TW201410843A - 有機電激發光元件及顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種有機電激發光元件，在陽極41與陰極42之間具備有將發不同顏色光之複數層發光層加以積層而成的有機層積層構造體43，在發光層與發光層之間，具有至少1層含有下述式(1)表示之化合物的中間層(其中，Ar1、Ar2、Ar3中之至少1個為下述式(2)表示之基)。□

Description

有機電激發光元件及顯示裝置
本發明係關於一種利用有機電激發光(EL；Electro Luminescence)現象進行發光之有機電激發光元件、及具備有該有機電激發光元件之顯示裝置。
發白光之有機電激發光元件係被使用於照明或具備有濾色器之全彩顯示裝置等。使用發白光之有機電激發光元件的顯示裝置，相較於各別製作紅色有機電激發光元件、綠色有機電激發光元件及藍色有機電激發光元件而得之顯示裝置，由於製造容易，故積極地進行開發。
作為製造發白光之有機電激發光元件的方法，具有如下方式：將具有不同發光顏色之複數層發光層加以積層，藉由複合各發光層之發光來得到白光。於本方式中，藉由在發光層與發光層之間形成中間層，來阻擋電子或電洞，防止發光偏向1層發光層，而可均衡地使各發光層發光。
例如，於專利文獻1揭示一種自陽極側積層有紅色發光層、綠色發光層、藍色發光層，且在綠色發光層與藍色發光層間形成有由α-NPD構成之中間層的有機電激發光元件。藉由形成上述中間層，均衡地使各發光層發光。
然而，由於α-NPD為電洞傳輸材料，故當將其使用於中間層之情形 時，雖然可阻擋電子得到高效率之發光，但由於阻擋性過強，在位於中間層陰極側之發光層與中間層的界面容易累積電子，使得位於中間層陰極側之發光層易發生劣化，而會有引起有機電激發光元件短壽命化等的問題。
且，由於會強力地阻擋電子，故若不使中間層之膜厚薄至3nm等的話，則無法將電子分配到位於中間層陽極側之發光層。因此，極難控制膜厚，在量產上會造成問題。
又，由於各發光層之發光均衡對於中間層之膜厚變化很敏感，故中間層之膜厚邊限變得非常地小，必須以數埃(Å)程度來控制膜厚，而亦會有缺乏量產性之問題。
另一方面，當將電子傳輸性材料使用於中間層之情形時，由於缺乏電洞傳輸能力，故會擔心中間層陰極側之發光層的發光不足，使發光效率降低。為了要得到均衡之白色發光，而必須以數埃之程度來控制中間層下，缺乏量產性。當為了緩和電荷阻擋性，而將能隙小之材料使用於中間層時，無法封閉鄰接之發光層中的激子能量，而會導致發光效率下降。
專利文獻1：特開2005-100921號公報
本發明之課題為提供一種高效率且長壽命之有機電激發光元件。
本發明人等發現對於積層有2層以上之發光層的有機電激發光元件，藉由使用特定之芳香族胺衍生物作為形成在發光層間的中間層，可均衡地將電荷供給至中間層之陰極側與陽極側兩側，且即使將中間層厚膜化，亦不會使驅動電壓變高，而完成本發明。
本發明提供以下之有機電激發光元件等。
1.一種有機電激發光元件，在陽極與陰極之間具備有將發不同顏色光之複數層發光層加以積層而含有的有機層積層構造體，在發光層與發光層之間，具有至少1層含有下述式(1)表示之化合物的中間層。
(式(1)中，Ar1~Ar3各自為經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基，Ar1與Ar2、Ar1與Ar3、及Ar2與Ar3其中任一組可鍵結而形成含有式(1)中之氮原子的經取代或未經取代之含氮雜環。
惟，Ar1~Ar3中之至少1個為下述式(2)表示之雜環基。)
(式(2)中，X為氧原子或硫原子，Y1~Y8為碳原子，Y1~Y8中之1個為與下述L1鍵結的碳原子，其他7個則各自為與下述R鍵結的碳原子，或形成含有相鄰碳原子的經取代或未經取代之環。
L1為鍵結於式(1)中之氮原子的連結基團，為單鍵、或者經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基。
R為氫原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之成環碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的三烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數18~30的三芳矽基、經取代或未經取代 之碳數8~15的烷基芳矽基(其中，芳基部分之成環碳數為6~14)、經取代或未經取代之成環碳數6~16的芳香族烴基、經取代之胺基、具有經取代之胺基的基、鹵素原子、或者氰基。)
2.如第1項之有機電激發光元件，其中，該複數層發光層之中，至少1層的發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
3.如第2項之有機電激發光元件，其中，該蒽衍生物為下述式(3)表示之化合物。
(式(3)中，B1及B2各自為經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳香族烴基，R11~R18各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。)
4.如第2項之有機電激發光元件，其中，該含有蒽衍生物作為主體材料之發光層以外的其他發光層中的至少1層發光層，至少含有游離電位未達5.6eV之化合物A作為主體材料。
5.如第4項之有機電激發光元件，其中，該化合物A之主骨架為環 員數4~7的多環式芳香族烴化合物。
6.如第5項之有機電激發光元件，其中，該多環式芳香族烴化合物之主骨架為芘、苯并芘、、稠四苯、苯并稠四苯、二苯并稠四苯、苝或蔻。
7.如第4項之有機電激發光元件，其中，該化合物A為下述式(4)表示之化合物。
(式(4)中，R21~R28各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。)
8.如第4項之有機電激發光元件，其中，該含有化合物A之發光層含有苝衍生物、二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)衍生物、吡咯亞甲基(pyrromethene)錯合物、哌喃衍生物或苯乙烯基衍生物作為摻雜材料。
9.如第4項之有機電激發光元件，其在陽極與陰極之間，從陽極側依序積層有第1發光層、中間層、第2發光層及第3發光層，該第1發光層至少含有該化合物A作為主體材料，該第2發光層及第3發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
10.如第2項之有機電激發光元件，其中，該含有蒽衍生物作為主體 材料之發光層以外的其他發光層中的至少1層發光層，至少含有發磷光材料作為主體材料。
11.如第10項之有機電激發光元件，其中，該發磷光材料為咔唑衍生物或喹啉錯合物衍生物。
12.如第10項之有機電激發光元件，其在陽極與陰極之間，從陽極側起積層有第1發光層、中間層、及第2發光層，該第1發光層至少含有發磷光材料作為主體材料，該第2發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
13.如第1項之有機電激發光元件，其中，有機層積層構造體中與該陽極接觸之部分係由電洞供給層構成，有機層積層構造體中與陰極接觸之部分則由電子供給層構成。
14.如第1項之有機電激發光元件，其藉由將複數層發光層發出之光加以複合，來發出白光。
15.一種顯示裝置，其具備有配置排列成2維矩陣狀之第1至14項中任一項的有機電激發光元件。
根據本發明，可提供一種高效率且長壽命之有機電激發光元件。
10‧‧‧影像顯示部
11‧‧‧有機電激發光元件
11R‧‧‧紅色有機電激發光元件
11G‧‧‧綠色有機電激發光元件
11B‧‧‧藍色有機電激發光元件
20‧‧‧第1基板
21,21A,21B‧‧‧層間絕緣層
22‧‧‧接觸插塞
23‧‧‧配線
24‧‧‧接觸插塞
25‧‧‧絕緣層(間隔壁)
26‧‧‧開口
31‧‧‧閘極
32‧‧‧閘極絕緣膜
33‧‧‧源極/汲極區域
34‧‧‧通道形成區域
41‧‧‧陽極
42‧‧‧陰極
43‧‧‧有機層積層構造體
44‧‧‧保護層
45‧‧‧遮光層
46‧‧‧接著層
47‧‧‧第2基板
51‧‧‧電洞供給層
511‧‧‧電洞注入層
512‧‧‧電洞傳輸層
52‧‧‧發光層
521‧‧‧第1發光層
522‧‧‧第2發光層
523‧‧‧第3發光層
524‧‧‧中間層
53‧‧‧電子供給層
531‧‧‧第1層電子供給層
532‧‧‧第2層電子供給層
61‧‧‧電洞供給層
611‧‧‧電洞注入層
612‧‧‧電洞傳輸層
62‧‧‧發光層
621‧‧‧第1發光層
622‧‧‧第2發光層
624‧‧‧中間層
63‧‧‧電子供給層
631‧‧‧第1層電子供給層
632‧‧‧第2層電子供給層
100‧‧‧電流供給部
101‧‧‧掃描電路
102‧‧‧視頻訊號輸出電路
CSL‧‧‧電流供給線
SCL‧‧‧掃描線
DTL‧‧‧資料線
ELP‧‧‧發光部
TDrv‧‧‧驅動電晶體
TSig‧‧‧視頻訊號寫入電晶體
圖1，係本發明一實施形態之有機電激發光元件的部分剖面示意圖。
圖2，係顯示本發明一實施形態之顯示裝置其影像顯示部之剖面構成一部分的部分剖面示意圖。
圖3，係本發明一實施形態之顯示裝置的概念圖。
圖4，係本發明一實施形態之顯示裝置其像素驅動電路的概念圖。
