ag+]の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギー
はLUMO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例2で用いる参照電極の真空
準位に対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、DPAnth
のLUMO準位は、−4.85−(−2.27)=−2.58[eV]であることがわか
った。
本測定例2では、CzPAの酸化反応特性および還元反応特性について、サイクリック
ボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。スキャン速度は0.1V/secとし、1
00サイクルの測定を行った。
参照電極に対する作用電極の電位を−0.41から1.20Vまで走査した後、1.20
Vから−0.41Vまで走査することを1サイクルとした。
シャル)も100サイクル後も変化せず、0.87Vのままであった。また、酸化ピーク
電位における電流量(酸化ピーク電流Ipa)は、イニシャルが−12.5μAであるの
に対して100サイクル後が−12.0μAであり、100サイクル後であってもイニシ
ャルの96%を保っていた。以上のことから、CzPAは酸化反応に対して安定な化合物
であると言える。
ーク電位Epaは先にも述べた通り0.87Vであり、また、還元ピーク電位Epcは0
.79Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpaとEpcの中間の電位
)は0.83Vと算出できる。このことは、CzPAは0.83[V vs.Ag/Ag
+]の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはHOMO準
位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例2で用いる参照電極の真空準位に対する
ポテンシャルエネルギーは−4.85[eV]であるため、CzPAのHOMO準位は、
−4.85−0.83=−5.68[eV]であることがわかった。
参照電極に対する作用電極の電位を−0.63から−2.40Vまで走査した後、−2.
40Vから−0.63Vまで走査することを1サイクルとした。
シャル)も100サイクル後も変化せず、−2.27Vのままであった。また、還元ピー
ク電位における電流量(還元ピーク電流Ipc)は、イニシャルが6.15μAであるの
に対して100サイクル後が4.88μAであり、100サイクル後であってもイニシャ
ルの79%を保っていた。以上のことから、CzPAは還元反応に対して安定な化合物で
あると言える。
ーク電位Epcは先にも述べた通り−2.27Vであり、また、酸化ピーク電位Epaは
−2.19Vと読み取ることができる。したがって、半波電位(EpcとEpaの中間の
電位)は−2.23Vと算出できる。このことは、DPAnthは−2.23[V vs
.Ag/Ag+]の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギー
はLUMO準位に相当する。ここで、上述した通り、本実施例2で用いる参照電極の真空
準位に対するポテンシャルエネルギーは、−4.85[eV]であるため、DPAnth
のLUMO準位は、−4.85−(−2.23)=−2.62[eV]であることがわか
った。
で用いる有機化合物の構造式を以下に示す。
まず、ガラス基板2101上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタ
リング法にて成膜し、第1の電極2102を形成した。なお、その膜厚は110nmとし
、電極面積は2mm×2mmとした。
形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度
まで減圧した後、第1の電極2102上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N
−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着す
ることにより、複合材料を含む層2103を形成した。その膜厚は50nmとし、NPB
と酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)とな
るように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着
を行う蒸着法である。
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を10nmの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層2104を形成した。
4上に、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)とN,9−ジフェニ
ル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−
3−アミン(略称:PCAPA)とを共蒸着することにより、第1の発光層2121を3
0nmの膜厚で形成した。ここで、DPAnthとPCAPAとの重量比は、1:0.0
5(=DPAnth:PCAPA)となるように調節した。さらに、第1の発光層212
1上に、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾー
ル(略称:CzPA)とN,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アント
リル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)とを共蒸着す
ることにより、第2の発光層2122を30nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAと
PCAPAとの重量比は、1:0.05(=CzPA:PCAPA)となるように調節し
た。
)アルミニウム(略称:Alq)を10nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層21
06を形成した。
nmの膜厚の電子注入層2107を形成した。ここで、Alqとリチウムとの重量比は、
1:0.01(=Alq:リチウム)となるように調節した。
