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JP2018190804A - 有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器および、有機電界発光素子の製造方法 - Google Patents

有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器および、有機電界発光素子の製造方法 Download PDF

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JP2018190804A
JP2018190804A JP2017090602A JP2017090602A JP2018190804A JP 2018190804 A JP2018190804 A JP 2018190804A JP 2017090602 A JP2017090602 A JP 2017090602A JP 2017090602 A JP2017090602 A JP 2017090602A JP 2018190804 A JP2018190804 A JP 2018190804A
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達也 松海
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達也 松海
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Abstract

【課題】発光特性を容易に制御することの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、および有機電界発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備えている。有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでおり、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなっている。【選択図】図2

Description

本開示は、有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器および、有機電界発光素子の製造方法に関する。
有機電界発光素子を用いた有機電界発光装置(有機電界発光ディスプレイ)として、種々のものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−157799号公報 特開2011−009205号公報 特開2014−225710号公報
ところで、有機電界発光装置では、有機電界発光素子の発光特性を制御することが容易ではなかった。そのため、発光特性を容易に制御することの可能な有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、および有機電界発光素子の製造方法を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態の有機電界発光素子は、第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備えている。有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含んでおり、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなっている。
本開示の一実施形態の有機電界発光装置は、複数の有機電界発光素子を備えている。この有機電界発光装置において、複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも1つは、上記の有機電界発光素子と同一の構成要素を有している。
本開示の一実施形態の電子機器は、有機電界発光装置を備えている。この電子機器における有機電界発光装置は、上記の有機電界発光装置と同一の構成要素を有している。
本開示の一実施形態の第1の有機電界発光素子の製造方法は、第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法である。この製造方法は、ドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるように、複数回の蒸着により有機発光層を形成する工程を含む。
本開示の一実施形態の第2の有機電界発光素子の製造方法は、第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法である。この製造方法は、塗布により有機発光層を形成するとともに、ドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、有機発光層を形成する工程を含む。
本開示の一実施形態の有機電界発光素子、有機電界発光装置、電子機器、第1の有機電界発光素子の製造方法および第2の有機電界発光素子の製造方法によれば、有機発光層に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層側で高く、電子輸送層側で低くなるようにしたので、有機電界発光素子の発光特性を容易に制御することができる。なお、上記内容は本開示の一例である。本開示の効果は、上述したものに限らず、他の異なる効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。
