JP5593621B2 - 有機電界発光素子および表示装置 - Google Patents
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Description
1.有機電界発光素子の全体構成
2.基板の構成
3.陽極の構成
4.陰極の構成
5.有機層の全体構成
6.有機層の材質
7.有機層の膜厚構成
8.表示装置の構成
9.適用例
図1は、本発明の有機電界発光素子の一構成例を示す断面図である。この図に示す有機電界発光素子11は、基板12上に設けられた陽極13、この陽極13上に重ねて設けられた有機層14、この有機層14上に設けられた陰極15を備えている。
まず、有機電界発光素子11が設けられる基板12は、ガラスのような透明基板や、シリコン基板、さらにはフィルム状のフレキシブル基板等の中から適宜選択して用いられることとする。また、この有機電界発光素子11を用いて構成される表示装置の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、基板12として、画素毎にTFTを設けてなるTFT基板が用いられる。この場合、この表示装置は、上面発光方式の有機電界発光素子11をTFTを用いて駆動する構造となる。
そして、この基板12上に下部電極として設けられる陽極13は、効率良く正孔を注入するために電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいもの、例えばクロム(Cr)、金(Au)、酸化スズ(SnO2)とアンチモン(Sb)との合金、酸化亜鉛(ZnO)とアルミニウム(Al)との合金、銀(Ag)合金、さらにはこれらの金属や合金の酸化物等を、単独または混在させた状態で用いることができる。
一方、陰極15は、仕事関数が小さい材料を用いて有機層14と接する層が構成されており、かつ光透過性が良好な構成で有ればよい。このような構成として、例えば、陰極15は、陽極13側から順に第1層15a、第2層15bを積層した構造となっている。
そして、上述した陽極13および陰極15の間に挟持される有機層14は、少なくとも発光層14cを有する層である。この有機層14は、陽極13側から順に、正孔供給層(ここでは正孔注入層14aおよび正孔輸送層14b)、発光層14c、電子輸送層14dを積層してなる。正孔注入層14aおよび正孔輸送層14bを積層してなる正孔供給層は、陽極13から発光層14cへ正孔を供給するための層である。また電子輸送層14dは、陰極13から発光層14cへ電子を供給するための層である。
先ず、有機層14を構成する各層の材料構成を、本発明に特徴的である発光層14c、電子輸送層14dの順に説明し、さらに正孔注入層14aおよび正孔輸送層14bの材料構成を説明する。
本発明の特徴的な構成の一つとして、発光層14cが、母骨格が環員数3〜7の多環式芳香族炭化水素化合物をホスト材料として含有していることが挙げられる。ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格としては、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、またはコロネンから選択される。
発光層14cを構成する発光性ゲスト材料としては、低分子蛍光色素、蛍光性の高分子、低分子りん光色素、りん光性の高分子、さらには金属錯体等の、蛍光発光性ゲスト材料またはリン光発光性ゲスト材料が用いられる。
本発明の特徴的な構成の2つ目として、発光層14cと陰極15との間に設けた電子輸送層14dが、含窒素複素環誘導体を含む層として設けられていることが挙げられる。含窒素複素環誘導体を含む電子輸送層14dは、電子を発光層14cに輸送するためのものである。電子輸送層14dの材料としては、例えば、キノリン、フェナントロリン、ピラジン、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ベンゾイミダゾ−ルまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。具体的には、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(略称Alq3 )、ベンゾイミダゾール誘導体、アクリジン、スチルベン、1,10−フェナントロリンまたはこれらの誘導体や金属錯体が挙げられる。
正孔供給層を構成する正孔注入層14aおよび正孔輸送層14bは、一般的な正孔注入・正孔輸送材料を用いて構成される。またより好ましい材料としては、下記一般式(3)に示すアザトリフェニレン誘導体、下記一般式(4)に示すアミン誘導体、下記一般式(5)に示すジアミン誘導体、または下記一般式(6)に示すトリアリールアミン多量体である。これらの化合物を用いて正孔注入層14aおよび正孔輸送層14bを構成することにより、上述した電子輸送層14dの電子供給に対して、正孔注入層14aおよび正孔輸送層14bから発光層14cへの正孔供給を最適化できる。
次に、上述した材料で構成された各層を積層してなる有機層14の膜厚構成を説明する。
次に、上述した構成の有機電界発光素子11を基板12上に配列形成してなるアクティブマトリックス方式の表示装置の例について、図2の回路構成図について説明する。
以上説明した本発明に係る表示装置は、図4〜図8に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
上述した実施の形態において、図1を用いて説明した構成の有機電界発光素子11を形成した。ここでは、陽極13から注入された正孔と陰極15から注入された電子が発光層14c内で再結合する再に生じた発光光を、陰極15側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子11を形成した。また発光光が、陽極13と陰極15との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子11を形成した。尚、下記表12には、実施例1〜12および比較例1〜6の層構成を合わせて示すが、各実施例および比較例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子11の製造手順を説明する。
上述のように作製した実施例1〜12および比較例1〜6の有機電界発光素子について、10mAcm-2の電流密度における電流効率(cd/A)および駆動電圧(V)を測定した。また、50℃で50mAcm-2の定電流駆動時の初期輝度を1とした相対輝度が0.8に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表12に合わせて示した。
