JP6319096B2 - 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の製造方法、表示装置および照明装置 - Google Patents
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Description
さらに、リン光発光を利用する有機EL素子は、以前の蛍光発光を利用する有機EL素子に比べ原理的に約4倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。例えば、イリジウム錯体系等重金属錯体を中心に多くの化合物について合成検討がなされている(例えば、非特許文献3参照)。
そこで近年、発光層に隣接する形で、発光層の陽極側に位置する正孔輸送層と発光層の陰極側に位置する電子輸送層とを備えた多層積層型の素子が良く知られている(例えば、特許文献2参照)。また、発光層にはホスト化合物とドーパントとしてのリン光発光性化合物とを用いた混合層が多く用いられている。
一方、特許文献4には、少なくとも一方が縮環した五員環である、五員環と五員環が連結した部分構造を有する配位子が配位したイリジウム錯体が開示されているが、赤色発光の有機EL素子の開示があるのみであった。
1.陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該有機層の少なくとも1層が下記一般式(1)で表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有す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。
併せて、該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた表示装置および照明装置を提供することができる。
本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持されたものである。そして、該有機層の少なくとも1層が下記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有する。
《一般式(1)〜(4)で表されるリン光発光性有機金属錯体》
本発明の有機EL素子に、有機EL素子材料として含有される有機金属錯体化合物(リン光発光性有機金属錯体)について説明する。
本発明に用いる有機金属錯体化合物は緑色から青色の発光色を有する。本発明において、緑色の発光色を有する有機金属錯体化合物とは、560nm以下の発光波長を有する有機金属錯体化合物をいい、青色の発光色を有する有機金属錯体化合物とは、480nm以下の発光波長を有する有機金属錯体化合物をいう。本発明に用いる有機金属錯体化合物としては、480nm以下の発光波長を有することが好ましい。
有機層の少なくとも1層が緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有することで、緑色から青色の発光色を有する有機EL素子とすることができる。
発光波長は、例えば、特開2009−59767号公報に記載の方法で測定することができる。具体的には、測定する化合物(リン光発光性ドーパントでも、ホスト化合物でも同様に測定可能である。)を、よく脱酸素されたエタノール/メタノール=4/1(vol/vol)の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後液体窒素温度77°Kで励起光を照射し、励起光照射後100msでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、100ms後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。
また、リン光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離しピーク波長を読みとることもできる。なお、スムージング処理としては、Savitzky&Golayの平滑化法等を適用することができる。
《一般式(1)で表される化合物》
一般式(1)において、環Cm1で表される5員または6員の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
複数のR2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基または非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していても良い。
一般式(1)において、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。すなわち、B2とB3がそれぞれR1またはR2を有する場合、B2とB3が有するR1同士、R2同士、あるいは、R1とR2とが互いに結合して環を形成していても良い。ただし、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(1)において、R2はアリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(1)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(1)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(5)において、C1〜C4は各々独立にCR1またはNを表す。C1〜C4はCR1であることが好ましい。
一般式(5)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(5)において、複数のR2は各々独立に一般式(1)のR2と同義であり、さらに置換基を有していても良い。
一般式(5)において、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。すなわち、B2とB3がそれぞれR1またはR2を有する場合、B2とB3が有するR1同士、R2同士、あるいは、R1とR2とが互いに結合して環を形成していても良い。ただし、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(5)において、R2はアリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(5)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(5)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(2)において、環Cm2で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環としては、一般式(1)の環Cm1で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環と同義である。
一般式(2)において環Cm2は、好ましくは6員の芳香族炭化水素環または6員の芳香族複素環であり、さらにベンゼン環またはピリジン環であることが好ましく、より好ましくはベンゼン環である。
一般式(2)において、A1、A3、A4、A5、B1は好ましくはCであり、B5は好ましくはNである。B2は好ましくはCR1、N、NR2であり、より好ましくはNまたはNR2である。A2は、NR2、O、Sのいずれかであることが好ましい。B3、B4はCR1またはNであることが好ましい。
一般式(2)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。
