JP2004281087A

JP2004281087A - 有機ｅｌデバイスおよび有機ｅｌディスプレイ

Info

Publication number: JP2004281087A
Application number: JP2003067165A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tokito; 静士時任; Toshimitsu Tsuzuki; 俊満都築
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】高い発光効率を得ることができる有機ＥＬデバイスおよび有機ＥＬディスプレイを提供する。
【解決手段】透明陽極を備えるガラス基板上に、真空蒸着法で、白色発光を呈する有機ＥＬデバイスを形成する。透明陽極上に、（α−ＮＰＤ）からなる正孔輸送層、式１を有するＩｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）をドープした発光層、Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）をドープした発光層、キノリノールアルミ鎖体誘導体（ＢＡｌｑ）からなる正孔阻止層、および陰極を順次形成する。作製したデバイスは、色度が（０．３５，０．３４）の白色発光を呈する。

【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬデバイスおよび有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国の企業の論文に端を発した有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の研究において、その後の基礎研究およびディスプレイ開発の両面において日本の企業が果たした役割は非常に大きく、世界初の有機ＥＬディスプレイの実用化は日本の企業によって実現されている。この有機ＥＬディスプレイは、ガラス基板上に画素を構成するＲＧＢ３原色の有機ＥＬ素子（デバイス）がマトリクス状に形成されたフラットパネルディスプレイである（非特許文献１参照。）。
【０００３】
この実用化を機に、有機ＥＬディスプレイへの関心は益々高まり、現在では、有機ＥＬディスプレイは次世代の有力なフラットパネルディスプレイ候補としてして認められつつある。
【０００４】
フラットパネルディスプレイとしては、既に商品化されたものとして液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）とがあり、また電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）も実用化に向けた取り組みが行われている。
【０００５】
これら他のフラットパネルディスプレイに比較したときの有機ＥＬディスプレイの特徴は次のような点にある。
【０００６】
まず、有機ＥＬディスプレイは、他のフラットパネルディスプレイに比べて、非常に薄型、軽量に形成することができるとともに、例えば液晶ディスプレイがバックライトを必要とする非自発光型であるのに対して自発光型であるため、視野角依存性がなく視認性に優れ、かつ、表示速度が大きいために動画表示に適している点に特徴がある。
【０００７】
また、有機ＥＬディスプレイは、他のフラットパネルディスプレイに比べて、構造が簡単であり、コスト面でも優位であるとされている。
【０００８】
有機ＥＬ素子は、発光体として用いる有機材料成分が低分子材料か高分子材料かによって、低分子ＥＬ素子と高分子ＥＬ素子とに分類される。
【０００９】
低分子ＥＬ素子は、一般的には、例えば図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上に、陽極２、正孔輸送層３、発光層４、電子輸送層５および陰極６がこの順に積層された構成を有する。発光層４は、有機材料成分として低分子有機化合物を用いている。なお、陽極２および陰極６を除く、正孔輸送層３、発光層４および電子輸送層５の各層は、いずれも有機薄膜で形成されており、これら有機薄膜で形成される、正孔輸送層３、発光層４および電子輸送層５の全体を発光層と呼ぶこともある。有機薄膜であるこれらの層３〜５は、それぞれ数十ｎｍ程度の厚みであり、全体としての厚みも１００〜２００ｎｍ程度と非常に薄い。これらの層３〜５は、通常、真空装置のなかでそれぞれの有機材料を加熱、蒸発させて被成膜材料に成膜する真空蒸着法で作製される。
【００１０】
一方、高分子ＥＬ素子は、一般的には、例えば図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１上に、陽極２、導電性高分子層３ａ、発光層４ａおよび陰極６がこの順に積層された構成を有する。すなわち、有機薄膜（広義の発光層）としては、それぞれ厚みが数十ｎｍ程度の導電性高分子層３ａおよび発光材料成分として高分子有機化合物を用いた発光層４ａの２層構造となっており、素子構造が上記低分子ＥＬ素子に比べて簡易であり、安価に素子を製造することができる可能性がある。
【００１１】
これらの有機ＥＬ素子は、陽極２と陰極６との間に電圧を印加することにより、電子および正孔をそれぞれの電極から放出し、各層を介して発光層（発光機能のみを分担する狭義の発光層、図１（ａ）、（ｂ）中、発光層４、４ａ）に電子および正孔を注入して再結合させ、これにより発光体が励起されることにより発光を生じさせる。そして、この発光を外部に取り出して、視認するものである。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、これらの作用を模式的に示している。このとき、低分子ＥＬ素子の正孔輸送層３および電子輸送層５は、それぞれ正孔、電子の輸送性を高め、かつ発光層４での電荷バランスを適正化する役割を果たし、一方、高分子ＥＬ素子の導電性高分子層３ａは正孔注入層としての役割を果たし、特に、高い導電性を有することで注入障壁を低下させる効果がある。