本開示の第1の実施の形態に係る有機電界発光素子の断面構成の一例を表す図である。 図1の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。 比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。 比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。 図1の発光層の製造手順の一例を表す図である。 図1の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表す図である。 図6の発光層の製造手順の一例を表す図である。 本開示の第2の実施の形態に係る有機電界発光装置の概略構成の一例を表す図である。 図8の画素の回路構成の一例を表す図である。 本開示の有機電界発光装置を備えた電子機器の外観の一例を斜視的に表す図である。 本開示の有機電界発光素子を備えた照明装置の外観の一例を斜視的に表す図である。
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.第1の実施の形態(有機電界発光素子)
2.第2の実施の形態(有機電界発光装置)
3.適用例(電子機器、照明装置)
<1.第1の実施の形態>
[構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る有機電界発光素子1の断面構成の一例を表したものである。有機電界発光素子1は、例えば、基板10上に設けられたものである。有機電界発光素子1は、例えば、発光層13と、発光層13を挟み込むように配置された、正孔輸送層12および電子輸送層14とを備えている。正孔輸送層12は、発光層13の正孔注入側に設けられており、電子輸送層14は、発光層13の電子注入側に設けられている。有機電界発光素子1は、例えば、陽極11、正孔輸送層12、発光層13、電子輸送層14および陰極15を基板10側からこの順に含んで構成された素子構造となっている。有機電界発光素子1において、他の機能層(例えば、正孔注入層や電子注入層など)が含まれていてもよい。
基板10は、例えば、透明基板等の光透過性を有する透光基板であり、例えば、ガラス材からなるガラス基板である。なお、基板10は、ガラス基板に限るものではなく、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性樹脂材料からなる透光性樹脂基板や、有機EL表示装置のバックプレーンであるTFT(薄膜トランジスタ)基板であってもよい。
陽極11は、例えば、基板10の上に形成される。陽極11は、透光性を有する透明電極であって、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電性材料からなる透明導電膜が用いられる。なお、陽極11は、透明電極に限るものではなく、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムもしくは銀の合金等、または、反射性を有する反射電極であってもよい。陽極11は、反射電極と透明電極とが積層されたものであってもよい。
正孔輸送層12は、陽極11から注入された正孔を発光層13へ輸送する機能を有する。正孔輸送層12は塗布膜であり、例えば、正孔輸送性材料12Mを溶質とする溶液を塗布および乾燥することにより形成されている。すなわち、正孔輸送層12は、正孔輸送性材料12Mを含んで構成されている。また、溶質である正孔輸送性材料12Mは、不溶化する機能を有している。不溶化する機能とは、架橋性基又は熱解離可溶性基などの不溶化基が、熱あるいは紫外光等の照射もしくはその組み合わせにより、化学変化し、有機溶媒や水に対し不溶化する機能のことをいう。従って、正孔輸送層12は、不溶化された正孔輸送層である。
正孔輸送層12は、不溶化する機能を有する正孔輸送性材料12Mで構成されている。正孔輸送層12の原料(材料)である正孔輸送性材料12Mは、例えば、アリールアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ブタジエン化合物、ポリスチレン誘導体、ヒドラゾン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、テトラフェニルベンジン誘導体等、または、これらの組み合わせからなる材料である。正孔輸送性材料12Mは、さらに、例えば、溶解性および不溶化の機能のために、その分子構造中に、可溶性基や架橋性基、又は、熱解離可溶性基などを有している。
発光層13は、正孔と電子との再結合により、所定の色の光を発する機能を有する。発光層13は、塗布膜であり、例えば、有機発光材料13Mを溶質とする溶液の塗布および乾燥により形成されている。有機発光材料13Mを溶質とする溶液は、例えば、有機発光材料13Mと溶媒とを含んで構成されている。発光層13は、陽極11から注入された正孔と、陰極15から注入された電子とが、発光層13内で再結合することで励起子が生成されて発光する層である。発光層13は、例えば、青色有機発光材料によって構成された青色発光層である。発光層13の原料(材料)である有機発光材料13Mは、ホスト材料およびドーパント材料を含んでいる。ホスト材料は、主に電子又は正孔の電荷輸送の機能を担っており、ドーパント材料は、発光の機能を担っている。有機発光材料13Mに含まれるホスト材料およびドーパント材料は、それぞれ、1種類のみに限られるものではなく、2種類以上の組み合わせであってもよい。