一般式(2)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(2)において、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。ただし、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(2)において、R2はアリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(2)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(2)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(6)において、A1、A3、A4、A5、B1は好ましくはCであり、B5は好ましくはNである。B2は好ましくはCR1、N、NR2であり、より好ましくはNまたはNR2である。A2は、NR2、O、Sのいずれかであることが好ましい。B3、B4はCR1またはNであることが好ましい。
一般式(6)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。
一般式(6)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(6)において、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。ただし、B2とB3が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(6)において、R2はアリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(6)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(6)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(3)において、環Cm3で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環としては、一般式(1)の環Cm1で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環と同義である。
一般式(3)において環Cm3は、好ましくは6員の芳香族炭化水素環または6員の芳香族複素環であり、さらにベンゼン環またはピリジン環であることが好ましく、より好ましくはベンゼン環である。
一般式(3)において、A1、A5、B2、B3は好ましくはCであり、B1、B5は好ましくはNである。
A2は好ましくはNR2、O、Sであり、A3、A4は好ましくはCR1である。B4は好ましくはCR1またはNである。
一般式(3)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。一般式(3)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(3)において、A2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。すなわち、A2とA3が有するR1またはR2と、A3とA4が有するR1またはR2と、のいずれか一方、あるいは両方の組において、R1またはR2が互いに結合して環を形成していても良い。ただしA2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(3)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(3)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(7)において、A1、A5、B2、B3は好ましくはCであり、B1、B5は好ましくはNである。
A2は好ましくはNR2、O、Sであり、A3、A4は好ましくはCR1である。B4は好ましくはCR1またはNである。
一般式(7)において、C9〜C12は各々独立にCR1またはNを表す。C9〜C12はCR1であることが好ましい。
一般式(7)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。一般式(3)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(7)において、A2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。すなわち、A2とA3が有するR1またはR2と、A3とA4が有するR1またはR2と、のいずれか一方、あるいは両方の組において、R1またはR2が互いに結合して環を形成していても良い。ただしA2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(7)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(7)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(4)において、環Cm4で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環としては、一般式(1)の環Cm1で表される5員または6員の芳香族炭化水素環、または、5員または6員の芳香族複素環と同義である。
一般式(4)において環Cm4は、好ましくは6員の芳香族炭化水素環または6員の芳香族複素環であり、さらにベンゼン環またはピリジン環であることが好ましく、より好ましくはベンゼン環である。
一般式(4)において、A1、A5、B3、B4は好ましくはCである。A2は好ましくはNR2、O、Sであり、A3、A4は好ましくはCR1である。B2は、好ましくはCR1またはNである。
一般式(4)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。一般式(4)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(4)において、A2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。ただしA2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(4)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(4)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
一般式(8)において、A1、A5、B3、B4は好ましくはCである。A2は好ましくはNR2、O、Sであり、A3、A4は好ましくはCR1である。B2は、好ましくはCR1またはNである。
一般式(8)において、C13〜C16は各々独立にCR1またはNを表す。C13〜C16はCR1であることが好ましい。
一般式(8)において、複数のR1は各々独立に一般式(1)のR1と同義であり、さらに置換基を有していても良い。一般式(8)において、R1は水素原子、アリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。
一般式(8)において、A2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成していても良い。ただしA2とA3が有するR1またはR2、および、A3とA4が有するR1またはR2は互いに結合して環を形成しない方が好ましい。
一般式(8)において、Lは芳香族環を有する2座配位子を表す。Lで表される芳香族環を有する2座の配位子の具体例としては、一般式(1)〜(4)で表される化合物のうちMと2座で配位した部分構造(すなわち、一般式(1)〜(4)のカッコの中の構造)、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピコリン酸等が挙げられる。好ましくは、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾールである。
一般式(8)において、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表す。Mがイリジウムの場合は、m+nは3であり、mは2または3であることが好ましく、より好ましくはmが3であることである。Mが白金の場合は、m+nは2であり、mは2であることが好ましい。
