JP5129359B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 - Google Patents
有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5129359B2 JP5129359B2 JP2011058958A JP2011058958A JP5129359B2 JP 5129359 B2 JP5129359 B2 JP 5129359B2 JP 2011058958 A JP2011058958 A JP 2011058958A JP 2011058958 A JP2011058958 A JP 2011058958A JP 5129359 B2 JP5129359 B2 JP 5129359B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic
- general formula
- layer
- light
- atom
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 0 CC(C*C#C)(CF)S Chemical compound CC(C*C#C)(CF)S 0.000 description 7
- DSEVCSPSAMJIHL-WDCMOMGISA-N BC(C)(CC)C(C([C@H](C(c1cc(-c2ccccc2)cc([C@H]2C=CC=CC2)c1)=C1F)F)F)=C1F Chemical compound BC(C)(CC)C(C([C@H](C(c1cc(-c2ccccc2)cc([C@H]2C=CC=CC2)c1)=C1F)F)F)=C1F DSEVCSPSAMJIHL-WDCMOMGISA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要であった。これに対し、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際に光が放出(蛍光・燐光)されるのを利用する発光素子であり、数V〜数十V程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角が大きく、視認性が高く、しかも薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
また、有機EL素子は発光寿命が短いという問題点も指摘されている。経時での輝度劣化の要因は完全には解明されていないが、その要因としては、エレクトロルミネッセンス素子は自ら発する光及びその時に発生する熱などによって薄膜を構成する有機化合物自体が分解したり、薄膜中で有機化合物の結晶化が起こる等有機EL素子の材料である有機化合物に由来する要因が指摘されてきている。
また、電子輸送材料は、現在のところ、知見が少なく、反結合軌道を利用することとも相俟って、実用に耐える有用なる高性能電子輸送材料は見いだされていない。
例えば、九州大学の研究グループは、オキサジアゾール系誘導体である2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジゾール(t−BuPBD)をはじめ、薄膜安定性を向上させたオキサジアゾール二量体系誘導体の1,3−ビス(4−t−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジゾジル)ビフェニレン(OXD−1)、1,3−ビス(4−t−ブチルフェニル−1,3,4−オキサジゾリル)フェニレン(OXD−7)(Jpn.J.Appl.Phys.vol.31(1992),p.1812)を提案している。
また、山形大学の研究グループは、正孔ブロック性に優れたトリアゾール系電子輸送材料を用いることにより白色発光の素子を作成している(Science,3 March 1995,Vol.267,p.1332)。さらに、特開平5−331459号公報には、フェナントロリン誘導体が電子輸送材料として有用であることが記載されている。しかし、従来の電子輸送材料では、薄膜形成能が低く、容易に結晶化が起こるため、発光素子が破壊されてしまう問題があり、実用に耐える素子性能を発現できなかった。
また、特許第2,795,932号明細書、特開平9−245511号公報、同5−258860号公報等には、有機EL素子から発する光を、色変換層によりそれとは別の極大発光波長を有する光に変換する方法が記載されており、有機EL素子の発する光を変換する化合物として、有機蛍光色素が例示されている。
これらの方法は、色変換層に用いる有機蛍光体を変更するだけで所望の発光色を得ることができるので、フルカラーの有機ELを製造する際に要する煩雑なパターニングが不要となり、低コスト化を図ることが可能となるが、上記特許に記載の有機EL素子では発光強度が十分ではなく、変換後に得られる発光の強度はまだまだ十分なものではなかった。
本発明の第2の目的は、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた低消費電力、長寿命な表示装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、色変換層を用いた低コストな表示装置を提供することにある。
(1)2つの電極間に挟持された有機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、有機層の少なくとも1層に、下記一般式(1)で示される化合物の少なくとも1種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。
(2)一般式(1)において、R14、R15、R16がそれぞれアルキル基またはハロゲン原子であることを特徴とする上記(1)に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(3)一般式(1)で表される化合物が、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上記(1)または(2)に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(5)一般式(1)または一般式(2)で表される化合物のバンドギャップが3.20eV〜3.60eVであることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(6)一般式(1)または一般式(2)で表される化合物が発光層に含有されていることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(7)一般式(1)または一般式(2)で表される化合物が電子輸送層に含有されていることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(8)陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(9)上記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
(10)少なくとも1つが上記(1)〜(8)のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である、異なる極大波長の光を発光する2種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置したことを特徴とする上記(9)に記載の表示装置。
(11)上記(1)〜(8)のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光した光を吸収し、それとは異なる極大波長の光を発光する色変換層を有することを特徴とする表示装置。
(12)異なる極大波長の光を発光する2種以上の色変換層が同一基板上に並置されていることを特徴とする上記(11)に記載の表示装置。
先ず、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いられる前記一般式(1)で表される化合物について説明する。
一般式(1)において、Bはホウ素原子を表し、Cは炭素原子を表し、A11、A12およびA13は炭素原子または窒素原子を表し、Z11、Z12およびZ13は芳香環を完成するのに必要な原子群を表し、R11、R12およびR13はそれぞれ独立にアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子を表し、R14、R15およびR16はそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基を表し、l、nおよびmはそれぞれ独立に0〜7を表す。