発光層13のホスト材料としては、例えば、アミン化合物、縮合多環芳香族化合物、ヘテロ環化合物が用いられる。アミン化合物としては、例えば、モノアミン誘導体、ジアミン誘導体、トリアミン誘導体、テトラアミン誘導体が用いられる。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン誘導体、ナフタレン誘導体、ナフタセン誘導体、フェナントレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、トリフェニレン誘導体、ペンタセン誘導体、または、ペリレン誘導体等が挙げられる。ヘテロ環化合物としては、例えば、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、アザカルバゾール、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、または、フタロシアニン誘導体等が挙げられる。
また、発光層13のドーパント材料としては、例えば、ピレン誘導体、フルオランテン誘導体、アリールアセチレン誘導体、フルオレン誘導体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アントラセン誘導体、または、クリセン誘導体が用いられる。また、発光層13のドーパント材料としては、金属錯体が用いられてもよい。金属錯体としては、例えば、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、オスミウム(Os)、金(Au)、レニウム(Re)、もしくは、ルテニウム(Ru)等の金属原子と配位子とを有するものが挙げられる。
発光層13は、正孔移動度が電子移動度よりも大きな有機発光材料によって構成されている。つまり、発光層13は、正孔輸送性の高い材料によって構成された層であり、かつ、正孔移動度が電子移動度よりも大きな層である。正孔輸送層12および電子輸送層14を構成する材料は、発光層13を構成する材料に応じた材料によって構成されている。
電子輸送層14は、陰極15から注入された電子を発光層13へ輸送する機能を有する。電子輸送層14は、蒸着膜である。電子輸送層14は、例えば、電子輸送性を有する有機材料(以下、「電子輸送性材料14M」と称する。)によって構成されている。電子輸送層14は、正孔ブロック性および励起子失活を防ぐのに適した、広いエネルギーギャップを有する有機材料によって構成されている。電子輸送層14は、電子輸送層14のエネルギーギャップが発光層13のエネルギーギャップよりも大きい有機材料によって構成されている。
エネルギーギャップとは、HOMO(最高被占準位,Highest occupied molecular orbital)エネルギー準位と、LUMO(最低空準位,Lowest unoccupied molecular orbital) エネルギー準位とのエネルギー差を指す。エネルギーギャップは、バンドギャップとも言う。HOMO準位の測定法としては、例えば、大気中光電子分光法、電気化学的手法(サイクリックボルタメトリー)、又は、光電子分光法(PES)等が挙げられる。一方、LUMO準位の測定法としては、例えば、逆光電子分光法(IPES)、又は、光吸収分光法により吸収端から求めたエネルギーギャップとHOMO準位とから算出する方法等が挙げられる。また、それぞれの準位を、分子起動法計算を用いて、HOMO準位及びLUMO準位順位を算出する手法を用いてもよい。
電子輸送層14は、発光層13と陰極15との間に介在し、陰極15から注入された電子を発光層13へ輸送する機能を有する。なお、電子輸送層14は、さらに、発光層13から陰極15への電荷(本実施の形態では正孔)の突き抜けを抑制する電荷ブロック機能や、発光層13の励起状態の消光を抑制する機能等を有していることが好ましい。電子輸送層14の原料(材料)である電子輸送性材料14Mは、例えば、分子内にヘテロ原子を1個以上含有する芳香族ヘテロ環化合物である。芳香族ヘテロ環化合物としては、例えば、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、ベンズイミダゾール環、フェナントロリン環、キナゾリン環等を骨格に含む化合物が挙げられる。また、電子輸送層14は、電子輸送性を有する金属を含んでもよい。電子輸送層14は、電子輸送性を有する金属を含むことで、電子輸送層14の電子輸送性を向上できる。電子輸送層14に含まれる金属としては、例えば、バリウム(Ba)、リチウム(Li)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、セシウム(Cs)、ナトリウム(Na)、ルビジウム(Rb)等を用いることができる。
陰極15は、光反射性を有する反射電極であり、例えば反射性を有する金属材料を用いて形成された金属電極である。陰極15の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等が用いられる。なお、陰極15は、反射電極に限るものではなく、陽極11と同様に、ITO膜等の透明電極であってもよい。本実施の形態では、基板10及び陽極11が透光性を有し、陰極15が反射性を有するので、有機電界発光素子1は、基板10側から光が放出するボトムエミッション構造である。なお、有機電界発光素子1は、ボトムエミッション構造に限るものではなく、トップエミッション構造であってもよい。
次に、本実施の形態に係る有機電界発光素子1の特徴について、比較例も交えて説明する。図2は、発光層13内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。発光層13内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置は、図2に限定されるものではない。図3、図4は、比較例に係る有機電界発光素子の発光層内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。
