WO2024034343A1 - 有機発光素子 - Google Patents

有機発光素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2024034343A1
WO2024034343A1 PCT/JP2023/026493 JP2023026493W WO2024034343A1 WO 2024034343 A1 WO2024034343 A1 WO 2024034343A1 JP 2023026493 W JP2023026493 W JP 2023026493W WO 2024034343 A1 WO2024034343 A1 WO 2024034343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal complex
light emitting
organic light
emitting layer
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/026493
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
広和 宮下
斉 永島
洋祐 西出
直樹 山田
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Publication of WO2024034343A1 publication Critical patent/WO2024034343A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/13Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S43/14Light emitting diodes [LED]
    • F21S43/145Surface emitters, e.g. organic light emitting diodes [OLED]
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30Devices specially adapted for multicolour light emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/90Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element
    • H10K59/95Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element wherein all light-emitting elements are organic, e.g. assembled OLED displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • F21Y2115/15Organic light-emitting diodes [OLED]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10Triplet emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers

Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting device and various devices having the organic light emitting device.
  • organic light emitting device (hereinafter sometimes referred to as an "organic electroluminescent device” or “organic EL device”) is an organic EL (electroluminescent) device that includes an anode, a cathode, and a light emitting layer disposed between these electrodes. This is an element that emits light when electricity is applied to the layer.
  • organic light emitting devices are broadly classified into fluorescent light emitting devices and phosphorescent light emitting devices depending on the type of compound contained in the light emitting layer, and it is required to design an energy diagram suitable for each.
  • one method uses a light-emitting layer that is painted separately for each pixel (element)
  • the other method uses an organic light-emitting element in which the light-emitting layer emits white light and a color filter is painted separately for each pixel.
  • an organic light emitting element uses two or more types of light emitting materials.
  • Patent Document 1 discloses an organic light-emitting device in which a light-emitting layer made of an exciplex host and a phosphorescent material is laminated.
  • Patent Document 2 discloses an organic light-emitting device in which a light-emitting layer made of a hole-transporting host and a phosphorescent material and a light-emitting layer made of an electron-transporting host and a phosphorescent material are stacked.
  • Patent Document 3 discloses an organic light-emitting element in which two light-emitting layers containing a blue phosphorescent material, a green phosphorescent material, and a red phosphorescent material are laminated.
  • Patent Document 4 discloses an organic light-emitting element in which a light-emitting layer containing a blue phosphorescent material, a green phosphorescent material, and a red phosphorescent material are stacked.
  • the organic light-emitting device described in the above-mentioned patent document is an organic light-emitting device with room for improvement in durability characteristics because carrier movement and triplet energy energy transfer between the stacked light-emitting layers are difficult to occur.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an organic light-emitting device that improves the carrier movement and triplet energy movement between the stacked light-emitting layers and improves driving durability. .
  • An organic light emitting device is an organic light emitting device including a first electrode, a laminated light emitting layer including a first light emitting layer and a second light emitting layer, and a second electrode, The first light emitting layer and the second light emitting layer are in contact with each other,
  • the first light-emitting layer includes a first organic compound, a first metal complex, and a second metal complex
  • the second light emitting layer contains a second organic compound and a third metal complex, and does not contain a first metal complex
  • the triplet energies of the first metal complex, the second metal complex, and the third metal complex are respectively T1D1, T1D2, and T1D3, the relationships of the following formulas [a] to [c] hold. do. T1D2>T1D1 [a] T1D3 ⁇ T1D2 [b] T1D2-T1D1>T1D3-T1D2 [c]
  • an organic light emitting device with improved durability characteristics can be provided.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is an energy diagram schematically showing energy levels around a light emitting layer of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a diagram schematically representing the triplet energy level of a metal complex contained in a light emitting layer of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of an imaging device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a foldable display device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of an automobile having a vehicle lamp according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wearable device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wearable device according to an embodiment of the present invention, which includes an imaging device.
  • 1 is a schematic diagram showing an example of an image forming apparatus and an example of an exposure light source thereof according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram showing an example of an image forming apparatus and an example of an exposure light source thereof according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram showing an example of an image forming apparatus and an example of an exposure light source thereof according to an embodiment of the present invention.
  • An organic light emitting device includes a first electrode, a laminated light emitting layer including a first light emitting layer and a second light emitting layer, and a second electrode. At least one of the first electrode and the second electrode may be a light-transmitting electrode, and either one may be a reflective electrode. The first light-emitting layer and the second light-emitting layer are in contact with each other, and one of them is on the anode side, and the other is on the cathode side.
  • the first light-emitting layer includes a first organic compound, a first metal complex, and a second metal complex
  • the second light-emitting layer includes a second organic compound and a third metal complex
  • the second light-emitting layer includes a second organic compound and a third metal complex.
  • An organic light emitting device is characterized in that the relationships of the following formulas [a] to [c] hold true.
  • T1D1, T1D2, and T1D3 represent the triplet energies of the first metal complex, the second metal complex, and the third metal complex, respectively.
  • the above formula [a] indicates that the first metal complex has a lower triplet energy than the second metal complex, and therefore, in the first light emitting layer, light emission from the first metal complex is mainly observed. It shows.
  • the above formula [b] indicates that the triplet energy of the third metal complex contained in the second light emitting layer is greater than or equal to the triplet energy of the second metal complex contained in the first light emitting layer. Further, in combination with the above formula [a], it is shown that the third metal complex has a higher triplet energy than the first metal complex. This indicates that the second light-emitting layer is a light-emitting layer in which light emission with a shorter wavelength than that of the first light-emitting layer is observed.
  • the above formula [c] indicates that the difference in triplet energy between the third metal complex and the second metal complex is smaller than the difference in triplet energy between the first metal complex and the second metal complex. As will be described later, this indicates that energy transfer is more likely to occur between the third metal complex and the second metal complex than between the third metal complex and the first metal complex.
  • the third metal complex and the second metal complex are metal complexes with a small or no difference in triplet energy, they have an energy gap of the same degree. Therefore, since the energy levels of HOMO and LUMO are close to each other, carrier transfer is more likely to occur between a third metal complex and a second metal complex than between a third metal complex and a first metal complex. It also shows that there is. As described later, this makes it easy to adjust the exciton density generated in the first light-emitting layer and the second light-emitting layer between the light-emitting layers, thereby improving driving durability.
  • triplet energy is the energy of the lowest excited triplet state, expressed in eV, and the larger the value, the higher the energy. Furthermore, when converting into a wavelength, the higher the energy, the shorter the wavelength.
  • the energy gap refers to the energy gap from the energy level of HOMO (highest occupied orbital) to the energy level of LUMO (lowest unoccupied orbital), and is also called a band gap.
  • HOMO energy level and the LUMO energy level may be referred to as "HOMO”, “HOMO level”, “LUMO”, or "LUMO level”, respectively.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic light emitting device according to this embodiment.
  • an anode 2 a hole transport layer 3, a first light emitting layer 4a, a second light emitting layer 4b, an electron transport layer 5, and a cathode 6 are arranged on an insulating layer 1 in this order.
  • the light-emitting layer refers to a layer that emits light among the organic compound layers provided between the electrodes.
  • the compound having the largest mass ratio is sometimes called a host, and the compound that mainly contributes to light emission is sometimes called a dopant or a guest.
  • the host is a material whose content in the emissive layer exceeds 50% by mass among the materials contained in the emissive layer
  • the dopant is a material whose content in the emissive layer is more than 50% by mass among the materials contained in the emissive layer. refers to a material in which the percentage is less than 50% by mass.
  • the concentration of the dopant in the light emitting layer is preferably 0.1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less in order to suppress concentration quenching.
  • the first organic compound and the second organic compound are hosts, and the first metal complex and third metal complex are dopants.
  • the assist material is a compound that has a smaller mass ratio than the host among the compounds constituting the light emitting layer and assists the light emission of the guest.
  • the assist material is also called a second host.
  • the assist can also be called the second compound.
  • the second metal complex in the present invention is an assist material.
  • FIG. 2 is a diagram showing an energy diagram schematically representing the energy levels around the light emitting layer that constitutes the organic light emitting device of the present invention.
  • HOMOD1, LUMOD1, HOMOD2, LUMOD2, HOMOD3, LUMOD3, HOMOH1, LUMOH1, HOMOH2, and LUMOH2 in the figure are the HOMO level, LUMO level of the first metal complex, the HOMO level, and LUMO level of the second metal complex, respectively.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between triplet energy levels of metal complexes included in a light emitting layer that constitutes an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical axis of FIG. 3 represents the energy level, and the upper direction of the diagram represents higher energy.
  • D1, D2, and D3 represent a first metal complex, a second metal complex, and a third metal complex, respectively
  • T1D1, T1D2, and T1D3 represent a first metal complex, a second metal complex, and a third metal complex, respectively. It represents the triplet energy level of the complex.
  • the triplet energy of the metal complex may be an actually measured value or a value determined by molecular orbital method calculation.
  • DFT Density Functional Theory
  • B3PW91 was used as the functional and LANL2DZ was used as the basis function.
  • the molecular orbital method calculation is performed using Gaussian 09 (Gaussian 09, Revision D.01, M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M. A. Robb, J.R. cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A.
  • An organic light-emitting device has an element configuration having two or more light-emitting layers, and has the following configuration.
  • each light-emitting layer contains a metal complex that is a phosphorescent material that emits different colors, and one light-emitting layer is an assist material for triplet energy transfer. Contains metal complexes.
  • An organic light-emitting device according to an embodiment of the present invention has two light-emitting layers laminated, and each light-emitting layer has a phosphorescent metal complex. Each light emitting layer exhibits a different emission wavelength.
  • Phosphorescent light emission is light emission derived from triplet energy. That is, the triplet energy generated in each light-emitting layer is different and there is a magnitude relationship. Therefore, energy transfer occurs from the emissive layer with higher triplet energy to the emissive layer with lower triplet energy.
  • the present inventors have improved the device durability by rapidly transferring excess triplet energy generated in a light-emitting layer having a higher triplet energy to an adjacent light-emitting layer having a lower triplet energy. was found to improve. More specifically, a metal complex having a triplet energy that is intermediate between the metal complexes contained in each light-emitting layer is included in the light-emitting layer to which energy is transferred. With such a configuration, energy transfer from a high-energy light-emitting layer to an adjacent low-energy light-emitting layer can be promoted. In other words, it can be said that it includes an assist material for triplet energy transfer.
  • phosphorescent devices are devices that are prone to triplet-triplet annihilation (TTA) because the phosphorescent material has a long emission lifetime.
  • TTA occurs when surplus triplet excitons that do not transition to the light emission process collide with each other. Since the high-order excited state generated by TTA has high energy, there is a concern that it may cause material deterioration and deteriorate element durability.
  • the high energy generated by TTA is proportional to the triplet energy of its emissive layer. For this reason, in a light-emitting layer having a higher triplet energy, TTA generates a higher-order excited state having a higher energy, which increases the risk of material deterioration. Therefore, it is considered that material deterioration can be suppressed by reducing the TTA in the higher energy light emitting layer and increasing the TTA in the lower energy light emitting layer instead.
  • the relationships of the above formulas [a] and [b] hold true. That is, of two adjacent light-emitting layers, energy is transferred from the second light-emitting layer containing a third metal complex having a higher triplet energy to the first light-emitting layer containing a first metal complex having a lower triplet energy.
  • the first emissive layer includes a second metal complex having an intermediate energy level to facilitate triplet energy transfer. This makes it possible to reduce TTA that may occur in the second light-emitting layer containing a third metal complex having higher triplet energy, thereby suppressing material deterioration. As a result, an organic light emitting device with excellent durability can be obtained.
  • the triplet energy of the assist material that promotes energy transfer has a value closer to the triplet energy of the luminescent material, which is the energy transfer source, than that of the luminescent material, which is the energy transfer destination.
  • the present invention is an organic light emitting device having stacked light emitting layers that can improve driving durability by promoting triplet energy transfer using an assist material.
  • Dexter energy transfer energy transfer of triplet excitons is said to occur by Dexter energy transfer.
  • rate constant of Dexter energy transfer is proportional to the overlap between the emission spectrum of the energy transfer source (donor) and the absorption spectrum of the energy transfer destination (acceptor). It is also exponentially inversely proportional to the intermolecular distance between donor and acceptor.
  • the present inventors have discovered that the Dexter energy transfer between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer can be promoted when the relationship of the above formula [c] holds. That is, in the laminated light emitting layer structure according to the present invention, the triplet energy of the second metal complex, which is the assist material that promotes energy transfer, is higher than that of the first metal complex, which is the energy transfer destination, and the triplet energy of the third metal complex, which is the energy transfer source. Having a value close to that of metal complexes facilitates energy transfer.
  • the second metal complex that is the assist material is included in the first light emitting layer.
  • the third metal complex that is the source of energy transfer is contained in the second light emitting layer. Therefore, the opportunity for contact between the donor (third metal complex) and acceptor (second metal complex) is limited to the interface between the first light emitting layer and the second light emitting layer.
  • the donor (third metal complex) when stacking a second emissive layer after forming a first emissive layer containing an acceptor (second metal complex), the donor (third metal complex) is placed near the energy level where it is likely to be more energetically stable. It becomes easier to collect on acceptor molecules (second metal complexes). As a result, the intermolecular distance between the donor (third metal complex) and acceptor (second metal complex) becomes shorter. Furthermore, since the difference in triplet energy between the donor (third metal complex) and the acceptor (second metal complex) is small, the overlap between the donor's emission spectrum (phosphorescent emission) and the acceptor's absorption spectrum is also sufficiently large.
  • the organic light-emitting device has the following configuration in addition to the above-mentioned ⁇ 1> and ⁇ 2>.
  • ⁇ 3> The concentration of the second metal complex is higher than the concentration of the third metal complex.
  • ⁇ 4> The concentration of the second metal complex is higher than the concentration of the first metal complex.
  • ⁇ 5> The second metal complex and the third metal complex have at least one same ligand.
  • the second metal complex and the third metal complex have a HOMO level difference within 0.2 eV and a LUMO level difference within 0.2 eV.
  • the first metal complex is a red phosphorescent material
  • the third metal complex is a green phosphorescent material.
  • the second light-emitting layer includes a second organic compound (assist material) that is not a metal complex.
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the first light-emitting layer is on the anode side
  • the second light-emitting layer is on the cathode side.
  • the concentration of the third metal complex is higher than the concentration of the first metal complex.
  • the second metal complex and the third metal complex are the same compound.
  • the first organic compound (host of the first light emitting layer) and the second organic compound (host of the second light emitting layer) are the same compound.
  • the concentration of the second metal complex is higher than the concentration of the third metal complex.
  • the opportunity for the third metal complex (donor) contained in the second emissive layer to come into contact with the second metal complex (acceptor) contained in the first emissive layer is limited between the first emissive layer and the second emissive layer. is limited to the interface of
  • by making the concentration of the second metal complex (acceptor) higher than that of the third metal complex (donor) energy transfer between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer can be promoted.
  • the second metal complex that has received energy must then transfer energy to the first metal complex.
  • the second metal complex (acceptor) receives more triplet energy from the third metal complex (donor), so the second metal complex (acceptor) Before the energy is transferred to the complex, it will have many triplet excitons, making TTA more likely to occur. If TTA occurs in the second metal complex, it is not preferable because energy cannot be transferred to the first metal complex.
  • the concentration of the second metal complex is preferably higher than the concentration of the third metal complex, and it is preferable that the relationship of the following formula [d] holds true.
  • C1D2 and C1D3 represent the concentrations of the second metal complex and third metal complex in the light emitting layer, respectively.
  • the concentration of the second metal complex is higher than the concentration of the first metal complex.
  • a feature of the organic light emitting device of the present invention is that triplet energy is continuously transferred. Specifically, energy is transferred from the third metal complex to the second metal complex, and further from the second metal complex to the first metal complex. In this way, by forming a stacked light-emitting layer that undergoes the triplet energy transfer process continuously, it can be expected to reduce the accumulation of excess triplet excitons that have not yet reached the light-emission process.
  • the concentration of the second metal complex is preferably higher than the concentration of the first metal complex.
  • the concentration of the first metal complex is high, the triplet energy transfer from the third metal complex will be transferred to the first metal complex instead of the second metal complex, so the above-mentioned continuous It becomes difficult for excitons to undergo diffusion through energy transfer processes.
  • the concentration of the second metal complex is preferably higher than the concentration of the first metal complex, and it is preferable that the relationship of the following formula [e] holds true.
  • C1D1 and C1D2 represent the concentrations of the first metal complex and the second metal complex in the light emitting layer, respectively.
  • the second metal complex and the third metal complex have at least one same ligand.
  • the compatibility between the third metal complex (donor) contained in the second emissive layer and the second metal complex (acceptor) contained in the first emissive layer increases. energy transfer is promoted.
  • the third metal complex (donor) and the second metal complex (acceptor) it is preferable to have the same partial structure in the molecule. Specifically, it is preferable that at least one of the ligands forming the metal complex has the same structure. This makes it easier for ligands having the same structure to approach each other, and as a result, it can be expected that the intermolecular distance between the third metal complex (donor) and the second metal complex (acceptor) will become shorter.
  • the second metal complex and the third metal complex are metal complexes that simultaneously have any of the following molecular structures.
  • the following example uses a phenylpyridine skeleton, a pyridylpyridine skeleton, a phenylpyrimidine skeleton, and a phenylpyrazine skeleton, which are typical skeletons of bidentate ligands.
  • a ligand, a tridentate ligand, or a tetradentate ligand can be used.
  • Two bonds between the ligand and the Ir metal are both represented by dotted lines, one of which is a covalent bond and the other is a coordinate bond.
  • the second metal complex and the third metal complex have a HOMO level difference within 0.2 eV and a LUMO level difference within 0.2 eV.