一般式(1)において、炭素原子、A11およびZ11によって、炭素原子、A12およびZ12によって、炭素原子、A13およびZ13によって形成される芳香環とは、π電子の数が4n+2[nは自然数]を満たす環であり、芳香族炭化水素環でも芳香族複素環でもよい。π電子の数が4n+2[nは自然数]を満たす芳香環の代表例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、アズレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ペリレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、コロネン環、トリナフチレン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、1,2,4−トリアゾール環、1,2,3−トリアゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、インドリジン環、キノリン環、イソインドール環、インドール環、イソキノリン環、フタラジン環、プリン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、カルバゾール環、フェナントリジン環、アクリジン環、ペリミジン環、フェナントロリン環、フェナジン環等が挙げられる。
R11、R12およびR13としてはアルキル基またはハロゲン原子が好ましく、さらに、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子が好ましい。
R14、R15およびR16で表される一価の置換基は特に限定されるものではないが、例えば、R11、R12およびR13の説明で示したアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基およびハロゲン原子の他に、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基、p−トリル基、p−クロロフェニル基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、i−プロピルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基等)、シアノ基、ニトロ基、複素環基(例えば、ピロール基、ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基等)等が挙げられる。l、mおよびnがそれぞれ2以上の場合、それぞれのR14、R15およびR16は同一でも異なっていてもよい。
また、上記一般式(1)で示される化合物は、ホウ素原子に結合する芳香環基が、例えば、ホウ素原子が結合する炭素原子に隣接する炭素原子が直接あるいは置換基を介して結合することによって、ホウ素原子を含む環を形成した化合物も含む。具体的には下記のような構造を採ってもよい。
一般式(2)において、Bはホウ素原子を表し、Cは炭素原子を表し、A21、A22、A23、A24、A25およびA26は炭素原子または窒素原子を表し、Z21、Z22およびZ23は芳香環を完成するのに必要な原子群を表し、R21、R22、R23、R24、R25およびR26はそれぞれ独立にアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子を表し、R27、R28およびR29はそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基を表し、l2、n2およびm2はそれぞれ独立に0〜7を表す。
一般式(2)において、炭素原子、A21、A22およびZ21によって、炭素原子、A23、A24およびZ22によって、炭素原子、A25、A26およびZ23によって形成される芳香環としては、一般式(1)において、炭素原子、A11およびZ11によって、炭素原子、A12およびZ12によって、炭素原子、A13およびZ13によって形成される芳香環の説明で示した芳香環が挙げられる。
R21、R22、R23、R24、R25およびR26で表されるアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子としては、一般式(1)において、R11、R12およびR13の説明で示したアルキル基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子が挙げられる。
R27、R28およびR29で表される一価の置換基としては、一般式(1)において、R14、R15およびR16の説明で示した一価の置換基が挙げられる。l2、m2およびn2がそれぞれ2以上の場合、それぞれのR27、R28およびR29は同一でも異なっていてもよい。また、R27、R28およびR29は互いに縮合して環を形成するものであってもよい。
一般式(2)において、好ましくは、R21、R22、R23、R24、R25およびR26がアルキル基またはハロゲン原子であり、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、イソプロピル基またはフッ素原子であり、Z21、Z22およびZ23により完成される芳香環が芳香族炭化水素環のときである。
一般式(3)において、Bはホウ素原子を表し、R31、R35、R41、R45、R51およびR55はアルキル基またはハロゲン原子を表し、R32、R33、R34、R42、R43、R44、R52、R53およびR54は水素原子または一価の置換基を表す。ただし、R32、R33、R34の少なくとも1種、R42、R43、R44の少なくとも1種、R52、R53およびR54の少なくとも1種は芳香環基である。
一般式(3)において、R31、R35、R41、R45、R51およびR55で表されるアルキル基、ハロゲン原子としては、一般式(1)において、R11、R12およびR13の説明で示したアルキル基、ハロゲン原子が挙げられる。R32、R33、R34、R42、R43、R44、R52、R53およびR54で表される一価の置換基としては、一般式(1)において、R14、R15およびR16の説明で示した一価の置換基が挙げられる。
R32、R33、R34の少なくとも1種、R42、R43、R44の少なくとも1種、R52、R53およびR54の少なくとも1種は芳香環基であるが、これら芳香環基としては、π電子の数が4n+2[nは自然数]を満たす環を有する化合物の任意の位置から水素原子を1つ取り除いたものである。環は芳香族炭化水素環でも芳香族複素環でもよい。π電子の数が4n+2[nは自然数]を満たす化合物の代表例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、アズレン、フェナントレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ペリレン、ペンタセン、ヘキサセン、コロネン、トリナフチレン、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、チアゾール、イソオキサゾール、イソチアゾール、フラザン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インドリジン、キノリン、イソインドール、インドール、イソキノリン、フタラジン、プリン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、カルバゾール、フェナントリジン、アクリジン、ペリミジン、フェナントロリン、フェナジン等が挙げられる。また、これらは任意の置換基を有していてもよく、その複数の置換基が互いに縮合した縮合環を有していてもよい。
なお、上記イオン化ポテンシャルと電子親和力の差は、化合物の吸収スペクトルの吸収端から換算することが可能であり、本発明では、化合物をガラス上に100nm蒸着したときの蒸着膜の吸収スペクトルを測定し、その吸収端の波長YnmをXeVに換算して求めた。このときに、以下の換算式を使用した。
X=1240/Y
以下に一般式(1)〜(3)で表される化合物(以下、本発明の化合物ということもある。)の具体例を示すが、本発明で用いることができる化合物はこれらに限定されるものではない。
化合物I−13〔tris(biphenylduryl)borane〕の合成
構造はNMRおよびマススペクトルより同定した。
本発明の有機EL素子は、発光層の他に、必要に応じ正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層および陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で狭持された構造をとることができる。
具体的には、下記の構造がその例として挙げられる。
(i)陽極/発光層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(iii)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
本発明の化合物は、いずれの層中に含有されていてもかまわないが、発光層または電子輸送層に含有されていることが好ましく、電子輸送層に含有されていることが特に好ましい。
発光層に使用される材料(以下、発光材料という。)は、蛍光または燐光を発する有機化合物または錯体であることが好ましく、本発明の化合物以外にも、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Macromol.Synth.,125巻,17〜25頁に記載の化合物等を用いることができる。
