TW201539828A - 發光元件、發光裝置、顯示裝置及電子機器 - Google Patents
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Abstract
本發明之發光元件1具有陰極9、陽極3、及設置於陰極9與陽極3之間且藉由施加驅動電壓而進行發光之發光層(發光部)6A,並且發光部6A係包含發光材料、保持發光材料之主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,上述主體材料及上述輔助摻雜劑材料之一者為電子傳輸性較高之材料,另一者為電洞傳輸性較高之材料,於將發光部6A之電洞之遷移率設為μh,將電子之遷移率設為μe時,μe/μh所表示之遷移率比滿足下述式(I)之關係:0.01≦μe/μh≦100 (I)。
Description
本發明係關於一種發光元件、發光裝置、顯示裝置及電子機器。
有機電致發光元件(即所謂有機EL(Electroluminescence,電致發光)元件)係具有於陽極與陰極之間介置有至少1層發光層(發光性有機層)之構造的發光元件。關於此種發光元件,藉由在陰極與陽極之間施加電場,而向發光層自陰極側注入電子並且自陽極側注入電洞。其結果為,藉由在發光層中電子與電洞發生再結合、即載子發生再結合而產生激發子。於該激發子返回至基態時,其能量部分以光之形式被釋出。
如此發出光之發光層通常包含發光材料(發光摻雜劑)與主體材料。
此處,主體材料係於發光層中之構成成分中通常以最高比率包含者。主體材料具有支持發光層之膜之作用。又,主體材料具有如下作用:於電極間施加電壓時,使藉由在主體材料之分子內產生載子之再結合所產生之激發能量轉移至發光材料,而使該發光材料發光。相對於此,發光材料係具有螢光或磷光之化合物,發揮出接受來自主體材料之激發能量被激發而實質上發光之作用。
關於此種構成之有機EL元件,載子之再結合位置係由發光層中使用之主體材料所具備之載子傳輸性所決定。又,於使用螢光材料作為發光材料之情形時,蒽、稠四苯之類的并苯系化合物等主體材料之多數於電洞及電子之載子傳輸性之方面偏差較大。因此,載子之再結合位置集中於發光層之界面附近。其結果為,僅界面附近之發光材料、即發光層中之一部分發光材料有助於發光。因此,有促進位於界面附近之發光材料之局部之劣化,而加快發光層之亮度劣化之問題。
針對該問題,近年來,報告有藉由形成包含用以控制載子傳輸性之輔助摻雜劑材料作為發光材料及主體材料以外之構成材料之發光層,而控制該發光層之載子傳輸性,從而謀求有機EL元件之高效率化、長壽命化(例如參照專利文獻1)。
然而,於該專利文獻1中,藉由控制主體材料與輔助摻雜劑材料之HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital,最高佔用分子軌域)、LUMO(Lower Unoccupied Molecular Orbital,最低未佔用分子軌域)之關係,而提高有機EL元件之特性。但僅憑控制此種HOMO、LUMO之關係,無法充分地控制電洞及電子之載子傳輸性。因此,未能將載子之發光層之再結合位置設定為良好之位置。
[專利文獻1]日本專利特開2005-108727號公報
本發明之目的在於提供一種具有優異之發光特性及長時問持續該發光特性之壽命特性的發光元件。又,提供一種具備該發光元件之可靠性優異之發光裝置、顯示裝置及電子機器。
此種目的係藉由下述本發明而達成。
本發明之發光元件之特徵在於具有陰極、陽極、及設置於上述陰極與上述陽極之間且藉由施加驅動電壓而進行發光之發光層,並且上述發光層係包含發光材料、保持上述發光材料之主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,上述主體材料及上述輔助摻雜劑材料之一者為電子傳輸性較高之材料,另一者為電洞傳輸性較高之材料,於將上述發光層之電洞之遷移率設為μh,將電子之遷移率設為μe時,μe/μh所表示之遷移率比滿足下述式(I)之關係:0.01≦μe/μh≦100 (I)。
藉此,可製成具有優異之發光特性及長時間持續該發光特性之壽命特性之發光元件。
於本發明之發光元件中,較佳為上述輔助摻雜劑材料係以於上述發光層中,其含量為20wt%以上且70wt%以下之方式構成。
可藉由將輔助摻雜劑材料之含量設定為該範圍內,而容易地將μe/μh值之大小設定為0.01以上且100以下之範圍內。
於本發明之發光元件中,較佳為上述主體材料為電子傳輸性較高之材料,上述輔助摻雜劑材料為電洞傳輸性較高之材料。
具體而言,於本發明之發光元件中,較佳為於將上述主體材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOHost、LUMOHost、μhHost及μeHost,且將上述輔助摻雜劑材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOAssist、LUMOAssist、μhAssist及μeAssist
時,滿足下述關係式(A)。
[數1]HOMOAssist+0.2eV<HOMOHost LUMOHost>LUMOAssist+0.2eV μhHost<μhAssist μeHost>μeAssist˙˙˙(A)
藉此,可將μe/μh值之大小確實地設定為0.01以上且100以下之範圍內。其結果為,可更確實地獲得具有優異之發光特性及長時間持續該發光特性之壽命特性的發光元件。
於本發明之發光元件中,較佳為上述主體材料為并苯系化合物。
并苯系化合物為電子傳輸性較高之主體材料,因此可適宜地用作需要將電子順利地供給至陽極側的發光層之主體材料。
於本發明之發光元件中,較佳為上述輔助摻雜劑材料為胺系化合物。
藉此,可容易地將μe/μh值之大小設定為0.01以上且100以下之範圍內。又,可以滿足上述關係式(A)之方式容易地設定。
於本發明之發光元件中,較佳為上述胺系化合物為下述式(4)所表示之化合物。
藉此,可更容易地將μe/μh值之大小設定為0.01以上且100以下之範圍內。又,可以滿足上述關係式(A)之方式容易地設定。
本發明之發光裝置之特徵在於:具備本發明之發光元件。
藉此,可提供可於相對低電壓下驅動之發光裝置。
本發明之顯示裝置之特徵在於:具備本發明之發光裝置。
藉此,可提供可於相對低電壓下驅動之顯示裝置。
本發明之電子機器之特徵在於:具備本發明之顯示裝置。
藉此,可提供可於相對低電壓下驅動之電子機器。
1‧‧‧發光元件
1A‧‧‧發光元件
1B‧‧‧發光元件
1G‧‧‧發光元件
1R‧‧‧發光元件
2‧‧‧基板
3‧‧‧陽極
4‧‧‧電洞注入層
5‧‧‧電洞傳輸層
6‧‧‧發光部
6A‧‧‧發光部(發光層)
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧電子注入層
9‧‧‧陰極
10‧‧‧密封構件
15‧‧‧積層體
19B‧‧‧彩色濾光片
19G‧‧‧彩色濾光片
19R‧‧‧彩色濾光片
20‧‧‧密封基板
21‧‧‧基板
22‧‧‧平坦化層
24‧‧‧驅動用電晶體
27‧‧‧配線
31‧‧‧間隔壁
32‧‧‧反射膜
33‧‧‧抗腐蝕膜
34‧‧‧陰極罩
35‧‧‧環氧樹脂層
36‧‧‧遮光層
61‧‧‧紅色發光層(第1發光層)
62‧‧‧中間層
63‧‧‧藍色發光層(第2發光層)
64‧‧‧綠色發光層(第3發光層)
100‧‧‧顯示器裝置
100R‧‧‧子像素
100G‧‧‧子像素
100B‧‧‧子像素
101‧‧‧發光裝置
241‧‧‧半導體層
242‧‧‧閘極絕緣層
243‧‧‧閘極電極
244‧‧‧源極電極
245‧‧‧汲極電極
1100‧‧‧個人電腦
1102‧‧‧鍵盤
1104‧‧‧本體部
1106‧‧‧顯示單元
1200‧‧‧行動電話
1202‧‧‧操作按鈕
1204‧‧‧接聽口
1206‧‧‧發話口
1300‧‧‧數位靜態相機
1302‧‧‧殼體(本體)
1304‧‧‧受光單元
1306‧‧‧快門按鈕
1308‧‧‧電路基板
1312‧‧‧視訊信號輸出端子
1314‧‧‧資料通訊用之輸入輸出端子
1430‧‧‧電視監控器
1440‧‧‧個人電腦
B‧‧‧藍色光
G‧‧‧綠色光
R‧‧‧紅色光