  • the light-emitting layer 4a includes a host (first organic compound), an assist material (second metal complex), and a dopant (first metal complex).
  • the light emitting layer 4b contains a host (second organic compound) and a dopant (third metal complex). Therefore, it is possible that the dopant or assist material becomes a trap level for moving carriers (holes and electrons) in the light emitting layer.
  • the second metal complex and the third metal complex have a HOMO level difference within 0.2 eV and a LUMO level difference within 0.2 eV.
  • the second metal complex which is the carrier trap level of the first light emitting layer
  • the third metal complex which is the carrier trap level of the second light emitting layer
  • career mobility is promoted.
  • carriers may be accumulated at the interface between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer.
  • the recombination region becomes concentrated, which is disadvantageous to luminous efficiency and device durability.
  • HOMOD2, LUMOD2, HOMOD3, and LUMOD3 represent the HOMO level and LUMO level of the second metal complex, and the HOMO level and LUMO level of the third metal complex, respectively.
  • formulas [f] and [g] above are also excellent in that the carrier balance between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer can be easily adjusted.
  • the first metal complex is a red phosphorescent material
  • the third metal complex is a green phosphorescent material. From the viewpoint of maximizing the luminous efficiency of each of the first luminescent layer and the second luminescent layer while satisfying the relationships of formulas [a] and [b], the first metal complex is a red phosphorescent material. , it is preferred that the third metal complex is a green phosphorescent material.
  • the organic light-emitting device has a stacked structure in which energy can be efficiently transferred to the first light-emitting layer by biasing the recombination region toward the second light-emitting layer. This makes it easier to achieve well-balanced light emission.
  • a blue light-emitting material refers to a light-emitting material whose emission spectrum has a maximum peak wavelength of 430 nm to 480 nm.
  • the green light-emitting material refers to a light-emitting material whose emission spectrum has a maximum peak wavelength of 500 nm to 570 nm.
  • the red luminescent material refers to a luminescent material whose emission spectrum has a maximum peak wavelength of 580 nm to 680 nm.
  • the emission spectrum is preferably measured using a dilute toluene solution or the like to reduce the effects of other compounds and crystalline states.
  • yellow light emission refers to the fact that the main part of the emission spectrum is included in the wavelength range from 565 nm to 590 nm.
  • yellow light emission can be obtained by mixing green light emission and red light emission.
  • cyan light emission refers to the fact that the main part of the emission spectrum is included in the wavelength range of 485 nm to 500 nm.
  • cyan light emission can be obtained by mixing blue light emission and green light emission.
  • the second light-emitting layer contains an assist material that is not a metal complex.
  • an assist material that is not a metal complex.
  • the second light-emitting layer preferably contains a second organic compound that is not a metal complex as an assist material.
  • the assist material of the second emissive layer is also a phosphorescent metal complex, from the above-mentioned phenomenon, energy transfer between the third metal complex and the assist material of the second emissive layer, i.e., within the second emissive layer. This is not preferable because energy transfer to the first light emitting layer is promoted and energy transfer to the first light emitting layer is inhibited.
  • the assisting material for the second light emitting layer is not a metal complex, and is a material that injects either hole or electron carriers into the light emitting layer and adjusting the recombination region slightly toward the center of the second light emitting layer. It is preferable that there be.
  • materials having any one of a triarylamine skeleton, a carbazole skeleton, an azine ring, and a xanthone skeleton are preferred. These materials are preferable because they have excellent electron-donating and electron-withdrawing properties, making it easy to adjust the HOMO level and LUMO level, and promoting injection of carriers from the peripheral layer.
  • the first light-emitting layer is on the anode side
  • the second light-emitting layer is on the cathode side.
  • the light-emitting layer 4a on the anode side contains a host (first organic compound), an assist material (second metal complex), and a dopant (first metal complex). complex) is preferably included.
  • the light emitting layer 4b on the cathode side preferably contains a host (second organic compound) and a dopant (third metal complex).
  • the first metal complex which is the red phosphorescent material, traps holes
  • the third metal complex which is the green phosphorescent material, traps electrons, resulting in a stacked structure with the best carrier balance.
  • the concentration of the third metal complex is higher than the concentration of the first metal complex.
  • the concentration of the third metal complex is preferably higher than the concentration of the first metal complex. Since the first metal complex is a red phosphorescent material and has a small band gap, it tends to have high carrier trapping properties. In this embodiment, hole trapping properties are improved. Therefore, if the first metal complex, which is a red phosphorescent material, has a high concentration, the hole concentration in the first light emitting layer will be localized, which is not preferable.
  • the first metal complex is kept at a low concentration, and the second metal complex serving as the assisting material plays the role of transporting holes in the first light-emitting layer, thereby adjusting the carrier balance.
  • the third metal complex is responsible for electron transport, and as described above, smooth exchange of carriers with the second metal complex can be expected. Therefore, the concentration of the third metal complex is preferably higher than the concentration of the first metal complex, and it is preferable that the relationship of the following formula [h] holds true. C1D3>C1D1 [h]
  • C1D1 and C1D3 represent the concentrations of the first metal complex and the third metal complex in the light emitting layer, respectively.
  • the second metal complex and the third metal complex are the same compound. As described above, in the embodiment of the present invention, it is preferable that carrier movement and energy movement between the laminated light emitting layers be good. Therefore, it is preferable that the second metal complex and the third metal complex are the same compound. In this case, carrier movement and energy transfer between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer can be particularly promoted.
  • the first organic compound and the second organic compound are the same compound.
  • the host (first organic compound) of the first emissive layer and the host (second organic compound) of the second emissive layer are the same compound. In this case, carrier movement and energy transfer between the first light-emitting layer and the second light-emitting layer can be particularly promoted.
  • L, L', and L'' each represent a different bidentate ligand.
  • r 2
  • a plurality of L's may be the same or different.
  • s 2
  • a plurality of L'' may be the same or different.
  • the partial structure Ir(L) q is a structure represented by the following general formulas [Ir-1] to [Ir-16].
  • Ar 1 and Ar 2 each independently represent a deuterium atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or an unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, a substituted or unsubstituted silyl group, or a cyano group.
  • Ar 1 to Ar 2 are substituted with a deuterium atom, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkyl group. It is preferably a silyl group or a cyano group, and more preferably a methyl group, a tert-butyl group, or a phenyl group.
  • p1 and p2 are each independently an integer of 0 to 4.
  • X is selected from an oxygen atom, a sulfur atom, C(R 1 )(R 2 ), or NR 3 .
  • R 1 to R 3 are a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, Each is independently selected from a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, a substituted or unsubstituted silyl group, and a cyano group.
  • R 1 and R 2 may be combined with each other to form a ring.
  • R 1 to R 3 are preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a phenyl group, and more preferably a methyl group.
  • the metal complex used in the present invention is a dopant or an assist material, but it is particularly preferable that the metal complex has a skeleton that facilitates carrier movement and energy movement. Therefore, by using a highly planar compound having a condensed ring structure as a ligand, the intermolecular distance can be shortened. This is because partial structures with high planarity can easily approach each other. Therefore, energy transfer due to the Dexter mechanism is more likely to occur, so it is possible to provide an organic light-emitting element having driving durability and highly efficient light-emitting characteristics.
  • metal complexes represented by the general formulas [Ir-5] to [Ir-16] are preferably used.
  • the first to third metal complexes have a triphenylene skeleton, a phenanthrene skeleton, a fluorene skeleton, a benzofluorene skeleton, a dibenzofuran skeleton, a dibenzothiophene skeleton, a benzoisoquinoline skeleton, or a naphthoisoquinoline skeleton in the ligand. is even more preferable.
  • the organic compound according to the present embodiment can provide an organic light-emitting device with more excellent luminous efficiency.
  • first to third metal complexes are shown below. However, the present invention is not limited to these.
  • the structural formula below there are cases where both the two bonds between the ligand and the iridium atom are represented by solid lines, but in that case, one bond is a covalent bond and the other bond is a covalent bond. It may be a coordinate bond.
  • the solid line and a dotted line are mixed, the solid line may be a covalent bond and the dotted line may be a coordinate bond.
  • JJ1 to JJ30 are specific examples of general formulas [Ir-1] to [Ir-4], and the others are specific examples of general formulas [Ir-5] to [Ir-16]. be.
  • the exemplified compounds belonging to the AA group and the BB group are compounds having at least a phenanthrene skeleton in the ligand of the Ir complex, and are particularly stable compounds.
  • the exemplary compounds belonging to the CC group are compounds having at least a triphenylene skeleton in the ligand of the Ir complex, and are particularly stable compounds.
  • exemplary compounds belonging to the DD group are compounds having at least a dibenzofuran skeleton or a dibenzothiophene skeleton in the ligand of the Ir complex. Since these compounds contain an oxygen atom and a sulfur atom in the condensed ring, charge transport properties can be improved due to the abundance of lone electron pairs that these atoms have. Therefore, it is a compound that is particularly easy to adjust carrier balance.
  • exemplary compounds belonging to the EE group, FF group, and GG group are compounds having at least a benzofluorene skeleton in the ligand of the Ir complex. These compounds further have a substituent at the 9-position of the fluorene. Therefore, since the substituent is present in the direction perpendicular to the in-plane direction of the fluorene ring, it is possible to particularly prevent the condensed rings from overlapping each other. Therefore, it is a compound with particularly excellent sublimation properties.
  • exemplary compounds belonging to the HH group are compounds having at least a benzoisoquinoline skeleton in the ligand of the Ir complex. Since these compounds contain a nitrogen atom in the condensed ring, charge transport properties can be improved due to the lone pair of electrons and high electronegativity that these atoms have. Therefore, it is a compound whose carrier balance can be particularly easily adjusted.
  • exemplary compounds belonging to Group II are compounds having at least a naphthoisoquinoline skeleton in the ligand of the Ir complex. Since these compounds contain a nitrogen atom in the condensed ring, charge transport properties can be improved due to the lone pair of electrons and high electronegativity that these atoms have. Therefore, it is a compound whose carrier balance can be particularly easily adjusted.
  • fused ring compounds for example, fluorene derivatives, naphthalene derivatives, derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, tetracene derivatives, anthracene derivatives, rubrene, etc.
  • quinacridone derivatives coumarin derivatives, stilbene derivatives
  • organoaluminum complexes such as tris(8-quinolinolato)aluminum
  • iridium complexes platinum complexes
  • rhenium complexes copper Complexes
  • europium complexes ruthenium complexes
  • polymer derivatives such as poly(phenylenevinylene) derivatives, poly(fluorene) derivatives, and poly(phenylene) derivatives are mentioned.
  • BD9, GD10 to GD19, and RD3 to RD11 are metal complexes, and can also be used as the first and second metal complexes according to the present embodiment.
  • compounds other than metal complexes can be used as luminescent materials in combination with first and third metal complexes.
  • Embodiments according to the present invention have a configuration in which carrier movement and energy movement between stacked light emitting layers are good. Therefore, the first and second organic compounds used as the first and second hosts according to the present invention are preferably compounds that have excellent carrier transport ability.
  • a material having any one of a dibenzothiophene skeleton, a dibenzofuran skeleton, a triphenylene skeleton, and a phenanthrene skeleton is preferable. These materials have skeletons with high planarity and can promote carrier movement between light emitting layers. Therefore, by using these materials, an organic light emitting device with excellent light emitting efficiency can be obtained.
  • Embodiments according to the present invention have a configuration in which carrier movement and energy movement between stacked light emitting layers are good. Therefore, it is preferable that the second light-emitting layer according to the present invention contains a third organic compound as an assist material, and the assist material is preferably a compound that can easily adjust the carrier balance.
  • a material having any one of a triarylamine skeleton, a carbazole skeleton, an azine skeleton, and a xanthone skeleton is preferable. Since these materials have excellent electron-donating and electron-withdrawing properties, the HOMO level and the LUMO level can be easily adjusted, and carrier injection from the peripheral layer can be promoted. Therefore, by using these materials, an organic light emitting device with excellent luminous efficiency can be obtained.
  • examples of the host material or assist material contained in the light emitting layer include aromatic hydrocarbon compounds or derivatives thereof, and carbazole.
  • examples include derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, organoaluminium complexes such as tris(8-quinolinolato)aluminum, and organoberyllium complexes.
  • assist material materials having a carbazole skeleton, materials having an azine ring, and materials having a xanthone skeleton are preferable. Since these materials have high electron-donating and electron-withdrawing properties, it is easy to adjust the HOMO level and LUMO level. Therefore, when these assist materials are combined with the metal complex according to the present invention, , good carrier balance can be achieved.
  • the materials having a carbazole skeleton are EM32 to EM38. Furthermore, the materials having an azine ring are EM35 to EM40. Further, the materials having a xanthone skeleton are EM28 and EM30.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer are provided between the light emitting layer and the electrode as necessary. can be placed in
  • the hole injection and transport material suitably used for the hole injection layer and the hole transport layer includes materials that facilitate the injection of holes from the anode and transport the injected holes to the light emitting layer. Materials with high hole mobility are preferred. Further, in order to suppress deterioration of film quality such as crystallization in an organic light emitting device, a material having a high glass transition temperature is preferable. Examples of low-molecular and polymeric materials having hole injection and transport properties include triarylamine derivatives, arylcarbazole derivatives, phenylenediamine derivatives, stilbene derivatives, phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, poly(vinylcarbazole), poly(thiophene), Other examples include conductive polymers. Furthermore, the hole injection and transport material described above is also suitably used for an electron blocking layer.
  • the electron-transporting material suitably used for the electron-injecting layer and the electron-transporting layer can be arbitrarily selected from materials that can transport electrons injected from the cathode to the light-emitting layer. The selection is made taking into account the balance with the degree of Examples of materials having electron transport properties include oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, pyrazine derivatives, triazole derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, phenanthroline derivatives, organoaluminum complexes, fused ring compounds (e.g. fluorene derivatives, naphthalene derivatives, chrysene derivatives, anthracene derivatives, etc.). Furthermore, the above-mentioned electron-transporting material is also suitably used for a hole blocking layer.
  • An organic light emitting element is provided by forming an insulating layer, a first electrode, an organic compound layer, and a second electrode on a substrate.
  • a protective layer, a color filter, a microlens, etc. may be provided on the second electrode.
  • a flattening layer may be provided between the color filter and the protective layer.
  • the flattening layer can be made of acrylic resin or the like. The same applies to the case where a flattening layer is provided between the color filter and the microlens.
  • the substrate examples include quartz, glass, silicon wafer, resin, metal, and the like. Furthermore, switching elements such as transistors and wiring may be provided on the substrate, and an insulating layer may be provided thereon.
  • the insulating layer may be made of any material as long as it can form a contact hole so that a wiring can be formed between it and the first electrode, and can ensure insulation from unconnected wiring.
  • resin such as polyimide, silicon oxide, silicon nitride, etc. can be used.
  • a pair of electrodes can be used as the electrodes.
  • the pair of electrodes may be an anode and a cathode.
  • the electrode with the higher potential is the anode, and the other is the cathode.
  • the electrode that supplies holes to the light emitting layer is the anode, and the electrode that supplies electrons is the cathode.
  • the material for the anode has a work function as large as possible.
  • metals such as gold, platinum, silver, copper, nickel, palladium, cobalt, selenium, vanadium, tungsten, mixtures containing these metals, alloys of combinations of these metals, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, and tin oxide.
  • Metal oxides such as indium (ITO) and indium zinc oxide can be used.
  • Conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, and polythiophene can also be used.
  • the anode may be composed of a single layer or a plurality of layers.
  • chromium, aluminum, silver, titanium, tungsten, molybdenum, an alloy thereof, or a stacked layer thereof can be used. It is also possible for the above materials to function as a reflective film without having the role of an electrode.
  • a transparent conductive layer of oxide such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide can be used, but is not limited thereto.
  • Photolithography technology can be used to form the electrodes.
  • the material for the cathode should preferably have a small work function.
  • alkali metals such as lithium
  • alkaline earth metals such as calcium
  • single metals such as aluminum, titanium, manganese, silver, lead, and chromium
  • an alloy that is a combination of these metals can also be used.
  • magnesium-silver, aluminum-lithium, aluminum-magnesium, silver-copper, zinc-silver, etc. can be used.
  • Metal oxides such as indium tin oxide (ITO) can also be used. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the cathode may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the ratio of silver:other metal may be 1:1, 3:1, etc.
  • the cathode may be a top emission element using an oxide conductive layer such as ITO, or may be a bottom emission element using a reflective electrode such as aluminum (Al), and is not particularly limited.
  • the method for forming the cathode is not particularly limited, but it is more preferable to use direct current or alternating current sputtering methods because the coverage of the film is good and the resistance can be easily lowered.
  • the organic compound layer according to the present embodiment is arranged between the first electrode and the second electrode, and includes the above-described laminated light emitting layer consisting of the first light emitting layer and the second light emitting layer, and as necessary. , a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer.
  • the organic compound layer is mainly composed of organic compounds, but may also contain inorganic atoms and inorganic compounds. For example, it may include copper, lithium, magnesium, aluminum, iridium, platinum, molybdenum, zinc, and the like.
  • Organic compound layers can be formed using vacuum evaporation, ionization evaporation, sputtering, plasma, etc. It can be formed by a dry process. Further, instead of the dry process, a wet process may be used in which the material is dissolved in an appropriate solvent and a layer is formed by a known coating method (for example, spin coating, dipping, casting method, LB method, inkjet method, etc.).
  • the film when forming a film by a coating method, the film can also be formed in combination with an appropriate binder resin.
  • binder resin examples include, but are not limited to, polyvinyl carbazole resin, polycarbonate resin, polyester resin, ABS resin, acrylic resin, polyimide resin, phenol resin, epoxy resin, silicone resin, and urea resin. .