発光材料は、発光性能の他に、正孔輸送機能や電子輸送機能を併せ持っていてもよく、正孔輸送材料や電子輸送材料の殆どが、発光材料としても使用できる。
発光材料は、p−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でもよく、さらに前記発光材料を高分子鎖に導入したもの、または、前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。
発光層は、上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層の膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲で選ばれる。発光層は、これらの発光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し、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
また、発光層は、特開昭57−51781号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては色変換層を有する場合、変換の効率から、発光層から発光される光は青紫領域の光であることが好ましい。
青紫領域の光とは、分光放射輝度計CS−1000(ミノルタ製)等の測定器で測定し、座標が、CIE色度座標(「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)108頁の図4.16)に当てはめたとき、Purplish Blue(紫青)、または、Bluish Purple(青紫)の領域にある光をいう。
このような発光材料の具体例は、特願平11−365996号(対応EP公開済:EP1067165A)明細書、特願2000−265045号明細書、特願2000−285050号明細書、特願2000−292124号明細書、特願2000−290466号明細書、特願平11−341923号明細書、特願平11−265312号明細書、特願平11−274848号明細書、特願2000−240880号明細書、特願2000−345267号明細書等に記載されている。
上記具体例の一部を以下に示すが、本発明で用いられる発光材料はこれに限定されるものではない。
正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入される。そのうえ、発光層に陰極、陰極バッファー層または電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。この正孔輸送層の材料(以下、正孔注入材料または正孔輸送材料という。)については、前記の好ましい性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやEL素子の正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、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。この正孔輸送材料としては、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、ピラゾリン誘導体及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などが挙げられる。正孔輸送材料としては、上記のものをいずれも使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
さらに、これらの化合物を高分子鎖に導入した、または、これらの化合物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。
また、p型−Si、p型−SiCなどの無機化合物も正孔輸送材料として使用することができる。
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の方法により薄膜化することにより形成することができる。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程度である。この正孔輸送層は、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く、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
電子輸送層に用いられる材料(以下、電子輸送材料という。)の例としては、本発明の化合物以外にも、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。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。
さらに、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。
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)など及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若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などで置換されているものも電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として用いられるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiCなど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。
電子輸送層は、上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、電子輸送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し、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
バッファー層とは、駆動電圧の低下や発光効率の向上を図る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」(第123頁〜第166頁)に詳細に記載されており、バッファー層には陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
陽極バッファー層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バ
ッファー層等が挙げられる。
陰極バッファー層は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
特に、本発明の有機EL素子において、陰極バッファー層が存在した場合、大きな駆動電圧の低下や発光効率の向上が得られた。
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は0.1〜100nmの範囲が好ましい。
さらに、上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、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)の第237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層などのような機能層を有していてもよい。
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した陽極が好ましい。このような電極物質の具体例としてはAuなどの金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。
陽極は、蒸着やスパッタリングなどの方法によりこれらの電極物質の薄膜を形成し、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することによって得ることができる。また、パターン精度をあまり必要としない場合(100μm以上程度)には、電極物質を所望の形状のマスクを介して蒸着したり、スパッタリングしてパターンを形成してもよい。
陽極より発光を取り出す場合には、陽極の光透過率は10%より大きいことが望ましく、また、陽極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、通常、10nm〜1μm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。
一方、陰極には、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(以下、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、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化など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などが好適である。
