JP4516624B1 - 有機電界発光素子の検査方法及び有機電界発光素子用材料の検査方法 - Google Patents
有機電界発光素子の検査方法及び有機電界発光素子用材料の検査方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状とを比較する有機電界発光素子の検査方法である。
【選択図】なし
Description
例えば特許文献1には、基板上に形成された検査用有機EL素子に検査用電圧を印加して発光させ、その検査用有機EL素子が所定の輝度で発光するときの電圧を測定する。次に、測定された電圧と予め設定されたしきい電圧を比較し、有機EL素子が所定の発光特性を有するか否かを判定し、良好な発光特性を有する有機EL素子であるかを判定する有機EL素子の検査方法が提案されている。
しかし、この提案では、有機電界発光素子の耐久性を含めた厳密な評価ができておらず、通常の有機電界発光素子の評価法で同じ評価結果が得られたとしても、駆動耐久性試験を行うと評価結果が異なってしまうという問題がある。
<1> 基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、
基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、を比較する有機電界発光素子の検査方法であって、
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA1とし、対応する前記基準の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA2とすると、次式、(A1/A2)×100=95%〜105%、を満たし、かつ
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB1とし、対応する基準の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB2とすると、次式、(B1/B2)×100=95%〜105%、を満たす場合には、前記検査対象の有機電界発光素子が良好であると判定することを特徴とする有機電界発光素子の検査方法である。
<2> 基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、
検査対象の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、を比較する有機電界発光素子用材料の検査方法であって、
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA1とし、対応する前記基準の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA2とすると、次式、(A1/A2)×100=95%〜105%、を満たし、かつ
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB1とし、対応する基準の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB2とすると、次式、(B1/B2)×100=95%〜105%、を満たす場合には、検査対象の有機電界発光素子用材料が高品質であると判定することを特徴とする有機電界発光素子用材料の検査方法である。
本発明の有機電界発光素子の検査方法は、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、
基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状とを比較するものである。
この場合、両者のMプロット形状が同一乃至近似している場合には、前記検査対象の有機電界発光素子が良好であると判定することが好ましい。
前記有機電界発光素子の検査方法において、両者のMプロットの形状が異なる原因としては、例えば真空蒸着装置の調整不良による膜厚のバラツキ、製膜条件のバラツキ(例えば、基板処理条件、真空度、製膜レート、製膜時間等)などが挙げられる。
前記検査対象の有機電界発光素子が良好であるとは、通常の有機電界発光素子の性能(例えば発光効率、発光輝度、発光電圧)と耐久性まで含めた厳密な性能が、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子と同レベルであることを意味する。ここで、性能が同レベルであるとは、基準の有機電界発光素子の性能を100%としたとき、検査対象の有機電界発光素子が95%〜105%であることを意味する。
検査対象の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状とを比較するものである。
この場合、両者のMプロット形状が同一乃至近似している場合には、前記検査対象の有機電界発光素子用材料が高品質であると判定することが好ましい。
前記有機電界発光素子用材料の検査方法において両者のMプロット形状が異なる原因としては、例えば検査対象の有機電界発光素子用材料の成分のバラツキ、ロット間差、原材料のバラツキ、合成条件のバラツキ、不純物の含有、材料の形態差などが挙げられる。
前記検査対象の有機電界発光素子用材料が高品質であるとは、通常の有機電界発光素子の性能(例えば発光効率、発光輝度、発光電圧)と耐久性まで含めた厳密な性能が、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子と同レベルであることを意味する。ここで、性能が同レベルであるとは、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子の性能を100%としたとき、検査対象の有機電界発光素子が95%〜105%であることを意味する。
前記基準の有機電界発光素子とは、基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した複数の同一構成の素子の中から選定され、真空蒸着法や塗布法など公知の方法により、作製することができる。
前記基準の有機電界発光素子用材料とは、有機電界発光素子で素子性能の要求仕様(例えば、発光効率、耐久性)を満たすことが確認できている材料ロットを意味する。
前記インピーダンス分光(Impedance Spectroscopy;IS)法は、微小正弦波電圧信号を有機電界発光素子に印加し、その応答電流信号の振幅と位相からインピーダンスを算出し、印加電圧信号の周波数の関数としてインピーダンススペクトルを得る測定方法である。
印加電圧信号の周波数をパラメータとし、得られたインピーダンスを複素平面上に表示したものをCole−Coleプロットと呼ぶ。インピーダンスより、基本的な伝達関数であるモジュラス、アドミタンス、誘電率を得ることができる。これら4つの伝達関数から、解析目的に適した伝達関数が選択できる(「有機エレクトロニクス素子のインピーダンス分光」 応用物理 第76巻 第11号 2007 1252−1258参照)。