  • binder resins may be used singly as a homopolymer or copolymer, or two or more types may be used as a mixture.
  • known additives such as plasticizers, antioxidants, and ultraviolet absorbers may be used in combination.
  • a protective layer may be provided on the cathode.
  • a passivation film made of silicon nitride or the like may be provided on the cathode to reduce the infiltration of water or the like into the organic compound layer.
  • the cathode may be transferred to another chamber without breaking the vacuum, and a 2 ⁇ m thick silicon nitride film may be formed using the CVD method to form a protective layer.
  • a protective layer may be provided using an atomic deposition method (ALD method) after film formation using a CVD method.
  • the material of the film formed by the ALD method is not limited, but may be silicon nitride, silicon oxide, aluminum oxide, or the like. Silicon nitride may be further formed by CVD on the film formed by ALD.
  • a film formed by the ALD method may have a smaller thickness than a film formed by the CVD method. Specifically, it may be 50% or less, or even 10% or less.
  • a color filter may be provided on the protective layer.
  • a color filter that takes into account the size of the organic light emitting element may be provided on another substrate and then bonded to the substrate on which the organic light emitting element is provided, or a color filter may be formed using photolithography technology on the protective layer shown above. , the color filter may be patterned.
  • the color filter may be made of polymer.
  • a flattening layer may be provided between the color filter and the protective layer.
  • the planarization layer is provided for the purpose of reducing the unevenness of the underlying layer. It may also be referred to as a material resin layer without limiting the purpose.
  • the planarization layer may be composed of an organic compound, and may be a low molecule or a polymer, but preferably a polymer.
  • the planarization layer may be provided above and below the color filter, and its constituent materials may be the same or different. Specific examples include polyvinyl carbazole resin, polycarbonate resin, polyester resin, ABS resin, acrylic resin, polyimide resin, phenol resin, epoxy resin, silicone resin, urea resin, and the like.
  • the organic light emitting device may have an optical member such as a microlens on its light output side.
  • the microlens may be made of acrylic resin, epoxy resin, or the like.
  • the purpose of the microlens may be to increase the amount of light extracted from the organic light emitting element and to control the direction of the extracted light.
  • the microlens may have a hemispherical shape. When the microlens has a hemispherical shape, among the tangents that touch the hemisphere, there is a tangent that is parallel to the insulating layer, and the point of contact between the tangent and the hemisphere is the vertex of the microlens.
  • the apex of the microlens can be similarly determined in any cross-sectional view. That is, among the tangents that touch the semicircle of the microlens in the cross-sectional view, there is a tangent that is parallel to the insulating layer, and the point of contact between the tangent and the semicircle is the apex of the microlens.
  • the midpoint of the microlens It is also possible to define the midpoint of the microlens.
  • a line segment from a point where one circular arc ends to a point where another circular arc ends can be imagined, and the midpoint of the line segment can be called the midpoint of the microlens.
  • the cross section for determining the apex and midpoint may be a cross section perpendicular to the insulating layer.
  • a counter substrate may be provided on the planarization layer.
  • the counter substrate is called a counter substrate because it is provided at a position corresponding to the above-described substrate.
  • the constituent material of the counter substrate may be the same as that of the above-described substrate.
  • the counter substrate may be the second substrate when the above-mentioned substrate is the first substrate.
  • a pixel circuit may be connected to the organic light emitting element according to an embodiment of the present invention to form a light emitting device.
  • the pixel circuit may be of an active matrix type that independently controls light emission for a plurality of organic light emitting elements. Active matrix type circuits may be voltage programming or current programming.
  • the drive circuit has a pixel circuit for each pixel.
  • a pixel circuit includes a light emitting element, a transistor that controls the luminance of the light emitting element, a transistor that controls the timing of light emission, a capacitor that holds the gate voltage of the transistor that controls the luminance, and a capacitor that is connected to GND without going through the light emitting element. It may include a transistor.
  • the light emitting device has a display area and a peripheral area arranged around the display area.
  • the display area has a pixel circuit
  • the peripheral area has a display control circuit.
  • the mobility of the transistors forming the pixel circuit may be lower than the mobility of the transistors forming the display control circuit.
  • the slope of the current-voltage characteristics of the transistors forming the pixel circuit may be smaller than the slope of the current-voltage characteristics of the transistors forming the display control circuit.
  • the slope of the current-voltage characteristic can be measured by the so-called Vg-Ig characteristic.
  • a transistor that constitutes a pixel circuit is a transistor connected to an organic light emitting element.
  • a display device using a plurality of organic light emitting elements according to an embodiment of the present invention and having a plurality of pixels may be used.
  • Each pixel has subpixels that emit different colors.
  • each subpixel may have an RGB emission color.
  • a region of a pixel also called a pixel aperture, emits light. This area is the same as the first area.
  • the pixel aperture may be less than or equal to 15 ⁇ m, and may be greater than or equal to 5 ⁇ m. More specifically, it may be 11 ⁇ m, 9.5 ⁇ m, 7.4 ⁇ m, 6.4 ⁇ m, etc.
  • the distance between subpixels may be 10 ⁇ m or less, and specifically, may be 8 ⁇ m, 7.4 ⁇ m, or 6.4 ⁇ m.
  • Pixels can take a known arrangement form in a plan view. For example, it may be a stripe arrangement, a delta arrangement, a pentile arrangement, or a Bayer arrangement.
  • the shape of the subpixel in a plan view may take any known shape. For example, a rectangle, a square such as a diamond, a hexagon, etc. Of course, it is not an exact figure, but if it has a shape close to a rectangle, it is included in the rectangle.
  • the shape of the subpixel and the pixel arrangement can be used in combination.
  • An organic light emitting device can be used as a component of a display device or a lighting device.
  • Other uses include exposure light sources for electrophotographic image forming apparatuses, backlights for liquid crystal display devices, and light emitting devices having a white light source with a color filter.
  • the display device has an image input section that inputs image information from an area CCD, linear CCD, memory card, etc., has an information processing section that processes the input information, and displays the input image on the display section.
  • An image information processing device may also be used.
  • the display section of the imaging device or the inkjet printer may have a touch panel function.
  • the driving method for this touch panel function is not particularly limited, and may be an infrared method, a capacitance method, a resistive film method, or an electromagnetic induction method.
  • the display device may be used as a display section of a multi-function printer.
  • FIG. 4A is an example of a pixel that is a component of the display device according to this embodiment.
  • the pixel has sub-pixels 40.
  • the subpixels are divided into 40R, 40G, and 40B depending on their light emission.
  • the emitted light color is obtained by selectively transmitting or color-converting the light emitted from the subpixel by a color filter.
  • Each subpixel includes a reflective electrode 32 as a first electrode on an interlayer insulating layer 31, an insulating layer 33 covering the end of the reflective electrode 32, an organic compound layer 34 covering the first electrode and the insulating layer, and a transparent electrode 35. , a protective layer 36, and a color filter 37.
  • the interlayer insulating layer 31 may have a transistor or a capacitive element arranged thereunder or inside it.
  • the transistor and the first electrode may be electrically connected via a contact hole (not shown) or the like.
  • the insulating layer 33 is also called a bank or a pixel isolation film. It covers the end of the first electrode and is arranged to surround the first electrode. The portion where the insulating layer is not provided contacts the organic compound layer 34 and becomes a light emitting region.
  • the protective layer 36 reduces the penetration of moisture into the organic compound layer.
  • the protective layer is illustrated as a single layer, it may have multiple layers. Each layer may include an inorganic compound layer and an organic compound layer.
  • the color filter 37 is divided into 37R, 37G, and 37B depending on its color.
  • the color filter 37 may be formed on a planarization film (not shown). Further, a resin protective layer (not shown) may be provided on the color filter 37. Furthermore, the color filter 37 may be formed on the protective layer 36 or may be provided on a counter substrate such as a glass substrate and then bonded together.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views showing the configuration of an example of a display device including an organic light-emitting element according to an embodiment of the present invention and a transistor connected to the organic light-emitting element.
  • a transistor is an example of an active element.
  • an organic light emitting element 26 and a TFT 18 are shown as an example of a transistor.
  • the organic light emitting device 26 has an anode 21, a cathode 23, and an organic compound layer 22 disposed between them.
  • a substrate 11 made of glass, silicon, etc. and an insulating layer 12 are provided on top of the substrate 11.
  • a gate electrode 13 of the TFT 18, a gate insulating film 14, and a semiconductor layer 15 are arranged.
  • the TFT 18 also includes a semiconductor layer 15, a drain electrode 16, and a source electrode 17.
  • An insulating film 19 is provided above the TFT 18.
  • An anode 21 and a source electrode 17 forming an organic light emitting element 26 are connected through a contact hole 20 provided in an insulating film 19 .
  • the method of electrical connection between the electrodes (anode, cathode) included in the organic light emitting element 26 and the electrodes (source electrode, drain electrode) included in the TFT is not limited to the mode shown in FIG. 4B. That is, it is sufficient that either the anode or the cathode is electrically connected to either the source electrode or the drain electrode of the TFT 18.
  • TFT refers to thin film transistor.
  • the luminance of the organic light-emitting device according to this embodiment is controlled by a TFT, which is an example of a switching element, and by providing the organic light-emitting devices in a plurality of planes, images can be displayed with the luminance of each device.
  • a first protective layer 24 and a second protective layer 25 are provided on the cathode 23 to reduce deterioration of the organic light emitting element.
  • the transistors used in the display device 100 in FIG. 4B include transistors using a single crystal silicon wafer, thin film transistors having an active layer on the insulating surface of the substrate, transistors formed of low-temperature polysilicon, and transistors using a Si substrate. It may also be an active matrix driver formed on the substrate.
  • the active layer include non-single-crystal silicon such as single-crystal silicon, amorphous silicon, and microcrystalline silicon, and non-single-crystal oxide semiconductors such as indium zinc oxide and indium gallium zinc oxide.
  • the transistor included in the display device 100 in FIG. 4B may be formed within a substrate such as a Si substrate.
  • a substrate such as a Si substrate.
  • formed in a substrate means that the transistor is fabricated by processing the substrate itself, such as a Si substrate.
  • having a transistor within the substrate can also be considered to mean that the substrate and the transistor are integrally formed.
  • Whether a transistor is provided within the substrate or a TFT is used is selected depending on the size of the display section. For example, if the size is about 0.5 inch, it is preferable to provide the organic light emitting element on the Si substrate.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a display device according to this embodiment.
  • the display device 1000 includes a touch panel 1003, a display panel 1005, a frame 1006, a circuit board 1007, and a battery 1008 between an upper cover 1001 and a lower cover 1009.
  • Flexible printed circuits FPC1002 and 1004 are connected to the touch panel 1003 and the display panel 1005, respectively.
  • a transistor is printed on the circuit board 1007.
  • the battery 1008 may not be provided unless the display device is a portable device, or may be provided at a different location even if the display device is a portable device.
  • the display device may include a color filter having red, green, and blue colors, and the color filter may have the red, green, and blue colors arranged in a delta arrangement.
  • the display device may be used as a display section of a mobile terminal. In that case, it may have both a display function and an operation function.
  • mobile terminals include mobile phones such as smartphones, tablets, head-mounted displays, and the like.
  • the display device is used as a display section of an imaging device that has an optical section that has a plurality of lenses and an image sensor that receives light that has passed through the optical section.
  • the imaging device may have a display section that displays information acquired by the imaging device, and the display section may be a display section exposed to the outside of the imaging device or a display section disposed within the viewfinder. There may be.
  • the imaging device may be a digital camera or a digital video camera.
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing an example of an imaging device according to this embodiment.
  • the imaging device 1100 includes a viewfinder 1101, a rear display 1102, an operation section 1103, and a housing 1104.
  • the viewfinder 1101 includes a display device according to this embodiment, and the display device may display not only images to be captured, but also environmental information, imaging instructions, and the like.
  • the environmental information includes the intensity of external light, the direction of external light, the moving speed of the subject, the possibility that the subject will be blocked by an object, and the like.
  • a display device using an organic light-emitting element with a fast response speed can be suitably used in an imaging device or the like where display speed is required.
  • the imaging device 1100 has an optical section (not shown).
  • the optical section has a plurality of lenses and forms an image on an image sensor housed in the housing 1104.
  • the focus of the plural lenses can be adjusted by adjusting their relative positions. This operation can also be performed automatically.
  • the imaging device is also called a photoelectric conversion device.
  • the photoelectric conversion device does not take images sequentially, but can include a method of detecting a difference from a previous image, a method of cutting out an image from a constantly recorded image, etc. as an imaging method.
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing an example of an electronic device according to this embodiment.
  • Electronic device 1200 includes a display section 1201, an operation section 1202, and a housing 1203.
  • the display portion 1201 includes the organic light emitting element according to this embodiment.
  • the housing 1203 may include a circuit, a printed circuit board including the circuit, a battery, and a communication section.
  • the operation unit 1202 may be a button or a touch panel type reaction unit.
  • the operation unit may be a biometric recognition unit that recognizes a fingerprint and performs unlocking and the like.
  • An electronic device having a communication section can also be called a communication device.
  • the electronic device may further have a camera function by including a lens and an image sensor. An image captured by the camera function is displayed on the display section. Examples of electronic devices include smartphones, notebook computers, and the like.
  • FIG. 7A and 7B are schematic diagrams showing an example of a display device according to this embodiment.
  • FIG. 7A shows a display device such as a television monitor or a PC monitor.
  • Display device 1300 includes a frame 1301 and a display portion 1302.
  • the display portion 1302 includes the organic light emitting element according to this embodiment.
  • the base 1303 is not limited to the form shown in FIG. 7A.
  • the lower side of the picture frame 1301 may also serve as a base.
  • the frame 1301 and the display section 1302 may be curved.
  • the radius of curvature may be greater than or equal to 5000 mm and less than or equal to 6000 mm.
  • FIG. 7B is a schematic diagram showing another example of the display device according to this embodiment.
  • the display device 1310 in FIG. 7B is configured to be foldable, and is a so-called foldable display device.
  • the display device 1310 includes a first display section 1311, a second display section 1312, a housing 1313, and a bending point 1314.
  • the first display section 1311 and the second display section 1312 include the organic light emitting element according to this embodiment.
  • the first display section 1311 and the second display section 1312 may be one seamless display device, or may be separated at a bending point.
  • the first display section 1311 and the second display section 1312 may each display different images, or the first and second display sections may display one image.
  • FIG. 8A is a schematic diagram showing an example of the lighting device according to the present embodiment.
  • the lighting device 1400 includes a housing 1401, a light source 1402, a circuit board 1403, an optical filter 1404, and a light diffusion section 1405.
  • the light source includes the organic light emitting device according to this embodiment.
  • the optical filter is a filter that improves the color rendering properties of the light source, and the light diffusion section can effectively diffuse the light from the light source, such as when lighting up, and can deliver the light to a wide range.
  • the optical filter and the light diffusing section are provided on the light output side of the illumination, and a cover may be provided at the outermost side if necessary.
  • the lighting device is, for example, a device that illuminates a room.
  • the lighting device may emit white, daylight white, or any other color from blue to red, and may include a dimming circuit for dimming the light.
  • the lighting device includes the organic light emitting device of the present invention and a power supply circuit connected thereto.
  • the power supply circuit is a circuit that converts alternating current voltage to direct current voltage. Further, white has a color temperature of 4200K, and neutral white has a color temperature of 5000K.
  • the lighting device may have a color filter.
  • the lighting device according to the present embodiment may have a heat radiating part, and the heat radiating part radiates heat inside the device to the outside of the device, and examples thereof include metals with high specific heat, liquid silicon, etc. .
  • FIG. 8B is a schematic diagram of an automobile that is an example of a moving object according to the present embodiment.
  • the automobile has a tail lamp, which is an example of a lamp.
  • the automobile 1500 may have a tail lamp 1501, and the tail lamp may be turned on when a brake operation or the like is performed.
  • the tail lamp 1501 has an organic light emitting element according to this embodiment, and may have a protective member that protects the organic light emitting element.
  • the protective member may be made of any material as long as it has a certain degree of strength and is transparent, but it is preferably made of polycarbonate, etc., and furandicarboxylic acid derivatives, acrylonitrile derivatives, etc. may be mixed with polycarbonate.
  • the automobile 1500 has a vehicle body 1503 and a window 1502 attached to it.
  • the window may be a transparent display as long as it is not a window for checking the front and rear of the vehicle.
  • the transparent display includes an organic light emitting device according to this embodiment. In this case, constituent materials such as electrodes included in the organic light emitting element are made of transparent members.
  • the moving object according to this embodiment may be a ship, an aircraft, a drone, etc.
  • the moving body may include a body and a lamp provided on the body.
  • the light may emit light to indicate the position of the aircraft.
  • the lamp includes the organic light emitting device according to this embodiment.
  • the display device according to this embodiment can be applied to a system that can be worn as a wearable device, such as smart glasses, an HMD, or a smart contact.
  • a display device used in such an application example is an imaging display device that includes an imaging device capable of photoelectrically converting visible light and a display device capable of emitting visible light.
  • FIG. 9A illustrates eyeglasses 1600 (smart glasses) according to one application example.
  • An imaging device 1602 such as a CMOS sensor or a SPAD is provided on the front side of the lens 1601 of the glasses 1600. Further, the display device of each embodiment described above is provided on the back side of the lens 1601.
  • the glasses 1600 further include a control device 1603.
  • the control device 1603 functions as a power source that supplies power to the imaging device 1602 and the display device. Further, the control device 1603 controls the operations of the imaging device 1602 and the display device.
  • An optical system for condensing light onto an imaging device 1602 is formed in the lens 1601.
  • FIG. 6B illustrates glasses 1610 (smart glasses) according to one application.
  • the glasses 1610 include a control device 1612, and the control device 1612 is equipped with an imaging device corresponding to the imaging device 1602 in FIG. 6A and a display device.