圖5，係本發明其他實施形態之有機電激發光元件的部分剖面示意圖。
本發明之有機電激發光元件，在陽極與陰極之間具有有機層積層構造體，該有機層積層構造體含有發不同顏色光之複數層(2層以上)發光層。又，其特徵在於：在發光層與發光層之間，具有至少1層含有下述式(1)表示之化合物的中間層。
於式(1)中，Ar1~Ar3各自為經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。惟，Ar1與Ar2、Ar1與Ar3、及Ar2與Ar3其中任一組可鍵結而形成含有式(1)中之氮原子的經取代或未經取代之含氮雜環。
含氮雜環之例可例舉咔唑環等。
於本發明中，式(1)之Ar1~Ar3中的至少1個為下述式(2)表示之雜環基。亦即，式(1)之化合物具有1個以上之二苯并呋喃環或二苯并噻吩環。
式(2)中，X為氧原子或硫原子。
Y1~Y8為碳原子，Y1~Y8中之1個為與L1鍵結的碳原子。L1為鍵結於式(1)中之氮原子的連結基團，為單鍵、或者經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基。
與L1鍵結之碳原子以外的Y1~Y8中的7個則各自為與下述R鍵結的碳原子，或形成含有相鄰碳原子的經取代或未經取代之環。
R為氫原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之成環碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的三烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數18~30的三芳矽基、經取代或未經取代之碳數8~15的烷基芳矽基(其中，芳基部分之成環碳數為6~14)、經取代或未經取代之成環碳數6~16的芳香基、經取代之胺基、具有經取代之胺基的基、鹵素原子、或者氰基。
含有相鄰碳原子之環，可例舉苯環等。
對於本發明之中間層，較理想的是在陰極側發光層與中間層之界面阻擋電子，謀求提升陰極側發光層之發光效率，且充分地使電子往陽極側發光層移動，藉此謀求提升陽極側發光層之發光效率，而且防止陰極側發光層與中間層界面之陰極側發光層的劣化。
作為構成此種中間層之材料所要求的特性，可例舉下述等特性：具有電洞傳輸性，且具有足夠之能隙，具有對陰極側發光層可阻擋電子之足夠的LUMO能階，且具有可封閉發光層發光能量之足夠的能隙，並且雖具有電洞傳輸性，但亦帶有適當的電子傳輸能力。
式(1)之化合物為具有二苯并呋喃構造或二苯并噻吩構造之胺化合物。此化合物由於具有二苯并呋喃或二苯并噻吩，故能隙大，適於 用來封閉激子能量。亦即，若使用如式(1)之具有二苯并呋喃或二苯并噻吩的胺化合物作為中間層，則由於可封閉激子能量，故能得到高的發光效率，可均衡地進行電洞之傳輸與電子之傳輸，可均衡地得到2層以上之發光層的發光。又，由於電子密度高，故具有促進電子傳輸之效果。
另一方面，由於式(1)之化合物為胺化合物，故具有電洞傳輸性。亦即，由以式(1)表示之化合物構成的中間層，由於均衡地具備有阻擋電子與移動電子兩者之功能，故不僅可在位於中間層陰極側之發光層(稱為「陰極側發光層」)與中間層的界面阻擋電子，且亦可充分地使電子往位於中間層陽極側之發光層(稱為「陽極側發光層」)移動。因此，於中間層與陰極側發光層之界面，不會累積電子，不易發生發光層之劣化，可實現長壽命之有機電激發光元件。
又，由於亦可充分地將電子分配於陽極側發光層，故可將中間層的膜厚設定得較厚，並且，對於中間層之膜厚變動，各顏色發光平衡之變化亦小，故可將中間層之膜厚邊限取得較大，而可實現量產性高之有機電激發光元件。又，又，可藉由與最佳之發光層的載體傳輸性組合，來實現全部發光層均衡發光的有機電激發光元件。
另，於本發明中，在發光層與發光層之間具有至少1層含有下述式(1)表示之化合物的中間層，此意指例如當發光層為3層之情形時，具有2層的發光層-發光層間之中，至少其中之一具有中間層即可。
又，所謂發光層各自發不同顏色之光，係指發光之波峰波長不同。
以下，說明上述本發明所使用之式(1)之化合物的各基之例。
另，於本案中「成環碳」係指構成飽和環、不飽和環或芳香環之碳原 子，「成環原子」係指構成雜環(包含飽和環、不飽和環及芳香環)之碳原子及雜原子。
又，於本案中，氫原子包含氕、氘、氚。
成環碳數6~50的芳香族烴基，較佳為成環碳數6~20，更佳為成環碳數6~16，特佳為成環碳數6~12。
作為1價芳香族烴基(芳香基)的具體例，可列舉苯基、萘基、菲基(phenanthryl)、芘基、基(chrysenyl)、苯并蒽基、苯并[c]菲基、苯并[g]基、聯伸三苯基(triphenylenyl)、茀基、苯并茀基、二苯并茀基、聯苯基、聯三苯基(terphenyl)、丙烯合茀基(fluoranthenyl)等，較佳為苯基、聯苯基、萘基。
作為具有取代基的芳香族烴基，較佳為甲苯基、二甲苯基、9,9-二甲基茀基等。
L1表示之芳香族烴基，可例舉使上述1價芳香族烴基之氫原子其中之一為單鍵的2價基。
R表示之芳香族烴基，為上述芳香族烴基之中成環碳數為6~16者。
成環原子數5~30的雜環基，較佳為成環原子數5~20，更佳為成環原子數5~14。
作為1價芳香族雜環基(雜芳香基)之具體例，可列舉吡咯基、吡唑基、吡基、嘧啶基、嗒基、吡啶基、三基、吲哚基、異吲哚基、咪唑基、苯并咪唑基、吲唑基、咪唑并[1,2-a]吡啶基、呋喃基、苯并呋喃基、異苯并呋喃基、二苯并呋喃基、氮雜二苯并呋喃基、苯硫基、苯并苯硫基、二苯并噻吩基、氮雜二苯并噻吩基、喹啉基、異喹啉基、喹啉基 (quinoxalinyl)、喹唑啉基、啶基、咔唑基、氮雜咔唑基(azacarbazolyl)、啡啶基、吖啶基、啡啉基、啡基(phenazinyl)、啡噻基、啡基(phenoxazinyl)、唑基、二唑基(oxadiazolyl)、呋呫基、苯并唑基、噻吩基、噻唑基、噻二唑基(thiadiazolyl)、苯并噻唑基、三唑基、四唑基等，較佳為二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、咔唑基。
作為碳數1~10的烷基，具有直鏈狀及支鏈狀的烷基。作為直鏈狀及支鏈狀的烷基，可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等，較佳可列舉甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、二級丁基、三級丁基，更佳為甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、二級丁基、三級丁基。
作為成環碳數3~10的環烷基，可列舉環丙基、環丁基、環戊基、環己基、1-金剛烷基(adamantyl)、2-金剛烷基(adamantyl)、1-降莰基(norbornyl)、2-降莰基等。較佳為環戊基、環己基。
碳數3~10的三烷矽基，表示為-Si(Ra)(Rb)(Rc)，作為(Ra)、(Rb)及(Rc)之例，可例舉上述之烷基。具體而言，可列舉三甲矽基、三乙矽基、三級丁基二甲矽基、乙烯基二甲矽基(vinyldimethylsilyl)、丙基二甲矽基等。
成環碳數18~30的三芳矽基，表示為-Si(Ara)(Arb)(Arc)，作為(Ara)、(Arb)及(Arc)之例，可例舉上述之芳香基。具體而言，可例舉三苯矽基等。
作為碳數8~15的烷基芳矽基(其中，芳基部分之成環碳數為6~14)，具有二烷基芳矽基或烷基二芳矽基。
二烷基芳矽基，表示為-Si(Ra)(Rb)(Arc)，作為(Ra)及(Rb)之例，可例舉上述之烷基，作為(Arc)之例，可例舉上述之芳香族烴基。具體而言，可例舉苯基二甲矽基(phenyldimethylsilyl)等。
烷基二芳矽基，表示為-Si(Ra)(Arb)(Arc)，作為(Ra)之例，可例舉上述之烷基，作為(Arb)及(Arc)之例，可例舉上述之芳香基。具體而言，可例舉甲基二苯矽基等。
經取代之胺基，表示為-N(Ara)(Arb)，作為(Arb)及(Arc)之例，可例舉上述之芳香基或雜芳香基。具體而言，具有二苯胺基、二聯苯胺基、二苯并呋喃基聯苯胺基等。
作為具有經取代之胺基的基，可例舉經上述經取代之胺基取代的芳香基。
作為鹵素原子，可列舉F、Cl、Br、I等。
作為式(1)表示之化合物各基之「經取代或未經取代之‧‧‧」的取代基，可例舉上述之烷基、環烷基、經取代之矽基、芳香族烴基、雜環基、鹵素原子、或烷氧基、芳烷基、矽基、羥基、硝基、氰基、羧基、芳氧基、經取代之胺基等。
又，所謂「經取代或未經取代之‧‧‧」的「未經取代」，係指鍵結有氫原子。
於本發明中，式(1)之化合物亦可為Ar1~Ar3中的1個以上與具有經取代之胺基的基、或者經取代或未經取代的咔唑基鍵結而形成二胺化合物或三胺化合物等的化合物。
作為具有經取代之胺基的基，可例舉具有下述胺基的基，該胺基具有 上述經取代或未經取代之芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。具體而言，可列舉二苯胺基、二聯苯胺基、二苯并呋喃基聯苯胺基、或此等經取代之胺基鍵結於芳香族烴基(苯、萘、蒽、9,9-二甲基茀基等)的基。
以下顯示式(1)表示之化合物的具體例。
對於式(1)之化合物，例如可參照日本特開2006-151844、日本特開2008-021687、WO2007/125714及WO2010-061824、日本特開 2005-112765。
