WO2006095553A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、液晶表示装置及び照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、液晶表示装置及び照明装置 Download PDF

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WO2006095553A1
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light
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Tomoyuki Nakayama
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Konica Minolta Holdings, Inc.
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    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine

Definitions

  • Organic-elect mouth luminescence element display device, liquid crystal display device, and lighting device
  • the present invention relates to an organic electoluminescence element, a display device, a liquid crystal display device, and a lighting device.
  • ELD electoluminescence display
  • constituent elements of ELD include an inorganic electoluminescence device (hereinafter referred to as “inorganic EL device”) and an organic electoluminescence device (hereinafter referred to as “organic EL device”).
  • Inorganic EL devices have been used as planar light sources, but high AC voltages are required to drive light-emitting devices.
  • An organic EL device has a structure in which a light-emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode, and injects electrons and holes into the light-emitting layer and recombines them to make excitons (exciton). And emits light using the emission of light (fluorescence 'phosphorescence) when the exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several volts to several tens of volts.
  • fluorescence 'phosphorescence emission of light
  • it is a self-luminous type, it has a wide viewing angle, and since it is a thin-film type complete solid-state device with high visibility, it attracts attention from the viewpoints of space saving and portability.
  • the organic EL element is also a major feature that it is a surface light source, unlike a main light source that has been conventionally used in practice, such as a light emitting diode.
  • Applications that can make effective use of this characteristic include lighting sources and backlights for various displays. In particular, it can be suitably used as a backlight for liquid crystal full-color displays, where demand has increased significantly in recent years.
  • a white light source When used as a backlight of such a full color display, it is used as a white light source.
  • To obtain white light with an organic EL element adjust the light emitting material in one element to obtain white by mixing colors, and multicolor light emitting pixels, for example, blue * green 'red, and three colors are emitted simultaneously.
  • a method of obtaining a white color by mixing colors a method of obtaining a white color using a color conversion dye (for example, a combination of a blue light emitting material and a color conversion fluorescent dye).
  • white light is obtained by adjusting the luminescent material in one organic EL device while mixing. It is effective for the use of method power, and research and development has been actively promoted in recent years.
  • the organic EL element is mixed with two colors of light emitting materials having a complementary color relationship, for example, a blue light emitting material and a yellow light emitting material, and mixed with white.
  • a method of obtaining the color using the three luminescent materials of blue 'green' red.
  • There is a method of obtaining white by mixing colors.
  • the color reproducibility and the ability to reduce light loss in the color filter are always blue and green.
  • 'A method of mixing colors using three red light emitting materials is preferred. For example, it has been reported that white organic EL devices can be obtained by doping high-efficiency phosphors of three colors of blue, green, and red as light emitting materials (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 Although the emission maximum wavelengths of each color of blue, green, and red are described, the shape of the emission spectrum, which is an important factor that affects color reproducibility, is described. It ’s not listed! In Patent Document 2, there is no description regarding the spectrum.
  • the maximum wavelength of the emission band corresponding to green is less than 500 nm (see, for example, Patent Document 4), so that preferable color reproducibility (particularly for hues in the green and blue regions) is not obtained.
  • the absorption maximum of the emission band corresponding to green is larger than 550 nm (for example, see Non-Patent Document 1), so that preferable color reproducibility (especially for hues in the green and red regions) can be obtained.
  • Non-Patent Document 2, 3, and Patent Document 5 reference. which The conventional The emission from the single phosphor is emission from the excited singlet, and the generation ratio of the singlet exciton and triplet exciton is 1: 3, while the generation probability of the luminescent excited species is 25%
  • the upper limit of internal quantum efficiency is 100% due to the exciton generation ratio and internal conversion from singlet excitons to triplet excitons. Therefore, in principle, the luminous efficiency can be up to four times that of fluorescent materials.
  • the emission spectrum tends to be broader due to the vibration band structure. This is because, in combination with a color filter, it is necessary to pay attention to the waveform of the emission spectrum when using a phosphorescent material that is not preferable for obtaining good color reproducibility. A combination with technology is also required.
  • a white organic EL element using a phosphorescent light-emitting material there is one having a maximum wavelength of an emission band corresponding to green of greater than 550 nm (for example, see Non-Patent Document 4), but preferable color reproducibility ( It is difficult to obtain the hue of the green region and the red region in particular, and the maximum wavelength of the red emission band and the emission minimum intensity between the green region and the blue region are disclosed (for example, non-patent document 5). For example, a preferable color reproducibility is not obtained.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-207170
  • Patent Document 2 JP-A-2004-235168
  • Patent Document 3 JP-A-8-78163
  • Patent Document 4 JP-A-8-96959
  • Patent Document 5 U.S. Patent No. 6,097,147
  • Non-Patent Document 1 Y. Kawamura et al., Journal of Applied Physics, 92 (200 2), p. 87
  • Non-patent literature 2 MA Baldo et al., Nature, 395 ⁇ , 151-154 (1998)
  • Non-patent literature 3 MA Baldo et al., Nature, 403 ⁇ , 17, 750-753 (200 0) Year)
  • Non-Patent Document 4 BW D'Andrade et al., Adv. Mater. 14 (2002), p. 147
  • Non-Patent Document 5 Y. Tung et al., SID2004 DIGEST, p. 48 Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a white light-emitting organic EL element having a high luminance and good color reproducibility in combination with a color filter, and a display device and an illumination device using the same.
  • an organic electoluminescence device having at least an anode, a cathode, and an organic layer including a plurality of light emitting layers between the anode and the cathode on a support substrate,
  • the emission spectrum is emission maximum A at 440nm to 480nm (blue region), emission maximum at 500nm to 540nm (green region) ⁇ , 600 ⁇ ! ⁇ 640 nm (red region) each having an emission maximum C, the emission minimum intensity a between the emission maximum A and the emission maximum B, and the emission minimum intensity b between the emission maximum B and the emission maximum C, Among the light emission maximums adjacent to each other, the light emission maximum intensity showing a low light emission intensity is 60% or less, and at least one of the light emission minimum intensity a or the light emission minimum intensity b is adjacent to each other.
  • An organic electoluminescence device characterized by having an intensity of 45% or less of the light emission maximum.
  • the light emission maximum wavelength has at least three light emitting layers of a blue light emitting layer in the blue region, a green light emitting layer in the green region, and a red light emitting layer in the red region.
  • the optical distance between the pole surface and, if the blue or green area is divided into multiple areas or layers, the optical distance between the cathode end of the brightest area or layer and the cathode surface D is the light emitting area of the blue or green region to which d fly max belongs.
  • m is 0 or a positive integer.
  • An optical modulation structure based on a diffraction grating principle is provided on the light extraction side.
  • the organic electoluminescence device according to any one of 1 to 6,
  • the minimum emission wavelength between the blue and green regions is 470 ⁇ ! ⁇ 510nm
  • minimum emission wavelength between the green and red regions is 570 ⁇ ! ⁇ 1 to 600 nm characterized by being at 600nm
  • a display device comprising: the organic electroluminescence device according to any one of 1 to 8 above as a backlight; and at least a color filter as one of its constituent members. .
  • a display device having the organic electroluminescence device according to any one of 1 to 7 as a backlight and having at least a color filter as one of its constituent members.
  • the minimum emission wavelength ⁇ (nm) between the blue region and the green region is expressed by the following formula (3
  • ⁇ (nm) is one blue pixel of color filter in the wavelength range of 450nm to 550nm.
  • ⁇ (nm) is the wavelength at which the product of the transmittance of green and the transmittance of the green pixel is the maximum.
  • a liquid crystal display device comprising the organic electroluminescent device according to any one of 1 to 7 as a backlight.
  • An illuminating device comprising the organic electoluminescence device according to any one of 1 to 7.
  • the present invention it is possible to provide a white light-emitting organic EL element having a high luminance and good color reproducibility in combination with a color filter, and a display device and a lighting device using the same.
  • FIG. 1 An emission spectrum of an organic EL device.
  • FIG. 3 is an emission spectrum of an organic EL device.
  • FIG. 4 is a schematic view of a lighting device.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the lighting device.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the layer configuration of a noria film and its density profile.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus for treating a substrate. Explanation of symbols
  • the configuration defined in any one of the above 1 to 11 makes it possible to obtain a white background with high brightness and excellent color reproducibility particularly in combination with a color filter.
  • An organic EL element capable of providing a light, and a display device and a lighting device using the organic EL element can be provided.
  • the emission color of the organic EL element of the present invention is shown in Fig. 4.16 on page 108 of "New Color Science Handbook” (edited by the Japan Society for Color Science, University of Tokyo Press, 1985). Therefore, it is determined by the color when the result measured with the spectral radiance meter CS-1000 (Corporation Minolta Sensing) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • the emission spectrum of the organic EL device of the present invention is an emission spectrum of 440 nm to 48 Onm (blue region), 500 ⁇ ! ⁇ Maximum emission at 540nm (green region) ⁇ , 600 ⁇ ! ⁇ 640nm (red region) each with emission maximum C, emission minimum intensity a between emission maximum A and emission maximum B, and emission minimum intensity b between emission maximum B and emission maximum C are adjacent to each other
  • the light emission maximum is 60% or less of the light emission maximum intensity showing a low light emission intensity, and at least one of the light emission minimum intensity a or the light emission minimum intensity b is adjacent to each other. Less than 45% strength.
  • the emission maximum wavelength is out of the above range, it is generally difficult to obtain good color reproducibility when combined with a color filter having BGR three-color pixel power, and in particular, both luminance and color reproducibility are compatible. Becomes difficult. Also, if the minimum emission intensity is greater than the above value, it is difficult to secure a sufficient color reproduction area where the color purity of the three primary colors of blue, green and red is low in combination with a color filter. This is because, generally, the transmitted light spectrum of each color of the color filter is broad, and the color purity of each primary color is not necessarily high. In the present invention, any one of at least one emission minimum intensity selected between the blue area and the green area or between the green area and the red area is 45% or less of the emission maximum intensity.
  • the emission minimum intensity in the three regions of the blue region, the green region, and the red region is more preferably 45% or less of the emission maximum intensity.
  • the emission minimum wavelength between the blue region and the green region is 470 ⁇ ! ⁇ 510nm
  • the emission minimum wavelength between the green and red regions is 570 ⁇ !
  • ⁇ (nm) is the emission minimum wavelength between the blue region and the green region
  • ⁇ (nm) is the green region
  • Emission minimum wavelength between red and red, ⁇ (nm) is in the range of 450nm to 550nm
  • m is the wavelength at which the product of the transmittance of the green pixel of the color filter and the transmittance of the red pixel in the wavelength range of 550 nm to 630 nm is maximized.
  • a method of adjusting an optimal waveform by combining arbitrary luminescent materials, a material having absorption in the region of the minimum emission wavelength in the organic EL device A method for adjusting the light emission waveform coming out of the organic EL element due to the filter effect, a method for adjusting the light emission waveform due to the filter effect by incorporating a material having absorption in the above emission minimum wavelength region outside the organic EL element, and the organic EL
  • the waveform can be adjusted while suppressing optical loss
  • a method for adjusting to an optimal waveform by combining arbitrary light-emitting materials, light reflection in the organic EL element is used. Waves coming out of the organic EL device by intensifying light in any wavelength range due to the light interference effect
  • a method of adjusting the shape, and a method of adjusting the waveform coming out of the organic EL element by intensifying light in an arbitrary wavelength region by the diffraction grating principle in the organic EL element and on the surface of the organic EL element or the organic EL element are preferable.
  • any light emitting material as described later can be used.
  • materials having a light emission efficiency and a preferable light emission waveform are limited, light reflection in the organic EL element is utilized.
  • a method of adjusting the waveform that goes out of the organic EL element by intensifying light in any wavelength range due to the light interference effect, and any diffraction grating principle on the Z or inside the organic EL element or on the surface of the organic EL element It is particularly preferable to incorporate the method of adjusting the waveform coming out of the organic EL element by intensifying the light in the wavelength range into the organic EL element as an adjustment method.
  • each layer in the organic EL element For a method of adjusting the waveform coming out of the organic EL element by intensifying light in an arbitrary wavelength range by the light interference effect using light reflection in the organic EL element, refer to each layer in the organic EL element.
  • the present invention is not particularly limited as long as the waveform can be adjusted by using reflection / interference generated at the interface of each member, but in the present invention, the interface between the light emitting layer, the cathode, and the organic layer, and the light emitting layer and the supporting base Reflection and interference between the anode and the anode interface can be suitably used
  • the emission maximum wavelength ⁇ max (nm) in one of the blue region and the green region is between the anode and the cathode. It is preferable that the sandwiched organic layer thickness d, d (nm) satisfy the relationship of the following formula (1) and the following formula (2).
  • d (nm) is the shadow of the blue or green light emitting region to which ⁇ max (nm) belongs.
  • d (nm) is before ⁇ max (nm) This is the optical distance between the cathode side edge of the light emitting region in the blue or green region and the anode-substrate interface.
  • m is 0 or a positive integer.
  • d is defined by the optical distance between the cathode end of the region or layer having the highest luminance and the cathode surface.
  • the light emitting layer as the constituent layer of the organic EL device of the present invention is not particularly limited in its configuration as long as the emission spectrum of the organic EL device has the above-mentioned shape, but the maximum emission wavelength is as described above. It is preferable to have at least three light emitting layers of a blue light emitting layer in the blue region, a green light emitting layer in the green region, and a red light emitting layer in the red region.
  • the light emitting layer unit may be a single light emitting layer or a plurality of light emitting layers. Further, in the case of having a plurality of light emitting layers, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between each light emitting layer.
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from an electrode, an electron transport layer, or a hole transport layer, and the light emitting portion is within the layer of the light emitting layer. It may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the configuration of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited as long as the light emission maximum wavelength satisfies the above requirements, but the light emission maximum wavelength is in the blue region and the green region in the blue region. It is preferable to have at least three light emitting layers of a certain green light emitting layer and a red light emitting layer in the red region.
  • a layer having a light emission maximum wavelength power of 40 nm to 480 nm is hereinafter referred to as a blue light emitting layer
  • a layer in the range of ⁇ 540 nm is called a green light emitting layer, and a layer in the range of 600 nm to 640 nm is called a red light emitting layer.
  • the order of stacking the light emitting layers is not particularly limited, and it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between each light emitting layer.
  • four or more light emitting layers are provided, from the order close to the anode, for example, blue, green, red, blue, blue, green, red, blue, blue, green, red, blue, green, green, green, blue, green, green, green
  • the total film thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it can prevent the application of a high voltage unnecessary during the light emission and the stability of the light emission color with respect to the driving current. From the viewpoint, it is preferable to adjust to a range of 2 ⁇ to 5 / ⁇ ⁇ , more preferably to a range of 2 nm to 200 nm, and particularly preferably ⁇ ! It is in the range of ⁇ 20nm.
  • each light emitting layer is preferably adjusted in the range of 2 nm to 100 nm, more preferably in the range of 2 nm to 20 nm. There are no particular restrictions on the relationship between the thicknesses of the blue, green and red light emitting layers.
  • a light emitting dopant or host compound described later is formed by a known thin film method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method. Can be formed.
  • a plurality of light-emitting compounds may be mixed in each light-emitting layer as long as the above-described spectral shape requirement is maintained.
  • the blue light-emitting layer has a maximum wavelength of 440 ⁇ ! ⁇ 480nm blue light-emitting compound and maximum wavelength of 500 ⁇ ! ⁇ 540 nm green light-emitting compound may be mixed and used.
  • the host compound contained in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention is preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1. More preferably, the phosphorus photon yield is less than 0.01.
  • the mass ratio in the layer is preferably 20% or more.
  • host compound known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of electric charges, and the organic EL device can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of kinds of light emitting dopants described later, it becomes possible to mix different light emission, thereby obtaining any light emission color.
  • a compound represented by the following general formula (1) is preferably used as the host compound according to the present invention.
  • the compound is preferably used in a layer adjacent to the light emitting layer (for example, a hole blocking layer).
  • An organic EL device produced by using a phosphorescent emitter according to the present invention in a light emitting layer containing a compound represented by the following general formula (1) in the light emitting layer or an adjacent layer of the light emitting layer is a light emitting layer.