  • the lens 1611 is formed with an optical system for projecting light emitted from the imaging device in the control device 1612 and the display device, and an image is projected onto the lens 1611.
  • the control device 1612 functions as a power source that supplies power to the imaging device and the display device, and controls the operation of the imaging device and the display device.
  • the control device 1612 may include a line of sight detection unit that detects the wearer's line of sight, and the line of sight may be detected using infrared rays.
  • the line of sight detection section using infrared rays includes an infrared light emitting section, and the infrared light emitting section emits infrared light toward the eyeballs of the user who is gazing at the displayed image.
  • a captured image of the eyeball is obtained by detecting the reflected light of the emitted infrared light from the eyeball by an imaging section having a light receiving element.
  • a reduction means for reducing light emitted from the infrared light emitting section to the display section in plan view deterioration in image quality is reduced.
  • the user's line of sight with respect to the displayed image is detected from the captured image of the eyeball obtained by infrared light imaging.
  • any known method can be applied to detect the line of sight using the captured image of the eyeball.
  • a line of sight detection method based on a Purkinje image by reflection of irradiated light on the cornea can be used.
  • line of sight detection processing is performed based on the pupillary corneal reflex method.
  • the pupillary corneal reflex method the user's line of sight is detected by calculating a line of sight vector representing the direction (rotation angle) of the eyeball based on the pupil image and Purkinje image included in the captured image of the eyeball. Ru.
  • a display device may include an imaging device having a light-receiving element, and may control a display image of the display device based on user's line-of-sight information from the imaging device.
  • the display device determines a first viewing area that the user gazes at and a second viewing area other than the first viewing area based on the line-of-sight information.
  • the first viewing area and the second viewing area may be determined by the control device of the display device, or may be determined by an external control device and may be received.
  • the display resolution of the first viewing area may be controlled to be higher than the display resolution of the second viewing area. That is, the resolution of the second viewing area may be lower than that of the first viewing area.
  • the display area has a first display area and a second display area different from the first display area, and based on line-of-sight information, priority is determined from the first display area and the second display area. is determined to be a high area.
  • the first viewing area and the second viewing area may be determined by the control device of the display device, or may be determined by an external control device and may be received.
  • the resolution of areas with high priority may be controlled to be higher than the resolution of areas other than areas with high priority. In other words, the resolution of an area with a relatively low priority may be lowered.
  • AI may be used to determine the first viewing area and the area with high priority.
  • AI is a model configured to estimate the angle of line of sight and the distance to the object ahead of the line of sight from the image of the eyeball, using the image of the eyeball and the direction in which the eyeball was actually looking in the image as training data. good.
  • the AI program may be included in a display device, an imaging device, or an external device. If the external device has it, it is transmitted to the display device via communication.
  • display control When display control is performed based on visual detection, it can be preferably applied to smart glasses that further include an imaging device that captures images of the outside. Smart glasses can display captured external information in real time.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing an example of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image forming apparatus is an electrophotographic image forming apparatus, and includes a photoreceptor 1707, an exposure light source 1708, a charging section 1706, a developing section 1701, a transfer device 1702, a conveyance roller 1703, and a fixing device 1705.
  • Light 1709 is irradiated from an exposure light source 1708, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor 1707.
  • This exposure light source 1708 has an organic light emitting element according to this embodiment.
  • the developing section 1701 contains toner and the like.
  • a charging unit 1706 charges a photoreceptor 1707.
  • a transfer device 1702 transfers the developed image onto a recording medium 1704.
  • a conveyance roller 1703 conveys a recording medium 1704.
  • the recording medium 1704 is, for example, paper.
  • a fixing device 1705 fixes the image formed on the recording medium 1704.
  • FIGS. 10B and 10C are diagrams showing an exposure light source 1708, and are schematic diagrams showing a state in which a plurality of light emitting sections 1710 having organic light emitting elements according to this embodiment are arranged on a long substrate.
  • An arrow 1711 indicates the column direction in which the organic light emitting elements are arranged. This column direction is the same as the direction of the axis around which the photoreceptor 1707 rotates. This direction can also be called the long axis direction of the photoreceptor 1707.
  • FIG. 10B shows a configuration in which the light emitting section 1710 is arranged along the long axis direction of the photoreceptor 1707.
  • FIG. 10C is a different form from FIG.
  • the light emitting parts 1710 are arranged alternately in the column direction in each of the first column and the second column.
  • the first column and the second column are arranged at different positions in the row direction.
  • a plurality of light emitting units 1710 are arranged at intervals.
  • the second column has light emitting sections 1710 at positions corresponding to the spacing between the light emitting sections 1710 in the first column. That is, a plurality of light emitting sections 1710 are arranged at intervals also in the row direction.
  • the arrangement in FIG. 10C can also be expressed as, for example, a grid arrangement, a houndstooth arrangement, or a checkered pattern.
  • An organic light-emitting element comprising a first electrode, a laminated light-emitting layer including a first light-emitting layer and a second light-emitting layer, and a second electrode, The first light emitting layer and the second light emitting layer are in contact with each other,
  • the first light-emitting layer includes a first organic compound, a first metal complex, and a second metal complex
  • the second light emitting layer contains a second organic compound and a third metal complex, and does not contain a first metal complex
  • the triplet energies of the first metal complex, the second metal complex, and the third metal complex are respectively T1D1, T1D2, and T1D3, the relationships of the following formulas [a] to [c] hold.
  • organic light emitting device T1D2>T1D1 [a] T1D3 ⁇ T1D2 [b]
  • (Configuration 7) The organic light emitting device according to any one of Structures 1 to 6, wherein the second light emitting layer includes a third organic compound that is not a metal complex.
  • a display comprising a plurality of pixels, at least one of the plurality of pixels including the organic light-emitting element according to any one of Structures 1 to 12, and a transistor connected to the organic light-emitting element.
  • Device comprising a plurality of pixels, at least one of the plurality of pixels including the organic light-emitting element according to any one of Structures 1 to 12, and a transistor connected to the organic light-emitting element.
  • a lighting device comprising: a light source having the organic light emitting element according to any one of Structures 1 to 12; and a light diffusion section or an optical filter that transmits light emitted from the light source.
  • a mobile object comprising: a lamp having the organic light emitting element according to any one of Structures 1 to 12; and a body provided with the lamp.
  • Example 1 ⁇ Evaluation of triplet energy> The T1 energy of the dopant was evaluated by the method shown below. The results are shown in Table 1. Photoluminescence (PL) measurement of a diluted toluene solution was performed at 77 K and an excitation wavelength of 300 nm using a Hitachi F-4500 with built-in phosphorescence mode measurement. It was calculated from the maximum emission wavelength of the obtained emission spectrum.
  • PL Photoluminescence
  • Example 2 An organic light emitting device with a bottom emission type structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are sequentially formed on a substrate. was created.
  • an ITO electrode (anode) was formed by forming an ITO film on a glass substrate and subjecting it to desired patterning. At this time, the film thickness of the ITO electrode was set to 100 nm.
  • the substrate on which the ITO electrode was formed in this manner was used as an ITO substrate in the following steps.
  • vacuum evaporation was performed by resistance heating in a vacuum chamber at 1.33 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa to successively form an organic compound layer and an electrode layer shown in Table 2 on the ITO substrate.
  • the electrode area of the opposing electrodes (metal electrode layer, cathode) was set to 3 mm 2 . Thereafter, the substrate was transferred to a glove box and sealed with a glass cap containing a desiccant in a nitrogen atmosphere to obtain an organic light emitting device.
  • the characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated.
  • the emission color of the organic light emitting device was yellow, and the maximum external quantum efficiency (E.Q.E.) was 18%.
  • the current-voltage characteristics were specifically measured using a microammeter 4140B manufactured by Hewlett-Packard, and the luminance was measured using BM7 manufactured by Topcon.
  • Example 3 to 20 Comparative Examples 1 to 5
  • Organic light-emitting devices of Examples 3 to 20 and Comparative Examples 1 to 5 were produced in the same manner as in Example 2, except that the compounds constituting the organic compound layer were appropriately changed to the compounds shown in Table 3.
  • the characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The measurement results are shown in Table 3.
  • E. Q. E. were 18%, 7%, 12%, 16%, 15%, and 8%, respectively. Further, the brightness deterioration ratios of Comparative Examples 1 to 7 were 1.0, 0.3, 0.4, 1.3, 1.1, 1.4, and 1.3, respectively. These materials are considered to have poor light emitting characteristics and durability characteristics because carrier movement and triplet energy movement between the stacked light emitting layers is difficult to occur.
  • the organic light emitting device according to the present invention showed excellent luminous efficiency and excellent device life. This is because the laminated light emitting layer according to the present invention has a relationship with the carrier that facilitates energy transfer.