中間層之厚度為0.1nm~20nm，較佳為5~10nm。藉由使用式(1)表示之化合物作為中間層，由於可阻擋陰極側發光層與中間層之界面的電子，且同時可均衡地將電子供給於陽極側發光層，故可使中間層之厚度較以往之厚度厚。
中間層中之式(1)表示之化合物的含有率並無特別限制，較佳為1~100重量%，更佳為80~100重量%，特佳為100重量%。
作為可使用於中間層之其他化合物，可列舉後述發光層之主體材料、或者在電洞傳輸區域或電子傳輸區域使用之化合物。
本發明之有機電激發光元件，只要具有含有上述式(1)之化合物的中間層即可，陽極等其他之構成可採用本技術領域中公知之構成。以下，說明各構件之一例及本發明之較佳例。
[基板]
基板具有成為元件基台之支持基板或為了保護元件而形成為覆蓋元件之基板等。
作為基板，可列舉高應變點玻璃基板；鈉玻璃(Na2O‧CaO‧SiO2)基板；硼矽玻璃(Na2O‧B2O3‧SiO2)基板；鎂橄欖石(2MgO‧SiO2)基板；鉛玻璃(Na2O‧PbO‧SiO2)基板；表面形成有絕緣膜之各種玻璃基板；石英基板；表面形成有絕緣膜之石英基板；表面形成有絕緣膜之矽基板；聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)或聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯酚(polyvinyl phenol，PVP)、聚醚碸(polyether sulfone，PES)、聚醯亞胺、聚碳酸酯(PC)、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯 (polyethylene naphthalate，PEN)、聚伸丁基萘二甲酸酯(polybutylene naphthalate，PBN)所例示之有機聚合物(具有由高分子材料構成之具可撓性的塑膠、膜，或塑膠、片、塑膠基板等高分子材料形態)；金屬箔。另，當基板是由有機聚合物構成之情形時，由於會抑制透水性或透氣性，故較佳形成為積層構造，或進行表面處理。
[陽極]
為了要效率佳地注入電洞，陽極(陽極電極)較佳使用自真空位準之功函數大的電極材料。具體而言，例如可列舉鉑(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、銀(Ag)合金、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉭(Ta)等功函數高之金屬或合金(例如，以銀為主成分，含有0.3質量%~1質量%之鈀(Pd)、0.3質量%~1質量%之銅(Cu)的Ag-Pd-Cu合金，或者Al-Nd合金)、氧化錫(SnO2)與銻(Sb)之合金、氧化鋅(ZnO)與鋁(Al)之合金，或者可以單獨或參雜之狀態來使用此等金屬或合金之氧化物等。
又，陽極(陽極電極)亦可形成為光反射性優異之第1層與具有透光性且功函數大之第2層的積層構造。另，第2層位於有機層積層構造體側。第1層較佳使用主要以鋁(Al)作為主成分之合金。副成分則較佳使用功函數比作為主成分之鋁相對較小的元素。此種副成分，可例舉鑭系元素。鑭系元素之功函數雖然不大，但藉由含有此等元素，可提升陽極的穩定性，且亦可提升陽極之電洞注入性。又，作為副成分，除了鑭系元素之外，亦可使用矽(Si)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)等元素。
構成陽極之第1層的Al合金層中的副成分含量，例如在為使 鋁穩定化之釹(Nd)或鎳(Ni)、鈦(Ti)等之情形時，較佳為合計約10質量%以下。藉此，不僅可維持第1層之鋁合金層的反射率，且於有機電激發光元件之製程中可穩定地維持鋁合金層。又，可得到高加工精度及化學穩定性。並且，亦可改善陽極之導電性，及例如與第1基板之密合性。另，釹(Nd)等金屬由於功函數小，故若於電洞供給層使用一般所使用之胺系材料，則電洞注入障壁會變大。於此種情形時，藉由在胺系材料混合7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟基苯醌二甲烷(tetrafluoroquinodimethane)(F4-TCNQ)等受體材料，或將聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)等p摻雜層形成在陽極之界面，可降低電洞注入障壁，抑制驅動電壓之上升。此外，可藉由使用氮雜聯伸三苯衍生物，來抑制驅動電壓之上升，且同時使有機電激發光元件穩定化。
陽極之第2層，可由Al合金之氧化物、鉬(Mo)之氧化物、鋯(Zr)之氧化物、鉻(Cr)之氧化物、鉭(Ta)之氧化物構成。例如，當第2層由含有鑭系元素作為副成分之鋁合金的氧化物層(包含自然氧化膜)構成時，鑭系元素之氧化物由於透光率高，故含有其之第2層的透光率良好。因此，藉此可將第1層表面之反射率維持得較高。又，藉由使第2層由ITO(Indium Tin Oxide)或IZO(Indium Zinc Oxide)等透明導電層構成，可改善陽極之電子注入特性。又，ITO及IZO由於功函數大，故例如使用於與第1基板接觸之側亦即第1層，藉此可提高載體之注入效率，且可提升陽極與第1基板之間的密合性。
[陰極]
陰極(陰極電極)例如厚度為2nm~15nm，由透光性良好且功函數小 之材料構成。陰極可為單層，或亦可為2層構造。於使陰極為2層構造之情形，當使第2層位於有機層積層構造體側時，第1層較佳由功函數小且透光性良好之材料形成。具體而言，作為構成第1層之材料，例如可列舉Li2O、Cs2Co3、Cs2SO4、MgF、LiF或CaF2等之鹼金屬氧化物、鹼金屬氟化物、鹼土金屬氧化物、鹼土金屬氟化物。又，作為構成第2層之材料，可列舉Mg-Ag(以體積比計，例如Mg：Ag=5：1~30：1)或Mg-Ca(以體積比計，例如Mg：Ca=2：1~10：1)、Ca等具有透光性，且導電性良好之材料。第1層及第2層可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、電漿CVD法等來形成。
又，陰極亦可由含有鋁喹啉錯合物、苯乙烯基胺衍生物、酞青素衍生物等有機發光材料之混合層構成。此情形時，亦可進一步再設置如Mg-Ag之類具有透光性之層。又，陰極並不限定於上述說明之積層構造，只要根據所製作之有機電激發光元件或顯示裝置之構造，採用最佳之組合及積層構造即可。例如，2層構造之陰極，係電極各層功能分離，亦即為將促進電子向有機層積層構造體注入之無機層(第1層)與具有作為電極之功能的無機層(第2層)加以分離的積層構造。然而，促進電子向有機層積層構造體注入的無機層亦可兼用為具有作為電極之功能的無機層，亦可使陰極為單層構造。又，亦可為將ITO等透明電極層形成在此單層構造之上的積層構造。
並且，當有機電激發光元件為共振腔結構(共振器構造)之情形時，光射出側之電極較佳由半透射、半反射材料構成。藉此，可使在其中一電極之光反射面與另一電極之光反射面間發生多重干涉的光通過由半透射、半反射材料構成之電極射出。此情形時，其中一電極之光反射面 與另一電極之光反射面間的光學距離，係以射出之光的波長來規定，以滿足此光學距離之方式設定各層之膜厚。於此種顯示裝置，藉由採用共振腔結構，可謀求往外部之光取出效率的提升，可控制發射光譜。
[有機層積層構造體]
於本發明中，有機層積層構造體為具有複數層發光層及至少1層上述中間層之積層體。有機層積層構造體亦可在陽極與最靠近陽極側之發光層之間(電洞傳輸區域)具有1層以上之電洞供給層(有時亦稱為電洞注入層或電洞傳輸層。)等，或亦可在陰極與最靠近陰極側之發光層之間(電子傳輸區域)具有1層以上之電子傳輸層(有時亦稱為電子注入層或電子供給層。)等。
另，有機層積層構造體其中一部分亦可含有無機化合物。
1.發光層
發光層係當對陽極及陰極施加電場時，從陽極側注入之電洞與從陰極側注入之電子發生再結合的區域。
本發明之元件具有2層以上發光顏色不同之發光層。當使發光層為3層構成之情形時，例如，可形成為紅色發光層、綠色發光層及藍色發光層。紅色發光層、綠色發光層及藍色發光層之積層順序，從各發光層的載體傳輸性及根據光取出之發光波長的光程長調整，適當作決定即可。
發光層整體之厚度，雖亦取決於有機電激發光元件之整體構成，但例如為3nm~30nm，較佳為5nm~20nm。例如，可例示5nm~15nm作為紅色發光層之膜厚，可例示5nm~15nm作為綠色發光層之膜厚，可例示5nm~15nm作為藍色發光層之膜厚，但並不限定於此等。
構成發光層之材料，較佳具有電荷注入功能(當施加電場時，可從陽極或電洞供給層注入電洞，可從陰極或電子供給層注入電子的功能)、傳輸功能(以電場使注入之電洞及電子移動的功能)、發光功能(提供電子與電洞發生再結合之場所，從而使之發光的功能)。
於本發明中，發光層可為發螢光層，亦可為發磷光層。
作為構成發螢光層之主體材料，例如可列舉苯乙烯基衍生物、蒽衍生物、稠四苯衍生物、或芳香族胺。
作為苯乙烯基衍生物，可列舉二苯乙烯基衍生物、三苯乙烯基衍生物、四苯乙烯基衍生物及苯乙烯基胺衍生物。
作為蒽衍生物，尤其可例舉非對稱蒽系化合物。此化合物可保持優異之載體平衡。
又，作為芳香族胺，可例舉經芳香族環基取代之具有2個~4個氮原子的化合物。