発光領域とは、発光層内で生成された励起子の、発光層内での分布を指している。図2〜図4では、発光層が真ん中で分けられており、正孔輸送層が配置されている側の領域と、電子輸送層が配置されている側の領域に二等分されている。図2では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くなっている。図3、図4では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度が発光層13内の位置に依らず一定となっている。
また、図2では、発光層13は、発光層13内の電子輸送層14側に発光領域を有している。また、図2では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料は、発光領域の位置が発光層13において電子輸送層14側となるような濃度分布を有している。図3では、比較例に係る発光層は、発光層内の正孔輸送層側に発光領域を有している。図4では、比較例に係る発光層は、発光層内の電子輸送層側に発光領域を有している。
「発光領域が電子輸送層側にある」とは、例えば、発光層内の発光領域の50%以上が、電子輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。つまり、「発光領域が電子輸送層側にある」とは、「発光領域が電子輸送層との界面付近に位置する」ことも含む。「発光領域が正孔輸送層側にある」とは、例えば、発光層内の発光領域の50%以上が、正孔輸送層が配置されている側の領域に存在していることを指している。つまり、「発光領域が正孔輸送層側にある」とは、「発光領域が電子輸送層との界面付近に位置する」ことも含む。なお、図2においては、発光領域のピークは発光層13の界面に位置している場合もあり得るし、発光層13内に位置している場合もあり得る。
図2〜図4中のΔEは、発光層13における、ドーパント材料のHOMOエネルギー準位E1と、ホスト材料のHOMOエネルギー準位E2との差分を指している。本実施の形態および比較例のいずれにおいても、ΔEは0.4eVよりも大きな値(例えば、0.6eV以上)となっている。ΔEが0.4eVよりも大きな値となっている場合、発光層13内のドーパント材料は、発光層13におけるキャリア再結合領域(発光領域)においてホールをトラップさせる機能を有している。
図2〜図4中のDcは、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示す、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度の最小値(例えば、10%よりも大きな値)を指している。ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDc以上となっている領域では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示す。従って、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDc未満となっている領域では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示さない。このとき、ΔEが0.4eVよりも大きな値となっている場合、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDc未満となっている領域が、発光領域となる。
図2では、発光層13の、正孔輸送層12側の領域全体において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Dd1がDc以上の大きさとなっている。また、図2では、発光層13の、電子輸送層14側の領域のうち、少なくとも電子輸送層14との境界部分において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Dd2がDc未満の大きさとなっている。従って、図2では、発光層13の、電子輸送層14側の領域のうち、少なくとも電子輸送層14との境界部分が発光領域となっている。なお、本実施の形態では、発光層13の、電子輸送層14側の領域のうち、少なくとも一部分において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度Dd2がDc未満の大きさとなっていてもよい。
図3では、発光層内の全ての領域において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度DdがDc未満の大きさとなっている。そのため、図3では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示さないので、発光層の、正孔輸送層側の領域が発光領域となる。また、図4では、発光層内の全ての領域において、全てのドーパント材料のホスト材料に対する濃度DdがDc以上の大きさとなっている。そのため、図4では、発光層内のドーパント材料がキャリア輸送能を示すので、ホールが発光層内のドーパント材料によってトラップされず、発光層の、電子輸送層側の境界が発光領域となる。
