JP5051125B2 - 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発光色度安定化方法、照明装置及び電子ディスプレイ装置 - Google Patents
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発光色度安定化方法、照明装置及び電子ディスプレイ装置 Download PDFInfo
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Description
該有機化合物層の少なくとも1層が、通電により発光スペクトルが短波長側にシフトする発光材料A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。
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
本発明の有機EL素子の構成層(有機化合物層)の少なくとも1層に含まれ、素子の通電により発光スペクトルが短波長側にシフト(移動)する発光材料Aについて説明する。
本発明の有機EL素子への通電により、有機EL素子内部で起こる反応(化学反応の場合もあり、単に異性体(構造異性体、回転異性体等)等への変換等もここの反応の範囲に入る)により発光材料の発光波長を短波化させる置換基としては、該置換基を導入することにより発光材料の発光波長を長波化する置換基を発光材料に導入し、それが素子内部で発生する活性種等の作用で変化し、導入以前の発光波長またはそれに近い発光波長になるような設計が必要である。
本発明に係る発光材料Bについて説明する。
発光材料Aと、有機化合物層中で反応することが可能な材料Cについて説明する。
本発明の有機EL素子は、使用(必要な輝度で発光)しているうちに、次第に発光波長が短波長化する発光材料を含有しており、該発光材料に基づく発光スペクトルが短波長化することによって、発光経時で減衰する発光色を効果的に補償する技術を完成させたものである。
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。本発明において、有機EL素子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。
(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
本発明の有機EL素子においては、青色発光層の発光極大波長は430nm〜480nmにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が510nm〜550nm、赤色発光層は発光極大波長が600nm〜640nmの範囲にある単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であることが好ましい。また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機EL素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
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。
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。
蛍光ドーパント(蛍光性化合物)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が挙げられる。
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、上記の如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、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。
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。
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。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。更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。
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。
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。
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。
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。
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。
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素子の作製法を説明する。
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。
《有機EL素子OLED−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150nm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蛍光ドーパントとしてF−1を300mg入れ、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OLED−2の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、図2に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−2を作製した。
《有機EL素子OLED−3の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、素子の構成を図3に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−3を作製した。
《有機EL素子OLED−4の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、素子の構成を図4に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−4を作製した。
《有機EL素子OLED−5の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、図5に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−5を作製した。
《有機EL素子OLED−6の作製》
ガラス基板ITO上にPEDOT/PSSをスピンコーターで40nmの膜厚になるように塗設し、大気下200℃で1時間乾燥後、図6の第2層の成分比になるように調整したH−2(第2層の84.7質量%を占める)を主成分とし、3種のドーパント(P−9、P−10、P−11)が含有された、全固形分濃度0.2質量%のジクロロエタン溶液をスピンコーターで50nmの膜厚になるように塗設した。得られた第2層は、発光層兼発光色補償の機能を有する。
発光色度補償層を塗布方式で成膜しても蒸着方式で成膜した、実施例4で得られた有機EL素子OLED−4や、実施例5で得られた有機EL素子OLED−5と同様に、通電に伴い反応が進行し、発光色補償効果が得られることを確認した。
Claims (10)
- 支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に少なくとも1層の発光層を含む有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機化合物層の少なくとも1層が、通電により発光スペクトルが短波長側にシフトする発光材料A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。 - 前記発光材料Aと、該発光材料Aの発光初期の発光波長よりも短波長の発光スペクトルを示す発光材料Bを少なくとも1種以上含有す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。
- 前記発光材料Aと該有機化合物層中で反応することが可能な材料Cとを、前記発光材料Aと同一層に含有することを特徴とする請求の範囲第1項または請求の範囲第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光材料Aが、分子中に、下記で表される部分構造のいずれかひとつを含む化合物であることを特徴とする請求の範囲第1項〜請求の範囲第3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。
- 前記有機化合物層中で反応することが可能な材料Cが、分子中に下記で表される部分構造のいずれかひとつを含む化合物であることを特徴とする請求の範囲第3項または請求の範囲第4項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光材料Aの通電後の発光スペクトルの極大ピークのうち最も短波長側に存在する極大ピークの波長が480nm以下であることを特徴とする請求の範囲第1項〜請求の範囲第5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。
- 前記発光材料Aが、リン光ドーパントであることを特徴とする請求の範囲第1項〜請求の範囲第6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〜請求の範囲第7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発光させるに当たり、10cd/m2〜10,000cd/m2の輝度で発光させることにより、発光経時の色度変化を抑制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発光色度安定化方法。
- 請求の範囲第1項〜請求の範囲第7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具備したことを特徴とする照明装置。
- 請求の範囲第1項〜請求の範囲第7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具備したことを特徴とする電子ディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
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