  • Z represents an aromatic heterocyclic ring which may have a substituent, and each Z has a substituent.
  • 1 2 represents an aromatic heterocycle or aromatic hydrocarbon ring that may be substituted, and Z represents a divalent linking group.
  • R represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the aromatic heterocycle represented by Z or Z includes a furan ring
  • Fen ring Fen ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzoy Midazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, force rubazole ring, carboline ring, Examples include a ring in which the carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom. Further, the aromatic heterocyclic ring is represented by R described later.
  • the aromatic hydrocarbon ring represented by Z includes a benzene ring
  • Biphenyl ring naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring
  • the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by R to be described later.
  • the substituent represented by R 1 is an alkyl group (for example, methyl
  • cycloalkyl group for example, cyclopentyl group, Cyclohexyl group, etc.
  • alkenyl group eg, butyl group, aryl group, etc.
  • alkyl group eg, ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aryl group eg, fullyl group, naphthyl group.
  • aromatic heterocyclic groups for example, furyl group, chael group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, birazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group) Group, phthalazine group, etc.
  • heterocyclic group eg, pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.
  • alkoxy group eg, Methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.
  • cycloalkoxy group for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.
  • aryloxy group for example, , Phenoxy
  • acyl group for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbon group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarboxyl group.
  • octylcarbol group 2-ethylhexylcarbol group, dodecylcarpol group, phenolcarol group, naphthylcarbol group, pyridylcarbol group, etc.
  • acyloxy group for example, acetylyloxy group
  • Ethylcarbonyloxy group butylcarbonyloxy group
  • octylcarbonyloxy group dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.
  • amide group for example, methylcarbolamino group, ethylcarbo- group) Luamino group, dimethyl carbolumino group, propyl carbolumino group, pentyl carbolumino group, cyclohexyl Carboxylamino group, 2-ethylhexylcarbolamino group, octylcarbolamino group, dodecylcarbolamino group
  • Sylsulfuric group dodecylsulfuric group, phenylsulfuric group, naphthylsulfuric group, 2-pyridylsulfiferic group, etc.
  • alkylsulfuric group for example, methinolesnorehoninole group, Ethinolesnore-nole group, butinolesnolehoninole group, cyclohexenolesnoleol group, 2-ethylhexylsulfol group, dodecylsulfol group, etc.
  • arylsulfol group phenylsulfol group) , Naphthylsulfol group, 2-pyridylsulfol group, etc.
  • amino group for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, ptylamino group, cyclopentylamino group, 2-eth
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • the substituent is an alkyl group, a cycloalkyl group, a fluorinated hydrocarbon group, an aryl group, or an aromatic heterocyclic group.
  • the divalent linking group may include a hydrocarbon group such as alkylene, alkene, alkylene, arylene and the like, and may contain a heteroatom.
  • a divalent linking group derived from a compound having an aromatic heterocycle such as a pyrazine group or a pyrazine 2,3 diyl group, oxygen, sulfur, etc. Or a chalcogen atom. It may also be a group that joins heteroatoms such as an alkylimino group, a dialkylsilane diyl group or a diarylgermandyl group! /.
  • the simple bond is a bond that directly bonds the connecting substituents together.
  • the Z-membered ring represented by the general formula (1) is preferable. This is because the Z-membered ring represented by the general formula (1) is preferable.
  • the luminous efficiency can be further increased. Furthermore, the lifetime can be further increased.
  • Z in the general formula (1) is a 6-membered ring.
  • the luminous efficiency can be further increased. Furthermore, the lifetime can be further extended. [0079] Further, by making Z and Z in the general formula (1) both 6-membered rings, the luminous efficiency is further improved.
  • the light-emitting host used in the present invention may be a conventionally known low-molecular compound or a high-molecular compound having a repeating unit, which may be a low-molecular compound having a polymerizable group such as a bur group or an epoxy group. It may be a compound (evaporation polymerizable light emitting host).
  • a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • Specific examples of known host compounds include the compounds described in the following documents.
  • JP 2001-257076, 2002-308855, 20 01-313179, 2002-319491, 2001-357977, 2002-334786, 2002-8860 No., 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579 Gazette, 2002-105445, 2002-343568, 2002-141173, 2002-352957, 2002-203683, 2002-363227, 2002-231453 Gazette, 2003-3165, 2002-234888, 2003-27048, 2002-255934, 2002-260861, 2002-280183, 2002-299060 Gazette, 2002-302516 No. 2002, No. 2002-305083, No. 2002-305084, No. 2002-308837 and the like.
  • At least three layers of a blue light emitting layer having a light emission maximum wavelength power in the range of 40 to 480 nm, a green light emitting layer in the range of 500 to 540 nm, and a red light emitting layer in the range of 600 to 640 nm are used. It is preferable that at least two of the three layers of the host compound have a phosphorescence emission energy of 2.9 eV or more and a Tg (glass transition point). ) Are each preferably a compound having a temperature of 90 ° C or higher, more preferably a compound having a temperature of 100 ° C or higher.
  • the molecular structure of the compound is the same. .
  • the host compound has the same physico-chemical characteristics or the same molecular structure will be described in detail in the non-light emitting intermediate layer described later.
  • the glass transition point (Tg) is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the organic compound layer of the organic EL device A uniform film property can be obtained throughout the organic layer (also referred to as an organic layer). Furthermore, adjusting the phosphorescence emission energy of the host compound to be 2.9 eV or more is particularly useful when using a phosphorescent dopant. When this occurs, energy transfer to the dopant becomes efficient, and higher brightness can be obtained.
  • the phosphorescence emission energy according to the present invention is 0 to 0 of the phosphorescence emission obtained when the photoluminescence of the deposited film of lOOnm is measured on the host substrate (which may be a substrate). Says the peak energy of the band.
  • any solvent that can dissolve the compound may be used (substantially the solvent effect of phosphorescence wavelength is negligible in the measurement method described above. Absent).
  • the maximum emission wavelength that appears on the shortest wavelength side in the phosphor spectrum chart obtained by the above measurement method is 0-0 band. It is defined as
  • the phosphorescence spectrum is usually weak in intensity, it may be difficult to distinguish noise and peaks when enlarged.
  • the emission spectrum during excitation light irradiation (for convenience, this is called the steady light spectrum) is expanded, and the emission spectrum 100 ms after excitation light irradiation (for convenience, this is called the phosphorescence spectrum).
  • the peak wavelength of the phosphorescence spectrum is read from the stationary light spectrum part derived from the phosphorescence spectrum.
  • the light-emitting dopant according to the present invention will be described.
  • a fluorescent compound and a phosphorescent emitter also referred to as a phosphorescent compound, a phosphorescent compound, etc.
  • a light emitting dopant sometimes referred to simply as a light emitting material
  • the viewpoint power to obtain an organic EL device contains the above host compound, and at the same time, contains phosphorous. It is preferable to contain a light emitter.
  • phosphorescent emitters having emission maxima in the green region and blue region, respectively.
  • a phosphorescent light emitter having a light emission maximum in the red region.
  • the phosphorescent emitter according to the present invention is a compound in which emission of excited triplet force is observed, specifically, a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and has a phosphorescent quantum yield.
  • the force defined as being a compound of 0.01 or more at 25 ° C.
  • the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in the fourth edition of Experimental Chemistry Course 7, Spectroscopy II, page 398 (1992, Maruzen). Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence emitter according to the present invention achieves the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. If you can.
  • the energy transfer type in which the energy is transferred to the phosphorescent emitter to obtain light emission from the phosphorescent emitter, and the other is the carrier trap that causes the carrier to be regenerated on the phosphorescent emitter. In this case, the excited state energy of the phosphorescent emitter is lower than the excited state energy of the host compound. Is a condition.
  • the phosphorescent emitter can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • the phosphorescent emitter according to the present invention is preferably a complex compound containing a metal of group 8 to LO in the periodic table of elements, and more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound ( Platinum complex compounds) and rare earth complexes, most preferably iridium compounds.
  • fluorescent emitter both fluorescent dopants
  • fluorescent emitters include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, crocomium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes.
  • dyes pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like.
  • dopants can also be used in the present invention.
  • the non-light emitting intermediate layer also referred to as an undoped region
  • the non-light emitting intermediate layer also referred to as an undoped region
  • the non-light emitting intermediate layer is a layer provided between the light emitting layers.
  • the film thickness of the non-light-emitting intermediate layer is preferably in the range of lnm to 50nm, and more preferably in the range of 3nm to 10nm. It is preferable because it suppresses and does not give a large load to the current-voltage characteristics of the device.
  • the material used for the non-light emitting intermediate layer may be the same as or different from the host compound of the light emitting layer, but is the same as the host material of at least one of the adjacent light emitting layers. It is preferable that
  • the non-light emitting intermediate layer may contain a common compound (for example, a host compound) with each non-light emitting layer, and each common host material (where a common host material is used) Indicates the case where the physical properties such as phosphorescence emission energy and glass transition point are the same, the case where the molecular structure of the host compound is the same, etc.).
  • a common compound for example, a host compound
  • each common host material Indicates the case where the physical properties such as phosphorescence emission energy and glass transition point are the same, the case where the molecular structure of the host compound is the same, etc.
  • the injection barrier between the layers is reduced, and the effect of easily maintaining the injection balance between holes and electrons even when the voltage (current) is changed can be obtained.
  • the use of a host material having the same physical characteristics or the same molecular structure as the host compound contained in each light emitting layer in the undoped light emitting layer is a major problem in conventional organic EL device fabrication. This eliminates the complexity of manufacturing organic
  • an organic EL element having blue, green and red light emitting layers when a phosphorescent light emitter is used for each light emitting material, the excited triplet energy of the blue phosphorescent light emitter is the most.
  • a host material having an excitation triplet energy larger than that of the blue phosphorescent emitter may be included as a common host material in the light-emitting layer and the non-light-emitting intermediate layer. .
  • the host material is responsible for carrier transport
  • a material having carrier transport capability is preferred.
  • Carrier mobility is used as a physical property that expresses carrier transport ability, and carrier mobility of organic materials generally depends on electric field strength. Since a material having a high electric field strength dependency easily breaks the balance of hole and electron injection / transport, it is preferable to use a material having a low mobility electric field strength dependency for the intermediate layer material and the host material.
  • the non-light emitting intermediate layer functions as a blocking layer described later, that is, a hole blocking layer and an electron blocking layer. U is also preferred.
  • the light emitting maximum wavelength has at least three light emitting layers of a blue light emitting layer in the blue region, a green light emitting layer in the green region, and a red light emitting layer in the red region. More preferably, the light emitting layer closest to the anode is a blue light emitting layer.
  • the ionization potential (the method for measuring the ion potential) is between the blue light-emitting layer and the non-blue light-emitting layer next to the anode next to the host compound contained in the blue light-emitting layer.
  • the injection layer is provided as necessary, and includes an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, exists between the anode and the light emitting layer or hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or electron transport layer. Hey.
  • the injection layer is a layer provided between the electrode and the organic layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
  • the organic EL element and the forefront of its industrialization June 30, 1998) (Published by ES Co., Ltd.) ”, Chapter 2“ Chapter 2 Electrode Materials ”(pages 123-166) in detail, the hole injection layer (anode buffer layer) and electron injection layer (cathode buffer layer) There is.
  • anode buffer layer hole injection layer
  • cathode buffer layer (electron injection layer) The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like.
  • Metal buffer layer typified by aluminum or titanium
  • alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride
  • alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride
  • acid typified by acid aluminum
  • the buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, although the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 m, although it depends on the desired material.
  • Blocking layer hole blocking layer, electron blocking layer >>
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A-11 204258, 11-204359, and “Organic EL device and the forefront of its industrialization” (published by NTS Corporation on November 30, 1998). There is a hole blocking layer.
  • the hole blocking layer has the function of an electron transport layer, and has the function of transporting electrons while having the capability of transporting holes. By blocking holes, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Further, the structure of the electron transport layer described later can be used as a hole blocking layer according to the present invention, if necessary.
  • the hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the ionic potential is defined by the energy required to emit an electron at the HOMO (highest occupied molecular orbital) level of a compound to the vacuum level, and can be obtained, for example, by the following method.
  • Gaussian98 (Gaussian98, Revision A. IV 1.4, MJ Frisch, et al, Lraussian, Inc., Pittsburg h PA, 2002.)
  • the ionization potential can be calculated by rounding off the second decimal place of the value (eV unit converted value) calculated by structural optimization using B3LYPZ6-31G * as a keyword. The reason why this calculated value is effective is that there is a high correlation between the calculated value obtained by this method and the experimental value.
  • the ion potential can also be obtained by a direct measurement method using photoelectron spectroscopy.
  • a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy using a low energy electron spectrometer “Model AC-1” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd. can be suitably used.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is a mechanism for transporting holes.
  • the ability to transport electrons while having the capability is a material force that is extremely small, and the probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking electrons while transporting holes.
  • the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the film thickness of the hole blocking layer and the electron transporting layer according to the present invention is preferably 3 to: LOOnm, and more preferably 5 to 30 nm.
  • the hole transport layer is a hole transport material having a function of transporting holes.
  • a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, violazoline derivatives and pyrazolone derivatives, fluorenedamine derivatives, arylene amine derivatives, amino substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-1,4'-daminophenol; N, N' —Diphenyl N, N '— Bis (3-methylphenol) 1 [1, 1' — Biphenyl] 1, 4, 4 '— Diamine (TPD); 2, 2 Bis (4 di-p-tolylaminophenol 1, 1-bis (4 di-l-tri-laminophenol) cyclohexane; N, N, N ', N'—tetra-l-tolyl-1,4,4'-diaminobiphenyl; 1 Bis (4 di-p-triaminophenol) 4 Phenol mouth hexane; Bis (4-dimethylamino 2-methylphenol) phenylmethane; Bis (4-di-p-triaminophenol) phenol; N, N ' —Jihuel N, N '—Gi
  • No. 5,061,569 2 Having four condensed aromatic rings in the molecule, for example, 4, 4 ′ bis [N- (1 naphthyl) N-phenylamino] biphenyl (NPD), described in JP-A-4-308688
  • NPD N- (1 naphthyl) N-phenylamino] biphenyl
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials as a polymer main chain can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type—Si and p-type—SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • the hole transport layer is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Can be formed.
  • a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • the hole transport layer
  • a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include those described in JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Appl. Phys., 95, 5773 (2004), etc. S can be named.
  • the electron transport layer is a material force having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • An electron transport layer may be provided as a single layer or multiple layers.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material used for the electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer is injected from the cathode. It is sufficient that it has a function of transmitting the generated electrons to the light emitting layer, and any of conventionally known compounds can be selected and used as the material, such as a nitro-substituted fluorene derivative.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxaziazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8 quinolinol derivatives such as tris (8 quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-1-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo 1 8quinolinol) aluminum, tris (2-methyl 8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl 8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Zn q), etc.
  • Metal complexes in which is replaced with In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials.
  • metal free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material.
  • the distyrylvirazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and, like the hole injection layer and the hole transport layer, n-type—Si, n-type—SiC, etc. These inorganic semiconductors can also be used as electron transport materials.
  • the electron transport layer is formed by thin-filming the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Can be formed.
  • a vacuum deposition method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method.
  • the thickness of the electron transport layer There is no particular limitation on the thickness of the electron transport layer, but normally
  • the thickness is about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may be a single layer structure having one or more of the above materials.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities can be used. Examples thereof are described in JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, Appl. Phys., 95, 5773 (2004), etc. The thing which was done is mentioned.
  • the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) according to the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc. Also, it is transparent or opaque. There may be. When the support base side force also extracts light, the support base is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and transparent resin film. A particularly preferable support base is a resin film capable of giving the organic EL element flexibility.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellose diacetate, senorelose triacetate, sanolose acetate butyrate, senore mouth.
  • Cellulose esters such as Sacetate Propionate (CAP), Cellulose Acetate Phthalate (TAC), Cellulose Nitrate or their Derivatives, Polysalt Bivinylidene, Polybulualcohol, Polyethylene Butylalcohol, Syndiotactic Polystyrene , Polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide, polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, polyether Luimide, polyether ketone imide, polyamide, fluorine resin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Abel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Examples include cycloolefin-based resin.