図2〜図4中のDqは、濃度消光を起こすときのドーパント材料のホスト材料に対する濃度の最小値(Dcも大きな値)を指している。ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDq以上となっている領域では、濃度消光が発生する。従って、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDq未満となっている領域では、濃度消光が発生しない。なお、図2では、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDq以上となっている領域には発光領域が存在しないので、濃度消光は発生しない。また、図3、図4では、ドーパント材料のホスト材料に対する濃度がDq以上となっている領域が存在しないので、濃度消光は発生しない。
[製造方法]
次に、本実施の形態の有機電界発光素子1の発光層13の製造方法について説明する。図5は、発光層13の製造手順の一例を表したものである。正孔輸送層12上に、有機発光材料13Mを溶質とする溶液を用いて、塗布法により発光層13’を形成する(ステップS101)。次に、所定の乾燥速度で発光層13’を乾燥させて、所定の濃度分布を持つ発光層13を形成する(ステップS102)。ここで、所定の乾燥速度とは、発光層13内の全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くなるように調整された乾燥速度を指している。
[効果]
次に、本実施の形態の有機電界発光素子1の効果について説明する。
近年、製造工程が簡易で、大面積化が容易な塗布によって有機発光層等を形成することが注目されている。塗布で有機発光層等を形成する際には、例えば、下地層を不溶化させることが必要である。下地層としての正孔輸送層も塗布で形成する場合には、例えば、正孔輸送層を構成する材料として、不溶化する機能を有する材料を用いる方法がある。しかし、正孔輸送層に溶解性および不溶化の機能を付与させた材料を用いた場合、溶解性および不溶化の機能を付与させた材料は、その分子構造中に、可溶性基や架橋基・熱解離可溶性基などを分子構造に組み込んでいるため、共役が広がり、エネルギーギャップが狭くなっている。そのため、特に青色有機電界発光素子では、素子性能が低下してしまうという課題があった。
一方、本実施の形態では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くなっている。これにより、発光層13内の発光領域が電子輸送層14側となるので、正孔輸送層12による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層12と、塗布膜である発光層13とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料が、発光領域でホールトラップとして機能し、発光領域以外の領域でホール輸送として機能する。そのため、これらの機能を同一の材料で実現することができるので、簡易な層構成で発光層13を構成することができる。
また、本実施の形態では、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度の高い領域が発光領域以外の領域にある。これにより、発光領域における消光が起こらないので、発光効率を高めることができる。
また、本実施の形態では、例えば、塗布法において乾燥速度を調整することで、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度を正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くすることができる。従って、有機電界発光素子1の発光特性を容易に制御することができる。
また、本実施の形態では、発光層13は、発光層13内の電子輸送層14側に発光領域を有している。これにより、正孔輸送層12による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層12と、塗布膜である発光層13とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
また、本実施の形態では、発光層13内の全てのドーパント材料が発光領域の位置が発光層13において電子輸送層14側となるような濃度分布を有している。このような濃度分布は、例えば、塗布法において乾燥速度を調整することで実現することができる。従って、有機電界発光素子1の発光特性を容易に制御することができる。
また、本実施の形態では、ΔEが0.4eVよりも大きな値となっている。これにより、発光層13内のドーパント材料は、発光領域においてホールをトラップさせる機能を有するので、発光層13内の電子輸送層14側で発光させることができる。その結果、正孔輸送層12による失活が生じ難い。従って、塗布膜である正孔輸送層12と、塗布膜である発光層13とを形成した塗布型有機電界発光素子であっても、素子性能の低下を抑制することができる。
<2.第1の実施の形態の変形例>
上記実施の形態では、塗布法を用いて発光層13が形成されていた。しかし、例えば、上記実施の形態において、蒸着法を用いて発光層13が形成されていてもよい。
図6は、本変形例に係る発光層13内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置の一例を表したものである。本変形例に係る発光層13内のドーパント材料の濃度分布および発光領域の位置は、図6に限定されるものではない。図6に記載の発光層13では、図2に記載の発光層13と比べて、濃度分布の変化が急峻になっている。図6に記載の発光層13は、濃度分布の変化が急峻になっている箇所を境界とする2つの蒸着層13a,13bによって構成されている。ここで、蒸着層13aが発光層13内の正孔輸送層12側にあり、蒸着層13bが発光層13内の電子輸送層14側にある。