さらに、本発明の有機EL素子に用いる陰極としては、アルミニウム合金が好ましく、特に、アルミニウム含有量が90質量%以上100質量%未満、最も好ましくは95質量%以上100質量%未満のアルミニウム合金が好ましい。これらのアルミニウム合金を用いることにより有機EL素子の発光寿命や、最高到達輝度を非常に向上させることができる。
陰極は、蒸着やスパッタリングなどの方法により、上記の電極物質の薄膜を形成させることにより作製することができる。
陰極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させ取り出すために、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効率が向上し好都合である。
本発明のエレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いられる基板としては、例えば、ガラス板、石英板、プラスチックフィルムを挙げることができる。
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。
先ず、基板上に陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成し陽極を作製する。次に、この上に陽極バッファー層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極バッファー層の材料からなる薄膜を順次形成する。これらの薄膜の形成方法としては、前記したスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法またはスピンコート法が好ましい。これらの層の形成には、層ごとに異なる製膜法を採用してもよい。蒸着法を用いて膜を形成する場合、蒸着条件は、使用する化合物の種類、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般的には、ボート加熱温度50〜450℃、真空度10-6〜10-2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、膜厚5nm〜5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
これらの層を形成した後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成し陰極を設けることにより、所望のEL素子が得られる。
有機EL素子は、一回の真空引きで一貫して正孔輸送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製膜法を施してもかまわない。しかし、その際には作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
また、作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、陽極バッファー層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた有機EL素子に、陽極を+、陰極を−の極性として電圧5〜40V程度の直流電圧を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
色変換層は、ある波長の光を異なる波長の光に変換する機能を有する層をいい、具体的には、該層に、有機EL素子の発光層から発せられる光を吸収し、それとは異なる極大波長の光を発光する物質を含有する。
色変換層により、有機EL素子の発光層が発する色のみではなく、他の色も表示することが可能となる。
有機EL素子の発光層が発光する光を吸収し、それとは異なる波長の光を発する物質としては、例えば、蛍光体が挙げられ、蛍光体は有機蛍光体または無機蛍光体のいずれでもよく、変換したい波長によって使い分けることができる。
有機蛍光体としては、例えば、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などが挙げられる。
無機蛍光体としては、結晶母体と賦活剤によって構成される無機系蛍光体、希土類錯体系蛍光体が挙げられる。
無機系蛍光体の組成は特に制限はないが、結晶母体であるY2O2S 、Zn2SiO4、Ca5(PO4)3Cl等に代表される金属酸化物及びZnS、SrS、CaS等に代表される硫化物にCe、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属のイオンやAg、Al、Mn、In、Cu、Sb等の金属のイオンを賦活剤または共賦活剤として組み合わせたものが好ましい。
結晶母体としては金属酸化物が好ましく、例えば、(X)3Al16O27、(X)4Al14O25、(X)3Al2Si2O10、(X)4Si2O8、(X)2Si2O6、(X)2P2O7、(X)2P2O5、(X)5(PO4)3Cl、(X)2Si3O8 -2(X)Cl2〔ここで、Xはアルカリ土類金属を表す。なお、Xで表されるアルカリ土類金属は単一成分でも2種類以上の混合成分でもよく、その混合比率は任意である。〕のようなアルカリ土類金属で置換された酸化アルミニウム、酸化ケイ素、リン酸、ハロリン酸等が代表的な結晶母体として挙げられる。
その他の好ましい結晶母体としては、亜鉛の酸化物および硫化物、イットリウムやガドリウム、ランタン等の希土類金属の酸化物およびその酸化物の酸素の一部を硫黄原子に換えた部分硫化物、希土類金属の硫化物、および、希土類金属の酸化物や硫化物に任意の金属元素を配合したもの等が挙げられる。
Mg4GeO5.5F、Mg4GeO6、ZnS、Y2O2S、Y3Al5O12、Y2SiO10、Zn2SiO4 、Y2O3、BaMgAl10O17、BaAl12O19、(Ba,Sr,Mg)O・aAl2O3、(Y,Gd)BO3、(Zn,Cd)S、SrGa2S4、 SrS、GaS、SnO2、Ca10(PO4)6(F,Cl)2、(Ba,Sr)(Mg,Mn)Al10O17、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2、(La,Ce)PO4、CeMgAl11O19、GdMgB5O10、Sr2P2O7、Sr4Al14O25、Y2SO4、Gd2O2S、Gd2O3、YVO4、Y(P,V)O4等
結晶母体及び賦活剤または共賦活剤は、同族の元素と一部置き換えたものでも構わない。元素組成には制限はなく、特に、青紫領域の光を吸収して可視光を発するものが好ましい。
本発明において、無機系蛍光体の賦活剤、共賦活剤として好ましいものは、La、Eu、Tb、Ce、Yb、Pr等に代表されるランタノイド元素のイオン、Ag、Mn、Cu、In、Al等の金属のイオンであり、そのドープ量は母体に対して0.001〜100モル%が好ましく、0.01〜50モル%がさらに好ましい。
賦活剤、共賦活剤は結晶母体を構成するイオンの一部を上記ランタノイドのようなイオンに置き換えることでその結晶の中にドープされる。
(BazMg1-z)3-x-yAl16O27:Eu2+ x、Mn2+y,Sr4-xAl14O25:Eu2+ x、(Sr1-zBaz)1-xAl2Si2O8:Eu2+ x、Ba2-xSiO4:Eu2+ x、Sr2-xSiO4:Eu2+ x、Mg2-xSiO4:Eu2+ x、(BaSr)1-xSiO4:Eu2+ x、Y2-x-ySiO5:Ce3+ x、Tb3+ y,Sr2-xP2O5:Eu2+ x、Sr2-xP2O7:Eu2+ x、(BayCazMg1-y-z)5-x(PO4)3Cl:Eu2+ x、Sr2-xSi3O8-xSrCl2:Eu2+ x[x、yおよびzはそれぞれ1以下の任意の数を表す。]
以下に本発明に好ましく使用される無機系蛍光体の具体例を示すが、本発明で用いることができる無機系蛍光体はこれらの化合物に限定されるものではない。
なお、蛍光体結晶の実際の組成は、厳密に記載すれば、上記のような組成式で表されるが、賦活剤の量の多少は本質的な蛍光特性に影響を及ぼさないことが多いので、以下、無機系蛍光体を表記するにあたっては、特にことわりのない限り、例えば、Sr4-xAl14O25:Eu2+ xはSr4Al14O25:Eu2+と表記し、xの数値は記載しない。
(BL−1) Sr2P2O7:Sn4+
(BL−2) Sr4Al14O25:Eu2+
(BL−3) BaMgAl10O17:Eu2+
(BL−4) SrGa2S4:Ce3+
(BL−5) CaGa2S4:Ce3+
(BL−6) (Ba,Sr)(Mg,Mn)Al10O17:Eu2+
(BL−7) (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+
(BL−8) BaAl2SiO8:Eu2+
(BL−9) Sr2P2O7:Eu2+
(BL−10) Sr5(PO4)3Cl:Eu2+
(BL−11) (Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+
