JP2016100595A - 青色有機電界発光素子及びそれを備えるディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】波長４３５ｎｍ以下の青色光のエネルギー成分を０．２％以内にコントロールして、この波長域にある青色光の人間の目に対する危害を大幅に低減させることができ、かつ、ブルーライトカット保護フィルムの使用に起因する画面輝度の低下現象を回避することもできる青色有機電界発光素子及びそれを備えるディスプレイを提供する。【解決手段】第１電極層１と、第１電極層上に位置する第１正孔注入層２と、第１正孔注入層上に位置する第２正孔注入層３と、第２正孔注入層上に位置する正孔輸送層４１と、正孔輸送層上に位置する青色発光材料層４２と、青色発光材料層上に位置する電子輸送層４３と、電子輸送層上に位置する第２電極層５とを含み、第２正孔注入層の厚さが８５ｎｍ〜１０５ｎｍである青色有機電界発光素子。【選択図】図３

Description

本発明は、青色有機電界発光素子（ＯＬＥＤ）、特に特定波長の青色光を抑制可能な青色有機電界発光素子に関する。

研究結果によると、波長４３５ｎｍ以下の青色光が網膜に多大な傷害を及ぼし、人間の網膜にはＡ２Ｅという成分があり、Ａ２Ｅは、その吸収ピックが紫外線３３５ｎｍ、可視青色光４３５ｎｍにあり、青色光の吸収に起因する光酸化が行われやすく、これにより、細胞のアポトーシスは招かれ、人間の目の黄斑部病変は引き起こされる。また、青色光の波長が短く、散乱・フレアを来たしやすいため、目がより力を入れてフォーカスをしなければならなく、長時間経つと、眼筋が疲れて痛くなり、仮性近視が招かれる。そして、高エネルギー青色光に多く曝されると、人体の体内時計に影響が及ぼされ、人体の内分泌障害が起こされ、癌がかかるリスクが高くなる。その原因は、高エネルギー青色光が人体の体内時計及び内分泌を制御する有効な物質であるメラトニンの分泌を低下させることにある。その上、同様な感知輝度でも、人間の目が受けた濃青色光のエネルギーは黄緑光の２５３倍であり、人間の目は無意識に高エネルギー可視青色光による傷害を受けやすくなっている。

このため、人間の目に入射した波長４３５ｎｍ以下の青色光が多すぎると、人間の目および内分泌系統に厳重な傷害は与えられる。

図１は、通常液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の発光スペクトログラムであり、それにおいて、波長４３５ｎｍ以下の青色光のエネルギーは強い。一方、生活の中で使用された３Ｃ製品（コンピュータ、通信や消費類電子製品）の多くは上述した発光素子に係り、上述した通り、このようなディスプレイを長期使用すると、眼精疲労、仮性近視は起こされ、厳重な場合に、網膜障害や体内時計の乱れなども起こされる。

従来技術において、人体に対しての高エネルギー青色光の傷害を避けるために、３Ｃ製品にブルーライトカット保護フィルムを貼るという手段は主に用いられている。図２は、既存の数種類の保護フィルムのＵＶ透過率の測定図であり、５本の曲線はそれぞれ、波長３００〜７００ｎｍの光がＢｅｎｋｓ、ＪＣ、Ｗｒｉｏｌ、ＺＣの４種類異なるブランドのブルーライトカット保護フィルム、および、ＺＣブランドのブルーライトカット機能無しの強化ガラスフィルムを通過する通過率を表す曲線である。図２から明らかなように、ブルーライトカット保護フィルムの使用により、約２５％の高エネルギー青色光は抑えられたものの、各波長域の光の通過率は何れも低減し、ディスプレイの輝度にある程度の影響は及ぼされる。

上記技術的課題を解決するために、本発明は、第１電極層と、前記第１電極層上に位置する第１正孔注入層と、前記第１正孔注入層上に位置する第２正孔注入層と、前記第２正孔注入層上に位置する正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に位置する青色発光材料層と、前記青色発光材料層上に位置する電子輸送層と、前記電子輸送層上に位置する第２電極層と、を含み、前記第２正孔注入層の厚さが８５ｎｍ〜１０５ｎｍである青色有機電界発光素子を提供する。