  • Example 21 In Example 2, an organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the first light emitting layer was changed to 10 nm. The characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The maximum external quantum efficiency (E.Q.E.) was 16% and the brightness degradation ratio was 2.0.
  • E.Q.E. maximum external quantum efficiency
  • Example 22 In Example 2, an organic light-emitting device was produced in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the first light-emitting layer was changed to 10 nm, and the thickness of the second light-emitting layer was changed to 10 nm. The characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The maximum external quantum efficiency (E.Q.E.) was 18% and the brightness degradation ratio was 1.8.
  • An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 2. The characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The maximum external quantum efficiency (E.Q.E.) was 16% and the brightness degradation ratio was 2.0.
  • An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 2. The characteristics of the obtained organic light emitting device were measured and evaluated in the same manner as in Example 2. The maximum external quantum efficiency (E.Q.E.) was 14% and the brightness degradation ratio was 2.2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

積層する発光層間のキャリア移動と三重項エネルギーの移動を良好にし、駆動耐久を改善した有機発光素子を提供する。発光層が互いに接する第一発光層4aと第二発光層4bとを有し、第一発光層4aは第一有機化合物と第一金属錯体と第二金属錯体とを含み、第二発光層4bは第二有機化合物と、第三金属錯体とを含み、且つ、第一金属錯体を含まず、第一金属錯体、第二金属錯体、第三金属錯体の三重項エネルギーをそれぞれ、T1D1、T1D2、T1D3とした時、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つ。 T1D2>T1D1 [a] T1D3≧T1D2 [b] T1D2-T1D1>T1D3-T1D2 [c]

Description

有機発光素子
 本発明は、有機発光素子、及び該有機発光素子を有する各種機器に関する。
 有機発光素子(以下、「有機エレクトロルミネッセンス素子」或いは「有機EL素子」と称する場合がある)は、陽極と陰極とこれらの電極間に配置されている発光層を含む有機EL(エレクトロルミネセンス)層に通電することにより光を放出する素子である。
 近年、有機発光素子を用いたフルカラーディスプレイの研究開発が精力的に進められている。有機発光素子は、発光層に含まれる化合物の種類により蛍光発光素子と燐光発光素子に大別されることが知られ、それぞれに適したエネルギーダイアグラムの設計が求められる。
 一方、フルカラーディスプレイを作製する場合、発光層を画素(素子)ごとに塗り分ける方式と、発光層は白色発光で、カラーフィルタを画素ごとに塗り分ける有機発光素子を用いた方式が知られている。そして、白色発光の発光層を用いる場合は、有機発光素子が二種類以上の発光材料を用いることが知られている。
 特許文献1には、励起錯体ホストと燐光発光材料からなる発光層が積層された有機発光素子が開示されている。特許文献2には、正孔輸送性ホストと燐光発光材料からなる発光層と、電子輸送性ホストと燐光発光材料からなる発光層とが積層された有機発光素子が開示されている。特許文献3には、青燐光発光材料、緑燐光発光材料、赤燐光発光材料を含む発光層が2層積層された有機発光素子が開示されている。特許文献4には、青燐光発光材料、緑燐光発光材料を含む発光層と、赤燐光発光材料を含む発光層とが積層された有機発光素子が開示されている。
特開2014-96557号公報 特開2013-200939号公報 特開2011-171269号公報 特開2010-34484号公報
 しかしながら、上記特許文献に記載の有機発光素子は、積層された発光層間のキャリア移動及び三重項エネルギーのエネルギー移動が起こりにくいため、耐久特性に改善の余地がある有機発光素子であった。
 本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、積層する発光層間のキャリア移動と三重項エネルギーの移動を良好にし、駆動耐久を改善した有機発光素子を提供することである。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる積層発光層と、第二電極と、を備えた有機発光素子であって、
 前記第一発光層と前記第二発光層は接しており、
 前記第一発光層は、第一有機化合物と第一金属錯体と第二金属錯体とを含み、
 前記第二発光層は、第二有機化合物と、第三金属錯体とを含み、且つ、第一金属錯体を含まず、
 前記第一金属錯体、前記第二金属錯体、前記第三金属錯体の三重項エネルギーをそれぞれ、T1D1、T1D2、T1D3とした時、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つことを特徴とする。
T1D2>T1D1  [a]
T1D3≧T1D2  [b]
T1D2-T1D1>T1D3-T1D2  [c]
 本発明によれば、耐久特性が改善された有機発光素子を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る有機発光素子の断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子の発光層周辺のエネルギー準位を模式的に表したエネルギーダイアグラムである。 本発明の一実施形態に係る有機発光素子の発光層に含まれる金属錯体の三重項エネルギー準位を模式的に表した図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の断面模式図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器の模式図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る折り曲げ可能な表示装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る車両用灯具を有する自動車の模式図である。 本発明の一実施形態に係るウェアラブルデバイスの一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るウェアラブルデバイスの一例で、撮像装置を有する形態を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例と、その露光光源の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例と、その露光光源の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例と、その露光光源の一例を示す模式図である。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる積層発光層と、第二電極とを備えている。第一電極及び第二電極は少なくとも一方が光透過電極であればよく、いずれか一方が反射電極であってよい。前記第一発光層と前記第二発光層は接しており、いずれか一方が陽極側であり、いずれか一方が陰極側である。
 前記第一発光層は、第一有機化合物と第一金属錯体と第二金属錯体とを含み、前記第二発光層は、第二有機化合物と第三金属錯体とを含み、且つ、前記第一金属錯体を含まない。即ち、第一金属錯体と第二金属錯体とは互いに異なる金属錯体であり、三重項エネルギーが互いに異なる。よって、第一発光層と第二発光層とは互いに異なる発光色を示す。
 〔積層発光層〕
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子においては、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つことを特徴とする。
T1D2>T1D1  [a]
T1D3≧T1D2  [b]
T1D2-T1D1>T1D3-T1D2  [c]
 上記T1D1、T1D2、T1D3はそれぞれ、第一金属錯体、第二金属錯体、第三金属錯体の三重項エネルギーを表す。
 上記式[a]は、第一金属錯体は第二金属錯体よりも三重項エネルギーが小さいことを示し、よって、第一発光層においては、第一金属錯体からの発光が主として観測されることを示している。
 上記式[b]は、第二発光層に含まれる第三金属錯体の三重項エネルギーは、第一発光層に含まれる第二金属錯体の三重項エネルギー以上であることを示す。また、上記式[a]と併せて、第三金属錯体は、第一金属錯体よりも三重項エネルギーが大きいことを示す。よって、第二発光層は、第一発光層よりも短波長の発光が観測される発光層であることを示している。
 上記式[c]は、第三金属錯体と第二金属錯体との三重項エネルギーの差が、第一金属錯体と第二金属錯体との三重項エネルギーの差よりも小さいことを示している。後述するように、これにより、第三金属錯体と第一金属錯体間よりも、第三金属錯体と第二金属錯体間でのエネルギー移動が起こりやすい関係となることを示している。
 また、第三金属錯体と第二金属錯体は、三重項エネルギーの差が小さい、或いは差がない金属錯体同士であることから、同程度のエネルギーギャップを有する。このため、HOMO及びLUMOのエネルギー準位の位置関係も近いため、キャリア移動が、第三金属錯体と第一金属錯体間よりも、第三金属錯体と第二金属錯体の方が起こりやすい関係であることも示している。後述するように、これにより、第一発光層と第二発光層で生じる励起子密度を発光層間で調整をし易く、駆動耐久を改善することができる。
 ここで、本明細書において、三重項エネルギーとは、最低励起三重項状態のエネルギーであり、単位はeVで表現され、数値が大きいほど高エネルギーである。また、波長に換算する場合は、高エネルギーほど短波長となる。
 本明細書において、エネルギーギャップは、HOMO(最高被占軌道)のエネルギー準位からLUMO(最低空軌道)のエネルギー準位までのエネルギーのギャップのことを指し、バンドギャップとも呼ばれる。尚、HOMOのエネルギー準位、LUMOのエネルギー準位はそれぞれ、「HOMO」或いは「HOMO準位」、「LUMO」或いは「LUMO準位」と記す場合もある。
 以下、図1乃至図3を用いて、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
 図1は、本実施形態に係る有機発光素子の断面模式図である。図1の有機発光素子は、絶縁層1上に、陽極2、正孔輸送層3、第一発光層4a、第二発光層4b、電子輸送層5、陰極6がこの順に配置されている。
 尚、本実施形態において、発光層とは、電極間に設けられた有機化合物層のうち光を発する層をいう。発光層に含まれる化合物のうち、質量比が最も大きい化合物をホストと呼ぶことがあり、主たる発光に寄与する化合物をドーパント又はゲストと呼ぶことがある。より具体的には、ホストとは発光層に含まれる材料のうち発光層内の含有率が50質量%を超える材料であり、ドーパントは、発光層に含まれる材料のうち、発光層内の含有率が50質量%未満である材料をいう。発光層中のドーパントの濃度は、好ましくは0.1質量%以上40質量%以下であり、さらには、濃度消光を抑制するために30質量%以下であることが望ましい。本発明における第一有機化合物、第二有機化合物はホストであり、第一金属錯体、第三金属錯体はドーパントである。
 また、発光層に含まれる化合物のうち、アシスト材料とは、発光層を構成する化合物の中で質量比がホストよりも小さく、ゲストの発光を補助する化合物である。尚、アシスト材料は、第2のホストとも呼ばれている。或いは、ゲストを第1の化合物とすると、アシストを第2の化合物と呼ぶこともできる。本発明における第二金属錯体はアシスト材料である。
 図2は、本発明の有機発光素子を構成する発光層周辺のエネルギー準位を模式的に表したエネルギーダイアグラムを示す図である。図中のHOMOD1、LUMOD1、HOMOD2、LUMOD2、HOMOD3、LUMOD3、HOMOH1、LUMOH1、HOMOH2、LUMOH2はそれぞれ、第一金属錯体のHOMO準位、LUMO準位、第二金属錯体のHOMO準位、LUMO準位、第三金属錯体のHOMO準位、LUMO準位、第一ホストのHOMO準位、LUMO準位、第二ホストのHOMO準位、LUMO準位を表す。
 図3は、本発明の一実施形態に係る有機発光素子を構成する発光層に含まれる金属錯体の三重項エネルギー準位の関係を模式的に表した図である。図3の縦軸はエネルギーレベルを表し、図の上方向が高いエネルギーを表す。図中、D1、D2、D3はそれぞれ、第一金属錯体、第二金属錯体、第三金属錯体を表し、T1D1、T1D2、T1D3は、それぞれ、第一金属錯体、第二金属錯体、第三金属錯体の三重項エネルギー準位を表している。
 図3に示されるように、本発明において、第一発光層4aに含まれる第一金属錯体、第二金属錯体と、第二発光層4bに含まれる第三金属錯体の間で、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つ。
T1D2>T1D1  [a]
T1D3≧T1D2  [b]
T1D2-T1D1> T1D3-T1D2  [c]
 本発明においては、金属錯体の三重項エネルギーは、実測値を用いても、分子軌道法計算より求めた数値を用いてもよい。尚、本明細書における金属錯体の、分子軌道法計算の計算手法は、現在広く用いられている密度汎関数法(Density Functional Theory,DFT)を用いた。汎関数はB3PW91、基底関数はLANL2DZを用いた。尚、分子軌道法計算は、現在広く用いられているGaussian09(Gaussian 09,Revision D.01,M.J.Frisch,G.W.Trucks,H.B.Schlegel,G.E.Scuseria,M.A.Robb,J.R.Cheeseman,G.Scalmani,V.Barone,B.Mennucci,G.A.Petersson,H.Nakatsuji,M.Caricato,X.Li,H.P.Hratchian,A.F.Izmaylov,J.Bloino,G.Zheng,J.L.Sonnenberg,M.Hada,M.Ehara,K.Toyota,R.Fukuda,J.Hasegawa,M.Ishida,T.Nakajima,Y.Honda,O.Kitao,H.Nakai,T.Vreven,J.A.Montgomery,Jr.,J.E.Peralta,F.Ogliaro,M.Bearpark,J.J.Heyd,E.Brothers,K.N.Kudin,V.N.Staroverov,T.Keith,R.Kobayashi,J.Normand,K.Raghavachari,A.Rendell,J.C.Burant,S.S.Iyengar,J.Tomasi,M.Cossi,N.Rega,J.M.Millam,M.Klene,J.E.Knox,J.B.Cross,V.Bakken,C.Adamo,J.Jaramillo,R.Gomperts,R.E.Stratmann,O.Yazyev,A.J.Austin,R.Cammi,C.Pomelli,J.W.Ochterski,R.L.Martin,K.Morokuma,V.G.Zakrzewski,G.A.Voth,P.Salvador,J.J.Dannenberg,S.Dapprich,A.D.Daniels,O.Farkas,J.B.Foresman,J.V.Ortiz,J.Cioslowski,and D.J.Fox,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2013.)により実施した。尚、具体的な実測値の測定方法は、後述する実施例において説明する。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、発光層を2つ以上有する素子構成であり、以下の構成を有する。
 〈1〉2つの発光層が積層し、それぞれの発光層には異なる発光色を示す燐光発光材料である金属錯体が含まれ、一方の発光層には三重項エネルギー移動のためのアシスト材料である金属錯体が含まれる。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、2つの発光層が積層しており、それぞれの発光層は燐光発光性の金属錯体を有する。それぞれの発光層は、異なる発光波長を示す。燐光発光は三重項エネルギー由来の発光である。即ち、それぞれの発光層に生成される三重項エネルギーは異なり、大小関係が存在する。このため、より高い三重項エネルギーを有する発光層から、より低い三重項エネルギーを有する発光層へとエネルギー移動が生じる。
 ここで、本発明者等は、より高い三重項エネルギーを有する発光層で生成された余剰の三重項エネルギーを、隣接するより低い三重項エネルギーを有する発光層に速やかにエネルギー移動させることで素子耐久が改善することを見出した。より具体的には、それぞれの発光層に含まれる金属錯体の中間値となるような三重項エネルギーを有する金属錯体を、エネルギー移動先である発光層に含まれるようにする。このような構成にすることで、高エネルギーの発光層から隣接する低エネルギーの発光層へのエネルギー移動を促進することができる。言い換えれば、三重項エネルギー移動のためのアシスト材料を含むとも言える。
 一般に、燐光発光素子は、燐光発光材料の発光寿命が長いために、三重項-三重項消滅(TTA)を生じやすい素子である。TTAは、発光過程に移行せずに存在する余剰な三重項励起子同士が衝突することで生じる。TTAにより生じる高次の励起状態は、高エネルギーを有するために材料劣化を招き、素子耐久を悪化させることが懸念される。
 TTAにより生じる高エネルギーは、その発光層の三重項エネルギーに比例する。このため、より高い三重項エネルギーを有する発光層においては、より高いエネルギーを有する高次の励起状態を生成するTTAとなってしまうため、より材料劣化の懸念が高くなってしまう。そこで、より高いエネルギーの発光層でのTTAを低減し、その代わりに、より低いエネルギーの発光層でのTTAを増加させた方が、材料劣化を抑制できると考えられる。
 ここで、本発明においては、上記式[a]及び[b]の関係が成り立つ。即ち、隣接する2つの発光層のうち、より高い三重項エネルギーを有する第三金属錯体を含む第二発光層から、より低い三重項エネルギーを有する第一金属錯体を含む第一発光層へとエネルギー移動を生じ易くするために、第一発光層は、三重項エネルギー移動を促進させるための中間のエネルギー準位を有する第二金属錯体を含む。これにより、より高い三重項エネルギーを有する第三金属錯体を含む第二発光層で生じうるTTAを低減できるため、材料劣化を抑制することができる。結果として、耐久特性に優れる有機発光素子とすることができる。
 〈2〉エネルギー移動を促進するアシスト材料の三重項エネルギーは、エネルギー移動先である発光材料よりも、エネルギー移動元である発光材料の三重項エネルギーに近い値を有する。
 上述した通り、本発明は、アシスト材料による三重項エネルギー移動の促進により、駆動耐久を改善することができる積層発光層を有する有機発光素子である。
 一般に、三重項励起子のエネルギー移動は、デクスターエネルギー移動によって生じるとされる。下記式[A]に示すように、デクスターエネルギー移動の速度定数は、エネルギー移動元(ドナー)の発光スペクトルとエネルギー移動先(アクセプター)の吸収スペクトルの重なりに比例する。また、ドナーとアクセプターの分子間距離に指数関数的に反比例する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
h:プランク定数
:双極子配向因子
R:ドナーとアクセプターの分子間距離
L:実行分子半径
(λ):規格化されたドナーの発光スペクトル
ε(λ):規格化されたアクセプターの吸収スペクトル
 ここで、本発明者等は、上記式[c]の関係が成り立つことで、第一発光層と第二発光層間のデクスターエネルギー移動を促進することができることを見出した。即ち、本発明に係る積層発光層構成において、エネルギー移動を促進するアシスト材料である第二金属錯体の三重項エネルギーは、エネルギー移動先である第一金属錯体よりも、エネルギー移動元である第三金属錯体に近い値を有することで、エネルギー移動を促進する。
 本発明では、アシスト材料である第二金属錯体は、第一発光層に含まれる。一方で、エネルギー移動元である第三金属錯体は第二発光層に含まれる。このため、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)の接触する機会は、第一発光層と第二発光層の界面に限定される。
 上記式[A]より、デクスターエネルギー移動では、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)間の分子間距離が短い方がエネルギー移動し易いため、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)間の距離が短いことが好ましい。そこで、本発明者等は、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)の三重項エネルギーの差を小さくすることで、相溶性が高まり、分子間距離が短くなることを見出した。
 これは、金属錯体同士であるために分子構造の特徴が類似していることと、金属錯体同士であるために、近しいエネルギーを有し、双極子モーメントが揃いやすいために、分子同士が接近しやすくなると推察される。
 例えば、アクセプター(第二金属錯体)を含む第一発光層の形成後、第二発光層を積層する際、ドナー(第三金属錯体)は、よりエネルギー的に安定になり易いエネルギー準位の近しい分子であるアクセプター(第二金属錯体)に集まり易くなる。結果として、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)の分子間距離は短くなる。また、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)の三重項エネルギーの差が小さいことで、ドナーの発光スペクトル(燐光発光)とアクセプターの吸収スペクトルの重なりも十分に大きくなる。
 以上より、上記式[c]の関係が成り立つことで、ドナー(第三金属錯体)とアクセプター(第二金属錯体)の分子間距離は短くなり、また、ドナーの発光スペクトルとアクセプターの吸収スペクトルの重なりも十分に大きくなるため、デクスターエネルギー移動は促進される。
 尚、第三金属錯体から第二金属錯体にエネルギー移動後、第一発光層内で第二金属錯体から第一金属錯体へとエネルギー移動し、第一金属錯体の発光過程に移行する。このように、三重項エネルギー移動過程を連続で経る積層発光層とすることで、発光過程に至らずに存在する余剰三重項励起子の蓄積自体を低減することも期待できる。言い換えると、積層発光層における三重項励起子の拡散が起こり易い。即ち、余剰三重項励起子同士が衝突するTTA自体を低減することができ、耐久特性を改善できる有機発光素子となることも本発明の特徴として挙げられる。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、上記の〈1〉、〈2〉の他にも以下の構成を有することが好ましい。
〈3〉第二金属錯体の濃度は、第三金属錯体の濃度よりも高い。
〈4〉第二金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高い。
〈5〉第二金属錯体と第三金属錯体は、少なくとも1つ同じ配位子を有する。
〈6〉第二金属錯体と第三金属錯体は、HOMO準位差が0.2eV以内であり、LUMO準位差が0.2eV以内である。
〈7〉第一金属錯体が赤燐光発光材料であり、第三金属錯体が緑燐光発光材料である。
〈8〉第二発光層が、金属錯体ではない第二有機化合物(アシスト材料)を有する。
〈9〉第一電極が陽極であり、第二電極が陰極であり、第一発光層が陽極側、第二発光層が陰極側である。