(BL−12) BaMg2Al16O27:Eu2+
(BL−13) (Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+
(BL−14) Ba3MgSi2O8:Eu2+
(BL−15) Sr3MgSi2O8:Eu2+
(GL−1) (Ba,Mg)Al16O27:Eu2+,Mn2+
(GL−2) Sr4Al14O25:Eu2+
(GL−3) (Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu2+
(GL−4) (Ba,Mg)2SiO4:Eu2+
(GL−5) Y2SiO5:Ce3+,Tb3+
(GL−6) Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu2+
(GL−7) (Ba,Ca,Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+
(GL−8) Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+
(GL−9) Zr2SiO4 ,MgAl11O19:Ce3+,Tb3+
(GL−10) Ba2SiO4:Eu2+
(GL−11) Sr2SiO4:Eu2+
(GL−12) (Ba,Sr)SiO4:Eu2+
(RL−1) Y2O2S:Eu3+
(RL−2) YAlO3:Eu3+
(RL−3) Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+
(RL−4) LiY9(SiO4 )6O2:Eu3+
(RL−5) YVO4:Eu3+
(RL−6) CaS:Eu3+
(RL−7) Gd2O3:Eu3+
(RL−8) Gd2O2S:Eu3+
(RL−9) Y(P,V)O4:Eu3+
(RL−10) Mg4GeO5.5 F:Mn4+
(RL−11) Mg4GeO6:Mn4+
(RL−12) K5Eu2.5(WO4)6.25
(RL−13) Na5Eu2.5(WO4)6.25
(RL−14) K5Eu2.5(MoO4)6.25
(RL−15) Na5Eu2.5(MoO4)6.25
上記無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、表面改質処理としては、シランカップリング剤等の化学的処理、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理、さらには、それらの併用等が挙げられる。
一般式(B)
Xa−(Lx)−(Ly)n−(Lz)−Ya
[式中、Lx、Ly、Lzはそれぞれ独立に2個以上の結合手を持つ原子を表わし、nは0または1を表し、XaはLxの隣接位に配位可能な原子を有する置換基を表し、YaはLzの隣接位に配位可能な原子を有する置換基を表す。さらにXaの任意の部分とLxとは互いに縮合して環を形成してもよく、Yaの任意の部分とLzとは互いに縮合して環を形成してもよく、LxとLzとは互いに縮合して環を形成してもよく、さらに分子内に芳香族炭化水素環または芳香族複素環が少なくとも一つ存在する。
ただし、Xa−(Lx)−(Ly)n−(Lz)−Yaがβ−ジケトン誘導体やβ−ケトエステル誘導体、β−ケトアミド誘導体または前記ケトンの酸素原子を硫黄原子または−N(R201)−に置き換えたもの、クラウンエーテルやアザクラウンエーテルまたはチアクラウンエーテルまたはクラウンエーテルの酸素原子を任意の数硫黄原子または−N(R201)−(R201は、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表す。)に置き換えたクラウンエーテルである場合には、分子内に芳香族炭化水素環または芳香族複素環は存在しなくてもよい。]
一般式(B)において、XaおよびYaにおける配位可能な原子とは、具体的には、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、セレン原子、テルル原子であり、特に、酸素原子、窒素原子、硫黄原子が好ましい。
一般式(B)において、Lx、Ly、Lzで表される2個以上の結合手を持つ原子は、特に制限はないが、代表的には、炭素原子、酸素原子、窒素原子、シリコン原子、チタン原子等が挙げられるが、好ましくは炭素原子である。
以下に本発明に好ましく使用される希土類錯体系蛍光体の具体例を示すが、本発明で用いることができる希土類錯体系蛍光体はこれらの化合物に限定されるものではない。
色変換層は、蛍光体を蒸着あるいはスパッタリング法により製膜した層、適当な樹脂をバインダとしてその中に蛍光体を分散させた塗布液を塗布して製膜した層等いずれの形態の層であっても構わない。膜厚は100nm〜5mm程度が適当である。
蛍光体をバインダ中に分散させた塗布液を塗布して製膜して色変換層を得る場合、バインダ中における蛍光体の分散濃度は、蛍光の濃度消光を起こすことがなく、かつ、発光層からの発光を十分に吸収できる範囲であればよい。蛍光体の種類によるが、使用する樹脂1gに対して蛍光体を10-7〜10-3モルとするのが適当である。無機蛍光体の場合は、濃度消光がほとんど問題とならないため、樹脂1gに対して0.1〜10g使用できる。
色変換層として、発光層の発光波長で励起して400〜500nmの範囲内に極大発光波長を有する光を発光する蛍光体を含有する色変換層、発光層の発光波長で励起して501〜600nmの範囲内に極大発光波長を有する光を発光する蛍光体を含有する色変換層、発光層の発光波長で励起して601〜700nmの範囲内に極大発光波長を有する光を発光する蛍光体を含有する色変換層を設けることにより、有機EL素子をフルカラー化することが可能となる。
図1は、有機エレクトロルミネッセンス素子から構成される表示装置(ディスプレイ)の一例を示した模式図である。該表示装置は有機エレクトロルミネッセンス素子の発光により画像情報の表示を行い、例えば、携帯電話等のディスプレイとして用いることができる。
ディスプレイ1は、複数の画素を有する表示部A、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部B等からなる。
制御部Bは表示部Aと電気的に接続されており、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を表示部Aに送り、走査信号により順次選択された走査線上の画素が、画像データ信号に応じて順次発光して画像情報を表示部Aに表示する。
表示部Aは、基板上に複数の走査線5及び複数のデータ線6を含む配線部と、複数の画素3等とを有している。
表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
図2は、画素3で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。
配線部の複数の走査線5及び複数のデータ線6は、それぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示せず。)。
画素3は、走査線5に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は、画素の模式図である。
画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子10、スイッチングトランジスタ11、駆動トランジスタ12、コンデンサ13等を備えている。また、5は走査線、6はデータ線、7は電源ラインである。
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13と駆動トランジスタ12のゲートに伝達される。
画像データ信号の伝達により、コンデンサ13が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ12の駆動がオンする。駆動トランジスタ12は、ドレインが電源ライン7に接続され、ソースが有機エレクトロルミネッセンス素子10の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン7から有機エレクトロルミネッセンス素子10に電
流が供給される。
査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ12が駆動して有機エレクトロルミネッセンス素子10が発光する。
すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子10の発光は、複数の画素それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子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11と駆動トランジスタ12を設けて、複数の画素それぞれの有機エレクトロルミネッセンス素子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。
ここで、有機エレクトロルミネッセンス素子10の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