本発明の一実施形態において、前記第２正孔注入層の厚さは９０ｎｍである。
本発明の別実施形態において、前記第１正孔注入層の厚さは５ｎｍ〜１５ｎｍである。

本発明の別実施形態において、前記第２正孔注入層上に位置する光取出層はさらに含まれる。

本発明の別実施形態において、前記第１電極層は、酸化インジウムスズ層、酸化インジウム亜鉛層、酸化スズ層または酸化亜鉛層から選ばれる。

本発明の別実施形態において、前記第１正孔注入層の材料は、アリールアミン化合物または星形アミンを含む。

本発明の別実施形態において、前記第２正孔注入層の材料は、アリールアミン化合物または星形アミンを含む。

本発明の別実施形態において、前記正孔輸送層の材料は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体または梯子型化合物から選ばれる。

本発明の別実施形態において、前記青色有機電界発光素子の材料は、ＤＰＶＢｉにＢＣｚＶＢがドープされたものである。

本発明の別実施形態において、前記第２電極層は、合金電極、または、金属フッ化物と金属の複合電極であり、前記金属は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム又はインジウムから選ばれ、前記合金は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウムのうちの１種と、銅、金、銀のうちの１種とにより形成された合金である。

本発明の別実施形態において、前記光取出層の材料は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体または梯子型化合物から選ばれる。

本発明は、第１電極層、前記第１電極層上に位置する有機機能層、前記有機機能層上に位置する第２電極層を含む青色有機電界発光素子であって、前記有機機能層が第１正孔注入層と第２正孔注入層とを含み、前記第１正孔注入層が前記前記第１電極層と前記第２正孔注入層との間に位置し、前記第２正孔注入層の厚さが８５ｎｍ〜１０５ｎｍである青色有機電界発光素子をも提供する。

本発明は、さらに、上記いずれか一項の青色有機電界発光素子を備えるディスプレイを提供する。

本発明に係る青色有機電界発光素子は、３Ｃ製品に適用され、波長４３５ｎｍ以下の青色光のエネルギー成分を０．２％以内にコントロールして、この波長域にある青色光の人間の目に対する危害を大幅に低減させることができ、かつ、ブルーライトカット保護フィルムの使用に起因する画面輝度の低下現象を回避することもできる。

公知のＬＣＤの発光スペクトログラムである。 波長３００〜７００ｎｍの光が、ディスプレイに用いられる既存の５種類のフィルムを通過する通過率の線図である。 本発明の一実施形態に係るＯＬＥＤの構造を示す概略図である。 本発明に係る第２正孔注入層の厚さで異なる青色有機電界発光素子の電界発光スペクトログラムである。

以下、本発明の特徴とメリットを表す典型的な実施例について詳細に説明する。本発明が異なる実施例において様々な変更を含み可能なことは理解されるべきであり、これらはいずれも本発明の範囲を逸脱しないうえ、そのうちの説明や図面は、本発明を制限するものでなく、本質的には本発明を説明するためのものである。

図３に示すように、本発明の一実施形態に係る青色有機電界発光素子は、陽極層であってもよい第１電極層１と、第１電極層１上に位置する有機機能層と、陰極層であってもよく、有機機能層上に位置する第２電極層５と、を含み、有機機能層が第１電極層１上に位置する第１正孔注入層２と、第１正孔注入層２上に位置する第２正孔注入層３とを含むことができ、第２正孔注入層３の厚さが８５ｎｍ〜１０５ｎｍであってもよく、好ましくは９０ｎｍ〜９５ｎｍであり、さらに好ましくは９０ｎｍである。

有機機能層は、順に配置された、第２正孔注入層３上に位置する正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層４３をさらに含むことができる（ただし、これらに限定されない）。

本発明の一実施形態では、第２電極層５上に配置された光取出層６はさらに含まれてもよい。

第１電極層１は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層、酸化インジウム亜鉛層、酸化スズ層または酸化亜鉛層であることができ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどのような仕事関数の高い金属であることもできる。第１電極層１の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍであってもよく、さらに３００ｎｍ〜１００ｎｍであってもよい。第１電極層１は、スパッタリング法、気相蒸着法、イオンビーム蒸着法、電子ビーム蒸着法、蒸着法などによって形成されることができる。