〈10〉第三金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高い。
〈11〉第二金属錯体と、第三金属錯体が同一化合物である。
〈12〉第一有機化合物(第一発光層のホスト)と、第二有機化合物(第二発光層のホスト)が同一化合物である。
 以下、これらについて説明する。
 〈3〉第二金属錯体の濃度は、第三金属錯体の濃度よりも高い。
 上述した通り、第二発光層に含まれる第三金属錯体(ドナー)と、第一発光層に含まれる第二金属錯体(アクセプター)の接触する機会は、第一発光層と第二発光層との界面に限られる。ここで、第三金属錯体(ドナー)よりも、第二金属錯体(アクセプター)の濃度を高くすることで、第一発光層と第二発光層間のエネルギー移動を促進することができる。エネルギーを受容した第二金属錯体は、次に、第一金属錯体へとエネルギー移動を行う必要がある。ここで、第三金属錯体(ドナー)の方が濃度が高い場合には、第三金属錯体(ドナー)から多くの三重項エネルギーを受容するため、第二金属錯体(アクセプター)は、第一金属錯体へとエネルギー移動する前に、多くの三重項励起子を有することになり、TTAを生じ易くなってしまう。第二金属錯体において、TTAを生じてしまうと、第一金属錯体へとエネルギー移動できなくなるため、好ましくない。
 よって、第二金属錯体の濃度は、第三金属錯体の濃度よりも高いことが好ましく、下記式[d]の関係が成り立つことが好ましい。
C1D2≧C1D3  [d]
 C1D2、C1D3はそれぞれ、第二金属錯体、第三金属錯体の発光層中における濃度を表す。
 〈4〉第二金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高い。
 本発明の有機発光素子の特徴として、三重項エネルギーの移動が連続して行われることが挙げられる。具体的には、第三金属錯体から第二金属錯体へと、さらに、第二金属錯体から第一金属錯体へとエネルギー移動が行われる。このように、三重項エネルギー移動過程を連続で経る積層発光層とすることで、発光過程に至らずにいる余剰三重項励起子の蓄積自体を低減することが期待できる。
 ここで、第二金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも濃いことが好ましい。ここで、第一金属錯体の濃度が高い場合には、第三金属錯体からの三重項エネルギー移動が、第二金属錯体ではなく、第一金属錯体へと移動してしまうため、上述した連続したエネルギー移動過程による励起子の拡散を経ることが難しくなる。
 よって、第二金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高いことが好ましく、下記式[e]の関係が成り立つことが好ましい。
C1D2≧C1D1  [e]
 C1D1、C1D2はそれぞれ、第一金属錯体、第二金属錯体の発光層中における濃度を表す。
 〈5〉第二金属錯体と第三金属錯体は、少なくとも1つ同じ配位子を有する。
 上述した通り、第二発光層に含まれる第三金属錯体(ドナー)と第一発光層に含まれる第二金属錯体(アクセプター)の相溶性が高まることで、第一発光層と第二発光層間のエネルギー移動が促進される。
 ここで、第三金属錯体(ドナー)と第二金属錯体(アクセプター)の相溶性を高める手段として、同じ部分構造を分子中に有することが好ましい。具体的には、金属錯体を形成する配位子の少なくとも1つが同じ構造であることが好ましい。これにより、同じ構造を有する配位子同士が接近し易くなるため、結果として、第三金属錯体(ドナー)と第二金属錯体(アクセプター)の分子間距離が短くなることが期待できる。例えば、第二金属錯体と第三金属錯体が、以下の分子構造のいずれかを同時に有する金属錯体であることが好ましい。下記例は、二座配位子の代表的な骨格であるフェニルピリジン骨格、及びピリジルピリジン骨格、フェニルピリミジン骨格、フェニルピラジン骨格を用いた一例であり、縮環構造を有する配位子や、単座配位子や、三座配位子や、四座配位子を用いることができる。尚、以下の構造式において。配位子とIr金属との間の2つの結合を、いずれも点線で表しているが、一方が共有結合であり、他方が配位結合である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 〈6〉第二金属錯体と第三金属錯体は、HOMO準位差が0.2eV以内であり、LUMO準位差が0.2eV以内である。
 図2において、発光層4aには、ホスト(第一有機化合物)とアシスト材料(第二金属錯体)とドーパント(第一金属錯体)が含まれている。また、発光層4bには、ホスト(第二有機化合物)とドーパント(第三金属錯体)が含まれている。このため、発光層中の移動するキャリア(ホール及び電子)に対して、ドーパント又はアシスト材料がトラップ準位となることが考えられる。
 ここで、第二金属錯体と第三金属錯体は、HOMO準位差が0.2eV以内であり、LUMO準位差が0.2eV以内であることが好ましい。このような関係であることで、第一発光層と第二発光層間のキャリア移動が促進されるからである。即ち、第一発光層のキャリアトラップ準位である第二金属錯体と、第二発光層のキャリアトラップ準位である第三金属錯体が、同程度のHOMO準位とLUMO準位を有することで、キャリア移動が促進される。ここで、第二金属錯体と第三金属錯体との間に、HOMO準位又はLUMO準位に極端な差がある場合、第一発光層と第二発光層との界面でキャリアが蓄積されてしまい、再結合領域が集中し、発光効率及び素子耐久に不利となってしまう。キャリア移動が促進されることで、不要な電荷溜まりが解消され、励起子集中も解消されるため、TTA発生を低減することができ、耐久特性を向上させることができる。
 よって、下記式[f]及び[g]の関係が成り立つことが好ましい。
|LUMOD3-LUMOD2|≦0.2eV  [f]
|HOMOD3-HOMOD2|≦0.2eV  [g]
 [f]及び[g]において、HOMOD2、LUMOD2、HOMOD3、LUMOD3はそれぞれ、第二金属錯体のHOMO準位、LUMO準位、第三金属錯体のHOMO準位、LUMO準位を表す。
 また、上記式[f]及び[g]の関係は、第一発光層と第二発光層間のキャリアバランスが調整しやすくなる点でも優れている。
 〈7〉第一金属錯体が赤燐光発光材料であり、第三金属錯体が緑燐光発光材料である。
 式[a]及び[b]の関係を満たしつつ、第一発光層と第二発光層のそれぞれの発光層の発光効率を最大限に高める観点から、第一金属錯体が赤燐光発光材料であり、第三金属錯体が緑燐光発光材料であることが好ましい。
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子では、再結合領域をやや第二発光層に偏らせることで、効率良く第一発光層へとエネルギー移動可能な積層構成であり、緑発光と赤発光のバランスの良い発光を実現しやすくなる。
 尚、本明細書において、青発光材料とは、発光スペクトルの最大ピーク波長が430nm乃至480nmの発光材料を指す。また、緑発光材料とは、発光スペクトルの最大ピーク波長が500nm乃至570nmの発光材料を指す。赤発光材料とは、発光スペクトルの最大ピーク波長が580nm乃至680nmの発光材料を指す。発光スペクトルは、希薄トルエン溶液等で、他の化合物や結晶状態の影響を低減して行われることが好ましい。
 また、黄色発光とは、565nm乃至590nmに発光スペクトルの主な部分が含まれることを指す。例えば、緑発光と赤発光を混合させることで黄色発光を得ることもできる。また、シアン発光とは、485nm乃至500nmに発光スペクトルの主な部分が含まれることを指す。例えば、青発光と緑発光を混合させることでシアン発光を得ることもできる。
 〈8〉第二発光層に、金属錯体ではないアシスト材料を有する。
 上述した通り、本発明の一実施形態に係る有機発光素子では、再結合領域をやや第二発光層に偏らせることで、効率良く第一発光層へとエネルギー移動可能とし、その結果、各発光層からのバランスのよい発光を引き出すことができる。
 ここで、第二発光層は、金属錯体ではない第二有機化合物をアシスト材料として含有することが好ましい。第二発光層のアシスト材料も燐光発光性の金属錯体である場合、上述したような事象から、第三金属錯体と第二発光層のアシスト材料間でのエネルギー移動、即ち、第二発光層内でのエネルギー移動が促進され、第一発光層へのエネルギー移動が阻害されるため、好ましくない。第二発光層のアシスト材料としては、金属錯体ではなく、且つ、ホール又は電子いずれかのキャリアを発光層内に注入させ、再結合領域をやや第二発光層中心へと調整するような材料であることが好ましい。
 具体的には、トリアリールアミン骨格、カルバゾール骨格、アジン環、キサントン骨格のいずれかを有する材料が好ましい。これらの材料は、電子供与性や電子求引性に優れるため、HOMO準位及びLUMO準位の調整を行い易く、周辺層からのキャリアの注入を促進することができるため、好ましい。
 〈9〉第一発光層が陽極側であり、第二発光層が陰極側である。
 上述した条件〈7〉を満たし、且つ、図2に記載の通り、陽極側である発光層4aには、ホスト(第一有機化合物)とアシスト材料(第二金属錯体)とドーパント(第一金属錯体)が含まれていることが好ましい。また、陰極側である発光層4bには、ホスト(第二有機化合物)とドーパント(第三金属錯体)が含まれていることが好ましい。この場合、赤燐光発光材料である第一金属錯体がホールをトラップし、緑燐光発光材料である第三金属錯体が電子をトラップするため、キャリアバランスが最も優れる積層構成となる
 〈10〉第三金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高い。
 上述した条件〈9〉に加えて、第三金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高いことが好ましい。第一金属錯体は、赤燐光発光材料であるために、バンドギャップが小さいため、キャリアトラップ性が高くなり易い。本実施形態においては、ホールトラップ性が高くなる。そのため、赤燐光発光材料である第一金属錯体が高濃度である場合、第一発光層におけるホール濃度が局在してしまうため、好ましくない。よって、第一金属錯体は低濃度にして、第一発光層のホール輸送の役割をアシスト材料である第二金属錯体に担うことで、キャリアバランスを調整する。一方、第二発光層については、第三金属錯体が電子輸送を担っており、これまでに上述した通り、第二金属錯体とのキャリアのスムーズな授受を期待できる。よって、第三金属錯体の濃度は、第一金属錯体の濃度よりも高いことが好ましく、下記式[h]の関係が成り立つことが好ましい。
C1D3>C1D1  [h]
 C1D1、C1D3はそれぞれ、第一金属錯体、第三金属錯体の発光層中における濃度を表す。
 〈11〉第二金属錯体と、第三金属錯体が同一化合物である。
 上述した通り、本発明の実施形態としては、積層発光層の間のキャリア移動とエネルギー移動が良好であることが好ましい。そのため、第二金属錯体と、第三金属錯体が同一化合物であることが好ましい。この場合、特に第一発光層と第二発光層の間のキャリア移動とエネルギー移動を促進することができる。
 〈12〉第一有機化合物と、第二有機化合物同一化合物である。
 上述した通り、本発明の実施形態としては、積層発光層の間のキャリア移動とエネルギー移動が良好であることが好ましい。そのため、第一発光層のホスト(第一有機化合物)と第二発光層のホスト(第二有機化合物)とが同一化合物であることが好ましい。この場合、特に第一発光層と第二発光層の間のキャリア移動とエネルギー移動を促進することができる。
 〔第一乃至第三金属錯体〕
 次に、本発明の有機発光素子の一実施形態に用いられる第一乃至第三金属錯体について具体的に説明する。本発明の一実施形態に用いられる第一乃至第三金属錯体は、以下の一般式[I]で表される化合物が好ましく用いられる。
Ir(L)(L’)(L’’)  [I]
 一般式[1]において、L、L’、及びL’’は、それぞれ異なる二座配位子を表す。
 qは1乃至3の整数であり、r及びsは、それぞれ0乃至2の整数である。但し、q+r+s=3である。rが2である場合、複数存在するL’は互いに同じであっても異なっていてもよい。sが2である場合、複数存在するL’’は互いに同じであっても異なっていてもよい。
 部分構造Ir(L)は、下記一般式[Ir-1]乃至[Ir-16]で表される構造である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 一般式[Ir-1]乃至[Ir-16]において、Ar及びArは、それぞれ独立に、重水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアリール基、置換又は無置換の複素環基、置換又は無置換のシリル基、又はシアノ基である。具体的には、Ar乃至Arは、重水素原子、フッ素原子、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数1乃至4のアルコキシ基、炭素数6乃至10のアリール基、アルキル基を置換したシリル基、又はシアノ基であることが好ましく、メチル基、tert-ブチル基、又はフェニル基であることが更に好ましい。
 p1及びp2は、それぞれ独立に0乃至4のいずれかの整数である。
 一般式[Ir-5]乃至[Ir-16]において、Xは酸素原子、硫黄原子、C(R)(R)、又はNRから選択される。
 R乃至Rは、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換のアルキル基、置換又は無置換のアルコキシ基、置換又は無置換のアミノ基、置換又は無置換のアリールオキシ基、置換又は無置換のアリール基、置換又は無置換の複素環基、置換又は無置換のシリル基、及びシアノ基から、それぞれ独立して選択される。R及びRは、互いに結合して、環を形成してもよい。具体的には、R乃至Rは、炭素数1乃至3のアルキル基、又はフェニル基であることが好ましく、メチル基であることが更に好ましい。
 また、上述のように、本発明に用いられる金属錯体は、ドーパント又はアシスト材料であるが、キャリア移動やエネルギー移動がし易い骨格であることが、特に好ましい。そこで、配位子に縮環構造を有する平面性の高い化合物を用いることで、分子間距離が短くなる。なぜなら、平面性の高い部分構造同士が接近しやすくなるからである。そのため、デクスター機構によるエネルギー移動が生じ易くなるため、駆動耐久と高効率な発光特性を有する有機発光素子を提供することができる。具体的には、一般式[Ir-5]乃至[Ir-16]で表される金属錯体が好ましく用いられる。
 より具体的には、第一乃至第三金属錯体は配位子に、トリフェニレン骨格、フェナンスレン骨格、フルオレン骨格、ベンゾフルオレン骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格、ベンゾイソキノリン骨格、又はナフトイソキノリン骨格を有することが更に好ましい。これらの骨格のうちの少なくとも1つを配位子に有する金属錯体を用いることで、本実施形態に係る有機化合物は、より発光効率に優れた有機発光素子を提供することができる。
 本実施形態に係る第一乃至第三金属錯体の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。尚、以下の構造式において、配位子とイリジウム原子との間の2つの結合をいずれも実線で表している場合があるが、その場合、一方の結合は共有結合であり、他方の結合は配位結合であってもよい。一方、実線と点線が混在している場合は、実線が共有結合、点線が配位結合であってよい。以下の具体例のうち、JJ1乃至JJ30は一般式[Ir-1]乃至[Ir-4]の具体例であり、それ以外は一般式[Ir-5]乃至[Ir-16]の具体例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 上記有機金属錯体のうち、AA群及びBB群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともフェナンスレン骨格を有する化合物であり、特に安定性に優れる化合物である。
 上記有機金属錯体のうち、CC群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともトリフェニレン骨格を有する化合物であり、特に安定性に優れる化合物である。
 上記有機金属錯体のうち、DD群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともジベンゾフラン骨格又はジベンゾチオフェン骨格を有する化合物である。これらの化合物は、縮合環に、酸素原子、硫黄原子を含むため、これらの原子が有する豊富な非共有電子対により電荷輸送性を高めることができる。そのため、特に、キャリアバランスを調整し易い化合物である。
 上記有機金属錯体のうち、EE群、FF群、及びGG群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともベンゾフルオレン骨格を有する化合物である。これらの化合物は、さらに、フルオレンの9位に置換基を有する。このため、フルオレン環の面内方向に対して垂直方向に置換基を有するため縮合環同士が重なり合うことを、特に抑制することができる。そのため、特に昇華性に優れる化合物である。
 上記有機金属錯体のうち、HH群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともベンゾイソキノリン骨格を有する化合物である。これらの化合物は、縮合環に窒素原子を含むため、これらの原子が有する非共有電子対と高い電気陰性度により電荷輸送性を高めることができる。そのため、特にキャリアバランスを調整しやすい化合物である。
 上記有機金属錯体のうち、II群に属する例示化合物は、Ir錯体の配位子に少なくともナフトイソキノリン骨格を有する化合物である。これらの化合物は、縮合環に窒素原子を含むため、これらの原子が有する非共有電子対と高い電気陰性度により電荷輸送性を高めることができる。そのため、特にキャリアバランスを調整しやすい化合物である。
 本実施形態において、主に発光機能に関わる発光材料としては、上記一般式[Ir-1]乃至[Ir-16]で表される有機金属錯体の他に、縮環化合物(例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等)、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ(フェニレンビニレン)誘導体、ポリ(フルオレン)誘導体、ポリ(フェニレン)誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
 以下に、発光材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。尚、以下の具体例中、BD9、GD10乃至GD19、RD3乃至RD11は金属錯体であり、本実施形態に係る第一及び第二金属錯体としても用いることができる。また、金属錯体以外の化合物については、第一及び第三金属錯体と組み合わせて発光材料として用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 〔第一及び第二有機化合物〕
 本発明に係る実施形態は、積層された発光層間のキャリア移動とエネルギー移動が良好な構成である。このため、本発明に係る第一乃至第二ホストとして用いられる第一及び第二有機化合物は、キャリア輸送能に優れる化合物であることが好ましい。
 そこで、第一乃至第二ホストとしては、ジベンゾチオフェン骨格、ジベンゾフラン骨格、トリフェニレン骨格、フェナンスレン骨格のいずれかを有する材料が好ましい。これらの材料は、平面性の高い骨格であり、発光層間のキャリア移動を促進することができ、よって、これらの材料を用いることで、発光効率に優れた有機発光素子が得られる。
 これらのホスト材料と、本発明に係る素子構成とを組み合わせた場合には、良好なキャリアバランスを実現することができ、より素子耐久に優れた有機発光素子を提供することができる。
 〔第三有機化合物〕
 本発明に係る実施形態は、積層された発光層間のキャリア移動とエネルギー移動が良好な構成である。このため、本発明に係る第二発光層には、第三有機化合物をアシスト材料として含むことが好ましく、該アシスト材料としては、キャリアバランスを調整し易い化合物であることが好ましい。
 具体的には、トリアリールアミン骨格、カルバゾール骨格、アジン骨格、キサントン骨格のいずれかを有する材料が好ましい。これらの材料は、電子供与性や電子求引性に優れるため、HOMO準位及びLUMO準位の調整を行い易く、周辺層からのキャリアの注入を促進することができる。よって、これらの材料を用いることで、発光効率に優れた有機発光素子が得られる。
 これらのアシスト材料と、本発明に係る素子構成とを組み合わせた場合には、良好なキャリアバランスを実現することができ、より素子耐久に優れた有機発光素子を提供することができる。
 発光層に含まれるホスト材料或いはアシスト材料としては、上記〔第一及び第二有機化合物〕、〔第三有機化合物〕で述べた材料以外にも、芳香族炭化水素化合物もしくはその誘導体の他、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリス(8-キノリノラート)アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。
 特に、アシスト材料としては、カルバゾール骨格を有する材料や、アジン環を有する材料や、キサントン骨格を有する材料が好ましい。これらの材料は、電子供与性や電子求引性が高いためHOMO準位及びLUMO準位の調整を行い易く、よって、これらのアシスト材料と、本発明に係る金属錯体とを組み合わせた場合には、良好なキャリアバランスを実現することができる。
 以下に、発光層に含まれるホスト或いはアシスト材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
 また、下記の具体例のうち、カルバゾール骨格を有する材料とは、EM32乃至EM38である。また、アジン環を有する材料とは、EM35乃至EM40である。また、キサントン骨格を有する材料とは、EM28及びEM30である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 〔その他の化合物〕
 本実施形態の有機発光素子においては、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロッキング層を、発光層と電極との間に配置することができる。
 正孔注入層や正孔輸送層に好適に用いられる正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にして、且つ注入された正孔を発光層へ輸送できるように、正孔移動度が高い材料が好ましい。また、有機発光素子中において結晶化等の膜質の劣化を抑制するために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ(ビニルカルバゾール)、ポリ(チオフェン)、その他導電性高分子が挙げられる。さらに上記の正孔注入輸送性材料は、電子ブロッキング層にも好適に使用される。
 以下に、正孔注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 電子注入層や電子輸送層に好適に用いられる電子輸送性材料としては、陰極から注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、ホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体、縮環化合物(例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等)が挙げられる。さらに上記の電子輸送性材料は、正孔ブロッキング層にも好適に使用される。
 以下に、電子輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 〔有機発光素子の構成〕
 以下、本実施形態の有機発光素子を構成する、有機化合物層以外の構成部材について説明する。
 有機発光素子は、基板の上に、絶縁層、第一電極、有機化合物層、第二電極を形成して設けられる。第二電極の上には、保護層、カラーフィルタ、マイクロレンズ等を設けてよい。カラーフィルタを設ける場合は、保護層との間に平坦化層を設けてよい。平坦化層はアクリル樹脂等で構成することができる。カラーフィルタとマイクロレンズとの間において、平坦化層を設ける場合も同様である。
 〈基板〉
 基板は、石英、ガラス、シリコンウエハ、樹脂、金属等が挙げられる。また、基板上には、トランジスタなどのスイッチング素子や配線を備え、その上に絶縁層を備えてもよい。絶縁層としては、第一電極との間に配線が形成可能なように、コンタクトホールを形成可能で、且つ接続しない配線との絶縁を確保できれば、材料は問わない。例えば、ポリイミド等の樹脂、酸化シリコン、窒化シリコンなどを用いることができる。
 〈電極〉
 電極は、一対の電極を用いることができる。一対の電極は、陽極と陰極であってよい。有機発光素子が発光する方向に電界を印加する場合に、電位が高い電極が陽極であり、他方が陰極である。また、発光層にホールを供給する電極が陽極であり、電子を供給する電極が陰極であるということもできる。
 陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きいものが良い。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン、等の金属単体やこれらを含む混合物、或いはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。
 これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