以下に、一般式(1)〜(4)で表されるリン光発光性有機金属錯体の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下に、一般式(1)〜(4)で表される化合物の合成例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
≪例示化合物2−47の合成≫
例示化合物2−47は以下のスキームに従って合成できる。
窒素気流下、フラスコに6.03g(27.7mmol)の中間体1をいれ、THF140mLに溶解させた。この溶液を−78℃に冷却し、そこへn−ブチルリチウムのヘキサン溶液20mL(1.6M、33.2mmol)を滴下した。30分間撹拌した後、さらに塩化亜鉛のエーテル溶液33mL(1.0M、33.2mmol)を滴下し、室温まで昇温した。2時間室温で撹拌した後、反応溶液にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム1.0g(0.83mmol)と3−ブロモーN−フェニルインドール6.20g(22.7mmol)を加え、8時間加熱環流を行った。反応液を室温まで放冷した後、水と炭酸カリウム、エチレンジアミン四酢酸を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体2を3.1g(収率30%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトル、マススペクトルで確認した。
窒素気流下、フラスコに、1.0g(2.65mmol)の中間体2、塩化イリジウム420mg(1.19mmol)、エトキシエタノール12ml、水2mlを入れ、100℃で4時間加熱撹拌した。析出した結晶をろ取し、ろ取した結晶をメタノール洗浄して、中間体3を0.85g得た。
窒素気流下、フラスコに0.60g(0.304mmol)の中間体3、0.23g(0.62mmol)の中間体2、トリフルオロ酢酸銀168mg(0.76mmol)、酢酸フェニル30mLを入れ、150℃で9時間加熱撹拌した。反応液を室温まで放冷した後、減圧下で濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、例示化合物2−47を154mg(収率38%)得た。例示化合物2−47の構造はマススペクトル及び1H−NMRで確認した。なお、後述する有機EL素子の作製にはこの化合物をさらに昇華精製したものを用いた。
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。本発明の有機EL素子において、陽極と陰極との間に挟持される各種有機層の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(i)陽極/発光層ユニット/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(v)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/陰極
なお、阻止層としては正孔阻止層の他に、電子阻止層を用いることもできる。
本発明の有機EL素子における発光層としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置あるいは照明装置であることが好ましい。すなわち、有機EL素子は白色に発光することが好ましい。
本発明の有機EL素子を構成する各層について以下説明する。
発光層は、電極または電子輸送層および正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加することを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、好ましくは2nm〜5μmの範囲に調整され、さらに好ましくは2nm〜200nmの範囲に調整され、特に好ましくは5nm〜100nmの範囲に調整される。
発光ドーパントについて説明する。発光ドーパントとしては、リン光ドーパント、蛍光ドーパントを用いることができる。
リン光ドーパントについて説明する。
リン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
例えば、国際公開第00/70655号、特開2002−280178号公報、特開2001−181616号公報、特開2002−280179号公報、特開2001−181617号公報、特開2002−280180号公報、特開2001−247859号公報、特開2002−299060号公報、特開2001−313178号公報、特開2002−302671号公報、特開2001−345183号公報、特開2002−324679号公報、国際公開第02/15645号、特開2002−332291号公報、特開2002−50484号公報、特開2002−332292号公報、特開2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、特開2002−338588号公報、特開2002−170684号公報、特開2002−352960号公報、国際公開第01/93642号、特開2002−50483号公報、特開2002−100476号公報、特開2002−173674号公報、特開2002−359082号公報、特開2002−175884号公報、特開2002−363552号公報、特開2002−184582号公報、特開2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、特開2002−226495号公報、特開2002−234894号公報、特開2002−235076号公報、特開2002−241751号公報、特開2001−319779号公報、特開2001−319780号公報、特開2002−62824号公報、特開2002−100474号公報、特開2002−203679号公報、特開2002−343572号公報、特開2002−203678号公報等である。
蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
また発光ドーパントは、複数種の化合物を併用して用いてもよく、構造の異なるリン光ドーパント同士の組み合わせや、リン光ドーパントと蛍光ドーパントを組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いることができる発光ホストとしては、特に制限はなく、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができる。
従来公知の化合物としては、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1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。
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。
さらに、本発明の有機EL素子の発光層の発光ホストとして特に好ましいものは、例えば、特開2012−164731号公報に記載の一般式(B)の化合物である1〜56の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
注入層とは、必要に応じて、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123頁〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、および「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
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正孔阻止材料からなり、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。