W‧‧‧白色光
圖1係模式性地表示本發明之第1實施形態之發光元件之縱剖面的圖。
圖2係模式性地表示本發明之第2實施形態之發光元件之縱剖面的圖。
圖3係表示應用本發明之顯示裝置之顯示器裝置之實施形態的縱剖視圖。
圖4係表示應用本發明之電子機器之移動型(或筆記型)之個人電腦之構成的立體圖。
圖5係表示應用本發明之電子機器之行動電話(亦包括PHS(Personal Handyphone System,個人便攜式電話系統))之構成的立體圖。
圖6係表示應用本發明之電子機器之數位靜態相機之構成的立體圖。
以下,基於隨附圖式之較佳實施形態對本發明之發光元件、發光裝置、顯示裝置及電子機器進行說明。
首先,對本發明之發光元件(有機電致發光元件)1進行說明。
<第1實施形態>
圖1係模式性地表示本發明之第1實施形態之發光元件之縱剖面的圖。再者,為了便於說明,以下將圖1中之上側設為「上」,將下側設為「下」而進行說明。
圖1所示之發光元件(電致發光元件)1係藉由複數種有機發光材料發出R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)之光,而發出白色光之有機發光元件。
此種發光元件1係依序積層陽極3、電洞注入層4、電洞傳輸層5、包含複數層發光層之發光部6、電子傳輸層7、電子注入層8、及陰極9而成者。又,發光部6係自陽極3側向陰極9側依序積層紅色發光層(第1發光層)61、中間層62、藍色發光層(第2發光層)63、及綠色發光層(第3發光層)64而成之積層體(積層體15)。
並且,關於發光元件1,其整體係設置於基板2上,並且經密封構件10所密封。
於該發光元件1中,藉由對陽極3及陰極9施加電壓(驅動電壓),對發光部6,自陰極9側供給(注入)電子,並且自陽極3側供給(注入)電洞。然後,於各發光層中,電洞與電子發生再結合。藉由在該再結合時所釋出之能量而產生激子(激發子)。於該激子返回至基態時釋出(發出)能量(螢光或磷光)。藉此,發光元件1進行白色發光。
基板2係支持陽極3者。本實施形態之發光元件1係自基板2側提取光之構成(底部發光型)。因此,基板2及陽極3分別設為實質上透明(無色透明、著色透明或半透明)。
作為基板2之構成材料,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚丙烯、環烯烴聚合物、聚醚胺、聚醚碸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚芳酯之類的樹脂材料,或石英玻璃、鈉玻璃之類的玻璃材料等。作為基板2之構成材料,可使用該等中之1種,
或將2種以上組合而使用。
此種基板2之平均厚度並無特別限定,較佳為0.1~30mm左右,更佳為0.1~10mm左右。
再者,於發光元件1係採用自與基板2相反之側提取光之構成(頂部發光型)之情形時,基板2使用透明基板及不透明基板之任一種均可。
作為不透明基板,例如可列舉:包含氧化鋁之類的陶瓷材料的基板、於不鏽鋼之類的金屬基板之表面形成有氧化膜(絕緣膜)之基板、包含樹脂材料之基板等。
以下,依序對構成發光元件1之各部進行說明。
[陽極]
陽極3係經由下述電洞注入層4向電洞傳輸層5注入電洞之電極。作為該陽極3之構成材料,為了提高電洞注入效率,較佳為使用功函數較大且導電性優異之材料。
作為陽極3之構成材料,例如可列舉:ITO(Indium Tin Oxide,氧化銦錫)、IZO(Indium Zinc Oxide,氧化銦鋅)、In3O3、SnO2、含Sb之SnO2、含Al之ZnO等氧化物、Au、Pt、Ag、Cu或包含該等之合金等。作為陽極3之構成材料,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
此種陽極3之平均厚度並無特別限定,較佳為10~200nm左右,更佳為50~150nm左右。
[陰極]
另一方面,陰極9係經由下述電子注入層8向電子傳輸層7注入電子之電極。作為該陰極9之構成材料,為了提高電子注入效率,較佳為使用功函數較小之材料。
作為陰極9之構成材料,例如可列舉:Li、Mg、Ca、Sr、La、
Ce、Er、Eu、Sc、Y、Yb、Ag、Cu、Al、Cs、Rb或包含該等之合金等。作為陰極9之構成材料,可使用該等中之1種,或將2種以上組合(例如,以複數層之積層體等之形式)而使用。
尤其於使用合金作為陰極9之構成材料之情形時,較佳為包含Ag、Al、Cu等穩定金屬元素之合金。具體而言,較佳為使用MgAg、AlLi、CuLi等合金。藉由使用該合金作為陰極9之構成材料,可謀求陰極9之電子注入效率及穩定性之提高。
此種陰極9之平均厚度並無特別限定,較佳為100~10000nm左右,更佳為100~500nm左右。
再者,本實施形態之發光元件1由於為底部發光型,故而對陰極9並不特別要求透光性。
[電洞注入層]
電洞注入層4具有提高自陽極3注入之電洞之注入效率之功能。即,電洞注入層4具有電洞注入性。
如此,電洞注入層4包含具有電洞注入性之材料(電洞注入材料)。
作為該電洞注入材料,並無特別限定,例如可列舉:酞菁銅、或4,4',4"-三(N,N-苯基-3-甲基苯基胺基)三苯基胺(m-MTDATA)、下述式(1)所表示之N,N'-雙-(4-二苯基胺基苯基)-N,N'-二苯基聯苯-4,4'-二胺等。
該等中,作為電洞注入材料,就電洞注入性優異之觀點而言,較佳為使用胺系化合物。
此種電洞注入層4之平均厚度並無特別限定,較佳為1~100nm,更佳為1~80nm。藉此,可將發光元件1之驅動電壓設為更低者。
[電洞傳輸層]
電洞傳輸層5係與電洞注入層4接觸而設置。電洞傳輸層5具有將自陽極3經由電洞注入層4所注入之電洞傳輸至紅色發光層61之功能。作為該電洞傳輸層5之構成材料(電洞傳輸材料),可單獨使用各種p型之高分子材料或各種p型之低分子材料,或將該等組合而使用。例如,作為電洞傳輸材料,可使用化學構造中具有胺之胺系化合物。
胺系化合物係可被電洞注入材料適宜地奪走電子,而可容易地注入電洞之材料。因此,藉由使用胺系化合物作為電洞傳輸層5之構成材料,可將自陽極3經由電洞注入層4所注入之電洞適宜地注入至電洞傳輸層5。藉此,發光元件1即便於更低之電壓下亦可適宜地驅動。
作為胺系化合物,例如可列舉:下述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(α-NPD)、或N,N'-二苯基-N,N'-雙(3-甲基苯基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(TPD)、下述式(3)所表示之化合物、下述式(4)所表示之化合物等四芳基聯苯胺衍生物、四芳基二胺基茀化合物或其衍生物等。作為胺系化合物,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
[化4]
該等中,作為胺系化合物,較佳為使用上述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(α-NPD)。此種化合物可被電洞注入材料適宜地奪走電子。因此,可將電洞尤其容易地注入至電洞傳輸層5。其結果為,發光元件1即便於更低之電壓下亦可適宜地驅動。
此種電洞傳輸層5之平均厚度並無特別限定,較佳為10~150nm,更佳為10~100nm。
[發光部]
如上所述,發光部6係自陽極3側積層紅色發光層(第1發光層)61、中間層62、藍色發光層(第2發光層)63、及綠色發光層(第3發光層)64而成之積層體。
以下,對該等各層依序進行說明。再者,於本實施形態中,如
下所述,藍色發光層(第2發光層)63、及綠色發光層(第3發光層)64係由本發明之發光元件之相關發光層所構成。
(紅色發光層)
於本實施形態中,紅色發光層(第1發光層)61係包含發光為紅色(第1色)之紅色發光材料(第1發光材料)、及保持紅色發光材料之主體材料(第1主體材料)而構成。
作為此種紅色發光材料,並無特別限定。作為紅色發光材料,可使用各種紅色螢光材料、紅色磷光材料中之1種,或將2種以上組合而使用。
