JP6670366B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
に挟んでなる発光素子、また、このような発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照
明装置に関する。
用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特
に、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視
野角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
ことにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がEL層の発光中心
で励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光する
といわれている。発光物質に有機化合物を用いた場合の励起状態の種類としては、一重項
励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態(S1)からの発光が蛍光、三
重項励起状態(T1)からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統
計的な生成比率は、S1:T1=1:3であると考えられている。
る構成とすることにより、蛍光発光だけでなく燐光発光をも利用した素子構造とすること
ができるため、素子特性の向上を図ることができる(例えば、特許文献1参照。)。
入層等が挙げられ、少なくとも発光層を有する構成となる。なお、これらの層には、それ
ぞれの機能に合わせた材料の開発が進められ、それらを適用することにより、素子特性の
向上が図られている(例えば、特許文献2参照。)。
とは、発光効率を高めることができるので非常に重要である。なお、発光層がホスト材料
とゲスト材料を含んで構成される場合には、ホスト材料の最高被占分子軌道(highe
st occupied molecular orbital)準位(以下、HOMO
準位とする)とゲスト材料のHOMO準位の大小関係が、発光層へのキャリア(ホール)
注入性に影響を与えると考えられる。これは、ホスト材料のHOMO準位がゲスト材料の
HOMO準位よりも著しく小さい場合には、発光層の陽極側の界面において、ゲスト材料
によってホールが選択的にトラップされ、発光層全体に広がりにくくなると考えられるか
らである。したがって、発光層に用いるホスト材料としては、同時に用いるゲスト材料と
のHOMO準位の差が小さく、かつ三重項励起エネルギーの準位(T1準位)の高い材料
を用いることが、好ましい。このようなホスト材料とゲスト材料とを組み合わせることに
より、発光層のキャリアバランスを良好にし、発光効率の高い発光素子を提供する。
MO準位もそれに合わせて高い材料を用いるのが好ましい。しかしながら、青など短波長
の燐光発光を呈するゲスト材料の場合には、HOMO準位が高いと、それにあわせてT1
準位も高くなるため、このような両者の条件を満たす好適な材料を用いることが、発光効
率の向上に有効であると考えられる。そこで、従来のホスト材料よりもHOMO準位が高
く、かつ、T1準位が高い場合であっても、幅広くゲスト材料である燐光性化合物を選択
することができるホスト材料について、量子化学計算によるシミュレーションを行い、燐
光を呈する発光素子の発光層に用いるのに最適なホスト材料の分子構造について検討を行
った。
ことができる。しかしながら、電子密度を上げるべくアミン構造などを導入すると、分子
内において共役が広がってしまうためT1準位が低下しやすい。そこで、分子内にさらに
5員環を導入し、電子密度を上げることによりHOMO準位を高くしつつ、T1準位を高
く保つこととした。
分子内に複数の5員環を導入して電子密度を上げることによりHOMO準位を高めるとと
もに、T1準位を高く保つべく、複数の5員環を含む下記一般式(G1)で示される物質
が好ましいことが分かった。
(式中、α1〜α3は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または
無置換のビフェニルジイル基のいずれかを表し、Ar1〜Ar3は、それぞれ独立に、置
換または無置換のフェニル基、置換または無置換のピリジル基、置換または無置換のピリ
ミジル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフルオレニル基、置換ま
たは無置換のトリフェニレニル基、置換または無置換のフェナントレニル基のいずれかを
表し、l、m、nは、それぞれ独立に0または1である。)
機化合物、およびゲスト材料である第2の有機化合物を含む構成であり、第1の有機化合
物のHOMO準位と、第2の有機化合物のHOMO準位の差は、0.3eV以下とするこ
とを特徴とする。
化合物と、ゲスト材料である第2の有機化合物と、を含む層を有することを特徴とする発
光素子である。なお、上記構成において、第1の有機化合物のHOMO準位と、第2の有
機化合物のHOMO準位の差は、0.3eV以下とすることを特徴とする。
り、特にHOMO準位が−5.8eV以上の材料が好ましい。
孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を含む構成とすることもできる。その際
、上記一般式(G1)で示される第1の有機化合物は、ドナー性を有する化合物であるた
め、正孔注入層や正孔輸送層に用いることもできる。
特に下記構造式(100)で示される有機化合物(10,15−ジヒドロ−5,10,1
5−トリフェニル−5H−ジインドロ[3,2−a:3’,2’−c]カルバゾール(略
称:P3Dic))を用いることができる。
子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置
とは、画像表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネ
クター、例えばFPC(Flexible printed circuit)、TCP
(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの
先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On
Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置
に含むものとする。
準位と、ゲスト材料のHOMO準位の差を0.3eV以下とすることができるため、発光
効率の高い発光素子を実現することができる。
の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細
を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内
容に限定して解釈されるものではない。
本実施の形態では、本発明の一態様である、燐光を呈する発光素子について説明する。
合物(ホスト材料)11と第2の有機化合物(ゲスト材料)12を含んでおり、第1の有
機化合物(ホスト材料)11のHOMO準位と、第2の有機化合物(ゲスト材料)12の
HOMO準位の差は、0.3eV以下である。
第1の有機化合物(ホスト材料)11の代わりにホスト材料14で示されるHOMO準位
を有するホスト材料が用いられる場合には、ホール輸送層13から注入されるホールの多
くは、ホスト材料14に注入されても、すぐにホール輸送層13との界面付近にある第2
の有機化合物(ゲスト材料)12の準位に入りやすいため、発光層10へのホールの注入
性や輸送性が低下してしまう。そのため、駆動電圧が上昇しやすいと考えられる。しかし
、発光層10におけるホスト材料として、ホスト材料14よりもHOMO準位が大きい(
所謂、第2の有機化合物(ゲスト材料)12とのHOMO準位の差が、小さく、好ましく
は0.3eV以下である)第1の有機化合物(ホスト材料)11を用いる場合には、第1
の有機化合物(ホスト材料)11の準位と、第2の有機化合物(ゲスト材料)12の準位
の両方の準位にホールが注入されやすいため、発光素子の発光層10へのホールの注入性
や輸送性を高めることができる。
料について、量子化学計算によるシミュレーションを行った結果、第1の有機化合物(ホ
スト材料)11の最適構造としては、複数の5員環を導入して電子密度を上げることによ
りHOMO準位を高めるとともに、窒素の導入により低下したT1準位を高めるべく、5
員環を含む下記一般式(G1)で示される物質が好ましいことが分かった。
(式中、α1〜α3は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または
無置換のビフェニルジイル基のいずれかを表し、Ar1〜Ar3は、それぞれ独立に、置
換または無置換のフェニル基、置換または無置換のピリジル基、置換または無置換のピリ
