JP5638629B2 - 有機発光素子及びこれを用いた光源装置並びに有機発光層材料及び有機発光層形成用塗布液並びに当該素子の製造方法 - Google Patents
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Description
以下の説明は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
本図は、上部電極102側から光を取り出すトップエミッション型の有機発光素子である。本図においては、基板100の表面に下部電極101(第一の電極)、第一のバンク104、第二のバンク105、有機層103、上部電極102(第二の電極)、樹脂層106、封止基板107及び光取出し層108が上記の順で配置されている。
第一の有機発光素子202および第二の有機発光素子203は、第二のバンク105で分割されている。第一の有機発光素子202および第二の有機発光素子203から光が取り出される方向には、拡散板201が配置されている。上記(B)の構成を用いる場合、図5においては、第一の有機発光素子202が赤色ドーパント5および緑色ドーパント6を含む有機発光素子となり、第二の有機発光素子203が青色ドーパント7を含む有機発光素子となる。上記(C)の構成を用いる場合、図5においては、第一の有機発光素子202および第二の有機発光素子203が、赤色ドーパント5を含む有機発光素子、緑色ドーパント6を含む有機発光素子、青色ドーパントを7含む有機発光素子のいずれかとなる。各有機発光素子の配置は、図5に示すようなストライプ状のほかに千鳥格子状でもかまわない。
本図に示す有機発光素子は、上部電極102と、下部電極101と、有機層103と、を有する。上部電極102および下部電極101は、第一の電極および第二の電極のいずれかに相当する。図2の下側から基板100、下部電極101、有機層103、上部電極102の順に配置されている。図2の有機発光素子は、下部電極101側から発光層103の発光を取り出すボトムエミッション型である。下部電極101は陽極となる透明電極、上部電極102は陰極となる反射電極である。
(E)第一のドーパントの機能性基がカルボキシル基、電荷輸送材料の機能性基がヒドロキシ基
(F)第一のドーパントの機能性基がアミド基、電荷輸送材料の機能性基がアシル基
(G)第一のドーパントの機能性基がアシル基、電荷輸送材料の機能性基がアミド基
(H)第一のドーパントの機能性基がアミノ基、電荷輸送材料の機能性基がヒドロキシ基
ホスト4としては、カルバゾール誘導体、フルオレン誘導体、アリールシラン誘導体などを用いることが好ましい。また、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアミドなどのバインダポリマーも合わせて用いることができる。バインダポリマーを用いることにより、ホスト4の粘度をコントロールして印刷法による製膜を容易にすることができる。また、これにより、発光層11の膜強度を増加させ、発光層11が扱いやすくすることができる。上記のバインダポリマーを一種類用いてもよいし、複数種類用いてもよい。
ドーパントとしては、蛍光性化合物及びリン光性化合物を用いることができる。ドーパントとしては、赤色ドーパント5、緑色ドーパント6、青色ドーパント7などが挙げられる。発光層11には、単一の発光色を有するドーパントが少なくとも一種類含まれていればよく、発光色が異なる複数種類のドーパントが含まれていてもよい。
塗液は、ホスト4およびドーパントを適切な溶媒に溶解させたものである。ここで用いる溶媒は、例えばトルエンなどの芳香族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、アルコール類、フッ素系溶媒など各材料が溶解するものであればよい。また、各材料の溶解度や、乾燥速度の調整のために前述の溶媒を複数混合した混合溶媒でもかまわない。
正孔注入層1は、発光効率や寿命を改善する目的で使用される。また、特に必須ではないが、陽極の凹凸を緩和する目的で使用される。正孔注入層1を単層もしくは複数層設けてもよい。正孔注入層1としては、PEDOT(ポリ(3、4−エチレンジオキシチオフェン))−PSS(ポリスチレンスルホネート)等の導電性高分子が好ましい。その他にも、ポリピロール系やトリフェニルアミン系のポリマ材料を用いることができる。また、低分子材料系(重量平均分子量10000以下)と組み合わせてよく用いられるフタロシアニン類化合物やスターバーストアミン系化合物も適用可能である。
正孔輸送層2は陽極から注入された正孔を発光層11に輸送するために使用される。正孔輸送層2としては、フルオレン、カルバゾール、アリールアミンなどの単独あるいは共重合体が用いられる。共重合体としては、チオフェン系、ピロール系を骨格に有する材料でも用いることができる。また、側鎖にフルオレン、カルバゾール、アリールアミン、チオフェン、ピロールなどの骨格を有するポリマも用いることができる。また、ポリマに限ることはなく、スターバーストアミン系化合物やアリールアミン系化合物、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、チオフェン誘導体なども用いることができる。また、上記の材料を含むポリマを用いてもよい。また、これらの材料に限られるものではなく、これらの材料を2種以上併用しても差し支えない。
電子輸送層8は、発光層11に電子を供給する層である。広い意味では、電子注入層9及び正孔阻止層も電子輸送層8に含まれる。電子輸送層8を単層もしくは複数層設けてもよい。この電子輸送層8の材料としては、例えば、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−4−(フェニルフェノラト)アルミニウム(以下、BAlq)、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(以下、Alq3)、Tris(2、4、6−trimethyl−3−(pyridin−3−yl)phenyl)borane(以下、3TPYMB)、1、4−Bis(triphenylsilyl)benzene(以下、UGH2)、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フラーレン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン誘導体などを用いることができる。
電子注入層9は、陰極から電子輸送層8への電子注入効率を向上させる。具体的には、弗化リチウム、弗化マグネシウム、弗化カルシウム、弗化ストロンチウム、弗化バリウム、酸化マグネシウム又は酸化アルミニウムを用いることが望ましい。もちろん、これらの材料に限られるわけではなく、また、これらの材料を2種以上併用しても差し支えない。また、電荷輸送材料を金属或いは有機物でn型ドープした材料を用いてもよい。
基板100としては、ガラス基板、金属基板、SiO2、SiNx、Al2O3等の無機材料を形成したプラスチック基板等が挙げられる。プラスチック基板や金属基板に適切な透水性低下保護膜を施してもよい。金属基板材料としては、ステンレス、42アロイなどの合金が挙げられる。プラスチック基板材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリイミド等が挙げられる。