作為紅色螢光材料,只要為發出紅色螢光者,則無特別限定。作為紅色螢光材料,例如可列舉:下述式(5)所表示之四芳基二茚并苝衍生物等苝衍生物、銷錯合物、苯并吡喃衍生物、玫瑰紅衍生物、苯并硫衍生物、卟啉衍生物、尼祿紅、2-(1,1-二甲基乙基)-6-(2-(2,3,6,7-四氫-1,1,7,7-四甲基-1H,5H-苯并(ij)喹-9-基)乙烯基)-4H-吡喃-4H-亞基)丙烷二腈(DCJTB)、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對二甲基胺基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)等。
作為紅色磷光材料,只要為發出紅色之磷光者,則無特別限定。作為紅色磷光材料,例如可列舉:銥、釕、鉑、鋨、錸、鈀等之
金屬錯合物。又,可列舉:該等金屬錯合物之配位基中之至少1個具有苯基吡啶骨架、聯吡啶骨架、卟啉骨架等之金屬錯合物。更具體而言,可列舉:三(1-苯基異喹啉合)銥、雙[2-(2'-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶合-N,C3'](乙醯丙酮合)銥(btp2Ir(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-12H,23H-卟啉合鉑(II)、雙[2-(2'-苯并[4,5-α]噻吩基)吡啶合-N,C3']銥、雙(2-苯基吡啶合)(乙醯丙酮合)銥。
又,紅色發光層61除了紅色發光材料(發光材料)以外,亦包含以該紅色發光材料作為客體材料之主體材料(第1主體材料)。該主體材料具有如下功能:使電洞與電子發生再結合而產生激發子,且使該激發子之能量轉移(Forster轉移或Dexter轉移)至紅色發光材料,而激發紅色發光材料。此種主體材料例如可將作為客體材料之紅色發光材料作為發光摻雜劑摻雜至主體材料中而使用。
作為此種第1主體材料,只要為對所使用之紅色發光材料發揮出如上所述之功能者,則無特別限定。於紅色發光材料包含紅色螢光材料之情形時,作為第1主體材料,例如可列舉:下述式(6)所表示之蒽衍生物、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(TBADN)之蒽衍生物及下述式(7)所表示之稠四苯衍生物等并苯衍生物(并苯系化合物)、二苯乙烯基芳烴衍生物、苝衍生物、二苯乙烯苯衍生物、二苯乙烯基胺衍生物、三(8-羥基喹啉合)鋁錯合物(Alq3)等羥基喹啉系金屬錯合物、三苯基胺之四聚物等三芳基胺衍生物、二唑衍生物、矽羅衍生物、二咔唑衍生物、寡聚噻吩衍生物、苯并吡喃衍生物、三唑衍生物、苯并唑衍生物、苯并噻唑衍生物、喹啉衍生物、4,4'-雙(2,2'-二苯基乙烯基)聯苯(DPVBi)等。作為第1主體材料,可單獨使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
又,於紅色發光材料包含紅色磷光材料之情形時,作為第1主體材料,例如可列舉:3-苯基-4-(1'-萘基)-5-苯基咔唑、4,4'-N,N'-二咔
唑聯苯(CBP)等咔唑衍生物等,可單獨使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
紅色發光層61中之紅色發光材料之含量(摻雜量)較佳為0.01~10wt%,更佳為0.1~5wt%。藉由將紅色發光材料之含量設為此種範圍內,可使發光效率最佳化,可一面取得下述藍色發光層63及綠色發光層64之發光量之平衡,一面使紅色發光層61發光。
又,紅色發光層61之平均厚度並無特別限定,較佳為1~20nm左右,更佳為3~10nm左右。
(中間層)
中間層62係設置於上述紅色發光層61與下述藍色發光層63之間。中間層62具有調節自藍色發光層63向紅色發光層61傳輸之電子之
量之功能,並且具有調節自紅色發光層61向藍色發光層63傳輸之電洞之量之功能。又,中間層62具有阻止激發子之能量於紅色發光層61與藍色發光層63之間轉移之功能。藉由該等功能,可使紅色發光層61及藍色發光層63分別高效率地發光。因此,可使各發光層平衡性良好地發光,可使發光元件1發出目標顏色(於本實施形態中為白色)之光。其結果為,可謀求發光元件1之發光效率及發光壽命之提高。
作為此種中間層62之構成材料,只要可使中間層62發揮出如上所述之功能,則無特別限定。例如可使用具有傳輸電洞之功能之材料(電洞傳輸材料)、或具有傳輸電子之功能之材料(電子傳輸材料)等。
作為此種中間層62中所使用之電洞傳輸材料,只要為使中間層62發揮出如上所述之功能者,則無特別限定,例如可使用上述電洞傳輸材料中之具有胺骨架之胺系化合物,較佳為使用聯苯胺系胺衍生物。
尤其於聯苯胺系胺衍生物中,作為中間層62中所使用之胺系化合物,較佳為導入有兩個以上之芳香環基之聯苯胺系胺衍生物,更佳為四芳基聯苯胺衍生物。作為此種聯苯胺系胺衍生物,例如可列舉:上述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺(α-NPD)、或N,N,N',N'-四萘基-聯苯胺(TNB)等。通常,此種胺系化合物於電洞傳輸性方面優異。因此,使用此種胺系化合物之中間層62可將經由紅色發光層61所注入之電洞順利地向藍色發光層63傳送。
作為中間層62中可使用之電子傳輸材料,只要為使中間層62發揮出如上所述之功能者,則無特別限定,例如可使用并苯系化合物。并苯系化合物於電子傳輸性方面優異。因此,使用并苯系化合物之中間層62可將電子自藍色發光層63順利地向紅色發光層61傳送。又,并苯系化合物由於對激發子之體制優異,故而可防止或抑制中間層62之因激發子所引起之劣化,其結果為,可使發光元件1之耐久性成為優
異者。
作為此種并苯系化合物,例如可列舉:萘衍生物、蒽衍生物、稠四苯衍生物、稠五苯衍生物、稠六苯衍生物、稠七苯衍生物等,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。該等中,較佳為使用萘衍生物及蒽衍生物,更佳為使用蒽衍生物。作為蒽衍生物,例如可列舉:上述式(6)所表示之蒽衍生物、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(TBADN)等。
進而,作為此種中間層62之構成材料,可使用與作為紅色發光層61之第1主體材料而說明者相同之構成材料,亦可使用與作為下述藍色發光層63之第2輔助摻雜劑材料而說明之構成材料相同之構成材料。
又,中間層62之平均厚度並無特別限定,較佳為5~50nm左右,更佳為10~30nm左右。
(藍色發光層)
於本實施形態中,藍色發光層(第2發光層)63係包含發光為藍色(第2色)之藍色發光材料(第2發光材料)、保持藍色發光材料之主體材料(第2主體材料)、及相對於該主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料(第2輔助摻雜劑材料)而構成。
作為藍色發光材料,並無特別限定,可使用1種或組合使用2種以上之各種藍色螢光材料、藍色磷光材料。
作為藍色螢光材料,只要為發出藍色之螢光者,則無特別限定。作為藍色螢光材料,例如可列舉:下述式(8)所表示之二苯乙烯基二胺系化合物等二苯乙烯基胺衍生物、螢蒽衍生物、芘衍生物、苝及苝衍生物、蒽衍生物、苯并唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、衍生物、菲衍生物、二苯乙烯苯衍生物、四苯基丁二烯、4,4'-雙(9-乙基-3-咔唑伸乙烯基)-1,1'-聯苯(BCzVBi)、聚[(9,9-二
辛基茀-2,7-二基)-共-(2,5-二甲氧基苯-1,4-二基)]、聚[(9,9-二己氧基茀-2,7-二基)-鄰-共-(2-甲氧基-5-{2-乙氧基己氧基}伸苯基-1,4-二基)]、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(乙基苯)]等。作為藍色螢光材料,可單獨使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
作為藍色磷光材料,只要為發出藍色之磷光者,則無特別限定。作為藍色磷光材料,例如可列舉:銥、釕、鉑、鋨、錸、鈀等之金屬錯合物。更具體而言,可列舉:雙[4,6-二氟苯基吡啶合-N,C2']-吡啶甲酸銥、三[2-(2,4-二氟苯基)吡啶合-N,C2']銥、雙[2-(3,5-三氟甲基)吡啶合-N,C2']-吡啶甲酸銥、雙(4,6-二氟苯基吡啶合-N,C2')(乙醯丙酮合)銥。