本発明においては、静電容量成分の逆数がわかるモジュラス(M)プロットを採用した。このMプロットでは、略円弧部の直径はその対応する層の静電容量の逆数であるから、膜厚に比例するので、膜厚のズレも検出可能となる。
前記IS測定は、例えばSolartron社製ソーラトロン1260型インピーダンスアナライザ及び1296型誘電率測定インターフェースを用い、直流電圧に30〜100mVrmsの交流(周波数範囲は0.1mHz〜10MHz)を重畳して行うことができる。
等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いることができる。
図1のMプロットには、低周波側から(グラフの左端から)、発光層に帰属する略弧部21、及び正孔輸送層+電子輸送層に帰属する略円弧部22の順に2つの略円弧部と、P型ドープ層である正孔注入層に帰属する曲線部23とが出現している。
前記Mプロットにおける略円弧部とは、略円弧状を呈していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば真円弧、楕円弧、半円状、半楕円状、などを広く含む概念である。
前記両者のMプロットの略円弧部の形状が同一乃至近似しているとは、検査対象の有機電界発光素子のMプロットの略円弧部の形状が、基準の有機電界発光素子のMプロットの略円弧部の形状の95%〜105%の範囲であることを意味し、具体的には、以下の(1)及び(2)が挙げられる。
Mプロットにおける略円弧部の数が2個以上出現する場合には、対応する略円弧部同士を対比して、すべての略円弧部同士について、(A1/A2)を求め、すべての(A1/A2)が95%〜105%を満たすか否かを判定する。
例えば図2に示すように、検査対象の有機電界発光素子における略円弧部21の底面の直径a1と、略円弧部22の底面の直径b1を測定し、予め求めておいた基準の有機電界発光素子における略円弧部21の底面の直径a2と、略円弧部22の底面の直径b2と対比し、(a1/a2)×100、(b1/b2)×100を求め、これらが95%〜105%の範囲である場合には、Mプロットの略円弧部の形状が同一乃至近似すると判定する。
また、例えば図3に示すように、隣接する略円弧部21、22の間の窪みが浅く、完全な円弧を形成していない場合には、窪み部で垂線を引き、検査対象の有機電界発光素子における略円弧部21の底面の直径a1と、略円弧部22の底面の直径b1を測定する。
前記Mプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離は、例えばMプロットのグラフ上でx座標の値(M’の値)を読み取ることにより測定することができる。
Mプロットの略円弧部の頂点が不明な場合には、グラフ上に略円弧状の曲線を重ねて描き、その曲線の頂点により略円弧部の頂点を求めることができる。
例えば図2に示すように、検査対象の有機電界発光素子における略円弧部21の頂点と略円弧部22の頂点の間の距離c1を測定し、予め求めておいた基準の有機電界発光素子における略円弧部21の頂点と略円弧部22の頂点の間の距離c2と対比し、(c1/c2)×100を求め、これが95%〜105%の範囲である場合には、Mプロットの略円弧部の形状が同一乃至近似すると判定する。
前記有機電界発光素子は、陽極及び陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の構成を有してなる。
前記有機層は、少なくとも前記発光層を有し、必要に応じて電子輸送層、電子注入層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、などを有していてもよい。
前記発光層は、発光性ドーパントとホスト化合物とを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記発光性ドーパントとホスト化合物としては、一重項励起子からの発光(蛍光)が得られる蛍光発光材料とホスト化合物との組み合せでも、三重項励起子からの発光(燐光)が得られる燐光発光材料とホスト化合物との組み合せでもよいが、これらの中でも、発光効率の観点から、燐光発光材料とホスト化合物との組み合せであることが特に好ましい。
なお、前記発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために2種類以上の発光性ドーパントを含有することができる。
前記発光性ドーパントとしては、燐光発光材料及び蛍光発光材料のいずれも用いることができる。
前記燐光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば遷移金属原子、ランタノイド原子を含む錯体などが挙げられる。
前記遷移金属原子としては、例えばルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金などが挙げられる。これらの中でも、レニウム、イリジウム、白金が好ましく、イリジウム、白金が特に好ましい。
前記錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著,Comprehensive Coordination Chemistry,Pergamon Press社1987年発行、H.Yersin著,「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」Springer−Verlag社1987年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社、1982年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、ハロゲン配位子(好ましくは塩素配位子)、芳香族炭素環配位子(例えば、シクロペンタジエニルアニオン、ベンゼンアニオン、又はナフチルアニオンなど)、含窒素ヘテロ環配位子(例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、又はフェナントロリンなど)、ジケトン配位子(例えば、アセチルアセトンなど)、カルボン酸配位子(例えば、酢酸配位子など)、アルコラト配位子(例えば、フェノラト配位子など)、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子などが挙げられる。これらの中でも、含窒素ヘテロ環配位子が特に好ましい。
前記含有量が、0.5質量%未満であると、発光効率が小さくなることがあり、40質量%を超えると、燐光発光材料自身の会合により、発光効率が低下することがある。
前記蛍光発光材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物(アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、ペンタセンなど)、8−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン又はこれらの誘導体、などが挙げられる。
前記ホスト化合物としては、正孔輸送性に優れる正孔輸送性ホスト化合物及び電子輸送性に優れる電子輸送性ホスト化合物を用いることができる。
