JP4962613B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置および照明装置 - Google Patents
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Description
2.複数の発光層から複数の発光色を組み合わせる。
1.電圧(電流)によって、発光色がずれる
2.効率が理論限界に到達していない
3.中間層を設けることにより作製が煩雑となる
等の3点が上げられ、いずれも解決すべき問題として残されていた。
2.前記異なる発光ピークを有する発光層の全てがリン光性化合物を含有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(1) 陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも2種類以上有し、発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも1種は発光性化合物としてリン光性化合物を含有しており、かつ、中間層を構成する化合物の励起3重項エネルギーは該リン光性化合物の励起3重項エネルギーよりも大きいことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
(2) 前記異なる発光ピークを有する発光層の全てがリン光性化合物を含有することを特徴とする前記(1)に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(3) 前記発光層のうち、発光性化合物とホスト化合物から構成され、発光性化合物がリン光性化合物である発光層において、ホスト化合物の励起3重項エネルギーは該リン光性化合物の励起3重項エネルギーより大きいことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(4) 前記中間層の膜厚は、中間層を隔てて2つの発光層を構成する発光性化合物間でのフェルスター距離よりも大きいことを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(5) 少なくとも1種の前記発光層が同じ発光ピークを有する同種類の発光層を2層以上有することを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(6) 少なくとも2種の前記発光層が同種類の発光層を2層以上有することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(7) 異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも2種類有し、かつ、それぞれの発光層が、同じ発光ピークを有する同種類の発光層の2層以上からなるものであり、前記発光層および中間層が交互に積層されていることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(8) 異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも3種類有し、かつ、それぞれの発光層が、同じ発光ピークを有する同種類の発光層の2層以上からなるものであり、前記発光層および中間層が交互に積層されていることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(9) 発光層と陰極の間であって、かつ、発光層に隣接して正孔阻止層を有することを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(10) 発光層と陽極の間であって、かつ、発光層に隣接して電子阻止層を有することを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(11) 有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光が白色であることを特徴とする前記(1)〜(10)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(12) 前記(1)〜(11)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンスの発光層が下記一般式(A)〜(C)のいずれかで表される部分構造を持つ発光ドーパントを含有していることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子
(13) 前記(1)〜(12)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを特徴とする表示装置。
(14) 前記(1)〜(12)のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを特徴とする照明装置。
本発明に係わる有機EL素子の層構成に関し、図を用いて説明するが、これに限定するものでは無い。
有機ELのエネルギー移動は主にフェルスター型が支配的だが、フェルスター型はエネルギー移動距離が大きい。
本発明において、それぞれの隣接する発光層への発光ドーパント間のエネルギー移動はフェルスター型で進行することから、フェルスター距離が小さい組み合わせでそれぞれの発光層の並び順を決定することが出来る。
発光層中の主成分であるホスト化合物に対する発光ドーパントとの混合比は好ましくは質量で0.1質量%〜30質量%未満の範囲である。
本発明に用いられる発光ホスト化合物としては、構造的には特に制限はないが、代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体(トリアリールボラン誘導体)、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するもの、または、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることが出来る。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料を含み、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は、単層もしくは複数層を設けることができる。
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
本発明の有機EL素子に係る陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1000nm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。
一方、本発明に係る陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1000nm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
本発明の有機EL素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層(3層以上)/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
本発明の表示装置について説明する。
本発明の照明装置について説明する。
《有機EL素子1−1〜1−12の作製》
〈有機EL素子1−1の作製〉
陽極として、100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
有機EL素子1−1と同様にして表2に示す各発光層を、図2〜4に示す各発光層の構成、厚みとなるように蒸着・積層し、有機EL素子1−2〜1−12を作製した。
(外部量子効率)
作製した各有機EL素子1−2〜1−12について、それぞれ、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cm2の一定電流を印加した時の外部取り出し量子効率(%)を測定した。尚、測定には分光放射輝度計CS−1000(ミノルタ製)を用いた。
色度のずれはCIE色度図において、100cd/m2輝度時の色度座標と5000cd/m2輝度時の色度座標のずれを表す。
有機EL素子1−1〜1−12のα−NPDをHTM1:F4−TCNQ(3質量%)共蒸着膜に変更し、Alq3をBPhen:Cs=1:1共蒸着膜に変更し、LiFを蒸着しなかった以外、全く同様に有機EL素子2−1〜2−12を作製した。
実施例1で作製した有機EL素子1−6の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。図12は照明装置の概略図であり、(a)は平面概略図を、また、(b)は照明装置の概略断面図である。透明電極付きのガラス基板101上に設けられた有機EL素子102をガラスカバー104で覆い、ガラスカバーの接着には紫外線硬化型接着剤107を用いた。103は陰極である。なおガラスカバー104内には窒素ガスが充填され、捕水剤105が設けられている。
Claims (7)
- 陽極、および陰極の間に、異なる発光ピークを有する発光層を少なくとも2種類以上有し、該複数の発光層間に中間層が設けられている有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記発光層の少なくとも1層は発光性化合物として下記一般式(A)で表されるリン光性化合物を含有しており、かつ、前記中間層を構成する化合物の励起3重項エネルギーは該一般式(A)で表されるリン光性化合物の励起3重項エネルギーよりも大きく、かつ、該中間層を構成する化合物の少なくとも一種はカルバゾール誘導体またはトリアリールボロン誘導体であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記異なる発光ピークを有する発光層の全てがリン光性化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と陰極の間であって、かつ、発光層に隣接して正孔阻止層を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と陽極の間であって、かつ、発光層に隣接して電子阻止層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 有機エレクトロルミネッセンス素子からの発光が白色であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを特徴とする照明装置。
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