又,作為藍色發光層63之構成材料,除包含藍色發光材料(發光材料)以外,亦包含以該藍色發光材料作為客體材料之主體材料(第2主體材料)。第2主體材料具有如下功能:使電洞與電子發生再結合而產生激發子,且使該激發子之能量轉移(Forster轉移或Dexter轉移)至藍色發光材料,而激發藍色發光材料。第2主體材料例如可將作為客體材料之藍色發光材料作為發光摻雜劑摻雜至主體材料中而使用。作為此種第2主體材料,可使用與作為紅色發光層61之第1主體材料而說明之材料相同之材料。該等中,作為第2主體材料,較佳為并苯系化合物。并苯系化合物由於為電子傳輸性較高之主體材料,故而可適宜
地用作需要將電子順利地供給至紅色發光層61側之藍色發光層63之主體材料。
又,作為藍色發光層63之構成材料,除包含藍色發光材料(發光材料)及主體材料(第2主體材料)以外,亦包含輔助摻雜劑材料(第2輔助摻雜劑材料)。
第2輔助摻雜劑材料係以輔助第2主體材料之方式相對於第2主體材料具有相反之遷移率。即,於第2主體材料為電子傳輸性較高之材料之情形時,第2輔助摻雜劑材料為電洞傳輸性較高之材料,於第2主體材料為電洞傳輸性較高之材料之情形時,第2輔助摻雜劑材料為電子傳輸性較高之材料。如此,第2輔助摻雜劑材料相對於第2主體材料具有相反之遷移率,因而可使電洞與電子於藍色發光層63中平衡性良好地流動。其結果為,發揮出調整電洞與電子發生再結合而產生激發子時在厚度方向上之位置的功能。即,可使載子發生再結合之位置充分地遠離藍色發光層63之界面附近。第2輔助摻雜劑材料例如可與第2主體材料混合而使用。
再者,於本實施形態之藍色發光層63中,由於需要將電子順利地供給至紅色發光層61側,故而將電子傳輸性較高之材料用作第2主體材料。於該情形時,可適宜地選擇電洞傳輸性較高之材料作為第2輔助摻雜劑材料。
作為第2輔助摻雜劑材料,只要為相對於第2主體材料具有相反之遷移率之材料,則無特別限定。作為第2輔助摻雜劑材料,例如可列舉:下述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(α-NPD)、N,N'-二苯基-N,N'-雙(3-甲基苯基)-1,1'-聯苯-4,4'-二胺(TPD)、下述式(3)所表示之化合物、下述式(4)所表示之化合物等四芳基聯苯胺衍生物、四芳基二胺基茀化合物或其衍生物(胺系化合物)、二唑衍生物、苝衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、喹啉衍生物
及二苯基醌衍生物等。作為第2輔助摻雜劑材料,可單獨使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
藍色發光層63中之藍色發光材料之含量(摻雜量)較佳為0.01~20wt%,更佳為1~15wt%。藉由將藍色發光材料之含量設為此種範圍內,可使發光效率最佳化,可一面取得紅色發光層61之發光量及下述綠色發光層64之發光量之平衡性,一面使藍色發光層63發光。
又,藍色發光層63之平均厚度並無特別限定,較佳為5~50nm左右,更佳為10~40nm左右。
(綠色發光層)
綠色發光層(第3發光層)64係包含發光為綠色(第3色)之綠色發光
材料(第3發光材料)、保持綠色發光材料之主體材料(第3主體材料)、及相對於該主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料(第3輔助摻雜劑材料)而構成。
作為此種綠色發光材料,並無特別限定,可使用1種或組合使用2種以上之各種綠色螢光材料、綠色磷光材料。
作為綠色螢光材料,只要為發出綠色之螢光者,則無特別限定。作為綠色螢光材料,例如可列舉:香豆素衍生物、下述式(9)所表示之喹吖啶酮衍生物等喹吖啶酮及其衍生物、9,10-雙[(9-乙基-3-咔唑)乙烯基]蒽、聚(9,9-二己基-2,7-伸乙烯基伸茀基)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共-(1,4-二伸苯基-伸乙烯基-2-甲氧基-5-{2-乙基己氧基}苯)]、聚[(9,9-二辛基-2,7-二伸乙烯基伸茀基)-鄰-共-(2-甲氧基-5-(2-乙氧基己氧基)-1,4-伸苯基)]等。作為綠色螢光材料,可單獨使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
作為綠色磷光材料,只要為發出綠色之磷光之材料,則無特別限定。作為綠色磷光材料,例如可列舉:銥、釕、鉑、鋨、錸、鈀等之金屬錯合物。該等中,較佳為該等金屬錯合物之配位基中之至少一個具有苯基吡啶骨架、聯吡啶骨架、卟啉骨架等者。更具體而言,可列舉:面式-三(2-苯基吡啶合)銥(Ir(ppy)3)、雙(2-苯基吡啶合-N,C2')(乙醯丙酮合)銥、面式-三[5-氟-2-(5-三氟甲基-2-吡啶)苯基-C,N]銥。
又,作為綠色發光層64之構成材料,除包含綠色發光材料(發光材料)以外,亦包含以該綠色發光材料作為客體材料之主體材料(第3主體材料)。第3主體材料具有如下功能:使電洞與電子發生再結合而產生激發子,且使該激發子之能量轉移(Forster轉移或Dexter轉移)至綠色發光材料,而激發綠色發光材料。第3主體材料例如可將作為客體材料之綠色發光材料作為發光摻雜劑摻雜至主體材料中而使用。作為此種第3主體材料,可使用與作為紅色發光層61之第1主體材料而說明之材料相同之材料。其中,作為第3主體材料,較佳為并苯系化合物。并苯系化合物為電子傳輸性較高之主體材料。因此,使用并苯系化合物之第3主體材料可適宜地用作需要將電子順利地供給至紅色發光層61側之綠色發光層64之主體材料。
又,作為綠色發光層64之構成材料,除包含綠色發光材料(發光材料)及主體材料(第3主體材料)以外,亦包含以輔助第3主體材料之方式相對於第3主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料(第3輔助摻雜劑材料)。
第3輔助摻雜劑材料係與第2輔助摻雜劑材料與第2主體材料之關係同樣地相對於第3主體材料具有相反之遷移率。藉此,發揮出調整於綠色發光層64中電洞與電子發生再結合而產生激發子時在厚度方向上之位置的功能。即,可使載子發生再結合之位置充分地遠離綠色發光層64之界面附近。此種第3輔助摻雜劑材料例如可與第3主體材料混合而使用。
作為第3輔助摻雜劑材料,例如可使用與作為藍色發光層63之第2輔助摻雜劑材料而說明之材料相同之材料。
再者,關於本實施形態之綠色發光層64,與藍色發光層63同樣地,由於需要將電子順利地供給至紅色發光層61側,故而於將電子傳輸性較高之材料用作第3主體材料之情形時,可適宜地選擇電洞傳輸
性較高之材料作為第3輔助摻雜劑材料。
綠色發光層64中之綠色發光材料之含量(摻雜量)較佳為0.01~20wt%,更佳為0.5~15wt%。藉由將綠色發光材料之含量設為此種範圍內,可使發光效率最佳化,可一面取得紅色發光層61之發光量及藍色發光層63之發光量之平衡性,一面使綠色發光層64發光。
又,綠色發光層64之平均厚度並無特別限定,較佳為5~50nm左右,更佳為10~40nm左右。
如上所述,藍色發光層63及綠色發光層64(發光層63、64)分別包含發光材料、主體材料、及相對於主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料。
藉由如此使發光層63、64包含相對於主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料,可控制發光層63、64之載子傳輸性。藉此,可調整電洞與電子發生再結合而產生激發子時在厚度方向上之位置。即,可使載子發生再結合之位置充分地遠離發光層63、64之各界面附近。其結果為,可防止僅發光層63、64中之一部分發光材料有助於發光,故而可抑制位於界面附近之發光材料之局部之劣化,而抑制發光層63、64之亮度劣化。藉此,可謀求發光元件1之高效率化及長壽命化。但是,若僅設為包含輔助摻雜劑材料者,或僅控制主體材料與輔助摻雜劑材料之HOMO、LUMO之關係,則無法充分地控制電洞及電子之載子傳輸性,而無法將發光層63、64之載子之再結合位置設定為良好位置。即,無法使於發光層63、64中載子發生再結合之位置充分地遠離與發光層63、64所鄰接之層之界面附近。