本發明之元件，較佳在複數層發光層之中，至少1層發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
作為蒽衍生物，較佳為下述式(2)表示之化合物。
於式(3)中，B1及B2各自為經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳香族烴基。具體而言，可例舉與上述式(1)之化合物例所示之芳香族烴基相同的基。較佳可列舉苯基、萘基、菲基、芘基、基、苯并蒽 基、苯并[c]菲基、苯并[g]基、聯伸三苯基、茀基、苯并茀基、二苯并茀基、聯苯基、聯三苯基、丙烯合茀基等。
作為具有取代基之芳香族烴基的取代基，可例舉與式(1)所例示之基相同者。
R11~R18各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。
此等之基的具體例，可例舉與上述式(1)之化合物例所示者相同的基。
碳數1~20的烷氧基，表示為-OY，作為Y之例可例舉上述烷基之例。具體的烷氧基之例，可列舉甲氧基、乙氧基等。
成環碳數6~20的芳氧基，以-OZ表示，作為Z之例可例舉上述之芳香基。作為具體的芳氧基之例，例如可列舉苯氧基、萘氧基等。
R11~R18較佳各自為氫原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基。
以下顯示式(3)之化合物的具體例(5-1~5-64)。
於本發明之元件，複數層發光層之中，上述含有蒽衍生物作為主體材料之發光層以外的發光層中的至少1層發光層，較佳含有游離電位未達5.6eV之材料作為主體材料。又，此發光層較佳為複數層發光層之中最靠近陽極側的發光層。藉此，可穩定地從陽極注入電洞。
作為游離電位未達5.6eV之化合物(電洞傳輸性材料)，可例 舉主骨架為環員數4~7之多環式芳香族烴化合物。主骨架較佳為芘、苯并芘、、稠四苯、苯并稠四苯、二苯并稠四苯、苝、或蔻。
更具體而言，可例示下述式(4)表示之化合物。藉由使用此等化合物，可穩定地從陽極注入電洞。
(式(4)中，R21~R28各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基。)
另，此等之基的具體例，可例舉與上述式(1)及(3)之化合物例所示者相同的基。
具體而言，可列舉下述式(6-1)~式(6-5)等之化合物。
作為發螢光層之摻雜材料，例如可列舉苯乙烯基苯系色素、唑系色素、苝系色素、香豆素(coumarin)系色素、吖啶系色素等雷射用色素；蒽衍生物、稠四苯衍生物、稠五苯衍生物、衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物、哌喃衍生物或苯乙烯基衍生物等多環芳香族烴系材料；吡咯亞甲基骨架化合物、或金屬錯合物、喹吖酮衍生物、二氰基亞甲基哌喃系衍生物(DCM、DCJTB)、苯并噻唑系化合物、苯并咪唑系化合物、金屬螯合化氧諾德(oxynoid)化合物等之螢光材料。
此等之螢光材料各自的摻雜濃度，以膜厚比計，較佳在0.5%以上15 %以下。
於本發明中，上述含有電洞傳輸性材料之發光層，較佳含有苝衍生物、二酮吡咯并吡咯衍生物、吡咯亞甲基錯合物、哌喃衍生物或苯乙烯基衍生物作為摻雜材料。
適合發磷光層之主體物為具有下述功能之化合物：能量從其激發狀態往發磷光性化合物轉移之結果，使發磷光性化合物發光。主體物化合物只要為三重態能隙大且可將激子能量轉移至發磷光性化合物之化合物，則並無特別限制，可根據目的作適當選擇。作為此種主體物化合物的具體例，可列舉由苯環及萘環、雜環之組合構成的縮合環化合物；咔唑衍生物；三唑衍生物；唑衍生物；二唑衍生物；咪唑衍生物；聚芳基烷烴(polyarylalkane)衍生物；吡唑啉衍生物；吡唑哢衍生物；苯二胺衍生物；芳胺衍生物；經胺基取代之查耳酮衍生物；苯乙烯基蒽衍生物；茀酮衍生物；腙(hydrazone)衍生物；茋衍生物；矽氮烷衍生物；芳香族三級胺化合物；苯乙烯基胺化合物；芳香族二亞甲基(dimethylidene)系化合物；卟啉(porphyrin)系化合物；蒽醌二甲烷(anthraquinodimethane)衍生物；蒽酮衍生物；二苯基醌衍生物；二氧化噻喃(thiopyrandioxide)衍生物；碳二亞胺衍生物；亞茀基甲烷衍生物；二苯乙烯基吡衍生物；萘苝(naphthalene perylene)等雜環四羧酸酐；酞青素衍生物、8-喹啉酚衍生物之金屬錯合物或者以金屬酞青、苯并唑或苯并噻唑作為配位基之金屬錯合物所代表的各種金屬錯合物聚矽烷系化合物；聚(N-乙烯咔唑)衍生物；苯胺系共聚物；噻吩寡聚物；聚噻吩等導電性高分子寡聚物；聚噻吩衍生物、聚伸苯衍生物、聚伸苯伸乙烯基(polyphenylene vinylene)衍生物、聚 茀衍生物等高分子化合物等。主體物化合物可單獨使用，或亦可合併使用2種以上。具體例可列舉如下之化合物。
發磷光性化合物(發磷光性摻雜物)係可從三重態激子發光之化合物。只要可從三重態激子發光，則無特別限定，較佳為含有選自由Ir、Ru、Pd、Pt、Os及Re構成之群中之至少1種金屬的金屬錯合物，更佳為卟啉金屬錯合物或鄰位金屬化金屬錯合物。作為卟啉金屬錯合物，較佳為卟啉鉑錯合物。發磷光性化合物可單獨使用，或亦可合併使用2種以上。
作為形成鄰位金屬化金屬錯合物之配位基具有許多種，較佳之配位基可列舉2-苯吡啶衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物、2-(2-噻吩基)吡啶衍生物、2-(1-萘基)吡啶衍生物、2-苯喹啉衍生物等。此等之衍 生物視需要亦可具有取代基。尤其是導入有氟化物、三氟甲基者適合作為藍色系摻雜物。並且，亦可具有乙醯丙酮(acetylacetonato)、苦味酸等上述配位基以外之配位基作為輔助配位基。
另外，亦可使用具有所欲之發光顏色的已知磷光摻雜物。具體而言，例如可列舉具有茋構造之胺、芳香族胺、苝衍生物、香豆素衍生物、硼烷衍生物、哌喃衍生物。
其中，較佳使用銥錯合物、鉑錯合物或錸錯合物之磷光摻雜材料。
發磷光性化合物(發磷光性摻雜物)在發光層中的含量，並無特別限制，可根據目的作適當選擇，例如為0.1質量%~70質量%，較佳為1質量%~30質量%。藉由使發磷光性化合物之含量在0.1質量%以上，可防止發光變微弱，可充分發揮其含有效果。另一方面，藉由設定在70質量%以下，而可抑制被稱為濃度淬滅之現象，可防止有機電激發光元件性能降低。
於本發明中，紅色發光層較佳由上述電洞傳輸性材料構成。
綠色發光層可由發螢光材料或發磷光材料構成。
於藍色發光層，例如可以上述蒽化合物作為主體材料，並對其摻雜藍色螢光性摻雜材料，藉此發出藍光。
另，作為構成藍色發光層及綠色發光層之主體材料，較佳使用上述式(3)所示之蒽衍生物。
作為藍色發光性摻雜材料，可例舉在約400nm~490nm之範圍具有發光波峰之化合物。此種化合物可列舉萘衍生物、蒽衍生物、稠四苯衍生物、苯乙烯基胺衍生物、雙(吖基(azinyl))亞甲基硼錯合物等之 有機物質。其中，較佳使用胺基萘衍生物、胺基蒽衍生物、胺基衍生物、胺基芘衍生物、苯乙烯基胺衍生物、雙(吖基)亞甲基硼錯合物。
於本發明，有機層積層構造體具有自陽極側依序積層有第1發光層、中間層、第2發光層及第3發光層之構成，第1發光層較佳至少含有上述電洞傳輸性材料作為主體材料，第2發光層及第3發光層較佳含有上述蒽衍生物作為主體材料。
又，含有上述蒽衍生物作為主體材料之發光層以外的發光層中的至少1層發光層，亦可至少含有發磷光材料作為主體材料。
此情形時，發磷光材料較佳為咔唑衍生物或喹啉錯合物衍生物。
尤佳為，有機層積層構造體自陽極側起積層有第1發光層、中間層、及第2發光層，第1發光層至少含有發磷光材料作為主體材料，第2發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
本發明之元件，藉由複合複數層發光層發出之光，可得到所欲之發光顏色。尤其適合作為發白光之元件。
2.電洞傳輸區域
形成電洞傳輸區域之層(電洞供給層等)，係作為用於提高電洞往發光層注入之效率且防止洩漏的緩衝層用。電洞供給層之膜厚取決於有機電激發光元件整體之構成(尤其是取決於與電子供給層之關係)，例如為5nm~300nm，較佳為10nm~200nm。
構成電洞供給層之材料，根據與構成電極或鄰接之層的材料之關係作適當選擇即可，例如可列舉石油醚、苯乙烯基胺、三苯胺、卟啉、聯伸三苯、氮雜聯伸三苯、四氰基苯醌二甲烷(tetracyanoquinodimethane)、 三唑、咪唑、二唑、聚芳基烷烴、苯二胺、芳胺、唑、蒽、茀酮、腙、茋或此等之衍生物，或者聚矽烷系化合物、乙烯咔唑系化合物、噻吩系化合物或苯胺系化合物等雜環式共軛系之單體、寡聚物或聚合物。
當使電洞供給層為2層構成之情形時，作為構成第1層(陽極側)及第2層(發光層側)之材料，可列舉α-萘苯基苯二胺、卟啉、金屬四苯基卟啉、金屬萘酞青素、六氰氮雜聯伸三苯、7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷(TCNQ)、F4-TCNQ、四氰基4,4,4-參(3-甲基苯基苯基胺基)三苯胺、N,N,N’,N’-肆(對甲苯基)對苯二胺、N,N,N’,N’-四苯基-4,4’-二胺聯苯、N-苯基咔唑、4-二-對甲苯基胺基茋、聚(對伸苯伸乙烯基(para-phenylene vinylene))、聚(噻吩伸乙烯基(thiophene vinylene))、聚(2,2’-噻吩基吡咯)等。