【００１２】
有機ＥＬ素子は、例えば陰極として半透明あるいは不透明電極を用い、陰極からの反射光を含め、発生した光をガラス基板の側から取り出すボトムエミッション型が一般的であるが、陰極を透明電極として、光を陰極の側から取り出すトップエミッション型も用いられる。
【００１３】
有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ（以下、有機ＥＬディスプレイという。）をフルカラー表示可能とするためには、有機ＥＬ素子から放出される光を３原色（ＲＧＢ）に変換する必要がある。この変換方式には、次の３つの型がある。上記ボトムエミッション型を例にとって説明する。
【００１４】
塗り分け方式は、図２（ａ）に示すように、３原色のうちのいずれか１色を呈することができる発光層４ｂ〜４ｄを同一のガラス基板１上に形成するものである。なお、図２（ａ）中、参照符号２ａは透明電極（陽極）を、参照符号６ｂは金属電極（陰極）をそれぞれ示す。図２（ｂ）、（ｃ）においても同様である。
【００１５】
この他にも、図２（ｂ）に示すように、例えば青色発光を呈する発光層４ｅの発光側に陽極２ａを介して色変換層７ａ〜７ｃを設け、青色発光の高い励起エネルギにより緑色と赤色の色変換層の蛍光色素を励起して緑色と赤色の光を得る色変換方式や、図２（ｃ）に示すように、白色発光を呈する発光層４ｆの発光側に陽極２ａを介してカラーフィルタ８ａ〜８ｃを設け、それぞれのカラーフィルタで所定の色成分を透過させて３原色の光を得るカラーフィルタ方式等も提案されている。
【００１６】
有機ＥＬディスプレイの画素を駆動する方式には、マトリクス状に配列された画素を線順次駆動するパッシブ型と、画素単位に複数個配設するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で駆動するアクティブ型とがある。前者のパッシブ型が装置の構造が比較的簡易であるという利点を有するのに対して、後者のアクティブ型は高速動作が可能である等の利点を有する。初期の有機ＥＬディスプレイにおいては、パッシブ型を中心として開発が進められてきたが、最近では、アクティブ型が主流となりつつある。ＴＦＴは、材料として低温ポリシリコンを用いることで１００ｃｍ^３／Ｖｓの電子移動度が得られている。一般に、５インチサイズ以上の有機ＥＬディスプレイの場合、高輝度化、装置の小型化および長寿命化を図る観点から、駆動方式としてアクティブ型を用いることが必須とされている。
【００１７】
最近、１４．７インチのＳＸＧＡ（１２８０×７２０）の試作品が公表されている（非特許文献２）。
【００１８】
上記の有機ＥＬディスプレイ試作品では、低分子有機化合物である発光体を複数種類配合してそれぞれの低分子有機化合物が３原色のいずれかの色の蛍光色を発することで白色発光を呈する発光層の光をカラーフィルタを通して３原色に変換する上記図２（ｃ）の色変換方式が採用されている。また、ＴＦＴ材料として上記の低温ポリシリコンが用いられている。そして、有機ＥＬディスプレイ試作品では、表示色数２６万色、コントラスト比２００以上、輝度２００〜３００ｃｄ／ｍ^２が実現されている。
【００１９】
ところで、前記したように、有機ＥＬ素子は、発光層中で電子と正孔が再結合して有機成分を励起することにより発光する。この励起状態には、電子のスピンが上向きか下向きかによる状態の違いから１重項励起状態と３重項励起状態とがある。その生成確率は、ほぼ、１重項励起状態：３重項励起状態＝１：３と見積もられている。図２（ａ）〜（ｃ）で説明したものを含め、通常の有機ＥＬ素子で用いられる有機発光層は１重項励起状態からの蛍光発光のみを示す。この陰陽両電極間から投入された電気エネルギ（入力電子数）が上記の発光層内での発光過程を経て蛍光発光（フォトン数）として得られる効率は、内部発光効率（内部量子効率）と呼ばれ、上記した励起状態の生成比率より、理論上、最大２５％まで可能である。しかしながら、膜内での多重反射と光吸収効果とにより、外部に実際に放出される発光エネルギは低下する。この発光した光が外部で観察されるまでの間のエネルギ効率は光取り出し効率と呼ばれ、デバイスに注入した総電荷量の約２０％程度に見積もられている。したがって、実用上有用な、消費した電力が発光として観察されるまでの間の総括的な変換効率である外部発光効率（外部量子効率＝内部発光効率×光取り出し効率）は、最大でも５％に止まることになる。
【００２０】
この蛍光発光による発光効率の低さを改善するものとして、発光体として白金原子やイリジウム原子を有する金属錯体を用い、３重項励起状態からの燐光発光を活用した有機ＥＬ素子が報告されている（非特許文献３参照。）。また、１重項励起状態と３重項励起状態との２つの状態を活用できれば、原理的には２０％の超高効率の発光が可能であるとされている（非特許文献４参照。）。
【００２１】
また、既に、イリジウム錯体を発光体に用いた有機ＥＬ素子について、３原色のいずれか１色の発光を呈するものについて、いずれも５％以上の外部量子効率が得られたという以下の報告がある。
【００２２】
すなわち、下記式を有するビス（２−（２´−ベンゾ［４，５ａ］チエニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ^３´）イリジウム（アセチルアセトネート）（以下、Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）と表記する。）を用いたデバイスは、７．０％程度の発光効率で赤色燐光を呈する（非特許文献５参照。）。
【００２３】
【化２】