相對於此,於本發明中,於將包含輔助摻雜劑材料之發光層63、64之電洞之遷移率設為μh[cm2/Vs],將電子之遷移率設為μe[cm2/Vs]時,以滿足下述式(I)之關係之方式設定遷移率比μe/μh。即,於本發明中,控制發光層63、64之電洞之遷移率與電子之遷移率
之關係。
0.01≦μe/μh≦100 (I)
藉由滿足該關係,可使電洞與電子於發光層63、64中平衡性良好地流動。因此,可使載子發生再結合之位置(再結合部位)充分地遠離與發光層63、64所鄰接之層之界面附近,並且可擴展該再結合部位。其結果為,可抑制界面附近之局部之發光材料(摻雜劑材料)之劣化。藉此,發光元件1具有優異之發光特性及長時間持續該發光特性之壽命特性。
再者,遷移率比μe/μh之值可藉由阻抗頻譜法(Impedance Spectroscopy)測定發光層之電洞遷移率及電子遷移率,獲得該等之比而求出。
再者,如上述式(I)所示,μe/μh值只要為0.01以上且100以下即可,較佳為0.1以上且10以下。藉此,可更確實地擴展發光層63、64之再結合部位。
又,μe/μh值之大小係藉由根據發光層63、64中所含之主體材料之種類及含量,適當選擇輔助摻雜劑之種類及含量而調整。具體而言,於使用上述并苯系化合物作為主體材料之情形時,作為輔助摻雜劑材料,較佳為胺系化合物。藉此,可容易地將μe/μh值之大小設定為0.01以上且100以下之範圍內。
進而,作為并苯系化合物,較佳為上述式(4)所表示之化合物。藉此,可更顯著地發揮出上述效果。
又,於發光層63、64中,輔助摻雜劑材料之含量較佳為20wt%以上且70wt%以下,更佳為20wt%以上且50wt%以下。藉由將輔助摻雜劑材料之含量設定為該範圍內,可容易地將μe/μh值之大小設定為0.01以上且100以下之範圍內。即,於輔助摻雜劑材料為電洞傳輸性較高之材料之情形時,若輔助摻雜劑材料之含量未達上述下限值,
則根據輔助摻雜劑材料之種類,而有無法使再結合部位充分地遠離與發光層63、64於陽極側所接觸之層之界面附近,而無法抑制該界面附近之局部之發光材料之劣化之虞。又,若輔助摻雜劑材料之含量超過上述上限值,則根據輔助摻雜劑材料之種類,而有使電洞過量地到達至發光層63、64中於陰極側所接觸之層,由此導致電洞所到達之層之變質、劣化,從而使發光元件1之特性降低之虞。
於本發明中,進而較佳為於包含發光材料、主體材料、及輔助摻雜劑材料之發光層63、64中,於將主體材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOHost、LUMOHost、μhHost及μeHost,將輔助摻雜劑材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOAssist、LUMOAssist、μhAssist及μeAssist時,滿足下述關係式(A)。換言之,於本發明中,較佳為於發光層63、64中,使主體材料與輔助摻雜劑材料之組合滿足下述關係式(A)。
[數2]HOMOAssist+0.2eV<HOMOHost LUMOHost>LUMOAssist+0.2eV μhHost<μhAssist μeHost>μeAssist˙˙˙(A)
如此,於本發明中,較佳為不僅規定主體材料與輔助摻雜劑材料之HOMO、LUMO之關係,亦規定主體材料與輔助摻雜劑材料之電洞及電子之遷移率之關係。藉此,可使於發光層63、64中載子發生再結合之位置充分地遠離與發光層63、64所鄰接之層之界面附近,並且可擴展該再結合部位,因此可抑制界面附近之局部之發光材料(摻雜劑材料)之劣化。其結果為,發光元件1成為具有優異之發光特性及長
時間持續該發光特性之壽命特性者。
獲得該效果時,首先藉由滿足HOMOAssist+0.2eV<HOMOHost之關係,使輔助摻雜劑材料之HOMO能階達到電洞確實地流動之程度。並且,此時由於滿足μhHost<μhAssist之關係,故而可確實地獲得藉由添加輔助摻雜劑材料所獲得之效果、即所謂提高發光層63、64之電洞傳輸性之效果。
又,由於滿足LUMOHost>LUMOAssist+0.2eV之關係,故而主體材料之LUMO能階達到使電子確實地流動之程度。並且,此時由於滿足μeHost>μeAssist之關係,故而即使添加輔助摻雜劑材料,亦可確實地抑制或防止因發光層63、64之主體材料所引起之電子傳輸性受阻。
根據以上情況,藉由向發光層63、64中添加輔助摻雜劑材料,可使於發光層63、64中載子發生再結合之位置充分地遠離與發光層63、64所鄰接之層之界面附近,故而可獲得如上所述之效果。
藉由設為滿足上述關係式(A)之主體材料與輔助摻雜劑材料之組合,可容易地滿足上述式(I)之關係,藉此可使電洞與電子於發光層63、64中平衡性更良好地流動。因此,可使載子發生再結合之位置(再結合部位)更確實地遠離與發光層63、64所鄰接之層之界面附近,並且可擴展該再結合部位,故而可更確實地發揮上述效果。
(電子傳輸層)
電子傳輸層7具有將自陰極9經由電子注入層8所注入之電子傳輸至綠色發光層64之功能。
作為電子傳輸層7之構成材料(電子傳輸材料),例如可列舉:2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(BCP)等啡啉衍生物、下述式(10)所表示之三(8-羥基喹啉合)鋁(Alq3)等以8-羥基喹啉或其衍生物作為配位基之有機金屬錯合物等喹啉衍生物、下述式(11)所表示之化合物之類的氮雜吲哚衍生物、二唑衍生物、苝衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生
物、喹啉衍生物、二苯基醌衍生物、硝基取代茀衍生物等。作為電子傳輸材料,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
電子傳輸層7之平均厚度並無特別限定,較佳為0.5~100nm左右,更佳為1~50nm左右。
(電子注入層)
電子注入層8具有提高自陰極9之電子注入效率之功能。
作為該電子注入層8之構成材料(電子注入材料),例如可列舉:各種無機絕緣材料、各種無機半導體材料。
作為此種無機絕緣材料,例如可列舉:鹼金屬硫屬化物(氧化物、硫化物、硒化物、碲化物)、鹼土金屬硫屬化物、鹼金屬之鹵化物及鹼土金屬之鹵化物等。作為電子注入材料,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。藉由將該等作為主材料而構成電子注入層8,可進一步提高電子注入性。尤其是鹼金屬化合物(鹼金屬硫屬化物、鹼金屬之鹵化物等)之功函數非常小,藉由使用其而構成電子
注入層8,發光元件1獲得較高之亮度。
作為鹼金屬硫屬化物,例如可列舉:Li2O、LiO、Na2S、Na2Se、NaO等。
作為鹼土金屬硫屬化物,例如可列舉:CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、MgO、CaSe等。
作為鹼金屬之鹵化物,例如可列舉:CsF、LiF、NaF、KF、LiCl、KCl、NaCl等。
作為鹼土金屬之鹵化物,例如可列舉:CaF2、BaF2、SrF2、MgF2、BeF2等。
又,作為無機半導體材料,例如可列舉包含Li、Na、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Cd、Mg、Si、Ta、Sb及Zn中之至少1種元素之氧化物、氮化物或氮氧化物等。作為無機半導體材料,可使用該等中之1種,或將2種以上組合而使用。
電子注入層8之平均厚度並無特別限定,較佳為0.1~1000nm左右,更佳為0.2~100nm左右,進而較佳為0.2~50nm左右。
(密封構件)
密封構件10係以覆蓋陽極3、積層體15、及陰極9之方式設置,具有將該等氣密性地密封而阻隔氧或水分之功能。藉由設置密封構件10,可獲得提高發光元件1之可靠性,或防止變質、劣化(提高耐久性)等效果。