  • CAP Sacetate Propionate
  • TAC Cellulose Acetate Phthalate
  • PES polyethersulfone
  • PES polyphenylene sulfide
  • the water vapor permeability measured by a method in accordance with JIS K 7129-1992 is a barrier film with an OlgZm of 2 'day atm or less.
  • oxygen permeability measured by the method based on JIS K 7126- 1992 is, 10- 3 g Zm 2 Zday below, water vapor permeability, 10- 3 gZm 2 Zday following high Noria film der Rukoto preferred device the water vapor permeability, oxygen permeability that both are 2 / day or less under 10- 5 g / m, more preferably.
  • any material may be used as long as it has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
  • the method for forming the noria film is not particularly limited, for example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma polymerization method.
  • the force by which a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method and the like can be used A method by an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A No. 2004-68143 is particularly preferable.
  • the opaque support substrate examples include a metal plate such as aluminum or stainless steel, a non-transparent resin substrate, a ceramic substrate, and the like.
  • the external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
  • the external extraction quantum efficiency (%) the number of photons emitted outside the organic EL element Z the number of electrons X 100 flowing through the organic EL element.
  • Figure 6 shows one example of the layer structure of the noria film (also called gas barrier film) and its density profile. It is a schematic diagram which shows an example.
  • the barrier film 201 (which may be transparent or opaque) has a structure in which layers having different densities are stacked on a base material 202.
  • the medium density layer 204 is provided between the low density layer 203 and the high density layer 205, and the medium density layer 204 is also provided on the high density layer 205.
  • These low density layer, medium density layer FIG. 6 shows an example in which a unit composed of a high-density layer and a medium-density layer is one unit, and two units are laminated. At this time, the density distribution in each density layer is uniform and the density change between adjacent layers is stepped.
  • the force shown with the medium density layer 204 as one layer may be configured with two or more layers as required.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus for treating a substrate.
  • the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus includes at least a plasma discharge treatment apparatus 230, an electric field application means 240 having two power supplies, a gas supply means 250, and an electrode temperature adjustment means 260.
  • Fig. 7 shows the relationship between the counter electrode (discharge) between the roll rotating electrode (first electrode) 235 and the rectangular tube fixed electrode group (second electrode) 236 (each electrode is also a rectangular tube fixed electrode 236).
  • the substrate F is subjected to plasma discharge treatment to form a thin film.
  • a pair of rectangular tube-shaped fixed electrode group (second electrode) 236 and roll rotating electrode (first electrode) 235 form one electric field. Layer formation is performed.
  • a laminated barrier film (also referred to as a transparent gas nolia layer) can be formed continuously.
  • Electrode 2366 the frequency ⁇ , electric field strength V, electric
  • a first filter 243 is provided between the roll rotating electrode (first electrode) 235 and the first power source 241.
  • the first filter 243 facilitates the passage of the current from the first power source 241 to the first electrode, grounds the current from the second power source 242 and the current from the second power source 242 to the first power source. Designed to pass through!
  • a second filter 244 is installed between each of the square tube type fixed electrode group (second electrode) 236 and the second power source 242.
  • the second filter 244 is connected to the second power source 242. It is designed to facilitate the passage of current to the second electrode, to ground the current from the first power source 241 and to pass the current from the first power source 241 to the second power source!
  • the roll rotating electrode 235 may be used as the second electrode, and the rectangular tube type fixed electrode group 236 may be used as the first electrode.
  • the first power source is connected to the first electrode, and the second power source is connected to the second electrode.
  • the first power supply preferably applies a higher frequency field strength (V> V) than the second power supply.
  • the frequency has the ability to satisfy ⁇ ⁇ .
  • the current is preferably I ⁇ 1.
  • the current I of the first high frequency electric field is preferably
  • the current I of the second high-frequency electric field is preferably 10 mAZcm 2 to 100 mAZcm 2
  • it is 20 mAZcm 2 to 1 OOmAZcm 2 .
  • the gas G generated by the gas generator 251 of the gas supply means 250 is introduced into the plasma discharge treatment vessel 231 from the supply port while controlling the flow rate.
  • Substrate F is unwound by the unwinding force shown in the figure, or it is transported from the previous stage, and is accompanied by the guide roll 264 and -roll 265 to the substrate.
  • the air, etc. is cut off and transferred to and from the square tube type fixed electrode group 236 while winding while being in contact with the roll rotation electrode 235, and the roll rotation electrode (first electrode) 235 and the square tube type fixed electrode group (Second electrode) Both forces with 236 also apply an electric field to generate discharge plasma between the opposing electrodes (discharge space) 232.
  • the base material F forms a thin film with plasma gas while being wound while being in contact with the roll rotating electrode 235.
  • the base material F passes through the -roll 266 and the guide roll 267, and is transferred to the next process by a winding force (not shown).
  • Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method in which a sealing member, an electrode, and a support base are bonded with an adhesive.
  • the sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Moreover, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • Specific examples include a glass plate, a polymer plate 'film, a metal plate' film, and the like.
  • the glass plate include soda-lime glass, norlium strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, norium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal plate include stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum power, and one or more metal or alloy power selected. .
  • an organic EL device can be formed into a thin film
  • a polymer film and a metal film can be preferably used.
  • the water vapor permeability, both oxygen permeability 10- 5 g / m 2 / day or less der Rukoto, further preferred.
  • Sand blasting, chemical etching, or the like is used to process the sealing member into a concave shape.
  • adhesives include photo-curing and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture-curing adhesives such as 2-cyanoacrylate esters. Can do.
  • an epoxy-based thermal and chemical curing type two-component mixing
  • hot-melt type polyamides, polyesters and polyolefins can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • the room temperature force must be up to 80 ° C.
  • Those that can be adhesively cured are preferred.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • the adhesive can be applied to the sealing part using a commercially available dispenser or printing like screen printing! /.
  • the electrode and the organic layer are covered outside the electrode facing the support base with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support base to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, etc. can be used.
  • the method for forming these films is not particularly limited, for example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma polymerization.
  • a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is used. Is preferably injected. A vacuum can also be used. Moreover, a hygroscopic compound can be sealed inside.
  • Hygroscopic compounds include, for example, metal oxides (for example, acid sodium, acid potassium, acid calcium, barium oxide, magnesium oxide, acid aluminum, etc.), sulfate ( For example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate, etc.), metal halides (eg, calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide) , Magnesium iodide, etc.), perchloric acids (for example, barium perchlorate, magnesium perchlorate, etc.) and the like, and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides and perchloric acids.
  • metal oxides for example, acid sodium, acid potassium, acid calcium, barium oxide, magnesium oxide, acid aluminum, etc.
  • sulfate For example, sodium sulfate, calcium sulfate,
  • a protective film or a protective plate may be provided outside the sealing film or the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween.
  • a protective film and protective plate As a material that can be used for this, the same glass plate, polymer plate 'film, metal plate' film, and the like used for the sealing can be used. Is preferred to use.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, conductive transparent materials such as Cul, indium tinoxide (ITO), SnO, and ZnO. IDIXO (In O—ZnO) etc.
  • these electrode materials can be formed into a thin film by vapor deposition or sputtering, and a pattern of the desired shape can be formed by a single photolithography method. m or more), a pattern may be formed through a mask of a desired shape during the deposition or sputtering of the electrode material.
  • wet film forming methods such as a printing system and a coating system, can also be used.
  • the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ or less.
  • the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 200 nm.
  • ⁇ Cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium Z copper mixture, magnesium Z silver mixture, magnesium Z aluminum mixture, magnesium Z indium mixture, aluminum Z aluminum oxide (Al O) mixture, indium, lithium
  • a mixture of an electron injectable metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value, such as magnesium Z Silver mixture, Magnesium Z Aluminum mixture, Ma Gnesium Z Indium Mixture, Aluminum Z Oxide Aluminum (Al 2 o) Mixture, Lithium
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ or less.
  • the film thickness is preferably selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or semi-transparent, it is convenient to improve the light emission luminance.
  • a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the anode. It is possible to produce a device in which both cathodes are transparent.
  • a desired electrode material for example, a thin film having a material force for an anode is formed on a suitable support substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm.
  • a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm.
  • the organic compound thin film is formed by a vapor deposition method or a wet process.
  • the depositing conditions thereof are varied according to kinds of materials used, generally boat temperature 50 ° C ⁇ 450 ° C, vacuum degree of 10- 6 Pa ⁇ 10- 2 Pa, deposition rate The degree is preferably selected in the range of 0. OlnmZ seconds to 50 nmZ seconds, substrate temperature 50 ° C to 300 ° C, film thickness 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 nm to 200 nm.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so that the film thickness is preferably in the range of 50 nm to 200 nm, and a desired organic EL device is obtained by providing a cathode. can get.
  • the organic EL device is preferably manufactured from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the order of production may be reversed, and the cathode, electron injection layer, electron transport layer, light emitting layer, hole transport layer, hole injection layer, and anode may be produced in this order.
  • a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2V to 40V with the anode as + and the cathode as one polarity.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the AC waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic EL element emits light inside the layer that has a higher refractive index than air (refractive index of about 1.6 to 2.1) and can extract only about 15 to 20% of the light generated in the light emitting layer. This is generally said. This is because light incident on the interface (transparent substrate-air interface) at an angle ⁇ greater than the critical angle causes total internal reflection and cannot be extracted outside the organic EL device, or is transparent to the transparent electrode or light-emitting layer. This is because light undergoes total reflection with the substrate, and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the side direction of the element.
  • a technique for improving the light extraction efficiency for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate to prevent total reflection at the interface between the transparent substrate and the air (for example, US Patent No. 4, 77, 4435). No.), a method for improving the efficiency by giving the substrate a light condensing property (for example, JP-A-63-314795), a method for forming a reflective surface on the side surface of the organic EL element (for example, a special technique) (Kaihei 1-220394), a method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the substrate and the light emitter (for example, JP-A-62-126991), A method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the light emitters (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention.
  • a method of forming a diffraction grating can be preferably used.
  • the low refractive index layer examples include air-mouth gel, porous silica, magnesium fluoride, fluorine-based polymer, and the like. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Further, it is preferably 1.35 or less.
  • the thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished if the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave exuded by evanescent enters the substrate.
  • the method of introducing a diffraction grating into an interface that causes total reflection or in any medium has a feature that the effect of improving the light extraction efficiency is high.
  • This method uses the property that a diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction, such as first-order diffraction or second-order diffraction, and thus from the light-emitting layer.
  • Bragg diffraction such as first-order diffraction or second-order diffraction
  • the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction can be obtained. It will not be diffracted, and the light extraction efficiency will not increase much!
  • the position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or the transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated. .
  • the period of the diffraction grating is preferably about 1Z2 to about 3 times the wavelength of light in the medium.
  • the arrangement of the diffraction gratings is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a Herman lattice.
  • the organic EL device of the present invention can be processed to provide, for example, a structure on a microlens array on the light extraction side of the support base (substrate), or combined with a so-called condensing sheet, for example, in a specific direction, for example, the device Condensing light in the front direction with respect to the light emitting surface can increase the brightness in a specific direction.
  • quadrangular pyramids are arranged two-dimensionally on the light extraction side of the substrate so that one side is 30 ⁇ m and the apex angle is 90 degrees.
  • One side is preferably 10: LOO m. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated, and if it is too large, the thickness becomes too thick, which is not preferable.
  • the light-condensing sheet for example, a material that has been put to practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device can be used.
  • a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3EM may be used.
  • BEF brightness enhancement film
  • the shape of the prism sheet for example, a stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 111 may be formed on the base material, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may also be used.
  • a light diffusing plate 'film may be used in combination with the light collecting sheet.
  • a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light sources.
  • light sources include home lighting, interior lighting, back lights for watches and liquid crystals, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, optical communications Examples include, but are not limited to, light sources for processing machines, light sources for optical sensors, etc., but they should be used effectively as backlights for liquid crystal display devices combined with color filters and as light sources for illumination. Can do.
  • the transparent support substrate with a TO transparent electrode was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaned for 5 minutes.
  • This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
  • Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an optimum amount for the production of the organic EL element.
  • the crucible for vapor deposition was made of a molybdenum or tungsten resistive mouth heating material.
  • the pressure was reduced to a vacuum degree 4 X 10- 4 Pa, m- entered and heated by supplying an electric current to the evaporation crucible of MTDATA, was deposited onto the transparent substrate at a deposition rate of 0. InmZ sec A 40 nm hole injection layer was provided.
  • Organic EL elements 1-2 to 1-4 were produced in the same manner as organic EL element 1-1 except that the constituent materials and film thickness of each layer were changed as shown in Tables 1 and 2 below.
  • the non-light-emitting surface of each of the obtained organic EL elements 1 to 1-4 was covered with a glass case. Sealing with a glass cover was performed in a glove box under a nitrogen atmosphere (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas with a purity of 99.999% or more) without bringing the organic EL element into contact with the atmosphere.
  • a nitrogen atmosphere in an atmosphere of high-purity nitrogen gas with a purity of 99.999% or more
  • the front luminance, chromaticity, and emission vector of each organic EL element were measured using a spectral radiance meter CS-1000 (Coulomin Minolta Sensing). evaluated.
  • the reproduction range is expressed as a relative value where the area of the triangle connecting the chromaticity points of the transmitted light of each pixel of the color filter BGR is 100 for the combination of the organic EL element 11 and the color filter. The larger the value, the wider and better the color reproduction range.
  • the organic EL device having the emission spectrum shape of the present invention has excellent performance in color reproducibility.
  • the organic EL elements 1 to 4 have a minimum emission intensity of 60% or less of the emission maximum in both the blue-green region and the green-red region, but the emission minimum intensity between green and red is 45% or less of the emission maximum.
  • Some organic EL devices of the present invention have a wider color gamut.
  • An organic EL element 2-1 was produced in the same manner as the organic EL element 1-2 of Example 1 except that the constituent materials and film thickness of each layer were changed as described in Tables 4 and 5 below.
  • the organic EL device 2-1 was sealed in the same manner as the organic EL device 1-2 produced in Example 1, and the front luminance and color were combined with the organic EL device 1-2 in the same manner as in Example 1. The degree of light emission was evaluated.
  • the organic EL element of the present invention was fabricated using the same material as the organic EL element 1-2 of the comparative example and having the thickness of the organic layer conforming to the above formulas (1) and (2). It is clear that element 2-1 has an improved ratio of the light emission minimum intensity to the light emission maximum intensity in the region between blue and green, and has excellent performance in the color reproduction range.
  • FIG. 4 is a schematic view of the lighting device, and the organic EL element 101 is covered with a glass cover 102.
  • the glass cover was sealed with a glove box in a nitrogen atmosphere without bringing the organic EL element 101 into contact with the air (in a high-purity nitrogen gas atmosphere with a purity of 99.999% or higher).
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the lighting device.
  • 105 is a cathode
  • 1 06 indicates an organic EL layer
  • 107 indicates a glass substrate with a transparent electrode.
  • the glass cover 102 is filled with nitrogen gas 108 and a water catching agent 109 is provided.