また、下記式を有するトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３と表記する。）を用いたデバイスは、１５．４％程度の発光効率で緑色燐光を呈する（非特許文献６参照。）。
【００２４】
【化３】

また、下記式を有するイリジウム（ＩＩＩ）ビス（４，６−ジーフルオロフェニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ^２´）ピコリネート（以下、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）と表記する。）を用いたデバイスは、５．７％程度の発光効率で青色燐光を呈する（非特許文献７参照。）。
【００２５】
【化４】

上記イリジウム錯体を発光体に用いた有機ＥＬ素子は、発光層の母体材料であるホスト成分として、フェニルカルバゾール誘導体やトリアゾール誘導体が用いられ、ホスト成分の３重項励起状態から添加材料であるドーパント成分としての上記のイリジウム錯体の３重項励起状態へのエネルギ移動によって発光することが確認されている。
【００２６】
【非特許文献１】
Ｄｉｓｐｌａｙｓ，２２，ｐｐ．４３（２００１）
【００２７】
【非特許文献２】
ＩＤＷ´００ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，ｐｐ．２３９（２０００）
【００２８】
【非特許文献３】
Ｎａｔｕｒｅ，３９５，１５１（１９９８）
【００２９】
【非特許文献４】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７９，１５６８（２００１）
【００３０】
【非特許文献５】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７８，１６２２（２００１）
【００３１】
【非特許文献６】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７７，９０４（２０００）
【００３２】
【非特許文献７】
Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．，Ｌｅｔｔ．，７９，２０８２（２００１）
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した青色燐光を呈するＩｒ（Ｆｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）は、発光中に緑色波長成分をほとんど含まないため、Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）のみをドーパントとして単一の発光層を形成するときの発光効率が必ずしも大きくない。また、このため、この単一の発光層に適宜の色変換方式を適用するときの、緑色および赤色の発光効率を大きくすることも難しい。
【００３４】
なお、前記図２（ａ）に示した塗り分け方式は、発光層の光を陽極およびガラス基板を介してそのまま外部に取り出すため光の損失が少なく、発光効率が高いため、最も一般的に採用されているものであるが、蛍光発光を利用したものであるため、既に説明したように発光効率を向上させるには限界がある。また、この塗り分け方式において、発光層の発光材料成分を蛍光発光を呈するものから上記した燐光発光を呈するものに変えることも考えられるが、このときでも、上記のように、少なくとも高い発光効率で青色を呈することができる燐光成分については知られていないため、発光効率の低さが障害となると考えられる。また、塗り分け方式の場合、どのような発光材料成分を用いたとしても、発光層の構成が複雑となる不具合を避けることができない。
【００３５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高い発光効率を得ることができる有機ＥＬデバイスおよびその有機ＥＬデバイスを用いた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００３６】
また、本発明は、簡易な素子構成でフルカラー表示を高い発光効率で実現することができる有機ＥＬデバイスおよびその有機ＥＬデバイスを用いた有機ＥＬディスプレイを提供することを目的とする。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機ＥＬデバイスは、１対の電極と該１対の電極間に挟まれる発光層とを備え、該発光層がドーパントとして、燐光成分である下記の一般式を有する化合物を含むことを特徴とする。
【００３８】
【化５】