 反射電極として用いる場合には、例えばクロム、アルミニウム、銀、チタン、タングステン、モリブデン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いることができる。上記の材料にて、電極としての役割を有さない、反射膜として機能することも可能である。また、透明電極として用いる場合には、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛などの酸化物透明導電層などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。電極の形成には、フォトリソグラフィ技術を用いることができる。
 一方、陰極の構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体又はこれらを含む混合物が挙げられる。或いはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム-銀、アルミニウム-リチウム、アルミニウム-マグネシウム、銀-銅、亜鉛-銀等が使用できる。酸化錫インジウム(ITO)等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。中でも銀を用いることが好ましく、銀の凝集を低減するため、銀合金とすることがさらに好ましい。銀の凝集が低減できれば、合金の比率は問わない。例えば、銀:他の金属が、1:1、3:1等であってよい。
 陰極は、ITOなどの酸化物導電層を使用してトップエミッション素子としてもよいし、アルミニウム(Al)などの反射電極を使用してボトムエミッション素子としてもよいし、特に限定されない。陰極の形成方法としては、特に限定されないが、直流及び交流スパッタリング法などを用いると、膜のカバレッジがよく、抵抗を下げ易いためより好ましい。
 〈有機化合物層〉
 本実施形態に係る有機化合物層は、第一電極と第二電極との間に配置され、先に説明した、第一発光層と第二発光層とからなる積層発光層と、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロッキング層を有する。有機化合物層は、主に有機化合物で構成されるが、無機原子、無機化合物を含んでいてもよい。例えば、銅、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、イリジウム、白金、モリブデン、亜鉛等を有してよい。
 有機化合物層(正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等)は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスにより形成することができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法(例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、LB法、インクジェット法等)により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
 ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
 上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
 〈保護層〉
 陰極の上に、保護層を設けてもよい。例えば、陰極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することで、有機化合物層に対する水等の浸入を低減し、表示不良の発生を低減することができる。また、別の実施形態としては、陰極上に窒化ケイ素等のパッシベーション膜を設け、有機化合物層に対する水等の浸入を低減してもよい。例えば、陰極を形成後に真空を破らずに別のチャンバーに搬送し、CVD法で厚さ2μmの窒化ケイ素膜を形成することで、保護層としてもよい。CVD法の成膜の後で原子堆積法(ALD法)を用いた保護層を設けてもよい。ALD法による膜の材料は限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等であってよい。ALD法で形成した膜の上に、さらにCVD法で窒化ケイ素を形成してよい。ALD法による膜は、CVD法で形成した膜よりも小さい膜厚であってよい。具体的には、50%以下、さらには、10%以下であってよい。
 〈カラーフィルタ〉
 保護層の上にカラーフィルタを設けてもよい。例えば、有機発光素子のサイズを考慮したカラーフィルタを別の基板上に設け、それと有機発光素子を設けた基板と貼り合わせてもよいし、上記で示した保護層上にフォトリソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタをパターニングしてもよい。カラーフィルタは、高分子で構成されてよい。
 〈平坦化層〉
 カラーフィルタと保護層との間に平坦化層を有してもよい。平坦化層は、下の層の凹凸を低減する目的で設けられる。目的を制限せずに、材質樹脂層と呼ばれる場合もある。平坦化層は有機化合物で構成されてよく、低分子であっても、高分子であってもよいが、高分子であることが好ましい。
 平坦化層は、カラーフィルタの上下に設けられてもよく、その構成材料は同じであっても異なってもよい。具体的には、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。
 〈マイクロレンズ〉
 有機発光素子は、その光出射側にマイクロレンズ等の光学部材を有してよい。マイクロレンズは、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で構成されうる。マイクロレンズは、有機発光素子から取り出す光量の増加、取り出す光の方向の制御を目的としてよい。マイクロレンズは、半球の形状を有してよい。半球の形状を有する場合、当該半球に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半球との接点がマイクロレンズの頂点である。マイクロレンズの頂点は、任意の断面図においても同様に決定することができる。つまり、断面図におけるマイクロレンズの半円に接する接線のうち、絶縁層と平行になる接線があり、その接線と半円との接点がマイクロレンズの頂点である。
 また、マイクロレンズの中点を定義することもできる。マイクロレンズの断面において、円弧の形状が終了する点から別の円弧の形状が終了する点までの線分を仮想し、当該線分の中点がマイクロレンズの中点と呼ぶことができる。頂点、中点を判別する断面は、絶縁層に垂直な断面であってよい。
 〈対向基板〉
 平坦化層の上には、対向基板を有してよい。対向基板は、前述の基板と対応する位置に設けられるため、対向基板と呼ばれる。対向基板の構成材料は、前述の基板と同じであってよい。対向基板は、前述の基板を第一基板とした場合、第二基板であってよい。
 〈発光装置〉
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子に、画素回路を接続して発光装置としてもよい。画素回路は、複数の有機発光素子に対して、それぞれ独立に発光制御するアクティブマトリックス型であってよい。アクティブマトリックス型の回路は電圧プログラミングであっても、電流プログラミングであってもよい。駆動回路は、画素毎に画素回路を有する。画素回路は、発光素子、発光素子の発光輝度を制御するトランジスタ、発光タイミングを制御するトランジスタ、発光輝度を制御するトランジスタのゲート電圧を保持する容量、発光素子を介さずにGNDに接続するためのトランジスタを有してよい。
 発光装置は、表示領域と、表示領域の周囲に配されている周辺領域とを有する。表示領域には画素回路を有し、周辺領域には表示制御回路を有する。画素回路を構成するトランジスタの移動度は、表示制御回路を構成するトランジスタの移動度よりも小さくてよい。
 画素回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きは、表示制御回路を構成するトランジスタの電流電圧特性の傾きよりも小さくてよい。電流電圧特性の傾きは、いわゆるVg-Ig特性により測定できる。画素回路を構成するトランジスタは、有機発光素子に接続されているトランジスタである。
 〈画素〉
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子を複数用い、複数の画素を有する表示装置としても良い。画素は互いに他と異なる色を発光する副画素を有する。副画素は、例えば、それぞれRGBの発光色を有してよい。
 画素は、画素開口とも呼ばれる領域が、発光する。この領域は第一領域と同じである。画素開口は15μm以下であってよく、5μm以上であってよい。より具体的には、11μm、9.5μm、7.4μm、6.4μm等であってよい。副画素間は、10μm以下であってよく、具体的には、8μm、7.4μm、6.4μmであってよい。
 画素は、平面図において、公知の配置形態をとりうる。例えは、ストライプ配置、デルタ配置、ペンタイル配置、ベイヤー配置であってよい。副画素の平面図における形状は、公知のいずれの形状をとってもよい。例えば、長方形、ひし形等の四角形、六角形、等である。もちろん、正確な図形ではなく、長方形に近い形をしていれば、長方形に含まれる。副画素の形状と、画素配列と、を組み合わせて用いることができる。
 〔有機発光素子の用途〕
 本発明の一実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルタを有する発光装置等の用途がある。
 表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
 また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
 次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置について説明する。
 図4Aは、本実施形態に係る表示装置の構成要素である画素の一例である。画素は、副画素40を有している。副画素はその発光により、40R、40G、40Bに分けられている。発光色は、副画素から出射する光がカラーフィルタにより、選択的透過又は色変換されている。それぞれの副画素は、層間絶縁層31の上に第一電極である反射電極32、反射電極32の端を覆う絶縁層33、第一電極と絶縁層とを覆う有機化合物層34、透明電極35、保護層36、カラーフィルタ37を有している。
 層間絶縁層31は、その下層又は内部にトランジスタ、容量素子を配されていてよい。トランジスタと第一電極は不図示のコンタクトホール等を介して電気的に接続されていてよい。
 絶縁層33は、バンク、画素分離膜とも呼ばれる。第一電極の端を覆っており、第一電極を囲って配されている。絶縁層の配されていない部分が、有機化合物層34と接し、発光領域となる。
 保護層36は、有機化合物層に水分が浸透することを低減する。保護層は、一層のように図示されているが、複数層であってよい。層ごとに無機化合物層、有機化合物層があってよい。
 カラーフィルタ37は、その色により37R、37G、37Bに分けられる。カラーフィルタ37は、不図示の平坦化膜上に形成されてよい。また、カラーフィルタ37上に不図示の樹脂保護層を有してよい。また、カラーフィルタ37は、保護層36上に形成されても、ガラス基板等の対向基板上に設けられた後に、貼り合わせられてもよい。
 図4A、図4Bは、本発明の一実施形態に係る有機発光素子と、該有機発光素子に接続されるトランジスタとを有する表示装置の一例の構成を示す断面模式図である。トランジスタは、能動素子の一例である。
 図4Bの表示装置100は、有機発光素子26とトランジスタの一例としてTFT18が記載されている。有機発光素子26は、陽極21と陰極23と、これらの間に配置された有機化合物層22を有する。ガラス、シリコン等の基板11とその上部に絶縁層12が設けられている。絶縁層12の上には、TFT18のゲート電極13、ゲート絶縁膜14、半導体層15が配置されている。TFT18は、他にも半導体層15とドレイン電極16とソース電極17とで構成されている。TFT18の上部には絶縁膜19が設けられている。絶縁膜19に設けられたコンタクトホール20を介して有機発光素子26を構成する陽極21とソース電極17とが接続されている。
 尚、有機発光素子26に含まれる電極(陽極、陰極)とTFTに含まれる電極(ソース電極、ドレイン電極)との電気接続の方式は、図4Bに示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とTFT18のソース電極又はドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。TFTは、薄膜トランジスタを指す。本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるTFTにより発光輝度が制御され、有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
 陰極23の上には有機発光素子の劣化を低減するための第一の保護層24や第二の保護層25が設けられている。
 図4Bの表示装置100ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えて他のスイッチング素子として用いてもよい。
 また図4Bの表示装置100に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタや、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタ低温ポリシリコンで形成されているトランジスタ、Si基板等の基板上に形成されたアクティブマトリクスドライバーであってもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。
 図4Bの表示装置100に含まれるトランジスタは、Si基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Si基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。基板内にトランジスタを設けるか、TFTを用いるかは、表示部の大きさによって選択され、例えば0.5インチ程度の大きさであれば、Si基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
 図5は、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。表示装置1000は、上部カバー1001と下部カバー1009との間に、タッチパネル1003、表示パネル1005、フレーム1006、回路基板1007、バッテリー1008、を有している。タッチパネル1003及び表示パネル1005にはそれぞれ、フレキシブルプリント回路FPC1002、1004が接続されている。回路基板1007には、トランジスタがプリントされている。バッテリー1008は、表示装置が携帯機器でなければ、設けなくてもよいし、携帯機器であっても、別の位置に設けてもよい。
 本実施形態に係る表示装置は、赤色、緑色、青色を有するカラーフィルタを有していてもよく、カラーフィルタは、当該赤色、緑色、青色がデルタ配列で配置されていてもよい。
 本実施形態に係る表示装置は、携帯端末の表示部に用いられてもよい。その際には、表示機能と操作機能との双方を有してもよい。携帯端末としては、スマートフォン等の携帯電話、タブレット、ヘッドマウントディスプレイ等が挙げられる。
 本実施形態に係る表示装置は、複数のレンズを有する光学部と、当該光学部を通過した光を受光する撮像素子とを有する撮像装置の表示部に用いられる。撮像装置は、撮像素子が取得した情報を表示する表示部を有していてもよく、表示部は、撮像装置の外部に露出した表示部であっても、ファインダ内に配置された表示部であってもよい。撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラでもよい。
 図6Aは、本実施形態に係る撮像装置の一例を表す模式図である。撮像装置1100は、ビューファインダ1101、背面ディスプレイ1102、操作部1103、筐体1104を有している。ビューファインダ1101は、本実施形態に係る表示装置を有しており、該表示装置は、撮像する画像のみならず、環境情報、撮像指示等を表示してもよい。環境情報には、外光の強度、外光の向き、被写体の動く速度、被写体が遮蔽物に遮蔽される可能性等が含まれる。
 撮像に好適なタイミングはわずかな時間なので、少しでも早く情報を表示した方がよい。従って、応答速度が速い有機発光素子を用いた表示装置は、表示速度が求められる撮像装置などに好適に用いることができる。
 撮像装置1100は、不図示の光学部を有する。光学部は複数のレンズを有し、筐体1104内に収容されている撮像素子に結像する。複数のレンズは、その相対位置を調整することで、焦点を調整することができる。この操作を自動で行うこともできる。撮像装置は光電変換装置とも呼ばれる。光電変換装置は逐次撮像するのではなく、前画像からの差分を検出する方法、常に記録されている画像から切り出す方法等を撮像の方法として含むことができる。
 図6Bは、本実施形態に係る電子機器の一例を表す模式図である。電子機器1200は、表示部1201と、操作部1202と、筐体1203を有する。表示部1201は、本実施形態に係る有機発光素子を有している。筐体1203は、回路、当該回路を有するプリント基板、バッテリー、通信部、を有していてもよい。操作部1202は、ボタンであってもよいし、タッチパネル方式の反応部であってもよい。操作部は、指紋を認識してロックの解除等を行う、生体認識部であってもよい。通信部を有する電子機器は通信機器ということもできる。電子機器は、レンズと、撮像素子とを備えることでカメラ機能をさらに有していてもよい。カメラ機能により撮像された画像が表示部に映される。電子機器としては、スマートフォン、ノートパソコン等が挙げられる。
 図7A、図7Bは、本実施形態に係る表示装置の一例を表す模式図である。図7Aは、テレビモニタやPCモニタ等の表示装置である。表示装置1300は、額縁1301と表示部1302とを有する。表示部1302は、本実施形態に係る有機発光素子を有している。
 額縁1301と、表示部1302を支える土台1303を有している。土台1303は、図7Aの形態に限られない。額縁1301の下辺が土台を兼ねてもよい。
 また、額縁1301及び表示部1302は、曲がっていてもよい。その曲率半径は、5000mm以上6000mm以下であってよい。
 図7Bは本実施形態に係る表示装置の他の例を表す模式図である。図7Bの表示装置1310は、折り曲げ可能に構成されており、いわゆるフォルダブルな表示装置である。表示装置1310は、第一表示部1311、第二表示部1312、筐体1313、屈曲点1314を有する。第一表示部1311と第二表示部1312とは、本実施形態に係る有機発光素子を有している。第一表示部1311と第二表示部1312とは、つなぎ目のない1枚の表示装置であってもよく、屈曲点で分けることもできる。第一表示部1311、第二表示部1312は、それぞれ異なる画像を表示してもよいし、第一及び第二表示部とで一つの画像を表示してもよい。
 図8Aは、本実施形態に係る照明装置の一例を表す模式図である。照明装置1400は、筐体1401と、光源1402と、回路基板1403と、光学フィルタ1404と、光拡散部1405と、を有している。光源は、本実施形態に係る有機発光素子を有している。光学フィルタは光源の演色性を向上させるフィルタであり、光拡散部は、ライトアップ等、光源の光を効果的に拡散し、広い範囲に光を届けることができる。光学フィルタ、光拡散部は、照明の光出射側に設けられ、必要に応じて、最外部にカバーを設けてもよい。
 照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色、昼白色、その他青から赤のいずれの色を発光するものでもよく、それらを調光する調光回路を有していてもよい。照明装置は本発明の有機発光素子とそれに接続される電源回路を有している。電源回路は、交流電圧を直流電圧に変換する回路である。また、白とは色温度が4200Kで昼白色とは色温度が5000Kである。照明装置はカラーフィルタを有してもよい。
 また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよく、係る放熱部は装置内の熱を装置外へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
 図8Bは、本実施形態に係る移動体の一例である自動車の模式図である。当該自動車は灯具の一例であるテールランプを有する。自動車1500は、テールランプ1501を有し、ブレーキ操作等を行った際に、テールランプを点灯する形態であってよい。
 テールランプ1501は、本実施形態に係る有機発光素子を有しており、該有機発光素子を保護する保護部材を有していてもよい。保護部材はある程度高い強度を有し、透明であれば材料は問わないが、ポリカーボネート等で構成されることが好ましく、ポリカーボネートにフランジカルボン酸誘導体、アクリロニトリル誘導体等を混ぜてよい。
 自動車1500は、車体1503、それに取り付けられている窓1502を有している。窓は、自動車の前後を確認するための窓でなければ、透明なディスプレイであってもよい。当該透明なディスプレイは、本実施形態に係る有機発光素子を有している。この場合、有機発光素子が有する電極等の構成材料は透明な部材で構成される。
 本実施形態に係る移動体は、船舶、航空機、ドローン等であってよい。移動体は、機体と当該機体に設けられた灯具を有してよい。灯具は、機体の位置を知らせるための発光をしてよい。灯具は本実施形態に係る有機発光素子を有する。
 図9A、図9Bを参照して、上述の各実施形態の表示装置の適用例について説明する。本実施形態に係る表示装置は、例えばスマートグラス、HMD、スマートコンタクトのようなウェアラブルデバイスとして装着可能なシステムに適用できる。このような適用例に使用される表示装置は、可視光を光電変換可能な撮像装置と、可視光を発光可能な表示装置とを有する撮像表示装置である。
 図9Aは、1つの適用例に係る眼鏡1600(スマートグラス)を説明する。眼鏡1600のレンズ1601の表面側に、CMOSセンサやSPADのような撮像装置1602が設けられている。また、レンズ1601の裏面側には、上述した各実施形態の表示装置が設けられている。
 眼鏡1600は、制御装置1603をさらに備える。制御装置1603は、撮像装置1602と表示装置に電力を供給する電源として機能する。また、制御装置1603は、撮像装置1602と表示装置の動作を制御する。レンズ1601には、撮像装置1602に光を集光するための光学系が形成されている。
 図6Bは、1つの適用例に係る眼鏡1610(スマートグラス)を説明する。眼鏡1610は、制御装置1612を有しており、制御装置1612に、図6Aの撮像装置1602に相当する撮像装置と、表示装置が搭載される。レンズ1611には、制御装置1612内の撮像装置と、表示装置からの発光を投影するための光学系が形成されており、レンズ1611には画像が投影される。制御装置1612は、撮像装置及び表示装置に電力を供給する電源として機能すると共に、撮像装置及び表示装置の動作を制御する。
 制御装置1612は、装着者の視線を検知する視線検知部を有していてもよく、視線の検知は赤外線を用いてもよい。赤外線を用いた視線検知部は、赤外発光部を備え、該赤外発光部が、表示画像を注視しているユーザーの眼球に対して、赤外光を発する。発せられた赤外光の眼球からの反射光を、受光素子を有する撮像部が検出することで眼球の撮像画像が得られる。平面視における赤外発光部から表示部への光を低減する低減手段を有することで、画像品位の低下を低減する。赤外光の撮像により得られた眼球の撮像画像から表示画像に対するユーザーの視線を検出する。
 眼球の撮像画像を用いた視線検出には任意の公知の手法が適用できる。一例として、角膜での照射光の反射によるプルキニエ像に基づく視線検出方法を用いることができる。より具体的には、瞳孔角膜反射法に基づく視線検出処理が行われる。瞳孔角膜反射法を用いて、眼球の撮像画像に含まれる瞳孔の像とプルキニエ像とに基づいて、眼球の向き(回転角度)を表す視線ベクトルが算出されることにより、ユーザーの視線が検出される。
 本発明の一実施形態に係る表示装置は、受光素子を有する撮像装置を有し、撮像装置からのユーザーの視線情報に基づいて表示装置の表示画像を制御してよい。
 具体的には、表示装置は、視線情報に基づいて、ユーザーが注視する第一の視界領域と、第一の視界領域以外の第二の視界領域とを決定される。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。表示装置の表示領域において、第一の視界領域の表示解像度を第二の視界領域の表示解像度よりも高く制御してよい。つまり、第二の視界領域の解像度を第一の視界領域よりも低くしてよい。
 また、表示領域は、第一の表示領域、第一の表示領域とは異なる第二の表示領域とを有し、視線情報に基づいて、第一の表示領域及び第二の表示領域から優先度が高い領域を決定される。第一の視界領域、第二の視界領域は、表示装置の制御装置が決定してもよいし、外部の制御装置が決定したものを受信してもよい。優先度の高い領域の解像度を、優先度が高い領域以外の領域の解像度よりも高く制御してよい。つまり優先度が相対的に低い領域の解像度を低くしてもよい。
 尚、第一の視界領域や優先度が高い領域の決定には、AIを用いてもよい。AIは、眼球の画像と当該画像の眼球が実際に視ていた方向とを教師データとして、眼球の画像から視線の角度、視線の先の目的物までの距離を推定するよう構成されたモデルでもよい。AIプログラムは、表示装置が有しても、撮像装置が有しても、外部装置が有してもよい。外部装置が有する場合は、通信を介して、表示装置に伝えられる。
 視認検知に基づいて表示制御する場合、外部を撮像する撮像装置を更に有するスマートグラスに好ましく適用できる。スマートグラスは、撮像した外部情報をリアルタイムで表示することができる。