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Abstract

 本発明は、カラーフィルターとの組合せにおいて、高輝度かつ色再現性が良好な白色発光の有機EL素子及びこれを用いた表示装置、照明装置を提供する。

Description

明 細 書
有機エレクト口ルミネッセンス素子、表示装置、液晶表示装置及び照明装 置
技術分野
[0001] 本発明は有機エレクト口ルミネッセンス素子、表示装置、液晶表示装置及び照明装 置に関する。
背景技術
[0002] 発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクト口ルミネッセンスディスプレイ(EL D)がある。 ELDの構成要素としては、無機エレクト口ルミネッセンス素子(以下、無機 EL素子とも 、う)や有機エレクト口ルミネッセンス素子(以下、有機 EL素子とも 、う)が 挙げられる。無機 EL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る。
[0003] 有機 EL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の光の放出(蛍光'リン光)を利用して発 光する素子であり、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に富み、視認性が高ぐ薄膜型の完全固体素子であるために省 スペース、携帯性等の観点力 注目されている。
[0004] また、有機 EL素子は、従来実用に供されてきた主要な光源、例えば発光ダイォー ドゃ冷陰極管と異なり、面光源であることも大きな特徴である。この特性を有効に活用 できる用途として、照明用光源、さまざまなディスプレイのバックライトがある。特に近 年、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることも 好適にできる。
[0005] このようなフルカラーディスプレイのバックライトとして用いる場合には、白色光源とし て用いることになる。有機 EL素子で白色光を得るには、 1つの素子中に発光材料を 調整して混色により白色を得る方法、多色の発光画素、例えば青 *緑'赤の 3色を塗り 分け同時に発光させ混色して白色を得る方法、色変換色素を用い白色を得る方法( 例えば、青発光材料と色変換蛍光色素の組み合わせ)等がある。
[0006] し力しながら、低コスト、高生産性、簡便な駆動方法等バックライトに求められる諸要 求から見て、 1つの有機 EL素子中に発光材料を調整して混色により白色を得る方法 力 の用途には有効であり、近年研究開発が意欲的に進められている。
[0007] この方法についてさらに詳細に述べれば、白色光を得るには、有機 EL素子中に補 色の関係にある 2色の発光材料、例えば青発光材料と黄発光材料を用い混色して白 色を得る方法、青'緑 '赤の 3色の発光材料を用 ヽ混色して白色を得る方法があるが 、色再現性、カラーフィルターでの光損失を少なくするといつた観点力も青 ·緑'赤の 3色の発光材料を用い混色する方法が好ましい。例えば、効率の高い青、緑、赤の 3 色の蛍光体を発光材料としてドープすることによって白色の有機 EL素子が得られる ことが報告されている(例えば、特許文献 1及び 2参照)。
[0008] し力しながら、青、緑、赤 3色の発光材料を用いても、カラーフィルターとの組合せ において、その色再現性はまだ満足の行くものではない。これは、主に液晶ディスプ レイ用に開発されて ヽるカラーフィルターの透過スペクトルに対し、有機 EL素子の発 光スペクトル特性を、色再現性の観点から十分に調整できて!/ヽな ヽためである。
[0009] 例えば、前記特許文献 1においては、青、緑、赤の各色の発光極大波長について は記載されて ヽるものの、色再現性を左右する重要な因子である発光スペクトルの形 状にっ 、ては記載がな!、。前記特許文献 2につ 、てもスペクトルに関する記載はな い。
[0010] さらには、白色の有機 EL素子の事例がある力 いずれもスペクトル形状に関する記 述はない(例えば、特許文献 3〜5参照。)。さらに、スペクトルにおいて、緑に相当す る発光帯の極大波長は 500nm未満 (例えば、特許文献 4参照。)なので、好ましい色 再現性 (特に緑領域と青領域の色相について)は得られていない。また、スペクトル において、緑に相当する発光帯の吸収極大は 550nmより大きい(例えば、非特許文 献 1参照。)ので、好ましい色再現性 (特に緑領域と赤領域の色相について)は得ら れていない。
[0011] また、より高輝度の有機 EL素子が得られることから、近年、リン光発光材料の開発 が進められている (例えば、非特許文献 2、 3、及び特許文献 5参照。 )0これは、従来 の蛍光体からの発光が励起一重項からの発光であり、一重項励起子と三重項励起 子の生成比が 1: 3であるため発光性励起種の生成確率が 25%であるのに対し、励 起三重項からの発光を利用するリン光材料の場合には、前記励起子生成比率と一 重項励起子から三重項励起子への内部変換により、内部量子効率の上限が 100% となるため、蛍光発光材料の場合に比べて原理的に発光効率が最大 4倍となりうるこ とによる。
[0012] し力しながら、リン光発光の場合、その振動バンド構造に起因し、発光スペクトルが よりブロードになる傾向がある。これは、カラーフィルターとの組合せにおいて、良好 な色再現性を得るためには好まし ヽものではなぐリン光発光材料を用いる場合には 、その発光スペクトル波形により注意を払う必要があり、波形調整技術との組み合わ せも必要となってくる。
[0013] リン光発光材料を用いた白色有機 EL素子として、緑に相当する発光帯の極大波 長は 550nmより大きいもの(例えば、非特許文献 4参照。)があるが、好ましい色再現 性 (特に緑領域と赤領域の色相について)を得るのは難しぐまた、赤の発光帯の極 大波長及び緑領域と青領域間の発光極小強度が開示されているもの (例えば、非特 許文献 5参照。)等がある力、やはり、好ましい色再現性は得られていない。
特許文献 1:特開平 6 - 207170号公報
特許文献 2 :特開 2004— 235168号公報
特許文献 3:特開平 8— 78163号公報
特許文献 4:特開平 8— 96959号公報
特許文献 5 :米国特許第 6, 097, 147号明細書
非特許文献 1 :Y. Kawamura et al. , Journal of Applied Physics, 92 (200 2) , p. 87
非特許文献 2 : M. A. Baldo et al. , nature, 395卷, 151〜154頁(1998年) 非特許文献 3 : M. A. Baldo et al. , nature, 403卷, 17号、 750〜753頁(200 0年)
非特許文献 4: B. W. D'Andrade et al. , Adv. Mater. 14 (2002) , p. 147 非特許文献 5 : Y. Tung et al. , SID2004 DIGEST, p. 48 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 本発明の目的は、カラーフィルターとの組合せにおいて、高輝度かつ色再現性が 良好な白色発光の有機 EL素子及びこれを用いた表示装置、照明装置を提供するこ とである。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明の上記目的は、下記構成 1〜12により達成された。
[0016] 1.支持基盤上に少なくとも陽極、陰極及び該陽極と該陰極の間に複数の発光層 を含む有機層を有する有機エレクト口ルミネッセンス素子において、
発光スペクトルが、 440nm〜480nm (青領域)に発光極大 A、 500nm〜540nm( 緑領域)に発光極大 Β、 600ηπ!〜 640nm (赤領域)に発光極大 Cを各々有し、該発 光極大 Aと該発光極大 B間の発光極小強度 a、該発光極大 Bと該発光極大 C間の発 光極小強度 bが、各々隣接している発光極大の中で、低い発光強度を示す発光極 大強度の 60%以下であり、更に、該発光極小強度 aまたは該発光極小強度 bの少な くとも一つは、各々隣接している発光極大の 45%以下の強度であることを特徴とする 有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0017] 2.発光極大波長が、前記青領域にある青発光層、前記緑領域にある緑発光層及 び前記赤領域にある赤発光層の少なくとも 3層の発光層を有することを特徴とする前 記 1に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0018] 3.前記緑領域に発光極大を有するリン光発光体及び前記赤領域に発光極大を有 するリン光発光体を有することを特徴とする前記 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。
[0019] 4.前記青領域に発光極大を有するリン光発光体を有することを特徴とする前記 3 に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0020] 5. 2° 視野角正面輝度が lOOOcdZm2での CIE1931表色系における色度が X=
0. 33±0. 07、 Y=0. 33±0. 07であることを特徴とする前記 1〜4の!/、ずれ力 1項 に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0021] 6.前記青領域、緑領域の!/、ずれかの領域の発光極大波長 λ max (nm)に対して 、陽極と陰極間に挟まれた有機層の膜厚 d )が下記式(1)、 (2)の関係を満
1、 d (nm
2
たすことを特徴とする前記 1〜5のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセン ス素子。
[0022] 式(1)
(2m+ l) λ max/4- 10≤d≤ (2m+ l) λ max/4 + 10
1
式 (2)
(m+ 1) λ max/2 - 10≤d≤ (m+ 1) λ max/2 + 10
2
式中、 dはえ maxの属する前記青領域または緑領域の発光領域の陰極側端と陰
1
極表面との間の光学的距離、または青領域または緑領域が複数の領域または層に 分かれている場合には、その最も輝度の高い領域または層の陰極側端と陰極表面と の間の光学的距離であり、 dはえ maxの属する前記青領域または緑領域の発光領
2
域の陰極側端と陽極一基盤界面との間の光学的距離である。 mは 0または正の整数 である。
[0023] 7.光取出し側に回折格子原理による光学変調構造を有することを特徴とする前記
1〜6のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0024] 8.前記青領域と緑領域間の発光極小波長が 470ηπ!〜 510nmにあり、前記緑領 域と赤領域間の発光極小波長が 570ηπ!〜 600nmにあることを特徴とする前記 1〜
7のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[0025] 9.前記 1〜8のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子をバックラ イトとして有し、且つ、少なくともカラーフィルターをその構成部材の 1つとして有する ことを特徴とする表示装置。
[0026] 10.前記 1〜7のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子をバック ライトとして有し、且つ、少なくともカラーフィルターをその構成部材の 1つとして有す る表示装置にぉ 、て、前記青領域と緑領域間の発光極小波長 λ (nm)が下記式(3
1
)を満たし、さらに前記緑領域と赤領域間の発光極小波長え (nm)が下記式 (4)を
2
満たすことを特徴とする表示装置。
[0027] 式(3)
λ - 20≤ λ ≤ λ + 10 式 (4)
λ - 20≤ λ ≤ λ + 10
GR 2 GR
式中、 λ (nm)は波長 450nm〜550nmの範囲におけるカラーフィルタ一青画素
BG
の透過率と緑画素の透過率の積が最大となる波長であり、 λ (nm)は波長 550nm
GR
〜630nmの範囲におけるカラーフィルター緑画素の透過率と赤画素の透過率の積 が最大となる波長である。
[0028] 11.前記 1〜7のいずれ力 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子をバック ライトとして有することを特徴とする液晶表示装置。
[0029] 12.前記 1〜7のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子を有する ことを特徴とする照明装置。
発明の効果
[0030] 本発明により、カラーフィルターとの組合せにおいて、高輝度かつ色再現性が良好 な白色発光の有機 EL素子及びこれを用いた表示装置、照明装置を提供することが できた。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]有機 EL素子の発光スペクトルである。
[図 2]有機 EL素子の発光スペクトルである。
[図 3]有機 EL素子の発光スペクトルである。
[図 4]照明装置の概略図である。
[図 5]照明装置の断面図である。
[図 6]ノリア膜の層構成とその密度プロファイルの一例を示す模式図である。
[図 7]基材を処理する大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。 符号の説明
[0032] 101 有機 EL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
201 バリア膜
202 基材
203 低密度層
204 中密度層
205 高密度層
230 プラズマ放電処理装置
231 プラズマ放電処理容器
235 ローノレ回転電極
236 角筒型固定電極群
240 電界印加手段
250 ガス供給手段
251 ガス発生手段
253 排気口
260 電極温度調節手段
261 配管
266 ニップロ一ノレ
267 ガイドロール
268、 269 仕切板
F 基材
P 送液ポンプ
発明を実施するための最良の形態
[0033] 本発明の有機 EL素子においては、前記 1〜: 11のいずれか 1項に規定する構成と することにより、高輝度かつ、特にカラーフィルターとの組合せにおいて色再現性の 優れた白色バックライトを提供することが可能な有機 EL素子及び該有機 EL素子を 用いた表示装置、照明装置を提供することができる。
[0034] 以下、本発明に係る各構成要素の詳細について順次説明する。 [0035] 《有機 EL素子》
本発明の有機 EL素子について説明する。
[0036] 《有機 EL素子の発光と正面輝度》
本発明の有機 EL素子ゃ該有機 EL素子に係る化合物の発光色は、「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)の 108頁の図 4. 16に ぉ 、て、分光放射輝度計 CS - 1000 (コ-力ミノルタセンシング社製)で測定した結 果を CIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
[0037] 本発明の有機 EL素子は白色発光素子である力 好ましくは CIE1931表色系にお ける色度力 S、X=0. 33±0. 07、Y=0. 33±0. 07にあり、さらに好ましくは、有機 Ε L素子を集光シート等の集光部材を付属しない状態で 1000cd/m2での CIE1931 表色系における色度力 ¾ =0. 33±0. 07、 Y=0. 33±0. 07の領域内にあること力 ^ 好ましい。
[0038] また、本発明の有機 EL素子の発光スペクトルは、発光スペクトルが、 440nm〜48 Onm (青領域)に発光極大 Α、 500ηπ!〜 540nm (緑領域)に発光極大 Β、 600ηπ!〜 640nm (赤領域)に発光極大 Cを各々有し、該発光極大 Aと該発光極大 B間の発光 極小強度 a、該発光極大 Bと該発光極大 C間の発光極小強度 bが、各々隣接している 発光極大の中で、低い発光強度を示す発光極大強度の 60%以下であり、更に、該 発光極小強度 aまたは該発光極小強度 bの少なくとも一つは、各々隣接している発光 極大の 45%以下の強度である。
[0039] 発光極大波長が前記範囲より外れると、 BGR3色画素力 なるカラーフィルターと 組み合わせた際に、一般に良好な色再現性を得るのが難しくなり、特に輝度と色再 現性を両立させるのが難しくなる。また、前記発光極小強度が前記値より大きいとカラ 一フィルターとの組合せにおいて、青、緑、赤の 3原色の色純度が低ぐ十分な色再 現域を確保し難い。これは、一般にカラーフィルターの各色の透過光スペクトルはブ ロードであり、各原色の色純度は必ずしも高くはないためである。本発明においては 、青領域と緑領域との間、または、緑領域と赤領域との間から選択される少なくとも一 つの発光極小強度のいずれか一つは、前記発光極大強度の 45%以下に調整され るが、これにより青領域と緑領域間、または赤領域と緑領域間の色分離を改善でき、 特徴ある色再現を得ることができる。更に好ましくは、青領域、緑領域、赤領域の 3領 域の発光極小強度が前記発光極大強度の 45%以下であることがさらに好ましい。
[0040] 本発明では、前記青領域と緑領域間の発光極小波長が 470ηπ!〜 510nmにあり、 前記緑領域と赤領域間の発光極小波長が 570ηπ!〜 600nmにある力、またはカラー フィルターを組み合わせて発光パネル、表示装置を形成する際に、そのカラーフィル ターの分光透過特性と前記発光極小波長が下記の関係を満たすように調整されて 、ることが好まし!/、。
[0041] λ - 20≤ λ ≤ λ + 10
BG 1 BG
λ - 20≤ λ ≤ λ + 10
GR 2 GR
ここで、 λ (nm)は前記青領域と緑領域間の発光極小波長、 λ (nm)は前記緑領
1 2
域と赤領域間の発光極小波長、 λ (nm)は波長 450nm〜550nmの範囲における
BG
カラーフィルタ一青画素の透過率と緑画素の透過率の積が最大となる波長、 λ (η
GR
m)は波長 550nm〜630nmの範囲におけるカラーフィルター緑画素の透過率と赤 画素の透過率の積が最大となる波長である。
[0042] カラーフィルターの各色フィルター透過光スペクトルの重畳領域の発光を少なくす ることで、各原色の純度を高め色再現域を広げることができる。
[0043] 本発明の有機 EL素子の発光スペクトルを得るには、任意の発光材料を組み合わ せて最適な波形に調整する方法、有機 EL素子内に前記発光極小波長の領域に吸 収を有する材料を組み入れフィルター効果により有機 EL素子外へ出てくる発光波形 を調整する方法、有機 EL素子外に前記発光極小波長の領域に吸収を有する材料 を組み入れフィルター効果により発光波形を調整する方法、有機 EL素子内の光反 射を利用して光干渉効果により任意の波長域の光を強める、あるいは弱めることによ り有機 EL素子外へ出てくる波形を調整する方法、有機 EL素子内及び Zまたは有機 EL素子表面に回折格子原理により任意の波長域の光を強める、あるいは弱めること により有機 EL素子外へ出てくる波形を調整する方法等がある。
[0044] 本発明にお 、ては、光損失を抑制しつつ波形を調整できることから、任意の発光材 料を組み合わせて最適な波形に調整する方法、有機 EL素子内の光反射を利用して 光干渉効果により任意の波長域の光を強めることにより有機 EL素子外へ出てくる波 形を調整する方法、有機 EL素子内及び Zまたは有機 EL素子表面に回折格子原理 により任意の波長域の光を強めることにより有機 EL素子外へ出てくる波形を調整す る方法が好ましい。
[0045] 本発明においては、後述するような任意の発光材料を使用できるが、発光効率と好 ましい発光波形を有する材料は限定されることから、有機 EL素子内の光反射を利用 して光干渉効果により任意の波長域の光を強めることにより有機 EL素子外へ出てく る波形を調整する方法、及び Zまたは、有機 EL素子内及び Zまたは有機 EL素子表 面に回折格子原理により任意の波長域の光を強めることにより有機 EL素子外へ出て くる波形を調整する方法を調整方法として有機 EL素子に組み入れることが特に好ま しい。
[0046] 回折格子原理により波形を調整する方法については後述する光取出し及び集光 技術の項で述べる。
[0047] 有機 EL素子内の光反射を利用して光干渉効果により任意の波長域の光を強める ことにより有機 EL素子外へ出てくる波形を調整する方法については、有機 EL素子 内の各層、各部材界面で生じる反射 ·干渉を利用して波形を調整できるものであれ ば特に限定されないが、本発明においては、発光層と陰極と有機層の界面の間、及 び発光層と支持基盤と陽極界面の間での反射、干渉を好適に利用することができる
[0048] 本発明にお 、ては、この効果を利用するものとして、特に前記青領域、緑領域の ヽ ずれかの領域の発光極大波長 λ max (nm)に対して、陽極と陰極間に挟まれた有機 層膜厚 d、 d (nm)が下記式(1)及び下記式 (2)の関係を満たすものであることが好
1 2
ましい。
[0049] 式(1)
(2m+ l) λ max/4- 10≤d≤ (2m+ l) λ max/4 + 10
1
式 (2)
(m+ 1) λ max/2- 10≤d≤ (m+ 1) λ max/2 + 10
2
ここで、 d (nm)は λ max(nm)の属する前記青領域または緑領域の発光領域の陰
1
極側端と陰極表面との間の光学的距離であり、 d (nm)は λ max (nm)の属する前 記青領域または緑領域の発光領域の陰極側端と陽極一基盤界面との間の光学的距 離である。 mは 0または正の整数である。青または緑の発光領域が複数の領域または 層に分かれている場合には、その最も輝度の高い領域または層の陰極側端と陰極 表面との間の光学的距離で dは定義される。
2
[0050] 本発明の有機 EL素子の構成層である発光層は、有機 EL素子の発光スペクトルが 前記形状となるものであれば、その構成には特に制限はないが、発光極大波長が前 記青領域にある青発光層、前記緑領域にある緑発光層、前記赤領域にある赤発光 層の少なくとも 3層の発光層を有することが好ま 、。
[0051] なお、本発明の有機 EL素子に係る発光層については、後述する有機 EL素子の層 構成のところで、詳細に説明する。
[0052] 次に、本発明の有機 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。
[0053] (1)陽極 Z発光層ユニット Z電子輸送層 Z陰極
(2)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層ユニット Z電子輸送層 Z陰極
(3)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層ユニット Z正孔阻止層 Z電子輸送層 Z陰極
(4)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層ユニット Z正孔阻止層 Z電子輸送層 Z陰極バッ ファー層 Z陰極
(5)陽極 Z陽極バッファ一層 Z正孔輸送層 Z発光層ユニット Z正孔阻止層 Z電子 輸送層 Z陰極バッファ一層 Z陰極
ここで、発光層ユニットは、発光層が 1層であってもよぐ複数層の発光層であっても よい。さらには複数層の発光層を有する場合には、各発光層間には非発光性の中間 層を有して 、ることが好まし 、。