また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層(最短波層)が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましい。そしてこのような場合、該最短波層とこの最短波層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
本発明に用いることができる正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは3nm〜100nmであり、さらに好ましくは5nm〜30nmである。
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、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。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、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、ピラゾリン誘導体およびピラゾロン誘導体、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、オキサゾール誘導体、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、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物およびスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の一種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
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。
電子輸送層は陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、電子輸送層の構成材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択し併用することも可能である。
さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引性基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も電子輸送材料として用いることができる。
これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも電子輸送材料として用いることができる。また、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5000nm程度、好ましくは5nm〜200nmである。この電子輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。
また、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のn型ドーパントをドープして用いてもよい。
一方、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、電気伝導性化合物およ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、電子注入性およ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。
なお、発光した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。
また、陰極に上記金属を1nm〜20nmの膜厚で作製した後に、後述する陽極の説明で挙げる導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物およ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。
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。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。
本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う)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、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、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。
有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層(陽極バッファー層)/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層(陰極バッファー層)/陰極からなる素子の作製方法について説明する。
次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
薄膜の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいう)等により成膜して形成することができる。しかしながら、本発明においてはウェットプロセスで有機EL素子を作製することが好ましい。ウェットプロセスで作製することで、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の効果を奏することができる。
また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
また、順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
本発明の有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10μm〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング(株)製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機EL素子を具備したものである。本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、印刷法である。
表示装置に具備される有機EL素子の構成は、必要に応じて上記の有機EL素子の構成例の中から選択される。
また、有機EL素子の製造方法は、上記の本発明の有機EL素子の製造の一態様に示したとおりである。
多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることによりフルカラーの表示が可能となる。
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
表示部Aは基板上に、複数の走査線5およびデータ線6を含む配線部と複数の画素3等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
図2においては、画素3の発光した光が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
画素3は走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
図3において、制御部Bからデータ線6を介してスイッチングトランジスター11のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線5を介してスイッチングトランジスター11のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスター11の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサー13と駆動トランジスター12のゲートに伝達される。