第１正孔注入層２および第２正孔注入層３は何れも、蒸着によって形成されてもよく、アリールアミン化合物または星形アミンからなることができ、詳しくは４，４，４−トリス(３−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミノ(ｍ−ＭＴＤＡＴＡ)、１，３，５−トリス［４−(３−メチルフェニルアミノ)フェニル］ベンゼン(ｍ−ＭＴＤＡＴＢ)及びフタロシアニン銅(ＣｕＰｃ)を含むことができる。第１正孔注入層２は、正孔注入能力が高く、その材料は、たとえばＮＰＢにＦ４−ＴＣＮＱがドープされたものであってもよく、正孔は、トンネリング（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）法によって注入されることができる。第２正孔注入層３の注入能力は、そのＨＯＭＯ準位、陽極の仕事関数に関連することができ、ＩＴＯ/Ａｇ/ＩＴＯという陽極構造を例として挙げれば、ＩＴＯ表面仕事関数が５ｅｖに近いと、第２正孔注入層３の材料は、好ましくは、ＨＯＭＯ準位が５ｅｖに近く、たとえばＰＥＤＴ：ＰＳＳ(ＨＯＭＯ＝５．０ｅｖ)、２−ＴＮＡＴＡ（ＨＯＭＯ＝５．１ｅｖ)、１−ＴＮＡＴＡ（ＨＯＭＯ＝５．１ｅｖ）などである。また、本発明に係る素子の色座標変化と青色光抑制効果のバランスを取って全体的な効果を最適化させるという観点から、第１正孔注入層２の厚さは、好ましくは５ｎｍ〜１５ｎｍであり、さらに好ましいくは１０ｎｍである。

正孔輸送層４１は、蒸着によって形成されてもよく、その材料は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体または梯子型化合物であることができ、詳しくは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（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）であることができる。正孔輸送層４１の厚さは、１ｎｍ〜２００ｎｍであってもよく、さらに５ｎｍ〜１０ｎｍであってもよい。

発光層４２は、蒸着によって形成されてもよく、その材料は、有機金属配合物、芳香族縮合環系化合物、o-フェナントロリン系化合物及びカルバゾール系誘導体から選ばれた１種であってもよい。あるいは、発光材料は、蛍光、燐光染料ドーパントであることができる。詳しくはホスト材料は、ＣＢＰ（４，４'−Ｎ，Ｎ'−ジ カルバゾールビフェニル）及びその誘導体、ｍＣＰ(Ｎ ，Ｎ'−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン) およびその誘導体を含むことができ、ドーパント材料は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｂ、及びＥｕからなる群から選択される中心金属原子を有する燐光有機金属錯体を含むことができる。この燐光有機金属錯体は、ＰＱＩｒ、ＰＱＩｒ(ａｃａｃ)、ＰＱ２Ｉｒ(ａｃａｃ)、ＰＩＱＩｒ（ａｃａｃ)及びＰｔＯＥＰを含むことができる。発光層４２の厚さは、５ｎｍ〜５０ｎｍであってもよく、好ましくは１０ｎｍ〜４０ｎｍであり、さらに好ましくは１５ｎｍ〜３０ｎｍである。

発光層４２は、青色発光材料が蒸着されることによって形成されてなるものであってもよく、青色発光材料は、Ｎ−アリールベンズイミダゾール類、１,２,４−トリアゾール誘導体、１,３,４−オキシジアゾール誘導体などであることができ、好ましくはＤＰＶＢｉ（４，４'−ビス(２，２−ジフェニルビニル)ビフェニル）：５％ＢＣｚＶＢ（１，４−ビス［２−（３−N−エチルカルバゾリル）ビニル］ベンゼン）である。

