JP2021068603A - 白色発光有機elパネル - Google Patents
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Abstract
Description
該発光機能層が、該透光性陽極層から該反射性陰極層に向かい順に、
短波長蛍光発光ユニット、接続層、及び、中長波長燐光発光ユニットを含み、
該通電時に該接続層が、該短波長蛍光発光ユニット側に電子を注入し、かつ、該中長波長燐光発光ユニット側に正孔を注入するものであり、
該中長波長燐光発光ユニットの発光スペクトルの中波長域の発光の少なくとも一部が、該中長波長燐光発光ユニットにおける中波長蛍光に由来し、かつ、
該中波長蛍光が、該中長波長燐光発光ユニットにおける励起状態であって、該短波長蛍光発光ユニットの発光スペクトルの短波長光により励起された励起状態からの基底状態への遷移に起因する光であることを特徴とする、白色発光有機ELパネルに関する。
・比較的低コスト形成だが、プラズモン損失大の青蛍光を、白色バランスにて過大に、例えば2ユニットで、発光させる。
・比較的高コスト形成だが、プラズモン損失小の緑赤燐光を、バランス過小に、例えば、青蛍光2ユニットに対し、緑赤2ユニットで、発光させる。
・青蛍光2ユニット/緑赤2ユニットでは通常、赤は十分、緑は不足して発光する。
・当該不足する緑を、前記過大青の、そのままではプラズモン損失となる反射性陰極方向の光を、好ましくは1段目の、緑赤燐光ユニットにおいてグリーンシフトすることで補い、バランスさせる。
・プラズモン損失の程度を小さくできるので、当該損失抑制の為に反射陰極側ETLを厚くする必要がなくなるので、結果として低抵抗となり、電圧降下損失を低下できる。
以下、本発明の白色発光有機ELパネル100について、図6及び図7を参照しつつ説明する。即ち、図6は、本発明の白色発光有機ELパネル100の一実施形態の斜視図であり、図7は、本発明の白色発光有機ELパネル100の一実施態様である、実施例7の白色発光有機ELパネル100の断面構成図である。
本発明に係る有機EL素子10は、本発明の白色発光有機ELパネル100に含まれる透光性基材2の素子形成面上に形成されてなる多層膜からなる素子であり、当該多層膜は、前記透光性基材2側から順に、透光性陽極層4、発光機能層5、及び反射性陰極層6を含み、これらの膜の重畳部分が本発明に係る有機EL素子10であり、平面視で、この重畳部分が、前記発光領域20に一致する。
前記発光ユニットは、主に有機化合物からなる複数の層から構成されている。そのような有機化合物としては、一般に有機EL素子に用いられている低分子系色素材料や、共役系高分子材料等公知のものを用いることができる。また、このような発光ユニットは、実際にその層中で発光する発光層を有していれば、その他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等の複数の層を含むことができ、発光層以外のこれらの層は、主に発光層での発光を促進する機能を有する。
本発明に係る透光性基材2は、面状に広がりを有し、かつ、透光性材料からなる部材であり、ガラス基板や樹脂フィルム基板とすることができ、性能低下原因となる有機EL素子10への水分侵入の抑止観点からガラス基板が好ましく、可撓性基板とすることもできる。
本発明に係る透光性陽極層4の材料としては、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等の透明導電性金属酸化物が採用でき、高性能素子とする観点から、高透明性のITOあるいはIZOが好ましい。
本発明に係る短波長蛍光発光ユニット5Aは、少なくとも青色を発光する青発光層を有し、好ましくは、透光性陽極層4側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、青発光層、電子輸送層、電子注入層を含む。
本発明に係る接続層5Bは、本発明の有機EL素子10への通電時に、透光性陽極層4側の発光ユニットに電子を注入し、かつ、反射性陰極層6側の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する層であり、このような機能を有するのであれば、各種材料、例えば有機材料を用い、また、これらを組み合わせて用い、形成できる。
本発明に係る反射性陰極層6は、導電性の、かつ、薄膜形成可能な材料を用いて形成できる光反射性の層とすることが好ましく、各種金属材料と用いて形成可能であるが、中でも、白色光沢金属が好ましく、その中でも、銀(Ag)やアルミニウム(Al)がより好ましい。