ここで、発光層は、電子と正孔の再結合により発光する機能とともに電子輸送性等の機能を合わせもつ単一の層のみではなく、電子と正孔の再結合により発光する機能のみを分担する層とともに電子輸送層等の他の有機薄膜層も含む有機薄膜の積層構造も含む意である。したがって、上記燐光成分は、電子輸送層等の他の有機薄膜層にも含まれ得る。また、ドーパントは、後述する発光層の母体材料であるホストにドーピングされる添加成分をいう。
【００３９】
本発明の上記の構成により、高い発光効率を得ることができる。
【００４０】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスを有すると、上記有機ＥＬデバイスの効果を好適に奏することができる。
【００４１】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、上記の一般式を有する化合物の燐光発光が青色波長を主波長成分とするとともに緑色波長も波長成分として含むため、簡易な素子構成で、フルカラー表示を好適に行うことができる。
【００４２】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスにおいて、発光層がドーパントとして、前記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の燐光成分化合物をさらに含むと、高い発光効率の白色光を得ることができる。
【００４３】
この場合、燐光成分化合物に変えて、蛍光成分化合物をさらに含む構成としてもよい。
【００４４】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスを有すると、上記有機ＥＬデバイスの効果を好適に奏することができる。
【００４５】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、発光効率やカラーバランスの調整の自由度が増し、より望ましいフルカラー表示を得ることができる。
【００４６】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイは、上記の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタが設けられてなると、カラーフィルタを設けない場合に比べて青色の純度を上げることができる。
【００４７】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスにおいて、前記発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むと、ホストの励起エネルギをドーパントである上記化合物に転移するときに、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。また、逆に、上記化合物からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができ、効率的な発光が可能となる。
【００４８】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタが設けられてなると、高速の動画表示を得ることができ、好適である。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機ＥＬデバイスおよび有機ＥＬディスプレイの好適な実施の形態（以下、本実施の形態例という。）について、図を参照して、以下に説明する。
【００５０】
まず、本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスについて説明する。
【００５１】
本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、１対の電極と１対の電極間に挟まれる発光層とを備える。このような有機ＥＬデバイスの積層構造は特に限定するものではなく、例えば、図１（ａ）に示したような、ガラス基板上に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および陰極がこの順に積層された構成であってもよく、また、図１（ｂ）に示したような、ガラス基板上に、陽極、導電性高分子層、発光層および陰極がこの順に積層された構成であってもよい。さらにまた、これらの構成に適宜の層を追加した積層構造であってもよい。なお、本実施の形態例では、広義の発光層の各有機薄膜の材料は、低分子有機材料であってもよく、また、高分子有機材料であってもよい。
【００５２】
発光層以外の各層については、通常の有機ＥＬデバイスの場合と同様の適宜の材料を用い、適宜の方法により、適宜の膜厚等に形成することができるため、詳細な説明を省略し、実施例の項で適宜説明する。
【００５３】
発光層は、望ましくは、ドーパントとして、少なくとも２種類以上の燐光成分を含む。２種類以上の燐光成分のうちの１種類の燐光成分は、下記の一般式を有する化合物であり、残余の種類の燐光成分は、下記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる化合物である。なお、発光層は、下記の一般式を有する化合物のみを含む構成であってもよい。
【００５４】
【化６】