発光層４２は、赤色発光材料が蒸着されることによって形成されてなるものであることもできる。この赤色発光材料は、ＤＣＪＴＢ(４-（ｄｉｃｙａｎｏｍｅｔｈｙｌｅｎｅ)-２-ｔ-ｂｕｔｙｌ-６(１，１，７，7−ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｊｕｌｏｌｉｄｙｌ-９-ｅｎｙｌ)-４Ｈ-ｐｙｒａｎ))にＡｌｑ３をドープしてなるものであることができる。

発光層４２は、さらに、緑色発光材料が蒸着されることによって形成されてなるものであってもよく、この緑色発光材料は、キナクリドン(Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ)にＡｌｑ３をドープしてなるものであることができる。

電子輸送層４３は、蒸着によって形成されてなるものであることができ、その材料は、トリアジン、たとえば４，４’−ビス［２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジニル）］−１，１’−ビフェニル、２，４，６−トリス（４−ビフェニリル）−１，３，５−トリアジンを含むことができる。電子輸送層４３の厚さは、１ｎｍ〜２００ｎｍであってもよく、好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍであり、さらに好ましくは２０ｎｍ〜７０ｎｍである。

第２電極層５は、その厚さが１０ｎｍ〜５００ｎｍであってもよく、それは、金属、合金、または、金属フッ化物と金属の複合電極であることができ、前記金属は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム又はインジウムから選ばれ、前記合金は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウムのうちの１種と、銅、金又は銀のうちの１種とによってなる合金である。第２電極層５は、蒸着によって形成されることができる。

光取出層６は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体または梯子型化合物のうちのいずれか１種を蒸着することによって形成されることができ、その厚さは、１ｎｍ〜１００ｎｍであってもよく、好ましくは３０ｎｍ〜８０ｎｍである。

本発明では、上述した各層の材料、厚さ、形成方法は上記記述に限定されるものではない。以下は、実施例を通して、本発明に係る青色有機電界発光素子及びその製造方法をさらに説明し、それにおいて、各層は何れも、蒸着法によって形成されてなり、使用されたＨＡＴ-ＣＮ（Ｄｉｐｙｒａｚｉｎｏ[２，３-ｆ：２‘，３’-ｈ]ｑｕｉｎｏｘａｌｉｎｅ-２，３，６，７，１０,１１-ｈｅｘａｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ）、Ａｌｑ３（トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム）などの材料はすべて市販品から得られる。

実施例１
ガラス基板上に、厚さがたとえば１５０ｎｍのＩＴＯ膜は形成された。ＩＴＯ膜上にＡｇ膜、ＩＴＯ膜は順次に形成され、両者の厚さはそれぞれ１５０ｎｍ(Ａｇ)、１５ｎｍ(ＩＴＯ)であってもよく、ＩＴＯ膜／Ａｇ膜／ＩＴＯ膜という複合膜は陽極とする。

この陽極層上にＨＡＴ−ＣＮを蒸着してなるものは第１正孔注入層とし、第１正孔注入層の厚さは１０ｎｍであってもよい。

この第１正孔注入層上に３％のＨＡＴ−ＣＮのドープされたＮＰＢ膜を蒸着してなるものは第２正孔注入層とし、第２正孔注入層の厚さは８５ｎｍであってもよい。

ＴＰＤ膜は第２正孔注入層上に正孔輸送層として形成され、その厚さは２０ｎｍであってもよい。

正孔輸送層上にＤＰＶＢｉ：５％ＢＣｚＶＢの混合物を蒸着してなる膜は、青色発光材料層とし、青色発光材料層の厚さは２５ｎｍであってもよい。

青色発光材料層上にＡｌｑ３層を蒸着してなるものは電子輸送層とし、その厚さはたとえば３５ｎｍである。

Ｍｇ／Ａｇ膜は、電子輸送層上に陰極層として形成され、陰極層の厚さはたとえば１５ｎｍであってもよい。

最後に、ＮＰＢ膜は、陰極層上に光取出層として形成され、光取出層の厚さはたとえば６０ｎｍであってもよい。以上によって、青色有機電界発光素子Ｓ１は得られた。

実施例２〜５
実施例２〜５に係る青色有機電界発光素子の製造方法及び使用原料が実施例１と同じであるため、同様な技術内容についての説明を割愛する。実施例２〜５と実施例１との相違点は、形成される第２正孔注入層の厚さだけにあり、実施例２〜実施例５によって、有機電界発光素子Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５はそれぞれに製造される。