成膜することにより、第2の電極2108を形成し、発光素子3を作製した。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法
にて成膜し、第1の電極を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2m
m×2mmとした。
真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、
第1の電極上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェ
ニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、複合材料を
含む層を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)の比率は
、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法
とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)を10nmの膜厚となるように成膜し、正
孔輸送層を形成した。
リル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)とN,9−ジフェニル−N−
[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミ
ン(略称:PCAPA)とを共蒸着することにより、発光層を30nmの膜厚で形成した
。ここで、CzPAとPCAPAとの重量比は、1:0.05(=CzPA:PCAPA
)となるように調節した。
に成膜し、電子輸送層を形成した。
厚の電子注入層を形成した。ここで、Alqとリチウムとの重量比は、1:0.01(=
Alq:リチウム)となるように調節した。
成膜することにより、第2の電極を形成し、比較発光素子4を作製した。
輝度特性を図22に示す。また、輝度−電流効率特性を図23に示す。また、1mAの電
流を流したときの発光スペクトルを図24に示す。また、初期輝度を1000cd/m2
としたときの発光素子3および比較発光素子4の規格化輝度時間変化を図25に示す。
、y=0.22)であり、青色の発光を示した。また、輝度1100cd/m2のときの
電流効率は4.6cd/Aであり、外部量子効率は3.0%であった。また、輝度110
0cd/m2のときの電圧は5.6V、電流密度は23.7mA/cm2であった。また
、図25から、比較発光素子2は、通電開始から710時間後では初期輝度の72%の輝
度を示していた。
5、y=0.20)であり、青色の発光を示した。また、輝度1000cd/m2のとき
の電流効率は4.8cd/Aであり、外部量子効率は3.4%であった。電圧は7.0V
、電流密度は21.0mA/cm2であった。また、図25から、発光素子3は、通電開
始から1900時間後でも初期輝度の73%の輝度を保っていた。また、輝度が初期輝度
の50%となる半減期を計算により見積もったところ、13000時間となり、非常に長
寿命な発光素子であることがわかった。
以下では、構造式(101)で表されるN,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェ
ニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAP
A)の合成方法について説明する。
)の合成方法]
(1)9−フェニルアントラセンの合成。
9−ブロモアントラセン5.4g(21.1mmol)、フェニルボロン酸2.6g(2
1.1mmol)、酢酸パラジウム(II)(略称:Pd(OAc)2)60mg(0.
21mmol)、炭酸カリウム水溶液(2mol/L)10mL(20mmol)、トリ
ス(オルトートリル)ホスフィン(略称:P(o−tolyl)3)263mg(0.8
4mmol)、1,2−ジメトキシエタン(略称:DME)20mLを200mL三口フ
ラスコに入れ、窒素気流下で、80℃、9時間撹拌した。反応後、析出した固体を吸引ろ
過で回収してから、トルエンに溶かしフロリジル、セライト、アルミナを通してろ過をし
た。ろ液を水、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。混合物を自然ろ過し
、ろ液を濃縮したところ目的物である9−フェニルアントラセンの淡褐色固体を21.5
g、収率85%で得た(合成スキーム(b―1))。
9−フェニルアントラセン6.0g(23.7mmol)を四塩化炭素80mLに溶かし
、その反応溶液へ滴下ロートより、臭素3.80g(21.1mmol)を四塩化炭素1
0mLに溶かした溶液を滴下した。滴下終了後、室温で1時間撹拌した。反応後、チオ硫
酸ナトリウム水溶液を加えて撹拌してから、有機層を水酸化ナトリウム水溶液、飽和食塩
水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮しトルエン
に溶かしフロリジル、セライト、アルミナを通してろ過を行なった。ろ液を濃縮し、ジク
ロロメタン、ヘキサンの混合溶液により再結晶を行なったところ、目的物である9−ブロ
モ−10−フェニルアントラセンの淡黄色固体を7.0g、収率89%で得た。(合成ス
キーム(b―2))。
9−ブロモ−10−フェニルアントラセン3.33g(10mmol)をテトラヒドロフ
ラン(略称:THF)80mLに溶かし、−78℃にしてから、その反応溶液へ滴下ロー
トより、n−ブチルリチウム(略称:n−BuLi)(1.6mol/L ヘキサン溶液
)7.5mL(12.0mmol)を滴下し、1時間撹拌した。ヨウ素5g(20.0m
mol)をTHF20mLに溶かした溶液を滴下し、−78℃でさらに2時間撹拌した。
反応後、チオ硫酸ナトリウム水溶液を加えて撹拌してから、有機層をチオ硫酸ナトリウム
水溶液、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。混合物を自然ろ過し、ろ液
を濃縮し、得られた固体をエタノールにより再結晶したところ目的物である9−ヨード−
10−フェニルアントラセンの淡黄色固体を3.1g、収率83%で得た(合成スキーム
(b―3))。
。
9−ヨード−10−フェニルアントラセン1.0g(2.63mmol)、p−ブロモフ
ェニルボロン酸542mg(2.70mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン
)パラジウム(0)(略称:Pd(PPh3)4)46mg(0.03mmol)、炭酸
カリウム水溶液(2mol/L)3mL(6mmol)、トルエン10mLの混合物を8
0℃、9時間撹拌した。反応後、トルエンを加えてからフロリジル、セライト、アルミナ
を通してろ過をした。ろ液を水、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。混
合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮し、得られた固体をクロロホルム、ヘキサンの混合溶液に
より再結晶したところ目的物である9−フェニル−10−(4−ブロモフェニル)アント
ラセン(PA)の淡褐色固体を562mg、収率45%で得た(合成スキーム(b―4)
)。
の合成方法]
(1)3−ブロモ−9−フェニルカルバゾールの合成。
N−フェニルカルバゾール24.3g(100mmol)を氷酢酸600mLに溶かし、
N−ブロモコハク酸イミド17.8g(100mmol)をゆっくり加え、室温で約12
時間撹拌した。この氷酢酸溶液を氷水1Lに撹拌しながら滴下した。析出した白色固体を
水で3回洗浄した。この固体をジエチルエーテル150mLに溶解し、飽和炭酸水素ナト
リウム水溶液、水で洗浄した。この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。混合物をろ
過し、得られたろ液を濃縮した。得られた残渣をメタノールにより再結晶したところ、目
的物である3−ブロモ−9−フェニルカルバゾールの白色粉末を28.4g、収率88%
で得た(合成スキーム(c―1))。
500mL三口フラスコに、3−ブロモ−9−フェニルカルバゾール19g(60mmo
l)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(略称:Pd(dba)2)3
40mg(0.6mmol)、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(略称
:dppf)1.6g(3.0mmol)、tert−ブトキシナトリウム(略称:t−
BuONa)13g(180mmol)を入れ、窒素置換してから、脱水キシレン110
mL、アニリン7.0g(75mmol)を加え、90℃で7.5時間加熱撹拌した。反
応終了後、反応溶液に50℃に温めたトルエンを約500mL加え、これをフロリジル、
アルミナ、セライトを通してろ過した。ろ液を濃縮し、得られた固体をヘキサン、酢酸エ
チルの混合溶液により再結晶したところ、目的物であるN,9−ジフェニル−9H−カル
バゾール−3−アミン(略称:PCA)の淡黄色の粉末状固体を15g、収率75%で得
た(合成スキーム(c−2))。
H−NMRのチャートを図26(a)に、図26(a)における5.0〜9.0ppmの
範囲を拡大したチャートを図26(b)に示す。
1H−NMR(300MHz、CDCl3):δ=6.84(t、J=6.9、1H)、
6.97(d、J=7.8、2H)、7.20−7.61(m、13H)、7.90(s
、1H)、8.04(d、J=7.8、1H)。
、1H−NMRのチャートを図27(a)に、図27(a)における6.5ppm〜8.
5ppmの範囲を拡大したチャートを図27(b)に示す。
1H−NMR(300MHz、DMSO−d6):δ=6.73(t、J=7.5、1H
)、7.02(d、J=8.1、2H)、7.16−7.70(m、12H)、7.95
(s、1H)、8.06(s、1H)、8.17(d、J=7.8、1H)。
た、13C−NMRチャートを図28(a)に、図28(a)における100ppm〜1
50ppmの範囲を拡大したチャートを図28(b)に示す。
13C−NMR(75.5MHz、DMSO−d6):δ=109.55、110.30
、110.49、114.71、118.22、119.70、120.14、120.
61、122.58、123.35、126.18、126.48、127.37、12
9.15、130.14、135.71、136.27、137.11、140.41、
145.61。
ェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)の合成方法]
100mL三口フラスコに、9−フェニル−10−(4−ブロモフェニル)アントラセン
(PA)409mg(1.0mmol)、N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3
−アミン(略称:PCA)339mg(1.0mmol)、Pd(dba)26mg(0
.01mmol)、tert−ブトキシナトリウム(略称:t−BuONa)500mg
(5.2mol)、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt% ヘキサン溶液)
(略称:P(tBu)3)0.1mL、トルエン10mLを入れ、80℃で4時間撹拌し
た。反応後、溶液を水で洗浄し、水層をトルエンで抽出し、有機層と併せて飽和食塩水で
洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。混合物を自然ろ過し、濃縮し得られた油状物をシ
リカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=7:3)により精製し、ジク
ロロメタン、ヘキサンの混合溶液により再結晶したところ目的物の黄色粉末状固体を53
4mg、収率81%で得た(合成スキーム(d―1))。この化合物を、核磁気共鳴法(
NMR)によって測定し、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アン
トリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)であること
を確認した。
(b)に示す。なお、図29(b)は、図29(a)のチャートの6.5ppm〜8.5
ppmの範囲を拡大したものである。
1H−NMR(300MHz、CDCl3):δ=8.11−8.08(m、2H)、7
.91−7.88(m、2H)、7.70−7.67(m、2H)、7.63−7.30
(m、28H)。
本分光株式会社製、V550型)を用いた。図30において、横軸は波長(nm)、縦軸
は強度(任意単位)を表す。また、図30において(a)は単膜状態における吸収スペク
トルであり、(b)はトルエンに溶解させた状態における吸収スペクトルである。また、