上記の一般式を有する化合物として、例えば、下記式の化合物を挙げることができる。
【００５５】
【化７】

上記式の化合物は、イリジウム（ＩＩＩ）ビス［２−（３，５−ビストリフルオロメチルフェニル）−ピリジネイト−Ｎ，Ｃ^２］ピコリネイト（以下、Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））と表記する。）である。Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）は、後述する図４に示すように、４７２ｎｍの波長に最大ピークを有するとともに、５１０ｎｍの波長にも大きなピークを有し、青色および緑色の燐光発光色を得ることができる。
【００５６】
Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）は、塩化イリジウム水和物を出発原料として、配位子である３，５−ビストリフルオロメチルフェニルピリジンを反応させてイリジウム二核錯体を合成し、これにピコリン酸ナトリウム塩を反応させることにより合成した（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１２３，４３０４（２００１）参照。）。
【００５７】
残余の種類の化合物は、上記Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）とともに発光するときに燐光発光を生じ、合成色として白色を呈することができる化合物である限り、適宜の燐光成分を用いることができる。このような化合物として、例えば、前記したＩｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）を用いることで赤色の燐光発光を得ることができる。
【００５８】
また、上記Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）とともに、あるいはＩｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）に変えて、例えば、前記したＩｒ（ｐｐｙ）_３と表記する。）を用いることで緑色の燐光発光を得ることができる。
【００５９】
また、残余の種類の化合物は、必要に応じて燐光成分に変えて蛍光成分を用いてもよい。
【００６０】
上記各燐光成分化合物は、それぞれ０．１〜１０質量％程度の含有量で発光層に含まれる。
【００６１】
発光層は、上記のドーパントとしての各化合物を含有する母体材料であるホストとして、有機成分（有機化合物）を含む。有機成分は、好ましくは、励起３重項エネルギをもつ成分を用い、より、好ましくは、後述する図４に示す白色有機ＥＬデバイスの燐光成分の発光スペクトルの最大ピークの波長成分の３重項励起準位のエネルギよりも高い励起３重項エネルギをもつ成分を用いる。また、さらに好ましくは、有機成分は、上記燐光成分の発光スペクトルの最大ピークの波長成分の３重項励起準位のエネルギよりも十分に大きな２．７ｅＶ以上の励起３重項エネルギをもつ成分を用いる。
【００６２】
このような２．７ｅＶ以上の励起３重項エネルギをもつ成分としては、例えば、フェニルカルバゾール誘導体、オキザジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、バソクプロイン誘導体等を挙げることができる。
【００６３】
なお、発光層は、通常の有機ＥＬデバイスの発光層と同様に、適宜の成膜法により、適宜の厚みに形成することができ、例えば数十〜２００ｎｍ程度の厚みとすることができる。
【００６４】
発光層は、単一の層で形成してもよく、また、複数の層を積層して形成してもよい。
【００６５】
例えば、発光層を単一の層で形成する場合、上記複数の種類の燐光成分は、単一の層に含まれる。一方、発光層を複数の層の積層構造とする場合、単一の層に上記複数の種類の燐光成分をまとめて含ませてもよく、また、発光層の各層に上記複数の種類の燐光成分を別々に含ませてもよい。発光層の各層に上記複数の種類の燐光成分を別々に含ませるとき、発光層の各層のホスト材料は、同一の材料を用いてもよく、このとき、各層の層間に正孔阻止層（正孔ブロック層）を設けると、発光を容易に制御することができる。また、発光層の各層のホスト材料は、各層に含まれる燐光成分の励起３重項エネルギよりも大きな励起３重項エネルギをもつ別々の種類のホスト材料を各層ごとに選択して用いてもよい。
【００６６】
以上説明した本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）の燐光発光が主波長成分である青色について高い発光効率を有するとともに、緑色波長も波長成分として含むため、高い発光効率を得ることができる。また、Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）とともにＩｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）やＩｒ（ｐｐｙ）_３を含むため、発光合成色として高い発光効率の白色光を得ることができ、また、上記化合物の３重項励起状態からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができる。
【００６７】
また、本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスは、発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むため、ホストの励起エネルギをドーパントである上記化合物に転移するときに、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。
【００６８】