[製造方法]
次に、本変形例に係る発光層13の製造方法について説明する。図7は、本変形例に係る発光層13の製造手順の一例を表したものである。発光層13内の全てのドーパント材料の濃度が正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により発光層13を形成する。具体的には、まず、正孔輸送層12上に、発光層13内の全てのドーパント材料の濃度が相対的に高くなるように蒸発源の制御板を調整して、蒸着法により発光層13aを形成する(ステップS201)。次に、発光層13a上に、発光層13内の全てのドーパント材料の濃度が相対的に低くなるように蒸発源の制御板を調整して、蒸着法により発光層13bを形成する(ステップS202)。
[効果]
次に、本変形例に係る有機電界発光素子1の効果について説明する。本変形例では、例えば、蒸着法において蒸発源の制御板を調整することで、発光層13に含まれる全てのドーパント材料の濃度を正孔輸送層12側で高く、電子輸送層14側で低くすることができる。従って、有機電界発光素子1の発光特性を容易に制御することができる。
<3.第2の実施の形態>
[構成]
図8は、本開示の第2の実施の形態に係る有機電界発光装置2の概略構成の一例を表したものである。図9は、有機電界発光装置2に設けられた各画素21の回路構成の一例を表したものである。有機電界発光装置2は、例えば、表示パネル20、コントローラ30およびドライバ40を備えている。ドライバ40は、表示パネル20の外縁部分に実装されている。表示パネル20は、行列状に配置された複数の画素21を有している。コントローラ30およびドライバ40は、外部から入力された映像信号Dinおよび同期信号Tinに基づいて、表示パネル20を駆動する。
(表示パネル20)
表示パネル20は、コントローラ30およびドライバ40によって各画素21がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号Dinおよび同期信号Tinに基づく画像を表示する。表示パネル20は、行方向に延在する複数の走査線WSLと、列方向に延在する複数の信号線DTLおよび複数の電源線DSLと、行列状に配置された複数の画素21とを有している。
走査線WSLは、各画素21の選択に用いられるものであり、各画素21を所定の単位(例えば画素行)ごとに選択する選択パルスを各画素21に供給するものである。信号線DTLは、映像信号Dinに応じた信号電圧Vsigの、各画素21への供給に用いられるものであり、信号電圧Vsigを含むデータパルスを各画素21に供給するものである。電源線DSLは、各画素21に電力を供給するものである。
複数の画素21は、例えば、赤色光を発する複数の画素21、緑色光を発する複数の画素21および青色光を発する複数の画素21で構成されている。なお、複数の画素21は、例えば、さらに、他の色(例えば、白色や、黄色など)を発する複数の画素21を含んで構成されていてもよい。
各信号線DTLは、後述の水平セレクタ41の出力端に接続されている。各画素列には、例えば、複数の信号線DTLが1本ずつ、割り当てられている。各走査線WSLは、後述のライトスキャナ42の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の走査線WSLが1本ずつ、割り当てられている。各電源線DSLは、電源の出力端に接続されている。各画素行には、例えば、複数の電源線DSLが1本ずつ、割り当てられている。
各画素21は、例えば、画素回路21Aと、有機電界発光素子21Bとを有している。有機電界発光素子21Bは、例えば、上記実施の形態の有機電界発光素子1である。表示パネル20に含まれる複数の画素21のうち、少なくとも1つは、上記実施の形態の有機電界発光素子1を有している。つまり、表示パネル20に含まれる複数の有機電界発光素子21Bのうち、少なくとも1つは、上記実施の形態の有機電界発光素子1で構成されている。
例えば、青色光を発する各画素21が、有機電界発光素子21Bとして、上記実施の形態の有機電界発光素子1を有している。例えば、赤色光を発する各画素21や、緑色光を発する各画素21は、有機電界発光素子21Bとして、上記実施の形態の有機電界発光素子1において、発光層13の代わりに有機発光層113が設けられたものを有していてもよい。
画素回路21Aは、有機電界発光素子21Bの発光・消光を制御する。画素回路21Aは、後述の書込走査によって各画素21に書き込んだ電圧を保持する機能を有している。画素回路21Aは、例えば、駆動トランジスタTr1、書込トランジスタTr2および保持容量Csを含んで構成されている。
書込トランジスタTr2は、駆動トランジスタTr1のゲートに対する、映像信号Dinに対応した信号電圧Vsigの印加を制御する。具体的には、書込トランジスタTr2は、信号線DTLの電圧をサンプリングするとともに、サンプリングにより得られた電圧を駆動トランジスタTr1のゲートに書き込む。駆動トランジスタTr1は、有機電界発光素子21Bに直列に接続されている。駆動トランジスタTr1は、有機電界発光素子21Bを駆動する。駆動トランジスタTr1は、書込トランジスタTr2によってサンプリングされた電圧の大きさに応じて有機電界発光素子21Bに流れる電流を制御する。保持容量Csは、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間に所定の電圧を保持するものである。保持容量Csは、所定の期間中に駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsを一定に保持する役割を有する。なお、画素回路21Aは、上述の2Tr1Cの回路に対して各種容量やトランジスタを付加した回路構成となっていてもよいし、上述の2Tr1Cの回路構成とは異なる回路構成となっていてもよい。