図４は、実施例１〜５で製造された青色有機電界発光素子の電界発光スペクトログラムであり、それにおいて、縦座標が対比値であって、各曲線の最大値を１とする場合、曲線各点と最大値との比はすなわち図４における縦座標である。また、各実施例に係る素子の、波長４３５ｎｍ以下の青色光エネルギー、このエネルギーのパーセンテージ、色座標及び各素子における第２正孔注入層の厚さはすべて、表１に挙げられている。

表１におけるエネルギーのパーセンテージは、４３５ｎｍ以下の青色光エネルギーと、３８０〜７８０ｎｍの可視光領域における素子の白色光分光エネルギーとの比を指す。表１のデータから明らかなように、発光素子の第２正孔注入層の厚さが８５ｎｍ〜１０４ｎｍ、特に９０ｎｍ〜９５ｎｍである場合、波長４３５ｎｍ以下の青色光のエネルギーが弱く、そのパーセンテージが小さく、かつ色座標もよく、第２正孔注入層の厚さが９０ｎｍである場合、上記効果が最良になった。

本発明に係るＯＬＥＤのその他の実施例での試験結果が図４と相似しているため、ここで関連試験結果の記述を割愛する。

特別な限定がない限り、本発明で用いられている用語の意味は全て、本分野の当業者によって一般に理解されているものである。

本発明で記述している実施形態は、単なる例示的なものであり、本発明の保護範囲を制限するためのものではなく、本分野の当業者は、本発明の範囲内で各種の置換、改変および改良を行うことができる。そこで、本発明は、上記実施形態に制限されず、特許請求の範囲のみによって制限されるものである。

Claims (7)

1. 第１電極層と、
   前記第１電極層上に位置する第１正孔注入層と、
   前記第１正孔注入層上に位置する第２正孔注入層と、
   前記第２正孔注入層上に位置する正孔輸送層と、
   前記正孔輸送層上に位置する青色発光材料層と、
   前記青色発光材料層上に位置する電子輸送層と、
   前記電子輸送層上に位置する第２電極層と
   を含み、
   前記第２正孔注入層の厚さは、８５ｎｍ〜１０５ｎｍである
   ことを特徴とする青色有機電界発光素子。
2. 前記第１正孔注入層の厚さは、５ｎｍ〜１５ｎｍであり
   前記第１電極層は、酸化インジウムスズ層、酸化インジウム亜鉛層、酸化スズ層、又は、酸化亜鉛層であり、
   前記第２電極層は、合金電極、又は、金属フッ化物と金属の複合電極であり、
   前記金属は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、又は、インジウムであり、
   前記合金は、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ストロンチウム、インジウムの中の１種と、銅、金、銀の中の１種とにより形成された合金である
   ことを特徴とする請求項１に記載の青色有機電界発光素子。
3. 前記第２正孔注入層上に位置する光取出層を、さらに含み、
   前記光取出層の材料は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体、又は、梯子型化合物である
   ことを特徴とする請求項１に記載の青色有機電界発光素子。
4. 前記第１正孔注入層の材料は、アリールアミン化合物または星形アミンを含み、
   前記第２正孔注入層の材料は、アリールアミン化合物または星形アミンを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の青色有機電界発光素子。
5. 前記正孔輸送層の材料は、アリーレンジアミン誘導体、スターバースト型化合物、スピロ基を有するビフェニルジアミン誘導体、又は、梯子型化合物である
   ことを特徴とする請求項１に記載の青色有機電界発光素子。
6. 第１電極層、前記第１電極層上に位置する有機機能層、前記有機機能層上に位置する第２電極層を含む青色有機電界発光素子であって、
   前記有機機能層は、第１正孔注入層と第２正孔注入層とを含み、前記第１正孔注入層は前記前記第１電極層と前記第２正孔注入層との間に位置し、前記第２正孔注入層の厚さは８５ｎｍ〜１０５ｎｍである
   ことを特徴とする青色有機電界発光素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の青色有機電界発光素子を備えるディスプレイ。