また、上記本実施の形態例に関わらず、本発明の有機ＥＬデバイスは、発光層がドーパントとして上記Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみを含み、他の燐光成分を含まないように構成してもよい。これにより、緑色波長成分を含む青色を高い発光効率で発光することができる。
【００６９】
つぎに、本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイについて説明する。
【００７０】
本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイは、上記本実施の形態例に係る白色有機ＥＬデバイスを用い、前記図２（ｂ）に示したデバイスと同様の構成にして、発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層を設け、または、前記図２（ｃ）に示したデバイスと同様の構成にして、発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタを設ける。
【００７１】
有機ＥＬデバイスに色変換層を設ける場合、色変換層は、それぞれ光の３原色のいずれかの色の発光を得ることができる蛍光色素を例えば高分子樹脂に含む３つの独立した層に形成される。
【００７２】
これにより、有機ＥＬデバイスの白色発光中の青色成分や緑色成分で緑や赤色の色変換層を励起して緑色や赤色の発光を得ることができるとともに、さらに、青色成分で緑色の変換層を励起して緑色の発光を得、また、白色発光中の青色成分や緑色成分で赤色の変換層を励起して赤色の発光を得ることができるため、発光効率やカラーバランスを自由に調整することができ、高い発光効率および輝度を有するとともにカラーバランスに優れるフルカラー表示を得ることができる。
【００７３】
上記本実施の形態例に関わらず、本発明の有機ＥＬディスプレイは、有機ＥＬデバイスとして上記Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみをドーパントとして含み、他の燐光成分を含まないように構成したものを用いてもよい。これによっても、上記化合物の発光中の青色成分や緑色成分で赤色の変換層を励起して赤色の発光を得ることができるため、フルカラー表示を得ることができる。
【００７４】
一方、本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、有機ＥＬデバイスにカラーフィルタを設ける場合、カラーフィルタそれぞれ光の３原色のいずれかの色成分を透過することができるように着色した３つの独立したフィルタに形成される。
【００７５】
これにより、有機ＥＬデバイスの白色発光を各カラーフィルタを透過させることで、緑色および赤色の発光を得ることができるとともに、青色の色純度を上げることができ、高い発光効率および輝度を有するフルカラー表示を得ることができる。
【００７６】
また、上記本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイに関わらず、本発明の有機ＥＬディスプレイは、色変換層やカラーフィルタを設けることなく、上記本実施の形態例に係る白色発光を呈することができる有機ＥＬデバイスを用いてもよく、あるいはまた、上記（Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）で代表される化合物のみをドーパントとして含み、他の燐光成分を含まないように構成した有機ＥＬデバイスを用いてもよく、それぞれの有機ＥＬデバイスの発光特性を生かした有機ＥＬディスプレイを得ることができる。
【００７７】
また、上記本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイにおいて、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を設けると、高い発光効率および輝度を有するフルカラーの高速な動画表示を得ることができる。
【００７８】
ここで、複数の薄膜トランジスタは、例えば図６に示すように、ＴＦＴ１はスイッチング作用を有し、ＴＦＴ２は駆動作用を有する。さらに設けられる他の薄膜トランジスタは、パネル内でのＴＦＴ特性のばらつきを補正する作用を有する。なお、図６中、記号ＯＬＥＤは、有機発光層を有機ダイオードとして表示したものである。
【００７９】
このとき、薄膜トランジスタは、低温ポリシリコンやアモルファスシリコンを用いた形成したものであってもよく、また、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタであってもよい。有機半導体材料としては、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体等の低分子系と、ポリフルオレン誘導体、ポリチオフェン誘導体等の高分子系を挙げることができる。低分子系を用いる場合は真空蒸着法により、また、高分子系を用いる場合は塗布法により、それぞれ活性層を形成する。
【００８０】
以上説明した本実施の形態例に係る有機ＥＬデバイスあるいはその変形例は、その用途として、例えば省電力の携帯電話やＰＤＡ等の情報機器や、あるいは、小型のテレビ、さらには壁掛け大型テレビにも適用することができる有機ＥＬディスプレイについて説明したが、これに限らず、種々の自在な発光色を生かすことができる照明機器等にも適用することができる。
【００８１】
【実施例】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
ＩＴＯがパターン化された透明陽極１０を備えるガラス基板１２上に、真空蒸着法で、白色発光を呈する、図３に示す有機ＥＬデバイスを形成した。
【００８２】
まず、下記式を有する芳香族アミン誘導体（α−ＮＰＤ）を透明陽極１０に４０ｎｍの厚みに成膜して正孔輸送層１４を形成した。
【００８３】
【化８】