又，藉由使用下述式(21)、式(22)、式(23)、式(24)所示之化合物，可使從電洞供給層朝發光層之電洞供給相對於從電子供給層朝發光層之電子供給最佳化。
式(21)中，R1~R6各自獨立地為選自由下述取代基構成之群中的1種取代基或其衍生物：該取代基選自氫原子、鹵素原子、羥基、或胺基、芳胺基、碳數20以下之羰基、碳數20以下之羰基酯基、碳數20以 下之烷基、碳數20以下之烯基、碳數20以下之烷氧基、碳數30以下之芳香基、碳數30以下之雜環基、腈基、氰基、硝基及矽基，鄰接之R1~R6亦可相互鍵結形成環狀構造。又，X1~X6各自獨立為碳原子或氮原子。另，藉由將上述式(21)所示之氮雜聯伸三苯衍生物中的X取代成氮原子，由於化合物中之氮含有率變高，而適用於電洞供給層。
作為式(21)所示之氮雜聯伸三苯衍生物的具體例，可例舉下述式(21-1)等化合物。
式(22)中，A0~A2各自獨立為經氫原子、鹵素原子、羥基、醛基、羰基、羰基酯基、烷基、烯基、環狀烷基、烷氧基、芳香基、胺基、雜環基、氰基、腈基、硝基、或矽基取代之碳數6~30的芳香族烴基。作為式(22)所示之胺衍生物的具體例，可列舉下述式(22-1)~式(22-9)等化合物。
式(23)中，A3~A6各自獨立為氫原子、鹵素原子、羥基、醛基、羰基、羰基酯基、烷基、烯基、環狀烷基、烷氧基、芳香基、胺基、雜環基、氰基、腈基、硝基、或經矽基取代之碳數6~20的芳香族烴基。A3與A4、以及A5與A6各別亦可透過連結基團鍵結。Y為由與氮(N)之鍵結部位以外的環碳各自獨立地經氫原子、鹵素原子、羥基、醛基、羰基、羰基酯基、烷基、烯基、環狀烷基、烷氧基、芳香基、胺基、雜環基、氰基、腈基、硝基或矽基取代之苯、萘、蒽、菲、稠四苯、或苝構成的2價芳香族烴基。m為1以上之整數。
作為式(23)所示之二胺衍生物的具體例，可列舉下述式(23-1)~式(23-84)等化合物。
式(24)中，A7~A12各自獨立為經氫原子、鹵素原子、羥基、醛基、羰基、羰基酯基、烷基、烯基、環狀烷基、烷氧基、芳香基、胺基、雜環基、氰基、腈基、硝基或矽基取代之碳數6~20的芳香族烴基。鄰接之A7與A8、A9與A10、以及A11與A12各別亦可透過連結基團鍵結。Z1~Z3 為由與氮(N)之鍵結部位以外的環碳各自獨立地經氫原子、鹵素原子、經基、醛基、羰基、羰基酯基、烷基、烯基、環狀烷基、烷氧基、芳香基、胺基、雜環基、氰基、腈基、硝基或矽基取代之苯、萘、蒽、菲、稠四苯、或苝構成的2價芳香族烴基。p、q及r為1以上之整數。作為式(24)所示之三芳胺多聚體的具體例，可列舉下述式(24-1)~式(24-15)等化合物。
以上所說明之各種化合物，亦可使用於電洞供給層之第1層及第2層任一層，但較佳將氮含有率高之組成的化合物使用於第1層。
3.電子傳輸區域
作為構成電子傳輸區域之層，可列舉電子注入層及電子傳輸層(以下有時稱為電子注入層、傳輸層)。電子注入層、傳輸層係會幫助電子往發光 層注入而將電子傳輸至發光區域之層，電子遷移率大。電子注入層、傳輸層之厚度可例舉數nm~數μm，但特別當膜厚厚時，為了避免電壓上升，較佳在施加104V/cm~106V/cm之電場時，電子遷移率至少在10-5cm2/V‧s以上。
使用於電子注入層、傳輸層之材料，宜為8-羥喹啉或其衍生物之金屬錯合物或含氮雜環衍生物。作為8-羥喹啉或其衍生物之金屬錯合物的具體例，可例舉含有奧辛(一般為8-喹啉酚或8-羥喹啉)之螫合物的金屬螯合化氧諾德(oxynoid)化合物，例如參(8-喹啉酚)鋁。作為含氮雜環衍生物，例如可列舉唑、噻唑、二唑、噻二唑、三唑、吡啶、嘧啶、三、啡啉、苯并咪唑、咪唑并吡啶(imidazopyridine)等，其中，較佳為苯并咪唑衍生物、啡啉衍生物、咪唑并吡啶衍生物。
電子供給層係用以將自陰極注入之電子傳輸至發光層者，電子供給層之膜厚雖取決於有機電激發光元件之整體構成，但宜為例如10nm~200nm，較佳為20nm~180nm。作為電子傳輸層之材料，較佳使用具有優異之電子傳輸能力的有機材料。藉由提高電子向發光層尤其是紅色發光層及綠色發光層之傳輸效率，可抑制由電場強度造成之紅色發光層及綠色發光層發光顏色之變化。作為此種有機材料，具體而言，可例舉電子遷移率在10-6cm2/V‧s以上1.0×10-1cm2/V‧s以下之含氮雜環衍生物。
作為具體的材料，可例舉下述式(9)表示之苯并咪唑衍生物，但並不限定於此等。
式(9)中，A14為氫原子、鹵素原子、碳數1~20的烷基及其衍生物、或具有縮合有3~40個芳香族環之多環芳香族烴基的碳數6~60的烴基或含氮雜環基及其衍生物。B為單鍵、2價芳香族環基或其衍生物。R31、R32各自獨立為氫原子、鹵素原子、碳數1~20的烷基及其衍生物、碳數6~60的芳香族烴基及其衍生物、含氮雜環基及其衍生物、或碳數1~20的烷氧基及其衍生物。
作為式(9)所示之化合物的具體例，可列舉下述式(9-1)~式(9-49)等化合物。另，「Ar(α)」對應於式(9)中含有R31、R32之苯并咪唑骨架，「B」對應於式(9)中之B。又，「Ar(1)」及「Ar(2)」對應於式(9)中之A14，依Ar(1)、Ar(2)之順序鍵結於B。
另，使用於電子傳輸層之有機材料，較佳為如上述化合物般具有蒽骨架之化合物，但並不限定於此。例如，亦可使用具備有芘骨架或骨架之苯并咪唑衍生物來代替蒽骨架。又，使用於電子傳輸層之有機材料，不只可使用1種，亦可混合或積層複數種來使用。又，亦可將上述化合物使用於電子注入層。
於本發明之元件中，可使自發光層發出之光從陽極側、陰極側或兩側射出。位於射出光之方向的基板及電極被要求對於有機電激發光元件出射之光為透明。
接著，說明本發明之有機電激發光元件及顯示裝置的構成例及製造方法。
本發明之有機電激發光元件，例如亦可具有下述構造：在第1基板(支持基板)上依序積層有陽極、有機層積層構造體及陰極，又，亦可為在第1基板上依序積層有陰極、有機層積層構造體及陽極之構造。
另，有時會將形成在第1基板側之電極稱為『第1電極』，將形成在與第1基板對向設置之第2基板側的電極稱為『第2電極』，第1電極相當於陽極或陰極，第2電極相當於陰極或陽極。此處，有機層積層構造體從陽極側起依序具有例如1層或複數層電洞供給層、複數層發光層、電子供給層(複數層電子供給層)之積層構造。在發光層與發光層之間形成有中間層。
為了方便，有時會將自第2基板發出光之構造的顯示裝置稱為『上發光型顯示裝置』，將自第1基板發出光之構造的顯示裝置稱為『下發光型顯示裝置』。
於顯示裝置中，可使複數個有機電激發光元件之配置排列為條紋配置排列、對角配置排列、三角配置排列、矩形配置排列。
顯示裝置之驅動方式為主動矩陣方式時，第1電極在每一像素皆被圖案化，被連接在設置於第1基板之驅動用的薄膜電晶體。此情形時，在第1電極上設置有由絕緣材料構成之間隔壁，構成為第1電極露出於設置在間隔壁之開口部的底部。又，第2電極係在藉由覆蓋第1電極周緣之間隔壁及有機層積層構造體而與第1電極絕緣的狀態下被形成。第2電極係在未被圖案化之狀態下，即被形成為所謂固體電極，亦可形成為對各像素共通之電極。
在第1基板上，通常設置有元件驅動部。本發明之有機電激發光元件等係形成在第1基板上或第1基板之上方。
構成有機電激發光元件之從陽極至陰極的各層，可藉由真空蒸鍍法、離子束法(EB法)、分子束磊晶法(MBE法)、濺鍍法、OVPD(Organic Vapor Phase Deposition)法等所謂乾式製程來形成。
又，有機層積層構造體亦可以雷射轉印法、旋轉塗布法、浸漬法、刮刀片法、噴出塗布法、噴霧塗佈法等塗布法；噴墨印刷法、平板印刷(offset printing)法、凸版印刷法、凹版印刷法、網板印刷法、微凹版塗布(micro gravure coat)法等印刷法等之所謂濕式製程來形成，亦可根據有機層積層構造體之構成材料的性質，合併使用乾式製程與濕式製程。
第1電極例如被設置在層間絕緣層上。又，此層間絕緣層覆蓋著形成在第1基板上之元件驅動部。元件驅動部係由1個或複數個薄膜電晶體(TFT，Thin Film Transistor)構成，TFT與第1電極透過設在層間絕緣層之接觸插塞(contact plug)電連接。作為層間絕緣層之構成材料，可單獨使用或適當組合使用SiO2、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、SiON、SOG(旋塗式玻璃(Spin-On-Glass))、低熔點玻璃、玻璃漿(glass paste)等之SiO2系材料；SiN系材料；聚醯亞胺等絕緣性樹脂。
層間絕緣層之形成，可使用CVD法、塗布法、濺鍍法、各種印刷法等公知製程。於下發光型顯示裝置，層間絕緣層必須由對有機電激發光元件發出之光為透明的材料構成，元件驅動部必須形成為不會遮住有機電激發光元件發出之光。
當將由低電阻材料構成之匯流電極(bus electrode)設置在第2電極之情形時，宜將匯流電極設置在如間隔壁之投影圖像中含有匯流電極之投影圖像的位置。作為構成匯流電極之材料，例如可列舉鋁、鋁合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金。