作為密封構件10之構成材料,例如可列舉:Al、Au、Cr、Nb、Ta、Ti或包含該等之合金、氧化矽、各種樹脂材料等。再者,於使用具有導電性之材料作為密封構件10之構成材料之情形時,為了防止短路,較佳為於密封構件10與陽極3、積層體15、及陰極9之間視需要設置絕緣膜。
又,密封構件10亦可設為平板狀,使之與基板2對向,並利用例
如熱硬化性樹脂等密封材料將該等之間加以密封。
如上所述之發光元件1例如可藉由如下方式製造。
[1]首先,準備基板2,於該基板2上形成陽極3。
陽極3例如可使用電漿CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積法)、熱CVD之類的化學蒸鍍法(CVD)、真空蒸鍍等乾式鍍敷法、電解鍍敷等濕式鍍敷法、熔射法、溶膠-凝膠法、MOD(Metal Organic Deposition,金屬有機沈積)法、金屬箔之接合等而形成。
[2]其次,於陽極3上形成電洞注入層4。
電洞注入層4例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程(gas-phase process)而形成。
又,電洞注入層4例如亦可藉由將使電洞注入材料溶解於溶劑或分散於分散介質中而成之電洞注入層形成用材料供給至陽極3上之後,進行乾燥(脫溶劑或脫分散介質)而形成。
作為電洞注入層形成用材料之供給方法,例如亦可使用旋轉塗佈法、輥塗法、噴墨印刷法等各種塗佈法。藉由使用該塗佈法,可相對容易地形成電洞注入層4。
作為電洞注入層形成用材料之製備中所使用之溶劑或分散介質,例如可列舉:各種無機溶劑、或各種有機溶劑、或包含該等之混合溶劑等。
再者,乾燥例如可藉由在大氣壓或減壓環境中之放置、加熱處理、吹送惰性氣體等而進行。
又,亦可於本步驟之前,對陽極3之上表面實施氧電漿處理。由此,可藉由如下方式等而進行:對陽極3之上表面賦予親液性;將附著於陽極3之上表面之有機物去除(洗淨);調整陽極3之上表面附近之功函數。
此處,作為氧電漿處理之條件,例如較佳為設為電漿功率100~
800W左右、氧氣流量50~100mL/min左右、被處理構件(陽極3)之搬送速度0.5~10mm/sec左右、基板2之溫度70~90℃左右。
[3]其次,於電洞注入層4上形成電洞傳輸層5。
電洞傳輸層5例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
又,亦可藉由將使電洞傳輸材料溶解於溶劑或分散於分散介質中而成之電洞傳輸層形成用材料供給至電洞注入層4上之後,進行乾燥(脫溶劑或脫分散介質)而形成。
[4]其次,於電洞傳輸層5上形成紅色發光層61。
紅色發光層61例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
[5]其次,於紅色發光層61上形成中間層62。
中間層62例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
[6]其次,於中間層62上形成藍色發光層63。
藍色發光層63例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
[7]其次,於藍色發光層63上形成綠色發光層64。
綠色發光層64例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
[8]其次,於綠色發光層64上形成電子傳輸層7。
電子傳輸層7例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程而形成。
又,電子傳輸層7例如亦可藉由將使電子傳輸材料溶解於溶劑或分散於分散介質中而成之電子傳輸層形成用材料供給至綠色發光層64上之後,進行乾燥(脫溶劑或脫分散介質)而形成。
[9]其次,於電子傳輸層7上形成電子注入層8。
於使用無機材料作為電子注入層8之構成材料之情形時,電子注入層8例如可藉由使用CVD法、或真空蒸鍍、濺鍍等乾式鍍敷法等之氣相製程、無機微粒子墨水之塗佈及焙燒等而形成。
[10]其次,於電子注入層8上形成陰極9。
陰極9例如可使用真空蒸鍍法、濺鍍法、金屬箔之接合、金屬微粒子墨水之塗佈及焙燒等而形成。
經由如上所述之步驟而獲得發光元件1。
最後,以覆蓋所獲得之發光元件1之方式被覆密封構件10,並接合於基板2。
<第2實施形態>
圖2係模式性地表示本發明之第2實施形態之發光元件之縱剖面的圖。再者,為了便於說明,以下將圖2中之上側、即陰極9側設為「上」,將下側、即陽極3側設為「下」而進行說明。
本實施形態之發光元件1A之發光部6A為一層之發光層,除此以外,與上述第1實施形態之發光元件1相同。
於該構成之發光元件1A中,發光部6A係包含發光材料、保持上述發光材料之主體材料、及相對於上述主體材料具有相反之遷移率之輔助摻雜劑材料而構成,於該發光部(發光層)6A中,滿足0.01≦μe/μh≦100之關係。
又,較佳為該發光部6A滿足上述關係式(A)。
作為可用於發光部6A之發光材料,並無特別限定,可適當使用上述紅色發光材料、藍色發光材料、綠色發光材料等中之1種,或將2種以上組合而使用。
又,作為發光部6A所含之主體材料及輔助摻雜劑材料,可分別使用上述第1實施形態中所列舉之材料。
亦可藉由如上所述之構成,而獲得與本發明之第1實施形態相同之效果。
如上所述之發光元件1、1A例如可用於發光裝置(本發明之發光裝置)。
此種發光裝置由於具備如上所述之發光元件1、1A,故而可於相對低電壓下進行驅動。
又,此種發光裝置例如可用作照明等所使用之光源等。
又,可藉由將發光裝置中之複數個發光元件1配置為矩陣狀,而構成用於顯示器裝置之發光裝置。
其次,對應用有本發明之顯示裝置之顯示器裝置之一例進行說明。
圖3係表示應用有本發明之顯示裝置之顯示器裝置之實施形態的縱剖視圖。
圖3所示之顯示器裝置100具有:具備與子像素100R、100G、100B對應地設置之複數個發光元件1R、1G、1B之發光裝置101、及彩色濾光片19R、19G、19B。此處,顯示器裝置100係頂部發光構造之顯示器面板。再者,作為顯示器裝置之驅動方式,並無特別限定,為主動矩陣方式、被動矩陣方式之任一種均可。
發光裝置101具有基板21、發光元件1R、1G、1B、及驅動用電晶體24。
於基板21上,設置有複數個驅動用電晶體24。以覆蓋該等驅動用電晶體24之方式形成有包含絕緣材料之平坦化層22。
各驅動用電晶體24具有:包含矽之半導體層241、形成於半導體層241上之閘極絕緣層242、形成於閘極絕緣層242上之閘極電極243、源極電極244、及汲極電極245。
於平坦化層22上,與各驅動用電晶體24對應地設置有發光元件
1R、1G、1B。
發光元件1R係於平坦化層22上依序積層有反射膜32、抗腐蝕膜33、陽極3、積層體15、陰極9、陰極罩34。於本實施形態中,各發光元件1R、1G、1B之陽極3構成像素電極。該陽極3係經由導電部(配線)27而與各驅動用電晶體24之汲極電極245進行電性連接。又,各發光元件1R、1G、1B之陰極9係設為共用電極。
再者,發光元件1G、1B之構成係與發光元件1R之構成相同。又,於圖3中,關於與圖1相同之構成,附上相同符號。又,關於反射膜32之構成(特性),亦可根據光之波長而於發光元件1R、1G、1B間不同。
於鄰接之發光元件1R、1G、1B彼此之間設置有間隔壁31。
又,以覆蓋如此構成之發光裝置101之方式,形成有包含環氧樹脂之環氧樹脂層35。
彩色濾光片19R、19G、19B係於上述環氧樹脂層35上與發光元件1R、1G、1B對應地設置。
彩色濾光片19R係將來自發光元件1R之白色光W轉換為紅色。又,彩色濾光片19G係將來自發光元件1G之白色光W轉換為綠色。又,彩色濾光片19B係將來自發光元件1B之白色光W轉換為藍色。藉由將此種彩色濾光片19R、19G、19B與發光元件1R、1G、1B組合而使用,可顯示出全彩圖像。
又,於鄰接之彩色濾光片19R、19G、19B彼此之間形成有遮光層36。藉此,可防止不期待之子像素100R、100G、100B發光之情況。
並且,以覆蓋彩色濾光片19R、19G、19B及遮光層36之方式設置有密封基板20。