また、コンデンサ13の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
本発明において有機エレクトロルミネッセンス素子の発光駆動は、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エレクトロルミネッセンス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。
複数の画素に有機エレクトロルミネッセンス素子10として、実施例1〜3に記載の赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
図4において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。
順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。
パッシブマトリクス方式では画素3にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
以下に実施例で使用した化合物を示す。
陽極としてガラス上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)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i−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。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、m―MTDATAを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにTPDを200mg入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートにトリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム(Alq3 )を200mg入れ、さらに他のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物1 200mgを入れ真空蒸着装置に取付けた。
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、m―MTDATAの入った前記加熱ボートに通電して、220℃まで加熱し、蒸着速度0.1〜0.3nm/secで透明支持基板に膜厚25nmで蒸着し、さらに、TPDの入った前記加熱ボートに通電して、220℃まで加熱し、蒸着速度0.1〜0.3nm/secで膜厚20nmで蒸着し、2層からなる正孔輸送層を設けた。蒸着時の基板温度は室温であった。
次に、真空槽をあけ、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム3gを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を0.5g入れ、再び真空槽を2×10-4Paまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度1.5〜2.0nm/secでマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度0.1nm/secで銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物から成る陰極とすることにより、表1に示す比較の有機EL素子OLED1−1を作製した。
上記有機EL素子OLED1−1の比較化合物1を表1に記載の化合物に替えた以外は有機EL素子OLED1−1と同様にして、有機EL素子OLED1−2〜7を作製した。
これらの素子を温度23度、乾燥窒素ガス雰囲気下で15V直流電圧印加による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度(cd/m2)、輝度の半減する時間および発光効率(ln/W)を測定した。発光輝度は有機EL素子OLED1−1の発光輝度を100とした相対値で表し、輝度の半減する時間は有機EL素子OLED1−1の輝度が半減する時間を100とした相対値で表し、発光効率は有機EL素子OLED1−1の発光効率を100とした相対値で表した。結果を表1に示す。
発光層を、本発明の化合物I−27とDCM2を100:1の重量比で蒸着した膜厚30nmの発光層とした以外は、実施例1と同様の方法で有機EL素子OLED2−1を作製した。
得られた有機EL素子に、温度23度、乾燥窒素ガス雰囲気下で15V直流電圧を印加すると赤色の発光が得られた。
また、DCM2をQd−2またはBCzVBiに替えた以外は同様にして有機EL素子OLED2−2およびOLED2−3を作製した。得られた有機EL素子OLED2−2からは緑色またOLED2−3からは青色の発光が得られた。
陽極としてガラス上にITOを150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製:NA−45)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i−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。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、m―MTDATAを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにDPVBiを200mg入れ、また別のモリブデン製抵抗加熱ボートに化合物BCを200mgを入れ真空蒸着装置に取付けた。
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、m―MTDATAの入った前記加熱ボートに通電して、220℃まで加熱し、蒸着速度0.1〜0.3nm/secで透明支持基板に膜厚25nmで蒸着し、正孔輸送層を、さらに、DPVBiの入った前記加熱ボートに通電して、220℃まで加熱し、蒸着速度0.1〜0.3nm/secで膜厚20nmで蒸着し、発光層を設けた。蒸着時の基板温度は室温であった。
次いで、化合物BCの入った前記加熱ボートに通電して、220℃まで加熱し、蒸着速度0.1〜0.3nm/secで30nmの電子輸送層を設けた。
上記有機EL素子OLED3−1の化合物BCを表2に記載の化合物に替えた以外は有機EL素子OLED3−1と同様にして、有機EL素子OLED3−2〜12を作製した。
これらの素子を温度23度、乾燥窒素ガス雰囲気下で15V直流電圧印加による連続点灯を行い、点灯開始時の発光輝度(cd/m2)、輝度の半減する時間および発光効率(ln/W)を測定した。発光輝度は有機EL素子OLED3−1の発光輝度を100とした相対値で表し、輝度の半減する時間は有機EL素子OLED3−1の輝度が半減する時間を100とした相対値で表し、発光効率は有機EL素子OLED3−1の発光効率を100とした相対値で表した。結果を表2に示す。発光色は青色だった。
実施例3で作製した有機EL素子OLED3−8の陰極をAlに置き換え、さらに、電子輸送層と陰極の間にフッ化リチウムを膜厚0.5nm蒸着して陰極バッファー層を設けた以外は有機EL素子OLED3−8と同様にして有機EL素子OLED4−1を作製した。
実施例3と同様にして点灯開始時の発光輝度(cd/m2)、発光効率(ln/W)および輝度の半減する時間を測定したところ、有機EL素子OLED3−1の発光輝度、発光効率、輝度の半減する時間をそれぞれ100とした相対比較で、発光輝度263、発光効率190、輝度の半減する時間565であった。
また、有機EL素子OLED3−4〜7、3−9〜12についても、同様に、陰極バッファー層を導入したところ、同様の効果が得られた。
実施例3で作製した有機EL素子OLED3−4〜12のそれぞれの発光層をAlq3を蒸着した発光層またはAlq3とDCM2を100:1の重量比で蒸着した発光層に替えた以外は同様にして、有機EL素子を作製した。
得られた有機EL素子のそれぞれについて、実施例3と同様にして点灯開始時の発光輝度(cd/m2)および輝度の半減する時間を測定したところ、点灯開始時の発光輝度(cd/m2)および輝度の半減する時間が改善されたことが確認された。
なお、Alq3を発光層として用いた場合は緑色の発光が得られ、Alq3とDCM2を100:1とした発光層からは赤色の発光が得られた。
実施例3および5で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機EL素子を同一基板上に並置し、図1に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
実施例4で作製した有機EL素子OLED4−1の正孔輸送材料をm−MTDATXAに、発光層の有機化合物をDMPhenに替えた以外は同様にして有機EL素子OLED7−1を作製した。
〈無機蛍光体を用いた色変換フィルターの作製〉