當構成上發光型顯示裝置之情形時，可形成為下述形態：在第 2電極與第2基板之間，從第2電極側起形成有保護層及接著層(密封層)。此處，作為構成保護層之材料，較佳使用對發光層發出之光為透明，且為緻密不會讓水分透過的材料，具體而言，例如可列舉非晶矽(α-Si)、非晶碳化矽(α-SiC)、非晶氮化矽(α-Si1-xNx)、非晶氧化矽(α-Si1-yOy)、非晶碳(α-C)、非晶氮氧化矽(α-SiON)、Al2O3、以如類鑽碳(DLC，Diamond Like Carbon)之碳為主成分的材料、碳奈米管等。此種無機非晶性絕緣性材料，由於不會構成晶粒，故透水性低，可得到良好之保護層。
保護層例如亦可由厚度為2nm~3μm之絕緣性材料或導電性材料之任一者構成。保護層可為由此等材料構成之層的單層構造，或亦可為積層構造。尤其是由氮化物構成之保護層，膜質緻密，對於會對有機電激發光元件造成不良影響之水分、氧、其他雜質具有極高之阻擋效果。
保護層，尤其是以像真空蒸鍍法此類成膜粒子之能量小的成膜方法或CVD法來加以形成，由於可減小對基底造成之影響，故較佳。
為了防止因有機層積層構造體劣化所造成之亮度下降，宜將成膜溫度設定在常溫，並且為了防止保護層剝離，宜在保護層之應力成為最小的條件下形成保護層。又，保護層之形成，較佳在不使已經形成之電極暴露於大氣的情況下形成，藉此，可防止大氣中之水分或氧導致有機層積層構造體劣化。並且，當顯示裝置為上發光型之情形時，保護層宜由會透射例如80%以上之有機層積層構造體發出之光的材料構成，具體而言，可例示無機非晶性絕緣性材料，例如上述之材料。當保護層由導電材料構成之情形時，保護層可由如ITO或IZO之透明導電材料構成。
又，作為構成接著層(密封層)之材料，可列舉丙烯酸系接著劑、環氧系接著劑、胺酯(urethane)系接著劑、聚矽氧系接著劑、氰基丙烯酸酯系接著劑等熱硬化型接著劑或紫外線硬化型接著劑。
另，即使是在構成下發光型顯示裝置之情形時，亦可為在第2電極與第2基板之間從第2電極側形成有上述保護層及接著層的形態。
本發明之顯示裝置，亦可作為包含液晶顯示裝置用背光裝置或面狀光源裝置之照明裝置使用。
以下，具體說明有機電激發光元件及使用該元件之顯示裝置的一實施形態。
圖1，係本發明一實施形態之有機電激發光元件的部分剖面示意圖。
圖2，係顯示本發明一實施形態之顯示裝置其影像顯示部之剖面構成一部分的部分剖面示意圖。
圖3，係本發明一實施形態之顯示裝置的概念圖。
圖4，係本發明一實施形態之顯示裝置其像素驅動電路(其中，使驅動電路為由2個電晶體TDrv、TSig與1個電容部C1構成的驅動電路(2Tr/1C驅動電路)之例)的概念圖。
有機電激發光元件11具有在第1基板20上依序積層有陽極(第1電極)41、有機層積層構造體43及陰極(第2電極)42之構造。有機層積層構造體43係從第1電極側依序例如將電洞供給層51(電洞注入層511及電洞傳輸層512)、發光層52、電子供給層53(第1層531及第2層532)積層而成。亦即，與陽極41相接之有機層積層構造體43的部分，係由電洞注入層511構成，與陰極42相接之有機層積層構造體43的部分，則由電子 供給層53的第2層532構成。又，於此有機電激發光元件11，從陽極41注入之電洞與從陰極42注入之電子在發光層52內再結合時所產生之發光，係從與第1基板20相反之側的第2基板47發出。另，更具體而言，發光層52如後述，係從陽極側依序積層有紅色發光層、藍色發光層、綠色發光層。
顯示裝置1具備有配置排列成2維矩陣狀之有機電激發光元件11，為上發光方式(top-emission type)之顯示裝置。此顯示裝置1係被作為有機EL電視裝置等使用，例如在第1基板20上，作為顯示區域，複數個有機電激發光元件11被配置成矩陣狀。於圖2中，有機電激發光元件11為紅色有機電激發光元件11R、綠色有機電激發光元件11G及藍色有機電激發光元件11B。在顯示區域周邊，設置有作為影像顯示用驅動器之視頻訊號輸出電路102及掃描電路101、電流供給部100(圖3、4)。另，藉由相鄰有機電激發光元件11之組合(紅色有機電激發光元件11R、綠色有機電激發光元件11G及藍色有機電激發光元件11B)，構成1個像素(pixel)。又，藉由各個紅色有機電激發光元件11R、綠色有機電激發光元件11G及藍色有機電激發光元件11B，構成次像素(subpixel)。
影像顯示部10，具體而言，具備有：(a)第1基板20，(b)設置在第1基板20上之驅動電路，(c)覆蓋驅動電路之層間絕緣層21，(d)設置在層間絕緣層21上之發光部(有機層積層構造體43)，(e)設置在發光部(有機層積層構造體43)上之保護層44，(f)設置在保護層44上之遮光層45，及 (g)覆蓋保護層44及遮光層45之第2基板47。(圖2)
更具體而言，在由鈉玻璃構成之第1基板20上設置有驅動電路。驅動電路係由複數個TFT構成。TFT係由形成在第1基板20上之閘極31、形成在第1基板20及閘極31上之閘極絕緣膜32、設置在形成於閘極絕緣膜32上之半導体層的源極/汲極區域33、及位於源極/汲極區域33間且位於閘極31上方之半導體層部分相應的通道形成區域34構成。於圖示之例，係使TFT為底閘極型，但亦可為頂閘極型。TFT之閘極31連接於掃描線SCL(圖2未圖示)。又，層間絕緣層21(21A，21B)覆蓋第1基板20及驅動電路。
又，構成有機電激發光元件之第1電極41，係設置在由SiOX或SiNY、聚醯亞胺樹脂等構成之層間絕緣層21B上。TFT與第1電極41，透過設置在層間絕緣層21A之接觸插塞22、配線23、接觸插塞24電連接。於圖式中，係對1個有機電激發光元件驅動部，顯示1個TFT。
於層間絕緣層21上，具有開口26，且形成有第1電極41露出於開口26底部之絕緣層(間隔壁)25。絕緣層25之平坦性優異，而且為了防止有機層積層構造體43因水分發生劣化，維持發光亮度，係由吸水率低之絕緣材料構成，具體而言，係由聚醯亞胺樹脂構成。從露出於開口26底部之第1電極41的一部分之上，及於圍繞開口26之絕緣層25的一部分，形成有具備由有機發光材料構成之發光層的有機層積層構造體43。有機層積層構造體43具有積層構造，但圖2中只顯示1層。
在第2電極42上，為了防止水分到達有機層積層構造體43，以電漿CVD法形成有由非晶氮化矽(α-Si1-xNx)構成之絕緣性保護層44。 在保護層44之上形成有遮光層45，在保護層44及遮光層45上設有由鈉玻璃構成之第2基板47。保護層44及遮光層45與第2基板47，係用由丙烯酸系接著劑構成之接著層46加以接著。使用第1電極41作為陽極(陽極電極)，使用第2電極42作為陰極(陰極電極)。具體而言，第1電極41係由厚度0.2μm~0.5μm之以鋁(Al)、銀(Ag)、或此等合金構成的光反射材料形成，第2電極42則由厚度0.1μm之ITO或IZO等透明導電材料形成，或者由厚度5nm左右之銀(Ag)、鎂(Mg)等可透射某程度之光的金屬薄膜(半透明金屬薄膜)形成。第2電極42未被圖案化，形成為1片的片狀。
在第2基板(密封用基板)47，例如設置有濾色器(未圖示)及作為黑矩陣之遮光層45，使有機電激發光元件11產生之光射出，且吸收反射於各有機電激發光元件11間配線的外部光線，改善對比。
於紅色有機電激發光元件11R、綠色有機電激發光元件11G及藍色有機電激發光元件11B，濾色器係各自由紅色過濾器、綠色過濾器及藍色過濾器(皆未圖示)構成。紅色過濾器、綠色過濾器及藍色過濾器各自例如以矩形形狀無間隙地形成。此等之紅色過濾器、綠色過濾器及藍色過濾器，係由混入顏料之樹脂構成，藉由選擇顏料，而調整成在想要之紅色、綠色或藍色波長區域中的透光率高，其他波長區域中的透光率低。
遮光層45係由例如混入有黒色著色劑之光學濃度在1以上的黒色樹脂膜構成(具體而言，例如由黒色聚醯亞胺樹脂構成)，或是由應用薄膜之干涉的薄膜過濾器構成。薄膜過濾器，例如將由金屬、金屬氮化物或金屬氧化物構成之薄膜積層2層以上而成，利用薄膜之干涉使光衰減。作為薄膜過濾器，具體而言，可例舉將Cr與氧化鉻(III)(Cr2O3)交互積 層者。
在顯示區域內設置有像素驅動電路(圖3，4)。像素驅動電路為形成在陽極(第1電極)41下方之主動型驅動電路。此像素驅動電路具備有：(A)掃描電路101，(B)視頻訊號輸出電路102，(C)電流供給部100，(D)連接在電流供給部100，並延伸於第1方向之M條電流供給線CSL，(E)連接在掃描電路101，並延伸於第1方向之M條掃描線SCL，及(F)連接在視頻訊號輸出電路102，並延伸於第2方向之N條資料線DTL。
又，有機電激發光元件11被配置排列成2維矩陣狀(於第1方向有N個，於與第1方向不同之第2方向有M個，合計N×M個)，各自具有發光部(具體而言，為有機EL發光部)ELP。另，符號CEL表示發光部之寄生電容。又，具備有用以驅動發光部ELP之驅動電路。此驅動電路連接在電流供給線CSL、掃描線SCL及資料線DTL。於圖3中，雖顯示3×3個有機電激發光元件11，但此僅為一例示。掃描電路101設於掃描線SCL之兩端，或設於一端。又，資料線DTL與掃描線SCL之交差區域對應於各有機電激發光元件11中的任一個(次像素)。
驅動電路至少由下述(A)~(C)構成： (A)具備有源極/汲極區域、通道形成區域及閘極之驅動電晶體TDrv，(B)具備有源極/汲極區域、通道形成區域及閘極之視頻訊號寫入電晶體TSig，及(C)電容部C1。另，驅動電晶體TDrv及視頻訊號寫入電晶體TSig，具體而言，係由薄膜電晶體(TFT)構成。
此處，於驅動電晶體TDrv中，(A-1)其中一邊之源極/汲極區域連接於電流供給線CSL，(A-2)另一邊之源極/汲極區域連接於發光部ELP，且連接於電容部C1之一端，(A-3)閘極連接於視頻訊號寫入電晶體TSig另一邊之源極/汲極區域，且連接於電容部C1之另一端。