 図10Aは、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す模式図である。画像形成装置は電子写真方式の画像形成装置であり、感光体1707、露光光源1708、帯電部1706、現像部1701、転写器1702、搬送ローラー1703、定着器1705を有する。露光光源1708から光1709が照射され、感光体1707の表面に静電潜像が形成される。この露光光源1708が本実施形態に係る有機発光素子を有する。現像部1701はトナー等を有する。帯電部1706は感光体1707を帯電させる。転写器1702は現像された画像を記録媒体1704に転写する。搬送ローラー1703は記録媒体1704を搬送する。記録媒体1704は例えば紙である。定着器1705は記録媒体1704に形成された画像を定着させる。
 図10B及び図10Cは、露光光源1708を示す図であり、本実施形態に係る有機発光素子を有する発光部1710が長尺状の基板に複数配置されている様子を示す模式図である。矢印1711は有機発光素子が配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体1707が回転する軸の方向と同じである。この方向は感光体1707の長軸方向と呼ぶこともできる。図10Bは発光部1710を感光体1707の長軸方向に沿って配置した形態である。図10Cは、図10Bとは異なる形態であり、第一の列と第二の列のそれぞれにおいて発光部1710が列方向に交互に配置されている形態である。第一の列と第二の列は行方向に異なる位置に配置されている。第一の列は、複数の発光部1710が間隔をあけて配置されている。第二の列は、第一の列の発光部1710同士の間隔に対応する位置に発光部1710を有する。即ち、行方向にも、複数の発光部1710が間隔をあけて配置されている。図10Cの配置は、例えば格子状に配置されている状態、千鳥格子に配置されている状態、或いは市松模様と言い換えることもできる。
 以上説明した通り、本実施形態に係る有機発光素子を用いた装置を用いることにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
 〔含まれる構成〕
 本実施形態の開示は、以下の構成を含む。
 (構成1)
 第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる積層発光層と、第二電極と、を備えた有機発光素子であって、
 前記第一発光層と前記第二発光層は接しており、
 前記第一発光層は、第一有機化合物と第一金属錯体と第二金属錯体とを含み、
 前記第二発光層は、第二有機化合物と、第三金属錯体とを含み、且つ、第一金属錯体を含まず、
 前記第一金属錯体、前記第二金属錯体、前記第三金属錯体の三重項エネルギーをそれぞれ、T1D1、T1D2、T1D3とした時、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つことを特徴とする有機発光素子。
 T1D2>T1D1  [a]
 T1D3≧T1D2  [b]
 T1D2-T1D1>T1D3-T1D2  [c]
 (構成2)
 前記第二金属錯体及び前記第三金属錯体の発光層中における濃度をそれぞれ、C1D2、C1D3とした時、下記式[d]の関係が成り立つことを特徴とする構成1に記載の有機発光素子。
 C1D2≧C1D3  [d]
 (構成3)
 前記第一金属錯体及び前記第二金属錯体の発光層中における濃度をそれぞれ、C1D1、C1D2とした時、下記式[e]の関係が成り立つことを特徴とする構成1又は2に記載の有機発光素子。
 C1D2≧C1D1  [e]
 (構成4)
 前記第二金属錯体と前記第三金属錯体は、少なくとも1つ同じ配位子を有することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成5)
 前記第二金属錯体のHOMOのエネルギー準位、LUMOのエネルギー準位、前記第三金属錯体のHOMOのエネルギー準位、LUMOのエネルギー準位をそれぞれ、HOMOD2、LUMOD2、HOMOD3、LUMOD3とした時、下記式[f]及び[g]の関係が成り立つことを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載の有機発光素子。
 |LUMOD3-LUMOD2|≦0.2eV  [f]
 |HOMOD3-HOMOD2|≦0.2eV  [g]
 (構成6)
 前記第一金属錯体が赤燐光発光材料であり、前記第三金属錯体が緑燐光発光材料であることを特徴とする構成1乃至5のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成7)
 前記第二発光層が、金属錯体ではない第三有機化合物を有することを特徴とする構成1乃至6のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成8)
 前記第一電極が陽極であり、前記第二電極が陰極であり、前記第一発光層が前記陽極側、前記第二発光層が前記陰極側であることを特徴とする構成1乃至7のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成9)
 前記第一金属錯体及び前記第三金属錯体の発光層中における濃度をそれぞれ、C1D1、C1D3とした時、下記式[h]の関係が成り立つことを特徴とする構成1乃至8のいずれかに記載の有機発光素子。
 C1D3>C1D1  [h]
 (構成10)
 前記第二金属錯体及び前記第三金属錯体は、同一の化合物であることを特徴とする構成1乃至9のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成11)
 前記第一有機化合物及び前記第二有機化合物は、同一の化合物であることを特徴とする構成1乃至10のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成12)
 前記積層発光層から得られる発光色は、黄色発光であることを特徴とする構成1乃至11のいずれかに記載の有機発光素子。
 (構成13)
 複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
 (構成14)
 複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
 前記表示部は構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子を有することを特徴とする撮像装置。
 (構成15)
 構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
 (構成16)
 構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルタと、を有することを特徴とする照明装置。
 (構成17)
 構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
 (構成18)
 構成1乃至12のいずれかに記載の有機発光素子を有することを特徴とする電子写真方式の画像形成装置の露光光源。
 (実施例1)
 <三重項エネルギーの評価>
 下記に示す方法で、ドーパントのT1エネルギーの評価を行った。結果を表1に示す。日立製F-4500を用い、内蔵された燐光モード測定にて、77K下、励起波長300nmにおける希釈トルエン溶液のフォトルミネッセンス(PL)測定により行った。得られた発光スペクトルの極大発光波長から算出した。
 <HOMO・LUMOの評価>
 下記に示す方法で、ホスト及びドーパント、のHOMO準位、LUMO準位の評価を行った。結果を表1に示す。
 A)HOMO準位の評価方法
 5×10-4Pa以下の真空下で、アルミ基板上に膜厚30nmの蒸着膜を形成し、この薄膜について、AC-3(理研計器社製)を用いて測定した。
 B)LUMO準位の評価方法
 5×10-4Pa以下の真空下で、石英基板上に膜厚30nmの蒸着膜を形成し、この薄膜について、分光光度計(V-560 日本分光社製)を用い、被測定材料の光学バンドギャップ(吸収端)を求めた。その光学バンドギャップ値に前述のHOMO準位の値を加えた値をLUMO準位とした。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 (実施例2)
 基板上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、陰極が順次形成されたボトムエミッション型構造の有機発光素子を作製した。
 先ずガラス基板上にITOを成膜し、所望のパターニング加工を施すことによりITO電極(陽極)を形成した。この時、ITO電極の膜厚を100nmとした。このようにITO電極が形成された基板をITO基板として、以下の工程で使用した。次に、1.33×10-4Paの真空チャンバー内における抵抗加熱による真空蒸着を行って、上記ITO基板上に、表2に示す有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、この時、対向する電極(金属電極層、陰極)の電極面積が3mmとなるようにした。その後、基板をグローブボックスに移し、窒素雰囲気中で乾燥剤を入れたガラスキャップにより封止し、有機発光素子を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
 得られた有機発光素子について、有機発光素子の特性を測定・評価した。有機発光素子の発光色は黄色発光であり、最大外部量子効率(E.Q.E.)は18%であった。
 さらに、電流密度100mA/cmでの連続駆動試験を行い、輝度劣化率が5%に達した時の時間を測定した。比較例1の輝度劣化率が5%に達した時の時間を1.0とした時に、本実施例の輝度劣化比は2.3であった。
 本実施例において、測定装置は、具体的には電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計4140Bで測定し、発光輝度は、トプコン社製BM7で測定した。
 (実施例3乃至20、比較例1乃至5)
 有機化合物層を構成する化合物を表3に示される化合物に適宜変更する以外は、実施例2と同様の方法により実施例3乃至20、比較例1乃至5の有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について実施例2と同様に特性を測定・評価した。測定の結果を表3に示す。
 尚、第二発光層にアシスト材料が含まれる場合、質量比は第二ホスト:アシスト材料:第三金属錯体=55:30:15になるように調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
 表3より、比較例1乃至5のE.Q.E.は、それぞれ18%、7%、12%、16%、15%、8%であった。また、比較例1乃至7の輝度劣化比は、それぞれ1.0、0.3、0.4、1.3、1.1、1.4、1.3であった。これらは、積層された発光層間のキャリア移動及び三重項エネルギーのエネルギー移動が起こりにくいため、発光特性、及び耐久特性に優れないと考えられる。
 一方、本発明に係る有機発光素子は、優れた発光効率と、優れた素子寿命を示した。これは、本発明に係る積層発光層が、キヤリアとエネルギー移動し易い関係性にあるためである。
 さらに、本発明の積層発光層との組み合わせに適したホスト材料や発光材料を選択することで、特に素子寿命に優れた有機発光素子を得ることができた。
 以上より、本発明に係る有機化合物を用いることにより、発光効率と素子寿命に優れた有機発光素子を提供することができる。
 (実施例21)
 実施例2において、第一発光層の膜厚を10nmに変更した以外は、実施例2と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について実施例2と同様に特性を測定・評価した。最大外部量子効率(E.Q.E.)は16%であり、輝度劣化比は2.0であった。
 (実施例22)
 実施例2において、第一発光層の膜厚を10nmに変更し、第二発光層の膜厚を10nmに変更した以外は、実施例2と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について実施例2と同様に特性を測定・評価した。最大外部量子効率(E.Q.E.)は18%であり、輝度劣化比は1.8であった。
 (実施例23)
 実施例2において、第一発光層の質量比をEM13:AA1:HH1=81:15:4に変更し、第二発光層の質量比をEM14:AA2=85:15に変更した以外は、実施例2と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について実施例2と同様に特性を測定・評価した。最大外部量子効率(E.Q.E.)は16%であり、輝度劣化比は2.0であった。
 (実施例24)
 実施例2において、第一発光層の質量比をEM13:AA1:HH1=75:20:5に変更し、第二発光層の質量比をEM14:AA2=95:5に変更した以外は、実施例2と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた有機発光素子について実施例2と同様に特性を測定・評価した。最大外部量子効率(E.Q.E.)は14%であり、輝度劣化比は2.2であった。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2022年8月10日提出の日本国特許出願特願2022-128081を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
 2 陽極
 4a 第一発光層
 4b 第二発光層
 6 陰極
 10 表示装置
 18 トランジスタ
 1000 表示装置
 1100 撮像装置
 1200 電子機器
 1201 表示部
 1203 筐体
 1300 表示装置
 1310 表示装置
 1313 筐体
 1400 照明装置
 1401 筐体
 1402 光源
 1404 光学フィルタ
 1405 光拡散部
 1708 露光光源

Claims (18)

  1.  第一電極と、第一発光層と第二発光層とからなる発光層と、第二電極と、を備えた有機発光素子であって、
     前記第一発光層と前記第二発光層は接しており、
     前記第一発光層は、第一有機化合物と第一金属錯体と第二金属錯体とを含み、
     前記第二発光層は、第二有機化合物と、第三金属錯体とを含み、且つ、第一金属錯体を含まず、
     前記第一金属錯体、前記第二金属錯体、前記第三金属錯体の三重項エネルギーをそれぞれ、T1D1、T1D2、T1D3とした時、下記式[a]乃至[c]の関係が成り立つことを特徴とする有機発光素子。
     T1D2>T1D1  [a]
     T1D3≧T1D2  [b]
     T1D2-T1D1>T1D3-T1D2  [c]
  2.  前記第二金属錯体及び前記第三金属錯体の前記第二発光層中における濃度をそれぞれ、C1D2、C1D3とした時、下記式[d]の関係が成り立つことを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子。
     C1D2≧C1D3  [d]
  3.  前記第一金属錯体及び前記第二金属錯体の前記第三発光層中における濃度をそれぞれ、C1D1、C1D2とした時、下記式[e]の関係が成り立つことを特徴とする請求項1または2に記載の有機発光素子。
     C1D2≧C1D1  [e]
  4.  前記第二金属錯体と前記第三金属錯体は、少なくとも1つ同じ配位子を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  5.  前記第二金属錯体のHOMOのエネルギー準位、LUMOのエネルギー準位、前記第三金属錯体のHOMOのエネルギー準位、LUMOのエネルギー準位をそれぞれ、HOMOD2、LUMOD2、HOMOD3、LUMOD3とした時、下記式[f]及び[g]の関係が成り立つことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機発光素子。
     |LUMOD3-LUMOD2|≦0.2eV  [f]
     |HOMOD3-HOMOD2|≦0.2eV  [g]
  6.  前記第一金属錯体が赤燐光発光材料であり、前記第三金属錯体が緑燐光発光材料であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  7.  前記第二発光層が、金属錯体ではない第三有機化合物を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  8.  前記第一電極が陽極であり、前記第二電極が陰極であり、前記第一発光層が前記陽極側、前記第二発光層が前記陰極側であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  9.  前記第一金属錯体及び前記第三金属錯体の発光層中における濃度をそれぞれ、C1D1、C1D3とした時、下記式[h]の関係が成り立つことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の有機発光素子。
     C1D3>C1D1  [h]
  10.  前記第二金属錯体及び前記第三金属錯体は、同一の化合物であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  11.  前記第一有機化合物及び前記第二有機化合物は、同一の化合物であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  12.  前記積層発光層から得られる発光色は、黄色発光であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  13.  複数の画素を有し、前記複数の画素の少なくとも一つが、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されたトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置。
  14.  複数のレンズを有する光学部と、前記光学部を通過した光を受光する撮像素子と、前記撮像素子が撮像した画像を表示する表示部と、を有し、
     前記表示部は請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする撮像装置。
  15.  請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する表示部と、前記表示部が設けられた筐体と、前記筐体に設けられ、外部と通信する通信部と、を有することを特徴とする電子機器。
  16.  請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する光源と、前記光源が発する光を透過する光拡散部または光学フィルタと、を有することを特徴とする照明装置。
  17.  請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する灯具と、前記灯具が設けられた機体と、を有することを特徴とする移動体。
  18.  請求項1乃至12のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする電子写真方式の画像形成装置の露光光源。
PCT/JP2023/026493 2022-08-10 2023-07-20 有機発光素子 WO2024034343A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022128081A JP2024025009A (ja) 2022-08-10 2022-08-10 有機発光素子
JP2022-128081 2022-08-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024034343A1 true WO2024034343A1 (ja) 2024-02-15

Family

ID=89851510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/026493 WO2024034343A1 (ja) 2022-08-10 2023-07-20 有機発光素子

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024025009A (ja)
WO (1) WO2024034343A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108572A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Sanyo Electric Co Ltd 有機電界発光素子
CN101022157A (zh) * 2007-03-21 2007-08-22 吉林大学 一种具有多发光层的有机电致白光器件
JP2009094076A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Samsung Electronics Co Ltd 白色有機発光素子
WO2012141107A1 (ja) * 2011-04-14 2012-10-18 株式会社日立製作所 有機発光装置及びこれを用いた光源装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108572A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Sanyo Electric Co Ltd 有機電界発光素子
CN101022157A (zh) * 2007-03-21 2007-08-22 吉林大学 一种具有多发光层的有机电致白光器件
JP2009094076A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Samsung Electronics Co Ltd 白色有機発光素子
WO2012141107A1 (ja) * 2011-04-14 2012-10-18 株式会社日立製作所 有機発光装置及びこれを用いた光源装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024025009A (ja) 2024-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2021002655A (ja) 有機発光素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
JP2022145607A (ja) 有機金属錯体、それを含む有機発光素子、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置及び移動体
JP7401212B2 (ja) 白色有機el素子
WO2022065178A1 (ja) 有機化合物及び有機発光素子
WO2024034343A1 (ja) 有機発光素子
WO2024043210A1 (ja) 有機発光素子およびそれを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
US20240138175A1 (en) Organic light-emitting device
WO2023120218A1 (ja) 有機発光素子
EP4375272A1 (en) Oled comprising a combination of two host compounds in the light emitting layer
CN114671888B (zh) 有机化合物、有机发光元件、显示设备、光电转换设备、电子设备、照明设备和曝光光源
WO2024106218A1 (ja) 有機金属錯体、及び有機発光素子
WO2024063116A1 (ja) 有機発光素子
WO2022259859A1 (ja) フェノキサジン類、それを有する有機発光素子、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置、移動体
WO2024004517A1 (ja) 有機発光素子およびそれを用いた表示装置
WO2023127495A1 (ja) 有機化合物及び有機発光素子
WO2023171231A1 (ja) 有機化合物および有機発光素子
US20240244859A1 (en) Organic compound and organic light-emitting device
JP2024031850A (ja) 有機発光素子およびそれを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
WO2023190219A1 (ja) 有機金属錯体、それを有する有機発光素子、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置、移動体
US20240023427A1 (en) Organic compound and organic light-emitting device
WO2023085047A1 (ja) 有機発光素子
JP2023128838A (ja) 有機発光素子
JP2024046619A (ja) 有機発光素子
JP2024058571A (ja) 有機発光装置、それを有する表示装置、照明装置、電子機器、移動体、画像形成装置
JP2024046920A (ja) 有機発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23852322

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1