本発明の白色発光有機ELパネル100は、図6に示す様に、その輝度や色や角度依存の光学特性向上のため、前記発光面側の少なくとも発光領域20を含む領域の最表面、例えば、前記ガラス基板の光射出側に、アウトカップリング層(OCL)1を備えることが好ましい。
本発明の白色発光有機ELパネル100は、インターナルイクストラクション(Internal-Extraction:IE)層3を、有機EL素子に隣接し、その発光面側に備えることが好ましく、輝度向上の観点から平面視、発光領域全てを覆う領域に備えることがより好ましい。このようなIE層3は、一般に、薄膜モード損失を小さくすることに有効であることが知られているが、本発明に係る特定構造の有機EL素子を含むパネルでは、そのような輝度向上に係る薄膜モード損失の抑制効果のみならず、発光層の電極との相対的な位置である光路長の、スペクトル形状へ影響を緩和し、その変動によるパネル間でのスペクトル形状の違いを極小化する効果、言い換えれば、演色性、色温度への影響の極小化効果を有し、さらには、これらを向上させる効果がある。
正孔注入層は、例えば、正極から正孔を取り入れ、正孔輸送層に正孔を注入する層であり、その材料としては、例えば、アリールアミン類、フタロシアニン類、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、及び、これらの誘導体等の導電性高分子などが採用でき、また、正孔注入層の透明性を向上させることで輝度を向上させる観点から、正孔輸送性材料に電子受容性ドーパントをドープしたものも好ましく採用でき、その平均厚みは、0.1nm以上20nm以下であることが好ましい。
正孔輸送層は、正孔注入層側から発光層に正孔を効率的に輸送しつつ、正極側への電子の移動を制限する層であり、その材料としては、公知の正孔輸送性材料を使用することができ、その平均厚みは、1nm以上200nm以下であることが好ましい。
発光層は一般に、正孔輸送性又は電子輸送性を有するホスト材料に発光材料をドープした層であって、電界印加により正孔輸送層から流入する正孔と電子輸送層から流入する電子とが結合し、発光性励起子が発生する層であり、その厚みは、1nm以上40nm以下であることが好ましい。
電子輸送層は、電子注入層側から発光層に電子を効率的に輸送しつつ、負極側への電子の移動を制限する層であり、その材料としては、公知の電子輸送性材料を使用することができ、その平均厚みは、1nm以上200nm以下であることが好ましい。
電子注入層は、例えば、負極から電子を取り入れ、電子輸送層に電子を注入する層であり、その材料としては、例えば、リチウム(Li)、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の化合物等が採用でき、また、電子注入層の透明性を向上させることで輝度を向上させる観点から、電子輸送性材料に電子供与性ドーパントをドープしたものも好ましく採用でき、その平均
厚みは、0.1nm以上20nm以下であることが好ましい。
正孔輸送性材料としては、例えば、トリフェニルアミン系化合物、カルバゾール系化合物等が採用できる。
電子輸送性材料としては、例えば、キノリノラト系金属錯体、アントラセン系化合物、オキサジアゾール系化合物、トリアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、シロール系化合物等が採用できる。
前記発光材料には、蛍光材料と、これよりも一般に発光効率が高い燐光材料とがある。
電子受容性ドーパントとしては、テトラシアノキノジメタン系化合物、酸化モリブデン(MoO3)、酸化タングステン(WO3)、酸化バナジウム(V2O5)等が採用できる。
電子供与性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、これらの金属の化合物、これらの金属を中心金属とするフタロシアニン錯体、ジヒドロイミダゾール化合物等が採用できる。
図1は、通常の屈折率1.5の透明ガラス基板上に電極からの発光層位置を数十nm変化させて作製した有機EL素子を含むパネルの正面発光スペクトルである。
図2は、図1の素子1〜3の発光面の平面視で発光領域を含む領域にOCFを張り付けてOCLを形成したパネルの正面発光スペクトルであり、図2に示すように、OCLを形成することで、パネル間のスペクトル形状の差異はかなり抑えられている。
図4は、実施例2の素子2のパネルにおいて、ガラス基板2の素子形成面と、ITO層4と、の間にIEL3を介在せしめ、かつ、緑赤燐光発光ユニット5Cの中の緑赤燐光発光層の平均層厚みのみを変化させて作製した有機EL素子を含む、実施例3及び実施例4の有機EL素子を含むパネルの正面発光スペクトルである。具体的には、実施例3は10nm、実施例4は24nmである。