陽極材料としては、高い仕事関数を有する材料であれば用いることができる。具体的には、ITO、IZOなどの導電性酸化物や、薄いAgなどの仕事関数の大きい金属が挙げられる。ITO、IZOなどの透明電極とAgなどの反射電極の積層体でもよい。また、Mo、Crや透明電極と光拡散層との組み合わせなども用いることができる。電極のパターン形成は、一般的にはガラス等の基板上にフォトリソグラフィなどを用いて行うことができる。
陰極材料は、発光層3に電子を注入するための電極である。具体的には、LiFとAlとの積層体やMgAg合金などが好適に用いられる。ITO、IZOなどの透明電極とMgAg、Liなどの電子注入性電極の積層体を用いてもよい。MgAgやAg薄膜単独でもよい。また、これらの材料に限定されるものではなく、例えばLiFの代わりとして、Cs化合物、Ba化合物、Ca化合物などを用いることができる。
Claims (19)
- 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び前記第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(4)のいずれかである有機発光素子。
(1)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、炭素数4以上のアルキル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、共にヒドロキシ基またはカルボキシル基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、水素結合を形成できる置換基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はパーフルオロフェニル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はフェニル基である。 - 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、水素結合を形成できる置換基であり、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(5)のいずれかである有機発光素子。
(1)前記第一のドーパントの機能性基はヒドロキシ基、前記電荷輸送性材料の機能性基はカルボキシル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基はカルボキシル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はヒドロキシ基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基はアミド基、前記電荷輸送性材料の機能性基はアシル基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はアシル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はアミド基である。
(5)前記第一のドーパントの機能性基はアミノ基、前記電荷輸送性材料の機能性基はヒドロキシ基である。 - 請求項1または2において、
前記第二のドーパントには機能性基が付与され、
前記第二のドーパントの機能性基により、前記第二のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に偏在する有機発光素子。 - 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第二のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントには機能性基が付与され、
前記第二のドーパントの機能性基により、前記第二のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントの機能性基は、フルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキル基(ただし、炭素数は10以上である。)、パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基(−Si−O−Si−)のうちのいずれかであり、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(4)のいずれかである有機発光素子。
(1)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、炭素数4以上のアルキル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、共にヒドロキシ基またはカルボキシル基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、水素結合を形成できる置換基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はパーフルオロフェニル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はフェニル基である。 - 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第二のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントには機能性基が付与され、
前記第二のドーパントの機能性基により、前記第二のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントの機能性基は、フルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキル基(ただし、炭素数は10以上である。)、パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基(−Si−O−Si−)のうちのいずれかであり、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、水素結合を形成できる置換基であり、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(5)のいずれかである有機発光素子。
(1)前記第一のドーパントの機能性基はヒドロキシ基、前記電荷輸送性材料の機能性基はカルボキシル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基はカルボキシル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はヒドロキシ基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基はアミド基、前記電荷輸送性材料の機能性基はアシル基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はアシル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はアミド基である。