另一方面，於視頻訊號寫入電晶體TSig中，(B-1)其中一邊之源極/汲極區域連接於資料線DTL，(B-2)閘極連接於掃描線SCL。
驅動電晶體TDrv及視頻訊號寫入電晶體TSig各自由具備有源極/汲極區域、通道形成區域及閘極之n通道型TFT構成。
於此顯示裝置1中，從掃描電路101透過視頻訊號寫入電晶體TSig之閘極將掃描訊號供給於各次像素，且從視頻訊號輸出電路102將影像訊號透過視頻訊號寫入電晶體TSig保持於儲存電容器C1。亦即，根據保持於此儲存電容器C1之訊號，來控制驅動電晶體TDrv之開關，藉此，使驅動電流Id流經有機電激發光元件11，於發光層52中電洞與電子發生再結合而發 光。此光於下發光型(bottom-emission)之情形時，係透過第1電極41及第1基板20射出，於上發光型(top-emission)之情形時，則透過第2電極42、濾色器(未圖示)及第2基板47射出。
於本實施形態中，如圖1所示，有機電激發光元件11在陽極41與陰極42之間，具備有發不同顏色光之複數層發光層52積層而成的有機層積層構造體43。發光層52，在陽極41與陰極42之間具有自陽極側起積層有發紅光之第1發光層521、中間層524、發藍光之第2發光層522、及發綠光之第3發光層523的構造。然後，藉由複合複數層發光層521、522、523射出之光，而射出白光。
另，於上述之實施形態中，雖形成3層發光層，但並不限定於此，例如，發光層亦可為2層。又，發光層可為發螢光層亦可為發磷光層，或亦可組合此等。
雖然使中間層為單層，但亦可為2層以上之積層構造。此情形時，在中間層之任一層含有上述式(1)之化合物即可。
圖5係本發明其他實施形態之有機電激發光元件的部分剖面示意圖。
本實施形態之元件，除了有機層積層構造體43之發光層62外，其餘皆與上述圖1之元件相同，故省略說明。電洞供給層61、電子供給層63與圖1之電洞供給層51、電子供給層53相同。
於本實施形態之元件，發光層62具有從陽極(第1電極)41依序積層第1發光層621、中間層624及第2發光層622之構造。藉由複合2層發光層621、622射出之光，而射出白光。
於本實施形態之元件，含有蒽衍生物作為主體材料之發光層(具體而言，為第2發光層622)以外的其他發光層中的至少1層發光層(具體而言，為第1發光層621)，較佳至少含有發磷光材料作為主體材料。又，第2發光層622較佳含有蒽衍生物作為主體材料。
實施例
實施例1~實施例9，比較例1及比較例2
製作圖1所示之層構成的有機電激發光元件11。
首先，在30mm×30mm之玻璃板(第1基板20)上，形成膜厚為200nm之Al層作為陽極41後，在2mm×2mm的發光區域以外之上，以真空蒸鍍法形成由SiO2構成之層間絕緣層21。
接著，在陽極41及層間絕緣層21上，用真空蒸鍍法以0.2nm/秒~0.4nm/秒之蒸鍍速度形成由六腈氮雜聯伸三苯[式(21-1)]構成之膜厚為10nm的電洞注入層511。然後，用真空蒸鍍法以0.2nm/秒~0.4nm/秒之蒸鍍速度形成由下述式(31)所示之化合物構成之膜厚為30nm的電洞傳輸層512。
接著，依表1及表2所示之順序、膜厚、材料構成，積層發光層521、522、523及中間層524。另，表中記載之摻雜材料之「%」為摻雜濃度(膜厚比)。
然後，在發光層52上，形成膜厚為100nm之下述式(32)所示的化合物作為電子傳輸層。另，第1發光層521具有電洞傳輸性，第2發光層522及第3發光層523具有電子傳輸性。
接著，以真空蒸鍍法形成膜厚約0.3nm(蒸鍍速度：0.01nm/秒)之LiF作為陰極之第1層後，以真空蒸鍍法形成膜厚為10nm之Mg-Ag作為第2層，設置2層構造之陰極42。
另，陽極41與電洞注入層511之界面成為共振腔結構(共振器構造)之第1端面，陰極42第1層與第2層之界面則成為共振器構造之第2端面。
以上述方式製得有機電激發光元件。使用所製得之有機電激發光元件，於驅動條件10mA/cm2下，測量色度及電壓、外部量子效率。又，測量初期亮度400nit、50℃、定電流驅動1000小時後之亮度，算出與初期亮度之相對亮度。
測量結果示於表1及表2。另，於表1及表2中，「EQE比」表示使實施例1之試樣的外部量子效率值為「100」時的相對值，「相對亮度」則是使實施例1之試樣的初期亮度為「1」時1000小時後之亮度的相對值。
以下顯示各例使用之表1及2所記載之化合物的構造。
主體物(1)為紅色螢光主體材料，主體物(2)為綠色及藍色螢光主體材料，主體物(3)為黄色磷光主體材料。
摻雜物(1)為紅色螢光摻雜材料，摻雜物(2)為綠色螢光摻雜材料，摻雜物(3)為藍色螢光摻雜材料，摻雜物(4)為黄色磷光摻雜材料。
於實施例1~9之有機電激發光元件，複數層發光層中之至少1層發光層(具體而言，為第2發光層及第3發光層)含有蒽衍生物作為主體材料(上述主體物(2)、主體物(4)~主體物(11))。又，第1發光層含有主體物(1)作為電洞傳輸性之主體材料(上述主體物(1))。電洞傳輸性材料之游離電位未達5.6eV，具體而言，主體物(1)之游離電位為 5.57eV。
另，游離電位意指用以從各材料去除電子使其離子化所需之能量，係藉由紫外線光電子光譜儀(AC-2，理研計器股份有限公司)測量。
電洞傳輸性材料較佳為主骨架為環員數4~7之多環式芳香族烴化合物，於實施例1~9，為主體物(1)表示之稠四苯化合物。含有電洞傳輸性材料之發光層(第1發光層)，含有摻雜物(1)。
由實施例1~9之結果，確認藉由使用中間層(1)~中間層(9)作為中間層，會發出白光，且發光壽命亦夠長。
另一方面，於比較例1及比較例2，係使用由α-NPD構成之中間層(10)。於比較例1，由於使中間層(10)之厚度為10nm，故因過度之電子阻擋性，使得發光偏向陰極側發光層側之藍色，無法得到白色。又，於比較例2，由於使中間層(10)之厚度為3nm，故可得到白光，但是在中間層(10)與發藍光之第2發光層的界面劣化會加速，壽命短。
實施例10
除了使中間層為中間層(1)(厚度：5nm)與中間層(11)(厚度：5nmm)之積層構造外，其餘皆與實施例1相同地製作有機電激發光元件。其中，中間層(1)與第2發光層522相接，中間層(11)與第1發光層521相接。
結果示於表2。
於實施例10中，可確認雖然使中間層524為中間層(1)與中間層(11)之積層構造，但是藉由將中間層(1)設置成與發藍光之第2發光層522相接，而可發出白光，發光壽命亦夠長。
實施例11
製作具有圖5所示之層構成的有機電激發光元件。
具體而言，如表2所示，在陽極41與陰極42之間，從陽極側起積層有第1發光層(發黄光)621、由中間層(12)構成之中間層624、及第2發光層(發藍光)622，第1發光層621形成為至少含有發磷光材料(具體而言，為主體物(3))作為主體材料，第2發光層622形成為含有蒽衍生物作為主體材料(具體而言，為作為發螢光材料之主體物(2))，藉由複合2層發光層621、622發出之光而發出白光。
表2顯示與實施例1同樣地進行各種測量之結果。可得到白光，且可得到長壽命之有機電激發光元件。
比較例3
除了使用中間層(13)作為中間層外，其餘皆與實施例11同樣地製作有機電激發光元件，並加以評價。結果示於表2。
本例之元件，發光偏向陰極側發光層側之藍色，無法得到白色，且壽命短。
實施例12
除了使中間層為中間層(14)外，其餘皆與實施例9同樣地製作有機電激發光元件。結果示於表2。
本發明雖說明如上，但本發明並不限定於上述實施例及實施形態。實施例中之有機電激發光元件及顯示裝置之構成、構造、使用之材料、有機電激發光元件之層構成等僅為例示，可適當地變更。雖然是以主動矩陣型之形態來說明顯示裝置，但亦可為被動矩陣型。又，用以驅動主動矩陣之像素驅動電路的構成，亦不限定於實施例所說明的構成，視需要亦可 追加電容元件或電晶體。又，此情形時，根據像素驅動電路之變更，於上述訊號線驅動電路或掃描線驅動電路之外，再追加必要之驅動電路即可。
作為設置在有機電激發光元件之濾色器，可列舉紅色、綠色、藍色，但亦可設置黄色的濾色器來代替，於白色有機電激發光元件之情形時，亦可不設置濾色器。若為一對之電極(陽極與陰極)及在此等電極間夾持有有機層積層構造體的有機電激發光元件，亦可含有其他之構成要素(例如，無機化合物層或無機成分)。
於實施例所說明之有機電激發光元件，藉由形成為在第1電極與第2電極之間使發出之光共振後再射出的共振器構造，而可提升射出光之色純度，且能提升共振之中心波長附近之射出光的強度。此情形時，例如形成為下述共振器構造時，將構成共振器之第1端面與第2端面之間的光學距離OL設定成滿足下述式(A)即可，該共振器構造係以第1電極與有機層積層構造體之界面作為第1端面，以第2電極之第1層與第2層的界面作為第2端面，以有機層積層構造體作為共振部，使在發光層產生之光共振，而從第2端面射出。光學距離OL，實際上較佳選擇成滿足式(A)之正的最小值。另，所謂光學距離，亦稱為光程長，一般係指光線通過折射率n之介質中的距離為L時的n×L。
(2‧OL)/λ+Φ/(2 π)=m (A)
此處，OL：第1端面與第2端面之間的光學距離(單位：nm)
Φ：於第1端面產生之反射光的相移Φ1與於第2端面產生之反射光的相移
與Φ2之和(Φ=Φ1+Φ2)(單位：rad)
λ：從第2端面側射出之光其光譜之波峰波長(單位：nm)
m：使OL為正之整數
