JPWO2006132012A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置Info
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Abstract
Description
Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence(EL’00、浜松)において、ドーパントとしてL2Ir(acac)、例えば、(ppy)2Ir(acac)を、またMoon−Jae Youn.0g、Tetsuo Tsutsui等はやはりThe 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence(EL’00、浜松)において、ドーパントとしてトリス(2−(p−トリル)ピリジン)イリジウム(Ir(ptpy)3)、トリス(ベンゾ[h]キノリン)イリジウム(Ir(bzq)3)等を用いた検討を行っている(尚、これらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。)。
2.前記ゲスト化合物が、下記一般式(A)で表され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.前記ゲスト化合物が、下記一般式(B)で表される化合物であ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。
4.前記ゲスト化合物が、下記一般式(C)で表される化合物であ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。
5.前記ホスト化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であ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。
6.前記ホスト化合物が、下記一般式(3)で表される化合物であ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。
7.前記一般式(A)で表されるゲスト化合物のA1で形成される芳香族炭化水素環がベンゼン環であることを特徴とする前記2〜4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。
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
12 駆動トランジスタ
13 コンデンサ
A 表示部
B 制御部
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
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/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/陰極バッファー層/陰極
《陽極》
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。更に膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
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〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。尚、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。
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。
阻止層は、上記のごと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号公報の各公報、及び「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。
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及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。
本発明の有機EL素子の発光層には、上記のホスト化合物と発光ドーパント(リン光発光性化合物ともいう)が含有されることが好ましく、本発明においては、ホスト化合物として前述した本発明に係る化合物を用いることが好ましい。これにより、より一層発光効率を高くすることができる。またホスト化合物として、上記の本発明に係る化合物以外の化合物を含有してもよい。
本発明に係るゲスト化合物(発光ドーパントともいう)は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、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。リン光量子収率は好ましくは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、本発明に係るゲスト化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。
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。
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。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
本発明の有機EL素子は、基体上に形成されているのが好ましい。
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/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような1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3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。または一色の発光色、例えば、白色発光をカラーフィルターを用いてBGRにし、フルカラー化することも可能である。更に有機ELの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機EL発光のλmaxは480nm以下であることが好ましい。
《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分間行なった。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、一方モリブデン製抵抗加熱ボートにα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてCBPを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン(BCP)を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにD−1を100mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。
有機EL素子1−1の作製において、発光層のホスト化合物として用いているCBPを表1に示す化合物に置き換えてホスト化合物とし、発光層の発光ドーパントとして用いているD−1を表1に示す化合物に置き換えて発光ドーパントとした以外は、有機EL素子1−1と同じ方法で1−2〜1−20を作製した。上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
以下のようにして作製した有機EL素子1−1〜1−20の評価を行い、その結果を表1に示す。
作製した有機EL素子について、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cm2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、測定には同様に分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。表1の外部取り出し量子効率の測定結果は、有機EL素子1−1の測定値を100とした時の相対値で表した。
2.5mA/cm2の一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度(初期輝度)の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間(τ0.5)として寿命の指標とした。尚、測定には分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。表1の寿命の測定結果は、有機EL素子1−1を100とした時の相対値で表した。
実施例1の透明電極基板の電極を20mm×20mmにパターニングし、その上に実施例1と同様に正孔注入/輸送層としてα−NPDを50nmの厚さで製膜し、更にH−1の入った前記加熱ボートとD−1の入ったボート及びIr−9の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、ホスト化合物である化合物H−1と発光ドーパントであるD−1及びIr−9の蒸着速度が100:5:0.6になるように調節し、膜厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
《フルカラー表示装置の作製》
(青色発光素子の作製)
実施例1の有機EL素子1−3を青色発光素子として用いた。
実施例1の有機EL素子1−3において、ホスト化合物をCBP、ドーパントをIr−1に変更した以外は同様にして、緑色発光素子を作製し、これを緑色発光素子として用いた。
実施例1の有機EL素子1−3において、ホスト化合物をCBP、ドーパントをIr−1に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。
《照明装置の作製》
実施例3で作製した青色発光、緑色発光及び赤色発光の有機EL素子の各々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5は照明装置の概略図で、図6は照明装置の断面図である。有機EL素子101をガラスカバー102で覆った。
Claims (13)
- 陽極と陰極により挟まれた少なくとも発光層を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層が、少なくとも一つの下記一般式(AA)で表される部分構造を含むゲスト化合物及び、少なくとも一つの下記一般式(1)で表されるホスト化合物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。
〔式中、Aは、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Bは、5員の含窒素芳香族複素環または5員の含窒素複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Mは、IrまたはPtを表す。〕
〔式中、Ra1は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、R1、R2、R5は、各々水素原子または置換基を表し、n1、n2、n5は、各々0〜4の整数を表す。〕 - 前記ゲスト化合物が、下記一般式(A)で表されることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、Raは水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Rb、Rcは、各々水素原子または置換基を表し、A1は、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Mは、IrまたはPtを表す。〕 - 前記ゲスト化合物が、下記一般式(B)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、Raは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Rb、Rc、Rb1、Rc1は、各々水素原子または置換基を表し、A1は、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Mは、IrまたはPtを表す。〕 - 前記ゲスト化合物が、下記一般式(C)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、Raは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基または複素環基を表し、Rb、Rcは、各々水素原子または置換基を表し、A1は、芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表し、Mは、IrまたはPtを表す。〕 - 前記ホスト化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、R1〜R5は、各々置換基を表し、n1〜n5は、0〜4の整数を表す。〕 - 前記ホスト化合物が、下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、R1〜R4、R6、R7は、各々置換基を表し、n1〜n4は0〜4を表し、n6、n7は、0〜3の整数を表し、RA、RBは、各々置換基を表す。〕 - 前記一般式(A)で表されるゲスト化合物のA1で形成される芳香族炭化水素環がベンゼン環であることを特徴とする請求の範囲第2項〜第4項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記一般式(A)で表されるゲスト化合物が、トリス体を形成していることを特徴とする請求の範囲第2項〜第4項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 青色に発光することを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 白色に発光することを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求の範囲第1項〜第10項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
- 請求の範囲第1項〜第10項のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
- 請求の範囲第12項に記載の照明装置と、表示手段として液晶素子を備えたことを特徴とする表示装置。
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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A521 | Request for written amendment filed |
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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