平均粒径5nmのエアロジル0.16gにエタノール15g及びγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン0.22gを加えて開放系で室温下1時間攪拌した。得られた混合物と20gのRL−12とを乳鉢に移し、よくすり混ぜた後、70℃のオーブンで2時間、さらに120℃のオーブンで2時間加熱し、表面改質RL−12を得た。
同様にしてGL−10およびBL−3の表面改質を行い、表面改質GL−10およびBL−3を得た。
上記の表面改質RL−12の10gに、トルエン/エタノール=1/1の混合溶液(300g)に溶解したブチラール(BX−1)30gを加え、攪拌した後、ガラス上にWet膜厚が200μmになるように塗布した。得られた塗布済みガラスを100℃のオーブンで4時間加熱乾燥し、ガラス上に色変換層が形成された赤色変換フィルターF−1を作製した。
また、同様の方法で表面改質GL−10を塗設した緑色変換フィルターF−2および表面改質BL−3を塗設した青色変換フィルターF−3を作製した。
続いて、有機EL素子OLED7−1の透明基板の下側に、色変換部として青色変換フィルターF−3をストライプ状に貼り付けた。
色変換部/透明基板/陽極/有機化合物薄膜/陰極
青色変換フィルターF−3をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1に15Vの電圧を印加したところ、320cd/m2の鮮明な青色の発光が得られた。発光スペクトルの極大発光波長は448nm、CIE色度座標上で(0.15、0.06)となった。
色変換部の青色変換フィルターF−3を、緑色変換フィルターF−2または赤色変換フィルターF−1に替えた以外は同様にして緑色変換フィルターF−2をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1および赤色変換フィルターF−1をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1を作製した。
得られた緑色変換フィルターF−2をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1からは250cd/m2、極大発光波長532nm、CIE色度座標上で(0.24、0.63)の緑色光が、赤色変換フィルターF−1をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1からは170cd/m2、極大発光波長615nm、CIE色度座標上で(0.63、0.33)の赤色光がそれぞれ得られた。
上記、青色光、緑色光及び赤色光の発光輝度は、いずれも特許第2,795,932号明細書の実施例に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光輝度より優れたものである。
また、色変換部を透明基板の上側に設けた下記の層構成の有機EL素子を作製した。層構成は、以下のとおりである。
透明基板/色変換部/陽極/有機化合物薄膜/陰極
上記有機EL素子においても、上記青色変換フィルターF−3をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1、緑色変換フィルターF−2をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1および赤色変換フィルターF−1をストライプ状に貼り付けた有機EL素子OLED7−1とほぼ同様の極大発光波長、CIE色度座標の発光スペクトルが得られた。
図2の複数の画素3を有する表示部Aにおいて、複数の画素3が備えている複数の有機エレクトロルミネッセンス素子をすべて、実施例7に記載の有機EL素子OLED7−1とした表示装置を作製した。表示装置に電圧を印加すると、すべての画素3から青紫色の発光が得られた。
次に、色変換層を有する有機EL素子について図面にしたがって説明する。
図5および6は、色変換層を有する有機EL素子の層構成を説明する断面図である。
図5においては、有機エレクトロルミネッセンス素子10は、ガラス製の透明基板10dの上側に有機EL部Yが、下側に色変換部Xが積層されている。
また、図6においては、有機エレクトロルミネッセンス素子10は、ガラス製の透明基板10dの上側に色変換部Xと有機EL部Yがこの順序で積層されている。
図中、10aはAl製の陰極、10bは正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極バッファー層が積層された有機化合物薄膜、10cは陽極(ITO透明電極)、10dは透明基板、10eは実施例7で作製した赤色変換フィルターF−1、緑色変換フィルターF−2または青色変換フィルターF−3をストライプ状に並置した色変換層である。
図5に示された層構成を有する有機EL素子において、陰極10a及び透明電極10cを介して有機化合物薄膜10bに電流が供給されると電流量に応じて発光した。発光した光は透明基板10dを通り色変換層10eに吸収され、色変換層が赤色変換能を有する(赤色変換フィルターF−1部分)領域では赤領域の色、緑色変換能を有する(緑色変換フィルターF−2部分)領域では緑領域の色、青色変換能を有する(青色変換フィルターF−3部分)領域では青領域の色の発光がなされ、図に示した白矢印の方向に取り出すことができた。
図6に示された層構成を有する有機EL素子においては、有機エレクトロルミネッセンス素子10は、ガラス製の透明基板10dの上側に色変換部Xと有機EL部Yをこの順序で積層されているが、図5の有機EL素子と同様に、赤色、緑色および青色の発光がなされ、図に示した白矢印の方向に光を取り出すことができた。
また、図5および6に示された色変換層を有する有機EL素子を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
3 画素
5 走査線
6 データ線
7 電源ライン
10 有機エレクトロルミネッセンス素子
10a 陰極
10b 有機化合物薄膜
10c 透明電極
10d 透明基板
10e 色変換層
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(ディスプレイ)
B 制御部
X 色変換部
Y 有機EL部
Claims (12)
- 一般式(1)において、R14、R15、R16がそれぞれアルキル基またはハロゲン原子であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物のバンドギャップが2.96eV〜3.80eVであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物のバンドギャップが3.20eV〜3.60eVであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物が発光層に含有されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 一般式(1)または一般式(2)で表される化合物が電子輸送層に含有されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 陰極と電子輸送層の間に、陰極バッファー層を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
- 少なくとも1つが請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である、異なる極大波長の光を発光する2種以上の有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置したことを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子と該有機エレクトロルミネッセンス素子の発光した光を吸収し、それとは異なる極大波長の光を発光する色変換層を有することを特徴とする表示装置。
- 異なる極大波長の光を発光する2種以上の色変換層が同一基板上に並置されていることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011058958A JP5129359B2 (ja) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011058958A JP5129359B2 (ja) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001211297A Division JP4804661B2 (ja) | 2001-07-11 | 2001-07-11 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011151407A JP2011151407A (ja) | 2011-08-04 |
JP5129359B2 true JP5129359B2 (ja) | 2013-01-30 |
Family