実施例5では、実施例3、実施例4の緑赤燐光発光ユニット5Cの中の緑赤燐光発光層の平均層厚みを、10nm未満の8nmに薄膜化したパネルとした。
比較例1のパネルとして、実施例4の2段積み素子のパネルの緑赤燐光ユニット5CとAg層6との間に、接続層5B、及び緑赤燐光ユニット5Cを介在せしめることで、緑赤燐光ユニット5Cを1ユニット増やし、蛍光1+燐光2の3段積み素子を含むパネルを作製した。ここで、比較例1に含まれる2つの緑赤燐光ユニット5Cは、グリーンシフト発光する層を含まないものとした。
実施例6のパネルとして、比較例1のパネルに対して、その2つの緑赤燐光ユニット5CのITO層4側の緑赤燐光ユニット5CのHTLをグリーンシフト発光するHTLとし、また、2つの緑赤燐光ユニット5C中の緑赤燐光発光層の厚みを両方共、10nmとした。
比較例2、比較例3のパネルとして、実施例6の青蛍光ユニット、グリーンシフト発光するHTLを含む緑赤燐光ユニットに代えて、各々、青緑蛍光ユニット、通常のHTLを含む緑赤燐光ユニットを用いて、さらに、比較例2では、青蛍光ユニット中の青緑蛍光発光ユニットの青蛍光層の厚みを12nm、緑蛍光層の厚みを2nm、緑赤燐光ユニット中の緑赤燐光発光層の厚みを30nmとし、比較例3では、青緑蛍光ユニット中の青緑蛍光発光層の厚みを24nm、緑赤燐光ユニット中の緑赤燐光発光層の厚みを24nmとし、比較例2、比較例3のパネルを各々作製した。
比較例4のパネルとして、実施例6の青蛍光ユニット/接続層/グリーンシフト発光するHTLを含む緑赤燐光ユニット/接続層/緑赤燐光ユニット/反射性陰極に代えて、通常のHTLを含む緑赤燐光ユニット/接続層/青蛍光ユニット/接続層/緑赤燐光ユニットとしてパネルを作製した。
実施例7のパネルとして、実施例6の反射陰極側のETLの厚み250nmに代えて、当該厚みを40nmとしてパネルを作製した。図7に、実施例7の白色発光有機ELパネル100の断面構成図を示す。
2.透光性基材(ガラス基板)
3.インターナルイクストラクション層(IEL)
4.透光性陽極層(ITO層)
5.発光機能層
5A.短波長蛍光発光ユニット(青蛍光ユニット)
5B.接続層
5C.中長波長燐光発光ユニット(緑赤燐光ユニット)
5D.陰極層側電子輸送層(陰極層側ETL)
6.反射性陰極層
7.封止層
10.白色発光有機EL素子
20.発光領域
70.封止領域
100.白色発光有機ELパネル
Claims (6)
- 発光面、及び裏面を両主面とし、かつ、該発光面から該裏面に向かい順に、透光性基材、透光性陽極層、発光機能層、及び反射性陰極層を含む、通電時に白色発光する白色発光有機ELパネルであって、
該発光機能層が、該透光性陽極層から該反射性陰極層に向かい順に、
短波長蛍光発光ユニット、接続層、及び、中長波長燐光発光ユニットを含み、
該通電時に該接続層が、該短波長蛍光発光ユニット側に電子を注入し、かつ、該中長波長燐光発光ユニット側に正孔を注入するものであり、
該中長波長燐光発光ユニットの発光スペクトルの中波長域の発光の少なくとも一部が、該中長波長燐光発光ユニットにおける中波長蛍光に由来し、かつ、
該中波長蛍光が、該中長波長燐光発光ユニットにおける励起状態であって、該短波長蛍光発光ユニットの発光スペクトルの短波長光により励起された励起状態からの基底状態への遷移に起因する光であることを特徴とする、白色発光有機ELパネル。 - 前記短波長蛍光発光ユニットを、接続層を介して、2つ含み、かつ、
前記中長波長燐光発光ユニットを、接続層を介して、2つ含む、
請求項1に記載の白色発光有機ELパネル。 - 前記反射性陰極層と接する中長波長燐光発光ユニットが、その中長波長燐光発光層と前記反射性陰極層との間に、10nm以上、80nm以下の平均層厚みの電子輸送層を含む、請求項1、又は2に記載の白色発光有機ELパネル。
- 前記透光性基材と前記透光性陽極層との間に、インターナルイクストラクション層(IEL)を備え、かつ、
前記発光面の最表面に、アウトカップリング層(OCL)を備える、請求項1〜3のいずれかに記載の白色発光有機ELパネル。 - 前記中長波長燐光発光ユニットが、緑燐光材料、赤燐光材料、及びホスト材料を含む、緑赤混合燐光発光層を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の白色発光有機ELパネル。
- 前記発光機能層が、5nm以上、30nm以下の平均層厚みの発光層を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の白色発光有機ELパネル。
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