即ち、有機EL素子10の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子10に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスター11と駆動トランジスター12を設けて、複数の画素3それぞれの有機EL素子10の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機EL素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は、本発明の有機EL素子を具備したものである。本発明の有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
また、本発明の有機EL素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
本発明の有機EL素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
本発明の有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成することができる。
図5は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機EL素子101を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行った。)。
図6は、照明装置の断面図を示し、図6において、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー102内には窒素ガス108が充填され、捕水剤109が設けられている。
また、以下に説明する実施例で用いられる化合物の構造を以下に示す。なお、その他の化合物については、本件明細書中に記載のものである。
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(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。
さらにHT−2の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で、前記正孔注入層上に蒸着し30nmの正孔輸送層を設けた。
さらにOC−11とcDP−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.010nm/秒で、前記正孔輸送層上に共蒸着し40nmの発光層を設けた。
さらにET−7の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で、前記正孔阻止層上に蒸着し30nmの電子輸送層を設けた。
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化リチウム0.5nmを蒸着し、さらにアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子1−1を作製した。
有機EL素子1−1の作製において、ドーパント化合物とホスト化合物を表1に記載の化合物に変えた以外は同様にして有機EL素子1−2〜1−16を作製した。
得られた有機EL素子1−1〜1−16を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して硬化させて封止し、図5および図6に示すような照明装置を作製して評価した。
(1)外部取り出し量子効率(単に、効率ともいう)
有機EL素子を室温(約23〜25℃)、2.5mA/cm2の定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度(L)[cd/m2]を測定することにより、外部取り出し量子効率(η)を算出した。
ここで、発光輝度の測定はCS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いて行い、外部取り出し量子効率は有機EL素子1−1を100とする相対値で表した。
なお、値が大きいほうが比較に対して効率に優れていることを示す。
下記に示す測定法に従って、半減寿命の評価を行った。各有機EL素子を初期輝度1000cd/m2を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の1/2(500cd/m2)になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。なお、半減寿命は有機EL素子1−1を100とする相対値で表した。
なお、値が大きいほうが比較に対して半減寿命に優れていることを示す。
有機EL素子を室温(約23℃〜25℃)、2.5mA/cm2の定電流条件下で駆動したときの電圧を各々測定し、測定結果を下記に示すように、有機EL素子1−1を100として各々相対値で示した。
電圧=(各素子の駆動電圧/有機EL素子1−1の駆動電圧)×100
なお、値が小さいほうが比較に対して駆動電圧が低いことを示す。
UV−LED(5W/cm2)光源とサンプルの距離を10mmとし、サンプルに対し光を20分照射したときの輝度残存率を測定した。
有機EL素子1−1を100とする相対値で表した。
輝度残存率=20分後輝度/初期輝度
なお、値が大きいほうが比較に対して励起子耐久性(励起子安定性)に優れていることを示す。
有機EL素子を室温(約23℃〜25℃)、2.5mA/cm2の定電流条件下で発光させたときの発光波長(nm)を各々測定した。測定にはCS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に、陽極として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。
さらに、ホスト化合物としてOC−30とドーパント化合物としてcDP−3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.006nm/秒で前記第2正孔輸送層上に共蒸着して膜厚40nmの発光層を設けた。
さらにET−8の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層上に蒸着して膜厚30nmの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
引き続き、フッ化リチウムを蒸着して膜厚0.5nmの陰極バッファー層を形成し、さらにアルミニウムを蒸着して膜厚110nmの陰極を形成し、有機EL素子2−1を作製した。
有機EL素子2−1の作製において、発光層におけるホスト化合物およびドーパント化合物を表2に記載の化合物に変更した。それ以外は同様にして、有機EL素子2−2〜2−18を各々作製した。
得られた有機EL素子を評価するに際しては、実施例1の有機EL素子1−1〜1−16と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
このようにして作製した各サンプルに対し、実施例1と同様に、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率および発光波長について評価を行った。評価結果を表2に示す。なお、表2における外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率の測定結果は、有機EL素子2−1の測定値を100とする相対値で表した。
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(AvanStrate株式会社製、NA−45)にパターニングを行った。その後、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て、UVオゾン洗浄を5分間行った。
この発光層上に、電子輸送材料としてのET−11の1−ブタノール溶液を用い、スピンコート法により薄膜を形成し、膜厚20nmの電子輸送層を設けた。