各信号線DTLは、後述の水平セレクタ41の出力端と、書込トランジスタTr2のソースまたはドレインとに接続されている。各走査線WSLは、後述のライトスキャナ42の出力端と、書込トランジスタTr2のゲートとに接続されている。各電源線DSLは、電源回路33の出力端と、駆動トランジスタTr1のソースまたはドレインに接続されている。
書込トランジスタTr2のゲートは、走査線WSLに接続されている。書込トランジスタTr2のソースまたはドレインが信号線DTLに接続されている。書込トランジスタTr2のソースおよびドレインのうち信号線DTLに未接続の端子が駆動トランジスタTr1のゲートに接続されている。駆動トランジスタTr1のソースまたはドレインが電源線DSLに接続されている。駆動トランジスタTr1のソースおよびドレインのうち電源線DSLに未接続の端子が有機電界発光素子21Bの陽極11に接続されている。保持容量Csの一端が駆動トランジスタTr1のゲートに接続されている。保持容量Csの他端が駆動トランジスタTr1のソースおよびドレインのうち有機電界発光素子21B側の端子に接続されている。
(ドライバ40)
ドライバ40は、例えば、水平セレクタ41およびライトスキャナ42を有している。水平セレクタ41は、例えば、制御信号の入力に応じて(同期して)、コントローラ30から入力されたアナログの信号電圧Vsigを、各信号線DTLに印加する。ライトスキャナ42は、複数の画素21を所定の単位ごとに走査する。
(コントローラ30)
次に、コントローラ30について説明する。コントローラ30は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号Dinに対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号に基づいて、信号電圧Vsigを生成する。コントローラ30は、例えば、生成した信号電圧Vsigを水平セレクタ41に出力する。コントローラ30は、例えば、外部から入力された同期信号Tinに応じて(同期して)、ドライバ40内の各回路に対して制御信号を出力する。
[効果]
本実施の形態では、表示パネル20に含まれる複数の有機電界発光素子21Bのうち、少なくとも1つは、上記実施の形態の有機電界発光素子1で構成されている。従って、発光効率の高い有機電界発光装置2を実現することができる。
<3.適用例>
[適用例その1]
以下では、上記第2の実施の形態で説明した有機電界発光装置2の適用例について説明する。有機電界発光装置2は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、シート状のパーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
図10は、本適用例に係る電子機器3の外観を斜視的に表したものである。電子機器3は、例えば、筐体310の主面に表示面320を備えたシート状のパーソナルコンピュータである。電子機器3は、電子機器3の表示面320に、有機電界発光装置2を備えている。有機電界発光装置2は、表示パネル20が外側を向くように配置されている。本適用例では、有機電界発光装置2が表示面320に設けられているので、発光効率の高い電子機器3を実現することができる。
[適用例その2]
以下では、上記第1の実施の形態で説明した有機電界発光素子1の適用例について説明する。有機電界発光素子1は、卓上用もしくは床置き用の照明装置、または、室内用の照明装置など、あらゆる分野の照明装置の光源に適用することが可能である。
図11は、有機電界発光素子1が適用される室内用の照明装置の外観を表したものである。この照明装置は、例えば、1または複数の有機電界発光素子1を含んで構成された照明部410を有している。照明部410は、建造物の天井420に適宜の個数および間隔で配置されている。なお、照明部410は、用途に応じて、天井420に限らず、壁430または床(図示せず)など任意の場所に設置することが可能である。
これらの照明装置では、有機電界発光素子1からの光により、照明が行われる。これにより、発光効率の高い照明装置を実現することができる。
以上、実施の形態および適用例を挙げて本開示を説明したが、本開示は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
(1)
第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層に含まれる全ての前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光素子。
(2)
前記有機発光層は、当該有機発光層内の前記電子輸送層側に発光領域を有する
(1)に記載の有機電界発光素子。
(3)
前記ドーパント材料は、前記発光領域の位置が前記有機発光層において前記電子輸送層側となるような濃度分布を有する
(2)に記載の有機電界発光素子。
(4)
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
(1)ないし(3)のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
E1−E2>0.4eV
E1:前記ホスト材料のHOMOエネルギー準位
E2:前記ドーパント材料のHOMOエネルギー準位
(5)