PCAPAの発光スペクトルを図31に示す。図31において、横軸は波長(nm)、縦
軸は強度(任意単位)を表す。また、図31において(a)は単膜状態における発光スペ
クトル(励起波長402nm)であり、(b)はトルエンに溶解させた状態における発光
スペクトル(励起波長370nm)である。図12から、PCAPAからの発光は、単膜
状態において486nmにピークを有し、トルエン溶液中において471nmにピークを
有することがわかる。そしてこれらの発光は、青色系の発光色として視認された。このよ
うに、PCAPAは、特に青色系の発光を呈する発光物質として適する物質であることが
分かった。
ン化ポテンシャルを、光電子分光装置(理研計器社製、AC−2)を用いて測定したとこ
ろ、5.29eVであった。この結果からHOMO準位は−5.29eVであることが分
かった。また、薄膜状態におけるPCAPAの吸収スペクトルを、紫外可視分光光度計(
日本分光株式会社製、V550型)を用いて測定し、吸収スペクトル(図30における(
a))の長波長側の吸収端の波長をエネルギーギャップ(2.74eV)とし、LUMO
準位を求めたところ、LUMO準位は−2.55eVであった。
株式会社製,TG/DTA 320型)により測定したところ、Tdは402℃以上であ
り、良好な耐熱性を示すことが分かった。
について調べた。なお測定には、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型
番:ALSモデル600A)を用いた。
ドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である過
塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−Bu4NClO4)((株)東京化成製、
カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに
測定対象であるPCAPAを1mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。ま
た、作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、カウ
ンター電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電
極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、R
E5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20〜25℃)で行っ
た。
.27Vから0.70Vまで変化させた後、0.70Vから−0.27Vまで変化させる
走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.
1V/sに設定した。
.36Vから−2.60Vまで変化させた後、−2.60Vから−0.36Vまで変化さ
せる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は
0.1V/sに設定した。
の還元反応特性について調べた結果を図32(b)に示す。図32(a)、(b)におい
て、横軸は参照電極に対する作用電極の電位(V)を表し、縦軸は作用電極とカウンター
電極との間に流れた電流値(1×10−5A)を表す。
た。また、図32(b)から還元電位は−2.26V(vs.Ag/Ag+電極)である
ことが分かった。また、100サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化
反応と還元反応のいずれについてもCV曲線のピークが明確に観測された。このことから
、アントラセン誘導体は酸化還元反応、特に酸化反応に対して優れた可逆性を示す物質で
あることが分かった。
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 発光層
112 正孔輸送層
113 電子輸送層
121 第1の層
122 第2の層
131 界面付近の領域
301 基板
302 第1の電極
303 EL層
304 第2の電極
311 発光層
312 正孔輸送層
313 電子輸送層
321 第1の層
322 第2の層
501 第1の電極
502 第2の電極
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 ソース側駆動回路
602 画素部
603 ゲート側駆動回路
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 第1の電極
614 絶縁物
616 EL層
617 第2の電極
618 発光素子
623 Nチャネル型TFT
624 Pチャネル型TFT
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
2001 筐体
2002 光源
2101 ガラス基板
2102 第1の電極
2103 複合材料を含む層
2104 正孔輸送層
2105 発光層
2106 電子輸送層
2107 電子注入層
2108 第2の電極
2121 第1の発光層
2122 第2の発光層
3001 照明装置
3002 テレビ装置
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9408 アンテナ
9501 本体
9502 表示部
9503 筐体
9504 外部接続ポート
9505 リモコン受信部
9506 受像部
9507 バッテリー
9508 音声入力部
9509 操作キー
9510 接眼部
Claims (1)
- 陽極と陰極の間に、正孔注入層と正孔輸送層と電子輸送層とを有し、
前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に、第1の層と第2の層を有し、
前記第1の層は、第1の有機化合物と、正孔輸送性を有するアントラセン誘導体を有し、
前記第2の層は、第2の有機化合物と、電子輸送性を有するアントラセン誘導体を有し、
前記第1の層は、前記第2の層の前記陽極側に接して設けられており、
前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物は、同じ有機化合物である発光素子であって、
前記正孔注入層は、芳香族炭化水素とアクセプター性物質とを有することを特徴とする発光素子。
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