ミジル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフルオレニル基、置換ま
たは無置換のトリフェニレニル基、置換または無置換のフェナントレニル基のいずれかを
表し、l、m、nは、それぞれ独立に0または1である。)
示される第1の有機化合物(ホスト材料)と、第2の有機化合物(ゲスト材料)とを含ん
で形成され、さらに第1の有機化合物(ホスト材料)のHOMO準位と、第2の有機化合
物(ゲスト材料)のHOMO準位の差が0.3eV以下とすることを特徴とする。
02)間に、上記一般式(G1)で表される第1の有機化合物(ホスト材料)105と、
燐光性化合物である第2の有機化合物(ゲスト材料)106と、を含む発光層104が挟
まれた構造を有する。なお、発光層104は、一対の電極と接するEL層103に含まれ
る機能層の一部である。また、EL層103には、発光層104の他に、正孔(ホール)
注入層、正孔(ホール)輸送層、電子輸送層、電子注入層等を適宜選択して所望の位置に
形成することができる。
としては、以下に示す物質が挙げられる。
あり、特にHOMO準位が−5.8eV以上である材料が好ましい。
ジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジ
ナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)2(acac
))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチ
ルアセトナート(略称:Ir(bt)2(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾ[4
,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナ
ート(略称:Ir(btp)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−
ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(F
dpq)2(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピ
ラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)2(acac))、2,3,
7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(
II)(略称:PtOEP)、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4
−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビス[2−(6−tert−ブ
チル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κ2
O,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)])
、ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジ
ウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)2(dpm)])、(アセチルアセト
ナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(別名:ビ
ス[2−(6−メチル−4−ピリミジニル−κN3)フェニル−κC](2,4−ペンタ
ンジオナト−κ2O,O’)イリジウム(III))(略称:[Ir(mppm)2(a
cac)])などである。
ず、第1の有機化合物105のHOMO準位と、第2の有機化合物106のHOMO準位
の差が0.3eV以下となる組み合わせであればよい。
光層に含まれるホスト材料のHOMO準位と、ゲスト材料のHOMO準位の差を0.3e
V以下とすることができるため、発光層へのホールの注入性を高めることにより発光効率
の高い発光素子を実現することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子の構成およびその作製方法について
図3を用いて説明する。
01と第2の電極(陰極)202)間に発光層206を含むEL層203が挟まれており
、EL層203は、発光層206の他に、正孔(または、ホール)注入層204、正孔(
または、ホール)輸送層205、電子輸送層207、電子注入層208などを含んで形成
される。
)で表される第1の有機化合物209と、第2の有機化合物210と、を含んで形成され
る。さらに第1の有機化合物(ホスト材料)209のHOMO準位と、第2の有機化合物
(ゲスト材料)210のHOMO準位の差が0.3eV以下とすることを特徴とする。
へのホールの注入性を高めることができるので、発光素子の発光効率を高めることができ
る。
第2の有機化合物210の具体例は、実施の形態1で示したものと同じ物質を用いること
ができるため、説明は省略する。
(式中、α1〜α3は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または
無置換のビフェニルジイル基のいずれかを表し、Ar1〜Ar3は、それぞれ独立に、置
換または無置換のフェニル基、置換または無置換のピリジル基、置換または無置換のピリ
ミジル基、置換または無置換のナフチル基、置換または無置換のフルオレニル基、置換ま
たは無置換のトリフェニレニル基、置換または無置換のフェナントレニル基のいずれかを
表し、l、m、nは、それぞれ独立に0または1である。)
キャリア輸送性が良好な骨格である。特に、HOMO準位が大きく、ホール輸送性が良好
である。
、炭素数6までのアルキル基が好ましい。
バゾール骨格に結合しても、電子密度がジインドロカルバゾールからこれら置換基へ広が
りにくいため、T1準位を低下させることなく維持する上で好ましい構造である。
置換のピリジル基、置換または無置換のピリミジル基のいずれかである場合には、バイポ
ーラ性を有するため、好ましい。さらに、このとき、l、m、nが1であると、ジインド
ロカルバゾール骨格とAr1〜Ar3でHOMO軌道、LUMO軌道の重なりを小さく抑
えることができるため、T1を高く保つことができ、好ましい。
換のフェニレン基、置換または無置換のビフェニルジイル基のいずれかであり、Ar1〜
Ar3が、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のピリジ
ル基、置換または無置換のピリミジル基のいずれかであり、l、m、nは0または1であ
ると、T1を高く保つことができ、好ましい。これはα1〜α3が、六員環で構成されて
いると、それより大きな縮合環を用いるよりもT1が高く保てるためである。
のフェニレン基、置換または無置換のビフェニルジイル基のいずれかを表し、Ar1〜A
r3が、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル
基、置換または無置換のフルオレニル基、置換または無置換のトリフェニレニル基、置換
または無置換のフェナントレニル基のいずれかを表す場合、これらの基が炭化水素基であ
るため、HOMO準位を大きく保つことができ、好ましい。
導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジ
ウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素
を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zi
nc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金(A
u)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブ
デン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタ
ン(Ti)の他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(L
i)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびカルシウム(Ca)、ストロンチウム
(Sr)等のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(Mg
Ag、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およ
びこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第1の電極(陽
極)201および第2の電極(陰極)202は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空
蒸着法を含む)等により形成することができる。
えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称
:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフ
ェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,
4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、4
,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TD
ATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミ
ノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,
9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)
などの芳香族アミン化合物、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−
フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス
[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニル
カルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェ
ニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPC
N1)等が挙げられる。その他、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:
CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:
TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カ
ルバゾール(略称:CzPA)等のカルバゾール誘導体、等を用いることができる。ここ
に述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し
、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
ェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニ
ルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド]
(略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビ
ス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物を用いるこ
ともできる。
高い物質であるため、正孔注入層および正孔輸送層に用いることもできる。
酸化物や元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができ
る。具体的には、酸化モリブデンが特に好ましい。
、第2の有機化合物と、を含んで形成される。
Alq3、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:A
lmq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略
称:BeBq2)、BAlq、Zn(BOX)2、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル
)ベンゾチアゾラト]亜鉛(II)(略称:Zn(BTZ)2)などの金属錯体を用いる
ことができる。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル
)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−ter
t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:O
XD−7)、3−(4’−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4’’−
ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブ
チルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4
−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)
、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール
−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができ
る。また、ポリ(2,5−ピリジン−ジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘ
キシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:
PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2
,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合
物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移
動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外
の物質を電子輸送層207に用いてもよい。
層したものとしてもよい。
フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)
、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれ
らの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF3)のような希土類
金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層207を構成する物質を用
いることもできる。
複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子
が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物とし
ては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述
した電子輸送層207を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることが
できる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具
体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウ
ム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、ア
ルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸
化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用
いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用い
ることもできる。
7、電子注入層208は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、
塗布法等の方法で形成することができる。
極202のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、本実施の形態
における第1の電極201および第2の電極202のいずれか一方、または両方が透光性
を有する電極となる。
、第2の有機化合物と、を含んで発光層が形成され、さらに第1の有機化合物(ホスト材
料)のHOMO準位と、第2の有機化合物(ゲスト材料)のHOMO準位の差が0.3e
V以下であることから、発光効率の高い発光素子を実現することができる。
特徴を有する。従って、本実施の形態で示した構成を適用することで、パッシブマトリク
ス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置などを作製することができ、これら
は、いずれも本発明に含まれるものとする。
されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。また、T
FT基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでも
よいし、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよ
い。さらに、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば
、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
ることができるものとする。
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでEL層を複数有する構
造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。
1および第2の電極304)間に、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のE
L層302(2))を有するタンデム型発光素子である。
電極304は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極301および第2の電極
304は、実施の形態1と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1
のEL層302(1)、第2のEL層302(2))は、実施の形態1または実施の形態
2で示したEL層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い
。すなわち、第1のEL層302(1)と第2のEL層302(2)は、同じ構成であっ
ても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態1または実施の形態2と同様なも
のを適用することができる。
は、電荷発生層305が設けられている。電荷発生層305は、第1の電極301と第2
の電極304に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正
孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極301に第2の電極3
04よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層305から第1のEL層
302(1)に電子が注入され、第2のEL層302(2)に正孔が注入される。
る(具体的には、電荷発生層305に対する可視光の透過率が、40%以上)ことが好ま
しい。また、電荷発生層305は、第1の電極301や第2の電極304よりも低い導電
率であっても機能する。
加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が添加さ
れた構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA
、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニル
アミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができ
る。ここに述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の正孔移動度を有する物質であ
る。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いて
も構わない。
フルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。
また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族
に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ
、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化
レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安
定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq3、BeBq2、B
Alqなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることが
できる。また、この他、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などのオキサゾール系、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外に
も、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここ
に述べた物質は、主に10−6cm2/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお
、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わな
い。
たは元素周期表における第2族、第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用い
ることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(M
g)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウ
ム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有
機化合物を電子供与体として用いてもよい。
れた場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
すように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層(302(1)〜302(n))を積
層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光
素子のように、一対の電極間に複数のEL層を有する場合、EL層とEL層との間に電荷
発生層(305(1)〜305(n−1))を配置することで、電流密度を低く保ったま
ま高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現でき
る。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるの
で、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装
置を実現することができる。
望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第
1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光
素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合す
ると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から
得られた光と混合すると、白色発光を得ることができる。
発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色
である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
電極(第1の電極301および第2の電極304)間の距離を所望のものとすることによ
り、光の共振効果を利用した微小光共振器(マイクロキャビティー)構造を有する発光素
子としても良い。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を有する発光装置について説明する
。
また、発光装置としては、パッシブマトリクス型の発光装置、アクティブマトリクス型の
発光装置のいずれでもよいが、本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置に
ついて図5を用いて説明する。
A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は
、素子基板501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース線駆動回路)50
3と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)504a、504bと、を有する。画素部502
、駆動回路部503、及び駆動回路部504a、504bは、シール材505によって、
素子基板501と封止基板506との間に封止されている。
に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信