複数の有機電界発光素子を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも1つは、
第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
有機電界発光装置。
(6)
複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも1つは、
第1電極と、
塗布膜で構成された正孔輸送層と、
塗布膜で構成された有機発光層と、
電子輸送層と、
第2電極と
をこの順に有し、
前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
電子機器。
(7)
第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
(8)
第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
塗布により前記有機発光層を形成するとともに、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、前記有機発光層を形成する工程を含む
有機電界発光素子の製造方法。
1…有機電界発光素子、2…有機電界発光装置、3…電子機器、10…基板、11…陽極、12,112…正孔輸送層、12M…正孔輸送性材料、13,113…発光層、13A,113A…発光領域、13M…有機発光材料、14,114…電子輸送層、14M…電子輸送性材料、15…陰極、20…表示パネル、21…画素、21A…画素回路、21B…有機電界発光素子、30…コントローラ、40…ドライバ、41…水平セレクタ、42…ライトスキャナ、310…筐体、320…表示面、410…照明部、420…天井、430…壁、Cs…保持容量、DTL…信号線、DSL…電源線、E1,E2,E3,E4,E11,E12,E13,E14…エネルギー準位、Tr1…駆動トランジスタ、Tr2…書込トランジスタ、Vgs…ゲート−ソース間電圧、Vsig…信号電圧、WSL…走査線,ΔE,ΔE’…エネルギーギャップ。

Claims (8)

  1. 第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、
    前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
    前記有機発光層に含まれる全ての前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
    有機電界発光素子。
  2. 前記有機発光層は、当該有機発光層内の前記電子輸送層側に発光領域を有する
    請求項1に記載の有機電界発光素子。
  3. 前記ドーパント材料は、前記発光領域の位置が前記有機発光層において前記電子輸送層側となるような濃度分布を有する
    請求項2に記載の有機電界発光素子。
  4. 前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
    請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
    E1−E2>0.4eV
    E1:前記ホスト材料のHOMOエネルギー準位
    E2:前記ドーパント材料のHOMOエネルギー準位
  5. 複数の有機電界発光素子を備え、
    前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも1つは、
    第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に有し、
    前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
    前記有機発光層において、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなっている
    有機電界発光装置。
  6. 複数の有機電界発光素子を有する有機電界発光装置を備え、
    前記複数の有機電界発光素子のうちの少なくとも1つは、
    第1電極と、
    塗布膜で構成された正孔輸送層と、
    塗布膜で構成された有機発光層と、
    電子輸送層と、
    第2電極と
    をこの順に有し、
    前記有機発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含み、
    前記有機発光層において、前記ホスト材料および前記ドーパント材料は以下の関係を満たす
    電子機器。
  7. 第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
    前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように蒸発源を調整した蒸着により前記有機発光層を形成する工程を含む
    有機電界発光素子の製造方法。
  8. 第1電極と、正孔輸送層と、有機発光層と、電子輸送層と、第2電極とをこの順に備え、前記有機発光層がホスト材料およびドーパント材料を含む有機電界発光素子の製造方法であって、
    塗布により前記有機発光層を形成するとともに、前記ドーパント材料の濃度が前記正孔輸送層側で高く、前記電子輸送層側で低くなるように調整された乾燥速度で、前記有機発光層を形成する工程を含む
    有機電界発光素子の製造方法。
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