JP2007294402A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 金属錯体のみからなる発光層を用いた状態で長寿命、高効率の有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】 第１の金属錯体のみからなる発光層と第２の金属錯体のみからなる発光層とを有する有機ＥＬ素子を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 第１の金属錯体のみからなる発光層と第２の金属錯体のみからなる発光層とを有する有機ＥＬ素子を提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、陽極と陰極と、そしてその間に配置される有機化合物からなる発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子（以下有機ＥＬ素子と記す）に関する。
有機ＥＬ素子の研究が盛んである。
発光層を構成する有機化合物としてＩｒ（ｐｐｙ）３等の金属錯体が知られている（特許文献１）。そしてこの有機化合物は燐光発光する化合物であり、燐光発光する有機ＥＬ素子の開発が行われている。
特開２００４−０３１２１１号公報
特許文献１に記載の金属錯体を用いても低電圧化と長寿命化の実現には改善の余地がある。本発明は金属錯体を用いて低電圧化と長寿命化が実現される新規な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。
本発明により、
陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置される発光層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記陰極との間には更に正孔輸送層を有し、
前記発光層は、
第１の金属錯体のみからなる層と、
前記第１の金属錯体のみからなる層よりも前記正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層と、
から構成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置される発光層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記陰極との間には更に正孔輸送層を有し、
前記発光層は、
第１の金属錯体のみからなる層と、
前記第１の金属錯体のみからなる層よりも前記正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層と、
から構成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
本発明の有機ＥＬ素子は、発光層が複数層から構成され、それぞれの発光層が互いに異なる金属錯体のみから構成されている。その結果、発光層が１つのみの層であって、金属錯体のみからなる層である場合の有機ＥＬ素子と比べて低電圧化と長寿命化が実現される。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、
陽極と陰極と、その陽極と陰極との間に配置される発光層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子である。
陽極と陰極と、その陽極と陰極との間に配置される発光層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子である。
そして陽極と陰極との間には発光層の他にも更に正孔輸送層を有し、発光層は、第１の金属錯体のみからなる層と、前記第１の金属錯体のみからなる層よりも前記正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層と、から構成される。
その結果、発光層が１つのみの層であって金属錯体のみからなる層である場合の有機ＥＬ素子と比べて低電圧化と長寿命化が実現される。
この構成によれば、電子とホールの再結合を発光層と正孔輸送層との界面に集中させず、発光層内に生じる界面に集中させ、その結果消光を防ぐことができるためであると考える。
特に、以下の式が成り立つことが好ましい。ここでＩｐ（ＥＭＬ１）は第１の金属錯体のイオン化ポテンシャルである。Ｅａ（ＥＭＬ１）は第１の金属錯体の電子親和力である。Ｉｐ（ＥＭＬ２）は第２の金属錯体のイオン化ポテンシャルである。Ｅａ（ＥＭＬ２）は第２の金属錯体の電子親和力である。
Ｉｐ（ＥＭＬ１）＜Ｉｐ（ＥＭＬ２） （１）
Ｅａ（ＥＭＬ１）＜Ｅａ（ＥＭＬ２） （２）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第１の金属錯体のみからなる層も、第２の金属錯体のみからなる層もいずれも発光する。それぞれの層が発する光の色は異なる色でもよいし、同系色でもよい。色ずれを小さくするためには、最大発光波長差が３０ｎｍ以内である金属錯体同士をそれぞれの層に用いればよい。
Ｉｐ（ＥＭＬ１）＜Ｉｐ（ＥＭＬ２） （１）