つぎに、下記式を有するオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、正孔輸送層１４上に前記Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）を３質量％ドープした層を３５ｎｍの厚みに成膜して発光層１６を形成し、引き続き、同じくオキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、発光層１６上に前記Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）を８質量％ドープした層を５ｎｍの厚みに成膜して発光層１８を形成し、発光層を積層構造とした。
【００８４】
【化９】

さらに、下記式を有するキノリノールアルミ錯体誘導体（ＢＡｌｑ）を発光層１８に３０ｎｍの厚みに成膜して正孔阻止層（正孔ブロック層）２０を形成した。この正孔阻止層２０は、電子輸送層の機能を兼ねるものである。
【００８５】
【化１０】

最後に、正孔阻止層２０上に、ＬｉＦを１ｎｍの厚みに、さらにその上にアルミニウムを１５０ｎｍの厚みに、それぞれ蒸着し、陰極２２を形成した。
【００８６】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【００８７】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、白色発光が観察された。この白色発光の発光スペクトルを図４に示す。発光スペクトルは、４７２ｎｍの波長に最大ピークを有するとともに、５１０ｎｍ、６２０〜６８０の波長にも大きなピークを有し、それぞれ、青色燐光成分、緑色燐光成分および赤色燐光成分の混色であることがわかる。得られた白色発光は色度が（０．３５，０．３４）であり、また、従来の青色の燐光成分の発光効率の最大値である５．７％に比べて顕著に高い、８％の外部発光効率（外部量子効率）が得られた。また、視感度を考慮した発光効率（視感効率）も２０ｃｄ／Ａという高い値が得られた。
【００８８】
また、上記デバイスの寿命は、初期輝度１００ｃｄ／ｍ^２の条件で比較するとき、従来の３色燐光成分を用いたデバイスよりも５０％程度長いことが確認された。
（第２実施例）
上記実施例１と同様の手順で、真空蒸着法により、白色発光を呈する、図５に示す有機ＥＬデバイスを形成した。
【００８９】
まず、ガラス基板１２に設けられた透明陽極１０上に、前記芳香族アミン誘導体（α−ＮＰＤ）を４０ｎｍの厚みに成膜して正孔輸送層１４を形成した。
【００９０】
つぎに、前記オキサジアゾール誘導体（ＯＸＤ−７）をホスト材料して、正孔輸送層１４上に、前記した青色の燐光発光を呈するＩｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）を３質量％の濃度でドープした３０ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２４を形成した。
【００９１】
引き続き、発光層２４上に、緑色の燐光発光を呈する、前記したＩｒ（ｐｐｙ）_３を３質量％の濃度でドープした１０ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２６を形成した。
【００９２】
さらに、引き続き、発光層２６上に、前記Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）を８質量％の濃度でドープした５ｎｍの厚みの層に成膜して発光層２８を形成した。
【００９３】
さらに、前記キノリノールアルミ錯体誘導体（ＢＡｌｑ）を発光層２８に３０ｎｍの厚みに成膜して正孔阻止層（正孔ブロック層）２０を形成した。
【００９４】
最後に、正孔阻止層２０上に、ＬｉＦを１ｎｍの厚みに、さらにその上にアルミニウムを１５０ｎｍの厚みに、それぞれ蒸着し、陰極２２を形成した。
【００９５】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【００９６】
上記デバイスに６Ｖの電圧を印加することで、実施例１と同様の白色発光が観察された。この白色発光は、色度が（０．３５，０．３９）であり、また、１０％の高い外部発光効率（外部量子効率）が得られた。また、視感効率も３０ｃｄ／Ａという高い値が得られた。
（実施例３）
第１および第２実施例と異なり、Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ）を３質量％、Ｉｒ（ｐｐｙ）_３を２質量％およびＩｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ）を１質量％の比率で同時蒸着でドーピングして発光層を１層のみ形成した。また、陰極はフッ化リチウムとアルミニウムの積層構造とした。これ以外は、実施例１、２と同様の条件で有機デバイスを形成した。
【００９７】
作製した有機デバイスは、実施例１、２と同様の性能が得られた。
（実施例４）
前記した図２（ｃ）のように、ガラス基板上に３原色（赤緑青）のカラーフィルタをマトリクス状に形成し、高分子樹脂で平坦化した後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でＩＴＯを全面に２００ｎｍの厚みに成膜した。さらに、このＩＴＯ膜をエッチング加工して、カラーフィルタ上にＩＴＯのラインを残して陽極を形成した。
【００９８】
つぎに、カラーフィルタおよび陽極がパターン化されたガラス基板上に、実施例１と同様の手順で、２層の発光層、正孔阻止層および陰極を形成した。
【００９９】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【０１００】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、３色のカラーフィルタを通して３色の発光色が観察された。このデバイスを線順次駆動することでフルカラーの動画画像を表示することができた。カラーフィルタを通した後の外部発光効率は、青色で５％、緑色で８％、赤色で５％であり、従来の蛍光発光体を利用した有機ＥＬディスプレイや、報告されている従来の燐光発光を利用した有機ＥＬディスプレイに比べて、青色での大幅に高い外部発光効率を得ることができた。
（実施例５）
前記した図２（ｂ）のように、ガラス基板上に３原色（赤緑青）の色変換層フォトリソプロセスでマトリクス状に形成し、高分子樹脂で平坦化した後、ＲＦマグネトロンスパッタ法でＩＴＯを全面に２００ｎｍの厚みに成膜した。さらに、このＩＴＯ膜をエッチング加工して、カラーフィルタ上にＩＴＯのラインを残して陽極を形成した。
【０１０１】
つぎに、色変換層および陽極がパターン化されたガラス基板上に、実施例１と同様の手順で、２層の発光層、正孔阻止層および陰極を形成した。
【０１０２】
作製したデバイスは、グローブボックス内で紫外線硬化樹脂とガラス基板で封止した後にグローブボックスから取り出し、特性を評価した。
【０１０３】
上記デバイスに５Ｖの電圧を印加することで、３色の色変換層を通して３色の発光色が観察された。このデバイスを線順次駆動することでフルカラーの動画画像を表示することができた。色変換層を通したときの外部発光効率は、青色で６％、緑色で８％、赤色で５％であり、従来の蛍光発光を利用した有機ＥＬディスプレイや報告されている従来の燐光発光を利用した有機ＥＬディスプレイに比べても、青色での大幅に高い外部発光効率を得ることができた。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、１対の電極と１対の電極間に挟まれる発光層とを備え、発光層がドーパントとして、燐光成分である下記の一般式を有する化合物を含むため、高い発光効率を得ることができる。
【０１０５】
【化１１】