[0054] 《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層カゝら注入されてくる 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つ ても発光層と隣接層との界面であってもよ 、。
[0055] 本発明に係る発光層は、発光極大波長が前記要件を満たしていれば、その構成に は特に制限はないが、発光極大波長が前記青領域にある青発光層、前記緑領域に ある緑発光層、前記赤領域にある赤発光層の少なくとも 3層の発光層を有することが 好ましい。
[0056] また、発光層の数力 層より多い場合には、同一の発光スペクトルや発光極大波長 を有する層が複数層あってもよい。
[0057] なお、以下本発明では、発光極大波長力 40nm〜480nmにある層を青発光層、
500ηπ!〜 540nmにある層を緑発光層、 600nm〜640nmの範囲にある層を赤発 光層と称する。
[0058] 発光層の積層順としては特に制限はなぐまた各発光層間に非発光性の中間層を 有していることが好ましい。本発明においては、少なくとも一つの青発光層が、全発 光層中最も陽極に近い位置に設けられていることが好ましい。また、発光層を 4層以 上設ける場合には、陽極に近い順から、例えば青 Z緑 Z赤 Z青、青 Z緑 Z赤 Z青 Z緑、青 緑 赤 青 緑 赤のように青、緑、赤を順に積層することが、輝度安定 性を高める上で好ましい。
[0059] 発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高 電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点 から、 2ηπι〜5 /ζ πιの範囲に調整することが好ましぐさらに好ましくは 2nm〜200n mの範囲に調整され、特に好ましくは、 ΙΟηπ!〜 20nmの範囲である。
[0060] 個々の発光層の膜厚としては、 2nm〜100nmの範囲に調整することが好ましぐさ らに好ましくは、 2nm〜20nmの範囲に調整することである。青、緑、赤の各発光層 の膜厚の関係については、特に制限はない。
[0061] 発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホストイ匕合物を、例えば、真空蒸着 法、スピンコート法、キャスト法、 LB法、インクジェット法等の公知の薄膜ィ匕法により製 膜して形成することができる。
[0062] また、前記のスペクトル形状要件を維持する範囲にお!、て、各発光層には複数の 発光性ィ匕合物を混合してもよい。例えば、青発光層に、極大波長 440ηπ!〜 480nm の青発光性化合物と、極大波長 500ηπ!〜 540nmの緑発光性ィ匕合物を混合して用 いてもよい。
[0063] 次に、発光層に含まれるホスト化合物、発光ドーパント (発光ドーパント化合物とも いう)について説明する。
[0064] (ホストイ匕合物)
本発明の有機 EL素子の発光層に含まれるホストイ匕合物とは、室温(25°C)におけ るリン光発光のリン光量子収率が、 0. 1未満の化合物が好ましい。さらに好ましくはリ ン光量子収率が 0. 01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層 中での質量比が 20%以上であることが好ましい。
[0065] ホストイ匕合物としては、公知のホストイ匕合物を単独で用いてもよぐまたは複数種併 用して用いてもよい。ホストイ匕合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整すること が可能であり、有機 EL素子を高効率ィ匕することができる。また、後述する発光ドーパ ントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発 光色を得ることができる。
[0066] 本発明に係るホストイ匕合物としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましく 用いられる。また、前記化合物は発光層の隣接層(例えば、正孔阻止層等)にも好ま しく用いられる。
[0067] 下記一般式(1)で表される化合物を発光層または該発光層の隣接層に含み、本発 明に係るリン光発光体を発光層に用いて作製した有機 EL素子は、発光効率が高く なり、高輝度の素子を得ることができる。
[0068] [化 1]
—般式 (1 >
"101
. -c^ 、c - -、
-¾-c.
[0069] 式中、 Zは置換基を有していてもよい芳香族複素環を表し、 Zは各々置換基を有
1 2 していてもよい芳香族複素環または芳香族炭化水素環を表し、 Zは 2価の連結基ま
3
たは単なる結合手を表す。 R は水素原子または置換基を表す。
101
[0070] 前記一般式(1)において、 Z、 Zで表される芳香族複素環としては、フラン環、チォ
1 2
フェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾィ ミダゾール環、ォキサジァゾール環、トリァゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、 チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾォ キサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、力ルバゾール環、カルボ リン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子がさらに窒素原子で置換さ れている環等が挙げられる。さらに、前記芳香族複素環は、後述する R で表される
101 置換基を有してもよい。
[0071] 前記一般式(1)において、 Zで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、
2
ビフエ-ル環、ナフタレン環、ァズレン環、アントラセン環、フエナントレン環、ピレン環
、タリセン環、ナフタセン環、トリフエ-レン環、 o—テルフエ-ル環、 m—テルフエ-ル 環、 p—テルフエ-ル環、ァセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレ ン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環 、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。さらに、前記芳香族炭化水素 環は、後述する R で表される置換基を有してもよい。
101
[0072] 一般式(1)において、 R で表される置換基としては、アルキル基 (例えば、メチル
101
基、ェチル基、プロピル基、イソプロピル基、 tert—ブチル基、ペンチル基、へキシル 基、ォクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シ クロアルキル基 (例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基等)、ァルケ-ル基 (例 えば、ビュル基、ァリル基等)、アルキ-ル基 (例えば、ェチニル基、プロパルギル基 等)、ァリール基 (例えば、フ -ル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基 (例えば、フ リル基、チェ-ル基、ピリジル基、ピリダジ -ル基、ピリミジ -ル基、ビラジニル基、トリ アジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジュ ル基等)、複素環基 (例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、ォキサ ゾリジル基等)、アルコキシ基 (例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルォキシ基、ぺ ンチルォキシ基、へキシルォキシ基、ォクチルォキシ基、ドデシルォキシ基等)、シク 口アルコキシ基 (例えば、シクロペンチルォキシ基、シクロへキシルォキシ基等)、ァリ ールォキシ基 (例えば、フエノキシ基、ナフチルォキシ基等)、アルキルチオ基 (例え ば、メチルチオ基、ェチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、へキシルチオ 基、ォクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基 (例えば、シクロペン チルチオ基、シクロへキシルチオ基等)、ァリールチオ基 (例えば、フエ二ルチオ基、 ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基 (例えば、メチルォキシカルボ-ル基、 ェチルォキシカルボニル基、ブチルォキシカルボニル基、ォクチルォキシカルボニル 基、ドデシルォキシカルボニル基等)、ァリールォキシカルボ-ル基 (例えば、フエ- ルォキシカルボ-ル基、ナフチルォキシカルボ-ル基等)、スルファモイル基(例えば 、アミノスルホ -ル基、メチルアミノスルホ -ル基、ジメチルアミノスルホ -ル基、ブチ ルアミノスルホニル基、へキシルアミノスルホニル基、シクロへキシルアミノスルホニル 基、ォクチルアミノスルホ -ル基、ドデシルアミノスルホ-ル基、フエ-ルアミノスルホ
-ル基、ナフチルアミノスルホ -ル基、 2—ピリジルアミノスルホ -ル基等)、ァシル基( 例えば、ァセチル基、ェチルカルボ-ル基、プロピルカルボ-ル基、ペンチルカルボ ニル基、シクロへキシルカルボ-ル基、ォクチルカルポ-ル基、 2—ェチルへキシル カルボ-ル基、ドデシルカルポ-ル基、フエ-ルカルポ-ル基、ナフチルカルボ-ル 基、ピリジルカルボ-ル基等)、ァシルォキシ基 (例えば、ァセチルォキシ基、ェチル カルボニルォキシ基、ブチルカルボニルォキシ基、ォクチルカルボニルォキシ基、ド デシルカルボニルォキシ基、フエ-ルカルポニルォキシ基等)、アミド基 (例えば、メチ ルカルボ-ルァミノ基、ェチルカルボ-ルァミノ基、ジメチルカルボ-ルァミノ基、プロ ピルカルボ-ルァミノ基、ペンチルカルボ-ルァミノ基、シクロへキシルカルボ-ルァ ミノ基、 2—ェチルへキシルカルボ-ルァミノ基、ォクチルカルボ-ルァミノ基、ドデシ ルカルボ-ルァミノ基、フエ-ルカルポ-ルァミノ基、ナフチルカルボ-ルァミノ基等) 、力ルバモイル基(例えば、ァミノカルボ-ル基、メチルァミノカルボ-ル基、ジメチル ァミノカルボ-ル基、プロピルアミノカルボ-ル基、ペンチルァミノカルボ-ル基、シク 口へキシルァミノカルボ-ル基、ォクチルァミノカルボ-ル基、 2—ェチルへキシルァ ミノカルボ-ル基、ドデシルァミノカルボ-ル基、フエ-ルァミノカルボ-ル基、ナフチ ルァミノカルボ-ル基、 2—ピリジルァミノカルボ-ル基等)、ウレイド基 (例えば、メチ ルゥレイド基、ェチルウレイド基、ペンチルゥレイド基、シクロへキシルウレイド基、オタ チルウレイド基、ドデシルウレイド基、フ -ルゥレイド基ナフチルウレイド基、 2—ピリ ジルアミノウレイド基等)、スルフィエル基(例えば、メチルスルフィ-ル基、ェチルスル フィエル基、ブチルスルフィ-ル基、シクロへキシルスルフィ-ル基、 2—ェチルへキ シルスルフィ-ル基、ドデシルスルフィ-ル基、フエ-ルスルフィ-ル基、ナフチルス ルフィ-ル基、 2—ピリジルスルフィエル基等)、アルキルスルホ -ル基(例えば、メチ ノレスノレホニノレ基、ェチノレスノレホ-ノレ基、ブチノレスノレホニノレ基、シクロへキシノレスノレホ -ル基、 2—ェチルへキシルスルホ -ル基、ドデシルスルホ -ル基等)、ァリールスル ホ-ル基(フヱ-ルスルホ-ル基、ナフチルスルホ-ル基、 2—ピリジルスルホ -ル基 等)、アミノ基 (例えば、アミノ基、ェチルァミノ基、ジメチルァミノ基、プチルァミノ基、 シクロペンチルァミノ基、 2—ェチルへキシルァミノ基、ドデシルァミノ基、ァ-リノ基、 ナフチルァミノ基、 2—ピリジルァミノ基等)、ハロゲン原子 (例えば、フッ素原子、塩素 原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基 (例えば、フルォロメチル基、トリフルォロメチ ル基、ペンタフルォロェチル基、ペンタフルォロフエ-ル基等)、シァノ基、ニトロ基、 ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基 (例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリ ル基、トリフエ-ルシリル基、フエ-ルジェチルシリル基等)等が挙げられる。
[0073] これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されて 、てもよ 、。また、これ らの置換基は複数が互 、に結合して環を形成して 、てもよ 、。
[0074] 好まし 、置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、フッ化炭化水素基、ァリ ール基、芳香族複素環基である。
[0075] 2価の連結基としては、アルキレン、ァルケ-レン、アルキ-レン、ァリーレン等の炭 化水素基のほか、ヘテロ原子を含むものであってもよぐまた、チォフェン 2, 5 ジ ィル基や、ピラジン 2, 3 ジィル基のような、芳香族複素環を有する化合物 (へテ 口芳香族化合物ともいう)に由来する 2価の連結基であってもよいし、酸素や硫黄等 のカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジィル基 ゃジァリールゲルマンジィル基のような、ヘテロ原子を会して連結する基でもよ!/、。
[0076] 単なる結合手とは、連結する置換基同士を直接結合する結合手である。
[0077] 本発明においては、前記一般式(1)の Z力 員環であることが好ましい。これにより
1
、より発光効率を高くすることができる。さらに、一層長寿命化させることができる。
[0078] また、本発明においては、前記一般式(1)の Zが 6員環であることが好ましい。これ
2
により、より発光効率を高くすることができる。さらに、より一層長寿命化させることがで きる。 [0079] さらに、前記一般式(1)の Zと Zを共に 6員環とすることで、より一層発光効率と高く
1 2
することができるので好ましい。さらに、より一層長寿命化させることができるので好ま しい。
[0080] 以下、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこ れらに限定されない。
[0081] [化 2] 化合物 中心骨格 A
Figure imgf000019_0001
[0082] [化 3] 化合物 中心骨格 A
Figure imgf000020_0001
]
化合物 中心骨格 A
Figure imgf000021_0001
]
化合物 中心讶格 A
Figure imgf000022_0001
] 化
Figure imgf000023_0001
7]
[ ] 800]
Figure imgf000024_0001
S08Z0C/900ZdT/X3d zz CSSS60/900Z OAV
Figure imgf000025_0001
[0088] [化 9]
Figure imgf000026_0001
[0089] [化 10]
Figure imgf000027_0001
[0090] [化 11]
Figure imgf000028_0001
[0091] [化 12]
Figure imgf000029_0001
[0092] [化 13]
Figure imgf000030_0001
[0093] [化 14]
Figure imgf000031_0001
[0094] [化 15]
Figure imgf000032_0001
[0095] [化 16]
Figure imgf000033_0001
[0096] [化 17]
[8ΐ^ ] 600]
Figure imgf000034_0001
S08Z0C/900Zdf/X3d CSSS60/900Z OAV
Figure imgf000035_0001
[0098] [化 19]
Figure imgf000036_0001
[0099] [化 20]
Figure imgf000037_0001
[0100] [化 21]
Figure imgf000038_0001
[0101] [化 22]
Figure imgf000039_0001
[0102] [化 23]
Figure imgf000040_0001
[0103] [化 24]
Figure imgf000041_0001
[0104] [化 25] [9 ] [SOTO]
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000043_0001
Figure imgf000043_0002
[0106] [化 27]
Figure imgf000044_0001
[0107] [化 28]
Figure imgf000045_0001
[0108] [化 29]
Figure imgf000046_0001
[0109] [化 30]
Figure imgf000047_0001
[0110] [化 31]
βε^ ] [mo]
Figure imgf000048_0001
S08Z0C/900Zdf/X3d 9ャ CSSS60/900Z OAV
Figure imgf000049_0001
[0112] [化 33]
Figure imgf000050_0001
[0114] [化 35] §as01 l
Figure imgf000051_0001
Figure imgf000052_0001
[0116] [化 37]
Figure imgf000053_0001
[0117] また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り 返し単位をもつ高分子化合物でもよぐビュル基やエポキシ基のような重合性基を有 する低分子化合物 (蒸着重合性発光ホスト)でもよ ヽ。
[0118] 公知のホストイ匕合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長 波長化を防ぎ、なおかつ高 Tg (ガラス転移温度)である化合物が好ま U、。
[0119] 公知のホストイ匕合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙 げられる。例えば、特開 2001— 257076号公報、同 2002— 308855号公報、同 20 01— 313179号公報、同 2002— 319491号公報、同 2001— 357977号公報、同 2002— 334786号公報、同 2002— 8860号公報、同 2002— 334787号公報、同 2002— 15871号公報、同 2002— 334788号公報、同 2002— 43056号公報、同 2002— 334789号公報、同 2002— 75645号公報、同 2002— 338579号公報、 同 2002— 105445号公報、同 2002— 343568号公報、同 2002— 141173号公報 、同 2002— 352957号公報、同 2002— 203683号公報、同 2002— 363227号公 報、同 2002— 231453号公報、同 2003— 3165号公報、同 2002— 234888号公 報、同 2003— 27048号公報、同 2002— 255934号公報、同 2002— 260861号 公報、同 2002— 280183号公報、同 2002— 299060号公報、同 2002— 302516 号公報、同 2002— 305083号公報、同 2002— 305084号公報、同 2002— 3088 37号公報等が挙げられる。
[0120] 本発明においては、発光極大波長力 40〜480nmの範囲にある青発光層、 500 〜540nmの範囲にある緑発光層、 600〜640nmの範囲にある赤発光層の少なくと も 3層の発光層を有することが好ましいが、前記 3層の少なくとも 2層のホストイ匕合物の 50質量%以上が、リン光発光エネルギーが各々 2. 9eV以上であり、かつ、 Tg (ガラ ス転移点)が、各々 90°C以上の化合物が好ましぐさらに好ましくは、 100°C以上の 化合物である。中でも、有機 EL素子保存性向上 (耐久性向上ともいう)、発光層界面 での化合物の分布のむらを低減させる観点から、特に好ましくは、前記化合物の分 子構造が同一であることが好まし 、。
[0121] ここで、ホストイ匕合物の物理ィ匕学的特性が同一または分子構造が同一であることが 好ましい理由については、後述の非発光性の中間層のところで詳細に説明する。
[0122] (Tg (ガラス転移点))
ここで、ガラス転移点(Tg)とは、 DSC (Differential Scanning Colorimetry: 示差走査熱量法)を用いて、 JIS—K— 7121に準拠した方法により求められる値であ る。
[0123] 上記のような同一の物理的特性を有するホストイ匕合物を用いること、さらに好ましく は、同一の分子構造を有するホストイ匕合物を用いることにより、有機 EL素子の有機化 合物層(有機層ともいう)全体に渡って均質な膜性状が得られ、さらにまた、ホストイ匕 合物のリン光発光エネルギーを 2. 9eV以上になるように調整することが、特にリン光 ドーパントを用いた際に、ドーパントへのエネルギー移動が効率的となり、より高い輝 度を得ることができる。
[0124] (リン光発光エネルギー)
本発明に係るリン光発光エネルギーにつ 、て説明する。
[0125] 本発明に係るリン光発光エネルギーとは、ホストイ匕合物を支持基盤 (単に基板でも よい)上に lOOnmの蒸着膜のフォトルミネッセンスを測定した時、得られるリン光発光 の 0— 0バンドのピークエネルギーを言う。
[0126] 《リン光発光の 0— 0バンドの測定方法》 まず、リン光スペクトルの測定方法について説明する。
[0127] 測定する発光ホストイ匕合物を、よく脱酸素されたエタノール Zメタノール =4Zl (体 積 Z体積)の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後、液体窒素温度 77K で励起光を照射し、励起光照射後 100msでの発光スペクトルを測定する。リン光は 蛍光に比べ発光寿命が長いため、 100ms後に残存する光はほぼリン光であると考え ることができる。なお、リン光寿命が 100msより短い化合物に対しては遅延時間を短 くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短く設定すると リン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選 択する必要がある。
[0128] また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意 の溶剤を使用してもよい (実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわず かなので問題ない)。
[0129] 次に 0— 0バンドの求め方である力 本発明においては、上記測定法で得られたリ ン光スペクトルチャートの中で最も短波長側に現れる発光極大波長をもって 0— 0バ ンドと定義する。
[0130] リン光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判 別が難しくなるケースがある。このような場合には励起光照射中の発光スペクトル (便 宜上これを定常光スペクトルと言う)を拡大し、励起光照射後 100ms後の発光スぺク トル (便宜上これをリン光スペクトルと言う)と重ねあわせリン光スペクトルに由来する 定常光スペクトル部分からリン光スペクトルのピーク波長を読みとることで決定するこ とがでさる。