前記正孔輸送性ホスト化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、ピラゾール、イミダゾール、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、又はそれらの誘導体、などが挙げられる。
これらの中でも、インドール誘導体、カルバゾール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール誘導体、芳香族第三級アミン化合物、チオフェン誘導体が好ましく、分子内にインドール骨格、カルバゾール骨格、アザインドール骨格、アザカルバゾール骨格、又は芳香族第三級アミン骨格を有するものがより好ましく、カルバゾール骨格を有する化合物が特に好ましい。
また、本発明においては、前記ホスト化合物の水素を一部又はすべて重水素に置換したホスト材料を用いることができる(特願2008−126130号明細書、特表2004−515506号公報)。
前記電子輸送性ホスト化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、オキサール、オキサジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、又はそれらの誘導体(他の環と縮合環を形成してもよい)、8−キノリノール誘導体の金属錯体、メタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、などが挙げられる。
金属錯体中の金属イオンは、特に制限はなく、好ましくはベリリウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、インジウムイオン、錫イオン、白金イオン、又はパラジウムイオンであり、より好ましくはベリリウムイオン、アルミニウムイオン、ガリウムイオン、亜鉛イオン、白金イオン、又はパラジウムイオンであり、更に好ましくはアルミニウムイオン、亜鉛イオン、又はパラジウムイオンである。
前記配位子としては、例えばアジン配位子(例えば、ピリジン配位子、ビピリジル配位子、ターピリジン配位子などが挙げられる)、ヒドロキシフェニルアゾール配位子(例えば、ヒドロキシフェニルベンズイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルベンズオキサゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾール配位子、ヒドロキシフェニルイミダゾピリジン配位子などが挙げられる)、アルコキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる)、アリールオキシ配位子(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシ、2,4,6−トリメチルフェニルオキシ、4−ビフェニルオキシなどが挙げられる)、ヘテロアリールオキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、及びキノリルオキシなどが挙げられる)、アルキルチオ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる)、アリールチオ配位子(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる)、ヘテロアリールチオ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、及び2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる)、シロキシ配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数3〜25、特に好ましくは炭素数6〜20であり、例えば、トリフェニルシロキシ基、トリエトキシシロキシ基、及びトリイソプロピルシロキシ基などが挙げられる。)、芳香族炭化水素アニオン配位子(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜25、特に好ましくは炭素数6〜20であり、例えばフェニルアニオン、ナフチルアニオン、及びアントラニルアニオンなどが挙げられる)、芳香族ヘテロ環アニオン配位子(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数2〜25、特に好ましくは炭素数2〜20であり、例えばピロールアニオン、ピラゾールアニオン、ピラゾールアニオン、トリアゾールアニオン、オキサゾールアニオン、ベンゾオキサゾールアニオン、チアゾールアニオン、ベンゾチアゾールアニオン、チオフェンアニオン、及びベンゾチオフェンアニオンなどが挙げられる)、インドレニンアニオン配位子などが挙げられ、好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ基、又はシロキシ配位子であり、更に好ましくは含窒素ヘテロ環配位子、アリールオキシ配位子、シロキシ配位子、芳香族炭化水素アニオン配位子、又は芳香族ヘテロ環アニオン配位子である。
前記発光層は、特に制限はなく、公知の方法に従って形成することができるが、例えば、蒸着法、スパッタ法等の乾式製膜法、湿式塗布方式、転写法、印刷法、インクジェット方式、などにより好適に形成することができる。
前記電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。
前記電子輸送層としては、前記電子輸送性ホスト材料、前記電子供与性ドーパント等の材料を含み形成される。
前記電子輸送層の厚みとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚みとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.2nm〜100nmであるのがより好ましく、0.5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
前記電子注入層、電子輸送層は、1種又は2種以上の材料からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。該正孔注入層及び正孔輸送層は、単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
これらの層に用いられる正孔注入材料又は正孔輸送材料としては、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
前記正孔注入材料又は正孔輸送材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばピロール誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、カーボン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