上述した実施の形態において、図1を用いて説明した構成の有機電界発光素子11を形成した。ここでは、先の実施例1〜12と同様に、陽極13から注入された正孔と陰極15から注入された電子が発光層14c内で再結合する再に生じた発光光を、陰極15側から取り出す上面発光方式の有機電界発光素子11を形成した。また発光光が、陽極13と陰極15との間で共振して取り出される共振器構造として有機電界発光素子11を形成した。尚、下記表13には、各実施例13〜20の各層の膜厚を合わせて示すが、各実施例で共通している構成については、その記載を省略している。以下に有機電界発光素子11の製造手順を説明する。
上述のように作製した実施例13〜20の有機電界発光素子11について、10mAcm-2の電流密度における電流効率(cd/A)を測定した。また、50℃で50mAcm-2の定電流駆動時の初期輝度を1とした相対輝度が0.8に低下する時間を発光寿命として測定した。この結果を上記表13に合わせて示した。また図9には、有機層14の総膜厚[da]に対する発光層14cの膜厚[d1]の値[d1]/[da]と、電流効率および発光寿命との関係をグラフにして示した。
Claims (15)
- 陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚[da]200nm以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数3〜7の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚[d1]よりも薄い膜厚[d2]を有する正孔供給層と
を有する有機電界発光素子。 - 前記有機層の総膜厚[da]に対する前記発光層の膜厚[d1]が、0.90>[d1]/[da]>0.30の関係を満たすように構成されている
請求項1に記載の有機電界発光素子。 - 前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物の母骨格が、アントラセン、ピレン、ベンゾピレン、クリセン、ナフタセン、ベンゾナフタセン、ジベンゾナフタセン、ペリレン、コロネンから選択される
請求項1または2に記載の有機電界発光素子。 - 前記ホスト材料を構成する多環式芳香族炭化水素化合物は、下記一般式(1)で示されるアントラセン誘導体である
請求項1乃至3のうちの1項に記載の有機電界発光素子。
ただし、一般式(1)中において、R1〜R6はそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、置換基を有しても良い炭素数20以下のカルボニル基、置換基を有しても良い炭素数20以下のカルボニルエステル基、置換基を有しても良い炭素数20以下のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数20以下のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数20以下のアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有しても良い炭素数30以下のシリル基,置換基を有しても良い炭素数30以下のアリール基、置換基を有しても良い炭素数30以下の複素環基、または置換基を有しても良い炭素数30以下のアミノ基を示す。 - 前記ホスト材料として含有する前記発光層の膜厚[d1]は、70nm以上である
請求項1乃至4のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記正孔供給層の膜厚[d2]は60nm以下である
請求項1乃至5のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、当該ホスト材料を含む層とを積層させてなる
請求項1乃至6のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層は、前記陽極側から順に、前記ホスト材料としてのナフタセン誘導体と共に発光性ゲスト材料とを含む層と、前記ホスト材料としてアントラセン誘導体を含む層とを積層させてなる
請求項1乃至7のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層で発生させた光を前記陽極と前記陰極との間で共振させて当該陽極および当該陰極の一方から取り出す
請求項1乃至8のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層と前記陰極との間に含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項1乃至9のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層と前記陰極との間にベンゾイミダゾール誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項1乃至10のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記含窒素複素環誘導体は下記一般式(2)で示されるベンゾイミダゾール誘導体である
請求項10または11に記載の有機電界発光素子。
ただし一般式(2)中において、
A1,A2は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数60以下のアリール基、置換基を有しても良い複素環基、置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルキル基、または置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルコキシ基を示すと共に、A1,A2が連結基を介して結合していても良く、
Bは、置換基を有しても良い炭素数60以下のアリーレン基、置換基を有しても良いピリジニレン基、置換基を有しても良いキノリニレン基、または置換基を有しても良いフルオレニレン基を示し、
Arは、置換基を有しても良い炭素数6〜60のアリール基、置換基を有しても良い炭素数3〜60の複素環基、置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。 - 前記発光層と前記陰極との間にフェナントロリン誘導体からなる含窒素複素環誘導体を含む層を設けた
請求項1乃至10のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 前記発光層はリン光発光性の発光性ゲスト材料を含有する
請求項1乃至13のうちの1項に記載の有機電界発光素子。 - 陽極と、
陰極と、
前記陽極と陰極との間に挟持された総膜厚[da]200nm以上の有機層と、
前記有機層を構成するもので、母骨格が環員数3〜7の多環式芳香族炭化水素化合物からなるホスト材料を含有する発光層と、
前記有機層を構成するもので、前記陽極と前記発光層との間に配置されると共に当該発光層の膜厚[d1]よりも薄い膜厚[d2]を有する正孔供給層と、
前記陽極と陰極との間に有機層を挟持してなる有機電界発光素子が配列形成される基板と
を有する表示装置。
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