[0131] また、リン光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離しピーク波 長を読み取ることもできる。なお、スムージング処理としては、 Savitzky&Golayの平 滑ィ匕法等を適用することができる。
[0132] (発光ドーパント)
本発明に係る発光ドーパントにっ 、て説明する。
[0133] 本発明に係る発光ど一パントとしては、蛍光性化合物、リン光発光体 (リン光性化合 物、リン光発光性ィ匕合物等ともいう)を用いることができるが、より発光効率の高い有 機 EL素子を得る観点力 は、本発明の有機 EL素子の発光層や発光ユニットに使用 される発光ドーパント(単に、発光材料ということもある)としては、上記のホスト化合物 を含有すると同時に、リン光発光体を含有することが好ましい。
[0134] 緑領域及び青領域にそれぞれ発光極大を有するリン光発光体を有することが好ま しい。また、赤領域に発光極大を有するリン光発光体を有することが好ましい。
[0135] (リン光発光体)
本発明に係るリン光発光体は、励起三重項力もの発光が観測される化合物であり、 具体的には、室温(25°C)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、 25 °Cにおいて 0. 01以上の化合物であると定義される力 好ましいリン光量子収率は 0 . 1以上である。
[0136] 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、本発明に係るリン光発光体は、任意の溶媒のいずれかにおいて 上記リン光量子収率 (0. 01以上)が達成されればょ 、。
[0137] リン光発光体の発光は原理としては 2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホス ト化合物上でキャリアの再結合が起こってホストイ匕合物の励起状態が生成し、このェ ネルギーをリン光発光体に移動させることでリン光発光体からの発光を得るというエネ ルギー移動型、もう一つはリン光発光体がキャリアトラップとなり、リン光発光体上でキ ャリアの再結合が起こりリン光発光体からの発光が得られるというキャリアトラップ型で あるが、いずれの場合においても、リン光発光体の励起状態のエネルギーはホスト化 合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
[0138] リン光発光体は、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。
[0139] 本発明に係るリン光発光体としては、好ましくは元素の周期表で 8〜: LO族の金属を 含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、 または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいの はイリジウム化合物である。
[0140] 以下に、リン光発光体として用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれら に限定されない。これらの化合物は、例えば、 Inorg. Chem. 40卷、 1704 に記載の方法等により合成できる。
[0141] [化 38]
Figure imgf000057_0001
lr-3 lr-4
Figure imgf000057_0002
[0142] [化 39]
[of^ [mo]
Figure imgf000058_0001
Pt-1 Pt-2
Figure imgf000059_0001
1]
Figure imgf000060_0001
[0145] [化 42]
Pd-1 Pd-2 Pd-3
Figure imgf000060_0002
[0146] [化 43]
Rh Rh-2 Rh-3
Figure imgf000060_0003
[0147] (蛍光発光体 (蛍光性ドーパント等とも!、う) ) 蛍光発光体 (蛍光性ドーパント)の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、 シァニン系色素、クロコ-ゥム系色素、スクァリウム系色素、ォキソベンツアントラセン 系色素、フルォレセイン系色素、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 ン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙 げられる。
[0148] また、従来公知のドーパントも本発明に用いることができ、例えば、国際公開第 00 Z70655号パンフレツ卜、特開 2002— 280178号公報、同 2001— 181616号公報 、同 2002— 280179号公報、同 2001— 181617号公報、同 2002— 280180号公 報、同 2001— 247859号公報、同 2002— 299060号公報、同 2001— 313178号 公報、同 2002— 302671号公報、同 2001— 345183号公報、同 2002— 324679 号公報、国際公開第 02/15645号パンフレット、特開 2002— 332291号公報、同 2002— 50484号公報、同 2002— 332292号公報、同 2002— 83684号公報、特 表 2002— 540572号公報、特開 2002— 117978号公報、同 2002— 338588号公 報、同 2002— 170684号公報、同 2002— 352960号公報、国際公開第 01,936 42号パンフレツ卜、特開 2002— 50483号公報、同 2002— 100476号公報、同 200 2— 173674号公報、同 2002— 359082号公報、同 2002— 175884号公報、同 2 002— 363552号公報、同 2002— 184582号公報、同 2003— 7469号公報、特表 2002— 525808号公報、特開 2003— 7471号公報、特表 2002— 525833号公報 、特開 2003— 31366号公報、同 2002— 226495号公報、同 2002— 234894号 公報、同 2002— 235076号公報、同 2002— 241751号公報、同 2001— 319779 号公報、同 2001— 319780号公報、同 2002— 62824号公報、同 2002— 10047 4号公報、同 2002— 203679号公報、同 2002— 343572号公報、同 2002— 203 678号公報等が挙げられる。
[0149] 《非発光性の中間層》
本発明に用いられる非発光性の中間層(非ドープ領域等ともいう)について説明す る。
[0150] 非発光性の中間層とは、複数の発光層を有する場合、その発光層間に設けられる 層である。 [0151] 非発光性の中間層の膜厚としては、 lnm〜50nmの範囲にあるのが好ましぐさら には 3nm〜10nmの範囲にあること力 隣接発光層間のエネルギー移動等相互作 用を抑制し、かつ素子の電流電圧特性に大きな負荷を与えないということから好まし い。
[0152] この非発光性の中間層に用いられる材料としては、発光層のホスト化合物と同一で も異なっていてもよいが、隣接する 2つの発光層のすくなくとも一方の発光層のホスト 材料と同一であることが好ましい。
[0153] 非発光性の中間層は、非発光各発光層と共通の化合物 (例えば、ホスト化合物等) を含有していてもよぐ各々共通ホスト材料 (ここで、共通ホスト材料が用いられるとは 、リン光発光エネルギー、ガラス転移点等の物理ィ匕学的特性が同一である場合ゃホ スト化合物の分子構造が同一である場合等を示す。)を含有することにより、発光層 非発光層間の層間の注入障壁が低減され、電圧 (電流)を変化させても正孔と電 子の注入バランスが保ちやすいという効果を得ることができる。さらに、非ドープ発光 層に各発光層に含まれるホストイ匕合物とが、同一の物理的特性または同一の分子構 造を有するホスト材料を用いることにより、従来の有機 EL素子作製の大きな問題点で ある、有機 EL素子作製の煩雑さをも併せて解消することができる。
[0154] また、青'緑 '赤の各発光層を有する有機 EL素子においては、各々の発光材料に リン光発光体を用いる場合、青色のリン光発光体の励起 3重項エネルギーが一番大 きくなる力 前記青色のリン光発光体よりも大きい励起 3重項エネルギーを有するホス ト材料を発光層と非発光性の中間層とが共通のホスト材料として含んで 、てもよ!/、。
[0155] 本発明の有機 EL素子においては、ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キヤリ ァ輸送能を有する材料が好まし 、。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度 が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は一般的に電界強度に依存性が見られ る。電界強度依存性の高い材料は正孔と電子注入 ·輸送バランスを崩しやすいため 、中間層材料、ホスト材料は移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが 好ましい。
[0156] また、一方では、正孔ゃ電子の注入バランスを最適に調整するためには、非発光 性の中間層は、後述する阻止層即ち、正孔阻止層、電子阻止層として機能すること も好ま U、態様として挙げられる。
[0157] 本発明においては、発光極大波長が前記青領域にある青発光層、前記緑領域に ある緑発光層、前記赤領域にある赤発光層の少なくとも 3層の発光層を有することが 好ましぐさらには、陽極に最も近い発光層が青発光層であることが好ましい。この態 様において、該青発光層と次に陽極に近い青以外の発光層との間に、前記青発光 層に含有されるホスト化合物に対してイオン化ポテンシャル (イオンィ匕ポテンシャルの 測定方法は、阻止層に係る化合物のイオンィ匕ポテンシャルの測定方法と同様である 。;)が 0. 2eV以上大きいィ匕合物を 50質量%以上含有する非発光性層を有すること が、本発明の有機 EL素子の輝度向上の観点力も好まし!/、。
[0158] 《注入層:電子注入層、正孔注入層》
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 させてちょい。
[0159] 注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上の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日ェヌ'ティー ·ェ ス社発行)」の第 2編第 2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正 孔注入層(陽極バッファ一層)と電子注入層(陰極バッファ一層)とがある。
[0160] 陽極バッファ一層(正孔注入層)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一層、酸ィ匕バナジウムに代表される 酸化物バッファ一層、アモルファスカーボンバッファ一層、ポリア-リン(ェメラルディ ン)やポリチォフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファ一層等が挙げられる
[0161] 陰極バッファ一層(電子注入層)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 チウムゃアルミニウム等に代表される金属バッファ一層、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一層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金 属化合物バッファ一層、酸ィヒアルミニウムに代表される酸ィヒ物バッファ一層等が挙げ られる。上記バッファ一層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましぐ素材にもよる がその膜厚は 0. lnm〜5 mの範囲が好ましい。
[0162] 《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如ぐ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日ェヌ'ティー ·エス社発行) 」の 237頁等に記載されて 、る正孔阻止(ホールブロック)層がある。
[0163] 正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有 しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料力 なり、電子を輸送しつ つ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、 後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用い ることがでさる。
[0164] 本発明の有機 EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好 ましい。
[0165] イオンィ匕ポテンシャルは化合物の HOMO (最高被占分子軌道)レベルにある電子 を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような 方法により求めることができる。
[0166] (1)米国 Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアである Gaussian98 (Gauss ian98、 Revision A. 丄 1. 4, M. J. Frisch, et al, Lraussian, Inc. , Pittsburg h PA, 2002. )を用い、キーワードとして B3LYPZ6— 31G *を用いて構造最適 化を行うことにより算出した値 (eV単位換算値)の小数点第 2位を四捨五入した値とし てイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手 法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
[0167] (2)イオンィ匕ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることも できる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC— 1」を 用いて、あるいは紫外光電子分光として知られて 、る方法を好適に用いることができ る。
[0168] 一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機 能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料力 なり、正孔を輸送しつつ電 子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述 する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明 に係わる正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては好ましくは 3〜: LOOnmであり、さら に好ましくは 5〜30nmである。
[0169] 《正孔輸送層》
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力 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。
[0170] 正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性の 、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。例えば、トリァゾール誘導体 、ォキサジァゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ビラ ゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フ -レンジァミン誘導体、ァリールァミン誘導 体、ァミノ置換カルコン誘導体、ォキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、 フルォレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ァニリ ン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチォフェンオリゴマー等が挙げら れる。
[0171] 正孔輸送材料としては上記のものを使用することができる力 ボルフイリンィ匕合物、 芳香族第 3級ァミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第 3級アミンィ匕合 物を用いることが好ましい。
[0172] 芳香族第 3級アミンィ匕合物及びスチリルアミンィ匕合物の代表例としては、 N, N, N ' , N' —テトラフエニル一 4, 4' —ジァミノフエ-ル; N, N' —ジフエ-ル一 N, N ' —ビス(3—メチルフエ-ル)一〔1, 1' —ビフエ-ル〕一 4, 4' —ジァミン(TPD) ; 2, 2 ビス(4 ジ一 p トリルァミノフエ-ル)プロパン; 1, 1—ビス(4 ジ一 p トリ ルァミノフエ-ル)シクロへキサン; N, N, N' , N' —テトラ一 p トリル一 4, 4' - ジアミノビフエ-ル; 1 , 1 ビス(4 ジ一 p トリルァミノフエ-ル) 4 フエ-ルシク 口へキサン;ビス(4 -ジメチルァミノ 2 メチルフエ-ル)フエニルメタン;ビス(4 -ジ —p トリルァミノフエ-ル)フエ-ルメタン; N, N' —ジフエ-ル一 N, N' —ジ(4— メトキシフエ-ル) 4, 4' ージアミノビフエニル; N, N, N' , N' —テトラフエ-ル —4, 4' ージアミノジフエ-ルエーテル; 4, 4' ビス(ジフエ-ルァミノ)クオ一ドリフ ェ -ル; N, N, N トリ(p トリル)ァミン; 4— (ジ— p トリルァミノ)— 4' —〔4— (ジ —p トリルァミノ)スチリル〕スチルベン; 4— N, N ジフエ-ルァミノ—(2 ジフエ- ルビ-ル)ベンゼン; 3—メトキシ一 4' — N, N ジフエニルアミノスチルベンゼン; N フエ-ルカルバゾール、さらには、米国特許第 5, 061 , 569号明細書に記載され ている 2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、 4, 4' ビス〔N—(1 ナフチル) N—フエ-ルァミノ〕ビフヱ-ル(NPD)、特開平 4— 308688号公報に 記載されて 、るトリフエ-ルァミンユニットが 3つスターバースト型に連結された 4, 4' , " —トリス〔?^— (3—メチルフエ-ル)一 N フエ-ルァミノ〕トリフエ-ルァミン(MT DATA)等が挙げられる。
[0173] 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、 p型— Si、 p型— SiC等の無機化合物も 正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
[0174] また、特開平 11— 251067号公報、 J. Huang et. al.著文献 (Applied Physic s Letters 80 (2002) , p. 139)に記載されているような所謂、 p型正孔輸送材料 を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから 、これらの材料を用いることが好ましい。
[0175] 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、インクジェット法を含む印刷法、 LB法等の公知の方法により、薄膜ィ匕することに 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〜5 μ m程度、好ましくは 5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の 1 種または 2種以上力もなる一層構造であってもよ 、。
[0176] また、不純物をドープした p性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例とし ては、特開平 4— 297076号公報、特開 2000— 196140号公報、同 2001— 1021 75号公報、 J. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004)等に記載されたもの力 S挙げ、られる。
[0177] 本発明においては、このような p性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電 力の有機 EL素子を作製することができるため好ましい。 [0178] 《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料力 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 とがでさる。
[0179] 単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する 電子輸送層に用いられる電子輸送材料 (正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より 注入された電子を発光層に伝達する機能を有して ヽればよく、その材料としては従 来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置 換フルオレン誘導体、ジフヱ-ルキノン誘導体、チォピランジオキシド誘導体、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、 ォキサジァゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記ォキサジァゾール誘導体に ぉ 、て、ォキサジァ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。
[0180] 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- ゥム(Alq)、トリス(5, 7—ジクロロ一 8—キノリノール)アルミニウム、トリス(5, 7—ジブ ロモ一 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-ゥ 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(Zn q)等、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 リーも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ゃスルホン酸基 等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 光層の材料として例示したジスチリルビラジン誘導体も、電子輸送材料として用いる ことができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、 n型— Si、 n型— SiC等の無機半 導体も電子輸送材料として用いることができる。