前記無機化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のハロゲン化金属;五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物、などが挙げられる。
前記有機化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基等を有する化合物;キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記電子受容性ドーパントの使用量は、特に制限はなく、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料又は正孔注入材料に対して0.01質量%〜50質量%が好ましく、0.05質量%〜30質量%がより好ましく、0.1質量%〜30質量%が更に好ましい。
前記正孔注入層及び正孔輸送層の厚さは、1nm〜500nmが好ましく、5nm〜250nmがより好ましく、10nm〜200nmが更に好ましい。
前記正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が陰極側に通り抜けることを防止する機能を有する層であり、通常、発光層と陰極側で隣接する有機化合物層として設けられる。
前記電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が陽極側に通り抜けることを防止する機能を有する層であり、通常、発光層と陽極側で隣接する有機化合物層として設けられる。
前記正孔ブロック層を構成する化合物としては、例えばBAlq等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、BCP等のフェナントロリン誘導体、などが挙げられる。
前記電子ブロック層を構成する化合物としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが利用できる。
前記正孔ブロック層及び電子ブロック層の厚さは、1nm〜200nmであるのが好ましく、1nm〜50nmであるのがより好ましく、3nm〜10nmであるのが更に好ましい。また、正孔ブロック層及び電子ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記有機電界発光素子は、一対の電極、即ち陽極と陰極とを含む。前記有機電界発光素子の性質上、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。通常、陽極は有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、陰極は有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよい。
前記電極としては、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
前記電極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物等が好適に挙げられる。
前記陽極を構成する材料としては、例えば、アンチモン、フッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物;金、銀、クロム、ニッケル等の金属;これらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物;ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料、又はこれらとITOとの積層物、などが挙げられる。これらの中でも、導電性金属酸化物が好ましく、生産性、高導電性、透明性等の点からはITOが特に好ましい。
前記陰極を構成する材料としては、例えば、アルカリ金属(例えばLi、Na、K、Cs等)、アルカリ土類金属(例えばMg、Ca等)、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、2種以上を好適に併用することができる。
これらの中でも、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
前記アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01質量%〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)を魅する。
前記有機電界発光素子は、基板上に設けられていることが好ましく、電極と基板とが直接接する形で設けられていてもよいし、中間層を介在する形で設けられていてもよい。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばイットリア安定化ジルコニア(YSZ)、ガラス(無アルカリガラス、ソーダライムガラス等)等の無機材料;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料、などが挙げられる。
前記透湿防止層(ガスバリア層)の材料としては、例えば窒化珪素、酸化珪素等の無機物などが挙げられる。
前記透湿防止層(ガスバリア層)は、例えば高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
前記その他の構成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、保護層、封止容器、樹脂封止層、封止接着剤などを挙げることができる。
前記保護層、前記封止容器、前記樹脂封止層、前記封止接着剤などの内容としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開2009−152572号公報等に記載の事項を適用することができる。
前記有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
前記有機電界発光素子は、薄膜トランジスタ(TFT)によりアクティブマトリックスへ適用することができる。薄膜トランジスタの活性層としてアモルファスシリコン、高温ポリシリコン、低温ポリシリコン、微結晶シリコン、酸化物半導体、有機半導体、カーボンナノチューブ等を適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、例えば国際公開2005/088726号パンフレット、特開2006−165529号公報、米国特許出願公開2008/0237598号明細書などに記載の薄膜トランジスタを適用することができる。
前記有機電界発光素子からの光取り出し方式は、トップエミッション方式であってもボトムエミッション方式であってもよい。
第2の態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返して共振する。
共振構造を形成するためには、2つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長を得るのに最適な値となるよう調整される。