Ｅａ（ＥＭＬ１）＜Ｅａ（ＥＭＬ２） （２）
本実施形態に係る有機ＥＬ素子は、第１の金属錯体のみからなる層も、第２の金属錯体のみからなる層もいずれも発光する。それぞれの層が発する光の色は異なる色でもよいし、同系色でもよい。色ずれを小さくするためには、最大発光波長差が３０ｎｍ以内である金属錯体同士をそれぞれの層に用いればよい。
また本発明は、本実施形態に係る有機ＥＬ素子を表示部の表示素子として表示部に設け、表示部の表示を制御する制御回路を設けた表示装置を提供することができる。この場合有機ＥＬ素子は表示部の画素として利用することができる。制御回路とは、例えば有機ＥＬ素子の発光非発光を制御する回路である。より具体的にはＴＦＴ等のスイッチング素子である。あるいは制御回路とはスイッチング回路の制御をする手段であり、より具体的にはシフトレジスタである。
他にも本発明の有機ＥＬ素子を電子写真方式の画層形成装置の露光光源としても利用することができる。
本発明に係る有機ＥＬ素子において金属錯体とは燐光を発する金属錯体である。具体的には中心金属がＩｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｐｄ、あるいはＲｈである金属錯体を挙げることができる。
金属錯体を構成する配位子は同種でも異種でもよい。そのうち少なくとも１つの配位子にはＦ等のハロゲン基が導入されていることが好ましい。というのもハロゲン基が配位子に導入されることで金属錯体のイオン化ポテンシャルのみならず電子親和力が増加するためである。第１の金属錯体と第２の金属錯体のうち少なくともいずれかがハロゲン基を有する配位子を有していてもよい。電子輸送層側に近い発光層、即ち第２の金属錯体のみからなる発光層の金属錯体は少なくともハロゲン基を有する配位子を有していることが好ましい。
本実施形態に係る有機ＥＬ素子において、金属錯体の構造式を以下に例示する。
本発明に係る有機ＥＬ素子は２つの発光層と正孔輸送層から構成される以外に種々の層を陽極と陰極との間に配置してもよい。種々の層とは例えば正孔注入層や電子ブロッキング層やホールブロッキング層や電子輸送層や電子注入層等である。これらは陽極と陰極との間に適宜配置してよい。
また発光層は必ずしも２層のみである必要はない。別の発光層を１層以上有してもよい。別の発光層とは必ずしも金属錯体のみからなる層でなくてもよい。
（実施例１）
図１に示す有機ＥＬ素子を作成した。図中符号１は陰極である金属電極、２は電子注入層、３は電子輸送層である。４１は第１の金属錯体のみからなる層よりも正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層である第２発光層、４２は第１の金属錯体のみからなる層である第１発光層である。５は正孔輸送層、６は陽極である透明電極、７は有機ＥＬ素子が配置される基板である透明基板である。
図１に示す有機ＥＬ素子を作成した。図中符号１は陰極である金属電極、２は電子注入層、３は電子輸送層である。４１は第１の金属錯体のみからなる層よりも正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層である第２発光層、４２は第１の金属錯体のみからなる層である第１発光層である。５は正孔輸送層、６は陽極である透明電極、７は有機ＥＬ素子が配置される基板である透明基板である。
ガラス基板（透明基板７）上に１１Ω／□、１２０ｎｍのＩＴＯ（透明電極６）をパターニングして、対抗する電極面積が３ｍｍ２になるようにした。そのＩＴＯ基板をアセトン・ＩＰＡ・純水中で各々１０分間超音波洗浄し、１２０℃中１時間乾燥を行った。蒸着前にはＩＴＯ基板上にオゾンＵＶを１０分間照射した後、以下の各有機層と電極層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着し、連続成膜した。
正孔輸送層５ 下記化合物１ 膜厚２０ｎｍ
発光層４１ 第１の金属錯体（下記化合物Ｂ） 膜厚５ｎｍ
発光層４２ 第２の金属錯体（下記化合物Ａ） 膜厚５ｎｍ
電子輸送層３ 下記化合物２ 膜厚４０ｎｍ
電子注入層２ ＬｉＦ 膜厚０．５ｎｍ
金属電極１ Ａｌ 膜厚１２０ｎｍ
即ち実施例１では、正孔輸送層界面に隣接する発光層４１として正孔キャリアが電子のそれより増加すると期待される化合物Ｂを用いた。同様に、発光層４２には電子キャリアが正孔のそれより増加すると期待される化合物Ａを用いることで、燐光発光性金属錯体１００％の発光層内ヘテロ構造を形成した。
正孔輸送層５ 下記化合物１ 膜厚２０ｎｍ
発光層４１ 第１の金属錯体（下記化合物Ｂ） 膜厚５ｎｍ
発光層４２ 第２の金属錯体（下記化合物Ａ） 膜厚５ｎｍ
電子輸送層３ 下記化合物２ 膜厚４０ｎｍ
電子注入層２ ＬｉＦ 膜厚０．５ｎｍ
金属電極１ Ａｌ 膜厚１２０ｎｍ
即ち実施例１では、正孔輸送層界面に隣接する発光層４１として正孔キャリアが電子のそれより増加すると期待される化合物Ｂを用いた。同様に、発光層４２には電子キャリアが正孔のそれより増加すると期待される化合物Ａを用いることで、燐光発光性金属錯体１００％の発光層内ヘテロ構造を形成した。
（比較例１乃至２）
発光層４を１０ｎｍの単層とした。