又，於有機電激發光元件中，較佳調整成發光層中最大發光位置與第1端面之間的光學距離OL1滿足下述式(B-1)、式(B-2)，最大發光位置與第2端面之間的光學距離OL2滿足下述式(C-1)、式(C-2)。此處，最大發光位置係指發光區域中發光強度最大之位置。例如，當於發光層之陽極側與陰極側兩側的界面發光之情形時，為發光強度較大之界面。
OL1=tL1+a1 (B-1)
(2tL1)/λ=-Φ1/(2 π)+m1 (B-2)
OL2=tL2+a2 (C-1)
(2tL2)/λ=-Φ2/(2 π)+m2 (C-2)
此處，λ：射出之光其光譜的波峰波長
tL1：第1端面與最大發光位置之間的光學理論距離
a1：基於發光層中之發光分布的修正量
Φ1：於第1端面產生之反射光的相移(rad)
m1：0或整數
tL2：第2端面與最大發光位置之間的光學理論距離
a2：基於發光層中之發光分布的修正量
Φ2：於第2端面產生之反射光的相移(rad)
m2：0或整數
相移量Φ1、Φ2可以下述方式求得：例如使用橢圓偏振計對構成第1電極及第2電極之材料的複數折射率其實數部分與虛數部分之值進行測量，然後根據此等之值進行計算(例如，參照“Principles of Optic”，Max Born and Emil Wolf，1974(PERGAMON PRESS))。
藉由滿足式(B-1)、式(B-2)，使得當發光層產生之光中射向第1電極之光在第1端面反射回來時，該射回之光的相位與發光時的相位相同，而呈與發出之光中射向第2電極之光相長的關係。又，藉由滿足式(C-1)、式(C-2)，使得當發光層產生之光中射向第2電極之光在第2端面反射回來時，該射回之光的相位與發光時的相位相同，而呈與發出之光中射向第1電極之光相長的關係。
此處，藉由將電子傳輸層形成為較電洞供給層之總膜厚厚，而可設計成使式(B-1)、式(B-2)、式(C-1)、式(C-2)之m1、m2的關係成為m1>m2。又，藉此，可提高光的射出效率。
另，關於式(B-1)之光學理論距離tL1及式(C-1)之光學理論距離tL2係於認為發光區域沒有擴展之情形時，在第1端面或第2端面之相位變化量與在進行中之相位變化量正好相消，射回之光的相位與發光時之相位成為相同的理論值。惟，於發光部分通常會有擴展，故於式(B-1)及式(C-1)中，加入有根據發光分布之修正量a1、a2。
修正量a1、a2雖因發光分布而不同，但當最大發光位置位於發光層之第2電極側，且發光分布從最大發光位置向第1電極側擴大之情形時，或當最大發光位置位於發光層之第1電極側，且發光分布從最大發光位置向第2電極側擴大之情形時，例如可由下述式(D-1)、式(D-2)求 得。
a1=b‧ln(s) (D-1)
a2=-a1 (D-2)
於式(D-1)、式(D-2)中，「b」係當發光層中之發光分布從最大發光位置朝第1電極方向擴大之情形時，為2nave≦b≦6nave之範圍內的值，而從最大發光位置朝第2電極方向擴大之情形時，則為-6nave≦b≦-2nave之範圍內的值，「s」為發光層之關於發光分布的物性值(1/e衰減距離)，「nave」為射出之光的光譜其波峰波長λ對於存在於第1端面與第2端面間之物質的平均折射率。
產業上之可利用性
本發明之有機電激發光元件及顯示裝置，可利用於壁掛式電視之平板顯示器等平面發光體、照明、影印機、印表機、液晶顯示器之背光或量表類等之光源、顯示板、標識燈等。
以上雖詳細說明了幾種本發明之實施形態及/或實施例，但該行業者可在實質上不偏離本發明之新穎教示及效果下，輕易對該等例示之實施形態及/或實施例作多種變化。因此，該等多種變化係包括在本發明之範圍。
記載於本說明書之文獻及本案作為優先權基礎案之日本申請案說明書的內容全部引用於此。
11‧‧‧有機電激發光元件
41‧‧‧陽極
42‧‧‧陰極
43‧‧‧有機層積層構造體
44‧‧‧保護層
46‧‧‧接著層
47‧‧‧第2基板
51‧‧‧電洞供給層
511‧‧‧電洞注入層
512‧‧‧電洞傳輸層
52‧‧‧發光層
521‧‧‧第1發光層
522‧‧‧第2發光層
523‧‧‧第3發光層
524‧‧‧中間層
53‧‧‧電子供給層
531‧‧‧第1層電子供給層
532‧‧‧第2層電子供給層

Claims (15)

  1. 一種有機電激發光元件，在陽極與陰極之間具備有將發不同顏色光之複數層發光層加以積層而含有的有機層積層構造體，在發光層與發光層之間，具有至少1層含有下述式(1)表示之化合物的中間層， (式(1)中，Ar1~Ar3各自為經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基，Ar1與Ar2、Ar1與Ar3、及Ar2與Ar3其中任1組可鍵結而形成含有式(1)中之氮原子的經取代或未經取代之含氮雜環，惟，Ar1~Ar3中之至少1個為下述式(2)表示之雜環基)， (式(2)中，X為氧原子或硫原子，Y1~Y8為碳原子，Y1~Y8中之1個為與下述L1鍵結的碳原子，其他7個則各自為與下述R鍵結的碳原子，或形成含有相鄰碳原子的經取代或未經取代之環，L1為鍵結於式(1)中之氮原子的連結基團，為單鍵、或者經取代或未經取代之成環碳數6~50的芳香族烴基，R為氫原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之成環碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的三烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數18~30的三芳矽基、經取代或未經取代 之碳數8~15的烷基芳矽基(其中，芳基部分之成環碳數為6~14)、經取代或未經取代之成環碳數6~16的芳香族烴基、經取代之胺基、具有經取代之胺基的基、鹵素原子、或者氰基)。
  2. 如申請專利範圍第1項之有機電激發光元件，其中，該複數層發光層之中，至少1層的發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
  3. 如申請專利範圍第2項之有機電激發光元件，其中，該蒽衍生物為下述式(3)表示之化合物， (式(3)中，B1及B2各自為經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳香族烴基，R11~R18各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基)。
  4. 如申請專利範圍第2項之有機電激發光元件，其中，該含有蒽衍生物作為主體材料之發光層以外的其他發光層中的至少1層發光層，至少含有游離電位未達5.6eV之化合物A作為主體材料。
  5. 如申請專利範圍第4項之有機電激發光元件，其中，該化合物A之 主骨架為環員數4~7的多環式芳香族烴化合物。
  6. 如申請專利範圍第5項之有機電激發光元件，其中，該多環式芳香族烴化合物之主骨架為芘、苯并芘、、稠四苯、苯并稠四苯、二苯并稠四苯、苝、或蔻。
  7. 如申請專利範圍第4項之有機電激發光元件，其中，該化合物A為下述式(4)表示之化合物， (式(4)中，R21~R28各自為氫原子、氟原子、經取代或未經取代之碳數1~10的烷基、經取代或未經取代之碳數3~10的環烷基、經取代或未經取代之碳數3~30的烷矽基、經取代或未經取代之成環碳數8~30的芳矽基、經取代或未經取代之碳數1~20的烷氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~20的芳氧基、經取代或未經取代之成環碳數6~30的芳香族烴基、或者經取代或未經取代之成環原子數5~30的雜環基)。
  8. 如申請專利範圍第4項之有機電激發光元件，其中，該含有化合物A之發光層含有苝衍生物、二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)衍生物、吡咯亞甲基(pyrromethene)錯合物、哌喃衍生物或苯乙烯基衍生物作為摻雜材料。
  9. 如申請專利範圍第4項之有機電激發光元件，其在陽極與陰極之間，從陽極側依序積層有第1發光層、中間層、第2發光層及第3發光層，該第1發光層至少含有該化合物A作為主體材料， 該第2發光層及第3發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
  10. 如申請專利範圍第2項之有機電激發光元件，其中，該含有蒽衍生物作為主體材料之發光層以外的其他發光層中的至少1層發光層，至少含有發磷光材料作為主體材料。
  11. 如申請專利範圍第10項之有機電激發光元件，其中，該發磷光材料為咔唑衍生物或喹啉錯合物衍生物。
  12. 如申請專利範圍第10項之有機電激發光元件，其在陽極與陰極之間，從陽極側起積層有第1發光層、中間層、及第2發光層，該第1發光層至少含有發磷光材料作為主體材料，該第2發光層含有蒽衍生物作為主體材料。
  13. 如申請專利範圍第1項之有機電激發光元件，其中，有機層積層構造體中與該陽極接觸之部分係由電洞供給層構成，有機層積層構造體中與陰極接觸之部分則由電子供給層構成。
  14. 如申請專利範圍第1項之有機電激發光元件，其藉由將複數層發光層發出之光加以複合，來發出白光。
  15. 一種顯示裝置，其具備有配置排列成2維矩陣狀之申請專利範圍第1至14項中任一項的有機電激發光元件。
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