この基板を、真空蒸着装置に取付け、真空槽を4×10−4Paまで減圧した。次いで、フッ化リチウムを蒸着して膜厚1.0nmの電子注入層を形成し、アルミニウムを蒸着して膜厚110nmの陰極を形成し、有機EL素子3−1を作製した。
有機EL素子3−1の作製において、発光層におけるホスト化合物およびドーパント化合物を表3に記載の化合物に変更した。それ以外は同様にして、有機EL素子3−2〜3−14を各々作製した。
得られた有機EL素子を評価するに際しては、実施例1の有機EL素子1−1〜1−16と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
このようにして作製した各サンプルに対し、実施例1と同様に、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率および発光波長について評価を行った。評価結果を表3に示す。なお、表3における外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率の測定結果は、有機EL素子3−1の測定値を100とする相対値で表した。
有機EL素子3−1の作製において、発光層におけるホスト化合物およびドーパント化合物を表4に記載の化合物に変更した。それ以外は同様にして、有機EL素子4−1〜4−11を各々作製した。
得られた有機EL素子を評価するに際しては、実施例1の有機EL素子1−1〜1−16と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
このようにして作製した各サンプルに対し、実施例1と同様に、外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率および発光波長について評価を行った。評価結果を表4に示す。なお、表4における外部取り出し量子効率、半減寿命、駆動電圧、輝度残存率の測定結果は、有機EL素子4−1の測定値を100とする相対値で表した。
さらにHT−36の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で、前記正孔注入層上に蒸着し20nmの正孔輸送層を設けた。
さらにOC−30と例示化合物2−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.012nm/秒で、前記正孔輸送層上に共蒸着し60nmの第1発光層を設けた。
さらにET−11の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で、前記第2発光層上に蒸着し25nmの電子輸送層を設けた。
引き続き、陰極バッファー層としてフッ化カリウム0.5nmを蒸着し、さらにアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子はそれぞれ電極に電圧を印加することにより白色の発光を示し、照明装置として使用できることが分かった。なお、例示の他の化合物に置き換えても同様に白色の発光が得られることが分かった。
図7は、有機ELフルカラー表示装置の概略構成図を示す。
ガラス基板201上に、陽極としてITO透明電極202を100nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)に100μmのピッチでパターニングを行った後(図7(a)参照)、このガラス基板201上であってITO透明電極202の間に非感光性ポリイミドの隔壁203(幅20μm、厚さ2.0μm)をフォトリソグラフィーで形成した(図7(b)参照)。
次に、各発光層205B,205G,205Rを覆うように電子輸送材料を蒸着して膜厚20nmの電子輸送層(図示略)を設け、さらにフッ化リチウムを蒸着して膜厚0.6nmの陰極バッファー層(図示略)を設け、Alを蒸着して膜厚130nmの陰極206を設けて有機EL素子を作製した(図7(e)参照)。
作製した有機EL素子はそれぞれ電極に電圧を印加することにより青色、緑色、赤色の発光を示し、フルカラー表示装置として利用できることがわかった。
HT−44 20質量部
シクロヘキシルベンゼン 50質量部
イソプロピルビフェニル 50質量部
OC−29 0.7質量部
例示化合物2−2 0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン 50質量部
イソプロピルビフェニル 50質量部
OC−3 0.7質量部
D−1 0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン 50質量部
イソプロピルビフェニル 50質量部
OC−3 0.7質量部
D−10 0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン 50質量部
イソプロピルビフェニル 50質量部
3 画素
5 走査線
6 データ線
7 電源ライン
10 有機EL素子
11 スイッチングトランジスター
12 駆動トランジスター
13 コンデンサー
101 有機EL素子
102 ガラスカバー
105 陰極
106 有機EL層
107 透明電極付きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤
201 ガラス基板
202 ITO透明電極
203 隔壁
204 正孔注入層
205B、205G、205R 発光層
206 陰極
A 表示部
B 制御部
Claims (8)
- 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機層の少なくとも1層が下記一般式(1)で表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有す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。
- 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機層の少なくとも1層が下記一般式(2)で表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有す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。
- 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機層の少なくとも1層が下記一般式(3)で表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有す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。
- 陽極と陰極の間に少なくとも発光層を含む有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機層の少なくとも1層が下記一般式(4)で表される構造を有する緑色から青色の発光色を有するリン光発光性有機金属錯体を含有す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。
- 前記発光層が前記リン光発光性有機金属錯体を含有することを特徴とする請求項1から請求項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。
- 請求項1から請求項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をウェットプロセスで作製す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の製造方法。
- 請求項1から請求項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を具備することを特徴とする表示装置。
- 請求項1から請求項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を具備することを特徴とする照明装置。
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