発光層４を１０ｎｍの単層とした。
比較例１では発光層４を化合物Ｂのみからなる層とした。他は実施例１と同様である。
比較例２では発光層４を化合物Ａのみからなる層とした。他は実施例１と同様である。
これらの素子での素子特性を表１に示す。
電流密度は、８Ｖで駆動した際の電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）である。
電流効率及び電力効率は輝度が３００ｃｄ／ｍ２に達している際の効率である。
電圧は輝度が３００ｃｄ／ｍ２に達している際の電圧である。
そしてＣＩＥ色度は輝度が３００ｃｄ／ｍ２に達している際の色度である。
輝度半減時間は、電流密度が３３ｍＡ／ｃｍ２である条件下で輝度が半減するまでの時間である。
ヘテロ構造を形成した実施例１の有機ＥＬ素子は、比較例１、２よりも、８Ｖ駆動時の電流密度が高い。このことから低電圧化が達成されたということができる。
電流効率も電力効率も比較例１、２に対し優れている。
輝度半減時間に関しても比較例１、２に対し長寿命化を示した。
また、本実施例１、比較例１、２における素子の発光スペクトルを図２に示す。
図中比較例１−１は比較例１、比較例１−２は比較例２のことである。
実施例１、比較例１、２のそれぞれに用いた化合物Ａ，Ｂの、イオン化ポテンシャルをＵＰＳ法（紫外線電子分光法）により測定した。一方電子親和力は、上記イオン化ポテンシャル値と光吸収によるバンドギャップ測定値から換算した。結果を表２に示す。
最大発光波長の値は、トルエンを溶媒とした約１０−５Ｍの希薄溶液に対し、ＰＬ（フォトルミネッセンス）測定を行った値である。結果を表２に示す。
なお本実施例１は、発光層内燐光発光金属錯体間のイオン化ポテンシャル及び電子親和力が、各々前述一般式（１）、（２）を満足している。
（実施例２）
発光層４１を構成する第１の金属錯体を下記化合物Ｃとし、発光層４２を構成する第２の金属錯体を下記化合物Ｄに換えた。他は実施例１と同様である。
発光層４１を構成する第１の金属錯体を下記化合物Ｃとし、発光層４２を構成する第２の金属錯体を下記化合物Ｄに換えた。他は実施例１と同様である。
（比較例３乃至４）
発光層４を１０ｎｍの単層とした。
発光層４を１０ｎｍの単層とした。
比較例３では発光層４を化合物Ｄのみからなる層とした。他は実施例２と同様である。
比較例４では発光層４を化合物Ｃのみからなる層とした。他は実施例２と同様である。
これらの素子での素子特性を表３に示す。素子特性の測定条件は実施例１と同様である。
ヘテロ構造を形成した実施例２の青色有機ＥＬ素子は、比較例３、４よりも、８Ｖ駆動時の電流密度が高い。このことから低電圧化が達成されたということができる。
電流効率も電力効率も比較例３、４に対し優れている。
輝度半減時間に関しても比較例３、４に対し長寿命化を示した。
また、本実施例２、比較例３、４における素子の発光スペクトルを図３に示す。
図中比較例２−１は比較例３、比較例２−２は比較例４のことである。
実施例２、比較例３、４のそれぞれに用いた化合物Ｃ，Ｄの、イオン化ポテンシャルと電子親和力の測定結果を表４に示す。測定方法は実施例１と同様である。
なお本実施例２は、発光層内燐光発光金属錯体間のイオン化ポテンシャル及び電子親和力が、各々前述一般式（１）、（２）を満足している。
１ 金属電極
２ 電子注入層
３ 電子輸送層
４１ 第２発光層
４２ 第１発光層
５ 正孔輸送層
６ 透明電極
７ 透明基板
２ 電子注入層
３ 電子輸送層
４１ 第２発光層
４２ 第１発光層
５ 正孔輸送層
６ 透明電極
７ 透明基板
Claims (3)
- 陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置される発光層と、を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
前記陽極と前記陰極との間には更に正孔輸送層を有し、
前記発光層は、
第１の金属錯体のみからなる層と、
前記第１の金属錯体のみからなる層よりも前記正孔輸送層に対して離れて配置される第２の金属錯体のみからなる層と、
から構成されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 前記第１の金属錯体のイオン化ポテンシャルをＩｐ（ＥＭＬ１）とし、
前記第１の金属錯体の電子親和力をＥａ（ＥＭＬ１）とし、
前記第２の金属錯体のイオン化ポテンシャルをＩｐ（ＥＭＬ２）とし、
前記第２の金属錯体の電子親和力をＥａ（ＥＭＬ２）とし、
Ｉｐ（ＥＭＬ１）＜Ｉｐ（ＥＭＬ２） （１）
Ｅａ（ＥＭＬ１）＜Ｅａ（ＥＭＬ２） （２）
の２式が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 - 表示部と、前記表示部の表示を制御する制御回路と、
を有する表示装置において、
前記表示部は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有することを特徴とする表示装置。
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