号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線507が設けられる
。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)508を設
ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプ
リント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には
、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含む
ものとする。
部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部503
と、画素部502が示されている。
わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、
種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実
施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必
要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
制御用TFT512の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の
電極(陽極)513とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極(陽極)5
13の端部を覆って絶縁物514が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル
樹脂を用いることにより形成する。
部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁
物514の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物514の上端部
に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁
物514として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用するこ
とができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、
の両者を使用することができる。
され、発光素子517が形成されている。なお、EL層515は、少なくとも実施の形態
1で説明した発光層を有している。また、EL層515には、発光層の他に正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。
る材料としては、実施の形態2に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示し
ないが、第2の電極(陰極)516は、外部入力端子であるFPC508に電気的に接続
されている。
502において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部5
02には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、
フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合
わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
、素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光
素子517が備えられた構造になっている。なお、空間518には、不活性気体(窒素や
アルゴン等)が充填される場合の他、シール材505で充填される構成も含むものとする
。
はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板506
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Rei
nforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製された発光装置を用
いて完成させた様々な電子機器の一例について、図6、図7を用いて説明する。
ジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデ
オカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、
携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙
げられる。これらの電子機器の具体例を図6に示す。
筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示
することが可能であり、発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここで
は、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
モコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キ
ー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示さ
れる映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作
機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(
送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
ーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む
。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される
。
れており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部
7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図
6(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307
、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ73
11(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化
学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動
、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えて
いる。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部73
04および表示部7305の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属
設備が適宜設けられた構成とすることができる。図6(C)に示す携帯型遊技機は、記録
媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の
携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図6(C)に示す
携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、ス
ピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光
装置を表示部7402に用いることにより作製される。
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は
、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表
示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場
合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好
ましい。
を有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、
表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モー
ドから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。
また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部96