如以上所說明之顯示器裝置100可為單色顯示,亦可為藉由選擇各發光元件1R、1G、1B所使用之發光材料而進行彩色顯示。
此種顯示器裝置100(本發明之顯示裝置)由於使用如上所述之發光裝置101,故而可於相對低電壓下進行驅動。因此,可藉由較少之消耗電力而顯示出高品質之圖像。
圖4係表示應用本發明之電子機器之移動型(或筆記型)之個人電腦之構成的立體圖。
於該圖中,個人電腦1100包含:具備鍵盤1102之本體部1104、及具備顯示部之顯示單元1106。顯示單元1106係以可經由鉸鏈構造部而相對於本體部1104旋動之方式被支持。
於該個人電腦1100中,顯示單元1106所具備之顯示部包含上述顯示器裝置100。
圖5係表示應用本發明之電子機器之行動電話(亦包含PHS)之構成的立體圖。
於該圖中,行動電話1200具備複數個操作按鈕1202、接聽口1204、發話口1206、及顯示部。
於行動電話1200中,顯示部包含上述顯示器裝置100。
圖6係表示應用本發明之電子機器之數位靜態相機之構成的立體圖。再者,於該圖中,關於與外部機器之連接,亦簡易地進行表示。
數位靜態相機1300具備:殼體(本體)1302、受光單元1304、快門按鈕1306、電路基板1308、視訊信號輸出端子1312、資料通訊用之輸入輸出端子1314、及顯示部。
此處,通常之相機係利用被拍攝體之光學圖像使銀鹽照相底片感光。相對於此,數位靜態相機1300係利用CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合元件)等攝像元件對被拍攝體之光學圖像進行光電轉換而產生攝像信號(圖像信號)。
數位靜態相機1300之殼體(本體)1302之背面設有顯示部。該顯示部係成為基於CCD之攝像信號而進行顯示之構成,作為以電子圖像之
形式顯示被拍攝體之取景器而發揮功能。
於數位靜態相機1300中,該顯示部包含上述顯示器裝置100。
殼體之內部設置有電路基板1308。該電路基板1308上,設置有可存儲(記憶)攝像信號之記憶體。
又,殼體1302之正面側(於圖示之構成中為背面側)設置有包含光學鏡頭(攝像光學系統)或CCD等之受光單元1304。
拍攝者確認顯示部所顯示之被拍攝體像,並按下快門按鈕1306,則該時刻之CCD之攝像信號被傳送、存儲至電路基板1308之記憶體內。
又,該數位靜態相機1300於殼體1302之側面具備:視訊信號輸出端子1312、及資料通訊用之輸入輸出端子1314。如圖示般,視訊信號輸出端子1312視需要與電視監控器1430連接。又,資料通訊用之輸入輸出端子1314視需要與個人電腦1440連接。藉此,若進行特定之操作,則存儲於電路基板1308之記憶體內之攝像信號被輸出至電視監控器1430、或個人電腦1440。
再者,本發明之電子機器並不限於圖4之個人電腦(移動型個人電腦)、圖5之行動電話、圖6之數位靜態相機。作為本發明之電子機器,例如可列舉:電視、或攝錄影機、取景器型、螢幕直視型(direct-view monitor)之錄影機、膝上型個人電腦、汽車導航裝置、呼叫器、電子記事本(亦包括附有通訊功能者)、電子辭典、計算機、電子遊戲機、文字處理器、工作站、視訊電話、防盜用電視監控器、電子雙筒望遠鏡、POS終端(Point of Sale terminal,銷售點終端機)、具備觸控面板之機器(例如金融機構之提款機、自動售票機)、醫療設備(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖顯示裝置、超音波診斷裝置、內視鏡用顯示裝置)、魚群探測器、各種測定機器、量錶類(例如車輛、飛機、船舶之量錶類)、飛行模擬器、其他各種監控器類、投影儀等
投射型顯示裝置等。
以上,基於圖示之實施形態對本發明之發光元件、發光裝置、顯示裝置及電子機器進行了說明,但本發明並不限定於該等。
例如,於上述實施形態中,對發光元件所具備之藍色發光層及綠色發光層係包含發光材料、主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,且滿足上述關係式(I)之情形進行了說明。然而,本發明並不限定於該情形,例如可為發光元件所具備之紅色發光層係包含發光材料、主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,且滿足上述關係式(I)者,亦可為藍色發光層及綠色發光層中之至少一者係包含發光材料、主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,且滿足上述關係式(I)者。
又,於上述實施形態中,說明了發光元件具有一層、三層之發光層之情況,但發光層亦可為兩層或四層以上。於此種情形時,只要為發光元件所具備之至少1層發光層係包含發光材料、主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,且滿足上述關係式(I)者即可。
進而,於上述第1實施形態中,對具有發光元件為分別發出紅色、藍色及綠色之光之三層之發光層、即發出不同發光色之複數層發光層者進行了說明,但本發明之發光元件亦可應用於具有發出相同發光色之複數層發光層之發光元件。
其次,對本發明之具體實施例進行說明。
1.發光元件之製造
(實施例1A)
<1>首先,準備平均厚度0.5mm之透明之玻璃基板。其次,於該基板上,藉由濺鍍法而形成平均厚度50nm之ITO電極(陽極)。
然後,將基板依序浸漬於丙酮、2-丙醇中,並進行超音波洗淨後,實施氧電漿處理。
<2>其次,於ITO電極上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍上述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺(α-NPD),而形成平均厚度40nm之電洞傳輸層。
<3>其次,於電洞傳輸層上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍紅色發光層之構成材料,而形成平均厚度5nm之紅色發光層(第1發光層)。關於紅色發光層之構成材料,使用上述式(5)所表示之四芳基二茚并苝衍生物作為成為客體材料之紅色發光材料(第1發光材料)。又,使用上述式(7)所表示之稠四苯衍生物作為主體材料(第1主體材料)。再者,紅色發光層中之第1發光材料(摻雜劑)之含量(摻雜濃度)係設為1.5wt%。
<4>其次,於紅色發光層上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍中間層之構成材料,而形成平均厚度20nm之中間層。關於中間層之構成材料,使用將上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之化合物以50:50混合而成之混合物。
<5>其次,於中間層上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍藍色發光層之構成材料,而形成平均厚度15nm之藍色發光層(第2發光層)。關於藍色發光層之構成材料,使用上述式(8)所表示之二苯乙烯基二胺系化合物作為成為客體材料之藍色發光材料(第2發光材料)。又,使用上述式(6)所表示之蒽衍生物作為主體材料(第2主體材料)。又,使用上述式(4)所表示之胺衍生物作為輔助摻雜劑材料(第2輔助摻雜劑材料)。再者,藍色發光層中之藍色發光材料(摻雜劑)之含量(摻雜濃度)係設為8.0wt%。又,上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之胺衍生物之混合比係設為80:20。
<6>其次,於藍色發光層上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍綠色發光層之構成材料,而形成平均厚度15nm之綠色發光層(第3發光層)。關於綠色發光層之構成材料,使用上述式(9)所表示之喹吖啶酮衍生物
作為成為客體材料之綠色發光材料(第3發光材料)。又,使用上述式(6)所表示之蒽衍生物作為主體材料(第3主體材料)。又,使用上述式(4)所表示之胺衍生物作為輔助摻雜劑材料(第3輔助摻雜劑材料)。再者,綠色發光層中之綠色發光材料(摻雜劑)之含量(摻雜濃度)係設為1.0wt%。又,上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之胺衍生物之混合比係設為80:20。