[0181] 電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャス ト法、インクジェット法を含む印刷法、 LB法等の公知の方法により、薄膜ィ匕することに より形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は
5nm〜5 μ m程度、好ましくは 5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の 1種ま たは 2種以上力もなる一層構造であってもよ 、。
[0182] また、不純物をドープした n性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例とし ては、特開平 4— 297076号公報、同 10— 270172号公報、特開 2000— 196140 号公報、同 2001— 102175号公報、 Appl. Phys. , 95, 5773 (2004)等に記載 されたものが挙げられる。
[0183] 本発明においては、このような η性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電 力の有機 EL素子を作製することができるため好ましい。
[0184] 《支持基盤》
本発明の有機 EL素子に係る支持基盤 (以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう )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ぐまた、透明であっても 不透明であってもよい。支持基盤側力も光を取り出す場合には、支持基盤は透明で あることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基盤としては、ガラス、石英、透明 榭脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基盤は、有機 EL素子にフレキ シブル性を与えることが可能な榭脂フィルムである。
[0185] 榭脂フィルムとしては、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)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セル口 ースジアセテート、セノレローストリアセテート、セノレロースアセテートブチレート、セノレ口 ースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セル ロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩ィ匕ビユリ デン、ポリビュルアルコール、ポリエチレンビュルアルコール、シンジォタクティックポ リスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン榭脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケ トン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフエ-レンスルフイド、ポリスルホン 類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素榭脂、ナイロン、ポ リメチルメタタリレート、アクリルまたはポリアリレート類、アートン (商品名 JSR社製)或 いはアベル (商品名三井化学社製) ヽつたシクロォレフィン系榭脂等を挙げられる。 榭脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜 が形成されていてもよぐ JIS K 7129— 1992に準拠した方法で測定された水蒸 気透過度が、 0. OlgZm2' day atm以下のバリア性フィルムであることが好ましぐさ らには、 JIS K 7126— 1992に準拠した方法で測定された酸素透過度が、 10— 3g Zm2Zday以下、水蒸気透過度が、 10— 3gZm2Zday以下の高ノリア性フィルムであ ることが好ましぐ前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも 10— 5g/m2/day以 下であることが、さらに好ましい。
[0186] バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入 を抑制する機能を有する材料であればよぐ例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化 珪素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と 有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積 層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい
[0187] 《バリア膜の形成方法》
ノリア膜の形成方法については、特に限定はなぐ例えば真空蒸着法、スパッタリ ング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、 イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマ CVD法 、レーザー CVD法、熱 CVD法、コーティング法等を用いることができる力 特開 200 4— 68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に 好ましい。
[0188] 不透明な支持基盤としては、例えばアルミ、ステンレス等の金属板'フィルムゃ不透 明榭脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
[0189] 本発明の有機 EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は 1%以上であるこ と力 子ましく、より好ましくは 5%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%) =有 機 EL素子外部に発光した光子数 Z有機 EL素子に流した電子数 X 100である。
[0190] ここで、本発明に係る支持基盤に用いられる、透明なバリア膜の層構成の一例を図
6により説明し、さらに、バリア層の形成に好ましく用いられる大気圧プラズマ放電処 理装置の一例を図 7を用いて説明する。
[0191] 図 6は、ノリア膜 (ガスバリアフィルムともいう)の層構成とその密度プロファイルの一 例を示す模式図である。
[0192] バリア膜 201 (透明でも不透明でもよい)は、基材 202上に密度の異なる層を積層し た構成をとる。本発明においては、低密度層 203と高密度層 205との間に、中密度 層 204を設け、さらに高密度層 205上にも中密度層 204を設け、これらの低密度層、 中密度層、高密度層及び中密度層からなる構成を 1ユニットとし、図 6においては 2ュ ニット分を積層した例を示してある。この時、各密度層内における密度分布は均一と し、隣接する層間での密度変化が階段状となるような構成をとる。なお、図 6において は、中密度層 204を 1層として示した力 必要に応じて 2層以上の構成を採ってもよい
[0193] 図 7は、基材を処理する大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である
[0194] 大気圧プラズマ放電処理装置としては、少なくとも、プラズマ放電処理装置 230、二 つの電源を有する電界印加手段 240、ガス供給手段 250、電極温度調節手段 260 を有している装置である。
[0195] 図 7は、ロール回転電極 (第 1電極) 235と角筒型固定電極群 (第 2電極) 236 (個々 の電極も角筒型固定電極 236とする)との対向電極間(放電空間) 232で、基材 Fを プラズマ放電処理して薄膜を形成するものである。図 7においては、 1対の角筒型固 定電極群(第 2電極) 236とロール回転電極 (第 1電極) 235とで、 1つの電界を形成し 、この 1ユニットで、例えば、低密度層の形成を行う。図 7においては、このような構成 力もなるユニットを、計 5力所備えた構成例を示し、それぞれのユニットで、供給する 原材料の種類、出力電圧等を任意に独立して制御することにより、積層型のバリア膜 (透明ガスノリア層ともいう)を連続して形成することができる。
[0196] ロール回転電極 (第 1電極) 235と角筒型固定電極群 (第 2電極) 236との間の放電 空間(対向電極間) 232に、ロール回転電極 (第 1電極) 235には第 1電源 241から周 波数 ω、電界強度 V、電流 Iの第 1の高周波電界を、また角筒型固定電極群 (第 2
1 1 1
電極) 236にはそれぞれに対応する各第 2電源 242から周波数 ω、電界強度 V、電
2 2 流 Iの第 2の高周波電界をかけるようになつている。
2
[0197] ロール回転電極(第 1電極) 235と第 1電源 241との間には、第 1フィルタ 243が設 置されており、第 1フィルタ 243は第 1電源 241から第 1電極への電流を通過しやすく し、第 2電源 242からの電流をアースして、第 2電源 242から第 1電源への電流を通 過しに《するように設計されて!、る。
[0198] また、角筒型固定電極群 (第 2電極) 236と第 2電源 242との間には、それぞれ第 2 フィルタ 244が設置されており、第 2フィルター 244は、第 2電源 242から第 2電極へ の電流を通過しやすくし、第 1電源 241からの電流をアースして、第 1電源 241から第 2電源への電流を通過しに《するように設計されて!、る。
[0199] なお、ロール回転電極 235を第 2電極、また角筒型固定電極群 236を第 1電極とし てもよい。何れにしろ第 1電極には第 1電源が、また第 2電極には第 2電源が接続さ れる。第 1電源は第 2電源より高い高周波電界強度 (V >V )を印加することが好まし
1 2
い。また、周波数は ω < ωとなる能力を有している。
1 2
[0200] また、電流は I <1となることが好ましい。第 1の高周波電界の電流 Iは、好ましくは
1 2 1
0. 3mAZcm2〜20mAZcm2、さらに好ましくは 1. OmAZcm2〜20mAZcm2で ある。また、第 2の高周波電界の電流 Iは、好ましくは 10mAZcm2〜100mAZcm2
2
、さらに好ましくは 20mAZcm2〜 1 OOmAZcm2である。
[0201] ガス供給手段 250のガス発生装置 251で発生させたガス Gは、流量を制御して給 気口よりプラズマ放電処理容器 231内に導入する。
[0202] 基材 Fを、図示されて ヽな ヽ元卷き力も巻きほぐして搬送されてくる力、または前ェ 程から搬送されてきて、ガイドロール 264を経て-ップロール 265で基材に同伴され て来る空気等を遮断し、ロール回転電極 235に接触したまま巻き回しながら角筒型 固定電極群 236との間に移送し、ロール回転電極 (第 1電極) 235と角筒型固定電極 群(第 2電極) 236との両方力も電界をかけ、対向電極間(放電空間) 232で放電プラ ズマを発生させる。基材 Fはロール回転電極 235に接触したまま巻き回されながらプ ラズマ状態のガスにより薄膜を形成する。基材 Fは、 -ップロール 266、ガイドロール 267を経て、図示してない巻き取り機で巻き取る力、次工程に移送する。
[0203] 放電処理済みの処理排ガス G' は排気口 253より排出する。
[0204] 薄膜形成中、ロール回転電極 (第 1電極) 235及び角筒型固定電極群 (第 2電極) 2 36を加熱または冷却するために、電極温度調節手段 260で温度を調節した媒体を、 送液ポンプ Pで配管 261を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節する。なお、 268及び 269はプラズマ放電処理容器 231と外界とを仕切る仕切板である。
[0205] 《封止》
本発明の有機 EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば封止部材と、 電極、支持基盤とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
[0206] 封止部材としては、有機 EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹 板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
[0207] 具体的には、ガラス板、ポリマー板'フィルム、金属板'フィルム等が挙げられる。ガ ラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、ノ リウム 'ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス 、アルミノケィ酸ガラス、ホウケィ酸ガラス、ノ リウムホウケィ酸ガラス、石英等を挙げる ことができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレ フタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板 としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チ タン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタル力 なる群力 選ばれる一種以 上の金属または合金力もなるものが挙げられる。
[0208] 本発明にお 、ては、有機 EL素子を薄膜ィ匕できると 、うことからポリマーフィルム、金 属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムは、酸素透過 度 10— 3gZm2/日以下、水蒸気透過度 10— 3g/m2/日以下のものであることが好ま しい。また、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも 10— 5g/m2/日以下であ ることが、さらに好ましい。
[0209] 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使 われる。接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマー の反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、 2 シァノアクリル酸エス テル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及 びィ匕学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリ エステル、ポリオレフインを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬 化型エポキシ榭脂接着剤を挙げることができる。
[0210] なお、有機 EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温力 80°Cまでに 接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいても よい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリ ーン印刷のように印刷してもよ!/、。
[0211] また、有機層を挟み支持基盤と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被 覆し、支持基盤と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適に できる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたら すものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよぐ例えば、酸化珪素、二酸 化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するためにこ れら無機層と有機材料カゝらなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜 の形成方法については、特に限定はなぐ例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反 応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレ 一ティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマ CVD法、レーザー CVD法、熱 CVD法、コーティング法等を用いることができる。
[0212] 封止部材と有機 EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、ァ ルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注 入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性ィ匕合 物を封人することもできる。
[0213] 吸湿性ィ匕合物としては、例えば金属酸化物(例えば、酸ィ匕ナトリウム、酸ィ匕カリウム、 酸ィ匕カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸ィ匕アルミニウム等)、硫酸塩 (例 えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハ ロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タン タル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素 酸類 (例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、 金属ハロゲンィ匕物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
[0214] 《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基盤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、有機 EL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力 軽量かつ薄膜ィ匕ということ 力もポリマーフィルムを用いることが好まし 、。
[0215] 《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、 Cul、インジウムチンォキシド (ITO ) , SnO、 ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、 IDIXO (In O— ZnO)等
2 2 3 非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもょ ヽ。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一法で所望 の形状のパターンを形成してもよぐあるいはパターン精度をあまり必要としない場合 は(100 μ m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、有機導電性ィ匕合物のように塗布 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製膜法を用いる 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 が望ましぐまた陽極としてのシート抵抗は数百 ΩΖ口以下が好ましい。さらに膜厚 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。
[0216] 《陰極》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 Z銅混合物、マグネシウム Z銀混合物、マグ ネシゥム Zアルミニウム混合物、マグネシウム Zインジウム混合物、アルミニウム Z酸 化アルミニウム (Al O )混合物、インジウム、リチウム
2 3 Z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、電子注入性及び酸ィ匕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 Z銀混合物、マグネシウム Zアルミニウム混合物、マ グネシゥム Zインジウム混合物、アルミニウム Z酸ィ匕アルミニウム (Al 2 o )混合物、リ
3
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 ΩΖ口以下が好ましぐ膜厚は通常 10 nm〜5 μ m、好ましくは 50nm〜200nmの範囲で選ばれる。なお、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。
[0217] また、陰極に上記金属を Inn!〜 20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げ た導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製する ことができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製す ることがでさる。
[0218] 《有機 EL素子の作製方法》
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 Z発光層 Z正孔阻止層 Z電子輸送層 Z陰極からなる有機 EL素子の作製法につい て説明する。
[0219] まず適当な支持基盤上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質力 なる薄膜を 1 μ m以下、好ましくは 10nm〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等 の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機 EL素子材料である正 孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層の有機化合物薄膜を形 成させる。
[0220] この有機化合物薄膜の薄膜ィ匕の方法としては、前記の如く蒸着法、ウエットプロセス