31b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モード切
り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。なお、当
該タブレット型端末は、発光装置を表示部9631a、表示部9631bの一方又は両方
に用いることにより作製される。
れた操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部96
31aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領
域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部96
31aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9
631aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表
示画面として用いることができる。
部をタッチパネルの領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボー
ド表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれること
で表示部9631bにキーボードボタン表示することができる。
タッチ入力することもできる。
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。
33、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有
する。なお、図7(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635、
DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを
表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力
機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有すること
ができる。
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は
、筐体9630の一面または二面に設けると、効率的なバッテリー9635の充電を行う
構成とすることができるため好適である。なおバッテリー9635としては、リチウムイ
オン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
にブロック図を示し説明する。図7(C)には、太陽電池9633、バッテリー9635
、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3、表示
部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コ
ンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図7(B)に示す充放電制御回路96
34に対応する箇所となる。
。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDC
DCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に
太陽電池9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ
9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示
部9631での表示を行わない際には、スイッチSW1をオフにし、スイッチSW2をオ
ンにしてバッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によるバ
ッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線(非接触)で電力を送
受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構
成としてもよい。
に限定されないことは言うまでもない。
きる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能
である。
いることができる。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を含む発光装置を適用した照明装置
の一例について、図8を用いて説明する。
大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を
有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8002を形成することも
できる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザイ
ンの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる
。さらに、室内の壁面に大型の照明装置8003を備えても良い。
明装置8004とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いること
により、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
置は本発明の一態様に含まれるものとする。
いることができる。
果を示す。なお、本実施例における発光素子1は、発光素子2および発光素子3に対する
比較発光素子である。本実施例では、発光素子の発光層において、発光素子2および発光
素子3に用いているホスト材料(10,15−ジヒドロ−5,10,15−トリフェニル
−5H−ジインドロ[3,2−a:3’,2’−c]カルバゾール(略称:P3Dic)
)は、発光素子1に用いているホスト材料(9−フェニル−9H−3−(9−フェニル−
9H−カルバゾール−3−イル)カルバゾール(略称:PCCP))よりもHOMO準位
が大きい。すなわち、発光素子2および発光素子3において、ホスト材料(P3Dic(
略称))のHOMO準位と、ゲスト材料([Ir(mpptz−dmp)3](略称))
のHOMO準位の差は、0.3eV以下であるが、比較発光素子である発光素子1は、そ
れよりも大きい。本実施例で作製する発光素子について、図9を用いて説明する。なお、
本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズ(ITS
O)をスパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成し
た。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
−イル)ベンゼン(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT3
P−II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することによ
り、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は60nmとした。な
お、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法
である。
バゾール−3−イル)カルバゾール(略称:PCCP)を20nm蒸着することにより、
正孔輸送層1112を形成した。また、発光素子2および発光素子3の場合には、10,
15−ジヒドロ−5,10,15−トリフェニル−5H−ジインドロ[3,2−a:3’
,2’−c]カルバゾール(略称:P3Dic)を20nm蒸着することにより、正孔輸
送層1112を形成した。
9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、トリス{2−[5−(2−
メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾー
ル−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpp
tz−dmp)3])を、PCCP(略称):35DCzPPy(略称):[Ir(mp
ptz−dmp)3](略称)=1:0.3:0.06(質量比)となるように30nm
の膜厚で共蒸着して、第1の発光層1113aを形成した後、さらに35DCzPPy(
略称):[Ir(mpptz−dmp)3](略称)=1:0.06(質量比)となるよ
うに10nmの膜厚で共蒸着することにより第2の発光層1113bを形成し、積層構造
を有する発光層1113を形成した。
r(mpptz−dmp)3](略称)を、P3Dic(略称):35DCzPPy(略