<7>其次,於綠色發光層上,藉由真空蒸鍍法將上述式(11)所表示之氮雜吲哚衍生物成膜,而形成平均厚度25nm之電子傳輸層。
<8>其次,於電子傳輸層上,藉由真空蒸鍍法將氟化鋰(LiF)成膜,而形成平均厚度1nm之電子注入層。
<9>其次,於電子注入層上,藉由真空蒸鍍法將Al成膜。藉此,形成包含Al之平均厚度100nm之陰極。
<10>其次,以覆蓋所形成之各層(積層體)之方式被覆玻璃製之保護罩(密封構件),並利用環氧樹脂進行固定、密封。
藉由以上之步驟,而製造出進行白色發光之如圖1所示之實施例1A之發光元件。
(實施例2A~4A、比較例2A)
將藍色發光層及綠色發光層中之上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之胺衍生物之混合比變更為表1所示,除此以外,以與上述實施例1A相同之方式製造實施例2A~4A、比較例2A之發光元件。
(比較例1A)
省略藍色發光層及綠色發光層中之上述式(4)所表示之胺衍生物之添加,除此以外,以與上述實施例1A相同之方式製造比較例1A之發光元件。
2.評價
2-1.遷移率比μe/μh之評價
針對實施例1A~4A及比較例1A、2A之發光元件,藉由阻抗頻譜法,而獲得藍色發光層之電洞遷移率及電子遷移率,從而獲得該等之遷移率之比。藉此求出遷移率比μe/μh。
2-2.發光壽命之評價
使用直流電源使比較例1A之發光元件發光,將初期亮度設為固定。其後,使用亮度計測定亮度,並測定該亮度成為初期亮度之80%之時間(LT80)。針對實施例1A~4A及比較例2A之發光元件,求出將對比較例1A之發光元件所測得之LT80設為100時之相對值。
於表2中表示上述之評價結果。
[表2]表2
由表2明確,實施例1A~4A之發光元件係遷移率比μe/μh之大小成為0.01以上且100以下之範圍內,且與遷移率比μe/μh之大小未成為0.01以上且100以下之範圍內之比較例1A、2A相比,發光壽命更長者。
再者,使用上述步驟<5>、<6>之上述式(6)所表示之蒽衍生物之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別為5.9[cV]、2.9[eV]、未達1.0×10-9[cm2/Vs]及7.0×10-6[cm2/V]。又,上述式(4)所表示之胺衍生物之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別為5.6[eV]、2.5[eV]、9.0×10-4[cm2/Vs]及未達1.0×10-9[cm2/V]。
再者,蒽衍生物及胺衍生物之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率係分別藉由阻抗頻譜法而測定。
3.發光元件之製造
(實施例1B)
<1>首先,準備平均厚度0.5mm之透明之玻璃基板。其次,於該基板上,藉由濺鍍法而形成平均厚度50nm之ITO電極(陽極)。
然後,將基板依序浸漬於丙酮、2-丙醇中,並進行超音波洗淨後,實施氧電漿處理。
<2>其次,於ITO電極上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍上述式(2)所表示之N,N'-二(1-萘基)-N,N'-二苯基[1,1'-聯苯]-4,4'-二胺(α-NPD),而
形成平均厚度60nm之電洞傳輸層。
<3>其次,於電洞傳輸層上,藉由真空蒸鍍法而蒸鍍藍色發光層之構成材料,而形成平均厚度40nm之藍色發光層(發光部)。關於藍色發光層之構成材料,使用上述式(8)所表示之二苯乙烯基二胺系化合物作為藍色發光材料。又,使用上述式(6)所表示之蒽衍生物作為主體材料。又,使用上述式(4)所表示之胺衍生物作為輔助摻雜劑材料。再者,藍色發光層中之藍色發光材料(摻雜劑)之含量(摻雜濃度)係設為8.0wt%。又,上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之胺衍生物之混合比係設為80:20。
<4>其次,於發光層上,藉由真空蒸鍍法將上述式(11)所表示之氮雜吲哚衍生物成膜,而形成平均厚度20nm之電子傳輸層。
<5>其次,於電子傳輸層上,藉由真空蒸鍍法將氟化鋰(LiF)成膜,而形成平均厚度1nm之電子注入層。
<6>其次,於電子注入層上,藉由真空蒸鍍法將Al成膜。藉此,形成包含Al之平均厚度100nm之陰極。
<7>其次,以覆蓋所形成之各層之方式被覆玻璃製之保護罩(密封構件),並利用環氧樹脂進行固定、密封。
藉由以上之步驟,而製造出進行藍色發光之如圖2所示之實施例1B之發光元件。
(實施例2B~4B、比較例2B)
將發光層中之上述式(6)所表示之蒽衍生物與上述式(4)所表示之胺衍生物之混合比變更為如表3所示,除此以外,以與上述實施例1B相同之方式製造實施例2B~4B、比較例2B之發光元件。
(比較例1B)
省略藍色發光層及綠色發光層中之上述式(4)所表示之胺衍生物之添加,除此以外,以與上述實施例1B相同之方式製造比較例1B之
發光元件。
4.評價
4-1.遷移率比μe/μh之評價
針對實施例1B~4B及比較例1B、2B之發光元件,藉由阻抗頻譜法而獲得發光層之電洞遷移率及電子遷移率,並獲得該等之遷移率。藉此,求出遷移率比μe/μh。
4-2.發光壽命之評價
使用直流電源使比較例1B之發光元件發光,將初期亮度設為固定。其後,使用亮度計測定亮度,並測定該亮度成為初期亮度之80%之時間(LT80)。針對實施例1B~4B及比較例2B之發光元件,求出將對比較例1B之發光元件所測得之LT80設為100時之相對值。
於表4中表示上述之評價結果。
由表4明確,實施例1B~4B之發光元件係遷移率比μe/μh之大小成為0.01以上且100以下之範圍內,且與遷移率比μe/μh之大小未成為0.01以上且100以下之範圍內之比較例1B、2B相比,發光壽命更長者。
Claims (10)
- 一種發光元件,其特徵在於:具有陰極、陽極、及設置於上述陰極與上述陽極之間且藉由施加驅動電壓而進行發光之發光層,並且上述發光層係包含發光材料、保持上述發光材料之主體材料、及輔助摻雜劑材料而構成,上述主體材料及上述輔助摻雜劑材料之一者為電子傳輸性較高之材料,另一者為電洞傳輸性較高之材料,於將上述發光層之電洞之遷移率設為μh,將電子之遷移率設為μe時,μe/μh所表示之遷移率比滿足下述式(I)之關係:0.01≦μe/μh≦100 (I)。
- 如請求項1之發光元件,其中上述輔助摻雜劑材料係以於上述發光層中,其含量為20wt%以上且70wt%以下之方式構成。
- 如請求項1或2之發光元件,其中上述主體材料為電子傳輸性較高之材料,上述輔助摻雜劑材料為電洞傳輸性較高之材料。
- 如請求項3之發光元件,其中於將上述主體材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOHost、LUMOHost、μhHost及μeHost,且將上述輔助摻雜劑材料之HOMO能階、LUMO能階、電洞之遷移率及電子之遷移率分別設為HOMOAssist、LUMOAssist、μhAssist及μeAssist時,滿足下述關係式(A):[數1] HOMOAssist+0.2eV<HOMOHost LUMOHost>LUMOAssist+0.2eV μhHost<μhAssst μeHost>μeAssist˙˙˙(A)。
- 如請求項1至4中任一項之發光元件,其中上述主體材料為并苯系化合物。
- 如請求項5之發光元件,其中上述輔助摻雜劑材料為胺系化合物。
- 如請求項6之發光元件,其中上述胺系化合物為下述式(4)所表示之化合物:
- 一種發光裝置,其特徵在於:具備如請求項1至7中任一項之發光元件。
- 一種顯示裝置,其特徵在於:具備如請求項8之發光裝置。
- 一種電子機器,其特徵在於:具備如請求項9之顯示裝置。
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