(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得ら れやすぐかつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、 インクジェット法、印刷法が特に好ましい。さらに層毎に異なる製膜法を適用してもよ い。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により 異なるが、一般にボート加熱温度 50°C〜450°C、真空度 10— 6Pa〜10— 2Pa、蒸着速 度 0. OlnmZ秒〜 50nmZ秒、基板温度 50°C〜300°C、膜厚 0. lnm~5 μ m, 好ましくは 5nm〜200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。これらの層を形成後、 その上に陰極用物質からなる薄膜を、 以下好ましくは 50nm〜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等の方法により形成させ、陰極を 設けることにより所望の有機 EL素子が得られる。この有機 EL素子の作製は、一回の 真空引きで一貫して正孔注入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構わない。その際、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。
[0221] また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、 正孔注入層、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多色の 表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を +、陰極を一の極性として電圧 2V〜40V程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。な お、印加する交流の波形は任意でよい。
[0222] 《光取出し及び集光技術》
有機 EL素子は、空気よりも屈折率の高い (屈折率 1. 6〜2. 1程度)層の内部で発 光し、発光層で発生した光のうち 15〜20%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、全反射を起こし有機 EL素子外部に取り出すことができないことや、透 明電極または発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極または 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。
[0223] この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸 を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法 (例えば、米国特許第 4, 77, 4435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法 (例えば 、特開昭 63— 314795号公報)、有機 EL素子の側面等に反射面を形成する方法( 例えば、特開平 1— 220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平 坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法 (例えば、特開昭 62— 172691号公報) 、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法 (例えば、 特開 2001— 202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(基 板と外界間)に回折格子を形成する方法 (特開平 11 - 283751号公報)等がある。
[0224] 本発明においては、これらの方法を本発明の有機 EL素子と組み合わせて用いるこ とができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方 法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間 (含む、基板と外界間) に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
[0225] 本発明は、これらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度あるいは耐久性に 優れた素子を得ることができる。
[0226] 透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成する と、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど、外部への取り出し効率が 高くなる。
[0227] 低屈折率層としては、例えば、エア口ゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ 素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に 1. 5〜1. 7程度であるの で、低屈折率層は、屈折率がおよそ 1. 5以下であることが好ましい。またさらに 1. 35 以下であることが好ましい。
[0228] また、低屈折率媒質の厚みは、媒質中の波長の 2倍以上となるのが望ましい。これ は、低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電 磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
[0229] 全反射を起こす界面または、いずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光 取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は、回折格子が 1次の回 折や、 2次の回折といった、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる 特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層 間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質 中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外 に取り出そうとするものである。
[0230] 導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは 、発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周 期的な屈折率分布を持っている一般的な 1次元回折格子では、特定の方向に進む 光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらな!/、。
[0231] し力しながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む 光が回折され、光の取り出し効率が上がる。 [0232] 回折格子を導入する位置としては前述のとおり、いずれかの層間もしくは、媒質中( 透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍 が望ましい。
[0233] このとき、回折格子の周期は、媒質中の光の波長の約 1Z2〜3倍程度が好ましい 。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハ-カムラチス状等、 2次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
[0234] 《集光シートパーツ》
本発明の有機 EL素子は、支持基盤 (基板)の光取出し側に、例えばマイクロレンズ アレイ上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。
[0235] マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が 30 μ mでその頂 角が 90度となるような四角錐を 2次元に配列する。一辺は 10〜: LOO mが好ましい。 これより小さくなると回折の効果が発生して色付ぐ大きすぎると厚みが厚くなり好まし くない。
[0236] 集光シートとしては、例えば液晶表示装置の LEDバックライトで実用化されているも のを用いることが可能である。このようなシートとして例えば、住友スリーェム社製輝度 上昇フィルム (BEF)等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば 基材に頂角 90度、ピッチ 50 111の 状のストライプが形成されたものであってもよい し、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状で あってもよい。
[0237] また、発光素子からの光放射角を制御するために光拡散板'フィルムを、集光シー トと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム (ライトアップ)等を用いること ができる。
[0238] 《用途》
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、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバ 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、カラーフィルターと組み合わせた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。
[0239] カラーフィルターと組み合わせてディスプレイのバックライトとして用いる場合には、 輝度をさらに高めるため、前記の集光シートと組み合わせて用いるのが好ましい。 実施例
[0240] 以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されな い。なお、特に断りない限り、実施例中の「%」は「膜厚比(%)」を表す。また、実施例 で用いる化合物の構造を以下に示す。
[0241] [化 44]
Figure imgf000079_0001
[0243] [化 46] BC α -NPD
Figure imgf000080_0001
[0244] 実施例 1
《有機 EL素子 1—1の作製》
陽極として 30mmX 30mm、厚さ 0. 7mmのガラス基板上に ITO (インジウムチンォ キシド)を 120nm成膜した基板 (支持基盤ともいう)にパターユングを行った後、この I
TO透明電極を付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た。
[0245] 真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に各層の構成材料を各々有機 EL素子作 製に最適の量充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製抵抗力口 熱用材料で作製されたものを用いた。
[0246] 次 、で、真空度 4 X 10— 4Paまで減圧した後、 m— MTDATAの入った前記蒸着用 るつぼに通電して加熱し、蒸着速度 0. InmZ秒で透明支持基板に蒸着し、 40nm の正孔注入層を設けた。
[0247] さらに、表 1に記載の混合比で、各層が形成されるように上記材料が装填された蒸 着用るつぼに通電を行い、共蒸着または単独蒸着して正孔輸送層、各発光層及び 各中間層を各々成膜した。 [0248] さらに、 BAlqの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度 0. lnm/ 秒で前記層上に蒸着して正孔阻止層を作製し、次いで同様にして電子輸送層を設 けた。
[0249] さらに、アルミニウム l lOnmを蒸着して陰極を形成し、有機 EL素子 1—1を作製し た。
[0250] 《有機 EL素子 1 2〜1 4の作製》
下記表 1、 2に記載のように各層の構成材料及び膜厚を変更した以外は、有機 EL 素子 1— 1と同様にして有機 EL素子 1— 2〜1— 4を作製した。
[0251] [表 1]
Figure imgf000082_0001
Figure imgf000082_0002
発光層 3 正孔阻止 « 黧子輸送層
有機 EL素子
緑ドーパン ト ホス
No. ト ίヒ合物 mm 胰厚化合物化合物膜厚備 考
化合物
( 5%) (95%) (rim) (nm) (75%) (25%) (nm)
1 一 1 なし 0 BAIq 10 BCP Cs 50 比較例
1 ― 2 I R- 1 化合物( 1 ) 6 BAIq 10 BCP Cs 50 比較例
1 - 3 I R- 1 化合物( 1 ) 5 BAIq 15 BCP Cs 50 本発明 ί r ~ 1 5質量%
1 -4 化合物( 1 ) 5 BAIq 15 BCP Cs 50 比較例 bt2lr(acac)〗質量%
[0253] 《有機 EL素子の封止化処理と正面輝度、色度、発光スペクトルの評価》
得られた有機 EL素子 1一 1〜1ー4の各々の非発光面をガラスケースで覆った。な お、ガラスカバーでの封止作業は、有機 EL素子を大気に接触させることなく窒素雰 囲気下のグローブボックス(純度 99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で 行った。図 4、図 5に示すような照明装置とした後、分光放射輝度計 CS— 1000 (コ- 力ミノルタセンシング社製)を用いて、各有機 EL素子の正面輝度、色度及び発光ス ベクトルを評価した。
[0254] また、有機 EL素子 1一 :!〜 1—4の全ての素子は、 2° 視野角正面輝度 lOOOcdZ m2での CIE1931表色系における色度力 ¾ =0.33±0.07、 Y=0.33±0.07の 範囲内にあった。
[0255] 次 、で、ディスプレイ用として市販されて 、るカラーフィルターを組み合わせた際の 色再現域を評価した。再現域は有機 EL素子 1一 1とカラーフィルターの組み合わせ において、カラーフィルター BGR各画素の透過光の色度点を結ぶ三角形の面積を 1 00とする相対値で示す。数値が大きいほど色再現域が広く優れている。これらの結 果を表 3及び図 1、 2に示す。
[0256] [表 3]
Figure imgf000084_0001
※ 1 :青緑間、 発光極小強度 青極大強度(%)
2 :青綠間、 発光極小強度/緑極大強度(%)
3 :緑赤間、 発光極小強度/緑極大強度(%)
4 :緑赤間、 発光極小強度/赤極大強度(%)
¾ 5 : カラ一フィルター組合せでの色再現域 (相対値)
[0257] 表 3より、本発明の発光スペクトル形状を有する有機 EL素子は、色再現性において 優れた性能を有することが明らかである。有機 EL素子 1一 4は、青緑間の領域、及び 緑赤間の領域の両者の発光極小強度が発光極大の 60%以下であるが、緑赤間の 発光極小強度が発光極大の 45%以下である本発明の有機 EL素子 1一 3の方がより 色再現域が広い。
[0258] 実施例 2
《有機 EL素子 2—1の作製》
下記表 4、 5に記載のように各層の構成材料及び膜厚を変更した以外は、実施例 1 の有機 EL素子 1—2と同様にして有機 EL素子 2—1を作製した。
[0259] [表 4]
Figure imgf000085_0001
5] 右 is 《3(膜厚 6nm) 正孔阻止 ¾ 鷺子輸送 S
来害 発光
緑ドーパントホスト化合物
No. 膜厚化合物 化合物膜厚備 考 化合物
(5%) (95%) (nm) (75%) (25%)
1 一 2 lr一 1 化合物( 1 ) BAIq 10 BCP Cs 50 比較例
2― 1 Ir- 1 化合物( 1 ) BAIq 】0 BCP Cs 35 本発明 [0261] 《有機 EL素子の封止化処理と正面輝度、色度、発光スペクトルの評価》
有機 EL素子 2—1を、実施例 1で作製した有機 EL素子 1—2と同様にして封止化 処理し、有機 EL素子 1—2と合わせて実施例 1と同様にして正面輝度、色度、発光ス ベクトルの評価を行つた。
[0262] 次 、で、ディスプレイ用として市販されて 、るカラーフィルターを組み合わせた際の 色再現性を評価した。再現域は有機 EL素子 1—2を 100とする相対値で示す。これ らの結果を表 6及び図 3に示す。
[0263] [表 6]
Figure imgf000086_0001
¾ 1 :青緑間、 発光極小強度 Z青極大強度 (%)
2 :青綠間、 発光極小強度 緑極大強度 (%)
3 :緑赤間、 発光極小強度/緑極大強度(%)
4 :緑赤間、 発光極小強度/赤極大強度 (%)
※ : カラ一フィルター組合せでの色再現域 (相対値)
[0264] 表 6より、比較例の有機 EL素子 1—2と同じ材料を使い、有機層の膜厚を前記式(1 )及び (2)に適合するようにして作製した本発明の有機 EL素子 2—1は、青緑間の領 域の発光極小強度と発光極大強度の比が改善され、色再現域にぉ 、て優れた性能 を有することが明らかである。
[0265] 実施例 3
《白色照明装置の作製》
実施例 1で得られた有機 EL素子 1一 3及び 2— 1 ( ヽずれも本発明)の非発光面を ガラスケースで覆い、図 4、図 5に示すような照明装置とした。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 4は照明装置の概略図を示し、有機 EL素子 101は、ガラスカバー 102で覆われ ている。なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機 EL素子 101を大気に接触させる ことなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度 99. 999%以上の高純度窒素ガスの 雰囲気下で行った)。図 5は照明装置の断面図を示し、図 5において、 105は陰極、 1 06は有機 EL層、 107は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー 102内 には窒素ガス 108が充填され、捕水剤 109が設けられている。
得られた照明装置に通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用で きることが分力つた。

Claims

請求の範囲
[1] 支持基盤上に少なくとも陽極、陰極及び該陽極と該陰極の間に複数の発光層を含 む有機層を有する有機エレクト口ルミネッセンス素子において、
発光スペクトルが、 440nm〜480nm (青領域)に発光極大 A、 500nm〜540nm( 緑領域)に発光極大 Β、 600ηπ!〜 640nm (赤領域)に発光極大 Cを各々有し、該発 光極大 Aと該発光極大 B間の発光極小強度 a、該発光極大 Bと該発光極大 C間の発 光極小強度 bが、各々隣接している発光極大の中で、低い発光強度を示す発光極 大強度の 60%以下であり、更に、該発光極小強度 aまたは該発光極小強度 bの少な くとも一つは、各々隣接している発光極大の 45%以下の強度であることを特徴とする 有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[2] 発光極大波長が、前記青領域にある青発光層、前記緑領域にある緑発光層及び前 記赤領域にある赤発光層の少なくとも 3層の発光層を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口ルミネッセンス素子。
[3] 前記緑領域に発光極大を有するリン光発光体及び前記赤領域に発光極大を有する リン光発光体を有することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の有機 エレクトロノレミネッセンス素子。
[4] 前記青領域に発光極大を有するリン光発光体を有することを特徴とする請求の範囲 第 3項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[5] 2° 視野角正面輝度が lOOOcdZm2での CIE1931表色系における色度が X=0. 3
3±0. 07、 Y=0. 33±0. 07であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項の いずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[6] 前記青領域、緑領域の!/、ずれかの領域の発光極大波長 λ max (nm)に対して、陽 極と陰極間に挟まれた有機層の膜厚 d、d (nm)が下記式(1
1 2 )、(2)の関係を満たす ことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口 ルミネッセンス素子。
式 (1)
(2m+ l) λ max/4- 10≤d≤ (2m+ l) λ max/4 + 10
1
式 (2) (m+ 1) λ max/2- 10≤d≤ (m+ 1) λ max/2 + 10
2
式中、 dはえ maxの属する前記青領域または緑領域の発光領域の陰極側端と陰
1
極表面との間の光学的距離、または青領域または緑領域が複数の領域または層に 分かれている場合には、その最も輝度の高い領域または層の陰極側端と陰極表面と の間の光学的距離であり、 dはえ maxの属する前記青領域または緑領域の発光領
2
域の陰極側端と陽極一基盤界面との間の光学的距離である。 mは 0または正の整数 である。
[7] 光取出し側に回折格子原理による光学変調構造を有することを特徴とする請求の範 囲第 1項〜第 6項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[8] 前記青領域と緑領域間の発光極小波長が 470ηπ!〜 510nmにあり、前記緑領域と 赤領域間の発光極小波長が 570ηπ!〜 600nmにあることを特徴とする請求の範囲 第 1項〜第 7項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[9] 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口ルミネッセンス素 子をバックライトとして有し、且つ、少なくともカラーフィルターをその構成部材の 1つと して有することを特徴とする表示装置。
[10] 請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素 子をバックライトとして有し、且つ、少なくともカラーフィルターをその構成部材の 1つと して有する表示装置にぉ 、て、前記青領域と緑領域間の発光極小波長 λ (nm)
1 が 下記式(3)を満たし、さらに前記緑領域と赤領域間の発光極小波長 λ (nm)が下記
2
式 (4)を満たすことを特徴とする表示装置。
式 (3)
λ - 20≤ λ ≤ λ + 10
BG 1 BG
式 (4)
λ - 20≤ λ ≤ λ + 10
GR 2 GR
式中、 λ (nm)は波長 450nm〜550nmの範囲におけるカラーフィルタ一青画素
BG
の透過率と緑画素の透過率の積が最大となる波長であり、 λ (nm)は波長 550nm
GR
〜630nmの範囲におけるカラーフィルター緑画素の透過率と赤画素の透過率の積 が最大となる波長である。
[11] 請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素 子をバックライトとして有することを特徴とする液晶表示装置。
[12] 請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれか 1項に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素 子を有することを特徴とする照明装置。
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