前記第1の態様の場合の計算式は、例えば特開平9−180883号公報に記載されている。
前記第2の態様の場合の計算式は、例えば特開2004−127795号公報に記載されている。
前記有機電界発光素子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
前記有機ELディスプレイをフルカラータイプのものとする方法としては、例えば「月刊ディスプレイ」、2000年9月号、33〜37ページに記載されているように、色の3原色(青色(B)、緑色(G)、赤色(R))に対応する光をそれぞれ発光する有機EL素子を基板上に配置する3色発光法、白色発光用の有機電界発光素子による白色発光をカラーフィルターを通して3原色に分ける白色法、青色発光用の有機電界発光素子による青色発光を蛍光色素層を通して赤色(R)及び緑色(G)に変換する色変換法、などが知られている。
<基準の有機電界発光素子の選定>
基準の有機電界発光素子は、基準の有機電界発光素子用材料を用いて、以下のようにして作製した。
厚み0.5mm、2.5cm角のガラス基板上に、陽極としてITO(Indium Tin Oxide)を厚みが100nmとなるようにスパッタ法により設けた。次に、このITO付きガラス基板を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。
次に、ITO付きガラス基板上に、2−TNATA(4,4’,4”−トリス(2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)に1質量%の下記構造式で表されるF4TCNQ(2,3,5,6−tetrafluoro−7,7,8,8−tetracyanoquinodimethane)をドープし、真空蒸着法により、厚み100nmの正孔注入層(HIL)を形成した。
以上により作製した積層体を、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶、及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ株式会社製)を用いて封止した。以上により、有機電界発光素子を作製した。
駆動耐久性は、初期の発光輝度4,000cd/m2で定電流駆動させ、発光輝度が2,000cd/m2(初期の50%)になった時の時間を測定した。発光輝度は、輝度計(トプコン社製、SR−3)により測定した。
基準の有機電界発光素子と同じ基準の有機電界発光素子用材料を用い、作製日を変えて、基準の有機電界発光素子と同じ製造条件で検査対象の有機電界発光素子1〜6を作製した。検査対象の有機電界発光素子1〜6はそれぞれ作製日が異なる。
インピーダンス分光法による測定は、Solartron社製1260型インピーダンスアナライザ及び1296型誘電体インターフェースを用いて行った。印加電圧はDCバイアス+AC(1mV/有機層1nm程度)、周波数範囲は0.1mHz〜1MHzである。等価回路解析には、Scribner Associates社製のZViewを用いた。
求めた各Mプロットから、グラフ上でx座標の値(M’の値)を読み取ることにより、基準の有機電界発光素子及び検査対象の有機電界発光素子1〜6のa、b、及びcを求めた。また、基準の有機電界発光素子の値を100として各検査対象の有機電界発光素子のa、b、及びcを相対値で表した。
耐久性は、初期の発光輝度2,000cd/m2で定電流駆動させ、発光輝度が1,600cd/m2(初期の80%)になった時の時間を測定した。基準の有機電界発光素子を100として各検査対象の有機電界発光素子を相対値で示した。
発光輝度は、輝度計(トプコン社製、SR−3)により測定した。
外部量子効率は、KEITHLEY社製ソースメジャーユニット2400型を用いて直流電流を各有機電界発光素子に通電し、発光させた。その発光輝度と発光スペクトルをトプコン社製輝度計SR−3を用いて測定した。これらの測定結果をもとに、外部量子効率を発光スペクトル換算法により算出した。
基準の有機電界発光素子の作製に用いた基準の有機電界発光素子用材料の中のBAlqを、材料の合成ロットが異なるBAlqに変えて、検査対象の有機電界発光素子7〜12を作製した。検査対象の有機電界発光素子7〜12は、それぞれBAlqの合成ロットが異なる。
また、各有機電界発光素子について、実施例1と同様にして、耐久性、及び外部量子効率の評価を行った。結果を表2に示す。
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 陰極
10 有機電界発光素子
Claims (2)
- 基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、
基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、を比較する有機電界発光素子の検査方法であって、
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA1とし、対応する前記基準の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA2とすると、次式、(A1/A2)×100=95%〜105%、を満たし、かつ
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB1とし、対応する基準の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB2とすると、次式、(B1/B2)×100=95%〜105%、を満たす場合には、前記検査対象の有機電界発光素子が良好であると判定することを特徴とする有機電界発光素子の検査方法。 - 基準の有機電界発光素子用材料を用いて作製した基準の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、
検査対象の有機電界発光素子用材料を用いて作製した検査対象の有機電界発光素子に発光開始電圧以下の電圧を印加し、周波数0.1mHz〜1MHzの範囲でインピーダンス分光法により測定して得られたMプロットの形状と、を比較する有機電界発光素子用材料の検査方法であって、
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA1とし、対応する前記基準の有機電界発光素子のMプロットにおける略円弧部の底面の直径をA2とすると、次式、(A1/A2)×100=95%〜105%、を満たし、かつ
前記検査対象の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB1とし、対応する基準の有機電界発光素子のMプロットにおける隣接する略円弧部の頂点間の距離をB2とすると、次式、(B1/B2)×100=95%〜105%、を満たす場合には、検査対象の有機電界発光素子用材料が高品質であると判定することを特徴とする有機電界発光素子用材料の検査方法。
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