また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなるため、簡易な素子構成で、緑色および赤色についても高い発光効率を得ることができ、フルカラー表示を行うことができる。
【０１０６】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、発光層がドーパントとして、上記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の燐光成分化合物をさらに含むため、高い発光効率の白色光を得ることができる。
【０１０７】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなると、発光効率やカラーバランスの調整の自由度が増し、より望ましいフルカラー表示を得ることができる。
【０１０８】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、上記の有機ＥＬデバイスの発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタが設けられてなるため、カラーフィルタを設けない場合に比べて青色の純度を上げることができる。
【０１０９】
また、本発明に係る有機ＥＬデバイスによれば、発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むため、効率的に上記化合物を３重項励起状態とすることができる。また、逆に、上記化合物からホストへの逆エネルギ移動を抑えることができ、効率的な発光が可能となる。
【０１１０】
また、本発明に係る有機ＥＬディスプレイによれば、画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタが設けられてなるため、高速の動画表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は、広義の発光層の構成の異なる２例を示す。
【図２】白色発光可能な有機ＥＬディスプレイの概略構成を示す図であり、（ａ）は発光層自体が３色発光可能な３つの分離層で構成される例を、（ｂ）は単一の発光層に３色の色変換層を設けた例を、（ｃ）は単一の発光層に３色のカラーフィルタを設けた例を、それぞれ示す。
【図３】第１実施例の有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図である。
【図４】第１実施例の有機ＥＬデバイスの発光スペクトルを示す図である。
【図５】第２実施例の有機ＥＬデバイスの概略構成を示す図である。
【図６】本実施の形態例に係る有機ＥＬディスプレイの駆動回路の１画素分の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０透明陽極
１２ガラス基板
１４正孔輸送層
１６、１８、２４、２６、２８発光層
２０正孔阻止層
２２陰極

Claims

１対の電極と該１対の電極間に挟まれる発光層とを備え、該発光層がドーパントとして、燐光成分である下記の一般式を有する化合物を含むことを特徴とする有機ＥＬデバイス。
発光層がドーパントとして、前記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の燐光成分化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬデバイス。
発光層がドーパントとして、前記化合物とともに発光するときに合成色として白色を呈することができる、少なくとも１種類または２種類以上の蛍光成分化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬデバイス。
前記発光層がホストとして、励起３重項エネルギが２．７ｅＶ以上の有機成分を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬデバイス。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機ＥＬデバイスを有することを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項１記載の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項２または３記載の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができる色変換層が設けられてなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
請求項２または３記載の有機ＥＬデバイスの前記発光層からの発光を放出する側に光の３原色を呈することができるカラーフィルタが設けられてなることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
画素単位に駆動源として少なくとも２個以上の薄膜トランジスタが設けられてなることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の有機ＥＬディスプレイ。