(5)前記第一のドーパントの機能性基はアミノ基、前記電荷輸送性材料の機能性基はヒドロキシ基である。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記発光層は第三のドーパントを含み、
前記第三のドーパントは、前記第一のドーパント及び第二のドーパントに対して、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なる有機発光素子。 - 請求項1〜6のいずれかにおいて、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置は、前記発光層の中央より前記電荷輸送層側に存在し、
前記発光層の膜厚方向において、前記第一のドーパントの濃度がピークとなる位置から前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に向かって、前記第一のドーパントの濃度は単調減少する有機発光素子。 - 請求項1〜7のいずれかにおいて、
前記発光層はバインダポリマーを含み、
前記バインダポリマーは、ポリカーボネート,ポリスチレン,アクリル樹脂およびポリアミドのいずれか一つ以上から選ばれる有機発光素子。 - 請求項1〜8のいずれかにおいて、
さらに、前記第一の電極と前記第二の電極との電極の間に配置された有機層を含み、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、前記発光層、電子輸送層及び電子注入層をこの順に積層したものであり、
前記有機層の側面にバンクが設けられ、
前記バンクの前記発光層が存在する側の表面には撥水層が設けられている有機発光素子。 - 請求項6において、
前記第一のドーパントの発光色と前記第二のドーパントの発光色とは異なり、
前記第三のドーパントの発光色は、前記第一のドーパントの発光色および前記第二のドーパントの発光色とは異なり、
前記第三のドーパントには機能性基が付与され、
前記第三のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第三のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在する有機発光素子。 - 請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記発光層は単層である有機発光素子。 - 請求項1〜11のいずれかの有機発光素子に用いられる有機発光層形成用塗布液であって、
前記有機発光層形成用塗布液は前記ホスト,前記第一のドーパントおよび溶媒を含む有機発光層形成用塗布液。 - 請求項1〜11のいずれかの有機発光素子に用いられる有機発光層材料であって、
前記有機発光層材料は前記ホストおよび前記第一のドーパントを含む有機発光層材料。 - 請求項1〜11のいずれかの有機発光素子を備える光源装置。
- 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子の製造方法であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第一のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(4)のいずれかであり、
前記発光層は塗布で作製される有機発光素子の製造方法。
(1)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、炭素数4以上のアルキル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、共にヒドロキシ基またはカルボキシル基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、互いに水素結合を形成できる置換基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はパーフルオロフェニル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はフェニル基である。 - 請求項15において、
前記第二のドーパントには機能性基が付与され、
前記第二のドーパントの機能性基により、前記第二のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に偏在する有機発光素子の製造方法。 - 請求項15または16において、
前記ホスト,前記第一のドーパント,前記第二のドーパントおよび溶媒を含む塗液における固形成分に対する前記第二のドーパントの濃度は5モル%以上である有機発光素子の製造方法。 - 請求項17において、
前記第二のドーパントは、青色ドーパントまたは緑色ドーパントである有機発光素子の製造方法。 - 第一の電極と、
第二の電極と、
前記第一の電極と前記第二の電極との間に配置された発光層と、
前記発光層と前記第一の電極との間に配置された電荷輸送層と、を有する有機発光素子の製造方法であって、
前記電荷輸送層は前記発光層に接し、
前記発光層はホスト、第一のドーパント及び第二のドーパントを含み、
前記第二のドーパントは赤色ドーパントであり、
前記第一のドーパント及び第二のドーパントは、フォトルミネッセンススペクトルにおいて最大強度を示す波長が異なり、
前記電荷輸送層は電荷輸送性材料を含み、
前記第一のドーパントには機能性基が付与され、
前記電荷輸送性材料には機能性基が付与され、
前記第一のドーパントの機能性基および前記電荷輸送性材料の機能性基により、前記第一のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在する側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントには機能性基が付与され、
前記第二のドーパントの機能性基により、前記第二のドーパントは前記発光層における前記電荷輸送層が存在しない側の表面に偏在し、
前記第二のドーパントの機能性基は、フルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、アルキル基(ただし、炭素数は10以上である。)、パーフルオロポリエーテル基及びシロキシ基(−Si−O−Si−)のうちのいずれかであり、
前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、下記(1)〜(4)のいずれかであり、
前記発光層は塗布で作製される有機発光素子の製造方法。
(1)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、炭素数4以上のアルキル基である。
(2)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、共にヒドロキシ基またはカルボキシル基である。
(3)前記第一のドーパントの機能性基及び前記電荷輸送性材料の機能性基は、水素結合を形成できる置換基である。
(4)前記第一のドーパントの機能性基はパーフルオロフェニル基、前記電荷輸送性材料の機能性基はフェニル基である。
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