称):[Ir(mpptz−dmp)3](略称)=1:0.3:0.06(質量比)と
なるように30nmの膜厚で共蒸着して、第1の発光層1113aを形成した後、さらに
35DCzPPy(略称):[Ir(mpptz−dmp)3](略称)=1:0.06
(質量比)となるように10nmの膜厚で共蒸着することにより第2の発光層1113b
を形成し、積層構造を有する発光層1113を形成した。
r(mpptz−dmp)3](略称)を、P3Dic(略称):35DCzPPy(略
称):[Ir(mpptz−dmp)3](略称)=0.3:1:0.06(質量比)と
なるように30nmの膜厚で共蒸着して、第1の発光層1113aを形成した後、さらに
35DCzPPy(略称):[Ir(mpptz−dmp)3](略称)=1:0.06
(質量比)となるように10nmの膜厚で共蒸着することにより第2の発光層1113b
を形成し、積層構造を有する発光層1113を形成した。
1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)を10nm蒸
着した後、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を15nm蒸着することにより、
積層構造を有する電子輸送層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上にフッ化
リチウムを1nm蒸着することにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103を形成し、発光素子1、発光素子2、および発光素子3
を得た。なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
に窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、
封止時に80℃にて1時間熱処理)。
作製した発光素子1、発光素子2、および発光素子3の動作特性について測定した。な
お、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
なお、図10において、縦軸は、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。また、発光
素子1、発光素子2、および発光素子3の輝度−色度特性を図11に示す。なお、図11
において、縦軸は、色度座標、横軸は、輝度(cd/m2)を示す。さらに、発光素子1
、発光素子2、および発光素子3の輝度−外部エネルギー効率特性を図12に示す。なお
、図12において、縦軸は、外部エネルギー効率(%)、横軸は、輝度(cd/m2)を
示す。
る発光素子1に比べて、低い駆動電圧を示すことがわかる。また、図12より、発光素子
2および発光素子3は、発光素子1よりも外部エネルギー効率が高いことがわかる。この
ことは、発光素子2および発光素子3の発光層に用いたP3Dic(略称)が、発光素子
1の発光層に用いたPCCPに比べて、HOMO準位が高く([Ir(mpptz−dm
p)3](略称)のHOMO準位と近く)、さらに、T1準位が高いことにより、駆動電
圧が低く、発光効率が向上するためであると考えられる。これは、発光層でのP3Dic
(略称)の含有量が多い発光素子2の方が、発光素子3よりも低駆動電圧、高効率なこと
からも言える。
度であることがわかる。したがって、本発明の一態様である発光素子2および発光素子3
は、発光素子1と同程度の色度を維持しつつ、発光素子1よりも特性を向上させることが
できたことがわかる。また各輝度で色変化が少なく、良好なキャリアバランスを示すこと
がわかる。
主な初期特性値を以下の表2に示す。
光スペクトルを、図13に示す。図13に示す通り、発光素子1、発光素子2、および発
光素子3の発光スペクトルは481nm付近と508nm付近にピークを有しており、い
ずれも発光層1113において[Ir(mpptz−dmp)3](略称)の発光に由来
していることが分かった。
を持つことがわかった。すなわち、可視域に発光ピークを有する燐光発光素子の発光層に
おいて、ホスト材料として用いることができる。
果を示す。なお、本実施例における発光素子4は、発光素子5に対する比較発光素子であ
る。また、本実施例における発光素子4および発光素子5の説明には、実施例1で発光素
子1、発光素子2、および発光素子3の説明に用いた図9を用いることとする。また、本
実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
まず、ガラス製の基板1100上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を
スパッタリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。な
お、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を
30分程度放冷した。
着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1
102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送
層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
−イル)ベンゼン(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデン(VI)とを、DBT3
P−II(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することによ
り、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は60nmとした。な
お、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法
である。
ルバゾール(略称:mCzFLP)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層1112
を形成した。
ル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、PCCP(略称)、トリス(
2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)3])を、4
,6mDBTP2Pm−II(略称):PCCP(略称):[Ir(ppy)3](略称
)=0.7:0.3:0.06(質量比)となるように20nmの膜厚で共蒸着して、第
1の発光層1113aを形成した後、さらに4,6mDBTP2Pm−II(略称):P
CCP(略称):[Ir(ppy)3](略称)=0.8:0.2:0.06(質量比)
となるように20nmの膜厚で共蒸着することにより第2の発光層1113bを形成し、
積層構造を有する発光層1113を形成した。
フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、10,15−ジヒドロ
−5,10,15−トリフェニル−5H−ジインドロ[3,2−a:3’,2’−c]カ
ルバゾール(略称:P3Dic)、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(II
I)(略称:[Ir(ppy)3])を、4,6mDBTP2Pm−II(略称):P3
Dic(略称):[Ir(ppy)3](略称)=0.7:0.3:0.06(質量比)
となるように20nmの膜厚で共蒸着して、第1の発光層1113aを形成した後、さら
に4,6mDBTP2Pm−II(略称):P3Dic(略称):[Ir(ppy)3]
(略称)=0.8:0.2:0.06(質量比)となるように20nmの膜厚で共蒸着す
ることにより第2の発光層1113bを形成し、積層構造を有する発光層1113を形成
した。
後、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、積層構
造を有する電子輸送層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上にフッ化リチウ
ムを1nm蒸着することにより、電子注入層1115を形成した。
、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子4及び発光素子5を得た。なお、上述
した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
グローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃
にて1時間熱処理)。
作製した発光素子4および発光素子5の動作特性について測定した。なお、測定は室温
(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
おいて、縦軸は、電流(mA)、横軸は、電圧(V)を示す。また、発光素子4および発
光素子5の輝度−色度特性を図15に示す。なお、図15において、縦軸は、色度座標、
横軸は、輝度(cd/m2)を示す。さらに、発光素子4および発光素子5の輝度−外部
エネルギー効率特性を図16に示す。なお、図16において、縦軸は、外部エネルギー効
率(%)、横軸は、輝度(cd/m2)を示す。
ルギー効率が高いことがわかる。このことは、発光素子5の発光層に用いたP3Dicが
、発光素子4の発光層に用いたPCCPに比べて、HOMO準位が大きくキャリア輸送性
が高いため、再結合領域が広がり、キャリアバランスが向上したためであると考えられる
。
かる。したがって、本発明の一態様である発光素子5は、発光素子4と同程度の色度を維
持しつつ、発光素子4よりも特性を向上させることができたことがわかった。
を以下の表4に示す。
、図17に示す。図17に示す通り、発光素子4および発光素子5の発光スペクトルは5
17nm付近と544nm付近にピークを有しており、いずれも発光層1113において
[Ir(ppy)3](略称)の発光に由来していることが分かった。また各輝度で色変
化が少なく、良好なキャリアバランスを示すことがわかった。
ェニル−5H−ジインドロ[3,2−a:3’,2’−c]カルバゾール(略称:P3D
ic(構造式(104))、10,15−ジヒドロ−5,10,15−トリビフェニル−
5H−ジインドロ[3,2−a:3’,2’−c]カルバゾール(略称:BP3Dic(
構造式(101)))、下記構造式で示される化合物(構造式(101)、構造式(10
2)、構造式(103)、構造式(105)、構造式(106)、構造式(107)、お
よび構造式(108))、さらに比較例として用いる10,15−ジヒドロ−5H−ジイ
ンドロ[3,2−a:3’,2’−c]カルバゾール(略称:Dic(構造式(R01)
))およびPCCP(略称)(構造式(R02))について、そのHOMO準位、LUM
O準位、およびT1準位について量子化学計算によるシミュレーションを行った。
て、6−311Gを全ての原子に適用した。さらに、計算精度向上のため、分極基底系と
して、水素原子にはp関数を、水素原子以外にはd関数を加えた。汎関数はB3PW91
を用いた。また、一重項構造のHOMO準位とLUMO準位の計算をそれぞれ行った。量
子化学計算プログラムとしては、Gaussian09を使用した。
がわかった。これは、同様にHOMO準位の高いDic(略称)(構造式(R01))の
ジインドロカルバゾール骨格に由来するものと考えられる。また、P3Dic(略称)は
、Dic(略称)の5,10,15位にフェニル基がそれぞれ置換された構造を有するが
、このジインドロカルバゾール骨格とこれら置換基とが5,10,15位でそれぞれ結合
することにより、これらの置換基への共役の広がりを抑制することができるため、Dic
(略称)同様に高いT1準位を維持できるものと考えられる。また、構造式103で示さ
れる化合物のように、P3Dic(略称)のフェニル基にアルキル基が結合された構造を
有する場合には、P3Dic(略称)と同等のT1準位を維持しつつ、P3Dic(略称
)よりもHOMO準位を大きくできることが示唆された。
15位にパラビフェニル基がそれぞれ結合された構造であり、P3Dic(略称)とほぼ
同等のHOMO準位と、P3Dic(略称)と同様に十分に高いT1準位を持つ。これに
対して、構造式108で示される化合物は、Dic(略称)の5,10,15位にメタビ
フェニル基がそれぞれ結合された構造であり、P3Dic(略称)とほぼ同等のHOMO
準位と、P3Dic(略称)と同様に高いT1準位をもつことがわかった。
ic(略称)と同程度に高いHOMO準位を維持しているが、P3Dic(略称)の方が
LUMO準位が大きく、T1準位が高いことがわかった。これは、P3Dic(略称)の
場合のように5,10,15位にフェニル基が置換された構造であれば、共役の広がりを
抑制することができたが、構造式101、構造式102、および構造式105で示される
化合物のように5,10,15位のいずれかにフェニル基よりも共役の大きい置換基が置
換された構造を有する場合には、共役の広がりによる影響を受けるため、LUMO準位が
小さく、T1準位が低下してしまうものと考えられる。LUMO準位が小さくなるため、
これら化合物を用いて作製される発光素子の駆動電圧を低くできることが示唆された。
ル基の代わりに複素環であるピリミジンが結合された構造を有する。なお、ピリミジンは
、電子欠乏性の骨格であるため、P3Dic(略称)よりもHOMO準位、LUMO準位
共に深くなるものと考えられる。しかし、ピリミジンは6員環であるため、共役が広がり
にくいため、T1準位はP3Dic(略称)と同等のものが得られることがわかった。従
って、構造式106、構造式107で示される化合物は、バイポーラ性と高いT1準位を
兼ね備えた化合物であることがわかった。また、比較的短波長の燐光材料のホスト材料と
して好適であることがわかった。
04))、およびPCCP(略称)(構造式(R02))について、CV測定により測定
したHOMO準位およびLUMO準位の実測値、薄膜での蛍光発光スペクトルのピーク波
長、燐光発光スペクトルのピーク波長、およびT1準位をそれぞれ表6に示す。
いことがわかった。また、高いT1準位をもち、可視域の発光材料のホストとして用いる
ことができることが分かった。
スペクトルを時間分解法により求めた。ここで示すT1準位はこの燐光ピーク値をエネル
ギー値に変換した値である。
11 第1の有機化合物(ホスト材料)
12 第2の有機化合物(ゲスト材料)
13 ホール輸送層
14 ホスト材料
101 陽極
102 陰極
103 EL層
104 発光層
105 第1の有機化合物(ホスト材料)
106 第2の有機化合物(ゲスト材料)
201 第1の電極(陽極)
202 第2の電極(陰極)
203 EL層
204 正孔注入層
205 正孔輸送層
206 発光層
207 電子輸送層
208 電子注入層
209 第1の有機化合物(ホスト材料)
210 第2の有機化合物(ゲスト材料)
301 第1の電極
302(1)〜302(n) EL層
304 第2の電極
305 電荷発生層
305(1)〜305(n−1) 電荷発生層
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部(ソース線駆動回路)
504a、504b 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
505 シール材
506 封止基板
507 配線
508 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 第1の電極(陽極)
514 絶縁物
515 EL層
516 第2の電極(陰極)
517 発光素子
518 空間
1100 基板
1101 第1の電極
1102 EL層
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1113a 第1の発光層
1113b 第2の発光層
1114 電子輸送層
1115 電子注入層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
8004 照明装置
9033 留め具
9034 表示モード切り替えスイッチ
9035 電源スイッチ
9036 省電力モード切り替えスイッチ
9038 操作スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネルの領域
9632b タッチパネルの領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 操作キー
9638 コンバータ
9639 ボタン
Claims (2)
- 一対の電極間に、下記式(G1)で示される第1の有機化合物と、青色発光を呈する燐光性化合物である第2の有機化合物と、を含む層を有し、
前記第1の有機化合物のHOMO準位と、前記第2の有機化合物のHOMO準位の差は、0.3eV以下である発光装置
(ただし、前記第1の有機化合物が化合物OC−20であり、前記第2の有機化合物が化合物C−9である組み合わせ、
前記第1の有機化合物が化合物10であり、前記第2の有機化合物がFIracacである組み合わせ、
及び前記第1の有機化合物が化合物10であり、前記第2の有機化合物がIr(ppy)3である組み合わせ、を除く)。
(式中、α1〜α3は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または無置換のビフェニルジイル基のいずれかを表し、Ar1〜Ar3は、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のピリジル基、置換または無置換のフルオレニル基のいずれかを表し、l、m、nは、それぞれ独立に0または1である。) - 請求項1において、
前記第2の有機化合物は、有機金属錯体である発光装置。
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