ID=44538051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011058958A Expired - Lifetime JP5129359B2 (ja) | 2011-03-17 | 2011-03-17 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5129359B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6729589B2 (ja) * | 2015-07-24 | 2020-07-22 | コニカミノルタ株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 |
WO2017164093A1 (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | コニカミノルタ株式会社 | π共役系ホウ素化合物、電子デバイス、及びトリアリールボランとその中間体の製造方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1142895B1 (en) * | 1999-01-08 | 2006-07-05 | Chisso Corporation | Borane derivatives and organic electroluminescents |
JP4026273B2 (ja) * | 1999-04-05 | 2007-12-26 | 東洋インキ製造株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子 |
JP3994573B2 (ja) * | 1999-04-12 | 2007-10-24 | 東洋インキ製造株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびそれを使用した有機エレクトロルミネッセンス素子 |
JP3440296B2 (ja) * | 1999-09-02 | 2003-08-25 | 大阪大学長 | エレクトロルミネッセンス素子 |
JP4428772B2 (ja) * | 1999-09-28 | 2010-03-10 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
JP2001196183A (ja) * | 2000-01-07 | 2001-07-19 | Univ Osaka | エレクトロルミネッセンス素子 |
JP2001233882A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-08-28 | Yasuhiko Shirota | エレクトロルミネッセンス素子 |
JP2001254076A (ja) * | 2000-03-10 | 2001-09-18 | Yasuhiko Shirota | エレクトロルミネッセンス素子 |
JP3855587B2 (ja) * | 2000-03-27 | 2006-12-13 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 熱記録媒体、追記型情報記録要素、記録方法、情報の読み出し方法、有機エレクトロルミネッセンス素子の多色化方法、温度測定方法及び不可逆性温度マーカー |
JP2002194344A (ja) * | 2000-10-17 | 2002-07-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 発光材料および発光素子、ならびに装置 |
EP1217668A1 (de) * | 2000-12-22 | 2002-06-26 | Covion Organic Semiconductors GmbH | Verwendung von Bor- und Aluminium-Verbindungen in Elektronik-Bauteilen |
JP2002216972A (ja) * | 2001-01-19 | 2002-08-02 | Chisso Corp | ボロン置換シラシクロペンタジエン誘導体を含有する有機電界発光素子 |
JP4023204B2 (ja) * | 2001-05-02 | 2007-12-19 | 淳二 城戸 | 有機電界発光素子 |
JP4804662B2 (ja) * | 2001-07-11 | 2011-11-02 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
-
2011
- 2011-03-17 JP JP2011058958A patent/JP5129359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011151407A (ja) | 2011-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5135657B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP5120398B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4804661B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP4770033B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP3873720B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 | |
JP4951829B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 | |
JP5340999B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4788078B2 (ja) | 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材料および表示装置 | |
JP2004031004A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP2008227512A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 | |
JP4804662B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4048792B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4300788B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 | |
JP2004146368A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP3994799B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP5321710B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4686895B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4265216B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子および表示装置 | |
JP4940504B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP5129359B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 | |
JP4556335B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP4496684B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP2010118686A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP4656111B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子 | |
JP5379179B2 (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110317 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121002 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121101 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5129359 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |